JPH05200222A - 塵埃分離機及びそのような塵埃分離機に用いて好適なフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い範囲の異なる寸法の塵埃粒子を除去する
のに適した小型の塵埃分離機を提供する。 【構成】 気体から粒子を除去する塵埃分離機（２）で
あって、中心軸（５）の回りに回転可能であると共に少
なくとも２つの遠心機室（７、９）を持つ遠心機（３）
を備えている。第１の遠心機室（７）は一方の側で気体
入力口（１１）に接続され、対向する他方の側では気体
反転室（１３）に接続されている。この気体反転室は第
２の遠心機室（９）に接続され、この第２の遠心機室は
フィルタ（１７）を有すると共に第１の遠心機室（７）
を同心円的に取り囲む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体から粒子を分離す
る塵埃分離機であって、中心軸の回りに回転可能である
と共にフィルタを有する遠心機と、気体の流れ方向から
見て該遠心機の上流側及び下流側に各々位置する気体入
力口及び気体出力口とを備える塵埃分離機に関する。ま
た、本発明は上記のような塵埃分離機に用いて好適なフ
ィルタにも関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の塵埃分離機はヨーロッパ特許第
EP-B1 0286160号から既知である。この既知の塵埃分離
機においては、フィルタが中心軸の回りに回転される。
このフィルタには、壁が上記中心軸に対して平行に延在
するようなチャンネルが設けられている。

【０００３】0.1ないし５μｍの液体粒子叉は個体粒子
により汚染された空気のような気体が、気体入力口を介
して前記フィルタのチャンネル内にその軸方向に導入さ
れる。この場合、塵埃粒子には、気体の流れの結果とし
て軸方向に力が働くと共に前記フィルタの回転の結果と
して半径方向に遠心力が働く。この遠心力は塵埃粒子を
フィルタの壁に押し当てる。このフィルタの前記気体入
力口から遠い方の側では、気体が当該塵埃分離機から気
体出力口を介して導出される。10μｍより大きな塵埃粒
子は前もって当該気体から除去しておく。

【０００４】上記のような既知の塵埃分離機の欠点は、
粗い（10μｍより大きな）塵埃粒子を除去するために別
の装置が使用されることにある。また、上記既知の塵埃
分離機の他の欠点は、前記フィルタがその中心軸から比
較的短い半径距離においては粒子への遠心力が小さいた
め効率的には働かないという点にある。

【０００５】

【発明の目的及び概要】本発明の目的とするところは、
既知の塵埃分離機の上記の欠点を除去することができ、
且つ、広い範囲の異なる寸法の塵埃粒子を除去するのに
適した小型の塵埃分離機を提供することにある。

【０００６】本発明によれば、上記目的は、当該遠心機
が少なくとも２個の遠心機室を備え、第１の遠心機室は
一方の側で気体入力口に接続されると共に対向する他方
の側では気体反転室に接続され、この気体反転室が更に
第２の遠心機室に接続され、この第２の遠心機室がフィ
ルタを含むと共に前記第１の遠心機室を同心円的に取り
囲むことにより達成される。

【０００７】上記の場合、第１の遠心機室においては大
きな且つ重い粒子が遠心力により当該気体から第１の遠
心機室の前記中心軸に対して平行に延びる各壁に向かっ
て押しやられる。これらの壁は第１の遠心機室の周囲に
配置された前記フィルタの壁であっても、叉は第１の遠
心機室を囲み且つ前記フィルタと一緒に回転する筒の壁
であってもよい。小さな塵埃粒子はそれらの小さな寸法
及び質量のためより小さな遠心力を受け、この力は第１
の遠心機室を気体と共に通過してしまう前にこれら塵埃
粒子を前記壁に押圧するには不十分である。これらの塵
埃粒子は気体と共に、当該第１の遠心機室から気体入力
口から遠い方の側において排出される。この気体の流れ
は気体反転室において軸方向に沿って逆向きにされ、第
２の遠心機室のフィルタに導入される。このフィルタの
壁は当該フィルタ内で層流が発生するような空間を有し
ている。また、このフィルタは第１の遠心機室の壁より
も中心軸から半径方向に大きな距離を隔てて位置されて
おり、したがって、塵埃粒子に発生される遠心力は大き
くなる。そして、壁の間の気体の流れは層状であるか
ら、小さな粒子でも気体が当該フィルタを通過してしま
う前に上記遠心力により該フィルタの壁に押しつけられ
る。

