JP5148737B1 - 塵埃分離装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サイクロン室10の下部に設けた排出ボックス2とサイクロン室10の周壁11の下部との接続箇所に、塵埃が旋回流の外方側へ飛び出すことを許容する連通口13を形成し、排出口20を連通口13よりも下方位置において大気開放状態で塵埃を室外へ落下放出するように形成し、連通口13よりもサイクロン室10内における旋回流の旋回方向での上流側から連通口存在箇所に向けて外気を導入する2次空気導入路3を設け、2次空気導入路3とは別に、サイクロン室10内の旋回流によってサイクロン室内へ外気を吸引導入可能な補助外気導入路7を設けた。
【選択図】図3
Description
[1]気相流体の流れ方向に対して下向きの曲率を有した導入管をサイクロン室の吸気口に接続し、サイクロン室内での粉塵濃度が上部で小さく下部で大きくなるようにしたもの(例えば、特許文献1参照)。
[2]サイクロン室の胴部に接線方向で気相流体の吸気口を設けるとともに、その吸気口から45〜180°離れた位置に、接線方向から2次空気を供給するようにして、気相流体の全体に旋回作用を与えるとともに、吸気口から離れた位置でもサイクロン室の内壁付近の旋回速度を局所的に上昇させるように加速用の2次空気を導入し、旋回する気相流体の遠心力の減衰を抑制できるようにしたもの(例えば、特許文献2参照)。
つまり、気相流体中の除去対象物は、サイクロン室の下部に接続された貯留槽に集められるものであるが、この貯留槽は前記サイクロン室と空気的に密封された共通の空間で構成されている。したがって、サイクロン室内の旋回流を、サイクロン室の排気口からの吸引作用によって生じさせる構造のものでは、サイクロン室内での旋回流の旋回速度を向上させるために吸引力を強くすると、負圧となったサイクロン室内の浮遊塵埃やサイクロン室と連通されている貯留室内の堆積塵埃が吸い上げられて捕集効率が低下してしまう虞があるという問題がある。
そのうえ、2次空気として加速された空気を導入させるための空気圧縮手段を要することから、装置の複雑化を招き、また、容量に制限のある貯留室内に堆積した除去物を廃棄するために取り出したい場合には、一旦、全ての集塵関連装置の作動を停止して取り出す必要があり、作業効率面でも問題があった。
〔解決手段1〕
本発明の塵埃分離装置は、気相流体を旋回流動させるサイクロン室に対して、処理対象の気相流体を導入する吸気口と、導入された気相流体から分離された塵埃を室外へ排出するための排出口と、塵埃分離後の気相流体をサイクロン室外へ吸引導出する排気口とを備えた塵埃分離装置であって、
前記サイクロン室の下部に排出ボックスを設け、この排出ボックスと前記サイクロン室の周壁の下部との接続箇所に、サイクロン室内の旋回流に含まれている塵埃が旋回流の外方側へ飛び出すことを許容する連通口を形成し、
前記排出口を、排出ボックスの下端側で前記連通口よりも下方位置において大気開放状態で塵埃を室外へ落下放出するように形成するとともに、
前記連通口が形成されたサイクロン室の外側に、前記連通口よりもサイクロン室内における旋回流の旋回方向での上流側から連通口存在箇所に向けて外気を導入する2次空気導入路を設け、
前記2次空気導入路とは別に、前記サイクロン室内の旋回流によってサイクロン室内へ外気を吸引導入可能な補助外気導入路を設けてあることを特徴とする。
上記解決手段1で示した構成によると、サイクロン室の周壁の下部と排出ボックスとの接続箇所に、サイクロン室内における旋回流に含まれる塵埃が旋回流の外方側へ飛び出すことを許容する連通口を形成し、この連通口から飛び出した塵埃を室外へ落下放出するための排出口は、前記排出ボックスの下端側で前記連通口よりも下方位置において大気開放状態に形成されている。
したがって、この排出口から放出される塵埃を貯留するための集塵部をサイクロン室と一体に密封状態で形成する必要はなく、完全に独立した別の容器によって構成することができ、その収容量を任意に設定することができる。そして、堆積した塵埃廃棄作業のために塵埃分離装置の作動やこれと関連した各装置の稼働を停止させる必要もない。
そこで本発明では、前記連通口が形成されたサイクロン室の外側に、その連通口よりもサイクロン室内における旋回流の旋回方向での上流側から連通口存在箇所に向けて外気を導入する2次空気導入路を設けることによって、上記の大気開放に伴う排出口からサイクロン室内への大量の外気の逆流現象を回避できるようにしたものである。
そして、上記の2次空気導入路からの導入外気は、前述した大気開放状態の排出口から負圧のサイクロン室の周壁に形成された連通口に向かう外気と排出ボックスの内部で衝突する。この衝突に伴って排出口側から連通口側へ向かう外気の流れが乱流となり圧損が生じて、排出口側から連通口側へ向かう外気の流速や流入量を減少させ、排出ボックスの排出口側から連通口側へ向かう大量の逆流が生じることを回避できる。
