JPH11290724A

JPH11290724A - サイクロン分離装置及び同装置用ストレーナ

Info

Publication number: JPH11290724A
Application number: JP9759198A
Authority: JP
Inventors: Yoji Nagano; 洋士長野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】単体で、理想的な捕集率が得られるサイクロ
ン分離装置及び同装置用ストレーナを提供する。【解決手段】装置は、円筒部２の上蓋５に円筒部の中
央を垂下するストレーナＳを設けてなる。ストレーナＳ
は、周壁に内外を貫通させる孔９を有する円筒体７の下
端面を遮蔽板８で遮蔽して構成され、円筒部２に生じる
旋回流体流のうち、ストレーナＳの孔９に向かって流入
する流体に含まれる粒子を前記周壁で遠心方向に反射さ
せる。ストレーナは、周面に縦スリットと邪魔板とを円
周方向に交互に有する円筒体の下端部を、前記円筒体の
径よりも大きい径を有する円板で遮蔽してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サイクロン分離装
置及び同装置用ストレーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、サイクロン分離装置は、図１
０にサイクロン集塵器について示すように、垂直な円筒
部５１と、その下端部に同心状に接続された垂直な円錐
部５２とを有し、円筒部の周壁に接線方向の流入管５３
を、円筒部５１の中央上部と、円錐部５２の下端頂点に
それぞれ排出管５３、排出口５４を有する容器で構成さ
れていて、流入管５３から固体粒子を含む気体が円筒部
５１に接線方向に流入すると、その勢いで内部に旋回気
流５６が発生し、固体粒子は遠心力の作用で外壁に向か
って沈降し、外壁に沿って下降して下部排出口５４から
ダストボックス５に収容され、粒子を除去された気体は
円筒部５１の中央上部の排出管５３から排出されるよう
になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のサイクロン集塵
機は、排出管５３が下端部で開口され、円錐部５２の中
が中空であるため、流入気流の風量又は風速条件によっ
ては、円筒部５１の内部に生じる旋回気流５６が一旦円
錐部５２の周壁に沿って降下した後、円錐部５２の中央
に竜巻状の上昇気流５７を生じる場合があり、発生した
上昇気流は、円筒部５１の上面中央の排出管５３から排
出されるので、その際に、円錐部５２の下部に沈降して
いた固体粒子の一部、とくに比重の小さい、微細な粒子
がその竜巻状の上昇気流５７に吸引されて舞い上がり、
排出管５３から流出してしまう。

【０００４】従来のサイクロン分離装置は、上記のよう
に、円筒部５１の中央上部の排出管５３は下端部が開口
され、円錐部５２は中空とされている単純な構造である
ため、捕集可能な固体粒子は、小さくとも１０ミクロン
程度のものまでであり、これよりも径の小さな粒子は、
気体又は液体からの分離率が低く、５ミクロン以下の固
体粒子の捕集率は精々７０％止まりである。また、大型
のサイクロンの場合は、遠心力の作用が少なく、微細粒
子の捕集効率が悪いので、小型のサイクロンを用いて捕
集率を高めるには、圧力損失を抑圧するため、複数段連
設する必要があった。その場合でも、微細粒子の場合
は、捕集率が９０％を越えることは困難であった。その
ため、従来は、排出管の後段に、排出流体に残留してい
る固体粒子を化学的に除去するための除去装置を設ける
必要があり、設備コスト及び溶剤などの薬品コストがか
かる問題があった。

