(57)【要約】【課題】粉塵の捕集効率を高め、圧力損失の高い送風回路を必要とせず、単体で送風可能なサイクロン集塵装置を提供する。【解決手段】上流側から順に軸流送風機３、放電電極と対向電極からなる帯電部４、外筒１６と外筒１６の内側に備わる内円柱１５からなる粉塵移動部１４で構成され、外筒１６の側壁に粉塵排出スリットを、外筒１６の内側側壁全面に外筒電極を、内円柱１５の外側側壁全面に内円柱電極を設け、前記放電電極と前記対向電極の間で放電を起こして粉塵を帯電し、粉塵が内円柱１５から外筒１６へと移動する向きで前記外筒電極と前記内円柱電極の間に電場を設ける。【選択図】図２
2018118190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線上に気流の上流側から順に気流の流入口、軸流送風機、放電電極と対向電極からなる帯電部、外筒と外筒内側に備わる内円柱からなる粉塵移動部、気流の吹出しダクトで構成され、
外筒の側壁に粉塵排出スリットと、前記外筒の内側側壁全面に外筒電極と、内円柱の外側側壁全面に内円柱電極とを設け、
放電電極と対向電極の間で放電を起こして粉塵を帯電し、粉塵が内円柱から外筒へと移動する向きで外筒電極と内円柱電極の間に電場を形成することを特徴とするサイクロン集塵装置。
【請求項２】
直線上に気流の上流側から順に気流の流入口、遠心送風機、螺旋スロープガイドを有する遠心送風機ホルダ、放電電極と対向電極からなる帯電部、外筒と外筒内側に備わる内円柱からなる粉塵移動部、気流の吹出しダクトで構成され、
前記外筒の側壁に粉塵排出スリットと、外筒の内側側壁全面に外筒電極と、内円柱の外側側壁全面に内円柱電極とを設け、
放電電極と対向電極の間で放電を起こして粉塵を帯電し、粉塵が内円柱から外筒へと移動する向きで外筒電極と内円柱電極の間に電場を設けることを特徴とするサイクロン集塵装置。
【請求項３】
粉塵移動部を包み込む粉塵収納箱を有する請求項１および２記載のサイクロン集塵装置。
【請求項４】
粉塵収納箱に中を開ける蓋、もしくは電気掃除機の吸込みノズルを差し込む吸込み孔を設けることを特徴とする請求項３記載のサイクロン集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心作用と電場の作用で空気中の粉塵を取り除く集塵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気集塵作用を組み合わせた従来のサイクロン集塵装置として、特許文献１に示すようなものが知られている。以下、そのサイクロン集塵装置について説明する。
【０００３】
すなわち、図１５に示すように上部側面からの吸込み口１０７を有する外筒１０６、内筒１０５、ダストホッパー１０８、吸込み口１０７の上流側に設置された帯電部１０１で構成される。帯電部１０１は高電圧が印加された放電電極１０２とアースに接続されたアース電極板１０３とで構成され、両者の間でコロナ放電が発生している。また、外筒１０６はアースに接続され、高圧電源１０４により、内筒１０５には高電圧が印加されており、内筒１０５から外筒１０６へ向かう電場が形成されている。
【０００４】
帯電部１０１に導入された空気中の粉塵はコロナ放電によって発生した空気イオンと衝突付着して帯電し、帯電した大気塵は吸込み口１０７から入って内筒１０５と外筒１０６の間を通過する。この時粉塵は旋回流を描きながら内筒１０５と外筒１０６の間を通過するため内筒１０５から外筒１０６へ向かう遠心力を受ける。また、帯電した粉塵は電場によって内筒１０５から外筒１０６へ向かうクーロン力を受ける。内筒１０５から外筒１０６へ向かう方向に遠心力とクーロン力を受けて外筒１０６付近に集まった粉塵はそのまま下へと移動し、ダストホッパー１０８に入る。粉塵が取り除かれた空気は内筒１０５の下から吸い込まれて内側を下から上へと移動し、内筒上部の出口から取り出される。この空気で室内を満たすことで粉塵の少ない室内環境を得ることができる。
【０００５】
