JP7046303B1 - 攪拌翼併用型流体吸引装置 - Google Patents

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【課題】粉のフィルター目詰まり抑止機能を備えた攪拌翼併用型流体吸引装置を提供する。【解決手段】攪拌翼併用型流体吸引装置100は、先端が第1パイプ部112と第2パイプ部114の二股に分かれており、第1パイプ部と第2パイプ部の先端から容器140内の流体を吸引し、後端から容器外に排出する吸引パイプ110と、第1パイプ部の先端に取り付けられ、吸引パイプ内への粉の吸引を防止する第1フィルター120と、第2パイプ部の先端に取り付けられ、吸引パイプ内への粉の吸引を防止する第2フィルター122と、容器内に配置され、第1パイプ部と第2パイプ部の先端を通過可能な攪拌翼130と、を備えており、攪拌翼は、回転時に第1パイプ部に突出流を流入又は吸引して、第1パイプ部と第2パイプ部との間での流体の流れを生成することにより第2フィルターから粉を吸い出す。【選択図】図1

Description

本発明は、粉のフィルター目詰まり抑止機能を備えた攪拌翼併用型流体吸引装置に関する。
粉(微粒子)を含む容器内に空気等の流体を吹き込み、同時に容器外に排出する装置は、産業界に多数存在する。たとえば、特開2012-66224号公報に示されるものがある。このような装置は、容器中の湿った粉を乾燥する場合、乾燥した流体を容器内に吹き込み、粉の間を通すことにより粉は乾燥する。その際、粉に含まれていた水分を吸収した湿った流体が容器外に排出されるが、粉の粒子径が小さくなると、流体と同時に粉も流体の流れに乗って排出されてしまう。そこで、容器外に粉が排出されないよう、排出口にフィルターを取り付けることがしばしば行われる。
特開2012-66224号公報
しかしながら、排出を続けていると、フィルター内に粉が堆積し続ける結果、フィルターが目詰まりを起こし、流体の排出そのものができなくなる。このようなフィルターの目詰まりによるトラブルを防止するため、フィルターを時折揺らす等してフィルターに溜まった粉をふるい落とす、あるいはフィルターを定期的に交換することが一般的に行われる。しかし、そのような作業は手間を要するという課題があった。
そこで本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フィルター内に堆積した粉を空気等の流体の流れにより自動的にフィルターから吸い出し、容器内に戻すことにより、フィルターの目詰まりを防止あるいは抑止する粉のフィルター目詰まり抑止機能を備えた攪拌翼併用型流体吸引装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明によれば、粉(微粒子)が収容された容器内に吹き込まれた流体を、容器外に排出する攪拌翼併用型流体吸引装置であって、先端が第1パイプ部と第2パイプ部の二股に分かれており、前記第1パイプ部と前記第2パイプ部の先端から前記容器内の流体を吸引し、後端から前記容器外に排出する吸引パイプと、前記第1パイプ部の先端に取り付けられ、前記吸引パイプ内への粉の吸引を防止する第1フィルターと、前記第2パイプ部の先端に取り付けられ、前記吸引パイプ内への粉の吸引を防止する第2フィルターと、前記容器内に配置され、前記第1パイプ部と前記第2パイプ部の先端を通過可能な攪拌翼と、を備え、前記攪拌翼は、回転時に前記第1パイプ部に突出流を流入又は吸引して、前記第1パイプ部と前記第2パイプ部との間での流体の流れを生成することにより前記第2フィルターから粉を吸い出すことを特徴とする、攪拌翼併用型流体吸引装置が提供される。
かかる構成によれば、フィルター内に堆積した粉を流体の流れにより自動的にフィルターから吸い出し、容器内に戻すことにより、フィルターの目詰まりを防止あるいは抑止する粉のフィルター目詰まり抑止機能を備えた攪拌翼併用型流体吸引装置を提供することができる。