また、2次空気導入路内を流動する外部空気は、排出ボックスの排出口とは別の位置から吸い込まれるので、排出口から放出された塵埃が再びサイクロン室内に戻されるような不具合を回避することができる。
また、このような装置の小型化や稼働時間制限解除のための大気開放状態での塵埃排出可能な構造を、連通口存在箇所に対する2次空気の導入をサイクロン室内の旋回流による外気の吸引導入によって行うという、外気導入用の空気圧縮手段などを要することのない簡単な構造によって達成し得たものである。
つまり、遠い箇所の気相流体を取り込んで処理しようとする際に、吸気口に長大な吸気ダクトを接続するなどして、吸気口側での圧損が大きくなることがある。この場合に、吸気口側から吸い込まれる気相流体の量と、2次空気導入路から吸い込まれる外気の量との和だけでは、排気口から吸引排出される所定の排気量に相当する空気量が圧損分だけ不足し、塵埃を落下排出させるために設けてある排出口側からも外気が吸い込まれてしまう虞があるが、そのような不足分の空気量を補助外気導入路から補填するように吸い込ませられることによって、排出口側から外気が吸い込まれてしまうことを避け易い。
上記課題を解決するために講じた本発明の他の技術手段は、請求項2に記載のように、前記補助外気導入路の通路面積の変更によって外気の導入量を調節可能に構成してあることである。
上記解決手段2で示した構成によると、吸気口側での圧損が少ない場合には補助外気導入路側からの外気の導入量を制限するように補助外気導入路の通路面積を変更し、逆に吸気口側での圧損が大きい場合には補助外気導入路側からの外気の導入量の制限を解除するように補助外気導入路の通路面積を変更することによって、吸気口側からの吸気が効率良く行われるように調節でき、圧損の度合いに応じた外気導入量を適正に設定し易いという利点がある。
上記課題を解決するために講じた本発明の他の技術手段は、請求項3に記載のように、前記補助外気導入路を、前記サイクロン室の周壁部分に設けた点検用の開閉蓋に設けてあることである。
上記の解決手段3で示した構成によると、サイクロン室の周壁部分には内部点検用の窓部分が存在し、その窓部分を閉塞するための開閉蓋が用いられていることを利用し、その開閉蓋に補助外気導入路を形成している。
したがって、この開閉蓋を、補助外気導入路付きのものと、補助外気導入路が形成されていないものとで使い分けることで、塵埃分離装置として、補助外気導入路付きの仕様と、補助外気導入路を備えていない仕様のものとを現出することができ、製品の多様化を容易に達成することができる利点がある。
上記課題を解決するために講じた本発明の他の技術手段は、請求項4に記載のように、気相流体を旋回流動させるサイクロン室に対して、処理対象の気相流体を導入する吸気口と、導入された気相流体から分離された塵埃を室外へ排出するための排出口と、塵埃分離後の気相流体をサイクロン室外へ吸引導出する排気口とを備えた塵埃分離装置であって、
前記サイクロン室の下部に排出ボックスを設け、この排出ボックスと前記サイクロン室の周壁の下部との接続箇所に、サイクロン室内の旋回流に含まれている塵埃が旋回流の外方側へ飛び出すことを許容する連通口を形成し、
前記排出口を、排出ボックスの下端側で前記連通口よりも下方位置において大気開放状態で塵埃を室外へ落下放出するように形成するとともに、
前記連通口が形成されたサイクロン室の外側に、前記連通口よりもサイクロン室内における旋回流の旋回方向での上流側から連通口存在箇所に向けて外気を導入する2次空気導入路を設け、
前記2次空気導入路の通路面積を増減変更可能に構成してあることを特徴とする。
上記の解決手段4で示した構成によると、サイクロン室の周壁の下部と排出ボックスとの接続箇所に、サイクロン室内における旋回流に含まれる塵埃が旋回流の外方側へ飛び出すことを許容する連通口を形成し、この連通口から飛び出した塵埃を室外へ落下放出するための排出口は、前記排出ボックスの下端側で前記連通口よりも下方位置において大気開放状態に形成されている。
したがって、この排出口から放出される塵埃を貯留するための集塵部をサイクロン室と一体に密封状態で形成する必要はなく、完全に独立した別の容器によって構成することができ、その収容量を任意に設定することができる。そして、堆積した塵埃廃棄作業のために塵埃分離装置の作動やこれと関連した各装置の稼働を停止させる必要もない。
そこで本発明では、前記連通口が形成されたサイクロン室の外側に、その連通口よりもサイクロン室内における旋回流の旋回方向での上流側から連通口存在箇所に向けて外気を導入する2次空気導入路を設けることによって、上記の大気開放に伴う排出口からサイクロン室内への大量の外気の逆流現象を回避できるようにしたものである。
