(57)【要約】【課題】大量の粉塵を捕集しても目詰まりを生じない粉塵フィルターを提供すること。【解決手段】空気Ａ１を取り入れる空気取入れ口１０と、空気取入れ口１０から取り入れた空気Ａ１が流れる空気流路２０であって、流路が曲がり、曲がる流路の外周側に空気Ａ２中の粉塵Ｄが通過できる複数の開口３０が形成された曲がり流路２４を有する空気流路２０と、空気流路２０を流れた空気Ａ３を排出する排気口１２であって、フィルター９０と連結される排気口１２と、曲がり流路２４の下方を気密に囲う容器６０であって、曲がり流路２４の開口３０を通過した粉塵Ｄを貯留する容器６０とを備える粉塵フィルター１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を取り入れる空気取入れ口と、
前記空気取り入れ口から取り入れた空気が流れる空気流路であって、流路が曲がり、曲がる流路の外周側に前記空気中の粉塵が通過できる複数の開口が形成された曲がり流路を有する空気流路と、
前記空気流路を流れた空気を排出する排気口であって、フィルターと連結される排気口と、
前記曲がり流路の周囲を気密に囲う容器であって、前記曲がり流路の開口を通過した粉塵を貯留する容器とを備える、
粉塵フィルター。  
【請求項２】
前記空気流路の断面積は、前記空気取入れ口の面積より小さな、
請求項１に記載の粉塵フィルター。
【請求項３】
前記空気取入れ口の面積は、前記排気口が連結されるフィルターのフィルター面積より小さな、
請求項１または請求項２に記載の粉塵フィルター。
【請求項４】
前記空気流路が、下方に向けて流れる下降流路と、前記下降流路から上方に向けて曲がる前記曲がり流路と、前記曲がり流路から上方に向けて流れる上昇流路とを有する、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粉塵フィルター。
【請求項５】
前記空気流路が、複数の下降流路、曲がり流路および上昇流路を直列に有する、
請求項４に記載の粉塵フィルター。
【請求項６】
前記複数の曲がり流路は、断面積が異なるように構成される、
請求項５に記載の粉塵フィルター。
【請求項７】
前記複数の曲がり流路は、前記開口の大きさが異なるように構成される、
請求項５または６の粉塵フィルター。
【請求項８】
前記空気流路が、螺旋形状に形成された、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粉塵フィルター。
【請求項９】
前記螺旋形状に形成された空気流路の螺旋中心に外気供給筒が配置され、前記外気供給筒は外気が通過する複数の外気供給孔が形成された筒である、
請求項８に記載の粉塵フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉塵フィルターに関する。特に、外調機のプレフィルターとして用いられる粉塵フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
空調設備は、空気中の塵を除去するフィルターと空気搬送ブロアから成る外調機、ダクトで送られた清浄空気を室内へ送る吹き出しユニットで構成される。室内へ送られる空気は、要求される空気清浄度が高い場所では、ファンフィルターユニットにより再度清浄度を上げて室内へ送られ、空気循環される。
【０００３】
ところで、火山が爆発すると大量の火山灰が気流に乗って運ばれる。火山灰粒子は数μｍから数１００μｍとサイズが大きく、量も多いため、上記空調設備では、空気取り入れ部のフィルターに目詰まりが起きる。あるいは、強風等のために砂塵が舞い上がり運ばれると、同様に、空気取り入れ部のフィルターに目詰まりが起きる。つまり、これらの大量の粉塵を捕集するためには、通常のフィルターでは捕集容量が足りない。
