JP4734570B2 - Cyclone separation device and residential air supply hood using the same - Google Patents
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Description
本発明は、軸方向の寸法が小さく小型でかつ塵埃分離効率のよいサイクロン分離装置およびそれを用いた住宅換気用給気フードに関するものである。 The present invention relates to a cyclone separator having a small axial dimension and a small dust separation efficiency, and an air supply hood for residential ventilation using the cyclone separator.
従来のサイクロン分離装置は、図10に示すように、上部が円筒状で下部がすり鉢状のサイクロン外筒と、その外筒と同心に配置された細い円筒状のサイクロン内筒から成る二重円筒構造になっている。このサイクロン分離装置では、空気はサイクロン外筒上部の周方向から流入し、内外筒間のサイクロン空間で旋回流となって塵埃を遠心分離しながら下降していくが、サイクロン空間下部で流れは反転し、内筒入り口から流入して内筒内を上昇し、サイクロン筒体上部から流出する。 As shown in FIG. 10, a conventional cyclone separating apparatus is a double cylinder comprising a cyclone outer cylinder whose upper part is cylindrical and whose lower part is a mortar, and a thin cylindrical cyclone inner cylinder arranged concentrically with the outer cylinder. It has a structure. In this cyclone separator, air flows in from the circumferential direction of the upper part of the cyclone outer cylinder and descends while centrifugally separating the dust as a swirling flow in the cyclone space between the inner and outer cylinders, but the flow is reversed at the lower part of the cyclone space. Then, it flows in from the inlet of the inner cylinder, rises in the inner cylinder, and flows out from the upper part of the cyclone cylinder.
このとき分離性能を高めるためには、サイクロン筒体の軸方向長さがある程度必要であり、したがってサイクロン分離装置の小型化は難しい課題となっている。またサイクロン筒体の軸方向長さの大きいこと、および二重円筒構造は、流路面積、すなわちサイクロン空間を形成する内外筒間の壁面および内筒内側の壁面の面積が増大し、その結果大きな摩擦損失の生じる原因となっている。さらにサイクロン空間で発生した旋回下降流が反転して内筒に流入する際には、流線の大きな変形と縮流が伴うため、ここで大きな圧力損失が発生する。したがって従来のサイクロン分離装置は、高い分離性能と低い圧力損失を両立することは構造上難しい課題となっている。 At this time, in order to improve the separation performance, the axial length of the cyclone cylinder is required to some extent, and therefore downsizing of the cyclone separation device is a difficult task. In addition, the large axial length of the cyclone cylinder and the double cylindrical structure increase the flow path area, that is, the area of the wall surface between the inner and outer cylinders forming the cyclone space and the wall surface inside the inner cylinder. This is a cause of friction loss. Further, when the swirling descending flow generated in the cyclone space is reversed and flows into the inner cylinder, a large pressure loss is generated here due to large deformation and contraction of the streamline. Therefore, in the conventional cyclone separator, it is difficult to achieve both high separation performance and low pressure loss.
そこで、サイクロン空間内で流れを反転させることなく、圧力損失を低くすることのできる軸流サイクロン分離装置として、下記の特許文献1に示す装置が開示されている。
上記特許文献1の装置は、配管やダクトの途中に装着することを前提にしているため、サイクロン筒体吸入口には流入筒が存在することや、さらにサイクロン空間内には自由渦正流板とその支柱が存在するため、サイクロン筒体の軸方向長さを短くすることはできず、十分な小型化には至っていない。
Since the apparatus of
また、一般に吸い込み型のサイクロン分離装置では、サイクロン空間の圧力は外気よりも低圧になっているため、サイクロン筒体流入口以外に外気に通じる孔があると、そこから外気が流入し、分離性能の低下を招く。そこでサイクロン分離装置運転中は、塵埃貯留室も外気に対して密閉状態である必要があり、本装置を運転しながら塵埃貯留室に貯留した塵埃を除去することは難しい。そこで、一般に、塵埃を取り出すときにはサイクロン分離装置の運転を一旦停止することが行われている。 In general, suction-type cyclone separators have a lower pressure in the cyclone space than the outside air, so if there is a hole communicating with the outside air other than the cyclone cylinder inlet, the outside air will flow in from there and the separation performance Cause a decline. Therefore, during the operation of the cyclone separator, the dust storage chamber needs to be sealed against the outside air, and it is difficult to remove the dust stored in the dust storage chamber while operating the device. Therefore, generally, when removing dust, the operation of the cyclone separator is temporarily stopped.
一方、外気を強制的に室内に取り込む住宅用の24時間換気システムにおいては、外気に含まれる塵埃や昆虫等を取り除くため、送風機本体の給気側に空気浄化用のフィルターを設置することが多い。フィルターの効果を持続させ、汚れによる圧力損失の増加を防止するためには、フィルターの定期的な清掃や交換等のメンテナンス作業が必要不可欠である。しかし現状では、フィルター交換の煩わしさや汚れたフィルターへの嫌悪感から、適切な頻度でフィルターを清掃/交換するユーザは非常に少なく、その結果、換気性能の低下した状態で使用し続けている場合も多い。 On the other hand, in a residential 24-hour ventilation system that forcibly takes outside air into the room, an air purification filter is often installed on the air supply side of the blower body in order to remove dust, insects, and the like contained in the outside air. . In order to maintain the effect of the filter and prevent an increase in pressure loss due to contamination, maintenance work such as periodic cleaning and replacement of the filter is indispensable. However, at present, there are very few users who clean / replace the filter at an appropriate frequency due to the troublesomeness of replacing the filter and the aversion to dirty filters. There are many.
一般に住宅の給気口には、雨雪や鳥あるいは大型昆虫等が給気口に入り込まないように給気フードを取り付けるが、この給気フードに空気浄化機能があれば、送風機本体のフィルターの負担が軽減され、必要なメンテナンス作業の頻度も少なくすることができる。しかしこの空気浄化機能の付加によって給気フード自体に清掃等のメンテナンスの必要が生じる場合は、メンテナンスの煩わしさの解決にはならず、また一般に給気口は高所に設置されることが多いため、一般ユーザによるメンテナンス作業は事実上不可能であり、かえって大きな問題が生じることになる。 In general, an air supply hood is attached to the air supply port of the house to prevent rain, snow, birds, large insects, etc. from entering the air supply port. The burden is reduced and the frequency of necessary maintenance work can be reduced. However, if this air purification function requires maintenance such as cleaning the air supply hood itself, it will not solve the troublesome maintenance, and the air supply port is generally installed at a high place. Therefore, maintenance work by a general user is virtually impossible, and a big problem occurs.
