JP6558686B2 - Separation device - Google Patents

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  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)

Description

本発明は、分離装置に関し、より詳細には、気体中の固体を分離する分離装置に関する。   The present invention relates to a separation device, and more particularly to a separation device that separates solids in a gas.

従来、大気中の浮遊粒子の分離装置としては、サイクロン（cyclone）方式の分離装置、インパクタ（impactor）方式の分離装置、バーチャルインパクタ（virtual impactor）方式の分離装置が知られている（特許文献１）。   Conventionally, as a separation device for airborne particles, a cyclone separation device, an impactor separation device, and a virtual impactor separation device are known (Patent Document 1). ).

また、電気掃除機に用いる分離装置としては、例えば、サイクロン分離装置が知られている（特許文献２）。   Moreover, as a separator used for a vacuum cleaner, for example, a cyclone separator is known (Patent Document 2).

特許文献２には、サイクロン分離装置と電動送風機とを互いに連結してユニット化した構成が記載されている。   Patent Document 2 describes a configuration in which a cyclone separator and an electric blower are connected to each other to form a unit.

サイクロン分離装置は、ベース、フィルタ、分離筒体、旋回流形成手段をなす螺旋翼、塵出口及び塵溜め部を備えている。分離筒体は、サイクロン上流部及びサイクロン下流部を備えている。サイクロン上流部の風路断面積は下流側に向けて徐々に拡大している。サイクロン下流部は、径に変化がない円筒形状をなしている。   The cyclone separator includes a base, a filter, a separation cylinder, a spiral blade that forms a swirl flow forming means, a dust outlet, and a dust reservoir. The separation cylinder includes a cyclone upstream portion and a cyclone downstream portion. The airway cross-sectional area in the upstream part of the cyclone gradually increases toward the downstream side. The cyclone downstream part has a cylindrical shape with no change in diameter.

螺旋翼は、サイクロン上流部に挿入してサイクロン上流部に取り付けられている。これにより、サイクロン上流部には、螺旋状の風路が形成されている。   The spiral wing is inserted into the upstream part of the cyclone and attached to the upstream part of the cyclone. Thereby, the spiral air path is formed in the cyclone upstream part.

サイクロン分離装置は、旋回しつつ流れる含塵気流の進行方向に気流を流出させながら、この気流中に含まれている塵を遠心分離する機能を有している。   The cyclone separation device has a function of centrifuging dust contained in the air flow while causing the air flow to flow in the traveling direction of the dust-containing air flow that flows while turning.

特開２００４−８９８９８号公報JP 2004-89898 A 特開２００４−１２９７８３号公報JP 2004-129783 A

サイクロン方式の分離装置、インパクタ方式の分離装置及びバーチャルインパクタ方式の分離装置は、圧力損失が大きく、分粒径を小さくするにつれて圧力損失が大きくなる傾向にある。また、これらの分離装置では、圧力損失を低減しようとすると、分粒特性が低下する傾向にある。   The cyclone type separator, the impactor type separator, and the virtual impactor type separator have a large pressure loss, and the pressure loss tends to increase as the particle size is reduced. Further, in these separation devices, when trying to reduce the pressure loss, the sizing characteristics tend to be lowered.

また、近年、大気汚染物質の問題が顕在化しており、大気中のＰＭ０．５、ＰＭ２．５（微小粒子状物質）、ＳＰＭ（浮遊粒子状物質）それぞれの質量濃度を計測して、大気環境の状況をより正確に把握したいという要望がある。しかしながら、ＰＭ０．５、ＰＭ２．５、ＳＰＭそれぞれの質量濃度を精度良く計測するためには、分離効率５０％の分粒径（以下、「５０％分粒径」という。）が０．５μｍの分離装置を有する計測器、５０％分粒径が２．５μｍの分離装置を有する計測器、分離効率１００％の分粒径（以下、「１００％分粒径」という。）が１０μｍの分離装置を有する計測器が必要であった。「質量濃度」とは、積算実流量における、単位体積中に浮遊する粒子状物質の質量である。「積算実流量」とは、大気の採取を開始してから終了するまでに採取した空気の実流量である。質量濃度の単位は、μｇ／ｍ3である。 In recent years, the problem of air pollutants has become apparent, and the mass concentration of PM0.5, PM2.5 (microparticulate matter) and SPM (floating particulate matter) in the atmosphere is measured to determine the atmospheric environment. There is a demand for more accurate understanding of the situation. However, in order to accurately measure the mass concentrations of PM0.5, PM2.5, and SPM, the particle size with a separation efficiency of 50% (hereinafter referred to as “50% particle size”) is 0.5 μm. Measuring device having a separation device, measuring device having a separation device with a 50% particle size of 2.5 μm, separation device having a separation particle size of 100% (hereinafter referred to as “100% particle size”) of 10 μm A measuring instrument with “Mass concentration” is the mass of particulate matter floating in a unit volume at an integrated actual flow rate. The “integrated actual flow rate” is the actual flow rate of air collected from the start to the end of air sampling. The unit of mass concentration is μg / m 3 .

本発明の目的は、圧力損失の低減を図りながらも分粒特性の向上を図れ、かつ、分粒特性を容易に変えることが可能な分離装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a separation apparatus capable of improving the sizing characteristics while reducing the pressure loss and easily changing the sizing characteristics.

本発明の分離装置は、第１端及び第２端を有する円筒状の筒体と、前記筒体の内部空間により構成される流路であって前記筒体の前記第１端側に流入口があり前記筒体の前記第２端側に流出口がある流路に気体を流す送風装置と、前記筒体の軸方向に沿った中心線を前記筒体の回転中心軸として前記筒体を回転させる駆動装置と、前記筒体の回転数を設定する設定部と、前記駆動装置が前記設定部により設定された回転数で前記筒体を回転させるように前記駆動装置を制御する制御装置と、を備える。前記筒体における前記第１端の内径が、前記筒体における前記第２端の内径以上であり、かつ前記筒体における前記第１端と前記第２端との間の部位の内径以上である。前記送風装置は、前記流入口よりも下流側にある。分離装置では、前記筒体における前記流出口の周部に、気体中に含まれていた固体を排出するための孔であって前記流出口よりも前記筒体の前記中心線から離れている排出孔が形成されている。前記分離装置では、前記駆動装置により前記筒体を回転させ、かつ、前記送風装置を動作させることにより、前記流路の前記流入口よりも上流側の気体を含む物質及び前記流路を通る気体を含む物質を螺旋状に回転させる。 The separation device of the present invention is a flow path constituted by a cylindrical tube having a first end and a second end, and an internal space of the tube, and an inlet is provided on the first end side of the tube. A blower for flowing gas through a flow path having an outlet on the second end side of the cylindrical body, and the cylindrical body with a center line along the axial direction of the cylindrical body as a rotation center axis of the cylindrical body A driving device that rotates, a setting unit that sets a rotational speed of the cylinder, and a control device that controls the driving device so that the driving device rotates the cylindrical body at a rotational speed set by the setting unit; . An inner diameter of the first end of the cylindrical body is equal to or larger than an inner diameter of the second end of the cylindrical body, and is equal to or larger than an inner diameter of a portion between the first end and the second end of the cylindrical body. . The blower is on the downstream side of the inflow port. In the separation device, the peripheral portion of the outlet in the cylinder is a hole for discharging the solid contained in the gas, and the outlet is further away from the center line of the cylinder than the outlet. A hole is formed. In the separation device, the cylinder is rotated by the driving device and the air blower is operated, so that the substance including the gas upstream of the inflow port of the flow path and the gas passing through the flow path The substance containing is rotated in a spiral.

本発明の分離装置においては、圧力損失の低減を図りながらも分粒特性の向上を図れ、かつ、分粒特性を容易に変えることが可能となる。   In the separation apparatus of the present invention, it is possible to improve the sizing characteristics while reducing the pressure loss, and to easily change the sizing characteristics.

図１Ａは、実施形態１の分離装置の概略断面図である。図１Ｂは、実施形態１の分離装置の要部概略斜視図である。FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of the separation apparatus of Embodiment 1. FIG. FIG. 1B is a schematic perspective view of a main part of the separation apparatus according to the first embodiment. 図２は、実施形態１の分離装置の原理説明図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the separation apparatus according to the first embodiment. 図３は、回転数と分粒径との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the number of rotations and the particle size. 図４は、筒体の内径と分粒径との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the inner diameter of the cylinder and the particle size. 図５は、回転数と圧力損失との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the rotational speed and the pressure loss. 図６は、実施形態１の分離装置を備えた空気浄化システムの概略説明図である。FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of an air purification system including the separation device according to the first embodiment. 図７は、実施形態１の第１変形例の要部概略断面図である。FIG. 7 is a main part schematic cross-sectional view of a first modification of the first embodiment. 図８は、実施形態１の第２変形例の要部概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a main part of a second modification of the first embodiment. 図９は、実施形態１の第３変形例の要部概略斜視図である。FIG. 9 is a schematic perspective view of a main part of a third modification of the first embodiment. 図１０は、実施形態１の第４変形例の要部概略斜視図である。FIG. 10 is a main part schematic perspective view of a fourth modification of the first embodiment. 図１１は、実施形態１の第５変形例の要部概略斜視図である。FIG. 11 is a main part schematic perspective view of a fifth modification of the first embodiment. 図１２は、実施形態１の第６変形例の要部概略斜視図である。FIG. 12 is a main part schematic perspective view of a sixth modification of the first embodiment. 図１３は、実施形態１の第７変形例の要部概略斜視図である。FIG. 13 is a main part schematic perspective view of a seventh modification of the first embodiment. 図１４は、実施形態１の第８変形例の要部概略斜視図である。FIG. 14 is a main part schematic perspective view of an eighth modification of the first embodiment. 図１５は、実施形態２の分離装置を備えた計測器の概略構成図である。FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a measuring instrument including the separation device according to the second embodiment. 図１６は、実施形態２の分離装置を備えた計測器のブロック図である。FIG. 16 is a block diagram of a measuring instrument including the separation device according to the second embodiment. 図１７は、実施形態２の分離装置を備えた計測器の要部回路ブロック図である。FIG. 17 is a principal circuit block diagram of a measuring instrument including the separation apparatus according to the second embodiment. 図１８は、実施形態２の分離装置を備えた計測器における信号処理回路の出力信号の説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram of an output signal of a signal processing circuit in a measuring instrument including the separation device according to the second embodiment. 図１９は、実施形態２の分離装置を備えた計測器で用いる換算式の求め方の説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram of how to obtain a conversion formula used in a measuring instrument including the separation device according to the second embodiment.

