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発明の名称 高風速エアワッシャ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−104740(P2001−104740A)
公開日 平成13年4月17日(2001.4.17)
出願番号 特願平11−287444
出願日 平成11年10月8日(1999.10.8)
代理人 【識別番号】100068087
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 義弘
【テーマコード(参考)】
4D020
4D032
【Fターム(参考)】
4D020 AA09 AA10 BA23 CB27 CC03 CC04 CD01 CD02 DA02 DB01 DB05 DB11 DB14 
4D032 AC07 BB01 BB08
発明者 玉村 順一 / 神崎 誠 / 森兼 正夫 / 秋田 州三 / 森田 英和 / 鈴木 正
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 断面形状が円形もしくは矩形の通風路をなし、一側の空気入口から他側の空気出口に向かって高風速の空気流が流れる水噴霧室と、水噴霧室内の通風方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に配置し、放射状に組み付けた複数の小口径の噴霧口から空気流に向けて噴霧水を高圧噴霧する多頭噴霧水ノズルと、水噴霧室の空気出口に配置し、通風方向に対して傾斜面をなす円錐形もしくはV字形の気液接触メディアと、流下する噴霧水を受け止める貯水槽と、貯水槽内の循環水を多頭噴霧水ノズルに循環供給する循環水供給系とを備えたことを特徴とする高風速エアワッシャ。
【請求項2】 水噴霧室の空気入口に空気流を旋回させるガイドベーンを備えたことを特徴とする請求項1に記載の高風速エアワッシャ。
【請求項3】 多頭噴霧水ノズルを水噴霧室内の通風方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に、かつ平行な複数の列状に配置し、ガイドベーンを多頭噴霧水ノズルの各列に対応して複数箇所に配置し、隣接するガイドベーンを気流旋回方向が相互に逆方向となるように形成したことを特徴とする請求項2に記載の高風速エアワッシャ。
【請求項4】 多頭噴霧水ノズルを水噴霧室内の通風方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に、かつ平行な複数の列状に配置し、ガイドベーンを多頭噴霧水ノズルの各列に対応して複数箇所に配置し、水噴霧室内に個々のガイドベーンに対応する通風路を形成する干渉防止メディアを多頭噴霧水ノズルの各列の間に配置したことを特徴とする請求項2又は3に記載の高風速エアワッシャ。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体工場等における空気調和装置に係り、空気中の塵埃や有害ガスを除去するとともに、飽和効率の高い加湿を行なう高風速エアワッシャに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のエアワッシャとしては、例えば図18に示すものがある。このエアワッシャ10は、矩形の流路断面を有する本体ケーシング11の内部に、所定長さの水噴霧室12を有している。水噴霧室12は、その一端に形成した空気入口12aにおいてダクト(図示せず)に接続しており、このダクトから流入する空気Aが水噴霧室12の流路を通って他端に形成した空気出口12bから流出する。
【0003】水噴霧室12には、空気入口12aに位置して第1ワッシャメディア13を配置し、水噴霧室12の流路の途中に位置して第2ワッシャメディア14を配置し、空気出口12bに位置して第3ワッシャメディア15を配置しており、第1ワッシャメディア13と第2ワッシャメディア14の間を第1段エアワッシャ部12cとし、第2ワッシャメディア14と第3ワッシャメディア15の間を第2段エアワッシャ部12dとしている。各ワッシャメディア13、14、15は、空気流の流路断面とほぼ等しい形状を有し、ポリ塩化ビニルデン系繊維やステンレスの線材等からなり、たとえば25mm〜50mm程度の厚みを有するマット状のものである。
【0004】水噴霧室12の内部には、複数の第1段ノズル16を第1ワッシャメディア13より下流側の位置に配置するとともに、複数の第2段ノズル17を第2ワッシャメディア14より下流側の位置に配置している。第1段ノズル16は、空気流とは逆方向に向けて第1ワッシャメディア13に達する噴霧水を噴霧するものであり、第2段ノズル17は、空気流とは逆方向に向けて第2ワッシャメディア14に達しない噴霧水を噴霧するものである。
【0005】水噴霧室12の下流側には、水噴霧室12を通過した空気に含まれる水滴等を除去するエリミネータ18が配置してあり、水噴霧室12の空気出口12bには、水噴霧室12と同様の流路断面形状を有する所定長さの冷却室19が接続してある。冷却室19の内部には冷却器として冷却コイル20が設けてあり、水噴霧室12の下流側には送風機(図示せず)が配置してあり、この送風機を作動することによって水噴霧室12の流路に空気を導く。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記したエアワッシャ10においては、水噴霧室12における風速が2.0〜2.5m/sであり、外形寸法の大きな形状を有するために、その形状に見合う大きな設置スペースが必要であり、設置場所が制限される。このため、水噴霧室における風速を高めることにより、必要な風量を確保しながら装置を小型化することが求められる。
