JPS6230568A - サイクロン分離器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、サイクロン分離器、特に粉粒体を含むガス流
から粉粒体を分離する際使用されるサイクロン分＠器に
関するものである。

［発明の技術的背景］ 一般に、サイクロン分離器は構造が簡単で捕集効率も比
較的高いことから、粉粒体の空気輸送設備や公害防止機
器の一部として、多くの産業分野で利用されている。又
、セメント、アルミナなどの粉粒体焼成装置用の浮遊式
熱交換器には、大型のサイクロン分離器を４〜５段上下
に連ねたものが一般に用いられている。しかし、サイク
ロン分離器は圧力損失が１００〜２００ｍｍＡｌと比較
的大きく、装置の運転に多大の動力を消費していた。

ここで第１１図を用いて、従来の標準的なサイクロン内
のガスと粉粒体との流れを説明する。

なお、図中の実線矢印はガスの流れを示し、破線矢印は
粉粒体の流れを示している。先ず、入口ダクト１からサ
イクロン内に流入した含しんガス流は旋回しながら下降
し、その間に粉粒体は遠心力によってガス流と分離され
、円筒部２、円錐部３の内壁沿いに旋回しながら流下し
て排出される。

一方、清浄となったガスは旋回下降する間に順次内側に
方向転換し、中心部を上背して排気管４から排出される
。

このような従来のサイクロン分離器において、圧力損失
が比較的大きい原因の一つとして、ガスが清浄となった
後も旋回を続けてエネルギーを余分に消費しているとい
う問題がある。

この場合、清浄となった慢のガスの旋回は、粉粒体の分
離に関しては特に意味を持たず、分離された粉粒体がサ
イクロン底部に達するまでの間、遠心力により内壁に押
付けておく作用しかない。

従って、清浄となったガスの旋回数を減らすことにより
、圧力損失の低減が可能であり、例えば特開昭５９−１
８６６６０号公報に見られる様に、円筒胴部内に傾斜平
板を取付けてガス流を強制的に下降させるものもある。

又、従来の標準的なサイクロン分Ｍ器においては、旋回
するガスの一部が入口ダクト１から新しく流入してくる
含しんガスと合流し、この合流部分で縮流現象が生じる
ために局部的に流速が増加する。これも圧力損失の原因
の一つであり、この縮流現象を避けるため、前記公報記
載のサイクロン分離器においては、円筒部を軸心の異な
る上部円筒と下部円筒とで構成し、上部円筒の内壁に沿
って旋回するガス流が入口ダクトから流入する含しんガ
スと平行的に合流するようにして、縮流現象を緩和して
いる。又、例えば実開昭５７−５８５６号公報に記載さ
れているように、入口に案内羽根を設けたサイクロン分
ｍ器もあり、このサイクロン分離器は圧力損失をかなり
低減でき、捕集効率も入口流速があまり大きくない範囲
では従来のサイクロン分離器とは９同等の価が得られる
。

［背景技術の問題点コ 上記した従来技術において、円筒胴部内に傾斜平板を設
けたものの場合、傾斜平板の後方ではガス流に局部的な
渦を生じ、これが原因で旋回流が乱れるために、１ｍ集
効率が低下すると言う欠点があった。又、縮流現象の緩
和策として上部円筒と下部円筒とを軸心をずらして設け
るものは、サイクロン分離器の構造が複雑となり、更に
既に設置されているサイクロン分離器に適用するには問
題がある。又、入口に案内羽根を設けたものの場合、入
口流速が２０ｍ／ｓ程度となると、入口流速の増加につ
れて捕集効率の低下が著しくなる。この原因は、流速が
大きくなると円筒部の内壁に沿って旋回流下する粉粒体
の流下角度が小さくなり、内壁に沿って１周した時点で
案内板に衝突して、再飛散するためと考えられる。

［発明の目的］ 本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、圧力損失を大幅に低減させると同時に、広い入口流
速の範囲にわたって従来の標準的なサイクロン分離器と
同等の捕集効率が得られ、かつ構造が簡単なサイクロン
分離器を提供することを目的としている。

