JP2010131158A - Dust collection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主として大気中に含まれる粉塵を分離除去する集塵装置に関する。 The present invention relates to a dust collector that separates and removes dust contained mainly in the atmosphere.
従来のサイクロン式集塵装置は、送風装置に接続して粉塵を含む空気を吸引し、内部で旋回流を生じさせて粉塵を遠心分離する。気流は装置内部を旋回しながら下降していき、装置下部で反転して、装置内部の流路を通じて装置外へと流出する。 A conventional cyclone type dust collector is connected to a blower and sucks air containing dust, and generates a swirling flow inside to centrifuge the dust. The airflow descends while turning inside the apparatus, reverses at the lower part of the apparatus, and flows out of the apparatus through the flow path inside the apparatus.
以下、従来のサイクロン式集塵装置の例を、図8を参照しながら説明する。 Hereinafter, an example of a conventional cyclone dust collector will be described with reference to FIG.
集塵装置101は、外円筒102、その外周円の接線方向に接続する吸気口103、外円筒102の下端に接続する円錐筒104、円錐筒104の下端に接続する集塵室105、外円筒102の中央をその軸方向に突き抜けるように内円筒106、および排気室107を備えている。粉塵を含む空気は吸気口103から外円筒102に流入し、空気が外円筒102内を旋回するときに空気中の粉塵に遠心力を与え、粉塵は外円筒102内部の側面壁に引き付けられる。粉塵を含む空気はさらに円錐筒104の内壁面を旋回しながら降下し、集塵室105内に粉塵を落下させる。粉塵が除去された空気は内円筒106の下端から吸い上げてられて排気室107を経由して排気口108から排出される。また、図示はしていないが、集塵装置101に空気を流すためには吸気口103の上流側または排気口108の下流側に送風手段が接続されていることが一般的である。
The
このような従来のサイクロン式集塵装置を住宅に適用したものとして、特許文献1がある。
従来のサイクロン集塵装置は、集塵効率を高めるためには内部の旋回流を速めるのが効果的であることが知られている。旋回流を速めるためには送風量を増加させればよいが、集塵装置としての圧力損失が増大するという課題がある。また、集塵装置に接続する送風手段は圧力損失が増大すると、所定の送風量を流すことができなくなるため、送風手段を大型化して送風量を確保しなければならず、集塵装置と送風手段合わせての設置スペースが増加するという課題がある。 It is known that the conventional cyclone dust collector is effective to speed up the internal swirl flow in order to increase the dust collection efficiency. In order to speed up the swirl flow, it is only necessary to increase the air flow rate, but there is a problem that the pressure loss as the dust collector increases. In addition, when the pressure loss of the air blowing unit connected to the dust collector increases, it becomes impossible to flow a predetermined air flow rate. Therefore, the air blowing unit must be enlarged to secure the air flow rate. There exists a subject that the installation space according to a means increases.
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、圧力損失を低減し、設置スペースを維持したまま、高い集塵効率を有する集塵装置を提供することを目的とする。 This invention solves such a conventional subject, and it aims at providing a dust collector which has high dust collection efficiency, reducing a pressure loss and maintaining installation space.
本発明の集塵装置は、上記目的を達成するために、円筒形の環状室と前記環状室外周の接線方向に接続する吸気口、前記環状室の底面部に通気口、前記通気口に接続する外円筒、前記外円筒下方に接続する円錐筒、前記円錐筒の下方に集塵室、前記環状室の中央を外円筒の軸方向に突き抜ける内円筒、前記環状室の上部に配置され内円筒に接続する排気室、前記排気室の側面部に排気口を備えたサイクロン式集塵装置であって、前記ない内円筒の内部に軸流ファンを備えたことを特徴としたものであり、軸流ファンが作動することで昇圧作用が働き集塵装置としての圧力損失を低減できる。 In order to achieve the above object, the dust collector of the present invention has a cylindrical annular chamber and an inlet connected to a tangential direction of the outer periphery of the annular chamber, a vent on the bottom surface of the annular chamber, and connected to the vent An outer cylinder, a conical cylinder connected to the lower side of the outer cylinder, a dust collecting chamber below the conical cylinder, an inner cylinder penetrating through the center of the annular chamber in the axial direction of the outer cylinder, and an inner cylinder disposed above the annular chamber An exhaust chamber connected to the exhaust chamber, and a cyclone type dust collector provided with an exhaust port on a side surface of the exhaust chamber, characterized in that an axial fan is provided inside the inner cylinder, When the flow fan is operated, the pressure increasing action works and the pressure loss as the dust collecting device can be reduced.
