(57)【要約】  本発明の課題は、小型化を図りながらも気体から固体を効率良く分離することが可能な分離器を提供することである。分離器（１ａ）は、ロータ（２）と、各々が気体の流入口（３１）及び流出口（３２）を有しロータ（２）の回転中心軸（２１）のまわりにある複数の流路（３）と、複数の流路（３）に気体を流す送風部（４）と、ロータ（２）を回転させることによって複数の流路（３）を回転中心軸（２１）のまわりで回転させる駆動装置（５）と、複数の流路（３）の各々で発生した気流に含まれている固体を、回転中心軸（２１）から離れる方向へ排出する排出部（６）と、を更に備える。
2016092847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
各々が気体の流入口及び流出口を有し、前記ロータの回転中心軸のまわりにある複数の流路と、
前記複数の流路に気体を流す送風部と、を備え、
前記ロータを回転させることによって前記複数の流路を前記回転中心軸のまわりで回転させる駆動装置と、
前記複数の流路の各々で発生した気流に含まれている固体を、前記回転中心軸から離れる方向へ排出する排出部と、を更に備える、
ことを特徴とする分離器。
【請求項２】
前記排出部は、前記複数の流路の各々で発生した気流に含まれている固体を、前記複数の流路の各々の流入口に近い位置よりも流出口に近い位置で前記回転中心軸から離れる方向へ排出するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の分離器。
【請求項３】
前記排出部から排出された固体を捕集する捕集部を備える、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の分離器。
【請求項４】
前記複数の流路は、前記回転中心軸から離れる方向において重ならない、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項５】
軸方向における第１端と第２端とを有し前記回転中心軸上に配置された軸体と、前記軸体を囲んで前記軸体と同軸的に配置された円筒状の枠体と、前記軸体と前記枠体との間で前記軸体の外周方向において離れて配置された複数の仕切り板部と、を備え、
前記ロータは、前記軸体により構成され、
前記複数の仕切り板部は、前記軸体と前記枠体とに連結されており、
前記複数の流路の各々は、前記複数の仕切り板部のうち前記軸体の外周方向において隣り合う２つの仕切り板部と前記軸体の側面と前記枠体の内周面とで囲まれた空間によって構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項６】
軸方向における第１端と第２端とを有し前記回転中心軸上に配置された軸体と、前記軸体を囲んで前記軸体と同軸的に配置された円筒状の枠体と、前記軸体と前記枠体との間で前記軸体の外周方向において離れて配置された複数の仕切り板部と、を備え、
前記ロータは、前記軸体により構成され、
前記複数の仕切り板部は、前記軸体に連結されており、
前記複数の流路の各々は、前記複数の仕切り板部のうち前記軸体の外周方向において隣り合う２つの仕切り板部と前記軸体の側面と前記枠体の内周面とで囲まれた空間によって形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項７】
軸方向における第１端と第２端とを有し前記回転中心軸上に配置された軸体と、前記軸体を囲んで前記軸体と同軸的に配置された円筒状の枠体と、前記軸体と前記枠体との間で前記軸体の外周方向において離れて配置された複数の仕切り板部と、を備え、
前記ロータは、前記枠体により構成され、
前記複数の仕切り板部は、前記枠体に連結されており、
前記複数の流路の各々は、前記複数の仕切り板部のうち前記軸体の外周方向において隣り合う２つの仕切り板部と前記軸体の側面と前記枠体の内周面とで囲まれた空間によって構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項８】
前記複数の流路の各々は、前記流入口側において、前記流入口から離れるにつれて前記回転中心軸からの距離が徐々に大きくなっている、
ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項９】
前記枠体の上流側の開口部を覆う蓋部を備え、
前記蓋部は、通気部を有し、
前記軸体における前記第１端と前記第２端とのうち前記通気部側にある前記第１端が、前記回転中心軸に沿って前記通気部に近づくにつれて先細りする形状である、
ことを特徴とする請求項８記載の分離器。
【請求項１０】
前記軸体における前記第１端と前記第２端とのうち前記複数の流路の各々の流出口側にある前記第２端が、前記回転中心軸に沿って先細りする形状である、
ことを特徴とする請求項５乃至９のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項１１】
前記複数の流路の各々は、前記流入口から前記流出口に向かって、前記回転中心軸のまわりの回転方向と前記回転中心軸に平行な方向との間の方向に延びるように形成されている、
ことを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項１２】
前記複数の流路の各々は、螺旋状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１１記載の分離器。
【請求項１３】
前記複数の流路の各々は、前記流入口から前記流出口に向かって、前記回転中心軸に沿って延びるように形成されている、
ことを特徴とする請求項５乃至９のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項１４】
前記ロータを囲んでおり前記ロータと同軸的に配置されている枠体を備え、前記ロータと前記枠体との間に前記複数の流路があり、
前記複数の流路の各々は、前記回転中心軸に沿った方向において前記枠体の第１端側に気体の流入口があり、かつ、前記枠体の第２端側に気体の流出口があり、
前記枠体は、前記第１端と前記第２端との間に、前記枠体と前記ロータとの距離を大きくする拡大部がある、
ことを特徴とする請求項１記載の分離器。
【請求項１５】
前記拡大部の内壁面は、前記枠体の内周面の一部により構成され、
前記拡大部の内壁面と前記回転中心軸とのなす角度が９０°以上１８０°未満である、
ことを特徴とする請求項１４記載の分離器。
【請求項１６】
前記拡大部が前記回転中心軸に沿った方向において複数設けられている、
ことを特徴とする請求項１４又は１５記載の分離器。
【請求項１７】
前記排出部から排出された固体が入る箱状の容器を備え、
前記容器は、前記回転中心軸からの距離が互いに異なる内壁部及び外壁部を備え、
前記回転中心軸と前記内壁部との距離が前記回転中心軸と前記ロータの側面との距離よりも長く、
前記回転中心軸と前記外壁部との距離が前記回転中心軸と前記枠体との距離よりも長く、
前記複数の拡大部のうちの少なくとも１つの拡大部は、前記回転中心軸に沿った方向において前記容器と重なっている、
ことを特徴とする請求項１６記載の分離器。
【請求項１８】
前記送風部は、ファンもしくはブロワである、
ことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項１９】
前記駆動装置は、前記駆動装置からみて前記ロータを前記複数の流路の各々の螺旋方向と逆方向に回転させるように構成され、
前記送風部は、前記複数の流路と前記駆動装置とで構成されている、
ことを特徴とする請求項１２記載の分離器。
【請求項２０】
前記ロータと前記複数の流路と前記送風部と前記駆動装置とを囲む外郭を備え、
前記排出部は、前記外郭に形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項２１】
前記排出部は、前記枠体に形成されている、
ことを特徴とする請求項５乃至１３、１９のいずれか一項に記載の分離器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離器に関し、より詳細には、気体に含まれている固体を分離する分離器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の分離器としては、流体を旋回させ、遠心力を利用して流体中の固体を分離する技術が知られている（文献１［日本国特許出願公開番号２０１４−１９８３２８］、文献２［日本国特許出願公開番号２０１４−０６９０８７］）。【０００３】
文献１には、サイクロン方式（cyclone type）の集塵装置及びそれを用いた空気浄化装置が記載されている。【０００４】
空気浄化装置は、本体の内部に、集塵装置と、エアフィルタと、脱臭フィルタと、送風手段と、を備えている。【０００５】
集塵装置は、渦流発生ユニットと、集塵室と、渦流発生ユニットと集塵室とを接続する接続部と、から構成されている。【０００６】
文献２には、サイクロン式分離器が記載されている。【０００７】
分離器の分野では、小型化を図りながらも気体から固体を効率良く分離することが可能な分離器の開発が望まれている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、小型化を図りながらも気体から固体を効率良く分離することが可能な分離器を提供することにある。
【０００９】
本発明に係る一態様の分離器は、ロータと、各々が気体の流入口及び流出口を有し、前記ロータの回転中心軸のまわりにある複数の流路と、前記複数の流路に気体を流す送風部と、を備え、前記ロータを回転させることによって前記複数の流路を前記回転中心軸のまわりで回転させる駆動装置と、前記複数の流路の各々で発生した気流に含まれている固体を、前記回転中心軸から離れる方向へ排出する排出部と、を更に備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態１の分離器の概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態１の分離器の動作説明図である。
【図３】図３Ａは、実施形態１の分離器の概略斜視図である。図３Ｂは、実施形態１の分離器における要部概略斜視図である。
【図４】図４は、実施形態１の分離器における第１蓋の他の構成例の概略平面図である。
【図５】図５は、実施形態１の分離器における第１蓋の別の構成例の概略平面図である。
【図６】図６は、実施形態１の分離器における第１蓋の更に別の構成例の概略平面図である。
【図７】図７は、実施形態１の分離器における第２蓋の概略平面図である。
【図８】図８は、実施形態１の分離器における第２蓋の他の構成例の概略平面図である。
【図９】図９は、実施形態１の分離器における蓋部の概略平面図である。
【図１０】図１０は、実施形態１の分離器における蓋部の他の構成例の概略平面図である。
【図１１】図１１は、実施形態１の分離器における蓋部の別の構成例の概略平面図である。
【図１２】図１２は、実施形態１の分離器の第１変形例の概略構成図である。
【図１３】図１３は、実施形態１の分離器の第１変形例における要部概略平面図である。
【図１４】図１４は、実施形態１の分離器の第２変形例の概略構成図である。
【図１５】図１５は、実施形態１の分離器の第３変形例の概略構成図である。
【図１６】図１６は、実施形態１の分離器の第３変形例の概略斜視図である。
【図１７】図１７は、実施形態１の分離器の第３変形例における要部の概略正面図である。
【図１８】図１８は、実施形態１の分離器の第３変形例における要部の他の構成例の概略正面図である。
