(57)【要約】  ガスの流れから粒子を分離するための装置（１）が記載される。この装置（１）は、長さ軸（４）を有する第１サイクロン筒（８）と、第１遮蔽手段（９）とを備えた第１サイクロン発生器（６）であって、第１遮蔽手段（９）は、第１サイクロン筒（８）と第１遮蔽手段（９）との間に環状の第１流入口（１０）が配置されるように配置される、第１サイクロン発生器（６）を含む。その第１流入口（１０）内に、第１渦巻き発生器（１１）が配置される。この装置は、長さ軸（４）を有する別のサイクロン筒（１３）と、別の遮蔽手段（１４）とを備えた別のサイクロン発生器（１２）であって、別の遮蔽手段（１４）は、第２サイクロン筒（１３）と別の遮蔽手段（１４）との間に環状の別の流入口（１５）が配置されるように配置される、別のサイクロン発生器（１２）を含む。この装置は、さらにまた、別の流入口（１５）内に配置される別の渦巻き発生器（１６）と、流出口（２３）および長さ軸（４）を含む流出筒（２２）とを備えている。この流出筒（２２）は、第２サイクロン筒（１３）に対して同心に配置される。第１遮蔽手段（９）は、長さ軸（４）の方向に見て別の流入口（１５）と重なり合い、第２遮蔽手段（１４）は、長さ軸（４）の方向に見て、本質的に流出口（２３）と同じ広がりを有する。別のサイクロン発生器（１２）は、第１サイクロン発生器（６）と流出口（２３）との間に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの流れから粒子を分離するための装置（１）であって、
長さ軸（４）を有する第１サイクロン筒（８）と、第１遮蔽手段（９）と、第１渦巻き発生器（１１）とを備えた第１サイクロン発生器（６）であって、前記第１遮蔽手段（９）は、前記第１サイクロン筒（８）と前記第１遮蔽手段（９）との間に環状の第１流入口（１０）が配置されるように配置され、前記第１渦巻き発生器（１１）は前記環状の第１流入口（１０）内に配置される、第１サイクロン発生器（６）と、
長さ軸（４）を有する別のサイクロン筒と、別の遮蔽手段と、別の渦巻き発生器とを備えた別のサイクロン発生器であって、前記別の遮蔽手段は、前記別のサイクロン筒と前記別の遮蔽手段との間に環状の別の流入口が配置されるように配置され、前記別の渦巻き発生器は、前記環状の別の流入口内に、前記第１渦巻き発生器（１１）から離して配置される、別のサイクロン発生器と、
流出口（２３）および長さ軸（４）を含む流出筒（２２）であって、前記別のサイクロン筒に対して同心に配置される流出筒（２２）と、
を含み、
前記第１サイクロン筒（８）は、前記別のサイクロン筒を、前記別のサイクロン筒から離れて囲繞している、装置（１）において、前記第１サイクロン発生器における前記渦巻き発生器を通過した後の粒子が、次のサイクロン発生器への流入口に流入できるためには、前記長さ軸に向かって内向きに動かされなければならないように、前記第１遮蔽手段（９）が、前記長さ軸（４）の方向に見て前記別の流入口と重なり合っていることと、前記別の遮蔽手段が、前記長さ軸（４）の方向に見て、前記流出口（２３）に向かって、前記流出口（２３）と本質的に同じ広がりを有することと、前記別のサイクロン発生器が、前記第１サイクロン発生器（６）と前記流出口（２３）との間に配置されることと、を特徴とする装置（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の装置（１）において、長さ軸（４）を有する第２サイクロン筒（１３）と、第２遮蔽手段（１４）と、第２渦巻き発生器（１６）とを備えた第２サイクロン発生器（１２）であって、前記第２遮蔽手段（１４）は、前記第２サイクロン筒（１３）と前記第２遮蔽手段（１４）との間に環状の第２流入口（１５）が配置されるように配置され、前記第２渦巻き発生器（１６）は、前記環状の第２流入口（１５）内に、前記第１渦巻き発生器（１１）から離して配置される、第２サイクロン発生器（１２）を備え、前記別のサイクロン発生器は第３サイクロン発生器（１７）であり、前記別のサイクロン筒は第３サイクロン筒（１８）であり、前記別の遮蔽手段は第３遮蔽手段（１９）であり、前記環状の別の流入口は第３流入口（２０）であり、前記別の渦巻き発生器は第３渦巻き発生器（２１）である、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置（１）において、前記流出筒（２２）および前記サイクロン発生器（６、１２、１７）が、それらの長さ軸（４）が相互に本質的に平行になるように配置される、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項４】
