(57)【要約】【課題】気流を旋回させることにより気流中の塵埃を分離・捕集する集塵装置において、風量を変えても集塵効率が下がらない集塵装置を提供する。【解決手段】渦流発生ユニット４と、そこで分離した塵埃を集め溜めておく集塵室５とを備えた集塵装置１であって、渦流発生ユニット４は、上流側の一端に空気の流入口６、下流側の他端に空気の流出口７、集塵室と接続される排出口８、流出口７を開閉するための開閉ユニット１０を備え、風量の大小に応じて流出口７を開閉することにより、渦流発生ユニットの中の気流の速度を一定にし、集塵効率を維持することのできる集塵装置１を得る。【選択図】図２
2015023903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塵埃を含んだ空気の送風路内に送風手段があり、前記送風手段によって発生する気流を旋回させて塵埃を遠心分離する渦流発生ユニットと、前記渦流発生ユニットで分離した塵埃を集めて溜めておく集塵室を備えた集塵装置であって、前期集塵装置は前記送風手段よりも上流に設置され、前記渦流発生ユニットには空気の流入口と流出口と、分離した塵埃を前記集塵室に排出するための排出口を備え、前記集塵室は、仕切り板によって少なくとも２つの空間を形成して、それぞれの空間と前記渦流発生ユニットの排出口を連通させて、前記空間のそれぞれ１つとその空間に前記連通した渦流発生ユニットを１つの単位とし、単位ごとに前記渦流発生ユニットの流出口を開閉する開閉ユニットを備えたことを特徴とする集塵装置。
【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】
サイクロン式集塵装置は塵埃を含む空気を吸引し、内部で旋回流を生じさせて塵埃を遠心分離する。気流は装置内部を旋回しながら下降していき、装置下部で反転して、装置内部の流路を通じて装置外へ出る。
【０００３】
以下、従来のサイクロン式集塵装置の例を、図６を参照しながら説明する。
【０００４】
集塵装置１０１は、外円筒１０２、その外周の接線方向に接続する吸気口１０３、外円筒１０２の下方に接続する円錐筒１０４、円錐筒１０４の下方に接続する集塵室１０５、外円筒１０２と同軸上にあり、その上面に接続した内円筒１０６、内円筒１０６から集塵装置外部に通じる排気口１０７を備えている。塵埃を含む空気は吸気口１０３から外円筒１０２に流入し、外円筒１０２から円錐筒１０４へと旋回しながら降下する。その際、空気中の塵埃に遠心力が加わり、塵埃は集塵装置の外周側へ分離され、集塵室１０５に落下する。塵埃が除去された空気は内円筒１０６の下端から吸い上げてられて排気口１０７から排出される。
【０００５】
このような従来のサイクロン式集塵装置を台所用換気装置に適用したものとして、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１２７５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のサイクロン式集塵装置は、気流中の塵埃が効率的に気流から遠心分離されるように、装置の寸法と流量を適切に設定している。従って、例えば適正値よりも高い風速で使用すれば圧力損失が高くなり、送風装置に負担がかかる。一方、風速が小さい場合は、圧力損失は小さくなるが、塵埃が受ける遠心力が小さくなるため、塵埃は気流から分離され難く、十分な集塵効果が得られない。この理由により、空気清浄機など風量の切り替えが可能な集塵装置として、従来のサイクロン方式は適用しにくいという課題がある。
【０００８】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、風量を変えても高い集塵効果を維持できる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】
【０００９】
