(57)【要約】【課題】気体に含まれている固体を気体から分離する性能の向上を図ることが可能な分離装置を提供する。【解決手段】分離装置１は、外筒体２、回転体３、複数の羽根３６及びモータ４を備える。複数の羽根３６は、回転体３と外筒体２との間で回転体３の外周方向において離れて配置され、回転体３に連結されている。モータ４は、回転体３を回転中心軸３０のまわりで回転させる。外筒体２は、第１端２１と第２端２２との間において外筒体２の内外を連通させる排出孔２５を有する。回転体３は、流入口２３側の第１端３１及び流出口２４側の第２端３２を有し、かつ、第２端３２に開口３４ｂを有する。分離装置１は、気流制御部材５を更に備える。気流制御部材５は、回転体３の第２端３２における回転体３の第１端３１側とは反対側に位置し気流を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端に気体の流入口を有し、第２端に気体の流出口を有する外筒体と、
前記外筒体の内側において、回転中心軸が前記外筒体の中心軸と揃うように配置された回転体と、
前記回転体と前記外筒体との間で前記回転体の外周方向において離れて配置され、前記回転体に連結されている複数の羽根と、
前記回転体を前記回転中心軸のまわりで回転させるモータと、
を備え、
前記外筒体は、前記第１端と前記第２端との間において前記外筒体の内外を連通させる排出孔を有し、
前記回転体は、前記流入口側の第１端及び前記流出口側の第２端を有し、かつ、前記第２端に開口を有し、
前記回転体の前記第２端における前記回転体の前記第１端側とは反対側に位置し気流を制御する気流制御部材を更に備える
ことを特徴とする分離装置。
【請求項２】
前記気流制御部材は、前記回転体と一緒に回転するように構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の分離装置。
【請求項３】
前記モータは、両軸モータであり、前記回転体に連結されている第１回転軸と、前記回転体側とは反対側に位置する第２回転軸と、を有し、
前記気流制御部材は、前記モータの前記第２回転軸に連結されている
ことを特徴とする請求項２記載の分離装置。
【請求項４】
前記気流制御部材は、複数の回転翼を含むプロペラを有する
ことを特徴とする請求項３記載の分離装置。
【請求項５】
前記気流制御部材は、前記複数の回転翼それぞれからなる複数の第１回転翼とは別の複数の第２回転翼と、前記複数の第２回転翼を前記複数の第１回転翼とは逆方向に回転させるための反転機構と、を更に有し、
前記回転中心軸に沿った方向において、前記回転体と前記第２回転翼との距離が、前記回転体と前記第１回転翼との距離よりも長い
ことを特徴とする請求項４記載の分離装置。
【請求項６】
前記気流制御部材は、スピナーを含む
ことを特徴とする請求項３記載の分離装置。
【請求項７】
前記気流制御部材は、前記モータにおける前記回転体側とは反対側に位置し前記回転体の前記開口よりも大きな板を含む
ことを特徴とする請求項１記載の分離装置。
【請求項８】
前記外筒体の外側において前記排出孔を覆うように配置され、内部空間が前記排出孔に繋がる捕集器を更に備える
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離装置に関し、より詳細には、気体に含まれている固体を気体から分離する分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の分離装置としては、例えば、回転構造体と、駆動装置と、を備える分離装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
回転構造体は、ロータと、複数の円筒体と、複数の第１仕切板と、複数の第２仕切板と、を備える。
【０００４】
駆動装置は、回転構造体をロータの回転中心軸のまわりで回転させる。駆動装置は、モータにより構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１９８７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
分離装置の分野では、気体に含まれている固体を気体から分離する性能を更に向上させることが望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、気体に含まれている固体を気体から分離する性能の向上を図ることが可能な分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る一態様の分離装置は、外筒体と、回転体と、複数の羽根と、モータと、を備える。前記外筒体は、第１端に気体の流入口を有し、第２端に気体の流出口を有する。前記回転体は、前記外筒体の内側において、前記回転体の回転中心軸が前記外筒体の中心軸と揃うように配置されている。前記複数の羽根は、前記回転体と前記外筒体との間で前記回転体の外周方向において離れて配置され、前記回転体に連結されている。前記モータは、前記回転体を前記回転中心軸のまわりで回転させる。前記外筒体は、前記第１端と前記第２端との間において前記外筒体の内外を連通させる排出孔を有する。前記回転体は、前記流入口側の第１端及び前記流出口側の第２端を有し、かつ、前記第２端に開口を有する。分離装置は、気流制御部材を更に備える。前記気流制御部材は、前記回転体の前記第２端における前記回転体の前記第１端側とは反対側に位置し気流を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の分離装置は、気体に含まれている固体を気体から分離する性能の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る分離装置の断面図である。
【図２】図２は、同上の分離装置における第２回転軸及びプロペラの斜視断面図である。
【図３】図３Ａは、同上の分離装置の要部斜視図である。図３Ｂは、同上の分離装置の別の方向から見た要部斜視図である。
【図４】図４は、同上の分離装置の要部断面斜視図である。
【図５】図５Ａは、同上の分離装置の要部正面図である。図５Ｂは、同上の分離装置の要部左側面図である。
【図６】図６は、同上の分離装置の要部を示し、図５ＡのＹ−Ｙ線断面図である。
【図７】図７は、同上の分離装置の分解斜視図である。
【図８】図８Ａは、同上の分離装置における外筒体及び捕集器を示し、上側から見た分解斜視図である。図８Ｂは、同上の分離装置における外筒体及び捕集器を示し、下側から見た分解斜視図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態２に係る分離装置の断面図である。
【図１０】図１０は、同上の分離装置における第２回転軸、反転機構及び複数の第２回転翼の断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態３に係る分離装置の断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態３の変形例１に係る分離装置の断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態３の変形例２に係る分離装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
以下では、本実施形態の分離装置１について、図１〜８Ｂに基づいて説明する。ここにおいて、図１は、図５ＡのＸ−Ｘ線断面に対応する断面図である。
【００１２】
分離装置１は、例えば、送風機能を有する空調設備の上流側に設けられ、空気（気体）中の固体を分離する。空調設備は、例えば、上流側から下流側へ空気を送風する送風装置である。送風装置は、例えば、電動ファンである。空調設備は、送風装置に限らず、例えば、換気装置、エアコンディショナ、給気キャビネットファン、送風装置と熱交換器とを備える空気調和システム等でもよい。空調設備により分離装置１に流す空気の流量は、例えば、１００ｍ3／ｈ〜３００ｍ3／ｈである。分離装置１に流れる空気の流量は、空調設備を流れる空気の流量と略同じである。
【００１３】
