(57)【要約】【課題】流体からのダストの分離効率の向上を図る際の流体の圧力損失の増加を抑える。【解決手段】円筒部３から下方に延出して下方に向かうに従い内径が小さくなる円錐部４の一部に、円錐部４の他の部分よりも円錐部４の内径を大きく絞る絞り部８を設ける。これにより、円筒部３の内径を大径に維持しながら、円錐部４の内径を円錐部４の長さを長くすることなく小径にすることが可能となる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側方から内部に流体を導入させるための導入口が連通する円筒部と、
前記円筒部から下方に延出して下方に向かうに従い内径が小さくなる円錐部と、
前記円錐部の一部に設けられ、前記円錐部の他の部分よりも前記円錐部の内径を大きく絞る絞り部と、
前記円筒部の上部に設けられ上方に開口した上部排出口と、
前記円錐部の下端に設けられ下方に開口した下部排出口と、を備えるサイクロン型分離装置。
【請求項２】
前記絞り部は、前記円錐部の前記円筒部に連なる位置に位置している請求項１記載のサイクロン型分離装置。
【請求項３】
前記絞り部の傾斜は、曲線状である請求項１又は２記載のサイクロン型分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイクロン型分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばダストが混入された流体から、そのダストを遠心力を利用して分離させるサイクロン型分離装置がある（例えば、特許文献１参照）。このようなサイクロン型分離装置を図４に示す。
【０００３】
図４に示すように、サイクロン型分離装置１０１は、円筒部１０２と、この円筒部１０２の下端から下方に延出した円錐部１０３とから構成されたサイクロン本体１０４を備えている。円筒部１０２の側部から内部に導入管１０５が連通し、円筒部１０２の上部には上部排出管１０６が設けられている。円錐部１０３の下端は、下部排出管１０７に連通している。
【０００４】
このような構造のサイクロン型分離装置１０１では、導入管１０５より円筒部１０２の内部に円筒部１０２の内周面に沿って圧入された流体がサイクロン本体１０４の内周面に沿った旋回流１０８を発生し、この旋回流１０８は重力により下降する。そして、円錐部１０３の下部まで達した旋回流１０８は、下部排出管１０７から装置の外部へ排出される下降旋回流１０９と、円錐部１０３及び円筒部１０２の中心部を旋回しつつ上昇して上部排出管１０６から排出される上昇旋回流１１０とに分かれる。流体よりも比重の重いダストは、遠心力によりサイクロン本体１０４の内周面に向かって移動し、サイクロン本体１０４の内周面に沿って下降する下降旋回流１０９の流れに乗り、一部の流体とともに下部排出管１０７から外部に排出される。一方、大部分の流体はダストが分離された状態で上昇旋回流１１０により上部排出管１０６から排出される。
【０００５】
このようなサイクロン型分離装置１０１では、流体からのダストの分離効率はダストに作用する遠心力により決定される。つまり、ダストに作用させる遠心力を大きくすることにより、流体からのダストの分離効率を上げることができる。
【０００６】
ここで、物質の質量をｍ、物質の回転速度をｖ、物質の回転半径をｒとすると、遠心力Ｆは、Ｆ＝ｍ・ｖ２／ｒと表される。これにより、ダストに作用する遠心力はサイクロン本体１０４の内径と流体の流速とにより決定されることが分かる。遠心力を大きくするためには、次の方法が取られる。
▲１▼サイクロン本体１０４全体の内径を小さくする。
▲２▼導入管１０５の内径を小さくすることによりサイクロン本体１０４に流入する流体の流速を上げる。
▲３▼円錐部１０３を上下方向に長くして、円錐部１０３の内径の小さい部分を増やして流速を上げる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平２００２−１７７８２２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記▲１▼、▲２▼の方法において、サイクロン型分離装置１０１の流体の処理流量をサイクロン本体１０４の内径や導入管１０５の内径を小さくする前のサイクロン型分離装置１０１の流体の処理流量と同等に保つ場合には、流体の圧力損失が増大してしまい、流体をサイクロン型分離装置１０１に送り出す図示しないポンプや図示しない配管などにかかる負荷が大きくなってしまうという問題がある。
【０００９】
また、上記▲３▼の方法では、円錐部１０３が長大となってしまい、サイクロン型分離装置１０１が大型化してしまうという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、流体からのダストの分離効率の向上を図る際の流体の圧力損失の増加を抑えることである。
【００１１】
本発明の目的は、流体からのダストの分離効率の向上を図る際にサイクロン型分離装置が大型化することを防止することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明のサイクロン型分離装置は、側方から内部に流体を導入させるための導入口が連通する円筒部と、前記円筒部から下方に延出して下方に向かうに従い内径が小さくなる円錐部と、前記円錐部の一部に設けられ、前記円錐部の他の部分よりも前記円錐部の内径を大きく絞る絞り部と、前記円筒部の上部に設けられ上方に開口した上部排出口と、前記円錐部の下端に設けられ下方に開口した下部排出口と、を備える。
