JP7235243B2

JP7235243B2 - 遠心分離式集塵器及びこれに接続可能な補助集塵ユニット

Info

Publication number: JP7235243B2
Application number: JP2019122226A
Authority: JP
Inventors: 隆笹川
Original assignee: 笹川農機株式会社
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2023-03-08
Anticipated expiration: 2039-06-28
Also published as: JP2021007908A

Description

本発明は、遠心分離式の集塵器に関し、特に、農業用乾燥機の排出気体から籾殻や藁屑などの塵芥を遠心分離させて捕集する集塵器に関する。

収穫した米（籾）は、熱を持ってしまうため、穀物乾燥機によって乾燥する。この機械を運転する間は、籾殻や藁屑などの塵芥が乾燥機から外部へ大量に飛び散るため、通常、専用の集塵器（例えば、特許文献１，２）が乾燥機の排気管（及びこれに接続したホース）に取り付けられる。

（先行技術の構造）
特許文献１に開示の集塵器は、円筒状の本体と、本体の下流側外周に設けられた集塵部（集塵口及び集塵袋）とが設けられる。本体の上流側に設けられた流入口は、乾燥機の排気管に接続され、乾燥機から排出された塵芥含有ガスを本体内部に導入する。本体内部に取り込まれたガスは、本体内部に設けられた旋回流発生機構（羽根及びボルテクサー）により強力な旋回流に変換され、この変換の際に生じる遠心力によって塵芥と気体とに分離される。旋回流発生機構の下流側には、本体内壁全周に亘って中間リングがさらに設けられており、塵芥は中間リングに衝突して軸方向の勢い（流れ）を失い、遠心分離の効果が高められる。分離された塵芥は、集塵口を介して本体から集塵袋へ収集される。これに対して、気体の方は、本体後端の排出口から排気される。

特許文献２に開示の集塵器は、特許文献１に開示の集塵機構（集塵口及び集塵袋）を、大小の差はあるものの、ガスの流れ方向に連続的に設けたものである。

（先行技術の問題点（細かな塵芥））
しかしながら、特許文献１に開示の集塵器で分離・収集される塵芥は比較的大きなものであり、実際には、比較的小さな（細かな）塵芥が、気体とともに排出口から排気される。この細かな塵芥は、乾燥機周辺の空中を舞い、周辺地域の環境悪化を招く。さらに、細かな塵芥は人間の皮膚も刺激するため、痒みや痛みなどの苦痛を生み、地域住民の健康被害を引き起こすことにもなる。

特許文献２に開示の集塵器も、特許文献１の塵芥捕集機構と基本的には変わらないため、微細な塵芥は、本体の排出口から気体とともに排気されてしまい、環境悪化や健康被害といった上述の問題点は根本的に解決することができない。また、特許文献２の集塵器は、大型化する割には塵芥捕集効率が改善しないためか、製品化に至っていないようである。

また、特許文献１に開示の集塵器は実際に市販されている。既に購入した者にとっては、購入済みの集塵器を棄てるのは惜しく、このまま継続的に利用したい。このため、この集塵器に後付け可能で、細かな塵芥まで捕集できる追加器具が切望されている。

実開昭５５－０６８５５２号公報実開昭５６－０２４９６２号公報

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、遠心力でガスから分離した比較的大きな塵芥だけで無く、遠心力ではガスから分離しきれない微細な塵芥も収集可能な遠心分離式集塵器及びこれに接続可能な補助集塵ユニットを提供することである。

