JP5342925B2 - サイクロン式分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、シート状のベロア材を所定の大きさに切断加工してなるブラシ製品と該ベロア材を切断加工したときに発生する細かい毛羽（繊維）のごみとを分離するためのサイクロン式分離装置に関する。

一般に、重さ（大きさ）の異なる第１の分離対象物及び第２の分離対象物からなる混合物を第１の分離対象物と第２の分離対象物とに分離するものとしてサイクロン（サイクロン式分離装置）が知られている（例えば、特許文献１）。この特許文献１のサイクロンは、上端を蓋板で閉止した円筒部と該円筒部の下端縁に連結されるとともに下方に延在する逆円錐筒部とを有した胴体（容器本体）を備えている。円筒部の側壁には材料（混合物）を供給するための入口管が接線状に設けられるとともに逆円錐筒部の下端には粉粒体（第１の分離対象物）を排出するための排出管が設けられ、蓋板の中央部には該蓋板を貫通するように内筒が設けられている。

内筒は、円筒部の中心軸線に沿って垂下し、その下端開口から微粉末（第２の分離対象物）を排出するものであり、該内筒の上端に微粉末の流出路となる流出管が接続されている。そして、流出管から胴体内を吸引した状態で入口管から円筒部の接線方向に材料を流入させると、該材料が胴体内部を旋回する。これにより、材料のうち重い（大きい）粉粒体が旋回しながら下降して排出管から排出される一方、材料のうち軽い（小さい）微粉末が空気とともに内筒の下端開口に取り込まれて流出管から排出されることで、粉粒体と微粉末とに分離される。

特開２００１−２０５１３８号公報

ところで、特許文献１のサイクロンでは、流出管からの吸引力が小さすぎると排出管から粉粒体に混じって微粉末が排出される一方、流出管からの吸引力が大きすぎると排出管から粉粒体が排出されずに粉粒体と微粉末とが胴体内を旋回し続けるため、流出管からの吸引力の調節が難しく、場合によっては粉粒体と微粉末とを分離することができないことがあった。

本発明は、このような課題に着目してなされたものである。その目的とするところは、大きさの異なる第１の分離対象物と第２の分離対象物とを確実に分離することが可能なサイクロン式分離装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、垂直な軸方向における上端が閉塞された円筒状の円筒部と、当該円筒部の下端から連続し下方に向かって徐々に径が小さくなるとともに下端が開口した円錐筒部とからなる容器本体と、該容器本体の円筒部の周壁に対して接線方向に設けられるとともに該容器本体内に第１の分離対象物及び該第１の分離対象物よりも小さい繊維状の第２の分離対象物を含む混合物を含む空気を旋回させるように流入させるための流入口と、前記容器本体の円錐筒部の下部の周壁に形成され、前記第１の分離対象物の通過を規制するとともに前記第２の分離対象物の通過を許容する貫通孔と、該貫通孔に対応してその外周を囲うとともに前記容器本体の円錐筒部の軸方向における下部の周壁の外側に分離室を形成する分離室形成部材と、該分離室形成部材に設けられるとともに前記分離室を旋回方向に吸引するための吸引口とを備え、前記貫通孔は前記容器本体の円錐筒部の周方向に沿って複数設けられるとともに、長孔によって構成されていることを要旨とする。

上記構成によれば、貫通孔が第１の分離対象物の通過を規制するとともに第２の分離対象物の通過を許容するため、吸引口から分離室を吸引することで、貫通孔により大きさの異なる第１の分離対象物と第２の分離対象物とを確実に分離することが可能となる。

また、上記構成によれば、容器本体内の第２の分離対象物を各貫通孔から分離室へ円滑に導くことが可能となる。

さらに、上記構成によれば、容器本体内の第２の分離対象物を各貫通孔から分離室へ導く際に、各貫通孔を第１の分離対象物によって塞がれ難くすることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記各貫通孔は前記容器本体の円錐筒部の軸方向の下端へ向かうほど前記分離室を吸引した際に前記容器本体内に発生する前記混合物の旋回流の旋回方向へのずれ量が大きくなるように延びていることを要旨とする。