【0007】しかし、水噴霧室における風速を高風速化すると、水噴霧室を通過する空気と噴霧水との接触時間が短くなってガス除去性能および飽和加湿効率が低下し、風速の高まりに伴って噴霧水がワッシャメディアを通過して下流側へ飛散するキャリアオーバーが増大し、空気流の圧力損失が上昇して送風に必要な動力が増加するなどの問題があった。
【0008】本発明は上記した課題を解決するものであり、高風速化と小型化を図りながらも、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を具現できる高風速エアワッシャを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決するために、請求項1に係る本発明の高風速エアワッシャは、断面形状が円形もしくは矩形の通風路をなし、一側の空気入口から他側の空気出口に向かって高風速の空気流が流れる水噴霧室と、水噴霧室内の通風方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に配置し、放射状に組み付けた複数の小口径の噴霧口から空気流に向けて噴霧水を高圧噴霧する多頭噴霧水ノズルと、水噴霧室の空気出口に配置し、通風方向に対して傾斜面をなす円錐形もしくはV字形の気液接触メディアと、流下する噴霧水を受け止める貯水槽と、貯水槽内の循環水を多頭噴霧水ノズルに循環供給する循環水供給系とを備えた構成としたものである。
【0010】上記した構成により、水噴霧室の空気入口から流入する空気流に対し、その流れに対向するように貯水槽からの水を多頭噴霧水ノズルの各小口径の噴霧口から放射状に高圧噴霧し、各位置の多頭噴霧水ノズルから噴霧水を空気流に向けて多段に噴霧する。噴霧水は空気中の塵埃や有害ガスに衝突し、衝突した空気中の塵埃や有害ガスが噴霧水とともに空気流に乗って気液接触メディアに達し、気液接触メディアが塵埃や有害ガスを伴った噴霧水を捕捉する。気液接触メディアに達した噴霧水は、気液接触メディアに付着した塵埃を洗い流して流下するとともに有害ガスを取り込んで貯水槽へ流入する。この貯水槽に滞留する循環水を、循環水供給系を通って再び多頭噴霧水ノズルから噴霧する。
【0011】このように噴霧水は、多頭噴霧水ノズルから放射状で広範囲に、かつ細かな噴霧水粒径(平均60〜90μm)で噴霧し、各位置の多頭噴霧水ノズルから空気流に向けて多段に繰り返し噴霧することで、空気流と噴霧水の接触効率が高くなるので、水噴霧室に空気流を高風速(5〜6m/s)で通風し、空気流量に対する噴霧水量の割合を低く設定しても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化(従来の2〜3倍)と小型化(水噴霧室の空気通過断面積が従来の1/2〜1/3)を実現できる。
【0012】噴霧水を微細化するために高圧噴霧(噴霧水圧:0.6〜1.2MPa)するが、ガス除去性能と飽和加湿効率を満たす噴霧水量が従来の1/3〜1/6の少ない噴霧水量(空気流重量の0.08〜0.16%)となることで、噴霧に要する消費動力は従来と同程度以下である。しかも、微細な噴霧水を多段に噴霧して空気流と噴霧水の接触効率を高くしているので、気液接触メディアは、その設置数を少なくできる。また、気液接触メディアは、その気液接触面が通風方向に対して傾斜する円錐形もしくはV字形の形状を有するので、水噴霧室の空気流通過断面積に対して大きな気液接触面積を得ることができる。このため、気液接触メディアにおける噴霧水の捕捉率が高まるので、水噴霧室の空気出口にのみに設置しても十分に噴霧水を捕捉することができ、水噴霧室に空気流を高風速で通風しても、圧力損失とキャリアオーバーを従来と同等程度以下に抑制することができる。
【0013】請求項2に係る本発明の高風速エアワッシャは、水噴霧室の空気入口に空気流を旋回させるガイドベーンを備えたものである。上記した構成により、水噴霧室の空気入口に設けたガイドベーンによって、水噴霧室を流れる空気流を旋回させることにより、多頭噴霧水ノズルから広範囲に噴霧する噴霧水と空気流との接触効率が高くなり、水噴霧室に空気流を高風速で通風する状態においても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化と小型化を実現できる。
【0014】請求項3に係る本発明の高風速エアワッシャは、多頭噴霧水ノズルを水噴霧室内の通風方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に、かつ平行な複数の列状に配置し、ガイドベーンを多頭噴霧水ノズルの各列に対応して複数箇所に配置し、隣接するガイドベーンを気流旋回方向が相互に逆方向となるように形成したものである。