本発明者は、鋭意検討の末、先行技術（例えば、特許文献１）に開示の集塵器の排出口に着脱可能なアタッチメントを設け、かつ、このアタッチメント内部に細かな塵芥を捕集可能な網部を設けることに想到し、このような構造であれば、先行技術が抱える上記課題を解決し、需要者の上記切望を充足することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、例えば、次の構成・特徴を採用するものである。
（態様１）
農業用乾燥機の排出気体から籾殻や藁屑などの塵芥を遠心分離させて捕集する集塵器本体に取付可能な補助集塵ユニットであって、
前記補助集塵ユニットは、中空の第２筒体と、錐体状の網部と、補助集塵部とを備え、
第２筒体の先端は、前記集塵器本体の排出口に接続可能であり、
第２筒体の後端には、前記錐体の頂点が最も上流側に配置された状態で前記網部が取付可能であり、
前記補助集塵部は、第２筒体の後端近傍の周壁に設けられた補助集塵口と、前記補助集塵口を覆うように取付可能な集塵袋とを備えること、
を特徴とする補助集塵ユニット。
（態様２）
前記網部は、金属製で、かつ、円錐状を成すこと
を特徴とする態様１に記載の補助集塵ユニット。
（態様３）
前記網部は、第２筒体の前記後端に着脱自在に嵌入可能であること
を特徴とする態様１又は２に記載の補助集塵ユニット。
（態様４）
前記網部は、前記頂点が前記補助集塵口から離れて配置された状態で第２筒体の中心軸から偏心して配置されていること
を特徴とする態様１～３のいずれかに記載の補助集塵ユニット。
（態様５）
態様１～４のいずれかに記載の補助集塵ユニット及び集塵器本体を設けた遠心分離式集塵器であって、
前記集塵器本体は、流入口と前記排出口とが設けられた第１筒体を備え、
第１筒体は、前記流入口と前記排出口との間に配置された旋回流発生機構を備えること
を特徴とする遠心分離式集塵器。
（態様６）
前記集塵器本体は本体集塵部をさらに備え、
前記本体集塵部は、第１筒体の後端近傍の周壁に設けられた本体集塵口と、前記本体集塵口を覆うように取付可能な集塵袋と、を備えること
を特徴とする態様５に記載の遠心分離式集塵器。

以上の構成を有した本発明の補助集塵ユニットは既に市販された集塵器（例えば、特許文献１に開示の集塵器）の下流側（排出口）に取付可能であるため、既存の集塵器を有効に利用しつつ、集塵能力を大幅に改善することができる。

ここで、網部は、補助集塵ユニット内を通過するガスから細かな塵芥を捕集するフィルターとして機能する。また、網部は錐体状を成すため、例えば、図示しない円盤状の網部に比べ、ガスの接触する面積を飛躍的に増大させながら、圧力損失を抑えることができる。

また、網部は、金属製（好ましくは、ステンレス製）で、円錐状を成すことが好ましい。これにより、網部は丈夫となり、着脱や掃除を何度も繰り返した後でも壊れにくく、網部を使用し続けることが可能でとなる。

また、本発明の好適な態様の補助集塵ユニットは、金属製で、筒体の後端に着脱自在に嵌入可能（つまり、嵌め込み式）である。従って、網部のみをこの補助集塵ユニットから簡単に取り外せることができるため、メンテナンスや掃除も極めて容易である。

本発明の遠心分離式集塵器の分解斜視図及び斜視図を示した図である。集塵器本体の第１筒体及び補助集塵ユニットの第２筒体の内部を部分的に示した斜視図である。集塵器本体の第１筒体及び補助集塵ユニットの第２筒体の内部を部分的に示した断面図である。網部及びその頂点の位置を示した正面図、並びに、網部を第２筒体に着脱可能に取付可能な部材を示した図である。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づき説明するが、本発明は、下記の具体的な実施態様に何等限定されるものではない。なお、各図において同一又は対応する部材には同一符号を用いる。

（参照する各図面の詳細説明）
図１（ａ）は本発明の遠心分離式集塵器１００を構成する部材１，２を示した分解斜視図であり、図１（ｂ）はこれらの各部材１，２を組付けた状態の集塵器１００を示した斜視図である。図２は、集塵器本体１の第１筒体１１及び補助集塵ユニット２の第２筒体２１の内部を部分的に示した斜視図である。図３は、集塵器本体１の第１筒体１１及び補助集塵ユニット２の第２筒体２１の断面図ある。図４（ａ）は、網部２２及びその頂点Ｐの位置を示した正面図であり、図４（ｂ）は、第２筒体２１の外周面上部に設けられ、かつ、網部２２を第２筒体２１に着脱可能に取付可能な部材（着脱部材２５）を示した図である。