下記の実施形態１、２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 first and second embodiments is a schematic diagram, and the ratio of the size and thickness of each component does not necessarily reflect the actual dimensional ratio.

（実施形態１）
以下では、本実施形態の分離装置１ａについて、図１Ａ、１Ｂ、２及び３に基づいて説明する。 (Embodiment 1)
Below, the separation apparatus 1a of this embodiment is demonstrated based on FIG. 1A, 1B, 2 and 3. FIG.

分離装置１ａは、筒体２と、筒体２の内部空間により構成される流路３に気体を流す送風装置４と、筒体２の軸方向に沿った中心線２０を筒体２の回転中心軸として筒体２を回転させる駆動装置５と、を備える。また、分離装置１ａは、筒体２の回転数を設定する設定部６と、駆動装置５が設定部６により設定された回転数で筒体２を回転させるように駆動装置５を制御する制御装置７と、を備える。流路３は、気体の流入口３１と流出口３２とがあり、筒体２の軸方向に直交する流路断面が円形状であり、流入口３１の口径が流入口３１以外の口径以上である。送風装置４は、流入口３１よりも下流側にある。分離装置１ａでは、筒体２における流出口３２の周部２４に、気体中に含まれていた固体を排出する排出孔２５が形成されている。以上の構成により、分離装置１ａは、圧力損失の低減を図りながらも分粒特性の向上を図れ、かつ、分粒特性を容易に変えることが可能となる。排出孔２５から排出される固体は、分離装置１ａの分粒径以上の固体である。分離装置１ａでは、筒体２の回転数を変更することにより、分粒径を変えることができる。   The separation device 1 a rotates the cylindrical body 2, the blower 4 that flows gas through the flow path 3 configured by the internal space of the cylindrical body 2, and the center line 20 along the axial direction of the cylindrical body 2. And a driving device 5 that rotates the cylindrical body 2 as a central axis. In addition, the separation device 1a controls the drive unit 5 so that the setting unit 6 sets the number of rotations of the cylinder 2 and the drive unit 5 rotates the cylinder 2 at the number of rotations set by the setting unit 6. And a device 7. The flow path 3 has a gas inlet 31 and an outlet 32, the flow path cross section orthogonal to the axial direction of the cylindrical body 2 is circular, and the diameter of the inlet 31 is equal to or larger than the diameter other than the inlet 31. is there. The blower 4 is on the downstream side of the inflow port 31. In the separator 1a, a discharge hole 25 for discharging the solid contained in the gas is formed in the peripheral portion 24 of the outlet 32 in the cylindrical body 2. With the above configuration, the separation device 1a can improve the sizing characteristics while reducing the pressure loss, and can easily change the sizing characteristics. The solid discharged from the discharge hole 25 is a solid having a particle size equal to or larger than that of the separation device 1a. In the separation device 1a, the particle size can be changed by changing the rotational speed of the cylindrical body 2.

気体としては、例えば、空気、排気ガス等が挙げられる。流路３を通る物質としては、気体を構成している気体分子、気体中に含まれている固体等がある。気体分子としては、例えば、窒素分子、酸素分子等が挙げられる。固体としては、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、微粒子として直接大気中に放出される一次生成粒子、気体として大気中に放出されたものが大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、ＰＭ０．５、ＰＭ２．５、ＰＭ１０、ＳＰＭ等を挙げることができる。   Examples of the gas include air and exhaust gas. Examples of the substance passing through the flow path 3 include gas molecules constituting the gas and solids contained in the gas. Examples of gas molecules include nitrogen molecules and oxygen molecules. Examples of the solid include fine particles and dust. Examples of the fine particles include particulate substances. Examples of the particulate matter include primary generated particles that are directly released into the atmosphere as fine particles, and secondary generated particles that are generated as fine particles in the air that are released into the atmosphere as a gas. Examples of the primary generated particles include soil particles (such as yellow sand), dust, vegetable particles (such as pollen), animal particles (such as mold spores), and soot. Examples of the size classification of the particulate matter include PM0.5, PM2.5, PM10, and SPM.

図１Ａ及び２では、分粒径以上の固体の一例として、微粒子６１を模式的に記載してある。また、図１Ａでは、分粒径未満の固体の一例として、超微粒子６０を模式的に記載してある。超微粒子６０は、微粒子６１よりも粒径が小さい粒子である。   In FIGS. 1A and 2, the fine particles 61 are schematically illustrated as an example of a solid having a particle size or larger. Moreover, in FIG. 1A, the ultrafine particle 60 is typically described as an example of the solid having a particle size smaller than that. The ultrafine particles 60 are particles having a smaller particle size than the fine particles 61.

筒体２は、円筒状に形成されている。筒体２は、筒体２の中心線２０に沿った方向において筒体２の第１端２１側に流入口３１があり、筒体２の第２端２２側に流出口３２がある。筒体２は、外径が一定であり、第２端２２の内径が他の部位の内径よりも小さくなっている。言い換えれば、筒体２は、第２端２２以外の内径が一定である。分離装置１ａでは、筒体２における流出口３２の周部２４に、排出孔２５が形成されている。排出孔２５は、流出口３２の周部２４において、筒体２の中心線２０から遠い外側に形成されている。筒体２では、一例として、２つの排出孔２５が形成されている。２つの排出孔２５の各々は、筒体２の内周面２３に沿った円弧状に形成されている。   The cylinder 2 is formed in a cylindrical shape. The cylindrical body 2 has an inlet 31 on the first end 21 side of the cylindrical body 2 in the direction along the center line 20 of the cylindrical body 2 and an outlet 32 on the second end 22 side of the cylindrical body 2. The cylindrical body 2 has a constant outer diameter, and the inner diameter of the second end 22 is smaller than the inner diameter of other parts. In other words, the cylindrical body 2 has a constant inner diameter other than the second end 22. In the separation device 1a, a discharge hole 25 is formed in the peripheral portion 24 of the outlet 32 in the cylindrical body 2. The discharge hole 25 is formed outside the center line 20 of the cylindrical body 2 in the peripheral portion 24 of the outlet 32. In the cylinder 2, two discharge holes 25 are formed as an example. Each of the two discharge holes 25 is formed in an arc shape along the inner peripheral surface 23 of the cylindrical body 2.

筒体２は、気体と、気体に含まれている固体と、を筒体２の厚さ方向に通さないように構成されている。筒体２の材料としては、例えば、金属、合成樹脂等を採用することができる。筒体２は、導電性を有するのが好ましい。これにより、分離装置１ａでは、筒体２の帯電を抑制することが可能となる。   The cylinder 2 is configured not to pass gas and a solid contained in the gas in the thickness direction of the cylinder 2. As a material of the cylindrical body 2, for example, a metal, a synthetic resin, or the like can be used. It is preferable that the cylinder 2 has conductivity. Thereby, in the separation apparatus 1a, it becomes possible to suppress the charging of the cylindrical body 2.

流路３の断面形状は、円形状である。流入口３１の流路断面積（開口面積）は、流出口３２の流路断面積よりも大きい。流路３は、筒体２の第２端２２以外において流路断面積が一定である。「流路断面積」は、筒体２の中心線２０に直交する任意の断面における筒体２の開口面積である。   The cross-sectional shape of the flow path 3 is circular. The flow path cross-sectional area (opening area) of the inflow port 31 is larger than the flow path cross-sectional area of the outflow port 32. The channel 3 has a constant channel cross-sectional area other than the second end 22 of the cylindrical body 2. The “channel cross-sectional area” is an opening area of the cylinder 2 in an arbitrary cross section orthogonal to the center line 20 of the cylinder 2.

流路３は、筒体２の中心線２０に沿った方向において筒体２の第１端２１側が上流側であり、かつ、筒体２の第２端２２側が下流側である。本明細書における「上流側」は、気体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、本明細書における「下流側」は、気体の流れる方向でみたときの下流側（二次側）を意味する。   In the flow path 3, the first end 21 side of the cylinder 2 is the upstream side in the direction along the center line 20 of the cylinder 2, and the second end 22 side of the cylinder 2 is the downstream side. The “upstream side” in the present specification means the upstream side (primary side) when viewed in the gas flow direction. In addition, “downstream side” in the present specification means the downstream side (secondary side) when viewed in the gas flow direction.

本実施形態における送風装置４は、ファンにより構成されている。ファンは、電動ファンである。これにより、分離装置１ａでは、送風装置４を動作させることにより、流路３に気体を流すことが可能となる。電動ファンとしては、例えば、軸流ファンを採用することができる。送風装置４は、流路３の流入口３１の下流側において、流路３の流出口３２の下流側に配置されている。要するに、送風装置４は、気体を吸引することで流路３に気体を流す装置である。図１Ａ及び２では、送風装置４を動作させたときの気体の流れを白抜きの矢印で模式的に示してある。   The air blower 4 in this embodiment is comprised with the fan. The fan is an electric fan. Thereby, in separation device 1a, it becomes possible to make gas flow into channel 3 by operating air blower 4. As the electric fan, for example, an axial fan can be adopted. The blower 4 is disposed downstream of the outlet 32 of the flow path 3 on the downstream side of the inlet 31 of the flow path 3. In short, the blower 4 is a device that causes the gas to flow through the flow path 3 by sucking the gas. In FIG. 1A and 2, the gas flow when operating the air blower 4 is typically shown by the white arrow.

駆動装置５は、モータ５０と、駆動回路５１と、プーリ５２と、回転ベルト５３と、を備えている。モータ５０は、モータ本体（胴体）５０１から円柱状の回転軸５０２が突出している。駆動回路５１は、モータ５０を駆動する。プーリ５２は、円板状に形成されている。プーリ５２は、モータ５０の回転軸５０２に連結されている。回転ベルト５３は、プーリ５２の外周面と筒体２の外周面とに架け渡されている。これにより、駆動装置５は、筒体２を回転させることができる。筒体２の回転方向は、モータ５０の回転軸５０２の回転方向と同じである。筒体２の回転角速度は、モータ５０の回転軸５０２の回転角速度と同じである。筒体２の回転数は、モータ５０の回転軸５０２の回転数と同じである。   The drive device 5 includes a motor 50, a drive circuit 51, a pulley 52, and a rotating belt 53. The motor 50 has a cylindrical rotating shaft 502 protruding from a motor body (body) 501. The drive circuit 51 drives the motor 50. The pulley 52 is formed in a disk shape. The pulley 52 is connected to the rotating shaft 502 of the motor 50. The rotating belt 53 is spanned between the outer peripheral surface of the pulley 52 and the outer peripheral surface of the cylindrical body 2. Thereby, the drive device 5 can rotate the cylinder 2. The rotation direction of the cylinder 2 is the same as the rotation direction of the rotation shaft 502 of the motor 50. The rotational angular velocity of the cylinder 2 is the same as the rotational angular velocity of the rotation shaft 502 of the motor 50. The rotational speed of the cylinder 2 is the same as the rotational speed of the rotating shaft 502 of the motor 50.