【図１９】図１９は、実施形態１の分離器の第３変形例における要部の別の構成例の概略正面図である。
【図２０】図２０は、実施形態１の分離器の第４変形例の概略構成図である。
【図２１】図２１は、実施形態１の分離器の第５変形例の概略構成図である。
【図２２】図２２は、実施形態２の分離器の概略構成図である。
【図２３】図２３は、実施形態３の分離器の概略構成図である。
【図２４】図２４は、実施形態３の分離器の第１変形例の要部概略斜視図である。
【図２５】図２５は、実施形態３の分離器の第２変形例の概略構成図である。
【図２６】図２６は、実施形態３の分離器の第３変形例の概略構成図である。
【図２７】図２７は、実施形態３の分離器の第４変形例の概略構成図である。
【図２８】図２８は、実施形態３の分離器の第５変形例の概略構成図である。
【図２９】図２９は、実施形態３の分離器の第６変形例の概略構成図である。
【図３０】図３０は、実施形態３の分離器の第７変形例の概略構成図である。
【図３１】図３１Ａは、実施形態３の分離器の第７変形例の要部斜視図である。図３１Ｂは、実施形態３の分離器の第７変形例の要部斜視断面図である。
【図３２】図３２は、実施形態３の分離器の第８変形例の概略構成図である。
【図３３】図３３Ａは、実施形態３の分離器の第９変形例の要部斜視図である。図３３Ｂは、実施形態３の分離器の第９変形例の要部斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
下記の実施形態１〜３において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
【００１２】
（実施形態１）
以下では、本実施形態の分離器１ａについて、図１〜１１に基づいて説明する。
【００１３】
分離器１ａは、ロータ２と、複数の流路３と、送風部４と、駆動装置５と、排出部６と、を備える。複数の流路３の各々は、気体の流入口３１及び流出口３２を有し、ロータ２の回転中心軸２１のまわりにある。送風部４は、複数の流路３に気体を流すように構成されている。駆動装置５は、ロータ２を回転させることによって複数の流路３を回転中心軸２１のまわりで回転させるように構成されている。排出部６は、複数の流路３の各々で発生した気流に含まれている固体を、回転中心軸２１から離れる方向へ排出するように構成されている。したがって、分離器１ａは、ロータ２と、各々が気体の流入口３１及び流出口３２を有しロータ２の回転中心軸２１のまわりにある複数の流路３と、複数の流路３に気体を流す送風部４と、を備え、ロータ２を回転させることによって複数の流路３を回転中心軸２１のまわりで回転させる駆動装置５と、複数の流路３の各々で発生した気流に含まれている固体を、回転中心軸２１から離れる方向へ排出する排出部６と、を更に備える。よって、分離器１ａは、小型化を図りながらも気体から固体を効率良く分離することが可能となる。より詳細には、分離器１ａは、複数の流路３の各々を回転させるので、複数の流路３の各々の実効的な流路長を長くすることが可能となり、小型化を図りながらも気体から固体を効率良く分離することが可能となる。複数の流路３の各々は、ロータ２の回転中心軸２１に沿った方向においてロータ２の第１端２０１側に気体の流入口３１があり、第２端２０２側に気体の流出口３２がある。図１では、ロータ２の回転方向を太線の矢印で模式的に示してある。図２では、気体の流れを太線の実線で模式的に示してある。また、図２では、排出部６から排出された固体として微粒子６１を模式的に記載してある。本明細書における「上流側」は、気体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、本明細書における「下流側」は、気体の流れる方向でみたときの下流側（二次側）を意味する。
【００１４】
気体としては、例えば、空気、排気ガス等が挙げられる。気体に含まれている固体としては、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、微粒子として直接大気中に放出される一次生成粒子、気体として大気中に放出されたものが大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）、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。
【００１５】
排出部６は、複数の流路３の各々で発生した気流に含まれている固体を、複数の流路３の各々の流入口３１よりも流出口３２に近い位置で、回転中心軸２１から離れる方向へ排出するように構成されているのが好ましい。これにより、分離器１ａは、複数の流路３の各々において、より大きな遠心力が与えられた固体を、排出部６を通して排出することが可能となる。
【００１６】
分離器１ａは、後述の外郭１１を備えており、外郭１１に排出部６が形成されている。排出部６は、複数の流路３の各々の流入口３１よりも流出口３２の近くで回転中心軸２１に直交する方向に開放された排出口により構成されている。言い換えれば、排出部６は、複数の流路３の各々の流入口３１よりも流出口３２に近い位置で、回転中心軸２１に直交する方向に開放された排出口により構成されている。これにより、分離器１ａは、複数の流路３の各々において、より大きな遠心力が与えられた固体を、排出口を通して排出することが可能となる。
【００１７】
分離器１ａは、排出部６から排出された固体を捕集する捕集部１０を備えるのが好ましい。これにより、分離器１ａは、排出部６から排出された固体を捕集部１０で捕集することが可能となる。
【００１８】
複数の流路３は、回転中心軸２１から離れる方向において重ならないのが好ましい。これにより、分離器１ａでは、複数の流路３の各々において遠心力が与えられて分離された固体が、複数の流路３における他の流路３の流出口３２から出た気体の流れに合流してしまうのを抑制することが可能となる。
【００１９】
分離器１ａは、回転中心軸２１上に配置された軸体７と、軸体７を囲んで軸体７と同軸的に配置された円筒状の枠体８と、軸体７と枠体８との間で軸体７の外周方向において離れて配置された複数の仕切り板部９と、を備える。軸体７は、軸方向における第１端７０１と第２端７０２とを有する。ロータ２は、軸体７により構成されている。複数の仕切り板部９は、軸体７と枠体８とに連結されている。複数の流路３の各々は、複数の仕切り板部９のうち軸体７の外周方向において隣り合う２つの仕切り板部９と軸体７の側面７１と枠体８の内周面８１とで囲まれた空間によって構成されている。言い換えれば、各流路３は、隣り合う２つの仕切り板部９と軸体７と枠体８とで規定されている。したがって、分離器１ａは、軸体７が回転することで、複数の流路３に流入した気体に対して回転中心軸２１のまわりの回転方向の力を与えることが可能となる。分離器１ａは、複数の流路３の各々の流入口３１から流入した気体を、回転中心軸２１のまわりで螺旋状に旋回させながら、複数の流路３の各々の流出口３２に導くことができる。分離器１ａは、気体に含まれている固体の遠心力を利用して固体を排出部６から排出させることが可能となる。「回転中心軸２１上に配置された軸体７」とは、回転中心軸２１上に軸線が揃うように配置された軸体７を意味する。「軸体７と同軸的に配置された」とは、枠体８が、枠体８の中心線を軸体７の軸線と揃うように配置されていることを意味する。「複数の仕切り板部９は、軸体７と枠体８とに連結されている」とは、複数の仕切り板部９の各々が、軸体７及び枠体８と別部材として形成され軸体７と枠体８とに固定されている場合に限らず、例えば、軸体７と枠体８との少なくとも一方に一体に形成されている場合も含む。軸体７は、回転中心軸２１に沿った方向に細長い形状であるのが好ましい。「軸体７は、回転中心軸２１に沿った方向に細長い形状である」とは、軸体７に関して、回転中心軸２１上の長さが回転中心軸２１に直交する方向の長さよりも長いことを意味する。分離器１ａは、軸体７と枠体８と複数の仕切り板部９とで、気体を螺旋状に旋回させ、旋回による固体の遠心力を利用して固体を分離するサイクロン部２０を構成している。
【００２０】
分離器１ａは、ロータ２と複数の流路３と送風部４と駆動装置５とを囲む外郭１１を備えるのが好ましい。排出部６は、外郭１１に形成されている。これにより、分離器１ａは、ロータ２と複数の流路３と送風部４と駆動装置５とを外郭１１により保護することが可能となる。また、分離器１ａは、気流から分離した固体を外郭１１の排出部６から排出することが可能となる。
【００２１】
外郭１１は、一例として、第１カバー部１２と、第１蓋１３と、第２カバー部１４と、第２蓋１５と、第３カバー部１６と、を備えている。第３カバー部１６は、第１カバー部１２と第２カバー部１４との間に配置されている。第３カバー部１６は、第１カバー部１２と第２カバー部１４との両方と一体に形成されているが、これに限らず、いずれか一方のみと一体に形成されていてもよいし、両方と別体で形成されていてもよい。第１カバー部１２は、枠体８を囲む筒状に形成されている。第１蓋１３は、第１カバー部１２の上流側の開口部１２１を覆うように構成されている。第２カバー部１４は、駆動装置５を囲む筒状に形成されている。第２蓋１５は、第２カバー部１４の下流側の開口部１２２を覆うように構成されている。第３カバー部１６は、第１カバー部１２と第２カバー部１４との間に介在するように構成されている。第３カバー部１６は、捕集部１０を着脱自在に取り付けることができる。捕集部１０は、一例として、容器１０Ａにより構成されている。捕集部１０を構成する容器１０Ａは、トレイ（蓋がない容器）である。捕集部１０は、回転中心軸２１に直交しかつ回転中心軸２１から離れる方向にスライドさせることで第３カバー部１６から取り外すことが可能となっている。これにより、分離器１ａは、捕集部１０に捕集された固体を容易に取り出したり捨てたりすることが可能となる。また、分離器１ａは、外郭１１を支持する複数の支持体１９（図３参照）を更に備えている。これにより、分離器１ａは、外郭１１と分離器１ａの設置面（例えば、床面等）３０との間に空間を設けることが可能となる。支持体１９は、支柱により構成してあるが、これに限らず、例えば、足車等により構成してもよい。なお、図３には、気体の流れを太線の矢印で模式的に示してある。
【００２２】
第１カバー部１２は、筒状の形状として円筒状の形状を採用している。第１カバー部１２の材料としては、例えば、金属、合成樹脂等を採用することができる。
【００２３】
第１蓋１３は、板状の第１蓋本体１３１を備える。また、第１蓋１３は、気体を通す複数の吸気部１３３を有する。第１蓋本体１３１は、外周形状が円形状に形成されている。
【００２４】
第１蓋本体１３１の材料としては、例えば、金属、合成樹脂等を採用することができる。複数の吸気部１３３の各々は、メッシュ１３２の網目（開口）により構成されている。要するに、第１蓋１３は、第１蓋本体１３１と、メッシュ１３２と、を備える。メッシュ１３２の材料は、例えば、金属を採用することができる。第１蓋１３では、第１蓋本体１３１の材料が合成樹脂で、メッシュ１３２の材料が金属の場合、第１蓋１３を形成する方法として、例えば、インサート成形法により、第１蓋本体１３１とメッシュ１３２とを一体成形する方法を採用することができる。
【００２５】
第１蓋１３は、メッシュ１３２を備えた構成に限らず、例えば、図４に示すように、各々が矩形状に形成された複数の吸気部１３３が２次元アレイ状に配置された構成でもよい。
【００２６】
