JP6906150B2 - Cyclone separator - Google Patents
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Description
本発明は、空気中に含まれる異物を、遠心力を用いて分離するサイクロン分離装置に関するものである。 The present invention relates to a cyclone separation device that separates foreign substances contained in air by using centrifugal force.
従来、この種のサイクロン分離装置は、住宅において外気を室内に取り込む際に、外気と一緒に吸込んでしまう虫や塵埃(以下、異物)を分離するために、住宅外壁の給気口部分に取り付けて使用されている。 Conventionally, this type of cyclone separator is attached to the air supply port of the outer wall of a house in order to separate insects and dust (hereinafter referred to as foreign substances) that are sucked in together with the outside air when the outside air is taken into the room. Is used.
例えば、特許文献1には、給気と排気を行う換気装置を備えた住宅において、屋外の空気を取り込む給気口部分にサイクロン分離装置を設けている。これにより、空気中に含まれる異物をサイクロン分離装置で分離し、その内部に設けた分離室に、分離した異物を貯留し、換気装置内への異物の侵入を防止している。
For example, in
また、特許文献2には、同じく給気と排気を行う換気装置を備えた住宅において、屋外の空気を取り込む給気口部分にサイクロン分離装置を設けている。そして同じく分離した異物を貯留する分離室を備える。分離室には、風力を利用して、蓋が開く構造になっており、自然界で発生した風(以下、自然風)によって蓋が開いたときに、分離した異物が屋外へ排出されるようになっている。
Further, in
その構成は、風圧の力を受ける受風板を設け、受風板はある程度の強い風によって、振り子のように動くよう上部に支点をおいた構成とし、受風板が振り子のように動くことで、分離室に設けた2ヶ所の蓋が交互に開く構成となっている。 The structure is such that a baffle plate that receives the force of wind pressure is provided, and the baffle plate has a fulcrum at the top so that it moves like a pendulum by a certain amount of strong wind, and the baffle plate moves like a pendulum. The two lids provided in the separation chamber open alternately.
このような従来のサイクロン分離装置においては、特許文献1のように分離室に異物を貯留すると、定期的に貯留物を取り除くというメンテナンスを行う必要があった。また、特許文献2のように受風板を設けてある程度の強い風によって振り子のように動く構成とすると、装置が大型化するのと、稼動部分があるため、定期的なメンテナンスが必要であった。
In such a conventional cyclone separation device, when foreign matter is stored in the separation chamber as in
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、定期的なメンテナンスを必要とせず、サイクロンで分離された異物を効率よく排出できる排出構造を備えたサイクロン分離装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a cyclone separation device having a discharge structure capable of efficiently discharging foreign substances separated by a cyclone without requiring regular maintenance. And.
そして、この目的を達成するために、本発明に係るサイクロン分離装置は、筐体に空気を流入させ、筐体内に旋回気流を発生させる流入口と、筐体の背面側に設けられ、流入口から流入した空気を筐体外へ流出させる流出口を有する円筒状の内筒管と、筐体内の正面側において、流入口と連通する旋回室と、旋回室よりも外周側に位置する分離室とに区切る空間分割板と、空間分割板に設けられ、旋回室と分離室とを連通する貫通孔と、筐体の中心軸を水平に配置した状態で、分離室における重力方向の下方の位置に設けられ、分離室と筐体外とを連通する排出口と、を備え、内部を負圧にして使用するサイクロン分離装置である。そして、排出口は、中心軸に沿った二つの長辺と、長辺を結ぶ二つの短辺とを有して構成されるスリット形状であり、筐体の側面に設置された排出促進部の先端部に形成されている。また、排出促進部は、筐体の側面の下部に筐体の内外において傾斜を有して構成され、中心軸と垂直な断面において、重力方向の下方から上方に向かって左右方向に広がる一対の排出促進面を有しているものであり、これにより所期の目的を達成するものである。 Then, in order to achieve this object, the cyclone separation device according to the present invention is provided with an inflow port for inflowing air into the housing to generate a swirling airflow in the housing and an inflow port provided on the back side of the housing. A cylindrical inner cylinder having an outlet that allows the air flowing in from the housing to flow out of the housing, a swivel chamber that communicates with the inflow port on the front side of the housing, and a separation chamber that is located on the outer peripheral side of the swivel chamber. A space dividing plate that divides the space into two, a through hole that is provided in the space dividing plate and communicates the swivel chamber and the separation chamber, and a position below the gravity direction in the separation chamber with the central axis of the housing horizontally arranged. It is a cyclone separation device that is provided and has a discharge port that communicates the separation chamber with the outside of the housing, and is used with a negative pressure inside. The discharge port has a slit shape having two long sides along the central axis and two short sides connecting the long sides, and is a discharge promotion unit installed on the side surface of the housing. It is formed at the tip. Further, the discharge promoting portion is formed so as to have an inclination inside and outside the housing at the lower part of the side surface of the housing, and in a cross section perpendicular to the central axis, a pair of discharge promoting portions spread in the left-right direction from the lower side in the gravity direction to the upper side. It has an emission promotion aspect, thereby achieving the intended purpose.
本発明によれば、排出口を分離室に対して重力方向の下方となる位置に配置することで、空気中に含まれる異物を、旋回気流によって分離室側へ移動させ、さらに筐体の内側において重力により傾斜に沿って下方へ移動させ速やかに異物を排出口近傍に集めることができる。特に、筐体の側面の下部に筐体の内外において傾斜を有する排出促進部の先端部に排出口を配置したことにより、筐体の外側において傾斜に自然風が衝突することで、排出口外側の風が強まり分離室内側の圧力に比べて外側の静圧が低くなり分離室内の異物を装置の外へ排出する性能を高めることができる。 According to the present invention, by arranging the discharge port at a position below the separation chamber in the direction of gravity, foreign matter contained in the air is moved to the separation chamber side by the swirling airflow, and further inside the housing. By gravity, the foreign matter can be moved downward along the inclination to quickly collect the foreign matter in the vicinity of the discharge port. In particular, by arranging the discharge port at the tip of the discharge promotion portion having an inclination inside and outside the housing at the lower part of the side surface of the housing, the natural wind collides with the inclination on the outside of the housing, and the outside of the discharge port. As the wind becomes stronger, the static pressure on the outside becomes lower than the pressure on the side of the separation chamber, and the performance of discharging foreign matter in the separation chamber to the outside of the device can be improved.