分離装置１は、図１、３Ａ、３Ｂ、４、６及び７に示すように、外筒体２と、回転体３と、複数の羽根３６と、モータ４と、排気ダクト１５０と、気流制御部材５と、を備える。外筒体２は、第１端２１に気体の流入口２３を有し、第２端２２に気体の流出口２４を有する。回転体３は、外筒体２の内側に配置されている。複数の羽根３６は、回転体３に連結されている。分離装置１では、図１及び４に示すように、外筒体２と回転体３との間に、流入口２３から流出口２４に向かう流路２００が形成されている。モータ４は、回転体３を回転させる。ここにおいて、分離装置１は、回転体３とモータ４の回転軸４２との両方に連結されたシャフト７を備える。また、分離装置１は、シャフト７とモータ４の回転軸４２とを連結する軸継手（シャフトカップリング）８を備える（図１、４及び７参照）。
【００１４】
分離装置１は、上流側から流路２００に流入した空気を、回転体３のまわりで螺旋状に回転させながら、流路２００の下流側に流すことができる。ここにおける「上流側」は、空気の流れる方向でみたときの上流側（一次側）を意味する。また、「下流側」は、空気の流れる方向でみたときの下流側（二次側）を意味する。分離装置１の外筒体２は、空気に含まれている固体を外筒体２の外側に排出するために、外筒体２の内外を連通させる排出孔２５（図４、６、７、８Ａ及び８Ｂ参照）を有する。
【００１５】
排気ダクト１５０は、外筒体２の第２端２２側に配置されている。したがって、排気ダクト１５０は、回転体３及び外筒体２の下流側に位置している。排気ダクト１５０の内部空間は、流路２００と繋がっている。
【００１６】
気流制御部材５は、分離装置１内における気流を制御するための部材である。気流制御部材５は、分離装置１内において気体の逆流が起こるのを抑制するために設けられている。「気体の逆流が起こる」とは、分離装置１内において下流側から上流側へ気体が流れることを意味する。気流制御部材５は、排気ダクト１５０内に配置されている。
【００１７】
また、分離装置１は、内部空間が外筒体２の排出孔２５に繋がっている捕集器６を更に備える。言い換えれば、分離装置１は、外筒体２の内側から排出孔２５を通って排出された固体が入る捕集器６を備える。
【００１８】
空気中の固体としては、例えば、微粒子、塵埃等が挙げられる。微粒子としては、例えば、粒子状物質等を挙げることができる。粒子状物質としては、微粒子として直接空気中に放出される一次生成粒子、気体として空気中に放出されたものが空気中で微粒子として生成される二次生成粒子等がある。一次生成粒子としては、例えば、土壌粒子（黄砂等）、粉塵、植物性粒子（花粉等）、動物性粒子（カビの胞子等）、煤等が挙げられる。粒子状物質は、大きさの分類として、例えば、ＰＭ２．５（微小粒子状物質）、ＰＭ１０、ＳＰＭ（浮遊粒子状物質）等を挙げることができる。ＰＭ２．５は、粒子径２．５μｍで５０％の捕集効率を持つ分粒装置を透過する微粒子である。ＰＭ１０は、粒子径１０μｍで５０％の捕集効率を持つ分粒装置を透過する微粒子である。ＳＰＭは、粒子径１０μｍで１００％の捕集効率を持つ分粒装置を透過する微粒子であり、ＰＭ６．５−７．０に相当し、ＰＭ１０よりも少し小さな微粒子である。
【００１９】
分離装置１の各構成要素については、以下に、より詳細に説明する。
【００２０】
上述のように、分離装置１は、外筒体２と、回転体３と、複数の羽根３６と、モータ４と、シャフト７と、軸継手８と、捕集器６と、排気ダクト１５０と、気流制御部材５と、を備える。
【００２１】
外筒体２は、円筒状に形成されており、第１端２１に気体の流入口２３を有し、第２端２２に気体の流出口２４を有する。外筒体２の材質は、例えば、ＡＢＳ樹脂である。
【００２２】
回転体３は、図１及び６に示すように、外筒体２の内側で外筒体２と同軸的に配置されている。「外筒体２と同軸的に配置されている」とは、回転体３が、回転体３の回転中心軸３０（図１参照）を外筒体２の中心軸２０（図１及び８Ａ参照）に揃えるように配置されていることを意味する。回転体３において、回転中心軸３０に直交する断面（例えば、図６参照）における外周線は、円形状である。回転体３の材質は、例えば、ポリカーボネート樹脂である。
【００２３】
回転体３の回転中心軸３０に沿った方向において、回転体３の長さは、外筒体２の長さよりも短い。回転体３は、図１に示すように、流入口２３側の第１端３１と、流出口２４側の第２端３２と、を有する。回転体３の第１端３１は、外筒体２の中心軸２０に沿った方向において、外筒体２の流入口２３と流出口２４との間で、流入口２３の近くに配置されている。また、回転体３の第２端３２は、外筒体２の中心軸２０に沿った方向において、外筒体２の流入口２３と流出口２４との間で、流出口２４の近くに配置されている。
【００２４】
外筒体２と回転体３との間には、回転体３に連結された複数（ここでは、２４枚）の羽根３６が配置されている。複数の羽根３６の各々の材質は、例えば、ポリカーボネート樹脂である。
【００２５】
複数の羽根３６の各々は、図１及び６に示すように、外筒体２の内周面２７との間に隙間が形成されるように配置されている。言い換えれば、分離装置１は、複数の羽根３６の各々と外筒体２の内周面２７との間に隙間がある。すなわち、複数の羽根３６の各々における回転体３の外周面３７からの突出長さは、回転体３の径方向における回転体３の外周面３７と外筒体２の内周面２７との距離よりも短い。複数の羽根３６の各々は、回転体３の外周面３７と外筒体２の内周面２７との間の空間（流路２００）において回転体３の回転中心軸３０と平行に配置されている。複数の羽根３６の各々は、平板状である。複数の羽根３６の各々は、回転体３の周方向に沿った方向に交差（本実施形態では、略直交）するように配置されている。複数の羽根３６は、図６に示すように回転体３の周方向において略等間隔で離れて配置されている。
【００２６】
上述の回転体３は、図１、４及び７に示すように、外筒体２の中心軸２０（図１及び８Ａ参照）に沿った方向において並ぶ２つの回転部材３ａ、３ｂを備える。回転部材３ａ、３ｂは、図１に示すように、有底円筒状に形成されている。より詳細には、２つの回転部材３ａ、３ｂは、流入口２３側の第１端３１ａ、３１ｂに底壁３３ａ、３３ｂを有し、流出口２４側の第２端３２ａ、３２ｂに開口３４ａ、３４ｂを有する。以下では、説明の便宜上、２つの回転部材３ａ、３ｂのうち流入口２３に近い位置（相対的に上流側）にある回転部材３ａを上流側回転部材３ａと称し、流出口２４に近い位置（相対的に下流側）にある回転部材３ｂを下流側回転部材３ｂと称することもある。有底円筒状の上流側回転部材３ａでは、底壁３３ａが、流入口２３側に膨らむ形状に形成されている。これにより、分離装置１では、外筒体２の流入口２３から流入する気体の圧力損失を低減することが可能となる。また、上流側回転部材３ａの内側には、上流側回転部材３ａに一体の補強壁３８が設けられている。これにより、分離装置１では、上流側回転部材３ａの機械的強度をより向上させることが可能となる。また、有底円筒状の下流側回転部材３ｂの内側には、下流側回転部材３ｂの底壁３３ｂの中央部から開口３４ｂ側へ突出する円筒状のリブ３９が設けられている。外筒体２の中心軸２０に沿った方向において、リブ３９の長さは、下流側回転部材３ｂの長さよりも短い。
【００２７】
分離装置１では、複数の羽根３６の各々が、上流側回転部材３ａの外周面から突出している羽根片３６ａと、下流側回転部材３ｂの外周面から突出している羽根片３６ｂと、で構成されている（図１参照）。言い換えれば、分離装置１では、上流側回転部材３ａに連結された複数（２４枚）の羽根片３６ａと、下流側回転部材３ｂに連結された複数（２４枚）の羽根片３６ｂと、が一対一で対応し、複数（２４枚）の羽根３６を構成している。以下では、説明の便宜上、羽根片３６ａを上流側羽根片３６ａと称し、羽根片３６ｂを下流側羽根片３６ｂと称することもある。
【００２８】
複数の上流側羽根片３６ａは、回転体３の周方向において略等間隔で離れて配置されている。また、複数の下流側羽根片３６ｂは、回転体３の周方向において略等間隔で離れて配置されている。ここにおいて、一対一に対応する上流側羽根片３６ａと下流側羽根片３６ｂとは、外筒体２の中心軸２０に平行な方向において一直線上に並んでいる。
【００２９】
回転体３は、図１、４及び７に示すように、シャフト７及び軸継手８を介してモータ４の第１回転軸（シャフト）４２と連結されている。より詳細には、分離装置１では、回転体３がシャフト７に連結され、シャフト７が軸継手８によってモータ４の第１回転軸４２と連結されている。分離装置１では、第１回転軸４２とシャフト７とが、一直線上に並ぶように配置されている。