第１蓋１３では、第１カバー部１２が角筒状の場合、例えば、図５に示すように第１蓋本体１３１の外周形状を矩形（直角四辺形）状とすればよい。また、図４に示した第１蓋１３及び図５に示した第１蓋１３では、複数の吸気部１３３の各々の開口形状が矩形状であり、複数の吸気部１３３が２次元アレイ状に配置されているが、これに限らない。例えば、第１蓋１３では、図６に示すように、複数の吸気部１３３の開口形状を細長の長方形状として、複数の吸気部１３３が１次元アレイ状に配置された構成としてもよい。複数の吸気部１３３の各々の開口形状は、矩形状や細長の長方形状に限らず、例えば、円形状等でもよい。
【００２７】
第２カバー部１４の形状は、円筒状である。第２カバー部１４の内径は、第１カバー部１２の内径よりも大きいのが好ましい。第２カバー部１４の材料としては、例えば、金属、合成樹脂等を採用することができる。
【００２８】
第２蓋１５は、図７に示すように、円板状の第２蓋本体１５１を備える。また、第２蓋１５は、気体を通す複数の排気部１５３を有する。第２蓋本体１５１の材料としては、例えば、金属、合成樹脂等を採用することができる。複数の排気部１５３の各々は、メッシュ１５２の網目（開口）により構成されている。要するに、第２蓋１５は、第２蓋本体１５１と、メッシュ１５２と、を備える。メッシュ１５２の材料は、例えば、金属を採用することができる。第２蓋１５では、第２蓋本体１５１の材料が合成樹脂で、メッシュ１５２の材料が金属の場合、例えば、第２蓋１５を形成する方法として、インサート成形法により、第２蓋本体１５１とメッシュ１５２とを一体成形する方法を採用することができる。
【００２９】
第２蓋１５は、メッシュ１５２を備えた構成に限らず、例えば、図８に示すように、矩形状の排気部１５３が２次元アレイ状に配置された構成でもよい。
【００３０】
第３カバー部１６は、一例として、枠部１６０（図３参照）と、第１壁部１６１と、第２壁部１６２と、延出部１６３と、を備えている。枠部１６０は、円筒状に形成されている。枠部１６０の内径は、枠体８の外径よりも大きい。枠部１６０は、回転中心軸２１を中心として配置されている。第１壁部１６１は、円環状に形成されている。第１壁部１６１は、枠部１６０の軸方向の第１端から回転中心軸２１に向かって突出している。第２壁部１６２は、円環状に形成されている。第２壁部１６２は、枠部１６０の軸方向の第２端から回転中心軸２１に向かって突出している。延出部１６３は、先端が基端よりも第１壁部１６１に近づきかつ回転中心軸２１から離れるように傾いている。見方を変えれば、延出部１６３は、回転中心軸２１に沿った方向において枠体８に近づくほど開口面積が徐々に大きくなるテーパ筒状に形成されている。第３カバー部１６では、第１壁部１６１の内径よりも第２壁部１６２の内径が小さい。第１壁部１６１の内径は、枠体８の外径よりも大きい。より詳細には、第１壁部１６１の内径は、第１カバー部１２の内径と同じ値に設定してある。第２壁部１６２の内径は、枠体８の内径よりも小さい。
【００３１】
捕集部１０は、固体に作用している遠心力を利用して、気体から分離された固体を捕集する。
【００３２】
捕集部１０は、一例として、外壁部１００と、下壁部１０２と、側壁部１０４と、内壁部１０３と、を備えている。外壁部１００の平面視形状は、回転中心軸２１を中心とする円弧状であるのが好ましい。外壁部１００では、外壁部１００における回転中心軸２１側の面の曲率半径が、枠体８の外径よりも大きい。外壁部１００は、第３カバー部１６の枠部１６０の開口部１６４を塞ぐように枠部１６０に沿って配置される。下壁部１０２は、外壁部１００の下端から回転中心軸２１に向かって突出している。下壁部１０２の平面視形状は、扇状である。下壁部１０２は、第２壁部１６２上に配置される。要するに、下壁部１０２は、第２壁部１６２に沿って配置される。側壁部１０４は、下壁部１０２の両側縁の各々から上方へ突出している。内壁部１０３は、下壁部１０２の先端から上方へ延びるように形成されている。内壁部１０３の平面視形状は、回転中心軸２１を中心とする円弧状であるのが好ましい。内壁部１０３では、内壁部１０３における回転中心軸２１側の面の曲率半径が、枠体８の内径よりも小さいのが好ましい。内壁部１０３の高さは、外壁部１００の高さよりも低い。捕集部１０は、内壁部１０３が延出部１６３と当たることにより、回転中心軸２１に直交する方向において、外郭１１に対して位置決めされる。分離器１ａでは、捕集部１０の内部空間が、複数の流路３及び第２カバー部１４の内部空間と連通している。「捕集部１０の内部空間」とは、外壁部１００と下壁部１０２と側壁部１０４と内壁部１０３とで囲まれた空間を意味する。なお、捕集部１０は、外壁部１００に、例えば、人が捕集部１０を取り外すために掴む突起等を設けてあるのが好ましい。また、捕集部１０は、内壁部１０３に、排出部６に連通する貫通孔を設けた構成でもよい。
【００３３】
排出部６は、内壁部１０３と枠体８との間の空間に連通している（つながっている）。
【００３４】
分離器１ａは、捕集部１０が内壁部１０３を備えることにより、捕集部１０に入った固体を効率良く捕集することが可能となる。言い換えれば、分離器１ａは、捕集部１０が内壁部１０３を備えていることにより、捕集部１０に入った固体が捕集部１０から回転中心軸２１側へ飛び出してしまうのを抑制することが可能となる。また、分離器１ａは、延出部１６３が上述のテーパ筒状であることにより、延出部１６３に起因した乱流の発生を抑制することが可能となり、固体が分離された気流を、送風部４側へ導きやすくなる。
【００３５】
送風部４は、ファン４１により構成されている。これにより、分離器１ａは、ファン４１を動作させることにより、複数の流路３に気体を流すことが可能となる。ファン４１は、第２カバー部１４の内側において駆動装置５よりも下流側に配置されている。ファン４１は、電動ファンである。なお、分離器１ａでは、送風部４及び駆動装置５は、外郭１１に固定されている。
【００３６】
分離器１ａは、送風部４及び駆動装置５の運転を開始する運転スイッチの操作部を備えていてもよい。操作部は、外郭１１から露出していてもよい。
【００３７】
分離器１ａは、第２カバー部１４の内側において駆動装置５よりも上流側に配置されたエアフィルタ１７を更に備える。これにより、分離器１ａは、サイクロン部２０で分離されず気流に残った固体をエアフィルタ１７で除去することが可能となり、より浄化された気流を排気部１５３から外部へ流すことが可能となる。分離器１ａは、例えば、規定粒径の微粒子を分離できるように枠体８、軸体７及び仕切り板部９それぞれの形状、ロータ２の回転速度を設定してある。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、１．０μｍ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、粒子の沈降速度によって測定される粒径である。サイクロン部２０で分離されずに気体中に残る固体は、サイクロン部２０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）等である。「エアフィルタ１７で除去する」とは、１００％の捕集効率を必須の条件とはしない。ただし、エアフィルタ１７は、気体中に含まれている固体の捕集効率がより高いのが好ましい。
【００３８】
分離器１ａの各構成要素については、以下に、より詳細に説明する。
【００３９】
軸体７は、軸体７の軸線が回転中心軸２１と揃うように配置されている。言い換えれば、分離器１ａでは、軸体７の軸線と回転中心軸２１とが一直線上になるように軸体７が配置されている。軸体７は、回転中心軸２１を中心として回転する。分離器１ａでは、ロータ２が軸体７により構成されているので、軸体７の軸線と回転中心軸２１とが同じである。
【００４０】
軸体７は、気体と、気体に含まれている固体と、を通さないように構成されている。より詳細には、軸体７は、非多孔質の構造体である。軸体７の材料としては、例えば、金属、合成樹脂等を採用することができる。軸体７は、導電性を有するのが好ましい。これにより、分離器１ａは、軸体７が帯電してしまうのを抑制することが可能となる。
【００４１】
軸体７は、回転中心軸２１に直交する断面が円形であるのが好ましい。軸体７は、中空でもよい。これにより、分離器１ａは、軸体７の材料コストの低減及び軽量化を図ることが可能となる。
【００４２】
枠体８は、円筒状に形成されている。枠体８は、回転中心軸２１に直交する断面における内周線が円形であるのが好ましい。枠体８は、回転中心軸２１に直交する断面における外周線が円形であるが、これに限らず、例えば、楕円形、多角形等でもよい。
【００４３】
枠体８の材料としては、例えば、金属、合成樹脂等を採用することができる。枠体８は、導電性を有するのが好ましい。これにより、分離器１ａは、枠体８が帯電してしまうのを抑制することが可能となる。
【００４４】
複数の仕切り板部９の各々は、螺旋状に形成されている。複数の仕切り板部９の各々の材料としては、例えば、金属、合成樹脂、ゴム等を採用することができる。複数の仕切り板部９は、導電性を有するのが好ましい。これにより、分離器１ａは、複数の仕切り板部９が帯電してしまうのを抑制することが可能となる。
【００４５】
複数の仕切り板部９は、軸体７と一体に形成されていてもよいし、軸体７とは別体に形成されて軸体７に連結されていてもよい。また、複数の仕切り板部９は、枠体８と一体に形成されていてもよいし、枠体８とは別体に形成されて枠体８に連結されていてもよい。
【００４６】
複数の仕切り板部９の各々は、回転中心軸２１のまわりの回転方向に交差する面を有している。これにより、複数の仕切り板部９の各々は、厚さ方向の両面が、気流の旋回を促進する機能面を構成している。
【００４７】
複数の流路３の各々は、流入口３１から流出口３２に向かって、回転中心軸２１のまわりの回転方向と回転中心軸２１に平行な方向との間の方向に延びるように形成されている。これにより、分離器１ａは、複数の流路３の各々が、流入口３１から流出口３２に向かって回転中心軸２１に平行な方向に延びるように形成されている場合に比べて、複数の流路３の各々の長さを長くすることが可能となる。したがって、分離器１ａは、複数の流路３の各々を回転させたときの複数の流路３の各々の実効的な流路長（言い換えれば、流路３の流入口３１に入った気体が流出口３２から出るまでに進む距離）を大きくすることが可能となり、固体をより効率良く分離することが可能となる。複数の流路３の各々を流れる気体の速度ベクトルは、回転中心軸２１に平行な方向の速度成分と、回転中心軸２１のまわりの回転方向の速度成分と、を有することになる。分離器１ａは、複数の流路３の各々が直線状に形成されている場合に比べて、気流が旋回する時間を長くすることが可能となり、固体を効率良く除去することが可能となる。複数の流路３の各々は、始端の開口が流入口３１を構成し、終端の開口が流出口３２を構成している。
【００４８】
複数の流路３の各々は、螺旋状に形成されている。これにより、分離器１ａは、複数の流路３の各々において気流が旋回する時間を長くすることが可能となり、固体をより効率良く分離することが可能となる。
【００４９】
排出部６は、効率良く固体を排出できるように、複数の流路３の各々の流入口３１よりも流出口３２の近くに設けてある。言い換えれば、排出部６と各流出口３２との距離は、排出部６と各流入口３１との距離よりも短い。これにより、分離器１ａは、複数の流路３の各々に流れ込んだ気体に含まれている固体が遠心力によって枠体８の内周面８１側に移動する時間をより長くすることが可能となり、捕集効率を向上させることが可能となる。
【００５０】
分離器１ａは、後述のように駆動装置５がモータ５０により構成される場合、モータ５０の回転速度を設定する設定部を備えていてもよい。これにより、分離器１ａは、分離することが要求される固体の大きさ等によってモータ５０の回転速度を適宜変更することが可能となる。設定部は、例えば、ポテンショメータ等によって構成することができる。