上記構成によれば、混合物が各貫通孔に沿って旋回し易くなるので、容器本体内の第２の分離対象物を各貫通孔から分離室へ効率よく導くことが可能となる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記各貫通孔は前記容器本体の周方向に沿って等間隔に設けられていることを要旨とする。

上記構成によれば、容器本体内の第２の分離対象物を各貫通孔から分離室へ均一に導くことが可能となる。

本発明によれば、大きさの異なる第１の分離対象物と第２の分離対象物とを確実に分離することができる。

実施形態のサイクロン式分離装置の正面図。 図１の平面図。 図１の要部拡大断面図。 同サイクロン式分離装置における第１サイクロンの要部拡大正面図。 実施形態において、（ａ）はベロア材の斜視図、（ｂ）は（ａ）のベロア材を切断加工して得られたブラシ製品と毛羽ごみとの混合物を示す斜視図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１にはサイクロン式分離装置１１が示されている。このサイクロン式分離装置１１は、基布５０ａ上に多数の毛羽５０ｂが立設されるように織られたシート状のベロア材５０（図５（ａ）参照）を所定の大きさに切断加工してなるブラシ製品５１（図５（ｂ）参照）と該ベロア材５０を切断加工したときに発生する細かい切れた毛羽（繊維）からなるごみである毛羽ごみ５２（図５（ｂ）参照）との混合物５３（図５（ｂ）参照）をブラシ製品５１と毛羽ごみ５２とに分離するためのものである。なお、本実施形態では、ブラシ製品５１によって第１の分離対象物が構成されるとともに、毛羽ごみ５２によって第２の分離対象物が構成されている。

図１及び図２に示すように、サイクロン式分離装置１１は、中空で直方体状をなす製品回収ケース１２上に立設された容器本体としての第１サイクロン１３と、製品回収ケース１２の右側に隣接して配置されるとともに該製品回収ケース１２と同じ構成のごみ回収ケース１４上に立設された第２サイクロン１５とを備えている。

製品回収ケース１２内には有底四角箱状をなす製品回収箱１６が収容されており、該製品回収箱１６は製品回収ケース１２に設けられた扉（図示略）を開けることで該製品回収ケース１２に対して出し入れ可能になっている。一方、ごみ回収ケース１４内には有底四角箱状をなすごみ箱１７が収容されており、該ごみ箱１７はごみ回収ケース１４に設けられた扉（図示略）を開けることで該ごみ回収ケース１４に対して出し入れ可能になっている。

第１サイクロン１３は、軸方向が鉛直方向と一致するとともに、上端が閉塞された第１円筒部１８と該第１円筒部１８の下端から下方に向かって徐々に径が小さくなるように延びる第１円錐筒部１９とを備えており、第１円筒部１８と第１円錐筒部１９とは連通している。すなわち、第１サイクロン１３は、軸方向における一方端である上端が閉塞されるとともに他方端である下端が開口した円筒状をなしている。第１円錐筒部１９の下端部は製品回収ケース１２の上壁を貫通しており、第１円錐筒部１９の下端は製品回収ケース１２内において開口している。そして、第１サイクロン１３（第１円錐筒部１９）の下端開口部２０は製品回収ケース１２内において製品回収箱１６の上端開口部２１と対向している。

第１サイクロン１３の上端部に位置する第１円筒部１８の周壁における左斜め後方部分には、混合物５３（図５（ｂ）参照）を流入させるための流入口１８ａが第１円筒部１８の接線方向に設けられている。第１円筒部１８の流入口１８ａには、第１円筒部１８の接線方向に沿って後側から円筒状の流入管２２が第１円筒部１８内と連通するように着脱可能に挿嵌されている。第１円錐筒部１９の周壁の下端部における製品回収ケース１２の上面よりも上側の部分には、複数の貫通孔としての直線状の長孔２３が第１円錐筒部１９の周方向に沿って互いに平行に且つ等間隔になるように貫通形成されている。

各長孔２３の幅は、ブラシ製品５１（図５（ｂ）参照）の通過を規制するとともに、該ブラシ製品５１よりも小さい毛羽ごみ５２（図５（ｂ）参照）の通過を許容する大きさに設定されている。また、図３及び図４に示すように、各長孔２３は、平面視で第１円錐筒部１９の周方向における反時計方向（図３及び図４において矢印で示す方向）を進行方向とした場合に、該各長孔２３の下端部が上端部よりも進んだ位置に位置するように第１円錐筒部１９の周壁と直交する面に対してそれぞれ傾斜している。

