(57)【要約】【課題】効率的に集塵できるサイクロンの形状を得ること。【解決手段】サイクロン１において、サイクロン本体部２を構成する円柱形状部３の内周面と前記排出筒状部６の外周面との間の長さをｄとし、吸込筒状部５の長方形の前記サイクロン本体部２の軸線直角面方向の幅の長さをａとして、ｄが１．５ａ以上２．５ａ以下となるように構成する。もしくは、排出筒状部６の外周面の直径をＤｅとし、前記サイクロン本体部２の軸線方向の他端部の円錐台形状部４の端部の内周面の直径をＢとして、Ｂが１．３Ｄｅ以上２．０Ｄｅ以下となるように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円錐台形状で形成された円錐台形状部と外郭が円柱形状で形成された円柱形状部とが軸線方向に接続された構成のサイクロン本体部と、
前記サイクロン本体部の軸線方向の一端部の円柱形状部の外郭面の接線方向に接続され、断面が長方形に形成され開口端が吸込口とされる吸込筒状部と、
前記サイクロン本体部の軸線方向の一端部の円柱形状部の軸端面に配設される円柱形状の排出筒状部と、
前記排出筒状部の外周から円柱形状部の端部まで伸びることでサイクロン本体部の外郭の一部を形成するプレート状の天板部と、を有するサイクロンであって、
前記サイクロン本体部を構成する円柱形状部の内周面と前記排出筒状部の外周面との間の長さをｄとし、前記吸込筒状部の長方形の前記サイクロン本体部の軸線直角面方向の幅の長さをａとして、ｄが１．５ａ以上２．５ａ以下となるように構成されていることを特徴とするサイクロン。
【請求項２】
円錐台形状で形成された円錐台形状部と外郭が円柱形状で形成された円柱形状部とが軸線方向に接続された構成のサイクロン本体部と、
前記サイクロン本体部の軸線方向の一端部の円柱形状部の外郭面の接線方向に接続され、断面が長方形に形成され開口端が吸込口とされる吸込筒状部と、
前記サイクロン本体部の軸線方向の一端部の円柱形状部の軸端面に配設される円柱形状の排出筒状部と、
前記排出筒状部の外周から円柱形状部の端部まで伸びることでサイクロン本体部の外郭の一部を形成するプレート状の天板部と、を有するサイクロンであって、
前記排出筒状部の外周面の直径をＤｅとし、前記サイクロン本体部の軸線方向の他端部の円錐台形状部の端部の内周面の直径をＢとして、Ｂが１．３Ｄｅ以上２．０Ｄｅ以下となるように構成されていることを特徴とするサイクロン。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたサイクロンであって、
前記吸込筒状部の吸込口の長方形の軸線方向の長さをｂとし、前記サイクロン本体の円柱形状部の内周の直径をＤとし、前記排出筒状部が前記天板部より内方に突出する長さをｓとし、前記サイクロン本体部の円柱状部の軸線方向の長さをｈとし、前記サイクロン本体部の軸線方向の長さをＨとして、
ａが７ｍｍ以上１４ｍｍ以下、
ｂが２８ｍｍ以上４６ｍｍ以下、
Ｄが６５ｍｍ以上８４ｍｍ以下、
Ｄｅが３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下、
ｓが５０ｍｍ以上７０ｍｍ以下、
ｈが６０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、
Ｈが１８０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下、
Ｂが２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下、
として構成されていることを特徴とするサイクロン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、集塵に使用するサイクロンに関する。更には、吸引作用によりサイクロン部に被処理物を吸引するサイクロンに関する。
【背景技術】
【０００２】
サイクロンは様々な用途に使用される装置であるが、集塵用に使用することも広く知られている。集塵に使用するサイクロンは遠心分離によって粉塵を分離する構造であるため、サイクロン内に導入する際の導入速度を早くすることが一般的である。
このようなものの一例として、標準型の寸法比を記載している文献が存在する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−２７５６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者が当該標準型の寸法比を満たす小型サイクロンを用いてセメント粉及びコンクリ粉の捕集実験を行ったところ、その捕集効率は８０〜９０％程度であった。そのため、本発明者はより効率的に捕集を行うことを可能にすることができないかと考えた。特に、サイクロンの形状を変えることで捕集効率を高くすることができないかと考えた。
【０００５】
本発明は、係る観点からなされたもので、効率的に集塵できるサイクロンの形状を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明は、以下に記す構成のサイクロンとした。
