CN101528102B - 尘埃凝聚路、尘埃凝聚方法和电动吸尘器 - Google Patents

尘埃凝聚路、尘埃凝聚方法和电动吸尘器 Download PDF

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Abstract

本发明提供如下的尘埃凝聚路、尘埃凝聚方法和电动吸尘器,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。尘埃凝聚路(10)具备:气体所流过的流路(11)、形成流路(11)的壁(12)、在流路(11)中流动的气体中使旋涡产生的旋涡产生机构,旋涡产生机构被按照对壁(12)附近的气体的流动赋予不均一的速度分布的方式配置于壁(12)的内面。旋涡产生机构包含具有壁部的旋转部(13)或突起,该壁部以使流路(11)内的气体的流动旋转的方式从壁(12)的内面向流路(11)内突出,该突起以使所通过的气体的速度不均一的方式从壁(12)的内面突出地形成。

Description

尘埃凝聚路、尘埃凝聚方法和电动吸尘器
技术领域
本发明涉及用于使含有尘埃的气体流过而将尘埃凝聚的尘埃凝聚路、尘埃凝聚方法和电动吸尘器。
背景技术
以往,作为在流过含有尘埃的气体的管的内壁面设置了突起的例子,有日本特开2002-320578号公报(专利文献1)中记载的电动吸尘器的延长管。其目的在于,通过在借助软管与电动吸尘器主体连接的延长管的入口附近作为增速机构设置导引叶片,而使延长管的内壁面附近的空气流增速。
另外,日本特开平9-131522号公报(专利文献2)中,记载有提高流体的混合效率的混合元件。其目的在于,通过与筒状的通路管一体化地设置螺旋状叶片,而对沿着叶片面的流体提供位置移动或汇流、剪切之类的作用,提高混合效率。
另一方面,日本特开2005-324094号公报(专利文献3)中,记载有在利用电晕放电将微粒带电后用施加了电压的导电体来捕捉微粒的粒子凝聚器。它是如下机理的粒子凝聚器,即,在所捕捉的微粒凝聚在其导电体的表面时,如果达到一定程度的大小,则凝聚粒子群就会被气流从导电体上拉开而排出。
日本特开第2517877号公报(专利文献4)中,记载有利用摩擦接触带电将粒子带电的内容。该公报中,记载有如下的微粒复合体的制造方法,即,在利用与管的接触带电,分别使微粒的一方带有正的静电,另一方带有负的静电后,将两者混合,而使其电结合。
专利文献1:日本特开2002-320578号公报
专利文献2:日本特开平9-131522号公报
专利文献3:日本特开2005-324094号公报
专利文献4:日本特开第2517877号公报
图1是示意性地表示像电动吸尘器的延长管那样的圆筒状的管的内部的气流的图。如图1所示,当气体P沿箭头的方向流入流路1内时,就会在流路1的壁2与气体接触的部分形成剥离区域3。由此,流路内的气流Q的速度因位置不同而变得不均一,产生速度梯度4。沿着气体的流动的方向的剥离区域3的长度是流路1的直径D的4倍~5倍左右。
日本特开2002-320578号公报(专利文献1)中记载的设于电动吸尘器的延长管中的导引叶片为了将尘埃有效地向集尘室搬送,抑制如图1所示的流路入口部的剥离,增大表观上的吸入口面积,以期实现压力损失减少的效果。但是,对于气流中所含的粒子之间的碰撞凝聚没有特别记述。
另外,日本特开平9-131522号公报(专利文献2)中记载的混合元件由于是以流体的混合作为主要的目的,因此对于通过使尘埃之间碰撞凝聚而减少特别小的尘埃的数目的机构没有记述。
日本特开2005-324094号公报(专利文献3)中记载的粒子凝聚器中,由于为了使粒子带电而利用了电晕放电,因此在流路中设有高电压部。此种情况下会有如下的危险,即,当与流路直径相当的物体、特别是丝状的物体钩挂在本高电压部上时,就会因电极短路而发生火灾等。
另外,日本特开第2517877号公报(专利文献4)中记载的微粒复合体的制造方法中,使用2个系统的管,在使穿过一方的管的微粒带正的静电,使穿过另一方的管的微粒带负的静电后,将两者汇流。
在像这样设置2个系统的流路时,必须将1个吸入口在途中分支,或者将吸入口变为2个。但是,如果将1个吸入口在途中分支,则很容易产生分支部位处的微粒的堆积。如果通过将吸入口变为2个来避免该问题,则必须增大各个吸入口之间的距离,不仅占有面积变多,而且结构也会变得复杂。
发明内容
所以,本发明的目的在于,提供如下的尘埃凝聚路、尘埃凝聚方法和电动吸尘器,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
依照了本发明的尘埃凝聚路具备:气体所流过的流路、形成流路的壁、在流过流路的气体中使旋涡产生的旋涡产生机构,旋涡产生机构被按照对壁附近的气体的流动赋予不均一的速度分布的方式配置于壁的内面。
流入了流路内的气体由配置于流路的壁上的旋涡产生机构对壁附近的气体的流动赋予不均一的速度分布,从而形成旋涡。这样,气体中所含的尘埃就会相互碰撞、凝聚而形成尘埃块(簇状物)。
本发明中,为了有效地形成旋涡,不仅在产生剥离的部分,在剥离已经消失的部分也形成旋涡产生机构。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚路,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好旋涡产生机构包含旋转部,旋转部具有以使流路内的气体的流动旋转的方式从壁的内面向流路内突出的壁部。
流过具备包含旋转部的旋涡产生机构的尘埃凝聚路内的尘埃依次经过:尘埃被气流导向流路内的阶段、尘埃被直进的气流在流路内部搬送的阶段、尘埃沿着流路的壁流过的阶段、尘埃与从流路的壁突出的壁部碰撞的阶段、尘埃被卷入在壁部的下游产生的涡流而流过的阶段、尘埃因涡流而多次与流路的壁碰撞的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路内部搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚路,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好旋涡产生机构包含突起,突起被按照使通过突起的周围的气体的速度不均一的方式从壁的内面突出地形成。
流过具备包含突起的旋涡产生机构的尘埃凝聚路的尘埃依次经过:尘埃被气流导向流路内的阶段、尘埃被直进的气流在流路内部搬送的阶段、尘埃被卷入在从流路的壁突出的突起的下游产生的涡流而流过的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路内部搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚路,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好突起在流路内被沿着气体流动的方向配置多个,各个突起被配置为,在从流路的上游侧向下游侧将突起投影时,各个突起的至少一部分与其他的突起相互重合。
通过如此设置,沿着流路流动的气体就很容易通过突起的周围,可以有效地产生旋涡。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好突起被配置为,在从流路的上游侧向下游侧将突起投影时,整体相互重合。
通过如此设置,由于在将流路从上游向下游侧投影时,能够确保气体可以流过的面积很大,因此可以减少流路的压力损失。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好突起被配置为,在从流路的上游侧向下游侧将突起投影时,一部分相互重合。
通过如此设置,由于从位于上游侧的突起产生的旋涡被收入位于下游侧的突起而形成旋涡,因此与用单独的突起形成旋涡的情况相比,可以提高旋涡强度。换言之,利用位于上游侧的突起与位于下游侧的突起的配置关系,可以在确保达到与单独地形成更大的突起的情况近似相同的旋涡强度的优点的同时,减小在形成了大的突起的情况下产生的垃圾堵塞的可能性,另外,即使缩短流路的长度也可以获得尘埃凝聚的效果。
另外,由于可以在因沿着流路流动的气体的粘性所造成的摩擦阻力或与壁面的摩擦阻力等的影响使旋涡的强度衰减之前,就使利用相邻的突起产生的旋涡彼此碰撞,因此尘埃粒子之间的碰撞概率提高。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好位于气流的下游侧的突起的上游侧端部被配置于比位于上游侧的突起的下游侧端部更靠上游侧的位置。
通过如此设置,由于可以在从位于上游侧的突起产生的旋涡的旋涡强度因沿着流路流动的气体的粘性所造成的摩擦阻力或与壁面的摩擦阻力等的影响而衰减之前,就使之与从位于下游侧的突起产生的旋涡碰撞,因此可以有效地进一步提高尘埃粒子之间的碰撞概率。
另外,由于与未将位于气流的下游侧的突起的上游侧端部配置于比位于上游侧的突起的下游侧端部更靠上游侧的位置的情况相比,可以使配置突起的间隔更短,因此可以利用短的尘埃凝聚路形成更多的突起。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好壁及/或旋涡产生机构由能够使流过流路的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成。
通过如此设置,就可以促进与尘埃凝聚路的壁及/或旋涡产生机构碰撞而带正电或负电的尘埃和、未与尘埃凝聚路的壁及/或旋涡产生机构碰撞的尘埃的碰撞。当这些尘埃碰撞时,就会利用与尘埃凝聚路的壁及/或旋涡产生机构碰撞而带正电或负电的尘埃的电荷,在未与尘埃凝聚路的壁及/或旋涡产生机构碰撞的尘埃的表面产生电介质极化,利用静电力在前者的尘埃与后者的尘埃之间产生强结合力。利用该结合力,产生凝聚了多个尘埃的尘埃块(簇状物)。
通过进行此种气流控制,微细的尘埃就很容易因碰撞而凝聚,容易形成尘埃块(簇状物)。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好壁及/或旋涡产生机构具有:将流过流路的气体中所含的尘埃带正接触电的第一带电部、将流过流路的气体中所含的尘埃带负接触电的第二带电部,第一带电部与第二带电部被相面对地配置。
通过如此设置,就可以利用将尘埃带正接触电的第一带电部、将尘埃带负接触电的第二带电部,在尘埃被气流在流路中搬送时,将尘埃与第一带电部或第二带电部接触而带不同极性的电,使带正电或负电的尘埃形成尘埃块(簇状物)。这样就可以通过使带正电或负电的尘埃利用静电作用相互吸附,形成尘埃块(簇状物)。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好壁部由多个壁部形成,利用多个壁部将流路分割为多个独立的小流路,小流路被按照使气体的流动旋转的方式沿着气体的流动扭转地形成。
通过如此设置,与未将流路分割为小流路的情况相比,气体从壁面受到的剪切力的影响变大,可以提高尘埃的凝聚力。另外,由各个小流路形成的旋转流彼此在小流路终端部的下游侧碰撞,其结果是,可以使收入旋转流之中的粒子之间有效地碰撞。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好多个小流路在流路的中央连通。
通过如此设置,就可以大幅度降低流路的压力损失。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好小流路的扭转角在上游侧小,随着向下游侧推进而逐渐地增大。
通过如此设置,就可以增大气体的旋转力。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好壁部由能够使流过小流路的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成。
在流路被分割为小流路的情况下,与未将流路分割的情况相比,粒子与壁部碰撞的概率增大。通过将流路利用壁部分割为小流路,将壁部用可以将流过小流路的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成,就可以增大粒子的带电量而提高尘埃凝聚的效果。
通过如此设置,可以促进与小流路碰撞而带正电或负电的尘埃和、未与小流路碰撞的尘埃的碰撞。当这些尘埃碰撞时,就会利用与小流路碰撞而带正电或负电的尘埃的电荷,在未与小流路碰撞的尘埃的表面产生电介质极化,利用静电力在前者的尘埃与后者的尘埃之间产生强结合力。利用该结合力,产生凝聚了多个尘埃的尘埃块(簇状物)。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好由壁部分割而成的多个小流路具有:将流过流路的气体中所含的尘埃带正接触电的第一小流路、将流过流路的气体中所含的尘埃带负接触电的第二小流路,第一小流路与第二小流路被相邻地配置。
通过将流路分割为小流路,与未将流路分割为小流路的情况相比,气体从壁面受到的剪切力的影响变大,可以提高尘埃的凝聚力。另外,在各个小流路形成的旋转流彼此在小流路终端部的下游侧碰撞,其结果是,可以使收入旋转流之中的粒子之间有效地碰撞。
通过如此设置,就可以利用将尘埃带正接触电的第一小流路和将尘埃带负接触电的第二小流路,在尘埃被气流在流路中搬送时,将尘埃与第一小流路或第二小流路接触而带不同极性的电,使带正电或负电的尘埃形成尘埃块(簇状物)。这样就可以通过使带正电或负电的尘埃利用静电作用相互吸附,形成尘埃块(簇状物)。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好将突起配置多个。
通过如此设置,就可以在流路内产生多个旋涡,提高尘埃凝聚的效果。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好突起具有以形成凹部的方式弯曲的形状,在与气体流动的方向交叉的方向上相邻的两个突起分别被配置为两个凹部相互面对。
通过如此设置,由相邻的突起生成的旋涡就会在相互沿反方向旋转的同时向下游前进。由此,在相邻的旋涡与旋涡的接触面中,形成这些旋涡的气流就成为沿相同方向前进的流动。所以,由相邻的突起生成的旋涡就会顺畅地汇流,减少流动的粘性所造成的摩擦阻力。像这样,就可以减少流路内的压力损失。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,优选突起改变流入流路的气流的流向,并且在相邻的突起中,气流的流向的改变方向相反。
通过如此设置,由相邻的突起生成的旋涡就会在相互沿反方向旋转的同时向下游前进。由此,在相邻的旋涡与旋涡的接触面中,形成这些旋涡的气流就成为沿相同方向前进的流动。所以,由相邻的突起生成的旋涡就会顺畅地汇流,减少流动的粘性所造成的摩擦阻力。像这样,就可以减少流路内的压力损失。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好与气体流动的方向垂直的方向的突起的截面积在上游侧小而在下游侧大。
通过如此设置,异物就很难钩挂在突起上。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好壁由能够使流过流路的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成。
通过如此设置,就可以促进与尘埃凝聚路的壁碰撞而带正电或负电的尘埃和、未与尘埃凝聚路的壁碰撞的尘埃的碰撞。当这些尘埃碰撞时,就会利用与尘埃凝聚路的壁碰撞而带正电或负电的尘埃的电荷,在未与尘埃凝聚路的壁碰撞的尘埃的表面产生电介质极化,利用静电力在前者的尘埃与后者的尘埃之间产生强结合力。利用该结合力,产生凝聚了多个尘埃的尘埃块(簇状物)。
通过进行此种气流控制,微细的尘埃就很容易因碰撞而凝聚,容易形成尘埃块(簇状物)。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好壁具有:将流过流路的气体中所含的尘埃带正接触电的第一带电部、将流过流路的气体中所含的尘埃带负接触电的第二带电部,第一带电部与第二带电部被相面对地配置。
通过如此设置,就可以利用将尘埃带正接触电的第一带电部和、将尘埃带负接触电的第二带电部,在尘埃被气流在流路中搬送时,将尘埃与第一带电部或第二带电部接触而带不同极性的电,使带正电或负电的尘埃形成尘埃块(簇状物)。这样就可以通过使带正电或负电的尘埃利用静电作用相互吸附,形成尘埃块(簇状物)。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好突起由能够使流过流路的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成。
通过如此设置,就可以促进与尘埃凝聚路的突起碰撞而带正电或负电的尘埃和、未与尘埃凝聚路的突起碰撞的尘埃的碰撞。当这些尘埃碰撞时,就会利用与尘埃凝聚路的突起碰撞而带正电或负电的尘埃的电荷,在未与尘埃凝聚路的突起碰撞的尘埃的表面产生电介质极化,利用静电力在前者的尘埃与后者的尘埃之间产生强结合力。利用该结合力,产生凝聚了多个尘埃的尘埃块(簇状物)。
通过进行此种气流控制,微细的尘埃就很容易因碰撞而凝聚,容易形成尘埃块(簇状物)。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好突起具有:将流过流路的气体中所含的尘埃带正接触电的第一突起部、将流过流路的气体中所含的尘埃带负接触电的第二突起部,第一突起部与第二突起部被相面对地配置。
通过如此设置,就可以利用将尘埃带正接触电的第一突起部和、将尘埃带负接触电的第二突起部,在尘埃被气流在流路中搬送时,将尘埃与第一突起部或第二突起部接触而带不同极性的电,使带正电或负电的尘埃形成尘埃块(簇状物)。这样就可以通过使带正电或负电的尘埃利用静电作用相互吸附,形成尘埃块(簇状物)。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好突起由与壁相同的材质形成。
通过如此设置,由于流过流路内的气体中所含的尘埃中的粒子无论与壁和突起的哪个碰撞都会带电,因此可以提高凝聚的效果。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好旋涡产生机构的从壁算起的高度为流路的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度的八分之一以下。
通过如此设置,异物就难以钩挂在旋涡产生机构上。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好旋涡产生机构的从壁算起的高度为流路的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度的四分之一以下,在旋涡产生机构的端面,形成有将该端面圆化的圆角部。
通过如此设置,异物就难以钩挂在旋涡产生机构上。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好旋涡产生机构在流路中配置于没有缩流的位置。
通过如此设置,就可以提高旋涡产生的效果。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好旋涡产生机构在流路内配置于与流路的入口相隔流路的截面的代表长度的4倍距离的位置。
通过如此设置,就可以在没有缩流的位置配置旋涡产生机构。由此就可以提高利用旋涡产生机构得到的旋涡产生的效果。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好在流路的入口端面,形成将该端面圆化了的圆角部,旋涡产生机构配置于流路的入口附近。
由于通过在流路的入口端面形成圆角部,在流路内生成的缩流就会变小,因此即使将旋涡产生机构配置于入口附近,旋涡产生的效果也很难受到缩流的影响。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,如果将流路的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度设为D,将形成于流路的入口端面的圆角部的半径设为R,将R与D的比(R/D)设为β,将流路的入口与旋涡产生机构的距离设为X,则最好在0<β≤1/4时,X为以(70β2-33β+4)D表示的值。
通过如此设置,可以回避在流路内生成的缩流地配置旋涡产生机构。
依照了本发明的电动吸尘器是如下的电动吸尘器,即,具有电动鼓风机、从吸入口与电动鼓风机连通的通风路、集尘部,利用由电动鼓风机产生的气流从吸入口抽吸尘埃,将穿过通风路的尘埃收集在集尘部,其中,通风路优选具有上述的任意一种尘埃凝聚路。
通过如此设置,就可以在电动吸尘器的通风路内,使所抽吸的尘埃凝聚而形成尘埃块(簇状物)。通过使该尘埃块适度地生长,就可以增加尘埃块的质量,增大簇状物。通过增大尘埃块的质量,例如在旋风吸尘器中就可以实现利用离心分离的尘埃块的捕集。另外,在过滤器式的吸尘器中,由于可以使尘埃块比过滤器的网眼还大,因此也可以利用网眼大的过滤器来集尘。由于无论在哪种情况下,都很难在吸气中产生压力损失,因此电动吸尘器主体的吸尘力(功率)变得不易降低。
依照了本发明的一个方面的尘埃凝聚方法在尘埃被气流在流路内搬送时,通过在气流中生成旋涡来形成尘埃块(簇状物)。
如此,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,其可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
依照了本发明的另一个方面的尘埃凝聚方法在尘埃被气流在流路内搬送时,沿着流路内的壁面生成旋涡。
如此,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
依照了本发明的另一个方面的尘埃凝聚方法具备:尘埃被气流导向流路内的阶段、尘埃被直进的气流在流路内搬送的阶段、尘埃被卷入在从流路内的壁面突出的突起的下游产生的涡流而流过的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路内搬送的阶段。
如此,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
依照了本发明的另一个方面的尘埃凝聚方法具备:尘埃被气流导向流路内的阶段、尘埃被直进的气流在流路内搬送的阶段、尘埃沿着流路内的壁面流过的阶段、尘埃与从流路内的壁面突出的突起碰撞的阶段、尘埃被卷入在突起的下游产生的涡流而流过的阶段、尘埃因涡流而多次与流路的壁面碰撞的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路内部搬送的阶段。
如此,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
依照了本发明的尘埃凝聚方法最好在尘埃被气流在流路内搬送时,进行在使尘埃与流路的壁面及/或突起碰撞而带电后,使尘埃之间碰撞的气流控制,并且设置碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的期间。
如此,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
依照了本发明的尘埃凝聚方法最好在尘埃被气流在流路内搬送时,按照使带正电的第一尘埃块与带负电的第二尘埃块碰撞的方式进行气流控制,并且设置碰撞了的第一尘埃块与第二尘埃块利用静电力结合而形成更大的尘埃块(大簇状物)的期间。
通过像这样进行气流控制,就可以促进作为整体带正电的第一尘埃块与作为整体带负电的第二尘埃块的碰撞。
当第一尘埃块与第二尘埃块碰撞时,就会利用由前者的尘埃块所带有的正的电荷和、后者的尘埃块所带有的负的电荷产生的强静电力,在前者的尘埃块与后者的尘埃块之间产生更强的结合力。利用该结合力产生将多个尘埃块进一步凝聚了的大尘埃块。
通过进行此种气流控制,微细的尘埃利用碰撞反复凝聚,成为大的尘埃块(大簇状物)。
像这样就可以使带正电或负电的尘埃形成尘埃块(簇状物)。这样,通过使带正电或负电的尘埃利用静电作用相互吸附,就可以形成尘埃块(簇状物)。
依照了本发明的尘埃凝聚路具备:气体流过的流路、形成流路的壁、在流过流路的气体中使旋涡产生的旋涡产生机构、用于将流过流路的气体中所含的尘埃带正电及/或负电的带电部,带电部包含与电源连接的电极,旋涡产生机构被按照对壁附近的气体的流动赋予不均一的速度分布的方式配置于壁的内面。
流入了流路内的气体,由配置于流路的壁上的旋涡产生机构,以对壁附近的气体的流动赋予不均一的速度分布的方式,形成旋涡。这样,气体中所含的尘埃就会相互碰撞、凝聚,形成尘埃块(簇状物)。
本发明中,为了有效地形成旋涡,不仅在产生剥离的部分,而且还在剥离已经消失的部分也形成旋涡产生机构。
另外,利用使尘埃带正电或负电的带电部,在尘埃被气流在流路中搬送时,可以将尘埃带电,使带正电或负电的尘埃形成尘埃块(簇状物)。这样,通过使带正电或负电的尘埃利用静电作用相互吸附,就可以形成尘埃块(簇状物)。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚路,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好带电部配置于流路的上游侧,旋涡产生机构配置于流路的下游侧。
通过如此设置,就可以有效地形成尘埃块(簇状物)。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好旋涡产生机构包含旋转部,旋转部具有以使流路内的气体的流动旋转的方式从壁的内面向流路内突出的壁部。
流过具备包含旋转部的旋涡产生机构的尘埃凝聚路内的尘埃依次经过:尘埃被气流导向流路内的阶段、尘埃被直进的气流在流路内部搬送的阶段、尘埃沿着流路的壁流过的阶段、尘埃与从流路的壁突出的壁部碰撞的阶段、尘埃被卷入在壁部的下游产生的涡流而流过的阶段、尘埃因涡流而多次与流路的壁碰撞的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路内部搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚路,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好旋涡产生机构包含突起,突起被按照使通过突起的周围的气体的速度不均一的方式从壁的内面突出地形成。
流过具备包含突起的旋涡产生机构的尘埃凝聚路的尘埃依次经过:尘埃被气流导向流路内的阶段、尘埃被直进的气流在流路内部搬送的阶段、尘埃被卷入在从流路的壁突出的突起的下游产生的涡流而流过的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路内部搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚路,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好突起在流路内被沿着气体流动的方向配置多个,各个突起被配置为,在从流路的上游侧向下游侧将突起投影时,各个突起的一部分相互重合。
通过如此设置,沿着流路流动的气体就很容易通过突起的周围,可以有效地产生旋涡。
依照了本发明的电动吸尘器具有电动鼓风机、从吸入口与电动鼓风机连通的通风路、集尘部,利用由电动鼓风机产生的气流从吸入口抽吸尘埃,将穿过通风路的尘埃收集在集尘部中,其中,通风路优选具有上述的任意一种尘埃凝聚路。
通过如此设置,就可以在电动吸尘器的通风路内,使所抽吸的尘埃凝聚而形成尘埃块(簇状物)。通过使该尘埃块适度地生长,就可以增加尘埃块的质量,增大簇状物。通过增大尘埃块的质量,例如在旋风吸尘器中就可以实现利用离心分离的尘埃块的捕集。另外,在过滤器式的吸尘器中,由于可以使尘埃块比过滤器的网眼还大,因此也可以利用网眼大的过滤器来集尘。由于无论在哪种情况下,都很难在吸气中产生压力损失,因此电动吸尘器主体的吸尘力(功率)变得不易降低。
依照了本发明的尘埃凝聚路具备流过含有尘埃的气体的流路、使流过流路的尘埃带电并使带电了的尘埃与其他的尘埃碰撞而用于促进尘埃块(簇状物)的形成的摩擦带电路径,摩擦带电路径具有形成摩擦带电路径的壁,在壁的内面配置有具有突出了的角部的突起,在突起的角部,形成有将其端面圆化了的圆角部,圆角部的半径为0.2mm以上。
通过如此设置,即使在摩擦带电路径中积蓄了电荷的情况下,也可以防止电场向摩擦带电路径的突起的角部的集中。由此,由于可以防止来自角部的放电,因此可以防止角部的脱落,从而可以预先防止突起的高度慢慢地损耗,突起的尘埃凝聚效果受到损害,作为尘埃凝聚路的性能慢慢地劣化之类的不佳状况。
另外,在将突起用树脂的成形品来构成的情况下,如果将角部设定为0.2mm以上,则由于可以很容易地成形,因此可以压缩具备了摩擦带电路径的尘埃凝聚路的制作成本。
像这样,就可以提供如下的尘埃凝聚路,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
依照了本发明的尘埃凝聚路,如果将流路的与气体流动的方向垂直的截面中直径最短的部分的长度设为D,将形成于角部的端面的圆角部的半径设为R,则优选R≤0.25D。
通过如此设置,就很容易产生突起与由流过尘埃凝聚路的气流搬送的尘埃的碰撞。
依照了本发明的尘埃凝聚路,如果将流路的与气体流动的方向垂直的截面中直径最短的部分的长度设为D,将形成于角部的端面的圆角部的半径设为R,则优选R≤0.05D。
通过如此设置,由于可以在突起的下游侧有效地生成旋涡,因此可以进一步促进由流过尘埃凝聚路的气流搬送的尘埃与摩擦带电路径的壁面的碰撞,增加尘埃的带电量,进一步提高尘埃凝聚路的尘埃凝聚效果。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,摩擦带电路径优选利用容易使流过流路的气体中所含的尘埃带电的材质形成。
通过如此设置,由于可以有效地使尘埃带电,因此可以使尘埃之间凝聚而簇状物化,更为有效地生成尘埃块。所以,可以进一步提高尘埃凝聚路的尘埃凝聚效果。
依照了本发明的尘埃凝聚路中,最好摩擦带电路径具有与流过流路的规定的尘埃的接触电位相比带有更高的接触电位的第一摩擦带电部、与流过流路的规定的尘埃的接触电位相比带有更低的接触电位的第二摩擦带电部,第一摩擦带电部与第二摩擦带电部被相面对地配置。
通过如此设置,就可以使尘埃有效地带电,并且可以将带正电的尘埃与带负电的尘埃利用库仑力凝聚,更为有效地生成更大的尘埃块。所以,就可以进一步提高尘埃凝聚路的尘埃凝聚效果。
如上所述,根据本发明,可以提供如下的尘埃凝聚路、尘埃凝聚方法和电动吸尘器,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
附图说明
图1是示意性地表示圆筒状的管的内部的气流的图。
图2是示意性地表示在流路内的气流为层流速度分布的情况下粒子凝聚的样子的图。
图3是表示了在流路内的气流为层流速度分布的情况下直径大的粒子受速度梯度的影响的示意图。
图4是表示了在流路内的气流为层流速度分布的情况下直径小的粒子受速度梯度的影响的示意图。
图5是表示本发明的实施方式1-1的尘埃凝聚路的图。
图6是表示本发明的实施方式1-1的尘埃凝聚路的正面的图。
图7是表示本发明的实施方式1-1的尘埃凝聚路的侧截面的图。
图8是示意性地表示利用本发明的实施方式1-1的旋转部产生的旋涡的样子的图。图8(A)是从正面观看流路的图,图8(B)是从侧面观看流路时的图。
图9是作为本发明的实施方式1-2表示尘埃凝聚路的要部的立体图。
图10是表示本发明的实施方式1-2的尘埃凝聚路的正面的图。
图11是表示本发明的实施方式1-2的尘埃凝聚路的侧截面的图。
图12是表示本发明的实施方式1-3的尘埃凝聚路的要部的立体图。
图13是表示本发明的实施方式1-3的尘埃凝聚路的要部的主视图。
图14是示意性地表示利用本发明的实施方式1-3的旋转部产生的旋涡的样子的图。图14(A)是从正面观看流路的图,图14(B)是从侧面观看流路时的图。
图15是表示本发明的实施方式1-4的尘埃凝聚路的要部的立体图。
图16是表示本发明的实施方式1-4的尘埃凝聚路的要部的主视图。
图17是表示本发明的实施方式1-4的尘埃凝聚路的侧截面图。
图18是示意性地表示实施方式1-4的尘埃凝聚路的突起的周围的气体的流动的图。
图19是示意性地表示在突起的周围产生的旋涡的图。
图20是示意性地表示利用本发明的实施方式1-4的突起产生的旋涡的样子的图。图20(A)是从正面观看流路的图,图20(B)是从侧面观看流路时的图。
图21是表示本发明的实施方式1-5的尘埃凝聚路的要部的立体图。
图22是表示本发明的实施方式1-5的尘埃凝聚路的要部的主视图。
图23是表示实施方式1-5的尘埃凝聚路的要部的侧截面图。
图24是示意性地表示实施方式1-5的尘埃凝聚路的突起的周围的气体的流动的图。
图25是表示本发明的实施方式1-6的尘埃凝聚路的要部的立体图。
图26是表示实施方式1-6的尘埃凝聚路的要部的主视图。
图27是表示实施方式1-6的尘埃凝聚路的侧截面图。
图28是示意性地表示在实施方式1-6的尘埃凝聚路的突起的周围产生的旋涡的样子的图。
图29是透视了本发明的实施方式1-7的尘埃凝聚路的要部的立体图。
图30是表示实施方式1-7的尘埃凝聚路的要部的主视图。
图31是表示实施方式1-7的突起的图,(A)是突起的仰视图,(B)是突起的侧视图,(C)是突起的主视图。
图32是示意性地表示实施方式1-7的突起的周围的气流的样子的图。
图33是示意性地表示利用本发明的实施方式1-7的突起产生的旋涡的样子的图。
图34是透视了本发明的实施方式1-8的尘埃凝聚路的要部的立体图。
图35是表示实施方式1-8的尘埃凝聚路的要部的主视图。
图36是表示实施方式1-8的尘埃凝聚路的侧截面的图。
图37是表示从上方看到的实施方式1-8的突起的形状(A)和从横向看到的实施方式1-8的突起的形状(B)的图。
图38是从侧面看到的实施方式1-8的突起的一部分的形状(A)和将突起从气流的上游侧向下游侧投影的图(B)。
图39是透视了本发明的实施方式1-9的尘埃凝聚路的要部的立体图。
图40是表示实施方式1-9的尘埃凝聚路的要部的主视图。
图41是表示实施方式1-9的尘埃凝聚路的要部的侧截面的图。
图42是透视了实施方式1-10的尘埃凝聚路的要部的立体图。
图43是表示实施方式1-10的尘埃凝聚路的要部的主视图。
图44是表示实施方式1-10的尘埃凝聚路的侧截面的图。
图45是示意性地表示实施方式1-10的突起的其他的排列的图。
图46是示意性地表示实施方式1-10的突起的其他的排列的图。
图47是示意性地表示实施方式1-10的突起的其他的排列的图。
图48是示意性地表示实施方式1-10的突起的其他的排列的图。
图49是示意性地表示实施方式1-10的突起的其他的排列的图。
图50是表示实施方式1-10的尘埃凝聚路的相邻的突起的配置的图。
图51是透视了实施方式1-11的尘埃凝聚路的要部的立体图。
图52是表示实施方式1-11的尘埃凝聚路的要部的主视图。
图53是表示实施方式1-11的尘埃凝聚路的侧截面的图。
图54是表示具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器的整体的图。
图55是具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器的主体的构成的说明图。
图56是用于说明流路的入口附近的气流的样子的示意图。
图57是用于说明在流路的入口端面,形成了将该端面圆化了的圆角部的流路中的流路的入口附近的气流的样子的示意图。
图58是表示具备了本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器的整体的概略情况的图。
图59是作为本发明的一个实施方式表示尘埃凝聚路的图。
图60是作为本发明的实施方式3-1-1表示设于摩擦带电路径中的突起的形状的图。
图61是研究尘埃凝聚路的内壁显示出相同的表面电位时的、突起头端的曲率半径(mm)与集中于突起头端的电场的强度(V/mm)的关系而表示的图。
图62是研究流过尘埃凝聚路的风速相同时的无量纲曲率半径(r/D)与无量纲凝聚效果(倍)的关系而表示的图,其中,无量纲曲率半径(r/D)是将突起头端的曲率半径r(mm)用管的直径D(mm)无量纲化了的值,无量纲凝聚效果(倍)是将在尘埃凝聚路的内壁具备了突起头端的无量纲曲率半径为r/D的突起的尘埃凝聚路的凝聚效果用在尘埃凝聚路的内壁没有突起时的尘埃凝聚路的凝聚效果除后的值。
图63是透视了配置有本发明的实施方式3-1-A的其他的形状的突起的尘埃凝聚路的要部的立体图。
图64是表示配置有本发明的实施方式3-1-A的其他的形状的突起的尘埃凝聚路的要部的主视图。
图65是表示配置有本发明的实施方式3-1-A的其他的形状的突起的尘埃凝聚路的侧截面的图。
图66是作为实施方式3-2-3说明与轴心垂直的方向的间隔的图。
图67是作为实施方式3-3-1表示尘埃凝聚路的要部的正面截面的图。
图68是作为实施方式3-3-1表示尘埃凝聚路的要部的正面截面的图。
图69是作为实施方式3-3-1表示尘埃凝聚路的要部的正面截面的图。
图70是作为实施方式3-3-3表示尘埃凝聚路的要部的正面截面的图。
图71是作为实施方式3-3-3表示尘埃凝聚路的要部的正面截面的图。
图72是作为实施方式3-3-4表示尘埃凝聚路的要部的截面的图。
图73是在弯曲流路的壁面未设置突起的尘埃凝聚路的要部的截面的图。
图74是作为实施方式3-3-5表示尘埃凝聚路的要部的正面截面的图。
图75是作为实施方式3-3-6表示尘埃凝聚路的要部的正面截面的图。
图76是作为对照机表示具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器的整体的概略情况的图。
图77是表示具备了本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器的整体的概略情况的图。
图78是表示关于具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器和具备旋风集尘室并具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器,排气中所含的粒子的大小与数目的关系的图。
图79是表示关于具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器和具备旋风集尘室并具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器,排气中所含的粒子的减少率(%)与压力损失(Pa)的关系的图。
图80是表示关于具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器和具备旋风集尘室并具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器,排气中所含的粒子的大小与数目的关系的图。
图81是表示关于具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器和具备旋风集尘室并具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器,排气中所含的粒子的大小与数目的关系的图。
图82是表示关于具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器和具备旋风集尘室并具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器,排气中所含的粒子的减少率(%)与压力损失(Pa)的关系的图。
图83是表示关于具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器和具备旋风集尘室并具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器,排气中所含的粒子的大小与数目的关系的图。