（遠心分離式集塵器の概要）
本発明の実施例に係る遠心分離式集塵器１００は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、遠心分離式の集塵器本体１（以下、「本体ユニット」とも呼ぶ。）と、補助集塵装置２（以下、「補助集塵ユニット」又は単に「補助ユニット」とも呼ぶ。）と、を備える。なお、これらの部材１，２は、溶接等の公知の技術で原材料を接続することにより製造することが可能である。

（集塵機本体（本体ユニット））
ここで、集塵器本体１は、公知（例えば、特許文献１に開示）の構造を有してもよい。すなわち、集塵器本体１は、第１筒体１１と、この第１筒体１１の下流側外周に設けられた集塵部１２（集塵口１２ａ及び第１集塵袋１２ｂ）とが設けられる。集塵口１２ａは、図２に示すように、第１筒体１１の周壁１１ａの一部（例えば、底面）に設けた開口部である。遠心分離された塵芥Ｄは、後述するように、集塵口１２ａを介して、第１筒体１１の内部流路から第１集塵袋１２ｂに捕集される。なお、第１筒体１１は、脚部１７によって水平に延びた状態で保持・固定されている。

（旋回流発生機構）
図１（ｂ）及び図３に示すように、集塵器本体１の上流側の端部（先端側）１１ｂに設けられた流入口１３は、乾燥機３の排気管４及びダストホース５に接続され、乾燥機３の排気管４へ排出された塵芥含有ガスＧ（以下、「含塵ガス」とも呼ぶ。）を集塵器本体１（つまり、第１筒体１１）内部に導入する。第１筒体１１内部に取り込まれたガスＧは、第１筒体１１内部に設けられた旋回流発生機構１４（羽根１４ａ及びボルテクサー１４ｂ）により強力な旋回流に変換され、この変換の際に生じる遠心力によって塵芥Ｄと気体Ａとに分離される。

旋回流発生機構１４の下流側には、第１筒体１１の内壁全周に亘って中間リング１５がさらに設けられている。この中間リング１５は、中心軸Ｏ_１に向かって延びているため、第１筒体１１内部の流路断面積が縮小する。これにより、塵芥Ｄは中間リング１５に衝突して軸方向の勢い（流れ）を失い、遠心分離の効果が高められる。

分離された塵芥Ｄ（Ｄ_１）は、集塵口１２ａを介して第１筒体１１から第１集塵袋１２ｂへ収集される。これに対して、気体Ａの方は、後端１１ｃの排出口１６から排気される。

（比較的小さな塵芥が引き起こす環境悪化及び健康被害）
しかしながら、上記構造を有した本体ユニット１で分離・収集される塵芥Ｄは、比較的大きなものであり、実際には、後述の比較的小さな（細かな）塵芥Ｄ_２，Ｄ_３が、気体Ａとともに流動し排出口１６から排気される。この細かな塵芥Ｄ_２，Ｄ_３は、乾燥機３周囲の空中を舞い、周辺地域の環境悪化を招く。さらに、細かな塵芥Ｄ_２，Ｄ_３は人間の皮膚も刺激するため、痒みや痛みなどの苦痛を生み、地域住民の健康被害も引き起こすことになる。

例えば、本体ユニット１を、特許文献２に開示のような二連結の集塵機構に置き換えても、下流側の２番目の集塵袋（図示せず）は、上流側で捕集しきれなかった比較的大きな塵芥が収容される程度である。従って、上記課題の要因となる微細な塵芥Ｄ_２，Ｄ_３は、遠心分離後も、気体Ａとともに軸方向に直進させようとする慣性力を有するため、第１筒体１１の排出口１６から気体Ａとともに排気されてしまう。

（本発明の補助集塵ユニット）
そこで、本発明者は、上記課題を解決するために、本体ユニット１に簡単に後付け可能な補助集塵ユニット２を提案する。補助集塵ユニット２は、中空の第２筒体２１と、錐体状の網部２２と、補助集塵部２３とから構成される。なお、補助ユニット２は、長さ調節が可能な調節部２４ａが付いた脚部２４を有してもよい。この脚部２４により、補助集塵ユニット２（の第２筒体２１）を、本体ユニット１と同じ高さに水平に保持しながら、本体ユニット１に接続することが可能となる。