そして、この目的を達成するために、本発明は、塵埃を含んだ空気の送風路内に送風手段があり、前記送風手段によって発生する気流を旋回させて塵埃を遠心分離する渦流発生ユニットと、前記渦流発生ユニットで分離した塵埃を集めて溜めておく集塵室を備えた集塵装置であって、前期集塵装置は前記送風手段よりも上流に設置され、前記渦流発生ユニットには空気の流入口と流出口と、分離した塵埃を前記集塵室に排出するための排出口を備え、前記集塵室は、仕切り板によって少なくとも２つの空間を形成して、それぞれの空間と前記渦流発生ユニットの排出口を連通させて、前記空間のそれぞれ１つとその空間に前記連通した渦流発生ユニットを１つの単位とし、単位ごとに前記渦流発生ユニットの流出口を開閉する開閉ユニットを備えたもので、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】
【００１０】
本発明によれば、塵埃を含んだ空気の送風路内に送風手段があり、前記送風手段によって発生する気流を旋回させて塵埃を遠心分離する渦流発生ユニットと、前記渦流発生ユニットで分離した塵埃を集めて溜めておく集塵室を備えた集塵装置であって、前期集塵装置は前記送風手段よりも上流に設置され、前記渦流発生ユニットには空気の流入口と流出口と、分離した塵埃を前記集塵室に排出するための排出口を備え、前記集塵室は、仕切り板によって少なくとも２つの空間を形成して、それぞれの空間と前記渦流発生ユニットの排出口を連通させて、前記空間のそれぞれ１つとその空間に前記連通した渦流発生ユニットを１つの単位とし、単位ごとに前記渦流発生ユニットの流出口を開閉する開閉ユニットを備えたものであって、任意に切り替えられる風量の大小に応じて、１つ又は複数の単位における流出口を、開閉手段によって開閉することで、渦流発生ユニット内の気流の速度を一定に保ち、塵埃が受ける遠心力とその結果として得られる集塵効率を維持するとともに、集塵室内に仕切り板を設けたことによって、流出口が開いている単位の気流に、流出口が閉じている単位の流入口から入る気流が集塵室で混ざり合って風量が増加したり、捕集された塵埃を巻き上げて気流を再汚染したりするのを防ぐ効果を持った集塵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態の集塵装置、送風路、送風手段の配置を示す図
【図２】同渦流発生ユニットと集塵室を示す斜視図
【図３】同渦流発生ユニットと開閉ユニットを示す斜視図
【図４】同集塵装置の断面図
【図５】同開閉手段を示す斜視図
【図６】従来のサイクロン式集塵装置を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の請求項１記載の集塵装置は、塵埃を含んだ空気の送風路内に送風手段があり、前記送風手段によって発生する気流を旋回させて塵埃を遠心分離する渦流発生ユニットと、前記渦流発生ユニットで分離した塵埃を集めて溜めておく集塵室を備えた集塵装置であって、前期集塵装置は前記送風手段よりも上流に設置され、前記渦流発生ユニットには空気の流入口と流出口と、分離した塵埃を前記集塵室に排出するための排出口を備え、前記集塵室は、仕切り板によって少なくとも２つの空間を形成して、それぞれの空間と前記渦流発生ユニットの排出口を連通させて、前記空間のそれぞれ１つとその空間に前記連通した渦流発生ユニットを１つの単位とし、単位ごとに前記渦流発生ユニットの流出口を開閉する開閉ユニットを備えている。
【００１３】
空気清浄機など、送風手段と集塵装置を備えた機器では、「強」、「中」、「弱」のように風量切り替え手段によって風量を選択することが可能である。サイクロン式の集塵装置は一般的な集塵手段であるフィルタ方式に比べて圧力損失が低いという利点があるため、送風手段の出力を低く抑えて省エネルギーが期待できる。
【００１４】
しかし、サイクロン式の集塵装置では装置内部を通過する気流を旋回させ、それによって気流中の塵埃が遠心力を受けて気流から分離して集塵するものであり、塵埃に十分な遠心力を与えるために、気流がある一定の風速となるように装置が設計される。
【００１５】
したがって、風量を変化させると、装置内の気流の風速が変化し、風量が小さいときには十分な集塵効果を得られない可能性がある。
【００１６】
