CN108499750B - 分离装置 - Google Patents

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CN108499750B CN201810112722.4A CN201810112722A CN108499750B CN 108499750 B CN108499750 B CN 108499750B CN 201810112722 A CN201810112722 A CN 201810112722A CN 108499750 B CN108499750 B CN 108499750B
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Abstract

提供能够减小压力损失的分离装置。分离装置(1)具备外筒体(2)、旋转体(3)、多个桨叶(36)、马达(4)和排气管道(5)。外筒体在第1端(21)具有气体的流入口(23),在第2端(22)具有气体的流出口(24)。多个桨叶连结于旋转体。马达使旋转体旋转。外筒体在第1、第2端间具有将外筒体的内外相连的排出孔。排气管道设在外筒体的第2端侧。排气管道具备导入管道部(51)和导出管道部(52)。导入管道部具有在外筒体侧的一端具有开口的筒状的外侧壁(515)、设于外侧壁的流通孔(516)、和从外侧壁的与外筒体侧相反侧的另一端向内方突出的底壁(514)。导出管道部是筒状,与导入管道部的流通孔的边缘部相连。

Description

分离装置
技术领域
本发明涉及分离装置,更详细地讲,涉及将气体中包含的固体从气体分离的分离装置。
背景技术
以往,作为这种分离装置,已知有例如具备转子(旋转体)、多个流路、送风部、驱动装置(马达)和排出部的分离器(国际公开第2016/092847号)。
多个流路分别具有气体的流入口及流出口。多个流路处于转子的旋转中心轴的周围。送风部使气体流到多个流路中。驱动装置通过使转子旋转,使多个流路绕旋转中心轴旋转。排出部将在多个流路的各自中产生的气流(例如空气)中包含的固体(例如,微粒子、尘埃等)向远离旋转中心轴的方向排出。
分离器具备将转子、多个流路、送风部和驱动装置包围的外轮廓。外轮廓具有使气体穿过的多个吸气部和使气体穿过的多个排气部。排出部被形成在外轮廓上。
在分离器中,从外轮廓的外部经过多个吸气部向外轮廓的内部进入的气体进入到多个流路的各自中,在多个流路的各自中发生气体的旋绕流。并且,该旋绕的气体从多个流路的各自的流出口出来。此时,当在从外轮廓的外部进入内部的气体中包含的固体在多个流路的各自中乘着旋绕流旋绕时,受到离心力而朝向外轮廓侧,当经过排出部附近时被从排出部排出。并且,被清洁化的气体从外轮廓的内部经过多个排气部流出至外轮廓的外部。
发明内容
在分离器中,有如下课题:如果想要使将气体中包含的固体从气体分离的分离性能提高,则压力损失增加。
本发明的目的在于提供一种能够实现压力损失的减小的分离装置。
有关本发明的一技术方案的分离装置具备外筒体、旋转体、多个桨叶、马达和排气管道。上述外筒体在第1端具有气体的流入口,在第2端具有气体的流出口。上述旋转体在上述外筒体的内侧以上述旋转体的旋转中心轴与上述外筒体的中心轴对齐的方式配置。多个桨叶在上述旋转体与上述外筒体之间在上述旋转体的外周方向上分离地配置,并被连结于上述旋转体。上述马达使上述旋转体绕上述旋转中心轴旋转。上述排气管道被配置在上述外筒体的上述第2端侧,内部空间与上述外筒体的上述流出口相连。上述外筒体在上述第1端与上述第2端之间具有将上述外筒体的内外相连的排出孔。上述排气管道具有导入管道部和导出管道部。上述导入管道部具有在上述外筒体侧的一端具有开口的筒状的外侧壁、设置于上述外侧壁的流通孔、和从上述外侧壁的与上述外筒体侧相反侧的另一端向内方突出的底壁。上述导出管道部是两端开口的筒状,与上述导入管道部的上述流通孔的边缘部相连。
发明效果
本发明的分离装置能够实现压力损失的减小。
附图说明
图1A是有关本发明的一实施方式的分离装置的主要部立体图。
图1B是同上的分离装置的从其他方向观察的主要部立体图。
图2是同上的分离装置的主要部截面立体图。
图3A是同上的分离装置的主视图。
图3B是同上的分离装置的左侧视图。
图4表示同上的分离装置,是图3A的X-X线剖视图。
图5表示同上的分离装置,是图3A的Y-Y线剖视图。
图6表示同上的分离装置,是图3A的Z-Z线截面立体图。
图7是同上的分离装置的分解立体图。
图8是同上的分离装置的部分分解立体图。
图9A表示同上的分离装置中的外筒体及捕集器,是从上侧观察的分解立体图。
图9B表示同上的分离装置中的外筒体及捕集器,是从下侧观察的分解立体图。
图10是实施方式1的变形例的分离装置的部分分解立体图。
图11是有关本发明的实施方式2的分离装置的主要部截面立体图。
图12是有关本发明的实施方式3的分离装置的分解立体图。
图13A是有关实施方式3的变形例1的分离装置的主要部立体图。
图13B是同上的分离装置的主要部右侧视图。
图14A是有关实施方式3的变形例2的分离装置的主要部立体图。
图14B是同上的分离装置的主要部右侧视图。
图15是有关本发明的实施方式4的分离装置的截面立体图。
图16是同上的分离装置的部分分解立体图。
图17A是同上的分离装置的排气管道的平面图。
图17B是同上的分离装置的排气管道的侧视图。
图18是表示参考例2的分离装置的导出管道部的第1部分的管道宽度与全压效率的关系的模拟结果的图。
图19A及19B是表示在参考例2的分离装置中变更了导出管道部的第1部分的管道宽度的情况下的排气管道内的粒子的轨迹的模拟结果的例子的图。
图20是有关本发明的实施方式5的分离装置的剖视图。
图21是同上的分离装置的部分分解立体图。
图22A是同上的分离装置的排气管道的平面图。
图22B是同上的分离装置的排气管道的侧视图。
图23A是参考例2的分离装置的排气管道的侧视图。
图23B是表示图23A的区域B1中的流体的流动的模拟结果的一例的图。
图24A是参考例3的分离装置的排气管道的侧视图。
图24B是表示图24A的区域B2中的流体的流动的模拟结果的一例的图。
图25是有关本发明的实施方式6的分离装置的部分分解立体图。
图26A~26C是表示参考例4的分离装置的速度分布的模拟结果的一例的图。
图27A~27C是表示参考例5的分离装置的速度分布的模拟结果的一例的图。
图28是表示关于参考例4、参考例5及比较例3的分离装置的分离特性的模拟结果的一例的图。
标号说明
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F分离装置
2外筒体
20中心轴
21第1端
22第2端
23流入口
24流出口
25排出孔
3旋转体
30旋转中心轴
300内筒体
301中心轴
36桨叶
360a第1面
360b第2面
4马达
5、5D、5E、5F排气管道
51导入管道部
510中心轴
514底壁
515侧壁(外侧壁)
5150内周面
5151第1端(一端)
5152第2端(另一端)
516流通孔
518内侧壁
5180外周面
52导出管道部
5201第1流路部
5202第2流路部
5211第1侧壁(一侧壁)
6捕集器
具体实施方式
(实施方式)
以下,基于图1A~图9B对本实施方式的分离装置1进行说明。
分离装置1例如被设置在具有送风功能的空调设备的上游侧,将空气(气体)中的固体分离。空调设备例如是将空气从上游侧向下游侧送风的送风装置。送风装置例如是电动风扇。空调设备并不限于送风装置,例如也可以是换气装置、空气调节机、供气柜风扇(cabinet fan)、具备送风装置和热交换器的空气调和系统等。通过空调设备流到分离装置1中的空气的流量例如是100m3/h~300m3/h。流到分离装置1中的空气的流量与流过空调设备的空气的流量大致相同。
分离装置1如图1A、图1B、图2、图4~图7所示,具备外筒体2、旋转体3、多个桨叶36、马达4和排气管道5。外筒体2在第1端21具有气体的流入口23,在第2端22具有气体的流出口24。旋转体3被配置在外筒体2的内侧。多个桨叶36被连结于旋转体3。在分离装置1中,如图2及图4所示,在外筒体2与旋转体3之间,形成有从流入口23朝向流出口24的流路200。马达4使旋转体3旋转。这里,分离装置1具备被连结在旋转体3和马达4的旋转轴42的两者上的轴杆7。此外,分离装置1具备将轴杆7与马达4的旋转轴42连结的联轴器(shaft coupling)8(参照图2、图4及图7)。此外,排气管道5被配置在外筒体2的第2端22侧(参照图3A、图4、图6及图7)。
分离装置1能够使从上游侧流入到流路200中的空气一边绕旋转体3以螺旋状旋转,一边向流路200的下游侧流动。这里的“上游侧”,是指以空气流动方向看时的上游侧(一次侧)。此外,“下游侧”是指以空气流动方向看时的下游侧(二次侧)。分离装置1的外筒体2为了将空气中包含的固体向外筒体2的外侧排出,具有使外筒体2的内外连通(相连)的排出孔25(参照图2、图5、图7、图9A及图9B)。此外,分离装置1具备供被从外筒体2的内侧经过排出孔25排出的固体进入的捕集器6。在分离装置1中,被分离固体后的空气(被清洁化的空气)的一部分从外筒体2的流出口24向排气管道5流动。
作为空气中的固体,例如可以举出微粒子、尘埃等。作为微粒子,例如可以举出粒子状物质等。作为粒子状物质,有作为微粒子直接被释放到空气中的一次生成粒子、作为气体被释放到空气中并在空气中生成为微粒子的二次生成粒子等。作为一次生成粒子,例如可以举出土壤粒子(黄砂等)、粉尘、植物性粒子(花粉等)、动物性粒子(霉菌的孢子等)、煤等。粒子状物质按大小分类,例如可以举出PM2.5(微小粒子状物质)、PM10、SPM(悬浮粒子状物质)等。PM2.5是透过在粒子径2.5μm下拥有50%的捕集效率的分粒装置的微粒子。PM10是透过在粒子径10μm下拥有50%的捕集效率的分粒装置的微粒子。SPM是透过在粒子径10μm下拥有100%的捕集效率的分粒装置的微粒子,相当于PM6.5-7.0,是比PM10稍小的微粒子。
以下,对分离装置1的各构成要素更详细地说明。
如上述那样,分离装置1具备外筒体2、旋转体3、多个桨叶36、马达4、轴杆7、联轴器8、捕集器6、排气管道5。
外筒体2被形成为圆筒状,在第1端21具有气体的流入口23,在第2端22具有气体的流出口24。外筒体2的材料例如是ABS树脂。
旋转体3如图4及图5所示,在外筒体2的内侧与外筒体2同轴地配置。所谓“与外筒体2同轴地配置”,是指将旋转体3以使旋转体3的旋转中心轴30(参照图4)与外筒体2的中心轴20(参照图4及图9A)对齐的方式配置。在旋转体3中,与旋转中心轴30正交的截面(例如,参照图5)中的外周线是圆形状。旋转体3的材料例如是聚碳酸酯树脂。
在沿着旋转体3的旋转中心轴30的方向上,旋转体3的长度比外筒体2的长度短。旋转体3如图4所示,具有流入口23侧的第1端31和流出口24侧的第2端32。旋转体3的第1端31在沿着外筒体2的中心轴20的方向上、在外筒体2的流入口23与流出口24之间被配置在流入口23的附近。此外,旋转体3的第2端32在沿着外筒体2的中心轴20的方向上、在外筒体2的流入口23与流出口24之间被配置在流出口24的附近。
在外筒体2与旋转体3之间,配置有被连结到旋转体3上的多个(这里是24片)桨叶36。多个桨叶36的各自的材料例如是聚碳酸酯树脂。
将多个桨叶36分别如图4及图5所示,以在与外筒体2的内周面27之间形成间隙的方式配置。换言之,分离装置1在多个桨叶36的各自与外筒体2的内周面27之间有间隙。即,多个桨叶36的各自的从旋转体3的外周面37的突出长度比旋转体3的径向上的旋转体3的外周面37与外筒体2的内周面27的距离短。将多个桨叶36分别在旋转体3的外周面37与外筒体2的内周面27之间的空间(流路200)中与旋转体3的旋转中心轴30平行地配置。多个桨叶36分别是平板状。将多个桨叶36分别以与沿着旋转体3的周向的方向交叉(在本实施方式中是大致正交)的方式配置。将多个桨叶36如图5所示那样在旋转体3的周向上大致等间隔地分离地配置。
