JP2019126783A - サイクロン分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分離性能を向上した軸流型のサイクロン分離装置を提供することを目的とする。【解決手段】流入口９と流出口１０は、一つの中心軸２０に対して、それぞれ回転対称形状をなし、流入口９は、前記内周側に位置し、かつ筐体２の前面において環状に形成した縁部７と、該前面に対して前記筐体２の内部に配置した円形板１９と、該円形板１９と縁部７との間に配置した気流旋回羽根２３を備えたサイクロン分離装置において、円形板１９の直径は記流出口１０の直径に比べて大きくした。【選択図】図２

Description

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に係るものである。

従来、この種のサイクロン分離装置１０１は、図７に示すように筐体１０２の前面１０３側に設けて空気を流入させ、旋回気流を発生させることができる流入口１０４と、筐体１０２の背面１０５側に設けて空気を筐体１０２の外へ流出させる流出口１０６と、筐体１０２の内部を該筐体１０２の側面１０７に近い外周側と該筐体１０２の中心部を含む内周側とに仕切る空間分割板１０８によってそれぞれ形成した分離室１０９と旋回室１１１とを備えていた。

前記分離室１０９と旋回室１１１は、連通部１１０によって連通し、前記分離室１０９内部と前記筐体１０２外とを連通させる排出口１１２とを備えている。

流入口１０４と流出口１０６は、一つの中心同軸１１３に対して、それぞれ回転対象形状をなしている。
流入口１０４は、前記内周側に位置し、かつ筐体１０２の前面１０３において環状に形成した縁部１１４と、該前面１０３に対して筐体１０２の内部に側に配置した円形板１１５と、該円形板１１５と前記縁部１１４との間に配置した気流旋回羽根１１６を備えていた。

特開２０１７−１５４１１３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、気流の進行方向が旋回の軸方向であり、進行方向を変える（進行方向を折り返す）部分がないため、旋回が不十分な粉塵は軸方向にそのまま進み、分離できずに流出口から排出されやすかった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、分離性能を向上した軸流型の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、筐体の前面側に設けて空気を流入させ、旋回気流を発生させることができる流入口と、前記筐体の背面側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形成した分離室と旋回室と、前記分離室と旋回室を連通させる連通部と、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、前記流入口と前記流出口は、一つの中心同軸に対して、それぞれ回転対象形状をなし、前記流入口は前記内周側に位置し、かつ前記流入口は、前記筐体の前面において環状に形成した縁部と、該前面に対して前記筐体の内部に側に配置した円形板と、該円形板と前記縁部との間に配置した気流旋回羽根を備え、前記円形板の直径は前記流出口の直径に比べて大きくしたという構成にしたものであり、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、筐体の前面側に設けて空気を流入させ、旋回気流を発生させることができる流入口と、前記筐体の背面側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形成した分離室と旋回室と、前記分離室と旋回室を連通させる連通部と、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、前記流入口と前記流出口は、一つの中心同軸に対して、それぞれ回転対象形状をなし、前記流入口は前記内周側に位置し、かつ前記流入口は、前記筐体の前面において環状に形成した縁部と、該前面に対して前記筐体の内部に側に配置した円形板と、該円形板と前記縁部との間に配置した気流旋回羽根を備え、前記円形板の直径は前記流出口の直径に比べて大きくしたという構成にしたことにより、流入口から流出口へ向けて吸引される空気は円形板によって円周方向へ広げられることで、直進する気流とはならず、旋回気流に変化させて粉塵を分離しやすくすることができるので、分離性能を向上したサイクロン分離装置を提供することができる。

本発明実施の形態１のサイクロン分離装置外観図 同内部構成を示す断面図 同環状片が形成された場合の円形板を示す図 同気流の流れを示す図 同実施の形態２のサイクロン分離装置の内部構造を示す断面図 同実施の形態３のサイクロン分離装置の内部構成を示す断面図 従来のサイクロン分離装置を示す図

本発明の請求項１に係るサイクロン分離装置は、筐体の前面側に設けて空気を流入させ、旋回気流を発生させることができる流入口と、前記筐体の背面側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形成した分離室と旋回室と、前記分離室と旋回室を連通させる連通部と、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、前記流入口と前記流出口は、一つの中心同軸に対して、それぞれ回転対象形状をなし、前記流入口は前記内周側に位置し、かつ前記流入口は前記筐体の前面において環状に形成した縁部と、該前面に対して前記筐体の内部に配置した円形板と、該円形板と前記縁部との間に配置した気流旋回羽根を備え、前記円形板の直径は前記流出口の直径に比べて大きくしたというものである。