図１〜図３に示すように、製品回収ケース１２の上面上には、第１円錐筒部１９の各長孔２３を囲うように円筒状の分離室形成部材２４が着脱自在に取着されている。分離室形成部材２４の高さは各長孔２３の上端よりも若干高くなっており、該分離室形成部材２４の上端開口部には該上端開口部と第１円錐筒部１９の周壁との間の隙間を閉塞する内側フランジ部２４ａが設けられている。

そして、分離室形成部材２４の内面、第１円錐筒部１９の外周面、及び製品回収ケース１２の上面により、各長孔２３を外側から囲む円環状の分離室２５が形成されている。したがって、第１サイクロン１３（第１円錐筒部１９）の内部と分離室２５とは各長孔２３を介して連通している。分離室形成部材２４の周壁における右斜め前方部分には、分離室２５を吸引するための吸引口２４ｂが分離室形成部材２４の接線方向に設けられている。分離室形成部材２４の吸引口２４ｂには、分離室形成部材２４の接線方向に沿って右側から円筒状の連絡管２６の下端部が分離室２５と連通するように着脱可能に挿嵌されている。

図１及び図２に示すように、第２サイクロン１５は、軸方向が鉛直方向と一致するとともに、上端が閉塞された第２円筒部３０と該第２円筒部３０の下端から下方に向かって徐々に径が小さくなるように延びる第２円錐筒部３１とを備えており、第２円筒部３０と第２円錐筒部３１とは連通している。第２円錐筒部３１の下端部はごみ回収ケース１４の上壁を貫通しており、第２円錐筒部３１の下端はごみ回収ケース１４内において開口している。そして、第２サイクロン１５（第２円錐筒部３１）の下端開口部３２はごみ回収ケース１４内においてごみ箱１７の上端開口部３３と対向している。なお、第２サイクロン１５の下端開口部３２の径は、第１サイクロン１３の下端開口部２０の径よりも大きくなるように設定されている。

第２サイクロン１５の上端部に位置する第２円筒部３０の周壁における左斜め前方部分には、下端部（一端部）が分離室形成部材２４に接続された連絡管２６の上端部（他端部）が、第２円筒部３０の接線方向に沿って左側から第２円筒部３０内と連通するように着脱可能に接続されている。したがって、分離室２５と第２サイクロン１５の内部とは連絡管２６を介して連通している。

第２サイクロン１５の上壁の中心部には該上壁を鉛直方向に沿って貫通するように円筒状の吸引管３４が設けられており、該吸引管３４の下端は第２サイクロン１５の上下方向のほぼ中央部まで達している。第２サイクロン１５内に位置する吸引管３４の下端部には毛羽ごみ５２（図５（ｂ）参照）の通過を規制するとともに空気の通過を許容するフィルタ３５が設けられている。

ごみ回収ケース１４の上面における第２サイクロン１５よりも後側の位置には該第２サイクロン１５よりも高さの低い吸引装置３６が設けられており、第２サイクロン１５外に位置する吸引管３４の上端部と吸引装置３６とは接続管３７を介して接続されている。

次に、サイクロン式分離装置１１の作用について説明する。
さて、ブラシ製品５１と毛羽ごみ５２との混合物５３をブラシ製品５１と毛羽ごみ５２とに分離する場合には、まず、吸引装置３６を駆動する。すると、流入管２２が、吸引装置３６により、第１サイクロン１３、各長孔２３、分離室２５、連絡管２６、第２サイクロン１５、吸引管３４、接続管３７を介して吸引される。これにより、第１サイクロン１３内には、該第１サイクロン１３の内周面に沿う空気の旋回流が発生する。この旋回流は、流入管２２と第１サイクロン１３との位置関係から平面視で反時計方向に流れる。この状態で流入管２２から混合物５３を第１サイクロン１３内へ流入させると、混合物５３が空気とともに旋回流となって第１サイクロン１３内を平面視で反時計方向に流れる。