先ず、第１の発明は、円錐台形状で形成された円錐台形状部と外郭が円柱形状で形成された円柱形状部とが軸線方向に接続された構成のサイクロン本体部と、前記サイクロン本体部の軸線方向の一端部の円柱形状部の外郭面の接線方向に接続され、断面が長方形に形成され開口端が吸込口とされる吸込筒状部と、前記サイクロン本体部の軸線方向の一端部の円柱形状部の軸端面に配設される円柱形状の排出筒状部と、前記排出筒状部の外周から円柱形状部の端部まで伸びることでサイクロン本体部の外郭の一部を形成するプレート状の天板部と、を有するサイクロンであって、前記サイクロン本体部を構成する円柱形状部の内周面と前記排出筒状部の外周面との間の長さをｄとし、前記吸込筒状部の長方形の前記サイクロン本体部の軸線直角面方向の幅の長さをａとして、ｄが１．５ａ以上２．５ａ以下となるように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
第１の発明であれば、ｄが１．５ａ以上２．５ａ以下の条件を満たすので、サイクロン本体に突入する際の面積が相対的に広くなり流速が落ちるので、粉塵を壁面に沿ってスムーズに旋回気流に乗せることが可能となる。
【０００８】
第２の発明は、円錐台形状で形成された円錐台形状部と外郭が円柱形状で形成された円柱形状部とが軸線方向に接続された構成のサイクロン本体部と、前記サイクロン本体部の軸線方向の一端部の円柱形状部の外郭面の接線方向に接続され、断面が長方形に形成され開口端が吸込口とされる吸込筒状部と、前記サイクロン本体部の軸線方向の一端部の円柱形状部の軸端面に配設される円柱形状の排出筒状部と、前記排出筒状部の外周から円柱形状部の端部まで伸びることでサイクロン本体部の外郭の一部を形成するプレート状の天板部と、を有するサイクロンであって、前記排出筒状部の外周面の直径をＤｅとし、前記サイクロン本体部の軸線方向の他端部の円錐台形状部の端部の内周面の直径をＢとして、Ｂが１．３Ｄｅ以上２．０Ｄｅ以下となるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明であれば、サイクロン下端の寸法が相対的に広いので、速度の速い領域が、サイクロンの下方になり、粉塵がサイクロン出口より排出されることを抑制することが可能となる。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明であって、前記吸込筒状部の吸込口の長方形の軸線方向の長さをｂとし、前記サイクロン本体の円柱形状部の内周の直径をＤとし、前記排出筒状部が前記天板部より内方に突出する長さをｓとし、前記サイクロン本体部の円柱状部の軸線方向の長さをｈとし、前記サイクロン本体部の軸線方向の長さをＨとして、ａが７ｍｍ以上１４ｍｍ以下、ｂが２８ｍｍ以上４６ｍｍ以下、Ｄが６５ｍｍ以上８４ｍｍ以下、Ｄｅが３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下、ｓが５０ｍｍ以上７０ｍｍ以下、ｈが６０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、Ｈが１８０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下、Ｂが２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下、として構成されていることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明であれば、サイクロンはコンパクトな構成でありながら、集塵効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明を利用すれば、効果的に集塵できるサイクロンの形状を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】サイクロンの斜視図である。
【図２】サイクロンの集塵効率を測定するための実験装置を示す図である。
【図３】第１測定条件における投入量と透過量の測定結果を示すグラフである。
【図４】第２測定条件における投入量と透過量の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。
【００１５】
始めに、サイクロン１の形状について、図１を用いて説明する。
図１に示されているように、サイクロン本体部２は円錐台形状部４と円柱形状部３により構成されている。円錐台形状部４と円柱形状部３は互いの軸線方向が一致するように接続されている。円柱形状部３には吸込筒状部５と排出筒状部６が接続されている。吸込筒状部５は被処理対象物をサイクロン本体部２内に導入する部分である。吸込筒状部５は通気方向の垂直断面が長方形である被処理対象物の通路を有している。また、前記吸込筒状部５は、円柱形状部３の外郭面の接線方向に接続されている。
円柱形状部３の一端面と吸込筒状部５の一端面は円柱形状部３の軸に対する垂直面で一致している。また、当該垂直面には円柱形状部３の天板部７が位置している。
排出筒状部６は円筒形状であり、サイクロン本体部２の内部と外部を繋ぐように設けられている。
【００１６】
図１に示すように、上記形状のサイクロン１において、サイクロン本体部２を構成する円柱形状部３の内周面と排出筒状部６の外周面との間の長さをｄとする。また、吸込筒状部５の長方形のサイクロン本体部２の軸線直角面方向の幅の長さをａとする。また、排出筒状部６の外周面の直径をＤｅとする。また、サイクロン本体部２の軸線方向の他端部の円錐台形状部４の端部の内周面の直径をＢとする。また、吸込筒状部５の吸込口の長方形の軸線方向の長さをｂとする。また、サイクロン本体部２の円柱形状部３の内周の直径をＤとする。また、排出筒状部６が天板部７より内方に突出する長さをｓとする。また、サイクロン本体部２の円柱状部の軸線方向の長さをｈとする。また、サイクロン本体部２の軸線方向の長さをＨとする。なお、ｄの値は（Ｄ−Ｄｅ）を半分にした値と一致する。