また、電気集塵作用を組み合わせた別の従来のサイクロン集塵装置として、特許文献２に示すようなものが知られている。以下、そのサイクロン集塵装置について説明する。
【０００６】
すなわち、図１６に示すように、空気は吸込み口１０９から導入され、送風ファン１１０によって旋回しながら上方に設けられた円筒１２０へと搬送される。円筒１２０の中央には線状の放電電極１１１が、また円筒の側壁内側には対向電極として格子電極１１２が設けられており、高圧電源１１４により、放電電極１１１に高電圧を、対向電極１１２に０Ｖを印加することで放電を起こして空気中に含まれる粉塵を帯電すると同時に、放電電極１１１と格子電極１１２の間に設けられた電場によって放電電極１１１から格子電極１１２へ向かう方向のクーロン力を得る。
【０００７】
粉塵は旋回による遠心力と電場によるクーロン力によって対向電極へと向かい、格子電極１１２を通過する。格子電極１１２を通過した粉塵は排出口１１５から出て循環ファン１１７によって循環路１１９を循環しながら循環路１１９内に堆積する。循環路１１９内に堆積した粉塵は外部から与えられた振動によって重力落下し、ダストホッパー１１８から排出される。粉塵が取り除かれた空気は吹出し口１１６から吹出され、清浄な空気が必要な空間へと供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平３−２０７４６３号公報（第１図）
【特許文献２】特開昭５０−４８５７４号公報（第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１記載の従来のサイクロン集塵装置は内筒へ空気が移動する際に下から上へ反転するために流れが乱れることがあり、特に小さな粒子で顕著だがせっかく外筒へ寄せた粒子を内筒へ入れてしまいやすいという課題がある。また、装置内で空気を旋回させるために圧力損失の大きい送風流路が必要という課題がある。また、外部に送風機を接続する必要があり、装置単体では空気を流せないという課題がある。
【００１０】
また、特許文献２記載の従来のサイクロン集塵装置は構造上放電電極と対向電極の大きな距離を縮めることが難しいため、粉塵移動距離が大きくなると同時に放電電極と対向電極の間の電場を強くすることが難しく、そのため粉塵の除去性能を高めることが難しいという課題がある。
【００１１】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、粉塵の除去性能を高め、圧力損失の大きい送風回路を必要とせず、また、単体で空気を送ることが可能なサイクロン集塵装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、直線上に気流の上流側から順に気流の流入口、軸流送風機、放電電極と対向電極からなる帯電部、外筒と外筒内側に備わる内円柱からなる粉塵移動部、気流の吹出しダクトで構成され、外筒の側壁に粉塵排出スリットと、外筒の内側側壁全面に外筒電極と、内円柱の外側側壁全面に内円柱電極とを設け、放電電極と対向電極の間で放電を起こして粉塵を帯電し、粉塵が内円柱から外筒へと移動する向きで外筒電極と内円柱電極の間に電場を設けたサイクロン集塵装置であり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、より高い捕集効率を有するサイクロン集塵装置を提供することができる。また、旋回流を得るのに圧力損失の大きい送風回路を必要とせず、外部に送風機を別途接続しなくとも空気を送ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の実施の形態１のサイクロン集塵装置の斜視図
【図２】実施の形態１のサイクロン集塵装置の斜視断面図
【図３】実施の形態１のサイクロン集塵装置の側面断面図
【図４】実施の形態１の帯電部の斜視図
【図５】実施の形態１の内円柱の斜視図
【図６】実施の形態１の外筒の斜視図
【図７】実施の形態１の外筒の断面図
【図８】実施の形態１の粉塵移動部の斜視図
【図９】実施の形態１のサイクロン集塵装置の空気の流れを示す図
