(57)【要約】【課題】空気中の塵埃を遠心分離によって除去するサイクロン式集塵装置に関して、高い集塵性能と低い圧力損失を両立した集塵装置を提供することを目的とする。【解決手段】集塵装置１は円筒２の軸方向の一端に翼列４を、他端に排気口５を備えており、翼列４と排気口５の間には案内板７を備えている。塵埃を含む空気が集塵装置１に流入する際、翼列４によってその気流に回転が与えられ、旋回流が生じる。この旋回流による遠心力のために、塵埃は外方に分離され、落下集塵される。このとき案内板７があるので、翼列４を通過した気流は排気口５に直接向かうことができず、軸心近傍からより外方に誘導される。したがってより外向きの旋回流が生じるので、塵埃の分離が促進される。また極端に風路を狭める必要がないので、圧力損失をほとんど増大させない。よって、高い集塵性能と低い圧力損失を両立した集塵装置を提供することができる。【選択図】図２
2010207745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒の軸方向の一端に、羽根が前記略円筒の周方向に複数配置された翼列を備え、他端に排気口を備えたサイクロン式集塵装置であって、前記翼列を通過した気流を前記略円筒外周側へ誘導する案内板を設けたことを特徴とする集塵装置。
【請求項２】
略円筒の軸方向の一端に、羽根が前記略円筒の周方向に複数配置された翼列を備え、他端に排気口を備えたサイクロン式集塵装置であって、前記翼列と前記排気口の間において、前記略円筒の軸心近傍に案内板を設けたことを特徴とする集塵装置。
【請求項３】
翼列を支持するハブを備え、前記ハブと案内板を一体としたことを特徴とする請求項１または２に記載の集塵装置。
【請求項４】
翼列と案内板の間に空間を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の集塵装置。
【請求項５】
案内板が円盤であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の集塵装置。
【請求項６】
案内板が、上面を上流側に、底面を下流側に向けて配置された略円錐台形状の部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の集塵装置。
【請求項７】
略円錐台形状の部材の側面が曲率を持ち、気流をより略円筒外周側へ誘導するように湾曲していることを特徴とする請求項６に記載の集塵装置。
【請求項８】
略円筒と案内板の間に形成される風路の最小面積が、翼列の羽根間によって形成される風路面積または排気口の面積以上であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の集塵装置。
【請求項９】
排気口の周縁が略円筒内部側に突出していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の集塵装置。
【請求項１０】
排気口の周縁が略円筒内部側に突出しており、その端部がＲ形状であることを特徴とする請求項９に記載の集塵装置。
【請求項１１】
略円筒壁面の一部に、前記略円筒外に通じる塵埃排出口を設けたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の集塵装置。
【請求項１２】
塵埃排出口を介して略円筒と連通する集塵室を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の集塵装置。
【請求項１３】
集塵室が着脱可能であることを特徴とした請求項１２に記載の集塵装置。
【請求項１４】
集塵室が透明な部材で構成されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の集塵装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の集塵装置の下流にフィルタまたは電気集塵装置を備えた空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気中の塵埃を遠心分離によって除去するサイクロン式集塵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅の換気システムや掃除機等に広く採用されているサイクロン式集塵装置は接線流入式のものである（この方式の装置を以下普通型サイクロンと記載する）。普通型サイクロンは一般に二重円筒構造を有しており、外筒の接線方向から空気を吸引することで、旋回流を生じさせる。気流は旋回しながら下降した後、装置下部で反転上昇し、内筒から排気される。このような普通型サイクロンは集塵性能が優れている反面、装置寸法が大きい、圧力損失が大きい等の課題がある。