本発明に係るサイクロン分離装置は、筐体に空気を流入させ、旋回気流を発生させることができる流入口と、前記筐体の背面に設けて空気を前記筐体の外へ流出させる流出口と、前記筐体の正面側に面を形成し、前記筐体の内部を該筐体の側面に近い外周側と該筐体の中心部を含む内周側とに仕切る空間分割板によってそれぞれに区切られた分離室と旋回室と、前記空間分割板に備え、前記分離室と旋回室を連通させる連通孔と、前記分離室内部と前記筐体外とを連通させる排出口とを備え、内部を負圧にして使用するサイクロン分離装置において、前記排出口は前記分離室に対して重力方向の下方となる位置に配置でき、前記筐体の側面の下部に筐体の内外において傾斜を有する排出促進部を備え、前記排出促進部の先端部に前記排出口を配置し、前記排出口の長辺2辺を含む面と前記排出促進面とによりなす角度を排出促進面の角度Dと定義し、前記長辺2辺を含む面と接する箇所において前記排出促進面の角度をD=30〜80度の範囲内とした。 The cyclone separation device according to the present invention has an inflow port capable of allowing air to flow into the housing to generate a swirling airflow, and an outlet provided on the back surface of the housing to allow air to flow out of the housing. A surface is formed on the front side of the housing, and the inside of the housing is divided into an outer peripheral side close to the side surface of the housing and an inner peripheral side including the central portion of the housing. The separated chamber and the swivel chamber, the space dividing plate, the communication hole for communicating the separation chamber and the swivel chamber, and the discharge port for communicating the inside of the separation chamber and the outside of the housing are provided, and the inside is negative. In the cyclone separation device used under pressure, the discharge port can be arranged at a position below the separation chamber in the direction of gravity, and a discharge promotion unit having an inclination inside and outside the housing at the lower part of the side surface of the housing. The discharge port is arranged at the tip of the discharge promotion portion, and the angle formed by the surface including the two long sides of the discharge port and the discharge promotion surface is defined as the angle D of the discharge promotion surface. The angle of the discharge promoting surface was set within the range of D = 30 to 80 degrees at the portion in contact with the surface including the two long sides.
これにより、分離室内で分離された異物は、筐体の内側において、傾斜に沿って滑り落ち、先端部の排出口に集まりやすくなる。加えて、筐体の外側において、屋外で吹いている風が排出促進部に衝突し傾斜に沿う気流が発生する。排出促進部の先端部では、自然風に加えて排出促進部に衝突して傾斜に沿って流れる気流が合流するため、風速が早くなる。排出口の外側では全圧に変化はないので、排出口の外側で風速が早くなると、動圧が増加して、静圧が低下する(なぜなら、ベルヌーイの定理によると全圧が一定の場合、動圧が増加した分、静圧が低下するからである)。つまり排出口において、筐体内側の静圧よりも、筐体外側の静圧が下回ると、分離室内の異物は筐体外へ引き寄せられ、サイクロン分離装置外へ排出される。 As a result, the foreign matter separated in the separation chamber slides down along the inclination inside the housing and easily collects at the discharge port at the tip. In addition, on the outside of the housing, the wind blowing outdoors collides with the discharge promoting portion, and an air flow along the slope is generated. At the tip of the discharge promotion part, in addition to the natural wind, the airflow that collides with the discharge promotion part and flows along the slope joins, so that the wind speed becomes faster. Since there is no change in the total pressure outside the outlet, as the wind speed increases outside the outlet, the dynamic pressure increases and the static pressure decreases (because according to Bernoulli's theorem, if the total pressure is constant, then This is because the static pressure decreases as the dynamic pressure increases). That is, when the static pressure on the outside of the housing is lower than the static pressure on the inside of the housing at the discharge port, the foreign matter in the separation chamber is attracted to the outside of the housing and discharged to the outside of the cyclone separation device.
以上のように、排出促進部の先端部に排出口を備えることで、排出促進部に衝突した自然風を傾斜に沿わせて排出口の外側に集中させて流すことができ、排出口の外側での自然風を周囲の自然風よりも強くすることができるため、排出口外側の静圧を低下させる効果と、強くなった自然風により排出口の内側の異物の排出を促進させて、効率よく排出することができる。 As described above, by providing the discharge port at the tip of the discharge promotion part, the natural wind that collides with the discharge promotion part can be concentrated on the outside of the discharge port along the slope, and can flow outside the discharge port. Since the natural wind in the area can be made stronger than the surrounding natural wind, the effect of reducing the static pressure on the outside of the outlet and the increased natural wind promote the discharge of foreign matter on the inside of the outlet for efficiency. Can be discharged well.
本発明に係るサイクロン分離装置は、前記排出口は前記筐体の正面から背面方向へ向けた細長のスリット形状であり、前記排出促進部の外側の傾斜をなす排出促進面は前記排出口の長辺側の2辺を挟んで左右対称に備えた構成にしてもよい。 In the cyclone separation device according to the present invention, the discharge port has an elongated slit shape from the front surface to the back surface of the housing, and the discharge promotion surface having an inclination on the outside of the discharge promotion portion is the length of the discharge port. The configuration may be such that the two sides on the side are sandwiched between them so that they are symmetrically provided.
これにより、排出口の右側と左側どちらから自然風が吹いたとしても、分離室内の分離された異物を排出するための、排出促進部での効果は同じように作用させることができる。 As a result, regardless of whether the natural wind blows from the right side or the left side of the discharge port, the effect of the discharge promotion unit for discharging the separated foreign matter in the separation chamber can be exerted in the same manner.