さらに空気浄化機能の付加によって圧力損失が増加することは、省エネの観点からも避ける必要があり、また軒や窓枠などの設置上の制約から、給気フードは小型であることが必要である。このように給気フードに空気浄化機能を持たせることは、住宅換気装置のメンテナンスコストの低減に有効であるが、メンテナンスフリーで圧力損失が低く、空気浄化機能を持つ小型な給気フードはこれまで提供されていなかったのが実情である。 Furthermore, an increase in pressure loss due to the addition of an air purification function must be avoided from the viewpoint of energy saving, and the supply hood must be small due to installation restrictions such as eaves and window frames. . Providing the air hood with an air purification function in this way is effective in reducing the maintenance cost of residential ventilation equipment, but a maintenance-free, low pressure loss and small air supply hood with an air purification function. The actual situation was not provided.
このような従来のサイクロン分離装置を住宅に適用したものとして、上記特許文献2に示すものが開示されているが、従来の大型のサイクロン装置をそのまま適用したものにすぎず、小型で分離性能がよい住宅用の給気システムにサイクロン分離装置を適用したものは、現在まで提供されていないのが実情である。 Although what was shown to the said patent document 2 is disclosed as what applied such a conventional cyclone separation apparatus to a house, it is only what applied the conventional large cyclone apparatus as it is, and it is small and has separation performance. The fact that a cyclone separator is applied to a good residential air supply system has not been provided so far.
本発明は、上記のような事情に鑑みなされたもので、サイクロン筒体の軸方向長さを短縮し、小型化して設置性を向上させるとともに、高い分離性能と低い圧力損失を両立させ、また該装置運転中でも貯留した塵埃の排出が可能なサイクロン分離装置を提供することを第1の目的とする。また、これを住宅換気用給気フードに組み込み、空気浄化機能と塵埃自動排出機能を伴ったメンテナンスフリーの住宅換気用給気フードを提供することを第2の目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, shortening the axial length of the cyclone cylinder, reducing the size and improving the installation property, and at the same time achieving both high separation performance and low pressure loss, It is a first object of the present invention to provide a cyclone separation device capable of discharging stored dust even during operation of the device. Another object of the present invention is to provide a maintenance-free housing ventilation air supply hood with an air purification function and an automatic dust discharge function by incorporating this into the housing ventilation air supply hood.
上記目的を達成するため、本発明のサイクロン分離装置は、軸方向の一端に吸気口を他端に排気口を設けたサイクロン室を有するサイクロン分離装置であって、
上記吸気口は、軸心近傍の所定領域にサイクロン室への吸気を遮る吸気遮断領域を設けることにより当該吸気遮断領域の周囲の環状領域として形成される一方、上記排気口は、上記吸気遮断領域と対面する軸心近傍の領域として形成され、
上記環状領域として形成された吸気口には、サイクロン室に渦流を流入させるための傾斜状の羽根部材が周方向に並ぶように配置され、上記吸気遮断領域は排気口の50%以上の大きさに設定され、
上記サイクロン室の軸が水平であり、
上記サイクロン室の下部には、サイクロン室で分離された塵埃を収容する塵埃収容室がサイクロン室の軸方向の全長にわたって設けられ、
サイクロン室の壁面の最下部には、サイクロン室の軸方向の全長にわたるスリット状の塵埃落下口が形成されていることを要旨とする。
In order to achieve the above object, a cyclone separator according to the present invention is a cyclone separator having a cyclone chamber having an intake port at one end in the axial direction and an exhaust port at the other end,
The intake port is formed as an annular region around the intake air blocking region by providing an intake air blocking region that blocks intake air to the cyclone chamber in a predetermined region near the shaft center, while the exhaust port is formed as the intake air blocking region Formed as a region near the axial center facing
In the intake port formed as the annular region, inclined blade members for allowing a vortex to flow into the cyclone chamber are arranged in the circumferential direction, and the intake blocking region is 50% or more in size of the exhaust port. is set to,
The axis of the cyclone chamber is horizontal,
In the lower part of the cyclone chamber, a dust storage chamber for storing the dust separated in the cyclone chamber is provided over the entire axial length of the cyclone chamber,
The gist of the present invention is that a slit-like dust drop opening is formed at the lowest part of the wall surface of the cyclone chamber and extends over the entire length of the cyclone chamber in the axial direction .
また、上記目的を達成するため、本発明の住宅換気用給気フードは、住宅の内部換気用の給気のために外気の取り入れを行うための住宅換気用給気フードであって、
軸方向の一端に吸気口を他端に排気口を設けたサイクロン室を有し、上記吸気口は、軸心近傍の所定領域にサイクロン室への吸気を遮る吸気遮断領域を設けることにより当該吸気遮断領域の周囲の環状領域として形成される一方、上記排気口は、上記吸気遮断領域と対面する軸心近傍の領域として形成され、上記環状領域として形成された吸気口には、サイクロン室に渦流を流入させるための傾斜状の羽根部材が周方向に並ぶように配置され、上記吸気遮断領域は排気口の50%以上の大きさに設定したサイクロン分離装置を備え、
上記サイクロン室の軸が水平であり、
上記サイクロン室の下部には、サイクロン室で分離された塵埃を収容する塵埃収容室がサイクロン室の軸方向の全長にわたって設けられ、
サイクロン室の壁面の最下部には、サイクロン室の軸方向の全長にわたるスリット状の塵埃落下口が形成されていることを要旨とする。
In order to achieve the above object, the air supply hood for house ventilation according to the present invention is an air supply hood for house ventilation for taking in outside air for air supply for internal ventilation of the house,
A cyclone chamber having an intake port at one end in the axial direction and an exhaust port at the other end is provided. The intake port is provided with an intake air blocking region that blocks intake air to the cyclone chamber in a predetermined region near the axial center. The exhaust port is formed as a region in the vicinity of the axial center facing the intake blocking region, and the intake port formed as the annular region is vortexed into the cyclone chamber. Inclined blade members for inflowing are arranged so as to be arranged in the circumferential direction, and the intake air blocking region includes a cyclone separator set to a size of 50% or more of the exhaust port ,
The axis of the cyclone chamber is horizontal,
In the lower part of the cyclone chamber, a dust storage chamber for storing the dust separated in the cyclone chamber is provided over the entire axial length of the cyclone chamber,
The gist of the present invention is that a slit-like dust drop opening is formed at the lowest part of the wall surface of the cyclone chamber and extends over the entire length of the cyclone chamber in the axial direction .