本発明は様々な応用が可能である。例えば、前記攪拌翼は、回転時に前記吸引パイプ内に流体を流入させる順方向の突出流を生じる順方向翼と、前記吸引パイプから流体を吸引する逆方向の突出流を生じる逆方向翼と、を備え、前記順方向翼が前記第1パイプ部に位置したときに、前記逆方向翼が前記第2パイプ部に位置するように構成されるようにしてもよい。かかる構成によれば、第1パイプ部から流体を流入させ、第2パイプ部から流体を吸引するため、第1パイプ部から第2パイプ部への流体の流れが大きくなり、第2フィルターから粉を効率的に吸い出すことができる。
また、前記第1パイプ部と前記第2パイプ部に、上下方向の流体の流れが所定周期で繰り返し生成されるようにしてもよい。かかる構成によれば、上下方向の流体の流れが所定周期で繰り返し生成されるため、効率的に第1、第2フィルターから粉を吸い出すことができる。
また、前記順方向翼と前記逆方向翼はそれぞれ複数枚設けられているようにしてもよい。かかる構成によれば、突出流を大きくすることができ、フィルターから粉をより効率的に吸い出すことができる。
また、前記順方向翼と前記逆方向翼は間隔を空けて設けられているようにしてもよい。かかる構成によれば、必要最小限の数の翼とすることができるため、安価な攪拌翼とすることができる。
また、前記順方向翼の外周には、突出流の一部が遠心力により外側に漏れることを防止するガイドが円周方向に形成されているようにしてもよい。かかる構成によれば、上向き突出流が外側に漏れないため、より効率的にパイプ内に突出流が入り込む。
また、前記第1パイプ部と前記第2パイプ部とは前記攪拌翼の回転軸の円周方向において約180度離間した位置に配置されているようにしてもよい。かかる構成によれば、順方向翼と逆方向翼の数が1枚ずつであっても、第1パイプ部と第2パイプ部に同時に翼が通過する。
本発明によれば、フィルター内に堆積した粉を流体の流れにより自動的にフィルターから吸い出し、容器内に戻すことにより、フィルターの目詰まりを防止あるいは抑止する粉のフィルター目詰まり抑止機能を備えた攪拌翼併用型流体吸引装置が提供される。本発明のその他の効果については、以下の発明を実施するための形態の項でも説明する。
第1の実施形態の攪拌翼併用型流体吸引装置100の模式図である。 攪拌翼130の回転によって第1パイプ部112に生じる突出流の状態を示す図である。 吸引パイプ110内の流体の流れを説明するための図であり、(a)は第1パイプ112から第2パイプ114への流れを示し、(b)は第2パイプ114から第1パイプ112への流れを示す。 第2の実施形態の攪拌翼併用型流体吸引装置200の模式図である。 流動解析に用いた解析モデルを示す模式図である。 ある瞬間での中央鉛直断面における流速分布を示す図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(第1の実施形態)
本実施形態に係る攪拌翼併用型流体吸引装置100の全体の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、本実施形態の攪拌翼併用型流体吸引装置100の模式図である。なお、本実施形態の流体は、空気、気体、液体などとすることができる。
攪拌翼併用型流体吸引装置100は、図1に示したように、粉(微粒子)を含む容器140内に吹き込まれた流体を、吹き込みと同時に容器140の外に排出するものであって、吸引パイプ110と、第1パイプ部112の先端に取り付けられ、吸引パイプ110内への粉の吸引を防止する第1フィルター120と、第2パイプ部114の先端に取り付けられ、吸引パイプ110内への粉の吸引を防止する第2フィルター122と、容器140内に配置され、第1パイプ部112と第2パイプ部114の先端を通過可能な攪拌翼130と、を備えている。以下、攪拌翼併用型流体吸引装置100の各構成要素について説明する。
(吸引パイプ110)
吸引パイプ110は、容器内から流体を排出(吸引)するためのものである。吸引パイプ110は、図1に示したように、先端が二股に分かれて構成される第1パイプ部112と第2パイプ部114とを備えて構成される。第1パイプ部112と第2パイプ部114は容器内の流体を吸引する。流体は吸引パイプ110の後端から容器140外に排出される。第1パイプ部112と第2パイプ部114の先端には、粉(微粒子)の吸引を防止のための第1フィルター120と第2フィルター122が取り付けられる。
