JP5272740B2 - 集塵装置 - Google Patents

Description

本発明は、主として気体に含まれる塵埃を遠心力によって分離し、除去するサイクロン式集塵装置に関する。

従来、この種のサイクロン式集塵装置は、塵埃を含む気体を吸引し、内部で旋回流を生じさせて塵埃に遠心力を与えて分離するとともに、気流は装置内部を旋回しながら下降していき、装置下部で反転して、装置内部の流路を通じて装置外へと流出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、そのサイクロン式集塵装置について、図１０を参照しながら説明する。

図に示すように、集塵装置１０１は、外円筒１０２、その外周の接線方向に接続する吸気口１０３、外円筒１０２の下方に接続する円錐筒１０４、円錐筒１０４の下方に接続する集塵室１０５、外円筒１０２の軸と平行な軸を持ち、その上面に接続した内円筒１０６、内円筒１０６から集塵装置外部に通じる排気口１０７からなり、塵埃を含む気体は吸気口１０３から外円筒１０２に流入し、外円筒１０２から円錐筒１０４へと旋回しながら下降する。その際、気体に含まれる塵埃に遠心力が加わり、塵埃は集塵装置の外周側へ分離され、集塵室１０５に落下する。塵埃が除去された気体は内円筒１０６の下面から吸い上げてられて排気口１０７から排出される。
特開２００２−１７７８２２号公報

このような従来のサイクロン式集塵装置は、十分な分離性能を得るために、サイクロン筒体の軸方向長さがある程度必要であり、装置寸法が大きいという課題があった。また小型化のために、円錐筒を省略して外円筒と集塵室とを直接接続するなどした場合、内円筒下面と集塵室との距離が小さくなるため、集塵室に堆積した塵埃が再飛散し、その一部が内円筒から吸い込まれて装置外部に排出されるといった現象が起こり、集塵効率が低下するという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、集塵効率を低下させることなく、装置寸法を小型化したサイクロン集塵装置を提供することを目的としている。

本発明の集塵装置は上記目的を達成するために、両端面が閉塞した外円筒と、前記外円筒外周の接線方向に接続する吸気口と、前記外円筒内部においてその軸と平行な軸を持ち、前記外円筒の一方の端面に接続する内円筒と、前記内円筒端面に接続し前記外円筒外部に通じる排気口とを備えたサイクロン式集塵装置であって、前記内円筒は、前記外円筒に接続していない端面を閉塞させ、側面に気体を流入させるための開口部を設け、この開口部は整流部材により仕切られ、この整流部材は前記内円筒の略円周上に沿って、前記内円筒の閉塞面上に複数配置され、前記内円筒の閉塞面と前記整流部材とが一体化しており、かつ前記内円筒から着脱可能となるように形成し、前記整流部材により仕切られた開口部の面積の総計が、前記内円筒の断面積以下であることを特徴としている。

この構成により、堆積した塵埃の気流による再飛散を抑制することができ、集塵効率を低下させることなく、装置寸法を小型化したサイクロン集塵装置を提供することができる。また、整流部材一式を丸ごと着脱することが可能となり、清掃等をより容易にすることができる。また、整流部材により仕切られた開口部の面積の総計が、内円筒の断面積よりも大きくなると、外円筒内部で旋回する気体を内円筒に吸い込む力が大きくなり過ぎ、気体に含まれる塵埃に働く遠心力が小さくなり、その結果集塵効率が低下するおそれがある。したがって、開口部の面積の総計が、内円筒の断面積以下であることが好ましい。

本発明によれば、サイクロン式集塵装置における内円筒の前記外円筒に接続していない端面を閉塞させ、側面に気体を流入させるための開口部を設け、この開口部は整流部材により仕切られ、この整流部材は前記内円筒の略円周上に沿って、前記内円筒の閉塞面上に複数配置されているという構成にしたことにより、堆積した塵埃の気流による再飛散を抑制することができ、集塵効率を低下させることなく、装置寸法を小型化したサイクロン集塵装置を提供することができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、両端面が閉塞した外円筒と、前記外円筒外周の接線方向に接続する吸気口と、前記外円筒内部においてその軸と平行な軸を持ち、前記外円筒の一方の端面に接続する内円筒と、前記内円筒端面に接続し前記外円筒外部に通じる排気口とを備えたサイクロン式集塵装置であって、前記内円筒は、前記外円筒に接続していない端面を閉塞させ、側面に気体を流入させるための開口部を設け、この開口部は整流部材により仕切られ、この整流部材は前記内円筒の略円周上に沿って、前記内円筒の閉塞面上に複数配置され、前記内円筒の閉塞面と前記整流部材とが一体化しており、かつ前記内円筒から着脱可能となるように形成し、前記整流部材により仕切られた開口部の面積の総計が、前記内円筒の断面積以下であることを特徴とする集塵装置である。