【０００５】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、その課題は、単体のサイクロンで、理想的な捕
集率が得られるように改善されたサイクロン分離装置及
び同装置のためのストレーナを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、サイクロンの円筒部の上部中央にストレ
ーナを垂設してなり、前記ストレーナは、周壁に内外を
貫通させる孔を有する円筒体の下端部を遮蔽して構成さ
れ、前記円筒部に生じる旋回流体流のうち、前記ストレ
ーナの孔に向かって流入する流体に含まれる粒子を前記
周壁で遠心方向に反らすものであることことを特徴とし
ている。上記構成により、流体に分散する固体粒子が流
入口からサイクロンの円筒部に接線方向に流入すると、
その勢いで内部に旋回流体流が発生し、固体粒子のうち
径の比較的大きい粒子は、遠心力の作用で外壁に向かっ
て沈降し、器壁に沿って下降するが、径の比較的小さな
粒子は、旋回流体流とともにストレーナの周囲を旋回し
ながら孔に向かう。流体は円筒体の周面から孔方向に急
激に曲進してその孔を通過するが、粒子は遠心力の作用
により、孔の方向に急激に曲進することはできず、遠心
方向に直進する。そのため、再び旋回気流に運ばれ、器
壁に沿って沈降する。また、ストレーナの下端部は遮蔽
されているので、円錐部の中央に強い竜巻現象が起きる
ことが効果的に抑制される。従って、粒子捕集率が向上
する。

【０００７】ストレーナの下端部を円板で遮蔽し、その
円板の径を円筒体の径よりも大きくして、円板の周縁と
器壁の間に空隙を狭くすることが望ましい。このような
構成とした場合は、空隙から円錐部に降下する旋回流体
流から粒子が沈降しやすくなり、かつ、円錐部の中央に
生じやすい弱い竜巻現象により舞い上がる微粒子は、空
隙から円錐部に降下する流体流により再び円錐部に誘導
され、円筒部側に流出しないので、捕集率がさらに向上
する。ストレーナの中に、精密濾材を備えた場合は、非
捕集粒子の径が１ミクロン以下の場合でも、ほぼ１００
％の捕集が可能である。

【０００８】本発明に係るサイクロン分離装置用ストレ
ーナは、周面に多数の貫通孔を有する円筒体の下端部
を、前記円筒体よりも大きい径を有する円板で遮蔽して
なることを特徴としている。上記構成により、これを従
来のサイクロン分離装置の上部排出管の下端部に結合す
るだけで、サイクロン分離装置の捕集率を顕著に向上さ
せることができる。

【０００９】ストレーナは、周面に縦スリットと邪魔板
とを円周方向に交互に有する円筒体の下端部を、前記円
筒体よりも大きい径を有する円板で遮蔽し、前記邪魔板
を、周面に沿った所定の円周方向に対向して凸面となる
断面円弧状に形成し、かつ、遠心方向に傾斜させた構成
とすることもできる。このような構成により、ストレー
ナの周面至近を旋回する気流に含まれる粒子が、邪魔板
により遠心方向に効率良く反射される。そして、ストレ
ーナは、容易安価に入手することができる。

【００１０】ストレーナは、円筒の周壁の一部を円周方
向に等間隔をもって切除して縦スリットを形成し、残部
周壁を垂直軸回りに所定方向に所定角度ひねることより
邪魔板を形成した構成とすることもできる。このような
構成により、ストレーナを安価に量産できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、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。図１は本発明に係る
サイクロン分離装置の一例の縦断面図、図２は同じく平
面図、図３は本発明に係るストレーナの一例の正面図、
図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。１はサイクロンの
器体であり、円筒部２の下端部に円錐部３の上端部を接
続して構成されている。円筒部２には、固体粒子を含む
流体を流入させる流入管４が接線方向に接続されてい
る。また、円筒部２の上面を閉鎖する蓋５の中央に、円
筒部２の中央から蓋５の外まで貫通する排出管６が設け
られている。

【００１２】Ｓは本発明に基づいて新規に設けられたス
トレーナである。ストレーナＳは、円筒体７と、その円
筒体の下端部を遮蔽する円板８とを有している。円筒体
７には周壁に多数の孔９が形成されている。孔９の形状
は特に限定されない。図１に示されている例は、図３，
４に示すように、円筒体７の周壁の一部を円周方向に等
間隔をもって切除して縦スリット状の孔９を形成し、残
部周壁を垂直軸回りに所定方向に所定角度ひねることよ
り邪魔板１０を形成して、ストレーナＳが製造されてい
る。しかし、製造方法は、とくに制限されない。例え
ば、図５に例示するように、矩形平板７´にプレス加工
により孔９と邪魔板１０とを交互に形成し（ａ）、これ
を丸めて円筒体を形成し（ｂ）、その円筒体の上下にそ
れぞれ短い円筒１１，１２を溶接又は嵌合などにより接
続して（ｃ）もよい。