【０００４】
そこで、フィルターの開口部に平行な複数本のピンを互い違いに設け、ピンに沿って波状にフィルター部材を敷設し、開口部面積の倍以上のフィルター部材を設置することが提案されている（特許文献１参照）。しかし、フィルター部材を使用する限り、大量の粉塵を捕集すると目詰まりが避けられず、フィルター部材の清掃や交換が必要となってしまい、その使用は困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１１７６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、大量の粉塵を捕集しても目詰まりを生じない粉塵フィルターを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る粉塵フィルター１は、たとえば図１および図２に示すように、空気Ａ１を取り入れる空気取入れ口１０と、空気取入れ口１０から取り入れた空気Ａ１が流れる空気流路２０であって、流路が曲がり、曲がる流路の外周側に空気Ａ２中の粉塵Ｄが通過できる複数の開口３０が形成された曲がり流路２４を有する空気流路２０と、空気流路２０を流れた空気Ａ３を排出する排気口１２であって、フィルター９０と連結される排気口１２と、曲がり流路２４の周囲を気密に囲う容器６０であって、曲がり流路２４の開口３０を通過した粉塵Ｄを貯留する容器６０とを備える。
【０００８】
このように構成すると、空気取入れ口から取り入れた空気が空気流路の曲がり流路を通過する際に、空気中に含まれる粉塵は遠心力により曲がり流路の外周方向に押され、曲がり流路に形成された開口を通過し、容器内に貯留される。したがって、大量の粉塵を捕集しても目詰まりを生じない粉塵フィルターとなる。そして、このように粉塵が除去された空気が排気口から排出され、フィルターに送られる。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る粉塵フィルター１では、たとえば図１に示すように、空気流路２０の断面積は、空気取入れ口１０の面積より小さい。このように構成すると、空気取入れ口から取り入れられ、空気流路を流れる空気は、流路面積が小さくなるので、流速が速くなる。そのために、曲がり流路において粉塵に作用する遠心力が大きくなり、より多くの粉塵が開口を通過し、除去される。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る粉塵フィルター１では、空気取入れ口１０の面積は、たとえば図１に示すように、排気口１２が連結されるフィルター９０のフィルター面積より小さい。このように構成すると、流路面積の小さな空気取入れ口から取り入れられて空気流路を流れる空気は、流速が速くなる。そのために、曲がり流路において粉塵に作用する遠心力が大きくなり、より多くの粉塵が開口を通過し、除去される。
【００１１】
本発明の第４の態様に係る粉塵フィルター１は、たとえば図１に示すように、前記空気流路２０が、下方に向けて流れる下降流路２２と、下降流路２２から上方に向けて曲がる曲がり流路２４と、曲がり流路２４から上方に向けて流れる上昇流路２６とを有する。このように構成すると、空気取入れ口から取り入れた空気は、下降流路を経て曲がり流路を通過し、その際に空気中に含まれる粉塵が除去され、粉塵が除去された空気は、上昇流路を経て排気口からフィルターに送られるので、既存のフィルターに取り付けやすい粉塵フィルターとなる。
【００１２】
本発明の第５の態様に係る粉塵フィルター２は、たとえば図３に示すように、空気流路４０が、複数の下降流路４２・５２、曲がり流路４４・５４および上昇流路４６・５６を直列に有する。このように構成すると、複数の曲がり流路を通過するので、より多くの粉塵が開口を通過し、除去される。