［発明の概要］ 本発明では、勺イクロンの円筒部内壁に三角形状の案内
板を周壁に沿って設けたものであり、しかも粉粒体の流
れ方向に沿って上流側から下流側にかけて拡大するよう
に装着し、その最終端は上端がサイクロン天井に接し、
下端は円筒部と入口ダクト下端との接合部から円筒部と
円錐部との接合部の間の範囲にまで達するようにしたも
のである。

［発明の実施例］ 以下図面を参照して実施例を説明する。第１図は１本発
明によるサイクロン分！器の第１の実施例の構成図であ
る。第１図において、第１１図と同一部分については同
一符号を付して説明を省略する。

第１図において、旦は案内板であり、円筒部２の内壁に
沿って設けられる。第２図は、第１図のｘ−ｘ’線から
見た平面図であり、サイクロン天井５の部分では、案内
仮置の上面とサイクロン天　　　　：井の内壁面とが平
行状態で接している。

第３図は案内仮置の詳細図である。第３図に示されるよ
うに、案内仮置は全体形状が三角形状をしており、その
幅Ｗは始端Ａ部ではＯで、終端Ｂ部ではサイクロン天井
５から下方に伸びて１円筒部２と入口ダクト１の下端と
の接合部Ｃから、円筒部２と円錐部３との接合部りの間
の範囲にまで拡大する様に構成されている。

又、始端Ａ部は円筒部２と９０°の角度で接し、終端Ｂ
部は入口ダクト１のサイクロン中心側側壁１ａの延長線
上に沿って設けられる。そして、この案内仮置を円筒部
２の内壁に沿って設ける関係上、内壁の曲率に合ゼて円
形に曲げられており、これを第１図の破線のように装着
する。なお、符号７は傾斜底壁であり、円筒部２とは９
０°の角度で接する。

次に動作説明をする。先ず、入口ダクト１から流入する
含しんガスは、サイクロン内壁に沿って回転をする。こ
の際、案内仮置は上端がサイクロン天井５に接し、円筒
部と入口ダクト下端との接合部Ｃから円筒部２と円錐部
３との接合部りの間の範囲にまで達しているため、入口
ダクト１部分では含じんガスの流れを乱すことなくスム
ースな回転が可能となる。要するにサイクロン内を流れ
るガス流は案内仮置の内側を流れるものと、内壁沿いに
傾斜底壁７に沿って流れるものとになる。

即ち、案内板の内側を流れるものは旋回半径が小さくな
り、しかも案内板の厚みｔを有するために、入口ダクト
１から新しく流入してくる含しんガスと合流する際の縮
流現象が軽減され、その結果、圧力損失が低下する。

一方、内壁沿いに流れるガス流は案内板６の傾斜底壁７
に沿って、従来より急角度で下降する。

この場合、粉粒体も案内仮置の傾斜底壁７に治って旋回
下降するので、案内仮置の下方では、ガスと粉粒体の流
下方向がはイ一致し、粉粒体の流下がスムースに行なわ
れ、サイクロンの閉塞や粉粒体の再飛散が防止される。

又、案内仮置は一定の厚さｔであるため、前記した傾斜
平板を取付けた時のような、局部的な渦の生成による旋
回流の乱れがなく、高い捕集効率が維持できる。

なお、案内仮置の厚さｔは厚い程縮流現象の緩和にとっ
て効果的ではあるが、実験の結果、あまり厚いと捕集効
率が低下する傾向が認められた。

そして捕集効率を損なうことなく圧力損失を顕著に低下
させるためには、厚さｔは円筒部半径と排気管半径との
差の２０〜５０％の範囲とすることが望ましい。

又、案内仮置の終端Ｂ部の下端を、円筒部と入口ダクト
下端との接合部から、円筒部２と円錐部３の接合部の間
の範囲までとする理由は、傾斜底壁７に沿って旋回流下
する粉粒体の一部が、入口ダクト１から新しく流入する
含しんガス流に巻込まれて、捕集効率が低下するのを防
止するためである。

第４図は、本発明によるサイクロン分離器の第２の実施
例の構成図である。本実施例では円筒部２に対して入口
ダクトを渦巻状に接続したものであり、その他の構成は
第１図と同様である。