(第1フィルター120、第2フィルター122)
第1フィルター120、第2フィルター122は、吸引パイプ110内への粉の吸引を防止するためのものである。第1フィルター120は、図1に示したように、第1パイプ部112の先端に取り付けられ、吸引パイプ110内への粉の吸引を防止する。第2フィルター122は、第2パイプ部114の先端に取り付けられ、吸引パイプ110内への粉の吸引を防止する。
(攪拌翼130)
攪拌翼130は、第1フィルター120と第2フィルター122に溜まった粉をふるい落とすものである。攪拌翼130は、図1に示したように、回転時に上方向(順方向)の突出流が生じる上方向翼(順方向翼)132と下方向(逆方向)の突出流が生じる下方向翼(逆方向翼)134と、から構成される。上方向翼132と下方向翼134とは回転軸136に対して略反対側に配置されるように連結されている。上方向翼132と下方向翼134とはそれぞれ1枚ずつ設けられている。上方向翼132が第1パイプ部112に位置したときに下方向翼134が第2パイプ部114に位置するように回転する。攪拌翼130の回転方向は、上から見て時計回りであることが前提である。
攪拌翼130は、第1パイプ部112と第2パイプ部114の先端の近傍を通過するように配置される。攪拌翼130がパイプ先端を通過する際、第1パイプ部112の先端では上向きの流れ、逆側の第2パイプ部114の先端では下向きの流れが生じ、そのような上下方向の流れが半周期ごとに繰り返される。このような流れの下では、第1パイプ部112又は第2パイプ部114の先端の吸引口付近で上向きの流れが生じた際に、第1フィルター120又は第2フィルター122の表面あるいは内部に粉(微粒子)がトラップされたとしても、流れが下向きに転じた際に、粉が下向きの流れに乗って第1フィルター120又は第2フィルター122から吸い出される。その結果、第1フィルター120及び第2フィルター122への粉の継続的な堆積が抑制される。
以上、本実施形態の攪拌翼併用型流体吸引装置100の構成について説明した。以下、攪拌翼併用型流体吸引装置100の作用について、図2及び図3を参照しながら説明する。図2は、攪拌翼130の回転によって第1パイプ部112に生じる突出流の状態を示す図である。図3は、吸引パイプ110内の流体の流れを説明するための図である。攪拌翼130の回転により、上方向翼132が第1パイプ部112の先端の近傍を通過し、下方向翼134が第2パイプ部114の先端の近傍を通過すると、第1パイプ部112の先端の吸引口付近で上向きの流れが生じ、第2パイプ部114の先端の吸引口付近で下向きの流れが生じる。そのような上下方向の流れが、半周期ごとに繰り返される。
例えば、第1パイプ部112を例にとって説明すると、図2に示したように、上方向翼132が第1パイプ部112を通過する際には、上方向の突出流が生成される。そして攪拌翼130が180度回転すると、下方向翼134が第1パイプ部112を通過する際には、下方向の突出流が生成される。このように、第1パイプ部112には、上下方向の流れが半周期ごとに繰り返される。
このような流れの下では、吸引パイプ110内では、図3(a)の矢印aに示したように、第1パイプ部112から吸引された流体が、第2パイプ部114の方向に流れ、第2パイプ部114から吸い出される流れが生じる。なお、流体の流れの一部は、図3(a)の矢印cに示したように、上に抜ける。すなわち、上方向翼132によって生じる上方向の流体が、第1パイプ部112の先端の吸引口から第1パイプ部112内に吸引される。このように吸引された流体は、第2パイプ部114に向かい、第2パイプ部114の吸引口で、下方向翼134によって生じる下向きの突出流に乗って吸い出される。なお、流体の流れの一部は、図3(a)の矢印cに示したように、上に抜ける。この際、下向きの突出流に乗って第2パイプ部114の第2フィルター122から粉が吸い出される。