本発明の集塵装置は、２つ以上の渦流発生ユニットを備えることで、気流を複数に分けた構成としている。風量の大小に応じて開閉ユニットを制御して、一部の渦流発生ユニットの流出口を閉じることで気流を停止させ、流出口の開いた渦流発生ユニットにのみ気流を集中させることで、気流の速度を常に一定に保つものである。
【００１７】
例えば「強」、「中」、「弱」の３段階の風量を選択でき、各風量の比が３：２：１である集塵装置を想定する。集塵装置には渦流発生ユニットを３つ備えることで気流を３分割し、最大風量である「強」を選択したときは、全ての渦流発生ユニットの流出口を開放し、「中」を選択したときは、３つの渦流発生ユニットのうちの１つの流出口を開閉ユニットで閉じることで、２つの渦流発生ユニットに気流が生じる。そして最小風量である「弱」を選択した場合は、３つのうちの２つの流出口を閉じることで、１つの渦流発生ユニットに気流が生じる。これにより、風量が変化しても、各渦流発生ユニット内の気流の速度はいずれも等しくなり、常に一定の集塵効果を維持することが可能となる。
【００１８】
３段階の風量設定に対して渦流発生ユニットを６個設けて、各風量に合わせて、２つずつ流出口を開閉する方式でも同じ効果が得られる。
【００１９】
１つの渦流発生ユニットが小さいほど、気流の圧力損失は高くなるが、塵埃に与えられる遠心力が高まるために、より微細な塵埃の捕集も可能となる。その場合は、一定の風量を確保するために、多数の渦流発生ユニットを設けて集塵装置を構成するとよい。
【００２０】
集塵室には仕切り板によって少なくとも２つの空間を形成して、それぞれの空間と渦流発生ユニットの排出口を連通させている。それによって構成される１つの空間と１つの渦流発生ユニットの組み合わせを１つの単位とし、その単位毎に流出口を開閉する開閉ユニットを備えている。例えば６つの渦流発生ユニットを備える場合は、集塵室も仕切り板によって６個の空間に分割して６個の単位とするものである。
【００２１】
集塵室を分割する理由を説明する。風量の大小に応じて渦流発生ユニットの流出口を閉じる場合、その渦流発生ユニットの流入口から流出口につながる気流は発生しないが、塵埃を集塵室に排出するための排出口があるため、もし、集塵室が単位毎に分割されずに全ての渦流発生ユニットが１つの集塵室を共有する場合、流出口が閉じられている渦流発生ユニットの流入口から入る空気が塵埃を排出するための排出口を抜けて集塵室に入り、流出口が開いた状態である他の渦流発生ユニットの排出口を通ってその渦流発生ユニットの気流と合流する道筋が形成される。この場合、渦流発生ユニット内の気流の速度は想定よりも下がり、期待どおりの集塵効果が得られなくなる。また、逆流する空気が、集塵室に溜まった塵埃を巻き上げて気流を再汚染することも考えられる。これらの問題を防ぐために集塵室を分割して単位を形成するものである。
【００２２】
送風路内における集塵装置の位置は、一般的には送風手段よりも上流であり、その方が塵埃による送風手段の汚染を回避できる利点がある。開閉手段の位置としては、渦流発生ユニットの流入口又は流出口のどちらでもよいが、集塵装置が送風手段よりも上流にある場合、開閉手段は流出口側にある方がよい。もし流出口側でなく、流入口側に開閉ユニットを設けた場合、流入口が閉じているときに、その渦流発生ユニットを通過する気流は発生しないが、その渦流発生ユニットの流出口が開いているために、その渦流発生ユニットと同じ単位を構成している集塵室の空間に溜まっている塵埃が、集塵装置と送風手段との間の空間に起こりうる気流の乱れによって巻きあげられて、塵埃が集塵室から外へ排出される可能性があるというのがその理由である。
【００２３】
また、集塵装置が送風手段よりも下流に配置される場合は、その逆となる。渦流発生ユニットの流入口側から空気を押し込む形態であるために、流入口側に開閉ユニットを設ける必要がある。もし、流入口側でなく流出口側に開閉ユニットを設けた場合、流出口が閉じているときに、その渦流発生ユニットを通過する気流は発生しないが、その渦流発生ユニットの流入口が開いているために、その渦流発生ユニットと同じ単位を構成している集塵室の空間に溜まっている塵埃が、流入口から外へ排出される可能性がある。したがって、集塵装置が送風手段よりも下流に配置される場合は、流入口側に開閉ユニットを設けた方がよい。