【００５１】
分離器１ａは、駆動装置５により軸体７を平面視で反時計回り方向に回転させ、かつ、ファン４１を動作させることにより、複数の流路３の各々を通る気流を螺旋状に旋回させることができる。つまり、分離器１ａは、複数の流路３の各々において、流入口３１から入った気体を螺旋状に旋回させながら流出口３２に導くことができる。「軸体７を平面視で反時計回り方向に回転させる」とは、軸体７を駆動装置５側とは反対側から見て反時計方向に回転させることを意味し、駆動装置５から見て軸体７を時計回り方向に回転させることと同じ意味である。
【００５２】
複数の流路３の各々は、流入口３１側において、流入口３１から離れるにつれて回転中心軸２１からの距離が徐々に大きくなっているのが好ましい。これにより、分離器１ａは、図１２に示す実施形態１の分離器１ａの第１変形例の分離器１ｂのように複数の流路３と回転中心軸２１との距離が一定の場合に比べて、複数の流路３の各々に気体が入るときの圧力損失を低減することが可能となる。
【００５３】
第１変形例の分離器１ｂは、軸体７の外径を一様とし、枠体８の内径を一様としてある点が分離器１ａと相違する。第１変形例の分離器１ｂについては、分離器１ａと同様の構成要素に同一の符号を付してある。
【００５４】
第１変形例の分離器１ｂは、図１２及び１３に示すように、第１カバー部１２に複数の梁部２４により支持された軸受部２５を備えている。軸受部２５は、軸体７における第１蓋１３側の端面から突出した回転軸５２を回転自在に保持するように配置されている。
【００５５】
本実施形態の分離器１ａは、軸体７における上流側の端部を先細りする形状に形成してある。先細りする形状としては、例えば、円錐状の形状を採用することができる。また、分離器１ａは、枠体８における上流側の端部を、上流側ほど開口面積が徐々に小さくなる形状に形成してある。
【００５６】
分離器１ａは、枠体８の上流側の開口部を覆う蓋部１８を備えている。蓋部１８は、円板状の本体１８１を備え、本体１８１に、通気部（通気口）１８３が形成されている。言い換えれば、蓋部１８は、通気部１８３を有している。軸体７は、複数の流路３の各々の流入口３１側において回転中心軸２１に沿って先細りする形状に形成されているのが好ましい。言い換えれば、軸体７における第１端７０１と第２端７０２とのうち通気部１８３側にある第１端７０１が、回転中心軸２１に沿って通気部１８３に近づくにつれて先細りする形状であるのが好ましい。これにより、分離器１ａは、複数の流路３の各々に流体が入るときの圧力損失を低減することが可能となる。枠体８は、上流側において、上流側ほど開口面積が徐々に小さくなる形状に形成されているのが好ましい。
【００５７】
本体１８１の材料としては、例えば、金属、合成樹脂等を採用することができる。通気部１８３は、例えば、図９に示すように、本体１８１の中央部に形成された１つの貫通孔により構成することができる。貫通孔の開口形状は、円形状が好ましい。
【００５８】
通気部１８３は、例えば、図１０に示すように、メッシュ１８２の複数の網目により構成してもよい。メッシュ１８２の材料は、例えば、金属を採用することができる。蓋部１８は、本体１８１の材料が合成樹脂で、メッシュ１８２の材料が金属の場合、例えば、インサート成形法により、本体１８１とメッシュ１８２とを一体成形することができる。
【００５９】
通気部１８３は、例えば、図１１に示すように、本体１８１の中央部において２次元的に配列された複数の貫通孔により構成してもよい。複数の貫通孔の各々は、開口形状を矩形状としてあるが、これに限らず、例えば、円形状や、矩形以外の多角形状としてもよい。
【００６０】
軸体７における第１端７０１と第２端７０２とのうち複数の流路３の各々における流体の流出口３２側にある第２端７０２が、回転中心軸２１に沿って先細りする形状であるのが好ましい。これにより、分離器１ａは、乱流の発生を抑制することが可能となる。軸体７は、送風部４側の端部を、先細りする形状としてある。より詳細には、軸体７は、送風部４側の端部を、円錐状の形状としてある。
【００６１】
送風部４を構成するファン４１としては、例えば、軸流ファンを採用することができる。ファン４１は、回転中心軸２１の一端側から見て、複数の翼４３が駆動装置５に重ならない大きさに形成されているのが好ましい。これにより、分離器１ａは、複数の流路３の各々から出た気体をファン４１において回転中心軸２１に沿った方向に流すことが可能となる。
【００６２】
駆動装置５は、例えば、モータ５０により構成することができる。分離器１ａは、モータ５０の回転軸５２に軸体７が連結されている。分離器１ａは、回転軸５２の軸線と軸体７の軸線（回転中心軸２１）とが一直線上に揃うように、回転軸５２と軸体７とを連結してある。駆動装置５は、軸体７を回転させる。より詳細には、駆動装置５は、ロータ２を、複数の流路３の各々において流入口３１から流出口３２に向かう螺旋方向と同じ方向（螺旋方向に沿った方向）に回転させる。モータ５０は、モータ本体（胴体）５１の外周形状が円形状であるのが好ましい。モータ５０は、モータ本体５１の外径が枠体８の内径よりも小さいのが好ましい。モータ５０は、モータ本体５１の外径が軸体７の軸方向の中央部の外径よりも小さいのが好ましい。
【００６３】
エアフィルタ１７は、気体から微粒子を除去するために用いるフィルタである。エアフィルタ１７は、例えば、ろ材をプリーツ状に織り込んで形成された構成とすることができる。エアフィルタ１７としては、例えば、ＨＥＰＡフィルタ（high efficiency particulate air filter）を採用することができる。「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。
【００６４】
分離器１ａは、エアフィルタ１７の上流側にサイクロン部２０が配置されており、捕集部１０で固体を捕集することができるので、エアフィルタ１７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、分離器１ａは、エアフィルタ１７の交換頻度を少なくすることが可能とする。分離器１ａは、エアフィルタ１７を備えた構成に限らない。例えば、分離器１ａを備えた機器（例えば、空気清浄器等）において、分離器１ａの下流側に、分離器１ａとは別に、ＨＥＰＡフィルタ等のエアフィルタを設けてもよい。
【００６５】
分離器１ａは、複数の流路３の下流側に駆動装置５が配置され、駆動装置５の下流側に送風部４が配置されている。要するに、分離器１ａは、複数の流路３、駆動装置５及び送風部４が、回転中心軸２１に沿った方向において、複数の流路３、駆動装置５、送風部４の順に配置されている。分離器１ａでは、送風部４を動作させかつ駆動装置５が軸体７を回転させると、複数の流路３の各々に流れ込んだ気体に含まれていた固体が遠心力を利用して捕集部１０に捕集される。よって、分離器１ａでは、固体の濃度が低減された気体が送風部４を通して流れる。
【００６６】
より詳細には、分離器１ａは、外郭１１の外部から複数の吸気部１３３を通して外郭１１の内部へ入った気体が複数の流路３の各々に入り、複数の流路３の各々において気体の旋回流が発生し、複数の流路３の各々の流出口３２から出る。この際、外郭１１の外部から内部に入る気体に含まれていた固体は、複数の流路３の各々において旋回流に載って旋回する際に、回転中心軸２１から枠体８の内周面８１に向かう方向の遠心力を受ける。遠心力を受けた固体は、枠体８の内周面８１へ向かい、枠体８の内周面８１付近を旋回する。そして、分離器１ａでは、旋回している固体が、排出部６付近を通るときに、固体の遠心力により、排出部６を通過して捕集部１０へ入る。図２では、捕集部１０に入った固体として、微粒子６１を模式的に示してある。
【００６７】
捕集部１０に入った固体は、旋回していたときの慣性力により多少は飛び続けるが、重力に引っ張られ、捕集部１０内で落下する。これにより、固体は、捕集部１０に捕集される。言い換えれば、分離器１ａでは、容器１０Ａに入った固体が、容器１０Ａ内に溜まる。
【００６８】
分離器１ａは、捕集部１０に捕集されなかった固体がエアフィルタ１７で捕集され、清浄化された気体がファン４１を通り、外郭１１の内部から複数の排気部１５３を通して外郭１１の外部へ流れ出す。図２では、エアフィルタ１７で捕集された固体として、超微粒子６２を模式的に示してある。なお、「捕集部１０に捕集されなかった固体」は、主に、排出部６から排出されなかった固体であるが、捕集部１０に入った後に飛び出した固体も含む。
【００６９】
ところで、本願発明者らは、円柱の外周面に螺旋状の溝を形成した構造体と、構造体を囲むように配置された円筒と、を備え、円筒の内周面と溝の内面とで囲まれる空間を流路としたサイクロンの第１構造モデルを考えた。この第１構造モデルにおいて円柱を回転させない場合、流路に気体を流すことにより分離できる粒子の粒径（分粒径）は、式（１）により計算することができる。式（１）は、ロジン（Rosin）らによる考え方に基づく式である（例えば、文献２［「化学機械の理論と計算（第２版）」、亀井三郎、産業図書、１９７５年、Ｐ４８３］参照）。
【００７０】
【数１】
2016092847.tif 000003
【００７１】
式（１）において、「Ｄmin」は、１００％分粒径である。「ｕ」は、流体の粘性係数〔Ｐａ・ｓ〕である。「Ｂ」は、流路の幅〔ｍ〕である。「π」は、円周率である。「Ｎ」は、流路の回転数〔ｒｐｍ〕である。「ｖｉ」は、流速〔ｍ／ｓｅｃ〕である。「ρs」は、粒子密度〔ｋｇ／ｍ3〕である。「ρf」は、流体密度〔ｋｇ／ｍ3〕である。「Ｋ1」は、係数であり、０．５〜１．５程度の範囲内の値が好ましい。「Ｋ1」の値は、第１構造モデルを採用した分粒装置の形状等によって変化する。よって、「Ｋ1」の値は、分粒装置の分粒性能の実験結果等に基づいて決定される。「分粒径」は、分粒装置を通過する粒子の割合で表す粒径であり、同一粒径の粒子状物質が１００％通過する場合、１００％分粒径という。
【００７２】
式（１）から、微粒子をより効率良く除去するには、流路の回転数「Ｎ」により決まる流路の長さを大きくする（対策１）、気体の流速を速くする（対策２）、流路の幅を狭くする（対策３）、等が考えられる。
【００７３】
しかしながら、対策１では、圧力損失が増加してしまう。また、対策１では、サイクロンの設計課題として、サイクロンのサイズが大きくなるという課題が生じる。また、対策２では、圧力損失が増加してしまう。また、対策２では、設計課題として、乱流域で使用した場合に予め想定している分粒特性が得られないという課題が生じる。また、対策３では、圧力損失が増加する。また、対策３では、サイクロンの設計課題として円筒の内周面の表面粗さを一定としても、円筒及び円柱それぞれの成形品の公差等に起因して、円筒と円柱との間の流路以外の隙間を空気が流れやすくなり、設計が困難になるという課題が生じる。また、対策３では、流量を大きくすることも困難になるという課題が生じる。
【００７４】
圧力損失の一般的な考え方として、例えば、円筒状の配管を流体が流れるときの圧力損失は、式（２）に示すファニングの式（Fanning’s equation）により計算することができる。
【００７５】
【数２】
2016092847.tif 000004
【００７６】
式（２）において、「ΔＰf」は、圧力損失〔Ｐａ〕である。「ρ」は、流体の密度〔ｋｇ／ｍ3〕である。「Ｖ」は、風量〔ｍ3／ｓ〕である。「Ｌ」は、配管の長さ〔ｍ〕である。「Ｄ」は、配管の内径〔ｍ〕である。「ｆ」は、配管の内面の表面粗さにより決まる摩擦係数であり、式（３）で計算することができる。
【００７７】
【数３】
2016092847.tif 000005
【００７８】