これにより、流入口から流出口へ向けて吸引される空気は円形板によって円周方向へ広げられことで、直進する気流とはならず、旋回気流に変化させて粉塵を分離しやすくすることができるので、分離性能を向上することができる。

また、請求項２に係るサイクロン分離装置は、前記円形板部分において、気流旋回羽根の一端は円形板の内側に配置し、気流旋回羽根の外周に環状片が形成れている構成としてもよい。

これにより、前記円形板部分において、流入口から流出口へ向けて吸引される空気は円形板によって円周方向へ広げられことで、直進方向の力を緩和させて旋回させやすくすることができる。すなわち空気に比べて質量の大きい粉塵を旋回させて分離室内へ落下させ、空気を流出口へ吸い込ませることとなるので、分離性能を向上することができる。

また、請求項３に係るサイクロン分離装置は、前記円形板は、前記流入口内に円錐板を備え、頂点を前記流入口内に配置してもよい。

これにより、中心軸に近い側を流れる空気は、円錐板に沿って進み、円錐板の側面（傾斜面）から外周方向へ向かう気流となるので、流出口から遠ざかる方向へ進む慣性力が働き、それに加え粉塵には旋回による遠心力で外周側へ向かう力もあるので、粉塵が流出口へ向かいづらくなり、分離性能を向上させることができる。

また、請求項４に係るサイクロン分離装置は、前記流出口は前記筐体の外側でダクトを接続することができる円筒であって、前記筐体の内側へ向けて吐出した流出開口を有し、前記流入口の縁部と、前記流入口の円形板と、前記空間分割板の開口と、前記流出開口とは前記中心同軸方向に並び、前記中心同軸方向において、前記流入口の円形板は、前記空間分割板の開口よりも前記流入口の縁部側に配置し、前記流出開口は、前記空間分割板の開口よりも前記流入口の縁部側に配置したものである。

これにより、旋回気流は、旋回室内を空間分割板の内側に沿って前記空間分割板の開口まで進み、空気に比べて質量の大きい粉塵は分離室内へ落下させ、空気は流出口へ吸い込まれることなるので、分離性能を向上することができる。

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）
サイクロン分離装置には、旋回流の進行方向が逆転する反転型と、旋回流の進行方向が変わらない軸流型ものがある。本実施の形態のサイクロン分離装置は軸流型ものである。以下、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として換気口フード１について説明する。

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。

図１に換気口フード１の外観図を示す。

本体は二つの底面を有する略円筒形の筐体２を有している。筐体２は、円筒形状のカバー３と一方底面である背面側の底面４を構成するベース板５からなる。

筐体の前面である正面側の底面６の中央に環状に形成した縁部７によって形状が円形であることが認識できる開口８を設け、ここが流入口９の一部となる。また、背面側の底面４に相当するベース板５の中央に開口を設け、ここが流出口１０となる。

本体、側面１１の下部には、異物を装置外へ排出する排出口１３を備えている。

背面側の底面４には、換気口フード１の外側において、流出管１５を備える。流出管１５は、図示しない送風機にダクトを介して接続できるものである。送風機を運転することで、換気口フード１の内部を負圧にすることができる。

図２は本実施の形態の断面図である。

筐体２の内部には、該筐体２の側面１１に近い外周側と該筐体２の中心部を含む内周側とに仕切る空間分割板１６を備えている。空間分割板１６を備えることで筐体２の内部に分離室１７と旋回室１８とを形成することができる。空間分割板１６は、縁部７から中心軸２０の方向、すなわち背面側の底面４に向けて延設した円筒の壁面である。延設した先端側の端部は、空間分割板１６の開口２１となっている。開口２１は、筐体２の背面側の内壁との間に隙間を形成し、この隙間が分離室１７と旋回室１８とを連通する連通部２２となっている。

空間分割板１６は、中心軸２０と平行でなくても良い。この場合、粉塵の旋回速度を徐々に落として分離を容易にさせる点に着眼すると、開口２１の直径は、縁部７側の開口８の直径に比べて大きく形成することが望ましい。

流入口９は、筐体２の中心部（または中心軸２０）を含む内周側すなわち旋回室１８に位置し、かつ正面側の底面６（筐体の前面）に対して（言い換えると筐体の前面から見て）筐体２の内部側に配置した円形板１９と、該円形板１９と縁部７との間に配置した気流旋回羽根２３を備えている。つまり、流入口９は、縁部７と円形板１９と気流旋回羽根２３によって正面側の底面６（筐体の前面）側から筐体２の内部側に向けて形成された凹んだ空間を示す。