其中,10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、200:尘埃凝聚路,11、21、31、41、51、61、71、81、91、101、111、121、201:流路,12、22、32、42、52、62、72、82、92、102、112、122、202:壁,13、23、33:旋转部,13a、13b、13c、13d、23a、23b、23c、23d:面,43、53、63a、63b、63c、63d、73a、73b、83、93、103、113、123、203:突起,94:圆角部,210:带电部,211a:第一带电部,211b:第二带电部,212:电源,501:吸入口,502:延长管,561:集尘部,567:电动鼓风机。
具体实施方式
下面,基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图2是示意性地表示在流路内的气流为层流速度分布的情况下粒子凝聚的样子的图。
如图2所示,气体P沿箭头的方向流入流路1内。在流路1内的气流Q为层流的情况下,因流路1的壁2的内面的摩擦和流过内部的气体的粘性的影响,会在气流Q内产生速度差,发展为交界层的速度梯度4。与气体P一起流入流路1内的尘埃5a和比尘埃5a更晚地流入流路1内的尘埃5b因在气流Q内产生的速度差,而使尘埃5a和尘埃5b如双点划线所示靠近,粒子之间接触、凝聚。
在流路1内的流动为紊流的情况下,除了紊流的不均一的速度分布以外,还由于粒子对紊流速度的时间性变动的追随性根据粒子的惯性力而不同,因此粒子凝聚。紊流的不均一的速度分布可以认为是因局部地引起与层流的情况相同的现象而产生的。
由于无论在哪种情况下,在尘埃中的粒子之间的接触概率增大的机理中,流动的剪切都是支配性的,因此可以通过主动地对气流赋予速度分布来促进粒子之间的凝聚。
但是,在流路的流动为层流的情况下,速度分布对粒子造成的力的大小和朝向随粒子直径的大小而不同。由此,在流路内各种大小的粒子不会均一地分布,随粒子的直径不同在分布中产生偏移。此种流路中的粒子直径分布对粒子之间的接触概率造成影响。对该情况说明如下。
图3是表示在流路内的气流为层流速度分布的情况下,直径大的粒子受到的速度梯度的影响的示意图。
如图3所示,由于在流路1的中央部附近气流Q的速度大,因此对粒子5产生的阻力也大。另一方面,由于越是靠近流路1的壁2,则气流Q的速度就越小,因此对粒子5产生的阻力也越小。在与气体P一起流入了流路1内的尘埃中的粒子5的直径大的情况下,粒子5强烈地受到流路1内生成的速度梯度4的影响。即,由于作用于粒子5的中央部侧的阻力大,作用于粒子5的壁侧的阻力小,因此利用在粒子5中在中央部和壁侧产生的阻力的差,就会对粒子5施加从流路1的中央向壁面方向的旋转力。其结果是,粒子5沿方向V的朝向,也就是沿流路1的壁2的方向移动。其结果是,直径大的粒子聚集在流路1的壁2侧。
图4是表示在流路内的气流为层流速度分布的情况下,直径小的粒子受到的速度梯度的影响的示意图。
如图4所示,在粒子5的直径小的情况下,在粒子5的周围的气流Q中没有明显的速度差。由此,作用于粒子5上的在流路1内生成的速度梯度4的影响很弱,粒子5不会较大地改变流入流路1时的位置,保持原状地沿方向V的朝向直进。由此,在流路1的中央部,聚集直径相对较小的粒子。
其结果是,流路1的中央部的直径小的粒子之间接触的概率降低。另外,由于直径不同的粒子分别按照在流路1的中央部为直径小的粒子、在流路1的壁2的附近为直径大的粒子的方式分离,因此直径小的粒子接触表面积大的直径大的粒子的概率也降低,整体上粒子之间的接触概率降低。
根据以上的结果,为了提高粒子之间的凝聚效率,以下3点十分重要。
(1)形成紊流速度场。
(2)主动地赋予速度分布。
(3)使粒子直径的分布均一。
为了将这几点全部同时满足,可以考虑在流路内设置使气流产生紊乱的机构,即设置旋涡产生机构。
另一方面,可以认为,当粒子之间碰撞时,碰撞的粒子就会因粒子之间产生的力而凝聚。由于该力一般来说与粒子间距离的乘方成反比,因此如果粒子间的距离变小,则其值就会变得非常大。由此可以认为,为了将接触了一次的粒子的凝聚分散,就需要在粒子的碰撞时产生的力以上的外力,因此就可以持续保持凝聚状态。
另外,由于粒子越是巨大化,则上述的力就会作为更大的引力作用,更难以产生与直径大的粒子接触了的直径小的粒子的分散。
另外,由于当产生粒子之间的凝聚时,则在表观上,直径大的粒子增加,因此粒子之间的接触概率进一步增加。
基于此种考察,对本发明的实施方式说明如下。
(实施方式1-1)
图5是表示本发明的实施方式1-1的尘埃凝聚路的图。
如图5所示,尘埃凝聚路10具备流路11、壁12、作为旋涡产生机构的旋转部13。流路11由圆筒状的壁12形成。含有被凝聚粒子(尘埃或其他的微细粒子)的空气或其他的流体利用未图示的驱动源(例如风扇或鼓风机等)的驱动在流路11内流过。
图6是表示本发明的实施方式1-1的尘埃凝聚路的正面的图。
如图5和图6所示,旋转部13,作为旋转部13的壁部包含面13a、面13b、面13c、面13d四个面。面13a、面13b、面13c、面13d从流路11的上游侧看逆时针地各拉开90°的间隔配置。各个面与壁12的内面垂直地形成,在流路11的中心相互连接,从正面看到的旋转部13为十字形。由旋转部13的相邻的两个面和壁12的内面划分的空间形成流路11。
旋转部13的各个面(13a、13b、13c、13d)被按照使十字形截面的扭转角从流动的上游向下游慢慢地变大的方式构成。
另外,如果将旋转部13的与流动方向垂直的面的流路宽度的代表长度(对于正方形流路的情况是流路的一边的长度,对于圆形流路的情况是流路的直径)设为D,则十字形截面的扭转角在沿流动方向前进距离D期间,会沿行进方向顺时针旋转1/4(旋转90°)。本实施方式中,虽然气流的旋转方向从上游侧看为顺时针,然而气流的旋转方向无论是顺时针还是逆时针的哪种都可以。
图7是表示本发明的实施方式1-1的尘埃凝聚路的侧截面的图。气体从图的左侧流入流路内。
如图7所示,针对沿着流路11的方向而言,流路11具有流入部X、助起动区间Y、旋转区间Y三个区间。另外,旋转部13的流动方向的长度被设定为2D(流路宽度的代表长度的2倍)。
流入了流路11内的气体首先通过流入部X。流入部X是用于在阻力少的状态下使气流流入旋转部13的区间。然后,气体通过助起动区间Y。
助起动区间Y是用于使流入了旋转部13的气流稳定地附着于壁12与面(13a、13b、13c、13d)上,抑制急剧的变化的区间。其后,气体通过旋转区间Z。旋转区间Z是用于对气流施加剪切力的区间。旋转区间Z的十字形截面的扭转角从流动的上游朝向下游慢慢地变大。由于气体越是靠近壁12,则移动距离就越大,因此所施加的旋转力就越大。
图8是示意性地表示利用本发明的实施方式1-1的旋转部产生的旋涡的样子的图。图8(A)是从正面看流路的图,图8(B)是从侧面看流路时的图。
如图8所示,流入了旋转部13的气体P沿着旋转区间Z的形状在流路11的内部整体中沿箭头的方向如双点划线所示地旋转地前进。
像这样,由于流入了旋转区间Z的粒子总是被持续施加流动的剪切力,因此可以使在下游产生的旋涡的强度最大。流路11内的气体中所含的粒子的碰撞概率由于受流动的剪切力的很大的影响,因此通过像这样总是持续施加流动的剪切力,使在下游产生的旋涡的强度最大,就可以有效地增加粒子之间的接触概率。另外,由于在壁12的附近形成更大的速度梯度,因此在壁12的附近粒子之间的碰撞概率最高。
根据实施方式1-1的旋转部13,利用旋转区间Z可以形成在流路11内的整个直径方向上很大地旋转的旋涡。由此,由于可以对流过流路11的中心部的粒子施加离心力,因此可以将粒子向壁12侧扩散,可以将分离在流路11的中央部和壁12的附近的不同直径的粒子混合。
像这样,就可以使表面积大的粒子碰撞小的粒子,从而可以大幅度增加粒子之间的接触概率。
通过如此设置,流过流路11内的气体和气体中所含的尘埃依次经过:尘埃被气流导向流路11内的阶段、尘埃被直进的气流在流路11内部搬送的阶段(流入部X)、尘埃沿着流路11的壁12流过的阶段(助起动区间Y)、尘埃与从流路11的壁12中突出的旋转部13碰撞的阶段(旋转区间Z)、尘埃被卷入在旋转部13的下游产生的涡流而流过的阶段(旋转区间Z)、尘埃因涡流而多次与流路的壁面碰撞的阶段(旋转区间Z)、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段(旋转区间Z内的下游部分)、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段(旋转区间Z内的下游部分)、尘埃块被气流在流路内部搬送的阶段(旋转区间Z和旋转区间Z的下游)。
像这样,尘埃凝聚路10具备气体流过的流路11、形成流路11的壁12、在流过流路11的气体中使旋涡产生的旋涡产生机构,旋涡产生机构配置于壁12的内面,旋涡产生机构包含具有壁部的旋转部13,该壁部是按照使流路11内的气体的流动旋转的方式从壁12的内面向流路11内突出的,由此就可以提供如下的尘埃凝聚路,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
另外,如果从其他的观点来理解本实施方式的紊乱产生部,则可以如下考虑,即,通过将流路11的内部用面(13a、13b、13c、13d)分割,就可以在表观上形成由面区分了的分立的小流路,各条小流路被以相互最短的距离配置。换言之,多条小流路被会聚为一条而形成。
像这样,在尘埃凝聚路10中,面由多个面(13a、13b、13c、13d)形成,利用多个面(13a、13b、13c、13d),将流路11分割为多条独立的小流路,小流路被按照使气体的流动旋转的方式沿着气体的流动扭转而形成。
通过如此设置,与未将流路分割为小流路的情况相比,气体从壁面受到的剪切力的影响变大,从而可以提高尘埃的凝聚力。另外,由各条小流路形成的旋转流之间在小流路终端部的下游侧碰撞,其结果是,可以使收入旋转流中的粒子之间有效地碰撞。
另外,在尘埃凝聚路10中,小流路的扭转角在上游侧小,随着向下游侧推进而逐渐地增大。
通过如此设置,就可以增大气体的旋转力。
作为分割流路11的方法,本实施方式中将四片平板成直角地配置,通过沿着流路11扭转而形成壁部,然而并不限定于该方法,例如可以增加平板的片数而形成壁部成为格子状的流路,或设为具有圆形的截面的小流路的集合体、蜂巢结构、波纹等,根据用途选择恰当的形状。
换言之,本发明的实施方式1-1的尘埃凝聚方法在将尘埃利用气流在流路11内搬送时,通过在气流中生成旋涡来形成尘埃块(簇状物)。
本发明的实施方式1-1的尘埃凝聚方法沿着流路11内的壁12面生成旋涡。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
另外,换言之,依照了本发明的尘埃凝聚方法包括:尘埃被气流导向流路11内的阶段、尘埃被直进的气流在流路11内部搬送的阶段、尘埃沿着流路11的壁12流过的阶段、尘埃与作为从流路11的壁12面突出的突起的旋转部13碰撞的阶段、尘埃被卷入在旋转部13的下游产生的涡流而流过的阶段、尘埃因涡流而多次与流路11的壁12面碰撞的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路11内搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式1-2)
图9是作为本发明的实施方式1-2表示尘埃凝聚路的要部的立体图。
如图9所示,尘埃凝聚路20具备流路21、壁22、作为旋涡产生机构的旋转部23。流路21由圆筒状的壁22形成。
图10是表示本发明的实施方式1-2的尘埃凝聚路的正面的图。
如图9和图10所示,旋转部23,作为旋转部23的壁部包含面23a、面23b、面23c、面23d四个面。面23a、面23b、面23c、面23d从流路21的上游侧看逆时针地各拉开90°的间隔配置。各个面与壁22的内面垂直地形成,在流路21的中心相互连接,如果从正面看则为十字形。由相邻的两个面和壁22的内面划分的空间形成流路21。
图11是表示本发明的实施方式1-2的尘埃凝聚路的侧截面的图。气体从图的左侧流入流路内。
如图11所示,旋转部23的各个面(23a、23b、23c、23d)被按照使十字形截面的扭转角从流动的上游朝向下游不变的方式构成。
另外,如果将旋转部23的与流动方向垂直的面的流路宽度的代表长度(对于正方形流路的情况是流路的一边的长度,对于圆形流路的情况是流路的直径)设为距离D,则十字形截面的扭转角在沿流动方向前进距离D期间,会沿行进方向顺时针旋转1/4(旋转90°)。本实施方式中,虽然气流的旋转方向从上游侧看为顺时针,然而气流的旋转方向无论是顺时针还是逆时针的哪种都可以。
在实施方式1-2的旋转部23中,与实施方式1-1相同,流入了旋转部23的气流沿着旋转部23的形状在整个流路内旋转地前进。在旋转部23中,与实施方式1-1的旋转部13相比,虽然在紊乱产生部的下游产生的旋涡的强度变小,然而压力损失大幅度降低。
所以,在产生流过旋转部23的内部的流动的驱动源(例如风扇或鼓风机等)的功率或静压力上升小时、驱动源经不起压力损失时等情况下,通过使用尘埃凝聚路20,与使用实施方式1-1的尘埃凝聚路10的情况相比,可以提高包括尘埃凝聚路20和驱动源的系统整体的性能。
另外,由于随着近年来的低耗电化的促进,在电动吸尘器等中需要在减少耗电的同时维持风量,因此要求将流路中的损耗设为最小。通过将本发明的实施方式1-2的尘埃凝聚路20用于电动吸尘器的延长管等中,就可以在维持风量的同时,在延长管的内部有效地凝聚尘埃,从而能够提供低耗电且尘埃的捕集效率高的电动吸尘器。
在流过流路21的内部的流动被旋转部23扭转,也就是旋转部23对流动赋予旋转之时,在尘埃凝聚路20中,由于十字形截面的扭转角从上游朝向下游不变,因此旋转部23就不会对流动赋予大于扭转角的旋转角,因而旋转部23的流动方向的长度只要是到达如下的位置就已足够,即,流过流路21的内部的流动可以获得与旋转部23的十字形截面的扭转角大致相同的流动方向。如果将旋转部23沿流动方向进一步延长,则会因与壁22的摩擦而白白地升高压力损失,所以不够理想。
基于此种理由,在实施方式1-2中,虽然将旋转部23的流动方向的长度设定为2D,然而优选的尺寸随着流过旋转部23的内部的流动的流速或流体的粘性及其他的固有的物性值而不同。而且,如果将旋转部23的长度设定为0.5D~3D左右,则基本上可以获得良好的尘埃凝聚性能。
另外,基于此种理由,优选将十字形截面的扭转角设定为在沿流动方向前进D期间在行进方向上旋转1/6(旋转60°)到旋转1/3(旋转120°)。在将扭转角设定为在沿流动方向前进D期间在行进方向上小于旋转1/6(旋转60°)的情况下,则无法对流动赋予有效的旋转。另外,在将扭转角设定为在沿流动方向前进D期间在行进方向上大于旋转1/3(旋转120°)的情况下,则会造成使气体的流动受到阻拦的非常大的压力损失,因此包括尘埃凝聚路20和驱动源的系统整体的性能就会大幅度降低。
像这样,因尘埃凝聚路20具备气体所流过的流路21、形成流路21的壁22、使流过流路21的气体中产生旋涡的旋涡产生机构,旋涡产生机构配置于壁22的内面,旋涡产生机构包含具有壁部的旋转部23,该壁部是按照使流路21内的气体的流动旋转的方式从壁22的内面向流路21内突出的,从而就可以提供如下的尘埃凝聚路,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
换言之,本发明的实施方式1-2的尘埃凝聚方法在将尘埃利用气流在流路21内搬送时,通过在气流中生成旋涡来形成尘埃块(簇状物)。
本发明的实施方式1-2的尘埃凝聚方法沿着流路21内的壁22面生成旋涡。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
另外,换言之,依照了本发明的尘埃凝聚方法包括:尘埃被气流导向流路21内的阶段、尘埃被直进的气流在流路21内部搬送的阶段、尘埃沿着流路21的壁22面流过的阶段、尘埃与作为从流路21的壁22面突出的突起的旋转部23碰撞的阶段、尘埃被卷入在旋转部23的下游产生的涡流而流过的阶段、尘埃因涡流而多次与流路21的壁22面碰撞的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路21内搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式1-3)
图12是表示本发明的实施方式1-3的尘埃凝聚路的要部的立体图。
如图12所示,在实施方式1-3中,取代实施方式1-1的旋转部13,设有旋转部33。旋转部33成为将旋转部13的十字形截面的中央挖通的形状,因而就形成在尘埃凝聚路30的流路31的壁32的内面存在旋转部33,而在流路31的中央部不存在旋转部33的形状。流路31被旋转部33分割为4条小流路。4条小流路在流路31的中央处连通。
图13是表示本发明的实施方式1-3的尘埃凝聚路的要部的主视图。
如图13所示,对于旋转部33的从壁32的内面算起的高度h,如果将流路31的与流动方向垂直的面的流路宽度的代表长度(对于正方形流路的情况为一边的长度,对于圆形流路的情况为直径)设为D,则设定为h=(1/8)D。其他的部分与实施方式1-1的尘埃凝聚路10相同。
图14是示意性地表示利用本发明的实施方式1-3的旋转部产生的旋涡的样子的图。图14(A)是从正面看流路的图,图14(B)是从侧面看流路时的图。
如图14所示,流入了流路31的气体P沿着旋转部33的形状在流路31的整个内部沿箭头的方向如双点划线所示地旋转的同时前进。
根据尘埃凝聚路30,流过流路31的壁32的内面附近的气流被旋转部33赋予旋转而很大地旋转,而流过流路31的中央部的气流被旋转部33赋予的旋转小。所以,与实施方式1-1的尘埃凝聚路10和实施方式1-2的尘埃凝聚路20相比,虽然在旋转部33的下游产生的旋涡的强度变小,但是由旋转部33产生的压力损失大幅度降低。
像这样,在尘埃凝聚路30中,通过将多条小流路在流路31的中央连通,就可以大幅度降低流路31的压力损失。
所以,在产生流过旋转部33的内部的流动的驱动源(例如风扇或鼓风机等)的功率或静压力上升小、驱动源经不起压力损失等情况下,与使用实施方式1-1的尘埃凝聚路10或实施方式1-2的尘埃凝聚路20的情况相比,可以提高包括尘埃凝聚路30和驱动源的系统整体的性能。
另外,由于随着近年来的低耗电化的促进,在电动吸尘器等中需要在减少耗电的同时维持风量,因此要求将流路中的损耗设为最小。通过将本发明的实施方式1-3的尘埃凝聚路30用于电动吸尘器的延长管等中,就可以在维持风量的同时,在延长管的内部有效地凝聚尘埃,从而能够提供低耗电且尘埃的捕集效率高的电动吸尘器。
而且,旋转部33的从壁32算起的高度h是根据下面的理由设定为上述尺寸的。
流过流路31的流动的流速分布,受流路31的壁32的内面的摩擦和流过内部的流体的粘性的影响,产生流路31的中央部附近快、流路31的壁32的内面附近慢这样的因在流路31的壁32的内面附近产生交界层而造成的不均一的流速分布。特别是在被凝聚粒子(尘埃或其他的微细粒子)的大小集中为微米量级的尺寸的情况下,会产生如下所示的情况。即,被凝聚粒子因与空气的分子持续地碰撞而受到力,被从上游侧向下游侧运送,此时,与一个被凝聚粒子碰撞的空气的分子的速度在流路中央部侧快,在流路壁面侧慢。这样,被凝聚粒子就会受到朝向流路壁面侧方向的力。因该流动的剪切力,被凝聚粒子的分布密度变为流路中央部附近低、流路壁面附近高。也就是说,被凝聚粒子的大部分流过流路壁面附近。在如上所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的尺寸的情况下,如果是流路宽度的代表长度为D的流路,则可以看到在与流路的壁面的距离达到(1/8)D之前的位置被凝聚粒子的分布密度变得特别高的现象。所以,如果在与流路的壁面的距离达到(1/8)D之前的位置设置旋转部33,就可以最大地发挥产生气流的紊乱的效果。
像这样,在尘埃凝聚路30中,通过使旋转部33的从壁32算起的高度为流路31的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度的八分之一,异物就很难钩挂在旋转部33上。
根据实施方式1-3的尘埃凝聚路30,可以对被凝聚粒子的流通多的流路壁面附近的流动赋予旋转。另外,对被凝聚粒子的流通少的流路中央部的流动不赋予旋转。通过如此设置,就可以对被凝聚粒子有效地赋予旋转,并且由于在流体的流动最快的流路中央部不配置产生压力损失的构件,因此可以不损害凝聚性能地大幅度地削减由旋转部33产生的压力损失。
像这样,因尘埃凝聚路30具备气体所流过的流路31、形成流路31的壁32、在流过流路31的气体中使旋涡产生的旋涡产生机构,旋涡产生机构配置于壁32的内面,旋涡产生机构包含具有壁部的旋转部33,该壁部是按照使流路31内的气体的流动旋转的方式从壁32的内面向流路31内突出的,从而可以提供如下的尘埃凝聚路,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
换言之,本发明的实施方式1-3的尘埃凝聚方法在将尘埃利用气流在流路31内搬送时,通过在气流中产生旋涡而形成尘埃块(簇状物)。
本发明的实施方式1-3的尘埃凝聚方法沿着流路31内的壁32面生成旋涡。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
另外,换言之,依照了本发明的尘埃凝聚方法包括:尘埃被气流导向流路31内的阶段、尘埃被直进的气流在流路31内部搬送的阶段、尘埃沿着流路31的壁32面流过的阶段、尘埃与作为从流路31内的壁32面突出的突起的旋转部33碰撞的阶段、尘埃被卷入在旋转部33的下游产生的涡流而流过的阶段、尘埃因涡流而多次与流路31的壁32面碰撞的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路内搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式1-4)
图15是表示本发明的实施方式1-4的尘埃凝聚路的要部的立体图,图16是表示实施方式1-4的尘埃凝聚路的要部的主视图,图17是表示实施方式1-4的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图15到图17所示,尘埃凝聚路40具备流路41、壁42、作为旋涡产生机构的多个突起43。流路41由圆筒状的壁42形成。突起43是翼形的突起。将突起43的形状制成如下的形状,即,将流路41的与流动方向垂直的面中的流路宽度的代表长度(对于长方形流路的情况是一边的长度,对于圆形流路的情况是直径)设为D,翼弦长C=(3/8)D,交错角(翼弦与流动方向的夹角)从上游侧向下游侧看为逆时针22.5°,最大翘曲位置为距前缘0.65C的位置,在下游侧凸起,高h=(1/8)D。突起43的配置是在与流动方向垂直的方向的相同面中,等间隔地设置6个,也就是在圆管状的流路41的壁42的内面中相隔60°地设置。
图18是示意性地表示实施方式1-4的尘埃凝聚路的突起的周围的气体的流动的图。
如图18(A)所示,沿着呈翼形的突起43的凹侧面的流动的流速V1,由于流动与突起43碰撞而被拦住,相对于流过流路41内的流体的流速来说变得略慢。相反,沿着突起43的凸侧面的流动的流速V2相对于流过流路内的流体的流速来说变得略快。由此,如图18(B)所示,在突起43的周围,如果考虑以流过流路41内的流体的流速为基准的相对流速,则会产生在凸侧面中从流路41的上游侧朝向下游侧、在凹侧面中从流路41的下游侧朝向上游侧的绕着突起43旋转的循环V3。
图19是示意性地表示在突起的周围产生的旋涡的图。
如图19所示,由于图18(B)所示的突起43的周围的循环V3,会从呈翼形的突起43的翼端部产生强烈的马蹄旋涡V4,该马蹄旋涡V4沿着突起43的下游侧的流路41的壁42向下游移动。该马蹄旋涡V4对流过突起43的下游的流动赋予强烈的旋转。
在实施方式1-4的尘埃凝聚路40中,由于突起43的翼高度h为h=(1/8)D,因此马蹄旋涡V4刚刚产生之后的马蹄旋涡V4的直径虽然要由流过流路41内的流体的流速决定,然而会成为(1/8)D或比之略大的尺寸。在如前所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的情况下,由于可以看到被凝聚粒子的分布密度在与直径为D的流路41的壁42的内面的距离达到(1/8)D以前的位置中变得特别高的现象,因此突起43被设定为,可以利用马蹄旋涡V4,对被凝聚粒子的分布密度变得特别高的从流路41的壁42到(1/8)D的位置积极地进行搅拌。
像这样,在尘埃凝聚路40中,通过使突起43的从壁42算起的高度为流路41的与气体所流动的方向垂直的截面的代表长度的八分之一,异物就很难钩挂在突起43上。
图20是示意性地表示利用本发明的实施方式1-4的突起产生的旋涡的样子的图。图20(A)是从正面看到的流路的图,图20(B)是从侧面看流路时的图。
如图20所示,在尘埃凝聚路40中,当气体P流入流路41内时,由于在流路41的壁42的内面上,在6个部位等间隔地设有突起43,因此在流路41的壁42的内面附近大致等间隔地产生6条相同旋转方向的马蹄旋涡V4。另外,由于相邻的旋涡之间是沿着相同方向旋转,因此对于旋涡与旋涡的接触面的流动,如果考虑与流动方向垂直的面中的流线矢量,则一方成为从流路中央部朝向壁面部的方向,另一方成为从流路壁面部朝向中央部的方向,由于成为相互碰撞的方向,因此可以进一步提高由各个旋涡的流动运送的微细尘的碰撞概率。
像这样,通过在尘埃凝聚路40中,配置多个突起43,就可以在流路41内产生多个旋涡,提高尘埃凝聚的效果。
所以,如果使用实施方式1-4的尘埃凝聚路40,则由于与实施方式1-3的尘埃凝聚路30相比,由流动运送的微细尘的碰撞概率被进一步提高,因此尘埃的凝聚能力得到大幅度提高。而且,由于突起43的高度与实施方式1-3的旋转部33相同,因此压力损失也与实施方式1-3的尘埃凝聚路30大致相同。所以,根据本发明的实施方式1-4的尘埃凝聚路40,可以获得与实施方式1-3的尘埃凝聚路30相比更高的性能。
像这样,在尘埃凝聚路40中,旋涡产生机构包含突起43,突起43被按照使穿过突起43的周围的气体的速度不均一的方式从壁42的内面突出地形成。
通过如此设置,流过尘埃凝聚路40的尘埃就会依次经过:尘埃被气流导向流路41内的阶段、尘埃被直进的气流在流路41内部搬送的阶段、尘埃被卷入在从流路41的壁42突出的突起43的下游产生的旋涡中而流过的阶段、多个尘埃因旋涡而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路41内部搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚路40,即,可以用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
另外,像这样,在尘埃凝聚路40中,突起43在流路41内被沿着气体流动的方向配置多个,各个突起43被配置为,在从流路41的上游侧向下游侧将突起43投影时,各个突起43的至少一部分与其他的突起43重合。
通过如此设置,沿着流路41流动的气体就很容易通过突起43的周围,可以有效地产生旋涡。
另外,在尘埃凝聚路40中,将突起43配置为,在从流路41的上游侧向下游侧将突起43投影时,整体相互重合。
通过如此设置,由于在将流路41从上游向下游侧投影时,能够确保气体可以流过的面积很大,因此可以减少流路41的压力损失。
换言之,本发明的实施方式1-4的尘埃凝聚方法在将尘埃利用气流在流路41内搬送时,通过在气流中产生旋涡而形成尘埃块(簇状物)。
本发明的实施方式1-4的尘埃凝聚方法沿着流路41内的壁42面生成旋涡。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
另外,换言之,本发明的实施方式1-4的尘埃凝聚方法包括:尘埃被气流导向流路41内的阶段、尘埃被直进的气流在流路41内部搬送的阶段、尘埃被卷入作为从流路41的壁42面突出的突起的突起43的下游产生的旋涡而流过的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路41内搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式1-5)
图21是表示本发明的实施方式1-5的尘埃凝聚路的要部的立体图,图22是表示实施方式1-5的尘埃凝聚路的要部的主视图,图23是表示实施方式1-5的尘埃凝聚路的侧截面图。
如图21到图23所示,在实施方式1-5的尘埃凝聚路50中,取代实施方式1-4的突起43,设有突起53。虽然一个突起53由与实施方式1-4的突起43相同形状的翼形突起形成,然而配置不同。
在尘埃凝聚路50中,沿流路方向相邻的2个突起53从流动的上游侧朝向下游侧地阶梯状地配置。以阶梯状配置的2个突起53从上游侧看局部重合地配置,即,如果从配置于上游侧的突起53的终端向下游描画气流的假想线,则按照使假想线与配置于下游侧的突起53交叉的方式配置。实施方式1-5的尘埃凝聚路50的其他的部分与实施方式1-4的尘埃凝聚路40相同。
在实施方式1-5的尘埃凝聚路50中,通过将在配置于上游侧的突起53中产生的马蹄旋涡V5利用配置于下游侧的突起53来进一步增强,就可以生成更强的马蹄旋涡V6。虽然旋涡随着向下游移动而慢慢地衰减,但是由于在尘埃凝聚路50中生成的旋涡与在尘埃凝聚路40中生成的旋涡相比,旋涡的强度更强,因此旋涡衰减之前的距离(到达距离)很长,可以使旋涡的影响波及到更下游。在流路51的壁52的内面附近,大致等间隔地产生6条相同旋转方向的马蹄旋涡。
图24是示意性地表示实施方式1-5尘埃凝聚路的突起的周围的气体的流动的图。
如图24所示,由于将2个突起53阶梯状地配置,因此在上游侧产生的马蹄旋涡V5被收入由下游侧的突起53产生的旋涡中,可以有效地生成强烈的马蹄旋涡V6。
另外,由于相邻的旋涡之间沿相同方向旋转,因此对于旋涡与旋涡的接触面中的流动,如果考虑与流动方向垂直的面中的流线矢量,则一方成为从流路中央部朝向壁面部的方向,另一方成为从流路壁面部朝向中央部的方向。像这样,由于形成流动之间相互碰撞的方向,因此可以进一步提高由这些流动运送的微细尘的碰撞概率。
所以,由于如果使用实施方式1-5的尘埃凝聚路50,则可以生成更强的旋涡,因此旋涡的到达距离长,这样就可以进一步提高由流动运送的微细尘的碰撞概率,从而可以大幅度提高尘埃的凝聚能力。另外,由于与实施方式1-4的尘埃凝聚路40相比,减少了流动的摩擦,因此可以进一步减少压力损失。
像这样,在尘埃凝聚路50中,突起53在流路51内沿着气体流动的方向配置多个,各个突起53被配置为,在从流路51的上游侧向下游侧将突起53投影时,各个突起53的至少一部分与其他的突起53重合。
通过如此设置,沿着流路51流动的气体就很容易通过突起53的周围,可以有效地产生旋涡。
另外,在尘埃凝聚路50中,突起53被配置为,在从流路51的上游侧向下游侧将突起53投影时,相互部分地重合。
通过如此设置,由于从位于上游侧的突起53中产生的旋涡被收入位于下游侧的突起53而形成旋涡,因此与用单独的突起53形成旋涡的情况相比可以提高旋涡强度。换言之,利用位于上游侧的突起53与位于下游侧的突起53的配置关系,可以在确保达到与单独地形成更大的突起的情况近似相同的旋涡强度的优点的同时,减小在形成了大的突起的情况下产生的垃圾堵塞的可能性,另外,即使缩短流路51的长度也可以获得尘埃凝聚的效果。
另外,由于可以在因沿着流路51流动的气体的粘性所造成的摩擦阻力或与壁52面的摩擦阻力等的影响使旋涡的强度衰减之前,就使利用相邻的突起53产生的旋涡之间碰撞,因此尘埃粒子之间的碰撞概率提高。
而且,根据实施方式1-5的尘埃凝聚路50,由于压力损失与实施方式1-4的尘埃凝聚路40同等,然而微细尘的碰撞概率相对于实施方式1-4的尘埃凝聚路40提高大约30%,因此根据尘埃凝聚路50,可以获得更高性能的尘埃凝聚路。
换言之,本发明的实施方式1-5的尘埃凝聚方法在将尘埃利用气流在流路51内搬送时,通过在气流中产生旋涡而形成尘埃块(簇状物)。
本发明的实施方式1-5的尘埃凝聚方法沿着流路51内的壁52面生成旋涡。
如此,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
另外,换言之,本发明的实施方式1-5尘埃凝聚方法包括:尘埃被气流导向流路51内的阶段、尘埃被直进的气流在流路51内部搬送的阶段、尘埃被卷入作为从流路51的壁52面突出的突起的突起53的下游产生的旋涡而流过的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路51内搬送的阶段。
如此,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式1-6)
图25是表示本发明的实施方式1-6的尘埃凝聚路的要部的立体图,图26是表示实施方式1-6的尘埃凝聚路的要部的主视图,图27是表示实施方式1-6的尘埃凝聚路的侧截面图。
如图25到图27所示,实施方式1-6的尘埃凝聚路60中,取代实施方式1-5的突起53,设有突起63a、突起63b、突起63c、突起63d。突起(63a、63b、63c、63d)由与突起53相同形状的翼形突起形成,设置个数也相同,然而相邻的突起63a与突起63c、突起63b与突起63d被配置为交错角(翼弦与流动方向的夹角)相互反向。即,突起(63a、63b、63c、63d)具有弯曲为形成凹部的形状,在与气体的流动方向交叉的方向上相邻的两个突起被按照分别将两个凹部相互面对的方式配置。在流路61内的壁62中,在与气流的方向垂直交叉的截面的圆周的方向上,将3个突起63a按照使交错角从上游侧向下游侧看为顺时针22.5°的方式等间隔地配置,在这3个突起63a的各自之间,将3个突起63c按照使交错角从上游侧向下游侧看为逆时针22.5°的方式配置。另外,在突起63a与突起63c的下游侧,在与气流的方向垂直交叉的截面的圆周的方向上,将3个突起63b按照使交错角从上游侧向下游侧看为顺时针22.5°的方式等间隔地配置,在这3个突起63b的各自之间,将3个突起63d按照使交错角从上游侧向下游侧看为逆时针22.5°的方式配置。沿着气体流动的方向,在突起63a的下游侧配置突起63b,在突起63c的下游侧配置突起63d。4个突起被按照使突起63a与突起63c的凹部之间的距离大于突起63b与突起63d的凹部之间的距离的方式配置。
实施方式1-6的尘埃凝聚路60中,在各个突起(63a、63b、63c、63d)中,产生与实施方式1-4的突起43相同的马蹄旋涡,由于马蹄旋涡沿着其下游侧的流路61的壁62向下游移动,因此对流过突起的下游的流动赋予强烈的旋转。
图28是示意性地表示在实施方式1-6的尘埃凝聚路的突起的周围产生的旋涡的样子的图。
如图28所示,在实施方式1-6的尘埃凝聚路60的流路61内,将12个突起按照各自朝向交错的方向的方式配置。由此,在流路61的壁62的内面附近,产生相邻的旋涡彼此分别沿相反方向旋转的6条马蹄旋涡V7。由上游侧的突起63a和突起63c产生的马蹄旋涡V7被收入流过下游侧的突起63b和突起63d之间的气流,生成强烈的马蹄旋涡V8。另外,由于将突起63b和突起63d交错地配置,因此由下游侧的突起63b和突起63d生成的旋涡分别相互加强地作用,从而可以生成更强的马蹄旋涡V8。
另外,由于相邻的旋涡彼此分别沿相反方向旋转,因此对于旋涡与旋涡的接触面中的流动,当考虑与流动方向垂直的面中的流线矢量时,如果一方成为从流路中央部朝向壁面部的方向,则另一方也会成为相同方向的流动,如果一方成为从流路壁面部朝向中央部的方向,则另一方也会成为相同方向的流动,因此成为顺利地汇流的方向,由流动的粘性造成的摩擦阻力减少。由此,实施方式1-6的流路61中,与实施方式1-5的流路51相比,由旋涡造成的压力损失减少。
像这样,在尘埃凝聚路60中,突起(63a、63b、63c、63d)具有弯曲为形成凹部的形状,在与气体流动的方向交叉的方向上相邻的两个突起被按照分别使两个凹部相互面对的方式配置。换言之,在尘埃凝聚路60中,突起(63a、63b、63c、63d)改变流入流路61的气流的朝向,并且在相邻的突起63a和突起63c、突起63b和突起63d上,气流的朝向的变更方向相互相反。通过如此设置,由相邻的突起生成的旋涡就会在相互沿相反方向旋转的同时向下游前进。由此,在相邻的旋涡与旋涡的接触面中,形成这些旋涡的气流成为沿相同方向前进的流动。所以,由相邻的突起生成的旋涡顺利地汇流,由流动的粘性造成的摩擦阻力减少。像这样就可以减少流路61内的压力损失。
所以,如果使用实施方式1-6的尘埃凝聚路60,则由于与实施方式1-4的尘埃凝聚路40相比,流动的摩擦减少,因此可以进一步减少压力损失。而且,由流动的摩擦造成的微细尘的碰撞概率相对于实施方式1-4的尘埃凝聚路40降低大约5%,而压力损失相对于实施方式1-4的尘埃凝聚路40降低大约10%,因此根据实施方式1-6,可以获得与实施方式1-4的尘埃凝聚路40相比性能更高的尘埃凝聚路60。
换言之,本发明的实施方式1-6的尘埃凝聚方法在将尘埃利用气流在流路61内搬送时,通过在气流中产生旋涡而形成尘埃块(簇状物)。
本发明的实施方式1-6的尘埃凝聚方法沿着流路61内的壁62面生成旋涡。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
另外,换言之,本发明的实施方式1-6尘埃凝聚方法包括:尘埃被气流导向流路61内的阶段、尘埃被直进的气流在流路61内部搬送的阶段、尘埃被卷入作为从流路61的壁62面突出的突起的突起63a、突起63b、突起63c、突起63d的下游产生的旋涡而流过的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路61内搬送的阶段。
如此,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式1-7)
图29是透视了本发明的实施方式1-7的尘埃凝聚路的要部的立体图,图30是表示实施方式1-7的尘埃凝聚路的要部的主视图。
如图29及图30所示,本发明的实施方式1-7的尘埃凝聚路70中,取代实施方式1-4的突起43,在流路71的壁72的内面,设有多个突起73a和突起73b。突起73a与突起73b是底面为三角形的突起。
图31是表示实施方式1-7的突起的图。图31(A)是突起的仰视图,图31(B)是突起的侧视图,图31(C)是突起的主视图。以流路的上游侧作为正面。
如图31所示,形成突起73a的底面部ΔEFG的各边的长度为 EF : FG : GE = 1 : 2 : 3 的直角三角形,直角三角形的各顶角当中形成30°的角G配置于流动的上游侧,由60°和90°的角所夹的边EF与流动方向垂直地配置,突起73a的底面部ΔEFG与流路71的壁72的内面接合。突起73a的剩下的一个顶点I被从壁72向流路71内突出地形成。
突起73a形成如下的形状,即,当将流路71的与流动方向垂直的面中的流路宽度的代表长度(对于正方形流路的情况为一边的长度,对于圆形流路的情况为直径)设为D时,则流动方向的长度GE=(3/8)D,流动方向与斜边的夹角从上游侧向下游侧看为顺时针30°,突起73a的高度h为h=(1/8)D。在与突起73a相邻的突起73b中,流动方向与斜边的夹角从上游侧向下游侧看为逆时针30°。在流路71的壁72上,等间隔地配置有4个突起73a,在4个突起73a的各自之间配置有4个突起73b,突起73a与突起73b被朝向所谓的交错的方向配置。
图32是示意性地表示实施方式1-7的突起的周围的气流的样子的图。