本発明に係るサイクロン分離装置は、前記排出促進面は、傾斜角度の異なる複数の面または、連続して傾斜角度が変化する曲面としており、前記排出促進面の角度Dが前記筐体側面から遠ざかるにつれて大きくなる形状とした構成にしてもよい。 In the cyclone separation device according to the present invention, the discharge promoting surface is a plurality of surfaces having different inclination angles or a curved surface in which the inclination angle changes continuously, and the angle D of the discharge promoting surface moves away from the side surface of the housing. The shape may be increased as the size increases.
これにより、排出促進面に衝突した自然風の向きを徐々に変えることができるため、風のエネルギーを軽減させることなく方向を変えて、排出口に向かわせることができる。風のエネルギーが弱まらないため排出口の外側の静圧を低下させて排出口から異物の排出が効率よく行える。 As a result, the direction of the natural wind that collides with the discharge promoting surface can be gradually changed, so that the direction can be changed and directed toward the discharge port without reducing the energy of the wind. Since the wind energy is not weakened, the static pressure outside the discharge port can be reduced to efficiently discharge foreign matter from the discharge port.
本発明に係るサイクロン分離装置は、前記流入口には複数の羽根板を有し、前記羽根板は一つの軸の周りに回転対称に配置する構成にしてもよい。 The cyclone separation device according to the present invention may have a plurality of blade plates at the inflow port, and the blade plates may be arranged rotationally symmetrically around one axis.
これにより、本装置内に旋回気流が発生させることが可能となり、異物が旋回し遠心力を与えることができ、異物を外周側へ移動させることができ、異物を分離室へ分離することができる。 As a result, a swirling airflow can be generated in the device, the foreign matter can swirl and give centrifugal force, the foreign matter can be moved to the outer peripheral side, and the foreign matter can be separated into the separation chamber. ..
本発明に係るサイクロン分離装置は、前記分離室は、前記旋回室を囲む環状であり、前記正面側に構成される分離室底面と、前記旋回室において前記正面側に構成される旋回室底面との関係が、前記分離室底面と前記旋回室底面は略同一面上に位置する構成とし、前記分離室と旋回室は該空間分割板に設けた貫通孔によって互いに連通した構成にしてもよい。 In the cyclone separation device according to the present invention, the separation chamber is an annular shape surrounding the swivel chamber, and has a separation chamber bottom surface formed on the front side and a swivel chamber bottom surface formed on the front side in the swivel chamber. The relationship may be such that the bottom surface of the separation chamber and the bottom surface of the swivel chamber are located on substantially the same surface, and the separation chamber and the swivel chamber are communicated with each other by a through hole provided in the space dividing plate.
これにより、分離室内にも旋回室と同じように旋回気流が発生する。排出口から流入した異物は、旋回気流によって分離室内で旋回するため、分離室内において外周側へ移動することになり、貫通孔から旋回室へ流入するのを抑制することができる。また、旋回室と分離室の底面を略同一面とすることで、本装置の厚み(筐体の正面と背面の厚み)を抑えることができ、装置を小型化することができる。 As a result, a swirling airflow is generated in the separation chamber in the same manner as the swirling chamber. Since the foreign matter flowing in from the discharge port swirls in the separation chamber due to the swirling airflow, it moves to the outer peripheral side in the separation chamber, and it is possible to suppress the foreign matter from flowing into the swirl chamber through the through hole. Further, by making the bottom surfaces of the swivel chamber and the separation chamber substantially the same surface, the thickness of the present device (thickness of the front surface and the back surface of the housing) can be suppressed, and the device can be miniaturized.
本発明に係るサイクロン分離装置は、前記流入口は前記筐体の側面において前記流出口を設けた前記背面側に備え、前記空間分割板は前記正面側に備え、前記流出口は前記旋回室内へ突出した内筒管と連通し、前記内筒管の端部は側面視で前記空間分割板内部まで延設した構成にしてもよい。 In the cyclone separation device according to the present invention, the inlet is provided on the back side where the outlet is provided on the side surface of the housing, the space dividing plate is provided on the front side, and the outlet is provided in the swirl chamber. The end portion of the inner cylinder tube may be extended to the inside of the space dividing plate in a side view so as to communicate with the protruding inner cylinder tube.
これにより、旋回気流の進行方向は流入直後は筐体の正面側へ向かい、旋回室内で進行方向が180度逆転し、内筒管を通って流出口へ向かう流れとなる。このことで、流入口から流入した異物を旋回気流により外周方向へ移動しながら、正面側へ速やかに移動させることができるため、流出口へ異物が流れ込むことを抑制することができ、本装置の分離性能を向上させることができる。 As a result, the traveling direction of the swirling airflow is directed toward the front side of the housing immediately after the inflow, the traveling direction is reversed by 180 degrees in the swirling chamber, and the flow is directed toward the outflow port through the inner cylinder tube. As a result, the foreign matter flowing in from the inflow port can be quickly moved to the front side while moving in the outer peripheral direction by the swirling airflow, so that the foreign matter can be suppressed from flowing into the outflow port of the present device. Separation performance can be improved.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1から3に本実施の形態のサイクロン分離装置の使用例を示す。
換気口フード1は、屋外の空気を住宅に取り込む際に、住宅外壁の空気の取り入れ口である給気口に取り付けるものである。住宅内への屋外の空気を取り入れる装置では、住宅内には送風機(図示せず)を設置し、換気ダクト(図示せず)を用いて送風機と換気口フード1とを接続し、換気口フード1を通過した空気を室内へ導入する。
(Embodiment 1)
FIGS. 1 to 3 show an example of using the cyclone separation device of the present embodiment.