【０００８】更に、本発明によれば遠心機室を同心円的
に配置することにより小型の塵埃分離機を得ることがで
きる。

【０００９】また、気体出力口が気体入力口より大きな
直径で配置されているので、遠心機の回転が自動的に第
１の遠心機室に気体を吸入し、当該塵埃分離機から第２
の遠心機室を介して排出する。

【００１０】本発明による塵埃分離機の一実施例は、気
体反転室に遠心機室と一緒に回転する気体案内手段が設
けられていることを特徴としている。羽根のリング叉は
多孔質材料のリングを有するこの気体案内手段は、気体
の流れの反転、フィルタへの気体の分配、該フィルタへ
の気体の導入、及び層流の発生を促進する。

【００１１】本発明による塵埃分離機の他の実施例は、
前記フィルタが巻回された波状板かた形成され、この波
状板に在るチャンネルが前記中心軸に対して平行に延び
ることを特徴としている。ここで波状板とは例えば波状
の厚紙板が接着された平らな厚紙の担体板を意味する。
このようなフィルタは容易に且つ安価に作製することが
できる。

【００１２】本発明による塵埃分離機の更に他の実施例
は、前記フィルタが巻回された箔から形成され、該箔の
第１の巻部と第２の巻部との間は当該箔上のランダムな
凹凸によってある距離だけ隔てられ、前記第１及び第２
の巻部の間及び前記凹凸の間には通路が形成され、これ
ら通路が少なくとも当該フィルタの軸方向に延在してい
ることを特徴としている。上記の箔は紙、合成物質叉は
金属等から形成することができる。また、上記の通路は
ランダムな凹凸のため不規則な断面を有し、部分的には
当該フィルタの接線方向にも延在する。このようなフィ
ルタは、当該箔に浮き彫り模様叉は粒等を設けることに
より容易に且つ安価に作製することができる。

【００１３】本発明による塵埃分離機の更に他の実施例
は、前記凹凸が箔に設けた炭素粒の一部を形成すること
を特徴としている。これらの炭素粒は、フィルタの各巻
部の間を離隔させると共に、濾過されるべき気体中の好
ましくない気体成分を吸収する。このようにして、空気
を好ましくない臭いや有毒ガスを含まないものとするこ
とができる。

【００１４】

【実施例】図１のａは本発明による塵埃分離機１を示
し、この塵埃分離機にはモータによりハウジング内で中
心軸５の回りに回転される遠心機３が設けられている。
なお、上記モータ及びハウジングは簡略化のため図示を
省略してある。上記遠心機３は、第１の遠心機室７と、
この第１の遠心機室７の周囲に同心円的に配置された第
２の遠心機室９とを有している。上記第１の遠心機室７
は一方の側において気体入力口１１となり、他方の側に
おいて気体反転室１３となる。この気体反転室１３は次
いで第２の遠心機室９の一方の側となり、この第２の遠
心機室９の他方の側は気体出力口１５となる。第２の遠
心機室９はフィルタ１７を有し、このフィルタには中心
軸５に対して平行に延びる壁２１を備えるチャンネル１
９が設けられている。これらチャンネル１９は円形断面
を有している。このフィルタ１７の壁２３は同時に第１
の遠心機室７の壁でもある。気体反転室１３内には、多
孔質材料のリング２５が設けられている。このリング２
５の機能は後述する。