【００２４】
以上のように、集塵装置が送風手段の上流に配置されるか、下流に配置されるかによって、開閉ユニットを設けるべき位置が異なるのであるが、本発明においては、集塵装置が送風手段よりも上流に配置される、一般的な形態を想定して、開閉ユニットは、流出口側に設けるものである。
【００２５】
より微細な塵埃を捕集したい場合には、渦流発生ユニットを多数設ければよいということを先述したが、その場合、風量の大小に応じて、２つ又はそれ以上の数の流出口を同時に閉じる必要があることも想定される。例えば９個の渦流発生ユニットと、３段階風量切り替えを備えた集塵装置では、開閉ユニットによって３個又は６個の流出口を同時に閉じることが想定できる。このとき、流出口毎に合計６個の開閉ユニットを設けることもできるが、３個の流出口を一度に開閉することが可能な開閉ユニットを２個設けるものであれば、開閉ユニットの駆動系統や部品点数を減らすことができて合理的である。
【００２６】
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。
【００２７】
（実施の形態）
図１に示すように、送風路２の内部に集塵装置１と、その集塵装置１の下流に送風手段３が設置され、送風手段３によって送風路２の内部に気流が発生し、気流は集塵装置１を通過するものである。
【００２８】
図２、図３に示すように、集塵装置１は、通過する空気を旋回させて塵埃を遠心分離する渦流発生ユニット４と、分離した塵埃を集めて溜めておく集塵室５で構成される。渦流発生ユニット４は、円筒部材１１、旋回促進板１２、流入口６、流出口７、排出口８、中空円盤１３で構成される。その詳細は、円筒部材１１の内部に、気流を旋回させるための螺旋状の旋回促進板１２を設け、円筒部材１１の一端には空気を取り入れる流入口６、他端には流出口７を伴った中空円盤１３を設け、円筒部材１１の側面には、塵埃を集塵室５に排出するための排出口８を設けたものである。
【００２９】
集塵室５には、仕切り板９によって少なくとも２つの空間を形成して、それぞれの空間と渦流発生ユニット４の排出口８を連通させて、空間のそれぞれ１つとその空間に連通した渦流発生ユニット４を１つの単位とし、単位ごとに渦流発生ユニット４の流出口７を開閉する開閉ユニット１０を備えている。
【００３０】
図２、図３、図４は、１つの仕切り板９で集塵室５を仕切って２つの単位を形成した場合の形態を示している。
【００３１】
図３では、両方の単位において、開閉ユニット１０が開いた状態を示している。この状態における定格風量が例えば２００ｍ３／ｈであるとしたとき、１つの単位において渦流発生ユニット４を流れる風量は１００ｍ３／ｈとなる。
【００３２】
送風手段３の出力を下げ、全体の風量を定格値の半分である１００ｍ３／ｈに減らした場合、それぞれの渦流発生ユニット４の風量は５０ｍ３／ｈとなり、気流の速度は半減する。気流の速度が低下すれば気流中の塵埃が受ける遠心力も低下し、集塵効率の低下を招くことになる。
【００３３】
ここで、２つの単位のうちの一方において、その開閉ユニット１０を閉じれば、その単位における渦流発生ユニット４には気流が発生しない。
【００３４】
図４を用いて説明すると、左右２つのうちの左側の単位２１において、左側の開閉ユニット２２が閉じて左側の流出口２３を塞ぐ場合、送風手段２４の吸引力によって、右側の単位２５で右側の流入口２６から空気が導入され、図中の矢印線のように空気は気流となって右側の渦流発生ユニット２７の中で旋回し、気流中の塵埃は遠心力を受けて右側の渦流発生ユニット２７の内壁へと移動して、塵埃は右側の排出口２８を通り抜けて集塵室２９に入る。右側の渦流発生ユニット２７で旋回している気流は、右側の流出口３０を通り抜けて送風手段２４へと向かう。
【００３５】