請求項３に記載の装置（１）において、前記第１サイクロン発生器（６）から離して配置され、かつ、前記長さ軸（４）の方向に見て、前記第１流入口（１０）に向かって前記第１流入口（１０）と重なり合っている、一次遮蔽手段（５）を含む、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項５】
請求項４に記載の装置（１）において、前記第１サイクロン筒（８）から離して前記第１サイクロン筒（８）を囲繞するように配置される外側ケーシング（２）と、前記外側ケーシング（２）を貫通する一次流入口（３）とを含む、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項６】
請求項５に記載の装置（１）において、前記一次流入口（３）が、前記第１渦巻き発生器（１１）に対して前記一次遮蔽手段（５）の反対側に配置される、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項７】
請求項３に記載の装置（１）において、前記第１サイクロン筒（８）から離して前記第１サイクロン筒（８）を囲繞するように配置される外側ケーシング（２）と、前記外側ケーシング（２）を貫通する一次流入口（３）とを含み、前記環状の第１流入口（１０）が前記環状の別の流入口の上方に位置するように前記長さ軸が垂直に配置される場合には、前記一次流入口（３）が前記環状の第１流入口（１０）の下方に配置される、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項８】
請求項７に記載の装置（１）において、前記外側ケーシング（２）が、前記一次流入口（３）の下方に、下向きにテーパ化された円錐状の部分（４６）を含む、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項９】
請求項７または８に記載の装置（１）において、前記外側ケーシング（２）から延び、かつ、使用中、前記ガスの流れが、前記第１サイクロン筒の外側で上向きに動くことができる前に下向きに動かなければならないような、下向きの広がり範囲を有する壁面手段（４７）を含む、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１０】
請求項７乃至９の何れか１項に記載の装置（１）において、前記一次流入口（３）が、使用中、前記一次流入口（３）からの前記ガス流れが部分的に下向きに導かれるように配置される、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１１】
請求項５乃至１０の何れか１項に記載の装置（１）において、前記サイクロン筒（８、１３、１８）が、前記渦巻き発生器（１１、１６、２１）に対して前記流出口（２３）の遠隔側に配置される遠隔部分であって、前記サイクロン筒（８、１３、１８）への前記流入口より、前記長さ軸に対して垂直に拡幅されている遠隔部分を含む、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置（１）において、前記第１サイクロン筒（８）から最も離れた前記サイクロン筒（１８）の遠隔端部に、狭い方の部分が前記渦巻き発生器（１１、１６、２１）の方に向けられて配置される円錐状の渦巻き解消器（２４）を含む、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置（１）において、前記渦巻き発生器（１１、１６、２１）の反対側に設けられる前記円錐状の渦巻き解消器（２４）の側面が空洞部（２５）を含み、前記空洞部（２５）にはタブ（２６）が設けられ、前記タブ（