【０００３】
接線流入式の他に、吸気口に案内翼列を配置して気流に回転を与える方式があり、これは流入気流がサイクロン筒体の軸方向に進入してくることが多いので軸流式と言われる（この方式の装置を以下軸流サイクロンと記載する）。軸流サイクロンでは流入した空気が軸方向に反転することなく、軸に沿って一方向に流れるので、普通型サイクロンに比べて圧力損失が小さい。しかしその反面、気流の回転が不十分なため集塵性能は劣る（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
これに対し、軸流サイクロンの吸気口の所定領域に、吸気を遮る吸気遮断領域を設け、さらにその大きさを排気口の５０％以上とする、より好ましくは吸気遮断領域の大きさを排気口以上とすることで、集塵性能を向上させた集塵装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】井伊谷鋼一編著「集塵装置」日刊工業新聞社、１９６３年９月２８日、１２６−１７３頁
【特許文献１】特開２００８−３６５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の集塵装置は、集塵性能を向上させるために吸気口または排気口を小さくする必要があり、圧力損失の増大を招く。したがって高い集塵性能と低い圧力損失を両立できないという課題があった。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、高い集塵性能と低い圧力損失を両立した集塵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の集塵装置は、略円筒の軸方向の一端に、羽根が前記略円筒の周方向に複数配置された翼列を備え、他端に排気口を備えたサイクロン式集塵装置であって、前記翼列を通過した気流を前記略円筒外周側へ誘導する案内板を設けたことを特徴としている。
【０００８】
この構成により、翼列を通過した気流は排気口に直接向かうことができず、より外方へ誘導される。したがってより外向きの旋回流が生じるので、塵埃の分離が促進される。また極端に風路を狭める必要がないので、圧力損失をほとんど増大させない。すなわち圧力損失をほとんど増大させずに集塵性能を向上できるので、高い集塵性能と低い圧力損失を両立した集塵装置を提供することができる。
【０００９】
また、本発明の集塵装置は、略円筒の軸方向の一端に、羽根が前記略円筒の周方向に複数配置された翼列を備え、他端に排気口を備えたサイクロン式集塵装置であって、前記翼列と前記排気口の間において、前記略円筒の軸心近傍に案内板を設けてもよい。
【００１０】
この構成により、翼列を通過した気流は排気口に直接向かうことができず、軸心近傍からより外方に誘導される。したがってより外向きの旋回流が生じるので、塵埃の分離が促進される。また極端に風路を狭める必要がないので、圧力損失をほとんど増大させない。すなわち圧力損失をほとんど増大させずに集塵性能を向上できるので、高い集塵性能と低い圧力損失を両立した集塵装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、翼列を通過した気流は排気口に直接向かうことができず、より外方へ誘導される。したがってより外向きの旋回流が生じるので、塵埃の分離が促進される。また極端に風路を狭める必要がないので、圧力損失をほとんど増大させない。すなわち圧力損失をほとんど増大させずに集塵性能を向上できるので、高い集塵性能と低い圧力損失を両立した集塵装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明は、略円筒の軸方向の一端に、羽根が前記略円筒の周方向に複数配置された翼列を備え、他端に排気口を備えたサイクロン式集塵装置であって、前記翼列を通過した気流を前記略円筒外周側へ誘導する案内板を設けたことを特徴とする集塵装置である。
【００１３】
塵埃を含む空気が装置に流入する際、略円筒の軸方向の一端（吸気口）に配置された翼列によってその気流に回転が与えられ、略円筒内部で旋回流が生じる。この旋回流による遠心力のために、塵埃は外方（略円筒外周側）に分離され、落下集塵される。このとき案内板があるので、翼列を通過した気流は排気口に直接向かうことができず、より外方へ誘導される。したがってより外向きの旋回流が生じるので、塵埃の分離が促進される。また極端に風路を狭める必要がないので、圧力損失をほとんど増大させない。すなわち圧力損失をほとんど増大させずに集塵性能を向上できるので、高い集塵性能と低い圧力損失を両立した集塵装置を提供することができる。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、略円筒の軸方向の一端に、羽根が前記略円筒の周方向に複数配置された翼列を備え、他端に排気口を備えたサイクロン式集塵装置であって、前記翼列と前記排気口の間において、前記略円筒の軸心近傍に案内板を設けたことを特徴とする集塵装置である。