なお、上方向翼132が第2パイプ部114の先端の近傍を通過し、下方向翼134が第1パイプ部112の先端の近傍を通過する際には、図3(b)の矢印bに示したように、上記とは逆の流体の流れになる。すなわち、第2パイプ部114から第1パイプ部112の方向に流体が流れる。なお、流体の流れの一部は、図3(b)の矢印cに示したように、上に抜ける。この際、下向きの突出流に乗って第1パイプ部112の第1フィルター120から粉が吸い出される。
また、本実施形態では、単純な形状の2枚翼を例に説明したが、突出流の方向が上向きになる上方向翼132と下向きになる下方向翼134を回転軸136に対して略反対側に配置するということさえ押さえておけば、攪拌翼130の形状自体はどのようなものでもよい。
なお、攪拌翼130の回転運転は、通常、吸引パイプ110から流体を吸引しながら行われるため、攪拌翼130が通過するときに下向きの流れが生じる条件としては、吸引に伴う上向きの流れよりも攪拌による下向きの突出流速の方が大きいことが必要になる。
(第1の実施形態の効果)
以上説明したように、本実施形態によれば、第1、第2フィルター120、122内に堆積した粉を流体の流れにより自動的に第1、第2フィルター120、122から吸い出し、容器140内に戻すことにより、第1、第2フィルター120、122の目詰まりを防止あるいは抑止することができる。
また、第1パイプ部112から流体を流入させ、第2パイプ部114から流体を吸引するため、第1パイプ部112から第2パイプ部114への流体の流れが大きくなり、第2フィルター122から粉を効果的に吸い出すことができる。逆に、第2パイプ部114から流体を流入させ、第1パイプ部112から流体を吸引すると、第1フィルター120から粉を効率的に吸い出すことができる。
また、上方向翼132と下方向翼134は間隔を空けて設けられているため、必要最小限の数の翼とすることができる。よって、安価な攪拌翼130とすることができる。
また、前記第1パイプ部112と前記第2パイプ部114とは攪拌翼130の回転軸136の円周方向において約180度離間した位置に配置されているため、上方向翼132と下方向翼134の数が1枚ずつであっても、第1パイプ部112と第2パイプ部114に同時に翼が通過することができる。
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る攪拌翼併用型流体吸引装置200の構成について、図4を参照しながら説明する。図4は、第2の実施形態の攪拌翼併用型流体吸引装置200の模式図である。本実施形態は、攪拌翼230の構成が第1の実施形態の攪拌翼130と相違する。その他の点は第1の実施形態と同様に構成することができる。本実施形態では、主に第1の実施形態と相違する点について説明する。
本実施形態の攪拌翼230は、より大きな突出流を生むようにするため、図4に示したように、上方向翼232及び下方向翼234ともに、複数の翼から構成されている。本実施形態でも攪拌翼230の回転方向は、上から見て時計回りである。上向きの突出流を生じる上方向翼232については、突出流の一部が遠心力により外側に漏れないようガイド238が取り付けられている。ガイド238により効率的に吸引パイプ110内に突出流が入り込む。
このように複数の翼構成にすることにより、下向きの突出流に乗ってフィルター120内から掻き出された粉が、続いてやってくる翼により吸引パイプ110の先端付近から弾き飛ばされ、再び吸引パイプ110内に吸引されることを防ぐ効果も期待される。
以上、本実施形態の攪拌翼併用型流体吸引装置200の構成について説明した。以下、攪拌翼併用型流体吸引装置200の流動解析事例について、図5及び図6を参照しながら説明する。図5は、流動解析に用いた解析モデルを示す模式図である。図6は、ある瞬間での中央鉛直断面における流速分布を示す図である。流動解析では、粉(微粒子)の挙動については解析しておらず、流体の流れのみの流動解析となっている他、第1、第2フィルター120、122が流れに与える影響についても無視してある。
解析では、容器240の図5中の下面中央の四角い面242から流入した流体が、先端が二股に分かれた第1パイプ部112と第2パイプ部114を通って吸引パイプ110の上面出口116から流出するようになっている。また、解析モデル作成の都合上、吸引パイプ110の断面形状を四角で近似している他、攪拌翼230の回転軸についても省略してある。攪拌翼230の直径は10cm、攪拌翼230の回転数は300rpmで、上から見て反時計回りに回転している。また、上向き突出流が生じる上方向翼232については、突出流が外側に漏れないようにガイド238が取り付けられている。