上述的旋转体3如图2、图4及图7所示,具备在沿着外筒体2的中心轴20(参照图4及图9A)的方向上排列的2个旋转部件3a、3b。旋转部件3a、3b如图4所示那样被形成为有底圆筒状。更详细地讲,2个旋转部件3a、3b在流入口23侧的第1端31a、31b具有底壁33a、33b,在流出口24侧的第2端32a、32b具有开口34a、34b。以下,为了说明的方便,也有将2个旋转部件3a、3b中的处于距流入口23较近的位置(相对地靠上游侧)的旋转部件3a称作上游侧旋转部件3a、将处于距流出口24较近的位置(相对地靠下游侧)的旋转部件3b称作下游侧旋转部件3b的情况。在有底圆筒状的上游侧旋转部件3a中,底壁33a被形成为向流入口23侧隆起的形状。由此,在分离装置1中,能够减小从外筒体2的流入口23流入的气体的压力损失。此外,在上游侧旋转部件3a的内侧,设有与上游侧旋转部件3a为一体的加强壁38。由此,在分离装置1中,能够使上游侧旋转部件3a的机械强度进一步提高。此外,在有底圆筒状的下游侧旋转部件3b的内侧,设有从下游侧旋转部件3b的底壁33b的中央部向开口34b侧突出的圆筒状的肋39。在沿着外筒体2的中心轴20的方向上,肋39的长度比下游侧旋转部件3b的长度短。
在分离装置1中,多个桨叶36分别由从上游侧旋转部件3a的外周面突出的桨叶片36a、和从下游侧旋转部件3b的外周面突出的桨叶片36b构成(参照图4)。换言之,在分离装置1中,连结在上游侧旋转部件3a上的多个(24片)桨叶片36a与连结在下游侧旋转部件3b上的多个(24片)桨叶片36b一对一地对应,构成多个(24片)桨叶36。以下,为了说明的方便,也有将桨叶片36a称作上游侧桨叶片36a、将桨叶片36b称作下游侧桨叶片36b的情况。
将多个上游侧桨叶片36a在旋转体3的周向上以大致等间隔分离地配置。此外,将多个下游侧桨叶片36b在旋转体3的周向上以大致等间隔分离地配置。这里,一对一地对应的上游侧桨叶片36a和下游侧桨叶片36b在与外筒体2的中心轴20平行的方向上排列在一直线上。
旋转体3如图2、图4及图7所示,经由轴杆7及联轴器8被与马达4的旋转轴(轴杆)42连结。更详细地讲,在分离装置1中,旋转体3被连结在轴杆7上,轴杆7被联轴器8与马达4的旋转轴42连结。在分离装置1中,将旋转轴42和轴杆7以排列在一直线上的方式配置。
马达4使旋转体3绕旋转体3的旋转中心轴30旋转。旋转体3的转速例如是1500rpm~3000rpm。马达4例如是直流马达。马达4例如被外部的驱动电路驱动。
马达4如图2及图4所示,具备马达主体41和一部分从马达主体41突出的上述的旋转轴42。旋转轴42是圆柱状。马达4被配置在旋转体3的内侧。更详细地讲,马达4被配置在下游侧旋转部件3b的内侧。这里,分离装置1具备容纳马达4及联轴器8的马达壳体9(参照图2、图4及图7)。马达壳体9被容纳在下游侧旋转部件3b内。马达壳体9被用多个螺钉相对于后述的后罩12固定。
马达壳体9的材料例如是铝。马达壳体9如图4所示,具有壳体主体部90和凸缘部95。壳体主体部90在流入口23侧的第1端91具有底壁93,在流出口24侧的第2端92具有开口94。这里,在马达壳体9中,在壳体主体部90的底壁93上,形成有供联轴器8穿过的圆形状的孔931。此外,马达壳体9具有从底壁93上的孔931的周缘向流入口23侧突出的有底圆筒状的联轴器容纳部98。在马达壳体9中,在联轴器容纳部98的底壁983上,形成有供轴杆7穿过的圆形状的孔987。凸缘部95从壳体主体部90的第2端92朝向壳体主体部90的径向外方突出。凸缘部95是为了用多个螺钉将马达壳体9相对于后罩12固定而设置的。
轴杆7(参照图4、图5及图7)是圆棒状,具有较长方向的第1端71、和与第1端71相反侧的第2端72。轴杆7的材料例如是不锈钢。将轴杆7以其轴线与旋转体3的旋转中心轴30一致的方式配置。换言之,将轴杆7以其轴线与外筒体2的中心轴20一致的方式配置。轴杆7的一部分被配置在旋转体3内。更详细地讲,在分离装置1中,轴杆7的第1端71在沿着外筒体2的中心轴20的方向上被配置在比外筒体2的第1端21靠外侧,轴杆7的第2端72被配置在下游侧旋转部件3b的内侧。这里,轴杆7如图4所示,穿过在上游侧旋转部件3a的底壁33a上的中央形成的孔35a、和在下游侧旋转部件3b的底壁33b上的中央形成的孔35b。此外,旋转体3被用2个螺栓78(参照图4)和与2个螺栓78一对一地对应的2个螺母相对于轴杆7连结。2个螺栓78分别穿过在轴杆7中沿径向贯通的孔。由此,旋转体3能够与轴杆7一起旋转。
分离装置1具备用来将轴杆7旋转自如地支承的第1轴承75及第2轴承76(参照图4及图7)。由此,在分离装置1中,能够通过马达4使旋转体3更稳定地旋转。在分离装置1中,第1轴承75将轴杆7的第1端71旋转自如地支承。此外,在分离装置1中,第2轴承76将轴杆7的第2端72的附近的部位旋转自如地支承。第2轴承76被用2根螺钉固定在联轴器容纳部98的底壁983上。轴杆7的第2端72被用联轴器8与马达4的旋转轴42连结。联轴器8被配置在下游侧旋转部件3b的内侧。
分离装置1如图1A~图8所示,还具备前罩(第1罩)11和后罩(第2罩)12。此外,分离装置1如图3A、图4~8所示,还具备底罩(第3罩)13。
前罩11被用多个(例如4根)螺钉可拆装地相对于从外筒体2的第1端21向外方突出的第1凸缘211(参照图1B及图2)安装。后罩12被用多个(例如4根)螺钉可拆装地相对于从外筒体2的第2端22向外方突出的第2凸缘221(参照图1A及图2)安装。相对于前罩11及后罩12分别用多个(例如2根)螺钉将底罩13可拆装地安装。
从沿着外筒体2的中心轴20的一方向观察,前罩11的外周形状是正方形。前罩11如图1A及图2所示,具备第1框架部111、轴承安装部112和4个第1梁部113。第1框架部111被与第1凸缘211重叠配置。第1框架部111的外周形状与前罩11的外周形状相同。第1框架部111的内周形状是圆形。第1框架部111的内径与外筒体2的内径大致相同。第1框架部111被用多个螺钉相对于第1凸缘211固定。轴承安装部112是圆环状,被配置在第1框架部111的内侧。在轴承安装部112上安装上述第1轴承75。4个第1梁部113将第1框架部111与轴承安装部112相连。将4个第1梁部113在轴承安装部112的周向上以大致等间隔分离地配置。第1轴承75是套筒轴承,通过被压入到轴承安装部112中而被安装到轴承安装部112中。前罩11的材料例如是铝。
从沿着外筒体2的中心轴20的一方向观察,后罩12的外周形状是正方形。后罩12如图1B及图2所示,具备第2框架部121、壳体安装部122和4个第2梁部123。第2框架部121的外周形状与后罩12的外周形状相同。第2框架部121的内周形状是圆形。第2框架部121的内径优选的是与外筒体2的内径相同。第2框架部121被与第2凸缘221重叠配置。第2框架部121被用多个螺钉相对于第2凸缘221固定。壳体安装部122是圆环状,被配置在第2框架部121的内侧。在壳体安装部122上,重叠配置着马达壳体9的凸缘部95。马达壳体9的凸缘部95被用多个螺钉固定在壳体安装部122上。4个第2梁部123将第2框架部121与壳体安装部122相连。将4个第2梁部123在壳体安装部122的周向上以大致等间隔分离地配置。后罩12的材料例如是铝。
底罩13(参照图3A、图4~图8)被结合在前罩11及后罩12上。底罩13被配置在外筒体2的下方。底罩13是以沿着外筒体2的中心轴20的方向为较长方向的矩形板,较长方向的一端被用多个螺钉相对于前罩11固定,较长方向的另一端被用多个螺钉相对于后罩12固定。底罩13的较长方向的长度比外筒体2的长度长,底罩13的较短方向的长度比外筒体2的外径长。底罩13的材料例如是铝。
在分离装置1中,包括前罩11、后罩12和底罩13的箱体100如图3A及图8所示那样将外筒体2从三方包围。箱体100也可以除了前罩11、后罩12及底罩13以外,还具备配置在外筒体2的上方的顶罩。此外,箱体100也可以还具备在外筒体2的径向上被配置在外筒体2的两侧的一对侧罩。
分离装置1如图3A、图3B、图4、图7及图8所示,还具备前面板16、后面板17和通气面板18。
前面板16的外周形状是正方形。在前面板16形成有在其厚度方向上贯通的通气孔161(参照图1A、图4及图7)。前面板16被重叠配置在前罩11的与外筒体2侧相反侧。前面板16被多个螺钉固定在前罩11上。通气孔161的开口形状是圆形。通气孔161的内径比外筒体2的内径及旋转体3的外径小,比前罩11的轴承安装部112的外径大。通气孔161的内径比流入口23的内径小。因而,在外筒体2的流入口23中气体穿过的区域受通气孔161限制。从外筒体2的第1端21侧观察(从沿着外筒体2的中心轴20的方向观察),旋转体3的旋转中心轴30位于通气孔161的周缘的内侧。即,从外筒体2的第1端21侧观察,旋转体3的旋转中心轴30位于外筒体2的流入口23的周缘的内侧。所谓“从外筒体2的第1端21侧观察,旋转体3的旋转中心轴30位于流入口23的周缘的内侧”,意味着从外筒体2的第1端21侧观察,轴杆7的轴线处于流入口23的周缘的内侧。从沿着旋转体3的旋转中心轴30的方向观察,通气孔161位于多个桨叶36的外侧的端部的旋转轨迹的范围内。在本实施方式中,如图4所示,通气孔161的内径比在旋转体3的一径向上夹着旋转体3配置的一对桨叶36的在该一径向上的两端间的距离小。即,从外筒体2的第1端21侧观察,通气孔161的整体(外筒体2的流入口23的整体)位于多个桨叶36的旋转区域的内侧。前面板16的材料例如是铝。
后面板17的外周形状是正方形。在后面板17形成有在其厚度方向上贯通的通气孔171(参照图3B、图4、图7及图8)。后面板17被重叠配置在后罩12的与外筒体2侧相反侧。后面板17被用多个螺钉固定在后罩12上。通气孔171的开口形状是圆形。通气孔171的内径与外筒体2的内径(流出口24的内径)相同,比旋转体3的外径及后罩12的壳体安装部122的外径大。从沿着旋转体3的旋转中心轴30的方向观察,多个桨叶36的旋转轨迹的全部位于通气孔171的内侧。在本实施方式中,如图4所示,通气孔171的内径比在旋转体3的一径向上夹着旋转体3配置的一对桨叶36的在该一径向上的两端间的距离大。即,从外筒体2的第2端22侧观察(从沿着外筒体2的中心轴20的方向观察),多个桨叶36的旋转区域的整体位于通气孔171的周缘的内侧(外筒体2的流出口24的周缘的内侧)。后面板17的材料例如是铝。
通气面板18的外周形状是大致圆形。通气面板18的外径与后罩12的壳体安装部122(参照图1B、图2及图3B)的外径相同。在通气面板18的中央部设有网181(参照图3B及图4)。通气面板18在后罩12的与外筒体2侧相反侧被重叠配置在壳体安装部122上。通气面板18被用多个螺钉固定在壳体安装部122上。
在分离装置1中,连结在轴杆7上的旋转体3的旋转方向与马达4的旋转轴42(参照图2及图4)的旋转方向相同。旋转体3的旋转方向从外筒体2的流入口23侧观察是顺时针的方向(图5中的箭头A1的方向)。旋转体3的旋转方向从外筒体2的流出口24侧观察是逆时针的方向。旋转体3的旋转角速度与马达4的旋转轴42的旋转角速度相同。
在分离装置1中,如果通过马达4的旋转轴42的旋转而旋转体3旋转,则旋转体3和多个桨叶36向相同的方向旋转。分离装置1通过旋转体3旋转,能够对流入到流路200(参照图2、图4~图6)中的空气赋予绕旋转中心轴30(参照图4)的旋转方向的力。在分离装置1中,通过旋转体3旋转,在流路200中流动的空气的速度矢量具有与旋转中心轴30平行的方向的速度分量和绕旋转中心轴30的旋转方向的速度分量。
关于分离装置1的分离特性,有随着旋转体3的旋转速度变快而分离效率变高的趋势。此外,关于分离装置1的分离特性,有随着分粒径变大而分离效率变高的趋势。在分离装置1中,例如优选的是设定旋转体3的旋转速度以将规定粒径以上的微粒子分离。作为规定粒径的微粒子,例如,设想了空气动力学的粒子径是0.3μm~10μm的粒子。所谓“空气动力学的粒子径”,是指空气动力学的动态与比重1.0的球形粒子等价那样的粒子的直径。空气动力学的粒子径是根据粒子的沉降速度求出的粒径。作为没有被分离装置1分离而残留在空气中的固体,例如可以举出粒径比设想由分离装置1分离的微粒子小的微粒子(换言之,比设想由分离装置1分离的微粒子的质量小的质量的微粒子)。
在一例中,在流路200中流动的空气的速度矢量的平行于旋转中心轴30的方向的速度分量是2m/s左右,在流路200中流动的空气的速度矢量的绕旋转中心轴30的旋转方向的速度分量是20m/s左右。
在分离装置1中,为了将从外筒体2的流入口23流入到外筒体2内的空气中包含的固体向外筒体2的外侧排出,在外筒体2上形成有使外筒体2的内外连通(相连)的排出孔25(参照图2、图5、图7、图9A及图9B)。此外,分离装置1具备供从外筒体2的内侧穿过排出孔25被排出的固体进入的捕集器6。在分离装置1中,从排出孔25排出的固体例如通过重力沉降等而堆积到捕集器6的底面上。
