JP2022518869A - 低エネルギーマルチフロースプリッタ技術を用いて粒子含有流体を清浄にするフィルタ媒体不要な装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つのサイクロンシステムと組み合わせてマルチフロースプリッタ技術を使用して「汚れた」粒子含有空気を清浄にする装置および方法に関し、流体の流れを生成するための圧力降下が小さく、動作するのに最小限のエネルギーを必要とする一方で、流入する流体ストリームに高い遠心力またはＧ力を加えることができる。これはさらに、従来の追加のフィルタ媒体が任意となるように粒子除去プロセスを操作することを実現し、その結果、本技術は保守および／または修理の必要が大幅に削減されるか、なしにさえ動作し得る。内部の乱気流が少ないため、非常に高い分離効率が保証される。任意選択で、可変速システムファンを備えた爆発防止型の低エネルギー下流フィルタステージを追加すると、最適な操作パフォーマンスと操作の柔軟性が得られる。【選択図】図２Ｆ

Description

本発明は、少なくとも１つのサイクロンシステムと組み合わせてマルチフロー分離技術を使用して粒子を除去することにより、粒子を含む、または「汚れた」流体を清浄にする装置および方法に関する。この新技術は、流入する流体ストリームに高い遠心力（または「Ｇ力（Ｇ－Ｆｏｒｃｅ）」）を加え、一方で流体の回転を生成するための圧力降下が低いため動作に必要なエネルギーが最小限となる。従来のフィルタ媒体を必要とせずに動作するこのテクノロジーは、メンテナンスや修理の必要性を完全に排除するか、そうでなくても大幅に削減して動作する。内部の流体乱流が少ないため、非常に高い分離効率が保証される。追加的な爆発防止型の低エネルギー型の下流清浄ステージが、好ましくは可変速システムファンで、最適な操作性能と操作の柔軟性を提供する。

サイクロンセパレータは１世紀以上前から存在しており、１９２０年には早くも特許が出願されている。このサイクロン分離プロセスは、空気や水などの汚染された流体ストリームから粒子を分離するために用いられる、シンプルで信頼性の高いプロセスである。典型的なサイクロンにおいて流体は、サイクロンの広い（通常は上部の）端から始まり直径が狭くなる反対側の（通常は下部の）端に向かって、螺旋パターンまたは渦状に流れる。流体の主要部分は、本質的にすべてではないにしても、幅の広い部分（通常は上部）の真っ直ぐな中央パイプを通ってサイクロンから出る。流入する流体ストリームの中で運ばれる重い粒子は、回転する流体ストリームに生成される遠心力によって、渦流パターンの外側へ、そしてサイクロンの外壁に向かって押しやられる。より重い粒子が渦の外側にあると、これらの粒子はシステム本体の外壁に接触し、その結果摩擦によってこれらの粒子は減速して最終的には流体ストリームから脱落し、一方で渦の中心からきれいな流体が取り出される。時間の経過とともに、何千ものプロセス拡張が説明され、実装されてきた。これらの機能強化は、通常、サイクロンの直径、内部形状、複数のサイクロンの配置に関連するか、システム内にさまざまな振動メカニズムを追加することによって行われる（ＤｙｓｏｎのＥＰ２５８７９８０など参照）。これらの機能強化の大部分は、エネルギー消費の削減および／または分離性能の向上を目的としている。より高い分離性能は、通常、Ｇ力を増大させる、および／または内部乱流を減少させる、および／または内部滞留時間を増加させることによって達成される。エネルギー消費の削減は、通常、サイクロン全体で発生する圧力降下を削減することによって実行される。これにより、メインシステムのファンまたはポンプの電力節約が直接節約される。世界中で数百万のサイクロンが運用されていことから、このような節約は重要である。例えば穀物処理セクターは、エネルギー消費を削減するために多大な努力を費やしている。僅か１～２％のエネルギー低下で、当該穀物処理セクターのエネルギー数百万ドルを節約できるからである。

過去１世紀にわたる研究開発努力にもかかわらず、典型的なサイクロンセパレータの全体的な設計とプロセス機能に変更はない。通常、流体は上部、主に側部からサイクロンに入り、螺旋状の渦が生成され、分離された粒子がサイクロン本体の出口漏斗の基部から取り出され、清浄になった流体がサイクロンの上部中央から取り出される。機能的ではあるが、サイクロンセパレータは、バッグハウスのようなフィルタ媒体を使用する他のフィルタシステムと比較すると、動作にかなりのエネルギーが必要であり、そのため複数の業界にまたがる複数の用途に用いられていない。例えば、空気分離器サイクロンを考えると、サイクロン全体の圧力降下は多くの場合約５００～１５００Ｐａ（水柱２～６インチ）の範囲である。つまり、サイクロンの稼働を維持するには、強力なメインシステムファンが必要である。高いＧ力が必要な原子力産業では、圧力降下は５０００Ｐａ（水柱２０インチ）を優に超える場合がある。また、従来のサイクロンセパレータは機能的であるが、それらの分離性能は理想的ではない。例えば、空気分離器でよく見られるように、典型的に１０μｍ未満の小さな粒子は特にサイクロンプロセスの下部の乱流の影響を受け、これにより粒子の流れが乱れ、漏斗の基部を出る（「汚れた」）粒子含有ストリームからこれらの小さな粒子が離脱し、代わりに清浄な流体ストリームを通ってプロセスから出ることになる。

良い面として、従来のサイクロンセパレータにはフィルタ媒体が実際に必要ないという大きな利点があり、この技術は多くの場合、メンテナンスと修理のコストを低減するかゼロにする。さらに、サイクロンセパレータは、バッグハウスやドラムフィルタなどの他の分離器では処理できない高温と非常に低度の両方を処理することもできる。

複数のサイクロンを接続することも知られており、ここで一次はサイクロンの出口が、いくつかの並列の二次サイクロンに順次接続される（ＷＯ２０１７１７３５４２Ａ１参照）。

したがって、より高い遠心力（Ｇ力）（より小さな直径）で動作する効率的な分離プロセスが依然として求められている。さらに、特に空気分離プロセスの場合、分離プロセス中に１０ミクロン未満の粒子を安定に保持することができるように、特に小さい粒子の分離効率を、サイクロン内の乱流を低減または排除することによって向上させる必要がある。また、エネルギー消費量を削減する必要がある。

サイクロンの代替として、発電所または焼却ユニットの煙道ガスに関連して、ＥＰ２３３４４０７Ａ１に記載されているような、エアスプリッタとも呼ばれる、装置内の空気流から粒子を分離することも公知である。記載されているように、「汚れた」粒子含有空気流は遠心運動にかけられ、それによって粒子は分離装置の外側領域へと移動し、主流から副流へと分離される。この技術は、粒子含有量が低い場合のみ主空気流を提供することができ、サイクロンと比較して、エネルギー消費が大きい主空気流の方向転換を回避している。しかしながら、「汚れた」空気流は、比較的高い空気対粒子含有比を示すので、粒子を除去するためのさらなる処理ステップを依然として必要とする。ＥＰ２３３４４０７では、これは噴霧乾燥機吸収装置によって達成される。

したがって、本発明の目的は、フロースプリッタ技術の複数のユニットをサイクロンと組み合わせて、操作が容易でエネルギー消費の少ないプロセスにすることにより、サイクロンおよびフロースプリッタ技術の制限を克服することであり、これはサイクロンの主流体ストリームを方向転換させる必要がなく、したがって例えば従来のサイクロンのみの分離器と比較して最大７０％といった大幅なエネルギー削減をもたらし得る。

