JP2020030966A - Particle adhesion prevention device and separation system comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、粒子付着防止装置及びそれを備える分離システムに関し、より詳細には、粒子の付着を防止する粒子付着防止装置、及び、サイクロンと粒子付着防止装置とを備える分離システムに関する。 The present disclosure relates to a particle adhesion preventing device and a separation system including the same, and more particularly, to a particle adhesion preventing device for preventing particle adhesion, and a separation system including a cyclone and a particle adhesion preventing device.
従来、サイクロン部と、外郭と、を備える分離器が知られている(特許文献1)。 BACKGROUND ART Conventionally, a separator including a cyclone portion and an outer shell has been known (Patent Document 1).
サイクロン部は、軸体と、枠体と、複数の仕切り板部と、を含む。枠体は、円筒状であり、軸体を囲んで軸体と同軸的に配置されている。複数の仕切り板部は、軸体と枠体との間で軸体の外周方向において離れて配置されており、軸体に連結されている。サイクロン部は、軸体と枠体と複数の仕切り板部とで、気体を螺旋状に旋回させ、旋回による固体(粒子等)の遠心力を利用して固体を分離する。 The cyclone unit includes a shaft, a frame, and a plurality of partition plates. The frame is cylindrical, and is arranged coaxially with the shaft surrounding the shaft. The plurality of partition plate portions are arranged apart from each other in the outer peripheral direction of the shaft between the shaft and the frame, and are connected to the shaft. The cyclone unit spirally circulates the gas between the shaft, the frame, and the plurality of partition plates, and separates the solid by using the centrifugal force of the solid (particles or the like) due to the swirl.
分離器では、外郭に排出口が形成されており、より大きな遠心力が与えられた固体が排出口を通して排出される。 In the separator, an outlet is formed in the outer shell, and solids given a greater centrifugal force are discharged through the outlet.
特許文献1に記載された分離器では、回転体を回転させたときにサイクロン部から排出された固体(粒子)が外郭(カバー)の内周面に付着してしまい、所望の分離性能(例えば、分離効率)が得られないことがあった。
In the separator described in
本開示の目的は、粒子の付着を防止することが可能な粒子付着防止装置及びそれを備える分離システムを提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a particle adhesion preventing device capable of preventing particle adhesion and a separation system including the same.
本開示の一態様に係る粒子付着防止装置は、圧電材料部と、キャパシタ用第1電極と、キャパシタ用第2電極と、放電用電極と、を備える。前記圧電材料部は、第1主面及び第2主面を有する。前記圧電材料部は、圧電性を有する。前記キャパシタ用第1電極は、前記圧電材料部の前記第1主面の一部を気体の圧力を受ける受圧面として露出させるように前記第1主面上に配置されている。前記キャパシタ用第1電極は、前記圧電材料部で発生するプラスの電荷を収集する。前記キャパシタ用第2電極は、前記キャパシタ用第1電極に対向するように前記圧電材料部の前記第2主面上に配置されている。前記キャパシタ用第2電極は、前記圧電材料部で発生するマイナスの電荷を収集する。前記放電用電極は、前記キャパシタ用第1電極から前記圧電材料部側とは反対側へ突出し先端が尖っている。 A particle adhesion preventing device according to an aspect of the present disclosure includes a piezoelectric material portion, a first electrode for a capacitor, a second electrode for a capacitor, and an electrode for discharging. The piezoelectric material portion has a first main surface and a second main surface. The piezoelectric material portion has piezoelectricity. The first electrode for a capacitor is arranged on the first main surface so as to expose a part of the first main surface of the piezoelectric material portion as a pressure receiving surface that receives gas pressure. The first electrode for a capacitor collects positive charges generated in the piezoelectric material portion. The second electrode for a capacitor is disposed on the second main surface of the piezoelectric material portion so as to face the first electrode for a capacitor. The second electrode for a capacitor collects a negative charge generated in the piezoelectric material portion. The discharge electrode protrudes from the capacitor first electrode to the opposite side to the piezoelectric material portion side and has a sharp tip.
本開示の一態様に係る分離システムは、サイクロンと、カバーと、前記粒子付着防止装置と、を備える。前記サイクロンは、流入口と流出口と排出孔とを有する。前記サイクロンは、前記流入口から流入し前記流出口から流出する気体の旋回流によって気体中の粒子に生じる遠心力を利用して粒子を前記排出孔から排出する。前記カバーは、前記流入口及び前記流出口それぞれに対応する第1開口及び第2開口と、排気孔とを有する。前記カバーは、前記サイクロンを囲んでいる。前記粒子付着防止装置は、前記圧電材料部の前記第1主面と前記第2主面とのうち前記第1主面が前記サイクロンを向くように配置されている。 A separation system according to an aspect of the present disclosure includes a cyclone, a cover, and the particle adhesion preventing device. The cyclone has an inlet, an outlet, and a discharge hole. The cyclone discharges particles from the discharge holes using centrifugal force generated in particles in the gas by a swirling flow of gas flowing from the inlet and flowing out of the outlet. The cover has first and second openings corresponding to the inlet and the outlet, respectively, and an exhaust hole. The cover surrounds the cyclone. The particle adhesion preventing device is disposed such that the first main surface of the first main surface and the second main surface of the piezoelectric material portion faces the cyclone.
本開示の粒子付着防止装置及びそれを備える分離システムは、粒子の付着を防止することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION The particle adhesion prevention apparatus of this indication and the separation system provided with the same can prevent adhesion of particles.
下記の実施形態等において説明する各図は、模式的な図であり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。 Each drawing described in the following embodiments and the like is a schematic drawing, and the ratio of the size and thickness of each component does not necessarily reflect the actual dimensional ratio.
(実施形態1)
以下、実施形態1に係る粒子付着防止装置6及びそれを備える分離システム100について、図1〜7Bに基づいて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a particle
分離システム100は、サイクロン1と、サイクロン1を囲んでいるカバー10と、粒子付着防止装置6と、を備える。
The
サイクロン1は、例えば、送風機能を有する空調設備の上流側に設けられ、空気(気体)中の固体(粒子)を分離する。空調設備は、例えば、上流側から下流側へ空気を送風する送風装置である。送風装置は、例えば、電動ファンである。空調設備は、送風装置に限らず、例えば、換気装置、エアコンディショナ、給気キャビネットファン、送風装置と熱交換器とを備える空気調和システム等でもよい。空調設備によりサイクロン1に流す空気の流量は、例えば、100m3/h〜300m3/hである。サイクロン1から空調設備側への流出量は、空調設備を流れる空気の流量と略同じである。
The
サイクロン1は、図2A、2B〜5に示すように、筒体2と、回転体3と、複数の羽根36と、モータ4と、を備える。筒体2は、第1端21に気体の流入口23を有し、第2端22に気体の流出口24を有する。回転体3は、筒体2の内側に配置されている。複数の羽根36は、回転体3に連結されている。サイクロン1では、図4に示すように、筒体2と回転体3との間に、流入口23から流出口24に向かう流路5が形成されている。モータ4は、回転体3を回転させる。ここにおいて、サイクロン1は、回転体3とモータ4の回転軸42との両方に連結されたシャフト7を備える。また、サイクロン1は、シャフト7とモータ4の回転軸42とを連結する軸継手(シャフトカップリング)8を備える(図3及び4参照)。分離システム100では、モータ4が、回転体3を回転させる駆動装置を構成している。
As shown in FIGS. 2A and 2B to 5, the
サイクロン1は、上流側から流路5に流入した空気を、回転体3のまわりで螺旋状に回転させながら、流路5の下流側に流すことができる。ここにおける「上流側」は、空気の流れる方向でみたときの上流側(一次側)を意味する。また、「下流側」は、空気の流れる方向でみたときの下流側(二次側)を意味する。サイクロン1の筒体2は、空気に含まれている固体を筒体2の外側に排出するために、筒体2の厚み方向に貫通している排出孔25(図3及び5参照)を有する。排出孔25は、筒体2の内部空間と筒体2の外部空間(筒体2とカバー10との間の空間)とをつないでいる。言い換えれば、排出孔25は、筒体2の内外を連通させる。
The
空気中の固体(粒子)としては、例えば、微粒子、塵埃等が挙げられる。微粒子としては、例えば、粒子状物質等を挙げることができる。粒子状物質としては、微粒子として直接空気中に放出される一次生成粒子、気体として空気中に放出されたものが空気中で微粒子として生成される二次生成粒子等がある。一次生成粒子としては、例えば、土壌粒子(黄砂等)、粉塵、植物性粒子(花粉等)、動物性粒子(カビの胞子等)、煤等が挙げられる。粒子状物質は、大きさの分類として、例えば、PM2.5(微小粒子状物質)、PM10、SPM(浮遊粒子状物質)等を挙げることができる。PM2.5は、粒子径2.5μmで50%の捕集効率を持つ分粒装置を透過する微粒子である。PM10は、粒子径10μmで50%の捕集効率を持つ分粒装置を透過する微粒子である。SPMは、粒子径10μmで100%の捕集効率を持つ分粒装置を透過する微粒子であり、PM6.5−7.0に相当し、PM10よりも少し小さな微粒子である。 Examples of the solids (particles) in the air include fine particles and dust. Examples of the fine particles include a particulate substance. Examples of the particulate matter include primary product particles that are directly released into the air as fine particles, and secondary product particles that are generated as fine particles in the air that are released into the air as a gas. Examples of the primary particles include soil particles (eg, yellow sand), dust, plant particles (eg, pollen), animal particles (eg, mold spores), and soot. As the classification of the size of the particulate matter, for example, PM2.5 (fine particulate matter), PM10, SPM (suspended particulate matter), and the like can be given. PM2.5 is fine particles that pass through a particle sizer having a particle diameter of 2.5 μm and a collection efficiency of 50%. PM10 is fine particles that pass through a particle sizer having a particle diameter of 10 μm and a collection efficiency of 50%. SPM is a fine particle that passes through a particle sizer having a particle diameter of 10 μm and a collection efficiency of 100%, corresponds to PM 6.5-7.0, and is slightly smaller than PM10.
