JP2002503541A - 浄化装置 - Google Patents

浄化装置

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JP2002503541A
JP2002503541A JP2000532201A JP2000532201A JP2002503541A JP 2002503541 A JP2002503541 A JP 2002503541A JP 2000532201 A JP2000532201 A JP 2000532201A JP 2000532201 A JP2000532201 A JP 2000532201A JP 2002503541 A JP2002503541 A JP 2002503541A
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    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04C5/08—Vortex chamber constructions
    • B04C5/081—Shapes or dimensions
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    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
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    • B04C5/14—Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 空気流から大きな微粒子と同様に小さな微粒子をも分離するのに有効な装置を提供する。 【解決手段】 微粒子を含む流体の取入れ手段と清浄にされた流体の排出手段を有するハウジングを備えて、流入流体に一次の渦流を発生させる手段を有し、かつ前記ハウジングがそれぞれ微粒子の収集手段に連結した第１分離室と第２分離室を含む分離領域と前記第２分離室内に二次の渦流を発生させる連結手段を備えて、流体の流れから微粒子を分離する装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばバッグレス真空クリーナに必要とされる、空気流のような流
体流から微粒子物質を分離するための浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
国際公開公報ＷＯ９６／１１０４７はガス流に漂っている微粒子物質の除去装
置を開示している。この除去装置においては、微粒子が落下して収集室に収集さ
れるようにガスが減速される膨張室に向けて通過するガス流に旋回作動が発生さ
れる。かかる除去装置は大きなサイズ及び中間サイズの粒子には有効に機能する
ものの、小さな粒子はガス流中に滞留して大気に排出される傾向にある。明らか
に、上記の装置が室内用の吸引クリーナに組込まれる場合には、小さな微粒子物
質が浄化中の室内に再循環され最後には家具又は床の上にほこりとしてたまる結
果となる。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】
本発明の目的は、空気流から大きな微粒子物質と同様に小さな微粒子物質をも
分離するのにさらに有効な装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一形態によれば、微粒子を含む流体の取込み手段と清浄にされた流体
の排出手段を設けたハウジングを備えて、取込み流体に一次の渦流を発生させる
手段を有し、前記ハウジングが微粒子の収集手段とそれぞれ組合せた第１分離室
と第２分離室を含む分離領域を備え、かつ前記第２分離室内に二次の渦流を発生
させるように設けた前記両分離室の連結手段を備えて、流体の流れから微粒子物
質を分離する装置が提供される。
【０００５】 本発明の装置においては、液体の流れも微粒子を分離して清浄にされ得るもの
の、上記の流体は好ましくは空気である。便宜上、この明細書において「空気流
」の語は液体を含む他の流体を含むものとして使用される。
【０００６】 作動において、重い微粒子は前記連結手段を通して第１分離室から第２分離室
に通過し、第２分離室内にて空気流から分離され、一方軽い微粒子は第１分離室
内に滞留される。第１分離室と第２分離室は、好ましくは周縁部にて連結され、
かつ第１分離室は平行な側面部又は円筒部とサイクロン部を備えている。この場
合、円筒部は前記連結手段を収容し前記サイクロン部の上流にて同軸的に設けら
れる。なお、前記サイクロン部は好ましくは、下流方向に内方に向けて先細にさ
れる。第２分離室は、好ましくは円筒状であってその周囲にて第１分離室の平行
な側面部に結合され、これにより第１分離室と第２分離室の軸線が平行にされる
。第１分離室の分離領域に流入するほこりを含んだ空気は螺旋状の経路回りに逐