【００１３】邪魔板１０をひねる所定方向とは、ストレ
ーナの外周に発生する旋回流体流に対して、下流方向で
ある。これにより、ストレーナＳの邪魔板１０は、図６
に示すように、流入管４から円筒部２に接線方向に流入
されて生じる旋回流体流１３のうち、ストレーナＳの至
近周囲を旋回しながら孔９に向かう流体流１３´に含ま
れる粒子を器壁方向、すなわち、遠心方向に反射する反
射面１４となる。ストレーナＳを上記のように円筒の周
壁に孔を形成し、残部周壁をひねることにより、邪魔板
１０を形成する場合は、邪魔板１０の外側面の全体が反
射面となるので、本発明の期待する効果が最もよく発揮
される。

【００１４】しかし、流体から分離される粒子の径又は
比重が比較的大きい場合は、円筒７にその放射方向に貫
通するスリット状の孔を形成するだけで、残部周壁をひ
ねらない状態でも、粒子を流体から分離する効果が得ら
れる。また、粒子の径又は比重がさほど大きくない場合
は、残部周壁に形成される反射面１４の面積が小さくと
も、所期の効果が得られる場合がある。その場合は、図
７（ａ）に例示するように、円筒７の残部周壁で構成さ
れる邪魔板１０の旋回流体流の上流側端部に、すなわ
ち、孔９の下流側端部に、旋回流体流１３に斜めに対面
するように面取りをして、反射面１４を形成してもよ
い。この場合は、円筒の残部周壁をひねる加工を施す必
要がない。図７（ｂ）に示すように、円筒７に形成され
る孔９を、放射線１５に対して旋回流体流の下流方向に
傾斜させて形成する場合には、孔９に向かう流体流１３
´に含まれる粒子を流体から分離する効果がより大にな
る。

【００１５】以上では、円筒体７に縦スリット状の孔を
設けた好ましいストレーナの実施例について説明した
が、円筒体７には縦スリットに代えて、三角形、矩形、
楕円形又は円形などの孔を設けても、従来装置よりも格
段に高い捕集率が得られる。図８は、円筒体７の周壁の
一部を半円状に、その直径線に沿って外側に打出し加工
することにより、外周面から旋回流体流の下流方向に傾
斜する反射面１４と同方向に貫通する孔９を形成した例
を示している。

【００１６】本発明の好ましい実施の形態においては、
ストレーナＳの下端部を閉鎖する円板８は、円筒体７よ
りも大きい径を有して、その周縁は円筒部２又は円錐部
３の内壁面に接近され、円板８の周縁と器壁との間に、
僅かな空隙１５が形成されている。

【００１７】円錐部３の下端部に設けてある排出口１６
には、ダストボックス１７が着脱自在に結合される。

【００１８】ストレーナが図３．４及び図６の構成を有
する場合の作用を説明する。固体粒子を含む流体体が流
入管４から円筒部１に接線方向に流入すると、サイクロ
ン集塵器内には旋回流体流１３が生じ、径又は比重の大
きい粒子は遠心力の作用により、器壁に沿って沈降し、
ストレーナＳの下端部の円板８と器壁の間の空隙１５か
ら円錐部３の中に降下堆積する。また、円板８よりも上
方に生じる旋回流体流に含まれる比重又は径が著しく小
さな粒子は、流体流とともにストレーナＳの周面至近位
置を旋回しながらスリット状の孔９に向かう。流体は、
邪魔板１０の下流側端部至近からスリット９に急激に曲
進してスリット９を通過する。しかし、粒子は、気体よ
りも比重が大きく、かつ、僅かでも径を有するので、邪
魔板１０の下流側端部至近からスリット方向に曲進でき
ずに直進するため、邪魔板の反射面１４に当たって器壁
方向、すなわち、遠心方向に反射される。従って、反射
された粒子は再び器内外側の旋回気流１３とともに器壁
に沿って沈降され、ストレーナＳの下端部の円板８と器
壁の間の空隙１５から円錐部３の中に降下堆積する。こ
のようにして、このサイクロン集塵器は、ストレーナＳ
の邪魔板１０による粒子に対する遠心力付与作用によ
り、捕集率が著しく向上される。