これにより、外円筒内部の外周を旋回下降してきた旋回気流は、内円筒側面の開口部のみから吸い込まれるため、旋回気流による遠心力を受けて外円筒内部の壁面付近に堆積した塵埃を、内円筒の中心に向かって巻き上げる気流が小さくなる。その結果、堆積した塵埃の気流による再飛散を抑制することができる。したがって、集塵効率を低下させることなく装置寸法を小型化したサイクロン集塵装置を提供することができる。また、整流部材一式を丸ごと着脱することが可能となり、清掃等をより容易にすることができる。整流部材により仕切られた開口部の面積の総計が、内円筒の断面積よりも大きくなると、外円筒内部で旋回する気体を内円筒に吸い込む力が大きくなり過ぎ、気体に含まれる塵埃に働く遠心力が小さくなり、その結果集塵効率が低下するおそれがある。したがって、開口部の面積の総計が、内円筒の断面積以下であることが好ましい。

本発明の請求項２に記載の発明は、整流部材に設けた突起部と、内円筒側面に設けた溝とが掛合するように形成されたことを特徴とする請求項１記載の集塵装置である。

これにより、整流部材一式を簡単な機構で着脱することができ、取り扱いをより容易にすることができる。

本発明の請求項３に記載の発明は、整流部材を内円筒の軸方向に移動させることで、開口部の高さを調節できる機構を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の集塵装置である。

これにより、集塵装置の吸気口から流入する風量に応じて開口部の面積を調節することができ、最適な条件で使用することができる。

（前提の形態１）
以下、本発明の前提の形態１について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の前提の形態１における集塵装置の斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ’に沿って切った断面を示す構成図であり、図３は図２をＢ−Ｂ’に沿って切った断面を示す構成図である。

まず、前提の形態１における集塵装置の構成を説明する。

集塵装置１は、両端面が閉塞した外円筒２と、外円筒２外周の接線方向に接続する吸気口３と、外円筒２内部においてその軸と平行な軸を持ち、一方の端面を閉塞させ、他方の閉塞していない端面が外円筒２の一方の端面（すなわち外円筒２上面）に接続する内円筒４と、内円筒４の閉塞していない端面（すなわち内円筒４上面）に接続し外円筒２外部に通じる排気口５と、内円筒４の側面に設けられた開口部６と、開口部６を仕切り、内円筒４の略円周上に沿って内円筒４の閉塞面上に複数配置されている整流部材７とを備えたサイクロン式集塵装置である。内円筒４の閉塞面は、その内側に凸となるように形成している。整流部材７はある曲率を有する曲板により形成し、その凸面が外円筒内における気体の流れ方向に対向している。各部品の材質は、換気や空調用途を考慮して断熱性に優れた樹脂、例えばポリスチレンを用いているが、金属製、または金属製の素材の外面に断熱材、例えばウレタンフォームを貼り付けてもかまわない。

次に、前提の形態１における集塵装置の作用を説明する。

送風手段（図示せず）によって集塵装置１へ気体が導入されると、外円筒２内で旋回流が生じる。このとき気体に含まれる塵埃も旋回するため遠心力が加わり、塵埃は外円筒２の外周壁方向へと移動し、最終的に外円筒２の内円筒４が接続していない端面（すなわち外円筒２底面）に落下し、堆積する。塵埃が除去された気体は、開口部６から吸引され、排気口５から排出される。

最後に、前提の形態１における効果を説明する。

外円筒２内部の外周を旋回下降してきた旋回気流は、内円筒４側面の開口部６のみから吸い込まれるため、旋回気流による遠心力を受けて外円筒２底面の壁面付近に堆積した塵埃を、内円筒４の中心に向かって巻き上げる気流が小さくなる。その結果、堆積した塵埃の気流による再飛散を抑制することができる。したがって、集塵効率を低下させることなく装置寸法を小型化したサイクロン集塵装置を提供することができる。

また前提の形態１では、整流部材７をある曲率を有する曲板により形成した。これにより、旋回しながら内円筒４に吸い込まれる気流が整流部材７に衝突する際に、気流に含まれる塵埃を捕捉することができ、集塵効率を高めることができる。また内円筒４に流入してくる気流に対する抵抗を小さくすることができ、圧力損失を低減させることができる。

