JP2019098318A5 - - Google Patents

Description

サイクロン分離装置

本発明は、空気中に含まれる異物を、遠心力を用いて分離するサイクロン分離装置に関するものである。

従来、この種のサイクロン分離装置は、住宅において外気を室内に取り込む際に、外気と一緒に吸込んでしまう虫や塵埃（以下、異物）を分離するために、住宅外壁の給気口部分に取り付けて使用されている。

例えば、特許文献１には、給気と排気を行う換気装置を備えた住宅において、屋外の空気を取り込む給気口部分にサイクロン分離装置を設けている。これにより、空気中に含まれる異物をサイクロン分離装置で分離し、その内部に設けた分離室に、分離した異物を貯留し、換気装置内への異物の侵入を防止している。

また、特許文献２には、同じく給気と排気を行う換気装置を備えた住宅において、屋外の空気を取り込む給気口部分にサイクロン分離装置を設けている。そして同じく分離した異物を貯留する分離室を備える。分離室には、風力を利用して、蓋が開く構造になっており、自然界で発生した風（以下、自然風）によって蓋が開いたときに、分離した異物が屋外へ排出されるようになっている。

その構成は、風圧の力を受ける受風板を設け、受風板はある程度の強い風によって、振り子のように動くよう上部に支点をおいた構成とし、受風板が振り子のように動くことで、分離室に設けた２ヶ所の蓋が交互に開く構成となっている。

特開２００７−９８２０８号公報 特開２００８−３６５７９号公報

このような従来のサイクロン分離装置においては、特許文献１のように分離室に異物を貯留すると、定期的に貯留物を取り除くというメンテナンスを行う必要があった。また、特許文献２のように受風板を設けてある程度の強い風によって振り子のように動く構成とすると、装置が大型化するのと、稼動部分があるため、定期的なメンテナンスが必要であった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、定期的なメンテナンスを必要とせず、サイクロンで分離された異物を効率よく排出できる排出構造を備えたサイクロン分離装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明に係るサイクロン分離装置は、筐体に空気を流入させ、旋回気流を発生させることができる流入口と、前記筐体の背面に設けて空気を前記筐体の外へ流出させる流出口と、前記筐体の正面側に面を形成し、前記筐体の内部を該筐体の側面に近い外周側と該筐体の中心部を含む内周側とに仕切る空間分割板によってそれぞれに区切られた分離室と旋回室と、前記空間分割板に備え、前記分離室と旋回室を連通させる連通孔と、前記分離室内部と前記筐体外とを連通させる排出口とを備え、内部を負圧にして使用するサイクロン分離装置において、前記排出口は前記分離室に対して重力方向の下方となる位置に配置でき、前記筐体の側面の下部に筐体の内外において傾斜を有する排出促進部を備え、前記排出促進部の先端部に前記排出口を配置し、前記排出口の長辺２辺を含む面と前記排出促進面とによりなす角度を排出促進面の角度Ｄと定義し、前記長辺２辺を含む面と接する箇所において前記排出促進面の角度をＤ＝３０〜８０度の範囲内としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、排出口を分離室に対して重力方向の下方となる位置に配置することで、空気中に含まれる異物を、旋回気流によって分離室側へ移動させ、さらに筐体の内側において重力により傾斜に沿って下方へ移動させ速やかに異物を排出口近傍に集めることができる。特に、筐体の側面の下部に筐体の内外において傾斜を有する排出促進部の先端部に前記排出口を配置したことにより、筐体の外側において傾斜に自然風が衝突することで、排出口外側の風が強まり分離室内側の圧力に比べて外側の静圧が低くなり分離室内の異物を装置の外へ排出する性能を高めることができる。

本発明の実施の形態１のサイクロン分離装置の斜め下正面側から見た斜視図 同側面断面図 同平面断面図 同実施の形態１のサイクロン分離装置の排出促進面の角度を説明する図 同実施の形態１の実施例の試験結果を表すグラフ 本発明の実施の形態２のサイクロン分離装置斜め下正面側から見た斜視図 同排出促進部の断面拡大図 同実施例の試験結果を表すグラフ 本発明の実施の形態３のサイクロン分離装置斜め下正面側から見た斜視図 同側面断面図