【００３０】
モータ４は、回転体３を回転体３の回転中心軸３０のまわりで回転させる。回転体３の回転数は、例えば、１５００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍである。モータ４は、例えば、直流モータである。モータ４は、例えば、外部の駆動回路により駆動される。
【００３１】
モータ４は、図１及び４に示すように、モータ本体４１と、モータ本体４１から一部が突出している上述の第１回転軸４２と、を備える。第１回転軸４２は、円柱状である。モータ４は、両軸モータであり、上述のモータ本体４１から第１回転軸４２とは反対側に突出している第２回転軸４３を有する。分離装置１では、第２回転軸４３に気流制御部材５が連結されている。
【００３２】
モータ４は、回転体３の内側に配置されている。より詳細には、モータ４は、下流側回転部材３ｂの内側に配置されている。ここにおいて、分離装置１は、モータ４及び軸継手８を収容するモータハウジング９（図１、４及び７参照）を備える。モータハウジング９は、下流側回転部材３ｂ内に収納される。モータハウジング９は、後述のリヤカバー１２に対して複数のねじによって固定されている。
【００３３】
モータハウジング９の材質は、例えば、アルミニウムである。モータハウジング９は、図１に示すように、ハウジング本体部９０と、フランジ部９５と、を有する。ハウジング本体部９０は、流入口２３側の第１端９１に底壁９３を有し、流出口２４側の第２端９２に開口９４を有する。ここにおいて、モータハウジング９では、ハウジング本体部９０の底壁９３に、軸継手８の通る円形状の孔９３１が形成されている。また、モータハウジング９は、底壁９３における孔９３１の周縁から流入口２３側に突出した有底円筒状の軸継手収納部９８を有する。モータハウジング９では、軸継手収納部９８の底壁９８３に、シャフト７の通る円形状の孔９８７が形成されている。フランジ部９５は、ハウジング本体部９０の第２端９２からハウジング本体部９０の径方向外向きに突出している。フランジ部９５は、モータハウジング９をリヤカバー１２に対して複数のねじによって固定するために設けられている。
【００３４】
シャフト７（図１、６及び７参照）は、丸棒状であり、長手方向の第１端７１と、第１端７１とは反対側の第２端７２と、を有する。シャフト７の材質は、例えば、ステンレス鋼である。シャフト７は、その軸線が回転体３の回転中心軸３０と一致するように配置される。言い換えれば、シャフト７は、その軸線が外筒体２の中心軸２０と一致するように配置される。シャフト７は、その一部が、回転体３内に配置される。より詳細には、分離装置１では、シャフト７の第１端７１が、外筒体２の中心軸２０に沿った方向において外筒体２の第１端２１よりも外側に配置され、シャフト７の第２端７２が下流側回転部材３ｂの内側に配置される。ここにおいて、シャフト７は、図１に示すように、上流側回転部材３ａの底壁３３ａにおける中央に形成された孔３５ａと、下流側回転部材３ｂの底壁３３ｂにおける中央に形成された孔３５ｂと、を通っている。また、回転体３は、シャフト７に対して２つのボルト７８（図１参照）と、２つのボルト７８に一対一に対応する２つのナットと、によって連結されている。２つのボルト７８の各々は、シャフト７において径方向に貫通した孔を通っている。これにより、回転体３は、シャフト７と一緒に回転することができる。
【００３５】
分離装置１は、シャフト７を回転自在に支持するための第１軸受７５及び第２軸受７６（図１及び７参照）を備えている。これにより、分離装置１では、モータ４によって回転体３をより安定して回転させることが可能となる。分離装置１では、第１軸受７５がシャフト７の第１端７１を回転自在に支持する。また、分離装置１では、第２軸受７６がシャフト７の第２端７２の近くの部位を回転自在に支持する。第２軸受７６は、軸継手収納部９８の底壁９８３に２本のねじによって固定されている。シャフト７の第２端７２は、軸継手８によってモータ４の第１回転軸４２と連結されている。軸継手８は、下流側回転部材３ｂの内側に配置されている。
【００３６】
分離装置１は、図１〜７に示すように、フロントカバー（第１カバー）１１と、リヤカバー（第２カバー）１２と、を更に備える。また、分離装置１は、図１、５Ａ、６及び７に示すように、ボトムカバー（第３カバー）１３を更に備える。
【００３７】
フロントカバー１１は、外筒体２の第１端２１から外方に突出した第１フランジ２１１（図３Ｂ及び４参照）に対して、複数（例えば、４本）のねじによって着脱可能に取り付けられる。リヤカバー１２は、外筒体２の第２端２２から外方に突出した第２フランジ２２１（図３Ａ及び４参照）に対して、複数（例えば、４本）のねじによって着脱可能に取り付けられる。ボトムカバー１３は、フロントカバー１１及びリヤカバー１２それぞれに対して、複数（例えば、２本）のねじによって着脱可能に取り付けられる。
【００３８】
外筒体２の中心軸２０に沿った一方向から見て、フロントカバー１１の外周形状は、正方形状である。フロントカバー１１は、図３Ａ及び４に示すように、第１フレーム部１１１と、軸受取付部１１２と、４つの第１梁部１１３と、を備える。第１フレーム部１１１は、第１フランジ２１１に重ねて配置される。第１フレーム部１１１の外周形状は、フロントカバー１１の外周形状と同じある。第１フレーム部１１１の内周形状は、円形状である。第１フレーム部１１１の内径は、外筒体２の内径と略同じである。第１フレーム部１１１は、第１フランジ２１１に対して複数のねじによって固定される。軸受取付部１１２は、円環状であって、第１フレーム部１１１の内側に配置されている。軸受取付部１１２には、上述の第１軸受７５が取り付けられる。４つの第１梁部１１３は、第１フレーム部１１１と軸受取付部１１２とを繋いでいる。４つの第１梁部１１３は、軸受取付部１１２の周方向において略等間隔で離れて配置されている。第１軸受７５は、ブッシュ軸受であり、軸受取付部１１２に圧入されることで軸受取付部１１２に取り付けられている。フロントカバー１１の材質は、例えば、アルミニウムである。
【００３９】
外筒体２の中心軸２０に沿った一方向から見て、リヤカバー１２の外周形状は、正方形状である。リヤカバー１２は、図３Ｂ及び４に示すように、第２フレーム部１２１と、ハウジング取付部１２２と、４つの第２梁部１２３と、を備える。第２フレーム部１２１の外周形状は、リヤカバー１２の外周形状と同じである。第２フレーム部１２１の内周形状は、円形状である。第２フレーム部１２１の内径は、外筒体２の内径と同じであるのが好ましい。第２フレーム部１２１は、第２フランジ２２１に重ねて配置される。第２フレーム部１２１は、第２フランジ２２１に対して複数のねじによって固定される。ハウジング取付部１２２は、円環状であって、第２フレーム部１２１の内側に配置されている。ハウジング取付部１２２には、モータハウジング９のフランジ部９５が重ねて配置される。ハウジング取付部１２２には、モータハウジング９のフランジ部９５が複数のねじによって固定される。４つの第２梁部１２３は、第２フレーム部１２１とハウジング取付部１２２とを繋いでいる。４つの第２梁部１２３は、ハウジング取付部１２２の周方向において略等間隔で離れて配置されている。リヤカバー１２の材質は、例えば、アルミニウムである。
【００４０】
ボトムカバー１３（図１、５Ａ、６及び７参照）は、フロントカバー１１及びリヤカバー１２に結合されている。ボトムカバー１３は、外筒体２の下方に配置される。ボトムカバー１３は、外筒体２の中心軸２０に沿った方向を長手方向とする矩形板であり、長手方向の一端がフロントカバー１１に対して複数のねじによって固定され、長手方向の他端がリヤカバー１２に対して複数のねじによって固定されている。ボトムカバー１３の長手方向の長さは、外筒体２の長さよりも長く、ボトムカバー１３の短手方向の長さは、外筒体２の外径よりも長い。ボトムカバー１３の材質は、例えば、アルミニウムである。
【００４１】
分離装置１では、外筒体２は、フロントカバー１１とリヤカバー１２とボトムカバー１３とを含む筐体３００が、図５Ａに示すように、外筒体２を三方から囲んでいる。筐体３００は、フロントカバー１１、リヤカバー１２及びボトムカバー１３の他に、外筒体２の上方に配置されるトップカバー、外筒体２の径方向において外筒体２の両側に配置される一対のサイドカバーを備えていてもよい。