【0015】上記した構成により、水噴霧室内に複数の旋回空気流が生起し、隣接する旋回空気流が相互に逆方向に旋回することで、空気流の旋回が互いに阻害されることがなく、多頭噴霧水ノズルから広範囲に噴霧する噴霧水と空気流との接触効率が高くなり、水噴霧室に空気流を高風速で通風する状態においても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化と小型化を実現できる。
【0016】請求項4に係る本発明の高風速エアワッシャは、多頭噴霧水ノズルを水噴霧室内の通風方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に、かつ平行な複数の列状に配置し、ガイドベーンを多頭噴霧水ノズルの各列に対応して複数箇所に配置し、水噴霧室内に個々のガイドベーンに対応する通風路を形成する干渉防止メディアを多頭噴霧水ノズルの各列の間に配置したものである。
【0017】上記した構成により、水噴霧室内に複数の旋回空気流が生起し、干渉防止メディアによって相互の干渉を防止する状態で、各旋回空気流が各通風路を流れることで、多頭噴霧水ノズルから広範囲に噴霧する噴霧水と空気流との接触効率が高くなる。しかも、干渉防止メディアを金網状等とすることで、干渉防止メディアに衝突した噴霧水が更に微細化するので、水噴霧室に空気流を高風速で通風する状態においても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化と小型化を実現できる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1〜図3に示すように、エアワッシャ11は、矩形(円形でも良い)の流路断面を有する本体ケーシング12の内部に、所定長さ(1.5〜1.8m)の水噴霧室13を有している。水噴霧室13は、その一端に形成した空気入口13aにおいてダクト(図示せず)に接続しており、このダクトから流入する空気Aが水噴霧室13の流路を通って他端に形成した空気出口13bから流出する。
【0019】水噴霧室13には、空気入口13aに空気流を旋回させるガイドベーン14を配置し、空気出口13bに位置して気液接触メディア15を配置しており、気液接触メディア15は、通風方向に対して傾斜面をなす円錐形もしくはV字形の形状をなし、ポリ塩化ビニルデン系繊維等の合成樹脂やステンレスの線材等の金属繊維からなり、たとえば50mm程度の厚みを有するマット状のものである。
【0020】水噴霧室13の内部には、空気流に向けて噴霧水を高圧噴霧する複数の多頭噴霧水ノズル16が、水噴霧室13の通風方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に配置してある。図4〜図6に示すように、各多頭噴霧水ノズル16は、小口径の噴霧口17aを有する複数のノズルチップ17を放射状に組み付けたものである。
【0021】水噴霧室13の下流には、流下する噴霧水を受け止める貯水槽18が設けてあり、貯水槽18に滞留する循環水を多頭噴霧水ノズル16に循環供給する循環水供給系19が水噴霧室13の下部に連通して設けてある。循環水供給系19は、貯水槽18の下部に開口する吸込管20と、吸込管20に接続した循環ポンプ21と、循環ポンプ21を駆動するモータ22と、循環ポンプ21の吐出口に接続して水噴霧室13の上方にまで延びる吐出管23と、吐出管23から分岐して水噴霧室12に垂直方向に配設した複数の分岐管24とからなり、各分岐管24に複数の多頭噴霧水ノズル16を設けている。
【0022】貯水槽18には、オバーフロー管25と、補給水として清浄水を供給する補給水供給管26が連通している。水噴霧室13の下流側には、水噴霧室13の空気出口13bに接続して冷却室27を設けており、冷却室27の内部には冷却器として冷却コイル28が設けてある。冷却室27の下方にはドレンパン29が形成してある。水噴霧室13の下流側には送風機(図示せず)が配置してあり、この送風機を作動することによって水噴霧室13の流路に空気を導く。
【0023】上記した構成における作用を説明する。空気Aは空気入口13aからガイドベーン14を通して水噴霧室13に流入する。空気流はガイドベーン14に案内されて旋回し、旋回空気流となって水噴霧室13を流れる。この旋回空気流に向けて、貯水槽18からの循環水を多頭噴霧水ノズル16の噴霧口17aから放射状に、0.6〜1.2MPaの噴霧水圧で高圧噴霧し、かつ各位置の多頭噴霧水ノズル16から多段に噴霧する。
【0024】噴霧水は空気中の塵埃や有害ガスに衝突し、衝突した空気中の塵埃や有害ガスが噴霧水とともに旋回空気流に乗って気液接触メディア15に達し、気液接触メディア15が塵埃や有害ガスを伴った噴霧水を捕捉する。気液接触メディア15に達した噴霧水は、気液接触メディア15に付着した塵埃を洗い流して流下するとともに有害ガスを取り込んで貯水槽18へ流入する。この貯水槽18に滞留する循環水を、循環水供給系19を通って再び多頭噴霧水ノズルから噴霧する。
【0025】このように噴霧水を、多頭噴霧水ノズル16から放射状で広範囲に、かつ高圧噴霧することで平均60〜90μmの細かな噴霧水粒径で噴霧し、各位置の多頭噴霧水ノズル16から旋回空気流に向けて多段に繰り返し噴霧することで、空気流と噴霧水の接触効率が高くなる。このため、水噴霧室13に空気流を5〜6m/sの高風速で通風し、空気流量に対する噴霧水量の割合を低く設定しても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、従来の2〜3倍の高風速化と、水噴霧室13の空気通過断面積を従来の1/2〜1/3とする小型化を実現できる。