すなわち、本発明は、上記吸気口を軸心近傍の所定領域にサイクロン室への吸気を遮る吸気遮断領域を設けることにより当該吸気遮断領域の周囲の環状領域として形成し、上記環状領域として形成された吸気口には、サイクロン室に渦流を流入させるための傾斜状の羽根部材が周方向に並ぶように配置されていることから、軸方向寸法が極めて短い構造により効果的に渦流を発生させて環状の吸気口からサイクロン室に渦流を導入することができる。そして、上記排気口を上記吸気遮断領域と対面する軸心近傍の領域として形成することにより、環状の吸気口から渦流を導入することにより、サイクロン室の軸心付近には渦流を入れず、塵埃を分離するための側壁近傍に渦流を導入できることから、環状の吸気口から流入した渦流がサイクロン室の側壁に効果的に当って塵埃が効果的に分離される。しかも、従来のようなサイクロン内筒を必要としないため、サイクロン筒体内で生じる摩擦損失も小さく、吸気口から流入した流れは軸方向に反転することなく軸に沿って一方向に流れて排出されるうえ、サイクロン室自体の軸方向長さを大幅に縮小できるため、圧力損失も大幅に減少する。このような構造により、サイクロン室自体の軸方向長さを大幅に縮小して小型化することができ、かつ塵埃の分離効率も高くて圧力損失も少ないサイクロン分離装置が得られたのである。しかも、上記吸気遮断領域は排気口5の50%以上の大きさに設定されているため、サイクロン筒体内の排気口に近い領域に渦流を吸入させるのを防止でき、遠心分離により十分塵埃が除去されない状態の吸気が排気口から排出されてしまうのが防止され、十分な分離効率を確保できる。
また、上記サイクロン室の軸が水平であり、上記サイクロン室の下部には、サイクロン室で分離された塵埃を収容する塵埃収容室がサイクロン室の軸方向の全長にわたって設けられ、サイクロン室の壁面の最下部には、サイクロン室の軸方向の全長にわたるスリット状の塵埃落下口が形成されているため、サイクロン室内で周壁との摩擦で落下して分離された塵埃は、重力で塵埃落下口から塵埃収容室内に落下する。
That is, according to the present invention, the intake port is formed as an annular region around the intake block region by providing an intake block region that blocks intake to the cyclone chamber in a predetermined region near the shaft center. Since the inclined blade members for allowing the vortex to flow into the cyclone chamber are arranged in the circumferential direction at the intake port, the vortex is effectively generated by a structure having a very short axial dimension. A vortex can be introduced into the cyclone chamber from the annular inlet. Then, by forming the exhaust port as a region near the axial center facing the intake air blocking region, the vortex flow is introduced from the annular intake port, so that no vortex flows near the axial center of the cyclone chamber, Since the vortex can be introduced in the vicinity of the side wall for separating the vortex, the vortex flowing from the annular intake port effectively hits the side wall of the cyclone chamber and the dust is effectively separated. Moreover, since a conventional cyclone inner cylinder is not required, the friction loss generated in the cyclone cylinder is small, and the flow that flows in from the intake port flows in one direction along the axis without being inverted in the axial direction and is discharged. In addition, since the axial length of the cyclone chamber itself can be greatly reduced, the pressure loss is also greatly reduced. With such a structure, the cyclone separation device can be reduced in size by greatly reducing the axial length of the cyclone chamber itself, and has high dust separation efficiency and low pressure loss. In addition, since the intake air blocking area is set to be 50% or more of the size of the
Further, the axis of the cyclone chamber is horizontal, and a dust storage chamber for storing dust separated in the cyclone chamber is provided over the entire length in the axial direction of the cyclone chamber at the lower part of the cyclone chamber. A slit-shaped dust drop opening is formed at the bottom of the cyclone chamber over the entire length in the axial direction, so that dust that has fallen and separated by friction with the peripheral wall in the cyclone chamber is separated from the dust drop opening by gravity. Drop into the containment chamber.
本発明において、上記排気口のサイクロン室側の開口部近傍が、サイクロン室側に突出するよう構成されている場合には、
サイクロン室内の渦流が排気口から排出される際に、排気が突出した部分を乗り越えて外部に排出されることになることから、排気の勢いによって塵埃を外部に出してしまうことが一層確実に防止され、分離効率を向上させることができる。
In the present invention, when the vicinity of the opening on the cyclone chamber side of the exhaust port is configured to protrude to the cyclone chamber side,
When the vortex flow in the cyclone chamber is exhausted from the exhaust port, the exhaust gas gets over the protruding part and is discharged to the outside. Thus, the separation efficiency can be improved.
本発明において、上記環状領域として形成された吸気口の内周と外周に、それぞれ円筒状の吸気ダクトを配置した場合には、
上記吸気ダクトの存在により、吸気口付近の気流が吸気口以外の部分に逃げずに吸気口に導かれるため、強い渦流をサイクロン室内に導入することができ、サイクロン室の側壁に渦流が効果的に当って塵埃が一層効果的に分離される。
In the present invention, when a cylindrical intake duct is disposed on the inner periphery and the outer periphery of the intake port formed as the annular region,
Due to the presence of the intake duct, the airflow near the intake port is guided to the intake port without escaping to any part other than the intake port. The dust is more effectively separated upon hitting.