したがって、本発明は、粒子を含有する流体ストリームから粒子を除去するための方法であり、この方法は以下のステップを含む：
ａ．少なくとも１つ、好ましくは複数の、湾曲した、好ましくは円形の、任意選択で一回転以上を有するダクトシステムを提供するステップと、
ｂ．粒子含有流体ストリームを提供するステップと、
ｃ．粒子含有流体ストリームを前記湾曲したダクトシステムに供給するステップと、
ｄ．回転運動でダクトシステム内の流体ストリームを逸らすステップと、
ｅ．前記粒子含有流体ストリームの回転運動をある滞留時間だけ維持し、粒子含有流体ストリームの粒子が回転する流体ストリーム内で半径方向外側に集まるようにするステップと、
ｆ．前記回転流体ストリームの外側部分を、回転流体ストリームの内側部分から、固定式または調整可能な分割要素、好ましくは分割ブレードを介して分割することにより、前記回転流体ストリームの外側部分が前記回転流体ストリームの内側部分と比較してより高い粒子含有比となるようにするステップと、
ｇ．前記内側の回転流体ストリームを粒子希薄流体ストリームとして、粒子希薄流体ストリーム用の第１の出口およびダクトを介して排出し、前記外側の回転流体ストリームを粒子濃厚流体ストリームとして、粒子濃厚流体ストリーム用の第２の出口およびダクトを介して排出するステップであって、前記内側の回転流体ストリーム用ダクトと前記外側の回転流体ストリーム用ダクトの両方が分離されている、ステップと、
ｈ．前記粒子濃厚流体ストリームをサイクロンセパレータへ振り向け、それをさらに濃厚な粒子ストリームとさらに希薄な粒子ストリームにそれぞれさらに分離するステップ。

この方法は、以下からなる群から選択される１つまたは複数のプロセスステップをさらに含み得る：
ｉ．直列または並列に配置された、複数の湾曲したダクトシステムを提供するステップと、
ｊ．複数の入口フィードを共通の流体流の平衡をとるボイドスペースに接続して、前記複数のダクトシステム全体の入口圧力が似たようなものとなるか本質的に同じとなるようにするステップと、
ｋ．複数の出口フィードを共通のダクトシステム出口流体ストリームに接続するステップと、
ｌ．複数の出口フィードを共通のダクトシステム出口流体ストリームに接続し、これを流体サイクロンセパレータに接続し、オプションのブースターファンプロセスによって、流体速度を上げ、および／または流体圧力を調整するステップと、
ｍ．前記湾曲したダクトシステムの複数の出口を、下流のパッシブフィルタ装置に接続するステップと、
ｎ．前記湾曲したダクトシステムの複数の出口を、下流のアクティブフィルタ装置に接続するステップと、
ｏ．前記湾曲したダクトシステムの複数の出口を、下流のアクティブフィルタ装置に接続するステップであって、フィルタカセットが、流入する流れのボイドスペース領域の外側に放出された汚染物質を除去するための可動の集塵フードを有する、ステップと、
ｐ．前記湾曲したダクトシステムの複数の出口を下流のアクティブフィルタ装置に接続するステップであって、フィルタカセットが、清浄サイクルが流体ストリームの下流側のジェットシステムにサポートされている流入する流体ストリームのボイドスペース領域の外に放出された汚染物質を除去するための可動の粒子抽出フードを有し、オプションの流体貯蔵リザーバが存在する、ステップと、
ｑ．複数の流体スプリッタの前後または内部で、真空圧力センサに接続された下流の可変速度メインシステムファンプロセスを提供し、システムの入口圧力に影響を与えるようにファン速度を調整するステップであって、速度メインシステムのファンの速度を細かくあるいは大まかに調整すると、入口圧力を一定に保つことができ、これが多くの上流または下流のプロセスの利点となる、ステップとを含む。

この方法は、乳児や大人用の開放型または閉鎖型パンツ型おむつ、または女性用衛生用品からなる群から好ましく選択される、日用消費財を製造するための製造環境において特に有用であり、ここで流体は空気であり、粒子を含有する空気ストリームは、好ましくは以下からなる群から選択される１つまたは複数の前処理から生じる：
－トリム吸引プロセスステップ；
－一般的なプロセスの空気吸引プロセス；
－コンベヤ真空気流プロセス；
－防塵操作真空空気プロセス；
－セルロース崩壊プロセス；
－粒子状物質、好ましくはセルロースパルプまたは超吸収性粒子の転写またはレイダウンプロセス。

別の態様では、本発明は、粒子が充填された流体ストリームから粒子を除去するための装置であり、この装置は、
Ａ 少なくとも１つ、好ましくは複数の流体スプリッタ装置であって、各々が、
Ａ１－湾曲した、好ましくは円形のダクトシステムであって、任意選択で複数のターンを具え、
ｏ流入する粒子含有流体ストリームを回転運動へと偏向させ、
ｏ流入する粒子含有流体ストリームをこの回転運動で一定時間保持し、粒子含有流体ストリームの粒子が回転流体ストリームの外側部分に集まるようにする；
ことに適合されているダクトシステムと、
Ａ２－前記回転流体ストリームの外側部分を、回転流体ストリームの内側部分から分離することにより、前記回転流体ストリームの外側部分が粒子濃厚流体ストリームとなり、前記回転流体ストリームの内側部分が前記流入する粒子含有流体ストリームと比較して粒子希薄流体ストリームとなるように適合された、固定式または調整可能な分割要素、好ましくは分割ブレードと、
Ａ３－流出する粒子濃厚流体ストリームを保持および誘導するように適合された第１のダクト本体と、
Ａ４－流出する粒子希薄流体ストリームを保持および誘導するように適合された第２のダクト本体と、
を具える流体スプリッタ装置と、
Ｂ－前記流体スプリッタ装置の粒子濃厚流体ストリームがサイクロンセパレータの入口に供給されるように、各自の第１のダクト本体によって、任意選択でさらなるダクト本体によって、前記少なくとも１つまたは複数の流体スプリッタ装置に接続されたサイクロンセパレータ装置と、を具える。

任意選択で、この装置は、以下の群から選択される１つまたは複数の要素を含み得る：
－並列配置された複数の流体スプリッタ装置；
－確実に複数のシステムにわたって入口圧力が近似し、好ましくは本質的に同じとなるように、共通の流体平衡ボイドスペースに接続されている流体スプリッタ装置への複数の入口供給ダクト；
－粒子を含有する共通の流体ストリームを保持および誘導するように適合された共通の出口流ダクトに組み合わされている、前記流体スプリッタ装置の複数の出口供給ダクト；
－複数の出口供給ダクトおよび／または共通の粒子含有流体ストリームが１つの流体サイクロンセパレータ装置に接続されている。任意選択で、サイクロン流体セパレータの前または後に配置されたブースターファンをさらに具える；
－下流のパッシブフィルタ装置に接続されている流体スプリッタ装置および／またはサイクロンセパレータ装置の複数の出口供給ダクト；
－下流のアクティブフィルタ装置に接続されている流体スプリッタ装置および／またはサイクロンセパレータ装置の複数の出口供給ダクト；
－流体スプリッタ装置および／またはサイクロンセパレータ装置の複数の出口供給ダクトは、下流のアクティブフィルタ装置に接続されており、フィルタカセットは、流体、好ましくは流体の下流側のジェットシステムによって清浄サイクルがサポートされている、流入する流体のボイドスペース領域の外側に放出された粒子を除去するための可動の集塵フードを有し、さらに任意選択で流体貯蔵リザーバを具える；
－装置の前、後、または装置内で、真空圧力センサに接続された下流の可変速度メインシステムファンプロセス。これにより、ファン速度を調整するとシステムの入口圧力に影響を与え、入口圧力を一定のレベルに維持するように速度メインシステムファンの速度を微調整または粗調整することができ、上流または下流のプロセスに利益的な安定した条件を提供することができる。