このとき、混合物５３には空気の旋回流によって平面視で反時計方向に流れる力と重力とが作用するため、該混合物５３は螺旋状に旋回しながら徐々に下降する。そして、混合物５３の旋回流が各長孔２３と対応する位置に差し掛かると、混合物５３のうちブラシ製品５１よりも軽くて小さい毛羽ごみ５２が旋回流の遠心力等によって各長孔２３を通り抜けて分離室２５へと流れ込む。

この場合、各長孔２３は隣接する混合物５３の旋回流の旋回方向（平面視で反時計方向）へのずれ量が下方に向かうほど大きくなるように延びている。すなわち、混合物５３の旋回流の旋回方向（図３及び図４において矢印で示す方向）を進行方向とした場合に、該各長孔２３は、その下端部が上端部よりも該旋回方向に沿って進んだ位置に位置するようにそれぞれ傾斜している。したがって、第１サイクロン１３内を螺旋状に旋回しながら下降する混合物５３は各長孔２３に沿って移動するため、毛羽ごみ５２は各長孔２３から分離室２５へと効率よく流れ込む。

一方、混合物５３のうち毛羽ごみ５２よりも重くて大きいブラシ製品５１は、各長孔２３を通り抜けることができないため、旋回しながら下降して第１サイクロン１３の下端開口部２０から製品回収箱１６に落下して回収される。これにより、混合物５３からブラシ製品５１が分離される。

また、分離室２５へ流れ込んだ毛羽ごみ５２は、連絡管２６を通って第２サイクロン１５内へ流れ込む。このとき、連絡管２６と第２サイクロン１５との位置関係から第２サイクロン１５内には、該第２サイクロン１５の内周面に沿った平面視で反時計方向に流れる空気の旋回流が発生している。したがって、第２サイクロン１５内へ流れ込んだ毛羽ごみ５２は、空気とともに旋回流となって第２サイクロン１５内を平面視で反時計方向に流れる。

このとき、毛羽ごみ５２には空気の旋回流によって平面視で反時計方向に流れる力と重力とが作用するため、該毛羽ごみ５２は螺旋状に旋回しながら徐々に下降して第２サイクロン１５の下端開口部３２からごみ箱１７に落下して回収される。一方、第２サイクロン１５内を旋回する空気は、吸引管３４に流れ込み、接続管３７を通って吸引装置３６へと流れた後、該吸引装置３６から排気される。このとき、吸引管３４に流れ込む空気に毛羽ごみ５２が混じっていたとしても、フィルタ３５の作用により毛羽ごみ５２が吸引管３４内に流れ込むことはない。

このように、サイクロン式分離装置１１を用いることで、ブラシ製品５１と毛羽ごみ５２との混合物５３をブラシ製品５１と毛羽ごみ５２とに迅速かつ確実に分離することができる。

以上詳述した実施形態によれば次のような効果が発揮される。
（１）各長孔２３がブラシ製品５１の通過を規制するとともに毛羽ごみ５２の通過を許容するため、吸引口２４ｂから分離室２５を吸引することで、ブラシ製品５１及び毛羽ごみ５２のうち毛羽ごみ５２だけを各長孔２３から分離室２５へ導くことができる。したがって、ブラシ製品５１と該ブラシ製品５１よりも小さい毛羽ごみ５２とを確実に分離することができる。

（２）各長孔２３は第１サイクロン１３の周方向に沿って複数設けられているため、第１サイクロン１３内の毛羽ごみ５２を各長孔２３から分離室２５へと円滑に導くことができる。

（３）第１サイクロン１３内と分離室２５とを連通する各長孔２３は、一定方向の長さが他の方向の長さに比べて長いため、第１サイクロン１３内の毛羽ごみ５２が各長孔２３から分離室２５へ流れ込む際に該各長孔２３にブラシ製品５１が張り付いても、該各長孔２３がブラシ製品５１によって完全に塞がれ難くなる。

（４）混合物５３の旋回流の旋回方向（図３及び図４において矢印で示す方向）を進行方向とした場合に、該各長孔２３は、その下端部が上端部よりも該旋回方向に沿って進んだ位置に位置するようにそれぞれ傾斜している。したがって、第１サイクロン１３内を螺旋状に旋回しながら下降する混合物５３は各長孔２３に沿って移動するため、混合物５３のうちの毛羽ごみ５２だけを各長孔２３から分離室２５へ効率よく流れ込ませることができる。

