(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（イ）  尖端を下向きにした錐形の下側尖端部分に取出口（２０）を設けた外筒（１１）の内部上側に、一端が開放された開口（１９）を成す筒状の内筒（１２）が、その開口（１９）を下向きにして配置され、（ロ）  外筒の内周面（１５）と内筒の外周面（１６）の間の隙間（１７）へと気流（３０）が流入する流入口（１３）が外筒（１１）の上側に設けられ、（ハ）  その気流（３０）が内筒の内部空間（１８）を上昇して外筒（１１）の外部へと流出する流出口（１４）が内筒（１２）の上側に設けられ、（ニ）  内筒の下端の開口（１９）が流入口（１３）よりも低い位置に設定されており、（ホ）  流入口（１３）から内部に流入し、外筒の内周面（１５）と内筒の外周面（１６）の間の隙間（１７）と、内筒の下端の開口（１９）と、内筒の内周面に囲まれた内部空間（１８）を通り、流出口（１４）から外部へと流出する気流（３０）の流路が内部に形成された気体・固体分離装置のサイクロンにおいて、
（ａ）  内筒の下部の開口（１９）と外筒の下側の取出口（２０）の間に尖端を上向きにして頂端に円盤面を有しない円錐形を成す仕切材（２１）が設けられており、（ｂ）  その仕切材（２１）の周縁（２２）と外筒の内周面（１５）の間に、気流（３０）に乗ってサイクロン内部に運び込まれる固体（２３）が落下するに必要なスペース（２４）が設けられており、
（ｃ）  外筒（１１）の上側部分が円筒形を成し、その円筒形の上側部分が尖端を下向きにした逆円錐形の中間部分へと続き、その尖端を下向きにした逆円錐形の中間部分が円筒形の下側部分へと続いており、外筒（１１）の全体が尖端を下向きにした逆円錐形状を成し、
（ｄ）  円筒形を成す下側部分が下向きに開放された取出口（２０）となっており、
（ｅ）  その取出口（２０）に、水平軸（３７）を中心に揺動して開閉する扉（３８）が取り付けられており、
（ｆ）  内筒（１２）の内部から扉（３８）に向けて回転軸（２６）が垂下しており、
（ｇ）  その回転軸（２６）の下側部分にスクリュー（２５）が取り付けられており、
（ｈ）  その回転軸（２６）のスクリュー（２５）と内筒の開口（１９）の間の部分に、周縁（２２）が円形に縁取られた仕切材（２１）が、回転軸（２６）と同心円状に取り付けられており、
（ｉ）  そのスクリュー（２５）の下端と取出口（２０）の間に、気流（３０）に乗ってサイクロン内部に運び込まれた固体（２３）が蓄積するに必要なスペース（１０）が設けられていることを特徴とするサイクロン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、穀物、裁断或いは粉砕された植物の破片、裁断或いは粉砕されたプラスチックや木材の破片等の細かい固体（以下、粉粒体と言う。）を乗せて搬送する気流の流路において渦巻気流を発生させて、粉粒体を気流から分離させて回収するサイクロン、即ち、気体・固体分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
サイクロンは、尖端を下向きにした錐形の下側尖端部分に取出口２０を設けた外筒１１の内部上側に、一端が開放された開口１９を成す筒状の内筒１２を、その開口１９を下向きにして配置し、外筒の内周面１５と内筒の外周面１６の間の隙間１７へと気流３０が流入する流入口１３を外筒１１の上側に設け、その気流３０が内筒の内部空間１８を上昇して外筒１１の外部へと流出する流出口１４を内筒１２の上側に設け、その内筒の開口１９を流入口１３よりも低い位置に設定して構成されており、サイクロン内部には、気体３０が流入口１３から内部に流入し、外筒の内周面１５と内筒の外周面１６の間の隙間１７と、内筒の下端の開口１９と、内筒の内周面に囲まれた内部空間１８を通って、流出口１４から外部へと流出する流路が形成される。
【０００３】
サイクロン内部では、流入口１３から気流３０に乗って入り込んだ粉粒体は、外筒１１の上側から遠心力と自重によって渦巻き状になって外筒１１の内周面１５を滑るように取出口２０へと落下する。その過程において、内筒１２の開口１９が下向きになっており、その開口１９が流入口１３よりも低い位置にあり、外筒の内周面１５と内筒の外周面１６の間が広い隙間１７になっているので、粉粒体２３が気流３０と共に上昇して開口１９から内筒１２の中に入り込むことはないようになっている。
【０００４】