【図１０】本開示の実施の形態２のサイクロン集塵装置の斜視図
【図１１】実施の形態２のサイクロン集塵装置の斜視断面図
【図１２】実施の形態２の遠心送風機および遠心送風機ホルダを示す斜視図
【図１３】実施の形態２の遠心送風機ホルダの斜視図
【図１４】実施の形態２の遠心送風機ホルダの後ろから見た斜視図
【図１５】特許文献１記載の従来のサイクロン集塵装置の側面図
【図１６】特許文献２記載の従来のサイクロン集塵装置の側面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の請求項１に係わる形態のサイクロン集塵装置は、直線上に気流の上流側から順に気流の流入口、軸流送風機、放電電極と対向電極からなる帯電部、外筒と外筒内側に備わる内円柱からなる粉塵移動部、気流の吹出しダクトで構成され、外筒の側壁に粉塵排出スリットと、前記外筒の内側側壁全面に外筒電極と、内円柱の外側側壁全面に内円柱電極とを設け、放電電極と対向電極の間で放電を起こして粉塵を帯電し、粉塵が内円柱から外筒へと移動する向きで外筒電極と内円柱電極の間に電場を設けるものである。
【００１６】
これにより、軸流送風機による送風によって粉塵に遠心力を、放電によって遠心力と同じ方向のクーロン力を与えて、粉塵移動部において外筒の側壁の粉塵排出スリットから外側に粉塵を除けて空気から粉塵を分離することができるので、空気の方向が反転することなく、粉塵の除去性能を高めることができる。そして、圧力損失の大きい送風回路を必要とせず、また、単体で空気を送ることが可能なサイクロン集塵装置の提供をすることができる。
【００１７】
また、請求項２に係わる形態のサイクロン集塵装置は、直線上に気流の上流側から順に気流の流入口、遠心送風機、螺旋スロープガイドを有する遠心送風機ホルダ、放電電極と対向電極からなる帯電部、外筒と外筒内側に備わる内円柱からなる粉塵移動部、気流の吹出しダクトで構成され、前記外筒の側壁に粉塵排出スリットと、外筒の内側側壁全面に外筒電極と、内円柱の外側側壁全面に内円柱電極とを設け、放電電極と対向電極の間で放電を起こして粉塵を帯電し、粉塵が内円柱から外筒へと移動する向きで外筒電極と内円柱電極の間に電場を設けるものである。
【００１８】
これにより、空気の方向が反転することなく、遠心送風機による送風によって粉塵に遠心力を、放電によって遠心力と同じ方向のクーロン力を与えて、粉塵移動部において外筒の側壁の粉塵排出スリットから外側に粉塵を除けて空気から粉塵を分離することができるので、空気の方向が反転することなく、粉塵の除去性能を高めることができる。そして、圧力損失の大きい送風回路を必要とせず、また、単体で空気を送ることが可能なサイクロン集塵装置の提供をすることができる。
【００１９】
（実施の形態１）
図１に示すように、サイクロン集塵装置１は、直線上に気流の上流側から順に気流の流入口２、軸流送風機３、帯電部４、粉塵収納箱５に囲まれた粉塵移動部１４と、粉塵移動部１４の下流側に吹出しダクト６とを備えた構造となっている。図１から７では上流側から軸流送風機３に空気が吸い込まれる方向から見た面を正面とする。図２、図１１において空気の流れを図中のＡで示す。
【００２０】
図１に示すように、軸流送風機３は、軸流送風機ホルダ７に収められており、帯電部４と接続されている。軸流送風機３は、軸流送風機羽根８と軸流送風機ケース９で構成され、図２の正面（空気が吸い込まれる方向）から見て、軸流送風機羽根８は時計回りの方向に回転するようにしている。これによって正面から粉塵収納箱５奥へと向かう方向へ空気が動かされ、下流側に設けた帯電部４以降へと空気が送られる。ここで重要なのは図９に示すように軸流送風機３の下流側に旋回流が作られることであり、軸流送風機羽根８の回転数にもよるがこの旋回流は軸流送風機羽根８の中心軸１０方向へ直径の３〜４倍の距離にわたって形成される。前記旋回流を用いて空気を搬送する機能を有しながら空気中の粉塵に遠心力を与え、それと同時に後述するクーロン力の作用を加えて遠心方向に粉塵をより大きく移動させることが本実施の形態の動作原理となる。