排出孔25在外筒体2的第1端21与第2端22之间,形成为在沿着旋转体3的旋转中心轴30的方向上细长的狭缝状。在沿着外筒体2的中心轴20的方向上,排出孔25与流入口23的距离比桨叶36与流入口23的距离短,但不过是一例,并不限于此。此外,在沿着外筒体2的中心轴20的方向上,排出孔25与流出口24的距离比桨叶36与流出口24的距离长,但只不过是一例,并不限于此。在分离装置1中,能够与流入到外筒体2中的空气中的固体的大小、沿着外筒体2的中心轴20(参照图4及图9A)的方向上的位置无关地,将经过外筒体2的内周面27(参照图4及图5)附近的固体从排出孔25排出。由此,分离装置1能够抑制固体附着并堆积到外筒体2的内周面27上。
捕集器6被设在外筒体2的与旋转体3侧相反侧。捕集器6以在外筒体2的外侧将排出孔25覆盖的方式配置。由此,捕集器6的内部空间与外筒体2的内侧的流路200连通(相连)。在分离装置1中,从外筒体2的内侧穿过排出孔25被排出的固体进入捕集器6。捕集器6被相对于外筒体2可拆装地安装。
捕集器6是没有盖的器具。捕集器6如图9A及图9B所示,具备底壁60、周壁65和安装凸缘66。
底壁60形成为与外筒体2的中心轴20(参照图4及图9A)平行的方向为较长方向的长方形状。底壁60的较长方向的长度比与外筒体2的中心轴20平行的方向上的排出孔25的长度长。底壁60如图5所示,位于外筒体2的斜下方。此外,底壁60被配置在底罩13上。
周壁65如图9A及图9B所示,从底壁60的外周缘的整周向底壁60的厚度方向突出。周壁65具备第1侧壁61、第2侧壁62、第3侧壁63及第4侧壁64。第1侧壁61从在底壁60的较长方向上距外筒体2的第1端21及第2端22中的第1端21较近侧的端缘在底壁60的厚度方向上突出。第2侧壁62从在底壁60的较长方向上距外筒体2的第1端21及第2端22中的第2端22较近侧的端缘在底壁60的厚度方向上突出。因而,第1侧壁61和第2侧壁62在与外筒体2的中心轴20平行的方向上相互对置。第1侧壁61的形状与第2侧壁62的形状相同。第1侧壁61及第2侧壁62的各自的与底壁60侧相反侧的前端面611及612被形成为沿着外筒体2的外周面28的形状。
第3侧壁63在底壁60的较短方向上从距外筒体2较近侧的端缘在底壁60的厚度方向上突出。第4侧壁64在底壁60的较短方向上从距外筒体2较远侧的端缘在底壁60的厚度方向上突出。因而,第3侧壁63和第4侧壁64在与外筒体2的一径向平行的方向上相互对置。第4侧壁64的突出尺寸比第3侧壁63的突出尺寸长。第3侧壁63的突出尺寸比第1侧壁61及第2侧壁62的在第3侧壁63侧的端部处的突出尺寸相同。第4侧壁64的突出尺寸与第1侧壁61及第2侧壁62的在第4侧壁64侧的端部处的突出尺寸相同。在捕集器6中,由第1侧壁61、第2侧壁62、第3侧壁63和第4侧壁64构成周壁65。从底壁60的厚度方向看到的周壁65的平面视形状是矩形框状。在从底壁60的厚度方向观察的平面视下,排出孔25被捕集器6的周壁65包围。
安装凸缘66从第4侧壁64的外周缘在与第4侧壁64相同面内向外方突出。
在分离装置1中,在外筒体2的外周面28上,设有可拆装地安装捕集器6的安装部26(参照图9B)。这里,在安装部26上,用螺钉安装着捕集器6的安装凸缘66。安装部26从外筒体2的外周面28突出。安装部26具备与安装凸缘66的第1侧壁61、第2侧壁62、第3侧壁63及第4侧壁64分别一对一地对应的第1侧片261、第2侧片262、第3侧片263及第4侧片264。
第1侧片261和第2侧片262在与外筒体2的中心轴20平行的方向上相互对置。从与外筒体2的中心轴20平行的方向观察,第1侧片261及第2侧片262的形状与捕集器6的第1侧壁61及第2侧壁62的形状相同。第1侧片261和第2侧片262的相互的对置面间的距离与捕集器6的第1侧壁61和第2侧壁62的相互的外面间的距离大致相同。从与外筒体2的径向平行的一方向观察,第3侧片263的形状与捕集器6的第3侧壁63的形状相同。在安装部26中,将捕集器6的安装凸缘66用螺钉相对于第1侧片261、第2侧片262及第4侧片264固定。在分离装置1中,在将捕集器6安装在安装部26上的状态下,捕集器6的周壁65的前端面与外筒体2的外周面28接触或接近。这里,捕集器6优选的是周壁65的前端面遍及整周接触在外筒体2的外周面28上。
分离装置1还具备将捕集器6的内部空间分为多个(在本实施方式中是3个)空间的多个(在本实施方式中是2个)分隔壁10(参照图2、图5及图9A)。多个分隔壁10被配置在捕集器6的内部空间中。多个分隔壁10的各自与沿着旋转体3的旋转中心轴30(参照图4)的方向(平行的方向)上交叉(在本实施方式中,正交)。这里,并不限于多个分隔壁10分别与平行于旋转体3的旋转中心轴30的方向正交(即,分隔壁10与旋转中心轴30所成的角度是90°)的情况。多个分隔壁10分别例如也可以与平行于旋转体3的旋转中心轴30的方向在30~150度的范围中交叉。在本实施方式的分离装置1中,多个分隔壁10被配置在捕集器6内,在沿着旋转体3的旋转中心轴30的方向上排列。由此,在分离装置1中,由多个(2个)分隔壁10将捕集器6的内部空间划分为沿着旋转中心轴30的方向上排列的多个(3个)空间。多个分隔壁10作为一例,在沿着旋转体3的旋转中心轴30的方向上以大致等间隔配置。多个分隔壁10被配置在捕集器6的底壁60上。多个分隔壁10的各自的前端面10a(参照图9A)被形成为沿着外筒体2的外周面28的形状。多个分隔壁10的各自的前端面10a的曲率半径优选的是与外筒体2的外周面28的曲率半径相同。在分离装置1中,分隔壁10与捕集器6是一体。在分离装置1中,捕集器6及多个分隔壁10的材料是合成树脂,捕集器6和分隔壁10被一体成形。
在分离装置1中,在旋转体3的旋转中,从外筒体2的流入口23流入的空气中的固体的一部分在穿过流路200(参照图2)的中途在其离心力等作用下进入捕集器6。
在分离装置1中,通过将捕集器6相对于外筒体2可拆装地安装,例如,人可以将捕集器6从外筒体2拆下而将捕集器6内的固体丢弃,然后将捕集器6安装到外筒体2。
在分离装置1中,在将积存在捕集器6中的固体丢弃的情况下,例如,将底罩13从前罩11及后罩12拆下,然后将捕集器6从外筒体2拆下,接着将捕集器6内的固体丢弃,然后将捕集器6安装到外筒体2,接着将底罩13安装到前罩11及后罩12上。在分离装置1的维护中,也可以代替拆下的捕集器6而将更换用的捕集器6安装到外筒体2。
在分离装置1中,在外筒体2的第2端22侧配置有排气管道5。排气管道5的内部空间与外筒体2的流出口24相连。排气管道5的材料例如是ABS树脂。
如图3A、图4~图8所示,排气管道5具备导入管道部(导入筒部)51和导出管道部(导出筒部)52。
导入管道部51是外筒体2侧的第1端(一端)511开口、与外筒体2侧相反侧的第2端(另一端)512封闭的有底筒状,更详细地讲是有底圆筒状。导入管道部51在外筒体2侧的第1端511具有气体的导入口(开口)513,在与外筒体2侧相反侧的第2端512具有底壁514。导入管道部51以中心轴510(参照图4)与外筒体2的中心轴20对齐的方式配置。导入管道部51的导入口513与外筒体2的流出口24相连。导入管道部51的导入口513与外筒体2的流出口24的形状(通气孔171的形状)同样是圆形。导入口513的内径与流出口24的内径(通气孔171的内径)大致相同(在本实施方式中稍小)。
导入管道部51在侧壁515上具有流通孔516(参照图3B及图6)。导入管道部51的周向上的流通孔516的开口范围以导入管道部51的中心轴510为中心大致90度。换言之,流通孔516在导入管道部51的周向上以大致1/4圆弧状开口。此外,流通孔516在侧壁515的高度方向(沿着导入管道部51的中心轴510的方向)上遍及侧壁515的全范围而形成。此外,在导入管道部51的第1端511侧,在侧壁515的远离流通孔516的部分,设有将导入管道部51的内外相连的孔517。
即,导入管道部51具有在外筒体2侧的第1端(一端)5151具有开口的筒状的侧壁(外侧壁)515、设置于侧壁515的流通孔516、和从侧壁515的与外筒体2侧相反侧的第2端(另一端)5152向内方突出的底壁514。侧壁515的开口是圆形状,导入管道部51的导入口(开口)513是圆形状。侧壁515的内周面5150是圆柱面状。底壁514在侧壁515的第2端5152侧将侧壁515封闭。
导入管道部51由侧壁515和底壁514构成为有底筒状,更详细地讲构成为有底圆筒状。并且,导入管道部51在外筒体2侧的第1端(一端)511具有气体的导入口(开口)513。此外,导入管道部51具有设置于侧壁515的流通孔516。
导出管道部52是两端开口的筒状。导出管道部52与导入管道部51的流通孔516的边缘部相连。导出管道部52从距导入管道部51近的一侧起依次具有第1部分521、第2部分522和第3部分523。第1部分521是具有矩形框状的截面的筒状,从导入管道部51的流通孔516的边缘部向与导入管道部51的中心轴510(参照图4)交叉(在本实施方式中,正交)的方向突出。导出管道部52的第1部分521的多个(4个)侧壁中的一侧壁(第1侧壁)5211(参照图3B及图8)在流通孔516的边缘部与导入管道部51的侧壁515相连。在与导入管道部51的中心轴510正交并穿过流通孔516的截面中(参照图3B),第1侧壁5211的内面沿着导入管道部51的侧壁515上的流通孔516的端部(边缘部)的切线方向。换言之,第1侧壁5211与导入管道部51的中心轴510之间的距离等于导入管道部51的侧壁515的内半径。第1侧壁5211的内面与导入管道部51的侧壁515的内周面平滑地(无阶差地)相连。导出管道部52的第1部分521的多个(4个)侧壁中与第1侧壁5211对置的第2侧壁5212(参照图3B及图7)在流通孔516的边缘部与导入管道部51的侧壁515相连。在与导入管道部51的中心轴510正交且穿过流通孔516的截面中,第2侧壁5212向导入管道部51的侧壁515的厚度方向突出。第1侧壁5211与第2侧壁5212的间隔比导入管道部51的内径(侧壁515的圆柱面状的内周面5150的直径)小,在本实施方式中是导入管道部51的内半径(侧壁515的圆柱面状的内侧面的半径)以下。第3部分523是具有矩形框状的截面的筒状,在与导入管道部51的中心轴510平行的方向(即,在本实施方式中,与第1部分521的突出方向正交的方向)上延伸。第3部分523以远离外筒体2的朝向在与导入管道部51的中心轴510平行的方向上延伸。第2部分522是以将第1部分521与第3部分523相连的方式弯曲的筒状。
即,导出管道部52具备第1流路部5201(第1部分521及第2部分522)和第2流路部5202(第3部分523)(参照图4、图6及图8)。第1流路部5201是中空的。第1流路部5201具有第1侧壁(一侧壁)5211。第1流路部5201从导入管道部51的流通孔516的边缘部沿着导入管道部51的侧壁515的流通孔516的边缘部的切线方向突出。此外,第1流路部5201从导入管道部51的突出方向与外筒体2的中心轴20的朝向交叉(在本实施方式中是正交)。第2流路部5202是中空的。第2流路部5202从第1流路部5201的突出前端(第2部分522的前端)向沿着外筒体2的中心轴20的方向延伸。第2流路部5202从第1流路部5201的突出前端(第2部分522的前端)沿着外筒体2的中心轴20向远离外筒体2的方向延伸。
导出管道部52在与导入管道部51侧相反侧的端部(第3部分523的端部)具有导出口524。
在排气管道5中,导入管道部51的第1端511侧连结与外筒体2。更详细地讲,排气管道5具有从导入管道部51的第1端511突出到外方的第1固定凸缘53。在排气管道5中,第1固定凸缘53例如通过多个螺钉相对于后罩12及后面板17可拆装地安装。
此外,排气管道5在导出口524的周围具有第2固定凸缘54。在第2固定凸缘54,例如通过多个螺钉安装外部的管道等。
在分离装置1中,外部的空气穿过前面板16的通气孔161(参照图1A、图4及图7)及前罩11的第1框架部111(参照图1A及图2)的内侧的空间流入外筒体2的流入口23。流入到外筒体2中的空气中包含的固体当在流路200(参照图2)中以螺旋状旋转时,受到从旋转体3的旋转中心轴30(参照图4)朝向外筒体2的内周面27的方向的离心力。受到了离心力的固体朝向外筒体2的内周面27,在外筒体2的内周面27附近沿着内周面27以螺旋状旋转。并且,在分离装置1中,空气中的固体的一部分在穿过流路200的中途被从排出孔25(参照图2及图5)排出,被捕集器6捕集。