如图32所示,沿着突起73a的斜边GI的流动的流速V9,由于突起73a的流动的碰撞而被拦住,相对于流过流路71内的流体的流速P来说略为变慢。另一方面,沿着突起73a的流动方向的边GE的流动的流速V10,与流过流路71内的流体的流速P大致同等。由此,如果考虑绕着突起73a的以流过流路71内的流体的流速作为基准的相对速度,则会产生在流动方向的边GE上从流路71的上游侧朝向下游侧、在斜边FG上从流路71的下游侧朝向上游侧的绕着突起73a旋转的循环。利用该循环,从呈三角锥状的突起73a的顶点产生马蹄旋涡V11,该马蹄旋涡V11沿着突起73a的下游侧的流路71的壁72向下游移动。该马蹄旋涡11对流过突起73a的下游的流动赋予旋转。在突起73b中,也与突起73a相同地形成马蹄旋涡,然而马蹄旋涡的旋转的方向是相反方向。
实施方式1-7中,由于突起73a与突起73b的高度h为h=(1/8)D,因此马蹄旋涡刚刚产生之后的马蹄旋涡V11的直径虽然要由流过流路71的内部的流体的流速决定,然而会成为(1/8)D或比之略大的尺寸。在如前所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的大小的情况下,由于可以看到被凝聚粒子的分布密度在与直径为D的流路71的壁72的距离直到(1/8)D以前的位置中变得特别高的现象,因此实施方式1-7的突起73a和突起73b通过产生马蹄旋涡,而将穿过被凝聚粒子的分布密度变得特别高的流路71的壁72到(1/8)D的位置的气体积极地搅拌。
像这样,在尘埃凝聚路70中,通过使突起73a和73b的从壁72算起的高度为流路71的与气体所流动的方向垂直的截面的代表长度的1/8,异物就很难钩挂在突起73a和突起73b上。
图33是示意性地表示利用本发明的实施方式1-7的突起产生的旋涡的样子的图。图33(A)是从正面看到的流路的图,图33(B)是从侧面看流路时的图。
如图33所示,在流路71的壁72的附近,产生相邻的旋涡彼此分别沿相反方向旋转的8条马蹄旋涡V11。而且,由于相邻的旋涡彼此分别沿着相反方向旋转,因此对于旋涡与旋涡的接触面的流动,当考虑与流动方向垂直的面中的流线矢量时,如果一方成为从流路中央部朝向壁面部的方向,则另一方也会成为相同方向的流动,如果一方成为从流路壁面部朝向中央部的方向,则另一方也会成为相同方向的流动,因此变为顺利地汇流的方向,所以由流动的粘性造成的摩擦阻力减少,由此,在实施方式1-7的尘埃凝聚路70中,由旋涡造成的压力损失减少。
在流过流路71的流体中,混入了长D、粗0.05D这样的棒状的异物或其他物体的情况下,例如在实施方式1-1到实施方式1-6中,由于尘埃凝聚路的旋转部与突起的形状形成弯曲结构,特别是由于突起的上游侧形成凹的形状,下游侧形成凸的形状,因此在棒状的异物的一端钩挂在一个旋涡产生机构上,棒状的异物的另一端钩挂在其他的旋涡产生机构上的情况下,则有可能产生异物堵塞在尘埃凝聚路的内部的不佳状况。另一方面,在实施方式1-7的尘埃凝聚路70中,由于在突起73a中没有凹部,例如取代实施方式1-4的突起43的凹面,在突起73a与突起73b中形成斜边面,因此如前所述的棒状的异物或其他物体就很难钩挂在突起上。
像这样,在尘埃凝聚路70中,与气体的流动方向垂直的方向的突起73a与突起73b的截面积在上游侧小而在下游侧大。通过如此设置,异物就很难钩挂在突起73a和突起73b上。
所以,如果使用实施方式1-7的尘埃凝聚路70,在可以获得与实施方式1-5大致同等的效果的同时,由于与实施方式1-1到实施方式1-6的尘埃凝聚路相比,在例如流动中有可能混入棒状的异物或其他物体的情况下,更能够预先地防止棒状的异物钩挂在紊乱产生部上而堵塞的不佳状况,因此可以获得可靠性高的尘埃凝聚路。
换言之,本发明的实施方式1-7的尘埃凝聚方法在将尘埃利用气流在流路71内搬送时,通过在气流中产生旋涡而形成尘埃块(簇状物)。
本发明的实施方式1-7的尘埃凝聚方法沿着流路71内的壁72面生成旋涡。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
另外,换言之,本发明的实施方式1-7尘埃凝聚方法包括:尘埃被气流导向流路71内的阶段、尘埃被直进的气流在流路71内部搬送的阶段、尘埃被卷入作为从流路71的壁72面突出的突起的突起73a、突起73b的下游产生的旋涡而流过的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路71内搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式1-8)
图34是透视了本发明的实施方式1-8的尘埃凝聚路的要部的立体图,图35是表示实施方式1-8的尘埃凝聚路的要部的主视图,图36是表示实施方式1-8的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图34到图36所示,实施方式1-8取代实施方式1-7的突起73a和73b,设有多个突起83。突起83是三角锥状的突起。
图37是表示实施方式1-8的突起的图,(A)是从上方看到的形状,(B)是从横向看到的形状。
如图37所示,突起83的形状形成三角锥的底面部ΔJKL的底边KL∶高JM=1∶2的等腰三角形,底面部等腰三角形的最小的角J配置于流动的上游侧,底边KL被与流动方向垂直地配置,利用底面部与流路壁面接合。另外,将三角锥状突起的顶角设为N,从顶角N向底面部等腰三角形拉下的垂线穿过M,也就是说,NM被与JM、KL分别垂直地构成。此外,将流路81的与流动方向垂直的面的流路宽度的代表长度(对于正方形流路的情况为一边的长度,对于圆形流路的情况为直径)设为D,形成流动方向的长度JM=(1/2)D、三角锥高NM=(1/8)D的形状。
另外,在流路81的壁82的内面,规则地配置有多个突起83。在尘埃凝聚路80中,将多个突起83设为如下的排列,即,沿流动方向相隔(3/2)JM、沿与流动垂直的方向相隔(3/2)KL地配置,并且相对于1个突起83,在沿流动方向错开(3/4)JM、沿与流动垂直的方向错开(3/4)KL的位置再配置,另外,相对于它,将多个突起83沿流动方向相隔(3/2)JM、沿与流动垂直的方向相隔(3/2)KL地再配置。也就是说,如果将流动方向的1个间距设为(3/2)JM,将与流动垂直的方向的1个间距设为(3/2)KL,则以在流动方向、与流动垂直的方向都错开半个间距的所谓曲折配置来配置多个并且配置多段。
图38是表示实施方式1-8的突起的一部分的图,(A)是从侧面看到的形状,(B)是将突起从气流的上游侧向下游侧投影的图。
如图38的(A)所示,上游侧的突起83a和下游侧的突起83b被配置为,位于下游侧的突起83b的上游侧端部比位于上游侧的突起83a的下游侧端部以一定的宽度D1更靠上游侧。另外,如图38的(B)所示,当从上游侧将这些突起83投影时,则多个突起83并不相互完全地重合,并且相邻的突起83a与突起83b被配置为,当从上游侧向下游侧投影时,以某个一定的宽度D2重合。图38的(B)中,将重合的部分用虚线包围表示。其他的部分与实施方式1-5相同。
根据实施方式1-8的尘埃凝聚路80,流过流路81的壁82的内面附近的流动被形成三角锥突起的突起83的面JNK及面JNL的倾斜相对于三角锥底面部向顶角N侧抬起,向流路中央侧卷起,并且在顶角N的下游侧产生弱的成对旋涡。流过实施方式1-8的尘埃凝聚路80的流动被最先相遇的突起83所造成的弱的成对旋涡被搅乱,流向下游,被其后相遇的突起83所造成的弱的成对旋涡再次被搅乱,再流向下游,被再后相遇的突起83所造成的弱的成对旋涡再次被搅乱,以此状态被一次次地搅乱。此种搅乱在多个突起83的部位分别产生。在如前所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的大小的情况下,如果是直径为D的流路,则由于可以看到在流路81的壁82到(1/8)D的距离的位置中被凝聚粒子的分布密度变得特别高的现象,因此实施方式1-8的多个并且以多段配置的突起83就会利用多个成对旋涡,对被凝聚粒子的分布密度变得特别高的流路的壁面到(1/8)D距离的位置积极地搅动。
像这样,在尘埃凝聚路80中,通过使突起83的从壁82算起的高度为流路81的与气体所流动的方向垂直的截面的代表长度的1/8以下,异物就很难钩挂在突起83上。
另外,由于如果从上游侧投影,则多个突起83相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,则相邻的突起83被按照以某个一定量重合的方式配置,因此沿着流路81的壁82流过的流动一定会与突起83相遇。其后,沿着流路81的壁82流过的流动随着流向下游,在与突起83再三地相遇的同时,通过尘埃凝聚路80内。
像这样,在尘埃凝聚路80中,突起83在流路81内被沿着气体流动的方向配置多个,各个突起83在从流路81的上游侧向下游侧将突起83投影时被按照使各个突起83的至少一部分与其他的突起83重合的方式配置。通过如此设置,沿着流路81流动的气体就很容易通过突起83的周围,可以有效地产生旋涡。
另外,在尘埃凝聚路80中,突起83被按照在从流路81的上游侧向下游侧将突起83投影时相互部分重合的方式配置。
通过如此设置,由于从位于上游侧的突起83a中产生的旋涡被收入位于下游侧的突起83b而形成旋涡,因此与用单独的突起83形成旋涡的情况相比,可以提高旋涡强度。换言之,利用位于上游侧的突起83a与位于下游侧的突起83b的配置关系,可以在确保达到与单独地形成更大的突起的情况近似相同的旋涡强度的优点的同时,减小在形成了大的突起的情况下产生的垃圾堵塞的可能性,另外,即使缩短流路81的长度也可以获得尘埃凝聚的效果。
另外,由于可以在因沿着流路81流动的气体的粘性所造成的摩擦阻力或与壁82面的摩擦阻力等的影响使旋涡的强度衰减之前,就使利用相邻的突起83产生的旋涡之间碰撞,因此尘埃粒子之间的碰撞概率提高。
另外,在尘埃凝聚路80中,位于气流的下游侧的突起83b的上游侧端部被配置于比位于上游的突起83a的下游侧端部更靠上游侧的位置。
通过如此设置,由于可以在从位于上游侧的突起83a中产生的旋涡的旋涡强度,因沿着流路81流动的气体的粘性所造成的摩擦阻力或与壁82面的摩擦阻力等的影响而衰减之前,就使之与从位于下游侧的突起83b中产生的旋涡碰撞,因此可以有效地进一步提高尘埃粒子之间的碰撞概率。
另外,由于与未将位于气流的下游侧的突起83b的上游侧端部配置于比位于上游侧的突起83a的下游侧端部更靠上游侧的位置的情况相比,可以使配置突起83的间隔更短,因此可以利用短的尘埃凝聚路81形成更多的突起。
所以,在实施方式1-8的尘埃凝聚路80中,可以对流过流路81的从壁82到(1/8)D的距离的位置的气流最有效地进行搅动,并且可以增多所产生的成对旋涡的数目。
像这样,在尘埃凝聚路80中,通过将突起83在流路81内沿着气体流动的方向配置多个,将各个突起83按照在从流路81的上游侧向下游侧对突起83投影时使各个突起的一部分重合的方式配置,沿着流路81流动的气体就很容易通过突起83的周围,可以有效地产生旋涡。
另外,在流过尘埃凝聚路80的流体中,例如混入了属于用柔软的材料制成的布状的物质且与流路81的直径相同程度的大小的异物(例如布状或网眼状的材料,如手绢或连裤袜之类的材料)的情况下,例如在实施方式1-1到实施方式1-7中,作为尘埃凝聚路的旋涡产生机构的旋转部和突起的形状形成弯曲结构或矩形,因而布状的异物就很容易钩挂在旋涡产生机构上,由此就有可能产生异物堵塞在尘埃凝聚路的内部的不佳状况,而在实施方式1-8中,由于突起83形成在流动的上游侧光滑的三角锥突起,因此前述的布状的异物或其他物质就很难钩挂。
所以,如果使用实施方式1-8的尘埃凝聚路80,则可以在利用多个成对旋涡的搅动获得足够的凝聚性能的同时,与实施方式1-1到实施方式1-7的尘埃凝聚路相比,例如在布状的异物或其他物质有可能混入流体中的情况下,更能够预先地防止布状的异物钩挂在紊乱产生部而堵塞的不佳状况,因此可以获得可靠性高的尘埃凝聚路80。
换言之,本发明的实施方式1-8的尘埃凝聚方法在将尘埃利用气流在流路81内搬送时,通过在气流中产生旋涡而形成尘埃块(簇状物)。
本发明的实施方式1-8的尘埃凝聚方法沿着流路81内的壁82面生成旋涡。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
另外,换言之,本发明的实施方式1-8尘埃凝聚方法包括:尘埃被气流导向流路81内的阶段、尘埃被直进的气流在流路81内部搬送的阶段、尘埃被卷入作为从流路81的壁82面突出的突起的突起83的下游产生的旋涡而流过的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路81内搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式1-9)
图39是透视了本发明的实施方式1-9的尘埃凝聚路的要部的立体图,图40是表示实施方式1-9的尘埃凝聚路的要部的主视图,图41是表示实施方式1-9的尘埃凝聚路的要部的侧截面的图。
如图39到图41所示,实施方式1-9的尘埃凝聚路90中,取代实施方式1-8的突起83,在流路91的壁92的内面上设有多个突起93。各个突起93由与实施方式1-8的突起83相同形状的三角锥突起形成,其排列或配置不同。即,实施方式1-9中,将相对于实施方式1-8的突起83的个数为1/3的个数的突起93配置为,如果从上游侧投影,则与突起83的排列一致。也就是说按照如下方式配置,即,如果从上游侧投影,则多个突起93相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,则相邻的突起93以某个一定量重合。另外如下设定,即,在与流动方向垂直的方向的面内,尽可能不配置很多的突起93,并且,将配置在与流动方向垂直的方向的同一面内的多个突起93以相互尽可能远的距离配置。其他的部分与实施方式1-8相同。
根据本发明的实施方式1-9的尘埃凝聚路90,利用突起93,产生与实施方式1-8的突起83中产生的旋涡大致相同的成对旋涡。另外,由于按照如下方式配置,即,如果从上游侧投影,则多个突起93相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,则相邻的突起93以某个一定量重合,因此沿着流路91的壁92流过的流动必然通过突起93。但是,由于相对于实施方式1-8的突起83来说,将突起93的个数为设为1/3,因此沿着流路91的壁92流过的流动与紊乱突起93相遇的次数、所产生的成对旋涡的个数也都变为1/3,被凝聚粒子之间的碰撞概率降低。
但是,实施方式1-9的突起93具有如下所示的优点。即,在实施方式1-8的尘埃凝聚路80中,在与流动方向垂直的方向的面内,配置有多个突起83,另外,对于属于与流动方向垂直的方向的面且为突起83的面ΔNKL的位置上的流路81的面积,相对于其他的与流动方向垂直的方向的面的位置上的流路81的面积来说,减小了(配置于与流动方向垂直的方向的同一面内的突起83的个数)×(面ΔNKL的面积)。由此,由于配置于与流动方向垂直的方向的同一面内的突起83的个数越多,则该部分的流路面积的减少幅度就越大,因此尘埃凝聚路80的压力损失变大。与之不同,实施方式1-9的尘埃凝聚路90中,由于如下设定,即,在与流动方向垂直的方向的面内,尽可能不配置很多的突起93,并且将配置在与流动方向垂直的方向的同一面内的多个突起93以相互尽可能远的距离配置,因此配置有突起93的位置上的流路面积的减少变小,由此,尘埃凝聚路90的压力损失也变小。
也就是说,如果例如将实施方式1-9的流路91的流动方向的长度设定为3倍,将实施方式1-9的突起93的个数设定为与实施方式1-8的突起83的个数相同,则虽然对于被凝聚粒子之间的碰撞概率来说,与实施方式1-8的尘埃凝聚路80基本上相同,然而因配置有突起93的位置上的流路面积的减少幅度小,因而将长度设定为3倍的尘埃凝聚路90一方的压力损失也小。
所以,如果使用实施方式1-9的尘埃凝聚路90,则可以获得更大的压力损失的减少效果。例如,如果使用将长度设定为3倍的尘埃凝聚路90,则相对于实施方式1-8的尘埃凝聚路80,可以不损害由被凝聚粒子之间的碰撞所致的凝聚性能地减少压力损失,因此在产生流过流路91的内部的流动的驱动源(例如风扇或鼓风机等)的功率或静压力上升小的情况下,或在驱动源经不起压力损失等情况下,包含尘埃凝聚路90和驱动源的系统整体的性能就会提高。
换言之,本发明的实施方式1-9的尘埃凝聚方法在将尘埃利用气流在流路91内搬送时,通过在气流中产生旋涡而形成尘埃块(簇状物)。
本发明的实施方式1-9的尘埃凝聚方法沿着流路91内的壁92面生成旋涡。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
另外,换言之,本发明的实施方式1-9尘埃凝聚方法包括:尘埃被气流导向流路91内的阶段、尘埃被直进的气流在流路91内部搬送的阶段、尘埃被卷入作为从流路91的壁92面突出的突起的突起93的下游产生的旋涡而流过的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路91内搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式1-10)
图42是透视了本发明的实施方式1-10的尘埃凝聚路的要部的立体图,图43是表示实施方式1-10的尘埃凝聚路的要部的主视图,图44是表示实施方式1-10的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图42到图44所示,实施方式1-10的尘埃凝聚路100中,取代实施方式1-9的突起93,在流路101的壁102的内面上设有多个突起103。各个突起103由与实施方式1-8的突起83相同形状的三角锥突起形成,其排列或配置不同。即,如果从上游侧投影,则多个突起103相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,则相邻的突起103被拉开一定的间隔地配置。另外也可以是在与流动方向垂直的方向的面内,不配置多个突起103的排列。其他的部分与实施方式1-8相同。
根据实施方式1-10的尘埃凝聚路100,利用突起103,产生与实施方式1-8的突起83中产生的旋涡大致相同的成对旋涡。但是,由于相对于实施方式1-8的突起83来说个数较少,另外,如果从上游侧投影,则多个突起103形成相互不重合的排列,因此沿着流路101的壁102流过的流动的大部分只与突起103相遇一次,流过突起103与突起103之间的流动与突起103一次也不相遇。由此,在实施方式1-10的尘埃凝聚路100中,能够对流动赋予的搅动与实施方式1-8的尘埃凝聚路80相比,大幅度降低。
但是,实施方式1-10的尘埃凝聚路100具有成形方法极为容易的优点。即,由于如果从上游侧投影,则多个突起103相互不重合,并且如果从上游侧投影,则相邻的突起103被拉开一定的间隔配置,因此例如在将尘埃凝聚路100进行树脂成形的情况下,如果将尘埃凝聚路100的上游侧设定于模具的可动侧,将尘埃凝聚路100的下游侧设定于模具的固定侧,来构成模具,则不需要复杂的模具构成,可以将尘埃凝聚路100一体化成形。
另外,在流过尘埃凝聚路100内的流体中,混入了例如具有与流路101的截面相同程度的面积的板状的异物(例如牛奶盖之类的异物)或其他物质的情况下,例如在实施方式1-3到实施方式1-9的尘埃凝聚路中,由于在与流动方向垂直的方向的面内,配置多个紊乱产生部,因此具有与流路截面相同程度的面积的板状的异物的端部同时地钩挂在多个突起上的可能性很高,由此有可能产生异物堵塞在尘埃凝聚路的内部的不佳状况,然而在实施方式1-10中,由于将突起103设定为在与流动方向垂直的方向的面内未配置多个突起103的排列,因此具有与流路101的截面相同程度的面积的板状的异物或其他物质就很难钩挂。
所以,如果使用实施方式1-10的尘埃凝聚路100,则不仅成形性极为良好,而且例如在具有与流路的截面相同程度的面积的板状的异物或其他物质有可能混入流动的情况下,可以预先防止异物钩挂在紊乱产生部上的不佳状况。像这样,就可以获得同时具有极高的成形性和极高的可靠性两方面的尘埃凝聚路。
图45到图49是示意性地表示实施方式1-10的突起的其他的排列的图。(A)是在与流路方向垂直的方向上看到的图,(B)是从该流动的上游侧投影的示意图。
如图45所示,虽然将多个突起103配置在与流动方向垂直的方向的面的圆周上,然而如果将各个突起集中在相互靠近的部位,在圆筒状的流路的情况下,优选将配置于与流动方向垂直的方向的面内的多个突起103集中在90°左右的范围中,则可以同时获得极高的成形性和极高的可靠性两方面。
可以如图46所示,例示出将相邻突起103相互不重合地略为错开地配置而防止由突起产生的异物的堵塞的排列;另外作为可以获得相同的效果的排列,可以如图47所示,例示出将突起分为几个组而将该组相互沿流路方向错开地配置的排列;可以如图48和图49所示,例示出锯齿状排列。它们都可以获得极高的成形性。
图50是表示实施方式1-10的尘埃凝聚路中的相邻的突起的配置的图。
在如图50所示,在从与流动方向平行的方向看到的投影面内将突起103不重合地配置时,如果将相邻的突起103的距离设为距离W,则可以利用下式来表示W。
W=2α+γtanβ(其中,α、β、γ是任意的正的整数)
突起103中,将α、β分别设为3mm以上,将γ(mm)设为任意的数。
如果使用沿与气流平行的方向S分离的模具来制作尘埃凝聚路100,就可以将流路101和突起103一次性地成形。通过如此操作,就可以大幅度削减成形成本。对于突起103之间的距离,通过确保为最低限W(mm),就可以将突起配置为不会在与气流垂直的投影面内相互重合,另外,可以确保进入突起与突起之间的模具的强度。
换言之,本发明的实施方式1-10的尘埃凝聚方法在将尘埃利用气流在流路101内搬送时,通过在气流中产生旋涡而形成尘埃块(簇状物)。
本发明的实施方式1-10的尘埃凝聚方法沿着流路101内的壁102面生成旋涡。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
另外,换言之,本发明的实施方式1-10尘埃凝聚方法包括:尘埃被气流导向流路101内的阶段、尘埃被直进的气流在流路101内部搬送的阶段、尘埃被卷入作为从流路101的壁102面突出的突起的突起103的下游产生的旋涡而流过的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路101内搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式1-11)
图51是透视了实施方式1-11的尘埃凝聚路的要部的立体图,图52是表示实施方式1-11的尘埃凝聚路的要部的主视图,图53是表示实施方式1-11的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图51到图53所示,本发明的实施方式1-11中,取代实施方式1-8的突起83,在流路111的壁112的内面上设有多个突起113。突起113与实施方式1-8的突起83相比,由大小为1/2(流动方向的长度:JM=(1/4)D、三角锥高度:NM=(1/16)D)的相似形的三角锥状突起形成,在设置方面也是以1/2的相似来配置。而且,三角锥状突起的个数被设定为实施方式1-8的约4倍。其他的部分与实施方式1-8相同。
根据实施方式1-11的尘埃凝聚路110,利用突起113,会产生相对于实施方式1-8的突起83来说规模为1/2的近似相似形的成对旋涡。利用一个突起113产生的成对旋涡虽然与利用实施方式1-8的突起83产生的成对旋涡相比强度变弱,然而由于将突起113的个数设定得很多,因此可以对流动赋予大致相同的搅动。
但是,在如前所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的大小的情况下,可以看到在直径为D的流路111的从壁面到(1/8)D的位置中被凝聚粒子的分布密度变得特别高的现象,而由于实施方式1-11的多个并且分多段配置的突起113的高度被设定为(1/16)D,因此在被凝聚粒子的分布密度变得特别高的流路111的从壁112到(1/8)D的距离的位置当中,能够积极地赋予搅动的仅限于大约一半的区域。
但是,实施方式1-11的突起113有如下优点。即,实施方式1-11的突起113的高度被设定为(1/16)D,与实施方式1-8的突起83的高度相比为1/2,因此由配置于与流动方向垂直的方向上的相同面内的突起113造成的流路面积的减少幅度变为1/4,由此使尘埃凝聚路110的压力损失与实施方式1-8的尘埃凝聚路80相比变得相当小。
另外,由于实施方式1-11的突起113的高度被设定为(1/16)D,因此由突起113产生的成对旋涡对扩展到尘埃凝聚路110的流路111的壁112上的速度的交界层造成影响,可以获得减小交界层厚度的效果。
一般来说,在流路的壁面部附近,由于流过流路内部的流体的粘性,会出现速度的交界层。交界层内部的流速与流路中央部相比风速较慢,该区域对流动的阻力更大。即,如果交界层扩展而使交界层的厚度变大,则容易流动的区域的面积会由此减少,在表观上,显示出流路的截面积变小的举动。所以,如果交界层扩展而使交界层的厚度变大,则该流路的压力损失就会增大。
利用实施方式1-11的突起113产生的成对旋涡由于旋涡的规模小,另外,在更靠壁面部附近产生,因此利用突起113产生的成对旋涡就会抑制上述的交界层的扩展,由此,流路壁面对流动的阻力就会变小,流路111的压力损失大幅度降低。
例如,在流路111的直径D为D=40mm、流动的代表流速为25m/秒、常温常压的情况下,根据实验结果,会有(由紊乱产生部造成的压力损失)<(由紊乱产生部造成的交界层的扩展抑制效果),尽管存在多个突起113,但是可以获得与没有突起的流路相比压力损失更小的尘埃凝聚路110。
另外,即使在流过尘埃凝聚路110的流体中,还混入了异物或其他物质的情况下,由于突起113的高度相对于实施方式1-8的突起83来说为1/2,因此突起113相对于实施方式1-8的突起83来说更难以钩挂异物。
所以,如果使用实施方式1-11的尘埃凝聚路110,则可以利用多个成对旋涡的搅动来获得充分的凝聚性能,同时还可以减少管路摩擦阻力,因此可以获得压力损失大幅度减少了的尘埃凝聚路110。另外,例如即使在异物或其他物质有可能混入流动中的情况下,由于可以基本上完全地防止异物钩挂在突起113上的不佳状况,因此可以获得可靠性极高的尘埃凝聚路110。
另外,虽然在各实施方式中省略,然而通过在构成紊乱产生部的各边上形成1mm的圆弧,则可以大幅度减少垃圾堵塞。另外,通过将锐角的槽排除,可以形成维护性能良好的尘埃凝聚路。
换言之,本发明的实施方式1-11的尘埃凝聚方法在将尘埃利用气流在流路111内搬送时,通过在气流中产生旋涡而形成尘埃块(簇状物)。
本发明的实施方式1-11的尘埃凝聚方法沿着流路111内的壁112面生成旋涡。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
另外,换言之,本发明的实施方式1-11尘埃凝聚方法包括:尘埃被气流导向流路111内的阶段、尘埃被直进的气流在流路111内部搬送的阶段、尘埃被卷入作为从流路111的壁112面突出的突起的突起113的下游产生的旋涡而流过的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路111内搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚方法,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式1-12)
本发明的实施方式1-12的尘埃凝聚路中,在流路的上游侧的一部分具有实施方式1-1~实施方式1-3的任意一个的旋转部或实施方式1-4~实施方式1-11的任意一个的突起,并且流路的下游侧的一部分或旋转部或者突起具有:将流过流路的气体中所含的尘埃带正接触电的第一带电部、将流过流路的气体中所含的尘埃带负接触电的第二带电部,第一带电部与第二带电部被相面对地配置。
在流路内,利用旋转部或突起形成旋涡。通过将尘埃中的粒子收入旋涡中,而增大粒子之间的碰撞概率。碰撞了的粒子凝聚,形成尘埃块(簇状物)。这里,为了进一步增大粒子之间的碰撞概率,用利用接触对粒子赋予电荷的功能材料形成流路壁面,通过使粒子接触壁面而使粒子带电。带电了的粒子由于在粒子间作用有库仑力而相互吸引,因此可以大幅度增大碰撞概率。另外,通过形成旋涡,被收入旋涡的粒子与流路壁面接触的概率大幅度增大,可以将粒子有效地带电。
这里,存在于流路中的所有的粒子因旋涡的形成而有效地带电,利用作用于粒子之间的库仑力相互吸引,发生碰撞、凝聚,根据作用于尘埃间的库仑力与尘埃从流体中受到的阻力的平衡,求出从尘埃粒子流入流路起到碰撞·凝聚的时间。
作用于尘埃粒子的流体阻力看作空气的粘性阻力,对于其他的外力(由压力梯度造成的力、因速度变动而施加在粒子上的反作用力、Basset项:伴随着由表面摩擦造成的能量损失的力),认为流体运动是稳态的而将其忽略。另外,由于影像力与库仑力相比十分小,因此忽略(气溶胶学的基础第一版森北出版P17)。
作用于尘埃间的库仑力Fq(N)可以如下式所示地表达。
Fq=(q1·q2)/(4πεo·r2)
这里,q1、q2是由尘埃所带的电荷量(C),r是尘埃的粒子间距离(m)。
尘埃粒子上所带的荷电量的理论极限值是根据空气中的绝缘破坏电压3MV/m导出的最大表面电荷密度26.5μC/m2。由尘埃粒子所带的电荷量设为空气绝缘破坏极限的大约一半左右。
作用于尘埃粒子的流体阻力Fr(N)可以如下式所示地表达(微粒工程学第一版OHM公司P91)。
Fr=3πη·Vr·Dp/Cc
这里,η是空气的粘度:1.8×10-5(kg·m-1·s-1),Vr是尘埃粒子与流体的相对速度(m/s),Dp是尘埃粒子的直径(m),Cc是科宁厄姆(Cunningham)修正系数。常温·常压下的空气的平均自由行程λair=6.5×10-8(m),如果将在约120秒中流入通风路的尘埃微粒的总粒子数设为100兆个,则可以计算出尘埃粒子的平均粒子间距离为0.025mm。流入了流路的尘埃粒子与流路壁面碰撞,被带电至空气绝缘破坏极限的大约一半左右。带电了的粒子因在带正电或负电的尘埃粒子间产生的库仑力而相互吸引,粒子之间碰撞·凝聚。如果根据上述的式子来计算从粒子流入流路到碰撞·凝聚所必需的时间,则为0.14秒。
所以,需要将通风路的长度设定为1.4m以上,以便作为形成尘埃块的期间,能够达到为了使带电了的尘埃之间碰撞·凝聚最少必需的0.14秒以上。本实施方式中,将尘埃凝聚路的长度设为3m。所以,为了形成尘埃块设有足够的期间。
电荷量q越大,尘埃粒子间距离r越小(增加所投入的尘埃粒子总数),尘埃粒子直径Dp越小,则直到尘埃粒子碰撞前所必需的时间就越短。
另外,由于通过设置旋涡产生机构,可以利用所生成的旋涡强制性地缩小尘埃粒子间距离,因此可以有效地进行碰撞凝聚。
通过如此设置,流入实施方式1-12的尘埃凝聚路的气体就会在经过以下的阶段的同时通过尘埃凝聚路。即,依次经过:尘埃被气流导向流路内的阶段、尘埃被直进的气流在流路内部搬送的阶段、尘埃沿着流路内的壁面流过的阶段、尘埃与从流路的壁面突出的突起碰撞的阶段、尘埃被卷入在突起的下游产生的涡流而流过的阶段、尘埃因涡流而多次与流路的壁面碰撞的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路内部搬送的阶段。
此时,流过第一带电部及第二带电部的气流被如下所示地控制。即,在尘埃被气流在流路内部搬送时,进行在使尘埃与壁面及突起碰撞而带电后、使尘埃之间碰撞的气流控制,并且设置使碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的期间。
通过如此设置,就可以促进与第一带电部碰撞而带正电的尘埃、和未与第一带电部碰撞的尘埃的碰撞。当这些尘埃碰撞时,就会利用前者的尘埃的电荷在后者的尘埃的表面产生电介质极化,利用静电力在前者的尘埃与后者的尘埃之间产生强结合力。利用该结合力,产生凝聚了多个尘埃的第一尘埃块。第一尘埃块作为整体带正电。另外,利用与第一尘埃块相同的机理,利用第二带电部产生作为整体带负电的第二尘埃块。
此后,再按照使利用第一带电部生成的带正电的第一尘埃块、利用第二带电部生成的带负电的第二尘埃块碰撞的方式进行气流控制,并且设置碰撞了的第一尘埃块与第二尘埃块利用静电力结合而形成更大的尘埃块(大簇状物)的期间。
通过像这样进行气流控制,就可以促进作为整体带正电的第一尘埃块与作为整体带负电的第二尘埃块的碰撞。
当第一尘埃块与第二尘埃块碰撞时,就会利用从前者的尘埃块所带的正的电荷、后者的尘埃块所带的负的电荷中产生的强静电力,在前者的尘埃块与后者的尘埃块之间产生更强的结合力。利用该结合力产生进一步凝聚了多个尘埃块的大尘埃块。
通过进行此种气流控制,微细的尘埃就会利用碰撞反复凝聚,成为大的尘埃块(大簇状物)。
像这样,在尘埃凝聚路中,因壁及/或旋涡产生机构具有:将流过流路的气体中所含的尘埃带正接触电的第一带电部、将流过流路的气体中所含的尘埃带负接触电的第二带电部,第一带电部与第二带电部被相面对地配置,就可以利用将尘埃带正接触电的第一带电部、将尘埃带负接触电的第二带电部,在尘埃被气流在流路中搬送时,将尘埃与第一带电部或第二带电部接触而带不同极性的电,使带正电或负电的尘埃形成尘埃块(簇状物)。这样就可以通过使带正电或负电的尘埃利用静电作用相互吸附,而形成尘埃块(簇状物)。
而且,如果在流路的壁的内面设置多个突起,将其排列配置为,在将尘埃凝聚路从上游侧投影时,多个突起的一部分相互重合,则尘埃就很容易利用壁面或突起发生碰撞。
像这样,在兼具旋涡产生机构、带电部的尘埃凝聚路中,由于旋涡产生机构向流路内突出,因此粒子容易接触内壁。另外,可以利用由旋涡产生机构所致的壁面的面积增大来增加壁面与粒子的碰撞概率。由于可以利用由旋涡产生机构生成的旋涡来增大粒子与壁面的碰撞概率,因此可以增加粒子与内壁的接触次数。通过如此设置,尘埃中的粒子就更容易带电,因此更容易凝聚,可以促进尘埃块的生成。
作为实施方式1-12的其他的方式,在将实施方式1-1到实施方式1-3的尘埃凝聚路使用带电构件形成的情况下,也可以是由旋转部分割的多条小流路具有将流过流路的气体中所含的尘埃带正接触电的第一小流路、将流过流路的气体中所含的尘埃带负接触电的第二小流路,第一小流路与第二小流路被相邻地配置。
例如,将实施方式1-1的由面13a、面13b和壁12包围的小流路和,由面13c、面13d和壁12包围的小流路设为第一小流路,将由面13b、面13c和壁12包围的小流路和,由面13d、面13a和壁12包围的小流路设为第二小流路。
像这样,通过将流路11分割为小流路,与未将流路11分割为小流路的情况相比,气体从壁12受到的剪切的影响就会变大,可以提高尘埃的凝聚力。另外,由各条小流路形成的旋转流之间在小流路终端部的下游侧碰撞,其结果是,可以使收入旋转流动之中的粒子之间有效地碰撞。
作为实施方式1-12的另一个其他的方式,在将实施方式1-4到实施方式1-11的尘埃凝聚路使用带电构件形成的情况下,也可以是突起具有将流过流路的气体中所含的尘埃带正接触电的第一突起部、将流过流路的气体中所含的尘埃带负接触电的第二突起部,第一突起部与第二突起部被相面对地配置。
例如将实施方式1-6的突起63a和突起63d设为第一突起部,将突起63c和突起63d设为第二突起部。
像这样,利用将尘埃带正接触电的突起63a和突起63d、将尘埃带负接触电的突起63c和突起63d,在尘埃被气流在流路中搬送时,将尘埃与第一突起部或第二突起部接触而带不同极性的电,使带正电或负电的尘埃形成尘埃块(簇状物)。这样就可以通过使带正电或负电的尘埃利用静电作用相互吸附,而形成尘埃块(簇状物)。
另外,实施方式1-12的尘埃凝聚路中,突起最好由与壁相同的材质形成。
通过如此设置,由于流过流路内的气体中所含的尘埃中的粒子无论与壁和突起的哪一方碰撞都会带电,因此可以提高凝聚的效果。
(实施方式1-13)
本发明的实施方式1-13的尘埃凝聚路中,在流路的上游侧的一部分具有实施方式1-1~实施方式1-3的任意一个的旋转部或实施方式1-4~实施方式1-11的任意一个的突起,并且流路的下游侧的一部分或旋转部或者突起由可以使流过流路的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成。
上述构成的尘埃凝聚路中,依次经过:尘埃被气流导向流路内的阶段、尘埃被直进的气流在流路内部搬送的阶段、尘埃沿着流路的壁面流过的阶段、尘埃与从流路内的壁面突出的突起碰撞的阶段、尘埃被卷入在突起的下游产生的涡流而流过的阶段、尘埃因涡流而多次与流路的壁面碰撞的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路内部搬送的阶段。
此时,流过尘埃凝聚路的气流被如下所示地控制。即,在尘埃被气流在流路内部搬送时,进行在使尘埃与壁面及突起碰撞而带电后、使尘埃之间碰撞的气流控制,并且设置使碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的期间。
通过如此设置,就可以促进与尘埃凝聚路碰撞而带正或负接触电的尘埃、和未与尘埃凝聚路碰撞的尘埃的碰撞。当这些尘埃碰撞时,就会利用前者的尘埃的电荷在后者的尘埃的表面产生电介质极化,利用静电力在前者的尘埃与后者的尘埃之间产生强结合力。利用该结合力,产生凝聚了多个尘埃的尘埃块(簇状物)。
通过进行此种气流控制,微细的尘埃就会利用碰撞凝聚,成为尘埃块(簇状物)。
作为实施方式1-13的其他的方式,在将实施方式1-1到实施方式1-3的尘埃凝聚路使用带电构件形成的情况下,旋转部也可以用能使流过小流路的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成。
例如,将实施方式1-1的尘埃凝聚路的旋转部13用能使流过小流路的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成。
在流路被分割为小流路的情况下,与未将流路分割路的情况相比,粒子与旋转部碰撞的概率增大。通过将流路11利用旋转部13分割为小流路,将旋转部13用能使流过小流路的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成,就可以增大粒子的带电量而提高尘埃凝聚的效果。
作为实施方式1-13的另一个其他的方式,在将实施方式1-4到实施方式1-11的尘埃凝聚路使用带电构件形成的情况下,突起也可以用能使流过流路的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成。
例如将实施方式1-4的突起43用可以将流过流路41的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成。
通过如此设置,就可以促进与尘埃凝聚路40的突起43碰撞而带正电或负电的尘埃、和未与尘埃凝聚路40的突起43碰撞的尘埃的碰撞。当这些尘埃碰撞时,就会利用与尘埃凝聚路40的突起碰撞的带正电或负电的尘埃的电荷在未与尘埃凝聚路40的突起43碰撞的尘埃的表面产生电介质极化,利用静电力在前者的尘埃与后者的尘埃之间产生强结合力。利用该结合力,产生凝聚了多个尘埃的尘埃块(簇状物)。
通过进行此种气流控制,微细的尘埃就容易利用碰撞而凝聚,容易形成尘埃块(簇状物)。
另外,实施方式1-13的尘埃凝聚路中,突起最好由与壁相同的材质形成。
通过如此设置,由于流过流路内的气体中所含的尘埃中的粒子无论与壁和突起的哪一方碰撞都会带电,因此可以提高凝聚的效果。
如上所述,本发明是涉及将微粒凝聚的机理的发明。由于可以利用本机理来提高微粒的捕集效率,因此可以将本发明的尘埃凝聚路应用于吸尘器、空气净化器、空气调节器等中。
(实施方式1-14)
图54是作为本发明的实施方式1-14表示具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器的整体的图,图55是具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器的主体的构成的说明图。