分離装置１ａは、駆動装置５及び制御装置７へ電力を供給する電源装置８を備えているのが好ましい。電源装置８は、例えば、外部の交流電源から供給される交流電圧から駆動装置５及び制御装置７に適した電圧を生成して出力するように構成されているのが好ましい。   The separation device 1 a preferably includes a power supply device 8 that supplies power to the drive device 5 and the control device 7. The power supply device 8 is preferably configured to generate and output a voltage suitable for the drive device 5 and the control device 7 from, for example, an AC voltage supplied from an external AC power supply.

分離装置１ａは、筒体２を収納するケース７０を備えている。ケース７０は、直方体状に形成されている。ケース７０には、流路３の流入口３１を露出させる第１開口部７１と、流路３の流出口３２を露出させる第２開口部７２と、が形成されている。第１開口部７１は、ケース７０において、筒体２の中心線２０に直交する平板状の第１壁７０１に形成されている。第２開口部７２は、ケース７０において、筒体２の中心線２０に直交する平板状の第２壁７０２に形成されている。第１開口部７１の開口形状は、円形状である。第１開口部７１の内径は、筒体２の外径よりも大きい。第２開口部７２の開口形状は、円形状である。第２開口部７２の内径は、流出口３２の内径と略同じである。分離装置１ａでは、筒体２の第１端２１が第１開口部７１内に配置され、筒体２の第２端２２が第２開口部７２よりも第１開口部７１に近い側に配置されている。   The separation device 1 a includes a case 70 that houses the cylindrical body 2. The case 70 is formed in a rectangular parallelepiped shape. The case 70 is formed with a first opening 71 that exposes the inlet 31 of the flow path 3 and a second opening 72 that exposes the outlet 32 of the flow path 3. The first opening 71 is formed in a flat first wall 701 that is orthogonal to the center line 20 of the cylinder 2 in the case 70. The second opening 72 is formed in the plate-like second wall 702 orthogonal to the center line 20 of the cylinder 2 in the case 70. The opening shape of the first opening 71 is circular. The inner diameter of the first opening 71 is larger than the outer diameter of the cylindrical body 2. The opening shape of the second opening 72 is a circular shape. The inner diameter of the second opening 72 is substantially the same as the inner diameter of the outlet 32. In the separation device 1a, the first end 21 of the cylindrical body 2 is disposed in the first opening 71, and the second end 22 of the cylindrical body 2 is disposed closer to the first opening 71 than the second opening 72 is. Has been.

ケース７０には、排出孔２５よりも筒体２の中心線２０から離れた位置に、排出孔２５に連通する貫通孔７５が形成されている。貫通孔７５は、排出孔２５から排出される固体を通すことができる大きさに形成されている。また、ケース７０は、第２開口部７２の周部から第１開口部７１側へ突出する第１流管７３と、第２開口部７２の周部から反対側へ突出する第２流管７４と、を一体に備えている。第１流管７３及び第２流管７４は、円筒状に形成されている。第１流管７３及び第２流管７４それぞれの内径は、第２開口部７２の内径と同じであるのが好ましい。   In the case 70, a through hole 75 communicating with the discharge hole 25 is formed at a position farther from the center line 20 of the cylinder 2 than the discharge hole 25. The through hole 75 is formed in a size that allows the solid discharged from the discharge hole 25 to pass through. The case 70 includes a first flow pipe 73 that protrudes from the peripheral portion of the second opening 72 toward the first opening 71 and a second flow tube 74 that protrudes from the peripheral portion of the second opening 72 to the opposite side. And are integrally provided. The first flow tube 73 and the second flow tube 74 are formed in a cylindrical shape. The inner diameter of each of the first flow pipe 73 and the second flow pipe 74 is preferably the same as the inner diameter of the second opening 72.

ケース７０は、筒体２だけでなく、モータ５０の一部及び回転ベルト５３を収納する大きさに形成されている。ケース７０は、モータ５０のモータ本体５０１を固定できるように構成されている。   The case 70 is sized to accommodate not only the cylinder 2 but also a part of the motor 50 and the rotating belt 53. The case 70 is configured so that the motor body 501 of the motor 50 can be fixed.

ケース７０には、筒体２の第１端２１を回転自在に保持する第１軸受８１と、筒体２の第２端２２を回転自在に保持する第２軸受８２と、が固定されている。これにより、分離装置１ａでは、筒体２をより安定して回転させることが可能となる。   A first bearing 81 that rotatably holds the first end 21 of the cylindrical body 2 and a second bearing 82 that rotatably holds the second end 22 of the cylindrical body 2 are fixed to the case 70. . Thereby, in the separation apparatus 1a, it becomes possible to rotate the cylinder 2 more stably.

図２では、筒体２の回転方向を太線の矢印で模式的に示してある。筒体２の回転方向は、筒体２を軸方向の第１端２１側から見て、反時計回りの方向である。筒体２の回転方向は、筒体２を軸方向の第２端２２側から見て、時計回りの方向である。   In FIG. 2, the rotation direction of the cylinder 2 is schematically shown by a thick arrow. The rotation direction of the cylinder 2 is a counterclockwise direction when the cylinder 2 is viewed from the first end 21 side in the axial direction. The rotation direction of the cylinder 2 is a clockwise direction when the cylinder 2 is viewed from the second end 22 side in the axial direction.

設定部６は、筒体２の回転数を設定できるように構成されている。言い換えれば、設定部６は、モータ５０の回転軸５０２の回転数を設定できるように構成されていることにより、筒体２の回転数を設定できる。これにより、分離装置１ａでは、筒体２の回転数を変更することができる。設定部６は、例えば、ポテンショメータ等によって構成することができる。   The setting unit 6 is configured to set the number of rotations of the cylindrical body 2. In other words, the setting unit 6 can set the number of rotations of the cylindrical body 2 by being configured to be able to set the number of rotations of the rotating shaft 502 of the motor 50. Thereby, in the separation apparatus 1a, the rotation speed of the cylinder 2 can be changed. The setting unit 6 can be configured by, for example, a potentiometer.

制御装置７は、設定部６で設定された回転数で駆動装置５が筒体２を回転させるように駆動回路５１を制御する。制御装置７は、例えば、コンピュータ（マイクロコンピュータ等）に所定のプログラムを実行させることにより実現することができる。所定のプログラムは、例えば、コンピュータのメモリに記憶されていればよい。制御装置７は、コンピュータに限らず、適宜の機能回路を組み合わせて構成してもよい。   The control device 7 controls the drive circuit 51 so that the drive device 5 rotates the cylindrical body 2 at the number of rotations set by the setting unit 6. The control device 7 can be realized, for example, by causing a computer (such as a microcomputer) to execute a predetermined program. For example, the predetermined program may be stored in a memory of a computer. The control device 7 is not limited to a computer, and may be configured by combining appropriate functional circuits.

図３は、分離装置１ａにおける筒体２の回転数と分粒径との関係を示すグラフである。図３は、筒体２の内径が１０ｍｍ、筒体２の長さＬ１（図２参照）が３０ｍｍの場合の実験データである。ここで、図３中の「◆」は、筒体２における流量が０．５Ｌ／ｍｉｎの場合の５０％分粒径の実験データである。また、図３中の「■」は、筒体２における流量（流路３を通る流量）が１．０Ｌ／ｍｉｎの場合の５０％分粒径の実験データである。図３から、分離装置１ａでは、筒体２における流量を一定として筒体２の回転数を変えることにより５０％分粒径を変えることができるのが分かる。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the number of rotations of the cylinder 2 and the particle size in the separation device 1a. FIG. 3 shows experimental data when the inner diameter of the cylinder 2 is 10 mm and the length L1 (see FIG. 2) of the cylinder 2 is 30 mm. Here, “♦” in FIG. 3 is experimental data of 50% particle size when the flow rate in the cylinder 2 is 0.5 L / min. Further, “■” in FIG. 3 is experimental data of 50% particle diameter when the flow rate in the cylinder 2 (flow rate through the flow path 3) is 1.0 L / min. From FIG. 3, it can be seen that in the separation device 1a, the particle diameter can be changed by 50% by changing the rotational speed of the cylinder 2 while keeping the flow rate in the cylinder 2 constant.