分離システム100の各構成要素については、以下に、より詳細に説明する。
Each component of the
上述のように、サイクロン1は、筒体2と、回転体3と、複数の羽根36と、モータ4と、シャフト7と、軸継手8と、を備える。
As described above, the
筒体2は、円筒状に形成されており、第1端21に気体の流入口23を有し、第2端22に気体の流出口24を有する。筒体2の材料は、例えば、ABS樹脂である。
The
回転体3は、図4及び5に示すように、筒体2の内側で筒体2と同軸的に配置されている。「筒体2と同軸的に配置されている」とは、回転体3が、回転体3の回転中心軸30(図4参照)を筒体2の中心軸20(図4参照)に揃えるように配置されていることを意味する。回転体3において、回転中心軸30に直交する断面(例えば、図5参照)における外周線は、円形状である。回転体3の材料は、例えば、ポリカーボネート樹脂である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
回転体3の回転中心軸30に沿った方向において、回転体3の長さは、筒体2の長さよりも短い。回転体3は、図4に示すように、流入口23側の第1端31と、流出口24側の第2端32と、を有する。回転体3の第1端31は、筒体2の中心軸20に沿った方向において、筒体2の流入口23と流出口24との間で、流入口23の近くに配置されている。また、回転体3の第2端32は、筒体2の中心軸20に沿った方向において、筒体2の流入口23と流出口24との間で、流出口24の近くに配置されている。
In the direction along the
筒体2と回転体3との間には、回転体3に連結された複数(ここでは、24枚)の羽根36が配置されている。複数の羽根36の各々の材料は、例えば、ポリカーボネート樹脂である。
A plurality of (here, 24)
複数の羽根36の各々は、図4及び5に示すように、筒体2の内周面27との間に隙間が形成されるように配置されている。言い換えれば、サイクロン1は、複数の羽根36の各々と筒体2の内周面27との間に隙間がある。すなわち、複数の羽根36の各々における回転体3の外周面37からの突出長さは、回転体3の径方向における回転体3の外周面37と筒体2の内周面27との距離よりも短い。複数の羽根36の各々は、回転体3の外周面37と筒体2の内周面27との間の空間(流路5)において回転体3の回転中心軸30と平行に配置されている。複数の羽根36の各々は、平板状である。複数の羽根36の各々は、筒体2の中心軸20に沿った方向において流入口23側から見て、回転体3の一径方向に対して所定角度(例えば、45度)だけ傾いている。ここにおいて、複数の羽根36の各々では、回転体3からの突出方向における筒体2側の先端が、回転体3側の基端よりも、回転体3の回転方向A1において後方に位置している。つまり、サイクロン1では、複数の羽根36の各々が、回転体3の一径方向に対して回転体3の回転方向A1に所定角度(例えば、45度)だけ傾いている。所定角度は、45度に限らず、0度よりも大きく90度以下の角度であってもよい。例えば、所定角度は、10度〜80度の範囲内の角度であってもよい。複数の羽根36の各々は、回転体3の一径方向に対して回転体3の回転方向A1に所定角度だけ傾いている場合に限らず、例えば、回転体3の一径方向とのなす角度が0度であってもよい。つまり、複数の羽根36が回転体3から放射状に延びていてもよい。複数の羽根36は、図5に示すように回転体3の周方向において略等間隔で離れて配置されている。
Each of the plurality of
上述の回転体3は、図3及び4に示すように、筒体2の中心軸20(図4参照)に沿った方向において並ぶ2つの回転部材3a、3bを備える。回転部材3a、3bは、図4に示すように、有底円筒状に形成されている。より詳細には、2つの回転部材3a、3bは、流入口23側の第1端31a、31bに底壁33a、33bを有し、流出口24側の第2端32a、32bに開口34a、34bを有する。以下では、説明の便宜上、2つの回転部材3a、3bのうち流入口23に近い位置(相対的に上流側)にある回転部材3aを上流側回転部材3aと称し、流出口24に近い位置(相対的に下流側)にある回転部材3bを下流側回転部材3bとも称することもある。有底円筒状の上流側回転部材3aでは、底壁33aが、流入口23側に膨らむ形状に形成されている。これにより、サイクロン1では、筒体2の流入口23から流入する気体の圧力損失を低減することが可能となる。また、上流側回転部材3aの内側には、上流側回転部材3aに一体の補強壁38が設けられている。また、有底円筒状の下流側回転部材3bの内側には、下流側回転部材3bの底壁33bの中央部から開口34b側へ突出する円筒状のリブ39が設けられている。筒体2の中心軸20に沿った方向において、リブ39の長さは、下流側回転部材3bの長さよりも短い。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
サイクロン1では、複数の羽根36の各々が、上流側回転部材3aの外周面から突出している羽根片36aと、下流側回転部材3bの外周面から突出している羽根片36bと、で構成されている(図4参照)。言い換えれば、サイクロン1では、上流側回転部材3aに連結された複数(24枚)の羽根片36aと、下流側回転部材3bに連結された複数(24枚)の羽根片36bと、が一対一で対応し、複数(24枚)の羽根36を構成している。以下では、説明の便宜上、羽根片36aを上流側羽根片36aと称し、羽根片36bを下流側羽根片36bと称することもある。
In the
複数の上流側羽根片36aは、回転体3の周方向において等角度間隔(15度)で離れて配置されている。ここでいう「等角度間隔」とは、厳密に同じ間隔でなくてもよく、所定の角度範囲(規定角度±20%:15度±3度)内の角度間隔であればよい。また、複数の下流側羽根片36bは、回転体3の周方向において等角度間隔(15度)で離れて配置されている。ここでいう「等角度間隔」とは、厳密に同じ間隔でなくてもよく、所定の角度範囲(規定角度±20%:15度±3度)内の角度間隔であればよい。一対一に対応する上流側羽根片36aと下流側羽根片36bとは、筒体2の中心軸20に平行な方向において一直線上に並んでいる。
The plurality of
回転体3は、図3及び4に示すように、シャフト7及び軸継手8を介してモータ4の回転軸(シャフト)42と連結されている。より詳細には、サイクロン1では、回転体3がシャフト7に連結され、シャフト7が軸継手8によってモータ4の回転軸42と連結されている。サイクロン1では、回転軸42とシャフト7とが、一直線上に並ぶように配置されている。
The
モータ4は、回転体3を回転体3の回転中心軸30のまわりで回転させる。回転体3の回転数は、例えば、1500rpm〜3000rpmである。モータ4は、例えば、直流モータである。モータ4は、例えば、外部の駆動回路により駆動される。
The
モータ4は、図4に示すように、モータ本体41と、モータ本体41から一部が突出している上述の回転軸42と、を備える。回転軸42は、円柱状である。モータ4は、回転体3の内側に配置されている。より詳細には、モータ4は、下流側回転部材3bの内側に配置されている。ここにおいて、サイクロン1は、モータ4及び軸継手8を収容するモータハウジング9(図3及び4参照)を備える。モータハウジング9は、下流側回転部材3b内に収納される。モータハウジング9は、後述のリヤカバー12に対して複数のねじによって固定されている。
As shown in FIG. 4, the
モータハウジング9の材料は、例えば、アルミニウムである。モータハウジング9は、図4に示すように、ハウジング本体部90と、フランジ部95と、を有する。ハウジング本体部90は、流入口23側の第1端91に底壁93を有し、流出口24側の第2端92に開口94を有する。ここにおいて、モータハウジング9では、ハウジング本体部90の底壁93に、軸継手8の通る円形状の孔931が形成されている。また、モータハウジング9は、底壁93における孔931の周縁から流入口23側に突出した有底円筒状の軸継手収納部98を有する。モータハウジング9では、軸継手収納部98の底壁983に、シャフト7の通る円形状の孔987が形成されている。フランジ部95は、ハウジング本体部90の第2端92からハウジング本体部90の径方向外向きに突出している。フランジ部95は、モータハウジング9をリヤカバー12に対して複数のねじによって固定するために設けられている。
The material of the