【００１５】次に、上記塵埃分離機１の動作を簡単に説
明する。図示せぬ前記モータが、遠心機３を中心軸５の
回りに例えば2,000rpmなる速度で回転させる。空気は気
体出力口１５から押し出され、その結果例えば空気等の
気体が気体入力口１１を介して第１の遠心機室７に吸入
される。なお、上記気体入力口１１は気体出力口１５よ
り小さな直径で配置されている。上記空気は遠心機室７
内を壁２３に沿って搬送されて回転されるので、当該空
気中に在る塵埃粒子には遠心力が働き、壁２３に向かっ
て移動される。塵埃粒子が壁２３に到達すると、それら
の塵埃粒子はこの壁２３に押しつけられたままとなる。
この場合、上記遠心力の値は、なかでも、塵埃粒子の質
量に依存する。軽い塵埃粒子は小さな遠心力しか受けな
いので、これら軽い塵埃粒子の殆どのものは、第１の遠
心機室７の前記気体入力口１１から遠い方の側に空気の
流れ２７により搬送されてしまう前に前記壁２３に到達
することはない。上記の空気の流れ２７は多孔質リング
２５を通過し、この多孔質リングは空気流２７内の乱流
を減少させる。この場合、上記空気流２７は当該気体反
転室１３内で逆方向に向きを変えられ、第２の遠心機室
９のフィルタ１７内に導入される。フィルタ１７の各壁
２１の間の空間は、気体の種類と気体の軸方向の平均流
速との組み合わせから、各チャンネル１９内に層状気体
流が生じるように、選定される。層流はレイノルズ数が
2400よりも小さい場合に得られる。この場合、レイノル
ズ数Ｒeは、

【００１６】Ｒe＝ＶＤ／ν

【００１７】で与えられ、ここでＶは当該気体の平均軸
方向速度、Ｄはチャンネルの流体直径(hydraulic diame
ter)、νは当該気体の動粘度(kinematic viscosity)で
ある。上記流体直径Ｄはチャンネルの断面の特性寸法で
ある。ここで、円形断面の場合は、流体直径はチャンネ
ルの直径に等しくなる。各チャンネル１９内の層流は、
壁２１上の塵埃粒子が空気流２７によって再び搬送され
てしまうのを防止する。この層流は乱流とは対照的であ
り、乱流の場合は壁から粒子を離す可能性がある。上記
の空気流２７は、当該フィルタ１７の端部で気体出力口
１５を介してこの塵埃分離機から排出される。この塵埃
分離機１がオフされても、前記塵埃粒子は壁２３及び２
１に付着し続ける。このことは、粒子間及び粒子と壁２
１、２３との間の相互付着力及び／叉は粒子同士間の及
び粒子と壁との間のファン・デル・ワールス力によるも
のと考えられる。なお、フィルタ１７は、もはや十分に
効果的でなくなった場合には、清掃し叉は交換すること
ができる。

【００１８】図１のｂは図１のａに示した塵埃分離機１
のＡ−Ａ線に沿う断面図である。チャンネルの断面は円
形の代わりに方形叉は環状であってもよく、叉は他の如
何なる形状であってもよい。