２６）の面は前記長さ軸（４）に平行である、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３の何れか１項に記載の装置（１）において、前記流出口（２３）からの前記流出筒（２２）が、前記渦巻き発生器（１１、１６、２１）に向かう方向に延びる、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置（１）において、前記流出口（２３）と前記渦巻き解消器（２４）との間の距離が、前記流出口（２３）と最も近傍の前記渦巻き発生器（２１）との間の距離の５〜２００％の間隔、好ましくは２０〜１００％の間隔である、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１６】
請求項１１乃至１３の何れか１項に記載の装置（１）において、前記流出口からの前記流出筒が、前記渦巻き発生器（１１、１６、２１）から離れる方向に延びる、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置（１）において、前記流出口（２３）と前記渦巻き解消器（２４）との間の前記距離が、前記流出口（２３）と最も近傍の前記渦巻き発生器（１１）との間の前記距離の５０〜８００％の間隔、好ましくは１００〜４００％の間隔である、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１８】
請求項１乃至１７の何れか１項に記載の装置（１）において、前記渦巻き発生器（１１、１６）の１つと次の渦巻き発生器（１６、２１）との間の前記長さ軸に沿う距離が、前記長さ軸（４）に沿う前記渦巻き発生器（１１、１６）の長さ以下である、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１９】
請求項１乃至１８の何れか１項に記載の装置（１）において、前記サイクロン筒（８、１３、１８）および前記外側ケーシング（２）がその下端において開放型になっており、かつ、前記外側ケーシング（２）は、前記外側ケーシング（２）の前記下端をカバーするプラスチックのバッグを前記外側ケーシング（２）の外側に配置するように構成される、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項２０】
請求項１乃至１９の何れか１項に記載の装置において、液体容器と、前記液体容器に接続される少なくとも１つの液体流出ノズルであって、前記液体流出ノズルから、液体が前記サイクロン筒の１つの内側に排出されかつ運ばれる、少なくとも１つの液体流出ノズルとを含む、ことを特徴とする装置。
【請求項２１】
ガスの流れから粒子を分離するための装置（１）であって、
長さ軸（４）を有する第１サイクロン筒（８）と、第１遮蔽手段（９）と、第１渦巻き発生器（１１）とを備えた第１サイクロン発生器（６）であって、前記第１遮蔽手段（９）は、前記第１サイクロン筒（８）と前記第１遮蔽手段（９）との間に環状の第１流入口（１０）が配置されるように配置され、前記第１渦巻き発生器（１１）は前記環状の第１流入口（１０）内に配置される、第１サイクロン発生器（６）と、
長さ軸（４）を有する別のサイクロン筒と、別の遮蔽手段と、別の渦巻き発生器とを備えた別のサイクロン発生器であって、前記別の遮蔽手段は、前記別のサイクロン筒と前記別の遮蔽手段との間に環状の別の流入口が配置されるように配置され、前記別の渦巻き発生器は、前記環状の別の流入口内に、前記第１渦巻き発生器（１１）から離して配置される、別のサイクロン発生器と、
流出口（２３）および長さ軸（４）を含む流出筒（２２）であって、前記別のサイクロン筒に対して同心に配置される流出筒（２２）と、
を含み、