（錐体状の網部）
第２筒体２１の先端２１ｂは、集塵器本体（本体ユニット）１の排出口１６に接続可能である。第２筒体２１の後端２１ｃには、網部２２が、その錐体の頂点Ｐが第２筒体２１内の最も上流側に配置された状態で取り付けられている。つまり、第２筒体２１の内部には、錐体（円錐）によって徐々に狭まった流路が形成される。これにより、本体ユニット１の本体集塵部１２で捕集されずに気体Ａとともに補助集塵ユニット２に進入した塵芥Ｄ_２，Ｄ_３は、その周壁２１ａ付近でより強く旋回するようになる。

（補助集塵部）
補助集塵部２３は、第２筒体２１の後端２１ｃ近傍の周壁２１ａに設けられた補助集塵口２３ａと、この補助集塵口２３ａを覆うように取付可能な第２集塵袋２３ｂとを備える。これにより、周壁２１ａ付近で旋回した塵芥Ｄ_２は、補助集塵口２３ａで捕集され、第２集塵袋２３ｂに収容される。

（網部＝塵芥除去フィルター）
一方、遠心分離できず、本体ユニット１の本体集塵部１２でも補助ユニット２の補助集塵部２３でも捕集することができないような細かな塵芥Ｄ_３は、塵芥除去フィルターとして機能する網部２２によって完全に捕集することができるようになる。

（懸念事項）
しかしながら、このような有用な新規構造を採用するうえで対処すべき下記事項がある。乾燥機３は、通常、圃場で刈取りしたばかりの湿った稲の籾を乾かすため、その排風Ｇは、気体Ａ部分のみならず、これと一緒に排出される塵芥Ｄも水分を含み、湿気が非常に高い状態となる。このような高湿度の含塵ガスＧを網部２２に継続的に通過させていくと、その周面２２ｂの網目は、塵芥Ｄ（Ｄ_３）によって徐々に目詰まりするようになってしまう。このように、網部２２を暫く掃除せずに放置すると、排風Ｇが網部２２を通過できなくなり、ひいては、その上流側の乾燥機３内の火が消えて乾燥機３が運転停止する非常事態になりかねない。

（網部に対する要望）
従って、網部２２は、掃除やメンテナンスが容易となるよう、第２筒体２１に着脱自在に取り付けられていることが好ましく、また、丈夫で錆びに強いことも好ましい。

この要望に対処するように、網部２２は、金属製（とりわけ、錆びに強いステンレス製）で、かつ、円錐状を成すことが好ましい。例えば、金属製の環状体２２ａを用意して円錐体の底部を構成し、かつ、金属製の網シート２２ｂで円錐体の周面２２ｂ及び頂点Ｐを構成することができる。このような構成の網部２２は剛性が高くて非常に丈夫であり、掃除のために何度も着脱しても壊れにくくなる。

（着脱構造）
さらに、網部２２は、第２筒体２１の後端２１ｃに着脱自在に嵌め込み（嵌入）可能な着脱構造２５を有することが好ましい。例えば、環状体２２ａの一部（図示では、上部）に外周方向に延びたボルト２５ａと蝶ネジ２５ｂとを設けるとともに、第２筒体２１の後端２１ｃの一部（上部）に上流側に延びたスリット（切欠き）２６を設ける（図４（ｂ）を参照）。

これにより、頂点Ｐが最も上流側に延びるように網部２２を第２筒体２１内に嵌入した状態で、第２筒体２１の後端２１ｃにて蝶ネジ２５ｂを締め付けていくことで、第２筒体２１の一部（スリット周辺部の壁２１ａ）を、環状体２２ａと蝶ネジ２５ｂとで挟持することができる。一方、蝶ネジ２５ｂを緩めることで、第２筒体２１の一部の挟持が解除される。つまり、網部２２は、第２筒体２１の後端２１ｃから第２筒体２１内部にかけて、その頂点Ｐ及び周面２２ｂがすっぽりと収容された状態で挿入され（嵌め込まれ）、着脱自在に第２筒体２１に取付・固定することができるようになる。