本発明において、上記塵埃収容室は、上下方向に並ぶ複数の塵埃排出弁が設けられ、上記複数の塵埃排出弁のうち少なくとも1つは他の塵埃排出弁と同時に開かないように構成されている場合には、
上側の塵埃排出弁の開弁によって排出された塵埃は、下側の塵埃排出弁で受けられて一旦保持され、下側の塵埃排出弁の開弁によって排出され、上から下に向かって順次排出される。このとき、塵埃排出弁のうち少なくとも1つは他の塵埃排出弁と同時に開かないため、一旦落下した塵埃がサイクロン室内の方に逆流することなく排出される。このように、フィルタ交換のような煩雑な作業を行うことなく、メンテナンスフリーで運転することができる。
In the present invention, the upper Symbol dust accommodating chamber is provided with a plurality of dust discharge valve arranged in the vertical direction, at least one of the plurality of dust discharge valve is configured so as not to open at the same time as the other dust discharge valve If you have
Dust discharged by opening the upper dust discharge valve is received and temporarily held by the lower dust discharge valve, discharged by opening the lower dust discharge valve, and sequentially discharged from top to bottom. Is done. At this time, since at least one of the dust discharge valves does not open simultaneously with the other dust discharge valves, the dust once dropped is discharged without flowing back into the cyclone chamber. In this manner, maintenance-free operation can be performed without performing complicated operations such as filter replacement.
本発明において、吸気遮断領域は排気口と同じかそれよりも広く形成した場合には、塵埃が分離されたサイクロン室内の渦流は、吸気口の吸気遮断領域よりも小さな排気口から排出される際に、排気口から排出される排気の勢いによって塵埃を外部に出してしまうことが防止され、分離効率が高くなる。 In the present invention, when the intake air blocking region is formed to be the same as or wider than the exhaust port, the vortex flow in the cyclone chamber from which dust is separated is discharged from the exhaust port smaller than the intake air blocking region of the intake port. Further, it is possible to prevent dust from being discharged to the outside due to the momentum of the exhaust discharged from the exhaust port, and the separation efficiency is increased.
本発明において、環状の吸気口と排気口が形成されたサイクロン筒体の内部空間が空洞である場合には、サイクロン筒体内部に気流の流れを阻害する部材が存在しないことになるため、圧力損失が最小限ですむ。 In the present invention, when the internal space of the cyclone cylinder in which the annular intake port and the exhaust port are formed is a cavity, there is no member that obstructs the flow of the airflow inside the cyclone cylinder. Minimal loss.
本発明において、上記塵埃収容室は、上下方向に並ぶ塵埃排出弁が設けられ、
風力により往復移動する受風部材の一方向への動きにより一方の塵埃排出弁を開弁させ、他方向への動きにより他方の塵埃排出弁を開弁させることにより、上記複数の塵埃排出弁のうち1つは他の塵埃排出弁と同時に開かないように構成された場合には、
上側の塵埃排出弁の開弁によって排出された塵埃は、下側の塵埃排出弁で受けられて一旦保持され、下側の塵埃排出弁の開弁によって排出され、上から下に向かって順次排出される。このとき、塵埃排出弁のうち少なくとも1つは他の塵埃排出弁と同時に開かないため、一旦落下した塵埃がサイクロン室内の方に逆流することなく排出される。
また、上記塵埃の排出を、受風部材に風力を受けることにより行うことができるため、何の動力を用いることも、フィルタ交換のような煩雑な作業を行うこともなく、メンテナンスフリーで運転することができる。
In the present invention, the upper Symbol dust accommodating chamber, dust discharge valve is provided arranged in the vertical direction,
One dust discharge valve is opened by movement in one direction of the wind receiving member that reciprocates by wind force, and the other dust discharge valve is opened by movement in the other direction. If one is configured not to open at the same time as the other dust discharge valve,
Dust discharged by opening the upper dust discharge valve is received and temporarily held by the lower dust discharge valve, discharged by opening the lower dust discharge valve, and sequentially discharged from top to bottom. Is done. At this time, since at least one of the dust discharge valves does not open simultaneously with the other dust discharge valves, the dust once dropped is discharged without flowing back into the cyclone chamber.
In addition, since the dust can be discharged by receiving wind force on the wind receiving member, no power is used, no complicated work such as filter replacement is performed, and operation is performed without maintenance. be able to.
つぎに、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described.
図1は、本発明が適用されたサイクロン分離装置の一実施形態を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a cyclone separator to which the present invention is applied.