図４は、分離装置１ａにおける筒体２の内径と分粒径との関係を示すグラフである。図４は、筒体２の長さＬ１が３０ｍｍ、筒体２における流量が０．５Ｌ／ｍｉｎの場合の実験データである。ここで、図４中の「◆」は、筒体２の回転数が１０００ｒｐｍの場合の５０％分粒径の実験データである。また、図４中の「■」は、筒体２の回転数が２０００ｒｐｍの場合の５０％分粒径の実験データである。また、図４中の「▲」は、筒体２の回転数が３０００ｒｐｍの場合の５０％分粒径の実験データである。図４から、分離装置１ａでは、筒体２の長さＬ１、筒体２における流量及び筒体２の回転数それぞれを一定として筒体２の内径を変えることにより５０％分粒径を変えることができるのが分かる。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the inner diameter and the particle size of the cylinder 2 in the separation device 1a. FIG. 4 shows experimental data when the length L1 of the cylinder 2 is 30 mm and the flow rate in the cylinder 2 is 0.5 L / min. Here, “♦” in FIG. 4 is experimental data of 50% particle diameter when the rotational speed of the cylinder 2 is 1000 rpm. Further, “■” in FIG. 4 is experimental data of 50% particle diameter when the rotational speed of the cylinder 2 is 2000 rpm. Further, “４” in FIG. 4 is experimental data of 50% particle diameter when the rotational speed of the cylinder 2 is 3000 rpm. From FIG. 4, in the separation device 1 a, the particle diameter is changed by 50% by changing the inner diameter of the cylinder 2 while keeping the length L1 of the cylinder 2, the flow rate in the cylinder 2 and the rotation speed of the cylinder 2 constant. I can see that

図５は、分離装置１ａにおける筒体２の回転数と圧力損失との関係を示すグラフである。図５は、筒体２の長さＬ１が３０ｍｍ、筒体２における流量が０．５Ｌ／ｍｉｎの場合の実験データである。ここで、図５中の「◆」は、筒体２の内径が１０ｍｍの場合の５０％分粒径の実験データである。また、図５中の「■」は、筒体２の内径が２０ｍｍの場合の５０％分粒径の実験データである。また、図５中の「▲」は、筒体２の内径が５０ｍｍの場合の５０％分粒径の実験データである。図５から、分離装置１ａでは、筒体２の長さＬ１、筒体２における流量及び筒体２の内径それぞれを一定とした場合、筒体２の回転数を変えても圧力損失がほとんど変化しないことが変わる。言い換えれば、分離装置１ａでは、回転数を大きくしても圧力損失が増えない傾向にあることが分かる。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the rotational speed of the cylinder 2 and the pressure loss in the separation device 1a. FIG. 5 shows experimental data when the length L1 of the cylinder 2 is 30 mm and the flow rate in the cylinder 2 is 0.5 L / min. Here, “♦” in FIG. 5 is experimental data of 50% particle diameter when the inner diameter of the cylinder 2 is 10 mm. Further, “■” in FIG. 5 is experimental data of 50% particle diameter when the inner diameter of the cylinder 2 is 20 mm. Further, “▲” in FIG. 5 is experimental data of 50% particle diameter when the inner diameter of the cylinder 2 is 50 mm. From FIG. 5, in the separation device 1a, when the length L1 of the cylindrical body 2, the flow rate in the cylindrical body 2 and the inner diameter of the cylindrical body 2 are constant, the pressure loss changes substantially even if the rotational speed of the cylindrical body 2 is changed. What does not change will change. In other words, it can be seen that the pressure loss does not increase in the separation device 1a even if the rotational speed is increased.

分離装置１ａでは、流路３に入った気体に含まれていた固体は、流路３において螺旋状に回転するときに筒体２の中心線２０から筒体２の内周面２３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２３へ向かい、筒体２の内周面２３付近を内周面２３に沿って螺旋状に回転する。そして、分離装置１ａでは、排出孔２５付近を回転していた固体が、その固体に作用していた遠心力により、排出孔２５を通して排出される。固体に作用する遠心力は、固体の質量と、固体の円運動の半径と、に比例する。円運動の半径は、筒体２の中心線２０に直交する方向における中心線２０と固体との距離である。固体の質量をｍ、固体の速度をｖ、円運動の半径をｒとすると、遠心力の大きさはｍｖ２／ｒである。ここで、角速度をωとすると、ｖ＝ｒωなので、遠心力の大きさは、ｍω２ｒである。要するに、固体には、ωの二乗に比例した遠心力が作用する。 In the separation device 1a, the solid contained in the gas that has entered the flow path 3 is directed from the center line 20 of the cylindrical body 2 toward the inner peripheral surface 23 of the cylindrical body 2 when rotating in a spiral manner in the flow path 3. Receive centrifugal force. The solid subjected to the centrifugal force moves toward the inner peripheral surface 23 of the cylinder 2 and rotates in a spiral manner along the inner peripheral surface 23 in the vicinity of the inner peripheral surface 23 of the cylinder 2. In the separation device 1a, the solid rotating around the discharge hole 25 is discharged through the discharge hole 25 by the centrifugal force acting on the solid. The centrifugal force acting on the solid is proportional to the mass of the solid and the radius of the circular motion of the solid. The radius of the circular motion is a distance between the center line 20 and the solid in a direction orthogonal to the center line 20 of the cylindrical body 2. If the mass of the solid is m, the velocity of the solid is v, and the radius of the circular motion is r, the magnitude of the centrifugal force is mv 2 / r. Here, assuming that the angular velocity is ω, since v = rω, the magnitude of the centrifugal force is mω 2 r. In short, a centrifugal force proportional to the square of ω acts on the solid.

分離装置１ａでは、分粒径の微粒子（規定粒径の微粒子）を分離できるように、設定部６において、筒体２の回転数を設定してある。したがって、分離装置１ａでは、分粒径以上の固体を分離することが可能となる。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、１．０μｍ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、粒子の沈降速度によって測定される粒径である。分離装置１ａで分離されずに気体中に残る固体としては、分離装置１ａ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、質量が小さな微粒子）を挙げることができる。   In the separation device 1a, the rotational speed of the cylindrical body 2 is set in the setting unit 6 so that fine particles having a particle size (fine particles having a specified particle size) can be separated. Therefore, in the separation device 1a, it is possible to separate a solid having a particle size or larger. As fine particles having a prescribed particle diameter, for example, particles having an aerodynamic particle diameter of 1.0 μm are assumed. “Aerodynamic particle size” means the diameter of a particle such that the aerodynamic behavior is equivalent to a spherical particle with a specific gravity of 1.0. Aerodynamic particle size is the particle size measured by the sedimentation rate of the particles. Examples of the solid that remains in the gas without being separated by the separation device 1a include fine particles having a smaller particle diameter than the fine particles that are supposed to be separated by the separation device 1a (in other words, fine particles having a small mass). .

分離装置１ａでは、送風装置４を動作させ、かつ、駆動装置５により筒体２を回転させる。これにより、分離装置１ａでは、流路３の流入口３１よりも上流側の気体（流路３の外側で流入口３１付近にある気体）及び流路３に流入した気体に対して筒体２の中心線２０のまわりの回転方向の力を与えることが可能となる。より詳細には、分離装置１ａでは、送風装置４を動作させ、かつ、筒体２を第１端２１側から見て反時計回り方向に回転させることにより、流路３の流入口３１よりも上流側の物質（気体、気体中に含まれている固体）及び流路３を通る物質を螺旋状に回転させることができる。「螺旋状に回転」とは、螺旋状に旋回と同じ意味である。図１Ａ及び２では、物質が螺旋状に回転する方向を点線の矢印で模式的に示してある。分離装置１ａでは、物質が流入口３１に流入する前に物質の旋回流が発生するので、流入口３１に流入する前の物質に遠心力が働き、流路３内でのみ物質に遠心力が働くような構成に比べて、分粒効率を向上させることが可能となる。   In the separation device 1 a, the blower 4 is operated and the cylinder 2 is rotated by the drive device 5. As a result, in the separation device 1a, the cylinder 2 with respect to the gas upstream of the inlet 31 of the flow path 3 (the gas near the inlet 31 outside the flow path 3) and the gas flowing into the flow path 3 It is possible to apply a force in the rotational direction around the center line 20. More specifically, in the separation device 1a, the air blower 4 is operated, and the cylindrical body 2 is rotated counterclockwise as viewed from the first end 21 side, so that it is more than the inlet 31 of the flow path 3. The upstream material (gas, solid contained in the gas) and the material passing through the flow path 3 can be spirally rotated. “Rotating in a spiral” has the same meaning as turning in a spiral. In FIGS. 1A and 2, the direction in which the substance rotates spirally is schematically shown by dotted arrows. In the separation device 1a, since a swirling flow of the substance is generated before the substance flows into the inlet 31, the centrifugal force acts on the substance before flowing into the inlet 31, and the centrifugal force acts on the substance only in the flow path 3. Compared to a working configuration, it is possible to improve the sizing efficiency.

分離装置１ａでは、流路３を通る気流に含まれている分粒径以上の固体（微粒子６１）を排出孔２５から外部へ排出でき、分粒径以上の固体が分離された気体を流出口３２から下流側へ流すことができる。よって、分離装置１ａは、圧力損失の低減を図りながらも分粒特性の向上を図れ、かつ、分粒特性を容易に変えることが可能となる。   In the separation device 1a, solids (particulates 61) having a particle size or larger included in the airflow passing through the flow path 3 can be discharged to the outside from the discharge holes 25, and the gas from which the solids having the particle size or larger are separated is discharged from the outlet. 32 can flow downstream. Therefore, the separation device 1a can improve the sizing characteristics while reducing the pressure loss, and can easily change the sizing characteristics.

図６は、分離装置１ａを備えた空気浄化システム３００の概略構成図である。   FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an air purification system 300 including the separation device 1a.

分離装置１ａのうち送風装置４を含まない分離装置本体１０ａは、住戸４００の屋外に配置される室外機３０１のハウジング３０２内に配置される。一方、送風装置４は、住戸４００の天井裏に配置される。   The separation device main body 10 a that does not include the blower 4 in the separation device 1 a is disposed in the housing 302 of the outdoor unit 301 that is disposed outside the dwelling unit 400. On the other hand, the blower 4 is arranged behind the ceiling of the dwelling unit 400.

分離装置本体１０ａは、空気中の微粒子６１を室外機３０１におけるハウジング３０２の外に排出するように構成されている。微粒子６１は、上述の規定粒径以上の微粒子であり、空気動力学的粒子径が、１．０μｍの粒子を想定している。   The separation device main body 10a is configured to discharge the particulates 61 in the air to the outside of the housing 302 in the outdoor unit 301. The fine particle 61 is a fine particle having a particle diameter equal to or larger than the above-mentioned specified particle diameter, and is assumed to have an aerodynamic particle diameter of 1.0 μm.

ハウジング３０２には、空気の流入口３０３と、微粒子６１等の固体を排出する固体排出口３０４と、清浄化された空気の流出口と、が形成されている。ハウジング３０２の流入口３０３には、第１のメッシュが配置されているのが好ましい。ハウジング３０２の固体排出口３０４には、第２のメッシュが配置されているのが好ましい。ハウジング３０２には、固体排出口３０４が複数形成されている。分離装置本体１０ａでは、ケース７０をハウジング３０２に固定してある。より詳細には、複数の固体排出口３０４は、筒体２の外周方向において離れて形成されている。   The housing 302 is formed with an air inlet 303, a solid outlet 304 for discharging solids such as the fine particles 61, and a purified air outlet. A first mesh is preferably disposed at the inlet 303 of the housing 302. A second mesh is preferably disposed at the solid outlet 304 of the housing 302. A plurality of solid outlets 304 are formed in the housing 302. In the separation apparatus main body 10 a, the case 70 is fixed to the housing 302. More specifically, the plurality of solid discharge ports 304 are formed away from each other in the outer circumferential direction of the cylindrical body 2.