着脱構造２５は図示のボルト２５ａと蝶ネジ２５ｂに限定されず、その他の簡素な公知の構造を採用して、網部２２を第２筒体２１に着脱自在にすることができる。図示しないが、例えば、ボルト及びナットによる相補締結構造、ヒンジ及びレバー、磁石などの公知の接続構造を用いてもよい。これらの構造を付加することで、網部２２のみを別途、簡単に取り外せるので、その掃除やメンテナンスを行い易くなる。

（網部の偏心）
また、網部２２は、補助集塵部２３の位置に関連して、後述するように特殊な形状を有することが好ましい。より具体的には、錐体（円錐）の頂点Ｐが補助集塵口２３ａから離れて配置されるよう、網部２２が第２筒体２１の中心軸Ｏ_２から偏心して配置されることが好ましい。

（偏心距離）
より好ましくは、補助集塵口２３ａが第２筒体２１の周壁２１ａの底部に設けられ、網部２２が、錐体の頂点Ｐが第２筒体２１の中心軸Ｏ_２より上方に配置された状態で、偏心していることが好ましい。言い換えれば、図３や図４（ａ）に示すように、円錐体の頂点Ｐの位置を、第２筒体２１の中心軸Ｏ_２（あるいは、通常の円錐体の中心軸Ｏ_３）よりも、長さＬだけ上方にずらしている。より定量的には、偏心長さＬは、網部２２の底部（環状体）２２ａの半径をＤ_ｃとすると、その０．２倍～０．５倍の長さ（Ｌ＝０．２Ｄ_ｃ～０．５Ｄ_ｃ）であることが好ましい。

このような偏心構造を有した網部２２を採用することにより、第２筒体２１内の流路（流路断面）は、補助集塵口２３ａに近い内壁側で拡大し、補助集塵口２３ａから離れた内壁側で減少する。これにより、より多くの塵芥Ｄ_２が補助集塵口２３ａの近くで旋回し、この集塵口２３ａを通過して第２集塵袋２３ｂに捕集されるようになる。

（本発明の集塵器の使用方法）
集塵器本体（本体ユニット）１の排出口１６内に、補助ユニット２の第２筒体２１の先端２１ｂを差し込むことで、本体ユニット１と補助ユニット２とが連結される。ここで、第２筒体２１の先端２１ｂ側の周壁２１ａの外周上に数カ所、スリット（切欠き）２９（図４（ｂ）を参照）を設けておくことが好ましい。これにより、先端２１ｂ側の第２筒体２１の外径が、差し込み時に、一時的に縮小する（窄まる）ため、この先端２１ｂ部分を、本体ユニット１の排出口１６に容易に差し込むことができるようになる。

そして、本体ユニット１と補助ユニット２とが互いに連結した状態では、本体ユニット１の第１筒体１１の中心軸Ｏ_１と補助ユニット２の第２筒体２１の中心軸Ｏ_２とが一致する。連結された本体ユニット１および補助ユニット２の夫々に集塵袋１２ｂ，２３ｂが取り付けられていない場合は、夫々の集塵口１２ａ，２３ａを覆うようにこれらの集塵袋１２ｂ，２３ｂを取り付ける。

そして、乾燥機３の排気管４と、集塵器本体１の流入口１３とを、柔軟な樹脂シートで形成された中空ダストホース５で連結する。これにより、乾燥機３を稼働させると、乾燥機３から排気された含塵ガスＧが、ダストホース５を流れて、本体ユニット１の第１筒体１１に進入し、第１筒体１１内部の流入口１３、旋回流発生機構１４、中間リング１５及び排出口１６を通過した後、補助ユニット２の第２筒体２１に進入し、第２筒体２１内部の入口２７、網部２２及び出口２８を通過して外部へ排風される。

この含塵ガスＧは、本体ユニット１を通過する間に遠心分離されて、比較的大きな塵芥Ｄ_１は、集塵口１２ａから第１集塵袋１２ｂに捕集される。ここで補修できなかった塵芥Ｄ_２，Ｄ_３は気体Ａとともに補助ユニット２に進入するが、第２筒体２１内部には、網部２２が嵌め込まれ、流路中央は、気体Ａが流れにくい網部２２によって徐々に占有されていく構造を成す。