シャフト7(図3、4及び5参照)は、丸棒状であり、長手方向の第1端71と、第1端71とは反対側の第2端72と、を有する。シャフト7の材料は、例えば、ステンレス鋼である。シャフト7は、その軸線が回転体3の回転中心軸30と一致するように配置される。言い換えれば、シャフト7は、その軸線が筒体2の中心軸20と一致するように配置される。シャフト7は、その一部が、回転体3内に配置される。より詳細には、サイクロン1では、シャフト7の第1端71が、筒体2の中心軸20に沿った方向において筒体2の第1端21よりも外側に配置され、シャフト7の第2端72が下流側回転部材3bの内側に配置される。ここにおいて、シャフト7は、図4に示すように、上流側回転部材3aの底壁33aにおける中央に形成された孔35aと、下流側回転部材3bの底壁33bにおける中央に形成された孔35bと、を通っている。また、回転体3は、シャフト7に対して2つのボルト78(図4参照)と、2つのボルト78に一対一に対応する2つのナットと、によって連結されている。2つのボルト78の各々は、シャフト7において径方向に貫通した孔を通っている。これにより、回転体3は、シャフト7と一緒に回転することができる。
The shaft 7 (see FIGS. 3, 4 and 5) is in the shape of a round bar and has a
サイクロン1は、シャフト7を回転自在に支持するための第1軸受75及び第2軸受76(図3及び4参照)を備えている。これにより、サイクロン1では、モータ4によって回転体3をより安定して回転させることが可能となる。サイクロン1では、第1軸受75がシャフト7の第1端71を回転自在に支持する。また、サイクロン1では、第2軸受76がシャフト7の第2端72の近くの部位を回転自在に支持する。第2軸受76は、軸継手収納部98の底壁983に2本のねじによって固定されている。シャフト7の第2端72は、軸継手8によってモータ4の回転軸42と連結されている。軸継手8は、下流側回転部材3bの内側に配置されている。
The
サイクロン1は、図1〜5に示すように、フロントカバー11と、リヤカバー12と、を更に備える。
The
フロントカバー11は、筒体2の第1端21から外方に突出した第1フランジ211(図2B参照)に対して、複数(例えば、4本)のねじによって着脱可能に取り付けられる。リヤカバー12は、筒体2の第2端22から外方に突出した第2フランジ221(図2A参照)に対して、複数(例えば、4本)のねじによって着脱可能に取り付けられる。
The
筒体2の中心軸20に沿った一方向から見て、フロントカバー11の外周形状は、正方形状である。フロントカバー11は、図2Aに示すように、第1フレーム部111と、軸受取付部112と、4つの第1梁部113と、を備える。第1フレーム部111は、第1フランジ211に重ねて配置される。第1フレーム部111の外周形状は、フロントカバー11の外周形状と同じある。第1フレーム部111の内周形状は、円形状である。第1フレーム部111の内径は、筒体2の内径と略同じである。第1フレーム部111は、第1フランジ211に対して複数のねじによって固定される。軸受取付部112は、円環状であって、第1フレーム部111の内側に配置されている。軸受取付部112には、上述の第1軸受75が取り付けられる。4つの第1梁部113は、第1フレーム部111と軸受取付部112とを繋いでいる。4つの第1梁部113は、軸受取付部112の周方向において略等間隔で離れて配置されている。第1軸受75は、ブッシュ軸受であり、軸受取付部112に圧入されることで軸受取付部112に取り付けられている。フロントカバー11の材料は、例えば、アルミニウムである。
When viewed from one direction along the
筒体2の中心軸20に沿った一方向から見て、リヤカバー12の外周形状は、正方形状である。リヤカバー12は、図2Bに示すように、第2フレーム部121と、ハウジング取付部122と、4つの第2梁部123と、を備える。第2フレーム部121の外周形状は、リヤカバー12の外周形状と同じである。第2フレーム部121の内周形状は、円形状である。第2フレーム部121の内径は、筒体2の内径と同じであるのが好ましい。第2フレーム部121は、第2フランジ221に重ねて配置される。第2フレーム部121は、第2フランジ221に対して複数のねじによって固定される。ハウジング取付部122は、円環状であって、第2フレーム部121の内側に配置されている。ハウジング取付部122には、モータハウジング9のフランジ部95が重ねて配置される。ハウジング取付部122には、モータハウジング9のフランジ部95が複数のねじによって固定される。4つの第2梁部123は、第2フレーム部121とハウジング取付部122とを繋いでいる。4つの第2梁部123は、ハウジング取付部122の周方向において略等間隔で離れて配置されている。リヤカバー12の材料は、例えば、アルミニウムである。
When viewed from one direction along the
サイクロン1は、図3及び4に示すように、フロントパネル16と、リヤパネル17と、通気パネル18と、を更に備える。
The
フロントパネル16の外周形状は、正方形状である。フロントパネル16には、その厚さ方向に貫通する通気孔160(図2A、3及び4参照)が形成されている。フロントパネル16は、フロントカバー11における筒体2側とは反対側に重ねて配置される。フロントパネル16は、複数のねじによってフロントカバー11に固定される。通気孔160の開口形状は、円形状である。通気孔160の内径は、筒体2の内径及び回転体3の外径よりも小さく、フロントカバー11の軸受取付部112の外径よりも大きい。フロントパネル16の材料は、例えば、アルミニウムである。
The outer peripheral shape of the
リヤパネル17の外周形状は、正方形状である。リヤパネル17には、その厚さ方向に貫通する通気孔171(図3及び4参照)が形成されている。リヤパネル17は、リヤカバー12における筒体2側とは反対側に重ねて配置される。リヤパネル17は、複数のねじによってリヤカバー12に固定される。通気孔171の開口形状は、円形状である。通気孔171の内径は、筒体2の内径よりも小さく回転体3の外径及びリヤカバー12のハウジング取付部122の外径よりも大きい。リヤパネル17の材料は、例えば、アルミニウムである。
The outer peripheral shape of the
通気パネル18の外周形状は、略円形状である。通気パネル18の外径は、リヤカバー12におけるハウジング取付部122(図2B参照)の外径と同じである。通気パネル18の中央部には、メッシュ181(図4参照)が設けられている。通気パネル18は、リヤカバー12における筒体2側とは反対側においてハウジング取付部122に重ねて配置される。通気パネル18は、複数のねじによってハウジング取付部122に固定される。
The outer peripheral shape of the
サイクロン1では、シャフト7に連結されている回転体3の回転方向が、モータ4の回転軸42(図4参照)の回転方向と同じとなる。回転体3の回転方向は、筒体2の流入口23側から見て、時計回りの方向(図5における矢印A1の方向)である。回転体3の回転方向は、筒体2の流出口24側から見て、反時計回りの方向である。回転体3の回転角速度は、モータ4の回転軸42の回転角速度と同じである。
In the
サイクロン1では、モータ4の回転軸42の回転により回転体3が回転すると、回転体3と複数の羽根36とが同じ方向に回転する。サイクロン1は、回転体3が回転することで、流路5(図4及び5参照)に流入した空気に対して回転中心軸30(図4参照)のまわりの回転方向の力を与えることが可能となる。サイクロン1では、回転体3が回転することにより、流路5を流れる空気の速度ベクトルが、回転中心軸30に平行な方向の速度成分と、回転中心軸30のまわりの回転方向の速度成分と、を有することになる。
In the
サイクロン1の分離特性に関しては、回転体3の回転速度が速くなるにつれて分離効率が高くなる傾向にある。また、サイクロン1の分離特性に関しては、分粒径が大きくなるにつれて分離効率が高くなる傾向にある。サイクロン1では、例えば、規定粒径以上の微粒子を分離するように回転体3の回転速度が設定されているのが好ましい。規定粒径の微粒子としては、例えば、空気動力学的粒子径が、0.3μm〜10μmの粒子を想定している。「空気動力学的粒子径」とは、空気動力学的挙動が、比重1.0の球形粒子と等価になるような粒子の直径を意味する。空気動力学的粒子径は、粒子の沈降速度から求められる粒径である。サイクロン1で分離されずに空気中に残る固体としては、例えば、サイクロン1で分離することを想定している微粒子よりも粒径の小さな微粒子(言い換えれば、サイクロン1で分離することを想定している微粒子の質量よりも小さな質量の微粒子)を挙げることができる。
Regarding the separation characteristics of the
上述のように、サイクロン1の筒体2は、筒体2の第1端21と第2端22との間において筒体2の厚み方向に貫通している排出孔25(図3及び5参照)を有している。
As described above, the
排出孔25は、回転中心軸30に平行な方向に対して傾いた方向に細長いスリット状である。ここにおいて、排出孔25は、回転中心軸30に平行な方向と回転体3の回転方向A1との間の方向に細長いスリット状である。より詳細には、排出孔25は、回転体3の回転方向A1に沿った螺旋方向の螺旋状である。「螺旋方向の螺旋状」とは、螺旋の少なくとも一部により形成された形状を意味する。螺旋の少なくとも一部とは、螺旋の回転数が1未満でもよいことを意味する。分離システム100におけるサイクロン1では、排出孔25は、螺旋の回転数が1未満である。