本発明によれば、集塵装置の排気室内部に備えられた軸流ファンが作動することで、昇圧作用が働き、集塵装置としての圧力損失を低減することができる。このとき、軸流ファンは内円筒内部に備えられているため集塵装置として外形寸法が大きくなることはない。また、接続する送風手段も同じ送風量を流すのであれば大型化する必要はないことから、集塵装置と送風手段あわせた設置スペースを維持したまま、高い集塵効率を有する集塵装置を提供することができる。 According to the present invention, when the axial fan provided in the exhaust chamber of the dust collector is operated, the pressure increasing action works and the pressure loss as the dust collector can be reduced. At this time, since the axial fan is provided inside the inner cylinder, the outer dimension of the dust collecting device does not increase. In addition, since it is not necessary to increase the size of the blowing means to be connected as long as the same amount of air flows, the dust collecting apparatus having high dust collection efficiency is maintained while maintaining the installation space of the dust collecting apparatus and the blowing means. can do.
本発明の請求項1記載の集塵装置は、円筒形の環状室と前記環状室外周の接線方向に接続する吸気口、前記環状室の底面部に通気口、前記通気口に接続する外円筒、前記外円筒下方に接続する円錐筒、前記円錐筒の下方に集塵室、前記環状室の中央を外円筒の軸方向に突き抜ける内円筒、前記環状室の上部に配置され内円筒に接続する排気室、前記排気室の側面部に排気口を備えたサイクロン式集塵装置であって、前記内円筒の内部に軸流ファンを備えたことを特徴としたものであり、軸流ファンが作動することで昇圧作用が働き集塵装置としての圧力損失を低減できるという作用を有する。 The dust collector according to claim 1 of the present invention includes a cylindrical annular chamber and an inlet connected to a tangential direction of the outer periphery of the annular chamber, a vent on the bottom surface of the annular chamber, and an outer cylinder connected to the vent. A conical cylinder connected to the lower side of the outer cylinder, a dust collecting chamber below the conical cylinder, an inner cylinder penetrating through the center of the annular chamber in the axial direction of the outer cylinder, and an upper part of the annular chamber connected to the inner cylinder A cyclone type dust collector having an exhaust chamber and an exhaust port on a side surface of the exhaust chamber, characterized in that an axial fan is provided inside the inner cylinder, and the axial fan operates. By doing so, the pressure increasing action works, and the pressure loss as a dust collector can be reduced.
本発明の請求項2記載の集塵装置は、請求項1記載の集塵装置において、軸流ファンの羽根車をターボ型ブレードとしたことを特徴としたものであり、低回転であっても高い昇圧効果を得ることができるという作用を有する。
A dust collector according to
本発明の請求項3記載の集塵装置は、請求項2記載の集塵装置において、ターボ型ブレードの後縁が内円筒から突出して排気室内にあることを特徴としたものであり、羽根車から出る流れに半径方向の成分が発生することによって排気口への流れを滑らかにし圧力損失ならびに騒音を低減できるという作用を有する。
The dust collector according to claim 3 of the present invention is the dust collector according to
本発明の請求項4記載の集塵装置は、請求項3記載の集塵装置において、内円筒の上端と排気室底面とを曲面で接続したことを特徴としたものであり、内円筒から排気室へ流れる空気の抵抗を低減できるという作用を有する。 A dust collector according to a fourth aspect of the present invention is the dust collector according to the third aspect, wherein the upper end of the inner cylinder and the bottom surface of the exhaust chamber are connected by a curved surface, and the exhaust gas is exhausted from the inner cylinder. It has the effect of reducing the resistance of air flowing into the chamber.