図１ＡおよびＢは、異なる視点での従来のサイクロンセパレータ装置を示す。 図２ＡおよびＢは、様々な視点での公知の流体スプリッタ装置の様々な実施例を示す。図２Ｃ～Ｆは、本発明に適した流体スプリッタ装置の様々な実施例を示す。 図３Ａ～Ｃは、本発明による単一または複数のサイクロンに接続された複数の流体スプリッタ装置の様々な実施例を示す。 図４Ａ～Ｃは、本発明のシステムで適切に使用することができる、集塵を組み合わせた自動清浄を備えたアクティブフィルタシステムの様々な図を示す。 図５は、図４に概説されるようなアクティブフィルタを示し、追加の流体リザーバを示す。 図６は、図４に概説されるようなアクティブフィルタを示し、汚れた流体側から清浄な流体側への連結アームを示す。 さまざまな図において同じ数字は同じか同等の機能または要素を示す。

このように、本発明は、サイクロンと流体スプリッタ技術との組み合わせを使用して、「汚れた」粒子含有流体を清浄にするための装置および方法に関する。本発明は、ガスストリーム、特に空気ストリームから粒子を分離する用途に特に有用であるが、本発明のすべての実施形態は、物質、特に浮遊する粒子を運ぶことができる本質的にすべての種類の流体、液体および気体種類に利用することができる。この場合の物質は、空気のような気体であったり、水、水銀、下水などの液体であったりする流体よりも高い密度を示し、周囲環境下や、約０℃から約５０℃、または０ケルビンのすぐ上から２５００ケルビンまでの範囲の温度で、０．１バールから１００バールをはるかに超える圧力で適用することができる。

本発明において有用な第１の要素はサイクロンである。流体が水または水ベースの流体といった液体である場合は「液体サイクロン」と呼ばれ、一方で流体が気体である場合はガスサイクロンと呼ばれる。本文脈において、「サイクロン」という用語は、液体流体または気体流体のサイクロンをいう。本発明は、汚染物質などの粒子を含有する空気である流体に特に適用可能である。

従来のサイクロンの原理が、それぞれ上面と側面の断面図である図１ＡとＢについて説明されている。サイクロンセパレータ装置１１００は、サイクロン直径１１９０を呈するサイクロン装置の第１の入口セクション１１３０で螺旋状下向きに狭くなる流体ストリーム１１１０’が生じるように、入ってくる粒子含有流体ストリーム１１１０を偏向させる原理に基づいている。流体が中央部分１１５０において上向きに引き込まれると、より重い粒子は、典型的には第１のセクションの下の、典型的には下向きに狭くなるという特徴的な形状を有する第２のセクション１１４０の壁に沿った経路１６０５に遠心力で集まり、矢印１６１０で示される重力によって下向きに移動し、粒子出口１６２０からサイクロンを出る。流体はサイクロン内で渦巻いており、出口直径１１１９を有する中央部分１１５０を介して、「清浄な」出口１１２０から粒子希薄流体ストリーム１４１０として除去される。このようなサイクロンのさらなる特徴は、流体が流路１３０２によって示されるように強く偏向され、したがって大きな圧力降下が発生することである。任意選択で、追加のプロセスサポート流体１２００が、サイクロンの入口部分の下部に追加され得る。

図１Ｂに示すように、サイクロンに入る粒子含有流体ストリームｖｃｉ（１１１０）は、流入する純粋な流体ストリームｆｃｉ（１１１２）と、流入する粒子ストリームｐｃｉ（１１１３）とを含む。すべての流れはｋｇ／分で表すことができ、粒子ストリームと粒子含有流体ストリームの比率として流入粒子含有比Ｐｃｉ（１１１１）、つまりｐｃｉをｖｃｉで割った値をｋｇ／ｋｇで表す。流入する粒子含有流体ストリームは、サイクロンによって、（「清浄な」）粒子希薄流体ストリームと、（「汚れた」）粒子濃厚流体ストリームとに分離される。出口１１２０を介してサイクロンを出る粒子希薄流体ストリームｖｃｃ（１４１０）は、純粋な「清浄な」流体ストリームｆｃｃ（１４１２）と、当該純粋な流体ストリームの中の粒子ストリームｐｅｃ（１４１３）とを含み、この粒子ストリームは、流入した粒子ストリームｐｃｉ（１１１３）と比較して大幅に低減されており、すなわち粒子含有比Ｐｅｃ（１４１１）がＰｃｉ（１１１１）よりも大幅に低い。出口１６２０からサイクロンを出る（「汚れた」）粒子濃厚流体ストリームｖｃｄ（１６１０）は、分離された粒子ストリームｐｃｄ（１６１３）と供給される純粋な流体ストリーム（１６１２）とを含み、ここで後者は非常に少ないか本質的にゼロでさえあり得る。したがって、「汚れた」出口１６２０Ｐｃｄ（１６１１）での粒子含有比は、非常に高いか、または本質的に１であり得る。

このサイクロンは「垂直」配置で示されており、すなわち、流体は水平にサイクロンに入り、重力に対して清浄な流体は上向きに、粒子は下向きとなるが、サイクロンは重力に対して角度のある位置で動作する場合もある。

サイクロンの圧力降下は、以下の重要な寄与効果に関連し得る。
１）加速、入口の偏向、および（圧縮流体の場合）含有粒子の加速を含む、流入する流体ストリームの収縮度。エアサイクロンの場合、多くは入口速度１０ｍ／秒以上３０ｍ／秒未満である。
２）流体を螺旋状の動きに偏向させ、サイクロンの壁でバレル摩擦を引き起こす。
３）中央部分１１５０を通る流体のすべてまたは少なくとも大部分の除去。これにより、流体ストリームの方向が急激に変化する（図１の矢印１３０２を参照）。

エアサイクロンの場合、第３のカテゴリ（粒子が希薄な空気をサイクロンの中心から取り去るために必要なエネルギー）は、多くの場合に第２のカテゴリ（空気を螺旋状またはサイクロンで回転させるために必要なエネルギー）の約２倍であり、これは曲率半径が実際に鋭いことから簡単に説明することができる。入口部分１３００の直径が２００～５００ｍｍの範囲である高性能サイクロンエアセパレータ装置の場合、空気ははるかに小さい半径のサイクロンの中央部分１１５０を通して除去されることが多く、平均して２００～５００ｍｍの半分、場合によってはこの気流の半径は半径１０ｍｍと小さく、大きな圧力降下を引き起こす。

サイクロンは設計および操作条件によって最適化できるが、粒子除去効率と圧力損失の一般的なトレードオフを克服する必要がある。また、サイクロンの乱流により、粒子が希薄な出口ストリームに粒子が運ばれる可能性がある。

効率を改善するための公知のオプションは、小さなサイクロンがより良い粒子除去効率を有する複数のサイクロンを並列に接続して、これらの乗算が総流体ストリーム量を得るように適合するか、あるいは直列に接続して、シーケンスまたはステージに沿ってサイズを小さくし、ステージ全体の清浄効率を向上させることである。

サイクロンの動作は、多くの場合に遠心力に関連付けられ、これはよく重力に対して相対的に表され、例えばｘＧ力は、粒子などの質量にかかる力が重力のｘ倍であることを意味する。例えば、サイクロンの分離性能は、Ｇ力を増加させることによって向上させることができ、これは（粒子の質量に速度の２乗を掛けたもの）を半径で割ったものに相当する。流体ストリームの速度を挙げるかサイクロンの半径を減少させると分離の向上が達せされる（図１Ａの１１０９を参照）。流入する流体の速度を上げるには、さらなるエネルギーが必要になり、場合によっては追加の機器が必要になるため、設置シナリオによっては半径を小さくする方が好まれる。半径減少の効果を理解するために、２０ｍ／秒の一定の入口速度を想定した流体としての環境空気のＧ力を表１に示す。