如图54和图55所示,吸入口501被与延长管502、具有手柄的连接管503、能自由折曲的吸气软管504依次连结,经由连结部505与吸尘器主体506连接。在吸尘器主体506中,收容有电动鼓风机567、集尘部561、集尘箱563、HEPA过滤器570、电线卷轴(未图示)、控制电动鼓风机567的通电的控制电路(未图示)等。当驱动电动鼓风机567时,即从吸入口501抽吸空气,含有尘埃的空气穿过成为通风路的具备本发明的尘埃凝聚路的延长管502、连接管503、吸气软管504,向吸尘器主体506被搬送。由吸尘器主体506抽吸的尘埃穿过集尘部561、电动鼓风机567、HEPA过滤器570从排气部571被排出。这样由吸入口501抽吸的尘埃当中尺寸大的尘埃被收集在集尘部561。另外,尘埃被捕集而变得洁净的空气为了将电动鼓风机567冷却而通过电动机569内部,向吸尘器主体506之外被排出。另外,在吸尘器主体506的侧面具备车轮507,其被能自由旋转地设置,将吸尘器主体506能自由移动地支承在地面508上。
当驱动电动鼓风机567时,即利用风扇568产生吸入的气流,从吸气软管504、主体连结部505向吸尘器主体506中流入含有尘埃的空气,向连接部562、集尘过滤器564、连接部565、风扇568、电动机主体569、HEPA过滤器570、排气口571进行鼓风。此时,含有细尘、尘埃块的空气在搬送的途中由于在气流被混合的同时被搬送,因此进行接触、抽吸、吸附,利用本发明的尘埃块进一步长大。
长大了的尘埃块由于变得比集尘过滤器564的网眼尺寸更大,因此被集尘过滤器564捕集。如果采取在多个部位设置带电部这样的能够增多细尘与带电部的接触的构成,则由于集尘块变得比集尘过滤器564的网眼尺寸更大,因此就可以不需要HEPA过滤器570。
而且,在这里当尘埃块没有生长到比集尘过滤器564的网眼尺寸更大时,则也会有通过过滤器564的情况。此种情况下,也可以设置HEPA过滤器570来捕集。
如此所述,电动吸尘器是具有电动鼓风机567、从吸入口501向电动鼓风机567连通的延长管502、集尘部561,利用由电动鼓风机567产生的气流从吸入口501抽吸尘埃,将穿过延长管502的尘埃收集在集尘部561中的电动吸尘器,通过使延长管502具有本发明的任意一个实施方式的尘埃凝聚路,就可以在电动吸尘器的延长管502内,使所抽吸的尘埃凝聚而形成尘埃块(簇状物)。通过使该尘埃块适度地生长,就可以增加尘埃块的质量,增大簇状物。通过增大尘埃块的质量,例如在旋风吸尘器中就可以实现利用离心分离的尘埃块的捕集。另外,在过滤器式的吸尘器中,由于可以使尘埃块比过滤器的网眼更大,因此即使用网眼大的过滤器也可以进行集尘。由于无论在哪种情况下,在吸气中都难以产生压力损失,因此电动吸尘器主体的吸尘力(功率)就难以降低。
(实施方式1-15)
图56是用于说明流路的入口附近的气流的样子的示意图。
如图56所示,在没有为了在气体P流入流路1内时不会出现急剧的方向的变更,而在流路1的入口端面形成将该端面圆化了的圆角部的情况下,气流与流路1的壁2剥离,产生在流路1的入口附近形成旋涡的缩流8。在直径为D的圆管的流路中,从流路1的入口起涵盖4D左右的长度地生成缩流8。区域9a表示在流路1内没有缩流8的区域的例子,区域9b表示在流路1内缩流8最大的区域。将区域9b的位置上的从流路1的壁2算起的缩流8的高度设为高度T。当在流路1内产生缩流8时,就会按照与区域9a相比区域9b小的方式,流路1的内径近似变细,产生压力损失。区域9b中,可以将流路1的内径近似地看作(D-2T)。
为了防止此种压力损失,在圆管入口部形成圆角部,以抑制缩流的扩展。
图57是用于说明在流路的入口端面形成了将该端面圆化了的圆角部的流路中的流路的入口附近的气流的样子的示意图。
如图57所示,如果在流路1的入口端面形成圆角部2a,则与没有圆角部2a的流路内相比,可以抑制缩流8。
为了充分地获得利用旋涡产生机构的气流的搅拌的效果,需要避开缩流8地配置旋涡产生机构。由于如果将旋涡产生机构设于缩流8区域内,则无法充分地发挥旋涡产生的效果,因此最好设于比在流路1的入口处与壁2剥离的气流再次附着于壁2上的位置更靠下游侧。
像这样,在实施方式1-15的尘埃凝聚路中,通过将旋涡产生机构在流路中配置于没有缩流的位置,可以提高旋涡产生的效果。
但是,在需要在缩流区域8内设置旋涡产生机构的情况下,需要确保缩流区域的半径方向高度以上的旋涡产生机构的高度。
这里,对可最大限度地获得气流的搅拌的效果的设置位置进行叙述。作为流路使用直径D=40mm的圆管,流路内的流动的代表流速为20m/秒,设为常温常压,通过使微粉流入圆管而利用目视确认了气流再次附着于管壁上的与入口的距离X。
表1中,表示圆角部的大小与从流路的入口到设置旋涡产生机构的位置的距离X的关系。A0表示圆管的区域9a的截面积。A1表示圆管内产生的缩流区域中的作为气流所流过的部分的最小部的区域9b的截面积。
[表1]
  R(mm)   无   5(D/8)   10(D/4)
  损耗系数ξ   0.56   0.28   0.01
  收缩系数Cc:A1/A0   0.57   0.65   0.9
  与入口的距离X   4D   D   0
在没有圆角部的情况下,流入圆管的气流的损耗系数ξ=0.56,收缩系数Cc根据Cc=(1+√-ξ)-1,Cc=0.57。此时的缩流区域的半径方向的高度T为T=约4.9mm。在假设旋涡产生机构的高度为5mm的情况下,如果设于缩流区域内,则旋涡产生机构就完全地埋没在旋涡区域内,无法发挥所需的效果。但是,如果避开缩流,确保从管入口起X=160mm(4D)的距离而设置旋涡产生机构,则由于可以在气流刚刚再次附着之后设置旋涡产生机构,因此可以获得所需的效果(参照机械工程学手册新版第四次印刷A5-77)。
在实施方式1-15的尘埃凝聚路中,旋涡产生机构优选在流路内配置于与流路的入口相隔流路的截面的代表长度的4倍的距离的位置。通过如此设置,就可以在没有缩流的位置配置旋涡产生机构。由此就可以提高旋涡产生机构的旋涡产生的效果。
在圆角部的半径R为R=5mm的情况下,流入圆管的气流的损耗系数ξ=0.28,收缩系数Cc为Cc=0.65。此时的缩流区域的半径方向的高度约为3.9mm。气流再次附着的位置,通过目视被确认为,在距管入口40mm的位置再次附着。为了避开缩流地设置旋涡产生机构,需要确保从管入口起X=40mm的距离。由于通过确保该距离,就可以在气流刚刚再次附着之后设置旋涡产生机构,因此可以获得所需的效果
在圆角部的半径R为R=10mm的情况下,紧邻圆管的入口设置搅拌部也可以获得所需的效果。
在实施方式1-15的尘埃凝聚路中,优选在流路的入口端面形成将该端面圆化了的圆角部,旋涡产生机构配置于流路的入口附近。
由于通过在流路的入口端面形成圆角部,在流路内生成的缩流就会变小,因此即使将旋涡产生机构配置于入口附近,旋涡产生的效果也很难受到缩流的影响。
在形成圆角部的情况下,对于圆角部和与入口的距离X的关系,如果使用任意的系数β将圆角部的半径R的大小表示为R=βD,则β被以0<β≤1/4的范围设定,可以如下式所示地导出。
X=(70β2-33β+4)D
但是,缩流的扩展很大程度地受由测定环境的气压、湿度、温度所造成的周围环境的空气的物性值的影响。另外,流动的代表流速也很大程度地受由通风路截面的代表长度规定的雷诺数的变化的影响。一般来说,如果雷诺数变大,则缩流的扩展就会受到抑制,可以减小距离X。
像这样,在实施方式1-15的尘埃凝聚路中,如果将流路的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度设为D,将形成于流路的入口端面的圆角部的半径设为R,将R与D的比(R/D)设为β,将流路的入口与旋涡产生机构的距离设为X,则最好在0<β≤1/4时,X为以(70β2-33β+4)D表示的值。
通过如此设置,就可以避开在流路内生成的缩流地配置旋涡产生机构。
(实施方式1-16)
图58是作为本发明的实施方式1-16表示具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器的整体的图。
如图58所示,电动吸尘器6c,作为流路在长为a的延长管502的与上游侧的端部距离c的下游侧,具备上游侧尘埃凝聚路161,在其更下游侧的主体连接部505,具备下游侧尘埃凝聚路162。上游侧尘埃凝聚路161是长为b的实施方式1-12的尘埃凝聚路,将使尘埃带正电的第一带电部、使尘埃带负电的第二带电部相面对地配置而形成尘埃凝聚路的壁。下游侧尘埃凝聚路162是长为d的实施方式1-1~实施方式1-11的任意一个的尘埃凝聚路。
上游侧尘埃凝聚路161的效果与实施方式1-12的效果相同。即,由于上游侧尘埃凝聚路161由能够使粒子带电的功能材料形成,因此通过尘埃粒子接触壁面而使尘埃粒子带电,利用在带电了的尘埃间产生的库仑力,有效地提高尘埃粒子的碰撞概率。
像这样,在上游侧尘埃凝聚路161中,就会增加粒子之间的碰撞概率。增加与内壁面的接触概率,增加带电的粒子数和粒子的荷电量。
另外,利用由配置于延长管502的上游侧尘埃凝聚路161所具有的旋涡产生机构生成的旋涡的作用,可以增加粒子之间的碰撞概率,另外,增加尘埃粒子与内壁面的碰撞概率,增加带电的粒子数和粒子的荷电量。利用旋涡产生机构搅拌延长管502中的粒子,使所有的粒子带电。
通过如此设置,就可以增大利用旋涡产生机构得到的粒子之间的碰撞概率,促进粒子之间的碰撞。
在下游侧尘埃凝聚路162中,有效地搅拌尘埃粒子,提高碰撞概率,使在上游侧尘埃凝聚路161中带电了的尘埃粒子全部凝聚。下游侧尘埃凝聚路162由即使粒子与壁面碰撞也难以产生电荷的授受的材料形成。
在上游侧尘埃凝聚路161中带电了的粒子当中,也存在直到到达下游侧尘埃凝聚路161也未在粒子之间碰撞的粒子。另外,由于随着与尘埃凝聚路的距离变远,旋涡强度逐渐减弱,因此搅拌能力变弱,粒子之间的碰撞概率也降低。由此,通过将下游侧尘埃凝聚路162作为不用容易将粒子带电的功能材料形成的尘埃凝聚路设置,就可以提高在上游侧尘埃凝聚路161中带电了的粒子之间的碰撞概率,进一步促进粒子的凝聚。
像这样,通过制造粒子的带电状态,更为有效地使之碰撞,就可以高效地产生凝聚。
如果将下游侧尘埃凝聚路162用具有使在上游侧尘埃凝聚路161中带有某种极性的尘埃粒子重新带电的效果的功能材料来形成,则在利用上游侧尘埃凝聚路161和下游侧尘埃凝聚路162将尘埃粒子带有相同极性的电的情况下,粒子的带电量就会进一步增加,可以产生更强的库仑力,而在利用上游侧尘埃凝聚路161和下游侧尘埃凝聚路162将尘埃粒子带有不同极性的电的情况下,粒子的电荷就被中和。
作为粒子的电荷被中和的其他的例子,有如下的情况,即,在流路内沿气流所流过的方向,等间隔地交互配置将粒子带正电的功能材料和将粒子带负电的功能材料,利用突起产生以流路的中心附近作为旋转中心的流路整体的旋转流。由于与使粒子带正电的壁面接触而带正电的尘埃粒子继而与使粒子带负电的壁面接触而带负电,因此结果就会将尘埃粒子的电荷中和。
另外,在流路内沿与气流所流过的方向平行的方向将流路一分为二,以相同比率在每一侧配置带正电和负电的功能材料,利用突起产生旋转流的情况下也相同,由于首先与使粒子带正电的壁面接触而带正电的尘埃粒子继而与使粒子带负电的壁面接触而带负电,因此结果就会将尘埃粒子的电荷中和。
但是,像本实施方式那样,将下游侧尘埃凝聚路162用难以产生电荷的授受的材料形成,在下游侧尘埃凝聚路162中,就不会有将由上游侧尘埃凝聚路161赋予的尘埃粒子的带电中和的情况,通过利用由下游侧尘埃凝聚路形成的旋涡的作用使所有的粒子之间碰撞,就可以有效地形成尘埃块(簇状物)。
(实施方式2-1)
图59是作为本发明的一个实施方式表示尘埃凝聚路的整体的图。
如图59所示,尘埃凝聚路200具备流路201、壁202、带电部210、作为旋涡产生机构的突起203、过滤器204。流路201由圆筒状的壁202形成。含有尘埃(微细粒子)220的空气或其他的流体利用未图示的驱动源(例如风扇或鼓风机等)的驱动在流路201内流通。带电部210包括作为将流过流路201的气体中所含的尘埃220带正电的电极的第一带电部211a、作为将流过流路的气体中所含的尘埃带负电的电极的第二带电部211b,第一带电部211a与第二带电部211b被相面对地配置。第一带电部211a与第二带电部211b分别与电源212连接。在尘埃凝聚路200中,在流路201的上游侧配置带电部210,在下游侧配置突起203,在流路201的下游端配置过滤器204。
作为旋涡产生机构,可以应用后述的实施方式2-A~实施方式2-C的任意一个的旋转部或实施方式2-D~实施方式2-K的任意一个的突起。
带电部210利用电晕放电等,在第一带电部211a与第二带电部211b中利用施加在电极间的电位差对存在于电极间的气体产生绝缘破坏而释放电子,通过使电子与附近的空气分子碰撞而生成正的空气离子213及负的空气离子214。通过使流路201中充满正的空气离子213及负的空气离子214,就可以与流入的尘埃220碰撞,使尘埃220带电。由此,为了有效地形成尘埃块(簇状物),需要避免与尘埃220碰撞之前的空气离子(213、214)之间的碰撞,使尽可能多的空气离子(213、214)与尘埃220碰撞。为了避免空气离子(213、214)之间的碰撞,理想的情况是带电部210处的气流为层流状态,因此优选将带电部210配置于突起203的上游侧。
所以,在尘埃凝聚路200中,带电部200配置于流路201的上游侧,突起203配置于流路201的下游侧。通过如此设置,就可以有效地形成尘埃块(簇状物)。
在将带电部210配置于突起203的下游侧的情况下,在由突起203生成的旋涡230中,收入正的空气离子213及负的空气离子214,在与尘埃220碰撞以前空气离子之间碰撞而失去电荷的概率变高,因此空气离子(213、214)的存在数相对地减少,使尘埃220带电的效率降低。
另外,在壁202面或突起203的材质由可以使尘埃220带正电及负电的功能材料形成的情况下,尘埃220通过与壁202面或突起203接触而带电,因此必须增加接触次数,气流为紊流状态是理想的。由此,在使尘埃220接触带电的情况下,优选突起203的下游侧用功能材料形成。
通过如此设置,流入尘埃凝聚路200的气体就会在经过以下的阶段的同时通过尘埃凝聚路200。即,依次经过:尘埃220被气流导向流路201内的阶段、尘埃220被直进的气流在流路201内部搬送的阶段、尘埃220沿着流路201的壁202面流过的阶段、尘埃220利用带电部210而带电的阶段、尘埃220被卷入在突起203的下游产生的涡230流而流过的阶段、多个尘埃220因涡230流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃220形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路201内部搬送的阶段。
此时,流过第一带电部211a及第二带电部211b的气流被如下所示地控制。即,在尘埃220被气流在流路201内部搬送时,进行在使尘埃220带电后使尘埃220之间碰撞的气流控制,并且设置使碰撞了的多个尘埃220形成尘埃块(簇状物)的期间。
通过如此设置,就可以促进用第一带电部211a带正电的尘埃、和未用第一带电部211a带电的尘埃的碰撞。当这些尘埃碰撞时,就会利用前者的尘埃的电荷在后者的尘埃的表面产生电介质极化,利用静电力在前者的尘埃与后者的尘埃之间产生强结合力。利用该结合力,产生凝聚了多个尘埃的第一尘埃块。第一尘埃块作为整体带正电。另外,利用与第一尘埃块相同的机理,利用第二带电部211b产生作为整体带负电的第二尘埃块。
此后,再按照使利用第一带电部211a生成的带正电的第一尘埃块和、利用第二带电部211b生成的带负电的第二尘埃块碰撞的方式进行气流控制,并且设置利用静电力使碰撞了的第一尘埃块与第二尘埃块结合而形成更大的尘埃块(大簇状物)的期间。
通过像这样进行气流控制,就可以促进作为整体带正电的第一尘埃块与作为整体带负电的第二尘埃块的碰撞。
当第一尘埃块与第二尘埃块碰撞时,利用从前者的尘埃块所带的正的电荷、后者的尘埃块所带的负的电荷产生的强静电力在前者的尘埃块与后者的尘埃块之间产生更强的结合力。利用该结合力产生进一步凝聚了多个尘埃块的大尘埃块。
通过进行此种气流控制,微细的尘埃就会通过碰撞而反复凝聚,成为大的尘埃块(大簇状物)。
像这样,尘埃凝聚路200具备气体流过的流路201、形成流路201的壁202、使流过流路201的气体中产生旋涡的突起203、用于将流过流路201的气体中所含的尘埃220带正电和负电的带电部210,带电部210包括与电源212连接的、用于将流过流路201的气体中所含的尘埃220带正电的第一带电部211a和用于将流过流路201的气体中所含的尘埃220带负电的第二带电部211b,突起203被按照对壁202附近的气体的流动赋予不均一的速度分布的方式配置于壁202的内面。
流入了流路201内的气体,通过配置于流路201的壁202上的突起203,按照对壁202附近的气体的流动赋予不均一的速度分布的方式,形成旋涡230。这样,气体中所含的尘埃220相互碰撞、凝聚而形成尘埃块(簇状物)。
本发明中,为了有效地形成旋涡230,不仅在剥离产生的部分,还在剥离已经消失了的部分也形成突起230。
另外,利用使尘埃220带正电和负电的带电部210,在尘埃220被气流在流路201中搬送时,将尘埃220带电,使带正电或负电的尘埃形成尘埃块(簇状物)。这样通过使带正电或负电的尘埃利用静电作用相互吸附,就可以形成尘埃块(簇状物)。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚路200,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
如上所述,本发明涉及将微粒凝聚的机构。由于可以利用本机构来提高微粒的捕集效率,因此可以将本发明的尘埃凝聚路应用于吸尘器、空气净化器、空气调节器等中。
作为本发明的尘埃凝聚路的旋涡产生机构的具体的方式,适用以下的实施方式2-A~实施方式2-K的旋涡产生机构。实施方式2-A到实施方式2-K的尘埃凝聚路具备与实施方式2-1相同的带电部。在实施方式2-A到实施方式2-K中,对尘埃凝聚路中的配置旋涡产生机构的部分进行叙述。
(实施方式2-A)
图5是表示本发明的实施方式2-A的尘埃凝聚路的图。
如图5所示,尘埃凝聚路10具备流路11、壁12、作为旋涡产生机构的旋转部13。流路11由圆筒状的壁12形成。含有被凝聚粒子(尘埃或其他的微细粒子)的空气或其他流体利用未图示的驱动源(例如风扇或鼓风机等)的驱动在流路11内流通。
图6是表示本发明的实施方式2-A的尘埃凝聚路的正面的图。
如图5和图6所示,旋转部13,作为旋转部13的壁部,包括面13a、面13b、面13c、面13d四个面。面13a、面13b、面13c、面13d被从流路1的上游侧看逆时针地各拉开90°的间隔配置。各个面与壁12的内面垂直地形成,在流路11的中心相互连接,从正面看到的旋转部13为十字形。由旋转部13的相邻的两个面和壁12的内面划分的空间形成流路11。
旋转部13的各个面(13a、13b、13c、13d)被按照使十字形截面的扭转角从流动的上游向下游慢慢地变大的方式构成。
另外,如果将旋转部13的与流动方向垂直的面的流路宽度的代表长度(对于正方形流路的情况是流路的一边的长度,对于圆形流路的情况是流路的直径)设为D,则十字形截面的扭转角在沿流动方向前进距离D期间,会沿行进方向顺时针旋转1/4(旋转90°)。本实施方式中,虽然气流的旋转方向从上游侧看为顺时针,然而气流的旋转方向无论是顺时针还是逆时针的哪种都可以。
图7是表示本发明的实施方式2-A的尘埃凝聚路的侧截面的图。气体从图的左侧流入流路内。
如图7所示,针对沿着流路11的方向而言,流路11具有流入部X、助起动区间Y、旋转区间Y三个区间。另外,旋转部13的流动方向的长度被设定为2D(流路宽度的代表长度的2倍)。
流入了流路11内的气体首先通过流入部X。流入部X是用于在阻力少的状态下使气流流入旋转部13的区间。然后,气体通过助起动区间Y。
助起动区间Y是用于使流入了旋转部13的气流稳定地附着于壁12与面(13a、13b、13c、13d)上,抑制急剧的变化的区间。其后,气体通过旋转区间Z。旋转区间Z是用于对气流施加剪切力的区间。旋转区间Z的十字形截面的扭转角从流动的上游朝向下游慢慢地变大。由于气体越是靠近壁12,则移动距离就越大,因此所施加的旋转力就越大。
图8是示意性地表示利用本发明的实施方式2-A的旋转部产生的旋涡的样子的图。图8(A)是从正面看流路的图,图8(B)是从侧面看流路时的图。
如图8所示,流入了旋转部13的气体P沿着旋转区间Z的形状在流路11的内部整体中沿箭头的方向如双点划线所示地旋转地前进。
像这样,由于流入了旋转区间Z的粒子总是被持续施加流动的剪切力,因此可以使在下游产生的旋涡的强度最大。流路11内的气体中所含的粒子的碰撞概率由于受流动的剪切力的影响很大,因此通过像这样总是持续施加流动的剪切力,使在下游产生的旋涡的强度最大,就可以有效地增加粒子之间的接触概率。另外,由于在壁12的附近形成更大的速度梯度,因此在壁12的附近粒子之间的碰撞概率最高。
根据实施方式2-A的旋转部13,利用旋转区间Z可以形成在流路11内的整个直径方向上很大地旋转的旋涡。由此,由于可以对流过流路11的中心部的粒子施加离心力,因此就可以将粒子向壁12侧扩散,可以将分离在流路11的中央部和壁12的附近的不同直径的粒子混合。
像这样,就可以使表面积大的粒子碰撞小的粒子,从而可以大幅度增加粒子之间的接触概率。
通过如此设置,流过流路11内的气体和气体中所含的尘埃依次经过:尘埃被气流导向流路11内的阶段、尘埃被直进的气流在流路11内部搬送的阶段(流入部X)、尘埃沿着流路11的壁12流过的阶段(助起动区间Y)、尘埃与从流路11的壁12突出的旋转部13碰撞的阶段(旋转区间Z)、尘埃被卷入在旋转部13的下游产生的涡流而流过的阶段(旋转区间Z)、尘埃因涡流而多次与流路的壁面碰撞的阶段(旋转区间Z)、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段(旋转区间Z内的下游部分)、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段(旋转区间Z内的下游部分)、尘埃块被气流在流路内部搬送的阶段(旋转区间Z和旋转区间Z的下游)。
像这样,尘埃凝聚路10具备气体流过的流路11、形成流路11的壁12、在流过流路11的气体中使旋涡产生的旋涡产生机构,旋涡产生机构配置于壁12的内面,旋涡产生机构包含具有壁部的旋转部13,该壁部是按照使流路11内的气体的流动旋转的方式从壁12的内面向流路11内突出的,由此就可以提供如下的尘埃凝聚路,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
另外,如果从其他的观点来理解本实施方式的紊乱产生部,则可以如下考虑,即,通过将流路11的内部用面(13a、13b、13c、13d)分割,就可以在表观上形成由面区分了的分立的小流路,各条小流路相互以最短的距离被配置。换言之,多条小流路被会聚为一条而形成。
像这样,在尘埃凝聚路10中,面由多个面(13a、13b、13c、13d)形成,利用多个面(13a、13b、13c、13d),将流路11分割为多条独立的小流路,小流路被按照使气体的流动旋转的方式沿着气体的流动扭转而形成。
通过如此设置,与未将流路分割为小流路的情况相比,气体从壁面受到的剪切力的影响变大,从而可以提高尘埃的凝聚力。另外,由各条小流路形成的旋转流之间在小流路终端部的下游侧碰撞,其结果是,可以使收入旋转流中的粒子之间有效地碰撞。
另外,在尘埃凝聚路10中,小流路的扭转角在上游侧小,随着向下游侧推进而逐渐地增大。
通过如此设置,就可以增大气体的旋转力。
作为分割流路11的方法,本实施方式中将四片平板成直角地配置,通过沿着流路11扭转而形成壁部,然而并不限定于该方法,例如可以增加平板的片数而形成壁部成为格子状的流路,或设为具有圆形的截面的小流路的集合体、蜂巢结构、波纹等,根据用途选择恰当的形状。
(实施方式2-B)
图9是作为本发明的实施方式2-B表示尘埃凝聚路的要部的立体图。
如图9所示,尘埃凝聚路20具备流路21、壁22、作为旋涡产生机构的旋转部23。流路21由圆筒状的壁22形成。
图10是表示本发明的实施方式2-B的尘埃凝聚路的正面的图。
如图9和图10所示,旋转部23作为旋转部23的壁部包含面23a、面23b、面23c、面23d四个面。面23a、面23b、面23c、面23d被从流路21的上游侧看逆时针地各拉开90°的间隔配置。各个面与壁22的内面垂直地形成,在流路21的中心相互连接,如果从正面看则为十字形。由相邻的两个面和壁22的内面划分的空间形成流路21。
图11是表示本发明的实施方式2-B的尘埃凝聚路的侧截面的图。气体从图的左侧流入流路内。
如图11所示,旋转部23的各个面(23a、23b、23c、23d)被按照使十字形截面的扭转角从流动的上游朝向下游不变的方式构成。
另外,如果将旋转部23的与流动方向垂直的面的流路宽度的代表长度(对于正方形流路的情况是流路的一边的长度,对于圆形流路的情况是流路的直径)设为距离D,则十字形截面的扭转角在沿流动方向前进距离D期间,会沿行进方向顺时针旋转1/4(旋转90°)。本实施方式中,虽然气流的旋转方向从上游侧看为顺时针,然而气流的旋转方向无论是顺时针还是逆时针的哪种都可以。
在实施方式2-B的旋转部23中,与实施方式2-A相同,流入了旋转部23的气流沿着旋转部23的形状在整个流路内旋转地前进。在旋转部23中,与实施方式2-A的旋转部13相比,虽然在紊乱产生部的下游产生的旋涡的强度变小,然而压力损失大幅度降低。
所以,在产生流过旋转部23的内部的流动的驱动源(例如风扇或鼓风机等)的功率或静压力上升小、驱动源经不起压力损失等情况下,通过使用尘埃凝聚路20,与使用实施方式2-A的尘埃凝聚路10的情况相比,可以提高包括尘埃凝聚路20和驱动源的系统整体的性能。
另外,由于随着近年来的低耗电化的促进,在电动吸尘器等中需要在减少耗电的同时维持风量,因此要求将流路中的损耗设为最小。通过将本发明的实施方式2-B的尘埃凝聚路20用于电动吸尘器的延长管等中,就可以在维持风量的同时,在延长管的内部有效地凝聚尘埃,从而能够提供低耗电且尘埃的捕集效率高的电动吸尘器。
在流过流路21的内部的流动被旋转部23扭转,也就是旋转部23对流动赋予旋转之时,在尘埃凝聚路20中,由于十字形截面的扭转角从上游朝向下游不变,因此旋转部23就不会对流动赋予大于扭转角的旋转角,因而旋转部23的流动方向的长度只要是到达如下的位置就已足够,即,流过流路21的内部的流动可以获得与旋转部23的十字形截面的扭转角大致相同的流动方向。如果将旋转部23沿流动方向进一步延长,则会因与壁22的摩擦而白白地升高压力损失,所以不够理想。
基于此种理由,在实施方式2-B中,虽然将旋转部23的流动方向的长度设定为2D,然而优选的尺寸根据流过旋转部23的内部的流动的流速或流体的粘性及其他的固有的物性值而不同。而且,如果将旋转部23的长度设定为0.5D~3D左右,则基本上可以获得良好的尘埃凝聚性能。
另外,基于此种理由,优选将十字形截面的扭转角设定为在沿流动方向前进D期间在行进方向上旋转1/6(旋转60°)到旋转1/3(旋转120°)。在将扭转角设定为在沿流动方向前进D期间在行进方向上小于旋转1/6(旋转60°)的情况下,则无法对流动赋予有效的旋转。另外,在将扭转角设定为在沿流动方向前进D期间在行进方向上大于旋转1/3(旋转120°)的情况下,则会造成使气体的流动受到阻拦的非常大的压力损失,因此包括尘埃凝聚路20和驱动源的系统整体的性能就会大幅度降低。
像这样,因尘埃凝聚路20具备气体所流过的流路21、形成流路21的壁22、在流过流路21的气体中使旋涡产生的旋涡产生机构,旋涡产生机构配置于壁22的内面,旋涡产生机构包含具有壁部的旋转部23,该壁部是按照使流路21内的气体的流动旋转的方式从壁22的内面向流路21内突出的,从而就可以提供如下的尘埃凝聚路,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式2-C)
图12是表示本发明的实施方式2-C的尘埃凝聚路的要部的立体图。
如图12所示,在实施方式2-C中,取代实施方式2-A的旋转部13,设有旋转部33。旋转部33成为将旋转部13的十字形截面的中央挖通的形状,因而在尘埃凝聚路30的流路31的壁32的内面存在旋转部33,而在流路31的中央部不存在旋转部33的形状。流路31被旋转部33分割为4条小流路。4条小流路在流路31的中央连通。
图13是表示本发明的实施方式2-C的尘埃凝聚路的要部的主视图。
如图13所示,对于旋转部33的从壁32的内面算起的高度h,如果将流路31的与流动方向垂直的面的流路宽度的代表长度(对于正方形流路的情况为一边的长度,对于圆形流路的情况为直径)设为D,则设定为h=(1/8)D。其他的部分与实施方式2-A的尘埃凝聚路10相同。
图14是示意性地表示利用本发明的实施方式2-C的旋转部产生的旋涡的样子的图。图14(A)是从正面看流路的图,图14(B)是从侧面看流路时的图。
如图14所示,流入了流路31的气体P沿着旋转部33的形状在流路31的整个内部沿箭头的方向如双点划线所示地边旋转边前进。
根据尘埃凝聚路30,流过流路31的壁32的内面附近的气流被旋转部33赋予旋转而很大地旋转,而流过流路31的中央部的气流被旋转部33赋予的旋转小。所以,与实施方式2-A的尘埃凝聚路10和实施方式2-B的尘埃凝聚路20相比,虽然在旋转部33的下游产生的旋涡的强度变小,但是由旋转部33产生的压力损失大幅度降低。
像这样,在尘埃凝聚路30中,通过将多条小流路在流路31的中央连通,就可以大幅度降低流路31中的压力损失。
所以,在产生流过旋转部33的内部的流动的驱动源(例如风扇或鼓风机等)的功率或静压力上升小、驱动源经不起压力损失等情况下,与使用实施方式2-A的尘埃凝聚路10或实施方式2-B的尘埃凝聚路20的情况相比,可以提高包括尘埃凝聚路30和驱动源的系统整体的性能。
另外,由于随着近年来的低耗电化的促进,在电动吸尘器等中需要在减少耗电的同时维持风量,因此要求将流路中的损耗设为最小。通过将本发明的实施方式2-C的尘埃凝聚路30用于电动吸尘器的延长管等中,就可以在维持风量的同时,在延长管的内部有效地凝聚尘埃,从而能够提供低耗电且尘埃的捕集效率高的电动吸尘器。
而且,旋转部33的从壁32算起的高度h是根据下面的理由设定为上述尺寸的。
流过流路31的流动的流速分布受流路31的壁32的内面的摩擦和流过内部的流体的粘性的影响,产生流路31的中央部附近快、流路31的壁32的内面附近慢这样的因在流路31的壁32的内面附近产生交界层而造成的不均一的流速分布。特别是在被凝聚粒子(尘埃或其他的微细粒子)的大小集中为微米量级的尺寸的情况下,会产生如下所示的情况。即,被凝聚粒子因与空气的分子持续地碰撞而受到力,被从上游侧向下游侧运送,此时,与一个被凝聚粒子碰撞的空气的分子的速度在流路中央部侧快,在流路壁面侧慢。这样,被凝聚粒子就会受到朝向流路壁面侧方向的力。因该流动的剪切力,被凝聚粒子的分布密度变为流路中央部附近低、流路壁面附近高。也就是说,被凝聚粒子的大部分流过流路壁面附近。在如上所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的尺寸的情况下,如果是流路宽度的代表长度为D的流路,则可以看到在与流路的壁面的距离达到(1/8)D之前的位置被凝聚粒子的分布密度变得特别高的现象。所以,如果在与流路的壁面的距离达到(1/8)D之前的位置设置旋转部33,就可以最大地发挥产生气流的紊乱的效果。
像这样,在尘埃凝聚路30中,通过使旋转部33的从壁32算起的高度为流路31的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度的八分之一,异物就很难钩挂在旋转部33上。
根据实施方式2-C的尘埃凝聚路30,可以对被凝聚粒子流通多的流路壁面附近的流动赋予旋转。另外,对被凝聚粒子的流通少的流路中央部的流动不赋予旋转。通过如此设置,就可以对被凝聚粒子有效地赋予旋转,并且由于在流体的流动最快的流路中央部不配置产生压力损失的构件,因此不损害凝聚性能地大幅度地削减由旋转部33产生的压力损失。
像这样,因尘埃凝聚路30具备气体所流过的流路31、形成流路31的壁32、在流过流路31的气体中使旋涡产生的旋涡产生机构,旋涡产生机构配置于壁32的内面,旋涡产生机构包含具有壁部的旋转部33,该壁部是按照使流路31内的气体的流动旋转的方式从壁32的内面向流路31内突出的,从而可以提供如下的尘埃凝聚路,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式2-C)
图15是表示本发明的实施方式2-D的尘埃凝聚路的要部的立体图,图16是表示实施方式2-D的尘埃凝聚路的要部的主视图,图17是表示实施方式2-D的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图15到图17所示,尘埃凝聚路40具备流路41、壁42、作为旋涡产生机构的多个突起43。流路41由圆筒状的壁42形成。突起43是翼形的突起。将突起43制成如下的形状,即,将流路41的与流动方向垂直的面中的流路宽度的代表长度(对于长方形流路的情况是一边的长度,对于圆形流路的情况是直径)设为D,翼弦长C=(3/8)D,交错角(翼弦与流动方向的夹角)从上游侧向下游侧看为逆时针22.5°,最大翘曲位置为距前缘0.65C的位置,在下游侧凸起,高h=(1/8)D。突起43的配置是在与流动方向垂直的方向的同一面中,等间隔地设置6个,也就是在圆管状的流路41的壁42的内面中每隔60°地设置。
图18是示意性地表示实施方式2-D的尘埃凝聚路的突起的周围的气体的流动的图。
如图18(A)所示,沿着呈翼形的突起43的凹侧面的流动的流速V1由于流动与突起43的碰撞而被拦住,相对于流过流路41内的流体的流速来说变得略慢。相反,沿着突起43的凸侧面的流动的流速V2相对于流过流路内的流体的流速来说变得略快。由此,如图18(B)所示,在突起43的周围,如果考虑以流过流路41内的流体的流速为基准的相对流速,则会产生在凸侧面中从流路41的上游侧朝向下游侧、在凹侧面中从流路41的下游侧朝向上游侧的、绕突起43旋转的循环V3。
图19是示意性地表示在突起的周围产生的旋涡的图。
如图19所示,由于图18(B)所示的突起43的周围的循环V3,会从呈翼形的突起43的翼端部产生强烈的马蹄旋涡V4,该马蹄旋涡V4沿着突起43的下游侧的流路41的壁42向下游移动。该马蹄旋涡V4对流过突起43的下游的流动赋予强烈的旋转。
在实施方式2-D的尘埃凝聚路40中,由于突起43的翼高度h为h=(1/8)D,因此马蹄旋涡V4刚刚产生之后的马蹄旋涡V4的直径虽然要由流过流路41内的流体的流速决定,然而会成为(1/8)D或比之略大的尺寸。在如前所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的情况下,由于可以看到被凝聚粒子的分布密度在与直径为D的流路41的壁42的内面的距离达到(1/8)D以前的位置中变得特别高的现象,因此突起43被设定为,可以将被凝聚粒子的分布密度变得特别高的从流路41的壁42到(1/8)D的位置利用马蹄旋涡V4积极地搅拌。
像这样,在尘埃凝聚路40中,通过使突起43的从壁42算起的高度为流路41的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度的八分之一,异物就很难钩挂在突起43上。
图20是示意性地表示利用本发明的实施方式2-D的突起产生的旋涡的样子的图。图20(A)是从正面看到的流路的图,图20(B)是从侧面看流路时的图。
如图20所示,在尘埃凝聚路40中,当气体P流入流路41内时,由于在流路41的壁42的内面上,在6个部位等间隔地设有突起43,因此在流路41的壁42的内面附近大致等间隔地产生6条相同旋转方向的马蹄旋涡V4。另外,由于相邻的旋涡之间是向相同方向旋转,因此对于旋涡与旋涡的接触面的流动,如果考虑与流动方向垂直的面中的流线矢量,则一方成为从流路中央部朝向壁面部的方向,另一方成为从流路壁面部朝向中央部的方向,由于成为相互碰撞的方向,因此可以进一步提高由各个旋涡的流动运送的微细尘的碰撞概率。
像这样,通过在尘埃凝聚路40中,配置多个突起43,就可以在流路41内产生多个旋涡,提高尘埃凝聚的效果。
所以,如果使用实施方式2-D的尘埃凝聚路40,则由于与实施方式2-C的尘埃凝聚路30相比,由流动运送的微细尘的碰撞概率被进一步提高,因此尘埃的凝聚能力得到大幅度提高。而且,由于突起43的高度与实施方式2-C的旋转部33相同,因此压力损失也与实施方式2-C的尘埃凝聚路30大致相同。所以,根据本发明的实施方式2-D的尘埃凝聚路40,可以获得与实施方式2-C的尘埃凝聚路30相比更高的性能。
像这样,在尘埃凝聚路40中,旋涡产生机构包含突起43,突起43被按照使穿过突起43的周围的气体的速度不均一的方式从壁42的内面突出地形成。
通过如此设置,流过尘埃凝聚路40的尘埃就会依次经过:尘埃被气流导向流路41内的阶段、尘埃被直进的气流在流路41内部搬送的阶段、尘埃被卷入在从流路41的壁42突出的突起43的下游产生的旋涡而流过的阶段、多个尘埃因旋涡而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路41内部搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚路40,即,可以用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式2-E)
图21是表示本发明的实施方式2-E的尘埃凝聚路的要部的立体图,图22是表示实施方式2-E的尘埃凝聚路的要部的主视图,图23是表示实施方式2-E的尘埃凝聚路的侧截面图。
如图21到图23所示,在实施方式2-E的尘埃凝聚路50中,取代实施方式2-D的突起43,设有突起53。虽然一个突起53由与实施方式2-D的突起43相同形状的翼形突起形成,然而配置不同。
在尘埃凝聚路50中,沿流路方向相邻的2个突起53被从流动的上游侧朝向下游侧地阶梯状地配置。以阶梯状配置的2个突起53从上游侧看局部重合地配置,即,如果从配置于上游侧的突起53的终端向下游描画气流的假想线,则按照使假想线与配置于下游侧的突起53交叉的方式配置。实施方式2-E的尘埃凝聚路50的其他的部分与实施方式2-D的尘埃凝聚路40相同。
在实施方式2-E的尘埃凝聚路50中,通过将在配置于上游侧的突起53中产生的马蹄旋涡在配置于下游侧的突起53中进一步增强,就可以生成更强的马蹄旋涡。虽然旋涡随着向下游移动而慢慢地衰减,但是由于在尘埃凝聚路50中生成的旋涡与在尘埃凝聚路40中生成的旋涡相比,旋涡的强度更强,因此旋涡衰减之前的距离(到达距离)很长,可以使旋涡的影响波及到更下游。在流路51的壁52的内面附近,大致等间隔地产生6条相同旋转方向的马蹄旋涡。
图24是示意性地表示实施方式2-E的尘埃凝聚路的突起的周围的气体的流动的图。
如图24所示,由于将2个突起53阶梯状地配置,因此在上游侧产生的马蹄旋涡V5被收入由下游侧的突起53产生的旋涡,可以有效地生成强烈的马蹄旋涡V6。
另外,由于相邻的旋涡之间向相同方向旋转,因此对于旋涡与旋涡的接触面中的流动,如果考虑与流动方向垂直的面中的流线矢量,则一方成为从流路中央部朝向壁面部的方向,另一方成为从流路壁面部朝向中央部的方向。像这样,由于变成流动之间相互碰撞的方向,因此可以进一步提高由这些流动运送的微细尘的碰撞概率。
所以,由于如果使用实施方式2-E的尘埃凝聚路50,则可以生成更强的旋涡,因此旋涡的到达距离很长,这样就可以进一步提高由流动运送的微细尘的碰撞概率,从而可以大幅度提高尘埃的凝聚能力。另外,由于与实施方式2-D的尘埃凝聚路40相比,减少了流动的摩擦,因此可以进一步减少压力损失。