本発明の請求項5記載の集塵装置は、請求項1〜4いずれか記載の集塵装置において、環状室内の気流の旋回方向と軸流ファンの回転方向が反対であることを特徴としたものであり、内円筒内部の流れに旋回流が残っていることで軸流ファンへの流入が滑らかになり、軸流ファンの送風効率を高めるという作用を有する。
The dust collector according to
本発明の請求項6記載の集塵装置は、請求項1〜5いずれか記載の集塵装置において、内円筒の内部の羽根車上流側に静翼を配置させ、気流が軸流ファンの回転方向と反対方向の旋回流を発生させることを特徴としたものであり、静翼が内円筒内部の流れに旋回流を与えることで軸流ファンへの流入が滑らかになり、軸流ファンの送風効率を高めるという作用を有する。 A dust collector according to a sixth aspect of the present invention is the dust collector according to any one of the first to fifth aspects, wherein a stationary blade is disposed on the upstream side of the impeller inside the inner cylinder, and the airflow is a rotation of an axial fan. This is characterized by generating a swirling flow in the direction opposite to the direction, and the inflow to the axial fan is smoothed by the vane giving the swirling flow to the flow inside the inner cylinder. It has the effect of increasing efficiency.
本発明の請求項7記載の集塵装置は、請求項6記載の集塵装置において、羽根車のブレード枚数と静翼の枚数が互いの約数で割り切れないことを特徴としたものであり、羽根車の回転時に発生するブレードと静翼の干渉を抑制することによって騒音を低減できるという作用を有する。
The dust collector according to
本発明の請求項8記載の集塵装置は、請求項3〜7いずれか記載の集塵装置において、軸流ファンの電動機が内円筒に固定され前記軸流ファンと前記内円筒が一体化した構成において、外円筒と円錐筒が分離できるとともに前記内円筒を環状室から分離できることを特徴としたものであり、集塵装置から軸流ファンを一体化したまま下方に引き出せる構造であるため、軸流ファンの点検作業が簡単にできるという作用を有する。
The dust collector according to
本発明の請求項9記載の集塵装置は、請求項1〜8いずれか記載の集塵装置において、環状室の底面と外円筒との接合部が曲面であることを特徴としたものであり、環状室から外円筒へ流れる空気の抵抗を低減できるという作用を有する。 A dust collector according to a ninth aspect of the present invention is the dust collector according to any one of the first to eighth aspects, wherein the junction between the bottom surface of the annular chamber and the outer cylinder is a curved surface. , It has the effect of reducing the resistance of air flowing from the annular chamber to the outer cylinder.
本発明の請求項10記載の集塵装置は、請求項1〜9いずれか記載の集塵装置において、環状室の入り角部を曲面で形成したことを特徴としたものであり、気流の淀みを低減することで粉塵が入り角部に堆積するのを抑制できるという作用を有する。
The dust collector according to
本発明の請求項11記載の集塵装置は、請求項1〜10いずれか記載の集塵装置において、外円筒直径に対する内円筒直径の比率が0.6以上としたことを特徴としたものであり、外円筒から円錐筒に降下した空気が、反転して内円筒を上昇する際に生じる圧力損失を低減できるという作用を有する。
The dust collector according to
本発明の請求項12記載の集塵装置は、請求項1〜11いずれか記載の集塵装置において、円錐筒の斜度が30°以下であることを特徴としたものであり、円錐筒を降下する空気の抵抗を低減することで圧力損失を低減できるという作用を有する。 A dust collector according to a twelfth aspect of the present invention is the dust collector according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the conical cylinder has an inclination of 30 ° or less. The pressure loss can be reduced by reducing the resistance of the descending air.
