(57)【要約】【課題】サイクロンを利用した分離の原理は昔から知られているが、その原理を利用した従来の分離装置はいずれも遠心力が不十分であり、塗装ガンに供給する空気のように高い精度で分離除去効果を要求されるものには適用できなかった。【解決手段】サイクロン筒３と、排出筒３３と、サイクロン筒３と排出筒３３との間の断面環状空間を上下で仕切るように配設され、サイクロン筒３内に上方から流入した圧縮ガスに旋回力を与えて下方サイクロン室３５に送り出す螺旋状プレート２３と、螺旋状プレート２３上に設けられた圧力室３１とを備えている。この分離装置１によれば、旋回流中の水分など等に作用する遠心力を、通常の重力場における自重に対して、３００〜２，０００倍に高めることができ、構造や製造が簡単な割には十分な遠心分離効果を得られる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮ガスからその中に含まれる物質や微生物を分離するサイクロン式分離装置であって、
サイクロン筒と、前記サイクロン筒内に同軸状に入り込んだ排出筒と、前記サイクロン筒と前記排出筒との間の断面環状空間を上下で仕切るように配設され、前記サイクロン筒内に上方から流入した圧縮ガスに旋回力を与えて下方に送り出す螺旋状プレートと、前記螺旋状プレート上に設けられた圧力室とを備えたことを特徴とするサイクロン式分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載したサイクロン式分離装置において、
排出筒の側壁下部には連通穴が形成され、サイクロン筒の下部には中心が開口した螺旋状プレートが配設されて上下で仕切られており、前記排出筒の下端開口は前記螺旋状プレートにより閉塞されていることを特徴とするサイクロン式分離装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載したサイクロン式分離装置において、
サイクロン筒の上端は蓋部で閉塞されており、前記蓋部は下方に向かって凹状に開口した蓋本体と、前記蓋本体の側壁に対向して形成された一対の開口と、前記蓋本体の凹部に形成され一端が前記開口の一方と連通し他端が排出筒の上端開口と連通した排出経路とを有し、前記開口の一方が排出口、他方が流入口になっていることを特徴とするサイクロン式分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮ガスからその中に含まれる物質や微生物を分離するのに適したサイクロン式分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、塗装ガンに供給する空気の場合には水分を予め分離除去しておく必要があるが、そのような場合従来は水分をフィルターに捕捉させたり、エアドライヤーで蒸発させたりすることで分離除去していた。
而して、フィルターを用いた場合には目詰まりを起こすので頻繁に交換しなければならず手間が掛かる。エアドライヤーを用いた場合には費用が負担になる。
【０００３】
ところで、サイクロンを利用した遠心分離の原理は昔から知られており、特許文献１に記載のように、その原理を利用した分離装置は従来から開発されている。
しかしながら、従来の分離装置はいずれも分離除去すべき物質等に掛かる遠心力が不十分であり、塗装ガンに供給する空気のように高い精度で分離除去効果を要求されるものには適用できなかった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０５９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するために、サイクロンを利用した遠心分離の原理を利用し、構造を工夫することで、従来品より分離除去すべき物質等に作用する遠心力を著しく高めることができた分離装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明は、圧縮ガスからその中に含まれる物質や微生物を分離するサイクロン式分離装置であって、サイクロン筒と、前記サイクロン筒内に同軸状に入り込んだ排出筒と、前記サイクロン筒と前記排出筒との間の断面環状空間を上下で仕切るように配設され、前記サイクロン筒内に上方から流入した圧縮ガスに旋回力を与えて下方に送り出す螺旋状プレートと、前記螺旋状プレート上に設けられた圧力室とを備えたことを特徴とするサイクロン式分離装置である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載したサイクロン式分離装置において、排出筒の側壁下部には連通穴が形成され、サイクロン筒の下部には中心が開口した螺旋状プレートが配設されて上下で仕切られており、前記排出筒の下端開口は前記螺旋状プレートにより閉塞されていることを特徴とするサイクロン式分離装置である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載したサイクロン式分離装置において、サイクロン筒の上端は蓋部で閉塞されており、前記蓋部は下方に向かって凹状に開口した蓋本体と、前記蓋本体の側壁に対向して形成された一対の開口と、前記蓋本体の凹部に形成され一端が前記開口の一方と連通し他端が排出筒の上端開口と連通した排出経路とを有し、前記開口の一方が排出口、他方が流入口になっていることを特徴とするサイクロン式分離装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のサイクロン式分離装置によれば、従来品より分離除去すべき物質等に掛かる遠心力を著しく高めることができる。従って、塗装ガンに供給する空気のように高い精度で分離除去効果を要求されるものにも利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の第１の実施の形態に係るサイクロン式分離装置１を、図１から図４にしたがって説明する。この分離装置１は、塗装ガンの空気供給経路に配設することが想定されている。