本発明の請求項１に係るサイクロン分離装置は、筐体に空気を流入させ、旋回気流を発生させることができる流入口と、前記筐体の背面に設けて空気を前記筐体の外へ流出させる流出口と、前記筐体の正面側に面を形成し、前記筐体の内部を該筐体の側面に近い外周側と該筐体の中心部を含む内周側とに仕切る空間分割板によってそれぞれに区切られた分離室と旋回室と、前記空間分割板に備え、前記分離室と旋回室を連通させる連通孔と、前記分離室内部と前記筐体外とを連通させる排出口とを備え、内部を負圧にして使用するサイクロン分離装置において、前記排出口は前記分離室に対して重力方向の下方となる位置に配置でき、前記筐体の側面の下部に筐体の内外において傾斜を有する排出促進部を備え、前記排出促進部の先端部に前記排出口を配置し、前記排出口の長辺２辺を含む面と前記排出促進面とによりなす角度を排出促進面の角度Ｄと定義し、前記長辺２辺を含む面と接する箇所において前記排出促進面の角度をＤ＝３０〜８０度の範囲内とした。

これにより、分離室内で分離された異物は、筐体の内側において、傾斜に沿って滑り落ち、先端部の排出口に集まりやすくなる。加えて、筐体の外側において、屋外で吹いている風が排出促進部に衝突し傾斜に沿う気流が発生する。排出促進部の先端部では、自然風に加えて排出促進部に衝突して傾斜に沿って流れる気流が合流するため、風速が早くなる。排出口の外側では全圧に変化はないので、排出口の外側で風速が早くなると、動圧が増加して、静圧が低下する（なぜなら、ベルヌーイの定理によると全圧が一定の場合、動圧が増加した分、静圧が低下するからである）。つまり排出口において、筐体内側の静圧よりも、筐体外側の静圧が下回ると、分離室内の異物は筐体外へ引き寄せられ、サイクロン分離装置外へ排出される。

以上のように、排出促進部の先端部に排出口を備えることで、排出促進部に衝突した自然風を傾斜に沿わせて排出口の外側に集中させて流すことができ、排出口の外側での自然風を周囲の自然風よりも強くすることができるため、排出口外側の静圧を低下させる効果と、強くなった自然風により排出口の内側の異物の排出を促進させて、効率よく排出することができる。

本発明の請求項２に係るサイクロン分離装置は、前記排出口は前記筐体の正面から背面方向へ向けた細長のスリット形状であり、前記排出促進部の外側の傾斜をなす排出促進面は前記排出口の長辺側の２辺を挟んで左右対称に備えた構成にしてもよい。

これにより、排出口の右側と左側どちらから自然風が吹いたとしても、分離室内の分離された異物を排出するための、排出促進部での効果は同じように作用させることができる。

本発明の請求項３に係るサイクロン分離装置は、前記排出促進面は、傾斜角度の異なる複数の面または、連続して傾斜角度が変化する曲面としており、前記排出促進面の角度Ｄが前記筐体側面から遠ざかるにつれて大きくなる形状とした構成にしてもよい。

これにより、排出促進面に衝突した自然風の向きを徐々に変えることができるため、風のエネルギーを軽減させることなく方向を変えて、排出口に向かわせることができる。風のエネルギーが弱まらないため排出口の外側の静圧を低下させて排出口から異物の排出が効率よく行える。

本発明の請求項４に係るサイクロン分離装置は、前記流入口には複数の羽根板を有し、前記羽根板は一つの軸の周りに回転対称に配置する構成にしてもよい。

これにより、本装置内に旋回気流が発生させることが可能となり、異物が旋回し遠心力を与えることができ、異物を外周側へ移動させることができ、異物を分離室へ分離することができる。

本発明の請求項５に係るサイクロン分離装置は、前記分離室は、前記旋回室を囲む環状であり、前記正面側に構成される分離室底面と、前記旋回室において前記正面側に構成される旋回室底面との関係が、前記分離室底面と前記旋回室底面は略同一面上に位置する構成とし、前記分離室と旋回室は該空間分割板に設けた貫通孔によって互いに連通した構成にしてもよい。

これにより、分離室内にも旋回室と同じように旋回気流が発生する。排出口から流入した異物は、旋回気流によって分離室内で旋回するため、分離室内において外周側へ移動することになり、貫通孔から旋回室へ流入するのを抑制することができる。また、旋回室と分離室の底面を略同一面とすることで、本装置の厚み（筐体の正面と背面の厚み）を抑えることができ、装置を小型化することができる。

本発明の請求項６に係るサイクロン分離装置は、前記流入口は前記筐体の側面において前記流出口を設けた前記背面側に備え、前記空間分割板は前記正面側に備え、前記流出口は前記旋回室内へ突出した内筒管と連通し、前記内筒管の端部は側面視で前記空間分割板内部まで延設した構成にしてもよい。