The
上述の排出孔25は、筒体2の第1端21から第2端22に亘って形成されている。これにより、サイクロン1では、筒体2に流入した空気中の固体の大きさや筒体2の中心軸20(図4参照)に沿った方向における位置に関係なく、筒体2の内周面27(図4及び5参照)付近を通っている固体を、排出孔25から排出することが可能となる。
The above-described
サイクロン1では、筒体2は、排出孔25を複数有している。複数の排出孔25は、筒体2の周方向において並んでいる。ここで、複数の排出孔25は、筒体2の周方向において等間隔で並んでいる。ここでいう「等間隔」とは、厳密に同じ間隔でなくてもよく、第1規定範囲(第1規定距離±20%)内の間隔であればよい。また、サイクロン1では、複数の排出孔25は、同じ形状である。
In the
サイクロン1では、外部の空気がフロントパネル16の通気孔160(図2A、3及び4参照)及びフロントカバー11の第1フレーム部111(図2A参照)の内側の空間を通して筒体2の流入口23に流入する。筒体2に流入した空気に含まれていた固体は、流路5(図4参照)において螺旋状に回転するときに回転体3の回転中心軸30(図4参照)から筒体2の内周面27に向かう方向の遠心力を受ける。遠心力を受けた固体は、筒体2の内周面27へ向かい、筒体2の内周面27付近を内周面27に沿って螺旋状に回転する。そして、サイクロン1では、空気中の固体の一部が、流路5を通過する途中で排出孔25(図5参照)から排出される。
In the
サイクロン1では、筒体2の内側において旋回流が発生するので、筒体2の流入口23から筒体2内に流入した空気中の固体(塵等)の一部が、排出孔25を通して排出され、固体(塵等)が分離(除去)された空気(清浄化された空気)の一部が、筒体2の流出口24から流出する。
In the
サイクロン1は、流路5に流入する空気中の固体を排出孔25から排出することが可能であり、かつ、固体が分離された空気を下流側へ流すことが可能なので、空気から固体を効率良く分離することが可能となる。
The
サイクロン1は、例えば、住宅等に設置する空気浄化システムにおいて、空調設備の上流側に配置されたHEPAフィルタ(high efficiency particulate air filter)等のエアフィルタよりも上流側に配置して使用する。「HEPAフィルタ」とは、定格流量で粒径が0.3μmの粒子に対して99.97%以上の粒子捕集率をもち、かつ初期圧力損失が245Pa以下の性能をもつエアフィルタである。エアフィルタは、100%の粒子捕集効率を必須の条件とはしない。空気浄化システムは、サイクロン1を備えることにより、PM2.5等の微粒子がエアフィルタへ到達するのを抑制することが可能となる。よって、空気浄化システムでは、サイクロン1よりも下流側にあるエアフィルタ等の長寿命化を図ることが可能となる。例えば、空気浄化システムでは、エアフィルタに捕集される微粒子等の総質量が増加することによる圧力損失の上昇を抑制することが可能となる。これにより、空気浄化システムでは、エアフィルタの交換頻度を少なくすることが可能となる。空気浄化システムは、エアフィルタと空調設備とが互いに異なる筐体に収納された構成に限らず、空調設備の筐体内にエアフィルタを備えていてもよい。言い換えれば、空調設備が、送風装置に加えてエアフィルタを備えていてもよい。
The
分離システム100は、カバー10と、排気装置13と、を更に備える。
The
カバー10は、図1に示すように、サイクロン1を囲んでいる。ここにおいて、カバー10は、筒体2を全周に亘って囲むように配置されている。カバー10は、サイクロン1の流入口23及び流出口24それぞれに対応する第1開口103及び第2開口104を有する。第1開口103及び第2開口104は、それぞれ、流入口23及び流出口24よりも大きい。カバー10は、筒状であり、第1端101に第1開口103を有し、第2端102に第2開口104を有する。ここにおいて、カバー10は、筒体2の中心軸20に沿った方向を長手方向とする角筒状である。第1開口103及び第2開口104の各々の開口形状は、例えば、正方形状である。また、カバー10は、第1端101と第2端102との間に、排気孔105を有する。排気孔105は、カバー10の厚み方向に貫通している。排気孔105の開口形状は、例えば、円形である。カバー10の材料は、例えば、ABS樹脂である。
The
カバー10は、フロントカバー11及びリヤカバー12に結合されている。より詳細には、分離システム100では、カバー10の第1端101がフロントカバー11に対して複数のねじによって固定され、カバー10の第2端102がリヤカバー12に対して複数のねじによって固定されている。筒体2の中心軸20に沿った方向において、カバー10の長さは、筒体2の長さよりも長い。また、筒体2の中心軸20に直交する方向において、カバー10の長さは、筒体2の長さ(外径)よりも長い。なお、図1に示した分離システム100では、フロントカバー11に第1ダクト201が接続され、リヤカバー12に第2ダクト202が接続されている。
The
排気装置13は、排気孔105を介してカバー10内を排気する。ここにおいて、排気装置13は、ファン131を含む。ファン131は、排気ファンである。排気ファンは、例えば、シロッコファンであるが、これに限らない。分離システム100は、カバー10の外周面107において排気孔105の周縁から延びている排気ダクト108を備える。分離システム100は、排気ダクト108に接続された排気チューブ109を備える。排気装置13は、排気孔105、排気ダクト108及び排気チューブ109を介してカバー10内を排気する。
The
排気装置13は、カバー10内に存在している固体(粒子161等)を含む気体をファン131によって吸引する。分離システム100では、カバー10内から排気された気体及びその気体に含まれている固体がファン131を通る。ファン131は、例えば、排気量を調整可能な排気ファンであるのが好ましい。図1では、第1ダクト201を通してサイクロン1に入る空気の流れを点線の矢印F1で示し、サイクロン1から第2ダクト202を通して出る空気の流れを点線の矢印F2で示してある。また、図1では、サイクロン1からカバー10の排気孔105を通して排気チューブ109へ排気される空気の流れを実線の矢印F3で示してある。また、図1では、空気に含まれている粒子161を模式的に示してある。
The
粒子付着防止装置6は、図6に示すように、圧電材料部60と、キャパシタ用第1電極61と、キャパシタ用第2電極62と、放電用電極63と、を備える。
As shown in FIG. 6, the particle
圧電材料部60は、第1主面601及び第2主面602を有する。圧電材料部60は、圧電性を有する。圧電材料部60の圧電材料は、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)である。圧電材料は、チタン酸バリウムに限らず、例えば、チタン酸鉛(PbTiO3)、チタン酸ジルコン酸塩(PZT)、リチウムニオベート(LiNbO3)、リチウムタンタレート(LiTaO3)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等でもよい。圧電材料部60は、シート状である。圧電材料部60は、膜状でもよいし、板状でもよい。膜状とは、膜形成技術(例えば、スパッタ法、CVD法、ゾルゲル法、塗布法等)によって形成された膜であることを意味する。この膜の厚さは、例えば、20nm以上1mm未満である。板状とは、圧電材料部60が、それ自体をハンドリング可能な板であることを意味する。この板の厚さは、例えば、1mm以上20mm以下である。圧電材料部60の厚さ方向から見た圧電材料部60の外周形状は、例えば、矩形状である。
The
キャパシタ用第1電極61は、圧電材料部60の第1主面601上に配置されている。キャパシタ用第1電極61の材料は、例えば、金属又は合金等である。キャパシタ用第1電極61は、膜状でもよいし、板状でもよい。
The capacitor
キャパシタ用第2電極62は、圧電材料部60の第2主面602上に配置されている。キャパシタ用第2電極62の材料は、例えば、金属又は合金等である。キャパシタ用第2電極62は、膜状でもよいし、板状でもよい。
The capacitor
キャパシタ用第2電極62は、キャパシタ用第1電極61に対向するように圧電材料部60の第2主面602上に配置されている。ここにおいて、キャパシタ用第2電極62は、圧電材料部60の厚さ方向において圧電材料部60を挟んでキャパシタ用第1電極61と対向している。キャパシタ用第2電極62は、圧電材料部60の厚さ方向からの平面視においてキャパシタ用第1電極61よりも大きく、キャパシタ用第1電極61の全部に重複している。
The capacitor
粒子付着防止装置6では、キャパシタ用第1電極61と、キャパシタ用第1電極61に対向するキャパシタ用第2電極62と、圧電材料部60のうちキャパシタ用第1電極61とキャパシタ用第2電極62との間に介在する部分603と、でキャパシタC6を構成している。