【0026】噴霧水を微細化するために高圧噴霧するが、ガス除去性能と飽和加湿効率を満たす噴霧水量が空気流重量の0.08〜0.16%でよく、従来の1/3〜1/6の少ない噴霧水量となることで、噴霧に要するモータ22の消費動力は従来と同程度以下である。気液接触メディア15は、水噴霧室13の下流のみに設置し、その気液接触面が通風方向に対して傾斜する円錐形もしくはV字形の形状を有するので、水噴霧室13の空気流通過断面積に対して大きな気液接触面積を得ることができる。このため、気液接触メディアにおける噴霧水の捕捉率が高まるので、水噴霧室13の空気出口13bにのみに設置しても十分に噴霧水を捕捉することができ、水噴霧室13に旋回空気流を高風速で通風しても、圧力損失とキャリアオーバーを従来と同等程度に抑制することができる。気液接触メディア15を通過した空気は、浄化して十分に加湿した清浄な空気として空気出口13bから冷却室27に導き、冷却コイル28によって所定温度に冷却する。
【0027】上述した過程において、循環水は空気の加湿に伴って減少するので、この循環水の減少量を補うとともに、循環水中の有害ガス濃度を一定値以下に維持するために必要な必要補給水量の補給水を補給水供給管26から供給する。図7〜図9は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略する。図7〜図9において、冷却室27の上流側にはそれぞれ独立した複数の水噴霧室13を設け、各水噴霧室13にガイドベーン14、気液接触メディア15、多頭噴霧水ノズル16を設けている。
【0028】図10〜図12は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略する。図10〜図12において、多頭噴霧水ノズル16は、通風方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に、かつ平行な複数の列状に配置している。ガイドベーン14は、多頭噴霧水ノズル16の各列に対応して複数箇所に配置し、図13に示すように、隣接するガイドベーン16を気流旋回方向が相互に逆方向となるように形成している。
【0029】この構成により、水噴霧室13の内部に複数の旋回空気流が生起し、隣接する旋回空気流が相互に逆方向に旋回することで、空気流の旋回が互いに阻害されることがなく、多頭噴霧水ノズル16から広範囲に噴霧する噴霧水と空気流との接触効率が高くなり、水噴霧室13に空気流を高風速で通風する状態においても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化と小型化を実現できる。
【0030】図14〜図16は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略する。図14〜図16において、多頭噴霧水ノズル16は、通風方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に、かつ平行な複数の列状に配置している。ガイドベーン14は多頭噴霧水ノズル16の各列に対応して複数箇所に配置しており、水噴霧室13の内部には個々のガイドベーン14に対応する通風路を形成する干渉防止メディア31を多頭噴霧水ノズル16の各列の間に配置している。この干渉防止メディア31は、金網もしくはパンチングメタルで形成する。図17に示すように、隣接するガイドベーン16は気流旋回方向が相互に逆方向となるように形成している。
【0031】この構成により、水噴霧室13の内部に複数の旋回空気流が生起し、干渉防止メディア31によって相互の干渉を防止する状態で、各旋回空気流が各通風路を流れることで、多頭噴霧水ノズル16から広範囲に噴霧する噴霧水と空気流との接触効率が高くなる。しかも、干渉防止メディアに衝突した噴霧水が更に微細化するので、水噴霧室13に空気流を高風速で通風する状態においても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化と小型化を実現できる。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、噴霧水を多頭噴霧水ノズルから放射状で広範囲に、かつ細かな噴霧水粒径で噴霧し、各位置の多頭噴霧水ノズルから多段に繰り返し噴霧することで、空気流と噴霧水との接触効率が高くなるので、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化と小型化を実現できる。気液接触メディアを円錐形もしくはV字形の形状として気液接触面積を増加して噴霧水の捕捉率を高めることで、高風速化しても圧力損失とキャリアオーバーを従来と同等程度に抑制することができる。ガイドベーンによって空気流を旋回させることにより、噴霧水と空気流との接触効率をさらに高めることができ、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができる。小型化によって設置場所の制約がなくなり、既設のダクトの途中に本装置を設置することで、既設の空気調和装置の機能向上を図れる。




 

 


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