第５図、第６図は本発明によるサイクロン分離器の第３
の実施例の構成図である。本実施例では、入口ダクト１
のサイクロン中心側側１１ａが円筒部２の接線になるよ
うに、円筒部２に対して、入口ダクト１を渦巻状に接続
したものである。この場合、第２図、第３図のように、
案内板６の終端Ｂ部を入口ダクト１のサイクロン中心側
側壁１ａの延長線上に沿って設けることは不可能である
。そのため、案内仮置の終端を曲面Ｅと平面Ｆからなる
横形に延長し、ガスの流れが乱れるのを防止する曲面Ｅ
は案内仮置の外周面又は内周面を延長したもので、第５
図は外周面を延長した場合、第６図は内周面を延長した
場合を示す。又、延長部分の長さ１は円筒部直径の１０
％〜２０％の範囲とすることが望ましい。

次に実験例を説明する。実験に使用したサイクロン分Ｍ
？５の寸法関係は以下の通りである。

円　　ｎ　　　部　　寸　　法　　　２５０ｍｍφＸ　
　１７７＋ｎｍ’円　　１ｆｔ　　　部　　２％　　　
さ　　　４２３ｍｍ”排気管（内筒）寸法　１２５１５
１＋１φＸ　１４７ｍｍＨ賛 入口ダクト寸法　７２ｍｍ　ｘ　１４３ｍｍ’又、案内
板６の厚さは、ｊ　＝　２０ｍｍで、θ＝１５０°。

θ′＝２８°の位置となるよう取付けられた。ここでθ
は、第２図に示されるように、円筒部２と入口ダクト１
のサイクロン中心側側壁１ａとの接合部から、ガスの流
れ方向と反対方向に回転した角度を言う。

θ′は第１図に示されるように、サイクロン天井５と傾
斜底壁７の間の傾斜角度を言う。

そして実験例１として、入口の流速Ｕを変化させた場合
の捕集効率と圧力損失とを測定した。実験に用いたガス
と粉粒体は、夫々常温の空気、セメント原料粉末（８８
μｍふるい通過９０％）で、粉粒体濃度は５００ｇ／ｍ
３とした。又、比較例としては案内仮置のない同一寸法
の従来のサイクロン分離界を用い、同じ条件にて捕集効
率と圧力損失とを測定した。

第７図は流速の変化に対する圧力損失及び捕集効率を示
す図であり、第７図（ａ）は圧力損失ΔＰの変化を、又
、第７図（ｂ）は捕集効率ηの変化を示す。なお、図中
の実線は本発明によるサイクロンを、又、破線は従来の
サイクロンの場合を示す。

図から明らかな様に、本発明のサイクロン分前器はｔｉ
ｔ集効率が従来のサイクロンと同等であるにも拘らず、
圧力損失を約４５％低下させることが出来る。

次に実験例２として同一サイクロン寸法で案内仮置の厚
さｔも同じとし、案内仮置の始端Ａ部の位置θだけを変
化させて、圧力損失と捕集効率とを測定した。この場合
、入口の流速は１８１／Ｓとし、その他の条件は実験例
１と同じとした。

第８図は案内板の取付角度の変化に対する圧力損失及び
捕集効率を示す図であり、第８図（ａ）は圧力損失の変
化を、又、第８図（ｂ）は捕集効率の変化を示す。

図から明らかなように、取イ４位置（始点）０を変化さ
けても圧力損失の低減効果にはほとんど差はみられない
。しかし捕集効率はθが９０°以下、又は２７０°以上
では多少低下する傾向が見られ、従って捕集効率を考慮
すると、θが９０°〜２７０゜の範囲が望ましい。

次に実験例３を説明する。実験に使用したサイクロン分
１１１［器の寸法関係は以下の通りである。

円　　筒　　部　　寸　　法　　　２５０Ｉφｘ　　３
４０ｍ１＋”円　　錐　　部　　高　　さ　　　４２３
ｍｍ”排気管（内筒）寸法　１２５Ｌｌ！ｍφＸ　１４
７ｍｍＨ入ロタクト入口　７２Ｉ！１ｍ’　ｘ　１４３
ｍｍ’又、案内仮置の厚さは、実施例１と同じとし、案
内仮置のサイクロン天井５面と傾斜底１７の傾斜角度を
変化させて、圧力損失と捕集効率とを測定した。この場
合も前記同様入口の流速は１８ｍ／Ｓとし、その伯の条
件は実施例１と同じとした。