【００１３】
本発明の第６の態様に係る粉塵フィルター２では、複数の曲がり流路４４・５４は、断面積が異なるように構成される。このように構成すると、複数の曲がり流路で空気が流れる流速を変化させて開口を通過する粉塵のサイズ等を変化させ、効率よく粉塵を除去することができる。
【００１４】
本発明の第７の態様に係る粉塵フィルター２では、複数の曲がり流路４４・５４は、開口３０の大きさが異なるように構成される。このように構成すると、複数の曲がり流路で開口を通過する粉塵のサイズ等を変化させ、効率よく粉塵を除去することができる。
【００１５】
本発明の第７の態様に係る粉塵フィルター２では、複数の曲がり流路４４・５４は、開口３０の大きさが異なるように構成される。このように構成すると、複数の曲がり流路で開口を通過する粉塵のサイズ等を変化させ、効率よく粉塵を除去することができる。
【００１６】
本発明の第８の態様に係る粉塵フィルター３は、たとえば図５および図６に示すように、螺旋形状に形成される。このように構成すると、空気が螺旋形状の空気流路を回転しながら通過ときに空気中の粉塵が除去される。
【００１７】
本発明の第９の態様に係る粉塵フィルター３では、たとえば図５および図６に示すように、螺旋形状に形成された空気流路１２０の螺旋中心に外気供給筒１３４が配置され、外気供給筒１３４は外気が通過する複数の外気供給孔１３６が形成された筒である。このように構成すると、空気が螺旋形状の空気流路を回転しながら通過するときに静圧が低下すると外気供給筒を介して外気が供給されて、静圧の低下が防止される。よって、空気中の粉塵は、遠心力により外周方向に押され、曲がり流路に形成された開口を通過し易くなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、大量の粉塵を捕集しても目詰まりを生じない粉塵フィルターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態としての粉塵フィルターと、粉塵フィルターが連結されるフィルターの一部を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図２】開口が形成された曲がり流路を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】本発明の実施の形態としての複数の下降流路、曲がり流路および上昇流路を直列に有する粉塵フィルターと、粉塵フィルターが連結されるフィルターの一部を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図４】粉塵フィルターの寸法の一例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図５】本発明の実施の形態としての螺旋形状に形成された空気流路を有する粉塵フィルターを示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図６】図５に示す粉塵フィルターの空気流路を説明する斜視図で、容器を省略し、螺旋板、外気供給筒、外筒、外気供給管路を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。まず図１を参照して、粉塵フィルター１について説明する。
【００２１】
粉塵フィルター１は、外調機のフィルター９０のプレフィルターとして設置される。すなわち、粉塵フィルター１の排気口１２は、フィルター９０の外気取り込み用のブロワ９２と連結される。なお、フィルター９０がフィルター部材９４の下流側に吸引ブロワを有する場合には、フィルター９０の吸気口と連結される。典型的には、粉塵フィルター１は箱型（六面体形状）に形成されるが、特に箱型には限られない。