【００２１】
帯電部４は、図３、４に示すように、針状の放電電極１８と円筒状の内側対向電極１９および外側対向電極２０と、放電電極１８を内側対向電極１９および外側対向電極２０に対して沿面距離を取って内側対向電極１９と外側対向電極２０との中間位置に固定する帯電部碍子２１で構成される。放電電極１８は内側対向電極１９と外側対向電極２０で挟まれており、放電電極１８に高電圧を、内側対向電極１９と外側対向電極２０に０Ｖの電圧を印加することで放電電極１８の先端でコロナ放電が起こり、帯電部４を通過する粉塵が帯電するものである。
【００２２】
軸流送風機３によって作られる旋回流を帯電部４内側対向電極１９と外側対向電極２０との間の空間で旋回させるために、軸流送風機ホルダ７は、上流側に頂部３９を配置した円錐形の旋回促進部４０を備えている。頂部３９は、軸流送風機羽根８の回転軸である中心軸１０上に位置するように配置している。
【００２３】
粉塵移動部１４は、図３に示すように、内円柱１５と、内円柱１５の外周側に距離をおいて配置した外筒１６と、内円柱１５と外筒１６の沿面距離を取って、両端面において固定する粉塵移動部碍子１１で構成される。
【００２４】
内円柱１５は、図５に示すように、絶縁性を有する円柱状の内円柱ベース体２２と、内円柱ベース体２２の側壁表面に設けられた内円柱電極２３で構成される。
【００２５】
外筒１６は、図６に示すように、絶縁性を有する円筒状の外筒ベース体２４の内側側壁表面に外筒電極２５を設け、外筒ベース体２４の側壁および外筒電極２５を貫通する粉塵排出スリット２６を備えた構造となっている。粉塵排出スリット２６は、外筒１６の軸方向に細長のスリットである。また、図７に示すように、外筒１６の内壁から時計回りの方向へ延設した接線が外筒１６の側壁を貫通するようにして設けている。
【００２６】
すなわち、粉塵移動部１４は、軸流送風機羽根８の中心軸１０に合わせて外筒１６の内側に内円柱１５を同芯にして設けることで構成され、図８に示すように、上下流側それぞれに設けられた粉塵移動部碍子１１によって両者は絶縁されながら固定されている。そして、内円柱１５と外筒１６によって円筒状の内外筒空間１７が形成される。
【００２７】
粉塵移動部１４に入った粉塵は、図２に示すように、正面から見て内外筒空間１７を時計回りに旋回しながら通過する。内円柱電極２３に帯電部４の放電電極１８と同じ極性の高電圧を、外筒電極２５には０Ｖの電圧を印加することで内外筒空間１７に電場を形成し、軸流送風機羽根８の回転によって遠心力を得ている粉塵に遠心力と同じ方向のクーロン力を与えることができる。
【００２８】
上記構成において、流体解析で得たサイクロン集塵装置内部の空気の流れを図９に示す。より詳細に説明をすると図２に示すように、軸流送風機羽根８は時計回りの方向に回転している。軸流送風機３の下流側には旋回流が作られる。これによって正面から粉塵収納箱５奥へと向かう方向へ空気が動かされ、軸流送風機ホルダ７へ旋回流が送られる。軸流送風機ホルダ７内では、旋回促進部４０によって、下流へ流れるに従い、外周側へと流れることとなり、大きな遠心力を与えることとなる。そして、下流側に設けた帯電部４以降へと空気が送られる。帯電部４で帯電した粉塵は、さらに旋回しながら帯電部４下流側の粉塵移動部１４へ送られる。
【００２９】
軸流送風機羽根８の回転による遠心力と内外筒空間１７の電場によるクーロン力とを得た粉塵は内円柱１５から外筒１６へ向かう方向へと移動し粉塵排出スリット２６から外筒１６の外へと排出される。また、粉塵排出スリット２６は、図６中のＢ−Ｂ断面図である図７に示すように、正面から見て時計回りの方向かつ外筒１６の内壁の接線方向に延びた形で設けられているので、正面から見て時計回りに旋回する粉塵が排出されやすくなる。
【００３０】