【００１９】図２は、本発明による塵埃分離機の他の実
施例を示している。なお、この図において図１の各部に
対応する部分には同一の符号を付してある。この塵埃分
離機２は、遠心機３が収容されたハウジング２９を有し
ている。この遠心機３はモータ３１により駆動される
が、このモータは前記ハウジング２９に弾性止め具２８
により取り付けられている。この弾性止め具２８は洗濯
機の脱水遠心機から既知の懸架装置に対応するものであ
る。前記遠心機３は既知の手段によりモータ３１の出力
軸３０に結合されている。気体入力口１１にはフィルタ
３３が設けられ、このフィルタは例えば髪の毛のような
粗い塵埃粒子を空気から取り除く。気体反転室１３に
は、羽根３５が取り付けられた羽根リング３６が設けら
れており、該リングは当該塵埃分離機２への空気の吸入
を促進し且つ空気流中の乱流を減少させるので、フィル
タ１７における層状の気体流が促進される。上記の各羽
根３５は遠心機３の壁３７に接続されて該壁と一緒に回
転する。平らなこれらの羽根３５は半径方向に延在し、
各羽根の表面は前記中心軸５に対して平行となってい
る。中心軸から半径方向に大きく離れた位置では、羽根
３５により案内されるべき空気の量は小さな半径方向距
離の場合よりも少ない。何故なら、大きな半径距離にお
いては空気流の一部はフィルタ１７中に既に導入されて
しまうからである。各羽根３５の軸方向の寸法は、変位
されるべき空気の量に適応化され、従って半径方向の距
離が大きい場合には小さくなる。この構成はフィルタの
空気流を一様に分布させる。当該フィルタ１７の気体出
力口１５に面する側には羽根３９が存在し、空気が流出
するのを補助する。上記の各羽根３９は多数の板４１に
よりブッシュ４０に接続され、このブッシュは遠心機３
の一部４２の回りにはめられてボルト４４により着脱可
能に取り付けられる。前記ハウジング２９には着脱可能
な蓋４３が設けられ、この蓋には気体入力口１１部に中
央部開口４５が設けられる一方、気体出力口１５部には
開口４７が設けられている。この蓋４３内には前記フィ
ルタ３３がある。蓋４３をハウジング２９から取り除
き、ボルト４４を緩めると、板４１を伴う羽根３９を一
体のユニットとして遠心機３から取り出すことができ
る。次いで、フィルタ１７を遠心機３から取り除くこと
ができる。そして、該フィルタ１７は清掃するか、叉は
きれいなフィルタと取り替えることができる。当該塵埃
分離機２は、簡素な構成であり、きれいなフィルタを即
座に容易に取り付けることができる。

【００２０】当該塵埃分離機２としては、外径が２４c
m、内径が１５cm、軸長が２５cmであって0.5ないし３mm
の直径のチャンネル１９を持つフィルタ１７を有し、該
フィルタが2,000rpmで回転されるものが、時間当たり20
0m³の空気を浄化するのに適しており、これにより0.1μ
ｍまでの断面を持つ塵埃粒子が空気から除去される。

【００２１】図３は本発明によるフィルタの一実施例を
示している。平らな厚紙の担体板５３に厚紙の波状板５
５を張り付けてなる波状板５１の帯を、芯５７の回りに
フィルタ１７の所望の外径に対応する直径まで巻き付け
る。この場合、上記芯５７は該フィルタ１７の所望の内
径に対応する直径を有する。そして、この波状板５１に
ある各チャンネル１９は上記芯５７に対して平行に延び
る。上記芯５７に代えて薄い壁の筒を用いてもよく、こ
の場合は波状板を巻き付けた後にこの筒は当該フィルタ
の一部を形成することになる。

【００２２】図４のＡ、Ｂ及びＣは巻き付けてフィルタ
となる３種類の帯状材料を示している。

【００２３】図４のＡは、例えば型叉は折り目により浮
き彫り模様が設けられた紙の箔６１を示している。この
箔６１が芯５７の回りに巻き付けられる場合は、上記浮
き彫り模様により各巻部は互いにある距離を隔てて維持
される。浮き彫り模様のある壁紙がフィルタ１７用の箔
として好適であることが分かった。このようなフィルタ
は安価であり、製造及び交換が容易であり、且つ、環境
にたいして優しい。

【００２４】図４のＢは、何らかの（例えば、木材チッ
プ叉はプラスチックの）組成の粒６７が付着されたアル
ミ製の箔６５を示している。上記の各粒６７は上記箔６
５の連続した巻部を互いに離隔させる。上記粒６７の寸
法は各巻部の間の所望の空間に依存して決まる。本発明
による塵埃分離機においては、上記の粒の直径は最大で
も４mmとする。また、上記箔の厚みは可能な限り薄くす
る（0.1から１mm）。上記の粒６７によっては、フィル
タ内に明確に規定されたチャンネルは形成されないが、
当該フィルタを介して軸方向に、また部分的には接線方
向に走るような通路が形成される。上記の場合、粒子が
埋め込まれた壁紙も箔として好適である。