【００４２】
分離装置１は、図１、５Ａ及び７に示すように、フロントパネル１６と、リヤパネル１７と、開口カバーパネル１８と、を更に備える。
【００４３】
フロントパネル１６の外周形状は、正方形状である。フロントパネル１６には、その厚さ方向に貫通する通気孔１６１（図１、３Ａ、３Ｂ及び７参照）が形成されている。フロントパネル１６は、フロントカバー１１における外筒体２側とは反対側に重ねて配置される。フロントパネル１６は、複数のねじによってフロントカバー１１に固定される。通気孔１６１の開口形状は、円形状である。通気孔１６１の内径は、外筒体２の内径及び回転体３の外径よりも小さく、フロントカバー１１の軸受取付部１１２の外径よりも大きい。フロントパネル１６の材質は、例えば、アルミニウムである。
【００４４】
リヤパネル１７の外周形状は、正方形状である。リヤパネル１７には、その厚さ方向に貫通する通気孔１７１（図１、５Ｂ及び７参照）が形成されている。リヤパネル１７は、リヤカバー１２における外筒体２側とは反対側に重ねて配置される。リヤパネル１７は、複数のねじによってリヤカバー１２に固定される。通気孔１７１の開口形状は、円形状である。通気孔１７１の内径は、外筒体２の内径よりも小さく回転体３の外径及びリヤカバー１２のハウジング取付部１２２の外径よりも大きい。リヤパネル１７の材質は、例えば、アルミニウムである。
【００４５】
開口カバーパネル１８は、回転体３の第２端３２側において回転体３の（下流側回転部材３ｂ）の開口３４ｂを覆うパネルである。開口カバーパネル１８の外周形状は、略円形状である。開口カバーパネル１８の外径は、リヤカバー１２におけるハウジング取付部１２２の外径と同じである。開口カバーパネル１８の中央部には、貫通孔１８１（図１及び５Ｂ参照）が設けられている。貫通孔１８１の開口形状は、円形状である。開口カバーパネル１８は、リヤカバー１２における外筒体２側とは反対側においてハウジング取付部１２２に重ねて配置される。開口カバーパネル１８は、複数のねじによってハウジング取付部１２２に固定される。
【００４６】
分離装置１では、シャフト７に連結されている回転体３の回転方向が、モータ４の第１回転軸４２（図１及び４参照）の回転方向と同じとなる。回転体３の回転方向は、外筒体２の流入口２３側から見て、時計回りの方向（図６における矢印Ａ１の方向）である。回転体３の回転方向は、外筒体２の流出口２４側から見て、反時計回りの方向である。回転体３の回転角速度は、モータ４の第１回転軸４２の回転角速度と同じである。
【００４７】
分離装置１では、モータ４の第１回転軸４２の回転により回転体３が回転すると、回転体３と複数の羽根３６とが同じ方向に回転する。分離装置１は、回転体３が回転することで、流路２００（図１、４及び６参照）に流入した空気に対して回転中心軸３０のまわりの回転方向の力を与えることが可能となる。分離装置１では、回転体３が回転することにより、流路２００を流れる空気の速度ベクトルが、回転中心軸３０に平行な方向の速度成分と、回転中心軸３０のまわりの回転方向の速度成分と、を有することになる。
【００４８】
分離装置１の分離特性に関しては、回転体３の回転速度が速くなるにつれて分離効率が高くなる傾向にある。また、分離装置１の分離特性に関しては、分粒径が大きくなるにつれて分離効率が高くなる傾向にある。分離装置１では、例えば、規定粒径以上の微粒子を分離するように回転体３の回転速度が設定されているのが好ましい。規定粒径の微粒子としては、例えば、空気動力学的粒子径が、０．３μｍ〜１０μｍの粒子を想定している。「空気動力学的粒子径」とは、空気動力学的挙動が、比重１．０の球形粒子と等価になるような粒子の直径を意味する。空気動力学的粒子径は、粒子の沈降速度から求められる粒径である。分離装置１で分離されずに空気中に残る固体としては、分離装置１で分離することを想定している微粒子よりも粒径の小さな微粒子（言い換えれば、質量が小さな微粒子）を挙げることができる。
【００４９】
分離装置１では、外筒体２の流入口２３から外筒体２内に流入した空気に含まれている固体を外筒体２の外側に排出するために、外筒体２に、外筒体２の内外を連通させる排出孔２５（図４、６、７、８Ａ及び８Ｂ参照）が形成されている。また、分離装置１は、外筒体２の内側から排出孔２５を通って排出された固体が入る捕集器６を備える。分離装置１では、排出孔２５から排出された固体が、例えば、重力沈降等により、捕集器６の底面に堆積する。
【００５０】
排出孔２５は、外筒体２の第１端２１と第２端２２との間で、回転体３の回転中心軸３０に沿った方向に細長いスリット状に形成されている。外筒体２の中心軸２０に沿った方向において、排出孔２５と流入口２３との距離は、羽根３６と流入口２３との距離よりも短い。また、外筒体２の中心軸２０に沿った方向において、排出孔２５と流出口２４との距離は、羽根３６と流出口２４との距離よりも長い。分離装置１では、外筒体２に流入した空気中の固体の大きさや外筒体２の中心軸２０（図１及び８Ａ参照）に沿った方向における位置に関係なく、外筒体２の内周面２７付近を通っている固体を、排出孔２５から排出することが可能となる。これにより、分離装置１は、外筒体２の内周面２７に固体が付着して堆積するのを抑制することが可能となる。
【００５１】
捕集器６は、外筒体２における回転体３側とは反対側に設けられている。捕集器６は、外筒体２の外側において排出孔２５を覆うように配置されている。これにより、捕集器６の内部空間は、外筒体２の内側の流路２００と連通している。分離装置１では、外筒体２の内側から排出孔２５を通って排出された固体が捕集器６に入る。捕集器６は、外筒体２に対して着脱可能に取り付けられている。
【００５２】
捕集器６は、蓋がない器である。捕集器６は、図８Ａに示すように、底壁６０と、周壁６５と、取付フランジ６６と、を備える。
【００５３】
底壁６０は、外筒体２の中心軸２０（図１及び８Ａ参照）に平行な方向を長手方向とする長方形状に形成されている。底壁６０の長手方向の長さは、外筒体２の中心軸２０に平行な方向における排出孔２５の長さよりも長い。底壁６０は、図６に示すように、外筒体２の斜め下方に位置する。また、底壁６０は、ボトムカバー１３上に配置される。
【００５４】
周壁６５は、底壁６０の外周縁の全周から底壁６０の厚さ方向に突出している。周壁６５は、第１側壁６１、第２側壁６２、第３側壁６３及び第４側壁６４を備える。第１側壁６１は、底壁６０の長手方向において外筒体２の第１端２１及び第２端２２のうち第１端２１に近い側の端縁から、底壁６０の厚さ方向に突出している。第２側壁６２は、底壁６０の長手方向において外筒体２の第１端２１及び第２端２２のうち第２端２２に近い側の端縁から、底壁６０の厚さ方向に突出している。したがって、第１側壁６１と第２側壁６２とは、外筒体２の中心軸２０に平行な方向において互いに対向する。第１側壁６１の形状と第２側壁６２の形状とは同じである。第１側壁６１及び第２側壁６２のそれぞれにおける底壁６０側とは反対側の先端面６１１及び６１２は、外筒体２の外周面２８に沿った形状に形成されている。
【００５５】
第３側壁６３は、底壁６０の短手方向において外筒体２に近い側の端縁から底壁６０の厚さ方向に突出している。第４側壁６４は、底壁６０の短手方向において外筒体２から遠い側の端縁から底壁６０の厚さ方向に突出している。したがって、第３側壁６３と第４側壁６４とは、外筒体２の一径方向に平行な方向において互いに対向する。第４側壁６４の突出寸法は、第３側壁６３の突出寸法よりも長い。第３側壁６３の突出寸法は、第１側壁６１及び第２側壁６２の第３側壁６３側の端における突出寸法と同じである。第４側壁６４の突出寸法は、第１側壁６１及び第２側壁６２の第４側壁６４側の端における突出寸法と同じである。捕集器６では、第１側壁６１と第２側壁６２と第３側壁６３と第４側壁６４とで、平面視形状が矩形枠状の周壁６５を構成している。平面視において、排出孔２５は、捕集器６の周壁６５に囲まれている。
【００５６】
取付フランジ６６は、第４側壁６４の外周縁から第４側壁６４と同一面内で外方に突出している。
【００５７】