The
換気口フード1は、流出管2を用いて換気ダクトと接続し、住宅外壁から突出して設置される。
The
次に、換気口フード1の筐体22の外観構成について説明する。
Next, the appearance configuration of the
換気口フード1の筐体22は、図1に示す正面側のカバー3と、背面側のベース板4とで構成されている。換気口フード1の主要部であるカバー3は、中心軸6の周りを回転させてできる回転体形状であり、正面側を塞いだ円筒形状である。すなわち、カバー3は、換気口フード1の側面を含む形状を有している。なお、図1の正面側の面の形状は平面状であるが、中心部が正面側に突出したドーム形状であってもよい。
The
カバー3の側面は、図1の姿勢において、上部と下部を背面側へ突出させ、さらにカバー3の側面の曲面形状に沿って湾曲させた突出板5を備えている。
The side surface of the
カバー3とベース板4は、突出板5を介して接続されている。これにより、カバー3の側面でもある本体側面に設けられた隙間が空気を筐体22内へ流入させる流入口7となる。流入口7は、換気口フード1の側面で360度に渡ってベース板4に接するように構成することができる。ただし、本実施の形態では、突出板5部分では空気の流入はしない構成としている。
The
そして流入口7には、流入空気が旋回するように、中心軸6に向けて斜めに配置した固定羽根8を複数設けている。固定羽根8は、中心軸6を基準として回転対称に均等間隔で配置されている。なお、突出板5部分は空気が流入しないので、固定羽根8は配置していない。また装置内に大きな虫や鳥類が侵入しないよう、流入口7(固定羽根8の外周部)に網を備えても良い。
The
ベース板4は中央部に円形の開口を備え、該開口には流出管2が接続され、流出管2の一端の流出口9からカバー3内部の空気が流出する構成である。
The
カバー3の下部には、排出促進部11を備えている。排出促進部11は内外において傾斜を備えている。傾斜は、カバー3の外側では側面から突出した排出促進面10を成している。また、カバー3の内側では案内面23を成している。
A
排出促進面10は対称に配置した2面を有し、さらに別の2面と接続され、最下部に位置する先端部24から排出促進部11を構成している。排出促進部11は下部に向かって断面積が小さくなる方向に排出促進面10を傾斜させ、その先端部24に分離室15の内外を連通させるように開口させた排出口12を備えている。なお、本実施の形態では、カバー3は、中心軸6の周りを回転させてできる回転体形状として、カバー3の側面から排出促進部11が突出した構造となっているが、例えばカバー3を菱形形状として下部側面が傾斜を有している場合は、カバー3側面をそのまま排出促進面10として利用することができる。
The
次に、図2を用いて、本装置の内部構成について説明する。 Next, the internal configuration of the present device will be described with reference to FIG.
図2に示すようにカバー3の内部空間には、ベース板4から中心軸6の方向に流入口7と内筒管19と空間分割板13を備えている。
As shown in FIG. 2, the internal space of the
図2に示すように、空間分割板13は、カバー3の内部空間を旋回室14と分離室15に区切っている。空間分割板13は、カバー3内でベース板4側に向かって断面積が広がるように傾斜しており、円錐台形状である。なお、断面積が変わらない円筒形状であってもよい。
As shown in FIG. 2, the
カバー3の中心部を含む内周側(空間分割板13より内側)は旋回室14であり、カバー3の内部で筐体22の側面に近い外周側(空間分割板13とカバー3で囲まれた空間)は分離室15である。空間分割板13には貫通孔16を設け、貫通孔16を介して旋回室14と分離室15が連通している。
The inner peripheral side (inside the space dividing plate 13) including the central portion of the
空間分割板13はカバー3内で換気口フード1の正面側には面を形成し旋回室底面17とし、空間分割板13と旋回室底面17は連続的に構成されている。なお、空間分割板13をカバー3の内面まで延設し、カバー3の内面を旋回室底面17としてもよい。
The
空間分割板13の外側であってカバー3に囲まれた空間は分離室15であり、旋回室底面17がカバー3とほぼ密接しているので、分離室15は円環状の空間となっている。なお、分離室15は、円環状の空間ではなく、例えば、カバー3が四角形状となった空間でもよい。なお、空間分割板は、カバー3の形状にはよらず、常に回転体形状である。
The space outside the
そして、分離室15も図1に示すカバー3の正面側に面が形成され、分離室底面18としている。なお、旋回室底面17とカバー3の密接の程度は、組立精度の関係上、旋回室底面17とカバー3の正面側の内面とは僅かな隙間が生じるよう設計されている。
The
このようにして、分離室底面18と旋回室底面17を略同一面上に形成することができるので、中心軸6方向の本サイクロン分離装置、すなわち換気口フード1の厚みを最小限に抑えることができる。
In this way, the
また、内筒管19は、ベース板4の中央部からカバー3の内部へ、すなわち換気口フード1の正面側に向けて突出させて備え、流出口9と同軸上に配置されている。なお、本実施の形態では、ベース板4部分において、内筒管19の内径は流出管2の内径と異なっており、流出管2の内径よりも内筒管19の内径の方が小さくなっているが、同じ大きさであってもよい。ベース板4部分で、流出管2側に急拡大が生じるため、気流の乱れが予想される場合、徐々に広がるような形状にしてもよい。
Further, the
上記構成において、気流の流れと分離機構について説明する。 In the above configuration, the air flow and the separation mechanism will be described.