サイクロンには、水平軸を中心に回転する数枚の扉３３を取り付けた所謂ロータリーバルブ３４によって取出口２０を開閉する所謂ロータリーバルブサイクロン（図３参照）、格別な扉を取り付けず取出口２０をチャンバーや回収袋等の回収容器３５に接続して使用される所謂オープンサイクロン（図４参照）、水平軸を中心に回転するスクリュー３６を内蔵した回収装置４６を取出口２０に取り付けた所謂スクリューバルブサイクロン（図５参照）、水平軸３７を中心に揺動する扉３８を取出口２０に取り付けた所謂ドアバルブサイクロン（図１・図２参照）等がある。
【０００５】
サイクロンの多くは、その流出口１４をフイルター３２に接続し、又、その流出口１４とフイルター３２の間、又は、流入口１３の手前側にブロアー（送風ファン）を設けて使用される（図１参照）。フイルターにはバックフイルター３２と称されるものがある。このフイルターは、円筒形を成し、その両端が開放された開口になっており、気密チャンバー内に取り付けられている。そのチャンバー内は、仕切壁３９によって上下二段に仕切られており、上側室４０には吸込口４１と排出口４２が設けられており、下側室４３には扉４４が設けられている。仕切壁３９には開口４５が設けられており、上側室４０と下側室４３の間で気体の流通が可能になっている。
【０００６】
バックフイルター３２は、その一端の開口をチャンバーの吸込口４１に接続し、他端の開口を仕切壁の開口４５に接続して上側室内４０に固定して使用される。サイクロンから送出される気体は、バックフイルター３２を透過して排出口４２から排出される。その気体に粉粒体２３が混じっていると、その粉粒体２３は、バックフイルター３２を透過することなく下側室４３に落下して堆積し、定期的に扉４４を開いて回収されることになる。
【０００７】
本発明者は、サイクロンの取出口に関する発明を行い特許第３０６２９４４号に開示している。
その発明に係るサイクロンは、スクリューサイクロンと称され、外筒１１の上側部分が円筒形を成し、その円筒形の上側部分が尖端を下向きにした逆円錐形の中間部分へと続き、その尖端を下向きにした逆円錐形の中間部分が円筒形の下側部分へと続いており、外筒１１の全体が尖端を下向きにした逆円錐形状を成し、円筒形を成す下側部分が下向きに開放された取出口２０となっており、その取出口２０に、水平軸３７を中心に揺動して開閉する扉３８が取り付けられており、内筒１２の内部から扉３８に向けて回転軸２６が垂下しており、その回転軸２６の下側部分にスクリュー２５が取り付けられており、その回転軸２６のスクリュー２５と内筒の開口１９の間の部分に、周縁２２が円形に縁取られた仕切材２１が、回転軸２６と同心円状に取り付けられており、そのスクリュー２５の下端と取出口２０の間に、気流３０に乗ってサイクロン内部に運び込まれた固体２３が蓄積するに必要なスペース１０が設けられている（図１・図２参照）。
【０００８】
スクリューサイクロンでは、落下して外筒内の下側に堆積する粉粒体２３は、スクリュー２５によって押し下げられ、スクリュー２５の下端と取出口２０の間で圧縮される。そのとき粉粒体の堆積物の内部に作用する圧縮抗力が一定限度内に達すると、その圧縮抗力と粉粒体の堆積物の重量によって扉３９が押し開かれ、粉粒体２３が取出口２０から落下して取り出される。その間において、外筒１１の下端部分は、スクリュー２５の下端部分に付着して残存する粉粒体の堆積物に塞がれているので、取出口２０からサイクロン内部へ外気が入り込まず、従って、サイクロンの稼働中に粉粒体２３を連続的に取り出すことが出来る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、粉粒体２３の種類によっては、スクリューサイクロンの使用中に、気流３０から分離されるべき粉粒体２３が流出口１４から送り出されてフイルター３２に溜まり易くなる場合があることが分かった。その原因を究明するに、確かに外筒内部で気流３０から分離された粉粒体２３は、外筒１１の下側へと落下して堆積するが、その堆積した一部の粉粒体２３がサイクロン内の中心部で発生する上昇気流と共にスクリューの回転軸２６に沿って上昇し、その上昇した一部の粉粒体２３は自重によって再び落下するものの、その上昇した残りの一部の粉粒体２３は内筒１２へと入り込む気流３０に巻き込まれるように上昇し続け、その上昇気流３０と共に内筒１２へと入り込んでフイルター３２へと送り出されることが判明した。
【００１０】