ある瞬間での中央鉛直断面における流速分布を、図6を参照しながら説明する。この瞬間では、図中左側の第1パイプ部112の先端の下を上向き突出流を生む上方向翼232、図中右側の第2パイプ部114の先端の下を下向き突出流を生む下方向翼234が通過している。左側の第1パイプ部112の吸引口付近では上向きの流れ、右側の第2パイプ部114の吸引口付近では下向きの流れになっている。
流速分布は攪拌翼230の回転に伴って変化し、半回転後には、左右の流れが逆転する。このように、半周期ごとに第1パイプ部112と第2パイプ部114のうちの片方のパイプ部の先端の吸引口付近で下向きの流れが繰り返し生じる結果、第1パイプ部112と第2パイプ部114の先端に取り付けた第1、第2フィルター120、122内に粉がトラップされたとしても、すぐに下向きの流れに乗って第1、第2フィルター120、122から吸い出される。よって、第1、第2フィルター120、122内に粉が継続して堆積することが抑制される。
(第2の実施形態の効果)
以上説明したように、本実施形態によれば、上方向翼232と下方向翼234はそれぞれ複数枚設けられているため、突出流を大きくすることができ、第1、第2フィルター120、122から粉をより効率的に吸い出すことができる。
また、上方向翼232の外周には、突出流の一部が遠心力により外側に漏れることを防止するガイド238が円周方向に形成した。かかる構成によれば、上向き突出流が外側に漏れないため、より効率的に吸引パイプ110内に突出流が入り込む。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記第1の実施形態では、上向き突出流を生成する上方向翼132と下向き突出流を生成する下方向翼134とを組み合わせて用いることとしたが、本発明はこの例に限定されない。例えば、下又は上向きの一方の突出流を生じる翼のみとし、上又は下向きの突出流を生じる翼をなくしても、同様の効果は期待できる。ただし、その分、フィルターから粉を吸い出すための下向きの流れは弱くなる。第2の実施形態も同様である。
また、上記第1の実施形態では、重力場を念頭に、鉛直上(下)向きに対して上(下)という表現を用いたが、本発明はこの例に限定されない。例えば、粒子径が小さくなると粉が受ける重力の影響が弱くなるため、重力の影響を考慮する必要がなくなってくる。このような場合、攪拌翼130を、上下を反転あるいは回転軸が水平になるように配置しても、フィルターから粉を吸い出す効果が変わることはない。第2の実施形態も同様である。
また、上記第1の実施形態では、第1パイプ部112と第2パイプ部114に、上下方向の流体の流れが半周期で繰り返し生成される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。流体の流れは所定周期で繰り返し生成されるものとすることができる。例えば、攪拌翼を下又は上向きの一方の突出流を生じる翼を1本のみ備える構成とした場合、約360度周期で流体の流れが生成されるものとなる。また、攪拌翼に90度毎に上方向翼と下方向翼とを交互に設けた場合、約90度周期で上下方向の流体の流れが生成されるものとなる。
また、上記第2の実施形態では、上方向翼232と下方向翼234は間隔を空けて設けられている構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。上方向翼232と下方向翼234の配置は任意に設計することができる。例えば、上方向翼と下方向翼は間隔を空けずに設けてもよい。
また、上記第2の実施形態では、上方向翼232の外周には、突出流の一部が遠心力により外側に漏れることを防止するガイド238が円周方向に形成される構成について説明したが、本発明はこの例に限定されない。攪拌翼は任意に設計することができる。例えば、上方向翼の一部にガイドを設けてもよく、また、ガイドを設けなくてもよい。