粉塵移動部１４は粉塵収納箱５で囲まれているので、粉塵排出スリット２６から排出された粉塵は、粉塵収納箱５の中で漂い、付着や沈降によって粉塵収納箱５の表面に定着し、堆積させることができる。これにより、粉塵が取り除かれた清浄な空気が粉塵移動部１４の下流側の吹出しダクト６から供給される。堆積した粉塵を除去する際には粉塵収納箱蓋１２を開けて電気掃除機などで吸い出せるようになっている。もしくは粉塵収納箱５に設けられた粉塵吸出し孔１３に電気掃除機のノズルを差し込んで堆積した粉塵を吸い出すことも可能である。ちなみに粉塵吸出し孔１３は粉塵を吸い出す時以外は閉じられている。
【００３１】
本実施の形態では、動作原理をまとめると、軸流送風機３が自身の下流側で作る旋回流を反転させずにそのまま軸流方向に送り、円筒状の通風領域を有する帯電部４と粉塵移動部１４を設けることによって、送風しながら粉塵に遠心力および遠心力と同じ方向のクーロン力を与えて粉塵移動部１４の外側に粉塵を除けて空気から粉塵を分離するということである。こうすることで送風機能を得ながら粉塵に遠心力を与え、同時に小さいエネルギーで高い捕集効率を有する集塵装置を得ることができる。
【００３２】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかるサイクロン集塵装置の斜視図を図１０に、斜視断面図を図１１に示す。
【００３３】
図１０、１１に示すように、本開示の実施の形態２のサイクロン集塵装置２７は、直線上に気流の上流側から順に気流の流入口２、上流側から順に遠心送風機２８、遠心送風機ホルダ２９、帯電部４、粉塵収納箱５に囲まれた粉塵移動部１４と、粉塵移動部１４の下流側に吹出しダクト６とを備えた構造となっている。帯電部４、粉塵収納箱５、粉塵移動部１４は実施の形態１と同様の構成である。しかし、以下の点において異なる。
【００３４】
すなわち、粉塵移動部１４の外筒１６に設けられた粉塵排出スリット２６は、図６と異なり、図１１に示すように、正面から見て時計回りでなく反時計回りの方向かつ外筒１６の内壁の接線方向に延びた形で設けられている。
【００３５】
また、軸流送風機３に替えて遠心送風機２８を備えている。遠心送風機２８は、図１１に示すように、遠心送風機ホルダ２９に収められ、帯電部４と接続されている。ここでは上流側から遠心送風機２８に空気が吸い込まれる方向から見た面を正面とする。
【００３６】
遠心送風機ホルダ２９は、帯電部４および外筒１６と同心円状の断面を有する円筒体であって、図１３に示すように、円筒体の中心軸３１方向の上流側と下流側を分割する螺旋スロープガイド３２を備えている。
【００３７】
螺旋スロープガイド３２は、円筒体の中心軸３１の周りを旋回する螺旋状の板体であって、螺旋スロープガイド３２の表裏を連通させるスロープ出口３３を備えている。スロープ出口３３は、螺旋状に形成した板体のギャップ(螺旋のピッチ)によって形成されている。また、螺旋スロープガイド３２は、円筒体の中心軸３１を含む中心部に遠心送風機２８を収納する遠心送風機固定穴３８を備えている。
【００３８】
図１２に示すように、遠心送風機２８は、遠心送風機羽根３４と遠心送風機ケース３５で構成され遠心送風吹出し口３７を有するシロッコファンである。
【００３９】
図１３に示す下流側の遠心送風機固定穴３８にはまるように遠心送風機ホルダ２９に収められた後、図１１に示すように上流側に遠心送風機ホルダ蓋３０が被せられている。遠心送風機２８は、円筒体の中心軸３１と遠心送風機羽根３４の回転軸とを合わせて固定されている。遠心送風吹出し口３７は、サイクロン集塵装置２７の正面に遠心送風機吸込み口３６を配置し、遠心送風機ホルダ２９の内部において、内壁に向けて空気を吹出すように配置されている。
【００４０】
上記構成において、遠心送風機２８は、図１１に示すように、遠心送風機吸込み口３６から正面に対して垂直の方向に空気を吸込む。すなわち、サイクロン集塵装置２７の正面から空気を吸込む。
【００４１】
遠心送風機羽根３４は、図１２に示すように、正面から見て反時計回りに回転しており、空気は遠心送風機吸込み口３６から吸い込まれた後、角度を９０度曲げるように遠心送風機吹出し口３７から吹出される。この時、遠心送風機ケース３５と遠心送風機羽根３４の間に存在する空気は遠心送風機羽根３４の回転速度とほぼ同じ速度で回転するように動かされることが流体解析の結果わかっている。