（表１）
Ｒ＝１０００ｍｍ Ｇ力＝４０．７８８ Ｒ＝５００ｍｍ Ｇ力＝８１．５７７
Ｒ＝９００ｍｍ Ｇ力＝４５．３２０ Ｒ＝４００ｍｍ Ｇ力＝１０１．９７２
Ｒ＝８００ｍｍ Ｇ力＝５０．９８５ Ｒ＝３００ｍｍ Ｇ力＝１３５．９６２
Ｒ＝７００ｍｍ Ｇ力＝５８．２６９ Ｒ＝２００ｍｍ Ｇ力＝２０３．９４３
Ｒ＝６００ｍｍ Ｇ力＝６７．９８１ Ｒ＝１００ｍｍ Ｇ力＝４０７．８８６

上記のＧ力の計算に基づくと、より小さなサイクロン直径でより高い分離性能を達成できることは明らかである。直径が小さいほど空気流が小さくなり、したがって相当量の空気流を扱うには複数のシステムが必要となる。例えば、半径Ｒ＝１０００ｍｍの１つの大きなサイクロンセパレータの場合、粒子含有空気流に作用するＧ力は僅か４０．７８８６Ｇである。同じ粒子含有空気流を半径Ｒ＝１００ｍｍの１０個の小さなシステムに並列に分配する別の例を考えると、流入する粒子含有空気流に作用するＧ力は４０７．８８６Ｇとなり、分離効率が向上するが、複数の小さなサイクロンでの圧力損失が大きくなるため、エネルギー消費量が増加する。

本発明は、流体ストリームの大きな圧力降下を回避しながら、サイクロンシステムの利点、すなわち良好な粒子除去効率を利用することを目的としている。これは、少なくとも１つ、好ましくは複数のプレセパレータを１つのサイクロンセパレータと接続することによって達成され、ここでプレセパレータは「フロースプリッタ」として実施され、流体ストリームは円形などの全体的に湾曲したものに導かれ、上記のサイクロンの説明と同様の作用で、粒子が外側部分に集まり、次に流体ストリームはそれぞれ流入した粒子含有流体ストリームと比較して、（「汚れた」）粒子濃厚流体ストリームと、粒子含有量が非常に低い（「洗浄な」）粒子希釈流体ストリームとに分離される。したがって、入ってくる粒子含有量のごく一部だけが、粒子希釈流体ストリームの中にあることになる。

結果として、出て行く粒子濃厚流体ストリームは、適度に高い粒子含有比となり、ほとんど、好ましくはすべての粒子含有量を担持する。この後者は、粒子と流体の重量比で、粒子１ｋｇあたりの粒子のｋｇで表すことができ、あるいは定常流条件の場合は流量比、すなわち流体ストリームのｋｇ／分あたりの粒子流のｋｇ／分として表すことができる。このような流体スプリッタ装置は当技術分野で一般に知られており（例えば、エアスプリッタに関して上記で参照されたＥＰ２３３４４０７を参照）、低い圧力降下で操作することができる。

その後、いくつかのプレセパレータの粒子濃厚流体ストリームが合流し、より高い圧力降下で粒子の分離効率が高いサイクロンセパレータに供給されるが、この圧力降下は比較的小さな流体ストリームにのみ適用される。

適切なプレセパレータの原理を、図２Ａに側部断面図として、図２Ｂに底部断面図として模式的に示す。

このように、流入する粒子含有流体ストリームｖｓｉ２１１０は、流入する純粋な流体ストリームｖｓｉ２１１２と、流入する粒子ストリームｐｓｉ２１１３とを含み、したがって流入する粒子含有比Ｐｓｉ２１１１を示し、入口セクション２１０２内の流体ストリームスプリッタ２１００に送達される。図２ＡおよびＢに示すように、スプリッタは、ここでは長方形の断面で示されるダクトの形態であり、ダクト軸２１０９の周りに半円形の形状を有し、したがって粒子２０００が遠心力でスプリッタ装置の外壁の方へ集まるように流体を湾曲矢印２１０５で示される回転流へと案内する。半円形部分の端部、すなわち曲率角度１８０°で、ダクトの断面にわたって延びるスプリッタブレード２１０７として図示される分割要素が、
純粋な粒子希釈流体ストリームｆｓｃ２４１０と、
粒子希釈流体ストリームの粒子ストリームｐｓｃ２４１３とを有し、
したがって粒子希釈粒子含有比Ｐｓｃ２４１１を示す、
（「清浄な」）粒子希釈流体ストリームｖｓｃ２４１０を、
純粋な粒子濃厚流体ストリームｆｓｄ２６１２と、
粒子流体ストリームの粒子ストリームｐｓｄ２６１３とを有し、
したがって粒子濃厚粒子含有比Ｐｓｄ２６１１を示す、
（「汚れた」）粒子濃厚流体ストリームｖｓｄ２６１０から分離する。

図示されるように、粒子は、スプリッタブレード２１０７の後、粒子希釈ストリームおよび粒子濃厚ストリームがそれぞれ出口２１０６および２１０８で別々に出て、そこからさらに下流のプロセスまたは環境に導かれるように、穏やかに外側に向けられる。

スプリッタブレードを正確に配置することにより、分離の鋭さが決定され、これは必要に応じて変更することができる。すなわち、スプリッタブレードが内側に配置されるほど、粒子濃厚流体ストリームへと多くの粒子が分離されるが、そちらに案内される流体も多くなる。

図２Ｃは、このような装置の変形例を示し、ここでは流体ストリームが、ダクト２１０１の放射状に構成された分離手段によって第１および第２の流れへとさらに分離され、これがダクト２１０１のダクトワークによって導かれて、全体の流れ方向に沿った左側および右側の流れとして見られる。これらのサイドストリームのそれぞれにおいて、粒子は半径方向外向きのダクト壁の方へ集まり、それぞれスプリッタブレード２１０７’および２０７”によって分離され、それぞれ粒子濃厚流体ストリーム出口２６１０’および２６１０”で流体スプリッタ装置を出る。「清浄な」粒子希釈流体ストリームは、それぞれ、粒子希釈流体ストリーム出口２４１０’および２４１０”を出る。

図２Ｄ、２Ｅ、および２Ｆ（斜視図）は、フロースプリッタのダクトが螺旋状に巻かれた、すなわち図２Ａのように１８０°を超える曲率角を示す、さらなる変形例を示している。これは、粒子が半径方向の力にさらされる時間の長さに関してより長い滞留時間を提供し、したがってより多くの粒子が外側に集まるようになる。図２Ｄでは、それは全回転（すなわち３６０°）で実現され、間隔をあけるために、ダクトのセパレータ手段は、流体ストリームを軸２１０９の方向に沿って、好ましくはそれぞれ領域２４１０’、２４１０”、および２６１０’、２６１０”を出るための流入流体ストリームの方向に対して左右対称に流体ストリームを外側に導く。

図２Ｅには、「２回転」すなわち７２０°の変形例が描かれており、ここでは約６３０°（または１と４分の３回転）で、流体スプリッタブレード２１０７が粒子濃厚ストリームおよび希釈流体ストリームを分離する。図示されている実施例は、本発明に適した流体スプリッタ装置の原理を説明するのに役立つだけであることに留意されたい。しかしながら、湾曲したダクト内の粒子含有流体ストリームを回転流方向にさらして遠心力を誘発し、ダクトの外側領域に流体より重い粒子を集め、その後に粒子濃厚流体ストリームと粒子希薄流体ストリームを分離するという原則に基づいて、このような分離を実現するために多くの設計例を実現することができる。

典型的には、そのような構成において、流体が空気やガスなどの圧縮性流体である場合、流体速度は、入口セクション２１０２と比較して、分離点、すなわちスプリッタ装置の縁の直前でより高くなる。したがって、僅かな真空が生成され、これにより流れの乱れが減少し、粒子濃厚流体ストリームの出口セクション２１０８への粒子の移動が促進される。