本発明の請求項13記載の集塵装置は、請求項1〜12いずれか記載の集塵装置において、内円筒下端に防虫網を設けたことを特徴としたものであり、本発明の集塵装置を、屋外空気を直接吸い込む環境下で使用する場合、粉塵とともに小さな虫が混入して集塵室に捕集される。集塵装置が停止している状態において虫が自力で飛ぶなどして内円筒から排気室など清浄側空間に侵入することを防止できるという作用を有する。
A dust collector according to
本発明の請求項14記載の集塵装置は、請求項1〜13いずれか記載の集塵装置において、内円筒下端から排気口の間の粉塵濃度を検出して一定以上の粉塵濃度になったときに遠心ファンを停止することを特徴としたものであり、集塵室に堆積した粉塵が旋回気流にのって再飛散し内円筒に吸い上げられて排気室など清浄空間側に流入することを防止できるという作用を有する。
The dust collector according to
本発明の請求項15記載の集塵装置は、請求項14記載の集塵装置において、粉塵濃度が一定以上となり遠心ファンが停止したことを表示する表示手段を備えたことを特徴としたものであり、集塵室に堆積した粉塵を廃棄するよう使用者に注意喚起をうながすことができるという作用を有する。
The dust collecting device according to
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1の集塵装置の斜視図、図2は本発明の実施の形態1の集塵装置の側断面図である。図1および図2に示すように、サイクロン式の集塵装置1は、円筒形の環状室2、環状室2の接線方向に接続する吸気口3、環状室2の底面と接続する外円筒4、外円筒4の下端に接続する円錐筒5、円錐筒5の下端に接続する集塵室6、環状室2の中央を外円筒4の軸方向に突き抜ける内円筒7、環状室2の上部に配置され内円筒7に接続する排気室8、排気室8の側面部に排気口9、内円筒7の内部に軸流ファン10を備えており、環状室2、外円筒4、円錐筒5、集塵室6、内円筒7、排気室8はすべて同心円状に配置されている。各部品の材質は、換気や空調用途を考慮して断熱性に優れた樹脂、例えばポリスチレンを用いているが、金属製の素材の外面に断熱材、例えばウレタンフォームを貼り付けてもかまわない。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view of a dust collector according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a side sectional view of the dust collector according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIGS. 1 and 2, a cyclone type dust collector 1 includes a cylindrical
集塵装置1は建物の天井裏などに配設して送風手段によって換気や空調のための空気が流れるダクトの中間に吸気口3と排気口9とで接続されている。送風手段が運転され、集塵装置1へ空気が導入されると、環状室2内で旋回流が生じ、空気中の粉塵に遠心力が加わる。その遠心力によって粉塵は環状室2の外周壁方向へと移動し、空気とともに旋回しながら環状室2から外円筒4と内円筒7との間の空間に入る。さらに粉塵は円錐筒5の内壁面に沿って旋回しながら降下し、集塵室6内に落下する。粉塵が分離された清浄な空気は、内円筒7の下端から吸い込まれ、排気室8を経由して排気口9から排出される。
The dust collector 1 is disposed on the ceiling of a building or the like and is connected by an air inlet 3 and an
図3は図2の軸流ファン部拡大図、図4は排気室を内円筒の軸方向に垂直な面で切断した断面図である。図3および図4に示すように、軸流ファン10の羽根車11は樹脂一体成型品でありターボ型のブレード12が複数枚配置されている。羽根車11の回転中心は電動機13の回転軸14と接続されており、電動機13は回転軸14が内円筒7の中心軸と一致するように電動機支持フレーム15で固定されている。軸流ファン10が回転して作動すると、昇圧作用が働き、排気口9の静圧が内円筒7内よりも高くなるため、集塵装置としての圧力損失を低減できる。ターボ型のブレードは他のブレード、例えばプロペラ型や斜流型よりも低回転で高い昇圧効果を得ることができる。
