JP2010184209A - 除塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気中の粉塵を遠心分離によって除去する除塵装置に関して、高さに制限のある空間において、圧力損失と集塵効率の均衡が取れた除塵装置を提供することを目的とする。
【解決手段】給気口３と外円筒２の接続部の開口断面の最下位置６から外円筒２の底面７までの距離を、除塵装置１の全高寸法に対して半分以下とすることで高さに制限のある空間において、旋回しながら外円筒の底面に落下するのに十分な垂直距離が確保されて集塵効率を維持でき、圧力損失の急激な増大を抑えられるため圧力損失と集塵効率の均衡が取れた除塵装置１を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として大気中に含まれる粉塵を長期間にわたり安定的に分離し除塵する除塵装置に関する。

従来、この種の遠心分離式除塵装置は、粉塵を含む空気を円筒状の装置本体に接線方向から導入することで、空気中に含まれる粉塵に遠心力を与えて粉塵を外筒の内壁面に沿うように旋回させながら重力で下方へ落下させることで除塵する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その除塵方法について図１１の除塵装置を参照しながら説明する。

図１１における除塵装置１０１は外円筒１０２にその外周円の接線方向に接続する給気口１０３、外円筒１０２の内部に内円筒１０４、排気口１０５を備えている。粉塵を含む空気は給気口１０３から外円筒１０２に導入され、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が加わり、旋回しながら外円筒１０２底面に落下する。空気は内円筒１０４の下端から吸い上げてられて排気口１０５から排出されるものである。
特開２００２−１８６８８号公報

このように図１１に示すような従来の除塵装置は、粉塵を遠心分離する性能を確保するため、装置の縦方向の寸法としてはある程度の長さが必要である。しかし、天井上などの狭い空間に給排気用配管と接続して設置する場合は、空間の高さに制約があるため装置寸法が適さないという課題があった。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、高さに制限のある空間において、圧力損失と集塵効率の均衡が取れた除塵装置を提供することを目的とする。

本発明の除塵装置は、上記目的を達成するために、両端面が閉塞した外円筒と、前記外円筒の外周の接線方向に接続する給気口と、前記外円筒の内部に前記外円筒と同心円で前記外円筒の上端面を貫通して両端が開口している内円筒と、前記内円筒の上端開口部に接続して、外部に水平に配置される配管と連結可能な形状を有する排気アダプターを備えた遠心分離式除塵装置であり、前記給気口と前記外円筒の接続部における開口断面の最下位置から前記外円筒の底面までの寸法を、装置の全高寸法の半分以下としたものである。

これにより、粉塵が外円筒に導入された後、旋回しながら外円筒の底面に落下するのに十分な垂直距離が確保されて集塵効率を維持でき、圧力損失の急激な増大を抑えられるため、高さに制限のある空間において、圧力損失と集塵効率の均衡がとれた除塵装置を提供することができる。

また、他の手段は、外円筒と同心円の仕切り板を前記外円筒の内部に板面が水平になるように備え、前期外円筒の中心点から見て、給気口と前記外円筒が接する接線とは反対側に中心点を持つ穴を、前記仕切り板が有し、かつ、前記円形状の穴が、内円筒と接触しない大きさの直径を有し、さらに前記仕切り板の設置位置を高さ方向に関して、給気口と前記外円筒との接続部断面の最下部より下方、かつ前記内円筒の下端面より上方としたものである。