在分离装置1中,由于在外筒体2的内侧发生旋绕流,所以从外筒体2的流入口23流入到外筒体2内的空气中的固体(灰尘等)的一部分穿过排出孔25被捕集到捕集器6内。并且,在分离装置1中,被分离(除去)了固体(灰尘等)的空气(被清洁化的空气)的一部分从外筒体2的流出口24向排气管道5流动,从排气管道5向外部(例如,被安装于导出管道部52的管道)流出。
在外筒体2内的流路200中流动的空气的速度矢量具有与旋转体3的旋转中心轴30平行的方向的速度分量和绕旋转中心轴30的旋转方向的速度分量。因而,从外筒体2的流出口24向导入管道部51进入的空气的速度矢量具有与导入管道部51的中心轴510平行的方向的速度分量、和绕导入管道部51的中心轴510的旋转方向的速度分量。即,从外筒体2的流出口24流入到排气管道5中的空气在导入管道部51的内侧以将导入管道部51的中心轴510作为中心的螺旋状旋绕。
在本实施方式的分离装置1中,导入管道部51是筒状(更详细地讲是圆筒状),在导入管道部51的侧壁515,设有使导入管道部51内的空气向导入管道部51的外侧(导出管道部52)流通的流通孔516。因而,流入到导入管道部51内并在导入管道部51内旋绕的空气通过绕导入管道部51的中心轴510的旋转方向的速度分量,容易穿过流通孔516而从导入管道部51向导出管道部52流出。即,在本实施方式的分离装置1中,从外筒体2的流出口24流入到导入管道部51的内侧的空气通过绕导入管道部51的中心轴510的旋转方向的速度分量,容易从流通孔516向导出管道部52流动。
由此,在本实施方式的分离装置1中,与具备导入管道部的第2端侧的底壁开口且在侧壁上没有形成流通孔的排气管道(两端开口的筒状的排气管道)的比较例的分离装置相比,能够抑制导入管道部51内的空气的流速的下降,能够降低压力损失。
此外,从导入管道部51的流通孔516流入到导出管道部52的空气从第1部分521穿过第2部分522向第3部分523流动。这里,第1部分521向导入管道部51的中心轴510的一径向(绕导入管道部51的中心轴510的旋转方向的一方向)突出。此外,第3部分523向与导入管道部51的中心轴510平行的方向突出。因而,从导入管道部51流入到导出管道部52中的空气通过在流入时拥有的速度分量,容易被向导出管道部52的导出口524引导。即,在本实施方式的分离装置1中,从导入管道部51的流通孔516流入到导出管道部52中的空气通过其速度分量,容易从导出口524向导出管道部52的外部流动。由此,在本实施方式的分离装置1中,能够进一步减小压力损失。
分离装置1例如在设置在住宅等中的空气净化系统中,比配置在空调设备的上游侧的HEPA过滤器(高效微粒空气过滤器:high efficiency particulate air filter)等的空气过滤器更靠上游侧配置而使用。所谓“HEPA过滤器”,是在额定流量下对于粒径为0.3μm的粒子拥有99.97%以上的粒子捕集率、并且拥有初始压力损失为245Pa以下的性能的空气过滤器。空气过滤器不将100%的粒子捕集效率作为必须的条件。空气净化系统通过具备分离装置1,能够抑制PM2.5等的微粒子向空气过滤器到达。由此,在空气净化系统中,能够实现处于比分离装置1靠下游侧的空气过滤器等的长寿命化。例如,在空气净化系统中,能够抑制因被空气过滤器捕集的微粒子等的总质量增加造成的压力损失的上升。由此,在空气净化系统中,能够使空气过滤器的更换频度变少。空气净化系统并不限于空气过滤器和空调设备被容纳在相互不同的箱体中的结构,也可以在空调设备的箱体内具备空气过滤器。换言之,空调设备也可以除了送风装置以外还具备空气过滤器。
以下,基于图10对本实施方式的变形例的分离装置1A进行说明。图10是分离装置1A的部分分解立体图。
在本变形例的分离装置1A中,在排气管道5的导入管道部51的侧壁515,设有多个(在本变形例中是2个;在图10中仅图示了1个)流通孔516。此外,排气管道5具备与多个(2个)流通孔516一对一地对应的多个(2个)导出管道部52。优选的是在多个导出管道部52的导出口524处,安装用来使多个导出管道部52的导出口524在下游侧合流的合流管55。此外,优选的是,在导入管道部51的周向上,多个流通孔516以等间隔设置。例如,在导入管道部51的侧壁515设有2个流通孔516的情况下,如图10所示,2个流通孔516优选的是夹着导入管道部51的中心轴510处于相反侧。
在本变形例的分离装置1A中,也能够实现压力损失的减小。此外,在本变形例的分离装置1A中,能够从多个(2个)流通孔516将被清洁化的空气高效地取出。
(实施方式2)
以下,基于图11对本实施方式的分离装置1B进行说明。图11是分离装置1B的主要部截面立体图。
本实施方式的分离装置1B还具备内筒体300。内筒体300是圆筒状。内筒体300在外筒体2与旋转体3之间,以内筒体300的中心轴301与外筒体2的中心轴20对齐的方式,与外筒体2及旋转体3分离地配置。内筒体300被连结于多个桨叶36。在与外筒体2的中心轴20平行的方向上,内筒体300的长度比外筒体2的长度短。更详细地讲,在与外筒体2的中心轴20平行的方向上,内筒体300的长度是外筒体2的长度的1/3左右。如图11所示,内筒体300在外筒体2的内侧,在沿着旋转体3的旋转中心轴30的方向上被配置在与外筒体2的中央部分对应的区域中。
此外,在本实施方式的分离装置1B中,外筒体2在从与外筒体2的中心轴20正交的方向观察时不与内筒体300重叠的区域中形成有排出孔25的至少一部分。更详细地讲,在外筒体2,在比内筒体300靠上游侧的部分形成有第1排出孔25A,在比内筒体300靠下游侧的部分形成有第2排出孔25B。
由此,在本实施方式的分离装置1B中,能够在比内筒体300所处的区域靠上游侧及下游侧,将穿过外筒体2的内侧的气体中的固体从排出孔25排出。
(实施方式3)
以下,基于图12对本实施方式的分离装置1C进行说明。图12是分离装置1C的分解立体图。
如图12所示,在本实施方式的分离装置1C中,多个桨叶36分别是具有在厚度方向上相互处于相反侧的第1面360a及第2面360b的扭转桨叶。在多个桨叶36的各自中,第1面360a及第2面360b由相互不同的螺旋面的一部分构成。多个桨叶36分别具有流入口23侧的第1端361和流出口24侧的第2端362。多个桨叶36分别以沿着平行于旋转体3的旋转中心轴30的方向与旋转体3的周向之间的方向将第1端361与第2端362之间相连的方式连续地形成。多个桨叶36的各自的第1面360a在沿着旋转体3的旋转方向(图11中的箭头A1的方向)的方向上位于后方。多个桨叶36的各自的第2面360b在沿着旋转体3的旋转方向的方向上位于前方。在分离装置1C中,在沿着外筒体2的中心轴20的方向上,多个桨叶36的各自的第2面360b位于流入口23侧,第1面360a位于流出口24侧。
换言之,在实施方式3的分离装置1C中,桨叶36被形成为螺旋状(螺旋的一部分的形状),马达4(通过使旋转体3旋转)使桨叶36向与桨叶36的螺旋方向相反方向旋转。
在分离装置的领域,希望在降低压力损失的同时,实现将气体中的固体从气体分离的分离性能的提高。但是,通常在分离装置中,已知如果使分离性能提高则压力损失增加,另一方面如果降低压力损失则分离性能下降。
例如,本发明人们考虑了具备与旋转体的旋转中心轴平行的桨叶、并且具备两端开口的筒状的排气管道的比较例1的分离装置。此外,本发明人们考虑了在比较例1的分离装置中将桨叶形成为螺旋状、马达使桨叶向与螺旋方向相反方向旋转的比较例2的分离装置。并且,关于比较例1和比较例2的分离装置,通过使用流体解析软件的模拟比较了其分离性能。作为流体解析软件,例如可以采用ANSYS(R)Fluent(R)等。这里,关于分离性能,用50%分粒径的值进行了评价。作为一例,在比较例1的分离装置中,50%分粒径是4.07μm,压力损失(流入口的压力与流出口的压力之差)是175Pa,相对于此,在比较例2的分离装置中,50%分粒径是2.53μm,压力损失是211Pa。即,在比较例2的分离装置中,与比较例1的分离装置相比,虽然分离性能提高,但压力损失增加了。
所以,本发明人们考虑了对于比较例2的分离装置设置了与本实施方式的分离装置1C的排气管道5同样的排气管道的参考例1的分离装置。并且,关于参考例1的分离装置,也进行了与比较例1及比较例2的分离装置同样的模拟。结果,在参考例1的分离装置中,作为一例,50%分粒径是2.43μm,压力损失是46Pa。即,在参考例1的分离装置中,50%分粒径与比较例2的分离装置(与参考例1的分离装置相比,仅排气管道不同的分离装置)是同等的,并且与比较例1及比较例2的分离装置相比压力损失被降低。
在本实施方式1的分离装置1C中,多个桨叶36分别是具有在沿着旋转体3的旋转方向的方向上位于后方且与平行于旋转中心轴30的方向交叉的第1面360a、和在沿着旋转体3的旋转方向的方向上位于前方且与平行于旋转中心轴30的方向交叉的第2面360b的扭转桨叶。进而,在分离装置1C中,在沿着外筒体2的中心轴20的方向上,多个桨叶36的各自的第2面360b位于流入口23侧,第1面360a位于流出口24侧。此外,排气管道5具备导入管道部51和导出管道部52。导入管道部51的在外筒体2侧的第1端511开口而与外筒体2侧相反侧的第2端512关闭,在侧壁515上具有流通孔516。导出管道部52是两端开口的筒状,与导入管道部51的流通孔516的边缘部相连。通过这些,在本实施方式的分离装置1C中,与比较例1、比较例2的分离装置相比,能够在抑制压力损失的增加的同时实现分离性能的提高。
图13A及13B是表示实施方式3的变形例1的分离装置的旋转体3、多个桨叶36及轴杆7的立体图及右侧视图。变形例1的分离装置的旋转体3及多个桨叶36与实施方式3的分离装置1C不同。在变形例1的分离装置中,旋转体3是实施方式3的分离装置1C的2个旋转部件3a、3b一体地构成的。此外,在变形例1的分离装置中,多个桨叶36的各自的第1端361侧的端面、第2端362侧的端面分别沿着旋转体3的相互不同的一径向。多个桨叶36的各自从旋转体3的突出方向在与旋转体3的旋转中心轴30正交的截面中沿着旋转体3的一径向。
这里,当设桨叶36的每单位长度的扭转量为α,设以桨叶36的第1端361侧的端面为起点时的旋转体3的轴向上的桨叶36的变位(换言之,是轴向上的桨叶36的长度)为Δz,设旋转体3的旋转方向A1上的桨叶36的变位为Δω时,定义为α=Δω/Δz。这样定义的扭转量α的优选的范围例如是4×10-5~4×10-3〔圈/mm〕,扭转量α更优选的例如是4×10-4〔圈/mm〕左右。如果扭转量α的值变小,则桨叶36的形状与上述实施方式1的分离装置1中的桨叶36(与旋转体3的旋转中心轴30平行的桨叶36;直线桨叶)的形状接近,有难以得到由桨叶36是扭转桨叶带来的气流控制的效果的趋向。此外,如果扭转量α的值变大,则基于桨叶36的气流的旋绕速度下降,有分粒效率下降的趋向。但是,如果扭转量α处于上述范围,则在气流控制、分粒效率等方面起到较高的效果。
图14A及图14B是表示实施方式3的变形例2的分离装置的旋转体3、多个桨叶36及轴杆7的立体图及右侧视图。变形例2的分离装置的旋转体3及多个桨叶36与实施方式3的分离装置1C不同。在变形例2的分离装置中,旋转体3是实施方式3的分离装置1C的2个旋转部件3a、3b一体地构成的。此外,在变形例2的分离装置中,多个桨叶36的各自的第1端361侧的端面、第2端362侧的端面相对于旋转体3的相互不同的一径向分别倾斜。这里,在变形例2的分离装置中,多个桨叶36的各自在沿着旋转体3的旋转方向A1的方向上向前方突出。换言之,在多个桨叶36的各自中,与旋转体3侧的基端相比,外筒体2的内周面27侧的前端在沿着旋转体3的旋转方向A1的方向上位于前方。多个桨叶36的各自从旋转体3的突出方向在与旋转体3的旋转中心轴30正交的截面中相对于旋转体3的一径向以相同的角度倾斜。在变形例2的分离装置中,能够使从旋转体3朝向外筒体2的多个桨叶36的各自的突出尺寸变得更大,能够实现分离性能的进一步的提高。
此外,在实施方式3的变形例1及变形例2的分离装置中,也与实施方式3的分离装置1C同样,能够在抑制压力损失的增加的同时实现分离性能的提高。
(实施方式4)
以下,基于图15~图17B对本实施方式的分离装置1D进行说明。图15是分离装置1D的截面立体图。图16是分离装置1D的一部分分解立体图。图17A是分离装置1D的排气管道5D的平面图。图17B是分离装置1D的排气管道5D的侧视图。