流体スプリッタ装置を出た後、粒子希薄流体ストリーム２４１０、２４１０’、または２４１０”は、周囲に放出されるか、または必要な粒子含有比がさらに低い場合にはバグフィルタなどの高効率フィルタ手段へと放出され得る。次に、粒子が濃厚な、または粒子含有比の高い流体ストリーム２１０７’および２１０７”は、さらなるダクトワークを介して、さらなる処理に向けられる。

これにより、非常に低い圧力降下で粒子が良好に分離され、低含有ストリームで粒子含有比が低くなるが、粒子濃厚流体ストリームでの粒子含有比（流体１ｋｇあたりの粒子ｋｇ）が比較的低くなる。

前述したように、サイクロンと流体スプリッタはどちらも公知であり利用されており、それぞれを特定のアプリケーションに最適な設定に適合させることができるが、どちらのシステムにも、特に多様な「清浄な」および「汚れた」流体ストリームにおけるエネルギー使用および分離効率についてトレードオフがある。

以下の本発明特有の特徴は、サイクロンを、比較的高い圧力降下で比較的良好な分離性能、したがって不十分なエネルギー使用量と組み合わせ、流体分離技術を、特定の方法で著しく良好なエネルギー性能でより不十分な分離性能と組み合わせるものである。この目的のために、全体的に流入する粒子含有流体チャージは、少なくとも１つ、好ましくは複数の流体スプリッタ装置に向けられる。この流体スプリッタ装置は、流体ストリームを、半回転、好ましくは全回転、より好ましくは約２回転、場合によっては２回転以上などの湾曲した流れ方向に偏向させ、ここでは方向の変化は緩やかで、滑らかな、好ましくはほぼ円形の流路に沿っているため、エネルギー損失は比較的低い。この一般的に回転する動きを通して、粒子はダクトの外側部分の方へ集まり、粒子希釈流体ストリームと粒子濃厚流体ストリームが、上記のようにスプリッタブレードによって分離され得る。流体スプリッタブレードの位置は、粒子の量および粒子濃厚流体ストリームに向けられる「純粋な」流体を変化させるために調整することができる。好ましくは、「清浄な」流体ストリームは、あるとしても非常に低い粒子含有比を有し、環境に放出される前にさらなる処理を受ける必要がないような設定である。もちろん、この流体ストリームは、限定しないがバッグやＨＥＰＡフィルタなどによってさらに処理されてもよい。

これにより、粒子の良好な分離と、非常に低い圧力降下で低い粒子含有比の粒子希釈流体ストリームをもたらすが、粒子濃厚流体ストリーム内の流体フローが依然として高すぎる。

このため、１つまたは複数のプレセパレータのうちの１つまたは複数の粒子濃厚流体ストリームが集められ、プレセパレータの流量および分離効率に適合したサイクロンに導かれ、ここで固体は適度な圧力降下かつ高効率で分離されるが、一次セパレータのないサイクロンのみを使用した場合よりも、影響する流体の量は大幅に少なくなる。

この原理は、図３Ａを参照することによって、例えば、サイクロン３０４１に接続された並列構成の５つのプレセパレータ装置３００１、…３００５を具えるセパレータ装置３０００についてさらに説明される。このように、粒子含有流体ストリーム３０１１、…３０１５は、それぞれの流体スプリッタ装置３００１、…３００５に入り、粒子希薄流体ストリーム３０２１、…３０２５は、環境に、またはバグフィルタ（図示せず）のようなさらなる処理ステップに放出され得る。粒子濃厚流体ストリーム３０３１・・・３０３５は、流体スプリッタ装置を出て、輸送を容易にするために任意選択で有効断面積を変化させて、マニホールドに集められる。マニホールドは、後続のサイクロン３０４１に接続され、集められた粒子濃厚流体ストリーム３０４０を、例えば図１に示されるようなタイプのサイクロン３０４１の入口セクションに向ける。サイクロンからの粒子希薄流体ストリーム３０４２は、環境に放出され得るか、またはバグフィルタなどのさらなる処理に供され得るか、または流体スプリッタ装置からの粒子希薄流体ストリームと組み合わされ得る。除去された含有粒子は、図１の説明にあるように、サイクロンの粒子濃厚出口で回収することができる。

例えば、スプリッタ装置の流体スプリッタブレードが５％分割に設定されている場合（つまり、スプリッタ装置内の流体ストリームの５％が粒子濃厚流体ストリームへと分離される場合）、これらの５％の総流体フローは収集された流体ストリーム３０４０としてサイクロン３０４１に移送され、少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９９％、そして最も好ましくは本質的に全部の、流入する粒子含有流体ストリームの粒子を含む。

このような組み合わせシステムは、流路１３０２に沿って図１に示される従来のサイクロンセパレータのように、ほとんどの流体の流体ストリーム方向の急な変化を引き起こさないので、より低い使用エネルギーで動作する。サイクロンの中心を通る流体の除去を達成するために必要なエネルギーは一般に螺旋状の下方への流体の動きを達成するために必要なエネルギーの２倍であるため、サイクロンを備えたこのような流体スプリッタ装置の組み合わせシステムは、従来のサイクロンセパレータのみと比較して、エネルギーの半分未満、好ましくは３分の１未満、または４分の１未満ですらある。このような組み合わせシステムは、乱流が大幅に減少するため、はるかに高い分離性能を実現し得る。

このようなシステムの利点は、エネルギーだけでなく、例えば、流体スプリッタ装置の後で回収された流体ストリーム（図３の３０４０を参照）が、かなりのメンテナンスが必要なバグハウスやドラムフィルタなどの別の標準フィルタシステムに移されるシステムと比較した場合に、メンテナンスの労力が全部ではないにしても大幅に削減されるという点でも明らかである。

例として、それぞれが５００ｍ^３／ｈｒを処理する１０個のエアスプリッタ装置を並列に備えた空気清浄システムを考える。このようなエアスプリッタ全体の圧力降下は約２５０Ｐａ（水柱１インチ）であるため、各スプリッタの動作には０．０３ｋＷの電力が必要であり、したがって、システム全体で１０×０．０３ｋＷ＝０．３ｋＷが必要になる。さらに簡単にするために、スプリッタが全空気ストリームの１０％を分離するように設定され、この粒子含有空気流が図１に示すような従来のサイクロンエアセパレータに流入すると仮定すると、この従来のサイクロンエアセパレータも毎時５００立方メートルを受け取るが、エアスプリッタと同じ遠心力またはＧ力で動作する場合、圧力降下は２５０Ｐａ（水柱２５０インチ）と高くなり、従来のサイクロンエアセパレータでは動作に０．１Ｗ必要になる。したがって、１０個のエアスプリッタを１個のサイクロンと組み合わせる本発明によるシステムは、合計で（１×０．１ｋＷ）＋（１０×０．０３ｋＷ）＝０．３１ｋＷを必要とすることとなる。

これを従来のサイクロンエアセパレータで構成されたシステムと比較すると、このシステムの総エネルギーには（１０ｘ０．１ｋＷ）＝合計１ｋＷが必要になる。所要電力の違いは明らかで、０．３１ｋＷ対１ｋＷあるいは３１％であり、これは従来のサイクロンエアセパレータと比較して６９％の節約に相当する。このようなマルチスプリッタおよびサイクロンシステム技術は、従来のサイクロンエアセパレータと比較して６９％の節約を達成するだけでなく、内部乱流が大幅に減少するため、メンテナンスがほぼまたは完全にゼロのシステムと、さらに従来のサイクロンエアセパレータと比較してはるかに高い分離性能を実現する。