これにより、旋回気流の進行方向は流入直後は筐体の正面側へ向かい、旋回室内で進行方向が１８０度逆転し、内筒管を通って流出口へ向かう流れとなる。このことで、流入口から流入した異物を旋回気流により外周方向へ移動しながら、正面側へ速やかに移動させることができるため、流出口へ異物が流れ込むことを抑制することができ、本装置の分離性能を向上させることができる。

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。

（実施の形態１）
図１から３に本実施の形態のサイクロン分離装置の使用例を示す。
換気口フード１は、屋外の空気を住宅に取り込む際に、住宅外壁の空気の取り入れ口である給気口に取り付けるものである。住宅内への屋外の空気を取り入れる装置では、住宅内には送風機（図示せず）を設置し、換気ダクト（図示せず）を用いて送風機と換気口フード１とを接続し、換気口フード１を通過した空気を室内へ導入する。

換気口フード１は、流出管２を用いて換気ダクトと接続し、住宅外壁から突出して設置される。

次に、換気口フード１の筐体２２の外観構成について説明する。

換気口フード１の筐体２２は、図１に示す正面側のカバー３と、背面側のベース板４とで構成されている。換気口フード１の主要部であるカバー３は、中心軸６の周りを回転させてできる回転体形状であり、正面側を塞いだ円筒形状である。すなわち、カバー３は、換気口フード１の側面を含む形状を有している。なお、図１の正面側の面の形状は平面状であるが、中心部が正面側に突出したドーム形状であってもよい。

カバー３の側面は、図１の姿勢において、上部と下部を背面側へ突出させ、さらにカバー３の側面の曲面形状に沿って湾曲させた突出板５を備えている。

カバー３とベース板４は、突出板５を介して接続されている。これにより、カバー３の側面でもある本体側面に設けられた隙間が空気を筐体２２内へ流入させる流入口７となる。流入口７は、換気口フード１の側面で３６０度に渡ってベース板４に接するように構成することができる。ただし、本実施の形態では、突出板５部分では空気の流入はしない構成としている。

そして流入口７には、流入空気が旋回するように、中心軸６に向けて斜めに配置した固定羽根８を複数設けている。固定羽根８は、中心軸６を基準として回転対称に均等間隔で配置されている。なお、突出板５部分は空気が流入しないので、固定羽根８は配置していない。また装置内に大きな虫や鳥類が侵入しないよう、流入口７（固定羽根８の外周部）に網を備えても良い。

ベース板４は中央部に円形の開口を備え、該開口には流出管２が接続され、流出管２の一端の流出口９からカバー３内部の空気が流出する構成である。

カバー３の下部には、排出促進部１１を備えている。排出促進部１１は内外において傾斜を備えている。傾斜は、カバー３の外側では側面から突出した排出促進面１０を成している。また、カバー３の内側では案内面２３を成している。

排出促進面１０は対称に配置した２面を有し、さらに別の２面と接続され、最下部に位置する先端部２４から排出促進部１１を構成している。排出促進部１１は下部に向かって断面積が小さくなる方向に排出促進面１０を傾斜させ、その先端部２４に分離室１５の内外を連通させるように開口させた排出口１２を備えている。なお、本実施の形態では、カバー３は、中心軸６の周りを回転させてできる回転体形状として、カバー３の側面から排出促進部１１が突出した構造となっているが、例えばカバー３を菱形形状として下部側面が傾斜を有している場合は、カバー３側面をそのまま排出促進面１０として利用することができる。

次に、図２を用いて、本装置の内部構成について説明する。

図２に示すようにカバー３の内部空間には、ベース板４から中心軸６の方向に流入口７と内筒管１９と空間分割板１３を備えている。

図２に示すように、空間分割板１３は、カバー３の内部空間を旋回室１４と分離室１５に区切っている。空間分割板１３は、カバー３内でベース板４側に向かって断面積が広がるように傾斜しており、円錐台形状である。なお、断面積が変わらない円筒形状であってもよい。

カバー３の中心部を含む内周側（空間分割板１３より内側）は旋回室１４であり、カバー３の内部で筐体２２の側面に近い外周側（空間分割板１３とカバー３で囲まれた空間）は分離室１５である。空間分割板１３には貫通孔１６を設け、貫通孔１６を介して旋回室１４と分離室１５が連通している。

空間分割板１３はカバー３内で換気口フード１の正面側には面を形成し旋回室底面１７とし、空間分割板１３と旋回室底面１７は連続的に構成されている。なお、空間分割板１３をカバー３の内面まで延設し、カバー３の内面を旋回室底面１７としてもよい。