分離装置１では、外筒体２の外周面２８に、捕集器６が着脱可能に取り付けられる取付部２６（図８Ｂ参照）が設けられている。ここにおいて、取付部２６には、捕集器６の取付フランジ６６がねじによって取り付けられる。取付部２６は、外筒体２の外周面２８から突出している。取付部２６は、取付フランジ６６の第１側壁６１、第２側壁６２、第３側壁６３及び第４側壁６４それぞれに一対一に対応する第１側片２６１、第２側片２６２、第３側片２６３及び第４側片２６４を備える。
【００５８】
第１側片２６１と第２側片２６２とは、外筒体２の中心軸２０に平行な方向において互いに対向する。外筒体２の中心軸２０に平行な方向から見て、第１側片２６１及び第２側片２６２の形状は、捕集器６の第１側壁６１及び第２側壁６２の形状と同じである。第１側片２６１と第２側片２６２との互いの対向面間の距離は、捕集器６の第１側壁６１と第２側壁６２との互いの外面間の距離と略同じである。外筒体２の径方向に平行な一方向から見て、第３側片２６３の形状は、捕集器６の第３側壁６３の形状と同じである。取付部２６においては、第１側片２６１、第２側片２６２及び第４側片２６４に対して捕集器６の取付フランジ６６がねじによって固定される。分離装置１では、取付部２６に捕集器６を取り付けた状態において、捕集器６の周壁６５の先端面が外筒体２の外周面２８に接触或いは近接する。ここにおいて、捕集器６は、周壁６５の先端面が全周に亘って外筒体２の外周面２８に接触しているのが好ましい。
【００５９】
ところで、分離装置１は、捕集器６の内部空間を複数（本実施形態では、３つ）の空間に分ける複数（本実施形態では、２つ）の仕切壁１０（図４、６及び８Ａ参照）を更に備える。複数の仕切壁１０は、捕集器６の内部空間に配置されている。複数の仕切壁１０の各々は、回転体３の回転中心軸３０（図１参照）に沿った方向（平行な方向）に交差（本実施形態では、直交）する。ここにおいて、複数の仕切壁１０の各々は、回転体３の回転中心軸３０に平行な方向に直交する（つまり、仕切壁１０と回転中心軸３０とのなす角度が９０度である）場合に限らない。複数の仕切壁１０の各々は、例えば、回転体３の回転中心軸３０に平行な方向に３０〜１５０度の範囲で交差してもよい。
【００６０】
本実施形態の分離装置１では、複数の仕切壁１０が、捕集器６内に配置され回転体３の回転中心軸３０に沿った方向に並んでいる。これにより、分離装置１では、複数（２つ）の仕切壁１０によって、捕集器６の内部空間が、回転中心軸３０に沿った方向に並ぶ複数（３つ）の空間に分けられている。複数の仕切壁１０は、一例として、回転体３の回転中心軸３０に沿った方向において略等間隔で配置されている。複数の仕切壁１０は、捕集器６の底壁６０上に配置されている。複数の仕切壁１０の各々の先端面１０ａ（図８Ａ参照）は、外筒体２の外周面２８に沿った形状に形成されている。複数の仕切壁１０の各々の先端面１０ａの曲率半径は、外筒体２の外周面２８の曲率半径と同じであるのが好ましい。分離装置１では、仕切壁１０が捕集器６と一体である。分離装置１では、捕集器６及び複数の仕切壁１０の材質が合成樹脂であり、捕集器６と仕切壁１０とが一体成形されている。
【００６１】
分離装置１では、回転体３の回転中、外筒体２の流入口２３から流入した空気中の固体の一部が、流路２００（図４参照）を通る途中でその遠心力等によって捕集器６に入る。
【００６２】
分離装置１では、外筒体２に対して捕集器６を着脱可能に取り付けてあることにより、例えば、人が捕集器６を外筒体２から取り外して捕集器６内の固体を廃棄し、その後、捕集器６を外筒体２に取り付けることができる。
【００６３】
分離装置１では、捕集器６に溜まった固体を廃棄する場合、例えば、ボトムカバー１３をフロントカバー１１及びリヤカバー１２から取り外し、その後、捕集器６を外筒体２から取り外し、次に、捕集器６内の固体を廃棄し、その後、捕集器６を外筒体２に取り付け、続いて、ボトムカバー１３をフロントカバー１１及びリヤカバー１２に取り付ける。分離装置１のメンテナンスでは、取り外した捕集器６の代わりに、交換用の捕集器６を外筒体２に取り付けてもよい。
【００６４】
分離装置１では、外部の空気がフロントパネル１６の通気孔１６１（図１、３Ａ及び７参照）及びフロントカバー１１の第１フレーム部１１１（図３Ａ及び４参照）の内側の空間を通して外筒体２の流入口２３に流入する。外筒体２に流入した空気に含まれていた固体は、流路２００（図４参照）において螺旋状に回転するときに回転体３の回転中心軸３０（図１参照）から外筒体２の内周面２７に向かう方向の遠心力を受ける。遠心力を受けた固体は、外筒体２の内周面２７へ向かい、外筒体２の内周面２７付近を内周面２７に沿って螺旋状に回転する。そして、分離装置１では、空気中の固体の一部が、流路２００を通過する途中で排出孔２５（図４及び６参照）から排出され捕集器６に捕集される。
【００６５】
分離装置１では、外筒体２の内側において旋回流が発生するので、外筒体２の流入口２３から外筒体２内に流入した空気中の固体（塵等）の一部が、排出孔２５を通して捕集器６内に捕集され、固体（塵等）が分離（除去）された空気（清浄化された空気）の一部が、外筒体２の流出口２４から流出する。
【００６６】
分離装置１は、流路２００に流入する空気中の固体を捕集器６に捕集することが可能であり、かつ、固体が分離された空気を下流側へ流すことが可能なので、空気から固体を効率良く分離することが可能となる。
【００６７】
ところで、本願発明者らは、特許文献１に記載された分離装置と比べて分離効率の更なる向上を図れる分離装置の鋭意研究を行っている段階において、特許文献１に記載された分離装置と同様にロータの下流側にモータが配置されている比較例の分離装置を考案した。比較例の分離装置は、外筒体と、回転体と、複数の羽根と、モータと、を備える。外筒体は、第１端に気体の流入口を有し、第２端に気体の流出口を有する。回転体は、外筒体の内側において、回転中心軸が外筒体の中心軸と揃うように配置されている。複数の羽根は、回転体に連結されている。回転体は、第１端が閉じており第２端に開口を有した有底筒状である。回転体の開口は、回転体の回転中心軸に沿った方向において流出口側にある。
【００６８】
そして、本願発明者らは、比較例の分離装置について、ＰＭ２．５と同等の粒径を有する試験用紛体を利用して固体の分離特性を測定する実験を行った。ここにおいて、試験用紛体（Test powders）としては、例えば、ＪＩＳ  Ｚ  ８９０１において規定されている「試験用紛体１」の１１種（Class 11）を用いた。この１１種の化学成分は、ＳｉＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3等である。また、この１１種の中位径は、１．６〜２．３μｍである。
【００６９】
実験の結果、本願発明者らは、回転体の内周面等に試験用紛体（固体）の凝集体（塊）が付着しているという知見を得た。そして、本願発明者らは、特許文献１に記載された分離装置及び比較例の分離装置において分離効率の更なる向上が難しい理由として、分離装置内において下流側から上流側へ逆流する気流によって乱流が発生しており、これにより、分離効率の更なる向上が難しいと考えた。分離装置内での気流については、例えば、流体解析ソフトウェアを用いたシミュレーションの結果により推測することが可能である。流体解析ソフトウェアとしては、例えば、ANSYS(R) Fluent(R)等を採用することができる。
【００７０】
ところで、本実施形態の分離装置１では、図１に示すように、回転体３が、比較例の分離装置における回転体と同様、流入口２３側の第１端３１及び流出口２４側の第２端３２を有し、かつ、第２端３２に開口３４ｂを有する。
【００７１】
分離装置１では、図１及び７に示すように、外筒体２の第２端２２側に排気ダクト１５０が配置されている。排気ダクト１５０は、外筒体２側の第１端１５１と、外筒体２側とは反対側の第２端１５２と、を有する。排気ダクト１５０は、その第１端１５１側で外筒体２と連結されている。ここにおいて、第１排気ダクト１５０の第１端１５１には、外方に突出するフランジ１５５が設けられている。分離装置１では、排気ダクト１５０のフランジ１５５が、リヤカバー１２及びリヤパネル１７に対して例えば複数のねじによって着脱可能に取り付けられている。排気ダクト１５０の内部空間は、外筒体２と回転体３との間の流路２００と繋がっている。
【００７２】