そして、上記の2次空気導入路からの導入外気は、前述した大気開放状態の排出口から負圧のサイクロン室の周壁に形成された連通口に向かう外気と排出ボックスの内部で衝突する。この衝突に伴って排出口側から連通口側へ向かう外気の流れが乱流となり圧損が生じて、排出口側から連通口側へ向かう外気の流速や流入量を減少させ、排出ボックスの排出口側から連通口側へ向かう大量の逆流が生じることを回避できる。
また、2次空気導入路内を流動する外部空気は、排出ボックスの排出口とは別の位置から吸い込まれるので、排出口から放出された塵埃が再びサイクロン室内に戻されるような不具合を回避することができる。
つまり、遠い箇所の気相流体を取り込んで処理しようとする際に、吸気口に長大な吸気ダクトを接続すると吸気口側での圧損が大きくなり、吸気口側から吸い込まれる気相流体の量が圧損の大きさに応じて少なくなる傾向がある。このため、排気口から吸引排出される所定の排気量に相当する空気量に対して、吸気口側から吸い込まれる気相流体の量と、圧損が小さい場合を想定して設定された2次空気導入路から吸い込まれる外気の量との和だけでは、排気口から吸引排出される所定の排気量に相当する空気量が圧損分だけ不足し、塵埃を落下排出させるために設けてある排出口側からも外気が吸い込まれてしまう虞があるが、そのような不足分の空気量を2次空気導入路の通路面積を増大して補填するように吸い込ませられることによって、排出口側から外気が吸い込まれることを避けられる。
〔塵埃除去装置の全体構成〕
本発明の塵埃除去装置は、図1に示すように、塵埃分離装置1と起風手段40を備えた集塵装置4との組み合わせで構成されている。
塵埃分離装置1は、粉塵やオイルミスト等の塵埃発生源となる工作機械の加工部5を覆う防塵ケース50の上側に設置され、吸気ダクト52を介して防塵ケース50の内部空間と塵埃分離装置1の吸気口12とが接続されている。
前記集塵装置4は、電動モータ42で駆動される回転羽根からなる起風手段40を備え、この起風手段40の吸引作用により、前記接続ホース41で接続されている塵埃分離装置1側の塵埃を吸引するように構成されている。この集塵装置4内においては、除塵フィルター(図示せず)を通してさらに除塵処理された後に外部へ排出されるように構成してある。
図2乃至図8に示すように、塵埃分離装置1は、内部に旋回用空間1Aを備えた円筒状のサイクロン室10を備えている。
このサイクロン室10には、周壁11の上部で、周壁11に対する接線方向で気相流体を取り込むための吸気口12が形成され、周壁11の下部には、サイクロン室10内の旋回流に含まれている塵埃が旋回流の外方側へ飛び出すことを許容する連通口13が形成されている。
前記排気口15は、前記集塵装置4側から延出される接続ホース41の端部をボルト連結するように構成してあり、サイクロン室10内で塵埃を分離処理された後の気相流体を、集塵装置4に備えられた起風手段40の吸引作用で、サイクロン室10内に生じる旋回流の中心部の上方から吸い出すように構成されている。
この底壁16の下側には、塵埃分離装置1を前記防塵ケース50に対してボルト連結して取り付け固定するための脚部17が装着されている。
また、前記連通口13が形成されている箇所の周壁11の外側には、前記連通口13よりもサイクロン室10内における旋回流の旋回方向での上流側から連通口13の存在箇所に向けて、前記旋回流に沿う方向で外気を導入する2次空気導入路3を設けてある。この2次空気導入路3は、その外気導入方向での下流側に相当する先端側部分が前記排出ボックス2内に突入した状態で設けられている。
また、この開閉蓋6には、後述するように前記2次空気導入路3とは別に、サイクロン室10内に外気を取り込み可能な補助外気導入路7が形成されている。
前記排出ボックス2は、前記サイクロン室10の底壁16よりも下方側位置で水平面に沿う方向で上下二分割され、上半側に位置する上箱21と、下半側に位置する下箱22との組み合わせで構成されている。
前記上箱21と下箱22とは、サイクロン室10内における旋回流の旋回方向での上流側端部に設けたフック部24により係脱自在に連結してあり、かつ、前記旋回流の旋回方向での下流側端部でバックル式の連結金具25により連結固定、及び固定解除可能に構成してある。
この上箱21の前記サイクロン室10内における旋回流の旋回方向で連通口13よりも下流側に相当する箇所には、図5に示すように、前記連通口13を過ぎて旋回方向に移動する気相流体を導入する空間部Sの上半側を備えるとともに、前記旋回方向での下流側ほど下向きとなる上部傾斜面21aを形成してあって、前記連通口13から飛び出した塵埃を下方側へ案内するように構成してある。