In the particle
粒子付着防止装置6では、キャパシタ用第1電極61は、圧電材料部60の第1主面601の一部を露出させるように第1主面601上に配置されている。ここにおいて、粒子付着防止装置6では、圧電材料部60の第1主面601のうち露出した部位が、気体の圧力を受ける受圧面64を構成する。要するに、粒子付着防止装置6では、キャパシタ用第1電極61は、圧電材料部60の第1主面601の一部を気体の圧力を受ける受圧面64として露出させるように第1主面601上に配置されている。
In the particle
粒子付着防止装置6では、圧電材料部60は、気体の圧力を受圧面64で受けたときに、圧電効果により、プラスの電荷及びマイナスの電荷を発生する。粒子付着防止装置6では、キャパシタ用第1電極61は、圧電材料部60で発生するプラスの電荷を収集する。キャパシタ用第2電極62は、圧電材料部60で発生するマイナスの電荷を収集する。
In the particle
放電用電極63は、キャパシタ用第1電極61から圧電材料部60側とは反対側へ突出し先端が尖っている。放電用電極63の形状は、針状である。放電用電極63の形状は、針状に限らず、例えば、錐状(円錐状、四角錐状等)であってもよい。放電用電極63の材料は、例えば、金属又は合金等である。
The
粒子付着防止装置6は、キャパシタ用第1電極61を複数備える。ここにおいて、キャパシタ用第1電極61は、圧電材料部60の厚さ方向からの平面視において、長尺状である。複数のキャパシタ用第1電極61は、圧電材料部60の第1主面601上でストライプ状に並んでいる。これにより、粒子付着防止装置6では、圧電材料部60の厚さ方向からの平面視において、複数のキャパシタ用第1電極61と複数の受圧面64とが圧電材料部60の厚さ方向に直交する一方向で交互に並んでいる。複数のキャパシタ用第1電極61は、上記一方向において等間隔で並んでいる。ここでいう「等間隔」とは、厳密に同じ間隔でなくてもよく、第2規定範囲(第2規定距離±20%)内の間隔であればよい。粒子付着防止装置6では、キャパシタ用第2電極62は、圧電材料部60の第2主面602の全面を覆っている。粒子付着防止装置6では、1つのキャパシタ用第2電極62が、圧電材料部60の厚さ方向において複数のキャパシタ用第1電極61及び複数の受圧面64に重複している。
The particle
また、粒子付着防止装置6は、キャパシタ用第1電極61に対して、放電用電極63を複数備える。複数の放電用電極63は、例えば、キャパシタ用第1電極61の長手方向において等間隔で並んでいるが、これに限らず、例えば、ランダムに配置されていてもよいし、千鳥状に配置されていてもよい。
Further, the particle
粒子付着防止装置6を備える分離システム100では、粒子付着防止装置6は、例えば、カバー10に設けられている。より詳細には、粒子付着防止装置6は、カバー10の内周面106上に配置されている。粒子付着防止装置6は、筒体2から離れている。粒子付着防止装置6における各放電用電極63は、キャパシタ用第1電極61と筒体2との間に位置している。ここで、各放電用電極63は、サイクロン1の筒体2から離れている。粒子付着防止装置6では、キャパシタ用第1電極61の長手方向が筒体2の一径方向に平行になるように配置されているが、これに限らず、例えば、キャパシタ用第1電極61の長手方向が筒体2の中心軸20に平行になるように配置されていてもよい。
In the
粒子付着防止装置6における圧電材料部60の受圧面64で受ける気体の圧力は、例えば、サイクロン1の筒体2の排出孔25から排出される気体の圧力である。言い換えれば、粒子付着防止装置6は、筒体2の排出孔25から排出される気体の圧力(風圧)を受圧面64で受けることができるように配置されている。これにより、粒子付着防止装置6は、例えば、筒体2の排出孔25から排出される気体の圧力(風圧)を受圧面64で受けたときに、圧電効果により、プラスの電荷及びマイナスの電荷を発生することができる。分離システム100は、粒子付着防止装置6を複数(4つ)備えている。4つの粒子付着防止装置6は、カバー10の内周面106を構成する4つの内側面に1つずつ配置されている。
The pressure of the gas received on the
粒子付着防止装置6では、図7Aに示すように、筒体2の排出孔25から排出される気体の圧力(風圧)を受圧面64で受けたときに、圧電効果により、プラスの電荷及びマイナスの電荷を発生する。圧電材料部60で発生したプラスの電荷はキャパシタ用第1電極61に収集される。圧電材料部60で発生したマイナスの電荷はキャパシタ用第2電極62に収集される。図7Aでは、受圧面64にかかる風圧を白抜きの矢印で示してある。粒子付着防止装置6では、例えば、図7Bに示すように、プラスに帯電した粒子161(筒体2の排出孔25から排出される気体に含まれる複数の粒子のうちプラスに帯電した粒子)が放電用電極63の先端に近づくと、キャパシタ用第1電極61の表面に引き寄せられていたマイナスの電荷が放電用電極63の先端に引き寄せられる。そして、放電用電極63の先端付近に電界が集中し放電(コロナ放電)が起こり、マイナスイオンが発生する。すると、マイナスイオンと粒子161に帯電していたプラスの電荷とが中和され、粒子161が除電される。これにより、粒子161が粒子付着防止装置6、カバー10の内周面106の露出部位等に付着しにくくなる。粒子付着防止装置6では、圧電材料部60の電荷は、圧電材料部60の受圧面64で気体の圧力を受けることにより、補充される。したがって、粒子付着防止装置6は、電源からの電力供給を必要とせず、サイクロン1からの気体のエネルギを利用して気体に含まれ帯電している粒子161の電荷を中和することができる。
As shown in FIG. 7A, when the pressure (wind pressure) of the gas discharged from the
以上説明した実施形態1に係る粒子付着防止装置6は、圧電材料部60と、キャパシタ用第1電極61と、キャパシタ用第2電極62と、放電用電極63と、を備える。圧電材料部60は、第1主面601及び第2主面602を有する。圧電材料部60は、圧電性を有する。キャパシタ用第1電極61は、圧電材料部60の第1主面601の一部を気体の圧力を受ける受圧面64として露出させるように第1主面601上に配置されている。キャパシタ用第1電極61は、圧電材料部60で発生するプラスの電荷を収集する。キャパシタ用第2電極62は、キャパシタ用第1電極61に対向するように圧電材料部60の第2主面602上に配置されている。キャパシタ用第2電極62は、圧電材料部60で発生するマイナスの電荷を収集する。放電用電極63は、キャパシタ用第1電極61から圧電材料部60側とは反対側へ突出し先端が尖っている。以上の構成により、実施形態1に係る粒子付着防止装置6では、粒子の付着を防止することが可能となる。
The particle
また、分離システム100は、サイクロン1と、カバー10と、排気装置13と、粒子付着防止装置6と、を備える。サイクロン1は、流入口23と流出口24と排出孔25とを有する。サイクロン1は、流入口23から流入し流出口24から流出する気体の旋回流によって気体中の粒子に生じる遠心力を利用して粒子を排出孔25から排出する。カバー10は、流入口23及び流出口24それぞれに対応する第1開口103及び第2開口104と、排気孔105とを有する。カバー10は、サイクロン1を囲んでいる。粒子付着防止装置6は、圧電材料部60の第1主面601と第2主面602とのうち第1主面601がサイクロン1を向く(サイクロン1に対向する)ように配置されている。
Further, the
分離システム100では、粒子の付着を防止することが可能となる。これにより、分離システム100では、分離性能の一つである分離効率の向上を図ることが可能となる。
In the
また、分離システム100は、排気装置13を更に備える。分離システム100では、排気装置13を設けずにカバー10内の気体及び粒子を排気孔105から自然排気する場合、排気孔105からの排出量が少ないため、カバー10内にサイクロン1から排出された固体が留まりやすい。これに対して、分離システム100は、排気装置13を備えることにより、サイクロン1の排出孔25からカバー10内へ排出された気体及び粒子を排気装置13によって吸引することができる。排気装置13を備えていない場合と比べて、固体が留まりにくくなる。これにより、分離システム100では、分離効率の更なる向上を図ることが可能となる。
Further, the
(実施形態2)
以下、実施形態2に係る粒子付着防止装置6a及びそれを備える分離システム100aについて、図8A及び8Bに基づいて説明する。実施形態2に係る粒子付着防止装置6a及びそれを備える分離システム100aの基本構成は実施形態1に係る粒子付着防止装置6及びそれを備える分離システム100と同様なので、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a particle