本实施方式的分离装置1D具备与实施方式1的分离装置1的排气管道5不同形状的排气管道5D。在分离装置1D中,与实施方式1的分离装置1同样,在外筒体2的第2端22侧配置有排气管道5D。排气管道5D的内部空间与外筒体2的流出口24相连。
如图15~图17B所示,排气管道5D具备导入管道部51和导出管道部52。
排气管道5D的导入管道部51与实施方式1的分离装置1的导入管道部51同样,是外筒体2侧的第1端(一端)511开口而与外筒体2侧相反侧的第2端(另一端)512封闭的有底筒状,更详细地讲是有底圆筒状。导入管道部51在外筒体2侧的第1端511具有气体的导入口(开口)513,在与外筒体2侧相反侧的第2端512具有底壁514。导入管道部51以中心轴与外筒体2的中心轴20(参照图4)对齐的方式配置。导入管道部51的导入口513与外筒体2的流出口24相连。
排气管道5D的导入管道部51在侧壁(外侧壁)515上具有流通孔516(参照图15)。流通孔516形成为,使得导入管道部51的周向上的流通孔516的开口范围以导入管道部51的中心轴为中心成为90度以下(在本实施方式中,是不到90度)。此外,在导入管道部51的侧壁515的高度方向(沿着导入管道部51的中心轴的方向)上,流通孔516的开口范围比侧壁515的高度小(参照图15)。
即,排气管道5D的导入管道部51具有在外筒体2侧的第1端(一端)5151(参照图16)具有开口的筒状的侧壁(外侧壁)515、设置在侧壁515上的流通孔516、和从侧壁515的与外筒体2侧相反侧的第2端(另一端)5152(参照图16)向内方突出的底壁514。侧壁515的开口是圆形状,导入管道部51的导入口(开口)513是圆形状。侧壁515的内周面5150是圆柱面状。底壁514在侧壁515的第2端5152侧将侧壁515封闭。
如图15所示,排气管道5D的导出管道部52是两端开口的筒状。导出管道部52与导入管道部51的流通孔516的边缘部相连。
更详细地讲,导出管道部52从距导入管道部51近的一侧起依次具备第1部分521、第2部分522和第3部分523。
第1部分521是具有矩形框状的截面的筒状,从导入管道部51的流通孔516的边缘部向与导入管道部51的中心轴交叉(在本实施方式中,正交)的方向突出。第1部分521的多个(4个)侧壁中的一侧壁(第1侧壁)5211(参照图16)在流通孔516的边缘部处与导入管道部51的外侧壁515相连。第1侧壁5211的内面与导入管道部51的外侧壁515的内周面平滑地(无阶差地)相连。在与导入管道部51的中心轴正交且穿过流通孔516的截面中,第1侧壁5211的内面沿着导入管道部51的侧壁515上的流通孔516的边缘部的切线方向。在本实施方式中,第1部分521从导入管道部51的流通孔516的边缘部沿着上述切线方向突出。
在排气管道5D的导出管道部52的第1部分521的多个(4个)侧壁中,与第1侧壁5211对置的第2侧壁5212(参照图15)在流通孔516的边缘部处与导入管道部51的外侧壁515相连。在与导入管道部51的中心轴正交且穿过流通孔516的截面中,第2侧壁5212向导入管道部51的侧壁515的厚度方向突出。第2侧壁5212与第1侧壁5211平行。第1侧壁5211D与第2侧壁5212D的间隔比导入管道部51的内径φ(参照图17A)小。即,第1侧壁5211D与第2侧壁5212D的间隔比侧壁515的圆柱面状的内周面5150的直径小。在本实施方式中,第1侧壁5211D与第2侧壁5212D的间隔是导入管道部51的内半径(φ/2)以下,即侧壁515的内侧面的半径以下。
第3部分523是具有矩形框状的截面的筒状,在与导入管道部51的中心轴平行的方向(即,在本实施方式中,与第1部分521的突出方向正交的方向)上延伸。第3部分523以远离外筒体2的朝向在与导入管道部51的中心轴510平行的方向上延伸。
第2部分522是以将第1部分521与第3部分523相连的方式弯曲的筒状。在本实施方式中,第2部分522是以将第1部分521与第3部分523相连的方式在平面视中(从与图17A的纸面垂直的方向观察时)弯曲了90度的筒状。
即,导出管道部52具备第1流路部5201(第1部分521及第2部分522)和第2流路部5202(第3部分523)(参照图15及图16)。第1流路部5201是中空的。第1流路部5201具有第1侧壁(一侧壁)5211。第1流路部5201从导入管道部51的流通孔516的边缘部沿着导入管道部51的侧壁515上的流通孔516的边缘部的切线方向突出。此外,第1流路部5201从导入管道部51的突出方向与外筒体2的中心轴20的朝向交叉(在本实施方式中是正交)。第2流路部5202是中空的。第2流路部5202从第1流路部5201的突出前端(第2部分522的前端)向沿着外筒体2的中心轴20的方向延伸。第2流路部5202从第1流路部5201的突出前端(第2部分522的前端)沿着外筒体2的中心轴20向远离外筒体2的方向延伸。
导出管道部52由第1流路部5201和第2流路部5202形成为平面视大致L字状。
此外,导出管道部52在与导入管道部51侧相反侧的端部(第3部分523的端部)具有导出口524。
在排气管道5D中,导入管道部51的第1端511侧被与外筒体2连结。排气管道5D具有从导入管道部51的第1端511突出到外方的第1固定凸缘53,第1固定凸缘53例如通过多个螺钉相对于后罩12及后面板17可拆装地安装。此外,排气管道5D在导出口524的周围具有第2固定凸缘54。
第1侧壁5211和第2侧壁5212的对置方向上的第2部分522的一对侧壁间的间隔等于第1侧壁5211与第2侧壁5212之间的间隔。此外,第1侧壁5211和第2侧壁5212的对置方向上的第3部分523的一对侧壁间的间隔等于第1侧壁5211与第2侧壁5212之间的间隔。即,在导出管道部52中,第1侧壁5211和第2侧壁5212的对置方向上的侧壁间的间隔在导出管道部52的全长上一定。以下,也有将该第1侧壁5211和第2侧壁5212的间隔称作“流路宽度t”的情况。
另外,本发明人们在具备排气管道5D的分离装置1D中,关于排气管道5D的形状对排气管道5D内的气流(流体的流动)带来的影响进行了研究。本发明人们首先关于具有与分离装置1D同样的构造的参考例2的分离装置,进行了关于排气管道5D内的气流的研究。关于参考例2中的排气管道5D内的气流,例如可以根据使用流体解析软件的模拟的结果来推测。作为流体解析软件,例如可以采用ANSYS(R)Fluent(R)等。关于参考例2的分离装置,将以下的构造参数的值设定为基本值。
■向外筒体2的流入口23导入的空气的流量:250m3/h
■流入口23处的压力:大气压(1013hPa)
■旋□体3的直径:160mm
■旋□体3的转速:1900rpm
■□叶36的形状:平板状
■旋□体3的轴向上的桨叶36的长度:200mm
■□叶36的片数:24片
■在旋转体3的一径向上,夹着旋转体3配置的一对桨叶36的该一径向上的两端间的距离(桨叶36的旋转轨迹的直径,外筒体的内径):230mm
■□入管道部51的侧壁515的内周面5150的径(直径)φ(参照图17A):230mm
■第1部分521的管道宽度L(与导入管道部51的中心轴平行的方向上的第1部分521的侧壁间的间隔;参照图17A):120mm
■与第1部分521的突出方向平行的方向上的、导入管道部51的中心轴与第3部分523(第2流路部5202)的中心之间的间隔W(参照图17A):215mm
■流路□度t(参照图17B):100mm
■与第1部分521的突出方向平行的方向上的第3部分523(第2流路部5202)的侧壁间的间隔:150mm
并且,本发明人们关于当使各种各样的构造参数的值从基本值变化时分离装置的全压效率怎样变化,使用上述流体解析软件进行了模拟。
结果,本发明人们发现,如果作为第1部分521的管道宽度L而设定适当的值(即,将第1部分521的截面积设定为适当的值),则全压效率成为极大。
在图18中,表示在参考例2的构造中模拟了第1部分521的管道宽度L与全压效率的关系的结果。
根据图18所示的模拟结果可知,当第1部分521的管道宽度L为80mm时,即第1部分521的截面积为第3部分523的截面积的约0.5倍(≈80/150)时,全压效率成为极大(约13%)。此外,根据图18所示的模拟结果可知,如果第1部分521的截面积是第3部分523的截面积的0.4~0.8倍(第1部分521的管道宽度L为60~120mm)的范围内,则能得到高的(10%以上的)全压效率。
此外,本发明人们关于参考例2的分离装置,对于使用上述流体解析软件的模拟结果,进行了使用粒子轨迹解析软件的模拟。作为粒子轨迹解析方法,例如可以采用DPM(Discrete Phase Model,离散相模型)。在图19A中表示第1部分521的管道宽度L为80mm时的粒子轨道的模拟结果的一例,在图19B中表示第1部分521的管道宽度L为20mm时的粒子轨道的模拟结果的一例。在图19A、图19B中,各点线箭头表示排气管道5D内的一个粒子的轨迹。根据图19B所示的模拟结果,在第3部分523内看到了粒子的漩涡状的移动,可知在第3部分523内形成了漩涡状的气流。推测该漩涡状的气流的发生是如果第1部分521的管道宽度L变小则全压效率下降的一个原因。
此外,虽然详细的说明省略,但根据使用流体解析软件的关于粒子轨道的模拟结果,如果第1部分521的管道宽度L超过80mm,则在第2部分522内确认了紊流的发生。推测该紊流的发生是如果第1部分521的管道宽度L变大则全压效率下降的一个原因。
即,如果第1部分521的截面积与第3部分523的截面积之比包含在一定范围内,则能够使分离装置1D的全压效率提高。
此外,在本实施方式的分离装置1D中,排气管道5D由第1流路部5201和第2流路部5202形成为L字状。并且,第1流路部5201在导入管道部51的外侧壁515上的流通孔516的边缘部的切线方向上突出。此外,第2流路部5202向沿着导入管道部51的中心轴的方向突出。因而,从导入管道部51流入到导出管道部52中的空气通过在流入时带有的速度分量(上述切线方向的速度分量和沿着上述中心轴的方向的速度分量)容易被向导出管道部52的导出口524引导。由此,在本实施方式的分离装置1D中,能够进一步减小压力损失。
(实施方式5)
以下,基于图20~图22B对本实施方式的分离装置1E进行说明。图20是分离装置1E的剖视图。图21是分离装置1E的部分分解立体图。图22A是分离装置1E的排气管道5E的平面图。图22B是分离装置1E的排气管道5E的侧视图。
本实施方式的分离装置1E具备与实施方式4的分离装置1D的排气管道5D不同形状的排气管道5E。在分离装置1E中,与实施方式4的分离装置1D同样,在外筒体2的第2端22侧配置有排气管道5E。排气管道5E的内部空间与外筒体2的流出口24相连。
如图20~图22B所示,排气管道5E具备导入管道部51和导出管道部52。
排气管道5E的导入管道部51在外筒体2侧的第1端(一端)511具有气体的导入口(开口)513,在与外筒体2侧相反侧的第2端(另一端)512具有底壁514。导入管道部51的导入口(开口)513是圆环状。
更详细地讲,排气管道5E的导入管道部51具备在外筒体2侧的第1端(一端)5151具有开口的筒状的外侧壁515、从外侧壁515的与外筒体2侧相反侧的第2端(另一端)5152向内方突出的底壁514和设在外侧壁515的内侧的内侧壁518。外侧壁515的开口是圆形状。外侧壁515的内周面5150是圆柱面状。内侧壁518是筒状,其外周面5180是与外侧壁515的内周面5150同心状的圆柱面状。内侧壁518的外周面5180在外侧壁515的径向上以间隔D(参照图20)与外侧壁515的内周面5150分离。
此外,排气管道5E的导入管道部51在外侧壁515的第1端5151侧还具备与外侧壁515的开口同心的圆板状的底壁(第2底壁)519。底壁519将内侧壁518中的外筒体2侧的第1端(一端)5181封闭。由外侧壁515的开口和底壁519规定导入管道部51的圆环状的开口513。
底壁514在外侧壁515的第2端5152侧将外侧壁515的第2端5152与内侧壁518的第2端5182相连。由此,底壁514在外侧壁515的第2端5152侧将内侧壁518与外侧壁515之间封闭。