【００２２】
粉塵フィルター１は、空気（外気）を取り入れる空気取入れ口１０と、空気取入れ口１０から取り入れた空気Ａ１を、粉塵Ｄ除去後に排出する排気口１２を、空気取入れ口１０の反対側に有する。図１（ｂ）では、空気取入れ口１０と排気口１２とが同じ高さに設けられているが、高さが同じである必要はない。空気取入れ口１０と排気口１２とを連通する空気流路２０が形成される。図１では、空気取入れ口１０と排気口１２とは同じ大きさとされているが、異なっていてもよい。なお、空気取入れ口１０の大きさあるいは排気口１２の大きさは、連結するフィルター９０のフィルター部材９４のフィルター面積より小さいことが好ましい。たとえば、空気取入れ口１０の面積は、フィルター部材９４のフィルター面積の１／３〜２／３程度、典型的には１／２の面積とする。このように、空気取入れ口１０の面積をフィルター部材９４のフィルター面積より小さくすることにより、フィルター９０の流速に適するように取り込まれる流速に比べて、空気流路２０を流れる空気Ａ１、Ａ２、Ａ３の流速を速めることができ、後述する曲がり流路２４での粉塵Ｄの除去が行われやすくなる。なお、空気Ａ１、Ａ２、Ａ３について、粉塵Ｄが除去されたかに無関係に「空気Ａ」と称することもある。
【００２３】
空気流路２０は、空気取入れ口１０から下方に向けて空気Ａ１が流れる下降流路２２と、下降流路２２から上方に向けて空気Ａ２が曲がって流れる曲がり流路２４と、曲がり流路２４から上方に向けて排気口１２に空気Ａ３が流れる上昇流路２６とを有する。空気流路２０の断面積、すなわち流路面積は、空気取入れ口１０の面積より小さいことが好ましい。たとえば、空気取入れ口１０の面積の１／３〜２／３程度、典型的には１／２の面積とする。このように、空気流路２０の断面積を空気取入れ口１０の面積より小さくすることにより、空気流路２０を流れる空気Ａの流速を速めることができ、後述する曲がり流路２４での粉塵Ｄの除去が行われやすくなる。
【００２４】
図２に示すように、曲がり流路２４の少なくとも曲がりの外周側には、複数の開口３０が形成される。開口３０は、除去しようとする空気Ａ２中の粉塵Ｄのサイズに合わせ適宜選択される。たとえば、除去する粉塵Ｄが火山灰であれば、数μｍから数１００μｍであるので、そのサイズより大きな開口３０を形成する。たとえば、直径４〜５ｍｍの円形の孔とする。噴火等で大量の火山灰が飛来したときに、曲がり流路２４に粉塵が堆積して開口３０を閉塞することがないように、火山灰の粒子より大きな孔とする。曲がり流路２４の外周側は、パンチングボードで形成してもよい。開口３０の形状は、円形には限られず、矩形、六角形、スリット状等、任意の形状でよい。複数の開口３０の大きさや形状は単一である必要はなく、開口３０により異なっていてもよい。
【００２５】
粉塵フィルター１は、容器６０を備える。容器６０は、図１に示すように、粉塵フィルター１の外周を覆い、空気取入れ口１０と排気口１２に開口が形成されている直方体形の箱でよい。このような箱型の容器６０を備える場合には、流路２０を平板と曲げ板とで形成してもよい。具体的には、空気取入れ口１０と排気口１２の間に鉛直方向の平板で仕切り６２を構成し、仕切り６２の下端の周囲に、たとえばパンチングボードを半円状に曲げて設置し、曲がり流路２４を形成することができる。仕切り６２の下端に円筒６２Ｃを設けて、空気Ａ２の流れをスムースにするのが好ましい。また、仕切り６２の上部に空気取入れ口１０および排気口１２での空気Ａの流れをスムースにするための曲がり板６２Ａ、６２Ｂを設けてもよい。なお、空気流路２０の構成は、上記に限られず、ダクトや配管で構成してもよい。
【００２６】