この下箱22においても、図5,6に示すように、前記サイクロン室10内における旋回流の旋回方向で連通口13よりも下流側に相当する箇所には、前記連通口13を過ぎて旋回方向に移動する気相流体を導入する空間部Sの下半側を備え、前記上箱21における空間部Sの上半側との共同で、前記連通口13を過ぎて旋回方向に移動する気相流体を導入する空間部Sを形成するように構成してある。
このとき、前記空間部Sには、サイクロン室10内における旋回流の旋回流に沿う方向で外気を導入する2次空気導入路3からの導入外気のうち、前記連通口13からサイクロン室10に吸引導入されなかった余剰の外気が流入してくる。前記空間部Sに形成された前記下箱22の、上流側ほど下向きとなる下部傾斜面22aが、その余剰の外気を排出口20側へ向けて案内する案内壁部23を構成している。
図5、6、及び図8に示すように、前記排出ボックス2内には、前記連通口13が形成されている箇所の周壁11の外側に位置して、サイクロン室10内の旋回流に沿う方向で外気を導入する2次空気導入路3を構成する流路構成部材30が、その下流側に相当する先端側部分を前記排出ボックス2内に突入させた状態で設けられている。
この流路構成部材30は、前記連通口13よりもサイクロン室10内における旋回流の旋回方向での上流側から連通口13の存在箇所に向けて、旋回流に沿う方向で外気を導入するように、かつ、前記連通口13よりも下流側にまで延設してあり、その上流側端部と下流側端部とは開放されている。
しかしながら、サイクロン室10内では吸気口12から吸い込まれた気相流体の旋回方向に沿う旋回流が存在していて、その旋回流の旋回方向に沿う方向で連通口31から外気を引き込むように吸い込むので、この外気の流れは、主に流路構成部材30の上流側端部の開口31から連通口13に向かう方向の流れとなる傾向がある。
この排出ボックス2内の空間部Sに流れ込んだ余剰分の外気は、前述した下部傾斜面22aによる案内壁部23に案内されて、下方の上流側に位置する排出口20側へ向かい、排出口20側から流入しようとする外気と衝突し、その排出口20からの流入外気に対する流動抵抗となり、圧損が生じるので、この排出口20側から前記連通口13への外気の流入量が制限されることになる。
このように流路構成部材30の底壁部33が、サイクロン室10の半径方向で外方側に離れるほど低くなる外下がりの傾斜面に形成されていることにより、サイクロン室10内での処理対象の気相流体が多くの液体成分を含むものである場合に、そのサイクロン室10の底壁16や周壁11内面を伝う液体が連通口13から外部へスムースに流れ出し易くなる。
このため、連通口13を介してサイクロン室10内の負圧による吸引作用に伴って流動する2次空気導入路3内の気体の流れが、そのままサイクロン室10内へ吸い込まれてしまうのではなく、サイクロン室10の外側で流動する誘導流となる気体の割合が多くなり易く、塵埃の排出がスムースに行われ易くなる傾向もある。
前記サイクロン室10の周壁11に形成された開口18を開閉操作するための開閉蓋6は、図3、及び図7乃至図11に示すように構成されている。
前記周壁11に形成された開口18の周辺で、かつ、この開口18のサイクロン室10内の旋回流の流れ方向における上流側箇所には、サイクロン室10の周壁11から少し外側へ離れた位置にヒンジ64の取付箇所を設けてある門形の取付台ブラケット63が固定されている。
この取付台ブラケット63の上側(外側)に取り付けたヒンジ64に、開閉蓋6の外蓋61の一端部を連結して、ヒンジ64が備える上下軸芯y周りで開閉蓋6を左右揺動自在に装着してある。
つまり、内蓋60は、開口18に嵌り込んで開口18の大部分を閉塞しているが、サイクロン室10内を流れる旋回流の流れ方向での下流側に相当する箇所における開口18の周縁近くでは、内蓋60の下流側の端縁が開口18の下流側の周縁から周方向で上流側に離れて位置する状態に取り付けられることによって、前記開口18の下流側の周縁と内蓋60の下流側の端縁との間に、外気がサイクロン室10内に吸い込まれるようにするための通気開口6Aが形成されている。
そして、内蓋60の旋回流の流れ方向での下流側の端縁に近い下流側端部60aでは、図11(b)に示すように、その下流側端部60aが少しサイクロン室10の中央側へ向けて屈曲されている。つまり、内蓋60の上流側ではサイクロン室10の周壁11の外面と面一となるように同一曲率に形成されているが、内蓋60の下流側の端縁に近い下流側端部60aでは、内蓋60の外面側の端縁がサイクロン室10の周壁11の内面と面一となる位置にまで屈曲されている。
これによって、周壁11の外周面の曲率よりも、内蓋60の前記下流側端部60aの曲率が少し大きくなり、補助外気導入路7に導入された外気をスムースにサイクロン室10の内方側へ案内し易く構成してある。