排気ダクト１５０は、第１端１５１に円形状の第１開口１５３を有し、第２端１５２に円形状の第２開口１５４を有する。第２開口１５４の内径は、第１開口１５３の内径よりも小さい。より詳細には、排気ダクト１５０は、内径一定の第１円筒部１５０ａと、第１円筒部１５０ａから離れるにつれて内径が徐々に小さくなる第２円筒部１５０ｂと、を有する。排気ダクト１５０は、第１円筒部１５０ａ及び第２円筒部１５０ｂのうち第１円筒部１５０ａが、外筒体２側に位置する。第２円筒部１５０ｂは、第１円筒部１５０ａにおける外筒体２側とは反対側に位置する。排気ダクト１５０は、第１円筒部１５０ａと第２円筒部１５０ｂとを一体に備えているが、これに限らず、第１円筒部１５０ａと第２円筒部１５０ｂとが別部材であって第１円筒部１５０ａと第２円筒部１５０ｂとが互いに結合されていてもよい。
【００７３】
本実施形態の分離装置１では、上述の気流制御部材５（図１、２及び７参照）が、排気ダクト１５０の内部空間に位置している。より詳細には、気流制御部材５は、排気ダクト１５０の第１円筒部１５０ａの内部空間に位置している。
【００７４】
気流制御部材５は、回転体３の第２端３２における回転体３の第１端３１側とは反対側に位置する。分離装置１では、気流制御部材５を備えることにより、分離装置１内において下流側から上流側へ逆流する気流の発生を抑制することが可能となる。よって、分離装置１では、外筒体２と回転体３との間の流路２００内で乱流が発生するのを抑制することが可能となり、分離性能の向上を図ることが可能となる。
【００７５】
気流制御部材５は、回転体３と一緒に回転するように構成されている。より詳細には、気流制御部材５は、回転体３に連結されている。ここにおいて、分離装置１では、モータ４は、両軸モータであり、回転体３に連結されている第１回転軸４２と、回転体３側とは反対側に位置する第２回転軸４３と、を有する。モータ４では、第１回転軸４２と第２回転軸４３とが一直線上に並んでいる。モータ４では、第１回転軸４２と第２回転軸４３とが一緒に回転する。第１回転軸４２の回転方向と第２回転軸４３の回転方向とは同じである。第１回転軸４２の回転数と第２回転軸４３の回転数とは同じである。気流制御部材５は、モータ４の第２回転軸４３に連結されている。これにより、分離装置１では、気流制御部材５がモータ４を介して回転体３に連結されている。
【００７６】
気流制御部材５は、複数（例えば、４つ）の回転翼５１１を含むプロペラ５１を有する。プロペラ５１における回転翼５１１の数は、４つに限らず、例えば、２つでもよいし、８つでもよい。
【００７７】
複数の回転翼５１１の各々は、回転体３の回転方向に沿った方向において後方に位置する第１面５１１ａと、回転体の回転方向に沿った方向において前方に位置する第２面５１１ｂと、を有するひねり羽根である。分離装置１では、外筒体２の中心軸２０に沿った方向において、複数の回転翼５１１の各々の第２面５１１ｂが排気ダクト１５０の第１開口１５３側に位置し第１面５１１ａが第２開口１５４側に位置している。
【００７８】
回転体３の回転中心軸３０に沿った方向から見て、複数の回転翼５１１の外側の端部の回転軌跡の範囲内に、回転体３の開口３４ｂが位置している。プロペラ５１の回転円の直径は、開口３４ｂの内径よりも長く、排気ダクト１５０の第１円筒部１５０ａの内径よりも短い。プロペラ５１の回転円の直径は、第２回転軸４３の一径方向において第２回転軸４３を挟んで配置されている一対の回転翼５１１の、この一径方向における両端間の距離と同じである。
【００７９】
分離装置１は、図１及び２に示すように、モータ４の第２回転軸４３とプロペラ５１とを連結する連結装置１００を備える。第２回転軸４３は、プロペラ５１のベース５１０に形成された孔５１２に挿通されている。
【００８０】
連結装置１００は、例えば、図２に示すように、ハブ１０１と、挟み板１０２と、複数の取付ボルト１０３と、複数のナット１０４と、円環状の外側金具１０５と、円環状の内側金具１０６と、複数のボルト１０７と、を備える。ハブ１０１は、プロペラ５１のベース５１０の孔５１２に挿通される円筒部１０１１と、円筒部１０１１の軸方向の一端から全周に亘って外方へ突出するフランジ１０１２と、を有する。挟み板１０２は、円環状であり、ベース５１０を介してフランジ１０１２と対向する。ハブ１０１と挟み板１０２とは、複数の取付ボルト１０３及び複数の取付ボルト１０３に一対一に対応した複数のナット１０４によってベース５１０に取り付けられている。内側金具１０６は、輪状の内輪部１０６１と、内輪部１０６１の軸方向の第１端から全周に亘って外方へ突出するフランジ１０６２と、を有する。内輪部１０６１の内径は略一定である。内輪部１０６１の外径は、軸方向においてフランジ１０６２から離れるにつれて徐々に小さくなっている。内輪部１０６１には、軸方向の第２端側の端面から軸方向に沿って形成された複数の溝がある。内側金具１０６は、内輪部１０６１が外側金具１０５の内側に配置されている。外側金具１０５の外径は略一定である。外側金具１０５の内径は、内側金具１０６の軸方向においてフランジ１０６２から離れるにつれて徐々に小さくなっている。外側金具１０５は、円環形状と略同じＣ字状の形状であり、周方向において互いに対向する第１端面と第２端面とを有し、第１端面と第２端面とが近接している。内側金具１０６は、各々がフランジ１０６２に挿通された複数のボルト１０７により外側金具１０５に取り付けられている。モータ４の第２回転軸４３は、内側金具１０６に挿通されている。連結装置１００では、複数のボルト１０７の各々が締め付けられることにより、内側金具１０６の内輪部１０６１が第２回転軸４３の外周面に押し当てられ、かつ、外側金具１０５の外周面がハブ１０１の円筒部１０１１の内周面に押し当てられている。これにより、分離装置１では、モータ４の第２回転軸４３とプロペラ５１とが連結されている。連結装置１００では、複数のボルト１０７の各々を緩めることにより、第２回転軸４３、外側金具１０５及び内側金具１０６をハブ１０１から取り外すことができる。
【００８１】
本実施形態の分離装置１では、気流制御部材５を備えることにより、特許文献１に記載された分離装置及び比較例の分離装置と比べて分離性能を向上させることが可能となる。
【００８２】
分離装置１は、例えば、住宅等に設置する空気浄化システムにおいて、空調設備の上流側に配置されたＨＥＰＡフィルタ（high efficiency particulate air filter）等のエアフィルタよりも上流側に配置して使用する。「ＨＥＰＡフィルタ」とは、定格流量で粒径が０．３μｍの粒子に対して９９．９７％以上の粒子捕集率をもち、かつ初期圧力損失が２４５Ｐａ以下の性能をもつエアフィルタである。エアフィルタは、１００％の粒子捕集効率を必須の条件とはしない。空気浄化システムは、分離装置１を備えることにより、ＰＭ２．５等の微粒子がエアフィルタへ到達するのを抑制することが可能となる。よって、空気浄化システムでは、分離装置１よりも下流側にあるエアフィルタ等の長寿命化を図ることが可能となる。例えば、空気浄化システムでは、エアフィルタに捕集される微粒子等の総質量が増加することによる圧力損失の上昇を抑制することが可能となる。これにより、空気浄化システムでは、エアフィルタの交換頻度を少なくすることが可能となる。空気浄化システムは、エアフィルタと空調設備とが互いに異なる筐体に収納された構成に限らず、空調設備の筐体内にエアフィルタを備えていてもよい。言い換えれば、空調設備が、送風装置に加えてエアフィルタを備えていてもよい。
【００８３】
上述の実施形態から明らかなように、分離装置１は、外筒体２と、回転体３と、複数の羽根３６と、モータ４と、を備える。外筒体２は、第１端２１に気体の流入口２３を有し、第２端２２に気体の流出口２４を有する。回転体３は、外筒体２の内側に配置されている。回転体３は、その回転中心軸３０が外筒体２の中心軸２０と揃うように配置されている。複数の羽根３６は、回転体３と外筒体２との間で回転体３の外周方向において離れて配置され、回転体３に連結されている。モータ４は、回転体３を回転中心軸３０のまわりで回転させる。外筒体２は、第１端２１と第２端２２との間において外筒体２の内外を連通させる排出孔２５を有する。回転体３は、流入口２３側の第１端３１及び流出口２４側の第２端３２を有し、かつ、第２端３２に開口３４ｂを有する。分離装置１は、気流制御部材５を更に備える。気流制御部材５は、回転体３の第２端３２における回転体３の第１端３１側とは反対側に位置し気流を制御する。