次軸線に沿って流れるように強制される。このとき、ほこりを含んだ空気は任意
に第１分離室の内部にてその天井又は天井壁に設けたベーン又は他の偏向手段の
影響下にて流れるように強制される。第１分離室に取り込まれた微粒子物質は求
心力の影響下にて同分離室の壁に向けて付勢され、このとき大きくて濃密な粒子
は小さくて密度の少ない粒子よりも求心力を受けて分離室の壁に一層密接して流
れるように強制される。密度の大きい物質は第１分離室の周縁回りを移動するの
で、同物質は第２分離室との連通結合部に達して求心力により同連通結合部内に
取り込まれる。第２分離室内にて一次の渦流とは反対の回転方向に生じた二次の
渦流は、粒子を浮遊状態に維持して収集室に運び、同収集室に運び込まれた粒子
が時折除去される。重い微粒子と軽い微粒子の分別を改善するため、上述した第
１分離室の円筒部とサイクロン部の間に内方に延在する環状のフランジが設けら
れてもよい。さらに、任意的に第３分離室又はその他の分離室が上記の第２分離
室に連結されそれらの内部に上記渦流に相当する渦巻きがもたらされる。
【０００７】 第１分離室内に浮遊している軽い微粒子物質は同分離室のテーパ状サイクロン
部に向けて螺旋状に動かされ、サイクロン部の径が減少するのに共って逐次加速
される。サイクロン部の最も狭い部分に達すると、上記の微粒子物質が空気流か
ら排出され、実質的に微粒子を除去した空気流が排出手段に向けて通過する。上
記装置のサイクロン部内の空気は既に濃密な粒子を除去した状態にあるので、空
気流の重量負荷が低くなり、空気流の流速を高めて、サイクロンのみによって期
待されるよりも、第２分離室を設けることなく小さな粒子のより一層有効な除去
がもたられるので、本装置は全体としてより広い範囲の物質を高い効率でしかも
高い負荷率にて処理する高い能力を有するものとなる。
【０００８】 上記の連結手段は、前記分離室間の連結領域における空気流偏向素子によって
第２分離室内に二次の渦流を発生させるために適用される。好ましくは、上記の
空気流偏向素子は前記渦流間に空間的な分離領域をもたらすようにするのがよく
、これにより第１分離室の壁に隣接している微粒子物質が第２分離室にまだ流入
しないでいるときに前記渦流がそれらの間に乱流を生じさせないか少なくとも最
少にする。また、上記の空気流偏向素子は前記連通開口の少なくとも一側におけ
る室壁部を備えていて、この室壁部は接線方向に向けてその湾曲半径を増大させ
るように変形される。この場合、前記連通開口の上流側における第１分離室の壁
、好ましくは前記連通開口の各側部における第１分離室と第２分離室の両壁が前
記室壁部として形成され前記両分離室に向けて湾曲する連結頸部が設けられる。
しかして、第１分離室の変形された壁は重い粒子が第１分離室の湾曲部分の外方
に動くのを許容し、第２分離室の変形された壁は一次の渦流を分離して第２分離
室内にて一次渦流に対して反対方向に二次の渦流を生じさせるように作用する。
【０００９】 上記の分離領域において、第１分離室はサイクロン分離部を収容していて、第
１分離室の外壁とサイクロン分離部の周壁が第２分離室に周縁部にて連通する環
状の室を形成する。上記のサイクロン分離部は空気流の上方又は下方への渦巻又
は螺旋運動をもたらすように配置され、同サイクロン分離部の微粒子負荷がサイ
クロン分離部の上部に形成した収集室内に重力下にて納まるように上方に排出さ
れるか、又はサイクロン分離部の下に設けた収集容器内に向けて下方に排出され
る。
【００１０】 上記ハウジングに流入する微粒子を含む空気流に一次の渦流を生じさせる手段
は、前記ハウジングの上流に配列したベーンを備えていて、個々のベーンは大き
な粒子又は断片物質による閉塞を防止するために軸方向に離間される。或いは、
上記の一次渦流を生じさせる手段は例えば偏心した接線方向の流入パイプであっ
てもよい。上記第１分離室の周縁を横切って或いは少なくとも上記連結手段にほ
こりの無い空気の薄板状フィルム又は層をもたらすために補助的な空気取入れ口
を設けて、重い微粒子が第２分離室へ移送されない間に第１分離室内に軽い微粒
子を保留させるようにを改善しても良い。この場合、上記の補助的な空気取入れ
口は、微粒子を含む空気の取入れ手段に近接して又は離間して設けた第１分離室
内の流入オリフィスを備えてもよい。この場合、補助的な空気流は前記流入オリ
フィスを通過する微粒子を含む空気の流れによって誘導されるか、或いは補助ポ
ンプによって正の外部圧力下にて供給されてもよい。
【００１１】 上記の第１分離室は、二つ以上のそれぞれ第２分離室と組合せた円筒部を備え
てもよい。この場合、隣接する円筒部は下流方向に順次小径となるサイクロン部
によって軸方向に連結される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態をその一例として添付図面を参照して説明する。
【００１３】 図１及び図２を参照すると、本発明の分離装置は第１分離室１１と第２分離室
１２により構成されていて、第１分離室１１と第２分離室１２は連結頸部１３に