【００４２】
本実施の形態の遠心送風機ホルダ２９の構成を備えることで、遠心送風機羽根３４の回転速度とほぼ同じ速度となった空気の流れをそのまま旋回流として用いることができるために遠心送風機吹出し口３７から吹出された空気を遠心送風機ホルダ２９の有する螺旋スロープガイド３２に乗せることができる。螺旋スロープガイド３２は、旋回流の旋回を促進させる作用を有する。空気はスロープ出口３３を出た後、正面から見て反時計回りに旋回しながら下流側の帯電部４および粉塵移動部１４に入る。
【００４３】
この旋回流によって空気中に含まれる粉塵は遠心力が与えられる。そして帯電部４で帯電し、粉塵移動部１４で内円柱１５から外筒１６方向に向かうクーロン力を受けて空気中から除けられ、粉塵排出スリット２６から排出されて粉塵収納箱５内に堆積するという原理は本発明の実施の形態１に記載したものと同じである。
【００４４】
遠心送風機２８は遠心送風機羽根３４と空気とのすべりが少ないため空気を強制的に回転移動させることが可能であり、本実施の形態２に記載するサイクロン集塵装置２７は旋回流を作ると同時に長いダクトを接続するなどした場合に空気を下流側へと強く押し出す必要がある場合に有用である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本開示にかかるサイクロン集塵装置は粉塵を高い効率で捕集することができ、圧力損失の大きい送風回路を必要とせず、また、単体で空気を送ることが可能である。そのため室内の空気を循環したり室外の空気を浄化して室内に入れたりすることで、室内の空気を浄化する装置として有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１    サイクロン集塵装置
２    気流の流入口
３    軸流送風機
４    帯電部
５    粉塵収納箱
６    吹出しダクト
７    軸流送風機ホルダ
８    軸流送風機羽根
９    軸流送風機ケース
１０    中心軸
１１    粉塵移動部碍子
１２    粉塵収納箱蓋
１３    粉塵吸出し孔
１４    粉塵移動部
１５    内円柱
１６    外筒
１７    内外筒空間
１８    放電電極
１９    内側対向電極
２０    外側対向電極
２１    帯電部碍子
２２    内円柱ベース体
２３    内円柱電極
２４    外筒ベース体
２５    外筒電極
２６    粉塵排出スリット
２７    サイクロン集塵装置
２８    遠心送風機
２９    遠心送風機ホルダ
３０    遠心送風機ホルダ蓋
３１    中心軸
３２    螺旋スロープガイド
３３    スロープ出口
３４    遠心送風機羽根
３５    遠心送風機ケース
３６    遠心送風機吸込み口
３７    遠心送風機吹出し口
３８    遠心送風機固定穴
３９    頂部
４０    旋回促進部
【図１】
2018118190.tif 000003
【図２】
2018118190.tif 000004
【図３】
2018118190.tif 000005
【図４】
2018118190.tif 000006
【図５】
2018118190.tif 000007
【図６】
2018118190.tif 000008
【図７】
2018118190.tif 000009
【図８】
2018118190.tif 000010
【図９】
2018118190.tif 000011
【図１０】
2018118190.tif 000012
【図１１】
2018118190.tif 000013
【図１２】
2018118190.tif 000014
【図１３】
2018118190.tif 000015
【図１４】
2018118190.tif 000016
【図１５】
2018118190.tif 000017
【図１６】
2018118190.tif 000018