容器６０は、曲がり流路２４の下方を気密に囲う。すなわち、空気流路２０の曲がり流路２４に開口３０が形成させるが、フィルター９０のブロワ９２により排気口１２で吸引される空気Ａは、空気取入れ口１０からのみ吸引される。
【００２７】
容器６０の曲がり流路２４の下方に、２段の粉塵溜り７０、７２が設けられる。粉塵溜り７０、７２は、開口３０を通過した粉塵Ｄをその上に貯留する板である。粉塵溜り７０、７２は、容器６０の内断面を気密に保つ。また、粉塵溜り７０、７２は、取っ手７４、７６を有し、取っ手７４、７６により容器６０内から引き出すことができる。上段の粉塵溜り７０では、取っ手７４を引くと、その上に溜まった粉塵Ｄは、粉塵溜り７０が貫通するスリットの上の容器６０の壁により押され、粉塵溜り７０の先端（取っ手７２と反対側）から下段の粉塵溜り７２上に落下する。下段の粉塵溜り７２は、取っ手７６を引くことにより容器６０から取り出せる。粉塵溜り７２の先端には粉塵Ｄが落下しないように壁（不図示）を設けるのが好ましい。上段の粉塵溜り７０に溜まった粉塵Ｄは、取っ手７４を引くことで下段の粉塵溜り７２に粉塵落とすことができ、下段の粉塵溜り７２に溜まった粉塵Ｄは粉塵溜り７２を取り出して廃棄することができる。２段の粉塵溜り７０、７２を設けることにより、いずれかの粉塵溜り７０、７２により空気流路２０および容器６０を気密に保つことができる。粉塵溜り７０、７２の気密に関する信頼性が高いときには、容器６０の底板は無くてもよい。
【００２８】
続いて、粉塵フィルター１の作用について説明する。外調機のフィルター９０を運転すると、ブロワ９２が空気を吸引する。そこで、フィルター９０に連結された粉塵フィルター１は、空気取入れ口１０から外気を取り込む。空気取入れ口１０から取り込まれた空気Ａ１は下降流路２２を下方に流れ、曲がり流路２４の曲がりに沿って下方から上方に流れる向きが変わるように曲がって流れる。
【００２９】
空気Ａ２が曲がって流れることにより、空気Ａ２は遠心力Ｆの作用を受ける。空気Ａ２中で密度の高い粉塵Ｄにはより大きな遠心力が作用する。そのため、粉塵Ｄは曲がり流路２４の外周側に押される。曲がり流路２４の曲がりの外周側には開口３０が形成されている。そこで、遠心力Ｆにより外周側に押される粉塵Ｄは開口３０を通過し、空気流路２０から外れ、容器６０内の粉塵溜り７０上に落下する。すなわち、空気Ａ２から粉塵Ｄが除去される。粉塵Ｄが除去された空気Ａ３は、上昇流路２６を流れ、排気口１２から排出される。
【００３０】
容器６０内の上段の粉塵溜り７０に大量の粉塵Ｄが溜まったときに、粉塵溜り７０の取っ手７４を引いて粉塵Ｄを下段の粉塵溜り７２上に落下させる。下段の粉塵溜り７２上に大量の粉塵Ｄが溜まったときには、取っ手７６を引いて粉塵溜り７２を取り出し、溜まった粉塵Ｄを廃棄する。なお、上段の粉塵溜り７０を引いているときは、下段の粉塵溜り７２を気密に囲う位置とし、下段の粉塵溜り７２を引いているときは、上段の粉塵溜り７０を気密に囲う位置とする。このように操作すると、曲がり流路２４の下方の容器６０内部は、常に気密に囲われており、空気流路２０に空気がリークすることがない。なお、上段の粉塵溜り７０の取っ手７４を引いて、粉塵Ｄを下段の粉塵溜り７２に落下させているときには、開口３０を通過した粉塵Ｄは、直接下段の粉塵溜り７２上に落下するときもある。
【００３１】