空気浄化システム３００は、室外機３０１により浄化された空気を住戸４００内へ流すための第１ダクト３１１と、第１ダクト３１１で給気された空気を更に浄化するためのフィルタ装置３１７と、を備える。フィルタ装置３１７は、例えば、エアフィルタとして、ＨＥＰＡフィルタ（high efficiency particulate air filter）を備える。「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。フィルタ装置３１７は、１００％の粒子捕集効率を必須の条件とはしない。ただし、フィルタ装置３１７は、気体中に含まれている固体の捕集効率がより高いのが好ましい。   The air purification system 300 includes a first duct 311 for flowing the air purified by the outdoor unit 301 into the dwelling unit 400, and a filter device 317 for further purifying the air supplied by the first duct 311. Prepare. The filter device 317 includes, for example, a HEPA filter (high efficiency particulate air filter) as an air filter. The “HEPA filter” is an air filter having a particle collection rate of 99.97% or more with respect to particles having a particle size of 0.3 μm at a rated flow rate and an initial pressure loss of 245 Pa or less. The filter device 317 does not make particle collection efficiency of 100% an essential condition. However, it is preferable that the filter device 317 has a higher collection efficiency of the solid contained in the gas.

図６では、空気の流れを白抜きの矢印で模式的に示してある。また、図６では、分離装置本体１０ａによって空気から分離して排出する微粒子６１と、フィルタ装置３１７で捕集する超微粒子６０と、を模式的に示してある。超微粒子６０は、微粒子６１よりも粒径が小さく、かつ、ＨＥＰＡフィルタで除去できる粒径の微粒子である。   In FIG. 6, the air flow is schematically shown by white arrows. FIG. 6 schematically shows the fine particles 61 that are separated from the air by the separation device body 10a and discharged, and the ultrafine particles 60 that are collected by the filter device 317. The ultrafine particles 60 are fine particles having a particle size smaller than that of the fine particles 61 and a particle size that can be removed by a HEPA filter.

また、空気浄化システム３００は、フィルタ装置３１７と送風装置４との間に配置された第２ダクト３１２と、送風装置４の下流側に配置された分配器３１８と、送風装置４と分配器３１８との間に配置された第３ダクト３１３と、を備える。分配器３１８には、住戸４００内の複数の区画４０１（例えば、リビング、寝室等）それぞれへ空気を給気するための複数の第４ダクト３１４が接続されている。フィルタ装置３１７、第２ダクト３１２、送風装置４、第３ダクト３１３及び分配器３１８は、住戸４００の天井裏に配置される。   The air purification system 300 includes a second duct 312 disposed between the filter device 317 and the blower device 4, a distributor 318 disposed on the downstream side of the blower device 4, and the blower device 4 and the distributor 318. 3rd duct 313 arrange | positioned between these. A plurality of fourth ducts 314 for supplying air to each of a plurality of sections 401 (for example, a living room, a bedroom, etc.) in the dwelling unit 400 are connected to the distributor 318. Filter device 317, second duct 312, blower device 4, third duct 313, and distributor 318 are arranged behind the ceiling of dwelling unit 400.

空気浄化システム３００では、室外機３０１が分離装置本体１０ａを備えることにより、ＰＭ２．５等の微粒子６１がフィルタ装置３１７へ到達するの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３００は、フィルタ装置３１７の長寿命化を図ることが可能となる。言い換えれば、空気浄化システム３００では、フィルタ装置３１７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３００では、フィルタ装置３１７の交換頻度を少なくすることが可能とする。   In the air purification system 300, the outdoor unit 301 includes the separation device main body 10a, so that the particulates 61 such as PM2.5 can be prevented from reaching the filter device 317. As a result, the air purification system 300 can extend the life of the filter device 317. In other words, in the air purification system 300, it is possible to suppress an increase in pressure loss due to an increase in the total mass of fine particles or the like collected by the filter device 317. Thereby, in the air purification system 300, the replacement frequency of the filter device 317 can be reduced.

分離装置１ａは、送風装置４、駆動装置５及び制御装置７の運転を開始する運転スイッチの操作部を備えているのが好ましい。   It is preferable that the separation device 1 a includes an operation unit of an operation switch that starts operation of the blower device 4, the drive device 5, and the control device 7.

筒体２は、流路３に関して、筒体２の軸方向に直交する流路断面が円形状であり、流入口３１の口径が流入口３１以外の口径以上となる円筒状の形状であれば、上述の例に限定されない。   If the cylindrical body 2 is a cylindrical shape with respect to the flow path 3, the cross section of the flow path orthogonal to the axial direction of the cylindrical body 2 is circular, and the diameter of the inlet 31 is equal to or larger than the diameter other than the inlet 31. It is not limited to the above example.

例えば、本実施形態の分離装置１ａの第１変形例では、筒体２が、図７に示すように、第１端２１の内径が他の部位に比べて大きくなっている形状でもよい。また、本実施形態の分離装置１ａの第２変形例では、筒体２が、図８に示すように、流入口３１から流出口３２に向かう方向において内径が漸減するテーパ円筒状でもよい。   For example, in the first modified example of the separation device 1a of the present embodiment, the cylindrical body 2 may have a shape in which the inner diameter of the first end 21 is larger than that of other parts as shown in FIG. Moreover, in the 2nd modification of the separation apparatus 1a of this embodiment, as shown in FIG. 8, the cylindrical body 2 may have a tapered cylindrical shape whose inner diameter gradually decreases in the direction from the inlet 31 to the outlet 32.

また、本実施形態の分離装置１ａの第３変形例では、図９に示すように、筒体２の内径が一定で、かつ、筒体２の第１端２１において内周面２３から径方向へ突出した複数の突起２６を備えていてもよい。ただし、突起２６の突出寸法は、流入口３１の内径の半分よりも十分に小さいのが好ましく、内径の４分の１以下であるのが好ましい。   Further, in the third modified example of the separation device 1a of the present embodiment, as shown in FIG. 9, the inner diameter of the cylindrical body 2 is constant, and the first end 21 of the cylindrical body 2 is radial from the inner peripheral surface 23. A plurality of protrusions 26 may be provided. However, the protrusion dimension of the protrusion 26 is preferably sufficiently smaller than half the inner diameter of the inflow port 31, and is preferably equal to or less than a quarter of the inner diameter.

また、本実施形態の分離装置１ａの第４変形例では、図１０に示すように、筒体２の内径が一定で、かつ、筒体２の第１端２１において内周面２３から突出する複数の羽根２７を備えている。筒体２の径方向における羽根２７の突出寸法は、流入口３１の内径の半分よりも十分に小さいのが好ましく、内径の４分の１以下であるのが好ましい。複数の羽根２７は、それぞれが、筒体２の内周面２３に沿った仮想の螺旋形状の一部により構成されているのが好ましい。第４変形例では、複数の羽根２７と駆動装置５（図１Ａ参照）とで、筒体２の内部空間により構成される流路３に気体を流す送風装置を構成してもよい。この場合でも、送風装置は、流入口３１よりも下流側にある。図１０中の太線の矢印は、筒体２の回転方向を示している。   Moreover, in the 4th modification of the separation apparatus 1a of this embodiment, as shown in FIG. 10, the internal diameter of the cylinder 2 is constant, and it protrudes from the internal peripheral surface 23 in the 1st end 21 of the cylinder 2. As shown in FIG. A plurality of blades 27 are provided. The projecting dimension of the blade 27 in the radial direction of the cylindrical body 2 is preferably sufficiently smaller than half of the inner diameter of the inflow port 31 and is preferably equal to or less than a quarter of the inner diameter. Each of the plurality of blades 27 is preferably constituted by a part of a virtual spiral shape along the inner peripheral surface 23 of the cylindrical body 2. In the fourth modification, a plurality of blades 27 and the driving device 5 (see FIG. 1A) may constitute a blower that causes gas to flow through the flow path 3 configured by the internal space of the cylindrical body 2. Even in this case, the blower is located downstream of the inflow port 31. A thick arrow in FIG. 10 indicates the rotation direction of the cylinder 2.

また、本実施形態の分離装置１ａの第５変形例では、図１１に示すように、筒体２が、流入口３１から流出口３２に向かう方向において内径が漸減するテーパ円筒状であり、かつ、筒体２の第１端２１において内周面２３から突出する複数の羽根２７を備えている。筒体２の径方向における羽根２７の突出寸法は、流入口３１の内径の半分よりも十分に小さいのが好ましく、内径の４分の１以下であるのが好ましい。第５変形例では、複数の羽根２７と駆動装置５（図１Ａ参照）とで、筒体２の内部空間により構成される流路３に気体を流す送風装置を構成してもよい。この場合でも、送風装置は、流入口３１よりも下流側にある。図１１中の太線の矢印は、筒体２の回転方向を示している。   Moreover, in the 5th modification of the separation apparatus 1a of this embodiment, as shown in FIG. 11, the cylinder 2 is a taper cylinder shape in which an internal diameter reduces gradually in the direction which goes to the outflow port 32 from the inflow port 31, and A plurality of blades 27 projecting from the inner peripheral surface 23 at the first end 21 of the cylindrical body 2 are provided. The projecting dimension of the blade 27 in the radial direction of the cylindrical body 2 is preferably sufficiently smaller than half of the inner diameter of the inflow port 31 and is preferably equal to or less than a quarter of the inner diameter. In the fifth modification, a plurality of blades 27 and the driving device 5 (see FIG. 1A) may constitute a blower that causes gas to flow through the flow path 3 formed by the internal space of the cylindrical body 2. Even in this case, the blower is located downstream of the inflow port 31. A thick arrow in FIG. 11 indicates the rotation direction of the cylinder 2.