このサイクロン分離装置は、水平軸型のサイクロン分離装置であり、サイクロン筒体1の軸2を水平に設置したものである。
This cyclone separator is a horizontal axis type cyclone separator, in which the shaft 2 of the
上記サイクロン分離装置は、内部がサイクロン室3となった略円筒状のサイクロン筒体1を備えている。上記サイクロン筒体1には、軸方向の一端の壁面1aに吸気口4が設けられ、他端の壁面1bに排気口5が設けられている。
The cyclone separation apparatus includes a substantially
上記サイクロン筒体1の吸気口側の壁面1aには、軸心近傍の所定領域にサイクロン室3への吸気を遮る吸気遮断領域10が設けられている。上記吸気遮断領域10は、軸心を中心とした円形の領域として形成され、上記吸気口4は、上記吸気遮断領域10により当該吸気遮断領域10の周囲において軸心を中心とした同心円状の環状領域として形成されている。上記環状領域として形成された吸気口4の内周と外周には、それぞれ短い円筒状の吸気ダクト7a,7bが配置されている。また、上記吸気口4の外側の周辺には、環状の壁面1aが存在している。
An intake
一方、上記排気口5は、上記吸気遮断領域10と対面する軸心近傍の領域として形成され、上記排気口5は、軸心を中心とした円形の領域として形成され、開口縁に筒状のダクト部材14が取り付けられている。このように、上記排気口5、吸気遮断領域10、吸気口4、サイクロン筒体1は、すべて軸心を中心とした同心円状に配置、形成されている。
On the other hand, the
上記環状領域として形成された吸気口4には、サイクロン室3に渦流を流入させるための傾斜状の羽根部材6が周方向に並ぶように配置されている。
In the
図2(a)および(b)は、上記羽根部材6を示す図である。上記羽根部材6は、軸心を中心として放射状に配置されており、各羽根部材6は、軸2に直交する平面(すなわち壁面1aと平行な平面)に対して所定角度(この例ではα)だけ傾斜するよう配置されている。そして、この例では、各羽根部材6は、所定角度(この例ではθ)の略扇形の平板状に形成され、羽根部材6が周方向に略等間隔に12枚配置されている(したがって、この例ではθは約30°程度である)。
FIGS. 2A and 2B are views showing the
図2(c)および(d)は、上記羽根部材6の変形例であり、図2(c)は、平板状ではなく断面を流線型にしたもの、図2(d)は、傾斜の上流側の側辺部を上流側に湾曲形成したものである。なお、羽根部材6の枚数や傾斜角度ならびに大きさ・形状等は、上述した例に限るものではなく、圧力損失や分離性能等の観点から適宜設定することができる。
2 (c) and 2 (d) are modified examples of the
そして、上記サイクロン分離装置では、吸気遮断領域10は排気口5の50%以上の大きさとするのが好ましく、排気口5の80%以上の大きさとすればより好ましい。このようにすることにより、サイクロン筒体内の排気口5に近い領域に渦流を吸入させるのを防止でき、遠心分離により十分塵埃が除去されない状態の吸気が排気口5から排出されてしまうのが防止され、十分な分離効率を確保できる。
In the cyclone separator, the intake
さらに好ましいのは吸気遮断領域10は排気口5と同じかそれよりも広く形成するのが好ましい。すなわち、吸気遮断領域10の直径が排気口5の直径と同じかそれよりも大きくなるよう設定するのがより好ましい。この例では、図示した符号ではd0≦d2の関係となるよう設定されている。このようにすることにより、塵埃が分離されたサイクロン室内の渦流は、吸気口の吸気遮断領域よりも小さな排気口から排出される際に、排気口から排出される排気の勢いによって塵埃を外部に出してしまうことが防止され、分離効率が高くなる。
More preferably, the intake
上記サイクロン筒体1の下部には、サイクロン室3で分離された塵埃を収容する塵埃収容室8を備えている。上記塵埃収容室8とサイクロン室3との間のサイクロン筒体1の壁面には、塵埃落下口9が開口している。上記塵埃落下口9は、サイクロン筒体1の軸方向の全長にわたるスリット状に形成されている。また、上記塵埃落下口9は、サイクロン分離装置を使用する状態に配置したときに、最も高さが低くなる位置に設けられている。これにより、サイクロン室3内で周壁との摩擦で落下して分離された塵埃は、重力で塵埃落下口9から塵埃収容室8内に落下する。
A
図3は変形例であり、サイクロン筒体1の内周壁において、塵埃落下口9の渦流の回転方向の下流側の縁部に、軸方向の全長にわたって延びる突状18が形成されている。この突状18は、渦流の気流の作用で内周壁に沿って進む塵埃と衝突して、塵埃を塵埃落下口9に効率的に落下させて分離効率を高めるものである。
FIG. 3 shows a modified example. On the inner peripheral wall of the
同様に、渦流の気流の作用で内周壁に沿って進む塵埃と衝突して塵埃の分離効率を高める微小突起をサイクロン室3の内周壁の全体に設けたり、内周壁をブラスト加工等により粗面仕上げを施すことにより、分離効率を高めることも可能である。
Similarly, microprojections are provided on the entire inner peripheral wall of the
上記構成により、羽根部材6によって流入時に強い旋回流が発生し、塵埃はサイクロン筒体1への流入直後に遠心分離され、直ちに塵埃収容室8に落下するため、サイクロン筒体1の軸方向長さを短くしても、分離性能の低下はほとんどみられず、高い分離性能を保った状態で小型化が可能となる。またサイクロン筒体1の吸気口4の面積を大きく取ることができるので外気流入時の圧力損失を小さくすることができ、さらにサイクロン筒体1の軸方向長さが短く、従来型のサイクロン分離装置のようなサイクロン内筒を必要としないため、サイクロン筒体内で生じる摩擦損失も小さく、さらにサイクロン筒体1の吸気口4から流入した流れは、従来のサイクロン分離装置のように軸方向に反転することなく軸に沿って一方向に流れてサイクロン筒体1から排出されるので、各種流動損失を小さくすることができる。このため、この装置の総合的な圧力損失は、従来型のサイクロン分離装置に比べて大幅に小さくすることができる。
With the above configuration, a strong swirling flow is generated when the
図4は、上記サイクロン分離装置を住宅換気用給気フードに適用した一実施形態を示す。 FIG. 4 shows an embodiment in which the cyclone separator is applied to a residential air supply hood.