より連結されている。この連結頸部１３の側壁は第１分離室と第２分離室の各周
壁部分により構成されて接線方向に変形され他の室に接合される。第１分離室１
１は上方の円筒部１４と下方の同軸サイクロン分離部１５を有している。第１分
離室１１の上方部分と下方部分の間には内部フランジ１６が設けられており、こ
の内部フランジ１６は上方に屈曲した内向きの周縁リップ１７を有している。こ
の内部フランジ１６は本発明の実施にあたって不可欠なものではない。
【００１４】 第１分離室１１の上端部には、接線方向の流入口１８と排気用の軸方向の流出
口１９が設けられていて、図示しない電動モータがこの分離装置を通して空気を
引き込むか或いは正圧下にて空気を吹き込むようになっている。
【００１５】 着脱可能な収集容器２０，２１がサイクロン分離部１５と第２分離室１２にそ
れぞれ設けられている。矢印で示したように、流入空気は流出口１９の周壁によ
って第１分離室の円筒部の内壁回りに螺旋状の反時計方向の経路を流れるように
強制され、点線の矢印により示された挙動微粒子が頸部１３を通して第２分離室
に運ばれ螺旋状の時計方向の経路を流れる。挙動粒子は最終的に重力によって収
集容器２１に落下し、軽い微粒子が第１分離室に引き込まれて留まりサイクロン
分離部内にて空気流から分離され収集容器２０内に収集される。頸部１３は挙動
微粒子のための近接経路を提供するのみならず、各渦流間に分界領域をもたらし
て乱流の発生を最少にする。フランジ１６は挙動微粒子が第２分離室に確実に入
るのを助ける役目をする。
【００１６】 図３及び図４に示した配置は、円筒部３４／４４に設けたサイクロン分離部３
５／４５を備えている。図３において、流入口３８は分離装置の上端部にあって
、サイクロン分離部３５が上向きの流れを生じさせ、円筒部３４内の螺旋流が下
向きに生じて流出口３７を通過する空気を排出させる。これに反して、図４にお
ける流入口４８は分離装置の下端部にあって、円筒部４４内の螺旋流が上向きに
生じ、サイクロン分離部４５が下向きの流れを生じさせて排出空気が流出口４７
を通過するようにする。上記の配置において、軽い微粒子の収集容器は３０／４
０として示され、挙動微粒子の収集容器は３１／４１として示され、第２分離室
は３２／４２として示されている。
【００１７】 図５は、択一的な配置を示しており、この配置においては、第１分離室５１と
第２分離室５２が大きな室５３内に配置されていて、各分離室には軽い微粒子の
収集室５４と挙動微粒子の収集室５５がそれぞれ設けられている。
【００１８】 図６において、大きな室が第２分離室を構成していて、同第２分離室内の渦流
は点線矢印で示したように第１渦流と同じ方向に生じる。連結口の直ぐ上流に位
置する第１分離室の周壁は第２分離室に接線方向に変形６１されて、その内部の
渦流が最少の乱流とともに生じるようにされる。図７において、第２分離室７１
は全体的に大きな室内に形成され、その内部の渦流が第１渦流に対して反対の回
転方向に生じる。
【００１９】 図８は、第１分離室８２の内壁にて清浄空気の薄層状フィルムを形成する第２
の空気流入パイプ又はチャンネル８１を示しており、この空気流入パイプ又はチ
ャンネル８１は第１分離室８２を第２分離室にリンクしている連結頸部８３に連
通して同頸部を通過する重い微粒子を妨げないように軽い微粒子を第１分離室内
に保留する。この場合、第２の空気流はポンプ（図示せず）から供給されるか、
或いは空気流入パイプ８１のオリフィス８６と８７を通過するチャンネル８５内
のほこりを含んだ空気流によって引き込まれる。この第２空気流の流通率はオリ
フィスサイズの調節によって規制されて分離装置に流入する物質の選択的な分離
をもたらす。オリフィス８６と８７は図示したように便宜的に周方向に離間させ
てもよい。
【００２０】 図９は、軸方向に離間してそれぞれサイクロン９４，９５，９６により接続し
た複数の第１分離室９１，９２，９３を示しており、各第１分離室は第２分離室
９７，９８，９９にそれぞれ結合され収集室１００に終結するサイクロン９６を
備えている。ほこりを含んだ空気の流入口１０１と二次の清浄な空気の流入口１
０２が第１分離室９１内に設けられ、排出空気がダクト１０３を通して流出する
。さらに、二次の清浄な空気の流入口が各第１分離室９２，９３に任意に設けら
れてもよい。内部の環状上向きフランジ１０４，１０５，１０６が重い微粒子の
各第２分離室内への流通を高めるために設けられている。作動において、より一
層濃密な微粒子が第１分離室９１から分離されて第２分離室９７により収集され
、分離されなかった微粒子が第１分離室９１より小さいな径又は同様な径の第１
分離室９２内に流入するのに先に立ってサイクロン９４内にて濃縮される。この
とき、分離室９２内にて求心力が高まり、同分離室内の大きな微粒子が第２分離
室９８によって分離され、分離されなかった最も軽い微粒子が最終的にサイクロ
ン９６内にて分離され収集室１００に収集されるまで、サイクロン９５を通して
第１分離室９３に向けて通過する。
【００２１】 ここに示した全ての実施形態においては、清浄な排出空気が逆流によって分離