空間分割板１３の外側であってカバー３に囲まれた空間は分離室１５であり、旋回室底面１７がカバー３とほぼ密接しているので、分離室１５は円環状の空間となっている。なお、分離室１５は、円環状の空間ではなく、例えば、カバー３が四角形状となった空間でもよい。なお、空間分割板は、カバー３の形状にはよらず、常に回転体形状である。

そして、分離室１５も図１に示すカバー３の正面側に面が形成され、分離室底面１８としている。なお、旋回室底面１７とカバー３の密接の程度は、組立精度の関係上、旋回室底面１７とカバー３の正面側の内面とは僅かな隙間が生じるよう設計されている。

このようにして、分離室底面１８と旋回室底面１７を略同一面上に形成することができるので、中心軸６方向の本サイクロン分離装置、すなわち換気口フード１の厚みを最小限に抑えることができる。

また、内筒管１９は、ベース板４の中央部からカバー３の内部へ、すなわち換気口フード１の正面側に向けて突出させて備え、流出口９と同軸上に配置されている。なお、本実施の形態では、ベース板４部分において、内筒管１９の内径は流出管２の内径と異なっており、流出管２の内径よりも内筒管１９の内径の方が小さくなっているが、同じ大きさであってもよい。ベース板４部分で、流出管２側に急拡大が生じるため、気流の乱れが予想される場合、徐々に広がるような形状にしてもよい。

上記構成において、気流の流れと分離機構について説明する。

まず、異物を含んだ屋外空気は、図１に示す流入口７より換気口フード１内に流入し、固定羽根８により旋回気流となり、旋回室１４内で換気口フード１の正面側へ向かいながら旋回する。ここで、異物は遠心力により空間分割板１３側に移動し、貫通孔１６付近を通過する際に分離室１５内へ移動する。異物を分離した空気は、内筒管１９に流入し、流出管２を通って流出口９より装置外へ流出する。

分離室１５に移動した異物は、一旦、分離室１５内に貯留される。送風機により換気口フード１内は負圧となっているため、排出口１２から分離室１５内にも空気が流入する。その流入した空気は、図２に示す貫通孔１６を通り、旋回室１４内へ流入し、旋回室１４内の旋回気流と合流する。

次に、分離室１５内の異物の排出機構について説明する。

図３は、図１に示すカバー３の背面側から見た断面図である（排出促進部１１を含む）。図３の白抜きの矢印は気流の流れを表している。図３に示すように分離室１５内部の空気は、旋回室１４内部の旋回気流の影響により、全体的には旋回室１４内部と同方向の旋回気流となっている（全ての気流が同方向とは限らない）。そのため、分離室１５内の異物もその流れの影響で移動する。

図３に示すように、排出促進部１１の上部は下部に対して左右方向に広がっている。内側においても同様に案内面２３が上部は下部に対して左右方向に広がっている。

旋回気流によって運ばれた異物は排出促進部１１に流入しやすくなっている。また、中心軸６方向にも幅を持たせることで、分離室１５内を流れる旋回気流が排出促進部１１を横断することとなり、異物が移動してきた際に、排出促進部１１に流入しやすくなっている。なお、中心軸６方向の長さは、分離室１５の中心軸６方向の長さと同じまで広げても良い。

排出口１２は、排出促進部１１の下部で、中心軸６方向に長い長方形状である。

細長い形状としたのは、体の大きい虫や鳥類などが侵入させずに、排出しやすいよう面積をかせぐためである。さらに、排出口１２を中心軸６方向に長くしたのは、自然風による排出効果を高めるためで、詳細は後述する。

カバー３内は負圧であるため、排出口１２からも気流が流入する。なお、流入した気流が旋回気流と同方向に流れるようガイド部材２０を設けることが好ましい。排出口１２から異物が重さにより落下しようとしても、流入気流により押し戻されるため、通常は異物が排出口１２から筐体２２外へ出て行くことはほとんどない。

ところが、排出口１２外側では全圧に変化はないので、自然風（横風）が吹くと、筐体２２の外側、すなわち排出口の外側で風速が早くなると、動圧が増加して、静圧が低下する（なぜなら、ベルヌーイの定理によると全圧が一定の場合、動圧が増加した分、静圧が低下するからである）。つまり静圧が低下すると、排出口１２から流入する気流が弱まるので、異物の重さによる下方への力が勝ること、排出口１２外側の静圧の減少による誘引効果によって排出口１２から下方へ飛び出すことにより、排出口１２の内側の異物が排出される。

本実施の形態のサイクロン分離装置は、換気口フード１として、住宅外壁に設置されるので、装置の背面側には壁面が存在する。そのため、自然風は中心軸６方向には流れにくく、住宅外壁に沿って流れやすくなる。すなわち、図３の正面視で左右方向に流れることが多い。