また前提の形態１では、整流部材７の凸面を外円筒内における気体の流れ方向に対向させた。これにより、旋回しながら内円筒４に吸い込まれる気流が整流部材７に衝突する際に、気流に含まれる塵埃を効率よく外側に分離することができ、集塵効率を高めることができる。

また前提の形態１では、整流部材７により仕切られた開口部６の面積の総計を、内円筒４の断面積以下とした。開口部６の面積の総計が、内円筒４の断面積よりも大きくなると、外円筒２内部で旋回する気体を内円筒４に吸い込む力が大きくなり過ぎ、気体に含まれる塵埃に働く遠心力が小さくなり、その結果集塵効率が低下するおそれがある。これに対して、開口部６の面積の総計を、内円筒４の断面積以下とすることで、集塵効率が低下する可能性を低減することができる。ただし、開口部６の面積の総計を小さくしすぎると、圧力損失の増大を招くおそれがある。

また前提の形態１では、内円筒４の閉塞面をその内側に凸となるように形成した。これにより、気体が内円筒４に吸い込まれる際に、内円筒４の閉塞面近傍で発生する渦流を抑制することができ、圧力損失を低下させることができる。

前提の形態１の効果を示す例として、集塵効率および圧力損失を図４に示す。比較対象として、図５に示す従来のサイクロン式集塵装置を小型化した集塵装置８の、集塵効率および圧力損失を挙げた。図６は、図５のＣ−Ｃ’に沿って切った断面図である。なお実施の形態１の集塵装置１と、図５および図６に示した集塵装置８とでは、外円筒２の直径ｄ１と内円筒４の直径ｄ２の比ｄ２／ｄ１、外円筒２の直径ｄ１と装置の高さ寸法ｈ１の比ｈ１／ｄ１、および外円筒２の直径ｄ１と内円筒４上面から開口部６までの高さ寸法ｈ２の比ｈ２／ｄ１が同一である。すなわち、集塵装置１と集塵装置８は相似形の形状であるが、外円筒２底面から内円筒４下面までの高さ寸法ｈ３を比較すると、集塵装置８のｈ３に対して集塵装置１のｈ３は小さい。ｈ３が小さい、すなわち外円筒２底面と内円筒４下面との距離が小さいと、外円筒２底面に堆積した塵埃が、内円筒４に吸い込まれる気流の影響を受けて再飛散し、集塵効率が低下すると考えられる。しかし図４において、集塵装置１と集塵装置８との集塵効率および圧力損失を比較すると、集塵装置８の集塵効率は６６．１％であり、圧力損失は６５．６Ｐａであるのに対して、集塵装置１の集塵効率は７７．３％と向上し、圧力損失は６０．８Ｐａと低下していることがわかる。したがって、実施の形態１の構成とすることにより、堆積した塵埃の気流による再飛散を抑制することができ、集塵効率を低下させることなく、装置寸法を小型化したサイクロン集塵装置を提供することができる。

なお前提の形態１では整流部材７を曲板で構成したが、内円筒４の中心方向に配向した平板でもよい。これにより、集塵装置の構成をより単純にすることができ、製造等が容易になる。

なお前提の形態１では整流部材７の凸面を外円筒内における気体の流れ方向に対向させたが、その凹面を外円筒内における気体の流れ方向に対向させてもよい。これにより、旋回しながら内円筒４に吸い込まれる気流をよりスムーズに内円筒４の内側に導くことができ、圧力損失を低減させることができる。

また集塵された塵埃が堆積する外円筒２の一部が集塵室として着脱可能となるように、外円筒２を分割してもよい。これにより、集塵室を堆積した塵埃ごと取り外すことが可能となり、容易に塵埃を廃棄し、装置内部を清掃することができる。

また集塵室の外周に取っ手を付けてもよい。これにより、集塵室を取り外す際の持ち手が形成され、取り扱いをより容易にすることができる。

また外円筒２、内円筒４、整流部材７のいずれか１つ、もしくは２つ以上の表面に親水性加工を施してもよい。これにより、付着した塵埃を簡単に水で洗い流すことが可能となり、清掃等をより容易にすることができる。

また外円筒２内側を帯電素材で形成してもよい。これにより、外円筒２に流入してきた塵埃が外円筒２の内側表面と接触した際に塵埃が帯電し、塵埃同士が凝集して大きくなることによって、より大きな遠心力を与えることができ、集塵効率を高めることができる。