即,排气管道5E的导入管道部51具有在外侧壁515与内侧壁518之间规定的内部空间。在与导入管道部51的中心轴(外侧壁515的中心轴)510正交的面内,导入管道部51的内部空间是圆环状。并且,导入管道部51的内部空间在导入管道部51的第1端511侧经由开口513而与导入管道部51的外部空间(即,外筒体2的内部空间)相连,在导入管道部51的第2端512侧,通过底壁514而与外部空间隔离。
排气管道5E的导入管道部51以中心轴510(参照图20)与外筒体2的中心轴20对齐的方式配置。导入管道部51的导入口513与外筒体2的流出口24相连。导入口513的内径(内侧壁518的外周面的径)与旋转体3的外径大致相同。导入口513的外径(外侧壁515的内周面的径)与外筒体2的内径大致相同。
此外,排气管道5E的导入管道部51具有设在外侧壁515上的流通孔516。流通孔516形成为,使导入管道部51的外侧壁515的周向上的流通孔516的开口范围以导入管道部51的中心轴510为中心成为90度以下(在本实施方式中,不到90度)。此外,在导入管道部51的外侧壁515的高度方向上,流通孔516的开口范围比外侧壁515的高度小。
排气管道5E的导出管道部52是两端开口的筒状。导出管道部52与导入管道部51的流通孔516的边缘部相连。
排气管道5E的导出管道部52与实施方式4的排气管道5D的导出管道部52同样,从距导入管道部51近的一侧起依次具备第1部分521、第2部分522和第3部分523。关于排气管道5E的导出管道部52,以下的流路宽度t以外的结构与实施方式4的排气管道5D的导出管道部52是同样的,所以详细的说明省略。
这里,排气管道5E的导出管道部52在其全长上流路宽度t是一定的。导出管道部52的流路宽度t优选的是和外侧壁515的径向上的外侧壁515的内周面5150与内侧壁518的外周面5180的间隔D相同程度。
在排气管道5E中,导入管道部51的第1端511侧被与外筒体2连结。排气管道5E具有从导入管道部51的第1端511突出到外方的第1固定凸缘53,第1固定凸缘53例如通过多个螺钉相对于后罩12及后面板17可拆装地安装。此外,排气管道5E在导出口524的周围具有第2固定凸缘54。
另外,本发明人们在具备排气管道的分离装置中,关于排气管道的形状对排气管道内的气流(流体的流动)带来的影响进行了研究。本发明人们特别在具备排气管道的分离装置中,关于导入管道部的形状对排气管道内的气流带来的影响详细地进行了研究。关于分离装置中的排气管道内的气流,例如可以根据使用流体解析软件的模拟的结果来推测。作为流体解析软件,例如可以采用ANSYS(R)Fluent(R)等。
本发明人们首先关于上述参考例2(参照实施方式4一栏)的分离装置,对将构造参数的值设为上述基本值的情况(但是,将第1部分521的管道宽度L变更为80mm)的排气管道内的气流使用上述流体解析软件进行了气流的模拟。气流的模拟的结果确认了在参考例2的分离装置中,在导入管道部51和导出管道部52的边界附近,有在从导入管道部51进入到导出管道部52中之后向导入管道部51返回的气流(返回气流)。关于模拟结果的一例,将参考例2的分离装置的区域B1(参照图23A)中的气流表示在图23B中。该情况下的分离装置的全压效率是13.0%。
所以,本发明人们考虑了对于参考例2的分离装置设置与本实施方式的分离装置1E同样的排气管道5E的参考例3的分离装置。并且,关于参考例3的分离装置中的气流,也使用上述流体解析软件进行了气流的模拟。这里,在参考例3的分离装置中,作为各构造参数的值而使用参考例2的分离装置的基本值。但是,将第1部分521的管道宽度L变更为80mm,将流路宽度t(参照图22B)变更为50mm,将导入管道部51的内侧壁518的圆柱面状的外周面5180的直径设为160mm。气流的模拟的结果确认了在参考例3的分离装置中,返回气流的发生减少。关于模拟结果的一例,将参考例3的分离装置的区域B2(参照图24A)中的气流表示在图24B中。该情况下的分离装置的全压效率是14.8%。
这样,在参考例3的分离装置中,与参考例2的分离装置相比全压效率提高了。
参考例3的分离装置与参考例2的分离装置相比全压效率提高的理由可以推测为以下这样。
即,在参考例2的分离装置中,导入管道部51是中空圆筒状。因此,在参考例2的分离装置中,流入到导入管道部51内并在导入管道部51内旋绕的空气特别是在导入管道部51的中心轴510附近有可能受到与旋绕方向不同的方向的分量的力。因此,在参考例2的分离装置中,例如在导入管道部51与导出管道部52的边界附近容易发生紊流,推测全压效率有可能下降。
另一方面,在参考例3的分离装置中,导入管道部51的内部空间的形状是截面圆环状。因此,在参考例3的分离装置中,流入到导入管道部51内并在导入管道部51内旋绕的空气不能移动到导入管道部51的中心轴510附近,不易受到与旋绕方向不同的方向的成分的力。因此,在参考例3的分离装置中,推测与参考例2的分离装置相比全压效率提高。
进而,在参考例3的分离装置中,使流路宽度t(50mm)为与外侧壁515的径向上的外侧壁515的内周面5150和内侧壁518的外周面5180的间隔D((230-160)/2=35mm)相同程度。由此,在导入管道部51内旋绕并流入到导出管道部52内的空气在流入到导出管道部52内后不会回到导入管道部51内,而容易在导出管道部52内朝向导出口524行进。因而,推测全压效率会进一步提高。
在本实施方式的分离装置1E中,排气管道5E的导入管道部51还具备在具有圆柱面状的内周面5150的外侧壁515的内侧设置的内侧壁518。内侧壁518的外周面5180是与外侧壁515的内周面5150同心状的圆柱面状。此外,底壁514将内侧壁518与外侧壁515之间封闭。由此,与例如具备中空圆筒状的导入管道部51的参考例2的分离装置相比,能够使分压效率进一步提高。
(实施方式6)
以下,基于图25对本实施方式的分离装置1F进行说明。图25是分离装置1F的部分分解立体图。
本实施方式的分离装置1F具备与实施方式1的分离装置1的排气管道5不同的形状的排气管道5F。在分离装置1F中,与实施方式1的分离装置1同样,在外筒体2的第2端22侧配置有排气管道5F。排气管道5F的内部空间与外筒体2的流出口24相连。
本实施方式的排气管道5F具备导入管道部51、M个(M是2以上的整数;这里是2个)导出管道部52。
排气管道5F的导入管道部51在侧壁(外侧壁)515上具有N个(N是2以上、与M相等的整数;这里是2个)流通孔516。各流通孔516形成为,使导入管道部51的周向上的流通孔516的开口范围以导入管道部51的中心轴510为中心成为90度以下(在本实施方式中,不到90度)。在本实施方式中,N个(这里是2个)流通孔516在外侧壁515上被设置在绕导入管道部51的中心轴51成为N次对称(这里是2次对称)的位置。
M个(这里是2个)导出管道部52与N个(N=M)流通孔516一对一地对应而设置。各导出管道部52与对应的流通孔516的边缘部相连。M个(这里是2个)导出管道部52形成为,以导入管道部51的中心轴510为中心成为M次对称(这里是2次对称)。
各导出管道部52具有在对应的流通孔516的边缘部处与导入管道部51的外侧壁515相连的一侧壁(第1侧壁)5211。第1侧壁5211的内面与导入管道部51的外侧壁515的内周面平滑地(无阶差地)相连。在与导入管道部51的中心轴510正交且穿过流通孔516的截面中,第1侧壁5211的内面沿着导入管道部51的侧壁515上的流通孔516的边缘部的切线方向。在本实施方式中,2个导出管道部52的第1侧壁5211的内面彼此相互平行。
排气管道5F形成为,绕导入管道部51的中心轴510成为N(N=M)次对称。在本实施方式的分离装置1F中,排气管道5F形成为,绕外筒体2的中心轴20(参照图4及图9A)成为N(N=M)次对称。
在各导出管道部52的与流通孔516相反侧的端部,连接着用来使在各导出管道部52的内部空间中流动的流体合流的合流管55。合流管55具备与导出管道部52一对一地连接的L个(L是2以上、与M相等的整数;这里是2个)第1管部551、和与各第1管部551的与导出管道部52相反侧的端部相连的第2管部552。这里合流管55由2个第1管部551和第2管部552形成为大致Y字状。
各第1管部551从对应的导出管道部52的导出口524向远离导入管道部51且第1管部551彼此相互接近的方向延伸。各第1管部551以随着在导入管道部51的轴向上远离导入管道部51而在导入管道部51的径向上第1管部551彼此相互接近的方式延伸。
第2管部552与导入管道部51的中心轴510平行地延伸。第2管部552的中心(与第2管部552的延长方向正交的截面的中心)穿过导入管道部51的中心轴510。
合流管55以从第1管部551进入到第2管部552内的流体不相互碰撞的方式使在第1管部551中流动的流体合流。合流管55形成为,绕导入管道部551的中心轴510成为L(L=N=M)次对称。合流管55形成为,绕外筒体2的中心轴20成为L(L=N=M)次对称。
另外,本发明人们关于参考例4的分离装置的气流进行了研究,所述参考例4的分离装置具有与实施方式4的分离装置1D同样的基本构造,桨叶36从旋转体3的外周面向与旋转体3的径向交叉的方向突出。本发明人们特别关于将参考例4的分离装置与具备导入管道部的第2端侧的底壁开口且在侧壁上没有形成流通孔的排气管道的比较例3的分离装置比较的情况下的参考例4的分离装置的气流进行了研究。关于参考例4及比较例3中的气流,通过使用上述流体解析软件ANSYS(R)Fluent(R)的模拟进行了研究。在模拟中,关于参考例4及比较例3的分离装置的构造参数的值,使用上述参考例2的分离装置的基本值。此外,本发明人们关于参考例4及比较例3的分离装置,分别对于使用上述流体解析软件的模拟结果,进行了使用粒子轨迹解析软件的模拟。作为粒子轨迹解析方法,例如可以采用DPM(Discrete Phase Model)。
模拟的结果,本发明人们得出以下结论:参考例4的分离装置虽然相对于比较例3的分离装置可以确认减小压力损失的效果,但关于分离特性还有改善的余地。
此外,本发明人们关于参考例4的分离装置的外筒体2的内侧的流路200中的流体的速度分布,通过使用流体解析软件的模拟详细地进行了研究。结果,本发明人们得到了以下的认识:在参考例4的分离装置中,排气管道仅具备1个导出管道部52,由此流路200内的流体的速度分布有可能在外筒体2的中心轴20的周向上变得不均匀。
在图26A~图26C中,表示参考例4的分离装置的外筒体2的流路200内的流体的速度分布的模拟结果的一例。图26A表示外筒体2的流入口23近旁(旋转体3的轴向上的全长是200mm的桨叶36的距流入口23侧的端部为20mm处的位置)的流路200内的流体的速度分布。图26B表示外筒体2的轴向上的中心附近(旋转体3的轴向上的全长是200mm的桨叶36的距流入口23侧的端部为100mm的位置)处的、流路200内的流体的速度分布。图26C表示外筒体2的流出口24近旁(旋转体3的轴向上的全长是200mm的桨叶36的距流入口23侧的端部为180mm的位置)处的、流路200内的流体的速度分布。在图26A~图26C中,旋转体3的旋转方向是各图的顺时针方向。如图26A~图26C所示,在流路200内,可以确认有流体的速度相对变大的区域(图26A~图26C的右下的区域)。
本发明人们考虑,如果在流路200内存在流体的速度相对变大的区域,则有可能流体内的固体不被分离装置分离而容易到达外筒体2的流出口24。
所以,本发明人们考虑了参考例5的分离装置,所述参考例5的分离装置具有与参考例4的分离装置同样的基本构造,进而与本实施方式的分离装置1F同样,排气管道具备2个导出管道部52。并且,关于参考例5的分离装置,也使用上述流体解析软件及粒子轨迹解析软件,进行了关于流路200内的流体的速度分布及分离装置的分离特性的模拟。
在图27A~图27C中,表示参考例5的分离装置的外筒体2的流路200内的流体的速度分布的模拟结果的一例。图27A~图27C分别表示与图26A~图26C相同的位置处的、参考例5的分离装置中的外筒体2的流路200内的流体的速度分布。如图27A~图27C所示,在参考例5的分装置中,可以确认在外筒体2的中心轴20的周向上,流体的速度分布大致为均匀。
在图28中,表示基于模拟结果得到的比较例3的分离装置的分粒率A1(用△表示)、参考例4的分离装置的分粒率A2(用□表示)、参考例5的分离装置的分粒率A3(用○表示)。分粒率由将包含具有规定的粒径[μm]的粒子的流体导入到分离装置的流入口中时、被分离装置从流体分离(被从排出孔排出)的粒子在全部的粒子中的比例表示。如图28所示,在粒径是3μm以上的范围中,如果用相同的粒径的粒子观察,则比较例3的分离装置(直线)与参考例4的分离装置(1个导出管道部)相比分粒率较高,参考例5的分离装置(2个导出管道部)与比较例3的分离装置相比分粒率较高。即,在参考例5的分离装置中,通过使排气管道在相对于导入管道部51的中心轴510旋转对称的位置具备导出管道部52,与参考例4的分离装置及比较例3的分离装置相比,能够实现分离特性的提高。