排出口１２の外側を通る風の通過時間が短くなるように（排出口１２で横風が装置内に吸引されようとする時間を短くして、吸引を抑制して、排出効果を高めるため）、排出口１２の幅は左右方向には狭くしている。そのため、排出口１２形状は中心軸６方向に長い長方形状となっている。

排出を促進するには、排出口１２の外側を通る風の風速が速いほうが良い。本実施の形態のように、排出促進部１１を本体側面より突出させ、排出口１２の長いほうの２辺を挟むように対称に傾斜を持たせた排出促進面１０を設けたことで、排出促進部１１の先端部２４（排出口１２の外側）では、自然風に加えて排出促進部１１に衝突して排出促進面１０に沿って流れる気流が合流するため、風速が早くなる（図３の黒矢印で横風のイメージを表している）。

排出口１２の外側で風速が早くなると、排出口１２外の静圧をより低下させることができるので排出口１２内の異物が外側へ排出される。

また、空気には粘性があるため、風の流れがあると周囲の空気も影響を受けて空気が動く。この誘引効果により、排出口１２の外側で風速が早くなることで、排出口１２内の空気も外側の風速の早い気流に影響されて引っ張り出す効果がでる。外側に誘引される気流に乗って異物が外側へ排出される。

ただ単に本体側面下部に排出口１２を設けた場合と比較すると、本実施の形態は、これらの作用により、格段に排出性能が高まり、自然風が弱い場合であっても、分離室１５内の異物をより多く排出することが可能となる。

排出促進面１０は排出口１２の両側に２面あり、それらは対称構造となっている。これは左右どちらから自然風が吹いても同様の排出促進効果を得るためである。なお、左右両側に傾斜を持った排出促進面１０が必要だが、厳密に対称構造でなくてもよく、多少角度が違っていたりしても構わない。

排出促進面１０の角度を表すために、図４に示すように、排出口１２の長辺２辺を含む面２５を基準にした角度Ｄで表すこととする。この角度Ｄには適切な角度が存在する。排出口１２を含む面とほぼ直角（Ｄ＝９０度）であると自然風が衝突し勢いを失ってしまい、またＤ＝０度であれば意味がない。

なお、排出口１２の長辺２辺を含む面２５と接している排出促進面１０の端部は、排出促進面１０を形成する板の厚みにより、その端部には角を丸くするフィレットや角を落とす面取りを行うことがある。この時、排出促進面１０は、フィレット等の開始位置までを表す。つまり、排出促進面１０の角度Ｄは、カバー３の側面側から徐々に増加していくが、角度Ｄが減少するポイントがフィレット等の開始位置であり、そこまでが排出促進面１０である。

本実施の形態では、カバー３が円筒形状であるため、カバー３の側面に衝突した自然風が円筒面に沿って排出促進面１０に到達するため、より多くの気流を排出口１２に集めることができ、排出口１２部分はさらに風速が高まるので、排出性能はさらに高まる。

このように、分離された異物が自然風により効率的に排出されるので、異物の除去という定期的なメンテナンスが不要となる。

［実施例］
＜排出促進面の角度の比較試験（カバー形状：円筒形状）＞
排出促進面１０の角度Ｄの排出性能の関係を確認するために以下の試験を行った。

分離された異物がどれだけ排出されたかを示す、１０分間排出率を定義し、排出促進部１１の効果を見るため以下の比較試験を実施した。すなわち、１０分間排出率［％］＝Ｅ／Ｍ×１００とする（ただし、１０分間で排出口１２から排出された量Ｅ［ｇ］、分離室１５に投入した異物の規定量Ｍ［ｇ］）。

１０分間排出率の試験方法は、予め分離室１５に規定量Ｍ［ｇ］の異物（本試験においては、φ１ｍｍの発泡ビーズを使用）を投入し、本実施の形態のサイクロン分離装置に規定の風量を流した上で、本実施の形態のサイクロン分離装置に横から一定の風速となるように横風を与え、１０分間で排出口１２から排出された量Ｅ［ｇ］を計測する。そして１０分間で排出口１２から排出された量Ｅ［ｇ］から上述の式で算出したものである。