左側の単位２１においては、左側の開閉ユニット２２が左側の流出口２３を塞いでいるため、左側の流出口２３から送風手段２４に向かう気流は発生しない。また、集塵室２９では仕切り板３１によって左右の単位の間で気流が交じり合わないようにしているため、左側の流入口３２から入る空気が左側の排出口３３を出て集塵室２９を通過し、右側の排出口２８から入って、右側の流出口３０から出て行くという経路も形成されない。
【００３６】
従って、２つの単位のうちの一方における流出口７が、開閉ユニット１０が閉じることによって塞がれれば、他方の単位の渦流発生ユニット４にのみ気流が発生する。全体の風量を２００ｍ３／ｈから１００ｍ３／ｈに減らしたとき、それに連動して一方の単位の開閉ユニット１０を閉じれば、渦流発生ユニット４を通過する気流の風速が保たれ、集塵効率の低下を招くことがない。
【００３７】
送風手段３とは、送風用ファンなどのことであり、図１においては、送風路２の中に集塵装置１とは切り離して描いているが、集塵装置１の渦流発生ユニット４に気流を発生させるものであればどんなものでもよく、集塵装置１と送風手段３が一体化したものでもよい。
【００３８】
渦流発生ユニット４の流出口７は、その直径が円筒部材１１の直径よりも小さくなるようにするために、円筒部材１１の上端面に中空円盤１３を設けた構成とし、中空円盤１３の内周側の開口が流出口７の働きをするものである。
【００３９】
気流中の塵埃は遠心力を受けて円筒部材１１の内壁面寄りを旋回しながら排出口８から集塵室２９に排出されるが、一部の塵埃は気流の誘引力によって流出口７から外部に流されて行く。このとき、円筒部材１１の上端面全体が開放状態であるものに比べて、円筒部材１１の直径よりも小さい開口を持った中空円盤１３によって円筒部材１１の上端面を成すものであれば、粉塵は、気流とともに流出口７から外に流出せずに、中空円盤１３の下で旋回を繰り返し、排出口８から集塵室２９に排出される機会が増すため、集塵効率を高めることができる。
【００４０】
流出口７の形状は、中空円盤１３の形状によって決まるが、気流の圧力損失を考慮すると円形である方がよい。また、流出口７の直径は、小さいほど集塵効率の向上に寄与するが、同時に圧力損失が増加するため、送風手段の能力と、設定風量を実現するための装置寸法や渦流発生ユニット内の設定風速などの設計要因に応じて最適な直径を設計者側が決定するものである。
【００４１】
開閉ユニット１０は、流出口７を完全に密閉できる形状のものであればどんなものでもよい。例えば図５に示すように、円周の一部から柄１４が突出した円盤状の遮蔽板１５で、柄１４の端を軸にして遮蔽板１５が流出口７のフタとして開閉可能となるように蝶番１６と組み合わせた形態が考えられる。
【００４２】
集塵室５の形状について、図中では直方体で描いているが、円筒形などでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明にかかる集塵装置は、風量を変化させても気流の速度を一定に保つことができるため、塵埃を分離・捕集する集塵装置等および、空気浄化装置等として有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１  集塵装置
２  送風路
３  送風手段
４  渦流発生ユニット
５  集塵室
６  流入口
７  流出口
８  排出口
９  仕切り板
１０  開閉ユニット
１１  円筒部材
１２  旋回促進板
１３  中空円盤
１４  柄
１５  遮蔽板
１６  蝶番
２１  左側の単位
２２  左側の開閉ユニット
２３  左側の流出口
２４  送風手段
２５  右側の単位
２６  右側の流入口
２７  右側の渦流発生ユニット
２８  右側の排出口
２９  集塵室
３０  右側の流出口
３１  仕切り板
３２  左側の流入口
３３  左側の排出口
【図１】
2015023903.tif 000003
【図２】
2015023903.tif 000004
【図３】
2015023903.tif 000005
【図４】
2015023903.tif 000006
【図５】
2015023903.tif 000007
【図６】
2015023903.tif 000008