而且,根据实施方式2-E的尘埃凝聚路50,由于压力损失与实施方式2-D的尘埃凝聚路40同等,然而微细尘的碰撞概率相对于实施方式2-D的尘埃凝聚路40提高大约30%,因此根据尘埃凝聚路50,可以获得更高性能的尘埃凝聚路。
(实施方式2-F)
图25是表示本发明的实施方式2-F的尘埃凝聚路的要部的立体图,图26是表示实施方式2-F的尘埃凝聚路的要部的主视图,图27是表示实施方式2-F的尘埃凝聚路的侧截面图。
如图25到图27所示,实施方式2-F的尘埃凝聚路60中,取代实施方式2-E的突起53,设有突起63a、突起63b、突起63c、突起63d。突起(63a、63b、63c、63d)由与突起53相同形状的翼形突起形成,设置个数也相同,然而相邻的突起63a与突起63c、突起63b与突起63d被配置为交错角(翼弦与流动方向的夹角)相互反向。即,突起(63a、63b、63c、63d)具有弯曲为形成凹部的形状,在与气体的流动方向交叉的方向上相邻的两个突起被按照分别将两个凹部相互面对的方式配置。在流路61内的壁62中,在与气流的方向垂直交叉的截面的圆周的方向上,将3个突起63a按照使交错角从上游侧向下游侧看为顺时针22.5°的方式等间隔地配置,在这3个突起63a各自之间,将3个突起63c按照使交错角从上游侧向下游侧看为逆时针22.5°的方式配置。另外,在突起63a与突起63c的下游侧,在与气流的方向垂直交叉的截面的圆周的方向上,将3个突起63b按照使交错角从上游侧向下游侧看为顺时针22.5°的方式等间隔地配置,在这3个突起63b各自之间,将3个突起63d按照使交错角从上游侧向下游侧看为逆时针22.5°的方式配置。沿着气体流动的方向,在突起63a的下游侧配置突起63b,在突起63c的下游侧配置突起63d。4个突起被按照使突起63a与突起63c的凹部彼此之间的距离大于突起63b与突起63d的凹部彼此之间的距离的方式配置。
实施方式2-F的尘埃凝聚路60中,在各个突起(63a、63b、63c、63d)中,产生与实施方式2-D的突起43相同的马蹄旋涡,由于马蹄旋涡沿着其下游侧的流路61的壁62向下游移动,因此对流过突起的下游的流动赋予强烈的旋转。
图28是示意性地表示在实施方式2-F的尘埃凝聚路的突起的周围产生的旋涡的样子的图。
如图28所示,在实施方式2-F的尘埃凝聚路60的流路61内,将12个突起按照各自朝向交错的方向的方式配置。由此,在流路61的壁62的内面附近,产生相邻的旋涡彼此分别沿相反方向旋转的6条马蹄旋涡V7。由上游侧的突起63a和突起63c产生的马蹄旋涡V7被收入流过下游侧的突起63b和突起63d之间的气流,生成强烈的马蹄旋涡V8。另外,由于将突起63b和突起63d交错地配置,因此由下游侧的突起63b和突起63d生成的旋涡分别相互加强地作用,从而可以生成更强的马蹄旋涡V8。
另外,由于相邻的旋涡彼此分别沿相反方向旋转,因此对于旋涡与旋涡的接触面中的流动,当考虑与流动方向垂直的面中的流线矢量时,如果一方成为从流路中央部朝向壁面部的方向,则另一方也会成为相同方向的流动,如果一方成为从流路壁面部朝向中央部的方向,则另一方也会成为相同方向的流动,因此成为顺利地汇流的方向,由流动的粘性造成的摩擦阻力减少。由此,实施方式2-F的流路61中,与实施方式2-E的流路51相比,由旋涡造成的压力损失减少。
像这样,在尘埃凝聚路60中,突起(63a、63b、63c、63d)具有弯曲为形成凹部的形状,在与气体流动的方向交叉的方向上相邻的两个突起被按照分别使两个凹部相互面对的方式配置。通过如此设置,由相邻的突起生成的旋涡就会在相互沿相反方向旋转的同时向下游前进。由此,在相邻的旋涡与旋涡的接触面中,形成这些旋涡的气流成为沿相同方向前进的流动。所以,由相邻的突起生成的旋涡顺利地汇流,由流动的粘性造成的摩擦阻力减少。像这样就可以减少流路61内的压力损失。
所以,如果使用实施方式2-F的尘埃凝聚路60,则由于与实施方式2-D的尘埃凝聚路40相比,流动的摩擦减少,因此可以进一步减少压力损失。而且,由流动的摩擦造成的微细尘的碰撞概率相对于实施方式2-D的尘埃凝聚路40降低大约5%,而压力损失相对于实施方式2-D的尘埃凝聚路40降低大约10%,因此根据实施方式2-F,可以获得与实施方式2-D的尘埃凝聚路40相比性能更高的尘埃凝聚路60。
(实施方式2-G)
图29是透视了本发明的实施方式2-G的尘埃凝聚路的要部的立体图,图30是表示实施方式2-G的尘埃凝聚路的要部的主视图。
如图29及图30所示,本发明的实施方式2-G的尘埃凝聚路70中,取代实施方式2-D的突起43,在流路71的壁72的内面,设有多个突起73a和突起73b。突起73a与突起73b是底面为三角形的突起。
图31是表示实施方式2-G的突起的图。图31(A)是突起的仰视图,图31(B)是突起的侧视图,图31(C)是突起的主视图。以流路的上游侧作为正面。
如图31所示,形成突起73a的底面部ΔEFG的各边的长度为 EF : FG : GE = 1 : 2 : 3 的直角三角形,直角三角形的各顶角当中、成30°的角G配置于流动的上游侧,由60°和90°的角所夹的边EF被与流动方向垂直地配置,突起73a的底面部ΔEFG与流路71的壁72的内面接合。突起73a的剩下的一个顶点I被从壁72向流路71内突出地形成。
突起73a形成如下的形状,即,当将流路71的与流动方向垂直的面中的流路宽度的代表长度(对于正方形流路的情况为一边的长度,对于圆形流路的情况为直径)设为D时,则流动方向的长度GE=(3/8)D,流动方向与斜边的夹角从上游侧向下游侧看为顺时针30°,突起73a的高度h为h=(1/8)D。在与突起73a相邻的突起73b中,流动方向与斜边的夹角从上游侧向下游侧看为逆时针30°。在流路71的壁72上,等间隔地配置有4个突起73a,在4个突起73a各自之间配置有4个突起73b,突起73a与突起73b朝向所谓的相互交错的方向配置。
图32是示意性地表示实施方式2-G的突起周围的气流的样子的图。
如图32所示,沿着突起73a的斜边GI的流动的流速V9由于突起73a的流动的碰撞而被拦住,相对于流过流路71内的流体的流速P来说略为变慢。另一方面,沿着突起73a的流动方向的边GE的流动的流速V10与流过流路71内的流体的流速P大致同等。由此,如果考虑以突起73a周围的、流过流路71内的流体的流速作为基准的相对速度,则会产生在流动方向的边GE上从流路71的上游侧朝向下游侧、在斜边FG上从流路71的下游侧朝向上游侧的围绕突起73a旋转的循环。利用该循环,从呈三角锥状的突起73a的顶点产生马蹄旋涡V11,该马蹄旋涡V11沿着突起73a的下游侧的流路71的壁72向下游移动。该马蹄旋涡11对流过突起73a的下游的流动赋予旋转。在突起73b中,也与突起73a相同地形成马蹄旋涡,然而马蹄旋涡的旋转的方向是相反方向。
实施方式2-G中,由于突起73a与突起73b的高度h为h=(1/8)D,因此马蹄旋涡刚刚产生之后的马蹄旋涡V11的直径虽然要由流过流路71的内部的流体的流速决定,然而会成为(1/8)D或比之略大的尺寸。在如前所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的大小的情况下,由于可以看到被凝聚粒子的分布密度在与直径为D的流路71的壁72的距离直到(1/8)D以前的位置中变得特别高的现象,因此实施方式2-G的突起73a和突起73b通过产生马蹄旋涡,而将通过被凝聚粒子的分布密度变得特别高的流路71的壁72到(1/8)D的位置的气体积极地搅拌。
像这样,在尘埃凝聚路70中,通过使突起73a和73b的从壁72算起的高度为流路71的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度的1/8,异物就很难钩挂在突起73a和突起73b上。
图33是示意性地表示利用本发明的实施方式2-G的突起产生的旋涡的样子的图。图33(A)是从正面看到的流路的图,图33(B)是从侧面看流路时的图。
如图33所示,在流路71的壁72的附近,产生相邻的旋涡彼此分别沿相反方向旋转的8条马蹄旋涡V11。而且,由于相邻的旋涡彼此沿着相反方向旋转,因此对于旋涡与旋涡的接触面的流动,当考虑与流动方向垂直的面中的流线矢量时,如果一方成为从流路中央部朝向壁面部的方向,则另一方也会成为相同方向的流动,如果一方成为从流路壁面部朝向中央部的方向,则另一方也会成为相同方向的流动,因此变为顺利地合流的方向,从而由流动的粘性造成的摩擦阻力减少,由此,在实施方式2-G的尘埃凝聚路70中,由旋涡造成的压力损失减少。
在流过流路71的流体中,混入了长D、粗0.05D这样的棒状的异物或其他物体的情况下,例如在实施方式2-A到实施方式2-F中,由于尘埃凝聚路的旋转部与突起的形状形成弯曲结构,特别是由于突起的上游侧形成凹的形状,下游侧形成凸的形状,因此在棒状的异物的一端钩挂在一个旋涡产生机构上,棒状的异物的另一端钩挂在其他的旋涡产生机构上的情况下,则有可能产生异物堵塞在尘埃凝聚路的内部的不佳状况。另一方面,在实施方式2-G的尘埃凝聚路70中,由于在突起73a中没有凹部,例如取代实施方式2-D的突起43的凹面,在突起73a与突起73b中形成斜边面,因此如前所述的棒状的异物或其他物体就很难钩挂在突起上。
像这样,在尘埃凝聚路70中,与气体的流动方向垂直的方向的突起73a与突起73b的截面积在上游侧小而在下游侧大。通过如此设置,异物就很难钩挂在突起73a和突起73b上。
所以,如果使用实施方式2-G的尘埃凝聚路70,则可以获得与实施方式2-E大致同等的效果,并且由于与实施方式2-A到实施方式2-F的尘埃凝聚路相比,例如在流体中有可能混入棒状的异物或其他物体的情况下,更能够预先地防止棒状的异物钩挂在紊乱产生部上而堵塞的不佳状况,因此可以获得可靠性高的尘埃凝聚路。
(实施方式2-H)
图34是透视了本发明的实施方式2-H的尘埃凝聚路的要部的立体图,图35是表示实施方式2-H的尘埃凝聚路的要部的主视图,图36是表示实施方式2-H的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图34到图36所示,实施方式2-H取代实施方式2-G的突起73a和73b,设有多个突起83。突起83是三角锥状的突起。
图37是表示实施方式2-H的突起的图,(A)是从上方看到的形状,(B)是从横向看到的形状。
如图37所示,突起83的形状形成三角锥的底面部ΔJKL的底边KL∶高JM=1∶2的等腰三角形,底面部等腰三角形的最小的角J配置于流动的上游侧,底边KL被与流动方向垂直地配置,利用底面部与流路壁面接合。另外,将三角锥状突起的顶角设为N,从顶角N向底面部等腰三角形拉下的垂线通过M,也就是说,NM被与JM、KL分别垂直地构成。此外,将流路81的与流动方向垂直的面的流路宽度的代表长度(对于正方形流路的情况为一边的长度,对于圆形流路的情况为直径)设为D,形成流动方向的长度JM=(1/2)D、三角锥高NM=(1/8)D的形状。
另外,在流路81的壁82的内面,规则地配置有多个突起83。在尘埃凝聚路80中,将多个突起83设为如下的排列,即,沿流动方向相隔(3/2)JM、沿与流动垂直的方向相隔(3/2)KL地配置,并且相对于1个突起83,在沿流动方向错开(3/4)JM、沿与流动垂直的方向错开(3/4)KL的位置再配置,另外,相对于它,将多个突起83沿流动方向相隔(3/2)JM、沿与流动垂直的方向相隔(3/2)KL地再配置。也就是说,如果将流动方向的1个间距设为(3/2)JM,将与流动垂直的方向的1个间距设为(3/2)KL,则以在流动方向、与流动垂直的方向都错开半个间距的所谓曲折配置来配置多个并且配置多段。
当从上游侧将这些突起83投影时,则多个突起83并不相互完全地重合,并且相邻的突起83被配置为以某个一定量重合。其他的部分与实施方式2-E相同。
根据实施方式2-H的尘埃凝聚路80,流过流路81的壁82的内面附近的流动被形成三角锥突起的突起83的面JNK及面JNL的倾斜相对于三角锥底面部向顶角N侧抬起,向流路中央侧卷起,并且在顶角N的下游侧产生弱的成对旋涡。流过实施方式2-H的尘埃凝聚路80的流动被最先相遇的突起83所造成的弱的成对旋涡搅动,流向下游,被其后相遇的突起83所造成的弱的成对旋涡再次搅动,再流向下游,被再后相遇的突起83所造成的弱的成对旋涡再次搅动,以此状态被一次次地搅动。此种搅动在多个突起83的部位分别产生。在如前所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的大小的情况下,如果是直径为D的流路,则由于可以看到在流路81的壁82到(1/8)D的距离的位置中被凝聚粒子的分布密度变得特别高的现象,因此实施方式2-H的多个并且以多段配置的突起83就会利用多个成对旋涡将被凝聚粒子的分布密度变得特别高的流路的壁面到(1/8)D距离的位置积极地搅动。
像这样,在尘埃凝聚路80中,通过使突起83的从壁82算起的高度为流路81的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度的1/8以下,异物就很难钩挂在突起83上。
另外,由于如果从上游侧投影,则多个突起83相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,则相邻的突起83被按照以某个一定量重合的方式配置,因此沿着流路81的壁82流过的流动一定会与突起83相遇。其后,沿着流路81的壁82流过的流动随着流向下游,在与突起83再三地相遇的同时,通过尘埃凝聚路80内。
像这样,在尘埃凝聚路80中,突起83在流路81内被沿着气体流动的方向配置多个,各个突起83被按照在从流路81的上游侧向下游侧将突起83投影时各个突起83的一部分相互重合的方式配置。通过如此设置,沿着流路81流动的气体就很容易通过突起83的周围,可以有效地产生旋涡。
所以,在实施方式2-H的尘埃凝聚路80中,可以对流过流路81的从壁82到(1/8)D的距离的位置的气流最有效地进行搅动,并且可以增多所产生的成对旋涡的数目。
像这样,在尘埃凝聚路80中,通过将突起83在流路81内沿着气体流动的方向配置多个,将各个突起83按照在从流路81的上游侧向下游侧对突起83投影时各个突起的一部分相互重合的方式配置,沿着流路81流动的气体就很容易通过突起83的周围,可以有效地产生旋涡。
另外,在流过尘埃凝聚路80的流体中,例如混入了属于用柔软的材料制成的布状的物质且与流路81的直径相同程度的大小的异物(例如布状或网眼状的材料,如手绢或连裤袜之类的材料)的情况下,例如在实施方式2-A到实施方式2-G中,作为尘埃凝聚路的旋涡产生机构的旋转部和突起的形状形成弯曲结构或矩形,因而布状的异物就很容易钩挂在旋涡产生机构上,由此就有可能产生异物堵塞在尘埃凝聚路的内部的不佳状况,而在实施方式2-H中,由于突起83在流动的上游侧形成光滑的三角锥突起,因此前述的布状的异物或其他物质就很难钩挂。
所以,如果使用实施方式2-H的尘埃凝聚路80,则可以在利用多个成对旋涡的搅动获得足够的凝聚性能的同时,与实施方式2-A到实施方式2-G的尘埃凝聚路相比,例如在布状的异物或其他物质有可能混入流体中的情况下,更能够预先地防止布状的异物钩挂在紊乱产生部而堵塞的不佳状况,因此可以获得可靠性高的尘埃凝聚路80。
(实施方式2-I)
图39是透视了本发明的实施方式2-I的尘埃凝聚路的要部的立体图,图40是表示实施方式2-I的尘埃凝聚路的要部的主视图,图41是表示实施方式2-I的尘埃凝聚路的要部的侧截面的图。
如图39到图41所示,实施方式2-I的尘埃凝聚路90中,取代实施方式2-H的突起83,在流路91的壁92的内面上设有多个突起93。各个突起93由与实施方式2-H的突起83相同形状的三角锥突起形成,其排列或配置不同。即,实施方式2-I中,将相对于实施方式2-H的突起83的个数为1/3的个数的突起93配置为,如果从上游侧投影,则与突起83的排列一致。也就是说按照如下方式配置,即,如果从上游侧投影,多个突起93相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,相邻的突起93以某个一定量相互重合。另外如下设定,即,在与流动方向垂直的方向的面内,尽可能不配置很多的突起93,并且,将配置在与流动方向垂直的方向的同一面内的多个突起93以相互尽可能远的距离配置。其他的部分与实施方式2-H相同。
根据本发明的实施方式2-I的尘埃凝聚路90,利用突起93,产生与实施方式2-H的突起83中产生的旋涡大致相同的成对旋涡。另外,由于按照如下方式配置,即,如果从上游侧投影,则多个突起93相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,则相邻的突起93以某个一定量相互重合,因此沿着流路91的壁92流过的流动必然通过突起93。但是,由于相对于实施方式2-H的突起83来说,将突起93的个数为设为1/3,因此沿着流路91的壁92流过的流动与紊乱突起93相遇的次数、所产生的成对旋涡的个数也都变为1/3,被凝聚粒子之间的碰撞概率降低。
但是,实施方式2-I的突起93具有如下所示的优点。即,在实施方式2-H的尘埃凝聚路80中,在与流动方向垂直的方向的面内,配置有多个突起83,另外,对于属于与流动方向垂直的方向的面且为突起83的面ΔNKL的位置上的流路81的面积,相对于其他的与流动方向垂直的方向的面的位置上的流路81的面积来说,减小了(配置于与流动方向垂直的方向的同一面内的突起83的个数)×(面ΔNKL的面积)。由此,由于配置于与流动方向垂直的方向的同一面内的突起83的个数越多,则该部分的流路面积的减少幅度就越大,因此尘埃凝聚路80的压力损失变大。与之不同,实施方式2-I的尘埃凝聚路90中,由于如下设定,即,在与流动方向垂直的方向的面内,尽可能不配置很多的突起93,并且将配置在与流动方向垂直的方向的同一面内的多个突起93以相互尽可能远的距离配置,因此配置有突起93的位置上的流路面积的减少变小,由此,尘埃凝聚路90的压力损失也变小。
也就是说,如果例如将实施方式2-I的流路91的流动方向的长度设定为3倍,将实施方式2-I的突起93的个数设定为与实施方式2-H的突起83的个数相同,则虽然对于被凝聚粒子之间的碰撞概率来说,与实施方式2-H的尘埃凝聚路80基本上相同,然而因配置有突起93的位置上的流路面积的减少幅度小,因而将长度设定为3倍的尘埃凝聚路90一方的压力损失也小。
所以,如果使用实施方式2-I的尘埃凝聚路90,则可以获得更大的压力损失的减少效果。例如,如果使用将长度设定为3倍的尘埃凝聚路90,则相对于实施方式2-H的尘埃凝聚路80,可以不损害由被凝聚粒子之间的碰撞所致的凝聚性能地减少压力损失,因此在产生流过流路91的内部的流动的驱动源(例如风扇或鼓风机等)的功率或静压力上升小的情况下,或在驱动源经不起压力损失等情况下,包含尘埃凝聚路90和驱动源的系统整体的性能就会提高。
(实施方式2-J)
图42是透视了本发明的实施方式2-J的尘埃凝聚路的要部的立体图,图43是表示实施方式2-J的尘埃凝聚路的要部的主视图,图44是表示实施方式2-J的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图42到图44所示,实施方式2-J的尘埃凝聚路100中,取代实施方式2-I的突起93,在流路101的壁102的内面上设有多个突起103。各个突起103由与实施方式2-H的突起83相同形状的三角锥突起形成,其排列或配置不同。即,如果从上游侧投影,则多个突起103相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,则相邻的突起103被拉开一定的间隔地配置。另外也可以是在与流动方向垂直的方向的面内,不配置多个突起103的排列。其他的部分与实施方式2-H相同。
根据实施方式2-J的尘埃凝聚路100,利用突起103,产生与实施方式2-H的突起83中产生的旋涡大致相同的成对旋涡。但是,由于相对于实施方式2-H的突起83来说个数较少,另外,如果从上游侧投影,则多个突起103形成相互不重合的排列,因此沿着流路101的壁102流过的流动的大部分只与突起103相遇一次,流过突起103与突起103之间的流动与突起103一次也不相遇。由此,在实施方式2-J的尘埃凝聚路100中,能够对流动赋予的搅动与实施方式2-H的尘埃凝聚路80相比,大幅度降低。
但是,实施方式2-J的突起103具有成形方法极为容易的优点。即,由于如果从上游侧投影,多个突起103相互不重合,并且如果从上游侧投影,则相邻的突起103被拉开一定的间隔配置,因此例如在将尘埃凝聚路100进行树脂成形的情况下,如果将尘埃凝聚路100的上游侧设定于模具的可动侧,将尘埃凝聚路100的下游侧设定于模具的固定侧,来构成模具,则不需要复杂的模具构成,可以将尘埃凝聚路100一体成形。
另外,在流过尘埃凝聚路100内的流体中,混入了例如具有与流路101的截面相同程度的面积的板状的异物(例如牛奶盖之类的异物)或其他物质的情况下,例如在实施方式2-C到实施方式2-I的尘埃凝聚路中,由于在与流动方向垂直的方向的面内,配置多个紊乱产生部,因此具有与流路截面相同程度的面积的板状的异物的端部同时地钩挂在多个突起上的可能性很高,由此有可能产生异物堵塞在尘埃凝聚路的内部的不佳状况,然而在实施方式2-J中,由于将突起103设定为在与流动方向垂直的方向的面内未配置多个突起103的排列,因此具有与流路101的截面相同程度的面积的板状的异物或其他物质就很难钩挂。
所以,如果使用实施方式2-J的尘埃凝聚路100,则不仅成形性极为良好,而且例如在具有与流路的截面相同程度的面积的板状的异物或其他物质有可能混入流体的情况下,可以预先防止异物钩挂在紊乱产生部上的不佳状况。像这样,就可以获得同时具有极高的成形性和极高的可靠性两方面的尘埃凝聚路。
图45到图49是示意性地表示实施方式2-J的突起的其他的排列的图。(A)是在与流路方向垂直的方向上看到的图,(B)是从该流动的上游侧投影的示意图。
如图45所示,虽然将多个突起103配置在与流动方向垂直的方向的面的圆周上,然而如果将各个突起集中在相互靠近的部位,在圆筒状的流路的情况下,优选将配置于与流动方向垂直的方向的面内的多个突起103集中在90°左右的范围中,则可以同时获得极高的成形性和极高的可靠性两方面。
可以如图46所示,例示出将相邻突起103相互不重合地略为错开地配置而防止由突起产生的异物的堵塞的排列;另外作为可以获得相同的效果的排列,可以如图47所示,例示出将突起分为几个组而将该组相互沿流路方向错开地配置的排列;可以如图48和图49所示,例示出锯齿状排列。它们都可以获得极高的成形性。
图50是表示实施方式2-J的尘埃凝聚路的相邻的突起的配置的图。
在如图50所示,在从与流动方向平行的方向看到的投影面内将突起103不重合地配置时,如果将相邻的突起103的距离设为距离W,则可以利用下式来表示W。
W=2α+γtanβ(其中,α、β、γ是任意的正的整数)突起103中,将α、β分别设为3mm以上,将γ(mm)设为任意的数。
如果使用沿与气流平行的方向S分离的模具来制作尘埃凝聚路100,就可以将流路101和突起103一次性地成形。通过如此操作,就可以大幅度削减成形成本。对于突起103之间的距离,通过确保为最低限W(mm),就可以将突起配置为不会在与气流垂直的投影面内相互重合,另外,可以确保进入突起与突起之间的模具的强度。
(实施方式2-K)
图51是透视了实施方式2-K的尘埃凝聚路的要部的立体图,图52是表示实施方式2-K的尘埃凝聚路的要部的主视图,图53是表示实施方式2-K的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图51到图53所示,本发明的实施方式2-K中,取代实施方式2-H的突起83,在流路111的壁112的内面上设有多个突起113。突起113与实施方式2-H的突起83相比,由大小为1/2(流动方向的长度:JM=(1/4)D、三角锥高度:NM=(1/16)D)的相似形的三角锥状突起形成,在设置方面也是以1/2的相似来配置。而且,三角锥状突起的个数被设定为实施方式2-H的约4倍。其他的部分与实施方式2-H相同。
根据实施方式2-K的尘埃凝聚路110,利用突起113,会产生相对于实施方式2-H的突起83来说规模为1/2的近似相似形的成对旋涡。利用一个突起113产生的成对旋涡,虽然与利用实施方式2-H的突起83产生的成对旋涡相比强度变弱,然而由于为此而将突起113的个数设定得很多,因此可以对流动赋予大致相同的搅动。
但是,在如前所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的大小的情况下,可以看到在直径为D的流路111的从壁面到(1/8)D的位置中被凝聚粒子的分布密度变得特别高的现象,而由于实施方式2-K的多个并且分多段配置的突起113的高度被设定为(1/16)D,因此在被凝聚粒子的分布密度变得特别高的流路111的从壁112到(1/8)D的距离的位置当中,能够积极地赋予搅动的仅限于大约一半的区域。
但是,在实施方式2-K的突起113中,有如下所示的优点。即,实施方式2-K的突起113的高度被设定为(1/16)D,与实施方式2-H的突起83的高度相比为1/2,因此由配置于与流动方向垂直的方向上的相同面内的突起113造成的流路面积的减少幅度变为1/4,由此使尘埃凝聚路110的压力损失与实施方式2-H的尘埃凝聚路80相比变得相当小。
另外,由于实施方式2-K的突起113的高度被设定为(1/16)D,因此由突起113产生的成对旋涡对扩展到尘埃凝聚路110的流路111的壁112上的速度的交界层造成影响,可以获得减小交界层厚度的效果。
一般来说,在流路的壁面部附近,由于流过流路内部的流体的粘性,会出现速度的交界层。交界层内部的流速与流路中央部相比风速较慢,该区域对流动的阻力大。即,如果交界层扩展而使交界层的厚度变大,则容易流动的区域的面积会由此减少,在表观上,显示出流路的截面积变小的举动。所以,如果交界层扩展而使交界层的厚度变大,则该流路的压力损失就会增大。
利用实施方式2-K的突起113产生的成对旋涡,由于旋涡的规模小,另外,在更靠壁面部附近产生,因此利用突起113产生的成对旋涡就会抑制上述的交界层的扩展,由此,流路壁面对流动的阻力就会变小,流路111的压力损失大幅度降低。
例如,在流路111的直径D为D=40mm、流动的代表流速为25m/秒、常温常压的情况下,根据实验结果,会有(由紊乱产生部造成的压力损失)<(由紊乱产生部造成的交界层的扩展抑制效果),尽管存在多个突起113,但是可以获得与没有突起的流路相比压力损失更小的尘埃凝聚路110。
另外,即使在流过尘埃凝聚路110的流体中,还混入了异物或其他物质的情况下,由于突起113的高度相对于实施方式2-H的突起83来说为1/2,因此突起113相对于实施方式2-H的突起83来说更难以钩挂异物。
所以,如果使用实施方式2-K的尘埃凝聚路110,则可以利用多个成对旋涡的搅动来获得充分的凝聚性能,同时还可以减少管路摩擦阻力,因此可以获得压力损失大幅度降低了的尘埃凝聚路110。另外,例如即使在异物或其他物质有可能混入流体中的情况下,由于可以基本上完全地防止异物钩挂在突起113上的不佳状况,因此可以获得可靠性极高的尘埃凝聚路110。
另外,虽然在各实施方式中省略,然而通过在构成紊乱产生部的各边上形成1mm的圆弧,则可以大幅度减少垃圾堵塞。另外,通过排除锐角的槽,可以形成维护性能良好的尘埃凝聚路。
如上所述,本发明是涉及将微粒凝聚的机构的发明。由于可以利用本机构来提高微粒的捕集效率,因此可以将本发明的尘埃凝聚路应用于吸尘器、空气净化器、空气调节器等中。
(实施方式2-2)
图54是作为本发明的实施方式2-2表示具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器的整体的图,图55是具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器的主体的构成的说明图。
如图54和图55所示,吸入口501被与延长管502、具有手柄的连接管503、能自由折曲的吸气软管504依次连结,经由连结部505与吸尘器主体506连接。在吸尘器主体506中,收容有电动鼓风机567、集尘部561、集尘箱563、HEPA过滤器570、电线卷轴(未图示)、控制电动鼓风机567与尘埃凝聚路的带电部的通电的控制电路(未图示)等。当驱动电动鼓风机567时,即从吸入口501抽吸空气,含有尘埃的空气穿过成为通风路的具备本发明的尘埃凝聚路的延长管502、连接管503、吸气软管504,向吸尘器主体506被搬送。由吸尘器主体506抽吸的尘埃穿过集尘部561、电动鼓风机567、HEPA过滤器570从排气部571被排出。这样形成如下的结构,即,由吸入口501抽吸的尘埃当中尺寸大的尘埃被收集在集尘部561中。另外,尘埃被捕集而变得洁净的空气为了将电动鼓风机567冷却而通过电动机569内部,向吸尘器主体506之外排出。另外,在吸尘器主体506的侧面,具备车轮507,其被自由旋转地设置,将吸尘器主体506可自由移动地支承在地面508上。
当驱动电动鼓风机567时,即利用风扇568产生吸入的气流,从吸气软管504、主体连结部505向吸尘器主体506中流入含有尘埃的空气,向连接部562、集尘过滤器564、连接部565、风扇568、电动机主体569、HEPA过滤器570、排气口571进行鼓风。此时,含有细尘、尘埃块的空气在搬送的途中由于在混合气流的同时被搬送,因此进行接触、抽吸、吸附,从而本发明的尘埃块进一步长大。
长大了的尘埃块由于变得比集尘过滤器564的网眼的尺寸更大,因此被集尘过滤器564捕集。如果采取在多个部位设置带电部这样的能够增多细尘与带电部的接触的构成,则由于集尘块变得比集尘过滤器564的网眼的尺寸更大,因此就可以不需要HEPA过滤器570。
而且,在这里当尘埃块没有生长到比集尘过滤器564的网眼的尺寸更大时,则也会有通过过滤器564的情况。此种情况下,也可以设置HEPA过滤器570来捕集。
如此所述,电动吸尘器是具有电动鼓风机567、从吸入口501向电动鼓风机567连通的延长管502、集尘部561,利用由电动鼓风机567产生的气流从吸入口501抽吸尘埃,将穿过延长管502的尘埃收集在集尘部561中的电动吸尘器,通过使延长管502具有本发明的任意一个实施方式的尘埃凝聚路,就可以在电动吸尘器的延长管502内,将所抽吸的尘埃凝聚而形成尘埃块(簇状物)。通过使该尘埃块适度地生长,就可以增加尘埃块的质量,增大簇状物。通过增大尘埃块的质量,例如在旋风吸尘器中就可以实现利用离心分离的尘埃块的捕集。另外,在过滤器式的吸尘器中,由于可以使尘埃块比过滤器的网眼更大,因此即使用网眼大的过滤器也可以进行集尘。由于无论在哪种情况下,在吸气中都难以产生压力损失,因此电动吸尘器主体的吸尘力(功率)就难以降低。
(实施方式3-1)
将尘埃在由相对于尘埃具有足够大的接触电位的材质构成的摩擦带电路径或由相对于尘埃具有足够小的接触电位的材质构成的摩擦带电路径中利用气流从上游侧向下游侧搬送。
这样,如果摩擦带电路径的壁面由相对于尘埃具有足够大的接触电位的材质构成,则与摩擦带电路径碰撞接触的尘埃被接触电位更高的摩擦带电路径夺取电子,具有正的电荷,从而带正电。另外,如果摩擦带电路径的壁面由相对于尘埃具有足够小的接触电位的材质构成,则与摩擦带电路径碰撞接触的尘埃从接触电位更低的摩擦带电路径中夺取电子,具有负的电荷,从而带负电。
而且,在摩擦带电路径中具备突起的情况下,摩擦带电路径的表面积增加,进一步促进尘埃与摩擦带电路径的碰撞,并且在突起的下游侧产生流动的紊乱或旋涡,承载在该流动的紊乱或旋涡上的尘埃与摩擦带电路径的壁面的碰撞逐渐得到促进,尘埃的摩擦带电得到促进。
该带正电的尘埃与带负电的尘埃在吸附不带电的尘埃的同时,生长为尘埃块(小簇状物),另外,具有相反的电荷的尘埃块(小簇状物)之间因库仑力(引力)而碰撞接触,生长为更大的尘埃块(大簇状物)。
这就是利用上述构成得到的尘埃的凝聚效果。这样,因簇状物化而生长为更大的尘埃块的尘埃与未簇状物化的尘埃相比,可以更为有效地例如被设于流路的更下游的离心分离机或过滤器分离或收集。
此时,如果摩擦带电路径的壁面由相对于尘埃具有足够大的接触电位的材质构成,则摩擦带电路径就会因尘埃的碰撞而从尘埃中逐渐夺取电子,逐渐地蓄积负的电荷。如果摩擦带电路径的壁面由相对于尘埃具有足够大的接触电位的材质构成,则摩擦带电路径就会因尘埃的碰撞而被尘埃逐渐夺取电子,逐渐地蓄积正的电荷。
当在摩擦带电路径中蓄积电荷,该所蓄积的电荷的量超过一定水平时,就会在摩擦带电部的某个部位,引起绝缘破坏,产生向空气中放电而放出所蓄积的电荷的现象。
如果产生放电现象,则此时摩擦带电路径的成为放电的基点的部位就会在放电之时被破坏而脱离,产生孔。
此后,由于成为放电的基点的突起的头端在放电之时被破坏而脱落,因此突起的高度就会慢慢地被损耗。
如果突起的高度被损耗,则上述的突起的尘埃凝聚效果就会受到损害,导致作为尘埃凝聚路的性能慢慢地劣化的不佳状况。
但是,如果讨论哪种部位容易成为放电的起点,则已知面粗糙的部位,也就是从面中隆起微小的尖端的部位容易成为放电的起点。由此,在摩擦带电路径具有突起的情况下,就会从突起的头端产生放电现象。例如,根据日本特开2004-101411号公报,公开有如下的情况,即,如果将突起的头端的圆角部的半径设为0.1mm以下,则电场集中,容易产生放电现象。
另外广为所知的是,如果产生放电现象,则成为该放电的基点的部位就会在放电之时被破坏而脱离。
所以,为了不产生放电,将设于摩擦带电路径中的突起的头端的形状预先除去尖端部,构成圆角部。通过如此设置,即使在摩擦带电路径中蓄积了电荷的情况下,也可以抑制来自摩擦带电路径的突起的放电,因此可以预先防止作为尘埃凝聚路的性能慢慢地劣化的不佳状况。
而且,在对摩擦带电路径中不蓄积电荷花费了功夫(例如接地、将家电中和之类的)的情况下,就不需要上述的工作,然而一般来说,此种工作会使构成变得复杂,有时会增加成本,给使用者带来成本方面的缺点。
(实施方式3-1-1)
图39是透视了本发明的实施方式3-1-1的尘埃凝聚路的要部的立体图,图40是表示实施方式3-1-1的尘埃凝聚路的要部的主视图,图41是表示实施方式3-1-1的尘埃凝聚路的要部的侧截面的图。
如图39到图41所示,实施方式3-1-1的尘埃凝聚路90中,在流路91的壁92的内面上设有多个突起93。各个突起93由三角锥突起形成,如下所示地配置,即,如果从上游侧投影,则多个突起93相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,则相邻的突起93以某个一定量相互重合。另外如下设定,即,在与流动方向垂直的方向的面内,尽可能不配置很多的突起93,并且,将配置在与流动方向垂直的方向的同一面内的多个突起93以相互尽可能远的距离配置。
根据本发明的实施方式3-1-1的尘埃凝聚路90,利用突起93,产生成对旋涡。另外,由于按照如下方式配置,即,如果从上游侧投影,则多个突起93相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,则相邻的突起93以某个一定量相互重合,因此沿着流路91的壁92流过的流动必然通过突起93。
实施方式3-1-1的突起93具有如下所示的优点。即,在实施方式3-1-1的尘埃凝聚路90中,由于如下设定,即,在与流动方向垂直的方向的面内,尽可能不配置很多的突起93,并且将配置在与流动方向垂直的方向的同一面内的多个突起93以相互尽可能远的距离配置,因此配置有突起93的位置上的流路面积的减少变小,由此,尘埃凝聚路90的压力损失也变小。
所以,如果使用实施方式3-1-1的尘埃凝聚路90,则可以获得更大的压力损失的减少效果。例如,如果使用将长度设定为3倍的尘埃凝聚路90,则可以不损害由被凝聚粒子之间的碰撞所致的凝聚性能地减少压力损失,因此在产生流过流路91的内部的流动的驱动源(例如风扇或鼓风机等)的功率或静压力上升小的情况下,或在驱动源经不起压力损失等情况下,包含尘埃凝聚路90和驱动源的系统整体的性能就会提高。
图60是作为本发明的实施方式3-1-1表示设于摩擦带电路径中的突起的形状的图。将图60的(A)中的部位B在图60的(B)中放大表示。
在具备了如下的摩擦带电路径的尘埃凝聚路中,即,在利用气流将尘埃从上游侧向下游侧搬送的过程中,使尘埃带电,使带电的尘埃与其他的尘埃碰撞而促进尘埃块(簇状物)的形成,例如在用一种材料(例如ABS树脂)形成的φ40mm的尘埃凝聚路中流过风速v=25m/秒的风,使尘埃持续地流过的情况下,在尘埃凝聚路的内壁观测到约20kV的表面电位。
如图60所示,在尘埃凝聚路90的流路91的壁92的内面上配置突起93(例如高度1/8D=5mm)的情况下,就会在该突起93的头端集中电场。该电场集中的强度随着突起93的头端的曲率而变化。
图61是研究尘埃凝聚路的内壁显示出相同的表面电位时的、突起头端的曲率半径(mm)与集中于突起头端的电场的强度(V/mm)的关系而表示的图。纵轴及横轴以对数表记。
根据图61,显示出随着减小突起的头端的曲率半径,电场集中于突起头端的样子。这里,空气的绝缘破坏为3550V/mm(该值随着气温或湿度而变化)。图61中,以虚线表示该值。
这里,当电场强度达到空气的绝缘破坏的值时,该电场所集中的位置就会成为基点,产生放电现象。如上所述,当产生放电时,突起的头端就会脱落而使突起的高度受到损耗,由于不久尘埃凝聚效果也受到损害,因此就需要使之不产生放电现象。根据图61可以读出,集中于突起头端的电场强度不超过空气的绝缘破坏3550V/mm的突起头端的曲率半径的大小为0.2mm左右。
由此,应当使突起头端的曲率半径为0.2mm以上。但是,当考虑由气温或湿度造成的空气的绝缘破坏的变动时,考虑到富裕度,如果选择更大的曲率半径,例如选择1mm,则由于可以将0.2mm时的电场强度减弱为图61的大约1/5,因此优选。
像这样,尘埃凝聚路90具备含有尘埃的气体流过的流路91、使流过流路91的尘埃带电并使带电的尘埃与其他的尘埃碰撞而用于促进尘埃块(簇状物)的形成的摩擦带电路径,摩擦带电路径具有形成摩擦带电路径的壁92,在壁92的内面配置有具有突出的角部的突起93,在突起93的角部,形成有将其端面圆化了的圆角部94,圆角部94的半径为0.2mm以上。
通过如此设置,即使在摩擦带电路径中蓄积了电荷的情况下,也可以防止电场向摩擦带电路径的突起93的角部的集中。由此,由于可以防止来自角部的放电,因此就可以防止角部的脱落,从而可以预先防止突起93的高度慢慢地被损耗,突起93的尘埃凝聚效果受到损害,作为尘埃凝聚路的性能慢慢地劣化的不佳状况。
同时,在将突起93用树脂的成形品构成的情况下,如果将角部设定为0.2mm以上,则由于可以很容易地成形,因此还可以压缩具备了摩擦带电路径的尘埃凝聚路90的制作成本。
像这样,就可以提供如下的尘埃凝聚路90,即,可以利用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式3-1-2)
本发明的实施方式3-1-2作为与实施方式3-1-1不同的方面是,尘埃凝聚路如果将流路的与气体流动的方向垂直的截面中直径最短的部分的长度设为D,将形成于角部的端面的圆角部的半径设为R,则R≤0.25D。
通过如此设置,就很容易产生突起与由流过尘埃凝聚路的气流搬送的尘埃的碰撞。
而且,在R>0.25D的情况下,由于气流平滑地沿着突起的R面流动,因此难以产生由气流搬送的尘埃与突起的碰撞,尘埃凝聚路的尘埃凝聚效果降低。
(实施方式3-1-3)
本发明的实施方式3-1-3作为与实施方式3-1-1不同的方面是,尘埃凝聚路如果将流路的与气体流动的方向垂直的截面中直径最短的部分的长度设为D,将形成于角部的端面的圆角部的半径设为R,则优选R≤0.05D。
通过如此设置,由于可以有效地在突起的下游侧产生旋涡,因此可以进一步促进由流过尘埃凝聚路的气流搬送的尘埃与摩擦带电路径的壁面的碰撞,增加尘埃的带电量,可以进一步提高尘埃凝聚路的尘埃凝聚效果。
在具备了如下的摩擦带电路径的尘埃凝聚路中,即,在利用气流将尘埃从上游侧向下游侧搬送的过程中,使尘埃带电,使带电的尘埃与其他的尘埃碰撞而促进尘埃块(簇状物)的形成,例如如图60所示,在φ40mm的尘埃凝聚路的内壁上,设置高5mm(1/8D)的突起,当流过风速v=25m/秒的风时,则突起的后方的流动就会被突起扰乱。该紊乱的强度随着突起头端的曲率而变化。