より詳細に説明すると、流入口９は、開口８から奥に向けて円形板１９の直径は縁部７が形成する円形の直径よりも狭くなる略円錐台の形状を有している。

円錐台の形状とするために、縁部７を形成する円形の面積に比べて円形板１９面積を小さくしている。そして、円錐台の側面部に配置する気流旋回羽根２３は、一端を円形板１９上に他端を縁部７に接続している。気流旋回羽根２３を複数環状に配置することで、円錐台の側面を形成している。前記一端は、円形板１９の外周からはみ出さないように配置している。

各気流旋回羽根２３は、中心軸２０を中心とする一つの円周上で同じ方向に傾斜している。このようにすると、流入口９を中心軸２０に対して、回転体形状とすることで、流入口９を通過した気流は気流旋回羽根２３によって旋回気流とすることができる。

空間分割板１６は、気流旋回羽根２３の外周部において側面１１の内側と平行に、かつ気流旋回羽根２３に対して間隔を開けて設けている。

空間分割板１６と気流旋回羽根２３に挟まれた空間は旋回室１８、カバー３内の残りの空間は分離室１７となる。

粉塵を分離するという観点から、旋回気流は空間分割板１６に沿って旋回することが好ましい。

そこで、流入口９と流出口は、一つの中心軸２０に対して、それぞれ回転対象形状をなし、円形板１９の直径ｄ１は流出口１０の直径ｄ２に比べて大きくしている。

円形板１９の直径ｄ１は流出口１０の直径ｄ２に比べて大きくする構成としては、図３に示す環状片２４を備えることもできる。すなわち、図３に示すように円形板１９は、円形板１９に接する位置における気流旋回羽根２３の外形よりも、直径を大きくし、気流旋回羽根２３よりも外周に位置する部分を環状に形成すものを例示することができる。

上記構成において、流入口９より流入した空気は、気流旋回羽根２３によって旋回気流となり、旋回室１８を通過する。その後、分離室１７を通過し、流出口１０から流出管１５を通り、換気口フード１外へ流れ出る。

図４に示すように、空気と共に流入した異物は、遠心力により空間分割板１６側に移動し、連通部２２で空間分割板１６が途切れて、その後は、分離室１７内の外周側、つまりカバー３側に移動し、旋回を続ける。

分離室１７内を移動する異物は、最下部に集まりやすくなっている。最下部に排出口１３を設けているので外側を流れる気流の作用により、スムーズに排出される。

以上のように、円形板１９の直径ｄ１は流出口１０の直径ｄ２に比べて大きくする構成としたので、気流旋回羽根２３の円形板１９に近い側から吸い込まれた空気は、気流旋回羽根２３の傾きによって旋回力を得やすくなり、流出口１０へ向けて直進することを防止することができる。なぜなら、送風機によって、換気口フード１の外部へ空気を引いているので、円形板１９に近い位置側では流出口１０へ直進する気流が作用しやすくなっている。円形板１９の直径ｄ１は流出口１０の直径ｄ２に比べて大きくする構成を有することで、前記直進を妨げることができる。

つまり、流入口９から吸引される空気は、円形板１９によって円周方向へ広げられることで、気流旋回羽根２３を通過する位置（縁部７に近い位置と円形板１９に近い位置）によらず、旋回力を得て、含まれる粉塵を分離しやすくなる。流入口９から吸引される空気は、直進する気流とはならず、分離性能を向上することができる。

さらに、円形板１９に接する位置における気流旋回羽根２３の外形よりも、直径を大きくし、気流旋回羽根２３よりも外周に位置する部分を環状に形成した場合には、特に直進方向の力を緩和させて旋回させやすくすることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、気流旋回羽根２３における旋回気流をより効果的に発生させる構成を説明する。

図５の断面に示すように、実施の形態１の円形板１９は円錐板２５を有するものである。なお、理解を容易にするために、本実施の形態において、実施の形態１と同一の構成については、同一符号を付しその詳細な説明は省略する。

すなわち、円形板１９は、流入口９内に円錐板２５を備え、頂点を該流入口９内に配置したものである。また、流入口９内において、中心軸２０に円錐板２５の頂点が位置するようにしている。

上記構成において、中心軸２０に近い側を流れる空気は、円錐板２５に沿って進み円錐板２５側面（傾斜面）で外周方向へ向かう気流となるので、流入口９の奥部においても気流旋回羽根２３による旋回の作用を受けやすくなる。