これにより、給気口から導入された空気中の粉塵に高い遠心力を与えることができる。

また、他の手段は、仕切り板の穴の縁が下方に向かって曲率を有するフランジ状としたものである。

これにより、粉塵が仕切り板の上に堆積せずに旋回しながら下方に向かってスムーズに落下することができる。

また、他の手段は、粉塵の堆積する外円筒の一部を着脱可能としたものである。

これにより、外円筒の底面に堆積した粉塵を定期的に捨てたり除塵装置内の油汚れなどを拭き取ったりすることができる。

また、他の手段は、外円筒が、下方において円錐形の部位を有するものである。

これにより、外円筒の内周を旋回する粉塵が内円筒へ引き寄せられて除塵装置の外へ排出されるのを妨げることができる。

また、他の手段は、外円筒の内部に粘着性材料を配したものである。

これにより、外円筒の内部において底面に堆積することなく浮遊する粉塵が、壁面に接触したときにその粉塵を捕捉することができる。

また、他の手段は、外円筒の内部に殺虫性を設けたものである。

これにより、外円筒の内部に捕捉された虫が自力で飛んで集塵室から脱出するのを防ぐことができる。

また、他の手段は、外円筒の内部に抗菌、防カビ性を設けたものである。

これにより、外円筒の内部に捕捉された菌やカビの胞子が繁殖するのを防ぐことができる。

本発明によれば、圧力損失と集塵効率の均衡がとれた除塵装置を提供することができる。

また、外円筒の底面を含む下方の一部が集塵室として外円筒から着脱できるものとすることで、外円筒に堆積する粉塵を定期的に捨てたり、除塵装置内の油汚れなどを拭き取ったりすることが可能な除塵装置を提供できる。

また、外円筒と集塵室の間に円錐筒を有することで、粉塵を外円筒内にとどめ、除塵効率の高い除塵装置を提供できる。

また、外円筒の内部に粘着性を持たせることにより、除塵効率を高めた除塵装置を提供できる。

また、外円筒の内部に殺虫性を持たせることにより、虫が飛んで逃げることを防止した除塵装置を提供できる。

また、外円筒の内部に抗菌、防カビ性を持たせることにより、菌やカビの繁殖を抑制する除塵装置を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、両端面が閉塞した外円筒と、前記外円筒の外周の接線方向に接続する給気口と、前記外円筒の内部に前記外円筒と同心円で前記外円筒の上端面を貫通して両端が開口している内円筒と、前記内円筒の上端開口部に接続して、外部に水平に配置される配管と連結可能な形状を有する排気アダプターを備えた遠心分離式除塵装置であり、前記給気口と前記外円筒の接続部における開口断面の最下位置から前記外円筒の底面までの寸法を、装置の全高寸法の半分以下としたものである。除塵装置を設置する空間の高さに制約がある場合、装置の全高寸法に限りが生じる。給気口から外円筒に空気が導入された後、気流は外円筒の内壁面に沿って旋回流となるため、空気に対して比重の大きい粉塵には遠心力が加わって旋回流の外周方向へ引き寄せられる。このとき、給気口と外円筒の接続部における開口断面が大きいと、断面の最下位置から外円筒の底面までの垂直距離が小さくなるため、外円筒内に導入された粉塵が外円筒の底面に到達しても接続部から内円筒へ向かう気流の影響を受けやすく、底面に安定して粉塵が堆積しない。一方、接続部の開口断面が小さいと、外円筒の底面に粉塵が安定して堆積しやすくなるが、接続部での圧力損失が増大する。このとき、給気口と外円筒の接続部における開口断面の最下位置から外円筒の底面までの垂直距離が、装置の全高寸法の半分以下であれば、高さに制限のある空間における除塵装置として、圧力損失と集塵効率の均衡が得られる。

本発明の請求項２記載の発明は、外円筒と同心円の仕切り板を外円筒の内部に板面が水平になるように備えたもので、前記仕切り板に穴があり、前記穴が、前期外円筒とは同心円ではなく、前記外円筒の中心点から見て、給気口と前記外円筒が接する接線とは反対側に中心点を持つもので、かつ、前記穴は、内円筒と接触しない大きさの直径を有し、さらに前記仕切り板の設置位置が、高さ方向に関して、給気口と前記外円筒との接続部断面の最下部より下方、かつ前記内円筒の下端面より上方である。

給気口から外円筒へ導入された粉塵は、外円筒内壁面に沿って旋回していくにしたがって遠心力を受けて、より旋回流の外周側へ向かって移動するが、導入直後は遠心力が小さいため、外円筒の下方に落下しやすい。しかし仕切り板が存在することにより、粉塵の下方への落下が抑制される。さらに仕切り板に設けた穴の中心点が、外円筒の中心点から離れているため、粉塵が外円筒の内壁面に沿って旋回するとき、その旋回角度が大きくなるにしたがって仕切り板の幅が小さくなり、粉塵は１周する手前で十分な遠心力を得た状態で下方に落下する。仕切り板の設置位置は高さ方向に関して、給気口と外円筒との接続部の開口断面の最下位置より高いと空気が仕切り板に衝突して圧力損失が増加するため、接続面の最下位置と同じか下方がよい。また、内円筒の下端よりも仕切り板が下方に位置すると、仕切り板面の上で旋回する粉塵が板面から直接内円筒へ吸い込まれる可能性があるため、仕切り板の位置は内円筒の下端よりは下方がよい。以上より、高い遠心力によって粉塵の分離効果が高まり、高い集塵効率が得られる。