前記第１サイクロン筒（８）は、前記別のサイクロン筒を、前記別のサイクロン筒から離れて囲繞している、装置（１）において、前記第１遮蔽手段（９）が、前記長さ軸（４）の方向に見て前記別の流入口と重なり合っていることと、前記別の遮蔽手段が、前記長さ軸（４）の方向に見て、前記流出口（２３）に向かって、前記流出口（２３）と本質的に同じ広がりを有することと、前記別のサイクロン発生器が、前記第１サイクロン発生器（６）と前記流出口（２３）との間に配置されることと、を特徴とする装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス流れから粒子を分離するための装置、特に工業プロセス用として意図されるそのような装置に関する。本発明は、特に、ガス流れからナノ粒子を分離するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子分離装置はいくつかの異なる分野において用いられている。粒子は、多くの異なる方法、例えばフィルタまたはサイクロンによって分離することができる。フィルタは、効率的に用いることができるが、時間が経つにつれてろ過除去される粒子によって閉塞されるという大きな欠点を有する。粒子がろ過除去されるべきガスが高濃度の粒子を含む場合には、フィルタを頻繁に交換しなければならない。このような場合には、ろ過されるべきガスが強制的に渦巻きに回転されるいわゆるサイクロン分離器を用いることが有利であろう。この場合、粒子は、それが分離される側面に向かって放出される。サイクロン分離器は、通常、ガスから微粒子を除去するために粒子フィルタを備える必要がある。
【０００３】
米国特許出願公開第２００８／０２２３０１０号明細書は真空掃除機におけるダスト分離装置を記載している。この装置は、分離されるべき粒子を含むガスが、次のサイクロンユニットに流入するために内向きに動かなければならないように、同心に配置されるサイクロンユニットを含む。このサイクロンユニットは、ガスの方向がサイクロンユニットの間において回転されるように配置される。この方法によって、真空掃除機にとって望ましいコンパクトな装置が提供される。
【０００４】
米国特許第４，２８９，６１１号明細書は、その運転のために空気を取り入れる機械のためのダストフィルタとしての使用を意図された別の方式のサイクロン分離器を記載している。このサイクロン分離器は第１および第２ケーシングを有し、それらの上流側端部に、ガスを回転させるらせん形のブレードが配置される。第２ケーシングの上流側端部は、第１ケーシングの下流側端部によって囲繞されるように配置され、第１ケーシングおよび第２ケーシングの間には環状の間隙が設けられる。第２ケーシングの流出端と、第２ケーシングによって囲繞される流出管との間には、第２の環状の間隙が設けられる。ガス中の粒子は、ある程度、ろ過除去され、最後にはケーシング間の間隙と、ケーシングおよび流出管の間の間隙とに流入するであろう。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、ガス流れから粒子を分離するための装置であって、先行技術によるそのような装置の代替品となるサイクロン分離器を含む装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の別の目的は、ガス流れから粒子を分離するための装置であって、サイクロン分離器を含み、かつ先行技術に比べてガス流れから粒子をより効率的に分離するための装置を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに別の目的は、ガス流れから粒子を分離するための装置であって、先行技術による装置に比べてナノ粒子をより効率的に分離するための装置を提供することにある。
【０００８】
これに関連して、ナノ粒子は、その最大寸法が１マイクロメートルより小さい粒子として定義される。
【０００９】
これらの目的の少なくとも１つは、独立請求項による装置によって実現される。
【００１０】
さらなる利点が、続く従属請求項における特徴によって提供される。
【００１１】