また、本実施形態の分離装置１ａの第６変形例では、図１２に示すように、筒体２の内径が一定で、かつ、筒体２の第２端２２において内周面２３から突出する複数の羽根２７を備えている。筒体２の径方向における羽根２７の突出寸法は、流出口３２の内径の半分よりも十分に小さいのが好ましく、内径の４分の１以下であるのが好ましい。第６変形例では、複数の羽根２７と駆動装置５（図１Ａ参照）とで、筒体２の内部空間により構成される流路３に気体を流す送風装置を構成してもよい。この場合でも、送風装置は、流入口３１よりも下流側にある。図１２中の太線の矢印は、筒体２の回転方向を示している。   Further, in the sixth modification of the separation device 1a of the present embodiment, as shown in FIG. 12, the cylindrical body 2 has a constant inner diameter and protrudes from the inner peripheral surface 23 at the second end 22 of the cylindrical body 2. A plurality of blades 27 are provided. The projecting dimension of the blade 27 in the radial direction of the cylindrical body 2 is preferably sufficiently smaller than half of the inner diameter of the outlet 32 and is preferably equal to or less than a quarter of the inner diameter. In the sixth modification, a plurality of blades 27 and the driving device 5 (see FIG. 1A) may constitute a blower that causes gas to flow through the flow path 3 formed by the internal space of the cylindrical body 2. Even in this case, the blower is located downstream of the inflow port 31. A thick arrow in FIG. 12 indicates the rotation direction of the cylinder 2.

また、本実施形態の分離装置１ａの第７変形例では、図１３に示すように、筒体２が、流入口３１から流出口３２に向かう方向において内径が漸減するテーパ円筒状であり、かつ、筒体２の第２端２２において内周面２３から突出する複数の羽根２７を備えている。筒体２の径方向における羽根２７の突出寸法は、流出口３２の内径の半分よりも十分に小さいのが好ましく、内径の４分の１以下であるのが好ましい。第７変形例では、複数の羽根２７と駆動装置５（図１Ａ参照）とで、筒体２の内部空間により構成される流路３に気体を流す送風装置を構成してもよい。この場合でも、送風装置は、流入口３１よりも下流側にある。図１３中の太線の矢印は、筒体２の回転方向を示している。   Further, in the seventh modified example of the separation device 1a of the present embodiment, as shown in FIG. 13, the cylindrical body 2 has a tapered cylindrical shape whose inner diameter gradually decreases in the direction from the inlet 31 to the outlet 32, and A plurality of blades 27 projecting from the inner peripheral surface 23 at the second end 22 of the cylindrical body 2 are provided. The projecting dimension of the blade 27 in the radial direction of the cylindrical body 2 is preferably sufficiently smaller than half of the inner diameter of the outlet 32 and is preferably equal to or less than a quarter of the inner diameter. In the seventh modification, a plurality of blades 27 and the driving device 5 (see FIG. 1A) may constitute a blower that causes gas to flow through the flow path 3 that is configured by the internal space of the cylindrical body 2. Even in this case, the blower is located downstream of the inflow port 31. A thick arrow in FIG. 13 indicates the rotation direction of the cylinder 2.

また、本実施形態の分離装置１ａの第８変形例では、第４変形例と同様、図１４に示すように、筒体２の内径が一定で、かつ、筒体２の第１端２１において内周面２３から突出する複数の羽根２７を備えている。第８変形例では、複数の羽根２７と駆動装置５（図１Ａ参照）とで、筒体２の内部空間により構成される流路３に気体を流す送風装置を構成してもよい。この場合でも、送風装置は、流入口３１よりも下流側にある。第８変形例では、複数の羽根２７それぞれの一端が流入口３１よりも上流側にある点が第４変形例と相違するだけである。要するに、送風装置は、流入口３１よりも下流側にあればよく、複数の羽根２７それぞれの一部が流入口３１よりも上流側にあってもよい。図１４中の太線の矢印は、筒体２の回転方向を示している。   Further, in the eighth modified example of the separation device 1a of the present embodiment, as in the fourth modified example, as shown in FIG. 14, the inner diameter of the cylindrical body 2 is constant and at the first end 21 of the cylindrical body 2. A plurality of blades 27 protruding from the inner peripheral surface 23 are provided. In the eighth modification, a plurality of blades 27 and the driving device 5 (see FIG. 1A) may constitute a blower that causes gas to flow through the flow path 3 that is configured by the internal space of the cylindrical body 2. Even in this case, the blower is located downstream of the inflow port 31. The eighth modification is different from the fourth modification only in that one end of each of the plurality of blades 27 is on the upstream side of the inflow port 31. In short, the blower device only needs to be downstream of the inflow port 31, and a part of each of the plurality of blades 27 may be upstream of the inflow port 31. A thick arrow in FIG. 14 indicates the rotation direction of the cylinder 2.

（実施形態２）
以下では、本実施形態の分離装置１ｂを備えた計測器６００について、図１５〜１９に基づいて説明する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、実施形態１と同一の符号を付して説明を適宜省略する。 (Embodiment 2)
Below, the measuring device 600 provided with the separation apparatus 1b of this embodiment is demonstrated based on FIGS. In addition, about the component similar to Embodiment 1, the code | symbol same as Embodiment 1 is attached | subjected and description is abbreviate | omitted suitably.

分離装置１ｂの基本構成は、実施形態１の分離装置１ａと略同じであり、排出孔２５から排出された固体を捕集する捕集部９を備える点が相違する。これにより、分離装置１ｂでは、筒体２の排出孔２５から排出された分粒径の固体（微粒子６１）を捕集部９で捕集することが可能となる。捕集部９は、ケース７０に対して着脱自在であるのが好ましい。また、分離装置１ｂの基本構成が実施形態１の分離装置１ａと略同じであるから、分離装置１ｂでは、分離装置１ａと同様、圧力損失の低減を図りながらも分粒特性の向上を図れ、かつ、分粒特性を容易に変えることが可能となる。   The basic configuration of the separation device 1b is substantially the same as the separation device 1a of the first embodiment, and is different in that the separation device 1b includes a collection unit 9 that collects the solid discharged from the discharge hole 25. As a result, in the separation device 1 b, it is possible to collect the solid (fine particles 61) having a particle size discharged from the discharge hole 25 of the cylindrical body 2 by the collection unit 9. The collection unit 9 is preferably detachable from the case 70. In addition, since the basic configuration of the separation device 1b is substantially the same as that of the separation device 1a of the first embodiment, the separation device 1b can improve the sizing characteristics while reducing the pressure loss as in the separation device 1a. In addition, the sizing characteristics can be easily changed.

計測器６００は、分粒径未満の計測対象粒子の質量濃度を求め、求めた質量濃度を表示できるように構成されている。本実施形態では、計測対象粒子の一例として、煙草の煙粒子を想定している。   The measuring instrument 600 is configured to obtain the mass concentration of the measurement target particle having a particle size smaller than that and display the obtained mass concentration. In the present embodiment, cigarette smoke particles are assumed as an example of measurement target particles.

計測器６００は、分離装置１ｂと、粒子検知モジュール６０１と、フィルタ装置６０２と、回路モジュール６０３と、表示装置６０８と、設定部６と、を備える。   The measuring instrument 600 includes a separation device 1b, a particle detection module 601, a filter device 602, a circuit module 603, a display device 608, and a setting unit 6.

分離装置１ｂは、分離装置本体１０ｂと、送風装置４と、を備える。分離装置本体１０ｂの基本構成は、実施形態１で説明した分離装置本体１０ａと略同じであり、排出孔２５から排出された固体を捕集する捕集部９を備える点が相違する。分離装置１ｂは、分離装置本体１０ｂが、粒子検知モジュール６０１及びフィルタ装置６０２よりも上流側に配置され、送風装置４が、フィルタ装置６０２よりも下流側に配置されている。なお、図１６中の白抜きの矢印は、気体の流れを模式的に示している。より詳細には、分離装置本体１０ｂに向かう白抜きの矢印、粒子検知モジュール６０１に向かう白抜きの矢印及びフィルタ装置６０２に向かう白抜きの矢印は、エアロゾル（煙草の煙粒子）を含む気体の流れを模式的に示している。また、送風装置４に向かう白抜きの矢印及び送風装置４から下流側へ向かう白抜きの矢印は、フィルタ装置６０２でエアロゾルが取り除かれた後の気体の流れを模式的に示している。   The separation device 1 b includes a separation device body 10 b and a blower device 4. The basic configuration of the separation device main body 10b is substantially the same as that of the separation device main body 10a described in the first embodiment, and is different in that the separation device main body 10b includes a collection unit 9 that collects solids discharged from the discharge holes 25. In the separation device 1 b, the separation device main body 10 b is disposed on the upstream side of the particle detection module 601 and the filter device 602, and the blower device 4 is disposed on the downstream side of the filter device 602. In addition, the white arrow in FIG. 16 has shown typically the flow of gas. More specifically, the white arrow heading toward the separation device main body 10b, the white arrow heading toward the particle detection module 601 and the white arrow heading toward the filter device 602 indicate the flow of gas containing aerosol (cigarette smoke particles). Is schematically shown. Moreover, the white arrow which goes to the air blower 4 and the white arrow which goes downstream from the air blower 4 have shown typically the flow of the gas after the aerosol is removed by the filter apparatus 602.

粒子検知モジュール６０１は、チャンバ６１０と、発光素子６１１と、発光素子６１１から放射される光を制御する第１レンズ６１２と、受光素子６１３と、受光素子６１３の受光面の前方に配置される第２レンズ６１４と、を備える。   The particle detection module 601 is disposed in front of the chamber 610, the light emitting element 611, the first lens 612 that controls the light emitted from the light emitting element 611, the light receiving element 613, and the light receiving surface of the light receiving element 613. Two lenses 614.

チャンバ６１０の一部は、発光素子６１１と第１レンズ６１２と受光素子６１３と第２レンズ６１４とを位置決めする光学基台を兼ねている。チャンバ６１０は、黒色の合成樹脂により形成されているのが好ましい。   A part of the chamber 610 also serves as an optical base for positioning the light emitting element 611, the first lens 612, the light receiving element 613, and the second lens 614. The chamber 610 is preferably formed of black synthetic resin.

計測器６００は、チャンバ６１０と分離装置本体１０ｂの第２流管７４とを連結する配管６０４を備えている。配管６０４は、円筒状に形成されている。また、計測器６００は、チャンバ６１０とフィルタ装置６０２のハウジング６２１とを連結する配管６０５及び６２０を備えている。配管６０５は、円筒状に形成されている。配管６２０は、フィルタ装置６０２に近づくにつれて開口面積が徐々に大きくなるテーパ円筒状に形成されている。   The measuring instrument 600 includes a pipe 604 that connects the chamber 610 and the second flow pipe 74 of the separation apparatus main body 10b. The pipe 604 is formed in a cylindrical shape. The measuring instrument 600 includes pipes 605 and 620 that connect the chamber 610 and the housing 621 of the filter device 602. The pipe 605 is formed in a cylindrical shape. The pipe 620 is formed in a tapered cylindrical shape whose opening area gradually increases as the filter device 602 is approached.