そして、前記2本の脚部61b,61bの内端面に内蓋60の外面側を当てつけた状態で、内蓋60の内面側から内蓋60を貫通する止めネジ68を用いて、脚部61b,61bに形成してあるねじ孔に止めネジ68を螺合させることによって、内蓋60を前記脚部61b,61bの内端側に固定してある。内蓋60はサイクロン室10の周壁11の板厚と同程度の板厚に設定してあるので、内蓋60の内面側は周壁11の内周面と面一な状態で固定されることになる。
この補助外気導入路7は、外蓋61と内蓋60との間の上流側の端部に外気を取り込み可能な入口開口62を備え、下流側の端部に前記通気開口6Aを備えることで、外気をサイクロン室10内に取り込み可能に構成されている。
前記補助外気導入路7は、サイクロン室10内の旋回流の流れ方向に沿う方向での上流側で、内蓋60と外蓋61との間隔が最も広く、下流側に至るほど徐々に内蓋60と外蓋61との間隔が狭められて終端の通気開口6Aからサイクロン室10内に外気が導入されるように構成してある。
つまり、開閉蓋6は、一端側が前記ヒンジ64によって揺動自在に枢支され、他端側がバックル式の連結金具65で引き寄せられることによってヒンジ64の上下軸芯y周りに回動し周壁11側へ押し付け付勢されるように構成されている。
尚、図示しないが、外蓋61の周辺の内面側、つまりサイクロン室10の周壁11に対向する面側には、適宜気密用のシール材を貼着してある。
これにより、例えば図1に仮想線で示す短い吸気ダクト52を備え、補助外気導入路7を備えていない構造で、排気口15から排出される排気風量が一定で、その排気風量が、吸気口12から吸い込まれる風量と2次空気導入路3から導入される風量との総和とバランスする状態であれば、排出口20からは吸気されず、塵埃を排出ボックス2から排出口20を介してスムースに落下放出できるものであるが、この構造では、吸気口12側での圧損が大きくなりすぎると、2次空気導入路3から導入される風量だけでは排気風量が不足し、排出ボックス2の排出口20からも外気が吸引されて、塵埃が排出口20から排出されなくなる虞がある。
次に、排気口15から出る風量が一定である場合に、サイクロン室10内での旋回流から連通口13を通過して塵埃が飛び出すように、2次空気導入路3と排出口20とのそれぞれの風量をどのようにバランスした状態に設定するかについて説明する。
この場合、補助外気導入路7は、サイクロン室10内での旋回流から塵埃を飛び出させるものではなく、吸気口12側での圧損に対応する補助外気の導入を行うためのものであり、2次空気導入路3と排出口20との風量のバランスには直接的には関与しないので、説明を簡略化するため、この補助外気導入路7を用いずに、補助外気導入路7を備えていないものと仮定して、2次空気導入路3と、排出口20とのそれぞれの風量の関係を説明する。
この塵埃分離装置1では、
(1)排気口から出る風量=吸気口から吸う風量+連通口から吸う風量… … … …[式1]
(2)連通口から吸う風量=2次空気導入路から吸う風量+排出口から吸う風量−圧損として失われる風量… … … …[式2]
上記[式2]に示すように、連通口13から吸い込む風量は、2次空気導入路3側から吸う外気の風量と、排出口20側から吸う外気の風量との和から、圧損として失われる風量を差し引いた風量に相当する。
つまり、2次空気導入路3側から吸い込まれる外気と、排出口20側から吸い込まれる外気とは吸い込み方向が逆方向であるため、排出ボックス2内で衝突し、乱流による圧損が生じる結果、連通口13から吸う風量が減り、その連通口13からの遠心力による塵埃の強制排出が可能になったものと思われる。
<条件1>;塵埃の重さと旋回流での旋回速度による遠心力が、連通口13の吸い込み方向の風圧よりも大きい。
<条件2>;塵埃に作用する重力が排出ボックス2の排出口20における吸い込み時の風圧よりも大きい。
この図15では、2次空気導入路3の流路面積を連通口13の開口面積の1/2程度に設定し、排出口20の開口面積を連通口13に対しては5〜6倍、2次空気導入路3に対しては約10倍程度に設定した塵埃処理装置1を用い、塵埃モデルとして粒径3〜5mm程度の発泡スチロール粒を用いて実験し、99%以上を排出口20から回収することができた場合の風量及び風速の値を示している。尚、図15における周波数Hzは、起風手段40の駆動源として使用した電動モータ42の駆動周波数である。
この実験で用いた各試作機1,2の容積は約18450cm3であり、周波数60Hzの電動モータで駆動して、塵埃モデルとしての発泡スチロール粒を600cc投入した場合の99%回収までの時間は、平均で82秒程度、100%回収までの時間は平均90秒程度であった。同じく、塵埃モデルとしての発泡スチロール粒を300cc投入した場合の99%回収までの時間は、平均33秒程度、100%回収までの時間は平均41秒程度であった。