ガスの流れから粒子を分離するための本発明による装置は、長さ軸を有する第１サイクロン筒と、第１遮蔽手段と、第１渦巻き発生器とを備えた第１サイクロン発生器を含み、第１遮蔽手段は、第１サイクロン筒と第１遮蔽手段との間に環状の第１流入口が配置されるように配置され、第１渦巻き発生器はその環状の第１流入口内に配置される。この装置は、さらに、長さ軸を有する別のサイクロン筒と、別の遮蔽手段と、別の渦巻き発生器とを備えた別のサイクロン発生器を含み、別の遮蔽手段は、別のサイクロン筒と別の遮蔽手段との間に環状の別の流入口が配置されるように配置され、別の渦巻き発生器は、環状の別の流入口内に、第１渦巻き発生器から離して配置される。この装置は、さらにまた、流出口および長さ軸を有する流出筒を含み、この流出筒は第２サイクロン筒に対して同心に配置され、第１サイクロン筒が、別のサイクロン筒を、別のサイクロン筒から離れて囲繞している。この装置は、第１サイクロン発生器における渦巻き発生器を通過した後の粒子が、次のサイクロン発生器への流入口に流入できるためには、長さ軸に向かって内向きに動かされなければならないように、第１遮蔽手段が、長さ軸の方向に見て別の流入口と重なり合っていることと、別の遮蔽手段が、長さ軸の方向に見て、流出口に向かって、その流出口と本質的に重なり合っていることと、別のサイクロン発生器が、第１サイクロン発生器と流出口との間に配置されることと、を特徴とする。
【００１２】
別の遮蔽手段が流出口と重なり合うことは、粒子が、次のサイクロン発生器への流入口に流入できるためには、長さ軸に向かって内向きに動かされなければならないことを意味している。
【００１３】
従って、本願におけるサイクロン発生器は、空気を回転させる機能を有するサイクロン筒と呼称される筒を含む。渦巻き発生器は、粒子の動きの方向を制御する傾斜したブレードを含むことができる。
【００１４】
本発明による装置によれば、先行技術による装置に比較して、遮蔽手段のために、ガスのより良好なろ過が提供される。この遮蔽手段は、粒子がサイクロン発生器から装置の長さ軸に沿って次のサイクロン発生器の流入口に運ばれるのを防止する。本発明による装置においては、粒子は、渦巻き発生器を通過した後、次のサイクロン発生器の流入口に流入できるためには、長さ軸に向かって内向きに動かされなければならない。さらに、長さ軸に沿って相互の後に渦巻き発生器を配置することによって、ガスが、常に、方向を何ら変更することなく、主として長さ軸に沿う方向に搬送されるという結果がもたらされる。これは、ガスの効率的なろ過に寄与する。
【００１５】
装置は、長さ軸を本質的に垂直にして配置することができる。この配置によって、ガス中の粒子のろ過が促進される。
【００１６】
この装置は、長さ軸を有する第２サイクロン筒と、第２遮蔽手段と、第２渦巻き発生器とを備えた第２サイクロン発生器を含むことができ、第２遮蔽手段は、第２サイクロン筒と第２遮蔽手段との間に環状の第２流入口が配置されるように配置され、第２渦巻き発生器は第２サイクロン筒の流入端部に第１渦巻き発生器から離して配置される。第１サイクロン発生器および別のサイクロン発生器に加えて、このような第２サイクロン発生器を用いることによって、ガスのろ過がさらに改善される。この場合、別のサイクロン発生器は第３サイクロン発生器であり、別のサイクロン筒は第３サイクロン筒であり、別の遮蔽手段は第３遮蔽手段であり、別の流入口は第３流入口であり、別の渦巻き発生器は第３渦巻き発生器である。この場合、別のサイクロン発生器は第３サイクロン発生器であり、この場合別のサイクロン筒は第３サイクロン筒であり、別の遮蔽手段は第３遮蔽手段であり、環状の別の流入口は第３流入口であり、別の渦巻き発生器は第３渦巻き発生器である。
【００１７】
この装置は、流出筒およびサイクロン発生器が、それらの長さ軸が相互に本質的に平行になるように配置されるように、配置することができる。これによって、効率的なろ過を提供するための構造が簡素化される。
【００１８】
この装置は一次遮蔽手段を含むことができる。この一次遮蔽手段は、第１サイクロン発生器から離して配置され、かつ、長さ軸の方向に見て、第１流入口に向かって第１流入口と本質的に重なり合っている。この一次遮蔽手段によって、粒子が長さ軸に沿って第１流入口の中に真直ぐに流入することが防止される。長さ軸が垂直に配置される場合には、より大型の粒子または物体が、第１流入口の中に真直ぐに落下することが回避される。
【００１９】
この装置は、第１サイクロン筒から離して第１サイクロン筒を囲繞するように配置される外側ケーシングと、その外側ケーシングを貫通する一次流入口とを含むことができる。このような外側ケーシングを用いることによって、粒子が第１流入口から流入するのを防止するための装置の構成が容易になる。