【００８４】
以上の構成により、分離装置１は、気体に含まれている固体を気体から分離する性能の向上を図ることが可能となる。
【００８５】
この分離装置１では、気流制御部材５は、回転体３と一緒に回転するように構成されている。これにより、分離装置１では、乱流の発生を気流制御部材５によって抑制することが可能となり、気体に含まれている固体を気体から分離して捕集する性能の更なる向上を図ることが可能となる。
【００８６】
この分離装置１では、モータ４は、両軸モータであり、回転体３に連結されている第１回転軸４２と、回転体３側とは反対側に位置する第２回転軸４３と、を有する。気流制御部材５は、モータ４の第２回転軸４３に連結されている。これにより、分離装置１では、乱流の発生を抑制することが可能となる。
【００８７】
この分離装置１では、気流制御部材５は、複数の回転翼５１１を含むプロペラ５１を有する。これにより、分離装置１では、分離装置１では、乱流の発生をより抑制することが可能となり、気体に含まれている固体を気体から分離して捕集する性能の更なる向上を図ることが可能となる。
【００８８】
この分離装置１では、捕集器６を更に備えるのが好ましい。捕集器６は、外筒体２の外側において排出孔２５を覆うように配置され、捕集器６の内部空間が排出孔２５に繋がる。これにより、分離装置１では、気体に含まれている固体を気体から分離して捕集する性能の向上を図ることが可能となる。
【００８９】
分離装置１は、モータ４の第１回転軸４２に連結されるシャフト７（以下、第１シャフト７ともいう）とは別に、モータ４の第２回転軸４３に軸継手等によって連結される第２シャフトを備えていてもよい。この場合、第２シャフトに気流制御部材５が連結されることで、気流制御部材５が第２回転軸４３に連結されていてもよい。
【００９０】
（実施形態２）
以下、本実施形態の分離装置１ｂについて図９及び１０に基づいて説明する。
【００９１】
本実施形態の分離装置１ｂの基本構成は、実施形態１の分離装置１と略同じである。本実施形態の分離装置１ｂに関し、実施形態１の分離装置１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９２】
本実施形態の分離装置１ｂは、気流制御部材５が、プロペラ５１の複数の回転翼５１１（以下、第１回転翼５１１ともいう）とは別の複数の第２回転翼５２１と、複数の第２回転翼５２１を複数の第１回転翼５１１とは逆方向に回転させるための反転機構８０と、を更に有する点で、実施形態１の分離装置１と相違する。すなわち、本実施形態の分離装置１ｂにおける気流制御部材５は、プロペラ５１と、複数の第２回転翼５２１と、反転機構８０と、を有する。第２回転翼５２１は、第１回転翼５１１とはひねりの向きが逆のひねり羽根である。
【００９３】
本実施形態の分離装置１ｂでは、回転体３の回転中心軸３０に沿った方向において、回転体３と第２回転翼５２１との距離が、回転体３と第１回転翼５１１との距離よりも長い。これにより、本実施形態の分離装置１ｂでは、プロペラ５１の複数の第１回転翼５１１それぞれの先端付近で乱流が発生するのを抑制することが可能となり、乱流の発生をより抑制することが可能となる。
【００９４】
反転機構８０は、図１０に示すように、第２回転軸４３に固定された太陽歯車８１と、第２回転軸４３の一部及び太陽歯車８１を収納した中空円柱状の外側シャフト８３と、太陽歯車８１と外側シャフト８３との間で太陽歯車８１のまわりに配置された複数（図示例では、３つ）の遊星歯車８２と、を備える。外側シャフト８３の内周面には、複数の遊星歯車８２が噛み合う歯車８３１が形成されている。複数の第２回転翼５２１の各々は、外側シャフト８３の外周面に設けられている。複数の第２回転翼５２１は、外側シャフト８３の外周面の周方向において等間隔で配置されているのが好ましい。外側シャフト８３の軸方向の第１端及び第２端の各々には、第２回転軸４３を挿通させる貫通孔が形成されている。貫通孔は、第２回転軸４３の回転を妨げないように第２回転軸４３の直径よりも大きい。
【００９５】
反転機構８０では、太陽歯車８１の回転方向は、第２回転軸４３の回転方向と同じである。これに対して、複数の遊星歯車８２の各々及び外側シャフト８３の回転方向は、第２回転軸４３の回転方向と逆方向である。反転機構８０は、第２回転軸４３及び太陽歯車８１が例えば図１０の矢印Ｂ１（図６の矢印Ａ１と同じ方向）に示すように時計回り方向に回転すると、複数の遊星歯車８２の各々が太陽歯車８１によって図１０の矢印Ｂ２に示すように反時計回り方向に回転する。このとき、外側シャフト８３が複数の遊星歯車８２によって図１０の矢印Ｂ３に示すように反時計回り方向に回転する。
【００９６】
分離装置１ｂは、回転体３の回転中に、第１回転翼５１１が回転体３と同じ方向に回転し、かつ、第２回転翼５２１が第１回転翼５１１とは逆方向に回転する。これにより、分離装置１ｂは、プロペラ５１の複数の第１回転翼５１１それぞれの先端付近で乱流が発生するのを抑制することが可能となり、乱流の発生をより抑制することが可能となる。
【００９７】
（実施形態３）
以下、本実施形態の分離装置１ｃについて図１１に基づいて説明する。
【００９８】
本実施形態の分離装置１ｃの基本構成は、実施形態１の分離装置１と略同じである。本実施形態の分離装置１ｃに関し、実施形態１の分離装置１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９９】
本実施形態の分離装置１ｃは、気流制御部材５が、スピナー５５を含む点で、実施形態１の分離装置１と相違する。
【０１００】
スピナー５５は、モータ４の第２回転軸４３に連結されている。ここにおいて、モータ４の第２回転軸４３は、先端にねじ部４３１を一体に備えている。ねじ部４３１の外径は、第２回転軸４３における他の部位の外径よりも小さい。スピナー５５は、円錐状であり、底面５５１を有する。ここでいう円錐状は、母線が直線である場合に限らず、直線に近い曲線でもよい。スピナー５５の底面５５１の直径は、回転体３の内径よりも小さい。スピナー５５は、その底面５５１が回転体３側となるように配置される。スピナー５５は、底面５５１に第２回転軸４３のねじ部４３１が嵌め込まれるねじ穴５５２が形成されている。分離装置１ｃでは、スピナー５５のねじ穴５５２に第２回転軸４３のねじ部４３１が嵌め込まれることにより、第２回転軸４３に着脱可能に連結されている。
【０１０１】
分離装置１ｃは、モータ４の第１回転軸４２に連結されるシャフト７（以下、第１シャフト７ともいう）とは別に、モータ４の第２回転軸４３に軸継手等によって連結される第２シャフトを備え、第２シャフトにスピナー５５が連結されることで、スピナー５５が第２回転軸４３に連結されていてもよい。
【０１０２】
分離装置１ｃでは、気流制御部材５がスピナー５５を含むことにより、簡単な構成で、乱流の発生を抑制することが可能となる。
【０１０３】
以下、本実施形態の変形例１の分離装置１ｄについて図１２に基づいて説明する。
【０１０４】
変形例１の分離装置１ｄでは、実施形態３の分離装置１ｃと同様、モータ４は、両軸モータであり、回転体３側に位置する第１回転軸４２と、回転体３側とは反対側に位置する第２回転軸４３と、を有する。変形例１の分離装置１ｄでは、気流制御部材５は、モータ４の第２回転軸４３が貫通しており第２回転軸４３が連結されている回転板５６を含む点で実施形態３の分離装置１ｃと相違する。変形例１の分離装置１ｄに関し、実施形態３の分離装置１ｃと同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０５】
回転板５６は、円板状に形成されており、その中央を第２回転軸４３が貫通している。回転板５６の直径は、回転体３の外径以上で、外筒体２の内径よりも小さい。回転板５６の外周面と排気ダクト１５０の内周面との間には、隙間がある。回転板５６は、第２回転軸４３と一緒に回転する。より詳細には、回転板５６は、第２回転軸４３と同じ方向に、第２回転軸４３と同じ速度で回転する。
【０１０６】
変形例１の分離装置１ｄでは、気流制御部材５が回転板５６を含むことにより、簡単な構成で、外筒体２と回転体３との間の流路２００に逆流が発生するのを抑制することが可能となり、気体に含まれている固体を気体から分離して捕集する性能の向上を図ることが可能となる。回転板５６の外周形状は、円形状に限らず、例えば、正方形状、六角形状等でもよい。