在本实施方式的分离装置1F中,排气管道5F具备多个导出管道部52。多个导出管道部52在导入管道部51的外侧壁515中被设置在绕导入管道部51的中心轴510成为旋转对称的位置。由此,与实施方式1~实施方式5的分离装置1~1E同样,能够实现压力损失的减小。此外,在本实施方式的分离装置1F中,能够使分离特性提高。
上述实施方式及变形例不过是本发明的各种各样的实施方式的一个。上述实施方式及变形例只要能够达到本发明的目的,可以根据设计等进行各种各样的变更。
(变形例)
例如,外筒体2的材料并不限于ABS等的合成树脂,也可以是金属等。此外,旋转体3及多个桨叶36的材料并不限于聚碳酸酯树脂等的合成树脂,例如也可以是金属等。此外,旋转体3的材料和多个桨叶36的材料也可以相互不同。此外,排气管道5、5D、5E、5F的材料并不限于ABS等的合成树脂,例如也可以是金属等。
多个桨叶36分别也可以作为与旋转体3不同部件形成,通过被固定到旋转体3上而被连结到旋转体3。
旋转体3并不限于具备在沿着外筒体2的中心轴20的方向上排列的2个旋转部件3a、3b的结构,例如也可以是仅具备2个旋转部件3a、3b中的1个的结构。此外,旋转体3也可以在2个旋转部件3a、3b之间具备至少1个旋转部件(与旋转部件3b同样的形状的旋转部件)。在此情况下,优选的是在处于2个旋转部件3a、3b之间的旋转部件上也连结着构成多个桨叶36的各自的一部分的桨叶片。
排出孔25的形状并不限于细长的狭缝状,也可以是任意的形状(圆孔等)。
在分离装置1、1A、1C、1D、1E、1F中,在外筒体2上仅形成了1个排出孔25,但并不限于此,也可以形成多个排出孔25。在此情况下,多个排出孔25优选的是在外筒体2的周向上分离地配置。此外,在此情况下,也可以是分离装置1、1A、1B、1C、1D、1E、1F具备多个捕集器6,并将多个捕集器6以与多个排出孔25一对一地对应的方式配置。
在分离装置1、1A、1B、1C、1D、1E、1F中,将捕集器6的安装凸缘66用螺钉安装到安装部26,但并不限于此。总之,在分离装置1中,安装凸缘66及螺钉不是必须的构成要素。此外,捕集器6也可以被固定于外筒体2。
此外,捕集器6及多个分隔壁10的材料并不限于合成树脂,也可以是金属等。此外,捕集器6和多个分隔壁10也可以由相互不同的材料形成。在分离装置1中,也可以将捕集器6和多个分隔壁10用不同部件形成,通过粘接、熔敷、嵌合、螺钉固定等一体化。
在分离装置1、1A、1B、1C、1D、1E、1F中,捕集器6不是必须的构成要素。换言之,分离装置1、1A、1B、1C、1D、1E、1F只要构成为能够将固体从外筒体2的内侧经由排出孔25向外筒体2的外侧排出,也可以是不具备捕集器6的结构。
导入管道部51的周向上的流通孔516的开口范围并不限于以导入管道部51的中心轴510为中心成90度以下。导入管道部51的周向上的流通孔516的开口范围优选的是以导入管道部51的中心轴510为中心成45~90度的范围。此外,如实施方式4、5的分离装置1D、1E所示,流通孔516在侧壁(外侧壁)515的高度方向上也可以不是在侧壁515的全范围中形成。
导入管道部51的侧壁(外侧壁)515并不限于具有圆柱面状的内周面5150的结构,例如截面也可以是具有正多边形的内周面的结构。在此情况下,导入管道部51的侧壁515的内周面5150的截面优选的是具有8个以上的顶点的正多边形。同样,在分离装置1E中,内侧壁518的外周面5180的形状并不限于圆柱面状。
此外,侧壁(外侧壁)515的内周面5150的形状优选的是圆柱面状,但在此情况下,侧壁(外侧壁)515的外周面的形状也可以是圆柱面状以外的任意的形状。同样,内侧壁518的外周面5180的形状优选的是圆柱面状,但在此情况下,内侧壁518的内周面的形状也可以是圆柱面状以外的任意的形状。进而,内侧壁518只要具有外周面5180,也可以不是筒状,例如也可以是以底壁519为底面、以外周面5180为侧面的圆柱状等的柱状。
在实施方式2的分离装置1B中,旋转体3的长度(沿着外筒体2的中心轴20的方向的长度)也可以与内筒体300的长度相同。即,旋转体3也可以短到图10所示的内筒体300的长度左右。此外,在实施方式2的分离装置1B中,也可以在外筒体2上,代替第1排出孔25A及第2排出孔25B而形成比内筒体300的长度长的一个排出孔25。
在实施方式5的分离装置1E中,马达4(及马达壳体9)被容纳在旋转体3(下游侧旋转部件3b)内,但并不限于此,也可以被容纳在被排气管道5E的内侧壁518的圆柱面状的内周面包围的空间内。在此情况下,在导入管道部51中,也可以将底壁519省略,也可以在底壁519上设置供轴杆7穿过的圆形状的孔。
在实施方式6的分离装置1F中,N个流通孔516也可以不设置在绕导入管道部51的中心轴510成为N次对称的位置。即,N个流通孔只要在外侧壁515中设置在当使导入管道部51绕导入管道部51的中心轴510旋转(360/N)度时与别的流通孔516的至少一部分重复的位置就可以。此外,M个(M=N)导出管道部52、L个(L=M=N)第1管部551的形状也可以根据N个流通孔516的形成位置而适当变更。
(技术方案)
根据上述实施方式及变形例可知,有关第1技术方案的分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)具备外筒体(2)、旋转体(3)、多个桨叶(36)、马达(4)和排气管道(5、5D、5E、5F)。外筒体(2)在第1端(21)具有气体的流入口(23),在第2端(22)具有气体的流出口(24)。旋转体(3)在外筒体(2)的内侧以旋转中心轴(30)与外筒体(2)的中心轴(20)对齐的方式配置。多个桨叶(36)在旋转体(3)与外筒体(2)之间在旋转体(3)的外周方向上分离地配置,并连结于旋转体(3)。马达(4)使旋转体(3)绕旋转中心轴(30)旋转。排气管道(5、5D、5E、5F)被配置在外筒体(2)的第2端(22)侧,内部空间与外筒体(2)的流出口(24)相连。外筒体(2)在第1端(21)与第2端(22)之间具有将外筒体(2)的内外相连的排出孔(25)。排气管道(5、5D、5E、5F)具备导入管道部(51)和导出管道部(52)。导入管道部(51)具有(外)侧壁(515)、流通孔(516)和底壁(514)。外侧壁(515)是在外筒体(2)侧的一端(第1端5151)具有开口的筒状。流通孔(516)被设置在外侧壁(515)。底壁(514)从外侧壁(515)的与外筒体(2)侧相反侧的另一端(第2端5152)向内方突出。导出管道部(52)是两端开口的筒状。导出管道部(52)与导入管道部(51)的流通孔(516)的边缘部相连。
通过以上的结构,分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)能够实现压力损失的减小。
在有关第2技术方案的分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1F)中,在第1技术方案中,导入管道部(51)的外侧壁(515)的内周面(5150)是圆柱面状,底壁(514)将外侧壁(515)封闭。由此,在分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1F)中,能够以简单的构造实现压力损失的减小。
在有关第3技术方案的分离装置(1E)中,在第1技术方案中,外侧壁(515)的内周面(5150)是圆柱面状。导入管道部(51)还具备设在外侧壁(515)的内侧的内侧壁(518)。内侧壁(518)的外周面(5180)是与外侧壁(515)的内周面(5150)同心状的圆柱面状。底壁(514)将内侧壁(518)与外侧壁(515)之间封闭。由此,在分离装置(1、1A、1B、1C)中,能够实现压力损失的减小,实现全压效率的提高。
在有关第4技术方案的分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,在第2或第3技术方案中,排气管道(5、5D、5E、5F)以导入管道部(51)的中心轴(510)与外筒体(2)的中心轴(20)对齐的方式配置。导出管道部(52)具有在流通孔(516)的边缘部处与导入管道部(51)的侧壁(515)相连的一侧壁(第1侧壁5211)。在与导入管道部(51)的中心轴(510)正交并穿过流通孔(516)的截面中,一侧壁(5211)的内面沿着导入管道部(51)的侧壁(515)中的流通孔(516)的边缘部的切线方向。由此,在分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,从外筒体(2)的流出口(24)进入到导入管道部(51)的内部中的气体容易穿过流通孔(516),能够实现压力损失的进一步的减小。
在有关第5技术方案的分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,在第4技术方案中,导出管道部(52)具备第1流路部(5201)和第2流路部(5202)。第1流路部(5201)是中空的,具有上述一侧壁(第1侧壁5211),从导入管道部(51)的流通孔(516)的边缘部沿着上述切线方向突出。第2流路部(5202)是中空的,从第1流路部(5201)的突出前端向沿着外筒体(2)的中心轴(20)的方向延伸。由此,在分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,能够实现压力损失的减小。
在有关第6技术方案的分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,在第1~第5的任一项技术方案中,从外筒体(2)的第2端(22)侧观察,多个桨叶(36)的旋转区域的整体位于外筒体(2)的流出口(24)的周缘的内侧。由此,在分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,由多个桨叶(36)旋绕而从外筒体(2)的内部向外部流出的气体不易被外筒体(2)的流出口(24)的边缘部遮挡,所以能够实现压力损失的进一步的减小。
在有关第7技术方案的分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,在第1~第6的任一项技术方案中,从外筒体(2)的第1端(21)侧观察,旋转体(3)的旋转中心轴(30)位于外筒体(2)的流入口(23)的周缘的内侧,并且外筒体(2)的流入口(23)的整体位于多个桨叶(36)的旋转区域的内侧。由此,在分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,从流入口(23)向外筒体(2)的内部流入的空气从外筒体(2)的第1端(21)侧观察必定穿过桨叶(36)的旋转区域。因此,在分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,容易对气体中包含的固体赋予离心力,能够实现将固体从气体分离的分离性能的提高。
有关第8技术方案的分离装置(1B)在第1~第7的任一项技术方案中,还具备内筒体(300)。内筒体(300)被配置在外筒体(2)与旋转体(3)之间。内筒体(300)以中心轴(301)与外筒体(2)的中心轴(20)对齐的方式配置。内筒体(300)与外筒体(2)及旋转体(3)分离地配置。内筒体(300)被连结于多个桨叶(36)。在与外筒体(2)的中心轴(20)平行的方向上,内筒体(300)的长度比外筒体(2)的长度短。外筒体(2)在从与外筒体(2)的中心轴(20)正交的方向观察时不与内筒体(300)重叠的区域中形成有排出孔(25)的至少一部分。由此,在分离装置(1B)中,能够实现将固体从气体分离的分离性能的提高。
在有关第9技术方案的分离装置(1C)中,在第1~第8的任一项技术方案中,马达(4)使旋转体(3)绕旋转中心轴(30)向一方向旋转。多个桨叶(36)分别是具有第1面(360a)和第2面(360b)的扭转桨叶。多个桨叶(36)的各自的第1面(360a)在沿着旋转体(3)的旋转方向的方向上位于后方。多个桨叶(36)的各自的第2面(360b)在沿着旋转体(3)的旋转方向的方向上位于前方。在沿着外筒体(2)的中心轴(20)的方向上,多个桨叶(36)的各自的第2面(360b)位于流入口(23)侧,第1面(360a)位于流出口(24)侧。由此,在分离装置(1C)中,能够在抑制压力损失的增加的同时实现分离性能的提高。