粒子含有流体を処理する場合の本発明を実施するさらなるオプションが、図３Ｂに概説されている。操作を単純化するために、清浄流体出口３０４２、サイクロンセパレータ３０４１が、スプリッタ装置３００１、・・・３００５の清浄流体出口ストリーム３０２１、…３０２５と組み合わされることが望ましい。ただし、このようなシナリオでは、流体スプリッタとサイクロンセパレータの出口圧力が同じであるためパフォーマンスが大幅に低下するが、空気を考えた場合、サイクロンセパレータは通常約７５０Ｐａ（水注３インチ）の圧力降下で動作し、流体スプリッタは約２５０Ｐａ（水柱１インチ）で動作する。これにより、流れの不一致が発生し、最終的に流体スプリッタ３０３１、・・・３０３５からの粒子濃厚流体ストリームが遅くなり、スプリッタブレードのエッジの直前のスプリッタ装置内の乱流が大きくなり（図２Ｅ、２１０７を参照）、これにより分離性能の大幅な低下が生じ得る。

したがって、そのような場合には、システムのバランスを取りスプリッタブレードの直前の流体速度が同じになるように使用できるブースターファンまたはポンプ３０６０などの平衡化手段を追加して、乱流を低減または排除できるようにすることが好ましい場合がある（図３Ｂ）。さらに、平衡化手段３０６０を必要より僅かに速く動作させると、粒子濃厚流体ストリーム（図２Ｅ、２６１０参照）が粒子希薄流体ストリーム（図２Ｅを参照）よりも高速で移動し、したがって粒子濃厚流体ストリームに圧力降下が生じ、分離ゾーンの前に乱流によって実際に乱された粒子が粒子希薄流体ストリームではなく粒子濃厚流体ストリームへとさらに吸引されることに留意されたい。

プロセスの安定化を目的とする本発明のさらに独立した実施形態は、図３Ｂにも概説されている。図３Ｂに示すように、スプリッタ装置の出ていく清浄流体ストリーム３０２１、・・・３０２５、および任意選択でサイクロン３０４１の出口ストリーム３０４２も共通スペース３０７０に回収され、入ってくる粒子含有ストリーム３０１１、・・・３０１５が同じ差圧である実装シナリオの場合、すべてのフロースプリッタ３００１、・・・３００５は、システム全体が平衡となるように、同じか少なくとも非常に近似した圧力で動作する。

しかしながら、入ってくる粒子含有流体ストリーム３０１１、…が同じ差圧で作動していない場合、すべてのフロースプリッタ３００１、…は異なる圧力で作動し、システム全体が平衡化されないことを意味する。したがって、スプリッタ装置の前に流入を接続する圧力平衡用のボイドスペース３０５１、…を作成することが好ましい場合がある。これにより、システムのバランスがとれ、流入する粒子含有流体ストリームが同じ差圧になり、すべてのフロースプリッタ３００１、…が同じか同様の圧力で動作し、これはシステム全体のバランスが取れていることを意味する。

一部の操作環境では、遠心力（Ｇ力）が異なることが望ましい場合がある。本発明のさらなる実施形態は、速度および／または遠心力（Ｇ力）を変化させることによって動作を改善することを目的としている。例えば、図３Ｂで、入ってくる粒子含有流体ストリーム３０１１、・・・３０１５は、衛生製品製造プラントの場合、トリム吸引プロセス、コンベヤ真空、ダストコントロール操作、コアレイダウンプロセス操作、または他のプロセス操作など、さまざまなプロセスステップから来ていると仮定する。すべてのプロセスがさまざまな汚染物質を放出し得る。

トリム吸引プロセスの空気ストリームはもっぱら清浄で、大きな汚染物質片を何度も受け取る可能性があり、プロセス操作プロセスの空気ストリームは主にきれいで、時折小さな汚染物質がある。一方コンベヤ真空の空気流は主に直径約５０μｍから２００μｍの汚染粒子であり、ダストコントロール操作の真空気流は主に直径１μｍから２００μｍの汚染粒子であり、コアレイダウンプロセスの真空気流は主に０．１μｍから１０μｍの汚染微粒子である。ここで直径は、他の形状の粒子と同等の直径の球状粒子の直径を指す。

当業者は、トリム吸引プロセスの空気流のエアスプリッタを、このストリームがほぼ清浄であるため高い遠心力（Ｇ力）で操作することは望ましくないこと、また、コアレイダウンプロセスの真空空気流のエアスプリッタを低い遠心力（Ｇ力）で作動させることは望ましくないことを容易に理解するであろう。この流れは直径０．１μｍ～１０μｍの微粒子で汚染されており、効率的に分離するにはより高いＧ力が必要になるためである。

これらすべてのシナリオで、遠心力（Ｇ力）が高いほど、システムを操作するために必要なエネルギーが高くなる。本発明が特に適している、衛生用品などの日用消費財の生産ユニットおよびプロセスを考えると、様々な前プロセスによって、良好な分離性能のために全く異なる条件を必要とする粒子含有流体ストリームを提供することができる。例えば：
－トリム吸引プロセスの空気流は約５０倍の重力（～５０Ｇ）で操作する必要がある。
－プロセス操作プロセスの空気流は約１００倍の重力（～１００Ｇ）で操作する必要がある。
－コンベヤ真空の空気流は約３００倍の重力（～３００Ｇ）で動作する必要がある。
－ダストコントロール操作の真空空気流は～５００Ｇで動作する必要がある。
－コアレイダウンプロセスの真空空気流は～１０００Ｇで動作する必要がある。

それに応じて、各プレセパレータ装置の設計（例えば、直径や巻数）および／または動作パラメータ、特に空気流量または速度を設定することにより、優れた分離が行われ、そのような状況では、エネルギーがさらに低減する。従来のサイクロンエアセパレータと比較して、９０％の節約を達成できる。

このように、本発明の様々な実施例が図３Ｃに示されている。様々な前処理３３０１、３３０２、・・・が、流入する粒子含有流体３３１０（実線の二重矢印で示される）を、複数の第１の流体スプリッタ装置３１０１、３１０２、・・・に、任意選択で平衡容積３１５０を通る流体ストリーム３１２０を介して排出する。他の前処理は、入ってくる粒子含有流体３３２０を、第２の多重度の流体スプリッタ３２０１、３２０２、・・・に排出してもよい。流体スプリッタは、入ってくる粒子希薄流体ストリーム３３５０（一点鎖線の二重矢印で示される）を、粒子濃厚流体ストリーム３３３０（破線の二重矢印で示される）に分離する。粒子希薄流体ストリームは環境３１８０に供給され、または任意選択でプレナム３１７０を介して媒体フィルタ３１９０などの後処理ユニットに供給され得る。複数の第１の粒子濃厚流体ストリームは第１のサイクロン３１４１に供給され、複数の第２のスプリッタの流体ストリームは第２のサイクロン３２４１に供給され、サイクロンからのさらなる粒子希薄流体ストリームが周囲３１８０に放出され得る。あるいは、任意選択で、スプリッタからの粒子希薄流体ストリームの場合と同じであり得るプレナム３１７０を介して－任意選択で以下に記載されるような下流のフィルタプロセスなどの後処理ユニットへ放出される。

当業者は、説明されたシナリオ内および本発明の範囲内で接続するための多数のオプションがあることを容易に理解するであろう。
－前処理、
－オプションの共通ボリューム、
－流体スプリッタの第１、第２、またはそれ以上の多重度、
－オプションのブースターファン、
－それぞれの多重度のスプリッタに接続された第１、第２、またはそれ以上のサイクロン、
－プレナム、
－後処理ユニット、
－周囲への出口。

本発明の任意の実施形態では、可変速度のメインシステムファン３１６０を追加することができ、これは、マルチ流体スプリッタの前または後または中で、真空圧力センサに接続されている。ファン速度の調整はシステムの入口圧力に影響を与えるため、メインシステムファンの速度を微調整または粗調整すると、入口圧力を一定に維持することができ、これは、多くの上流または下流のプロセスで利点となる。明らかに、液体流体の場合、ファンはポンプに置換することができる。