【００１９】従来のサイクロンにおける上部排出管は、
下端部が閉鎖されていないために、流入管からの風量及
び風速によっては、円錐部の中央に竜巻現象が発生し、
そのために、折角円錐部の底部に堆積した微小粒子が竜
巻により舞い上げられて、上部排出管から排出されるこ
とが避けられなかったが、本発明においては、ストレー
ナの下端部が円板８により閉鎖され、かつ、その円板の
周縁が器壁に近接されているので、円錐部３の中央に強
い竜巻現象が発生することが抑圧される。円筒部２の中
から円板８と器壁の間の空隙１５を下降する旋回流体流
１３ｆに含まれる粒子は、その流体との比重差により円
錐部３内に沈下する。そして、円錐部３まで下降した旋
回流体流により発生する僅かな圧力差により、円錐部３
の下部から円板８に向けて上昇流体流１３ｒが発生する
が、その上昇流体流は、円板８に遮られてストレーナＳ
の中に直接流入することはなく、円板８と器壁の間の空
隙１５からストレーナＳの方向に流出しようとする。し
かし、その上昇流体流１３ｒに含まれる粒子は、円板８
と器壁の間の空隙１５を円錐部３方向に流下する下降流
体流１３ｆにより再び沈降され、円錐部３の底部に沈下
するに至る。従って、従来と異なり、竜巻現象による捕
集率の低下の問題が、完全に解消されている。

【００２０】上記ストレーナの邪魔板１０による遠心力
付与作用及び円板８による竜巻阻止作用の総和により、
例えば、半導体製造装置から発生する粉塵の捕集に適用
した場合は、１〜３ミクロンオーダの粒子まで効率的に
捕集することが可能になり、実験装置のテスト結果は、
１ミクロンオーダの粒子の場合で、捕集率９７〜９８％
であった。また、フライアッシュの集塵に適用した場合
は、１１ミクロンまで捕集可能であり、捕集率は１００
％であった。

【００２１】上記ストレーナＳは円筒体７を用いるの
で、図９に示すように、その円筒体７の中に、プリーツ
付き円筒状ペーパフィルタ等の１ミクロン以下の粒子捕
捉が可能な精密濾材Ｆを容易に備えることができる。こ
のような精密濾材Ｆを備えたストレーナを用いる場合
は、１ミクロンの粒子の捕集率が１００％に向上する。

【００２２】捕集対象物の粒径や比重によっては、スト
レーナＳは、上部排出管６を取り去り、蓋５に直接取付
けても良いし、また、ストレーナＳを蓋５に取付けた場
合に、ストレーナの下端部と器壁の間に、円錐部中央で
の竜巻現象による堆積微粒子の舞い上がりを防止するこ
とが可能な空隙が形成されるならば、ストレーナＳの下
端部を閉塞する円板８は、ストレーナの径より大きくし
なくとも良い。従って、本発明は、このような場合の構
成も技術的範囲に含むものである。

【００２３】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、旋回流
体流に残存して上部排出管から排出されようとする粒子
は、ストレーナによって遠心方向に反射されて、再び沈
降作用が得られる気流に乗せられるから、捕集効果が向
上する。また、ストレーナの下端部が閉鎖されているた
め、円錐部に生じることがある竜巻現象により舞い上げ
られる捕集粒子の流出が有効に防止される。従って、１
〜３ミクロン程度の微細粒子まで効率的な捕集が可能と
なり、捕集率が著しく向上した。