また外円筒２の内側表面に細かい凹凸を設けてもよい。これにより、塵埃を外円筒２の内側表面に付着しやすくすることができ、集塵効率を高めることができる。

また外円筒２内部に殺虫性材料を備えてもよい。これにより、外円筒２内部に捕捉された虫を殺すことができ、虫が自力で逃げることを防止することができる。

また外円筒２内部に抗菌、防カビ加工を施してもよい。これにより、外円筒２内部でのカビ等の発生を抑制することができ、不衛生な状態になることを防止することができる。

また内円筒４側面の開口部６より、気体の流れ方向の下流にフィルタを備えてもよい。これにより、外円筒２内部で捕捉することができなかった細かい塵埃や生きた虫等を捕集することができ、これらが排気口５から排出されることを防止することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。

本実施の形態において、前提の形態１と同様の部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７は本発明の実施の形態１における集塵装置９の斜視図であり、図８は図７のＤ−Ｄ’に沿って切った断面を示す構成図であり、図９は内円筒４の閉塞面と整流部材７が一体化し、かつ内円筒４から着脱可能となるように形成した整流部材一式１０の図である。

実施の形態１の構成は、内円筒４と整流部材７以外、実施の形態１と同様である。整流部材７には突起部１１が設けてあり、内円筒４には溝１２が設けてある。整流部材一式１０は樹脂一体成型品であるが、材質は溶融亜鉛めっき鋼板等の金属でもかまわない。

実施の形態１の基本的な作用、効果は実施の形態１と同様である。

実施の形態１では、内円筒４の閉塞面と整流部材７とが一体化しており、かつ内円筒４から着脱可能となるように形成した。これにより、整流部材一式１０を丸ごと着脱することが可能となり、清掃等をより容易にすることができる。

また実施の形態１では、整流部材７に設けた突起部１１と、内円筒４側面に設けた溝１２とが掛合するように形成した。これにより、整流部材一式１０を簡単な機構で着脱することができ、取り扱いをより容易にすることができる。

また実施の形態１では、整流部材７に設けられた突起部１１を、内円筒４に設けられた溝１２に沿って内円筒の軸方向に移動させて掛合させることで、開口部６の高さを調節できる機構を備えた。これにより、集塵装置の吸気口から流入する風量に応じて開口部の面積を調節することができ、最適な条件で使用することができる。

本発明の集塵装置は、建物の換気や空調のために屋外の空気を室内に取り入れる際、空気中の塵埃を捕集し、浄化して室内に給気するので有用である。また室内の空気を循環しながら使用するエアコンや空気清浄機にも適用することができる。

本発明の前提の形態１における集塵装置の斜視図 図１のＡ−Ａ’に沿って切った断面を示す構成図 図２をＢ−Ｂ’に沿って切った断面を示す構成図 集塵効率と圧力損失のグラフ 従来のサイクロン式集塵装置を小型化した集塵装置の斜視図 図５をＣ−Ｃ’に沿って切った断面を示す構成図 本発明の実施の形態１における集塵装置の斜視図 図７のＤ−Ｄ’に沿って切った断面を示す構成図 本発明の実施の形態１における集塵装置に備えた整流部材一式の図 従来のサイクロン式集塵装置の斜視図

１ 集塵装置
２ 外円筒
３ 吸気口
４ 内円筒
５ 排気口
６ 開口部
７ 整流部材
８ 集塵装置
９ 集塵装置
１０ 整流部材一式
１１ 突起部
１２ 溝
１０１ 集塵装置
１０２ 外円筒
１０３ 吸気口
１０４ 円錐筒
１０５ 集塵室
１０６ 内円筒
１０７ 排気口

Claims (3)

1. 両端面が閉塞した外円筒と、前記外円筒外周の接線方向に接続する吸気口と、前記外円筒内部においてその軸と平行な軸を持ち、前記外円筒の一方の端面に接続する内円筒と、前記内円筒端面に接続し前記外円筒外部に通じる排気口とを備えたサイクロン式集塵装置であって、前記内円筒は、前記外円筒に接続していない端面を閉塞させ、側面に気体を流入させるための開口部を設け、この開口部は整流部材により仕切られ、この整流部材は前記内円筒の略円周上に沿って、前記内円筒の閉塞面上に複数配置され、
   前記内円筒の閉塞面と前記整流部材とが一体化しており、かつ前記内円筒から着脱可能となるように形成し、
   前記整流部材により仕切られた開口部の面積の総計が、前記内円筒の断面積以下であることを特徴とする集塵装置。
2. 整流部材に設けた突起部と、内円筒側面に設けた溝とが掛合するように形成されたことを特徴とする請求項１記載の集塵装置。
3. 整流部材を内円筒の軸方向に移動させることで、開口部の高さを調節できる機構を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の集塵装置。

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