上記実施形態、応用例、変形例は、任意に組み合わせて実施することができる。
100、200 攪拌翼併用型流体吸引装置
110 吸引パイプ
112 第1パイプ部
114 第2パイプ部
120 第1フィルター
122 第2フィルター
130、230 攪拌翼
132、232 上方向翼(順方向翼)
134、234 下方向翼(逆方向翼)
136、236 回転軸
238 ガイド
140、240 容器

Claims (7)

  1. 粉が収容された容器内に吹き込まれた流体を、容器外に排出する攪拌翼併用型流体吸引装置であって、
    先端が第1パイプ部と第2パイプ部の二股に分かれており、前記第1パイプ部と前記第2パイプ部の先端から前記容器内の流体を吸引し、後端から前記容器外に排出する吸引パイプと、
    前記第1パイプ部の先端に取り付けられ、前記吸引パイプ内への粉の吸引を防止する第1フィルターと、前記第2パイプ部の先端に取り付けられ、前記吸引パイプ内への粉の吸引を防止する第2フィルターと、
    前記容器内に配置され、前記第1パイプ部と前記第2パイプ部の先端の近傍を通過可能な攪拌翼と、
    を備え、
    前記攪拌翼は、回転時に前記吸引パイプ内に流体を流入させる順方向の突出流を生じる順方向翼と、前記吸引パイプから流体を吸引する逆方向の突出流を生じる逆方向翼と、を備え、
    前記順方向翼が前記第1パイプ部に位置したときに、前記逆方向翼が前記第2パイプ部に位置するように構成されており、
    前記攪拌翼は、回転時に前記第1パイプ部に突出流を流入又は吸引して、前記第1パイプ部と前記第2パイプ部との間での流体の流れを生成することにより前記第2フィルターから粉を吸い出すことを特徴とする、攪拌翼併用型流体吸引装置。
  2. 前記第1パイプ部と前記第2パイプ部に、上下方向の流体の流れが所定周期で繰り返し生成されることを特徴とする、請求項に記載の攪拌翼併用型流体吸引装置。
  3. 前記順方向翼と前記逆方向翼はそれぞれ複数枚設けられていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の攪拌翼併用型流体吸引装置。
  4. 前記順方向翼と前記逆方向翼は間隔を空けて設けられていることを特徴とする、請求項1~3のいずれかに記載の攪拌翼併用型流体吸引装置。
  5. 前記順方向翼の外周には、突出流の一部が遠心力により外側に漏れることを防止するガイドが円周方向に形成されていることを特徴とする、請求項1~4のいずれかに記載の攪拌翼併用型流体吸引装置。
  6. 前記第1パイプ部と前記第2パイプ部とは前記攪拌翼の回転軸の円周方向において約180度離間した位置に配置されていることを特徴とする、請求項1~5のいずれかに記載の攪拌翼併用型流体吸引装置。
  7. 粉が収容された容器内に吹き込まれた流体を、容器外に排出する攪拌翼併用型流体吸引装置であって、
    先端が第1パイプ部と第2パイプ部の二股に分かれており、前記第1パイプ部と前記第2パイプ部の先端から前記容器内の流体を吸引し、後端から前記容器外に排出する吸引パイプと、
    前記第1パイプ部の先端に取り付けられ、前記吸引パイプ内への粉の吸引を防止する第1フィルターと、前記第2パイプ部の先端に取り付けられ、前記吸引パイプ内への粉の吸引を防止する第2フィルターと、
    前記容器内に配置され、前記第1パイプ部と前記第2パイプ部の先端の近傍を通過可能な攪拌翼と、
    を備え、
    前記攪拌翼は、回転時に前記吸引パイプ内に流体を流入させる順方向の突出流を生じる順方向翼、又は、前記吸引パイプから流体を吸引する逆方向の突出流を生じる逆方向翼のいずれか一方であり、
    前記撹拌翼は、前記第1パイプ部に位置したときに前記第2パイプ部には位置しないように構成されており、
    前記攪拌翼は、回転時に前記第1パイプ部に突出流を流入又は吸引して、前記第1パイプ部と前記第2パイプ部との間での流体の流れを生成することにより前記第2フィルターから粉を吸い出すことを特徴とする、攪拌翼併用型流体吸引装置。
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