式（３）において、「ｕ」は、流体の粘性係数〔Ｐａ・ｓ〕である。
【００７９】
本願発明者らは、分離器１ａの構造設計のために、サイクロンの第２構造モデルについて、式（１）をベースにして式（４）に示す推定理論式を考えた。第２構造モデルは、円柱の軸体と、軸体を囲む円筒と、軸体の側面から円筒の内周面に向かって突出した複数の仕切り板部と、を備える。第２構造モデルでは、軸体が軸線のまわりで回転する。第２構造モデルでは、複数の仕切り板部の各々において軸体の径方向に直交する断面が、軸体の軸線に沿った直線状の形状である。第２構造モデルでは、複数の流路の各々が、複数の仕切り板部のうち軸体の外周方向において隣り合う仕切り板部と円筒の内周面と軸体の側面とで囲まれた空間によって構成されている。
【００８０】
【数４】
2016092847.tif 000006
【００８１】
式（４）において、「Ｄmin」は、１００％分粒径である。「ｕ」は、流体の粘性係数〔Ｐａ・ｓ〕である。「Ｂ」は、流路の幅〔ｍ〕である。「ｖp」は、螺旋状に移動する粒子の速度ベクトルの、軸体の軸線に平行な方向の、速度成分〔ｍ／ｓｅｃ〕である。「Ｌ」は、流路の幾何学的な長さ〔ｍ〕である。「流路の幾何学的な長さ〔ｍ〕」とは、流路が回転していないときの流路における流入口から流出口までの長さを意味する。つまり、第２構造モデルにおける「流路の幾何学的な長さ〔ｍ〕」は、軸体の長さ〔ｍ〕である。「Ｒ」は、軸体の軸線に直交する方向において軸体の軸線から流路の中心までの距離〔ｍ〕である。「Ｂ」は、例えば、円筒の内径と軸体の外径との平均値とすることができる。「ρs」は、粒子密度〔ｋｇ／ｍ3〕である。「ρf」は、流体密度〔ｋｇ／ｍ3〕である。「ω」は、粒子の、軸体の軸線のまわりの回転方向の角速度〔ｒａｄ／ｓ〕である。「Ｋ2」は、係数であり、０．５〜１．５程度の範囲内の値が好ましい。「Ｋ2」の値は、分離器１ａの形状等によって変化する。よって、「Ｋ2」の値は、分離器１ａの分粒性能の実験結果等に基づいて決定される。流路における粒子の通過時間は、式（４）で用いたパラメータを利用して式（５）で表すことができる。
【００８２】
【数５】
2016092847.tif 000007
【００８３】
式（５）において、「Ｔ」は、流路における粒子の通過時間〔ｓ〕である。
【００８４】
固体に働く遠心力は、固体の質量及び円運動の半径に比例する。円運動の半径は、回転中心軸２１と固体との距離である。遠心力は、固体が速度ｖで半径ｒの円上を運動するとき、円の中心（原点）から固体の位置に向かうような向きに働く力である。固体の質量をｍとすれば、遠心力の大きさはｍｖ２／ｒである。ここで、角速度をωとすると、ｖ＝ｒωなので、遠心力の大きさは、ｍω２ｒである。要するに、遠心力は、ωの二乗に比例した遠心力を生じる。
【００８５】
分離器１ａは、例えば式（４）の推定式を満たすようにサイクロン部２０を構造設計することにより、小型化及び大流量化を図ることが可能となる。分離器１ａは、式（４）を満たすことを必須としない。分離器１ａは、流路３を回転させるので、幾何学的な流路３の長さを短くすることが可能となる、流速を大きくすることが可能となる、流路３の回転数を大きくすることが可能となる、等の利点がある。よって、分離器１ａは、流路３の幅を大きくしても、固体を効率良く除去することが可能となるので、固体の分離効率の向上を図りながらも圧力損失の増加を抑制することが可能となる。したがって、分離器１ａは、大流量化、高効率及び小型化を図ることが可能となる。分離器１ａは、例えば、空気清浄器に適用する場合、風量が８〔ｍ3／ｍｉｎ〕でかつＰＭ２．５の分離が要求されるような空気清浄器にも適用することが可能である。
【００８６】
分離器１ａは、空気清浄器に限らず、例えば、熱交換器、電気掃除機、分粒装置等に適用することも可能である。
【００８７】
図１４は、実施形態１の分離器１ａの第２変形例の分離器１ｃを示す概略構成図である。
【００８８】
第２変形例の分離器１ｃは、実施形態１の分離器１ａと基本構成が同じで、複数の仕切り板部９の各々の螺旋方向が、分離器１ａにおける複数の仕切り板部９の各々の螺旋方向と逆向きである。よって、第２変形例の分離器１ｃは、複数の流路３の各々の螺旋方向が、分離器１ａにおける複数の流路３の各々の螺旋方向とは逆向きである。第２変形例の分離器１ｃは、ロータ２における駆動装置５側とは反対側から見て、ロータ２の回転方向が、複数の流路３の各々の流入口３１から流出口３２に向かう螺旋方向と同じ（螺旋方向に沿った方向）であるのが好ましい。分離器１ｃにおけるロータ２の回転方向は、分離器１ａにおけるロータ２の回転方向と逆方向であるのが好ましい。なお、図１４では、ロータ２の回転方向を太線の矢印で模式的に示してある。
【００８９】
以下では、実施形態１の分離器１ａの第３変形例の分離器１ｄについて、図１５〜１７に基づいて説明する。なお、分離器１ｄに関し、実施形態１の分離器１ａ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。
【００９０】
分離器１ｄは、第１変形例の分離器１ｂと同様、第１カバー部１２に複数の梁部２４により支持された軸受部２５を備えている。軸受部２５は、軸体７から突出した回転軸５２を回転自在に保持するように配置されている。
【００９１】
分離器１ｄは、送風部４として、軸流ファンにより構成されるファン４１ではなく、気体を横方向に流すブロワ４５を備えている。要するに、分離器１ｄでは、送風部４が、ブロワ４５により構成されている。これにより、分離器１ｄでは、送風部４を動作させることにより、複数の流路３に気体を流すことが可能となる。図１５では、気体の流れを太線の実線で模式的に示してある。ブロワ４５は、電動送風機であり、気流の向きを変えることができるように構成されている。
【００９２】
第３変形例の分離器１ｄは、第２蓋１５ではなく、第２カバー部１４に、気体を通す複数の排気部１５３が形成されている。このため、分離器１ｄは、分離器１ａにおける支持体１９（図３参照）を備えていない構成とすることができる。
【００９３】
排気部１５３は、メッシュ１５２の網目により構成してあるが、これに限らない。排気部１５３は、例えば、図１８に示すように、第２カバー部１４の外周方向に沿って形成されたスリットにより構成してもよい。また、排気部１５３は、例えば、図１９に示すように、開口形状が矩形状の貫通孔により構成してもよい。
【００９４】
図２０は、実施形態１の分離器１ａの第４変形例の分離器１ｅを示す概略構成図である。
【００９５】
分離器１ｅは、駆動装置５により軸体７のみを回転させるように構成されており、枠体８が回転しない点が第３変形例の分離器１ｄと相違する。
【００９６】
分離器１ｅは、軸方向における第１端７０１と第２端７０２とを有し回転中心軸２１上に配置された軸体７と、軸体７を囲んで軸体７と同軸的に配置された円筒状の枠体８と、軸体７と枠体８との間で軸体７の外周方向において離れて配置された複数の仕切り板部９と、を備える。ロータ２は、軸体７により構成されている。複数の仕切り板部９は、軸体７に連結されている（軸体７のみに連結され、枠体８に連結されていない）。複数の流路３の各々は、複数の仕切り板部９のうち軸体７の外周方向において隣り合う２つの仕切り板部９と軸体７の側面７１と枠体８の内周面８１とで囲まれた空間によって構成されている。したがって、分離器１ｅは、軸体７が回転することで、複数の流路３に流入した気体に対して回転中心軸２１のまわりの回転方向の力を与えることが可能となる。分離器１ｅは、複数の流路３の各々の流入口３１から導入された気体を、回転中心軸２１のまわりで螺旋状に旋回させながら、複数の流路３の各々の流出口３２に導くことができる。分離器１ｅは、気体に含まれている固体の遠心力を利用して固体を排出部６から排出させることが可能となる。「複数の仕切り板部９は、軸体７に連結されている」とは、複数の仕切り板部９の各々が、軸体７と別部材として形成され軸体７に固定されている場合に限らず、例えば、軸体７に一体に形成されている場合も含む。
【００９７】
分離器１ｅにおける複数の仕切り板部９は、軸体７のみに連結され枠体８に固定されていない。これにより、分離器１ｅは、複数の仕切り板部９が軸体７と枠体８との両方に固定されている場合に比べて、駆動装置５で回転させる負荷の質量を軽減することが可能となり、低消費電力化を図ることが可能となる。複数の仕切り板部９は、枠体８の内周面８１から離れているのが好ましいが、例えば、ゴムで形成されている場合や先端にローラ（roller）が設けられている場合等には、枠体８の内周面８１に当たってもよい。複数の仕切り板部９の各々の先端部は、丸みを有する形状であるのが好ましい。これにより、分離器１ｅは、複数の仕切り板部９の各々と枠体８とをより近づけながらも互いに接触するのを抑制することが可能となる。
【００９８】
分離器１ｅの駆動装置５により軸体７のみを回転させる構成は、例えば、分離器１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄのそれぞれにおいて適用してもよい。
【００９９】
図２１は、実施形態１の分離器１ａの第５変形例の分離器１ｆを示す概略構成図である。
【０１００】
分離器１ｆは、エアフィルタ１７を駆動装置５と送風部４との間に配置してある点が実施形態１の分離器１ａと相違する。
【０１０１】
（実施形態２）
以下では、本実施形態の分離器１ｇについて、図２２に基づいて説明する。なお、分離器１ｇに関し、実施形態１の分離器１ａ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。
【０１０２】
分離器１ｇにおける複数の流路３の各々は、螺旋状に形成されている。分離器１ｇにおける駆動装置５は、駆動装置５から見てロータ２を複数の流路３の各々の螺旋方向と逆方向に回転させるように構成されている。分離器１ｇにおける送風部４は、複数の流路３と駆動装置５とで構成されている。これにより、分離器１ｇでは、分離器１ａで送風部４として必要としていたファン４１を設ける必要がなく、低消費電力化及び低コスト化を図ることが可能となる。図２２では、ロータ２の回転方向を太線の矢印で模式的に示してある。
【０１０３】
（実施形態３）
以下では、本実施形態の分離器１ｈについて、図２３に基づいて説明する。なお、分離器１ｈに関し、実施形態１の分離器１ａ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。
【０１０４】
分離器１ｈは、上述の分離器１ｂと同様、第１カバー部１２に複数の梁部２４により支持された軸受部２５を備えている。軸受部２５は、軸体７から突出した回転軸５２を回転自在に保持するように配置されている。これにより、軸受部２５は、回転軸５２を回転自在に保持している。
【０１０５】
分離器１ｈにおける複数の流路３の各々は、回転中心軸２１に沿って延びるように形成されている。これにより、分離器１ｈでは、分離器１ａよりも複数の流路３の設計が容易になる。分離器１ｈは、ロータ２を回転させることで、複数の流路３の各々を回転させるので、複数の流路３の各々を流れる気体の速度ベクトルが、回転中心軸２１に平行な方向の速度成分と、回転中心軸２１のまわりの回転方向の速度成分と、を有することになる。よって、分離器１ｈは、従来のように流路を回転させない構成に比べて、小型化を図りながらも気体から固体を効率良く分離することが可能となる。
【０１０６】
分離器１ｈは、複数の仕切り板部９が、軸体７の周りにおいて等間隔で配置されているのが好ましい。複数の仕切り板部９の各々は、回転中心軸２１に沿った方向を長手方向とし、回転中心軸２１に直交する方向を短手方向とする、細長の長方形状に形成されている。分離器１ｈは、軸体７の軸線に沿って見たときに、複数の仕切り板部９が放射状に配置されているのが好ましい。要するに、複数の仕切り板部９の各々は、軸体７から軸体７の半径方向外向きに延びているのが好ましい。