比較試験は以下の３パターンで実施した。排出促進面１０の角度はいずれも前述のように排出口１２の面に対する角度である。

排出口１２促進部以外の構成は３例とも同じ構成である。試験条件は、本装置の風量３００［ｍ³／ｈ］、Ｍ＝１．０［ｇ］とした。

（実施例１）
排出促進部１１を設け、排出促進面１０の角度はＤ＝４９度とした。

（実施例２）
排出促進部１１を設け、排出促進面１０の角度はＤ＝３０度とした。

（比較例１）
排出促進部１１を設けず、本体側面下部に排出口１２を設けたものである（Ｄ＝０度）。

＜比較結果＞
結果を図５に示す。グラフの横軸は横風の風速を表しており、どれも風速が早くなると、１０分間排出率が上昇しているが、比較例１は１．５［ｍ／ｓ］以下は０［％］、２．０［ｍ／ｓ］で０．１［％］、２．５［ｍ／ｓ］で０．５［％］に対し、本発明品の方が比較例と比べて低風速でもしっかりと排出することが出来ている。

さらに、実施例１と実施例２では、実施例１の方が排出率は高いため性能が良い。この結果から、排出促進面１０の角度Ｄは、ある程度大きいほうが良いということが言える。実使用状は、Ｄ＝３０〜８０度、より望ましくは５０度前後が望ましいといえる。

なお、排出促進面１０の高さ方向（排出口１２の面と垂直方向）の長さは、長い方が望ましいが、最低限、排出口１２の短辺の長さの２倍あるとよい。本実施例では、２．５倍となっている。

（実施の形態２）
実施の形態１と構成・作用が同じ部分については説明を省略する。

図６に示すように、本実施の形態は、カバー３の形状が直方体形状となったものである。カバー３を固定するため、ベース板４も四角形状としベース板４とカバー３は、実施の形態１の突出板５に替えて、ベース板４のコーナ部において４本のＬ型柱２１で固定している。そのほかの構成は実施の形態１と同様である。

２本のＬ型柱２１の間には流入口７が開口している。装置内に大きな虫や鳥類が侵入しないよう、固定羽根８の外周部または流入口７の少なくとも一方には網を設けてもよい。

本実施の形態においても、排出口１２は排出促進部１１の下部に位置し、排出促進面１０の２面で挟まれた構成である。カバー３の側面の４面のうち１面が下部にくるように配置し、その側面の中央付近に排出口１２を設けた。なお、排出口１２の位置は中央付近に限らず、左右どちらか一方にずらしてもよい。

図７には本実施の形態における排出促進部１１の断面図である。本実施の形態において、排出促進面１０は連続して傾斜角度を変化させたものである。排出促進面１０の角度はＤ＝２０〜８０度の範囲で変化させるのが好ましく、本実施の形態では、Ｄ＝３０〜７５度の範囲で変化させている。カバー３の側面と接する側の傾斜面がＤ＝３０度であり、排出口１２と接する側の傾斜面がＤ＝７５度である。

排出機構は、自然風が排出促進面１０に衝突し、傾斜面に沿って排出口１２へ向かい、排出口１２付近で、元々の自然風と排出促進面１０の傾斜に沿って流れる気流とが合流し、排出口１２付近では周囲の自然風の風速よりも早い風速となることで、排出口１２の外側で静圧が低下し、異物の排出が促進される。

本実施の形態では、排出促進面１０の角度Ｄが側面から遠ざかるにつれて徐々に大きくなる形状となっているため、自然風がスムーズに向きを変えることができる。すなわち、自然風の勢いを弱めずに、排出口１２の外側で斜め下方向へ指向性を持った気流へと変化させることができる。これにより、排出口１２の外側での気流がより強くなるので、異物の排出性能をさらに高めることができる。なお、排出促進面１０を複数の角度の異なる面の組合せとしてもよい。その際は、カバー３の側面から排出口１２に向かって排出促進面１０の角度Ｄを徐々に大きくすればよい。例えば、角度の異なる３つの面を用いて排出促進面を構成するとし、カバー３と接する面はＤ＝３０度、中間の面はＤ＝５０度、排出口１２と接する面はＤ＝７５度と構成すると、上述と同じように、排出性能を高めることができる。

もし、本実施の形態において、排出促進部１１を設けず、カバー３の側面の４面のうち最下部の１面に排出口１２となる穴だけを開けた場合、自然風がカバー３の左右の側面に衝突し、左右の側面は横風に対して垂直にたっているため、この側面に衝突した自然風は勢いを失ってしまう。つまり排出口１２の外側では下面に沿って流れる自然風しか異物の排出に寄与しないため、自然風自体がかなり強く吹かないと異物の排出が始まらない。

しかし、本発明のように排出促進部１１を設けると、排出口１２の外側では部分的に風速を速めることができ、静圧を低下させられることで自然風を活用して排出促進部１１内部の異物を排出口１２から誘引することができるので、筐体２２内部で分離した異物が排出されやすくなる。