これにより、旋回気流は空間分割板１６に沿って旋回させることが容易になる。

つまり、流入口９から吸い込まれる空気は、気流旋回羽根２３を通過する位置（縁部７に近い位置と円形板１９に近い位置）によらず、旋回力を得て、含まれる粉塵を分離しやすくなる。分離性能を向上することができる。

本実施の形態では、円形板１９が円錐板２５を有する形態を説明したが、円形板１９は仮想の形状であっても良い。この場合、実施の形態１の流入口９の構成は、筐体２の中心部（または中心軸２０）を含む内周側すなわち旋回室１８に位置し、かつ正面側の底面６（前面）に対して（言い換えると該前面から見て）筐体２の内部側に配置した円形と、該円形板１９と縁部７との間に配置した気流旋回羽根２３を備え、前記円形を底面とした円錐板２５を備えた構成となる。つまり、本実施の形態において円形板１９そのものを備えることは必須の構成ではない。

（実施の形態３）
また、図６の断面図において、空間分割板１６をさらに背面側に向けて延長し、さらに中心軸２０の方向で流出管１５を本体内部に延長させ、その端部を空間分割板１６内部まで延長させても良い（図６、Ｌで指示）。なお、理解を容易にするために、本実施の形態において、実施の形態１と同一の構成については、同一符号を付しその詳細な説明は省略する。

すなわち、流出口１０に替えて、筐体２の内側へ向けて吐出した流出管１５の先端である流出開口２６から空気を排出する構成を有している。
流入口９の縁部７と、流入口９の円形板１９と、空間分割板１６の開口２１と、流出開口２６は中心軸２０の方向に並び、中心軸２０方向において、流入口９の円形板１９は、空間分割板１６の開口２１よりも流入口９の縁部７側に配置し、流出開口２６は、空間分割板１６の開口２１よりも流入口９の縁部７側に配置している。

上記構成において、旋回気流は、旋回室内を空間分割板１６の内側に沿って空間分割板１６の開口２１まで進み、空気に比べて質量の大きい粉塵は分離室内へ落下させ、空気は流出開口２６へ吸い込まれることなるので、分離性能を向上することができる。

また、外周側に移動した異物が流出管１５へ流れにくくなり、分離性能を向上することができる。

本発明に係るサイクロン分離装置は、流出口より大きな円形板により、粉塵が流出口へ吸引されるのを抑制でき分離性能を向上することができるので、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 筐体
３ カバー
４ 背面側の底面
５ ベース板
６ 正面側の底面
７ 縁部
８ 開口
９ 流入口
１０ 流出口
１１ 側面
１３ 排出口
１５ 流出管
１６ 空間分割板
１７ 分離室
１８ 旋回室
２０ 中心軸
２１ 開口
２２ 連通部
１９ 円形板
２３ 気流旋回羽根
２４ 環状片
２５ 円錐板
２６ 流出開口

Claims (4)

1. 筐体の前面側に設けて空気を流入させ、旋回気流を発生させることができる流入口と、
   前記筐体の背面側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形成した分離室と旋回室と、
   前記分離室と旋回室を連通させる連通部と、
   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、
   前記流入口と前記流出口は、一つの中心軸に対して、それぞれ回転対象形状をなし、
   前記流入口は前記内周側に位置し、かつ前記流入口は、前記筐体の前面において環状に形成した縁部と、該前面に対して前記筐体の内部に配置した円形板と、該円形板と前記縁部との間に配置した気流旋回羽根を備え、
   前記円形板の直径は前記流出口の直径に比べて大きくしたサイクロン分離装置。
2. 前記円形板部分において、気流旋回羽根一端は円形板の内側に配置し、気流旋回羽根の外周に環状片が形成されている請求項１記載のサイクロン分離装置。
3. 前記円形板は、前記流入口内に円錐板を備え、頂点を前記流入口内に配置した請求項１または２記載のサイクロン分離装置。
4. 前記流出口は前記筐体の外側でダクトを接続することができる円筒であって、前記筐体の内側へ向けて吐出した流出開口を有し、
   前記流入口の縁部と、前記流入口の円形板と、前記空間分割板の開口と、前記流出開口とは前記中心軸方向に並び、
   前記中心軸方向において、前記流入口の円形板は、前記空間分割板の開口よりも前記流入口の縁部側に配置し、前記流出開口は、前記空間分割板の開口よりも前記流入口の縁部側に配置した請求項１から３にいずれか一つに記載のサイクロン分離装置。

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