そのような事態は、スクリュー２５の回転速度とは無関係に生じ、又、スクリューサイクロン以外のロータリーバルブサイクロン、オープンサイクロン、スクリューバルブサイクロン、ドアバルブサイクロン等においても生じ、特に、粉粒体２３の嵩比重が軽く小さいときに発生し易いことも判明した。思うに、外筒の内側斜面に沿って滑り落ちる粉粒体２３が、ロータリーバルブサイクロンでは扉３３に突き当たって撥ね返されたり扉３３に付着している粉粒体２３を撥ね上げ、オープンサイクロンやスクリューバルブサイクロンやドアバルブサイクロンでは堆積されている粉粒体２３に突き当たって撥ね返されたり堆積されている粉粒体２３を撥ね上げ、そのようにして僅かに上昇する粉粒体２３が外筒１１の下側部分に対流を惹起し、その外筒１１の下側部分において自然発生的に生じる上昇気流に乗って上昇した粉粒体２３の一部が、外筒１１の上側部分で強制的に生じる上昇気流３０に巻き込まれて内筒１２へと入り込むものと考えられた。
【００１１】
【発明の目的】
本発明は、かかる知見を得て完成されたものであり、サイクロンの下側の取出口２０と内筒１２の間のスペースにおいて自然発生的に生じる上昇気流を内筒の開口１９の下側で遮断し、粉粒体２３のフイルター３２への混入を防ぎ、サイクロンによる粉粒体の分離回収歩溜りを高め、フイルター３２の取替や清掃頻度を少なくし、効率的に粉粒体を気体から分離回収することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るサイクロンは、（イ）  尖端を下向きにした錐形の下側尖端部分に取出口２０を設けた外筒１１の内部上側に、一端が開放された開口１９を成す筒状の内筒１２が、その開口１９を下向きにして配置され、（ロ）  外筒の内周面１５と内筒の外周面１６の間の隙間１７へと気流３０が流入する流入口１３が外筒１１の上側に設けられ、（ハ）  その気流３０が内筒の内部空間１８を上昇して外筒１１の外部へと流出する流出口１４が内筒１２の上側に設けられ、（ニ）  内筒の下端の開口１９が流入口１３よりも低い位置に設定されており、（ホ）  流入口１３から内部に流入し、外筒の内周面１５と内筒の外周面１６の間の隙間１７と、内筒の下端の開口１９と、内筒の内周面に囲まれた内部空間１８を通り、流出口１４から外部へと流出する気流３０の流路が内部に形成された気体・固体分離装置のサイクロンにおいて、
（ａ）  内筒の下部の開口１９と外筒の下側の取出口２０の間に尖端を上向きにして頂端に円盤面を有しない円錐形を成す仕切材２１が設けられており、
（ｂ）  その仕切材２１の周縁２２と外筒の内周面１５の間に、気流３０に乗ってサイクロン内部に運び込まれる固体２３が落下するに必要なスペース２４が設けられており、
（ｃ）  外筒１１の上側部分が円筒形を成し、その円筒形の上側部分が尖端を下向きにした逆円錐形の中間部分へと続き、その尖端を下向きにした逆円錐形の中間部分が円筒形の下側部分へと続いており、外筒１１の全体が尖端を下向きにした逆円錐形状を成し、
（ｄ）  円筒形を成す下側部分が下向きに開放された取出口２０となっており、
（ｅ）  その取出口２０に、水平軸３７を中心に揺動して開閉する扉３８が取り付けられており、
（ｆ）  内筒１２の内部から扉３８に向けて回転軸２６が垂下しており、
（ｇ）  その回転軸２６の下側部分にスクリュー２５が取り付けられており、
（ｈ）  その回転軸２６のスクリュー２５と内筒の開口１９の間の部分に、周縁２２が円形に縁取られた仕切材２１が、回転軸２６と同心円状に取り付けられており、
（ｉ）  そのスクリュー２５の下端と取出口２０の間に、気流３０に乗ってサイクロン内部に運び込まれた固体２３が蓄積するに必要なスペース１０が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１と図２はスクリューサイクロンを図示し、仕切材２１は、尖端を上向きにして頂端に円盤面を有しない円錐形を成し、その内側は円錐形状の空間（スペース）になっており、スクリュー２５の回転軸２６に取り付けられている。
【００１４】
図３は本発明の応用例に係るロータリーバルブサイクロンを図示し、仕切材２１は、半球形を成し、その内側は円錐形状の空間（スペース）になっており、軸材２７によって内筒１２から吊り下ろされている。
【００１５】
図４は本発明の応用例に係るオープンバルブサイクロンを図示し、仕切材２１は、尖端を上向きにして頂端に円盤面を有しない円錐形を成し、その内側は円錐形状の空間（スペース）になっており、軸材２７によって内筒１２から吊り下ろされている。
【００１６】
図５は本発明の応用例に係るスクリューバルブサイクロンを図示し、仕切材２１は、扇風機や風車のように数枚の羽根材２８を密着することなく尖端を上向きにして頂端に円盤面を有しない円錐形状に寄せ集めて構成され、軸材２７によって内筒１２から吊り下ろされている。
【００１７】