このように、粉塵フィルター１によれば、大量の粉塵Ｄを捕集しても、粉塵Ｄは粉塵溜り７０、７２上に堆積するので、目詰まりを生じることがない。また、空気流路２０の断面積を小さくするので、空気流路２０内を流れる空気Ａの流速が速くなり、曲がり流路２４で粉塵Ｄに作用する遠心力が大きくなり、多くの粉塵Ｄが開口３０を通過して除去され、効率がよい。また、曲がり流路２４の開口３０を通過することで粉塵Ｄを除去するので、圧損が少ない。さらに、連結されるフィルター９０のブロワ９２で吸引することで、曲がり流路２４の開口３０により粉塵Ｄを除去できるので、既存の設備に設置するのが容易である。同様に遠心力を利用して密度の異なる粉塵を除去できるサイクロンを使用する場合では、流速の調整が厳しく、そのためのブロワを設置することが必要になることもあるのに対し、粉塵フィルター１は、簡単な構造であり低コストで製作できる。
【００３２】
次に、図３を参照して、変形例としての粉塵フィルター２について説明する。粉塵フィルター２では、空気流路４０が、空気取入れ口１０から、下降流路４２、曲がり流路４４、上昇流路４６、上部曲がり流路４８、下降流路５２、曲がり流路５４、上昇流路５６と、２つの下降流路４２、５２、曲がり流路４４、５４、上昇流路４６、５６を有する点で、粉塵フィルター１と異なる。下降流路４２、５２、曲がり流路４４、５４、上昇流路４６、５６は、下降流路２２、曲がり流路２４、上昇流路２６と同様である。上部曲がり流路４８は、曲がり流路４４、５４とは異なり、開口３０が形成されなくてもよい。すなわち、板を曲げて流路を構成すればよい。また、曲げた板を有さずに、容器６０と仕切り６４、６６で構成してもよい。
【００３３】
粉塵フィルター２では、２つの曲がり流路４４、５４の下方は、容器６０と下部仕切り６８により２つの空間に仕切られる。２つの空間には、それぞれ２段の粉塵溜り８０・８２、８４・８６が設けられる。２段の粉塵溜り８０・８２と粉塵溜り８４・８６は、それぞれ、粉塵溜り７０・７２と同様の構成であり、同様に用いられる。
【００３４】
粉塵フィルター２では、空気取入れ口１０から取り入れた空気Ａ１は下降流路４２を下降し、曲がり流路４４で上方に流れ方向を曲げられると共に、空気Ａ２から粉塵Ｄが除去される。曲がり流路４４で粉塵Ｄを除去された空気Ａ４は上昇流路４６を上昇し、上部曲がり流路４８で下方に流れ方向を曲げられ、下降流路５２を下降し、曲がり流路５４で上方に流れ方向を曲げられると共に、空気Ａ４からさらに粉塵Ｄが除去される。そして粉塵Ｄを除去された空気Ａ３は、上昇流路５６を上昇して、排気口１２から排出される。
【００３５】
このように、２つの曲がり流路４４、５４で粉塵Ｄを除去することにより、粉塵の少ない空気をフィルター９０に送ることができる。また、２つの曲がり流路４４、５４を有することにより、断面積が異なる曲がり流路、すなわち、流速の異なる曲がり流路、あるいは、開口３０の大きさを変えた曲がり流路を備えることができる。流速を変えることにより遠心力の大きさを変え、捕集する粉塵Ｄのサイズを変えて効率よく除去することもできる。また、開口３０の大きさを変えることにより、捕集する粉塵Ｄのサイズを変えて効率よく除去することができる。
【００３６】
なお、３つ以上の曲がり流路を有してもよい。３つ以上の曲がり流路の開口の大きさや断面積は、それぞれ同じであっても、異なっていてもよい。また、空気取入れ口１０から曲がり流路２４、４４に至る空気流路２０、４０が下降しなくてもよく、また、曲がり流路２４、４４、５４からの空気流路２０、４０が上昇しなくてもよい。
【００３７】
図４に、曲がり流路を２つ有する粉塵フィルターの寸法の一例を示す。粉塵フィルターの外形は、幅６１０ｍｍ、高さ１０１０ｍｍ、奥行き６１０ｍｍである。空気流路、空気取入れ口および排気口の幅６００ｍｍ、空気取入れ口の高さ３００ｍｍ、排気口の高さ３００ｍｍで、空気流路の高さ１５０ｍｍである。これは、幅６００ｍｍ、高さ６００ｍｍの外調機のフィルターを想定したもので、空気取入れ口および排気口の面積をフィルターの１／２とし、空気流路の断面積を、空気取入れ口および排気口の面積の１／２、すなわちフィルターのフィルター面積の１／４としたものである。