【００２０】
一次流入口は、第１渦巻き発生器に対して一次遮蔽手段の反対側に配置することができる。この方式によって、第１流入口から流入するガスは、最初に、一次遮蔽手段と外側ケーシングとの間の間隙を通過しなければならない。これによって、特に大型粒子が第１流入口から流入することはより難しくなる。
【００２１】
この装置は、第１サイクロン筒から離して第１サイクロン筒を囲繞するように配置される外側ケーシングと、その外側ケーシングを貫通する一次流入口とを含むことができ、環状の第１流入口が環状の別の流入口の上方に位置するように長さ軸が垂直に配置される場合には、その一次流入口は環状の第１流入口の下方に配置される。このような一次流入口の配置によって、一次流入口が環状の第１流入口の上方に配置される場合より一層コンパクトな装置が提供される。この場合は、さらに、一次遮蔽手段は必要でない。一次流入口からガスと共に流入する粒子の大部分は、第１サイクロン筒と外側ケーシングとの間に落下するであろう。
【００２２】
一次流入口は、ガス流れが外側ケーシングの周縁に沿って導かれかつ幾分下向きに導かれるように配置することが好ましい。これによって、大型粒子の大部分がガス流れから分離され、さらに若干の微粒子も分離され、従って、第１渦巻き発生器に流入する粒子の量が減少する。
【００２３】
外側ケーシングは、一次流入口の下方に、下向きにテーパ化された円錐状の部分を含むことができる。このような円錐状の部分は、ガス流れからの大型粒子の大部分を搬送するのに有利である。
【００２４】
この装置は外側ケーシングから延びる壁面手段を含むことができる。この壁面手段は、使用中、ガスの流れが、第１サイクロン筒の外側で上向きに動くことができる前に下向きに動かなければならないような、下向きの広がり範囲を有する。このような壁面手段によって、大型粒子または高濃度粒子がガス流れによって一次流入口から直接環状の第１流入口に搬送されるリスクが低減される。
【００２５】
サイクロン筒は、渦巻き発生器に対して流出口の遠隔側に配置される遠隔端部を含むことができる。この遠隔端部は、サイクロン筒への流入口より、長さ軸に対して垂直に拡幅されている。このような拡幅遠隔端部によって、渦巻き発生器により生成された渦巻きが拡幅遠隔端部によって乱されるため、粒子の捕捉が促進される。
【００２６】
この装置は、最も内側のサイクロン筒の遠隔端部に、狭い方の端部が渦巻き発生器の方に向けられて配置される円錐状の渦巻き解消器を含むことができる。このような渦巻き解消器によって、渦巻き解消器を超える部分の渦巻きが減衰され、これによって、早期に渦巻き解消器を通過して分離された粒子が再度渦巻きによって掻き乱されるリスクが低下する。
【００２７】
渦巻き発生器の反対側に設けられる円錐状の渦巻き解消器の側面は、空洞部を含むことができ、その空洞部にはタブが設けられることができ、そのタブの面は長さ軸に平行である。このような渦巻き解消器を配置することによって、渦巻きがさらに減衰される。
【００２８】
流出口からの流出筒は渦巻き発生器に向かう方向に延びることができる。流出筒のこの配置によって、コンパクトな装置を提供することができる。
【００２９】
流出口からの流出筒が渦巻き発生器に向かう方向に延びる場合には、流出口と渦巻き解消器との間の距離は、流出口と最も近傍の渦巻き発生器との間の距離の５〜２００％の間隔、好ましくは２０〜１００％の間隔にすることができる。この距離によって、渦巻きが乱されて、ろ過を劣化させ、かつまた大きな圧力低下をもたらす可能性がある流出口の閉止を引き起こすことが防止される。
【００３０】
代わりの方式として、流出口からの流出筒が、渦巻き発生器から離れる方向に延びることができる。これによって、装置が幾分長くなるが、一方では、ガスが流出口から流出するのにそれ程大きく方向を変える必要がなくなり、従って、システムにおける圧力低下を低減するため、より効率的なろ過が行われる結果をもたらし得る。
【００３１】
流出口からの流出筒が渦巻き発生器から離れる方向に延びる場合には、流出口と渦巻き解消器との間の距離は、流出口と最も近傍の渦巻き発生器との間の距離の５０〜８００％の間隔、好ましくは１００〜４００％の間隔にすることができる。