チャンバ６１０は、分離装置本体１０ｂにおける流路３の流出口３２から流出した、計測対象粒子を含む気体が通過できるように構成されている。また、チャンバ６１０は、外部からの外光が入射するのを抑制するように構成されている。   The chamber 610 is configured such that gas containing measurement target particles that has flowed out from the outlet 32 of the flow path 3 in the separation apparatus main body 10b can pass through. The chamber 610 is configured to suppress external light from the outside.

発光素子６１１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）により構成されている。発光素子６１１による光の照射範囲は、例えば、チャンバ６１０と第１レンズ６１２とで規定することができる。発光素子６１１による光の照射範囲は、発光素子６１１の光軸と筒体２の中心線２０とを含む一面内では、図１７に模式的に示すように、２本の点線Ａ１によって囲まれた範囲である。なお、発光素子６１１は、ＬＥＤに限らず、例えば、ＬＤ（Laser Diode）でもよい。   The light emitting element 611 is configured by an LED (Light Emitting Diode). The light irradiation range by the light emitting element 611 can be defined by the chamber 610 and the first lens 612, for example. The light irradiation range by the light emitting element 611 is surrounded by two dotted lines A1 in a plane including the optical axis of the light emitting element 611 and the center line 20 of the cylindrical body 2 as schematically shown in FIG. It is a range. The light emitting element 611 is not limited to an LED, and may be, for example, an LD (Laser Diode).

受光素子６１３は、フォトダイオードにより構成されている。受光素子６１３による光の受光範囲は、例えば、チャンバ６１０と第２レンズ６１４とで規定することができる。受光素子６１３による光の受光範囲は、受光素子６１３の光軸と筒体２の中心線２０とを含む一面内では、図１７に模式的に示すように、２本の点線Ｂ１によって囲まれた範囲である。   The light receiving element 613 is configured by a photodiode. The light receiving range of the light receiving element 613 can be defined by the chamber 610 and the second lens 614, for example. The light receiving range by the light receiving element 613 is surrounded by two dotted lines B1 in a plane including the optical axis of the light receiving element 613 and the center line 20 of the cylindrical body 2 as schematically shown in FIG. It is a range.

発光素子６１１と受光素子６１３とは、発光素子６１１と受光素子６１３とが対向しないように配置されている。より詳細には、発光素子６１１と受光素子６１３とは、発光素子６１１の光軸と受光素子６１３の光軸とがチャンバ６１０の粒子検知室６１５で交差するように、光学基台により位置決めされている。発光素子６１１による光の照射範囲と受光素子６１３による光の受光範囲とは、粒子検知室６１５において重複する。   The light emitting element 611 and the light receiving element 613 are arranged so that the light emitting element 611 and the light receiving element 613 do not face each other. More specifically, the light emitting element 611 and the light receiving element 613 are positioned by the optical base so that the optical axis of the light emitting element 611 and the optical axis of the light receiving element 613 intersect at the particle detection chamber 615 of the chamber 610. Yes. The light irradiation range by the light emitting element 611 and the light receiving range by the light receiving element 613 overlap in the particle detection chamber 615.

粒子検知モジュール６０１では、発光素子６１１から放射された光が粒子検知室６１５に照射される。粒子検知モジュール６０１では、粒子検知室６１５に計測対象粒子が入ると、計測対象粒子による散乱光の一部が受光素子６１３に入射するので、受光素子６１３の出力信号が大きくなる。   In the particle detection module 601, light emitted from the light emitting element 611 is irradiated to the particle detection chamber 615. In the particle detection module 601, when the measurement target particle enters the particle detection chamber 615, a part of the scattered light from the measurement target particle enters the light receiving element 613, so that the output signal of the light receiving element 613 increases.

フィルタ装置６０２は、ＨＥＰＡフィルタである。フィルタ装置６０２は、ＨＥＰＡフィルタに限らず、例えば、ＵＬＰＡフィルタ（ultra low penetration air filter）等でもよい。「ＵＬＰＡフィルタ」とは、定格流量で粒径が０．１５μｍの粒子に対して９９．９９９５％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。   The filter device 602 is a HEPA filter. The filter device 602 is not limited to a HEPA filter, and may be, for example, an ULPA filter (ultra low penetration air filter). The “ULPA filter” is an air filter having a particle collection rate of 99.9995% or more with respect to particles having a particle size of 0.15 μm at a rated flow rate and an initial pressure loss of 245 Pa or less.

送風装置４は、電動ファンである。計測器６００は、送風装置４を収納するハウジング６０７を備えている。計測器６００は、フィルタ装置６０２のハウジング６２１とハウジング６０７とを連結する配管６２２及び６０６を備えている。配管６２２は、フィルタ装置６０２から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなるテーパ円筒状に形成されている。配管６０６は、円筒状に形成されている。   The air blower 4 is an electric fan. The measuring instrument 600 includes a housing 607 that houses the blower 4. The measuring instrument 600 includes pipes 622 and 606 that connect the housing 621 and the housing 607 of the filter device 602. The pipe 622 is formed in a tapered cylindrical shape whose opening area gradually increases as the distance from the filter device 602 increases. The pipe 606 is formed in a cylindrical shape.

回路モジュール６０３は、プリント基板６３１を備えている。回路モジュール６０３では、プリント基板６３１に、電源回路６４０、アナログ回路６４１及び制御装置７が形成されている。また、回路モジュール６０３では、プリント基板６３１に７個のコネクタ６３２、６３４、６３５、６３６、６３７、６３８及び６３９が実装されている。コネクタ６３２は、商用電源との接続用コネクタである。これにより、計測器６００は、商用電源を電源として動作することができる。計測器６００は、電池を電源として動作するように構成してもよい。コネクタ６３４には、送風装置４との接続用コネクタである。コネクタ６３５は、モータ５０との接続用コネクタである。コネクタ６３６は、表示装置６０８との接続用コネクタである。コネクタ６３７は、設定部６との接続用コネクタである。コネクタ６３８は、発光素子６１１との接続用コネクタである。コネクタ６３９は、受光素子６１３との接続用コネクタである。   The circuit module 603 includes a printed circuit board 631. In the circuit module 603, a power supply circuit 640, an analog circuit 641, and a control device 7 are formed on a printed board 631. In the circuit module 603, seven connectors 632, 634, 635, 636, 637, 638, and 639 are mounted on the printed board 631. The connector 632 is a connector for connection with a commercial power source. Thereby, the measuring instrument 600 can operate | move using a commercial power supply as a power supply. The measuring instrument 600 may be configured to operate using a battery as a power source. The connector 634 is a connector for connection with the blower 4. The connector 635 is a connector for connection with the motor 50. The connector 636 is a connector for connection with the display device 608. The connector 637 is a connector for connection with the setting unit 6. The connector 638 is a connector for connecting to the light emitting element 611. The connector 639 is a connector for connection with the light receiving element 613.

アナログ回路６４１は、モータ５０を駆動する駆動回路（以下、「第１駆動回路」ともいう。）と、粒子検知モジュール６０１を駆動する駆動回路（以下、「第２駆動回路」ともいう。）と、送風装置４を駆動する駆動回路（以下、「第３駆動回路」ともいう）と、を備える。第１駆動回路は、制御装置７によって制御される。制御装置７は、駆動装置５が設定部６により設定された回転数で筒体２を回転させるように駆動装置５（における第１駆動回路）を制御する。第２駆動回路は、制御装置７によって制御されて発光素子６１１及び受光素子６１３を駆動する。第３駆動回路は、制御装置７によって制御されて筒体２に単位時間当たりに流れる流量が所定流量となるように送風装置４を駆動する。また、アナログ回路６４１は、粒子検知モジュール６０１の出力信号を信号処理する信号処理回路を備える。   The analog circuit 641 is a drive circuit that drives the motor 50 (hereinafter also referred to as “first drive circuit”) and a drive circuit that drives the particle detection module 601 (hereinafter also referred to as “second drive circuit”). And a drive circuit for driving the blower 4 (hereinafter also referred to as “third drive circuit”). The first drive circuit is controlled by the control device 7. The control device 7 controls the drive device 5 (the first drive circuit in the drive device 5) so that the drive device 5 rotates the cylindrical body 2 at the rotation speed set by the setting unit 6. The second drive circuit is controlled by the control device 7 to drive the light emitting element 611 and the light receiving element 613. The third drive circuit is controlled by the control device 7 and drives the blower device 4 so that the flow rate flowing through the cylindrical body 2 per unit time becomes a predetermined flow rate. The analog circuit 641 includes a signal processing circuit that performs signal processing on the output signal of the particle detection module 601.

信号処理回路は、例えば、図１７に示すように、受光素子６１３の出力信号を電流−電圧変換して出力する電流電圧変換回路６１６と、電流電圧変換回路６１６の後段に設けられたフィルタ６１７と、フィルタ６１７の後段に設けられた増幅回路６１８と、増幅回路６１８の後段に設けられたフィルタ６１９と、を備えている。フィルタ６１７は、ＨＰＦ（high pass filter）であり、一例として、カットオフ周波数を５Ｈｚに設定してある。フィルタ６１９は、ＬＰＦ（low pass filter）であり、一例として、カットオフ周波数を２０Ｈｚに設定してある。フィルタ６１７とフィルタ６１９とは、計測対象粒子が粒子検知室６１５を通過するのに要する時間（以下、「通過時間」ともいう。）基づいて設定するのが好ましい。例えば、通過時間が１００ｍｓｅｃの場合、受光素子６１３の出力信号における信号成分の周波数は、１０Ｈｚ付近にある。信号処理回路では、フィルタ６１７とフィルタ６１９とで、５Ｈｚ〜２０Ｈｚの通過帯域を有するバンドパスフィルタを構成している。   For example, as shown in FIG. 17, the signal processing circuit includes a current-voltage conversion circuit 616 that outputs the output signal of the light-receiving element 613 by current-voltage conversion, and a filter 617 that is provided at the subsequent stage of the current-voltage conversion circuit 616. , An amplifier circuit 618 provided downstream of the filter 617, and a filter 619 provided downstream of the amplifier circuit 618. The filter 617 is an HPF (high pass filter), and as an example, the cutoff frequency is set to 5 Hz. The filter 619 is an LPF (low pass filter), and as an example, the cutoff frequency is set to 20 Hz. The filter 617 and the filter 619 are preferably set based on the time required for the measurement target particles to pass through the particle detection chamber 615 (hereinafter also referred to as “passing time”). For example, when the passage time is 100 msec, the frequency of the signal component in the output signal of the light receiving element 613 is around 10 Hz. In the signal processing circuit, the filter 617 and the filter 619 constitute a band pass filter having a pass band of 5 Hz to 20 Hz.