符号３はサイクロン筒を示し、このサイクロン筒３は断面が円形で同径になっている。サイクロン筒３は上下で開口しており、それぞれの開口側の内壁面には雌ネジが形成されている。
【００１１】
符号５は蓋部を示し、この蓋部５の蓋本体７は円形の天井部と側壁とからなり、下方に向かって凹状に開口している。蓋本体７の天井部には、上面から上方に向かって断面が半円弧状に膨出した円弧状膨出部９が直径方向に沿って延在している。また、蓋本体７の側壁の内方側下端からは下方に向かって短く環状突起１１が延びており、この環状突起１１の外周面には雄ネジが形成されている。蓋本体７の円弧状膨出部９側の両側壁にはそれぞれ円形の開口１３、１５が対向した状態で形成されており、上記開口１３、１５を介して蓋本体７内の空間が外方に向けて開放されている。各開口１３、１５を画定する口縁には雌ネジが形成されている。開口１３が圧縮空気の流入口、開口１５が圧縮空気の排出口となっており、以下、流入口１３、排出口１５と記載する。
分離装置１は圧縮空気の供給経路（図示省略）の途中に介装されており、流入口１３、排出口１５は圧縮空気の供給経路の上流側、下流側の端部にそれぞれ螺合されて接続される。
【００１２】
符号１７は下方に向かって断面が半円弧状に凹んだ円弧状受け部を示し、この円弧状受け部１７は蓋本体７の天井部の下面側に設けられている。円弧状受け部１７は排出口１５から内方に延びている。円弧状受け部１７は円弧状膨出部９と上下対向しており、その間に断面が円形の水平に延びた空間を形成している。
【００１３】
符号１９は断面が円形の接続管部を示す。この接続管部１９は円弧状膨出部９の下面の中心部分から下方に短く延びている。接続管部１９は、上記の水平に延びた空間に対向する側は開口されて連通している。
上記の水平空間とこれに連続した接続管部１９内の鉛直空間とで排出経路２１が構成されており、この排出経路２１の一端は排出口１５と連通し、接続管部１９の下端である他端は開口している。下端側の内壁面には雌ネジが形成されている。
蓋本体７の環状突起１１の外周面がサイクロン筒３の内壁面に螺合して一体に組み立てられている。
【００１４】
符号２３は上部螺旋状プレート（ヘリカルプレートとも言う）を示し、この上部螺旋状プレート２３の中心部分には貫通穴２５が形成され、外周部分には螺旋状の溝２７が形成されている。
上部螺旋状プレート２３は蓋部５の蓋本体７内に収納されている。上部螺旋状プレート２３の上面が蓋部５の接続管部１９の下面に当接し、接着剤などの適宜な固定手段を介して固定されている。なお、貫通穴２５の穴径は接続管部１９の管径と略同じに設定されている。
【００１５】
上部螺旋状プレート２３の固定により、蓋本体７の下側開口が外周部分を除いて閉塞され、上部螺旋状プレート２３の螺旋状溝２７と蓋本体７の内壁面との間に螺旋状の吹き出し経路２９が形成される。圧縮ガスがこの吹き出し経路２９に上方から入り込むと、旋回力が与えられて下方に吹き出すことになる。
また、蓋本体７内の流入口１３と上部螺旋状プレート２３との間の空間は、圧力室３１を構成しており、流入してきた圧縮空気がそこで一時的に満たされてさらに圧縮される。上記圧力室３１を構成する空間は、上部螺旋状プレート２３の直上では円環状になっている。
【００１６】
符号３３は断面が円形の排出筒を示し、この排出筒３３は上端、下端とも開口している。排出筒３３は上段が小径で形成され、中段が下方に向かってテーパー状に広がっており、下段が大径に形成されている。上段の上端側外周面には雄ネジが形成されている。
排出筒３３は上部螺旋状プレート２３の貫通穴２５に下側から挿通され、さらに蓋本体７の接続管部１９の内周面に螺合して一体になっている。
サイクロン筒３の内壁面と排出筒３３の外壁面との間の環状空間がサイクロン室３５を構成している。
【００１７】
符号３７はドレンバルブを示し、このドレンバルブ３７の上面外周側には下方に凹んだ環状溝３９が形成され、そこに複数のドレン穴４１が形成されている。また、ドレンバルブ３７の上面の中心部分には連通穴４３が形成されている。
ドレンバルブ３７の側面上部には雄ネジが形成されており、この側面がサイクロン筒３の内壁面に螺合されて一体になっている。連通穴４３は排出筒３３と同軸状に位置する。
【００１８】
次に、分離作用について、図４にしたがって説明する。
流入口１３から流入してきた圧縮空気は、矢印に示すように、上部圧力室３１内でさらに圧縮された後に、吹き出し経路２９を通過して十分に旋回力が与えられた上で、サイクロン室３５内に吹出される。