【００３８】
外調機のフィルターでの空気の面速を３ｍ／秒とすると、空気流路では断面積を１／４としたので、流速は１２ｍ／秒となる。かかる条件で、（１）式より粉塵フィルターによる圧損を計算する。なお、直管部分は、短いので圧損は微小であり、省略する。
Ｐ＝ξ・ν・Ｖ２／２×ｎ  （Ｐａ）  ・・・  （１）
ここで、Ｐ：  圧力損失  Ｐａ
ν：  気体密度  （２０℃大気圧の空気  ν＝１．２ｋｇ／ｍ３）
Ｖ：  流速（＝１２ｍ／秒）
ξ：  ダクト固有の損失係数  
矩形断面の曲がり管  Ｗ／Ｄ＝１〜３、Ｒ／Ｄ＝１で、０．２０
（Ｗ：管の幅、Ｄ：管の高さ、Ｒ：曲がりの曲率半径）
ｎ：曲がり管の数（＝８）、
（１つの曲がり流路に２個の曲がり管で、取入れ口と排気口に１つずつ）
（１）式による圧損Ｐは、１３８Ｐａと小さな値となる。
【００３９】
粉塵として火山灰粒子を想定し、密度を２．２ｇ／ｃｍ３、最小粒子径を８８．４μｍ、とすると、曲がり流路での粒子の遠心方向速度は、３４．６ｍ／秒となる。曲がり流路の通過時間は３９．２ミリ秒となり、粒子の遠心方向移動距離は、１．３６ｍと算定される。すなわち、曲がり流路の高さより遥かに長く、粒子が外周側に移動することが分かる。
【００４０】
次に、図５および図６を参照して、さらなる変形例としての粉塵フィルター３について説明する。粉塵フィルター３では、空気流路１２０が、空気取入れ口１１０から排気口１１２まで螺旋状に形成される。すなわち、空気流路１２０の全体が、曲がり流路で螺旋状である。粉塵フィルター３では、容器６０内に円筒形の外筒１３０が配置されて、空気取入れ口１１０と排気口１１２は、外筒１３０内に開口する。容器６０は、空気流路２０の下方のみならず、全体を囲っている。外筒１３０内に、同軸で小径の外気供給筒１３４が配置され、外筒１３０と外気供給筒１３４の間に螺旋板１３２が配置される。外気供給筒１３４が、空気流路１２０の螺旋中心となる。外筒１３０には、曲がり流路２４の外周側と同様に、複数の開口（不図示）が形成される。外筒１３０は、パンチングボードで形成してもよい。
【００４１】
外気供給筒１３４は、外筒１３０を軸方向に貫通して配置される。外筒１３０内では、外気供給筒１３４の表面に複数の外気供給孔１３６が形成される。外筒１３０外で外気供給筒１３４は外気供給管路１４０に連通される。外気供給管路１４０の他端は、たとえば大気開放され、外気を外筒１３０内に導入可能である。外気供給管路１４０には、流量調整弁１４２が設置されるのが好ましい。図６では、外気供給筒１３４の両端に外気供給管路１４０が設置されるが、いずれか片方にだけ設置されて他端は閉止されてもよい。
【００４２】
螺旋板１３２は、外筒１３０の内面と外気供給筒１３４の外面とに接して、両者の間で空気取入れ口１１０から排気口１１２まで螺旋状に配置される曲板である。螺旋板１３２により、外筒１３０と外気供給筒１３４との間に螺旋状の空気流路１２０が形成される。
【００４３】
空気取入れ口１１０から取り入れられた空気Ａは、排気口１１２まで螺旋状の空気流路１２０を回転しながら流れる。空気Ａは、螺旋状に流れることにより、螺旋の外側への遠心力を受けることになる。そのため、空気Ａ中の粉塵Ｄは、螺旋の外側へ押され、外筒１３０に形成された開口を通過し、空気流路１２０から外れる。空気流路１２０から外れた粉塵Ｄは、容器６０内で、粉塵溜り７０・７２上に落下する。すなわち、空気Ａから粉塵Ｄが除去される。粉塵Ｄが除去された空気Ａ３は、排気口１１２から排出され、フィルターに供給される。なお、図５では、２つの粉塵溜り７０・７２が並列するように示されるが、１つの粉塵溜り７０・７２であってもよい。
【００４４】