【０１０７】
排出部６は、図２４に示す実施形態３の分離器１ｈの第１変形例の分離器１ｒのように、枠体８に形成されていてもよい。要するに、排出部６は、枠体８に直接形成してもよい。これにより、分離器１ｈでは、排出部６の形状、大きさ等の設計自由度を高めることが可能となる。排出部６は、例えば、枠体８の下流側において枠体８の径方向に沿って貫通した排出口により構成することができる。要するに、排出部６は、複数の流路３の各々の流入口３１よりも流出口３２の近くで回転中心軸２１に直交する方向に開放された排出口により構成されている。図２４では、気体の流れを白抜きの矢印で模式的に示してある。また、図２４では、微粒子６１も模式的に示してある。図２４のように枠体８に排出部６を形成した構成は、他の実施形態等において適用してもよい。
【０１０８】
以下では、実施形態３の分離器１ｈの第２変形例の分離器１ｉについて、図２５に基づいて説明する。なお、実施形態３の分離器１ｈ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】
分離器１ｉは、サイクロン部２０の下流側ではなく上流側に送風部４を備えている点が実施形態３の分離器１ｈと相違する。すなわち、分離器１ｉは、複数の流路３の上流側に送風部４を備えている点が実施形態３の分離器１ｈと相違する。これにより、分離器１ｉは、実施形態３の分離器１ｈに比べて、外郭１１の外部の気体を効率良く外郭１１の内部へ吸い込むことが可能となる。図２５では、気体の流れを太線の実線で模式的に示してある。
【０１１０】
以下では、実施形態３の分離器１ｈの第３変形例の分離器１ｊについて、図２６に基づいて説明する。なお、分離器１ｊに関し、実施形態３の分離器１ｈ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。
【０１１１】
分離器１ｊでは、軸体７の輪郭が、回転中心軸２１に沿って見て流線形の形状となっている。より詳細には、軸体７は、楕円球状の形状であり、長軸が回転中心軸２１に揃うように配置されている。よって、分離器１ｊは、実施形態３の分離器１ｈに比べて、複数の流路３の各々での乱流の発生を抑制することが可能となる。
【０１１２】
以下では、実施形態３の分離器１ｈの第４変形例の分離器１ｋについて、図２７に基づいて説明する。なお、分離器１ｋに関し、第２変形例の分離器１ｉ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。
【０１１３】
分離器１ｋは、駆動装置５により軸体７のみを回転させるように構成されており、枠体８が回転しない点が第２変形例の分離器１ｉと相違する。
【０１１４】
分離器１ｋは、軸方向における第１端７０１と第２端７０２とを有し回転中心軸２１上に配置された軸体７と、軸体７を囲んで軸体７と同軸的に配置された円筒状の枠体８と、軸体７と枠体８との間で軸体７の外周方向において離れて配置された複数の仕切り板部９と、を備える。ロータ２は、軸体７により構成されている。複数の仕切り板部９は、軸体７に連結されている（軸体７のみに連結され、枠体８に連結されていない）。複数の流路３の各々は、複数の仕切り板部９のうち軸体７の外周方向において隣り合う２つの仕切り板部９と軸体７の側面７１と枠体８の内周面８１とで囲まれた空間によって構成されている。したがって、分離器１ｋは、軸体７が回転することで、複数の流路３に流入した気体に対して回転中心軸２１のまわりの回転方向の力を与えることが可能となる。分離器１ｋは、複数の流路３の各々の流入口３１から導入された気体を、回転中心軸２１のまわりで螺旋状に旋回させながら、複数の流路３の各々の流出口３２に導くことができる。分離器１ｋは、気体に含まれている固体の遠心力を利用して固体を排出部６から排出させることが可能となる。
【０１１５】
分離器１ｋにおける複数の仕切り板部９は、軸体７のみに連結され枠体８に固定されていない。これにより、分離器１ｋは、複数の仕切り板部９が軸体７と枠体８との両方に固定されている場合に比べて、駆動装置５で回転させる負荷の質量を軽減することが可能となり、低消費電力化を図ることが可能となる。
【０１１６】
以下では、実施形態３の分離器１ｈの第５変形例の分離器１ｍについて、図２８に基づいて説明する。なお、分離器１ｍに関し、第２変形例の分離器１ｉ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。
【０１１７】
分離器１ｍは、軸方向における第１端７０１と第２端７０２とを有し回転中心軸２１上に配置された軸体７と、軸体７を囲んで軸体７と同軸的に配置された円筒状の枠体８と、軸体７と枠体８との間で軸体７の外周方向において離れて配置された複数の仕切り板部９と、を備える。ロータ２は、枠体８により構成されている。複数の仕切り板部９は、枠体８に連結されている。複数の流路３の各々は、複数の仕切り板部９のうち軸体７の外周方向において隣り合う２つの仕切り板部９と軸体７の側面７１と枠体８の内周面８１とで囲まれた空間によって構成されている。したがって、分離器１ｍは、軸体７及び枠体８が回転することで、複数の流路３に流入した気体に対して回転中心軸２１のまわりの回転方向の力を与えることが可能となる。分離器１ｍは、複数の流路３の各々の流入口３１から導入された気体を、回転中心軸２１のまわりで螺旋状に旋回させながら、複数の流路３の各々の流出口３２に導くことができる。分離器１ｍは、気体に含まれている固体の遠心力を利用して固体を排出部６から排出させることが可能となる。「複数の仕切り板部９は、枠体８に連結されている」とは、複数の仕切り板部９の各々が、枠体８と別部材として形成され枠体８に固定されている場合に限らず、例えば、枠体８に一体に形成されている場合も含む。
【０１１８】
以下では、実施形態３の分離器１ｈの第６変形例の分離器１ｎについて、図２９に基づいて説明する。なお、分離器１ｎに関し、実施形態３の分離器１ｈ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。
【０１１９】
分離器１ｎは、駆動装置５により軸体７のみを回転させるように構成されており、枠体８が回転しない点が実施形態３の分離器１ｈと相違する。
【０１２０】
分離器１ｎは、複数の仕切り板部９が枠体８に固定されている場合に比べて、駆動装置５で回転させる負荷の質量を軽減することが可能となり、低消費電力化を図ることが可能となる。
【０１２１】
以下では、実施形態３の分離器１ｈの第７変形例の分離器１ｏについて、図３０及び３１に基づいて説明する。なお、分離器１ｏに関し、第２変形例の分離器１ｉ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。
【０１２２】
分離器１ｏは、ロータ２を囲んでおりロータ２と同軸的に配置されている枠体８を備え、ロータ２と枠体８との間に複数の流路３がある。複数の流路３の各々は、回転中心軸２１に沿った方向において枠体８の第１端８１１側に気体の流入口３１があり、かつ、枠体８の第２端８１２側に気体の流出口３２がある。枠体８は、第１端８１１と第２端８１２との間に、枠体８とロータ２との距離を大きくする拡大部８３がある。これにより、分離器１ｏでは、複数の流路３の各々を流れる流体に関して、拡大部８３において流れの剥離（flow separation）を生じさせることが可能となり、流れの剥離によって生じた渦流（vortex）に含まれている粒子のエネルギを奪うことが可能となる。よって、分離器１ｏでは、遠心力により枠体８の内周面８１側に移動した粒子が内周面８１で跳ね返るのを抑制することが可能となる。これにより、分離器１ｏでは、流速、回転数等を大きくした場合の枠体８の内周面８１での粒子の跳ね返りを抑制することが可能となり、分粒効率の向上を図ることが可能となる。枠体８は、内径の異なる複数の円筒を有し、第１端８１１側ほど内径の小さな円筒、第２端８１２側ほど内径の大きな円筒となるように並んでおり、回転中心軸２１に沿った方向において隣り合う円筒どうしを連結している複数の連結部のうち軸体７の側方にある連結部が拡大部８３を構成している。
【０１２３】
分離器１ｏでは、拡大部８３の内壁面８３１は、枠体８の内周面８１の一部により構成されている。分離器１ｏでは、拡大部８３の内壁面８３１と回転中心軸２１とのなす角度θが９０°以上１８０°未満であるのが好ましい。これにより、分離器１ｏでは、複数の流路３の各々の流路断面積が拡大部８３の上流側と下流側とで急激に変化する。「拡大部８３の内壁面８３１と回転中心軸２１とのなす角度θ」は、拡がり角の２分の１の角度である。分離器１ｏでは、一例として拡大部８３の内壁面８３１と回転中心軸２１とのなす角度θを９０°としてある。「枠体８とロータ２との距離を大きくする拡大部８３」とは、枠体８の内径が徐々に大きくなるような形状でもよいが、拡大部８３の内壁面８３１と回転中心軸２１とのなす角度が９０°以上１８０°未満となる形状であるのが、より好ましい。これにより、分離器１ｏでは、複数の流路３の各々を流れる流体に関して、拡大部８３において流れの剥離をより確実に生じさせることが可能となり、遠心力により枠体８の内周面８１側に移動した粒子が内周面８１で跳ね返るのを、より抑制することが可能となる。枠体８の内径が徐々に大きくなる形状とは、枠体８において内径が徐々に大きくなっている部位の内壁面と回転中心軸２１とのなす角度が９０°未満となるような形状を意味する。
【０１２４】
分離器１ｏは、軸方向における第１端７０１と第２端７０２とを有し回転中心軸２１上に配置された軸体７と、軸体７を囲んで軸体７と同軸的に配置された枠体８と、軸体７と枠体８との間で軸体７の外周方向において離れて配置された複数の仕切り板部９と、を備える。ロータ２は、軸体７により構成されている。複数の仕切り板部９は、軸体７と枠体８とに連結されている。複数の流路３の各々は、複数の仕切り板部９のうち軸体７の外周方向において隣り合う２つの仕切り板部９と軸体７の側面７１と枠体８の内周面８１とで囲まれた空間によって構成されている。
【０１２５】
サイクロン部２０は、拡大部８３よりも上流側において、上述のサイクロンの第２構造モデルと同様の構造の基本構造部２００を有している。すなわち、枠体８は、基本構造部２００では円筒である。また、ロータ２を構成する軸体７は、基本構造部２００では円柱である。流路３の長さに関し、回転中心軸２１に沿った方向における全長のうち、基本構造部２００での長さは、下記の式（６）により決まる所定長さ以下であるのが好ましい。言い換えれば、枠体８とロータ２との距離を一定とする区間の長さが所定長さ以下となるように拡大部８３があるのが好ましい。所定長さは、軸体７の側面７１にある粒子が遠心力によって枠体８の内周面８１に到達するために必要な、流路３の回転中心軸２１に沿った方向の長さである。
【０１２６】
【数６】
2016092847.tif 000008
【０１２７】
式（６）において、「Ｌ１」は、所定長さ〔ｍ〕である。「Ｄmin」は、１００％分粒径である。「ｕ」は、流体の粘性係数〔Ｐａ・ｓ〕である。「Ｂ」は、流路３の幅〔ｍ〕である。「ｖp」は、螺旋状に移動する粒子の速度ベクトルにおいて軸体７の軸線に平行な方向の速度成分〔ｍ／ｓｅｃ〕である。「Ｒ」は、軸体７の軸線に直交する方向において軸体７の軸線から流路３の中心までの距離〔ｍ〕である。「Ｂ」は、例えば、基本構造部２００における枠体８の円筒の内径と軸体７の外径との平均値である。「ρs」は、粒子密度〔ｋｇ／ｍ3〕である。「ρf」は、流体密度〔ｋｇ／ｍ3〕である。「ω」は、粒子の、軸体７の軸線のまわりの回転方向の角速度〔ｒａｄ／ｓ〕である。「Ｋ2」は、係数であり、０．５〜１．５程度の範囲内の値が好ましい。「Ｋ2」の値は、分離器１ｏの形状等によって変化する。よって、「Ｋ2」の値は、分離器１ｏの分粒性能の実験結果等に基づいて決定される。なお、ロータ２の回転数は、１０００〜２０００ｒｐｍ程度の範囲で設定されているのが好ましい。