【００１５】
翼列と排気口の間において、略円筒の軸心近傍に案内板があるので、翼列を通過した気流は排気口に直接向かうことができず、軸心近傍からより外方に誘導される。したがってより外向きの旋回流が生じるので、塵埃の分離が促進される。また極端に風路を狭める必要がないので、圧力損失をほとんど増大させない。すなわち圧力損失をほとんど増大させずに集塵性能を向上できるので、高い集塵性能と低い圧力損失を両立した集塵装置を提供することができる。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、翼列を支持するハブを備え、前記ハブと案内板を一体としたことを特徴とする請求項１または２に記載の集塵装置である。
【００１７】
これにより、翼列を通過した気流は排気口に直接向かうことができず、より外方に誘導される。したがってより外向きの旋回流が生じるので、塵埃の分離が促進される。また極端に風路を狭める必要がなく、さらに案内板はハブと一体なので気流を大きく乱すことなく外方へ誘導でき、圧力損失をほとんど増大をさせない。
【００１８】
本発明の請求項４に記載の発明は、翼列と案内板の間に空間を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の集塵装置である。
【００１９】
これにより、翼列の羽根間によって形成される風路を閉塞せず、翼列と案内板の間に風路が形成されるので、圧力損失の増大を抑制することができる。この空間は小さすぎると圧力損失の増大を招くが、ある一定以上大きくても圧力損失の増大を抑制する効果は頭打ちとなる。したがってこの空間は圧力損失を増大させない範囲で、できるだけ小さくすることが、装置を小型にできるので好ましい。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の発明は、案内板が円盤であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の集塵装置である。
【００２１】
これにより、単純な構造の部材で外向きの旋回流を発生させ、塵埃の分離を促進することができる。したがって、集塵装置の構成をより単純にすることができ、製造等が容易になる。
【００２２】
本発明の請求項６に記載の発明は、案内板が、上面を上流側に、底面を下流側に向けて配置された略円錐台形状の部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の集塵装置である。
【００２３】
これにより、気流は略円錐台の側面に沿って徐々に外方へ導かれるため、圧力損失の増大を抑制しつつ、塵埃の分離を促進することができる。略円錐台の底面は閉塞していても、していなくても構わないが、材料削減の観点から底面が開口したシェル状の構造とするのが好ましい。
【００２４】
本発明の請求項７に記載の発明は、略円錐台形状の部材の側面が曲率を持ち、気流をより略円筒外周側へ誘導するように湾曲していることを特徴とする請求項６に記載の集塵装置である。
【００２５】
これにより、より外向きの旋回流を発生させることができる。
【００２６】
本発明の請求項８に記載の発明は、略円筒と案内板の間に形成される風路の最小面積が、翼列の羽根間によって形成される風路面積または排気口の面積以上であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の集塵装置である。
【００２７】
略円筒内部に形成される風路は、翼列、案内板、排気口等によって狭められる。略円筒と案内板の間に形成される風路の最小面積Ｓ１が、翼列の羽根間によって形成される風路面積Ｓ２または排気口の面積Ｓ３以上であれば、案内板の圧力損失への影響は小さい。より好ましくは、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の値をおよそ一致させることであり、要望する集塵性能を満たす範囲で、その値をできるだけ大きくすれば圧力損失を低減でき、逆に要望する圧力損失を満たす範囲で、その値をできるだけ小さくすれば集塵性能を向上できる。ただし、Ｓ１の値が大きすぎると案内板の作用、効果は得られず、逆に小さすぎると圧力損失が極端に増大する上、十分な旋回流が発生せず、集塵性能も低下すると考えられる。