まず、異物を含んだ屋外空気は、図1に示す流入口7より換気口フード1内に流入し、固定羽根8により旋回気流となり、旋回室14内で換気口フード1の正面側へ向かいながら旋回する。ここで、異物は遠心力により空間分割板13側に移動し、貫通孔16付近を通過する際に分離室15内へ移動する。異物を分離した空気は、内筒管19に流入し、流出管2を通って流出口9より装置外へ流出する。
First, the outdoor air containing foreign matter flows into the
分離室15に移動した異物は、一旦、分離室15内に貯留される。送風機により換気口フード1内は負圧となっているため、排出口12から分離室15内にも空気が流入する。その流入した空気は、図2に示す貫通孔16を通り、旋回室14内へ流入し、旋回室14内の旋回気流と合流する。
The foreign matter that has moved to the
次に、分離室15内の異物の排出機構について説明する。
Next, a mechanism for discharging foreign matter in the
図3は、図1に示すカバー3の背面側から見た断面図である(排出促進部11を含む)。図3の白抜きの矢印は気流の流れを表している。図3に示すように分離室15内部の空気は、旋回室14内部の旋回気流の影響により、全体的には旋回室14内部と同方向の旋回気流となっている(全ての気流が同方向とは限らない)。そのため、分離室15内の異物もその流れの影響で移動する。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
図3に示すように、排出促進部11の上部は下部に対して左右方向に広がっている。内側においても同様に案内面23が上部は下部に対して左右方向に広がっている。
As shown in FIG. 3, the upper portion of the
旋回気流によって運ばれた異物は排出促進部11に流入しやすくなっている。また、中心軸6方向にも幅を持たせることで、分離室15内を流れる旋回気流が排出促進部11を横断することとなり、異物が移動してきた際に、排出促進部11に流入しやすくなっている。なお、中心軸6方向の長さは、分離室15の中心軸6方向の長さと同じまで広げても良い。
Foreign matter carried by the swirling airflow easily flows into the
排出口12は、排出促進部11の下部で、中心軸6方向に長い長方形状である。
The
細長い形状としたのは、体の大きい虫や鳥類などが侵入させずに、排出しやすいよう面積をかせぐためである。さらに、排出口12を中心軸6方向に長くしたのは、自然風による排出効果を高めるためで、詳細は後述する。
The elongated shape is used to increase the area so that large insects and birds can easily discharge it without invading it. Further, the reason why the
カバー3内は負圧であるため、排出口12からも気流が流入する。なお、流入した気流が旋回気流と同方向に流れるようガイド部材20を設けることが好ましい。排出口12から異物が重さにより落下しようとしても、流入気流により押し戻されるため、通常は異物が排出口12から筐体22外へ出て行くことはほとんどない。
Since the pressure inside the
ところが、排出口12外側では全圧に変化はないので、自然風(横風)が吹くと、筐体22の外側、すなわち排出口の外側で風速が早くなると、動圧が増加して、静圧が低下する(なぜなら、ベルヌーイの定理によると全圧が一定の場合、動圧が増加した分、静圧が低下するからである)。つまり静圧が低下すると、排出口12から流入する気流が弱まるので、異物の重さによる下方への力が勝ること、排出口12外側の静圧の減少による誘引効果によって排出口12から下方へ飛び出すことにより、排出口12の内側の異物が排出される。
However, since the total pressure does not change outside the
本実施の形態のサイクロン分離装置は、換気口フード1として、住宅外壁に設置されるので、装置の背面側には壁面が存在する。そのため、自然風は中心軸6方向には流れにくく、住宅外壁に沿って流れやすくなる。すなわち、図3の正面視で左右方向に流れることが多い。
Since the cyclone separation device of the present embodiment is installed on the outer wall of the house as the
排出口12の外側を通る風の通過時間が短くなるように(排出口12で横風が装置内に吸引されようとする時間を短くして、吸引を抑制して、排出効果を高めるため)、排出口12の幅は左右方向には狭くしている。そのため、排出口12形状は中心軸6方向に長い長方形状となっている。
To shorten the passage time of the wind passing through the outside of the discharge port 12 (to shorten the time for the crosswind to be sucked into the device at the
排出を促進するには、排出口12の外側を通る風の風速が速いほうが良い。本実施の形態のように、排出促進部11を本体側面より突出させ、排出口12の長いほうの2辺を挟むように対称に傾斜を持たせた排出促進面10を設けたことで、排出促進部11の先端部24(排出口12の外側)では、自然風に加えて排出促進部11に衝突して排出促進面10に沿って流れる気流が合流するため、風速が早くなる(図3の黒矢印で横風のイメージを表している)。
In order to promote the discharge, it is better that the wind speed of the wind passing through the outside of the
排出口12の外側で風速が早くなると、排出口12外の静圧をより低下させることができるので排出口12内の異物が外側へ排出される。
When the wind speed is increased outside the
また、空気には粘性があるため、風の流れがあると周囲の空気も影響を受けて空気が動く。この誘引効果により、排出口12の外側で風速が早くなることで、排出口12内の空気も外側の風速の早い気流に影響されて引っ張り出す効果がでる。外側に誘引される気流に乗って異物が外側へ排出される。
In addition, since air is viscous, if there is a flow of wind, the surrounding air will also be affected and the air will move. Due to this attraction effect, the wind speed becomes faster on the outside of the
ただ単に本体側面下部に排出口12を設けた場合と比較すると、本実施の形態は、これらの作用により、格段に排出性能が高まり、自然風が弱い場合であっても、分離室15内の異物をより多く排出することが可能となる。
Compared with the case where the
排出促進面10は排出口12の両側に2面あり、それらは対称構造となっている。これは左右どちらから自然風が吹いても同様の排出促進効果を得るためである。なお、左右両側に傾斜を持った排出促進面10が必要だが、厳密に対称構造でなくてもよく、多少角度が違っていたりしても構わない。
The
排出促進面10の角度を表すために、図4に示すように、排出口12の長辺2辺を含む面25を基準にした角度Dで表すこととする。この角度Dには適切な角度が存在する。排出口12を含む面とほぼ直角(D=90度)であると自然風が衝突し勢いを失ってしまい、またD=0度であれば意味がない。
In order to represent the angle of the
なお、排出口12の長辺2辺を含む面25と接している排出促進面10の端部は、排出促進面10を形成する板の厚みにより、その端部には角を丸くするフィレットや角を落とす面取りを行うことがある。この時、排出促進面10は、フィレット等の開始位置までを表す。つまり、排出促進面10の角度Dは、カバー3の側面側から徐々に増加していくが、角度Dが減少するポイントがフィレット等の開始位置であり、そこまでが排出促進面10である。
The end of the
本実施の形態では、カバー3が円筒形状であるため、カバー3の側面に衝突した自然風が円筒面に沿って排出促進面10に到達するため、より多くの気流を排出口12に集めることができ、排出口12部分はさらに風速が高まるので、排出性能はさらに高まる。
In the present embodiment, since the
このように、分離された異物が自然風により効率的に排出されるので、異物の除去という定期的なメンテナンスが不要となる。 In this way, the separated foreign matter is efficiently discharged by the natural wind, so that regular maintenance of removing the foreign matter becomes unnecessary.