【００１３】
ここで、絞り部が「円錐部の他の部分よりも円錐部の内径を大きく絞る」とは、絞り部のうちの少なくとも一部分の下方向への内径の変化率が円錐部の他の部分の下方向への内径の変化率よりも大きいということである。
【００１４】
また、絞り部は、請求項２に記載したように円錐部の円筒部に連なる位置に位置していても良いし、円錐部の円筒部に連ならない位置に位置していても良い。
【００１５】
したがって、円筒部の内径を大径に維持しながら、円錐部の内径を円錐部の長さを長くすることなく小径にすることが可能となる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のサイクロン型分離装置において、前記絞り部は、前記円錐部の前記円筒部に連なる位置に位置している。
【００１７】
したがって、円筒部の内径を大径に維持しながら、円錐部の全内径を円錐部の長さを長くすることなく小径にすることが可能となる。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のサイクロン型分離装置において、前記絞り部の傾斜は、曲線状である。
【００１９】
したがって、絞り部での流体の圧力損失の増大を抑制することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。ここで、図１は本実施の形態のサイクロン型分離装置を示す縦断側面図、図２はその平面図である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、サイクロン型分離装置１のサイクロン本体２は、円筒状であって上面が閉じられた円筒部３と、この円筒部３の下方から延出する円錐部４などから構成されている。このようなサイクロン本体２は、単一の円筒部材を絞り加工して円筒部３と円錐部４とを形成したものであっても良いし、円筒部３と円錐部４とが別部材であってそれらの部材を溶接などにより接合させたものであっても良い。
【００２２】
円筒部３の側壁には、導入口として機能する導入管５が設けられている。この導入管５は図示しない配管を介して図示しないポンプに接続され、ポンプにより送り出された流体を円筒部３の内周面に沿うようにして円筒部３の内部に導入する。円筒部３の上壁３ａの中央部には上方に開口した上部排出口として機能し円筒部３に対して同心状に配置された上部排出管６が設けられている。
【００２３】
円錐部４は、下方に向かうに従い内径が小さくなるように形成されている。円錐部４の下端は、下方に開口した下部排出口として機能し円筒部３に対して同心状に配置された下部排出管７に連通している。
【００２４】
円錐部４には、絞り部８が形成されている。この絞り部８は、円錐部４の他の部分よりも円錐部４の内径を大きく絞るように形成されており、絞り部８のうちの少なくとも一部分の下方向への内径の変化率は、円錐部４の他の部分の下方向への内径の変化率よりも大きい。絞り部８は、円錐部４の円筒部３に連なる位置に位置付けられている。絞り部８は、その傾斜が曲線状になるように形成されている。なお、絞り部８の傾斜としては、曲線状のものに限るものではなく、例えば、直線状であっても良い。円錐部４の絞り部８以外の部分の傾斜は直線状に形成されている。
【００２５】
このような構成により、ダストが混入された流体を図示しない配管を介して図示しないポンプにより導入管５からサイクロン本体２に圧入すると、流体は、サイクロン本体２の内周面に沿った旋回流９を発生し、この旋回流９は重力により下降する。そして、円錐部４の下部まで達した旋回流９は、下部排出管７へ向かう下降旋回流１０と、方向を反転しサイクロン本体２の中心部を旋回しながら上昇し上部排出管６へ向かう上昇旋回流１１とに分かれる。流体よりも比重の重いダストは、遠心力によりサイクロン本体２の内周面に向かって移動し、下降旋回流１０の流れに乗り、一部の流体とともに下部排出管７から外部に排出される。
一方、大部分の流体はダストが分離された状態で上昇旋回流１１により上部排出管６から排出される。
【００２６】
ここで、本実施の形態では、絞り部８で円錐部４の内径が大きく絞られているので、従来の円錐部の傾斜が全域で直線的なサイクロン型分離装置に比べて、円筒部３の内径を大径に維持しながら、円錐部４の内径を円錐部４の長さを長くすることなく小径にすることができる。これにより、大径に維持される円筒部３では円筒部３での圧力損失の増大を抑制することができ、小径の円錐部４では流体の流速を高速にして流体からのダストの分離効率を向上させることができる。しかも、円錐部４の内径の小径化は、円錐部４の長さを長くすることなく実現可能であるので、サイクロン型分離装置１の大型化を防止することができる。
【００２７】
また、本実施の形態では、絞り部８が円錐部４の円筒部３に連なる位置に位置付けられていることにより、円筒部３の内径を大径に維持しながら、円錐部４の全内径を円錐部４の長さを長くすることなく小径にすることができるので、絞り部８が円錐部４の円筒部３に連なる位置以外に位置している場合よりも、流体からのダストの分離効率をさらに向上させることができる。