【００２８】
本発明の請求項９に記載の発明は、排気口の周縁が略円筒内部側に突出していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の集塵装置である。
【００２９】
これにより、空気が排気口から排気されるときに、分離されず気流に乗っている塵埃が突出部分に衝突する等して、その排出を抑制できるので、集塵性能をより向上させることができる。
【００３０】
本発明の請求項１０に記載の発明は、排気口の周縁が略円筒内部側に突出しており、その端部がＲ形状であることを特徴とする請求項９に記載の集塵装置である。
【００３１】
これにより、圧力損失の増大を抑制しつつ、塵埃の排出を抑制でき、集塵性能をより向上させることができる。
【００３２】
本発明の請求項１１に記載の発明は、略円筒壁面の一部に、前記略円筒外に通じる塵埃排出口を設けたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の集塵装置である。
【００３３】
塵埃排出口を設けずに集塵を行うと、一度分離され略円筒壁面等に堆積した塵埃が気流によって再飛散し、集塵性能が低下するおそれがある。また長期間の使用等により堆積した塵埃が増加すると、再飛散の可能性は高まる。これに対し、塵埃排出口を設け、分離された塵埃を略円筒（分離空間）外、例えば屋外や集塵室に排出することで、集塵性能の低下を防止できる。
【００３４】
本発明の請求項１２に記載の発明は、塵埃排出口を介して略円筒と連通する集塵室を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の集塵装置である。
【００３５】
これにより、集塵した塵埃は集塵室に貯留されるので、再飛散しにくく、装置を長期間連続して使用できる。
【００３６】
本発明の請求項１３に記載の発明は、集塵室が着脱可能であることを特徴とした請求項１２に記載の集塵装置である。
【００３７】
これにより、使用者が集塵した塵埃を適時廃棄することができる。
【００３８】
本発明の請求項１４に記載の発明は、集塵室が透明な部材で構成されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の集塵装置である。
【００３９】
これにより、使用者はどの程度塵埃が溜まったかを目で確認することができ、塵埃を廃棄する時期が容易に分かる。
【００４０】
本発明の請求項１５に記載の発明は、請求項１乃至１４のいずれかに記載の集塵装置の下流にフィルタまたは電気集塵装置を備えた空気清浄機である。
【００４１】
一般家庭用の空気清浄機では、高性能フィルタや電気集塵装置の上流に目の粗いプレフィルタを備え、これで粗大な塵埃を捕集することで、高性能フィルタ等の目詰まりを防止している。しかしこの構成では使用者がプレフィルタに付着した塵埃を掃除機等を用いて適時掃除する必要があり、メンテナンス性に課題があった。本発明の集塵装置をプレフィルタに替えて高性能フィルタ等の上流に設置することで、メンテナンス作業は集塵室に溜まった塵埃を廃棄する等容易で、またメンテナンス期間を十分長くすることができる。したがってメンテナンス性に優れた空気清浄機を提供することができる。
【００４２】
以下、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。
【００４３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の集塵装置の斜視図である。図２は集塵装置円筒の軸を含む鉛直方向の面で切断した斜視側面断面図である。図３は図２を断面に垂直に見た側面断面図である。図４は集塵装置円筒の軸に垂直な面で切断した斜視正面断面図である。
【００４４】
実施の形態１の集塵装置の構成を説明する。
【００４５】
集塵装置１は、円筒２の軸方向の一端（吸気口）に、羽根３が円筒２の周方向に複数配置された翼列４を備え、他端に排気口５を備えている。
【００４６】
翼列４は軸心近傍でハブ６によって支持されており、翼列４と排気口５の間には案内板７を備えている。案内板７はリング状の円盤であり、円筒２と同軸上に配置され、ハブ６によって支持されている。また翼列４と案内板７の間には、図３中の矢印で示す空間がある。
【００４７】
また、排気口５の周縁は円筒２内部側に突出してリブ８を形成している。
【００４８】
また、円筒２外周壁面の一部に、塵埃排出口９を備え、これを介して円筒２と連通する集塵室１０を備えている。
【００４９】
実施の形態１の集塵装置の作用を説明する。
【００５０】