分離システム100aでは、カバー10aが、導電性を有し、粒子付着防止装置6aのキャパシタ用第2電極62aを兼ねている。言い換えれば、粒子付着防止装置6aのキャパシタ用第2電極62aは、分離システム100aのカバー10aにより構成されている。カバー10aの材料は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等である。
In the
実施形態2に係る粒子付着防止装置6aは、圧電材料部60と、キャパシタ用第1電極61と、キャパシタ用第2電極62aと、放電用電極63と、を備える。圧電材料部60は、第1主面601及び第2主面602を有する。圧電材料部60は、圧電性を有する。キャパシタ用第1電極61は、圧電材料部60の第1主面601の一部を気体の圧力を受ける受圧面64として露出させるように第1主面601上に配置されている。キャパシタ用第1電極61は、圧電材料部60で発生するプラスの電荷を収集する。キャパシタ用第2電極62aは、キャパシタ用第1電極61に対向するように圧電材料部60の第2主面602上に配置されている。キャパシタ用第2電極62aは、圧電材料部60で発生するマイナスの電荷を収集する。放電用電極63は、キャパシタ用第1電極61から圧電材料部60側とは反対側へ突出し先端が尖っている。
The particle
したがって、粒子付着防止装置6a及びそれを備える分離システム100aは、粒子の付着を防止することができる。
Therefore, the particle
実施形態1、2は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態1、2は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。 Embodiments 1 and 2 are only one of various embodiments of the present disclosure. Various changes can be made to the first and second embodiments according to the design and the like as long as the object of the present disclosure can be achieved.
(変形例)
例えば、粒子付着防止装置6、6aは、キャパシタ用第1電極61を複数備えているが、粒子付着防止装置6、6aにおけるキャパシタ用第1電極61の数は、複数に限らず、1つでもよい。
(Modification)
For example, the particle
また、粒子付着防止装置6、6aでは、キャパシタ用第1電極61に対して放電用電極63を複数備えているが、キャパシタ用第1電極61に対して設ける放電用電極63の数は、複数に限らず、1つでもよい。
In addition, in the particle
また、粒子付着防止装置6では、キャパシタ用第2電極62は、圧電材料部60の厚さ方向からの平面視においてキャパシタ用第1電極61と同じ大きさでもよい。
In the particle
また、サイクロン1では、排出孔25の全部が、回転中心軸30に平行な方向に対して傾いた方向に細長いスリット状である場合に限らず、例えば、排出孔25の少なくとも一部が、回転中心軸30に平行な方向に対して傾いた方向に細長いスリット状であればよい。
Further, in the
排出孔25は、筒体2の第1端21から第2端22に亘って形成されている場合に限らず、例えば、筒体2の中心軸20に沿った方向において筒体2の中央部から第2端22に亘って形成されていてもよいし、筒体2の中心軸20に沿った方向において第1端21から中央部に亘って形成されていてもよい。
The
また、サイクロン1では、筒体2が複数の排出孔25を有しているが、排出孔25の数は複数に限らず、例えば、1つであってもよい。
Further, in the
また、複数の排出孔25は、筒体2の周方向において等間隔で並んでいる場合に限らず、不等間隔であってもよい。
Further, the plurality of discharge holes 25 are not limited to the case where they are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the
また、回転体3及び複数の羽根36の材料は、ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂に限らず、例えば、金属等でもよい。また、回転体3の材料と複数の羽根36の材料とは互いに異なっていてもよい。
The material of the
複数の羽根36の各々は、回転体3と別部材として形成され回転体3に固定されることで回転体3に連結されていてもよい。
Each of the plurality of
また、複数の羽根36の各々は、回転体3の回転中心軸30のまわりで螺旋状に形成されていてもよい。ここにおいて「螺旋状」とは、回転数が1以上の螺旋形状に限らず、回転数が1の螺旋形状の一部の形状も含む。
Further, each of the plurality of
回転体3は、筒体2の中心軸20に沿った方向において並ぶ2つの回転部材3a、3bを備える構成に限らず、例えば、2つの回転部材3a、3bのうちの1つのみを備える構成でもよい。また、回転体3は、2つの回転部材3a、3bの間に、少なくとも1つの回転部材(回転部材3bと同様の形状の回転部材)を備えていてもよい。この場合、2つの回転部材3a、3bの間にある回転部材にも、複数の羽根36の各々の一部を構成する羽根片が連結されているのが好ましい。
The
サイクロン1における羽根36の数は、複数に限らず、例えば、1つであってもよい。
The number of the
また、分離システム100、100aでは、回転体3を駆動する駆動装置が、モータ4と駆動回路とを含んでいるが、これに限らず、例えば、モータと駆動回路とに加えて、プーリ及び回転ベルトを含んでいてもよい。
Further, in the
また、サイクロン1は、回転体3に1又は複数の羽根36を連結した構成を有する機械的回転式のサイクロンに限らず、例えば、筒体2内に筒体2の接線方向に、固体を含む気体を流入させる接線流入式のサイクロンでもよいし、旋回翼を用いる軸流式のサイクロンでもよい。
Further, the
また、カバー10、10aの形状は、角筒状に限らず、例えば、円筒状であってもよい。
Further, the shape of the
また、分離システム100、100aでは、カバー10、10aが、排気孔105を複数備え、排気ダクト108を複数備えていてもよい。複数の排気ダクト108は、複数の排気孔105にそれぞれ対応する。これにより、分離システム100,100aでは、排気孔105及び排気ダクト108の組み合わせが1つだけの場合と比べて、分離性能の向上を図ることが可能となる。
In the
また、分離システム100、100aは、排気装置13を通って排出された固体が入る捕集器を更に備えていてもよい。
Further, the
また、排気装置13は、ファンに限らず、例えば、排気ポンプとバルブとで構成されてもよい。
Further, the
分離システム100、100aは、排気装置13を制御する制御装置を更に備えていてもよい。この場合、ファン131は、制御装置に制御されて吸気量を調整することで排気量を調整することができる。分離システム100、100aは、カバー10、10a内の圧力(ゲージ圧)を測定する圧力センサを更に備え、制御装置が、圧力センサの計測値が所定範囲内の値になるように排気装置の排気量を制御するように構成されていてもよい。所定範囲は、例えば、シミュレーションにおいて分離システム100、100aでの所定粒径(例えば、2.5μm)の粒子の分離効率が所望の値(例えば、60%)以上になるように決めてあるのが好ましい。分離システム100、100aでは、サイクロン1の流入口23から流入して流出口24から流出する気体の単位時間当たりの流出量が所定量(例えば、250m3/h)となるように、排気装置13による単位時間当たりの排気量は、サイクロン1の流入口23に流入する単位時間当たりの流入量よりも小さい。排気装置13での排気量を変えてもサイクロン1の流出量を所定量に保つためには、排気量に応じてサイクロン1の流入量を変える必要があり、排気量が多くなるほど流入量を多くするのが好ましい。また、サイクロン1の流入量が決まっている場合には、流入量と流出量との差分に応じて排気量を設定するのが好ましい。所定範囲は、例えば、大気圧を含む範囲である。所定範囲の上限値(第1閾値)は、例えば、所定の正圧に相当する値である。所定範囲の下限値(第2閾値)は、例えば、所定の負圧に相当する値である。
The
(まとめ)
以上説明した実施形態等から以下の態様が開示されている。
(Summary)
The following aspects are disclosed from the embodiments and the like described above.