図15で示す測定結果から明らかであるように、塵埃分離装置1を構成する素材がPETである場合や板金である場合など、素材の違いによっても、回収率や回収時間に関しての同様の効果を得るにあたっての風量比の変化はほとんど無い。また、電動モータ42の駆動周波数が異なる場合には、50Hzよりも60Hzで駆動される電動モータを用いた場合の方が全体的な風量風速の増加があり、回収時間に関しては多少短くなる傾向がある。
ただし、実際の処理対象の塵埃としては、鉄やアルミ等の金属粉やオイルミスト、溶接ヒューム、あるいは布屑や食品粉など、比重の異なる各種の塵埃が想定されるため、比重が大きければ排出口20での風速を高く設定することも可能であり、逆に比重が小さければ風速をより低く設定して、要は、排出口20における吸気圧によって塵埃が落下し難くなるような風速よりも低い風速に設定すればよい。
したがって、塵埃を良好な回収率で短時間に回収できるようにするための排出条件としては、下記のように設定するのが望ましい。
<排出条件1>;2次空気導入路3における吸気量を排出口20における吸気量よりも大きく設定する。
<排出条件2>;塵埃に作用する重力よりも吸気圧が低くなるように排出口20の吸気風速を設定する。
図12に示すように、2次空気導入路3を次のように構成してもよい。
上記の実施形態で示したように、2次空気導入路3の全体を一連の一定した断面形状に構成されたものに限らず、2次空気導入路3の通路構造が途中で変化したものであってもよい。
つまり、図12(a),(b)に示すように、2次空気導入路3のうち、排出ボックス2の外側でサイクロン室10の周壁11の周りに位置する上流側部分3aと、排出ボックス2の内部に位置する下流側部分3bとで構成し、上流側部分を前記周壁11の外周に沿う矩形断面形状の流路で構成し、下流側部分3bは、前記実施形態で示した構造のものと同様に、底壁部33が外下がりの傾斜面に形成された形状のものに構成されている。
ただし、この構造では、図12(b)に示すように、下流側部分3bの外側壁30aが周壁11周りの円弧状のものではなく、周壁11に対する法線L1に対する接線L2に対して所定角度θだけ傾斜した線分L3に沿って直線状に形成されている。このように下流側部分3bの外側壁30aが前記線分L3に沿って直線状に形成されていると、その下流側部分3bの通路における外側壁30aが、上流側部分3aから流れてくる導入外気を周壁11の接線方向に沿わせながら、下流側部分3bの出口側の開口面積を少し絞りぎみにして、出口側から入り込もうとする排出口20側からの流入外気に圧損を作用させるようにしてある。
その他の構成は前記実施形態で示した構造と同様である。
実施の形態で示した排出ボックス2は上下分割タイプとすることによってメンテナンス時の利便性を図っているものであるが、このような上下で分割される構造のものに限らず、上下方向の面で分割した左右分割タイプなど、適宜の分割構造を採用してもよい。また、分割しないで一体物で排出ボックス2を構成しても差し支えない。
その他の構成は前記実施形態で示した構造と同様である。
排出ボックス2の形状としては図13に示すような各種の形状を採用してもよい。この図13(a)乃至(f)では、便宜上、排出ボックス2の概略形状と連通口13の位置のみを示し、サイクロン室10や2次空気導入路3の記載等は省略しているが、サイクロン室10や2次空気導入路3との位置関係等の他の構成要件は前述した実施形態のものと同様である。
また、この図13では、排出ボックス2の全体を一体に構成した形で示しているが、適宜の分割構造で構成してもよいことはもちろんである。
この構造によれば、空間部Sに上部傾斜面21aに相当するものがないので、塵埃が下方へ案内される際の流動に多少スムーズを欠く傾向はあるが、実用上ほとんど問題なく排出口20側へ案内し、排出口20側からの外気の流入を制限することができる。
尚、図示しないが、この排出ボックス2を、上記(c)に示す構造のものよりも排出口20開口面積の小さい小型のもので構成した場合には、開口面積が大きいことによる圧損の低下は抑えられるが、前記空間部Sや案内壁部23が存在していないことによる圧損の低下は避けられず、やはり塵埃の排出に少し時間がかかる傾向がある。
その他の構成は前記実施形態で示した構造と同様である。
2次空気導入路3としては、実施形態で示したように周壁11に沿って湾曲した構造のものに限らず、図示しないが、連通口13付近でサイクロン室10内の旋回流に対する接線方向に沿うように設けた直線状の流路であってもよい。つまり、連通口13から旋回流の接線方向に飛び出す塵埃のベクトルと同じ方向に沿って誘導流を発生させるように構成されていればよい。