住宅換気用給気フードは、軒や窓枠等による設置スペース上の制約や、住宅外壁景観上の問題から、外壁上の占有面積は小さく、外壁から見た厚さも薄い方が望ましい。したがってサイクロン筒体1の軸長さLを短くして薄くできる水平軸型の本装置は、住宅換気用給気フードとして最適である。
The housing ventilation air supply hood desirably has a small occupied area on the outer wall and a smaller thickness as viewed from the outer wall because of restrictions on the installation space such as eaves and window frames and problems on the housing outer wall landscape. Therefore, the horizontal axis type device capable of reducing the axial length L of the
本装置を住宅換気用給気フードに組み込む場合は、雨雪の吹き込みを防止するため、吸気口4は雨雪防止カバー15で覆うことが望ましい。また、上記住宅換気用給気フードは、一般に高所に取り付けられることが多いため、ユーザがメンテナンスを行うことは難しいため、本装置には自動的に塵埃を排出する機構を設けた。
When this apparatus is incorporated in a housing ventilation air supply hood, it is desirable to cover the
図5は、塵埃収容室8に収容された塵埃を自動的に排出する塵埃排出装置を示す。
FIG. 5 shows a dust discharge device that automatically discharges dust stored in the
この上記塵埃排出装置は、上下方向に並ぶ複数の塵埃排出弁11,12が設けられ、上記複数の塵埃排出弁11,12のうち少なくとも1つは他の塵埃排出弁と同時に開かないように構成されている。
The dust discharge device is provided with a plurality of
より詳しく説明すると、塵埃収容室8の下部に塵埃落下室19が設けられている。上記塵埃収容室8の下面には第1塵埃排出口13aが形成され、この第1塵埃排出口13aを開閉する第1塵埃排出弁11が設けられている。上記塵埃落下室19の下面には、第1塵埃排出口13bが形成され、この第2塵埃排出口13bを開閉する第2塵埃排出弁12が設けられている。
More specifically, a
上記第1塵埃排出弁11および第2塵埃排出弁12は、それぞれ回動軸20を中心にして回動することにより開閉するようになっている。また、上記第1塵埃排出弁11および第2塵埃排出弁12は、図示しないねじりコイルばねのような付勢手段により、通常は第1塵埃排出口13aおよび第2塵埃排出口13bを閉じるように付勢力が働いている。
The first
上記第1塵埃排出弁11および第2塵埃排出弁12には、それぞれの回動軸20の部分に、回動軸20を軸として第1塵埃排出弁11および第2塵埃排出弁12を回動させるための鉤状の第1レバー部材21a,第2レバー部材21bが取り付けられている。上記第1レバー部材21aを図示の左側に押圧操作することにより第1塵埃排出弁11が回動して開弁し、上記第2レバー部材21bを図示の右側に押圧操作することにより第2塵埃排出弁12が回動して開弁するように構成されている。
In the first
そして、上記塵埃収容室8の第1塵埃排出弁11よりも上方には、受風板16が取り付けられた回動アーム17が軸支されている。上記回動アーム17が回動軸22を軸として図示の左右に振り子のように回動し、回動アーム17の下端部に取り付けられた受風板16は、屋外の風を受けることにより、左右に往復移動するようになっている。
A
そして、風力により往復移動する受風部材としての受風板16の一方向(図示の左側)への動きにより、回動アーム17が第1レバー部材21aを図示の左側に押圧操作して一方の第1塵埃排出弁11を開弁させる。この第1塵埃排出弁11の開弁により、塵埃収容室8内に溜まった塵埃が第1塵埃排出口13aから排出されて塵埃落下室19に導入される。ついで、受風板16の他方向への動きにより、回動アーム17が第2レバー部材21bを図示の右側に押圧操作して他方の第2塵埃排出弁12を開弁させるようになっている。この第2塵埃排出弁12の開弁により、塵埃落下室19内に溜まった塵埃が第2塵埃排出口13bから外部に排出される。
Then, due to the movement in one direction (the left side in the figure) of the
このような構成により、上記第1塵埃排出弁11と第2塵埃排出弁12は同時に開かないように構成されている。これにより、上記塵埃排出装置は、風力によって自動的に作動する。すなわち、風圧を受ける受風板16を回転運動する回動アーム17の端部に固定し、受風板16が本給気フードの下部になるように設置する。この受風板16に、ある程度の強い風が当たると、風圧によって受風板16が動き、回動アーム17が回転運動する。この回転運動をリンク機構によって2つの塵埃排出弁11,12に伝達し、弁の開閉を行う。受風板の大きさによって、弁の開閉動作の起こる風の強さが決まるので、予想風力と必要な排出頻度の関係から、受風板16の大きさを決めることが望ましい。
With such a configuration, the first
図6は、塵埃排出装置の変形例を示す。 FIG. 6 shows a modification of the dust discharge device.
この塵埃排出装置は、受風板16と回動アーム17で機械的に第1塵埃排出弁11と第2塵埃排出弁12を開閉するのではなく、第1電磁コイル23aと第2電磁コイル23bとにより電気的に第1塵埃排出弁11と第2塵埃排出弁12を開閉操作するようにしている。この場合でも、上記第1塵埃排出弁11と第2塵埃排出弁12は同時に開かないように制御することが行われる。
This dust discharge device does not mechanically open and close the first
以上のように、本実施形態によれば、上記吸気口4を軸心近傍の所定領域にサイクロン室3への吸気を遮る吸気遮断領域10を設けることにより当該吸気遮断領域10の周囲の環状領域として形成し、上記環状領域として形成された吸気口4には、サイクロン室3に渦流を流入させるための傾斜状の羽根部材6が周方向に並ぶように配置されていることから、軸方向寸法が極めて短い構造により効果的に渦流を発生させて環状の吸気口4からサイクロン室3に渦流を導入することができる。そして、上記排気口5を上記吸気遮断領域10と対面する軸心近傍の領域として形成し、上記吸気遮断領域10を排気口5と同じかそれよりも広く形成することにより、環状の吸気口4から渦流を導入することにより、サイクロン室3の軸心付近には渦流を入れず、塵埃を分離するための側壁近傍に渦流を導入できることから、環状の吸気口4から流入した渦流がサイクロン室3の側壁に効果的に当って塵埃が効果的に分離される。しかも、塵埃が分離されたサイクロン室3内の渦流は、吸気口4の吸気遮断領域10よりも小さな排気口5から排出される際に、排気口5から排出される排気の勢いによって塵埃を外部に出してしまうことが防止される。しかも、従来のようなサイクロン内筒を必要としないため、サイクロン筒体1内で生じる摩擦損失も小さく、吸気口4から流入した流れは軸方向に反転することなく軸に沿って一方向に流れて排出されるうえ、サイクロン室3自体の軸方向長さを大幅に縮小できるため、圧力損失も大幅に減少する。このような構造により、サイクロン室3自体の軸方向長さを大幅に縮小して小型化することができ、かつ塵埃の分離効率も高くて圧力損失も少ないサイクロン分離装置が得られたのである。
As described above, according to the present embodiment, by providing the intake
また、上記環状領域として形成された吸気口4の内周と外周に、それぞれ円筒状の吸気ダクト7a,7bを配置したため、上記吸気ダクト7a,7bの存在により、吸気口4付近の気流が吸気口4以外の部分に逃げずに吸気口4内に導かれるため、強い渦流をサイクロン室3内に導入することができ、サイクロン室3の側壁に渦流が効果的に当って塵埃が一層効果的に分離される。
Further, since the
また、上記サイクロン室3の下部に、サイクロン室3で分離された塵埃を収容する塵埃収容手段を備え、上記塵埃収容手段は、上下方向に並ぶ複数の塵埃排出弁11,12が設けられ、上記複数の塵埃排出弁11,12のうち少なくとも1つは他の塵埃排出弁と同時に開かないように構成されているため、第1塵埃排出弁11の開弁によって排出された塵埃は、第2塵埃排出弁12で受けられて一旦保持され、第2塵埃排出弁12の開弁によって排出され、上から下に向かって順次排出される。このとき、塵埃排出弁11,12のうち少なくとも1つは他の塵埃排出弁と同時に開かないため、一旦落下した塵埃がサイクロン室3内の方に逆流することなく排出される。このように、フィルタ交換のような煩雑な作業を行うことなく、メンテナンスフリーで運転することができる。
The
また、風力により往復移動する受風板16の一方向への動きにより第1塵埃排出弁11を開弁させ、他方向への動きにより第2塵埃排出弁12を開弁させるようにしたため、上記塵埃の排出を、受風板16に風力を受けることにより行うことができるため、何の動力を用いることも、フィルタ交換のような煩雑な作業を行うこともなく、メンテナンスフリーで運転することができる。
In addition, since the first
また、環状の吸気口4と排気口5が形成されたサイクロン筒体1の内部空間が空洞であるため、サイクロン筒体1内部に気流の流れを阻害する部材が存在せず、圧力損失が最小限ですむ。
Further, since the internal space of the
図7は、本発明の第2実施形態のサイクロン分離装置である。 FIG. 7 shows a cyclone separator according to the second embodiment of the present invention.