これらのサイクロンの外筒１１の上側部分は円筒形を成し、その円筒形の上側部分が尖端を下向きにした逆円錐形の中間部分へと続き、その尖端を下向きにした逆円錐形の中間部分が円筒形の下側部分へと続き、サイクロン全体が尖端を下向きにした逆円錐形状を成し、下側の円筒形部分の下端を下向きに開放された取出口２０になっている。内筒１２は円筒形を成し、外筒１１と同心円状に配置され、外筒の内周面１５と内筒の外周面１６の間はドーナッツ状の広い隙間１７になっている。内筒１２の上端は外筒１１から突き出ており、その突き出た内筒１２の上側部分に流出口１４が設けられ、フイルター３２へと接続される。
【００１８】
仕切材２１には、金網やパンチングメタルのように通気性を有する部材（２８）を使用してもよいが、好ましくは、金属板やプラスチック板などの非通気性の部材（２８）を使用する。要するに、外筒の下側の取出口２０の付近から上昇気流２９が自然発生的に生じても、その上昇気流２９が、仕切材２１によって押し返され、外筒１１の内側斜面（１５）に沿って滑り落ちる粉粒体２３に付勢されて降下し、再び取出口２０の付近から上昇するというように、取出口２０と仕切材２１に挟まれたスペース３１において循環するようになればよく、そのように循環対流が形成される限り、仕切材２１の材質や形状は自由に設定することが出来る。しかし、仕切材２１の上への粉粒体の堆積を防ぐ上では、仕切材２１を図４に図示するように可能な限り鋭利な尖端形とし、又、図１・２に示すように回転軸２６によって回転駆動して仕切材２１に振動を与え、又、仕切材の周縁２２の外径は内筒１２の内径よりも大きくして粉粒体２３の上昇を抑えるとよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によると、サイクロンによる気体と固体の分離回収率は、フイルター３２が不要となる程度に著しく向上し、フイルター３２の取替・清掃手間が省け、フイルター３２からの粉塵の飛散もなく、無公害のサイクロンが得られる。本発明を適用してスクリューサイクロンの実用機を製作し、８時間実用試験した結果、流出口１４から流出してフイルター３２に引っ掛かった粉粒体は僅かに２個だけであり、サイクロンの送り込まれた殆ど全ての粉粒体がサイクロンの取出口２０から自動的に回収され、サイクロンによる粉粒体の分離回収率が９９．９９％以上になる。
【００２０】
本発明によると、外筒１１の下側の取出口２０の付近に付着した粉粒体や堆積した粉粒体２３の上昇が抑えられるので、内筒の開口１９と取出口２０の間の距離を短くすることが出来る。特に、スクリューサイクロンの回転軸２６に仕切材２１を取り付けるときは、回転軸２６が緩やかに低速回転するので仕切材２１が大きく振り動かされることがなく、その緩やかに回転する回転軸２６を介してモーターから伝わる微振動によって仕切材２１が振動するので、仕切材２１が平板な円錐形をなすものでも、その仕切材２１の上に粉粒体が堆積することがない。このため、仕切材２１を平板にして内筒の開口１９と取出口２０の間の距離を短くし、サイクロン全体の嵩を低くすることが出来、その結果、サイクロンが運搬し易くなり、その据付スペースも少なくて済み、サイクロンの据え付けられる作業空間の有効利用を図ることが出来るなど、本発明の利とするところ多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るフイルターに接続されたサイクロンの斜視図である。
【図２】  本発明に係るサイクロンの断面正面図である。
【図３】  本発明の応用例に係るサイクロンの断面正面図である。
【図４】  本発明の応用例に係るサイクロンの断面正面図である。
【図５】  本発明の応用例に係るサイクロンの断面正面図である。
【符号の説明】
１０  スペース
１１  外筒
１２  内筒
１３  流入口
１４  流出口
１５  外筒の内周面
１６  内筒の外周面
１７  隙間
１８  内筒の内部空間
１９  内筒の開口
２０  取出口
２１  仕切材
２２  仕切材の周縁
２３  粉粒体（固体）
２４  スペース
２５  スクリュー
２６  回転軸
２７  軸材
２８  羽根材
２９  気流
３０  気流
３１  スペース
３２  フイルター
３３  扉
３４  ロータリーバルブ
３５  回収容器
３６  スクリュー
３７  水平軸
３８  扉
３９  仕切壁
４０  上側室
４１  吸込口
４２  排出口
４３  下側室
４４  扉
４５  開口
４６  回収装置
【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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