送風手段（図示せず）によって塵埃を含む空気が集塵装置１に流入する際、円筒２の吸気口に配置された翼列４によってその気流に回転が与えられ、円筒２内部で旋回流が生じる。この旋回流による遠心力のために、塵埃は外方（円筒２外周側）に分離され、落下集塵される。
【００５１】
このとき、翼列４と排気口５の間に案内板７があるので、翼列４を通過した気流は排気口５に直接向かうことができず、軸心近傍からより外方に誘導される。したがってより外向きの旋回流が生じるので、塵埃の分離が促進される。
【００５２】
また、リブ８を備えているので、空気が排気口５から排気されるときに、分離されず気流に乗っている塵埃がこれに衝突する等して、その排出を抑制できる。
【００５３】
また、塵埃排出口９と集塵室１０を備えているので、分離された塵埃は塵埃排出口９から集塵室１０に排出され、貯留される。
【００５４】
実施の形態１の集塵装置の効果を説明する。
【００５５】
案内板７によってより外向きの旋回流が生じるので、塵埃の分離が促進される。また極端に風路を狭める必要がないので、圧力損失をほとんど増大させない。すなわち圧力損失をほとんど増大させずに集塵性能を向上できるので、高い集塵性能と低い圧力損失を両立した集塵装置を提供することができる。
【００５６】
また、翼列４と案内板７の間に空間があるので、翼列４の羽根３間によって形成される風路を閉塞せず、翼列４と案内板７の間に風路が形成される。したがって、圧力損失の増大を抑制することができる。この空間は小さすぎると圧力損失の増大を招くが、ある一定以上大きくても圧力損失の増大を抑制する効果は頭打ちとなる。したがってこの空間は圧力損失を増大させない範囲で、できるだけ小さくすることが、装置を小型にできるので好ましい。
【００５７】
また、案内板７をリング状の円盤としたことで、単純な構造の部材で外向きの旋回流を発生させ、塵埃の分離を促進することができる。したがって、集塵装置の構成をより単純にすることができ、製造等が容易になる。
【００５８】
また、リブ８を備えているので、空気が排気口５から排気されるときに、分離されず気流に乗っている塵埃がこれに衝突する等して、その排出を抑制できる。したがって、集塵性能をより向上させることができる。
【００５９】
また、分離された塵埃は塵埃排出口９から集塵室１０に排出され、貯留される。塵埃排出口９を設けずに集塵を行うと、一度分離され円筒２壁面等に堆積した塵埃が気流によって再飛散し、集塵性能が低下するおそれがある。また長期間の使用等により堆積した塵埃が増加すると、再飛散の可能性は高まる。これに対し、塵埃排出口９を設け、分離された塵埃を円筒２（分離空間）外に排出することで、集塵性能の低下を防止でき、装置を長期間連続して使用できる。
【００６０】
また、円筒２と案内板７の間に形成される風路の最小面積Ｓ１が、翼列４の羽根３間によって形成される風路面積Ｓ２または排気口の面積Ｓ３以上であることが好ましい。実施の形態１におけるＳ１とは、円筒２の軸に垂直な面において、案内板７外周と円筒２内周で描かれるリング状の平面の面積である。Ｓ２とは、２枚の羽根３に挟まれた風路の最小面積に羽根３の枚数（ここでは１８枚）を乗じた値である。Ｓ３とは、円筒２の軸に垂直な面において、排気口５の周縁が描く円の面積である。円筒２内部に形成される風路は、翼列４、案内板７、排気口５等によって狭められる。Ｓ１が、Ｓ２またはＳ３以上であれば、案内板７の圧力損失への影響は小さい。より好ましくは、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の値をおよそ一致させることであり、要望する集塵性能を満たす範囲で、その値をできるだけ大きくすれば圧力損失を低減でき、逆に要望する圧力損失を満たす範囲で、その値をできるだけ小さくすれば集塵性能を向上できる。ただし、Ｓ１の値が大きすぎると案内板７の作用、効果は得られず、逆に小さすぎると圧力損失が極端に増大する上、十分な旋回流が発生せず、集塵性能も低下すると考えられる。
【００６１】
なお、分離空間部分を構成する円筒は、端面が楕円等の略円筒でもよい。
【００６２】
なお、翼列を支持するハブは備えていなくてもよい。この場合、翼列は円筒内壁等によって支持される。また案内板は翼列の一部や円筒内壁の一部等によって支持される。
【００６３】
なお、集塵室を着脱可能としてもよい。これにより、使用者が集塵した塵埃を適時廃棄することができる。
【００６４】
なお、集塵室を透明な部材で構成してもよい。これにより、使用者はどの程度塵埃が溜まったかを目で確認することができ、塵埃を廃棄する時期が容易に分かる。