第９図は案内仮置の傾斜角度の変化に対する圧力損失及
び補集効率を示す図であり、第９図（ａ）は圧力損失の
変化を、又、第９図（ｂ）は捕集効率の変化を示す。

図から明らかなように、案内仮置の傾斜角度θ′を変化
させても、圧力損失の低減効果には殆んど差がみられな
い。しかし、捕集効率はθ′が１５°以下、又は６０°
以上では多少低下する傾向が児られ、従って捕集効率を
考慮するとθ′が１５°〜６０°の範囲が望ましい。

次に実験例４として、実験例１と同一寸法で、案内仮置
の始端Ａ部の位置をθ＝１５０°に固定し、案内仮置の
厚さｔのみを変えて圧力損失と捕集効率とを測定した。

この場合も、前記同様、入口の流速は１８ｍ／ｓとし、
その他の条件は実験例１と同じとした。

第１０図は案内板の厚さの変化に対する圧力損失及び捕
集効率を示す図であり、第１０図（ａ）は圧力損失の変
化を、又、第１０図（ｂ）は捕集効率の変化を示す。な
お、図の横軸ｆは案内板の厚ざｔを円　　　　°゛筒部
半径と排気管半径との差で除した比率である。

図から明らかな様に、案内仮置の厚さは円筒部半径８排
気管半径′！″０差の２０〜５０％とするのが適　　　
　　：当であり、これより小さい場合は圧力損失の低減
効果が小さく、又、５０％以上では圧力損失は更に低減
するものの低減幅は少なく、逆に捕集効率は著しく低下
するので好ましくない。

［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明によればサイクロン分離器の
円筒部内壁に沿って、サイクロン天井から垂下する三角
形状の案内板を所定角度にわたって取付けたので、粉粒
体の分離が完了した後の旋回ガス流を急角度で下降させ
ることが出来て、旋回回数を大幅に減少させることが可
能であるばかりか、案内板の内側を旋回するガスの旋回
半径を小さく出来るために、入口ダクトから新しく流入
してくる含しんガスとの合流部に生じる縮流現象を軽減
でき、その結果、捕集効率を全く損うことなく圧力損失
を著しく低減させることが出来る。

又、案内板の下方でガスと粉粒体の流下方向がはり一致
することにより、粉粒体の流下がスムースとなり、サイ
クロンの閉塞や粉粒体の再飛散が防止出来る。又、構造
が比較的簡単であり、既存のサイクロン分離器に案内板
を取付けるだけで、穫めて簡単に改変可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサイクロン分離器の一実施例の構
成図、第２図は第１図のｘ−ｘ’線から見た平面図、第
３図は案内板の構成図、第４図は本発明によるサイクロ
ン分離器の他の実施例図、第５図は案内板の更に他の実
施例の構成図、第６図は案内板の更に他の実施例の構成
図、第７図は流速の変化に対する圧力損失及び捕集効率
を示す実験結果図、第８図は案内板の取付角度の変化に
対する圧力損失及び捕集効率を示す実験結果図、第９図
は案内板の傾斜角度の変化に対する圧力損失及び捕集効
率を示す実験結果図、第１０図は案内板の厚さの変化に
対する圧力損失及び捕集効率を示す実験結果図、第１１
図は従来の標準的なサイクロン内のガスと粉粒体との流
れを説明する図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入口ダクトに連なる円筒部と、前記円筒部の下方
   に接続された円錐部と、円筒部を貫いて接続された排気
   管とからなるサイクロン分離器において、サイクロン天
   井から垂下する三角形状の案内板を、前記円筒部の内壁
   に沿って所定角度にわたって取付け、前記三角形状の幅
   をガスの流れ方向の上流側から下流側に向って拡大する
   よう形成したことを特徴とするサイクロン分離器。
2. （２）案内板は、入口ダクトと円筒部側壁との接合部に
   おいて、上端がサイクロン天井に接し、下端が円筒部と
   入口ダクト下端との接合部から円筒部と円錐部との接続
   部の間の範囲まで達するよう形成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のサイクロン分離器。
3. （３）案内板の厚みは、円筒部半径と排気管半径との差
   の２０〜５０％としたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載のサイクロン分離器。