図１８は、信号処理回路から出力される電圧信号の波形の一例を示している。図１８は、横軸が時間、縦軸が電圧信号の波高値である。図１８において、波高値が高くなっている時刻では、煙粒子による散乱光に起因して受光素子６１３の出力信号が大きくなっていると推考され、波高値が低い時刻では、煙粒子による散乱光がなく受光素子６１３の出力信号の主成分が交流成分であると推考される。波高値と粒子径とには相関があり、粒子の密度、屈折率及び反射率それぞれが一定であると仮定すれば、粒子径が大きいほど波高値が大きくなる傾向にある。   FIG. 18 shows an example of a waveform of a voltage signal output from the signal processing circuit. In FIG. 18, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the peak value of the voltage signal. In FIG. 18, it is assumed that the output signal of the light receiving element 613 is increased due to the scattered light due to the smoke particles at the time when the peak value is high, and the scattered light due to the smoke particles is at the time when the peak value is low. It is assumed that the main component of the output signal of the light receiving element 613 is an AC component. There is a correlation between the crest value and the particle diameter, and assuming that the density, refractive index, and reflectance of the particle are constant, the crest value tends to increase as the particle diameter increases.

制御装置７は、時計部と、演算部と、質量濃度推定部と、記憶部と、を備えている。第１演算部は、信号処理回路から出力される電圧信号の波形の所定時間Ｔ１における交流成分のＲＭＳ値（root mean square value）を演算する。質量濃度推定部は、下記の式（１）の換算式により計測対象粒子の質量濃度を推定する。   The control device 7 includes a clock unit, a calculation unit, a mass concentration estimation unit, and a storage unit. The first calculation unit calculates an RMS value (root mean square value) of the AC component at a predetermined time T1 of the waveform of the voltage signal output from the signal processing circuit. The mass concentration estimation unit estimates the mass concentration of the measurement target particle by the following conversion formula (1).

Figure 0006558686
Figure 0006558686

式（１）において、ｘは、演算部での演算により求めた交流成分のＲＭＳ値である。また、式（１）において、ｙは、計測対象粒子の質量濃度である。ａ１、ｂ１及びｃ１は、それぞれ係数である。一例では、ａ１＝５０３．７、ｂ１＝１４．２３、ｃ１＝−９．００３５である。ここで、ａ１、ｂ１及びｃ１の各値は、図１９から求めた値である。   In Expression (1), x is the RMS value of the AC component obtained by calculation in the calculation unit. In the formula (1), y is the mass concentration of the measurement target particle. a1, b1 and c1 are coefficients, respectively. In one example, a1 = 503.7, b1 = 14.23, and c1 = -9.0035. Here, the values of a1, b1, and c1 are values obtained from FIG.

図１９の横軸は、図１８の電圧信号の波形の所定時間Ｔ１における交流成分のＲＭＳ値である。ＲＭＳ値は、所定時間Ｔ１を３分としたときの値である。また、図１９では、所定時間Ｔ１において、波高値がＶｎ１とＶｎ２との間にあるノイズ交流成分のＲＭＳ値を、ノイズ成分として記載してある。   The horizontal axis in FIG. 19 represents the RMS value of the AC component at the predetermined time T1 of the waveform of the voltage signal in FIG. The RMS value is a value when the predetermined time T1 is 3 minutes. In FIG. 19, the RMS value of the noise alternating current component whose peak value is between Vn1 and Vn2 at the predetermined time T1 is shown as the noise component.

図１９の縦軸は、ＪＩＳ Ｂ９９０８：２０１１で規定されている試験方法形式３における試験項目の粒子捕集率（質量法）による、煙粒子の質量濃度の計測値である。   The vertical axis | shaft of FIG. 19 is a measured value of the mass concentration of a smoke particle by the particle collection rate (mass method) of the test item in the test method format 3 prescribed | regulated by JISB9908: 2011.

式（１）の換算式は、図１９の４つの計測値に対して最小二乗法を適用して２次関数をフィッティングさせたときの式である。   The conversion formula of Formula (1) is a formula when a quadratic function is fitted by applying the least square method to the four measured values in FIG.

制御装置７は、質量濃度推定部で推定した質量濃度を表示装置６０８に表示させる。表示装置６０８は、例えば、液晶表示装置等により構成することができる。   The control device 7 causes the display device 608 to display the mass concentration estimated by the mass concentration estimation unit. The display device 608 can be configured by a liquid crystal display device or the like, for example.

制御装置７は、例えば、コンピュータ（マイクロコンピュータ等）に所定のプログラムを実行させることにより実現することができる。所定のプログラムは、例えば、コンピュータのメモリに記憶されていればよい。制御装置７は、コンピュータに限らず、適宜の機能回路を組み合わせて構成してもよい。   The control device 7 can be realized, for example, by causing a computer (such as a microcomputer) to execute a predetermined program. For example, the predetermined program may be stored in a memory of a computer. The control device 7 is not limited to a computer, and may be configured by combining appropriate functional circuits.

質量濃度は、光学式の粒子検知モジュール６０１を利用して求める方式に限らず、例えば、濾紙で粒子をためて質量法で測定する方式でもよい。   The mass concentration is not limited to a method obtained using the optical particle detection module 601, but may be a method in which particles are collected with a filter paper and measured by a mass method, for example.

実施形態１及び２に記載した材料、数値等は、好ましい例を示しているだけであり、それに限定する主旨ではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成及び形状それぞれに適宜変更を加えることが可能である。   The materials, numerical values, and the like described in the first and second embodiments are merely preferred examples, and are not intended to be limiting. Furthermore, in the present invention, the configuration and the shape can be appropriately changed without departing from the scope of the technical idea.

例えば、送風装置４は、電動ファンに限らず、電動ポンプ、ブロワ等でもよい。   For example, the blower 4 is not limited to an electric fan but may be an electric pump, a blower, or the like.

１ａ、１ｂ 分離装置
２ 筒体
３ 流路
３１ 流入口
３２ 流出口
２０ 中心線
２１ 第１端
２２ 第２端
２４ 周部
２５ 排出孔
３ 流路
４ 送風装置
５ 駆動装置
６ 設定部
７ 制御装置
９ 捕集部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b Separator 2 Cylinder 3 Flow path 31 Inlet 32 Outlet 20 Center line 21 1st end 22 2nd end 24 Peripheral part 25 Discharge hole 3 Flow path 4 Air blower 5 Drive apparatus 6 Setting part 7 Controller 9 Collection part

Claims (4)

分離装置であって、
第１端及び第２端を有する円筒状の筒体と、
前記筒体の内部空間により構成される流路であって前記筒体の前記第１端側に流入口があり前記筒体の前記第２端側に流出口がある流路に気体を流す送風装置と、
前記筒体の軸方向に沿った中心線を前記筒体の回転中心軸として前記筒体を回転させる駆動装置と、
前記筒体の回転数を設定する設定部と、
前記駆動装置が前記設定部により設定された回転数で前記筒体を回転させるように前記駆動装置を制御する制御装置と、を備え、
前記筒体における前記第１端の内径が、前記筒体における前記第２端の内径以上であり、かつ前記筒体における前記第１端と前記第２端との間の部位の内径以上であり、
前記送風装置は、前記流入口よりも下流側にあり、
前記筒体における前記流出口の周部に、気体中に含まれていた固体を排出するための孔であって前記流出口よりも前記筒体の前記中心線から離れている排出孔が形成されており、
前記分離装置では、前記駆動装置により前記筒体を回転させ、かつ、前記送風装置を動作させることにより、前記流路の前記流入口よりも上流側の気体を含む物質及び前記流路を通る気体を含む物質を螺旋状に回転させる、
ことを特徴とする分離装置。 A separation device,
A cylindrical tube having a first end and a second end ;
A flow path configured by an internal space of the cylindrical body, in which a gas flows in a flow path having an inlet on the first end side of the cylindrical body and an outlet on the second end side of the cylindrical body Equipment,
A driving device for rotating the cylinder with a center line along the axial direction of the cylinder as a rotation center axis of the cylinder;
A setting unit for setting the number of rotations of the cylindrical body;
A control device that controls the drive device so that the drive device rotates the cylindrical body at a rotation speed set by the setting unit;
An inner diameter of the first end of the cylindrical body is equal to or larger than an inner diameter of the second end of the cylindrical body, and is equal to or larger than an inner diameter of a portion between the first end and the second end of the cylindrical body . ,
The blower is on the downstream side of the inflow port,
A discharge hole, which is a hole for discharging the solid contained in the gas and is further away from the center line of the cylinder than the outlet, is formed in a peripheral portion of the outlet in the cylinder. and,
In the separation device, the cylinder is rotated by the driving device and the air blower is operated, so that the substance including the gas upstream of the inflow port of the flow path and the gas passing through the flow path Rotating a substance containing
Separation device characterized by that. 前記排出孔から排出された固体を捕集する捕集部を備える、
ことを特徴とする請求項１記載の分離装置。 A collection unit for collecting the solid discharged from the discharge hole;
The separation device according to claim 1 . 前記送風装置は、気体を吸引することで前記流路に気体を流す電動ファンであり、The blower is an electric fan that causes gas to flow through the flow path by sucking gas,
前記送風装置は、前記流路の前記流入口の下流側において、前記流路の前記流出口の下流側に配置されている、  The blower device is disposed on the downstream side of the outlet of the channel, on the downstream side of the inlet of the channel,
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の分離装置。The separation apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that. 前記筒体の前記第１端又は前記第２端のいずれかにおいて前記筒体の内周面から突出する複数の羽根を備え、A plurality of blades projecting from an inner peripheral surface of the cylindrical body at either the first end or the second end of the cylindrical body;
前記複数の羽根と前記駆動装置とで前記送風装置が構成されている、The air blower is configured by the plurality of blades and the driving device.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の分離装置。The separation apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that.
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