また、サイクロン室10の外周側で水平方向に沿って設けたものに限らず下流側ほど低くなるように傾斜した流路であってもよい。
さらに、2次空気導入路3の断面形状も、実施形態で示したような底面が外下がりとなる形状のものに限らず、出口まで単なる平坦な底面を有した矩形状のもであってもよく、適宜の形状を採用することができる。
その他の構成は前記実施形態で示した構造と同様である。
2次空気導入路3に導く外気としては、大気圧をそのまま導入する構造のものに限らず、大気圧よりも圧力の高い外気を導入するようにしてもよい。図示しないが、例えば、集塵装置4の起風手段40からの排風を2次空気導入路3に導くなどしてもよい。この場合、風量を減らして風速を上げ、誘導流としての機能を高めることができる。
図14に示すように、排出ボックス2の下側に、さらに排出用のホッパー52及び排出用導管53を設けてもよい。
この場合、図14(a)に示すように、ホッパー52及び排出用導管53からの放出塵埃を貯留する塵埃貯留部51において、塵埃貯留部51の受け入れ口を大気開放状態で設ける、あるいは、図14(b)に示すように、塵埃貯留部51の受け入れ口を密封状態で設けてもよい。ただし何れの場合も、ホッパー52の上面は大気開放状態で用いることできるものであるが、このホッパー52の上面を塞いで密閉状態で使用することも可能である。
塵埃分離装置1としては、実施形態で示したように、補助外気導入路7を常時開放させた構造のものに限らず、例えば図16に示すように、補助外気導入路7の入り口側で、内蓋60と外蓋61とによって形成される外気取り込み用の入口開口62を閉塞可能な蓋部材66を備えたものであってもよい。
前記蓋部材66は、入口開口62の前方側に位置して、図示しない永久磁石を用いてヒンジ64の取付台ブラケット63に吸着させることによって着脱可能に装着できるように構成されている。この蓋部材66の装着方法は、磁石に限らず、適宜連結金具を用いて着脱可能に連結するなど任意の方法を採用することができる。
また、蓋部材66の大きさを適宜に変更して、補助外気導入路7の入り口側の入口開口62の面積を増減変更するように構成してもよい。
その他の構成は前記実施形態で示した構造と同様である。
塵埃分離装置1と集塵装置4とは、接続ホース41を介して接続した分離型に構成されたものに限らず、図17及び図18に示すように、塵埃分離装置1と集塵装置4とを一体的に組み付けて構成した構造によって塵埃除去装置を構成してもよい。
この構造では、塵埃分離装置1のサイクロン室10の上側に、集塵装置4のターボファンからなる起風手段40が内装された風路ケース43を配設してあり、風路ケース43の上側に電動モータ42が装備されている。
風路ケース43の内部では、起風手段40で塵埃分離装置1側から吸引された気相流体を、内部にフィルター44を備えたフィルター室45を通過させた後、吐出口46から風路ケース43外へ放出するように構成されている。フィルター室45のフィルター44はフィルター室45の上部に設けた蓋体43aを開放してフィルター交換可能に構成されている。
尚、図17,18中における符号43bは、風路ケース43内で、フィルター室45の隣に形成された吐出口46を備える空間の底部と排出ボックス2の内部空間とを結ぶ導管であり、フィルター室45内で生じた微小塵埃や水滴などが前記吐出口46を備える空間に流れ込んだ場合に、これを排出ボックス2側へ流下させるためのものである。
その他の構成は前記実施形態で示した構造と同様である。
実施形態では、2次空気導入路3とは別個に補助外気導入路7を設けた構造のものを示したが、これに限らず、例えば図19に示すように、2次空気導入路3を予め大きく形成して、その大きな2次空気導入路3の一部を、部分的に開放したり、閉塞したりすることのできる蓋部材66を備えた構造のものであってもよい。
この蓋部材66も、図示しないが永久磁石を用いて吸着させることにより着脱可能に装着したり、適宜連結手段を用いて装着するように構成すればよい。図中の符号67は、2次空気導入路3の入り口側からサイクロン室10に形成されている連通口13に至る通路を仕切る仕切部材67であり、蓋部材66が装着されて2次空気導入路3の入り口側の一部が閉塞されると連通口13の大きさも減少し、蓋部材66が取り外されて2次空気導入路3の入り口側の全部が開放されると連通口13の大きさも増大するように構成されている。
また、仕切部材67を多段に設けるとともに、蓋部材66も仕切部材67の段数に応じて複数個用いることによって、2次空気導入路3の入り口側の開口面積を多段に変更するようにしてもよい。
その他の構成は前記実施形態で示した構造と同様である。