このサイクロン分離装置は、垂直軸型のサイクロン分離装置である。基本的な構図は図1に示す水平軸型と同様であるが、サイクロン筒体1の軸2を垂直に設置したことにより、吸気口4となるサイクロン筒体1の壁面1aがサイクロン筒体1の下側に位置する。そして、サイクロン筒体1の壁面1aの外周部近傍に塵埃落下口9を設け、その下部に塵埃収容室8を設置する。したがって、吸気口4の直径d1の最大値は、この塵埃収容室8に必要な大きさだけ小さくなる。なお、図では、塵埃落下口9と塵埃収容室8は、サイクロン筒体1の壁面1aの外周部近傍の一部だけに設けているが、これをサイクロン筒体1の壁面1aの外周近傍の全周にわたって、サイクロン筒体1と同心円状に設置することも可能である。それ以外は、第1の実施形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。この実施形態でも、上記第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。
This cyclone separator is a vertical axis type cyclone separator. The basic composition is the same as that of the horizontal axis type shown in FIG. 1, but the
図8は、本発明の第3実施形態のサイクロン分離装置である。 FIG. 8 shows a cyclone separator according to a third embodiment of the present invention.
このサイクロン分離装置は、上記排気口5のサイクロン室3側の開口部近傍が、サイクロン室3側に突出するよう構成されている。
This cyclone separator is configured such that the vicinity of the opening of the
図8(a)は、排気口5の周縁に設けられたダクト部材14の根元部分をサイクロン室3側に突出させて突出部24aを形成したものである。
図8(b)は、排気口5の周縁の壁面1bの一部に、サイクロン室3側に突出する湾曲部を形成して突出部24bを形成したものである。
図8(c)は、排気口5の周縁の壁面1bを排気口5に近づくほど徐々にサイクロン室3側に突出する傾斜面に形成することにより突出部24cを形成したものである。
FIG. 8A shows a projecting
FIG. 8B shows a case where a protruding
FIG. 8C shows a projecting
このように、上記排気口5のサイクロン室3側の開口部近傍が、サイクロン室3側に突出するよう構成したため、サイクロン室3内の渦流が排気口5から排出される際に、排気が突出した部分を乗り越えて外部に排出されることになることから、排気の勢いによって塵埃を外部に出してしまうことが一層確実に防止され、分離効率を向上させることができる。
Thus, since the vicinity of the opening of the
図9は、本発明のサイクロン分離装置の塵埃分離能力の測定結果を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing the measurement results of the dust separation ability of the cyclone separation device of the present invention.
図1に示す水平軸型のサイクロン分離装置により、塵埃分離能力の測定を行った。このときの試験条件は下記に示すとおりとした。
〔試験条件〕
サイクロン筒体 外径 D=200mm
羽根部材 枚数 n=18枚
吸気口 外径 d1=180mm
吸気口 内径 d2=100mm
排気口 直径 d0=100mm
流量 Q=100m3/h
The dust separation ability was measured by a horizontal axis type cyclone separation apparatus shown in FIG. The test conditions at this time were as shown below.
〔Test conditions〕
Cyclone cylinder outer diameter D = 200mm
Number of blade members n = 18 Inlet outside diameter d 1 = 180 mm
Air inlet diameter d 2 = 100mm
Exhaust port diameter d 0 = 100 mm
Flow rate Q = 100m 3 / h
図9に、上記条件において、サイクロン筒体1の軸長さLを変更し、上記軸長さLに対する分離性能を評価した。試験塵埃としては、小昆虫を想定したものとして粒径2.5mmの発泡スチロール粒子と、一般的な屋外塵埃を想定したものとしてJIS粉体(JIS Z8901試験用粉体1の15種)を使用した。分離率ηは、吸入された塵埃に対する分離捕集された塵埃の重量割合として評価した。
In FIG. 9, the axial length L of the
発泡スチロール粒子に関しては、L≧60mmにおいてほぼ100%近い分離率が得られていることがわかる。また、JIS粉体に関しては、L≧100mmにおいてほぼ80%程度の分離率が得られていることがわかる。したがって、この場合においては、特に限定するものではなく、当該分離装置より下流で室内への送風装置に設けられるフィルタの負荷が約1/5に軽減されることになる。一方、この場合における圧力損失係数は約2程度であり、通常使用される住宅換気用給気フードと同程度のレベルである。 Regarding the expanded polystyrene particles, it can be seen that a separation rate of almost 100% is obtained at L ≧ 60 mm. It can also be seen that with regard to JIS powder, a separation rate of about 80% is obtained at L ≧ 100 mm. Therefore, in this case, there is no particular limitation, and the load on the filter provided in the air blower downstream from the separation device is reduced to about 1/5. On the other hand, the pressure loss coefficient in this case is about 2, which is about the same level as a commonly used residential ventilation air supply hood.