上記した部分の長さを変えることで集塵能力に対してどのように影響が出るのかを実験した。
【００１７】
今回の実験のために図２に示すような実験装置を作成した。
サイクロン１に吸引させる粉塵混じりの空気を作成するために、サイクロン１の上流側に粉塵含有空気発生装置１０を設けた。当該粉塵含有空気発生装置１０は粉塵飛散ボックス１１に捕集対象物である特定の粒子を供給しながら圧縮空気を吹き込ませる構造である。
粉塵飛散ボックス１１は粉塵を舞わせるために使用される直方体のボックスであり、粉塵を導入するための粉塵導入管１２を接続する。また、粉塵導入管１２には粉塵供給部１３が設けられている。粉塵導入管１２は一端から圧縮空気が導入できるように、圧縮空気導入口１４を設けている。当該圧縮空気導入口１４から導入される圧縮空気により粉塵供給部１３から供給された粉塵を粉塵飛散ボックス１１に送り込むことができる。
当該粉塵含有空気発生装置１０内の粉塵混じりの空気をサイクロン１内に吸引するために、サイクロン１の下流側には図示しない吸引装置を設けている。
【００１８】
上記実験装置に対して、各種寸法を変えて作成したサイクロン１を用意した。実験に使用したサイクロン１の各部の寸法を表１に示す。
【表１】
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表１に示した寸法を満たしたサイクロン１の下部にサイクロン下部集塵ボックス８を取り付けることでサイクロン装置とする。サイクロン下部集塵ボックス８は内寸の縦横高さが各々略９０ｍｍの略立方体形状の容器である。
サイクロン装置の上流側に粉塵含有空気発生装置１０を接続する。また、サイクロン装置の下流側に吸引装置と接続した吸引ホース１５を接続する。
【００１９】
サイクロン装置に粉塵含有空気発生装置１０から流入させる条件及びサイクロン装置から吸引する条件を変化させて、粉塵投入量と粉塵透過量を比較する。実験条件は表２に示すとおり第１測定条件と第２測定条件の二つの条件である。
【表２】
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【００２０】
表１に示した各種寸法のサイクロン１について、表２に示した条件における投入量と透過量を測定した結果を図３及び４に示す。特に、比較例４は標準型の寸法比で形成したサイクロン１である。なお、測定においては３点の投入量について、各々の透過量を測定している。
図３は第１測定条件においての測定結果である。図３に示すように、ｄを１．５ａ以上２．５ａ以下となるように構成した場合、そうでない場合に比べて透過量が少ないことが分かる。また、Ｂを１．３Ｄｅ以上２．０Ｄｅ以下となるように構成した場合、そうでない場合に比べて透過量が少ないことが分かる。
図４は第２測定条件においての測定結果である。図４に示すように、ｄを１．５ａ以上２．５ａ以下となるように構成した場合、そうでない場合に比べて透過量が少ないことが分かる。また、Ｂを１．３Ｄｅ以上２．０Ｄｅ以下となるように構成した場合、そうでない場合に比べて透過量が少ないことが分かる。
また、第１測定条件及び第２測定条件における透過量のばらつきについても検討する。
図３及び４に示された事項を比較することで理解できるように、ｄを１．５ａ以上２．５ａ以下となるように構成した場合、そうでない場合に比べて透過量のばらつきが少ないことが分かる。また、Ｂを１．３Ｄｅ以上２．０Ｄｅ以下となるように構成した場合、そうでない場合に比べて透過量のばらつきが少ないことが分かる。
透過量のばらつきが少ないということは、吸引環境の変化に対して影響されにくいことを表しているものと理解できる。つまり、安定した捕集能力が得られることが理解される。また、投入量に対して透過量が略比例関係にあることから、実験で測定した投入量の範囲外においても、同様な比例関係が維持されることが十分に予想される。
また、本発明者は実験装置を用いた実験だけではなく、シミュレーションによる解析も併せて行った。シミュレーション解析を行った結果、標準型の寸法比によるサイクロンであると、被処理流体の流速がサイクロン本体部２の内部における排出筒状部６端面付近において速くなっていることが理解された。しかし、本発明の条件であれば、排出筒状部６端面付近では被処理流体の流速は速くならず、よりサイクロン下部集塵ボックス８側、特に円錐台形状部４の軸線方向中央部付近において、流速が速くなることが理解された。
本発明の条件であれば、排出筒状部６端面付近における被処理流体の流速が抑えられるので、粉塵が捕集されずに排出されることを抑制できるのではないかと推測される。
【符号の説明】
【００２１】
１      サイクロン
２      サイクロン本体部
３      円柱形状部
４      円錐台形状部
５      吸込筒状部
６      排出筒状部
７      天板部
８      サイクロン下部集塵ボックス
１０    粉塵含有空気発生装置
１１    粉塵飛散ボックス
１２    粉塵導入管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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