本発明のさらなる実施例は、パッシブまたはアクティブのいずれかで、特定の任意の下流フィルタプロセスを追加することである。
下流のフィルタプロセスが空気ろ過の安全なフィルタステージとして機能し、および／または空気の質を改善するために、爆発防止型の低エネルギーの上流のマルチ流体スプリッタサイクロンシステムでは、安全性またはエネルギー要件を大幅に損なうフィルタプロセスを下流に追加することは好ましくない。パッシブエアフィルタを下流に追加することは、設置するのに比較的安価な機器のアップグレードであるが、そのようなパッシブテクノロジーは、パッシブフィルタ媒体が詰まったら交換する必要があるため、メディア交換コストの増加を通じて継続的なランニングコストを大幅に増加させ、さらに大幅に、フィルタメディアが目詰まりしたときに発生する圧力損失が大きい。

この側面をさらに説明するために、パッシブフィルタステージは、設置時の圧力降下２５０Ｐａ（水柱１インチ）で５０，０００ｍ^３／ｈｒ（５０ＫＣＭＨ）を処理するように想定され、このフィルタステージが７５０Ｐａ（水柱３インチ）に達したときに目詰まり交換される。ファン効率を８５％とモーター効率を８５％と想定すると、２５０Ｐａ（水柱１インチ）での始動時に４．７８ｋＷの総消費電力が必要である。ただし、フィルタは時間の経過とともに目詰まりするため、７５０Ｐａ（水柱３インチ）で８５％のファン効率と８５％のモーター効率を想定すると、合計消費電力は１２．２１ｋＷとなり、初期との差は８．１４ｋＷに相当する。ｋＷｈあたり８米ドルセントという標準的なエネルギーコストを想定すると、これは、システムあたりステージあたり５５６３米ドルの年間損失に相当する。

このような損失を回避するために、フィルタ媒体の面積を増やし、フィルタ媒体を清潔に保つアクティブフィルタに移行することで、継続的なエネルギーコストが大幅に削減され、アクティブフィルタシステムが自動的に洗浄されて詰まらないためフィルタの交換コストも低減する。

ただし、特に流体としての空気用のアクティブフィルタシステムには、さらに欠点がある。洗浄サイクル中に、典型的には浮遊ダストがフィルタ全体に吹き付けられる。この粉塵は、一度定着したら洗浄が必要なだけでなく、爆発燃料ともなる。浮遊ダストは爆発の直接燃料であり、必要なのは発火源とダストがＬＥＬ（爆発下限界）とＵＥＬ（爆発下限界）の間の範囲内にあることだけである。

したがって、ほこりがフィルタカセットから排出されたら、システムから浮遊ダストを直接除去する自動フードによって浮遊ダストを捕捉してもよい。オプションの追加の下流エアジェットは、フィルタカセットから汚染物質を排除するのに役立ち、エアジェットに接続されたオプションのエアリザーバがパルスの強度を高め、汚染物質の排出性能をさらに高める。オプションの追加の上流エアジェットで、周囲のフィルタカートリッジ領域を洗浄して、移動フードが動き出して次の洗浄サイクルに移動する前にフィルタシステム全体が洗浄されているようにする。

このような安全アクティブエアフィルタステージの１つの側面は、すべての非防爆電気システムをエアフィルタステージの下流の清浄な側に保持して、爆発下限界未満で動作させる必要があることである。これを実現し、ドライブ数を削減するために、マルチリンクアームシステムがアップストリームステージとダウンストリームステージの両方に含まれている。下流ステージのアームの端がドライブシステムに接続されている場合、１つのドライブシステムで、システム全体が必要な経路をたどり、下流ステージに取り付けられているドライブ軸が１つしかない場合でも、２つの軸で動作することができる。これを実現するために、各アームに対して、専用のドライブシャフトが下流ステージから上流ステージに渡される。

図４Ａは、空気清浄に適用される場合に、本発明による装置の下流に適切に配置され得るアクティブ空気フィルタモジュールを示す。このモジュールは、システム本体４００１を含み、システム本体４００１は、本体へのアクセスを容易にするサイドドア４００２を含み得る。このモジュールはさらに以下を含むことができる：
－多数のフィルタ媒体カートリッジインサート４００３、
－移動式集じんフード４００４、
－セカンドアームリンケージ４００５、
－ピボットポイント４００７を備えた第１のアームリンケージ４００６、および
－流体の出口ダクト。

図４Ｂは、図４Ａに概説されるようなアクティブ空気フィルタモジュールを示し、上流の汚れた空気側がさらに以下を含むことを示している。
－システム本体４００１、
－複数のフィルタ媒体カートリッジインサート４００３、
－移動式集じんフード４００４、
－セカンドアームリンケージ４００５、
－ピボットポイント４００７を備えた第１のアームリンケージ４００６、
－流体から除去された粒子のための抽出ダクト４００８。

図４Ｃは、図４Ｂに示すようなアクティブ空気フィルタモジュールを示し、下流の清浄な空気側に以下を具える：
－システム本体４００１
－複数のフィルタ媒体カートリッジインサート、
－移動式ジェットエアブラストシステム４０２４、
－第２のアームリンケージ４０２５、
－ピボットポイント４０２６を備えた第１のアームリンケージ４０２６、
－ドライブチェーンシステム４０１１。

図５は、図４Ａ～Ｃに示すのと同じアクティブ空気フィルタモジュールを示し、ジェットエアブラストシステム４０２４用のオプションのエアリザーバ供給システム５０１０の概要を示す。

図６は、図４および５に示すのと同じアクティブ空気フィルタモジュールを示し、各シャフトが各アームに動力供給するデュアルシャフトを示す断面図であり、以下を含む：
－システム本体４００１、
－全体的な気流方向６７００、
－汚れた空気側６５０１、
－清浄な空気側６５０２、
－フィルタ媒体カートリッジインサート（複数のうちの１つのみ）４００３、
－フィルタ媒体カートリッジインサート４００３への汚れた気流６６０１、
－フィルタ媒体カートリッジインサート４００３からの清浄な気流６６０２、
－清浄空気側アーム６００６’および汚れた空気側アーム６００６”を備えた第１のアームリンケージ６００６、
－第１の清浄アームリンケージ６００６のピボットポイント６００７、
－清浄空気側アーム６００５’および汚れた空気側アーム６００５”を備えた第２のアームリンケージ６００５、
－清浄空気側の第２のアームリンケージ６００５’を清浄空気側の第１のアームリンケージ６００６にリンクし、汚れた空気側の第２のアームリンケージ６００５”を汚れた空気側の第１アームリンケージ６００６”にリンクするための接続軸６２０１および６２０２
－清浄空気側の第２のアームリンケージ６００５’の回転運動をシャフト６１０２の回転運動に接続して、軸点６２０２を介して回転運動を汚れた空気側アーム６００５’’に接続するベルト６００１、
－ドライブチェーン接続ポイント６４０１、
－吸引フード接続ポイント６４０２。

Claims (5)