【００２４】ストレーナの下端部を遮蔽する円板の径を
円筒体の径よりも大きくして、その円板の周縁と器壁の
間の空隙を狭くした場合は、円錐部の中央に発生するこ
とがある竜巻現象により円錐部の捕集粒子が舞い上がっ
ても、空隙を流下する気流や粒子により、その舞い上が
った粒子は、再び沈降される。従って、捕集率がさらに
向上する。

【００２５】ストレーナの中に、精密濾材を備えた場合
は、１ミクロン以下の微細粒子も高率で捕集することが
可能である。

【００２６】本発明に係るサイクロン集塵器用ストレー
ナは、周壁に多数の孔を有する円筒体の下端部を、前記
円筒体の径よりも大きい径を有する円板で遮蔽してなる
ので、これを従来のサイクロン集塵器の上蓋に結合する
だけで、サイクロン集塵器の捕集率を顕著に向上させる
ことができる。

【００２７】また、トスレーナが、周壁の孔と邪魔板と
を有し、邪魔板が周面に沿った所定の円周方向に対向し
て凸面となる断面円弧状に形成され、かつ、遠心方向に
傾斜されている場合は、ストレーナの周面至近を旋回す
る流体流に含まれる粒子が、邪魔板により遠心方向に効
率良く反射される。そして、ストレーナは、容易安価に
入手することができる。

【００２８】サイクロン集塵器用ストレーナが、円筒の
周壁の一部を円周方向に等間隔をもって切除して縦スリ
ットを形成し、残部周壁を垂直軸回りに所定方向に所定
角度ひねることより邪魔板を形成した構成を有する場合
は、ストレーナを安価に量産できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサイクロン集塵器の一例の断面図
である。

【図２】同じく平面図である。

【図３】本発明に係るストレーナの一例の正面図であ
る。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】ストレーナの製造方法の一例を示す説明図であ
る。

【図６】邪魔板の作用を説明する要部拡大断面図であ
る。

【図７】邪魔板の他の構造例及び作用を示す要部拡大断
面図である。

【図８】ストレーナの孔の他の例を示す斜視図である。

【図９】ストレーナのさらに他の例を示す断面図であ
る。

【図１０】従来のサイクロン集塵器の断面図である。

【符号の説明】

１器体２円筒部３円錐部４流入管５蓋６排出管Ｓストレーナ７円筒体８遮蔽板９縦スリット１０邪魔板１３旋回流体流１４反射面１５空隙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サイクロンの円筒部の上部中央にストレ
ーナを垂設してなり、前記ストレーナは、周壁に内外を
貫通させる孔を有する円筒体の下端部を遮蔽して構成さ
れ、前記円筒部に生じる旋回流体流のうち、前記ストレ
ーナの孔に向かって流入する流体に含まれる粒子を前記
周壁で遠心方向に反らすものであることを特徴とするサ
イクロン分離装置。
【請求項２】ストレーナの下端部を円板で遮蔽し、そ
の円板の径を円筒体の径よりも大きくして、前記円板の
周縁と器壁の間に空隙を形成したことを特徴とする請求
項１に記載されたサイクロン分離装置。
【請求項３】ストレーナの中に、１ミクロン以下の粒
子を捕捉する精密濾材を備えたことを特徴とする請求項
１又は２に記載されたサイクロン分離装置。
【請求項４】周面に多数の貫通孔を有する円筒体の下
端部を、前記円筒体よりも大きい径を有する円板で遮蔽
してなるサイクロン分離装置用ストレーナ。
【請求項５】周面に縦スリットと邪魔板とを円周方向
に交互に有する円筒体の下端部を、前記円筒体よりも大
きい径を有する円板で遮蔽してなり、前記邪魔板は、周
面に沿った所定の円周方向に対向して凸面となる断面円
弧状に形成され、かつ、遠心方向に傾斜されていること
を特徴とするサイクロン分離装置用ストレーナ。
【請求項６】円筒の周壁の一部を円周方向に等間隔を
もって切除して縦スリットを形成し、残部周壁を垂直軸
回りに所定方向に所定角度ひねることより邪魔板を形成
してあることを特徴とする請求項４又は５に記載された
サイクロン分離装置用ストレーナ。