本発明の請求項３記載の発明は、仕切り板に設けた穴の縁を、曲率を有するフランジ状としたものである。空気が旋回しながら下方に向かって流れていくとき、仕切り板の縁が水平の場合は、仕切り板の上面から穴へ向かって、空気の流れは直角に向きを変える。それに比べて、曲率を有したフランジ状である場合は、空気は穴の下へ向かって円滑に進む向きを変えながら流れていく。そのため、気流の圧力損失を下げる効果がある。

本発明の請求項４記載の発明は、外円筒の底面を含む下方の一部が集塵部として外円筒から着脱できるものとすることで、堆積した粉塵を定期的に捨てたり、除塵装置内の油汚れなどを拭き取ったりすることができるという作用を有する。

本発明の請求項５記載の発明は、外円筒が、下方において円錐形の部位を有することで、粉塵は落下していくにしたがって旋回の半径が小さくなり遠心力が増して空気中から分離されやすくなる作用と、円錐部の最下部でくびれが形成されるために、外円筒の底面に到達した粉塵が舞い上がって内円筒の方向に上昇するのを妨げる作用がある。

本発明の請求項６記載の発明は、外円筒の内部に粘着性を設けることにより、外円筒に入って外円筒の底面に堆積することなく浮遊する細かい粉塵が、外円筒の内壁面に接触したときに捕捉し、内円筒へ吸い上げられる空気の中に舞い戻ることを抑えるという作用を有する。

本発明の請求項７記載の発明は、外円筒の内部に殺虫性を設けることにより、外円筒の内部に捕捉された虫が自力で飛んで除塵装置から外部へ脱出するのを防ぐことが可能となる。

本発明の請求項８記載の発明は、外円筒の内部に抗菌、防カビ性を設けることにより、外円筒の内部に付着した細菌やカビの胞子の増殖を防ぐことが可能となる。

（実施の形態１）
図１〜図５を用いて本体の説明をする。図１は本発明の実施の形態１における除塵装置の斜視図。図２は、本発明の実施の形態１に関する圧力損失と集塵効率を示したグラフである。図３は仕切り板８を備えた除塵装置１の斜視図である。図４は、除塵装置１を真上から見たときの仕切り板８の図である。図５は、仕切り板８の斜視図である。

図１において、１は除塵装置であり、両端面が閉塞した外円筒２と、外円筒２の外周の接線方向に接続する給気口３と、外円筒２の内部に外円筒２と同心円で外円筒２の上端面を貫通して両端が開口している内円筒４と、内円筒４の上端開口部に接続して、外部に水平に配置される配管と連結可能な形状を有する排気アダプター５を備えている。給気口３と外円筒２の接続部における開口断面の最下位置６から外円筒２の底面７までの寸法を、除塵装置１の全高寸法の半分以下としたものである。

次に本実施の形態１の動作について説明する。

本除塵装置１に接続している送風手段（図示せず）又は、送風手段を有する装置によって、本除塵装置１へ空気が導入されると、外円筒２の中で空気中に含まれる粉塵に遠心力が加わり、粉塵は旋回しながら外円筒２の底面７へ落下する。大部分の粉塵が除去された清浄空気は、内円筒４の下端から吸い込まれ、排気アダプター５を通って外部へ排出される。このとき、空気に対して比重の大きい粉塵は外円筒２の底面７に堆積する。しかし、給気口３と外円筒２の接続部における開口断面が大きいと、開口断面の最下位置６から外円筒２の底面７までの垂直距離が小さくなるため、外円筒２の内部に導入された粉塵が外円筒２の底面７に到達しても接続部から内円筒４へ向かう気流の影響を受けやすく、底面７に安定して粉塵が堆積しない。一方、接続部の開口断面が小さいと、外円筒２の底面７に粉塵が安定して堆積しやすくなるが、接続部での圧力損失が増大する。このとき、給気口３と外円筒２の接続部における開口断面の最下位置６から外円筒２の底面７までの垂直距離が、除塵装置１の全高寸法の半分以下であれば、圧力損失と集塵効率の均衡が得られる。圧力損失と集塵効率の関係を図４を用いて説明する。開口断面の最下位置６から外円筒２の底面７までの垂直距離の、除塵装置１の全高寸法に対する割合を横軸にすると、集塵効率は割合が増加するに従って、すなわち開口断面の最下位置６から外円筒２の底面７までの垂直距離が大きくなるほど圧力損失が増加し、割合が０．５を超える辺りから急激に増加する。その一方で集塵効率は、割合の増加とともに増加するが、圧力損失の増大に比べると著しくはない。このことから、開口断面の最下位置６から外円筒２の底面７までの垂直距離の、除塵装置１の全高寸法に対する割合は０．５以下であることが好ましい。