【００６５】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２の集塵装置を、円筒の軸を含む鉛直方向の面で切断した斜視側面断面図である。図６は図５を断面に垂直に見た側面断面図である。
【００６６】
実施の形態２の集塵装置の構成を説明する。
【００６７】
実施の形態２の基本的な構成は実施の形態１と同様であるので、異なる点を説明する。
【００６８】
翼列４を形成する羽根３は、平板ではなく曲率を有している。
【００６９】
また、リング状の円盤に替えて、円筒２と同軸上に、上面を上流側に、底面を下流側に向けて配置された略円錐台形状の案内板１１を備えている。略円錐台形状の案内板１１はハブ６と一体に形成されており、またその側面は曲率を持ち、湾曲している。
【００７０】
また、リブ８の端部がＲ形状である。
【００７１】
なお、実施の形態１と同様に翼列４と略円錐台形状の案内板１１の間には、図６中の矢印で示す空間がある。
【００７２】
実施の形態２の集塵装置の作用、効果を説明する。
【００７３】
実施の形態２の基本的な作用、効果は実施の形態１と同様であるので、異なる点を説明する。
【００７４】
略円錐台形状の案内板１１により、気流は略円錐台の側面に沿って徐々に外方へ導かれるため、圧力損失の増大を抑制しつつ、塵埃の分離を促進することができる。略円錐台の底面は閉塞していても、していなくても構わないが、材料削減の観点から底面が開口したシェル状の構造とするのが好ましい。
【００７５】
また、略円錐台形状の案内板１１はハブ６と一体に形成されているので、気流を大きく乱すことなく外方へ誘導でき、圧力損失をほとんど増大をさせない。
【００７６】
また、略円錐台形状の案内板１１の側面は曲率を持ち、気流をより円筒２外周側へ誘導するように湾曲しているので、より外向きの旋回流を発生させることができる。
【００７７】
また、リブ８の端部がＲ形状であるので、圧力損失の増大を抑制しつつ、塵埃の排出を抑制でき、集塵性能をより向上させることができる。
【００７８】
したがって、圧力損失をほとんど増大させずに集塵性能を向上できるので、高い集塵性能と低い圧力損失を両立した集塵装置を提供することができる。
【００７９】
なお、羽根３の形状は実施の形態１、２に限らず、集塵性能の向上や圧力損失の低減の観点から適宜設計すればよい。
【００８０】
なお、実施の形態１または２の集塵装置の下流にフィルタまたは電気集塵装置を、さらにその下流に送風手段を設置して、空気清浄機を構成してもよい。一般家庭用の空気清浄機では、高性能フィルタや電気集塵装置の上流に目の粗いプレフィルタを備え、これで粗大な塵埃を捕集することで、高性能フィルタ等の目詰まりを防止している。しかしこの構成では使用者がプレフィルタに付着した塵埃を掃除機等を用いて適時掃除する必要があり、メンテナンス性に課題があった。本発明の集塵装置をプレフィルタに替えて高性能フィルタ等の上流に設置することで、メンテナンス作業は集塵室に溜まった塵埃を廃棄する等容易で、またメンテナンス期間を十分長くすることができる。したがってメンテナンス性に優れた空気清浄機を提供することができる。
【実施例】
【００８１】
実施の形態１の構成を基本に、構成要素を変化させた実施例１〜６を用い、集塵率と圧力損失を測定した。また案内板やリブのない比較例１および２についても同様の測定を行った。
【００８２】
測定方法を説明する。
【００８３】
集塵装置を風量チャンバーに接続し、６ｍ3／分の空気を流通させ、このときの圧力損失を測定した。また集塵装置の吸気口の手前約６００ｍｍの位置から模擬塵埃を噴霧し、集塵装置に吸引させて集塵率を測定した。噴霧方法は、模擬塵埃を入れたプラスチック容器にポンプで空気を送り込み、塵埃を舞い上がらせることで行った。また試験前後で容器と集塵装置を秤量し、容器の重量変化を塵埃の噴霧量、集塵装置の重量変化を集塵量として、集塵量／噴霧量＝集塵率（％）を算出した。模擬塵埃は居室内等で舞い上がる細かい繊維状のごみを想定し、コットンリンタを用いた。
【００８４】
集塵装置の構成要素のうち、羽根枚数１８枚、円筒外径２９０ｍｍ、円筒長さ１７０ｍｍ、装置高さ３９５ｍｍは全ての装置に共通である。これ以外の構成要素と、集塵率および圧力損失の測定結果を表１に示す。なお表１中の距離とは、翼列背面から案内板までの距離であり、直径とはリング状の円盤の外径である。またリブ長さとは、リブの軸方向長さである。また−記号は該当する構成要素を備えていないことを示す。
【００８５】
【表１】
2010207745.tif 000003
【００８６】