実施形態では、蓋部材66に補助外気導入路7を形成するにあたり、サイクロン室10内における旋回流の流れ方向での上流側で開閉蓋6をヒンジ64により揺動自在に装着し、下流側で連結金具65により固定したものを示したが、これに限らず、例えば、サイクロン室10内における旋回流の流れ方向での下流側で開閉蓋6をヒンジ64により揺動自在に装着し、上流側で連結金具65により固定したものであってもよい。
また、開閉蓋6を2分割されたもので構成して、サイクロン室10内における旋回流の流れ方向での上流側と下流側との夫々で2分割された各開閉蓋6をヒンジ64により各別に揺動自在に装着して観音開き形式の構造に構成し、2分割された各開閉蓋6の遊端部同士を連結金具65により固定するようにした構造のものであってもよい。
あるいは、上述したような揺動開閉可能な開閉蓋6ではなく、内部に補助外気導入路7を形成した単なる板状の開閉蓋6を、周壁11に形成してある開口18に対してボルトナットなどを用いて着脱するように構成してもよい。
その他の構成は前記実施形態で示した構造と同様である。
実施形態では、2次空気導入路3とは別に補助外気導入路7を設けるにあたり、サイクロン室10の内部点検用の蓋部材66に補助外気導入路7を形成したものを示したが、これに限らず、蓋部材66を設ける箇所とは別の位置で周壁11に開口18を設けて、その開口18に向けて外気の取り込みが可能な補助外気導入路7を設けてもよい。この場合の開口18は、サイクロン室10の内部点検用のものではなく、外気取り込み用の専用の比較的小さなものであってもよい。
その他の構成は前記実施形態で示した構造と同様である。
実施形態では、蓋部材66に補助外気導入路7を設けるにあたり、内蓋60の下流側の端縁に近い下流側端部60aを少しサイクロン室10の中央側へ向けて屈曲させて、内蓋60の外面が上流側ではサイクロン室10の周壁11の外面と面一で、下流側端部60aでは周壁11の内面と面一となるように構成されたものを示したが、これに限らず、例えば、内蓋60の外面を、上流側でも下流側でもサイクロン室10の周壁11の外面と面一であるように、内蓋60の全面に亘って同一曲率の円弧面に形成してもよい。
その他の構成は前記実施形態で示した構造と同様である。
2 排出ボックス
3 2次空気導入路
4 集塵装置
6 開閉蓋
7 補助外気導入路
10 サイクロン室
11 周壁
12 吸気口
13 連通口
15 排気口
20 排出口
Claims (4)
- 気相流体を旋回流動させるサイクロン室に対して、処理対象の気相流体を導入する吸気口と、導入された気相流体から分離された塵埃を室外へ排出するための排出口と、塵埃分離後の気相流体をサイクロン室外へ吸引導出する排気口とを備えた塵埃分離装置であって、
前記サイクロン室の下部に排出ボックスを設け、この排出ボックスと前記サイクロン室の周壁の下部との接続箇所に、サイクロン室内の旋回流に含まれている塵埃が旋回流の外方側へ飛び出すことを許容する連通口を形成し、
前記排出口を、排出ボックスの下端側で前記連通口よりも下方位置において大気開放状態で塵埃を室外へ落下放出するように形成するとともに、
前記連通口が形成されたサイクロン室の外側に、前記連通口よりもサイクロン室内における旋回流の旋回方向での上流側から連通口存在箇所に向けて外気を導入する2次空気導入路を設け、
前記2次空気導入路とは別に、前記サイクロン室内の旋回流によってサイクロン室内へ外気を吸引導入可能な補助外気導入路を設けてあることを特徴とする塵埃分離装置。 - 前記補助外気導入路の通路面積の変更によって外気の導入量を調節可能に構成してある請求項1記載の塵埃分離装置
- 前記補助外気導入路を、前記サイクロン室の周壁部分に設けた点検用の開閉蓋に設けてある請求項1又は2記載の塵埃分離装置。
- 気相流体を旋回流動させるサイクロン室に対して、処理対象の気相流体を導入する吸気口と、導入された気相流体から分離された塵埃を室外へ排出するための排出口と、塵埃分離後の気相流体をサイクロン室外へ吸引導出する排気口とを備えた塵埃分離装置であって、
前記サイクロン室の下部に排出ボックスを設け、この排出ボックスと前記サイクロン室の周壁の下部との接続箇所に、サイクロン室内の旋回流に含まれている塵埃が旋回流の外方側へ飛び出すことを許容する連通口を形成し、
前記排出口を、排出ボックスの下端側で前記連通口よりも下方位置において大気開放状態で塵埃を室外へ落下放出するように形成するとともに、
前記連通口が形成されたサイクロン室の外側に、前記連通口よりもサイクロン室内における旋回流の旋回方向での上流側から連通口存在箇所に向けて外気を導入する2次空気導入路を設け、
前記2次空気導入路の通路面積を増減変更可能に構成してあることを特徴とする塵埃分離装置。
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