第1の態様に係る粒子付着防止装置(6;6a)は、圧電材料部(60)と、キャパシタ用第1電極(61)と、キャパシタ用第2電極(62;62a)と、放電用電極(63)と、を備える。圧電材料部(60)は、第1主面(601)及び第2主面(602)を有する。圧電材料部(60)は、圧電性を有する。キャパシタ用第1電極(61)は、圧電材料部(60)の第1主面(601)の一部を気体の圧力を受ける受圧面(64)として露出させるように第1主面(601)上に配置されている。キャパシタ用第1電極(61)は、圧電材料部(60)で発生するプラスの電荷を収集する。キャパシタ用第2電極(62;62a)は、キャパシタ用第1電極(61)に対向するように圧電材料部(60)の第2主面(602)上に配置されている。キャパシタ用第2電極(62;62a)は、圧電材料部(60)で発生するマイナスの電荷を収集する。放電用電極(63)は、キャパシタ用第1電極(61)から圧電材料部(60)側とは反対側へ突出し先端が尖っている。 The particle adhesion preventing device (6; 6a) according to the first aspect includes a piezoelectric material part (60), a first capacitor electrode (61), a second capacitor electrode (62; 62a), and a discharge electrode. (63). The piezoelectric material part (60) has a first main surface (601) and a second main surface (602). The piezoelectric material part (60) has piezoelectricity. The first electrode (61) for the capacitor is configured such that a part of the first main surface (601) of the piezoelectric material portion (60) is exposed as a pressure receiving surface (64) that receives gas pressure. Is placed on top. The first electrode for a capacitor (61) collects positive charges generated in the piezoelectric material section (60). The capacitor second electrode (62; 62a) is disposed on the second main surface (602) of the piezoelectric material portion (60) so as to face the capacitor first electrode (61). The capacitor second electrode (62; 62a) collects negative charges generated in the piezoelectric material section (60). The discharge electrode (63) protrudes from the capacitor first electrode (61) to the side opposite to the piezoelectric material portion (60) side and has a sharp tip.
第1の態様に係る粒子付着防止装置(6;6a)では、粒子の付着を防止することが可能となる。 In the particle adhesion preventing device (6; 6a) according to the first aspect, it is possible to prevent particle adhesion.
第2の態様に係る粒子付着防止装置(6;6a)は、第1の態様において、キャパシタ用第1電極(61)を複数備える。 The particle adhesion preventing device (6; 6a) according to the second aspect, in the first aspect, includes a plurality of capacitor first electrodes (61).
第2の態様に係る粒子付着防止装置(6;6a)では、粒子の付着を、より防止することが可能となる。 In the particle adhesion preventing device (6; 6a) according to the second aspect, it is possible to further prevent the particle adhesion.
第3の態様に係る粒子付着防止装置(6;6a)は、第1又は2の態様において、前記キャパシタ用第1電極(61)に対して、放電用電極(63)を複数備える。 A particle adhesion preventing device (6; 6a) according to a third aspect, in the first or second aspect, includes a plurality of discharge electrodes (63) with respect to the capacitor first electrode (61).
第3の態様に係る粒子付着防止装置(6;6a)では、キャパシタ用第1電極(61)の面積が同じで放電用電極(63)が1つの場合と比べて、粒子の付着を、より防止することが可能となる。 In the particle adhesion preventing device (6; 6a) according to the third aspect, compared to the case where the area of the capacitor first electrode (61) is the same and the number of discharge electrodes (63) is one, the particle adhesion is further reduced. This can be prevented.
第4の態様に係る分離システム(100;100a)は、サイクロン(1)と、カバー(10;10a)と、排気装置(13)と、第1〜3の態様のいずれか一つの粒子付着防止装置(6;6a)と、を備える。サイクロン(1)は、流入口(23)と流出口(24)と排出孔(25)とを有する。サイクロン(1)は、流入口(23)から流入し流出口(24)から流出する気体の旋回流によって気体中の粒子に生じる遠心力を利用して粒子を排出孔(25)から排出する。カバー(10;10a)は、流入口(23)及び流出口(24)それぞれに対応する第1開口(103)及び第2開口(104)と、排気孔(105)とを有する。カバー(10;10a)は、サイクロン(1)を囲んでいる。粒子付着防止装置(6;6a)は、圧電材料部(60)の第1主面(601)と第2主面(602)とのうち第1主面(601)がサイクロン(1)を向くように配置されている。 A separation system (100; 100a) according to a fourth aspect is a cyclone (1), a cover (10; 10a), an exhaust device (13), and particle adhesion prevention of any one of the first to third aspects. Device (6; 6a). The cyclone (1) has an inlet (23), an outlet (24), and a discharge hole (25). The cyclone (1) discharges particles from a discharge hole (25) by utilizing centrifugal force generated in particles in the gas by a swirling flow of gas flowing in from an inlet (23) and flowing out from an outlet (24). The cover (10; 10a) has a first opening (103) and a second opening (104) corresponding to an inlet (23) and an outlet (24), respectively, and an exhaust hole (105). The cover (10; 10a) surrounds the cyclone (1). In the particle adhesion preventing device (6; 6a), the first main surface (601) of the first main surface (601) and the second main surface (602) of the piezoelectric material portion (60) faces the cyclone (1). Are arranged as follows.
第4の態様に係る分離システム(100;100a)では、粒子の付着を防止することが可能となる。 In the separation system (100; 100a) according to the fourth aspect, it is possible to prevent the adhesion of particles.
第5の態様に係る分離システム(100)では、第4の態様において、粒子付着防止装置(6)は、カバー(10)の内周面(106)上に配置されている。 In the separation system (100) according to the fifth aspect, in the fourth aspect, the particle adhesion preventing device (6) is disposed on the inner peripheral surface (106) of the cover (10).
第5の態様に係る分離システム(100)では、粒子付着防止装置(6)及びカバー(10)の内周面(106)それぞれへの粒子の付着を防止することが可能となる。 In the separation system (100) according to the fifth aspect, it is possible to prevent particles from adhering to the particle adhesion preventing device (6) and the inner peripheral surface (106) of the cover (10).
第6の態様に係る分離システム(100a)では、第4の態様において、カバー(10a)は、導電性を有し、粒子付着防止装置(6a)のキャパシタ用第2電極(62a)を兼ねている。 In the separation system (100a) according to the sixth aspect, in the fourth aspect, the cover (10a) has conductivity, and also serves as the second electrode for a capacitor (62a) of the particle adhesion preventing device (6a). I have.
第6の態様に係る分離システム(100a)では、粒子付着防止装置(6a)及びカバー(10a)の内周面(106)それぞれへの粒子の付着を防止することが可能となる。 In the separation system (100a) according to the sixth aspect, it is possible to prevent particles from adhering to the inner peripheral surface (106) of the particle adhesion preventing device (6a) and the cover (10a).