[実施例]
<排出促進面の角度の比較試験(カバー形状:円筒形状)>
排出促進面10の角度Dの排出性能の関係を確認するために以下の試験を行った。
[Example]
<Comparative test of the angle of the discharge promotion surface (cover shape: cylindrical shape)>
The following test was conducted to confirm the relationship between the discharge performance of the angle D of the
分離された異物がどれだけ排出されたかを示す、10分間排出率を定義し、排出促進部11の効果を見るため以下の比較試験を実施した。すなわち、10分間排出率[%]=E/M×100とする(ただし、10分間で排出口12から排出された量E[g]、分離室15に投入した異物の規定量M[g])。
A 10-minute discharge rate was defined to indicate how much the separated foreign matter was discharged, and the following comparative test was conducted to see the effect of the
10分間排出率の試験方法は、予め分離室15に規定量M[g]の異物(本試験においては、φ1mmの発泡ビーズを使用)を投入し、本実施の形態のサイクロン分離装置に規定の風量を流した上で、本実施の形態のサイクロン分離装置に横から一定の風速となるように横風を与え、10分間で排出口12から排出された量E[g]を計測する。そして10分間で排出口12から排出された量E[g]から上述の式で算出したものである。
As a test method for the 10-minute discharge rate, a specified amount of foreign matter (in this test, φ1 mm foam beads are used) is charged into the
比較試験は以下の3パターンで実施した。排出促進面10の角度はいずれも前述のように排出口12の面に対する角度である。
The comparative test was carried out in the following three patterns. The angle of the
排出口12促進部以外の構成は3例とも同じ構成である。試験条件は、本装置の風量300[m3/h]、M=1.0[g]とした。
The configuration other than the
(実施例1)
排出促進部11を設け、排出促進面10の角度はD=49度とした。
(Example 1)
The
(実施例2)
排出促進部11を設け、排出促進面10の角度はD=30度とした。
(Example 2)
The
(比較例1)
排出促進部11を設けず、本体側面下部に排出口12を設けたものである(D=0度)。
(Comparative Example 1)
The
<比較結果>
結果を図5に示す。グラフの横軸は横風の風速を表しており、どれも風速が早くなると、10分間排出率が上昇しているが、比較例1は1.5[m/s]以下は0[%]、2.0[m/s]で0.1[%]、2.5[m/s]で0.5[%]に対し、本発明品の方が比較例と比べて低風速でもしっかりと排出することが出来ている。
<Comparison result>
The results are shown in FIG. The horizontal axis of the graph represents the wind speed of the crosswind, and the emission rate increases for 10 minutes as the wind speed increases, but in Comparative Example 1, 0.5 [m / s] or less is 0 [%]. Compared to 0.1 [%] at 2.0 [m / s] and 0.5 [%] at 2.5 [m / s], the product of the present invention is firmer than the comparative example even at low wind speeds. It can be discharged.
さらに、実施例1と実施例2では、実施例1の方が排出率は高いため性能が良い。この結果から、排出促進面10の角度Dは、ある程度大きいほうが良いということが言える。実使用状は、D=30〜80度、より望ましくは50度前後が望ましいといえる。
Further, in the first and second embodiments, the first embodiment has a higher emission rate and therefore has better performance. From this result, it can be said that the angle D of the
なお、排出促進面10の高さ方向(排出口12の面と垂直方向)の長さは、長い方が望ましいが、最低限、排出口12の短辺の長さの2倍あるとよい。本実施例では、2.5倍となっている。
The length of the
(実施の形態2)
実施の形態1と構成・作用が同じ部分については説明を省略する。
(Embodiment 2)
The description of the portion having the same configuration / operation as that of the first embodiment will be omitted.
図6に示すように、本実施の形態は、カバー3の形状が直方体形状となったものである。カバー3を固定するため、ベース板4も四角形状としベース板4とカバー3は、実施の形態1の突出板5に替えて、ベース板4のコーナ部において4本のL型柱21で固定している。そのほかの構成は実施の形態1と同様である。
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the shape of the
2本のL型柱21の間には流入口7が開口している。装置内に大きな虫や鳥類が侵入しないよう、固定羽根8の外周部または流入口7の少なくとも一方には網を設けてもよい。
An
本実施の形態においても、排出口12は排出促進部11の下部に位置し、排出促進面10の2面で挟まれた構成である。カバー3の側面の4面のうち1面が下部にくるように配置し、その側面の中央付近に排出口12を設けた。なお、排出口12の位置は中央付近に限らず、左右どちらか一方にずらしてもよい。
Also in this embodiment, the
図7には本実施の形態における排出促進部11の断面図である。本実施の形態において、排出促進面10は連続して傾斜角度を変化させたものである。排出促進面10の角度はD=20〜80度の範囲で変化させるのが好ましく、本実施の形態では、D=30〜75度の範囲で変化させている。カバー3の側面と接する側の傾斜面がD=30度であり、排出口12と接する側の傾斜面がD=75度である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the
排出機構は、自然風が排出促進面10に衝突し、傾斜面に沿って排出口12へ向かい、排出口12付近で、元々の自然風と排出促進面10の傾斜に沿って流れる気流とが合流し、排出口12付近では周囲の自然風の風速よりも早い風速となることで、排出口12の外側で静圧が低下し、異物の排出が促進される。
In the discharge mechanism, the natural wind collides with the
本実施の形態では、排出促進面10の角度Dが側面から遠ざかるにつれて徐々に大きくなる形状となっているため、自然風がスムーズに向きを変えることができる。すなわち、自然風の勢いを弱めずに、排出口12の外側で斜め下方向へ指向性を持った気流へと変化させることができる。これにより、排出口12の外側での気流がより強くなるので、異物の排出性能をさらに高めることができる。なお、排出促進面10を複数の角度の異なる面の組合せとしてもよい。その際は、カバー3の側面から排出口12に向かって排出促進面10の角度Dを徐々に大きくすればよい。例えば、角度の異なる3つの面を用いて排出促進面を構成するとし、カバー3と接する面はD=30度、中間の面はD=50度、排出口12と接する面はD=75度と構成すると、上述と同じように、排出性能を高めることができる。
In the present embodiment, since the angle D of the
もし、本実施の形態において、排出促進部11を設けず、カバー3の側面の4面のうち最下部の1面に排出口12となる穴だけを開けた場合、自然風がカバー3の左右の側面に衝突し、左右の側面は横風に対して垂直にたっているため、この側面に衝突した自然風は勢いを失ってしまう。つまり排出口12の外側では下面に沿って流れる自然風しか異物の排出に寄与しないため、自然風自体がかなり強く吹かないと異物の排出が始まらない。
If, in the present embodiment, the