以上のように、本発明によれば、高い分離性能と低い圧力損失を両立させながらサイクロン分離装置を小型化することができるため、これまで設置性の問題からサイクロン分離装置の使用ができなかった各種装置類(例えば住宅換気用給気フード,エンジンのエアクリーナー,空調機器など)に該装置を利用することができる。 As described above, according to the present invention, since the cyclone separator can be downsized while achieving both high separation performance and low pressure loss, the cyclone separator has not been used so far due to installation problems. The device can be used for various devices (for example, an air supply hood for house ventilation, an air cleaner for an engine, an air conditioner).
1:サイクロン筒体
1a:壁面
1b:壁面
2:軸
3:サイクロン室
4:吸気口
5:排気口
6:羽根部材
7a:吸気ダクト
7b:吸気ダクト
8:塵埃収容室
9:塵埃落下口
10:吸気遮断領域
11:塵埃排出弁
12:塵埃排出弁
13a:第1塵埃排出口
13b:第2塵埃排出口
14:ダクト部材
15:雨風防止カバー
16:受風板
17:回動アーム
18:突状
19:塵埃落下室
20:回動軸
21a:第1レバー部材
21b:第2レバー部材
22:回動軸
23a:第1電磁コイル
23b:第2電磁コイル
24a:突出部
24b:突出部
24c:突出部
1:
Claims (6)
上記吸気口は、軸心近傍の所定領域にサイクロン室への吸気を遮る吸気遮断領域を設けることにより当該吸気遮断領域の周囲の環状領域として形成される一方、上記排気口は、上記吸気遮断領域と対面する軸心近傍の領域として形成され、
上記環状領域として形成された吸気口には、サイクロン室に渦流を流入させるための傾斜状の羽根部材が周方向に並ぶように配置され、上記吸気遮断領域は排気口の50%以上の大きさに設定され、
上記サイクロン室の軸が水平であり、
上記サイクロン室の下部には、サイクロン室で分離された塵埃を収容する塵埃収容室がサイクロン室の軸方向の全長にわたって設けられ、
サイクロン室の壁面の最下部には、サイクロン室の軸方向の全長にわたるスリット状の塵埃落下口が形成されていることを特徴とするサイクロン分離装置。 A cyclone separator having a cyclone chamber having an intake port at one end in the axial direction and an exhaust port at the other end,
The intake port is formed as an annular region around the intake air blocking region by providing an intake air blocking region that blocks intake air to the cyclone chamber in a predetermined region near the shaft center, while the exhaust port is formed as the intake air blocking region Formed as a region near the axial center facing
In the intake port formed as the annular region, inclined blade members for allowing a vortex to flow into the cyclone chamber are arranged in the circumferential direction, and the intake blocking region is 50% or more in size of the exhaust port. is set to,
The axis of the cyclone chamber is horizontal,
In the lower part of the cyclone chamber, a dust storage chamber for storing the dust separated in the cyclone chamber is provided over the entire axial length of the cyclone chamber,
A cyclone separation device characterized in that a slit-like dust drop opening is formed at the lowest part of the wall surface of the cyclone chamber and extends over the entire length of the cyclone chamber in the axial direction .
軸方向の一端に吸気口を他端に排気口を設けたサイクロン室を有し、上記吸気口は、軸心近傍の所定領域にサイクロン室への吸気を遮る吸気遮断領域を設けることにより当該吸気遮断領域の周囲の環状領域として形成される一方、上記排気口は、上記吸気遮断領域と対面する軸心近傍の領域として形成され、上記環状領域として形成された吸気口には、サイクロン室に渦流を流入させるための傾斜状の羽根部材が周方向に並ぶように配置され、上記吸気遮断領域は排気口の50%以上の大きさに設定されたサイクロン分離装置を備え、
上記サイクロン室の軸が水平であり、
上記サイクロン室の下部には、サイクロン室で分離された塵埃を収容する塵埃収容室がサイクロン室の軸方向の全長にわたって設けられ、
サイクロン室の壁面の最下部には、サイクロン室の軸方向の全長にわたるスリット状の塵埃落下口が形成されていることを特徴とする住宅換気用給気フード。 An air supply hood for housing ventilation for taking in outside air for supplying air for internal ventilation of the house,
A cyclone chamber having an intake port at one end in the axial direction and an exhaust port at the other end is provided. The intake port is provided with an intake air blocking region that blocks intake air to the cyclone chamber in a predetermined region near the axial center. The exhaust port is formed as a region in the vicinity of the axial center facing the intake blocking region, and the intake port formed as the annular region is vortexed into the cyclone chamber. Inclined blade members for inflowing are arranged so as to be arranged in the circumferential direction, and the intake air blocking region includes a cyclone separating device set to a size of 50% or more of the exhaust port ,
The axis of the cyclone chamber is horizontal,
In the lower part of the cyclone chamber, a dust storage chamber for storing the dust separated in the cyclone chamber is provided over the entire axial length of the cyclone chamber,
An air supply hood for residential ventilation, characterized in that a slit-like dust outlet is formed at the lowermost part of the wall of the cyclone chamber and extends in the axial direction of the cyclone chamber .
風力により往復移動する受風部材の一方向への動きにより一方の塵埃排出弁を開弁させ、他方向への動きにより他方の塵埃排出弁を開弁させることにより、上記複数の塵埃排出弁のうち1つは他の塵埃排出弁と同時に開かないように構成された請求項5記載の住宅換気用給気フード。 Upper Symbol dust accommodating chamber, dust discharge valve is provided arranged in the vertical direction,
One dust discharge valve is opened by movement in one direction of the wind receiving member that reciprocates by wind force, and the other dust discharge valve is opened by movement in the other direction. 6. An air supply hood for residential ventilation according to claim 5, wherein one of them is configured not to open simultaneously with another dust discharge valve.
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