图62是研究流过尘埃凝聚路的风速相同时的突起头端的无量纲曲率半径(r/D)与无量纲凝聚效果(倍)的关系而表示的图,其中,无量纲曲率半径(r/D)是将突起头端的曲率半径r(mm)用管的直径D(mm)无量纲化了的值,无量纲凝聚效果(倍)是将在尘埃凝聚路的内壁具备了突起头端的无量纲曲率半径为r/D的突起的尘埃凝聚路的凝聚效果,用在尘埃凝聚路的内壁没有突起时的尘埃凝聚路的凝聚效果除后的值。纵轴被以对数表记。
根据图62,显示出随着增大突起的头端的曲率半径,凝聚效果受到损害的样子。另外,作为倾向,显示出可以大致分为3个区域。
首先,在r/D为0.3以上的位置中,相对于突起的高度来说突起头端的曲率半径过大,流动沿着突起头端流动,难以在突起的后方产生紊乱,由此,尘埃之间的碰撞概率小,所得的尘埃的凝聚效果也小。
继而,在r/D为0.25的附近,尘埃的凝聚效果急剧地变大。在该曲率半径下,由于沿着壁面的流动在突起头端剥离,在突起后方产生紊乱,因此尘埃之间的碰撞概率大幅度增加,所得的尘埃的凝聚效果也大幅度增加。
在r/D为0.05~0.25的区域中,随着r/D变小,在突起头端产生的剥离慢慢地变大,由此,尘埃之间的碰撞概率慢慢地增加,所得的尘埃的凝聚效果也慢慢地增加。
继而,在r/D为0.05附近,尘埃的凝聚效果更为急剧地变大。在该曲率半径下,由于沿着壁面的流动在突起头端被向左右剪切,在突起的后方产生强的涡流,因此尘埃之间的碰撞概率进一步大幅度增加,所得的尘埃的凝聚效果也进一步大幅度增加。
在r/D为0.05以下的区域中,由于无论r/D的大小如何,都总是在突起后方产生强的涡流,因此可以获得很高的尘埃之间的碰撞概率,可以获得很高的尘埃的凝聚效果。
(实施方式3-1-4)
本发明的实施方式3-1-4作为与实施方式3-1-1不同的方面是,在尘埃凝聚路中,摩擦带电路径由容易使流过流路的气体中所含的尘埃带电的材质形成。
通过如此设置,由于可以有效地使尘埃带电,因此可以使尘埃之间凝聚而簇状物化,更为有效地生成尘埃块。所以,可以进一步提高尘埃凝聚路的尘埃凝聚效果。
(实施方式3-1-5)
本发明的实施方式3-1-5作为与实施方式3-1-1不同的方面是,在尘埃凝聚路中,最好摩擦带电路径具有与流过流路的规定的尘埃的接触电位相比带有更高的接触电位的第一摩擦带电部、与流过流路的规定的尘埃的接触电位相比带有更低的接触电位的第二摩擦带电部,第一摩擦带电部与第二摩擦带电部被相面对地配置。
通过如此设置,就可以使尘埃有效地带电,并且可以将带正电的尘埃与带负电的尘埃利用库仑力凝聚,更为有效地生成更大的尘埃块。所以,就可以进一步提高尘埃凝聚路的尘埃凝聚效果。
以上的实施方式3-1-1到实施方式3-1-5可以应用于以下的实施方式3-1-A到实施方式3-1-J中。
(实施方式3-1-A)
图29是透视了本发明的实施方式3-1-A的尘埃凝聚路的要部的立体图,图30是表示实施方式3-1-A的尘埃凝聚路的要部的主视图。
如图29及图30所示,本发明的实施方式3-1-A的尘埃凝聚路70中,在流路71的壁72的内面,设有多个突起73a和突起73b。突起73a与突起73b是底面为三角形的突起。
图31是表示实施方式3-1-A的突起的图。图31(A)是突起的仰视图,图31(B)是突起的侧视图,图31(C)是突起的主视图。以流路的上游侧作为正面。
如图31所示,形成突起73a的底面部ΔEFG的各边的长度为 EF : FG : GE = 1 : 2 : 3 的直角三角形,直角三角形的各顶角当中形成30°的角G配置于流动的上游侧,由60°和90°的角所夹的边EF被与流动方向垂直地配置,突起73a的底面部ΔEFG与流路71的壁72的内面接合。突起73a的剩下的一个顶点I被从壁72向流路71内突出地形成。
突起73a形成如下的形状,即,当将流路71的与流动方向垂直的面中的流路宽度的代表长度(对于正方形流路的情况为一边的长度,对于圆形流路的情况为直径)设为D时,则流动方向的长度GE=(3/8)D,流动方向与斜边的夹角从上游侧向下游侧看为顺时针30°,突起73a的高度h为h=(1/8)D。在与突起73a相邻的突起73b中,流动方向与斜边的夹角从上游侧向下游侧看为逆时针30°。在流路71的壁72上,等间隔地配置有4个突起73a,在4个突起73a的各自之间配置有4个突起73b,突起73a与突起73b被朝向所谓的交错的方向配置。
图32是示意性地表示实施方式3-1-A的突起的周围的气流的样子的图。
如图32所示,沿着突起73a的斜边GI的流动的流速V9,由于突起73a的流动的碰撞而被拦住,相对于流过流路71内的流体的流速P来说略为变慢。另一方面,沿着突起73a的流动方向的边GE的流动的流速V10,与流过流路71内的流体的流速P大致同等。由此,如果考虑绕着突起73a的以流过流路71内的流体的流速作为基准的相对速度,则会产生在流动方向的边GE上从流路71的上游侧朝向下游侧、在斜边FG上从流路71的下游侧朝向上游侧的绕着突起73a旋转的循环。利用该循环,从呈三角锥状的突起73a的顶点产生马蹄旋涡V11,该马蹄旋涡V11沿着突起73a的下游侧的流路71的壁72向下游移动。该马蹄旋涡11对流过突起73a的下游的流动赋予旋转。在突起73b中,也与突起73a相同地形成马蹄旋涡,然而马蹄旋涡的旋转的方向是相反方向。
实施方式3-1-A中,由于突起73a与突起73b的高度h为h=(1/8)D,因此马蹄旋涡刚刚产生之后的马蹄旋涡V11的直径虽然要由流过流路71的内部的流体的流速决定,然而会成为(1/8)D或比之略大的尺寸。在被凝聚粒子的大小集中为微米量级的大小的情况下,由于可以看到在与直径为D的流路71的壁72的距离到(1/8)D的位置被凝聚粒子的分布密度变得特别高的现象,因此实施方式3-1-A的突起73a和突起73b通过产生马蹄旋涡,而将穿过被凝聚粒子的分布密度变得特别高的流路71的壁72到(1/8)D的位置的气体积极地搅拌。
像这样,在尘埃凝聚路70中,通过使突起73a和73b的从壁72算起的高度为流路71的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度的1/8,异物就很难钩挂在突起73a和突起73b上。
图33是示意性地表示利用本发明的实施方式3-1-A的突起产生的旋涡的样子的图。图33(A)是从正面看到的流路的图,图33(B)是从侧面看流路时的图。
如图33所示,在流路71的壁72的附近,产生相邻的旋涡彼此分别沿相反方向旋转的8条马蹄旋涡V11。而且,由于相邻的旋涡彼此分别沿着相反方向旋转,因此对于旋涡与旋涡的接触面的流动,当考虑与流动方向垂直的面中的流线矢量时,如果一方成为从流路中央部朝向壁面部的方向,则另一方也会成为相同方向的流动,如果一方成为从流路壁面部朝向中央部的方向,则另一方也会成为相同方向的流动,因此成为顺利地汇流的方向,由流动的粘性造成的摩擦阻力减少,由此,在实施方式3-1-A的尘埃凝聚路70中,由旋涡造成的压力损失减少。
在流过流路71的流体中,混入了长D、粗0.05D这样的棒状的异物或其他物体的情况下,例如当尘埃凝聚路的突起的形状形成弯曲结构时,则在棒状的异物的一端钩挂在一个突起上,棒状的异物的另一端钩挂在其他的突起上的情况下,则有可能产生异物堵塞在尘埃凝聚路的内部的不佳状况。另一方面,在实施方式3-1-A的尘埃凝聚路70中,由于在突起73a中没有凹部,在突起73a与突起73b中形成斜边面,因此如前所述的棒状的异物或其他物体就很难钩挂在突起上。
像这样,在尘埃凝聚路70中,与气体的流动方向垂直的方向的突起73a与突起73b的截面积在上游侧小而在下游侧大。通过如此设置,异物就很难钩挂在突起73a和突起73b上。
所以,如果使用实施方式3-1-A的尘埃凝聚路70,则例如在流体中有可能混入棒状的异物或其他物体的情况下,由于能够预先地防止棒状的异物钩挂在紊乱产生部上而堵塞的不佳状况,因此可以获得可靠性高的尘埃凝聚路。
而且,实施方式3-1-A的尘埃凝聚路70的突起的形状也可以是图63~图65中所示的突起的形状。
图63是透视了配置有本发明的实施方式3-1-A的其他的形状的突起的尘埃凝聚路70的要部的立体图,图64是表示配置有本发明的实施方式3-1-A的其他的形状的突起的尘埃凝聚路的要部的主视图,图65是表示配置有本发明的实施方式3-1-A的其他的形状的突起的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图63到图65所示,在尘埃凝聚路120的流路121内,在流路121的壁122的内面上配置有突起123。
(实施方式3-1-B)
图34是透视了本发明的实施方式3-1-B的尘埃凝聚路的要部的立体图,图35是表示实施方式3-1-B的尘埃凝聚路的要部的主视图,图36是表示实施方式3-1-B的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图34到图36所示,实施方式3-1-B取代实施方式3-1-A的突起73a和73b,设有多个突起83。突起83是三角锥状的突起。
图37是表示实施方式3-1-B的突起的图,(A)是从上方看到的形状,(B)是从横向看到的形状。
如图37所示,突起83的形状形成三角锥的底面部ΔJKL的底边KL∶高JM=1∶2的等腰三角形,底面部等腰三角形的最小的角J配置于流动的上游侧,底边KL被与流动方向垂直地配置,利用底面部与流路壁面接合。另外,将三角锥状突起的顶角设为N,从顶角N向底面部等腰三角形拉下的垂线穿过M,也就是说,NM被与JM、KL分别垂直地构成。此外,将流路81的与流动方向垂直的面的流路宽度的代表长度(对于正方形流路的情况为一边的长度,对于圆形流路的情况为直径)设为D,形成流动方向的长度JM=(1/2)D、三角锥高NM=(1/8)D的形状。
另外,在流路81的壁82的内面,规则地配置有多个突起83。在尘埃凝聚路80中,将多个突起83设为如下的排列,即,沿流动方向相隔(3/2)JM、沿与流动垂直的方向相隔(3/2)KL地配置,并且相对于1个突起83,在沿流动方向错开(3/4)JM、沿与流动垂直的方向错开(3/4)KL的位置再配置,另外,相对于它,将多个突起83沿流动方向相隔(3/2)JM、沿与流动垂直的方向相隔(3/2)KL地再配置。也就是说,如果将流动方向的1个间距设为(3/2)JM,将与流动垂直的方向的1个间距设为(3/2)KL,则以在流动方向、与流动垂直的方向都错开半个间距的所谓曲折配置来配置多个并且配置多段。
当从上游侧将这些突起83投影时,则多个突起83并不相互完全地重合,并且相邻的突起83被配置为以某个一定量相互重合。
根据实施方式3-1-B的尘埃凝聚路80,流过流路81的壁82的内面附近的流动,通过形成三角锥突起的突起83的面JNK及面JNL的倾斜,相对于三角锥底面部向顶角N侧被抬起,向流路中央侧卷起,并且在顶角N的下游侧产生弱的成对旋涡。流过实施方式3-1-B的尘埃凝聚路80的流动被最先相遇的突起83所造成的弱的成对旋涡搅动,流向下游,被其后相遇的突起83所造成的弱的成对旋涡再次搅动,再流向下游,被再后相遇的突起83所造成的弱的成对旋涡再次搅动,以此状态被一次次地搅动。此种搅动在多个突起83的部位分别产生。在如前所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的大小的情况下,如果是直径为D的流路,则由于可以看到在流路81的壁82到(1/8)D的距离的位置中被凝聚粒子的分布密度变得特别高的现象,因此实施方式3-1-B的多个并且以多段配置的突起83就会利用多个成对旋涡将被凝聚粒子的分布密度变得特别高的流路的壁面到(1/8)D距离的位置积极地搅动。
像这样,在尘埃凝聚路80中,通过使突起83的从壁82算起的高度为流路81的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度的1/8以下,异物就很难钩挂在突起83上。
另外,由于如果从上游侧投影,则多个突起83相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,则相邻的突起83被按照以某个一定量相互重合的方式配置,因此沿着流路81的壁82流过的流动一定会与突起83相遇。其后,沿着流路81的壁82流过的流动随着流向下游,在与突起83再三地相遇的同时,通过尘埃凝聚路80内。
像这样,在尘埃凝聚路80中,突起83在流路81内被沿着气体流动的方向配置多个,各个突起83在从流路81的上游侧向下游侧将突起83投影时被按照使各个突起83的至少一部分相互重合的方式配置。通过如此设置,沿着流路81流动的气体就很容易通过突起83的周围,可以有效地产生旋涡。
所以,在实施方式3-1-B的尘埃凝聚路80中,可以最有效地对流过流路81的从壁82到(1/8)D的距离的位置的气流进行搅动,并且可以增多产生的成对旋涡的数目。
像这样,在尘埃凝聚路80中,通过将突起83在流路81内沿着气体流动的方向配置多个,将各个突起83按照在从流路81的上游侧向下游侧对突起83投影时使各个突起的一部分相互重合的方式配置,沿着流路81流动的气体就很容易通过突起83的周围,可以有效地产生旋涡。
另外,在流过尘埃凝聚路80的流体中,例如混入了属于用柔软的材料制成的布状的物质且与流路81的直径相同程度的大小的异物(例如布状或网眼状的材料,如手绢或连裤袜之类的材料)的情况下,如果尘埃凝聚路的突起的形状形成弯曲结构或矩形,则布状的异物就很容易钩挂在突起上,由此就有可能产生异物堵塞在尘埃凝聚路的内部的不佳状况,而在实施方式3-1-B中,由于突起83在流动的上游形成侧光滑的三角锥突起,因此前述的布状的异物或其他物质就很难钩挂。
所以,如果使用实施方式3-1-B的尘埃凝聚路80,则可以在利用多个成对旋涡的搅动获得足够的凝聚性能的同时,与实施方式3-1到实施方式3-1-A的尘埃凝聚路相比,例如在布状的异物或其他物质有可能混入流体中的情况下,更能够预先地防止布状的异物钩挂在紊乱产生部而堵塞的不佳状况,因此可以获得可靠性高的尘埃凝聚路80。
(实施方式3-1-C)
图42是透视了本发明的实施方式3-1-C的尘埃凝聚路的要部的立体图,图43是表示实施方式3-1-C的尘埃凝聚路的要部的主视图,图44是表示实施方式3-1-C的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图42到图44所示,实施方式3-1-C的尘埃凝聚路100中,在流路101的壁102的内面上设有多个突起103。各个突起103由与实施方式3-1-B的突起83相同形状的三角锥突起形成,其排列或配置不同。即,如果从上游侧投影,则多个突起103相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,则相邻的突起103被拉开一定的间隔地配置。另外也可以是在与流动方向垂直的方向的面内,不配置多个突起103的排列。其他的部分与实施方式3-1-B相同。
根据实施方式3-1-C的尘埃凝聚路100,利用突起103,产生与利用实施方式3-1-B的突起83产生的旋涡大致相同的成对旋涡。但是,由于相对于实施方式3-1-B的突起83来说个数较少,另外,如果从上游侧投影,则多个突起103形成相互不重合的排列,因此沿着流路101的壁102流过的流动的大部分只与突起103相遇一次,流过突起103与突起103之间的流动与突起103一次也不相遇。由此,在实施方式3-1-C的尘埃凝聚路100中,能够对流动赋予的搅动与实施方式3-1-B的尘埃凝聚路80相比,大幅度降低。
但是,实施方式3-1-C的突起103具有成形方法极为容易的优点。即,由于如果从上游侧投影,则多个突起103相互不重合,并且如果从上游侧投影,则相邻的突起103被拉开一定的间隔配置,因此例如在将尘埃凝聚路100进行树脂成形的情况下,如果将尘埃凝聚路100的上游侧设定于模具的可动侧,将尘埃凝聚路100的下游侧设定于模具的固定侧,来构成模具,则不需要复杂的模具构成,可以将尘埃凝聚路100一体化成形。
另外,在流过尘埃凝聚路100内的流体中,混入了例如具有与流路101的截面相同程度的面积的板状的异物(例如牛奶盖之类的异物)或其他物质的情况下,例如由于在与流动方向垂直的方向的面内,配置多个紊乱产生部,因此具有与流路截面相同程度的面积的板状的异物的端部同时地钩挂在多个突起上的可能性很高,由此有可能产生异物堵塞在尘埃凝聚路的内部的不佳状况,然而在实施方式3-1-C中,由于将突起103设定为在与流动方向垂直的方向的面内未配置多个突起103的排列,因此具有与流路101的截面相同程度的面积的板状的异物或其他物质就很难钩挂。
所以,如果使用实施方式3-1-C的尘埃凝聚路100,则不仅成形性极为良好,而且例如在具有与流路的截面相同程度的面积的板状的异物或其他物质有可能混入流动的情况下,可以预先防止异物钩挂在紊乱产生部上的不佳状况。像这样,就可以获得同时具有极高的成形性和极高的可靠性两方面的尘埃凝聚路。
图45到图49是示意性地表示实施方式3-1-C的突起的其他的排列的图。(A)是在与流路方向垂直的方向上看到的图,(B)是从该流动的上游侧投影的示意图。
如图45所示,虽然将多个突起103配置在与流动方向垂直的方向的面的圆周上,然而如果将各个突起集中在相互靠近的部位,在圆筒状的流路的情况下,优选将配置于与流动方向垂直的方向的面内的多个突起103集中在90°左右的范围中,则可以同时获得极高的成形性和极高的可靠性两方面。
可以如图46所示,例示出将相邻突起103相互不重合地略为错开地配置而防止由突起产生的异物的堵塞的排列;另外作为可以获得相同的效果的排列,可以如图47所示,例示出将突起分为几个组而将该组相互沿流路方向错开地配置的排列;可以如图48和图49所示,例示出锯齿状排列。它们都可以获得极高的成形性。
图50是表示实施方式3-1-C的尘埃凝聚路中的相邻的突起的配置的图。
如图50所示,在从与流动方向平行的方向看到的投影面内将突起103不重合地配置时,如果将相邻的突起103的距离设为距离W,则可以利用下式来表示W。
W=2α+γtanβ(其中,α、β、γ是任意的正的整数)突起103中,将α、β分别设为3mm以上,将γ(mm)设为任意的数。
如果使用沿与气流平行的方向S分离的模具来制作尘埃凝聚路100,就可以将流路101和突起103一次成形。通过如此操作,就可以大幅度削减成形成本。对于突起103之间的距离,通过确保为最低限W(mm),就可以将突起配置为不会在与气流垂直的投影面内相互重合,另外,可以确保进入突起与突起之间的模具的强度。
(实施方式3-1-D)
图51是透视了实施方式3-1-D的尘埃凝聚路的要部的立体图,图52是表示实施方式3-1-D的尘埃凝聚路的要部的主视图,图53是表示实施方式3-1-D的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图51到图53所示,本发明的实施方式3-1-D中,取代实施方式3-1-B的突起83,在流路111的壁112的内面上设有多个突起113。突起113与实施方式3-1-B的突起83相比,由大小为1/2(流动方向的长度:JM=(1/4)D、三角锥高度:NM=(1/16)D)的相似形的三角锥状突起形成,在设置方面也是以1/2的相似来配置。而且,三角锥状突起的个数被设定为实施方式3-1-B的约4倍。其他的部分与实施方式3-1-B相同。
根据实施方式3-1-D的尘埃凝聚路110,利用突起113,会产生相对于实施方式3-1-B的突起83来说规模为1/2的近似相似形的成对旋涡。利用一个突起113产生的成对旋涡虽然与利用实施方式3-1-B的突起83产生的成对旋涡相比强度变弱,然而由于为此而将突起113的个数设定得很多,因此可以对流动赋予大致相同的搅动。
但是,在如前所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的大小的情况下,可以看到在直径为D的流路111的从壁面到(1/8)D的位置被凝聚粒子的分布密度变得特别高的现象,而由于实施方式3-1-D的多个并且分多段配置的突起113的高度被设定为(1/16)D,因此在被凝聚粒子的分布密度变得特别高的流路111的从壁112到(1/8)D的距离的位置当中,能够积极地赋予搅动的仅限于大约一半的区域。
但是,在实施方式3-1-D的突起113中,有如下所示的优点。即,实施方式3-1-D的突起113的高度被设定为(1/16)D,与实施方式3-1-B的突起83的高度相比为1/2,因此由配置于与流动方向垂直的方向上的相同面内的突起113造成的流路面积的减少幅度变为1/4,由此使尘埃凝聚路110的压力损失与实施方式3-1-B的尘埃凝聚路80相比变得相当小。
另外,由于实施方式3-1-D的突起113的高度被设定为(1/16)D,因此由突起113产生的成对旋涡对扩展到尘埃凝聚路110的流路111的壁112上的速度的交界层造成影响,可以获得将交界层厚度变薄的效果。
一般来说,在流路的壁面部附近,由于流过流路内部的流体的粘性,会出现速度的交界层。交界层内部的流速与流路中央部相比风速较慢,该区域对流动的阻力大。即,如果交界层扩展而使交界层的厚度变厚,则容易流动的区域的面积会由此减少,在表观上,显示出流路的截面积变小的举动。所以,如果交界层扩展而使交界层的厚度变厚,则该流路的压力损失就会增大。
利用实施方式3-1-D的突起113产生的成对旋涡由于旋涡的规模小,另外,在更靠壁面部附近产生,因此利用突起113产生的成对旋涡就会抑制上述的交界层的扩展,由此,流路壁面对流动的阻力就会变小,流路111的压力损失大幅度降低。
例如,在流路111的直径D为D=40mm、流动的代表流速为25m/秒、常温常压的情况下,根据实验结果,会有(由紊乱产生部造成的压力损失)<(由紊乱产生部造成的交界层的扩展抑制效果),尽管存在多个突起113,但是可以获得与没有突起的流路相比压力损失更小的尘埃凝聚路110。
另外,即使在流过尘埃凝聚路110的流体中,还混入了异物或其他物质的情况下,由于突起113的高度相对于实施方式3-1-B的突起83来说为1/2,因此突起113相对于实施方式3-1-B的突起83来说更难以钩挂异物。
所以,如果使用实施方式3-1-D的尘埃凝聚路110,则可以利用多个成对旋涡的搅动来获得充分的凝聚性能,同时还可以减少管路摩擦阻力,因此可以获得压力损失大幅度减少了的尘埃凝聚路110。另外,例如即使在异物或其他物质有可能混入流动中的情况下,由于可以基本上完全地防止异物钩挂在突起113上的不佳状况,因此可以获得可靠性极高的尘埃凝聚路110。
(实施方式3-1-E)
图15是表示本发明的实施方式3-1-E的尘埃凝聚路的要部的立体图,图16是表示实施方式3-1-E的尘埃凝聚路的要部的主视图,图17是表示实施方式3-1-E的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图15到图17所示,尘埃凝聚路40具备流路41、壁42、作为旋涡产生机构的多个突起43。流路41由圆筒状的壁42形成。突起43是翼形的突起。将突起43的形状制成如下的形状,即,将流路41的与流动方向垂直的面中的流路宽度的代表长度(对于长方形流路的情况是一边的长度,对于圆形流路的情况是直径)设为D,翼弦长C=(3/8)D,交错角(翼弦与流动方向的夹角)从上游侧向下游侧看为逆时针22.5°,最大翘曲位置为距前缘0.65C的位置,在下游侧凸起,高h=(1/8)D。突起43的配置是在与流动方向垂直的方向的相同面中,等间隔地设置6个,也就是在圆管状的流路41的壁42的内面上相隔60°地设置。
图18是示意性地表示实施方式3-1-E的尘埃凝聚路的突起的周围的气体的流动的图。
如图18(A)所示,沿着呈翼形的突起43的凹侧面的流动的流速V1,由于流动与突起43的碰撞而被拦住,相对于流过流路41内的流体的流速来说变得略慢。相反,沿着突起43的凸侧面的流动的流速V2相对于流过流路内的流体的流速来说变得略快。由此,如图18(B)所示,在突起43的周围,如果考虑以流过流路41内的流体的流速为基准的相对速度,则会产生在凸侧面中从流路41的上游侧朝向下游侧、在凹侧面中从流路41的下游侧朝向上游侧的绕着突起43旋转的循环V3。
图19是示意性地表示在突起的周围产生的旋涡的图。
如图19所示,由于图18(B)所示的突起43的周围的循环V3,会从呈翼形的突起43的翼端部产生强烈的马蹄旋涡V4,该马蹄旋涡V4沿着突起43的下游侧的流路41的壁42向下游移动。该马蹄旋涡V4对流过突起43的下游的流动赋予强烈的旋转。
在实施方式3-1-E的尘埃凝聚路40中,由于突起43的翼高度h为h=(1/8)D,因此马蹄旋涡V4刚刚产生之后的马蹄旋涡V4的直径虽然要由流过流路41内的流体的流速决定,然而会成为(1/8)D或比之略大的尺寸。在如前所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的情况下,由于可以看到被凝聚粒子的分布密度在与直径为D的流路41的壁42的内面的距离达到(1/8)D以前的位置中变得特别高的现象,因此突起43被设定为,可以将被凝聚粒子的分布密度变得特别高的从流路41的壁42到(1/8)D的位置利用马蹄旋涡V4积极地搅拌。
像这样,在尘埃凝聚路40中,通过使突起43的从壁42算起的高度为流路41的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度的八分之一,异物就很难钩挂在突起43上。
图20是示意性地表示利用本发明的实施方式3-1-E的突起产生的旋涡的样子的图。图20(A)是从正面看到的流路的图,图20(B)是从侧面看流路时的图。
如图20所示,在尘埃凝聚路40中,当气体P流入流路41内时,由于在流路41的壁42的内面上,在6个部位等间隔地设有突起43,因此在流路41的壁42的内面附近大致等间隔地产生6条旋转方向相同的马蹄旋涡V4。另外,由于相邻的旋涡之间是沿着相同方向旋转,因此对于旋涡与旋涡的接触面的流动,如果考虑与流动方向垂直的面中的流线矢量,则一方成为从流路中央部朝向壁面部的方向,另一方成为从流路壁面部朝向中央部的方向,由于成为相互碰撞的方向,因此可以进一步提高由各个旋涡的流动运送的微细尘的碰撞概率。
像这样,通过在尘埃凝聚路40中,配置多个突起43,就可以在流路41内产生多个旋涡,提高尘埃凝聚的效果。
所以,如果使用实施方式3-1-E的尘埃凝聚路40,则由于与实施方式3-3的尘埃凝聚路30相比,由流动运送的微细尘的碰撞概率被进一步提高,因此尘埃的凝聚能力得到大幅度提高。
像这样,在尘埃凝聚路40中,旋涡产生机构包含突起43,突起43被按照使穿过突起43的周围的气体的速度不均一的方式从壁42的内面突出地形成。
通过如此设置,流过尘埃凝聚路40的尘埃就会依次经过:尘埃被气流导向流路41内的阶段、尘埃被直进的气流在流路41内部搬送的阶段、尘埃被卷入在从流路41的壁42中突出的突起43的下游产生的旋涡中而流过的阶段、多个尘埃因旋涡而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路41内部搬送的阶段。
通过如此设置,就可以提供如下的尘埃凝聚路40,即,可以用简单的结构,增加尘埃中的粒子之间的碰撞次数而促进凝聚,减少粒子数,并且增大表观上的粒子直径。
(实施方式3-1-F)
图21是表示本发明的实施方式3-1-F的尘埃凝聚路的要部的立体图,图22是表示实施方式3-1-F的尘埃凝聚路的要部的主视图,图23是表示实施方式3-1-F的尘埃凝聚路的侧截面图。
如图21到图23所示,在实施方式3-1-F的尘埃凝聚路50中,取代实施方式3-1-E的突起43,设有突起53。虽然单个的突起53由与实施方式3-1-E的突起43相同形状的翼形突起形成,然而配置不同。
在尘埃凝聚路50中,沿流路方向相邻的2个突起53被从流动的上游侧朝向下游侧地阶梯状地配置。以阶梯状配置的2个突起53被从上游侧看局部重合地配置,即,如果从配置于上游侧的突起53的终端向下游描画气流的假想线,则按照使假想线与配置于下游侧的突起53交叉的方式配置。实施方式3-1-F的尘埃凝聚路50的其他的部分与实施方式3-1-E的尘埃凝聚路40相同。
在实施方式3-1-F的尘埃凝聚路50中,通过将在配置于上游侧的突起53中产生的马蹄旋涡V5,在配置于下游侧的突起53中进一步增强,而生成更强的马蹄旋涡V6。虽然旋涡随着向下游移动而慢慢地衰减,但是由于在尘埃凝聚路50中生成的旋涡与在尘埃凝聚路40中生成的旋涡相比,旋涡的强度更强,因此到旋涡衰减为止的距离(到达距离)很长,可以使旋涡的影响波及到更下游。在流路51的壁52的内面附近,大致等间隔地产生6条旋转方向相同的马蹄旋涡。
图24是示意性地表示实施方式3-1-F尘埃凝聚路的突起的周围的气体的流动的图。
如图24所示,由于将2个突起53阶梯状地配置,因此在上游侧产生的马蹄旋涡V5被收入由下游侧的突起53产生的旋涡中,可以有效地生成强烈的马蹄旋涡V6。
另外,由于相邻的旋涡之间沿相同方向旋转,因此对于旋涡与旋涡的接触面中的流动,如果考虑与流动方向垂直的面中的流线矢量,则一方成为从流路中央部朝向壁面部的方向,另一方成为从流路壁面部朝向中央部的方向。像这样,由于形成流动之间相互碰撞的方向,因此可以进一步提高由这些流动运送的微细尘的碰撞概率。
所以,由于如果使用实施方式3-1-F的尘埃凝聚路50,则可以生成更强的旋涡,因此旋涡的到达距离很长,这样就可以进一步提高由流动运送的微细尘的碰撞概率,从而可以大幅度提高尘埃的凝聚能力。另外,由于与实施方式3-1-E的尘埃凝聚路40相比,减少了流动的摩擦,因此可以进一步减少压力损失。
而且,根据实施方式3-1-F的尘埃凝聚路50,由于压力损失与实施方式3-1-E的尘埃凝聚路40同等,然而微细尘的碰撞概率相对于实施方式3-1-E的尘埃凝聚路40提高大约30%,因此根据尘埃凝聚路50,可以获得更高性能的尘埃凝聚路。
(实施方式3-1-G)
图25是表示本发明的实施方式3-1-G的尘埃凝聚路的要部的立体图,图26是表示实施方式3-1-G的尘埃凝聚路的要部的主视图,图27是表示实施方式3-1-G的尘埃凝聚路的侧截面图。
如图25到图27所示,实施方式3-1-G的尘埃凝聚路60中,取代实施方式3-1-F的突起53,设有突起63a、突起63b、突起63c、突起63d。突起(63a、63b、63c、63d)由与突起53相同形状的翼形突起形成,设置个数也相同,然而相邻的突起63a与突起63c、突起63b与突起63d被配置为交错角(翼弦与流动方向的夹角)相互反向。即,突起(63a、63b、63c、63d)具有弯曲为形成凹部的形状,在与气体的流动方向交叉的方向上相邻的两个突起被按照分别将两个凹部相互面对的方式配置。在流路61内的壁62中,在与气流的方向垂直交叉的截面的圆周的方向上,将3个突起63a按照使交错角从上游侧向下游侧看为顺时针22.5°的方式等间隔地配置,在这3个突起63a的各自之间,将3个突起63c按照使交错角从上游侧向下游侧看为逆时针22.5°的方式配置。另外,在突起63a与突起63c的下游侧,在与气流的方向垂直交叉的截面的圆周的方向上,将3个突起63b按照使交错角从上游侧向下游侧看为顺时针22.5°的方式等间隔地配置,在这3个突起63b的各自之间,将3个突起63d按照使交错角从上游侧向下游侧看为逆时针22.5°的方式配置。沿着气体流动的方向,在突起63a的下游侧配置突起63b,在突起63c的下游侧配置突起63d。4个突起被按照使突起63a与突起63c的凹部之间的距离大于突起63b与突起63d的凹部之间的距离的方式配置。
实施方式3-1-G的尘埃凝聚路60中,在各个突起(63a、63b、63c、63d)中,产生与实施方式3-1-E的突起43相同的马蹄旋涡,由于马蹄旋涡沿着其下游侧的流路61的壁62向下游移动,因此对流过突起的下游的流动赋予强烈的旋转。
图28是示意性地表示在实施方式3-1-G的尘埃凝聚路的突起的周围产生的旋涡的样子的图。
如图28所示,在实施方式3-1-G的尘埃凝聚路60的流路61内,将12个突起按照各自朝向相互不同的方向的方式配置。由此,在流路61的壁62的内面附近,产生相邻的旋涡彼此分别沿相反方向旋转的6条马蹄旋涡V7。由上游侧的突起63a和突起63c产生的马蹄旋涡V7被收入流过下游侧的突起63b和突起63d之间的气流,生成强烈的马蹄旋涡V8。另外,由于将突起63b和突起63d交错地配置,因此由下游侧的突起63b和突起63d生成的旋涡分别相互加强地作用,从而可以生成更强的马蹄旋涡V8。
另外,由于相邻的旋涡彼此分别沿相反方向旋转,因此对于旋涡与旋涡的接触面中的流动,当考虑与流动方向垂直的面中的流线矢量时,如果一方成为从流路中央部朝向壁面部的方向,则另一方也会成为相同方向的流动,如果一方成为从流路壁面部朝向中央部的方向,则另一方也会成为相同方向的流动,因此成为顺利地汇流的方向,由流动的粘性造成的摩擦阻力减少。由此,实施方式3-1-G的流路61中,与实施方式3-1-F的流路51相比,由旋涡造成的压力损失减少。
像这样,在尘埃凝聚路60中,突起(63a、63b、63c、63d)具有弯曲为形成凹部的形状,在与气体流动的方向交叉的方向上相邻的两个突起被按照分别使两个凹部相互面对的方式配置。通过如此设置,由相邻的突起生成的旋涡就会在相互沿相反方向旋转的同时向下游前进。由此,在相邻的旋涡与旋涡的接触面中,形成这些旋涡的气流成为沿相同方向前进的流动。所以,由相邻的突起生成的旋涡顺利地汇流,由流动的粘性造成的摩擦阻力减少。像这样就可以减少流路61内的压力损失。
所以,如果使用实施方式3-1-G的尘埃凝聚路60,则由于与实施方式3-1-E的尘埃凝聚路40相比,流动的摩擦减少,因此可以进一步减少压力损失。而且,由流动的摩擦造成的微细尘的碰撞概率相对于实施方式3-1-E的尘埃凝聚路40降低大约5%,而压力损失相对于实施方式3-1-E的尘埃凝聚路40降低大约10%,因此根据实施方式3-1-G,可以获得与实施方式3-1-E的尘埃凝聚路40相比性能更高的尘埃凝聚路60。
(实施方式3-1-H)
本发明的实施方式3-1-H的尘埃凝聚路在流路的上游侧的一部分具有实施方式3-1-A~实施方式3-1-G的任意一个的突起,并且流路的下游侧的一部分或突起具有:将流过流路的气体中所含的尘埃带正接触电的第一带电部、将流过流路的气体中所含的尘埃带负接触电的第二带电部,第一带电部与第二带电部被相面对地配置。
通过如此设置,流入实施方式3-1-H的尘埃凝聚路的气体就会在经过以下的阶段的同时通过尘埃凝聚路。即,依次经过:尘埃被气流导向流路内的阶段、尘埃被直进的气流在流路内部搬送的阶段、尘埃沿着流路内的壁面流过的阶段、尘埃与从流路的壁面突出的突起碰撞的阶段、尘埃被卷入在突起的下游产生的涡流而流过的阶段、尘埃因涡流而多次与流路的壁面碰撞的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路内部搬送的阶段。
此时,流过第一带电部及第二带电部的气流被如下所示地控制。即,在尘埃被气流在流路内部搬送时,进行在使尘埃与壁面及突起碰撞而带电后,使尘埃之间碰撞的气流控制,并且设置使碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的期间。
通过如此设置,就可以促进与第一带电部碰撞而带正电的尘埃和、未与第一带电部碰撞的尘埃的碰撞。当这些尘埃碰撞时,就会利用前者的尘埃的电荷在后者的尘埃的表面产生电介质极化,利用静电力在前者的尘埃与后者的尘埃之间产生强结合力。利用该结合力,产生凝聚了多个尘埃的第一尘埃块。第一尘埃块作为整体带正电。另外,利用与第一尘埃块相同的机理,利用第二带电部产生作为整体带负电的第二尘埃块。
此后,再按照使利用第一带电部生成的带正电的第一尘埃块、利用第二带电部生成的带负电的第二尘埃块碰撞的方式进行气流控制,并且设置碰撞了的第一尘埃块与第二尘埃块利用静电力结合而形成更大的尘埃块(大簇状物)的期间。
通过像这样进行气流控制,就可以促进作为整体带正电的第一尘埃块与作为整体带负电的第二尘埃块的碰撞。
当第一尘埃块与第二尘埃块碰撞时,就会利用从前者的尘埃块所带的正的电荷、后者的尘埃块所带的负的电荷中产生的强静电力在前者的尘埃块与后者的尘埃块之间产生更强的结合力。利用该结合力产生进一步凝聚了多个尘埃块的大尘埃块。
通过进行此种气流控制,微细的尘埃就会利用碰撞反复凝聚,成为大的尘埃块(大簇状物)。
像这样,在尘埃凝聚路中,因壁及/或旋涡产生机构具有:将流过流路的气体中所含的尘埃带正接触电的第一带电部、将流过流路的气体中所含的尘埃带负接触电的第二带电部,第一带电部与第二带电部被相面对地配置,就可以利用将尘埃带正接触电的第一带电部、将尘埃带负接触电的第二带电部,在尘埃被气流在流路中搬送时,将尘埃与第一带电部或第二带电部接触而带不同极性的电,使带正电或负电的尘埃形成尘埃块(簇状物)。这样就可以通过使带正电或负电的尘埃利用静电作用相互吸附,而形成尘埃块(簇状物)。
而且,如果在流路的壁的内面设置多个突起,将其排列配置为,在将尘埃凝聚路从上游侧投影时,多个突起的一部分相互重合,则尘埃就很容易利用壁面或突起发生碰撞。
像这样,在兼具旋涡产生机构、带电部的尘埃凝聚路中,由于旋涡产生机构向流路内突出,因此粒子容易接触内壁。另外,可以利用由旋涡产生机构所致的壁面的面积增大来增加壁面与粒子的碰撞概率。由于可以利用由旋涡产生机构生成的旋涡来增大粒子与壁面的碰撞概率,因此可以增加粒子与内壁的接触次数。通过如此设置,尘埃中的粒子就更容易带电,因此更容易凝聚,可以促进尘埃块的生成。
作为实施方式3-1-H的其他的方式,在将实施方式3-1-A到实施方式3-1-G的尘埃凝聚路使用带电构件形成的情况下,也可以是突起具有将流过流路的气体中所含的尘埃带正接触电的第一突起部、将流过流路的气体中所含的尘埃带负接触电的第二突起部,第一突起部与第二突起部被相面对地配置。
例如将实施方式3-1-G的突起63a和突起63d设为第一突起部,将突起63c和突起63d设为第二突起部。
像这样,利用将尘埃带正接触电的突起63a和突起63d、将尘埃带负接触电的突起63c和突起63d,在尘埃被气流在流路中搬送时,将尘埃与第一突起部或第二突起部接触而带不同极性的电,使带正电或负电的尘埃形成尘埃块(簇状物)。这样就可以通过使带正电或负电的尘埃利用静电作用相互吸附,而形成尘埃块(簇状物)。
另外,实施方式3-1-H的尘埃凝聚路中,突起最好由与壁相同的材质形成。
通过如此设置,由于流过流路内的气体中所含的尘埃中的粒子无论与壁和突起的哪一方碰撞都会带电,因此可以提高凝聚的效果。
(实施方式3-1-I)
本发明的实施方式3-1-I的尘埃凝聚路,在流路的上游侧的一部分具有实施方式3-1-A~实施方式3-1-G的任意一个的突起,并且流路的下游侧的一部分或突起由能够将流过流路的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成。
上述构成的尘埃凝聚路中,依次经过:尘埃被气流导向流路内的阶段、尘埃被直进的气流在流路内部搬送的阶段、尘埃沿着流路内的壁面流过的阶段、尘埃与从流路内的壁面突出的突起碰撞的阶段、尘埃被卷入在突起的下游产生的涡流而流过的阶段、尘埃因涡流而多次与流路的壁面碰撞的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路内部搬送的阶段。
此时,流过尘埃凝聚路的气流被如下所示地控制。即,在尘埃被气流在流路内部搬送时,进行在使尘埃与壁面及突起碰撞而带电后,使尘埃之间碰撞的气流控制,并且设置使碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的期间。
通过如此设置,就可以促进与尘埃凝聚路碰撞而带正电或负电的尘埃和、未与尘埃凝聚路碰撞的尘埃的碰撞。当这些尘埃碰撞时,就会利用前者的尘埃的电荷在后者的尘埃的表面产生电介质极化,利用静电力在前者的尘埃与后者的尘埃之间产生强结合力。利用该结合力,产生凝聚了多个尘埃的尘埃块(簇状物)。
通过进行此种气流控制,微细的尘埃就会利用碰撞凝聚,成为尘埃块(簇状物)。
作为实施方式3-1-I的其他的方式,在将实施方式3-1-A到实施方式3-1-G的尘埃凝聚路使用带电构件形成的情况下,突起也可以用能够使流过流路的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成。