なお、正面側から排出促進部１１が見えないように、排出促進部１１を覆う化粧板を本体正面に設けても良い。その際、排出促進部１１を構成する正面側の面は化粧板の面と兼ねても良い。

また角度を変化させた排出促進面１０は、本実施の形態のようにカバー３が四角形状であっても実施の形態１のように丸型形状であっても、その効果は発揮される。

［実施例］
＜排出促進面の角度の比較試験（カバー形状：角型形状）＞
カバー３の形状が四角い角型形状において、角度Ｄを変化させた場合の排出性能の比較を実施した。排出性能の試験方法は、実施の形態１の実施例で示した１０分間排出率を用いた。

排出促進面の角度は変化させず、１つの角度のみとし、以下の４パターンで実施した。

排出口１２促進部以外の構成は４例とも同じ構成である。試験条件は実施の形態１の実施例と同じく、本装置の風量３００［ｍ³／ｈ］、Ｍ＝１．０［ｇ］とした。

（比較例１）
排出促進面１０の角度はＤ＝３０度とした。

（比較例２）
排出促進面１０の角度はＤ＝４５度とした。

（比較例３）
排出促進面１０の角度はＤ＝６０度とした。

（比較例４）
排出促進面１０の角度はＤ＝７５度とした。

＜比較結果＞
結果を図８に示す。グラフの横軸は横風の風速を表しており、比較例１のＤ＝３０度において、風速１．０〜２．０［ｍ／ｓ］の範囲内で他の比較例よりも１０分間排出率が低い値となった。

風速１．０〜１．５［ｍ／ｓ］の範囲内では、排出促進面１０の角度Ｄが大きくなるほど、１０分間排出率が良くなる傾向となった。

風速２．０［ｍ／ｓ］においては、比較例２、３のＤ＝４５、６０度が最も良く、比較例４のＤ＝７５度と大きくなると、低下傾向となった。

このことから、風速が低い（１．０〜１．５［ｍ／ｓ］）時は角度Ｄが大きくても気流の乱れが少なく、排出口近傍での風速を早められ、１０分間排出率が高い値になったと思われる。風速が大きく（２．０［ｍ／ｓ］）、かつ角度Ｄが大きい場合、気流が乱れ排出口近傍で風速が十分に早まらなかったため、１０分間排出率が低下したと思われる。

（実施例３）
このような考察から、風速が弱くても強くても１０分間排出率が高くなるように、実施の形態２で示したような、徐々に角度Ｄを大きくする構成とした。以下にその実施例３を示す。

排出促進面１０を角度Ｄの異なる３つの面により構成し、カバー３と接する側の面をＤ＝３０度、中間の面をＤ＝４５度、排出口１２と接する側の面をＤ＝７５度として、上記比較試験と同様の方法で試験を行った。結果を図８に示す。

本実施の形態の実施例は、風速１．０〜２．０［ｍ／ｓ］の全ての範囲で、上記４パターンの比較例よりも１０分間排出率が高くなった（優れた結果となった）。このことから、横風が小さい時でも大きい時でも、排出口１２近傍で気流の乱れを作らず、十分に風速を早められたため、全ての範囲で１０分間排出率が向上したと考えられる。

（実施の形態３）
実施の形態１、２の換気口フード１を例としたサイクロン分離装置は、旋回流の進行方向が逆転する反転型のものである。本実施の形態は、旋回流の進行方向が変わらない軸流型のサイクロン分離装置の一例について説明する。

図９に外観図を示す。サイクロン分離装置２６の本体は円筒形状のカバー３で覆われており、正面側の底面の中央に開口を設け、ここが流入口７となる。本体側面の下部には、排出促進部１１を設けその下部には異物を装置外へ排出する排出口１２を備えている。

背面側の円筒形状の底面には、流出管２を備える。

図１１は本実施の形態の断面図である。流入口７近傍には、固定羽根８を複数円形状に配置し、各固定羽根８は傾斜しており、固定羽根８を通過した気流は旋回気流となる。

固定羽根８の外周部には空間分割板１３を本体の側面と平行に、かつ間隔を開けて設け、空間分割板１３と固定羽根８に挟まれた空間は旋回室１４、カバー３内の残りの空間は分離室１５となる。

なお、図１０の断面図において、空間分割板１３をさらに背面側に向けて延長し、さらに流出管２を本体内部に延長させ、その端部を空間分割板１３内部まで延長させても良い。これにより外周側に移動している異物が流出管２へ流れづらくなり、分離性能が向上する。