3 is an enlarged view of the axial fan portion of FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the exhaust chamber cut along a plane perpendicular to the axial direction of the inner cylinder. As shown in FIGS. 3 and 4, the
また、ブレード12の後縁は内円筒7から突出して排気室8内にあるように配置している。この配置により、羽根車11から出る流れには軸方向に加えて半径方向の成分が発生するため、排気室8の側面にある排気口9への流れが滑らかになり、圧力損失ならびに軸流ファン10から発生する騒音を低減できる。さらに、内円筒7の上端16と排気室8の底面17とを曲面で接続しており、内円筒7から排気室8へ流れる空気の抵抗を低減することができる。
Further, the rear edge of the
羽根車11の回転方向は反吸込側となる排気室8上方から見て反時計回りであり、吸気口3から流入する環状室2内の気流の旋回方向と反対としている。内円筒7の内部には静翼18が複数枚配置されており、軸流ファン10の回転方向と反対方向で吸気口3から流入する環状室2内の気流の旋回方向と一致する旋回流を発生することができる。これにより、内円筒7を上昇する流れの旋回流が弱まっていても、静翼18によって旋回流を与えることができ、軸流ファンへの流入が滑らかになり、軸流ファンの送風効率を高めることができる。
The rotation direction of the
また、内円筒7の下端19は環状室底面20から外円筒4の中間付近まで延長されている。この下端19の位置により、旋回流によって分離された粉塵が円錐筒5を下降流とともに集塵室6に導かれ、清浄な空気が内円筒7に吸い込まれる。もし、下端19の位置が環状室底面20に近いと旋回流が発達しないまま内円筒7に吸い込まれ、反対に円錐筒5に近すぎると粉塵が分離されても内円筒7に吸い込まれやすくなり、集塵効率が低下する。
The
また、環状室底面20と外円筒4との接合部21は曲面で形成されている。この曲面によって、環状室2から外円筒4へ流れる空気の抵抗を低減できるため、圧力損失が低減する。また、環状室2の入り角部22は曲面で形成されている。この曲面によって環状室2内を流れる気流の淀みを低減できるため、粉塵が入り角部22に堆積することを抑制できる。
Further, the
また、内円筒7の下端19には樹脂製メッシュが防虫網23として設けられている。防虫網23の材質は家庭用の網戸にも用いられているポリプロピレン製でピッチは1mmとしているが、材質はステンレスなどの金属製でもかまわない。集塵装置1を、屋外空気を直接吸い込む環境下で使用した場合、粉塵とともに小さな虫が混入する場合がある。集塵装置1が作動していると旋回流により虫は集塵室内に閉じ込められるが、集塵装置1が停止すると虫が自力で飛ぶなどして内円筒7から排気室8を経由して下流側に侵入する可能性があるが、この防虫網23によって侵入を防止することができる。
A resin mesh is provided as an
図5は図3中の外円筒4の内径d1と内円筒7の内径d2の比率d2/d1に対する集塵効率と圧力損失の関係を示すグラフである。d2/d1の値が大きくなると、集塵効率はわずかに低くなるがほぼ一定である。一方、圧力損失は急激に小さくなり、0.6以上でほぼ一定となる。d2/d1の値が小さい場合、外円筒4と内円筒7の間の空間が大きいため、円錐筒5へ降下していく空気が流れやすい反面、内円筒7に吸い込まれる際の抵抗が大きくなる。したがって、比率d2/d1が0.6以上であれば高い集塵効率と低い圧力損失とを両立することができる。ただしd2の値がd1の値に近づき過ぎると、円錐筒5へ向かう空気の抵抗が大きくなるため、比率d2/d1は0.9以下とするのが良い。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the dust collection efficiency and the pressure loss with respect to the ratio d2 / d1 between the inner diameter d1 of the
図6は、図3中の円錐筒5の斜度θCに対する集塵効率と圧力損失の関係を示すグラフである。θCが30°以上になると集塵効率も、圧力損失も悪化する傾向が見られる。その理由は明確でないが、急激に流路が狭まることによる弊害と考えられる。したがって円錐筒5の斜度θCは30°以下にするのが好ましい。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the dust collection efficiency and the pressure loss with respect to the inclination θ C of the