【００２８】
また、本実施の形態では、絞り部８の傾斜が曲線状であることにより、絞り部８での流体の圧力損失の増大を抑制することができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、絞り部８が円錐部４の円筒部３に連なる位置に位置付けられた例を説明したが、絞り部８の位置はこれに限るものではなく、例えば円錐部４の上下方向の中間部などの円錐部４の円筒部３に連ならない位置に位置していても良い。
【００３０】
【実施例】
次に、本発明の実施例を図３に基づいて説明する。本実施例のサイクロン型分離装置１は、円筒部３の内径が１００ｍｍ、導入管５の内径が１６ｍｍに設定されている。そして、このサイクロン型分離装置１を用いて、サイクロン型分離装置１に送り込まれる流体の流量を４０ｌ／ｍｉｎとし、流体の混入させたＩＳＯ標準ダスト（Ａ−４：平均粒内径２７μｍ）の分離実験を行なった。
【００３１】
このサイクロン型分離装置１と比較するために、図４に示した従来のサイクロン型分離装置１０１として以下の３種類のサイクロン型分離装置１０１を用意し、サイクロン型分離装置１と同条件、つまり、サイクロン型分離装置１０１に送り込まれる流体の流量及び流体に混入させたダストの量をサイクロン型分離装置１に対するものと同じとして、サイクロン型分離装置１０１に対するダストの分離実験を行なった。
▲１▼円筒部１０２の内径と導入管１０５の内径とが、本実施例の円筒部３の内径と導入管５の内径と同じであるサイクロン型分離装置１０１。
▲２▼円筒部１０２の内径が５０ｍｍ、導入管１０５の内径が１６ｍｍに設定されたサイクロン型分離装置１０１。
▲３▼円筒部１０２の内径が５０ｍｍ、導入管１０５の内径が８ｍｍに設定されたサイクロン型分離装置１０１。
なお、これらのサイクロン型分離装置１０１の上記以外の部位の寸法は、サイクロン型分離装置１の対応する部位と同寸法である。
【００３２】
これらのダスト分離実験での、各サイクロン型分離装置１，１０１におけるダスト分離効率、圧力損失を図３に示す。図３に示すように、本実施例のサイクロン型分離装置１は、従来のサイクロン型分離装置１０１よりも圧力損失の増加を抑えて、流体からのダストの分離効率を向上させることができた。また、装置寸法が同等の従来のサイクロン型分離装置１０１に比べて流体からのダストの分離効率を向上させることができた。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明のサイクロン型分離装置によれば、側方から内部に流体を導入させるための導入口が連通する円筒部と、前記円筒部から下方に延出して下方に向かうに従い内径が小さくなる円錐部と、前記円錐部の一部に設けられ、前記円錐部の他の部分よりも前記円錐部の内径を大きく絞る絞り部と、前記円筒部の上部に設けられ上方に開口した上部排出口と、前記円錐部の下端に設けられ下方に開口した下部排出口と、を備えることにより、円筒部の内径を大径に維持しながら、円錐部の内径を円錐部の長さを長くすることなく小径にすることができる。これにより、大径に維持される円筒部では円筒部での圧力損失の増大を抑制することができ、小径の円錐部では流体の流速を高速にして流体からのダストの分離効率を向上させることができる。しかも、円錐部の内径の小径化は、円錐部の長さを長くすることなく実現可能であるので、サイクロン型分離装置の大型化を防止することができる。
【００３４】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載のサイクロン型分離装置において、前記絞り部は、前記円錐部の前記円筒部に連なる位置に位置していることにより、円筒部の内径を大径に維持しながら、円錐部の全内径を円錐部の長さを長くすることなく小径にすることができるので、絞り部が円錐部の円筒部に連なる位置以外に位置している場合よりも、流体からのダストの分離効率をさらに向上させることができる。
【００３５】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載のサイクロン型分離装置において、前記絞り部の傾斜は、曲線状であることにより、絞り部での流体の圧力損失の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のサイクロン型分離装置を示す縦断側面図である。
【図２】その平面図である。
【図３】本発明の実施例のサイクロン型分離装置と、従来のサイクロン型分離装置とのダスト分離効率比較及び圧力損失比較を示す説明図である。
【図４】従来のサイクロン型分離装置を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１    サイクロン型分離装置
３    円筒部
４    円錐部
５    導入管（導入口）
６    上部排出管（上部排出口）
７    下部排出管（下部排出口）
８    絞り部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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