例如,将实施方式3-1-E的尘埃凝聚路的突起43用可以将流过流路41的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成。
通过如此设置,就可以促进与尘埃凝聚路40的突起43碰撞而带正电或负电的尘埃和、未与尘埃凝聚路40的突起43碰撞的尘埃的碰撞。当这些尘埃碰撞时,就会利用与尘埃凝聚路40的突起碰撞的带正电或负电的尘埃的电荷,在未与尘埃凝聚路40的突起43碰撞的尘埃的表面产生电介质极化,利用静电力在前者的尘埃与后者的尘埃之间产生强结合力。利用该结合力,产生凝聚了多个尘埃的尘埃块(簇状物)。
通过进行此种气流控制,微细的尘埃就容易利用碰撞而凝聚,容易形成尘埃块(簇状物)。
另外,实施方式3-1-I的尘埃凝聚路中,突起最好由与壁相同的材质形成。
通过如此设置,由于流过流路内的气体中所含的尘埃中的粒子无论与壁和突起的哪一方碰撞都会带电,因此可以提高凝聚的效果。
如上所述,本发明是涉及将微粒凝聚的机构的发明。由于可以利用本机构来提高微粒的捕集效率,因此可以将本发明的尘埃凝聚路应用于吸尘器、空气净化器、空气调节器等中。
(实施方式3-1-J)
进行了研究由突起的高度造成的异物的钩挂容易度的差别的实验。圆管的直径D=40mm,流动的代表流速=20m/秒,设为常温常压。表中的○标记表示3次都没有异物的钩挂的,×标记表示3次都钩挂在三角锥上的。△标记表示3次测定中有1次异物钩挂在紊乱产生部上。这里在表2中表示如下的结果,即,三角锥的底面的形状相同,将作为突起的三角锥的高度h设为h=D/α,将α的值变为2、4、8、16,在作为流路的圆管内对表2所示的合计10种异物各进行了3次流入异物时是否在紊乱产生部上钩挂异物的抽吸测定。另外,作为参考同样地给出实施方式3-1-G中所示的尘埃凝聚路的测定结果。
[表2]
根据表2所示的结果可知,在三角锥高度设为h=5mm((1/8)D)的情况下,大部分的异物没有钩挂地通过。另外,在设为从三角锥的底面部将各边直接沿与流动垂直的方向配置高度方向的三角柱那样的形状的情况下,由于像本实施方式那样,相对于流动来说并非斜边,因此异物容易钩挂。表3中表示在形成三角锥的各边上形成了圆角部的情况的相同的测定结果。
[表3]
Figure G2007800366552D01252
Figure G2007800366552D01261
如表3所示,即使在三角锥高度h=10mm((1/4)D)的情况下,通过在形成三角锥的各边上形成圆角部,也很难钩挂异物。
(实施方式3-2)
图42是透视了本发明的实施方式3-2的尘埃凝聚路的要部的立体图,图43是表示实施方式3-2的尘埃凝聚路的要部的主视图,图44是表示实施方式3-2的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图42到图44所示,实施方式3-2的尘埃凝聚路100中,在流路101的壁102的内面上设有多个突起103。各个突起103由三角锥突起形成,其排列或配置不同。即,如果从上游侧投影,则多个突起103相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,则相邻的突起103被拉开一定的间隔地配置。另外也可以是在与流动方向垂直的方向的面内,不配置多个突起103的排列。
根据实施方式3-2的尘埃凝聚路100,利用突起103,产生成对旋涡。另外,由于如果从上游侧投影,则多个突起103形成相互不重合的排列,因此沿着流路101的壁102流过的流动的大部分只与突起103相遇一次,流过突起103与突起103之间的流动与突起103一次也不相遇。
但是,实施方式3-2的突起103具有成形方法极为容易的优点。即,由于如果从上游侧投影,多个突起103相互不重合,并且从上游侧投影时,相邻的突起103被拉开一定的间隔配置,因此例如在将尘埃凝聚路100进行树脂成形的情况下,如果将尘埃凝聚路100的上游侧设定于模具的可动侧,将尘埃凝聚路100的下游侧设定于模具的固定侧,来构成模具,则不需要复杂的模具构成,可以将尘埃凝聚路100一体化成形。
另外,在流过尘埃凝聚路100内的流体中,混入了例如具有与流路101的截面相同程度的面积的板状的异物(例如牛奶盖之类的异物)或其他物质的情况下,例如由于在与流动方向垂直的方向的面内,配置多个紊乱产生部,因此具有与流路截面相同程度的面积的板状的异物的端部同时地钩挂在多个突起上的可能性很高,由此有可能产生异物堵塞在尘埃凝聚路的内部的不佳状况,然而在实施方式3-2中,由于将突起103设定为在与流动方向垂直的方向的面内未配置多个突起103的排列,因此具有与流路101的截面相同程度的面积的板状的异物或其他物质就很难钩挂。
所以,如果使用实施方式3-2的尘埃凝聚路100,则不仅成形性极为良好,而且例如在具有与流路的截面相同程度的面积的板状的异物或其他物质有可能混入流体的情况下,可以预先防止异物钩挂在紊乱产生部上的不佳状况。像这样,就可以获得同时具有极高的成形性和极高的可靠性两方面的尘埃凝聚路。
图45到图49是示意性地表示实施方式3-2的突起的其他的排列的图。(A)是在与流路方向垂直的方向上看到的图,(B)是从该流动的上游侧投影的示意图。
如图45所示,虽然将多个突起103配置在与流动方向垂直的方向的面的圆周上,然而如果将各个突起集中在相互靠近的部位,在圆筒状的流路的情况下,优选将配置于与流动方向垂直的方向的面内的多个突起103集中在90°左右的范围中,则可以同时获得极高的成形性和极高的可靠性两方面。
可以如图46所示,例示出将相邻突起103相互不重合地略为错开地配置而防止由突起产生的异物的堵塞的排列;另外作为可以获得相同的效果的排列,可以如图47所示,例示出将突起分为几个组而将该组相互沿流路方向错开地配置的排列;可以如图48和图49所示,例示出锯齿状排列。它们都可以获得极高的成形性。
图50是表示实施方式3-2的尘埃凝聚路中的相邻的突起的配置的图。
如图50所示,在从与流动方向平行的方向看到的投影面内将突起103不重合地配置时,如果将相邻的突起103的距离设为距离W,则可以利用下式来表示W。
W=2α+γtanβ(其中,α、β、γ是任意的正的整数)突起103中,将α、β分别设为3mm以上,将γ(mm)设为任意的数。
如果使用沿与气流平行的方向S分离的模具来制作尘埃凝聚路100,就可以将流路101和突起103一次性地成形。通过如此操作,就可以大幅度削减成形成本。对于突起103之间的距离,通过确保为最低限W(mm),就可以将突起配置为不会在与气流垂直的投影面内相互重合,另外,可以确保进入突起与突起之间的模具的强度。
在将尘埃利用气流从上游侧向下游侧搬送的过程中,在壁面形成突起,利用该突起扰乱气流,由此使尘埃与尘埃碰撞而促进尘埃块(簇状物)的形成。
通过设置具备带有此种功能的搅拌凝聚路径的尘埃凝聚路,簇状物化为尘埃块而长大了的尘埃与未簇状物化的尘埃相比,可以更为有效地被例如设于流路的更下游的离心分离机或过滤器分离或收集。
如果突起不是简单地扰乱气流的构件,而是在下游侧产生强的旋涡的构件,则可以使尘埃与尘埃碰撞而进一步促进尘埃块(簇状物)的形成。
在管路的壁面上具备突起,在下游侧具备产生强的旋涡的搅拌凝聚路径的情况下,如果沿与连结搅拌凝聚路径的入口的中心、出口的中心的管状路径的轴心平行的方向容易接近地形成多个突起,则会有利用配置于上游侧的突起产生的旋涡被配置于流动的下游侧的突起减弱旋涡强度的情况。此种情况下,由利用旋涡产生的尘埃之间的碰撞所造成的凝聚效果就会受到损害。
另外,在相对于一个突起沿垂直于轴心的方向配置其他的突起的情况下,如果容易接近地形成,则也会有利用突起产生的旋涡被垂直于轴心的方向的相邻地配置突起减弱旋涡强度的情况。此种情况下,由利用旋涡产生的尘埃之间的碰撞所造成的凝聚效果也会受到损害。
另外,在成形具有突起的管路的情况下,虽然如果沿平行于轴心的方向一分为二地成形,则可以容易地成形,然而如果如此操作,就会在壁面上分割部件的接合面的位置产生2条平行于轴心的方向的条纹。该条纹如果容易地成形,则会成为阶梯,该情况下,就会有利用突起产生的旋涡被减弱旋涡强度的情况。此种情况下,由利用旋涡产生的尘埃之间的碰撞所造成的凝聚效果也会受到损害。
为了不使利用搅拌凝聚路径的突起生成的旋涡被与突起接近地配置的其他的突起、在壁面上产生的阶梯减弱旋涡的强度,预先防止由利用旋涡产生的尘埃之间的碰撞所造成的凝聚效果受到损害,优选如下所示的构成。
(实施方式3-2-1)
上述的搅拌凝聚路径100应当在成形时不被分割地成形,而是利用一体化成形制成管状。
根据该构成,不会有在壁面上产生分割部件的接合面的情况,由此就不会在搅拌凝聚路径的壁面上产生条纹或阶梯,也不会有利用突起产生的旋涡被减弱旋涡强度的情况,可以预先防止由尘埃之间的碰撞所造成的凝聚效果受到损害的不佳状况。
(实施方式3-2-2)
实施方式3-2-2中,设于搅拌凝聚路径中的突起应当在平行于连结入口的中心和出口的中心的管状路径的轴心的方向上仅设置一个。
根据该构成,由于相对于一个突起,在平行于轴心的方向上未设置多个突起,因此不会有利用配置于上游侧的突起产生的旋涡被配置于流动的下游侧的突起减弱旋涡强度的情况,由此,也不会有由利用旋涡产生的尘埃之间的碰撞所造成的凝聚效果受到损害的情况。
图66是作为实施方式3-2-2说明垂直于轴心的方向的间隔的图。
如图66所示,设于尘埃凝聚路径上的突起103在垂直于轴心的方向上被排列多个,然而对于沿垂直于轴心的方向排列的多个突起103的垂直于轴心的方向的间隔s,如果将尘埃凝聚路径的宽度(如果是圆管则为直径,如果是具有长边和短边的矩形管则为短边)设为D,则应当以s≥0.05D构成。
根据该构成,在相对于一个突起,在垂直于轴心的方向上附设了多个突起的情况下,由于设有0.05D以上的间隔,因此不会有利用突起产生的旋涡被垂直于轴心的方向的相邻地配置突起减弱旋涡强度的情况,由此,也不会有由利用旋涡产生的尘埃之间的碰撞所造成的凝聚效果受到损害的情况。
(实施方式3-2-3)
作为实施方式3-2-3,将尘埃凝聚路径成形的成形用模具应当以分割为尘埃凝聚路径的入口侧和出口侧并可移动的方式形成。
根据该构成,由于可以将尘埃凝聚路径不分割地利用一体化成形制成管状,因此就能够获得可以容易地将如下的尘埃凝聚路径成形的成形模具,即,在尘埃凝聚路径的壁面上,不会产生条纹或阶梯,也不会有利用突起产生的旋涡被减弱旋涡强度的情况,可以预先地防止由尘埃之间的碰撞所造成的凝聚效果受到损害的不佳状况。
而且,能获得如下配置,即,即使相对于一个突起,多个突起在平行于轴心的方向靠近,但利用配置于上游侧的突起产生的旋涡不会被配置于流动的下游侧的突起减弱旋涡强度,或者能够进一步增强。
另外,能获得如下配置,即,即使相对于一个突起,多个突起在垂直于轴心的方向靠近,但利用突起产生的旋涡不会被垂直于轴心的方向的相邻地配置的突起减弱旋涡强度,或者能够进一步增强。
此种情况下,不会有由利用旋涡产生的尘埃之间的碰撞所造成的凝聚效果受到损害的情况。
但是,由于为了如此设置,需要周密地计算搅拌凝聚路径的突起的排列,因此会产生在设计中花费时间和成本这样的新的缺点。
另外,在成形有突起的管路的情况下,在沿平行于轴心的方向一分为二地成形,并且严格地管理分割部件的成形精度时,在接合面的位置上就不会产生平行于轴心的方向的条纹或阶梯。
此种情况下,也不会有由利用旋涡产生的尘埃之间的碰撞造成的凝聚效果受到损害的情况。
但是,由于为了如此设置,需要严格地管理搅拌凝聚路径的成形精度,因此会产生设计中在成形管理方面花费时间和成本这样的新的缺点。
而且,如果对尘埃凝聚路的实施方式3-2进行概括,则如下所示。
(1)尘埃凝聚路是具备在利用气流将尘埃从上游侧向下游侧搬送的过程中,使尘埃与尘埃碰撞而促进尘埃块(簇状物)的形成的搅拌凝聚路径的尘埃凝聚路,其特征在于,搅拌凝聚路径制成将入口和出口连通的管状路径,由壁面、形成于壁面上的突起构成,在成形时不被分割地成形,而是利用一体化成形制成管状。
(2)在尘埃凝聚路中,其特征在于,设于搅拌凝聚路径中的突起仅在平行于连结入口的中心和出口的中心的管状路径的轴心的方向设置一个,并且在垂直于轴心的方向排列多个,对于在垂直于轴心的方向上排列的多个突起的垂直于轴心的方向的间隔s,如果将搅拌凝聚路径的宽度(如果是圆管则为直径,如果是具有长边和短边的矩形管则为短边)设为D,则s≥0.05D。
(3)成形用模具是将搅拌凝聚路径成形的成形用模具,其特征在于,被分割为搅拌凝聚路径的入口侧和出口侧并可移动。
(实施方式3-3)
在将尘埃利用气流从上游侧向下游侧搬送的过程中,在壁面形成突起,利用该突起扰乱气流,由此使尘埃与尘埃碰撞而促进尘埃块(簇状物)的形成。
通过设置具备带有此种功能的搅拌凝聚路径的尘埃凝聚路,簇状物化为尘埃块而长大了的尘埃与未簇状物化的尘埃相比,可以更为有效地被例如设于流路的更下游的离心分离机或过滤器分离或收集。
如果突起不是简单地扰乱气流的构件,而是在下游侧产生强的旋涡的构件,则可以使尘埃与尘埃碰撞而进一步促进尘埃块(簇状物)的形成。
作为可以在下游侧产生强的旋涡的突起的形状的一个例子,可以举出在垂直于搅拌凝聚路径的轴心的面上的截面形状中形成三角形的形状,其中,与由该三角形形状的连结顶角与底边的两端的两边相等的等腰三角形构成的突起相比,具有长度不同的左右不对称的三角形形状的突起一方更能够在下游侧产生强的旋涡。
但是,可以在下游侧产生强的旋涡的突起对于流动的阻力大,有使尘埃凝聚路的压力损失上升的缺点。
也就是说,突起截面的三角形形状由等腰三角形构成的突起一方与由左右不对称的三角形形状构成的突起相比,对流动的阻力更小,可以降低尘埃凝聚路的压力损失。
例如,虽然压力损失变大,然而在想要进一步提高搅拌凝聚的效果时,优选具有左右不对称的三角形形状的突起,在想要充分地确保搅拌凝聚的效果,同时抑制压力损失的情况下,优选具有等腰三角形的形状的突起。
或者,也有如下的情况,即,在一条搅拌凝聚路径中,某个区域有想要进一步提高搅拌凝聚的效果的要求,其他的区域有想要在充分地确保搅拌凝聚的效果的同时,抑制压力损失的要求,如此所述,在一条搅拌凝聚路径中,要求随着区域而不同。
例如,如果在前者的区域中,配置具有左右不对称的三角形形状的突起,在后者的区域中,配置具有等腰三角形的形状的突起,则可以满足双方的要求。
作为在一条搅拌凝聚路径中,要求随着区域而不同的事例,例如可以举出如下的三种情况。
第一种是作为使气流在尘埃凝聚路中流过的驱动源的风扇或鼓风机的能力不够充分之类的情况。
该情况下,如果搅拌凝聚路径的压力损失大,则用于对尘埃进行抽吸并使之流过的气流的风量就会大幅度降低,尘埃的抽吸量降低,因此即使搅拌凝聚的效果高,也会有作为整体的尘埃的除去效果反而降低的情况。
此种情况下,例如通过实施后述的实施方式3-3-3或实施方式3-3-5或实施方式3-3-6中所述的突起的配置,就可以在一定程度上抑制压力损失,同时在一定程度上提高搅拌凝聚的效果。
而且,通过考虑风扇或鼓风机的能力,适当地调整具有左右不对称的三角形形状的突起的个数与具有等腰三角形的形状的突起的个数的比率,就可以进一步提高整体最佳性。
而且,在作为使气流在尘埃凝聚路中流过的驱动源的风扇或鼓风机的能力足够高,希望更高的搅拌凝聚的效果的情况下,通过像后述的实施方式3-3-2中所述的那样实施突起的配置,就可以最大限度地提高搅拌凝聚的效果。
第二种是尘埃凝聚路形成弯曲流路之类的情况。
该情况下,由于离心力,会有如下的情况,即,流过搅拌凝聚路径的气流及尘埃被向相对于弯曲流路的曲率中心处于外侧的壁面推压,并且从相对于弯曲流路的曲率中心处于内侧的壁面剥离。
此种情况下,流过搅拌凝聚路径的气流及尘埃,在相对于弯曲流路的曲率中心处于外侧的壁面的附近流过的气流,与壁面的摩擦变得强烈,由壁面的摩擦损失造成的压力损失变大,在相对于弯曲流路的曲率中心处于内侧的壁面的附近流过的气流因气流的动能变弱,从管壁剥离,在该部分引起缩流,从而有压力损失大幅度提高的情况。
由此,就要求在相对于弯曲流路的曲率中心处于外侧的壁面上,尽可能地抑制压力损失,为了防止在相对于弯曲流路的曲率中心处于内侧的壁面上气流发生剥离,要求产生更强的旋涡。
如果搅拌凝聚路径的压力损失大,则用于对尘埃进行抽吸并使之流过的气流的风量就会大幅度降低,尘埃的抽吸量降低,因此即使搅拌凝聚的效果高,也会有作为整体的尘埃的除去效果反而降低的情况。
此种情况下,例如在相对于弯曲流路的曲率中心处于外侧的壁面上,配置具有等腰三角形的形状的突起,在相对于弯曲流路的曲率中心处于内侧的壁面上,配置具有左右不对称的三角形形状的突起。
这样,相对于弯曲流路的曲率中心处于外侧的壁面就可以在一定程度上抑制压力损失的同时,获得足够的搅拌凝聚的效果,并且通过在相对于弯曲流路的曲率中心处于内侧的壁面上产生更强的旋涡,就可以获得更高的搅拌凝聚的效果,并且产生强的旋涡,从而提高气流的动能,抑制气流从壁面的剥离,预先地防止在该部分引起缩流而使压力损失大幅度提高。
第三种是如下的情况,即,尘埃凝聚路是将由容易利用接触摩擦带正电的材质制成的搅拌凝聚路径部分和、由容易利用接触摩擦带负电的材质制成的搅拌凝聚路径部分相邻地设置而成。
该情况下就会产生如下的要求,即,在获得属于全部的区域的程度以上的搅拌凝聚的效果的同时,在与由容易带正电的材质制成的搅拌凝聚路径部分和、由容易带负电的材质制成的搅拌凝聚路径部分邻近的区域中,想要获得更高的搅拌凝聚的效果。
以下叙述其理由。
首先,想要获得属于全部的区域的程度以上的搅拌凝聚的效果的要求是基于如下的目的产生的。
即,目的在于,使利用气流运送的尘埃,与由容易利用接触摩擦带正电的材质制成的搅拌凝聚路径部分或由容易利用接触摩擦带负电的材质制成的搅拌凝聚路径部分碰撞,使尘埃带电,利用其库仑力将尘埃之间凝聚。
由此,通过在搅拌凝聚路径中产生具有一定程度的强度的旋涡,使尘埃承载在该旋涡中,而进一步增多尘埃向搅拌凝聚路径部分的碰撞次数,由此来提高尘埃的带电的强度。
但是,虽然与例如由容易利用接触摩擦带正电的材质制成的搅拌凝聚路径部分持续接触的尘埃带负电,但是在其强度方面有极限,即使在一定程度以上与搅拌凝聚路径部分碰撞,也不会进一步增加带电的强度,反而使由旋涡强度的上升带来的压力损失变大,有可能有不良影响,因此在应当产生的旋涡的强度中有最佳点。因此,通常情况都不需要以增加压力损失为代价而获得最大漩涡强度。
此外,在与由容易带正电的材质制成的搅拌凝聚路径部分和由容易带负电的材质制成的搅拌凝聚路径部分邻近的区域中,想要获得更高的搅拌凝聚的效果的要求是基于如下的目的产生的。
即,如上所述,通过产生旋涡,流过由容易带正电的材质制成的搅拌凝聚路径部分邻近的区域的尘埃带负电,另外,流过由容易带负电的材质制成的搅拌凝聚路径部分邻近的区域的尘埃带正电。
也就是说,在与由容易带正电的材质制成的搅拌凝聚路径部分和由容易带负电的材质制成的搅拌凝聚路径部分双方邻近的区域中,带正电的尘埃与带负电的尘埃是邻近的。
为了使它们相互碰撞而利用库仑力凝聚,就需要使尘埃充分地带电,另外,需要使旋涡带有能够使之与其他的尘埃碰撞的能量。
由此,在与由容易带正电的材质制成的搅拌凝聚路径部分和由容易带负电的材质制成的搅拌凝聚路径部分邻近的区域中,对于仅邻近一方的区域需要更强的旋涡。
此种情况下,例如通过实施后述的实施方式3-3-5及实施方式3-3-7;或实施方式3-3-6及实施方式3-3-7中所述的突起的配置,就可以获得所需的效果。
但是,如果轻易地将后述的实施方式3-3-3到实施方式3-3-5中所述的突起设于圆管状的搅拌凝聚路径部分的壁面上,就会在模具成形上产生过度切削(under cut),从而产生无法成形的情况。
此种情况下,如果实施后述的实施方式3-3-6中所述的突起的配置,则不会产生模具成形上的过度切削。由此,就可以在获得足够的搅拌凝聚的效果的同时,还一定程度地抑制压力损失,并且还可以充分地确保成形性。所以,可以不用对模具实施复杂的精细加工地廉价地制成高性能的尘埃凝聚路。
(实施方式3-3-1)
图67到图69是作为实施方式3-3-1表示尘埃凝聚路的要部的正面截面的图。
如图67到图69所示,搅拌凝聚路径310是如下的搅拌凝聚路径,即,被用于在利用气流将尘埃从上游侧向下游侧搬送的过程中,使尘埃与尘埃碰撞而促进尘埃块(簇状物)的形成的尘埃凝聚路中,制成将入口和出口连通的管状路径,由圆管状的壁312面、形成于壁312面上的多个突起313构成,被穿过连结入口的中心和出口的中心的管状路径的轴心的面分割为多个而成形,其特征在于,在垂直于搅拌凝聚路径的轴心的面上的截面形状中,突起313形成将顶角设为T、将底角分别设为P、Q、将底边设为PQ的三角形形状,并且将底边PQ的一部分埋没在搅拌凝聚路径310的壁312面中地设置,另外,如果将轴心设为O,将分割为多个而形成的搅拌凝聚路径310的一部分的两端分别设为A、B,将连结它们的直线设为直线AB,将穿过轴心O而与直线AB垂直地相交的垂线和搅拌凝聚路径310的壁面的交点设为H,则TP//OH并且弧HP<弧HQ的具有三角形形状截面的突起TPQ至少设于搅拌凝聚路径310的壁312面的一部分中。
根据该构成,由于可以增大沿着三角突起313(三角形TPQ)的流动当中的沿着TP的流动和、沿着TQ的流动的流速、动压力、静压力的差,因此可以产生围绕着突起的强的循环,其结果是,可以在突起的下游侧产生强的马蹄旋涡。
而且,在利用树脂成形来形成该搅拌凝聚路径310部分的情况下,如果TP严格地与OH平行,则无法设定模具成形上的起模斜度,因此也可以另外地附加倾斜。
(实施方式3-3-2)
实施方式3-3-2作为与实施方式3-3-1不同的方面在于,其特征是,在搅拌凝聚路径310中,突起313被设于搅拌凝聚路径310的壁312面的全部的区域中。
根据该构成,由于可以从一个个突起313中产生强的旋涡,因此可以大幅度提高流过管内的尘埃之间的碰撞概率。
另外,在管壁312由容易带电的材质构成的情况下,由于尘埃因强烈的旋涡而旋转,可以与壁面碰撞数次,因此可以使尘埃更强烈地带电。
由此,由于如果将搅拌凝聚路径310设为此种构成,就可以最大限度地提高搅拌凝聚的效果,因此可以获得搅拌凝聚效果极高的搅拌凝聚路径310。
(实施方式3-3-3)
图70和图71是作为实施方式3-3-3表示尘埃凝聚路的要部的正面截面的图。
如图70和图71所示,搅拌凝聚路径330作为与实施方式3-3-1的搅拌凝聚路径310不同的方面在于,其特征是,在垂直于搅拌凝聚路径330的轴心的面上的截面形状中,还设有如下的第二形状的突起333组,即,形成将顶角设为S、将底角分别设为M、N、将底边设为MN的等腰三角形形状,并且将底边MN的一部分埋没在搅拌凝聚路径330的壁面332中地设置。
根据该构成,沿着等腰三角形形状的突起333(三角形SMN)的流动当中,由于SM=SN,因此沿着SM的流动与沿着SN的流动的流速、动压力、静压力的差很小。由此,就不会产生围绕着突起的强的循环,其结果是,在突起的下游侧产生的旋涡比较弱。但是,由此可以将压力损失大幅度降低。
例如,在作为使气流流过尘埃凝聚路330的驱动源的风扇或鼓风机的能力不够充分的情况下,如果搅拌凝聚路径330的压力损失大,则用于对尘埃进行抽吸并使之流过的气流的风量就会大幅度降低,尘埃的抽吸量降低,因此即使搅拌凝聚的效果高,也会有作为整体的尘埃的除去效果反而降低的情况,此种情况下,通过设为该构成,就可以在一定程度上抑制压力损失的同时,在一定程度上提高搅拌凝聚的效果。
而且,通过考虑风扇或鼓风机的能力,适当地调整具有左右不对称的三角形形状的突起的个数与具有等腰三角形的形状的突起的个数的比率,就可以进一步提高整体最佳性。
(实施方式3-3-4)
图72是作为实施方式3-3-4表示尘埃凝聚路的要部的截面的图。
如图72所示,搅拌凝聚路径340被用于利用弯曲流路形成的尘埃凝聚路中,其特征在于,在相对于弯曲流路的曲率中心处于外侧的壁342a面上,设有由三角形TPQ构成的第一形状的突起313组,在相对于弯曲流路的曲率中心处于内侧的壁342b面上,设有由三角形SMN构成的第二形状的突起333组。
图73是表示在弯曲流路的壁面上未设置突起的尘埃凝聚路的要部的截面的图。
如图73所示,在尘埃凝聚路成为弯曲流路那样的情况下,由于离心力,会有如下的情况,即,流过搅拌凝聚路径340a的气流及尘埃被向相对于弯曲流路的曲率中心处于外侧的壁342a面推压,并且从相对于弯曲流路的曲率中心处于内侧的壁342b面剥离。
此种情况下,流过搅拌凝聚路径的气流及尘埃,在相对于弯曲流路的曲率中心处于外侧的壁342a面的附近流过的气流与壁342a面的摩擦变得强烈,由壁面的摩擦损失造成的压力损失变大,在相对于弯曲流路的曲率中心处于内侧的壁342b面的附近流过的气流因气流的动能变弱,从管壁剥离,在该部分引起缩流344,从而有压力损失大幅度提高的情况。
但是,根据图73所示的实施方式3-3-4的构成,由于在相对于弯曲流路的曲率中心处于外侧的壁342a面上,配置具有等腰三角形的形状的突起,在相对于弯曲流路的曲率中心处于内侧的壁242b面上,配置具有左右不对称的三角形形状的突起,因此相对于弯曲流路的曲率中心处于外侧的壁面就可以在一定程度上抑制压力损失的同时,获得足够的搅拌凝聚的效果,并且通过在相对于弯曲流路的曲率中心处于内侧的壁面上产生更强的旋涡,就可以获得更高的搅拌凝聚的效果,并且产生强的旋涡,从而提高气流的动能,抑制气流从壁面的剥离,预先地防止在该部分引起缩流而使压力损失大幅度提高。
(实施方式3-3-5)
图74是作为实施方式3-3-5表示尘埃凝聚路的要部的正面截面的图。
如图74所示,搅拌凝聚路径350的特征在于,在垂直于搅拌凝聚路径350的轴心的面上的截面形状中,在作为搅拌凝聚路径350的一部分的壁面的弧AHB的弧AH之间设置X,在弧BH之间设置Y,将搅拌凝聚路径350的一部分的壁352面设为弧AXHYB,在作为搅拌凝聚路径350的一部分的两个端部的弧AX及弧BY中,设有由三角形TPQ构成的第一形状的突起313组,在作为弧AXHYB的中央部的弧XHY中,设有由三角形SMN构成的第二形状的突起333组。
根据该构成,在将弧AXHYB设为壁面的搅拌凝聚路径部分中,在两个端部的壁352面附近,即在弧AX附近及弧BY附近,产生强的旋涡,在中央部的壁352面附近,即在弧XHY附近,产生比上述略弱的旋涡。
这样,就可以最大限度地提高两个端部的壁352面附近,即弧AX附近及弧BY附近的区域的搅拌凝聚的效果,并且可以在中央部的壁面附近,即在弧XHY附近的区域中,在获得一定程度的搅拌凝聚的效果的同时抑制压力损失。
(实施方式3-3-6)
图75是作为实施方式3-3-6表示尘埃凝聚路的要部的正面截面的图。
如图75所示,搅拌凝聚路径360的特征在于,在垂直于搅拌凝聚路径360的轴心的面上的截面形状中,将连结搅拌凝聚路径360的一部分的两端A、B与轴心O的2条线AO、BO所成的夹角∠AOB的大小设为θ,将第二形状的突起333的顶角∠MSN的大小设为∠2α时,将第二形状的突起333设定为θ>2α,并且弧AX及弧BY的相对于轴心O的中心角∠AOX、∠BOY设为∠AOX≥0.5θ-α、∠BOY≥0.5θ-α。
根据该构成,由于不会产生模具成形上的过度切削,因此可以在管壁上形成如下的突起,即,在获得足够的搅拌凝聚效果的同时,还在一定程度上抑制压力损失,并且还可以充分地确保成形性,所以就可以不对模具实施复杂的精细加工地廉价地制成高性能的尘埃凝聚路。
(实施方式3-3-7)
作为实施方式3-3-7,尘埃凝聚路是将多个上述的搅拌凝聚路径的一部分组合而成的搅拌凝聚路径,其特征在于,多个搅拌凝聚路径的一部分当中的至少一个是由容易利用接触摩擦带正电的材质形成的第一搅拌凝聚路径部分;上述搅拌凝聚路径的一部分中的、与上述多个搅拌凝聚路径的一部分当中的至少一个不同的至少一个是由容易利用接触摩擦带负电的材质形成的第二搅拌凝聚路径部分。并且,上述第一搅拌凝聚路径部分和第二搅拌凝聚路径部分相邻地设置。
根据该构成,被气流运送的尘埃因在突起的后方产生的旋涡而使尘埃向搅拌凝聚路径部分的碰撞次数变多。现在,由于将搅拌凝聚路径的壁面用由容易利用接触摩擦带正电的材质构成的搅拌凝聚路径部分;或由容易利用接触摩擦带负电的材质构成的搅拌凝聚路径部分来构成,因此通过使尘埃碰撞这些壁面,就可以使尘埃带电,这样就可以使尘埃之间利用带电所致的库仑力凝聚。
优选的是,除了该构成以外,如果还在垂直于搅拌凝聚路径的轴心的面上的截面形状中,在作为搅拌凝聚路径的一部分的壁面的弧AHB的弧AH之间设置X,在弧BH之间设置Y,将搅拌凝聚路径的一部分的壁面设为弧AXHYB,在作为搅拌凝聚路径的一部分的两个端部的弧AX及弧BY上,设有由三角形TPQ构成的第一形状的突起组,在作为弧AXHYB的中央部的弧XHY上,设有由三角形SMN构成的第二形状的突起组,则可以获得更高的效果。
即,根据该构成,可以在作为搅拌凝聚路径的中央部的弧XHY的附近的区域中,获得一定程度的搅拌凝聚的效果的同时,抑制压力损失,并且可以在作为搅拌凝聚路径的一部分的两个端部的弧AX及弧BY的附近的区域中,获得较高的搅拌凝聚的效果。
这样,由于可以抑制仅对尘埃的带电起作用的区域中的压力损失,提高对带不同极性的电的尘埃之间的碰撞起作用的区域的搅拌凝聚的效果,因此就可以在抑制压力损失的同时,获得具有极高的摩擦带电凝聚效果的尘埃凝聚路。
(实施方式3-3-8)
作为实施方式3-3-8,成形用模具是可以将上述的搅拌凝聚路径成形的成形用模具。可以制成搅拌凝聚效果极高的搅拌凝聚路径。
以上的实施方式3-3-1到实施方式3-3-8可以适用于以下的实施方式3-3-A到实施方式3-3-F。
(实施方式3-3-A)
图39是透视了实施方式3-3-A的尘埃凝聚路的要部的立体图,图40是表示实施方式3-3-A的尘埃凝聚路的要部的主视图,图41是表示实施方式3-3-A的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图39到图41所示,实施方式3-3-A的尘埃凝聚路90中,在流路91的壁92的内面上设有多个突起93。各个突起93由三角锥突起形成,被如下配置,即,如果从上游侧投影,则多个突起93相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,则相邻的突起93以某个一定量相互重合。另外如下设定,即,在与流动方向垂直的方向的面内,尽可能不配置很多的突起93,并且,将配置在与流动方向垂直的方向的同一面内的多个突起93以相互尽可能远的距离配置。
根据实施方式3-3-A的尘埃凝聚路90,利用突起93,产生成对旋涡。另外,由于按照如下方式配置,即,如果从上游侧投影,则多个突起93相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,则相邻的突起93以某个一定量相互重合,因此沿着流路91的壁92流过的流动必然通过突起93。
实施方式3-3-A的突起93具有如下所示的优点。即,实施方式3-3-A的尘埃凝聚路90中,由于如下设定,即,在与流动方向垂直的方向的面内,尽可能不配置很多的突起93,并且将配置在与流动方向垂直的方向的同一面内的多个突起93以相互尽可能远的距离配置,因此配置有突起93的位置上的流路面积的减少变小,由此,尘埃凝聚路90的压力损失也变小。
所以,如果使用实施方式3-3-A的尘埃凝聚路90,则可以获得更大的压力损失的减少效果。例如,如果使用将长度设定为3倍的尘埃凝聚路90,则由于可以不损害由被凝聚粒子之间的碰撞所致的凝聚性能地减少压力损失,因此在产生流过流路91的内部的流动的驱动源(例如风扇或鼓风机等)的功率或静压力上升小的情况下,或在驱动源经不起压力损失等情况下,包含尘埃凝聚路90和驱动源的系统整体的性能就会提高。
(实施方式3-3-B)
图29是透视了实施方式3-3-B的尘埃凝聚路的要部的立体图,图30是表示实施方式3-3-B的尘埃凝聚路的要部的主视图。
如图29及图30所示,实施方式3-3-B的尘埃凝聚路70中,在流路71的壁72的内面,设有多个突起73a和突起73b。突起73a与突起73b是底面为三角形的突起。
图31是表示实施方式3-3-B的突起的图。图31(A)是突起的仰视图,图31(B)是突起的侧视图,图31(C)是突起的主视图。以流路的上游侧作为正面。
如图31所示,形成突起73a的底面部ΔEFG的各边的长度为 EF : FG : GE = 1 : 2 : 3 的直角三角形,直角三角形的各顶角当中形成30°的角G配置于流动的上游侧,由60°和90°的角所夹的边EF被与流动方向垂直地配置,突起73a的底面部ΔEFG与流路71的壁72的内面接合。突起73a的剩下的一个顶点I被从壁72向流路71内突出地形成。
突起73a形成如下的形状,即,当将流路71的与流动方向垂直的面中的流路宽度的代表长度(对于正方形流路的情况为一边的长度,对于圆形流路的情况为直径)设为D时,则流动方向的长度GE=(3/8)D,流动方向与斜边的夹角从上游侧向下游侧看为顺时针30°,突起73a的高度h为h=(1/8)D。在与突起73a相邻的突起73b中,流动方向与斜边的夹角从上游侧向下游侧看为逆时针30°。在流路71的壁72上,等间隔地配置有4个突起73a,在4个突起73a的各自之间配置有4个突起73b,突起73a与突起73b被朝向所谓的交错的方向配置。
图32是示意性地表示实施方式3-3-B的突起的周围的气流的样子的图。
如图32所示,沿着突起73a的斜边GI的流动的流速V9,由于突起73a的流动的碰撞而被拦住,相对于流过流路71内的流体的流速P来说略为变慢。另一方面,沿着突起73a的流动方向的边GE的流动的流速V10与流过流路71内的流体的流速P大致同等。由此,如果考虑绕着突起73a的以流过流路71内的流体的流速作为基准的相对速度,则会产生在流动方向的边GE上从流路71的上游侧朝向下游侧、在斜边FG上从流路71的下游侧朝向上游侧的绕着突起73a旋转的循环。利用该循环,从呈三角锥状的突起73a的顶点产生马蹄旋涡V11,该马蹄旋涡V11沿着突起73a的下游侧的流路71的壁72向下游移动。该马蹄旋涡11对流过突起73a的下游的流动赋予旋转。在突起73b中,也与突起73a相同地形成马蹄旋涡,然而马蹄旋涡的旋转的方向是相反方向。
实施方式3-3-B中,由于突起73a与突起73b的高度h为h=(1/8)D,因此马蹄旋涡刚刚产生之后的马蹄旋涡V11的直径虽然要由流过流路71的内部的流体的流速决定,然而会成为(1/8)D或比之略大的尺寸。在被凝聚粒子的大小集中为微米量级的大小的情况下,由于可以看到被凝聚粒子的分布密度在从直径为D的流路71的壁72起的距离直到(1/8)D的位置变得特别高的现象,因此实施方式3-3-B的突起73a和突起73b通过产生马蹄旋涡,而将穿过被凝聚粒子的分布密度变得特别高的从流路71的壁72到(1/8)D的位置的气体积极地搅拌。
像这样,在尘埃凝聚路70中,通过使突起73a和突起73b的从壁72算起的高度为与流路71的气体流动的方向垂直的截面的代表长度的1/8,异物就很难钩挂在突起73a和突起73b上。
图33是示意性地表示利用实施方式3-3-B的突起产生的旋涡的样子的图。图33(A)是从正面看到的流路的图,图33(B)是从侧面看流路时的图。
如图33所示,在流路71的壁72的附近,产生相邻的旋涡彼此分别沿相反方向旋转的8条马蹄旋涡V11。而且,由于相邻的旋涡彼此分别沿着相反方向旋转,因此对于旋涡与旋涡的接触面的流动,当考虑与流动方向垂直的面中的流线矢量时,如果一方成为从流路中央部朝向壁面部的方向,则另一方也会成为相同方向的流动,如果一方成为从流路壁面部朝向中央部的方向,则另一方也会成为相同方向的流动,因此变为顺利地汇流的方向,由流动的粘性造成的摩擦阻力减少,由此,在实施方式3-3-B的尘埃凝聚路70中,由旋涡造成的压力损失减少。
在流过流路71的流体中,混入了长D、粗0.05D这样的棒状的异物或其他物体的情况下,例如当突起的形状形成弯曲结构时,在棒状的异物的一端钩挂在一个突起上,棒状的异物的另一端钩挂在其他的突起上的情况下,就有可能产生异物堵塞在尘埃凝聚路的内部的不佳状况。另一方面,在实施方式3-3-B的尘埃凝聚路70中,由于在突起73a中没有凹部,在突起73a与突起73b中形成斜边面,因此如前所述的棒状的异物或其他物体就很难钩挂在突起上。
像这样,在尘埃凝聚路70中,与气体的流动方向垂直的方向的突起73a与突起73b的截面积在上游侧小而在下游侧大。通过如此设置,异物就很难钩挂在突起73a和突起73b上。
所以,如果使用实施方式3-3-B的尘埃凝聚路70,则例如在流动中有可能混入棒状的异物或其他物体的情况下,由于能够预先地防止棒状的异物钩挂在紊乱产生部上而堵塞的不佳状况,因此可以获得可靠性高的尘埃凝聚路。
而且,实施方式3-3-B的尘埃凝聚路70的突起的形状也可以是图63~图65中所示的突起的形状。
图63是透视了配置有实施方式3-3-B的其他的形状的突起的尘埃凝聚路70的要部的立体图,图64是表示配置有实施方式3-3-B的其他的形状的突起的尘埃凝聚路的要部的主视图,图65是表示配置有实施方式3-3-B的其他的形状的突起的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图63到图65所示,在尘埃凝聚路120的流路121内,在流路121的壁122的内面上配置有突起123。
(实施方式3-3-C)
图34是透视了实施方式3-3-C的尘埃凝聚路的要部的立体图,图35是表示实施方式3-3-C的尘埃凝聚路的要部的主视图,图36是表示实施方式3-3-C的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图34到图36所示,实施方式3-3-C取代实施方式3-3-B的突起73a和73b,设有多个突起83。突起83是三角锥状的突起。
图37是表示实施方式3-3-C的突起的图,(A)是从上方看到的形状,(B)是从横向看到的形状。
如图37所示,突起83的形状形成三角锥的底面部ΔJKL的底边KL∶高JM=1∶2的等腰三角形,底面部等腰三角形的最小的角J配置于流动的上游侧,底边KL被与流动方向垂直地配置,利用底面部与流路壁面接合。另外,将三角锥状突起的顶角设为N,从顶角N向底面部等腰三角形拉下的垂线穿过M,也就是说,NM被与JM、KL分别垂直地构成。此外,将流路81的与流动方向垂直的面的流路宽度的代表长度(对于正方形流路的情况为一边的长度,对于圆形流路的情况为直径)设为D,形成流动方向的长度JM=(1/2)D、三角锥高NM=(1/8)D的形状。
另外,在流路81的壁82的内面,规则地配置有多个突起83。在尘埃凝聚路80中,将多个突起83设为如下的排列,即,沿流动方向相隔(3/2)JM、沿与流动垂直的方向相隔(3/2)KL地配置,并且相对于1个突起83,在沿流动方向错开(3/4)JM、沿与流动垂直的方向错开(3/4)KL的位置再配置,另外,相对于它,将多个突起83沿流动方向相隔(3/2)JM、沿与流动垂直的方向相隔(3/2)KL地再配置。也就是说,如果将流动方向的1个间距设为(3/2)JM,将与流动垂直的方向的1个间距设为(3/2)KL,则以在流动方向、与流动垂直的方向都错开半个间距的所谓曲折配置来配置多个并且配置多段。
当从上游侧将这些突起83投影时,则多个突起83并不相互完全地重合,并且相邻的突起83被配置为以某个一定量相互重合。
根据实施方式3-3-C的尘埃凝聚路80,流过流路81的壁82的内面附近的流动,被形成三角锥突起的突起83的面JNK及面JNL的倾斜相对于三角锥底面部向顶角N侧抬起,向流路中央侧卷起,并且在顶角N的下游侧产生弱的成对旋涡。流过实施方式3-1-B的尘埃凝聚路80的流动被最先相遇的突起83所造成的弱的成对旋涡搅动,流向下游,被其后相遇的突起83所造成的弱的成对旋涡再次搅动,再流向下游,被再后相遇的突起83所造成的弱的成对旋涡再次搅动,以此状态被一次次地搅动。此种搅动在多个突起83的部位分别产生。在如前所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的大小的情况下,如果是直径为D的流路,则由于可以看到在流路81的壁82到(1/8)D的距离的位置被凝聚粒子的分布密度变得特别高的现象,因此实施方式3-3-C的多个并且以多段配置的突起83就会利用多个成对旋涡将被凝聚粒子的分布密度变得特别高的流路的壁面到(1/8)D距离的位置积极地搅动。