図7は、円錐筒および内円筒を分解したときの斜視断面図である。図7に示すように、塵廃棄および、内部の掃除やメンテナンスのために、集塵室6は円錐筒5から、円錐筒5は外円筒4から簡単に着脱できる構造となっている。さらに、内円筒7の外周部にはフランジ部24が設けられており、そのフランジ部24によって環状室上部の内円筒取付け穴25に着脱自在な構造となっており、内円筒7と軸流ファン10が一体のまま下側に引き出すことが可能である。この分解構造によって内部の掃除やメンテナンス、軸流ファン10の点検が集塵装置1を天井裏などに設置、ダクトに接続した後でも簡単に実施することが可能となる。
FIG. 7 is a perspective sectional view when the conical cylinder and the inner cylinder are disassembled. As shown in FIG. 7, the
なお、内円筒7内部の電動機支持フレーム15には粉塵濃度を検出する手段として塵センサー26が取付けられている。この塵センサー26はフォトカプラとフォトダイオードを利用したもので、光を内円筒内部に照射してその反射光により濃度を判定する方式であるが、対抗する位置にフォトカプラとフォトトランジスタを取付けた透過式としてもかまわない。塵センサー26の信号により一定以上の粉塵濃度と判定したときに軸流ファン10の電動機13への電源を切断する制御手段が設けられている。
A
また、軸流ファン10が停止していることを使用者に知らせる表示手段としてのLED27が点灯するようになっている。集塵装置1を長期間使用する中で、使用者が塵の廃棄を怠ると粉塵が堆積して集塵室6だけでは収まらず円錐筒5に溢れてしまう。円錐筒5に塵が溢れると、旋回流によって塵の再飛散が発生して内円筒7に粉塵が吸い込まれてしまい、排気口9から下流側に流出する現象が発生する。
Further, an
このとき、塵センサー26によって粉塵濃度が増加したことを検出、軸流ファン10を停止すると集塵装置1の圧力損失が上昇するため送風手段による送風量が低下する。送風量が低下すると、旋回流が弱まり塵の再飛散を抑制すると同時に粉塵が排気口9から下流側に流出するのを防ぐことができる。LED27も点灯して使用者に注意を喚起するため、使用者は集塵室6の塵を廃棄して正常な使用状態に復帰することができる。
At this time, when the
以上のように、集塵装置1の排気室8内部に備えられた軸流ファン10が作動することで、昇圧作用が働き、集塵装置1としての圧力損失を低減することができる。このとき、軸流ファン10は排気室8内部に備えられているため外形寸法が大きくなることはない。
As described above, when the
本発明の集塵装置は、建物の換気や空調のために屋外の空気を室内に取り入れる際、空気中の粉塵を捕集し、浄化して室内に給気するので有用である。また室内の空気を循環しながら使用するエアコンや空気清浄機にも適用することができる。 The dust collector of the present invention is useful because it collects dust in the air, purifies it, and supplies it to the room when taking outdoor air into the room for ventilation or air conditioning of the building. It can also be applied to air conditioners and air purifiers that are used while circulating indoor air.
1 集塵装置
2 環状室
3 吸気口
4 外円筒
5 円錐筒
6 集塵室
7 内円筒
8 排気室
9 排気口
10 軸流ファン
11 羽根車
12 ブレード
13 電動機
14 回転軸
15 電動機支持フレーム
16 上端
17 底面
18 静翼
19 下端
20 環状室底面
21 接合部
22 入り角部
23 防虫網
24 フランジ部
25 内円筒取付け穴
26 塵センサー
27 LED
101 集塵装置
102 外円筒
103 吸気口
104 円錐筒
105 集塵室
106 内円筒
107 排気室
108 排気口
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