第7の態様に係る分離システム(100;100a)は、第4〜6の態様のいずれか一つにおいて、排気孔(105)を介してカバー(10;10a)内を排気する排気装置(13)を更に備える。 The separation system (100; 100a) according to the seventh aspect, in any one of the fourth to sixth aspects, provides an exhaust device (13) that exhausts the inside of the cover (10; 10a) through the exhaust hole (105). ) Is further provided.
第7の態様に係る分離システム(100;100a)では、排気孔(105)から自然排気する場合と比べて、分離効率の向上を図れる。 In the separation system (100; 100a) according to the seventh aspect, the separation efficiency can be improved as compared with the case where natural exhaust is performed from the exhaust hole (105).
第8の態様に係る分離システムでは、第4〜7の態様のいずれか一つにおいて、サイクロン(1)は、筒体(2)と、回転体(3)と、羽根(36)と、モータ(4)と、を備える。筒体(2)は、円筒状であり、第1端(21)に流入口(23)を有し、第2端(22)に流出口(24)を有する。回転体(3)は、筒体(2)の内側において、回転中心軸(30)が筒体(2)の中心軸(20)と揃うように配置されている。羽根(36)は、回転体(3)と筒体(2)との間に配置されており、回転体(3)と筒体(2)とのうち回転体(3)と一体に設けられている。モータ(4)は、回転体(3)を回転中心軸(30)のまわりで回転させる。排出孔(25)は、筒体(2)の第1端(21)と第2端(22)との間で筒体(2)の厚み方向に貫通している。 In the separation system according to the eighth aspect, in any one of the fourth to seventh aspects, the cyclone (1) includes a cylinder (2), a rotating body (3), a blade (36), and a motor. (4). The cylinder (2) is cylindrical and has an inlet (23) at a first end (21) and an outlet (24) at a second end (22). The rotating body (3) is disposed inside the cylindrical body (2) such that the rotation center axis (30) is aligned with the central axis (20) of the cylindrical body (2). The blade (36) is disposed between the rotating body (3) and the cylindrical body (2), and is provided integrally with the rotating body (3) among the rotating body (3) and the cylindrical body (2). ing. The motor (4) rotates the rotating body (3) around the rotation center axis (30). The discharge hole (25) penetrates in the thickness direction of the cylinder (2) between the first end (21) and the second end (22) of the cylinder (2).
第8の態様に係る分離システム(100;100a)では、筒体(2)の第1端(21)と第2端(22)との間において筒体(2)内を旋回している固体を排出孔(25)から排出することが可能となる。 In the separation system (100; 100a) according to the eighth aspect, the solid that is swirling in the cylinder (2) between the first end (21) and the second end (22) of the cylinder (2). Can be discharged from the discharge hole (25).
第9の態様に係る分離システム(100;100a)では、第8の態様において、サイクロン(1)は、羽根(36)を複数有する。複数の羽根(36)は、回転体(3)の周方向において離れて配置されている。 In the separation system (100; 100a) according to the ninth aspect, in the eighth aspect, the cyclone (1) has a plurality of blades (36). The plurality of blades (36) are spaced apart in the circumferential direction of the rotating body (3).
第9の態様に係る分離システム(100;100a)では、サイクロン(1)における羽根(36)が1つの場合と比べて、分離性能を向上させることが可能となる。 In the separation system (100; 100a) according to the ninth aspect, the separation performance can be improved as compared with the case where the cyclone (1) has one blade (36).
1 サイクロン
2 筒体
20 中心軸
21 第1端
22 第2端
23 流入口
24 流出口
25 排出孔
3 回転体
30 回転中心軸
31 第1端
32 第2端
36 羽根
4 モータ
6、6a 粒子付着防止装置
60 圧電材料部
601 第1主面
602 第2主面
603 圧電材料部のうちキャパシタ用第1電極とキャパシタ用第2電極との間に介在する部分
61 キャパシタ用第1電極
62 キャパシタ用第2電極
63 放電用電極
64 受圧面
10、10a カバー
103 第1開口
104 第2開口
105 排気孔
106 内周面
13 排気装置
100、100a 分離システム
C6 キャパシタ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記圧電材料部の前記第1主面の一部を気体の圧力を受ける受圧面として露出させるように前記第1主面上に配置されており、前記圧電材料部で発生するプラスの電荷を収集するキャパシタ用第1電極と、
前記キャパシタ用第1電極に対向するように前記圧電材料部の前記第2主面上に配置されており、前記圧電材料部で発生するマイナスの電荷を収集するキャパシタ用第2電極と、
前記キャパシタ用第1電極から前記圧電材料部側とは反対側へ突出し先端が尖っている放電用電極と、を備える、
粒子付着防止装置。 A piezoelectric material portion having a first main surface and a second main surface and having piezoelectricity;
The piezoelectric material portion is disposed on the first main surface so as to expose a part of the first main surface as a pressure receiving surface that receives gas pressure, and collects positive charges generated in the piezoelectric material portion. A first electrode for a capacitor,
A second electrode for a capacitor, which is arranged on the second main surface of the piezoelectric material portion so as to face the first electrode for the capacitor, and collects negative charges generated in the piezoelectric material portion;
A discharge electrode projecting from the first electrode for the capacitor to the side opposite to the piezoelectric material portion side and having a sharp tip.
Particle adhesion prevention device.
請求項1に記載の粒子付着防止装置。 Comprising a plurality of first electrodes for the capacitor,
The particle adhesion preventing device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の粒子付着防止装置。 For the capacitor first electrode, a plurality of the discharge electrodes are provided,
The particle adhesion preventing device according to claim 1.
前記流入口及び前記流出口それぞれに対応する第1開口及び第2開口と、排気孔とを有し、前記サイクロンを囲んでいるカバーと、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の粒子付着防止装置と、を備え、
前記粒子付着防止装置は、前記圧電材料部の前記第1主面と前記第2主面とのうち前記第1主面が前記サイクロンを向くように配置されている、
分離システム。 The device has an inlet, an outlet, and a discharge hole, and discharges particles from the discharge hole using centrifugal force generated in particles in the gas by a swirling flow of gas flowing in from the inlet and flowing out from the outlet. With a cyclone,
A cover having a first opening and a second opening respectively corresponding to the inflow port and the outflow port, and an exhaust hole, surrounding the cyclone;
A device for preventing particle adhesion according to any one of claims 1 to 3, comprising:
The particle adhesion preventing device is disposed so that the first main surface of the first main surface and the second main surface of the piezoelectric material portion faces the cyclone,
Separation system.
請求項4に記載の分離システム。 The particle adhesion preventing device is disposed on an inner peripheral surface of the cover.
The separation system according to claim 4.
請求項4に記載の分離システム。 The cover has conductivity, and also serves as the second electrode for the capacitor of the particle adhesion preventing device,
The separation system according to claim 4.
請求項4〜6のいずれか一項に記載の分離システム。 Further comprising an exhaust device for exhausting the inside of the cover through the exhaust hole,
A separation system according to any one of claims 4 to 6.
第1端に前記流入口を有し、第2端に前記流出口を有する円筒状の筒体と、
前記筒体の内側において、回転中心軸が前記筒体の中心軸と揃うように配置されている回転体と、
前記回転体と前記筒体との間に配置されており、前記回転体と前記筒体とのうち前記回転体と一体に設けられている羽根と、
前記回転体を前記回転中心軸のまわりで回転させるモータと、
を備え、
前記排出孔は、前記筒体の前記第1端と前記第2端との間で前記筒体の厚み方向に貫通している、
請求項4〜7のいずれか一項に記載の分離システム。 The cyclone is
A cylindrical tube having the inlet at a first end and the outlet at a second end;
Inside the cylindrical body, a rotating body arranged such that the rotation center axis is aligned with the central axis of the cylindrical body,
A blade that is disposed between the rotating body and the cylindrical body and that is provided integrally with the rotating body among the rotating body and the cylindrical body;
A motor that rotates the rotating body around the rotation center axis;
With
The discharge hole penetrates in a thickness direction of the cylindrical body between the first end and the second end of the cylindrical body,
A separation system according to any one of claims 4 to 7.
前記複数の羽根は、前記回転体の周方向において離れて配置されている、
請求項8に記載の分離システム。 The cyclone has a plurality of the blades,
The plurality of blades are spaced apart in a circumferential direction of the rotating body,
A separation system according to claim 8.
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---|---|---|---|
JP2018155696A JP2020030966A (en) | 2018-08-22 | 2018-08-22 | Particle adhesion prevention device and separation system comprising the same |
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