そして、圧縮空気はサイクロン室３５内で内壁に沿って高速旋回しながら下降していく。その際、水分には遠心力が掛かるので、内壁に衝突し水滴となって分離される。このようにして水分が分離除去された圧縮空気は、ドレンバルブ３７の上面に衝突すると、旋回を終え、排出筒３３の下端開口から流入し管内を上昇した後、排出経路２１を通過して排出口１５から装置外に排出される。
【００１９】
一方、水滴は、周りの水滴と一緒になって次第に大きくなりながら、自重により内壁に沿って螺旋状に下降していく。
そして、ドレンバルブ３７上に落下し、そのドレン穴４１からドレンバルブ３７の中に落ちていく。
【００２０】
この分離装置１によれば、旋回流中の水分など等に作用する遠心力を、通常の重力場における自重に対して、３００〜２，０００倍に高めることができ、構造や製造が簡単な割には十分な遠心分離効果を得られる。
【００２１】
第２の実施の形態に係るサイクロン式遠心分離装置５１について、図５から図６にしたがって説明する。
第１の実施の形態に係る分離装置１と共通する部分については同じ符号を付すことで説明を省略し、異なる部分についてのみ以下で説明する。
この分離装置５１では、さらに、下部螺旋状プレート５３が配設されている。この下部螺旋状プレート５３は上部螺旋状プレート２３と殆ど同じ構造をしているが、上面側には環状溝５５が形成されている。
また、排出筒３３の側面下部には複数の連通穴５７が形成されている。
【００２２】
下部螺旋状プレート５３はサイクロン筒３の下部に内嵌されて固定されている。また、排出筒３３の下端が下部螺旋状プレート５３の環状溝５５に上側から差し込まれており、排出筒３３の下端開口は下部螺旋状プレート５３によって閉塞されている。
また、サイクロン室３５は、下部螺旋状プレート５３の固定により、その外周部分を除いて上下で閉塞され、下部螺旋状プレート５３の螺旋状溝２７と蓋本体７の内壁面との間に螺旋状の水分誘導経路５９が形成される。
【００２３】
次に、分離作用について説明する。
流入口１３から流入してきた圧縮空気は、第１の実施の形態に係る分離装置１と同様に、旋回流としてサイクロン室３５内に吹出され、水分を遠心分離しながら下降していく。このようにして水分が分離除去された圧縮空気は、下部螺旋状プレート５３の上面に到達すると、サイクロン筒３の内壁面にあった水滴を水分誘導経路５９内に押し入れると共に、自らは下部螺旋状プレート５３上を中心に向かって移動した後、排出筒３３の連通穴５７から外周部分に流入し管内を上昇した後、排出経路２１を通過して排出口１５から装置外に排出される。
【００２４】
一方、水分誘導経路５９に押し入れられた水滴は、旋回しながらドレンバルブ３７上に落下し、そのドレン穴４１からドレンバルブ３７の中に落ちていく。水滴は下方に向かう旋回力が与えられているので、逆流することはない。
従って、この分離装置５１によれば、より高精度に水分を分離除去できる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の分離装置は、塗装ガン用の空気流から水分を除去する場合だけに限定されず、例えば、歯科治療に使う空気流から細菌を除去する場合など、種々の用途の分離装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るサイクロン式分離装置の分解斜視図である。
【図２】図１の分離装置の蓋部を裏側から見た斜視図である。
【図３】図１の分離装置の一部側面断面図である。
【図４】図１の分離装置の分離作用の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るサイクロン式分離装置の分解斜視図である。
【図６】図５の分離装置の一部側面断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…サイクロン式分離装置（第１の実施の形態）
３…サイクロン筒                      ５…蓋部
７…蓋本体                            ９…円弧状膨出部
１１…環状突起                        １３…流入口
１５…排出口                          １７…円弧状受け部
１９…接続管部                        ２１…排出経路
２３…上部螺旋状プレート              ２５…貫通穴
２７…螺旋状溝                        ２９…吹き出し経路
３１…圧力室                          ３３…排出筒
３５…サイクロン室                    ３７…ドレンバルブ
３９…環状溝                          ４１…ドレン穴
４３…連通穴
５１…サイクロン式遠心分離装置（第２の実施の形態）
５３…下部螺旋状プレート              ５５…環状溝
５７…連通穴                          ５９…水分誘導経路
【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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