1. 粒子含有流体ストリームから粒子を除去するための方法であり、この方法は：
   ａ．少なくとも１つ、好ましくは複数の、湾曲した、好ましくは円形の、任意選択で一回転以上を有するダクトシステムを提供するステップと、
   ｂ．粒子含有流体ストリームを提供するステップと、
   ｃ．粒子含有流体ストリームを１８０°以上の曲率の角度を有する前記湾曲したダクトシステムに供給するステップと、
   ｄ．回転運動でダクトシステム内の流体ストリームを逸らすステップと、
   ｅ．前記粒子含有流体ストリームの回転運動をある滞留時間だけ維持し、粒子含有流体ストリームの粒子が回転流体ストリーム内で半径方向外側に集まるようにするステップと、
   ｆ．前記回転流体ストリームの外側部分を、回転流体ストリームの内側部分から、固定式または調整可能な分割要素、好ましくはスプリッタブレードを介して分割することにより、前記回転流体ストリームの外側部分が前記回転流体ストリームの内側部分と比較してより高い粒子含有比となるようにするステップと、
   ｇ．前記内側の回転流体ストリームを粒子希薄流体ストリームとして、粒子希薄流体ストリーム用の第１の出口およびダクトを介して排出し、前記外側の回転流体ストリームを粒子濃厚流体ストリームとして、粒子濃厚流体ストリーム用の第２の出口およびダクトを介して排出するステップであって、前記内側の回転流体ストリーム用ダクトと前記外側の回転流体ストリーム用ダクトの両方が分離されている、ステップと、
   ｈ．前記粒子濃厚流体ストリームをサイクロンセパレータへ振り向け、それをさらに濃厚な粒子ストリームとさらに希薄な粒子ストリームにそれぞれさらに分離するステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の粒子含有流体ストリームから粒子を除去する方法において、
   ｉ．直列または並列に配置された、複数の前記湾曲したダクトシステムを提供するステップ、
   ｊ．複数の入口フィードを共通の流体流平衡化ボイドスペースに接続して、前記複数のダクトシステム全体の入口圧力が近似するかほぼ同じとなるようにするステップ、
   ｋ．複数の出口フィードを共通のダクトシステム出口流体ストリームに接続するステップ、
   ｌ．複数の出口フィードを共通のダクトシステム出口流体ストリームに接続し、これを流体サイクロンセパレータに接続し、任意選択でブースターファンプロセスによって流体速度を上げ、および／または流体圧力を調整するステップ、
   ｍ．前記湾曲したダクトシステムの複数の出口を、下流のパッシブフィルタ装置に接続するステップ、
   ｎ．前記湾曲したダクトシステムの複数の出口を、下流のアクティブフィルタ装置に接続するステップ、
   ｏ．前記湾曲したダクトシステムの複数の出口を、下流のアクティブフィルタ装置に接続するステップであって、フィルタカセットが、放出された汚染物質を流入する流れのボイドスペース領域の外側に除去するための可動の集塵フードを有する、ステップ、
   ｐ．前記湾曲したダクトシステムの複数の出口を下流のアクティブフィルタ装置に接続するステップであって、フィルタカセットが、放出された汚染物質を流入する流体ストリームのボイドスペース領域の外側に除去するための可動の集塵フードを有し、清浄サイクルが流体ストリームの下流側のジェットシステムにサポートされており、オプションの流体貯蔵リザーバが存在する、ステップ、
   ｑ．複数の流体スプリッタの前または後または中で、真空圧力センサに接続された下流の可変速度メインシステムファンプロセスを提供し、システムの入口圧力に影響を与えるようにファン速度を調整するステップであって、速度メインシステムのファンの速度を微調整あるいは粗調整すると、入口圧力を一定に保つことができ、多くの上流または下流のプロセスの利点となるステップ、
   からなる群から選択される１つまたは複数のプロセスステップをさらに含むことを特徴とする方法。
3. 好ましくは乳児や大人用の開放型または閉鎖型のパンツ型おむつ、または女性用衛生用品からなる群から選択される、日用消費財を製造するための製造環境における、請求項１または２に記載の粒子含有流体ストリームから粒子を除去する方法において、
   ここで前記流体は空気であり、前記粒子含有空気ストリームは好ましくは、
   ｒ）トリム吸引プロセスステップ；
   ｓ）一般的なプロセスの空気吸引プロセス；
   ｔ）コンベヤ真空気流プロセス；
   ｕ）出すとコントロール操作真空空気プロセス；
   ｖ）セルロース崩壊プロセス；
   ｗ）粒子状物質、好ましくはセルロースパルプまたは超吸収性粒子の転写またはレイダウンプロセス、
   からなる群から選択される１つまたは複数の前処理から生じることを特徴とする方法。
4. 粒子含有流体ストリームから粒子を除去する装置において、この装置は、
   Ａ 少なくとも１つ、好ましくは複数の流体スプリッタ装置であって、各々が、
   Ａ１－湾曲した、好ましくは円形の、１８０°以上の曲率の角度を有するダクトシステムであって、任意選択で一回転以上を有し、
   ｏ流入する粒子含有流体ストリームを回転運動へと偏向させ、
   ｏ流入する粒子含有流体ストリームをこの回転運動で一定時間保持し、粒子含有流体ストリームの粒子が回転流体ストリームの外側部分に集まるようにする；
   ことに適合されているダクトシステムと、
   Ａ２－前記回転流体ストリームの外側部分を、回転流体ストリームの内側部分から分離することにより、前記回転流体ストリームの外側部分が粒子濃厚流体ストリームとなり、前記回転流体ストリームの内側部分が前記流入する粒子含有流体ストリームと比較して粒子希薄流体ストリームとなるように適合された、固定式または調整可能な分割要素、好ましくはスプリッタブレードと、
   Ａ３－流出する粒子濃厚流体ストリームを保持および誘導するように適合された第１のダクト本体と、
   Ａ４－流出する粒子希薄流体ストリームを保持および誘導するように適合された第２のダクト本体と、
   を具える流体スプリッタ装置と、
   Ｂ－前記流体スプリッタ装置の粒子濃厚流体ストリームがサイクロンスプリッタの入口に供給されるように、各々の第１のダクト本体によって、任意選択でさらなるダクト本体によって、前記少なくとも１つまたは複数の流体スプリッタ装置に接続されたサイクロンセパレータ装置と、
   を具えることを特徴とする装置。
5. 請求項４に記載の粒子含有流体ストリームから粒子を除去する装置において、当該装置が、
   １－並列配置された複数の流体スプリッタ装置；
   ２－複数のシステムにわたって入口圧力が近似し、好ましくはほぼ同じとなるように、共通の流体平衡化ボイドスペースに接続されている流体スプリッタ装置への複数の入口供給ダクト；
   ３－共通の粒子含有流体ストリームを保持および誘導するように適合された共通の出口流ダクトに組み合わされている、前記流体スプリッタ装置の複数の出口供給ダクト；
   ４－流体サイクロンセパレータ装置に接続された、複数の出口供給ダクトおよび／または共通の粒子含有流体ストリームであって、任意選択で、サイクロン流体セパレータ装置の前または後に配置されたブースターファンをさらに具える；
   ５－下流のパッシブフィルタ装置に接続されている流体スプリッタ装置および／またはサイクロンセパレータ装置の複数の出口供給ダクト；
   ６－下流のアクティブフィルタ装置に接続されている流体スプリッタ装置および／またはサイクロンセパレータ装置の複数の出口供給ダクト；
   ７－下流のアクティブフィルタ装置に接続された、スプリッタ装置および／またはサイクロンセパレータ装置の複数の出口供給ダクトであって、フィルタカセットが、放出された粒子を流入する流体のボイドスペース領域の外側に除去するための可動の集塵フードを有し、
   ８－下流のアクティブフィルタ装置に接続された、スプリッタ装置および／またはサイクロンセパレータ装置の複数の出口供給ダクトであって、フィルタカセットが、放出された粒子を流入する流体のボイドスペース領域の外側に除去するための可動の集塵フードを有し、この清浄サイクルは流体、好ましくは流体ストリームの下流側のエアジェットシステムによってサポートされ、さらに任意選択で流体貯蔵リザーバを具える；
   ９－装置の前、後、または装置内で、真空圧力センサに接続された下流の可変速度メインシステムファンプロセスであって、ファン速度を調整するとシステムの入口圧力に影響を与え、入口圧力を一定のレベルに維持するように前記速度メインシステムファンの速度を微調整または粗調整することができ、上流または下流のプロセスに利益的な安定した条件を提供することができるプロセス、
   からなる群から選択される１つまたは複数の要素を含むことを特徴とする装置。
   

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