しかし、本発明のように排出促進部11を設けると、排出口12の外側では部分的に風速を速めることができ、静圧を低下させられることで自然風を活用して排出促進部11内部の異物を排出口12から誘引することができるので、筐体22内部で分離した異物が排出されやすくなる。
However, if the
なお、正面側から排出促進部11が見えないように、排出促進部11を覆う化粧板を本体正面に設けても良い。その際、排出促進部11を構成する正面側の面は化粧板の面と兼ねても良い。
A decorative plate covering the
また角度を変化させた排出促進面10は、本実施の形態のようにカバー3が四角形状であっても実施の形態1のように丸型形状であっても、その効果は発揮される。
Further, the
[実施例]
<排出促進面の角度の比較試験(カバー形状:角型形状)>
カバー3の形状が四角い角型形状において、角度Dを変化させた場合の排出性能の比較を実施した。排出性能の試験方法は、実施の形態1の実施例で示した10分間排出率を用いた。
[Example]
<Comparison test of the angle of the discharge promotion surface (cover shape: square shape)>
When the shape of the
排出促進面の角度は変化させず、1つの角度のみとし、以下の4パターンで実施した。 The angle of the discharge promotion surface was not changed, only one angle was used, and the following four patterns were used.
排出口12促進部以外の構成は4例とも同じ構成である。試験条件は実施の形態1の実施例と同じく、本装置の風量300[m3/h]、M=1.0[g]とした。
The configuration other than the
(比較例1)
排出促進面10の角度はD=30度とした。
(Comparative Example 1)
The angle of the
(比較例2)
排出促進面10の角度はD=45度とした。
(Comparative Example 2)
The angle of the
(比較例3)
排出促進面10の角度はD=60度とした。
(Comparative Example 3)
The angle of the
(比較例4)
排出促進面10の角度はD=75度とした。
(Comparative Example 4)
The angle of the
<比較結果>
結果を図8に示す。グラフの横軸は横風の風速を表しており、比較例1のD=30度において、風速1.0〜2.0[m/s]の範囲内で他の比較例よりも10分間排出率が低い値となった。
<Comparison result>
The results are shown in FIG. The horizontal axis of the graph represents the wind speed of the crosswind, and at D = 30 degrees in Comparative Example 1, the emission rate for 10 minutes is higher than that in the other Comparative Examples within the range of the wind speed of 1.0 to 2.0 [m / s]. Was a low value.
風速1.0〜1.5[m/s]の範囲内では、排出促進面10の角度Dが大きくなるほど、10分間排出率が良くなる傾向となった。
Within the wind speed range of 1.0 to 1.5 [m / s], the larger the angle D of the
風速2.0[m/s]においては、比較例2、3のD=45、60度が最も良く、比較例4のD=75度と大きくなると、低下傾向となった。 At a wind speed of 2.0 [m / s], D = 45 and 60 degrees in Comparative Examples 2 and 3 were the best, and when D = 75 degrees in Comparative Example 4, the wind speed tended to decrease.
このことから、風速が低い(1.0〜1.5[m/s])時は角度Dが大きくても気流の乱れが少なく、排出口近傍での風速を早められ、10分間排出率が高い値になったと思われる。風速が大きく(2.0[m/s])、かつ角度Dが大きい場合、気流が乱れ排出口近傍で風速が十分に早まらなかったため、10分間排出率が低下したと思われる。 From this, when the wind speed is low (1.0 to 1.5 [m / s]), even if the angle D is large, the airflow is less turbulent, the wind speed near the discharge port can be accelerated, and the discharge rate can be increased for 10 minutes. It seems that the value was high. When the wind speed is high (2.0 [m / s]) and the angle D is large, the airflow is turbulent and the wind speed is not sufficiently increased in the vicinity of the discharge port, so that the discharge rate is considered to have decreased for 10 minutes.
(実施例3)
このような考察から、風速が弱くても強くても10分間排出率が高くなるように、実施の形態2で示したような、徐々に角度Dを大きくする構成とした。以下にその実施例3を示す。
(Example 3)
From such a consideration, the angle D is gradually increased as shown in the second embodiment so that the discharge rate increases for 10 minutes regardless of whether the wind speed is weak or strong. The third embodiment is shown below.
排出促進面10を角度Dの異なる3つの面により構成し、カバー3と接する側の面をD=30度、中間の面をD=45度、排出口12と接する側の面をD=75度として、上記比較試験と同様の方法で試験を行った。結果を図8に示す。
The
本実施の形態の実施例は、風速1.0〜2.0[m/s]の全ての範囲で、上記4パターンの比較例よりも10分間排出率が高くなった(優れた結果となった)。このことから、横風が小さい時でも大きい時でも、排出口12近傍で気流の乱れを作らず、十分に風速を早められたため、全ての範囲で10分間排出率が向上したと考えられる。
In the embodiment of the present embodiment, the discharge rate was higher for 10 minutes than in the comparative example of the above four patterns in the entire range of the wind speed of 1.0 to 2.0 [m / s] (excellent result). rice field). From this, it is considered that the discharge rate was improved for 10 minutes in the entire range because the airflow was not turbulent in the vicinity of the
(実施の形態3)
実施の形態1、2の換気口フード1を例としたサイクロン分離装置は、旋回流の進行方向が逆転する反転型のものである。本実施の形態は、旋回流の進行方向が変わらない軸流型のサイクロン分離装置の一例について説明する。
(Embodiment 3)
The cyclone separation device using the
図9に外観図を示す。サイクロン分離装置26の本体は円筒形状のカバー3で覆われており、正面側の底面の中央に開口を設け、ここが流入口7となる。本体側面の下部には、排出促進部11を設けその下部には異物を装置外へ排出する排出口12を備えている。
FIG. 9 shows an external view. The main body of the
背面側の円筒形状の底面には、流出管2を備える。
An
図11は本実施の形態の断面図である。流入口7近傍には、固定羽根8を複数円形状に配置し、各固定羽根8は傾斜しており、固定羽根8を通過した気流は旋回気流となる。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the present embodiment.