図３は、外円筒２と同心円の仕切り板８を外円筒２の内部に、板面が水平になるように備えた除塵装置１である。仕切り板８には穴９があり、穴９が、外円筒２とは同心円ではなく、外円筒２の中心点１０から見て、給気口３と外円筒２が接する接線１１とは反対側に穴９の中心点１２を持つものである。また、その仕切り板８において、穴９は、内円筒４と接触しない大きさの直径を有し、さらに仕切り板８の設置位置が、高さ方向に関して、給気口３と外円筒２との接続部の開口断面の最下位置６より下方、かつ内円筒４の下端面より上方である。

給気口３から外円筒２へ導入される空気の中の粉塵は、外円筒２の内壁面に沿って旋回していくにしたがって遠心力を受けて、より旋回流の外周側へ向かって移動するが、導入直後は遠心力が小さいため、外円筒２の下方に落下しやすい。しかし仕切り板８が存在することにより、粉塵の下方への落下が抑制される。さらに仕切り板８に設けた穴９の中心点１２が、外円筒２の中心点１０から離れているため、粉塵が外円筒２の内壁面に沿って旋回するとき、その旋回角度が大きくなるにしたがって仕切り板８の幅が小さくなり、粉塵は１周する手前で十分な遠心力を得た状態で下方に落下する。仕切り板８の設置位置は高さ方向に関して、給気口３と外円筒２との接続部の開口断面の最下位置６より高いと空気が仕切り板８に衝突して圧力損失が増加するため、接続面の開口断面の最下位置６と同じ高さの位置か下方がよい。また、内円筒４の下端よりも仕切り板８が下方に位置すると、仕切り板８の上面で旋回する粉塵が板面から直接内円筒４へ吸い込まれる可能性があるため、仕切り板８の位置は内円筒４の下端よりは下方がよい。以上より、高い遠心力によって粉塵の分離効果が高まり、高い集塵効率が得られる。

また、図５に示すのは、仕切り板８に設けた穴９の縁を、曲率を有するフランジ状としたものである。空気が旋回しながら下方に向かって流れていくとき、仕切り板８の縁が水平の場合は、仕切り板８の上面から穴９へ向かって、空気の流れは直角に向きを変える。それに比べて、穴９が曲率を有するフランジ状である場合は、空気は穴９の下へ向かって円滑に進む向きを変えながら流れていく。そのため、気流の圧力損失を下げる効果がある。

（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２における除塵装置１の斜視図である。外円筒２の底面７を含む下方の一部が集塵部２１として外円筒２から着脱できるものとすることで、堆積した粉塵を定期的に捨てたり、除塵装置１の内部に付着した油汚れなどを拭き取ったりすることができる。外円筒２の底面７に粉塵が堆積しすぎると、底面７の見かけ上の位置が上方へ高くなり、粉塵が内円筒４に吸い込まれやすくなって集塵効率が低下することが考えられるが、定期的に堆積物を捨てることで集塵効率を維持することが可能となる。

（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３における除塵装置１の斜視図である。外円筒２が、下方において円錐形の部位３１を有することで、粉塵は落下していくにしたがって旋回の半径が小さくなり遠心力が増して空気中から分離されやすくなるため、集塵効率が高くなる。また、円錐形の部位３１の最下部３２で、外円筒２の直径と円錐形の部位３１の直径に差異が生じて不連続に接続するため、くびれが形成される。これにより、外円筒２の底面７に到達した粉塵が舞い上がって内円筒４の方向に上昇するのを妨げられ、集塵効率を高く維持することができる。

（実施の形態４）
図８は本発明の実施の形態４において、粘着性を持たせた外円筒２の図である。例えば外円筒２において、その内部の側面や底面に粘着性材料４１を塗布しておくことで、外円筒２の内部に入る大きな塵だけでなく、外円筒２の内部から舞い上がって内円筒４を通って除塵装置１の外部に出て行くような微細な塵も捕捉することが期待でき、結果として除塵効率の向上につながる。