有关第10技术方案的分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)在第1~第9的任一项技术方案中,还具备捕集器(6)。捕集器(6)以在外筒体(2)的外侧将排出孔(25)覆盖的方式配置,供从外筒体(2)的内侧穿过排出孔(25)排出的固体进入。由此,在分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,能够将从气体分离后的固体用捕集器(6)收集,能够抑制由分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)分离后的固体向外部飞散。
有关第11技术方案的分离装置(1A、1F)在第1~第10的任一项技术方案中,导入管道部(51)在外侧壁(515)设有N个(N是2以上的整数)流通孔(516)。排气管道(5F)具备M个(M=N)导出管道部(52)。M个导出管道部(52)连接于N个流通孔(516)各自的边缘部。N个流通孔(516)分别在外侧壁(515)设置在当使导入管道部(51)绕导入管道部(51)的中心轴(510)旋转(360/N)度时与别的流通孔(516)的至少一部分重复的位置。由此,在分离装置(1A、1F)中,能够使分离特性进一步提高。
有关第12技术方案的分离装置(1A、1F)在第11技术方案中,N个流通孔(516)在外侧壁(515)中设置在绕导入管道部(51)的中心轴(510)成为N次对称的位置。由此,在分离装置(1A、1F)中,能够使分离特性进一步提高。
有关第13技术方案的分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)具备外筒体(2)、旋转体(3)、多个桨叶(36)、马达(4)和排气管道(5、5D、5E、5F)。外筒体(2)在第1端(21)具有气体的流入口(23),在第2端(22)具有气体的流出口(24)。旋转体(3)在外筒体(2)的内侧以旋转中心轴(30)与外筒体(2)的中心轴(20)对齐的方式配置。多个桨叶(36)在旋转体(3)与外筒体(2)之间在旋转体(3)的外周方向上分离地配置,并连结于旋转体(3)。马达(4)使旋转体(3)绕旋转中心轴(30)旋转。排气管道(5、5D、5E、5F)被配置在外筒体(2)的第2端(22)侧,内部空间与外筒体(2)的流出口(24)相连。外筒体(2)在第1端(21)与第2端(22)之间具有将外筒体(2)的内外相连的排出孔(25)。排气管道(5、5D、5E、5F)具备导入管道部(51)和导出管道部(52)。导入管道部(51)是外筒体(2)侧的一端(第1端511)开口、与外筒体(2)侧相反侧的另一端(第2端512)封闭的筒状。导入管道部(51)在侧壁(515)上具有流通孔(516)。导出管道部(52)是两端开口的筒状。导出管道部(52)与导入管道部(51)的流通孔(516)的边缘部相连。通过以上的结构,分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)能够实现压力损失的减小。
在有关第14技术方案的分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1F)中,在第12技术方案中,导入管道部(51)是圆筒状。排气管道(5、5D、5F)以导入管道部(51)的中心轴(510)与外筒体(2)的中心轴(20)对齐的方式配置。导出管道部(52)具有在流通孔(516)的边缘部处与导入管道部(51)的侧壁(515)相连的一侧壁(第1侧壁5211)。在与导入管道部(51)的中心轴(510)正交并穿过流通孔(516)的截面中,一侧壁(5211)的内面沿着导入管道部(51)的侧壁(515)上的流通孔(516)的端部的切线方向。由此,在分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1F)中,从外筒体(2)的流出口(24)进入到导入管道部(51)的内部中的气体容易穿过流通孔(516),能够实现压力损失的进一步的减小。
在有关第15技术方案的分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,在第13或14技术方案中,从外筒体(2)的第2端(22)侧观察,多个桨叶(36)的旋转区域的整体位于外筒体(2)的流出口(24)的周缘的内侧。由此,在分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,由多个桨叶(36)旋绕而从外筒体(2)的内部向外部流出的气体不易被外筒体(2)的流出口(24)的边缘部遮挡,所以能够实现压力损失的进一步的减小。
在有关第16技术方案的分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,在第13~第15的任一项技术方案中,从外筒体(2)的第1端(21)侧观察,旋转体(3)的旋转中心轴(30)位于外筒体(2)的流入口(23)的周缘的内侧,并且外筒体(2)的流入口(23)的整体位于多个桨叶(36)的旋转区域的内侧。由此,在分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,从流入口(23)向外筒体(2)的内部流入的空气从外筒体(2)的第1端(21)侧观察必定穿过桨叶(36)的旋转区域。因此,在分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,容易对气体中包含的固体赋予离心力,能够实现将固体从气体分离的分离性能的提高。
有关第17技术方案的分离装置(1B)在第13~第16的任一项技术方案中,还具备内筒体(300)。内筒体(300)被配置在外筒体(2)与旋转体(3)之间。内筒体(300)以中心轴(301)与外筒体(2)的中心轴(20)对齐的方式配置。内筒体(300)与外筒体(2)及旋转体(3)分离地配置。内筒体(300)被连结于多个桨叶(36)。在与外筒体(2)的中心轴(20)平行的方向上,内筒体(300)的长度比外筒体(2)的长度短。外筒体(2)在从与外筒体(2)的中心轴(20)正交的方向观察不与内筒体(300)重叠的区域中,形成有排出孔(25)的至少一部分。由此,在分离装置(1B)中,能够实现将固体从气体分离的分离性能的提高。
在有关第18技术方案的分离装置(1C)中,在第13~第17的任一项技术方案中,马达(4)使旋转体(3)绕旋转中心轴(30)向一方向旋转。多个桨叶(36)分别是具有第1面(360a)和第2面(360b)的扭转桨叶。多个桨叶(36)的各自的第1面(360a)在沿着旋转体(3)的旋转方向的方向上位于后方。多个桨叶(36)的各自的第2面(360b)在沿着旋转体(3)的旋转方向的方向上位于前方。在沿着外筒体(2)的中心轴(20)的方向上,多个桨叶(36)的各自的第2面(360b)位于流入口(23)侧,第1面(360a)位于流出口(24)侧。由此,在分离装置(1C)中,能够在抑制压力损失的增加的同时实现分离性能的提高。
有关第19技术方案的分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)在第13~第18的任一项技术方案中,还具备捕集器(6)。捕集器(6)以在外筒体(2)的外侧将排出孔(25)覆盖的方式配置,供从外筒体(2)的内侧穿过排出孔(25)排出的固体进入。由此,在分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)中,能够将从气体分离后的固体用捕集器(6)收集,能够抑制由分离装置(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)分离后的固体向外部飞散。

Claims (12)

1.一种分离装置,其特征在于,具备:
外筒体,在第1端具有气体的流入口,在第2端具有气体的流出口;
旋转体,在上述外筒体的内侧,以旋转中心轴与上述外筒体的中心轴对齐的方式配置;
多个桨叶,在上述旋转体与上述外筒体之间在上述旋转体的外周方向上分离地配置,并连结于上述旋转体;
马达,使上述旋转体绕上述旋转中心轴旋转;以及
排气管道,被配置在上述外筒体的上述第2端侧,内部空间与上述外筒体的上述流出口相连;
上述外筒体在上述第1端与上述第2端之间具有将上述外筒体的内外相连的排出孔;
上述排气管道具备:
导入管道部,具有在上述外筒体侧的一端具有开口的筒状的外侧壁、设置于上述外侧壁的流通孔、和从上述外侧壁的与上述外筒体侧相反侧的另一端向内方突出的底壁;以及
导出管道部,是两端开口的筒状,与上述导入管道部的上述流通孔的边缘部相连。
2.如权利要求1所述的分离装置,其特征在于,
上述导入管道部的上述外侧壁的内周面是圆柱面状,上述底壁将上述外侧壁封闭。
3.如权利要求1所述的分离装置,其特征在于,
上述外侧壁的内周面是圆柱面状;
上述导入管道部还具备设置在上述外侧壁的内侧的内侧壁;
上述内侧壁的外周面是与上述外侧壁的上述内周面同心状的圆柱面状;
上述底壁将上述内侧壁与上述外侧壁之间封闭。
4.如权利要求2或3所述的分离装置,其特征在于,
上述排气管道以上述导入管道部的中心轴与上述外筒体的上述中心轴对齐的方式配置;
上述导出管道部具有在上述流通孔的上述边缘部处与上述导入管道部的上述外侧壁相连的一侧壁;
在与上述导入管道部的上述中心轴正交且穿过上述流通孔的截面中,上述一侧壁的内面沿着上述导入管道部的上述外侧壁上的上述流通孔的上述边缘部的切线方向。
5.如权利要求4所述的分离装置,其特征在于,
上述导出管道部具备:
中空的第1流路部,具有上述一侧壁,从上述导入管道部的上述流通孔的上述边缘部沿着上述切线方向突出;以及
中空的第2流路部,从上述第1流路部的突出前端向沿着上述外筒体的上述中心轴的方向延伸。
6.如权利要求1~3中任一项所述的分离装置,其特征在于,
从上述外筒体的上述第2端侧观察,上述多个桨叶的旋转区域的整体位于上述外筒体的上述流出口的周缘的内侧。
7.如权利要求1~3中任一项所述的分离装置,其特征在于,
从上述外筒体的上述第1端侧观察,上述旋转体的上述旋转中心轴位于上述外筒体的上述流入口的周缘的内侧,并且上述外筒体的上述流入口的整体位于上述多个桨叶的旋转区域的内侧。
8.如权利要求1~3中任一项所述的分离装置,其特征在于,
还具备筒状的内筒体,该内筒体在上述外筒体与上述旋转体之间,以中心轴与上述外筒体的上述中心轴对齐的方式与上述外筒体及上述旋转体分离地配置,并连结于上述多个桨叶;
在与上述外筒体的上述中心轴平行的方向上,上述内筒体的长度比上述外筒体的长度短;
上述外筒体在从与上述外筒体的上述中心轴正交的方向观察不与上述内筒体重叠的区域中形成有上述排出孔的至少一部分。
9.如权利要求1~3中任一项所述的分离装置,其特征在于,
上述马达使上述旋转体绕上述旋转中心轴向一方向旋转;
上述多个桨叶分别是具有第1面和第2面的扭转桨叶,上述第1面在沿着上述旋转体的旋转方向的方向上位于后方,上述第2面在沿着上述旋转体的旋转方向的方向上位于前方;
在沿着上述外筒体的上述中心轴的方向上,上述多个桨叶各自的上述第2面位于上述流入口侧,上述第1面位于上述流出口侧。
10.如权利要求1~3中任一项所述的分离装置,其特征在于,
还具备捕集器,该捕集器以在上述外筒体的外侧将上述排出孔覆盖的方式配置,供从上述外筒体的内侧穿过上述排出孔排出的固体进入。
11.如权利要求1~3中任一项所述的分离装置,其特征在于,
上述导入管道部在上述外侧壁设有N个上述流通孔,其中N是2以上的整数;
上述排气管道具备M个上述导出管道部,上述M个导出管道部与上述N个流通孔各自的边缘部相连,其中M=N;
上述N个流通孔各自在上述外侧壁中设置在当使上述导入管道部绕上述导入管道部的中心轴旋转360/N度时与别的流通孔的至少一部分重复的位置。
12.如权利要求11所述的分离装置,其特征在于,
上述N个流通孔在上述外侧壁中设置在绕上述导入管道部的上述中心轴成为N次对称的位置。
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