前述の通り、空気流路１２０を流れる空気Ａの流速は速い。すなわち、動圧が高まり、その結果、静圧が低下する。そのために、空気流路１２０における圧力（静圧）が、外筒１３０の外側における圧力より低くなり、粉塵Ｄが開口を通過しにくくなることが懸念される。そこで、粉塵フィルター３では、外気供給筒１３４を備え、外気を空気流路１２０に供給し、圧力の低下を減少させる。すなわち、空気流路１２０の圧力が低下すると、外気が、外気供給管路１４０、外気供給筒１３４を介して、外気供給孔１３６から空気流路１２０に供給される。そのため、空気流路１２０の静圧が、外筒１３０の外部と同等となり、粉塵Ｄは開口を容易に通過するようになる。外気供給管路１４０に流量調整弁１４２が設置されと、空気流路１２０内に供給される外気量を調整できるので好ましいが、流量調整弁１４２は設置されなくてもよい。
【００４５】
図１に示す粉塵フィルター１や図３に示す粉塵フィルター２では、空気取入れ口１０から下降流路２２、４２への曲がり方と、曲がり流路２４、４４、５４の曲がり方とが逆であり、さらに、曲がり流路２４、４４、５４の曲がり方と、上昇流路２６，５６から排気口１２への、もしくは、上部曲がり流路４８での曲がり方とが逆である。そのために、空気流路２０、４０を流れる空気Ａに乱流が発生しやすい。乱流が発生すると、粉塵Ｄが遠心力を受けても曲がり流路２４、４４、５４の外側に進みにくくなることに加え、圧力損失が大きくなる。それに対し、粉塵フィルター３では、空気Ａは螺旋状に流れるため、空気Ａの曲がり方が逆転することがなく、乱流の発生を抑えられ、粉塵Ｄは外筒１３０側に押され易い。
【００４６】
さらに、空気流路２０、４０の曲がり方が逆であると、遠心力の作用方向が逆となり、排出される粉塵Ｄの移動距離が長くなることがある。それに対し、粉塵フィルター３では、空気Ａは螺旋状に流れるため、空気Ａの曲がり方が逆転することがなく、遠心力により粉塵Ｄは外筒１３０側に押され続けるので、排出される粉塵Ｄの移動距離が長くなることもなく、排出され易い。
【００４７】
上記の説明では、粉塵フィルター１や粉塵フィルター２は、仕切り６２、６４、６６の下端に円筒６２Ｃを設けるように説明したが、円筒６２Ｃの代わりに、外気供給筒１３４を設けてもよい。また、粉塵フィルター３では、外気供給筒１３４が配置されるように説明したが、外気供給筒１３４ではなく、円筒が配置されてもよい。
【００４８】
これまで説明したように、本発明の粉塵フィルターによれば、簡単な構造で、目詰まりすることなく、少ない圧損で、火山灰や砂塵などの粉塵を除去するプレフィルターとなる。
【符号の説明】
【００４９】
１、２、３  粉塵フィルター
１０  空気取入れ口
１２  排気口
２０  空気流路
２２  下降流路
２４  曲がり流路
２６  上昇流路
３０  開口
４０  空気流路
４２  下降流路
４４  曲がり流路
４６  上昇流路
４８  上部曲がり流路
５２  下降流路
５４  曲がり流路
５６  上昇流路
６０  容器
６２、６４、６６  仕切り
６２Ａ、６２Ｂ  曲がり板
６２Ｃ  円筒
６８  下部仕切り
７０、７２  粉塵溜り
７４、７６  取っ手
８０、８２、８４、８６  粉塵溜り
９０  フィルター
９２  ブロワ
９４  フィルター部材
１１０  空気取入れ口
１１２  排気口
１２０  空気流路
１３０  外筒
１３２  螺旋板
１３４  外気供給筒
１３６  外気供給孔
１４０  外気供給管路
１４２  流量調整弁
Ａ１（Ａ）  （取り入れた）空気
Ａ２（Ａ）  （粉塵が除去される）空気
Ａ３（Ａ）  （粉塵が除去された）空気
Ｄ  粉塵
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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