また、虫が外円筒２の内部に入った場合、生きた状態であれば再び外円筒２の外へ出て行き、内円筒４を通って除塵装置１の外部に脱出して、後段に接続される機器または室内へ侵入する可能性があるが、粘着性材料４１で捕捉すればそれを防ぐことが可能となる。

（実施の形態５）
図９は本発明の実施の形態５において、殺虫性を持たせた外円筒２の図である。例えば外円筒２において、その内部の側面や底面に殺虫性材料５１を塗布しておくことで、外円筒２の内部に生きたまま入ってくる虫を殺虫性材料５１の成分によって殺滅し、外円筒２の内部から飛び出して除塵装置１の外に出て行くことを防ぐ効果が期待できる。

（実施の形態６）
図１０は本発明の実施の形態６において、抗菌・防カビ性を持たせた外円筒２の図である。例えば外円筒２において、その内部の側面や底面に抗菌・防カビ性材料６１を塗布しておくことで、外円筒２の内部に進入した細菌やカビの胞子を抗菌・防カビ性材料６１の成分によってそれらの繁殖を防止する効果が期待できる。

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、空気中の塵埃を捕集し、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。

本発明の実施の形態１の除塵装置の斜視図 本発明の実施の形態１に関する圧力損失と集塵効率のグラフ 本発明の実施の形態１の、仕切り板を備えた除塵装置の斜視図 本発明の実施の形態１の仕切り板の上面図 本発明の実施の形態１の、曲率を有した仕切り板の斜視図 本発明の実施の形態２の除塵装置の斜視図 本発明の実施の形態３の除塵装置の斜視図 本発明の実施の形態４の外円筒の斜視図 本発明の実施の形態５の外円筒の斜視図 本発明の実施の形態６の外円筒の斜視図 従来の除塵装置を示す構成斜視図

１ 除塵装置
２ 外円筒
３ 給気口
４ 内円筒
５ 排気アダプター
６ 開口断面の最下位置
７ 底面
８ 仕切り板
９ 穴
１０ 外円筒２の中心点
１１ 給気口３と外円筒２が接する接線
１２ 穴９の中心点
２１ 集塵部
３１ 円錐形の部位
３２ 円錐形の部位３１の最下部
４１ 粘着性材料
５１ 殺虫性材料
６１ 抗菌・防カビ性材料
１０１ 除塵装置
１０２ 外円筒
１０３ 給気口
１０４ 内円筒
１０５ 排気口

Claims (8)

1. 両端面が閉塞した外円筒と、前記外円筒の外周の接線方向に接続する給気口と、前記外円筒の内部に前記外円筒と同心円で前記外円筒の上端面を貫通して両端が開口している内円筒と、前記内円筒の上端開口部に接続して、外部に水平に配置される配管と連結可能な形状を有する排気アダプターを備えた遠心分離式除塵装置であり、前記給気口と前記外円筒の接続部における開口断面の最下位置から前記外円筒の底面までの寸法が、装置の全高寸法の半分以下であることを特徴とする除塵装置。
2. 外円筒と同心円の仕切り板を前記外円筒の内部に板面が水平になるように備え、前期外円筒の中心点から見て、給気口と前記外円筒が接する接線とは反対側に中心点を持つ穴を、前記仕切り板が有し、かつ、前記円形状の穴が、内円筒と接触しない大きさの直径を有し、さらに前記仕切り板の設置位置が高さ方向に関して、給気口と前記外円筒との接続部断面の最下部より下方、かつ前記内円筒の下端面より上方であることを特徴とする請求項１記載の除塵装置。
3. 仕切り板の穴の縁が下方に向かって曲率を有したフランジ状であることを特徴とする請求項２記載の除塵装置。
4. 粉塵の堆積する外円筒の一部が着脱可能となるように、前記外円筒を分割したことを特徴とする請求項２又は３記載の除塵装置。
5. 外円筒が、下方において円錐形の部位を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の除塵装置。
6. 外円筒内部に粘着性材料を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の除塵装置。
7. 外円筒内部に殺虫性材料を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の除塵装置。
8. 外円筒内部に抗菌、防カビ加工を施したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の除塵装置。

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