【０１０７】
以下、本実施形態の変形例２の分離装置１ｅについて図１３に基づいて説明する。
【０１０８】
変形例２の分離装置１ｅでは、変形例２の分離装置１ｅでは、気流制御部材５は、モータ４における回転体３側とは反対側に位置し回転体３の開口３４ｂよりも大きな板５７を含む点で実施形態３の分離装置１ｃと相違する。変形例２の分離装置１ｅに関し、実施形態３の分離装置１ｃと同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０９】
変形例２の分離装置１ｅでは、実施形態３の分離装置１ｃと同様、モータ４は、両軸モータであり、回転体３側に位置する第１回転軸４２と、回転体３側とは反対側に位置する第２回転軸４３と、を有する。
【０１１０】
板５７は、円板状に形成されており、その中央に孔５７１が形成されている。板５７の直径は、回転体３の外径以上で、外筒体２の内径よりも小さい。板５７の外周面と排気ダクト１５０の内周面との間には、隙間がある。また、板５７は、モータ４の第２回転軸４３が回転自在に通っている孔５７１を有する。変形例２の分離装置１ｅは、板５７の孔５７１と第２回転軸４３との間に介在するベアリングを備える。このベアリングは、第２回転軸４３を回転可能に支持する。板５７の孔５７１の内周面と第２回転軸４３の外周面との間には隙間があってもよい。板５７は、回転しない。変形例２の分離装置１ｅは、板５７とリヤカバー１２（図３Ｂ参照）のハウジング取付部１２２との間に介在する複数（例えば、２つ）の支柱（図示せず）を備えており、支柱の一端がハウジング取付部１２２に固定され、支柱の他端に板５７が固定されている。したがって、板５７は、リヤカバー１２を含む筐体３００（図５Ａ参照）に支持されている。
【０１１１】
変形例２の分離装置１ｅでは、気流制御部材５が板５７を含むことにより、簡単な構成で、外筒体２と回転体３との間の流路２００に逆流が発生するのを抑制することが可能となり、気体に含まれている固体を気体から分離して捕集する性能の向上を図ることが可能となる。板５７の外周形状は、円形状に限らず、例えば、正方形状、六角形状等でもよい。
【０１１２】
また、変形例２の分離装置１ｅでは、板５７の孔５７１と第２回転軸４３との間に介在するベアリングを備えていることにより、モータ４によって回転体３をより安定して回転させることが可能となる。
【０１１３】
ただし、変形例２の分離装置１ｅにおいて、モータ４として両軸モータではなく第１回転軸４２と第２回転軸４３とのうち第１回転軸４２のみを有する片側モータを採用してもよく、この場合には、板５７の孔５７１はなくてもよい。
【０１１４】
上述の分離装置１ｂ、１ｃ、１ｄ及び１ｄは、分離装置１と同様、外筒体２の外側において排出孔２５を覆うように配置され、内部空間が排出孔２５に繋がる捕集器６を更に備えるのが好ましい。これにより、分離装置１ｂ、１ｃ、１ｄ及び１ｄでは、気体に含まれている固体を気体から分離して捕集する性能の向上を図ることが可能となる。
【０１１５】
上記の実施形態１〜３等は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態１〜３等は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【０１１６】
例えば、プロペラ５１は、可変ピッチプロペラでもよい。この場合、分離装置１と、分離装置１を制御する制御装置と、を備える分離システムにおいて、制御装置がモータ４の回転数に応じて可変ピッチプロペラのプロペラの角度を制御するようにしてもよい。制御部装置は、マイコン（Microcontroller）を含む。マイコンは、プログラムに従って動作するプロセッサと、プロセッサを動作させるプログラムを格納するためのメモリ及び作業用のメモリと、を備えた１チップのデバイスとして構成される。制御装置は、マイコンにプログラムを実行させることにより、実現することができる。
【０１１７】
また、分離装置１、１ｂ、１ｃ、１ｄ及び１ｅでは、排気ダクト１５０の内周形状が円形状であるが、これに限らず、例えば、四角形状でもよい。
【０１１８】
また、分離装置１、１ｂ、１ｃ、１ｄ及び１ｅでは、複数の羽根３６が回転体３のみに連結されているが、これに限らない。例えば、分離装置１〜１ｄでは、回転体３と外筒体２との間に配置される内筒体を更に備える構成として、複数の羽根３６が回転体３と内筒体との両方に連結されていてもよい。
【０１１９】
例えば、外筒体２の材質は、ＡＢＳ等の合成樹脂に限らず、金属等でもよい。また、回転体３及び複数の羽根３６の材質は、ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂に限らず、例えば、金属等でもよい。また、回転体３の材質と複数の羽根３６の材質とは互いに異なっていてもよい。
【０１２０】
複数の羽根３６の各々は、回転体３と別部材として形成され回転体３に固定されることで回転体３に連結されていてもよい。
【０１２１】
また、複数の羽根３６の各々は、回転体３の回転中心軸３０のまわりで螺旋状に形成されていてもよい。ここにおいて「螺旋状」とは、回転数が１以上の螺旋形状に限らず、回転数が１の螺旋形状の一部の形状も含む。
【０１２２】
回転体３は、外筒体２の中心軸２０に沿った方向において並ぶ２つの回転部材３ａ、３ｂを備える構成に限らず、例えば、２つの回転部材３ａ、３ｂのうちの１つのみを備える構成でもよい。また、回転体３は、２つの回転部材３ａ、３ｂの間に、少なくとも１つの回転部材（回転部材３ｂと同様の形状の回転部材）を備えていてもよい。この場合、２つの回転部材３ａ、３ｂの間にある回転部材にも、複数の羽根３６の各々の一部を構成する羽根片が連結されているのが好ましい。
【０１２３】
排出孔２５は、少なくとも一部が回転体３の回転中心軸３０に沿った方向（言い換えれば、外筒体２の中心軸２０に沿った方向）に細長いスリット状であればよく、例えば、外筒体２の周方向に沿った方向に長い１乃至複数の弧状スリットを含んでもよい。
【０１２４】
分離装置１、１ｂ、１ｃ、１ｄ及び１ｅでは、外筒体２に排出孔２５が１つだけ形成されているが、これに限らず、排出孔２５が複数形成されていてもよい。この場合、複数の排出孔２５は、外筒体２の周方向において離れて配置されているのが好ましい。また、この場合、分離装置１、１ｂ、１ｃ、１ｄ及び１ｅが捕集器６を複数備え、複数の捕集器６が複数の排出孔２５と一対一で対応するように配置されていてもよい。また、捕集器６内に配置される仕切壁１０の数は、複数に限らず、１つでもよい。また、捕集器６内に複数の仕切壁１０を配置する場合、仕切壁１０の数は、２つに限らず、３つ以上でもよい。また、分離装置１、１ｂ、１ｃ、１ｄ及び１ｅでは、捕集器６は必須の構成要素ではない。
【符号の説明】
【０１２５】
１、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ  分離装置
２  外筒体
２０  中心軸
２１  第１端
２２  第２端
２３  流入口
２４  流出口
２５  排出孔
３  回転体
３０  回転中心軸
３１  第１端
３２  第２端
３４ｂ  開口
３６  羽根
４  モータ
４２  第１回転軸
４３  第２回転軸
５  気流制御部材
５１  プロペラ
５１１  回転翼（第１回転翼）
５２１  第２回転翼
５５  スピナー
５７  板
６  捕集器
８０  反転機構
【図１】
2018187550.tif 000003
【図２】
2018187550.tif 000004
【図３】
2018187550.tif 000005
【図４】
2018187550.tif 000006
【図５】
2018187550.tif 000007
【図６】
2018187550.tif 000008
【図７】
2018187550.tif 000009
【図８】
2018187550.tif 000010
【図９】
2018187550.tif 000011
【図１０】
2018187550.tif 000012
【図１１】
2018187550.tif 000013
【図１２】
2018187550.tif 000014
【図１３】
2018187550.tif 000015