（５）各長孔２３は第１サイクロン１３の周方向に沿って等間隔に設けられているため、第１サイクロン１３内の混合物５３のうちの毛羽ごみ５２だけを該各長孔２３から分離室２５へ均一に導くことができる。

（変更例）
なお、上記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・各長孔２３は、必ずしも第１サイクロン１３の周方向に沿って等間隔に設ける必要はない。

・各長孔２３の延びる方向や長さは任意としてもよい。
・貫通孔は、長孔ではなく、丸孔や角孔によって構成してもよい。
・長孔２３は、１つにしてもよい。

・第２サイクロン１５及び連絡管２６を省略し、吸引口２４ｂから分離室２５を吸引装置３６によって直接吸引するようにしてもよい。
・第１サイクロン１３及び第２サイクロン１５の少なくとも一方を、径が一定の円筒状となるように変更してもよい。

・第１の分離対象物と第２の分離対象物との組み合わせは、大きさが異なるものであれば、それらの形状や材質は任意としてもよい。この場合、各長孔２３の幅は、第１の分離対象物及び第２の分離対象物のうち小さい方のみが該各長孔２３を通過できるように設定する必要がある。

・第１サイクロン１３及び第２サイクロン１５のうち少なくとも一方の軸方向は、水平面に対して傾斜していてもよい。
・第１サイクロン１３の内周面には、１つあるいは複数の突起を設けてもよい。このようにすれば、第１サイクロン１３内を旋回するブラシ製品５１が該突起にぶつかることで、落下しやすくなるため、ブラシ製品５１の回収効率を向上することができる。

・第１サイクロン１３の内周面に、各長孔２３を個別に囲む環状の壁部を設けてもよい。このようにすれば、各長孔２３にブラシ製品５１が張り付きにくくなるので、該各長孔２３がブラシ製品５１によって塞がれることを効果的に抑制することができる。

・混合物５３の旋回流の旋回方向（図３及び図４において矢印で示す方向）を進行方向とした場合に、該各長孔２３の下端部が上端部よりも該旋回方向に沿って進んだ位置に位置するように、該各長孔２３をそれぞれ湾曲させてもよい。

１１…サイクロン式分離装置、１３…容器本体としての第１サイクロン、１８ａ…流入口、２３…貫通孔としての長孔、２４…分離室形成部材、２４ｂ…吸引口、２５…分離室、５１…第１の分離対象物としてのブラシ製品、５２…第２の分離対象物としての毛羽ごみ、５３…混合物。

Claims (3)

1. 垂直な軸方向における上端が閉塞された円筒状の円筒部と、当該円筒部の下端から連続し下方に向かって徐々に径が小さくなるとともに下端が開口した円錐筒部とからなる容器本体と、
   該容器本体の円筒部の周壁に対して接線方向に設けられるとともに該容器本体内に第１の分離対象物及び該第１の分離対象物よりも小さい繊維状の第２の分離対象物を含む混合物を含む空気を旋回させるように流入させるための流入口と、
   前記容器本体の円錐筒部の下部の周壁に形成され、前記第１の分離対象物の通過を規制するとともに前記第２の分離対象物の通過を許容する貫通孔と、
   該貫通孔に対応してその外周を囲うとともに前記容器本体の円錐筒部の軸方向における下部の周壁の外側に分離室を形成する分離室形成部材と、
   該分離室形成部材に設けられるとともに前記分離室を旋回方向に吸引するための吸引口と
   を備え、
   前記貫通孔は前記容器本体の円錐筒部の周方向に沿って複数設けられるとともに、長孔によって構成されていることを特徴とするサイクロン式分離装置。
2. 前記各貫通孔は前記容器本体の円錐筒部の軸方向の下端へ向かうほど前記分離室を吸引した際に前記容器本体内に発生する前記混合物の旋回流の旋回方向へのずれ量が大きくなるように延びていることを特徴とする請求項１に記載のサイクロン式分離装置。
3. 前記各貫通孔は前記容器本体の周方向に沿って等間隔に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のサイクロン式分離装置。

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