流入口７より流入した空気は、固定羽根８によって旋回気流となり、旋回室１４を通過する。その後、分離室１５を通過し、流出管２を通り、流出口９から装置外へ流れ出る。

空気と共に流入した異物は、遠心力により空間分割板１３側に移動し、空間分割板１３が途切れた後は、分離室１５内の外周側、つまりカバー３側に移動し、旋回を続ける。
排出促進部１１は、実施の形態１、２と同様に、図６に示すカバー３の正面側から背面側に向けて細長いスリット形状であり、排出口１２の長辺側の２辺を挟むように左右対称に排出促進面１０を設け、排出促進面１０は本体内に向かって広がるように傾斜している。排出促進部１１は排出口１２を含む面と、排出促進面１０の２面と残り２面で構成されるが、残り２面は図１０に示すように傾斜していても図１１とは異なり垂直であってもよい。

排出促進部１１は排出口１２よりも幅広の開口を備えるので、分離室１５内を移動する異物は、幅広い開口により、排出促進部１１に集まりやすくなっている。排出促進部１１にある異物は、実施の形態１で説明した排出口１２の外側を流れる気流の作用により、スムーズに排出される。

本発明に係るサイクロン分離装置は、速やかに異物を排出口近傍に集めることができ、筐体側面から突出した傾斜面に自然風が衝突することで、分離室内の異物を装置外へ排出する効果を高めることができものであるので、住宅内の換気で屋外の空気を取り込む住宅外壁の給気口部分に使用される換気口フード等として有用である。

１ 換気口フード
２ 流出管
３ カバー
４ ベース板
５ 突出板
６ 中心軸
７ 流入口
８ 固定羽根
９ 流出口
１０ 排出促進面
１１ 排出促進部
１２ 排出口
１３ 空間分割板
１４ 旋回室
１５ 分離室
１６ 貫通孔
１７ 旋回室底面
１８ 分離室底面
１９ 内筒管
２０ ガイド部材
２１ Ｌ型柱
２２ 筐体
２３ 案内面
２４ 先端部
２５ 長辺２辺を含む面
２６ サイクロン分離装置

Claims (6)

1. 筐体に空気を流入させ、旋回気流を発生させることができる流入口と、
   前記筐体の背面に設けて空気を前記筐体の外へ流出させる流出口と、
   前記筐体の正面側に面を形成し、
   前記筐体の内部を該筐体の側面に近い外周側と該筐体の中心部を含む内周側とに仕切る空間分割板によってそれぞれに区切られた分離室と旋回室と、
   前記空間分割板に備え、前記分離室と旋回室を連通させる連通孔と、
   前記分離室内部と前記筐体外とを連通させる排出口とを備え、内部を負圧にして使用するサイクロン分離装置において、
   前記排出口は前記分離室に対して重力方向の下方となる位置に配置でき、前記筐体の側面の下部に筐体の内外において傾斜を有する排出促進部を備え、
   前記排出促進部の先端部に前記排出口を配置し、
   前記排出口の長辺２辺を含む面と前記排出促進面とによりなす角度を排出促進面の角度Ｄと定義し、前記長辺２辺を含む面と接する箇所において前記排出促進面の角度をＤ＝３０〜８０度の範囲内としたサイクロン分離装置。
2. 前記排出口は前記筐体の正面から背面方向へ向けた細長のスリット形状であり、前記排出促進部の外側の傾斜である排出促進面は前記排出口の長辺側の２辺を挟んで左右対称に備えた請求項１記載のサイクロン分離装置。
3. 前記排出促進面は、傾斜角度の異なる複数の面または、連続して傾斜角度が変化する曲面としており、前記排出促進面の角度Ｄが前記筐体側面から遠ざかるにつれて大きくなる形状とした請求項１または２記載のサイクロン分離装置。
4. 前記流入口には複数の羽根板を有し、前記羽根板は一つの軸の周りに回転対称に配置した請求項１から３いずれか一つに記載のサイクロン分離装置。
5. 前記分離室は、前記旋回室を囲む環状であり、前記正面側に構成される分離室底面と、前記旋回室において前記正面側に構成される旋回室底面との関係が、前記分離室底面と前記旋回室底面は略同一面上に位置する構成とし、前記分離室と旋回室は該空間分割板に設けた貫通孔によって互いに連通した請求項１から４のいずれか一つに記載のサイクロン分離装置。
6. 前記流入口は前記筐体の側面において前記流出口を設けた前記背面側に備え、前記空間分割板は前記正面側に備え、前記流出口は前記旋回室内へ突出した内筒管と連通し、前記内筒管の端部は側面視で前記空間分割板内部まで延設した請求項１から５のいずれか一つに記載のサイクロン分離装置。