コットンリンタは微小で、また軽くて舞い上がりやすいため、サイクロン式集塵装置では捕集が比較的難しいと考えられる。比較例１では圧力損失は非常に低いが、集塵率も低かった。吸気口と排気口の関係を特許文献１に準じて構成した比較例２は、比較例１に比べて集塵率は向上したが、圧力損失が大幅に増大した。
【００８７】
これに対して、案内板を備えた実施例３は圧力損失がほとんど増大せずに集塵率が向上した。これは案内板によってより外向きの旋回流が生じ、塵埃の分離が促進されたためだと考えられる。また実施例３にリブを備えた実施例５は、圧力損失の増大を抑えつつさらに集塵率が向上した。
【００８８】
実施例１と３を比較すると、案内板の位置は翼列の直後（距離０ｍｍ）より、１５ｍｍ離した方が圧力損失は低減された。これは、翼列の羽根間によって形成される風路を閉塞せず、翼列と案内板の間に風路が形成されたためだと考えられる。一方、実施例５と６を比較すると、案内板を翼列から１５ｍｍ離した場合と、３０ｍｍ離した場合とでは集塵率と圧力損失はほぼ一致した。これは、距離１５ｍｍの位置で、翼列と案内板の間に十分な広さの風路が形成されており、それ以上翼列と案内板を離しても圧力損失を低減する効果がなかったのだと考えられる。すなわち、案内板の位置は翼列に近すぎると圧力損失の増大を招き、遠すぎても圧力損失の増大を抑制する効果が頭打ちとなる。よって、装置を小型に構成するために、圧力損失を増大させない範囲で、案内板をできるだけ翼列に近づけることが好ましい。実施例１〜６のような寸法であれば、この距離は１５ｍｍ程度あれば十分である。
【００８９】
また、実施例１と２、３と４を比較すると、案内板が大きすぎると圧力損失の増大を招くばかりか、集塵率も低下した。ここで、案内板の直径が２００ｍｍのときは、円筒と案内板の間に形成される風路の最小面積Ｓ１と、排気口の面積Ｓ３の値はおよそ一致するが、２５０ｍｍのときはＳ１がＳ３の半分以下になる。この結果から、Ｓ３に対しＳ１が小さすぎる（案内板が大きすぎる）と、圧力損失が大幅に増大してしまうことが確認できた。またＳ１が小さすぎると、圧力損失が増大するばかりか集塵率まで低下した。これは大きすぎる案内板によって十分な旋回流が発生できなかったためだと考えられる。したがって、Ｓ１はＳ３以上であることが好ましい。ただし、Ｓ１の値が大きすぎる（案内板が小さすぎる）と案内板の作用、効果は得られないと予想される。
【００９０】
また、実施例５と比較例１の装置内部の空気の流れを、コンピュータでシミュレーションした。その結果を図７および８に示す。図７は、装置円筒の軸方向における翼列と案内板の間の位置で、軸に垂直な面で切断した正面断面図に、気流の向きを矢印で示した図である。図８は、軸を含む鉛直方向の面で切断した側面断面図に、気流の向きを矢印で示した図である。
【００９１】
図７より、実施例５は比較例１に比べてより外向きの旋回流が生じた。また図８より、比較例１では翼列を通過した気流が、旋回しながらも直接的に排気口に向かうのに対し、実施例５では気流が排気口に直接向かうことができず、より外方へ誘導される様子が確認できた。したがって、案内板によって集塵性能が向上する理由は、より外向きの旋回流が発生するためであることが、コンピュータシミュレーションからも推測された。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明の集塵装置はフィルタ等を使用しないサイクロン式であり、高い集塵性能と低い圧力損失を両立しているので有用である。これは、外気を室内に取り入れる住宅用換気システムや、室内の空気を循環しながら使用するエアコン、空気清浄機等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態１の集塵装置の斜視図
【図２】同斜視側面断面図
【図３】同側面断面図
【図４】同斜視正面断面図
【図５】本発明の実施の形態２の集塵装置の斜視側面断面図
【図６】同側面断面図
【図７】本発明の実施例５のシミュレーション結果を示す正面断面図
【図８】同側面断面図
【符号の説明】
【００９４】
１    集塵装置
２    円筒
３    羽根
４    翼列
５    排気口
６    ハブ
７    案内板
８    リブ
９    塵埃排出口
１０  集塵室
１１  略円錐台形状の案内板
【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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【図７】
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【図８】
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