このため、網部２２へ占有された流路中央ではガスＧは通過できるものの、圧力損失が比較的高い状態となる。従って、含塵ガスＧは、網部２２周りの周壁２１ａ近くで強力に旋回するようになり、残った塵芥Ｄ_２（大きめのサイズの塵埃）は、補助集塵口２３ａを介して第２集塵袋２３ｂにて捕集される。一方、どちらの集塵袋１２ｂ，２３ｂでも捕集しきれなかった細かな塵芥Ｄ_３は網部２２の周面２２ｂの網目（フィルター）で確実に除去されるようになる。

このように本発明の集塵器１００では、上記構造の補助ユニット２を従来の集塵器１に取り付けるだけで、農家や地域住民に痒みや痛み等の苦痛を与える籾由来の塵芥を、排風ガスから確実に除去できるようになる。

また、本発明の集塵器１００では、網部２２の定期的な掃除は必要となるものの、上記のような着脱構造２５を設けることで、網部２２のみを着脱自在に補助ユニット２から簡単に取り外すことができるため、目詰まりを起こす前に捕集した塵芥Ｄを除去するなど、網部２２のクリーニングやメンテナンスを行うことができる。

このような顕著な作用効果を発揮する本発明は、当業界や市場には見当たらず、産業上の利用価値及び産業上の利用可能性が非常に高い。

１集塵器本体（本体ユニット、従来の集塵器）
２補助集塵装置（補助集塵ユニット）
３乾燥機
４乾燥機の排気管
５ダストホース
１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）第１筒体（の周壁，先端，後端）
１２（１２ａ，１２ｂ）本体集塵部（本体集塵口，第１集塵袋）
１３流入口
１４旋回流発生機構
１５中間リング
１６排出口
１７脚部
２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）第２筒体（の周壁，先端，後端）
２２（２２ａ，２２ｂ）網部（の環状体，周面（網シート））
２３（２３ａ，２３ｂ）補助集塵部（集塵口，第２集塵袋）
２４脚部
２４ａ調節部
２５（２５ａ，２５ｂ）着脱構造（ボルト，蝶ネジ）
２６スリット（切欠き）
２７第２筒体の入口
２８第２筒体の出口
２９スリット（切欠き）
１００遠心分離式の集塵器
Ｐ網部（錐体）の頂点
Ｇ含塵ガス（排風）
Ａ気体
Ｄ（Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３）塵芥
Ｄ_ｃ網部の底部（環状体）の半径
Ｌ網部の頂点の偏心長さ
Ｏ_１，Ｏ_２，Ｏ_３第１筒体の中心軸，第２筒体の中心軸，網部の中心軸

Claims

農業用乾燥機の排出気体から籾殻や藁屑などの塵芥を遠心分離させて捕集する集塵器本体に取付可能な補助集塵ユニットであって、
前記補助集塵ユニットは、中空の第２筒体と、錐体状の網部と、補助集塵部とを備え、
第２筒体の先端は、前記集塵器本体の排出口に接続可能であり、
第２筒体の後端には、前記錐体の頂点が最も上流側に配置された状態で前記網部が取付可能であり、
前記補助集塵部は、第２筒体の後端近傍の周壁に設けられた補助集塵口と、前記補助集塵口を覆うように取付可能な集塵袋とを備えること、
を特徴とする補助集塵ユニット。
前記網部は、金属製で、かつ、円錐状を成すこと
を特徴とする請求項１に記載の補助集塵ユニット。
前記網部は、第２筒体の前記後端に着脱自在に嵌入可能であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の補助集塵ユニット。
前記網部は、前記頂点が前記補助集塵口から離れて配置された状態で第２筒体の中心軸から偏心して配置されていること
を特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の補助集塵ユニット。
請求項１～４のいずれかに記載の補助集塵ユニット及び集塵器本体を設けた遠心分離式集塵器であって、
前記集塵器本体は、流入口と前記排出口とが設けられた第１筒体を備え、
第１筒体は、前記流入口と前記排出口との間に配置された旋回流発生機構を備えること
を特徴とする遠心分離式集塵器。
前記集塵器本体は本体集塵部をさらに備え、
前記本体集塵部は、第１筒体の後端近傍の周壁に設けられた本体集塵口と、前記本体集塵口を覆うように取付可能な集塵袋と、を備えること
を特徴とする請求項５に記載の遠心分離式集塵器。