装置の中心を通過し、第２分離室を通る正味の流体流は存在しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】分離装置の一実施形態の側面図である。
【図２】図１に示した分離装置の内部を示す平面図である。
【図３】分離装置の他の実施形態の側面図である。
【図４】図３に示した分離装置の択一的な実施形態の側面図である。
【図５】第１分離室が大きな室に収容されている他の択一的な実施形態の側面
図である。
【図６】大きな室が第２分離室を構成している場合における図５の実施形態を
平面図により示している。
【図７】大きな室が第２分離室を収容している場合における図５の他の実施形
態を平面図により示している。
【図８】空気流からの大きな粒子の分離を高めるための第２の空気流入口の使
用を平面図により示している。
【図９】第１分離室が複数の円筒部とサイクロン部を備えるようにした実施形
態を側面図により示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 アーノルド，アーサー ジョン イギリス ＥＸ20 ４ＢＪ デボン リド フォード ラベンター Ｆターム(参考） 4D031 AC04 BA06 DA02 4D053 AA03 AB01 BA04 BB02 BC01 BD04 CB04 CB11

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】微粒子を含む流体の取入れ手段と清浄にされた流体の排出手段を
    有するハウジングを備えて、流入流体に一次の渦流を発生させる手段を有し、か
    つ前記ハウジングがそれぞれ微粒子の収集手段に連結した第１分離室と第２分離
    室を含む分離領域と前記第２分離室内に二次の渦流を発生させる連結手段を備え
    て、流体の流れから微粒子を分離する装置。
  2. 【請求項２】前記第１分離室と第２分離室が周方向にて連結されている請求項
    １に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記第１分離室が平行な側面部又は円筒部とサイクロン部を有し
    ている請求項１又は２に記載の装置。
  4. 【請求項４】前記第１分離室がその内部にて天井又は天井壁に設けたベーン手
    段又は他の偏向手段を備えている前記請求項のいずれかに記載の装置。
  5. 【請求項５】重い微粒子と軽い微粒子の分別を改善するために前記円筒部とサ
    イクロン部の間に内向きに延在する環状のフランジを設けてなる請求項３又は４
    に記載の装置。
  6. 【請求項６】前記連結手段が前記分離室間の連結領域における流れの偏向素子
    によって前記第２分離室内に二次の渦流を発生させるように採用されてなる前記
    請求項のいずれかに記載の装置。
  7. 【請求項７】前記流れの偏向素子が前記各渦流の間に空間的な分離領域をもた
    らすようにした請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】前記流れの偏向素子が接線方向の位置に向けてその湾曲部の半径
    が増大するように変形される連通口の少なくとも一側にて室壁部分を備えている
    請求項６又は７に記載の装置。
  9. 【請求項９】前記第１分離室がサイクロン分離部を収容していて、同第１分離
    室の外壁と前記サイクロン分離部の周壁が前記第２分離室と周方向に連通する環
    状の室を規定している前記請求項のいずれかに記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記第１分離室を横切る周縁部にて又は少なくとも前記連結手
    段内にほこりを含む流体の薄層状フィルム又は層をもたらすために補助的な流体
    の流れを導入する手段を備えてなる前記請求項のいずれかに記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記第１分離室がそれぞれ第２分離室に連結した二つ以上の円
    筒部を備えていて、隣接する円筒部が下流方向に順次小径となるサイクロン部に
    よって軸方向に連結されてなる前記請求項のいずれかに記載の装置。
  12. 【請求項１２】微粒子を含む流体を渦巻状の経路において第１分離室に向けて
    通過させて渦巻状の流体の流れが前記第１分離室と同第１分離室に連結した第２
    分離室間に分けられるようにし、第２の渦巻状経路が前記第２分離室内にて発生
    され、これにより重い微粒子が前記第２分離室に向けて通過して前記第２の渦巻
    状の流体の流れから分離され、一方軽い微粒子が前記第１分離室に留められて前
    記第１の渦巻状の流体の流れから分離されるようにして、流体の流れから微粒子
    を分離する方法。
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