固定羽根8の外周部には空間分割板13を本体の側面と平行に、かつ間隔を開けて設け、空間分割板13と固定羽根8に挟まれた空間は旋回室14、カバー3内の残りの空間は分離室15となる。
A
なお、図10の断面図において、空間分割板13をさらに背面側に向けて延長し、さらに流出管2を本体内部に延長させ、その端部を空間分割板13内部まで延長させても良い。これにより外周側に移動している異物が流出管2へ流れづらくなり、分離性能が向上する。
In the cross-sectional view of FIG. 10, the
流入口7より流入した空気は、固定羽根8によって旋回気流となり、旋回室14を通過する。その後、分離室15を通過し、流出管2を通り、流出口9から装置外へ流れ出る。
The air flowing in from the
空気と共に流入した異物は、遠心力により空間分割板13側に移動し、空間分割板13が途切れた後は、分離室15内の外周側、つまりカバー3側に移動し、旋回を続ける。
排出促進部11は、実施の形態1、2と同様に、図6に示すカバー3の正面側から背面側に向けて細長いスリット形状であり、排出口12の長辺側の2辺を挟むように左右対称に排出促進面10を設け、排出促進面10は本体内に向かって広がるように傾斜している。排出促進部11は排出口12を含む面と、排出促進面10の2面と残り2面で構成されるが、残り2面は図10に示すように傾斜していても図11とは異なり垂直であってもよい。
The foreign matter that has flowed in together with the air moves to the
Similar to the first and second embodiments, the
排出促進部11は排出口12よりも幅広の開口を備えるので、分離室15内を移動する異物は、幅広い開口により、排出促進部11に集まりやすくなっている。排出促進部11にある異物は、実施の形態1で説明した排出口12の外側を流れる気流の作用により、スムーズに排出される。
Since the
本発明に係るサイクロン分離装置は、速やかに異物を排出口近傍に集めることができ、筐体側面から突出した傾斜面に自然風が衝突することで、分離室内の異物を装置外へ排出する効果を高めることができものであるので、住宅内の換気で屋外の空気を取り込む住宅外壁の給気口部分に使用される換気口フード等として有用である。 The cyclone separation device according to the present invention can quickly collect foreign matter in the vicinity of the discharge port, and the natural wind collides with the inclined surface protruding from the side surface of the housing, so that the foreign matter in the separation chamber is discharged to the outside of the device. It is useful as a ventilation port hood or the like used for an air supply port portion of an outer wall of a house that takes in outdoor air by ventilation inside the house.
1 換気口フード
2 流出管
3 カバー
4 ベース板
5 突出板
6 中心軸
7 流入口
8 固定羽根
9 流出口
10 排出促進面
11 排出促進部
12 排出口
13 空間分割板
14 旋回室
15 分離室
16 貫通孔
17 旋回室底面
18 分離室底面
19 内筒管
20 ガイド部材
21 L型柱
22 筐体
23 案内面
24 先端部
25 長辺2辺を含む面
26 サイクロン分離装置
1
Claims (3)
前記筐体の背面側に設けられ、前記流入口から流入した空気を前記筐体外へ流出させる流出口を有する円筒状の内筒管と、
前記筐体内の正面側において、前記流入口と連通する旋回室と、前記旋回室よりも外周側に位置する分離室とに区切る空間分割板と、
前記空間分割板に設けられ、前記旋回室と前記分離室とを連通する貫通孔と、
前記筐体の中心軸を水平に配置した状態で、前記分離室における重力方向の下方の位置に設けられ、前記分離室と前記筐体外とを連通する排出口と、
を備え、内部を負圧にして使用するサイクロン分離装置であって、
前記排出口は、前記中心軸に沿った二つの長辺と、前記長辺を結ぶ二つの短辺とを有して構成されるスリット形状であり、前記筐体の側面に設置された排出促進部の先端部に形成されており、
前記排出促進部は、前記筐体の側面の下部に前記筐体の内外において傾斜を有して構成され、前記中心軸と垂直な断面において、重力方向の下方から上方に向かって左右方向に広がる一対の排出促進面を有していることを特徴とするサイクロン分離装置。 An inflow port that allows air to flow into the housing and generate a swirling airflow inside the housing,
A cylindrical inner cylinder tube provided on the back side of the housing and having an outlet for allowing air flowing in from the inflow port to flow out of the housing.
On the front side of the housing, a space dividing plate that separates a swivel chamber that communicates with the inflow port and a separation chamber that is located on the outer peripheral side of the swivel chamber.
A through hole provided in the space dividing plate and communicating the swivel chamber and the separation chamber,
With the central axis of the housing horizontally arranged, a discharge port provided at a position lower in the direction of gravity in the separation chamber and communicating the separation chamber with the outside of the housing,
It is a cyclone separation device that is equipped with a negative pressure inside and is used.
The discharge port has a slit shape having two long sides along the central axis and two short sides connecting the long sides, and is installed on the side surface of the housing to promote discharge. It is formed at the tip of the part,
The discharge promoting portion is configured to have an inclination inside and outside the housing at the lower part of the side surface of the housing, and spreads in the left-right direction from the lower side in the gravity direction to the upper side in a cross section perpendicular to the central axis. A cyclone separator characterized by having a pair of emission promoting surfaces.
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