【００２５】図４のＣ及びＤは、炭素粒７１が設けられ
たプラスチック箔６９を示している。このような箔は、
気体から好ましくない臭いを除去するために使用される
フィルタ１７用として好適である。臭いは、大量にある
異なる気体中に混入した小量の気体に主に起因してい
る。炭素粒７１は上記の好ましくない気体を吸収する一
方、当該フィルタにおける上記箔の各巻部を互いに距離
を隔てて維持する。この場合、軸方向に延びる通路７５
はこれら炭素粒７１の間と各巻部７３の間とに延在する
ことになる。

【００２６】上述したような塵埃分離機には、更に、前
記第２の遠心機室の周囲に位置し且つ第２の気体反転室
を介して接続される第３の遠心機室を設けることも可能
である。この場合、この第３の遠心機室には前記第２の
遠心機室のフィルタ内のチャンネルよりも小さなチャン
ネルを持つフィルタを設けて、より一層良好なフィルタ
作用を得るようにしてもよい。

【００２７】他の例として、前記羽根リングの各羽根
は、湾曲したものでもよく叉は半径方向の各面である角
度を囲むようなものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明による塵埃分離機の第１の実施
例を示し、ａはその側面図、ｂはその断面図、

【図２】 図２は本発明による塵埃分離機の第２の実施
例を側断面的に示す概略構成図、

【図３】 図３は本発明によるフィルタの第１の実施例
の斜視図、

【図４】 図４は本発明によるフィルタの他の各実施例
を示し、Ａ、Ｂ及びＣは各々これら実施例に用いる材料
の一部の断面図、ＤはＣに示す材料を用いたフィルタの
一部の断面図である。

【符号の説明】

１、２…塵埃分離機、 ３…遠心機、５…中
心軸、 ７…第１の遠心機室、９…第２
の遠心機室、 １１…気体入力口、１３…気体反転
室、 １５…気体出力口、１７…フィルタ、
１９…チャンネル、２１…壁。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体から粒子を分離する塵埃分離機であ
   って、フィルタを有すると共に中心軸の回りに回転可能
   な遠心機と、気体の流れ方向から見て前記遠心機の上流
   側及び下流側に各々位置する気体入力口及び気体出力口
   とを備える塵埃分離機において、 前記遠心機は少なくとも２つの遠心機室を有し、これら
   遠心機室の中の第１の遠心機室は一方の側において気体
   入力口に接続されると共に該一方の側に対向する他方の
   側において気体反転室に接続され、前記気体反転室は第
   ２の遠心機室に更に接続され、前記第２の遠心機室は前
   記フィルタを含むと共に前記第１の遠心機室を同心円的
   に取り囲むことを特徴とする塵埃分離機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の塵埃分離機において、
   前記気体反転室には前記遠心機と共に回転する気体案内
   手段が設けられていることを特徴とする塵埃分離機。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の塵埃分離機において、
   前記気体案内手段が羽根のリングを有することを特徴と
   する塵埃分離機。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の塵埃分離機において、
   前記気体案内手段が多孔質材料のリングを有することを
   特徴とする塵埃分離機。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の塵埃分離機において、
   前記フィルタは巻回された波状板から形成され、前記波
   状板に存在するチャンネルが前記中心軸に対して平行に
   延在することを特徴とする塵埃分離機。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の塵埃分離機において、
   前記フィルタは巻回された箔から形成され、該箔の第１
   の巻部と第２の巻部との間は当該箔上のランダムな凹凸
   によって離隔され、前記第１及び第２の巻部の間及び前
   記凹凸の間には通路が形成され、これら通路が少なくと
   も当該フィルタの軸方向に延在していることを特徴とす
   る塵埃分離機。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の塵埃分離機において、
   前記凹凸が前記箔に設けられた浮き彫り模様の一部を形
   成していることを特徴とする塵埃分離機。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の塵埃分離機において、
   前記凹凸が前記箔に埋め込まれた粒の一部を形成してい
   ることを特徴とする塵埃分離機。
9. 【請求項９】 請求項６に記載の塵埃分離機において、
   前記凹凸が前記箔上に設けられた炭素粒の一部を形成し
   ていることを特徴とする塵埃分離機。
10. 【請求項１０】 請求項５ないし９の何れか一項に記載
    の塵埃分離機に用いられるフィルタ。