【００３２】
渦巻き発生器の１つと次の渦巻き発生器との間の長さ軸に沿う距離は、長さ軸に沿う渦巻き発生器の長さ以下にすることができる。この方法で、粒子が、結局は、ガスによって次の渦巻き発生器への流入口の中に運ばれるリスクが最小化される。
【００３３】
サイクロン筒および外側ケーシングはその下端において開放型とすることができ、外側ケーシングは、外側ケーシングの下端をカバーするプラスチックのバッグを外側ケーシングの外側に配置するように構成される。プラスチックバッグが外側ケーシングを覆うように配置される場合は、プラスチックバッグは、運転の間、サイクロン筒および外側ケーシングの下端に対して吸引され、サイクロン筒間と、第１サイクロン筒および外側ケーシングの間とに個別の区画室が作出されるであろう。流出筒における真空吸引が停止されると、プラスチックバッグが下に落ちて、すべての区画室内の内容物がプラスチックバッグの中に落下するであろう。プラスチックバッグによってシールされるこのような開放型の端部によって、全分離プロセスの間にガス流れから分離された粒子の取り扱いが簡易化される。プラスチックバッグに代わるものとして、サイクロン筒および外側ケーシングの下端を、より多くの区画ハッチの１つでシールすることができる。しかし、粒子は、何れにせよ何らかの処分容器に搬送しなければならず、これが、プラスチックバッグ方式がより簡素である理由である。
【００３４】
この装置は、液体容器と、その液体容器に接続される少なくとも１つの液体流出ノズルとを含むことができる。この液体流出ノズルから、液体がサイクロン筒の１つの内側に供給されかつ運ばれる。
【００３５】
以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態による装置を示す。この装置においては、一次流入口が装置の上部部分に配置され、流出口は上向きに通じている。
【図２】図２は、本発明の別の実施形態による装置を示す。この装置においては、一次流入口が装置の上部部分に配置され、流出口が下向きに通じている。
【図３】図３は、図１の実施形態に類似の装置の下部部分を示す。
【図４】図４は、渦巻き発生器の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態による装置を示す。この装置においては、一次流入口が上端部および下端部の間に配置されている。
【図６】図６は、本発明の別の実施形態による装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の好ましい実施形態に関する以下の説明においては、異なる図面における対応する特徴を同じ参照符号によって表示する。添付の図面は、スケールどおりには表現されておらず、本発明の原理のみを示している。
【００３８】
図１は、本発明の好ましい実施形態による装置１を断面図において示す。装置１は、外側ケーシング２を含み、その外側ケーシング２には、一次流入口３が装置１の上部部分に配置されている。図示の実施形態においては、一次流入口３が外側ケーシング２の側面に配置されているが、一次流入口３を完全に異なる形態にすることも可能である。例えば、一次流入口を、上方開放型の外側ケーシング２から構成すること、または、外側ケーシング２を完全に取り除くことによって構成することが可能である。装置１は、装置１を貫通して延びる長さ軸４を有する。装置１の上部部分には、一次流入口から下向きの方向に広がる円錐状の一次遮蔽手段５が配置される。この一次遮蔽手段５の下方に、第１サイクロン発生器６が配置される。第１サイクロン発生器６は、装置１の長さ軸４と合致する長さ軸を有する第１サイクロン筒８を含む。第１サイクロン発生器６は、さらに、第１遮蔽手段９を含み、その第１遮蔽手段９は、第１サイクロン筒８と第１遮蔽手段９との間に環状の第１流入口１０が配置されるように配置される。第１サイクロン発生器６は、さらにまた傾斜フィン７の形態の第１渦巻き発生器１１を含む。この傾斜フィン７は、ガスが長さ軸に沿って渦巻き発生器を真直ぐに通過できないように配置され、かつ、ガスに長さ軸の回りの回転を付与する。このような渦巻き発生器は、先行技術のサイクロン発生器に用いられており、当業者にはよく周知されているため、ここでは詳細には記述しない。一次遮蔽手段５は、それが、長さ軸の方向に見て第１の環状の流入口１０と本質的に重なり合うように配置される。