【０１２８】
分離器１ｏは、拡大部８３が回転中心軸２１に沿った方向において複数設けられているのが好ましい。これにより、分離器１ｏでは、遠心力を受けた粒子が枠体８の内周面８１で跳ね返るのをより抑制することが可能となり、分粒効率の更なる向上を図ることが可能となる。
【０１２９】
分離器１ｏは、排出部６から排出された固体が入る箱状の容器１０Ａを備える。容器１０Ａは、回転中心軸２１からの距離が互いに異なる内壁部１０３及び外壁部１００を備える。分離器１ｏでは、回転中心軸２１と内壁部１０３との距離が回転中心軸２１とロータ２の側面との距離よりも長く、回転中心軸２１と外壁部１００との距離が回転中心軸２１と枠体８との距離よりも長い。複数の拡大部８３のうちの少なくとも１つの拡大部８３は、回転中心軸２１に沿った方向において容器１０Ａと重なっている。これにより、分離器１ｏでは、容器１０Ａに入った粒子が跳ね返るのを抑制することが可能となり、分粒効率の更なる向上を図ることが可能となる。
【０１３０】
以下では、実施形態３の分離器１ｈの第８変形例の分離器１ｐについて、図３２に基づいて説明する。なお、分離器１ｐに関し、第７変形例の分離器１ｏ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。
【０１３１】
分離器１ｏでは、枠体８の肉厚が略一定であるのに対し、分離器１ｐでは、枠体８の肉厚が回転中心軸２１に沿った方向において段階的に変化している。枠体８では、回転中心軸２１に直交する方向における肉厚が第１端８１１と第２端８１２との間で段階的に小さくなっている。これにより、分離器１ｐにおける枠体８は、第１端８１１と第２端８１２との間に、枠体８とロータ２との距離を急激に大きくする拡大部８３がある。よって、分離器１ｐは、分離器１ｏと同様、複数の流路３の各々を流れる流体に関して、拡大部８３において流れの剥離を生じさせることが可能となり、遠心力により枠体８の内周面８１側に移動した粒子が内周面８１で跳ね返るのを抑制することが可能となる。これにより、分離器１ｐでは、流速、回転数等を大きくした場合の枠体８の内周面８１での粒子の跳ね返りを抑制することが可能となり、分粒効率の向上を図ることが可能となる。
【０１３２】
以下では、実施形態３の分離器１ｈの第９変形例の分離器１ｑについて、図３３に基づいて説明する。なお、分離器１ｑに関し、第７変形例の分離器１ｏ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。また、分離器１ｑは、各仕切り板部９及び各流路３の形状が分離器１ｏの各仕切り板部９及び各流路３の形状と相違するだけなので、他の構成要素については図示及び説明を省略する。
【０１３３】
分離器１ｑは、分離器１ｏと同様、ロータ２を囲んでおりロータ２と同軸的に配置されている枠体８を備え、ロータ２と枠体８との間に複数の流路３がある。複数の流路３の各々は、回転中心軸２１に沿った方向において枠体８の第１端８１１側に気体の流入口３１があり、かつ、枠体８の第２端８１２側に気体の流出口３２がある。分離器１ｑでは、複数の仕切り板部９の各々が、螺旋状に形成されている。よって、分離器１ｑでは、複数の流路３の各々が、螺旋状に形成されている。枠体８は、第１端８１１と第２端８１２との間に、枠体８とロータ２との距離を急激に大きくする拡大部８３がある。よって、分離器１ｑでは、分離器１ｏと同様、複数の流路３の各々を流れる流体に関して、拡大部８３において流れの剥離を生じさせることが可能となり、遠心力により枠体８の内周面８１側に移動した粒子が内周面８１で跳ね返るのを抑制することが可能となる。これにより、分離器１ｑでは、流速、回転数等を大きくした場合の枠体８の内周面８１での粒子の跳ね返りを抑制することが可能となり、分粒効率の向上を図ることが可能となる。
【０１３４】
実施形態１〜３に記載した材料、数値等は、好ましい例を示しているだけであり、それに限定する主旨ではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。例えば、分離器は、複数の流路の各々を、チューブの内部空間により構成して、複数のチューブをロータに連結するようにしてもよい。この場合、ロータは、軸体でもよいし、モータの回転軸でもよい。また、分離器は、複数の流路を備えた構成に限らず、少なくとも１つの流路を備えた構成でもよい。
【０１３５】
（本発明に係る態様）
上述の実施形態１〜３から明らかなように、本発明に係る第１の態様の分離器（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｍ、１ｎ、１ｏ、１ｐ、１ｏ、１ｐ、１ｑ、１ｒ）は、ロータ（２）と、気体の流入口（３１）及び流出口（３２）を有し前記ロータ（２）の回転中心軸（２１）のまわりにある複数の流路（３）と、前記複数の流路（３）に気体を流す送風部（４）と、を備え、前記ロータ（２）を回転させることによって前記複数の流路（３）を前記回転中心軸（２１）のまわりで回転させる駆動装置（５）と、前記複数の流路（３）の各々で発生した気流に含まれている固体を、前記回転中心軸（２１）から離れる方向へ排出する排出部（６）と、を更に備える。
【０１３６】
本発明に係る第２の態様の分離器（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｍ、１ｎ、１ｏ、１ｐ、１ｑ、１ｒ）は、第１の態様において、前記排出部（６）は、前記複数の流路（３）の各々の流入口（３１）に近い位置よりも流出口（３２）に近い位置で前記回転中心軸（２１）に直交する方向に開放された排出口により構成されている。
【０１３７】
本発明に係る第３の態様の分離器（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｍ、１ｎ、１ｏ、１ｐ、１ｑ、１ｒ）は、第１又は２の態様において、前記排出部（６）から排出された固体を捕集する捕集部（１０）を備える。
【０１３８】
本発明に係る第４の態様の分離器（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｍ、１ｎ、１ｏ、１ｐ、１ｑ、１ｒ）は、第１乃至３のいずれか一つの態様において、前記複数の流路（３）は、前記回転中心軸（２１）から離れる方向において重ならない。
【０１３９】
本発明に係る第５の態様の分離器（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｒ）は、第１乃至４のいずれか一つの態様において、軸方向における第１端（７０１）と第２端（７０２）とを有し前記回転中心軸（２１）上に配置された軸体（７）と、前記軸体（７）を囲んで前記軸体（７）と同軸的に配置された円筒状の枠体（８）と、前記軸体（７）と前記枠体（８）との間で前記軸体（７）の外周方向において離れて配置された複数の仕切り板部（９）と、を備え、前記ロータ（２）は、前記軸体（７）により構成され、前記複数の仕切り板部（９）は、前記軸体（７）と前記枠体（８）とに連結されており、前記複数の流路（３）の各々は、前記複数の仕切り板部（９）のうち前記軸体（７）の外周方向において隣り合う２つの仕切り板部（９）と前記軸体（７）の側面（７１）と前記枠体（８）の内周面（８１）とで囲まれた空間によって構成されている。
【０１４０】
本発明に係る第６の態様の分離器（１ｋ、１ｎ）は、第１乃至４のいずれか一つの態様において、軸方向における第１端（７０１）と第２端（７０２）とを有し前記回転中心軸（２１）上に配置された軸体（７）と、前記軸体（７）を囲んで前記軸体（７）と同軸的に配置された円筒状の枠体（８）と、前記軸体（７）と前記枠体（８）との間で前記軸体（７）の外周方向において離れて配置された複数の仕切り板部（９）と、を備え、前記ロータ（２）は、前記軸体（７）により構成され、前記複数の仕切り板部（９）は、前記軸体（７）に連結されており、前記複数の流路（３）の各々は、前記複数の仕切り板部（９）のうち前記軸体（７）の外周方向において隣り合う２つの仕切り板部（９）と前記軸体（７）の側面（７１）と前記枠体（８）の内周面（８１）とで囲まれた空間によって構成されている。
【０１４１】
本発明に係る第７の態様の分離器（１ｍ）は、第１乃至４のいずれか一つの態様において、軸方向における第１端（７０１）と第２端（７０２）とを有し前記回転中心軸（２１）上に配置された軸体（７）と、前記軸体（７）を囲んで前記軸体（７）と同軸的に配置された円筒状の枠体（８）と、前記軸体（７）と前記枠体（８）との間で前記軸体（７）の外周方向において離れて配置された複数の仕切り板部（９）と、を備え、前記ロータ（２）は、前記枠体（８）により構成され、前記複数の仕切り板部（９）は、前記枠体（８）に連結されており、前記複数の流路（３）の各々は、前記複数の仕切り板部（９）のうち前記軸体（７）の外周方向において隣り合う２つの仕切り板部（９）と前記軸体（７）の側面（７１）と前記枠体（８）の内周面（８１）とで囲まれた空間によって構成されている。
【０１４２】
本発明に係る第８の態様の分離器（１ａ、１ｃ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｎ）は、第５乃至７のいずれか一つの態様において、前記複数の流路（３）の各々は、前記流入口（３１）側において、前記流入口（３１）から離れるにつれて前記回転中心軸（２１）からの距離が徐々に大きくなっている。
【０１４３】
本発明に係る第９の態様の分離器（１ａ、１ｃ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｎ）は、第８の態様において、前記枠体（８）の上流側の開口部を覆う蓋部（１８）を備え、前記蓋部（１８）は、通気部（１８３）を有し、前記軸体（７）における前記第１端（７０１）と前記第２端（７０２）とのうち前記通気部（１８３）側にある前記第１端（７０１）が、前記回転中心軸に沿って前記通気部（１８３）に近づくにつれて先細りする形状である。
【０１４４】
本発明に係る第１０の態様の分離器（１ａ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｍ、１ｎ）は、第５乃至９のいずれか一つの態様において、前記軸体（７）における前記第１端（７０１）と前記第２端（７０２）とのうち前記複数の流路（３）の各々の流出口（３２）側にある前記第２端が、前記回転中心軸（２１）に沿って先細りする形状である。
【０１４５】
本発明に係る第１１の態様の分離器（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ）は、第５乃至１０のいずれか一つの態様において、前記複数の流路（３）の各々は、前記流入口（３１）から前記流出口（３２）に向かって、前記回転中心軸（２１）のまわりの回転方向と前記回転中心軸（２１）に平行な方向との間の方向に延びるように形成されている。
【０１４６】
本発明に係る第１２の態様の分離器（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ）は、第１１の態様において、前記複数の流路（３）の各々は、螺旋状に形成されている。
【０１４７】