像这样,在尘埃凝聚路80中,通过使突起83的从壁82算起的高度为流路81的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度的1/8以下,异物就很难钩挂在突起83上。
另外,由于如果从上游侧投影,则多个突起83相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,相邻的突起83被按照以某个一定量相互重合的方式配置,因此沿着流路81的壁82流过的流动一定会与突起83相遇。其后,沿着流路81的壁82流过的流动随着流向下游,在与突起83再三地相遇的同时,通过尘埃凝聚路80内。
像这样,在尘埃凝聚路80中,突起83在流路81内被沿着气体流动的方向配置多个,各个突起83在从流路81的上游侧向下游侧将突起83投影时被按照使各个突起83的一部分相互重合的方式配置。通过如此设置,沿着流路81流动的气体就很容易通过突起83的周围,可以有效地产生旋涡。
所以,在实施方式3-3-C的尘埃凝聚路80中,可以对流过流路81的从壁82到(1/8)D的距离的位置的气流最有效地进行搅动,并且可以增多产生的成对旋涡的数目。
像这样,在尘埃凝聚路80中,通过将突起83在流路81内沿着气体流动的方向配置多个,将各个突起83按照在从流路81的上游侧向下游侧对突起83投影时使各个突起的一部分相互重合的方式配置,沿着流路81流动的气体就很容易通过突起83的周围,可以有效地产生旋涡。
另外,在流过尘埃凝聚路80的流体中,例如混入了属于用柔软的材料制成的布状的物质且与流路81的直径相同程度大小的异物(例如布状或网眼状的材料,如手绢或连裤袜之类的材料)或其他物质的情况下,如果尘埃凝聚路的突起形状形成弯曲结构或矩形,则布状的异物就很容易钩挂在突起上,由此就有可能产生异物堵塞在尘埃凝聚路的内部的不佳状况,而在实施方式3-3-C中,由于突起83在流动的上游侧形成光滑的三角锥突起,因此前述的布状的异物或其他物质就很难钩挂。
所以,如果使用实施方式3-3-C的尘埃凝聚路80,则可以在利用多个成对旋涡的搅动获得足够的凝聚性能的同时,与实施方式3-1到实施方式3-3-B的尘埃凝聚路相比,例如在布状的异物或其他物质有可能混入流动中的情况下,更能够预先地防止布状的异物钩挂在紊乱产生部而堵塞的不佳状况,因此可以获得可靠性高的尘埃凝聚路80。
(实施方式3-3-D)
图42是透视了实施方式3-3-D的尘埃凝聚路的要部的立体图,图43是表示实施方式3-3-D的尘埃凝聚路的要部的主视图,图44是表示实施方式3-3-D的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图42到图44所示,实施方式3-3-D的尘埃凝聚路100中,在流路101的壁102的内面上设有多个突起103。各个突起103由与实施方式3-3-C的突起83相同形状的三角锥突起形成,其排列或配置不同。即,如果从上游侧投影,则多个突起103相互不完全重合,并且,如果从上游侧投影,相邻的突起103被拉开一定的间隔地配置。另外也可以是在与流动方向垂直的方向的面内,不配置多个突起103的排列。其他的部分与实施方式3-1-B相同。
根据实施方式3-3-D的尘埃凝聚路100,利用突起103,产生与利用实施方式3-3-C的突起83产生的旋涡大致相同的成对旋涡。但是,由于相对于实施方式3-1-B的突起83来说个数较少,另外,如果从上游侧投影,则多个突起103形成相互不重合的排列,因此沿着流路101的壁102流过的流动的大部分只与突起103相遇一次,流过突起103与突起103之间的流动与突起103一次也不相遇。由此,在实施方式3-3-D的尘埃凝聚路100中,能够对流动赋予的搅动与实施方式3-3-C的尘埃凝聚路80相比,大幅度降低。
但是,实施方式3-3-D的尘埃凝聚路100具有成形方法极为容易的优点。即,由于如果从上游侧投影,则多个突起103相互不重合,并且如果从上游侧投影,相邻的突起103被拉开一定的间隔配置,因此例如在将尘埃凝聚路100进行树脂成形的情况下,如果将尘埃凝聚路100的上游侧设定于模具的可动侧,将尘埃凝聚路100的下游侧设定于模具的固定侧,来构成模具,则不需要复杂的模具构成,可以将尘埃凝聚路100一体化成形。
另外,在流过尘埃凝聚路100内的流体中,混入了例如具有与流路101的截面相同程度面积的板状的异物(例如牛奶盖之类的异物)或其他物质的情况下,例如由于在与流动方向垂直的方向的面内,配置多个紊乱产生部,因此具有与流路截面相同程度面积的板状的异物的端部同时地钩挂在多个突起上的可能性很高,由此有可能产生异物堵塞在尘埃凝聚路的内部的不佳状况,然而在实施方式3-1-C中,由于将突起103设定为在与流动方向垂直的方向的面内未配置多个突起103的排列,因此具有与流路101的截面相同程度面积的板状的异物或其他物质就很难钩挂。
所以,如果使用实施方式3-3-D的尘埃凝聚路100,则成形性极为良好,并且例如在具有与流路的截面相同程度的面积的板状的异物或其他物质有可能混入流动的情况下,可以预先防止异物钩挂在紊乱产生部上的不佳状况。像这样,就可以获得同时具有极高的成形性和极高的可靠性两方面的尘埃凝聚路。
图45到图49是示意性地表示实施方式3-3-D的突起的其他的排列的图。(A)是在与流路方向垂直的方向上看到的图,(B)是从该流动的上游侧投影的示意图。
如图45所示,虽然将多个突起103配置在与流动方向垂直的方向的面的圆周上,然而如果将各个突起集中在相互靠近的部位,在圆筒状的流路的情况下,优选将配置于与流动方向垂直的方向的面内的多个突起103集中在90°左右的范围中,则可以同时获得极高的成形性和极高的可靠性两方面。
可以如图46所示,例示出将相邻突起103相互不重合地略为错开地配置而防止由突起产生的异物的堵塞的排列;另外作为可以获得相同的效果的排列,可以如图47所示,例示出将突起分为几个组而将该组相互沿流路方向错开地配置的排列;可以如图48和图49所示,例示出锯齿状排列。它们都可以获得极高的成形性。
图50是表示实施方式3-3-D的尘埃凝聚路中的相邻的突起的配置的图。
在如图50所示,在从与流动方向平行的方向看到的投影面内将突起103不重合地配置时,如果将相邻的突起103的距离设为距离W,则可以利用下式来表示W。
W=2α+γtanβ(其中,α、β、γ是任意的正的整数)突起103中,将α、β分别设为3mm以上,将γ(mm)设为任意的数。
如果使用沿与气流平行的方向S分离的模具来制作尘埃凝聚路100,就可以将流路101和突起103一次性地成形。通过如此操作,就可以大幅度削减成形成本。对于突起103之间的距离,通过确保为最低限W(mm),就可以将突起配置为不会在与气流垂直的投影面内相互重合,另外,可以确保进入突起与突起之间的模具的强度。
(实施方式3-3-E)
图51是透视了实施方式3-3-E的尘埃凝聚路的要部的立体图,图52是表示实施方式3-3-E的尘埃凝聚路的要部的主视图,图53是表示实施方式3-3-E的尘埃凝聚路的侧截面的图。
如图51到图53所示,实施方式3-3-E中,取代实施方式3-3-C的突起83,在流路111的壁112的内面上设有多个突起113。突起113与实施方式3-3-C的突起83相比,由大小为1/2(流动方向的长度:JM=(1/4)D、三角锥高度:NM=(1/16)D)的相似形的三角锥状突起形成,在设置方面也是以1/2的相似来配置。而且,三角锥状突起的个数被设定为实施方式3-3-C的约4倍。其他的部分与实施方式3-3-C相同。
根据实施方式3-3-E的尘埃凝聚路110,利用突起113,会产生相对于实施方式3-3-C的突起83来说规模为1/2的近似相似形的成对旋涡。利用一个突起113产生的成对旋涡虽然与利用实施方式3-3-C的突起83产生的成对旋涡相比强度变弱,然而由于为此而将突起113的个数设定得很多,因此可以对流动赋予大致相同的搅动。
但是,在如前所述被凝聚粒子的大小集中为微米量级的大小的情况下,可以看到在直径为D的流路111的从壁面到(1/8)D的位置被凝聚粒子的分布密度变得特别高的现象,而由于实施方式3-1-D的多个并且分多段配置的突起113的高度被设定为(1/16)D,因此在被凝聚粒子的分布密度变得特别高的流路111的从壁112到(1/8)D的距离的位置当中,能够积极地赋予搅动的仅限于大约一半的区域。
但是,实施方式3-3-E的突起113有如下所示的优点。即,实施方式3-3-E的突起113的高度被设定为(1/16)D,与实施方式3-3-C的突起83的高度相比为1/2,因此由配置于与流动方向垂直的方向上的相同面内的突起113造成的流路面积的减少幅度变为1/4,由此使尘埃凝聚路110的压力损失与实施方式3-1-B的尘埃凝聚路80相比变得相当小。
另外,由于实施方式3-3-E的突起113的高度被设定为(1/16)D,因此由突起113产生的成对旋涡对扩展到尘埃凝聚路110的流路111的壁112上的速度的交界层造成影响,可以获得减小交界层厚度的效果。
一般来说,在流路的壁面部附近,由于流过流路内部的流体的粘性,会出现速度的交界层。交界层内部的流速与流路中央部相比风速较慢,该区域对流动的阻力大。即,如果交界层扩展而使交界层的厚度变厚,则容易流动的区域的面积会由此减少,在表观上,显示出流路的截面积变小的举动。所以,如果交界层扩展而使交界层的厚度变厚,则该流路的压力损失就会增大。
利用实施方式3-3-E的突起113产生的成对旋涡,由于旋涡的规模小,另外,在更靠壁面部附近产生,因此利用突起113产生的成对旋涡就会抑制上述的交界层的扩展,由此,流路壁面对流动的阻力就会变小,流路111的压力损失大幅度降低。
例如,在流路111的直径D为D=40mm、流动的代表流速为25m/秒、常温常压的情况下,根据实验结果,会有(由紊乱产生部造成的压力损失)<(由紊乱产生部造成的交界层的发展抑制效果),尽管存在多个突起113,但是可以获得与没有突起的流路相比压力损失更小的尘埃凝聚路110。
另外,即使在流过尘埃凝聚路110的流体中,还混入了异物或其他物质的情况下,由于突起113的高度相对于实施方式3-3-C的突起83来说为1/2,因此突起113相对于实施方式3-3-C的突起83来说更难以钩挂异物。
所以,如果使用实施方式3-3-E的尘埃凝聚路110,则可以利用多个成对旋涡的搅动来获得充分的凝聚性能,同时还可以减少管路摩擦阻力,因此可以获得压力损失大幅度减少了的尘埃凝聚路110。另外,例如即使在异物或其他物质有可能混入流动中的情况下,由于可以基本上完全地防止异物钩挂在突起113上的不佳状况,因此可以获得可靠性极高的尘埃凝聚路110。
(实施方式3-3-F)
实施方式3-3-F的尘埃凝聚路在流路的上游侧的一部分具有实施方式3-3-A~实施方式3-3-E的任意一个的突起,并且流路的下游侧的一部分或突起具有:将流过流路的气体中所含的尘埃带正接触电的第一带电部、将流过流路的气体中所含的尘埃带负接触电的第二带电部,第一带电部与第二带电部被相面对地配置。
通过如此设置,流入实施方式3-3-F的尘埃凝聚路的气体就会在经过以下的阶段的同时通过尘埃凝聚路。即,依次经过:尘埃被气流导向流路内的阶段、尘埃被直进的气流在流路内部搬送的阶段、尘埃沿着流路内的壁面流过的阶段、尘埃与从流路内的壁面突出的突起碰撞的阶段、尘埃被卷入在突起的下游产生的涡流而流过的阶段、尘埃因涡流而多次与流路的壁面碰撞的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路内部搬送的阶段。
此时,流过第一带电部及第二带电部的气流被如下所示地控制。即,在尘埃被气流在流路内部搬送时,进行在使尘埃与壁面及突起碰撞而带电后,使尘埃之间碰撞的气流控制,并且设置使碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的期间。
通过如此设置,就可以促进与第一带电部碰撞而带正电的尘埃和、未与第一带电部碰撞的尘埃的碰撞。当这些尘埃碰撞时,就会利用前者的尘埃的电荷在后者的尘埃的表面产生电介质极化,利用静电力在前者的尘埃与后者的尘埃之间产生强结合力。利用该结合力,产生凝聚了多个尘埃的第一尘埃块。第一尘埃块作为整体带正电。另外,利用与第一尘埃块相同的机理,利用第二带电部产生作为整体带负电的第二尘埃块。
此后,再按照使利用第一带电部生成的带正电的第一尘埃块、利用第二带电部生成的带负电的第二尘埃块碰撞的方式进行气流控制,并且设置碰撞了的第一尘埃块与第二尘埃块利用静电力结合而形成更大的尘埃块(大簇状物)的期间。
通过像这样进行气流控制,就可以促进作为整体带正电的第一尘埃块与作为整体带负电的第二尘埃块的碰撞。
当第一尘埃块与第二尘埃块碰撞时,就会利用从前者的尘埃块所带的正的电荷和、后者的尘埃块所带的负的电荷产生的强静电力在前者的尘埃块与后者的尘埃块之间产生更强的结合力。利用该结合力产生进一步凝聚了多个尘埃块的大尘埃块。
通过进行此种气流控制,微细的尘埃就会利用碰撞反复凝聚,成为大的尘埃块(大簇状物)。
像这样,在尘埃凝聚路中,因壁及/或旋涡产生机构具有:将流过流路的气体中所含的尘埃带正接触电的第一带电部、将流过流路的气体中所含的尘埃带负接触电的第二带电部,第一带电部与第二带电部被相面对地配置,就可以利用将尘埃带正接触电的第一带电部、将尘埃带负接触电的第二带电部,在尘埃被气流在流路中搬送时,将尘埃与第一带电部或第二带电部接触而带不同极性的电,使带正电或负电的尘埃形成尘埃块(簇状物)。这样就可以通过使带正电或负电的尘埃利用静电作用相互吸附,而形成尘埃块(簇状物)。
而且,如果在流路的壁的内面设置多个突起,将其排列配置为,在将尘埃凝聚路从上游侧投影时,多个突起仅一部分相互重合,则尘埃就很容易利用壁面或突起发生碰撞。
像这样,在兼具旋涡产生机构、带电部的尘埃凝聚路中,由于旋涡产生机构向流路内突出,因此粒子容易接触内壁。另外,可以利用由旋涡产生机构所致的壁面的面积增大来增加壁面与粒子的碰撞概率。由于可以利用由旋涡产生机构生成的旋涡来增大粒子与壁面的碰撞概率,因此可以增加粒子与内壁的接触次数。通过如此设置,尘埃中的粒子就更容易带电,因此更容易凝聚,可以促进尘埃块的生成。
作为实施方式3-3-F的其他的方式,在将实施方式3-3-A到实施方式3-3-E的尘埃凝聚路使用带电构件形成的情况下,也可以是突起具有使流过流路的气体中所含的尘埃带正接触电的第一突起部、使流过流路的气体中所含的尘埃带负接触电的第二突起部,第一突起部与第二突起部被相面对地配置。
通过如此设置,在尘埃被气流在流路中搬送时,将尘埃与第一突起部或第二突起部接触而带不同极性的电,使带正电或负电的尘埃形成尘埃块(簇状物)。这样就可以使带正电或负电的尘埃利用静电作用相互吸附,由此形成尘埃块(簇状物)。
另外,实施方式3-3-F的尘埃凝聚路中,突起最好由与壁相同的材质形成。
通过如此设置,由于流过流路内的气体中所含的尘埃中的粒子无论与壁和突起的哪一方碰撞都会带电,因此可以提高凝聚的效果。
(实施方式3-3-G)
实施方式3-3-G的尘埃凝聚路在流路的上游侧的一部分具有实施方式3-3-A~实施方式3-3-E的任意一个的突起,并且流路的下游侧的一部分或突起,由能够将流过流路的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成。
上述构成的尘埃凝聚路中,依次经过:尘埃被气流导向流路内的阶段、尘埃被直进的气流在流路内部搬送的阶段、尘埃沿着流路内的壁面流过的阶段、尘埃与从流路的壁面突出的突起碰撞的阶段、尘埃被卷入在突起的下游产生的涡流而流过的阶段、尘埃因涡流而多次与流路的壁面碰撞的阶段、多个尘埃因涡流而相互碰撞的阶段、碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的阶段、尘埃块被气流在流路内部搬送的阶段。
此时,流过尘埃凝聚路的气流被如下所示地控制。即,在尘埃被气流在流路内部搬送时,进行在使尘埃与壁面及突起碰撞而带电后,使尘埃之间碰撞的气流控制,并且设置使碰撞了的多个尘埃形成尘埃块(簇状物)的期间。
通过如此设置,就可以促进与尘埃凝聚路碰撞而带正电或负电的尘埃、和未与尘埃凝聚路碰撞的尘埃的碰撞。当这些尘埃碰撞时,就会利用前者的尘埃的电荷在后者的尘埃的表面产生电介质极化,利用静电力在前者的尘埃与后者的尘埃之间产生强结合力。利用该结合力,产生凝聚了多个尘埃的尘埃块(簇状物)。
通过进行此种气流控制,微细的尘埃就会利用碰撞凝聚,成为尘埃块(簇状物)。
作为实施方式3-3-G的其他的方式,在将实施方式3-3-A到实施方式3-3-E的尘埃凝聚路使用带电构件形成的情况下,也可以是将突起用可以使流过流路的气体中所含的尘埃带正或负接触电的材质形成。
通过如此设置,就可以促进与尘埃凝聚路的突起碰撞而带正电或负电的尘埃和、未与尘埃凝聚路的突起碰撞的尘埃的碰撞。当这些尘埃碰撞时,就会利用与尘埃凝聚路的突起碰撞的带正电或负电的尘埃的电荷在未与尘埃凝聚路的突起碰撞的尘埃的表面产生电介质极化,利用静电力在前者的尘埃与后者的尘埃之间产生强结合力。利用该结合力,产生凝聚了多个尘埃的尘埃块(簇状物)。
通过进行此种气流控制,微细的尘埃就容易利用碰撞而凝聚,容易形成尘埃块(簇状物)。
另外,实施方式3-3-G的尘埃凝聚路中,突起最好由与壁相同的材质形成。
通过如此设置,由于流过流路内的气体中所含的尘埃中的粒子无论与壁和突起的哪一方碰撞都会带电,因此可以提高凝聚的效果。
如上所述,实施方式3-3是涉及将微粒凝聚的机构的方式。由于可以利用本机构来提高微粒的捕集效率,因此可以将尘埃凝聚路应用于吸尘器、空气净化器、空气调节器等中。
而且,如果对尘埃凝聚路的实施方式3-3进行概括,则如下所示。
(1)尘埃凝聚路是如下的搅拌凝聚路径,即,被用于在利用气流将尘埃从上游侧向下游侧搬送的过程中,使尘埃与尘埃碰撞而促进尘埃块(簇状物)的形成的尘埃凝聚路中,制成将入口和出口连通的管状路径,由圆管状的壁面和形成于壁面上的多个突起构成,被穿过连结入口的中心和出口的中心的管状路径的轴心的面分割为多个而成形,其特征在于,在垂直于搅拌凝聚路径的轴心的面上的截面形状中,突起形成将顶角设为T、将底角分别设为P、Q、将底边设为PQ的三角形形状,并且与搅拌凝聚路径的壁面一体化地设置,另外,如果将轴心设为O,将分割为多个而形成的搅拌凝聚路径的一部分的两端分别设为A、B,将连结它们的直线设为直线AB,将穿过轴心O而与直线AB垂直地相交的垂线和搅拌凝聚路径的壁面的交点设为H,则TP//OH并且弧HP<弧HQ的具有三角形形状截面的突起TPQ至少设于搅拌凝聚路径的壁面的一部分。
(2)上述(1)的尘埃凝聚路有如下特征,即,突起被设于搅拌凝聚路径的壁面的全部区域中。
(3)尘埃凝聚路的特征在于,在垂直于搅拌凝聚路径的轴心的面上的截面形状中,还设有如下的第二形状的突起组,即,形成将顶角设为S、将底角分别设为M、N、将底边设为MN的等腰三角形形状,并且将底边MN的一部分埋没在搅拌凝聚路径的壁面中地设置。
(4)尘埃凝聚路被用于利用弯曲流路形成的尘埃凝聚路中,其特征在于,在相对于弯曲流路的曲率中心处于外侧的壁面上,设有由三角形TPQ构成的第一形状的突起组,在相对于弯曲流路的曲率中心处于内侧的壁面上,设有由三角形SMN构成的第二形状的突起组。
(5)尘埃凝聚路的特征在于,在垂直于搅拌凝聚路径的轴心的面上的截面形状中,在作为搅拌凝聚路径的一部分的壁面的弧AHB的弧AH之间设置X,在弧BH之间设置Y,将搅拌凝聚路径的一部分的壁面设为弧AXHYB,在作为搅拌凝聚路径的一部分的两个端部的弧AX及弧BY中,设有由三角形TPQ构成的第一形状的突起组,在作为弧AXHYB的中央部的弧XHY中,设有由三角形SMN构成的第二形状的突起组。
(6)尘埃凝聚路的特征在于,在垂直于搅拌凝聚路径的轴心的面上的截面形状中,将连结搅拌凝聚路径的一部分的两端A、B与轴心O的2条线AO、BO的夹角的∠AOB的大小设为θ,将第二形状的突起的顶角∠MSN的大小设为∠2α时,将第二形状的突起设定为θ>2α,并且弧AX及弧BY的相对于轴心O的中心角∠AOX、∠BOY设为∠AOX≥0.5θ-α、∠BOY≥0.5θ-α。
(7)尘埃凝聚路具备如下的搅拌凝聚路径,是将多个上述(1)到(6)的任意一个中所述的搅拌凝聚路径的一部分组合而成的搅拌凝聚路径,其特征在于,多个搅拌凝聚路径的一部分当中的至少一个是由容易利用接触摩擦带正电的材质形成的第一搅拌凝聚路径部分;上述的搅拌凝聚路径的一部分中的、与上述多个搅拌凝聚路径的一部分当中的至少一个不同的至少一个是由容易利用接触摩擦带负电的材质形成的第二搅拌凝聚路径部分。上述第一搅拌凝聚路径部分和第二搅拌凝聚路径部分相邻地设置。
(8)成形用模具可以将上述(1)到(7)中任意一个的搅拌凝聚路径成形。
实施例1
作为本发明的一个效果,有减少电动吸尘器的排气中的微粒的效果。它是如下的效果,即,通过在电动吸尘器的集尘机构的上游将微粒凝聚而增大平均尺寸,来提高集尘机构的捕集效率,减少排气中所含的微粒数。
下面,对针对以往的电动吸尘器和具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器研究了排气中所含的粒子的大小与数目的关系的实验结果进行说明。
图76是作为对照机表示具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器的整体的概略情况的图,图77是表示具备了本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器的整体的概略情况的图。
如图76和图77所示,无论是对于对照机、具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器的哪一方,以往的电动吸尘器6a、具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器6b的延长管502的管长a都为700mm,延长管502的管内径为35mm,管中心的风速设为20m/秒。
如图77所示,在具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器中,在与延长管502的头端距离c的位置形成了长度b的尘埃凝聚路。尘埃凝聚路的长度b设为200mm,距离c设为100mm。
排气中所含的粒子的大小和数目是依照JIS C 9802(家用吸尘器的性能测定方法)测定的。
根据测定的结果,求出了具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器6b的排气量减少率。排气量的减少率是如下所示地求出的。即,将具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器6b的排气中测定到的粒子的数目相对于在以往的电动吸尘器6a的排气中测定到的粒子的数目减少的比例设为排气量的减少率。例如,如果排气量的减少率为30%,则表示,具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器6b的排气中测定到的粒子数为以往的电动吸尘器6a的排气中测定到的粒子数的70%。排气量的减少率是对粒子直径为0.1μm以上的排气粒子的总数求出的。
将作为电动吸尘器6b中所具备的尘埃凝聚路,使用了各实施方式的尘埃凝聚路时的排气量减少率表示在表4中。
[表4]
Figure G2007800366552D01591
图78是对具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器和具备旋风集尘室并具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器表示排气中所含的粒子的大小与数目的关系的图。而且,图78的纵轴是将最大值设为1而相对地表示了尘埃的个数的值。
作为本发明的尘埃凝聚路,使用了实施方式1-1的尘埃凝聚路10、实施方式1-11的尘埃凝聚路110。无论是使用了实施方式1-1的尘埃凝聚路10、实施方式1-11的尘埃凝聚路110的哪一方的电动吸尘器中,与以往的电动吸尘器相比,排气中的尘埃的个数都减少。特别是,可以清楚地看到粒子直径为0.1μm~0.4μm的尘埃的减少。
图79是对具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器和具备旋风集尘室并具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器表示排气中所含的粒子的减少率(%)与压力损失(Pa)的关系的图。
如图79所示,具备实施方式1-1的尘埃凝聚路10的电动吸尘器,与具备其他的实施方式的尘埃凝聚路的电动吸尘器相比,排气粒子的减少率更高,然而压力损失也最高。另一方面,具备实施方式1-7的尘埃凝聚路70的电动吸尘器中,排气粒子的减少率最低,然而压力损失也很低。
实施例2
图76是作为对照机表示具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器的整体的概略情况的图,图77是表示具备了本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器的整体的概略情况的图。
如图76和图77所示,无论是对于对照机6a、具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器6b的哪一方,电动吸尘器6a、6b的延长管502的管长a都为700mm,延长管502的管内径为35mm,管中心的风速设为20m/秒。
如图77所示,在具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器6b中,在与延长管502的头端距离c的位置形成了长度b的尘埃凝聚路。尘埃凝聚路的长度b设为400mm,距离c设为100mm。作为使粒子带正电的第一带电部使用聚丙烯树脂,作为使粒子带负电的第二带电部使用尼龙树脂。
排气中所含的粒子的大小和数目是依照JIS C 9802(家用吸尘器的性能测定方法)测定的。
图80是对具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器和具备旋风集尘室并具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器表示排气中所含的粒子的大小与数目的关系的图。而且,图80的纵轴是将最大值设为1而相对地表示了尘埃的个数的值。
如图80所示,对具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器和具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器,比较了排气中的粒子的大小与数目的关系。
作为本发明的尘埃凝聚路,使用了实施方式1-1的尘埃凝聚路10、实施方式1-11的尘埃凝聚路110、实施方式1-12的尘埃凝聚路。作为实施方式1-12的尘埃凝聚路,使用了将突起的部分利用带电构件形成的尘埃凝聚路。无论在使用了实施方式1-1的尘埃凝聚路10、实施方式1-11的尘埃凝聚路110、实施方式1-12的尘埃凝聚路的哪一个的电动吸尘器中,与以往的电动吸尘器相比,排气中的尘埃的个数都减少了。特别是可以清楚地看到粒子直径为0.1μm~0.4μm的尘埃的减少。另外,具备本发明的实施方式1-12的尘埃凝聚路的电动吸尘器,与具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器相比,如果以排气中所含的粒子当中的粒径为0.1μm以上的排气粒子的总数来比较,则有40.1%的减少。对于实施方式1-12的尘埃凝聚路,除了使用本实施例中所用的将突起的部分利用带电构件形成的尘埃凝聚路以外,使用将突起的下游侧利用带电构件形成的尘埃凝聚路或将突起的上游侧利用带电构件形成的尘埃凝聚路,也可以获得尘埃凝聚的效果。实施方式1-12中,如果将尘埃凝聚的效果以下降的顺序表示,则成为:将突起的部分用带电构件形成的情况、将突起的下游侧用带电构件形成的情况、将突起的上游侧用带电构件形成的情况。
实施例3
进行了研究由突起的高度造成的异物的钩挂容易度的差别的实验。设圆管的直径D=40mm,流动的代表流速=20m/秒,常温常压。表中的○标记表示3次都没有异物的钩挂的,×标记表示3次都钩挂在三角锥上。△标记表示3次测定中有1次异物钩挂在紊乱产生部上。这里在表5中表示如下的结果,即,三角锥的底面的形状相同,将作为突起的三角锥的高度h设为h=D/α,将α的值变为2、4、8、16,在作为流路的圆管内对表5所示的合计10种异物各进行了3次流入异物时是否在紊乱产生部上钩挂异物的抽吸测定。另外,作为参考同样地给出实施方式1-6中所示的尘埃凝聚路的测定结果。
[表5]
根据表5所示的结果可知,在设三角锥高度为h=5mm((1/8)D)的情况下,大部分的异物没有钩挂地通过。另外,在设为从三角锥的底面部将各边直接沿与流动垂直的方向配置高度方向的三角柱那样的形状的情况下,由于像本实施方式那样,相对于流动来说并非斜边,因此异物容易钩挂。表6中表示在形成三角锥的各边上形成了圆角部的情况的相同测定的结果。
[表6]
Figure G2007800366552D01622
Figure G2007800366552D01631
如表6所示,即使在三角锥高度h=10mm((1/4)D)的情况下,通过在形成三角锥的各边上形成圆角部,也很难钩挂异物。
实施例4
作为本发明的一个效果,有减少电动吸尘器的排气中的微粒的效果。它是如下的效果,即,通过在电动吸尘器的集尘机构的上游将微粒凝聚而增大平均尺寸,来提高集尘机构的捕集效率,减少排气中所含的微粒数。
下面,对针对以往的电动吸尘器和具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器研究了排气中所含的粒子的大小与数目的关系的实验结果进行说明。
图76是作为对照机表示具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器的整体的概略情况的图,图77是表示具备了本发明的尘埃凝聚路中所应用的旋涡产生机构的电动吸尘器的整体的概略情况的图。
如图76和图77所示,无论是对于对照机、具备本发明的尘埃凝聚路中所应用的旋涡产生机构的电动吸尘器的哪一方,以往的电动吸尘器6a、具备本发明的尘埃凝聚路中所应用的旋涡产生机构的电动吸尘器6b的延长管502的管长a都为700mm,延长管502的管内径为35mm,管中心的风速设为20m/秒。
如图77所示,在具备本发明的尘埃凝聚路中所应用的旋涡产生机构的电动吸尘器中,在与延长管502的头端距离c的位置形成了长度b的尘埃凝聚路。尘埃凝聚路的长度b设为200mm,距离c设为100mm。
排气中所含的粒子的大小和数目是依照JIS C 9802(家用吸尘器的性能测定方法)测定的。
根据测定的结果,求出了具备本发明的尘埃凝聚路中所应用的旋涡产生机构的电动吸尘器6b的排气量减少率。排气量的减少率是如下所示地求出的。即,将具备本发明的尘埃凝聚路中所应用的旋涡产生机构的电动吸尘器6b的排气中测定到的粒子的数目相对于在以往的电动吸尘器6a的排气中测定到的粒子的数目减少的比例设为排气量的减少率。例如,如果排气量的减少率为30%,则表示具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器6b的排气中测定到的粒子数为以往的电动吸尘器6a的排气中测定到的粒子数的70%。排气量的减少率是对粒子直径为0.1μm以上的排气粒子的总数求出的。
将作为应用于电动吸尘器6b中所具备的尘埃凝聚路中的旋涡产生机构,使用了实施方式2-A到实施方式2-K的尘埃凝聚路的旋涡产生机构时的排气量减少率表示在表7中。
[表7]
Figure G2007800366552D01651
图81是对具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器和具备旋风集尘室并具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器表示排气中所含的粒子的大小与数目的关系的图。而且,图81的纵轴是将最大值设为1而相对地表示了尘埃的个数的值。
作为应用于本发明的尘埃凝聚路中的旋涡产生机构,使用了实施方式2-A的尘埃凝聚路10的旋转部13、实施方式2-K的尘埃凝聚路110的突起113。无论在使用了实施方式2-A的尘埃凝聚路10的旋转部13、实施方式2-K的尘埃凝聚路110的突起113的哪一个的电动吸尘器中,与以往的电动吸尘器相比,排气中的尘埃的个数都减少了。特别是可以清楚地看到粒子直径为0.1μm~0.4μm的尘埃的减少。
图82是对具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器和具备旋风集尘室并具备本发明的尘埃凝聚路中应用的旋涡产生机构的电动吸尘器表示排气中所含的粒子的减少率(%)与压力损失(Pa)的关系的图。
如图82所示,具备实施方式2-A的尘埃凝聚路10的旋转部13的电动吸尘器,与具备其他的实施方式的尘埃凝聚路的旋涡产生机构的电动吸尘器相比,排气粒子的减少率更高,然而压力损失也最高。另一方面,具备实施方式2-G的尘埃凝聚路70的突起73a、73b的电动吸尘器中,排气粒子的减少率最低,然而压力损失也很低。
下面,对针对尘埃凝聚路具备带电部的情况下和不具备带电部的情况下研究了排气中所含的粒子的大小与数目的关系的实验结果进行说明。
图76是作为对照机表示具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器的整体的概略情况的图,图77是表示具备了本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器的整体的概略情况的图。
如图76和图77所示,无论是对于对照机、具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器的哪一方,电动吸尘器6的延长管502的管长a都为700mm,延长管502的管内径为35mm,管中心的风速设为20m/秒。
如图77所示,在具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器6中,在与延长管502的头端距离c的位置形成了长度b的尘埃凝聚路。尘埃凝聚路的长度b设为400mm,距离c设为100mm。作为带电部的电极材料使用了不锈钢。施加在带电部的电极上的电压为4kV。另外,作为带电部中所用的其他的电极材料,可以使用钨。
排气中所含的粒子的大小和数目是依照JIS C 9802(家用吸尘器的性能测定方法)测定的。
图83是对具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器、具备旋风集尘室并具备本发明的尘埃凝聚路的旋涡产生机构而不具备带电部的电动吸尘器、具备旋风集尘室并具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器表示排气中所含的粒子的大小与数目的关系的图。另外,图83的纵轴是将最大值设为1而相对地表示了尘埃的个数的值。
如图83所示,对具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器、具备本发明的尘埃凝聚路的旋涡产生机构而不具备带电部的电动吸尘器、具备本发明的尘埃凝聚路的电动吸尘器,比较了排气中的粒子的大小和数目。
作为本发明的尘埃凝聚路的旋涡产生机构,使用了实施方式2-A的尘埃凝聚路10的旋转部13、实施方式2-K的尘埃凝聚路110的突起113。作为本发明的尘埃凝聚路,使用了在实施方式2-1的尘埃凝聚路中使用了实施方式2-K的旋涡产生机构的尘埃凝聚路。无论使用了实施方式2-A的尘埃凝聚路10的旋转部13、实施方式2-K的尘埃凝聚路110的突起113、实施方式2-1的尘埃凝聚路的哪一个的电动吸尘器,与以往的电动吸尘器相比排气中的尘埃的个数都减少了。特别是可以清楚地看到粒子直径为0.1μm~0.4μm的尘埃的减少。另外,具备本发明的实施方式2-1的尘埃凝聚路的电动吸尘器中,与具备了旋风集尘室的以往的电动吸尘器相比,如果用排气中所含的粒子当中的粒径为0.1μm以上的排气粒子的总数来比较,则有40.1%的减少。
应当认为,以上所公开的实施方式和实施例在所有的方面都只是例示,而不是限制性的。本发明的范围并非由以上的实施方式和实施例给出,而是由权利要求书的范围给出,包括在与权利要求书的范围等价的意味及范围内的所有的修正和变形。
工业上的利用可能性
本发明可以用于具有捕集尘埃的过滤器等的电动吸尘器、空气净化器、空气调节器等中。

Claims (9)

1.一种尘埃凝聚路(40),
具备:
气体所流过的流路(41)、
形成所述流路(41)的壁(42)、
在流过所述流路(41)的气体中使旋涡产生的突起(43),
所述突起(43)被按照使通过所述突起(43)周围的气体的速度不均一的方式从所述壁(42)的内面突出地形成,并在所述流路(41)内沿着气体流动的方向被配置多个,在与气体流动的方向垂直的方向的面内被配置多个,
所述突起(43)被配置为,在从所述流路(41)的上游侧向下游侧将所述突起(43)投影时,各个所述突起(43)的至少一部分与其他的所述突起(43)相互重合,
所述突起(43)被配置为,位于气流的下游侧的所述突起(43)的上游侧端部被配置于比位于上游侧的所述突起(43)的下游侧端部更靠上游侧的位置。
2.根据权利要求1所述的尘埃凝聚路(60),其中,所述突起(63a、63b、63c、63d)具有:将流过所述流路(61)的气体中所含的尘埃带正接触电的第一突起部(63a、63d)、将流过所述流路(61)的气体中所含的尘埃带负接触电的第二突起部(63b、63c),所述第一突起部(63a、63d)与所述第二突起部(63b、63c)被相面对地配置。
3.根据权利要求2所述的尘埃凝聚路,其中,所述突起(43)由与所述壁(42)相同的材质形成。
4.根据权利要求1所述的尘埃凝聚路(40),其中,所述突起(43)的从所述壁(42)算起的高度为所述流路(41)的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度的八分之一以下。
5.根据权利要求1所述的尘埃凝聚路,其中,所述突起的从所述壁算起的高度为所述流路的与气体流动的方向垂直的截面的代表长度的四分之一以下,在所述突起的端面,形成有该端面被圆化了的圆角部。
6.根据权利要求1所述的尘埃凝聚路,其中,所述突起在所述流路中配置于没有缩流的位置。
7.根据权利要求1所述的尘埃凝聚路,其中,所述突起在所述流路内,配置于与所述流路的入口相隔所述流路的截面的代表长度的4倍距离的位置。
8.根据权利要求1所述的尘埃凝聚路,其中,在所述流路的入口端面,形成有该端面被圆化了的圆角部,所述突起配置于所述流路的入口附近。
9.一种电动吸尘器,其具有:电动鼓风机(567)、从吸入口(501)与所述电动鼓风机(567)连通的通风路(502)、集尘部(561),利用由所述电动鼓风机(567)产生的气流从所述吸入口(501)抽吸尘埃,将穿过所述通风路(502)的尘埃收集在所述集尘部(561)中,其中,
所述通风路(502)具有尘埃凝聚路(40),
所述尘埃凝聚路(40),具备:
气体所流过的流路(41)、
形成所述流路(41)的壁(42)、
在流过所述流路(41)的气体中使旋涡产生的突起(43),
所述突起(43)被按照使通过所述突起(43)周围的气体的速度不均一的方式从所述壁(42)的内面突出地形成,并在所述流路(41)内沿着气体流动的方向被配置多个,在与气体流动的方向垂直的方向的面内被配置多个,
所述突起(43)被配置为,在从所述流路(41)的上游侧向下游侧将所述突起(43)投影时,各个所述突起(43)的至少一部分与其他的所述突起(43)相互重合,
所述突起(43)被配置为,位于气流的下游侧的所述突起(43)的上游侧端部被配置于比位于上游侧的所述突起(43)的下游侧端部更靠上游侧的位置。
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