本発明に係る第１３の態様の分離器（１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｍ、１ｎ、１ｒ）は、第５乃至９のいずれか一つの態様において、前記複数の流路（３）の各々は、前記流入口（３１）から前記流出口（３２）に向かって、前記回転中心軸（２１）に沿って延びるように形成されている。
【０１４８】
本発明に係る第１４の態様の分離器（１ｏ、１ｐ、１ｑ）は、第１の態様において、前記ロータ（２）を囲んでおり前記ロータ（２）と同軸的に配置されている枠体（８）を備え、前記ロータ（２）と前記枠体（８）との間に前記複数の流路（３）があり、前記複数の流路（３）の各々は、前記回転中心軸（２１）に沿った方向において前記枠体（８）の第１端（８１１）側に気体の流入口（３１）があり、かつ、前記枠体（８）の第２端（８１２）側に気体の流出口（３２）があり、前記枠体（８）は、前記第１端（８１１）と前記第２端（８１２）との間に、前記枠体（８）と前記ロータ（２）との距離を大きくする拡大部（８３）がある。
【０１４９】
本発明に係る第１５の態様の分離器（１ｏ、１ｐ、１ｑ）は、第１４の態様において、前記拡大部（８３）の内壁面（８３１）は、前記枠体（８）の内周面（８１）の一部により構成され、前記拡大部（８３）の内壁面（８３１）と前記回転中心軸（２１）とのなす角度（θ）が９０°以上１８０°未満である。
【０１５０】
本発明に係る第１６の態様の分離器（１ｏ、１ｐ、１ｑ）は、第１４又は１５の態様において、前記拡大部（８３）が前記回転中心軸（２１）に沿った方向において複数設けられている。
【０１５１】
本発明に係る第１７の態様の分離器（１ｏ、１ｐ、１ｑ）は、第１６の態様において、前記排出部（６）から排出された固体が入る箱状の容器（１０Ａ）を備え、前記容器（１０Ａ）は、前記回転中心軸（２１）からの距離が互いに異なる内壁部（１０３）及び外壁部（１００）を備え、前記回転中心軸（２１）と前記内壁部（１０３）との距離が前記回転中心軸（２１）と前記ロータ（２）の側面との距離よりも長く、前記回転中心軸（２１）と前記外壁部（１００）との距離が前記回転中心軸（２１）と前記枠体（８）との距離よりも長く、前記複数の拡大部（８３）のうちの少なくとも１つの拡大部（８３）は、前記回転中心軸（２１）に沿った方向において前記容器（１０Ａ）と重なっている。
【０１５２】
本発明に係る第１８の態様の分離器（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｍ、１ｎ、１ｏ、１ｐ、１ｑ、１ｒ）は、第１乃至１７のいずれか一つの態様において、前記送風部（４）は、ファン（４１）もしくはブロワ（４５）である。
【０１５３】
本発明に係る第１９の態様の分離器（１ｇ）は、第１２の態様において、前記駆動装置（５）は、前記駆動装置（５）からみて前記ロータ（２）を前記複数の流路（３）の各々の螺旋方向と逆方向に回転させるように構成され、前記送風部（４）は、前記複数の流路（３）と前記駆動装置（５）とで構成されている。
【０１５４】
本発明に係る第２０の態様の分離器（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｍ、１ｎ、１ｏ、１ｐ、１ｑ）は、第１乃至１９のいずれか一つの態様において、前記ロータ（２）と前記複数の流路（３）と前記送風部（４）と前記駆動装置（５）とを囲む外郭（１１）を備え、前記排出部（６）は、前記外郭（１１）に形成されている。
【０１５５】
本発明に係る第２１の態様の分離器（１ｒ）は、第５乃至１３、１９のいずれか一つの態様において、前記排出部（６）は、前記枠体（８）に形成されている。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年4月27日(2016.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
各々が気体の流入口及び流出口を有し、前記ロータの回転中心軸のまわりにある複数の流路と、
前記複数の流路に気体を流す送風部と、を備え、
前記ロータを回転させることによって前記複数の流路を前記回転中心軸のまわりで回転させる駆動装置と、
前記複数の流路の各々で発生した気流に含まれている固体を、前記回転中心軸から離れる方向へ排出する排出部と、を更に備え、
前記排出部から排出された固体を捕集する捕集部を備える、
ことを特徴とする分離器。
【請求項２】
前記排出部は、前記複数の流路の各々で発生した気流に含まれている固体を、前記複数の流路の各々の流入口に近い位置よりも流出口に近い位置で前記回転中心軸から離れる方向へ排出するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の分離器。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記複数の流路は、前記回転中心軸から離れる方向において重ならない、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の分離器。
【請求項５】
軸方向における第１端と第２端とを有し前記回転中心軸上に配置された軸体と、前記軸体を囲んで前記軸体と同軸的に配置された円筒状の枠体と、前記軸体と前記枠体との間で前記軸体の外周方向において離れて配置された複数の仕切り板部と、を備え、
前記ロータは、前記軸体により構成され、
前記複数の仕切り板部は、前記軸体と前記枠体とに連結されており、
前記複数の流路の各々は、前記複数の仕切り板部のうち前記軸体の外周方向において隣り合う２つの仕切り板部と前記軸体の側面と前記枠体の内周面とで囲まれた空間によって構成されている、
ことを特徴とする請求項１、２、４のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項６】
軸方向における第１端と第２端とを有し前記回転中心軸上に配置された軸体と、前記軸体を囲んで前記軸体と同軸的に配置された円筒状の枠体と、前記軸体と前記枠体との間で前記軸体の外周方向において離れて配置された複数の仕切り板部と、を備え、
前記ロータは、前記軸体により構成され、
前記複数の仕切り板部は、前記軸体に連結されており、
前記複数の流路の各々は、前記複数の仕切り板部のうち前記軸体の外周方向において隣り合う２つの仕切り板部と前記軸体の側面と前記枠体の内周面とで囲まれた空間によって形成されている、
ことを特徴とする請求項１、２、４のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項７】
軸方向における第１端と第２端とを有し前記回転中心軸上に配置された軸体と、前記軸体を囲んで前記軸体と同軸的に配置された円筒状の枠体と、前記軸体と前記枠体との間で前記軸体の外周方向において離れて配置された複数の仕切り板部と、を備え、
前記ロータは、前記枠体により構成され、
前記複数の仕切り板部は、前記枠体に連結されており、
前記複数の流路の各々は、前記複数の仕切り板部のうち前記軸体の外周方向において隣り合う２つの仕切り板部と前記軸体の側面と前記枠体の内周面とで囲まれた空間によって構成されている、
ことを特徴とする請求項１、２、４のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項８】
前記複数の流路の各々は、前記流入口側において、前記流入口から離れるにつれて前記回転中心軸からの距離が徐々に大きくなっている、
ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項９】
前記枠体の上流側の開口部を覆う蓋部を備え、
前記蓋部は、通気部を有し、
前記軸体における前記第１端と前記第２端とのうち前記通気部側にある前記第１端が、前記回転中心軸に沿って前記通気部に近づくにつれて先細りする形状である、
ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項１０】
前記軸体における前記第１端と前記第２端とのうち前記複数の流路の各々の流出口側にある前記第２端が、前記回転中心軸に沿って先細りする形状である、
ことを特徴とする請求項５乃至９のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項１１】
前記複数の流路の各々は、前記流入口から前記流出口に向かって、前記回転中心軸のまわりの回転方向と前記回転中心軸に平行な方向との間の方向に延びるように形成されている、
ことを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項１２】
前記複数の流路の各々は、螺旋状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１１記載の分離器。
【請求項１３】
前記複数の流路の各々は、前記流入口から前記流出口に向かって、前記回転中心軸に沿って延びるように形成されている、
ことを特徴とする請求項５乃至９のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項１４】
前記ロータを囲んでおり前記ロータと同軸的に配置されている枠体を備え、前記ロータと前記枠体との間に前記複数の流路があり、
前記複数の流路の各々は、前記回転中心軸に沿った方向において前記枠体の第１端側に気体の流入口があり、かつ、前記枠体の第２端側に気体の流出口があり、
前記枠体は、前記第１端と前記第２端との間に、前記枠体と前記ロータとの距離を大きくする拡大部がある、
ことを特徴とする請求項１記載の分離器。
【請求項１５】
前記拡大部の内壁面は、前記枠体の内周面の一部により構成され、
前記拡大部の内壁面と前記回転中心軸とのなす角度が９０°以上１８０°未満である、
ことを特徴とする請求項１４記載の分離器。
【請求項１６】
前記拡大部が前記回転中心軸に沿った方向において複数設けられている、
ことを特徴とする請求項１４又は１５記載の分離器。
【請求項１７】
前記排出部から排出された固体が入る箱状の容器を備え、
前記容器は、前記回転中心軸からの距離が互いに異なる内壁部及び外壁部を備え、
前記回転中心軸と前記内壁部との距離が前記回転中心軸と前記ロータの側面との距離よりも長く、
前記回転中心軸と前記外壁部との距離が前記回転中心軸と前記枠体との距離よりも長く、
前記複数の拡大部のうちの少なくとも１つの拡大部は、前記回転中心軸に沿った方向において前記容器と重なっている、
ことを特徴とする請求項１６記載の分離器。
【請求項１８】
前記送風部は、ファンもしくはブロワである、
ことを特徴とする請求項１、２、４乃至１７のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項１９】
前記駆動装置は、前記駆動装置からみて前記ロータを前記複数の流路の各々の螺旋方向と逆方向に回転させるように構成され、
前記送風部は、前記複数の流路と前記駆動装置とで構成されている、
ことを特徴とする請求項１２記載の分離器。
【請求項２０】
前記ロータと前記複数の流路と前記送風部と前記駆動装置とを囲む外郭を備え、
前記排出部は、前記外郭に形成されている、
ことを特徴とする請求項１、２、４乃至１９のいずれか一項に記載の分離器。
【請求項２１】
前記排出部は、前記枠体に形成されている、
ことを特徴とする請求項５乃至１３、１９のいずれか一項に記載の分離器。
【国際調査報告】
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2016092847.tif 000043
2016092847.tif 000044
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