【００３９】
装置１は、また、第２サイクロン筒１３と、装置１の長さ軸４と合致する長さ軸とを備えた第２サイクロン発生器１２を含む。この第２サイクロン発生器１２は、装置１の長さ軸４と合致する長さ軸を有する第２サイクロン筒と、第２遮蔽手段１４とを含み、その第２遮蔽手段１４は、第２サイクロン筒１３と第２遮蔽手段１４との間に環状の第２流入口１５が配置されるように配置される。第１サイクロン発生器６の場合と同様に、それに対応して、環状の第２流入口１５内に、第１渦巻き発生器１１と同じタイプの第２渦巻き発生器１６が配置される。第１遮蔽手段９は、それが、長さ軸４に沿う方向に見て第２の環状の流入口１５と本質的に重なり合うように配置される。
【００４０】
装置１は、さらに、第３サイクロン筒１８と、装置１の長さ軸４に合致する長さ軸と、第３遮蔽手段１９とを備えた第３サイクロン発生器１７の形態の別のサイクロン発生器を含み、その第３遮蔽手段１９は、第３サイクロン筒１８と第３遮蔽手段１９との間に環状の第３流入口２０が配置されるように配置される。第１サイクロン発生器６の場合と同様に、それに対応して、環状の第３流入口２０内に、第１渦巻き発生器１１と同じタイプの第３渦巻き発生器２１が配置される。第２遮蔽手段１４は、それが、長さ軸４に沿う方向に見て第３の環状の流入口２０と本質的に重なり合うように配置される。
【００４１】
第１サイクロン筒８は第２サイクロン筒１３を囲繞し、その第２サイクロン筒１３は第３サイクロン筒１８を囲繞する。
【００４２】
装置１は、さらに、流出口２３と、長さ軸４に本質的に合致する長さ軸とを有する流出筒２２を含む。図１の実施形態においては、流出筒２２は遮蔽手段９、１４、１９を貫通して上方に延びている。流出口２３の下には、狭い方の部分が渦巻き発生器の方に向けられる円錐状の渦巻き解消器２４が配置される。渦巻き発生器の反対側に設けられる円錐状の渦巻き解消器の側面は空洞部２５を含み、その空洞部にはタブ２６が設けられ、そのタブ２６の面は長さ軸４に平行である。タブ２６の個数は３つ以上とすることが好ましい。流入口から流出口へのガスの流れを駆動するために、流出筒内に空気排出機２７が配置される。図から明らかなように、流出筒２２は第３遮蔽手段１９をも構成する。
【００４３】
外側ケーシング２と第１サイクロン筒８との間には空間が存在している。この空間の下部部分に、外側ケーシング２と第１サイクロン筒８との間の空間の底面２９から離れた位置に、第１円錐状形体２８が設けられる。この円錐状形体２８は、底面２９における乱流を防止するように配置される。この乱流は、ガス流れから先に分離された粒子を底面２９において掻き乱す可能性がある。対応する方式で、底面２９から離れた位置において、第２サイクロン筒１３の外側に第２の円錐状形体３０が配置され、かつ、第３サイクロン筒１８の外側に、底面２９から離れて、第３円錐状形体３１が配置される。
【００４４】
ここで図１の実施形態による装置１の機能について説明する。装置の運転においては、流出筒２２を通るガスの上昇流れを駆動するために空気排出機２７を運転する。その場合、空気は、一次流入口３から、さらに、サイクロン発生器６、１２、１７を通って吸引され、そのサイクロン発生器６、１２、１７において、ガスは渦巻き発生器１１、１６、２１によって回転され、さらに、流出口２３を通過して導かれる。一次遮蔽手段５が、環状の第１流入口１０と本質的に重なり合う一次遮蔽手段５によって、ガスと共に一次流入口３から流入する大型粒子が環状の第１流入口１０に流入するのを防止する。従って、大型粒子は、円錐状形体２８を通過して外側ケーシング２の外側の端部に落下するであろう。小さな粒子を伴ったガスは、環状の第１流入口を通り、かつ第１渦巻き発生器１１を通過して流れ、その際、第１渦巻き発生器１１が、第１サイクロン発生器６の内部に渦巻きが発生するようにガスを回転させる。この場合、ガス中の粒子は、そのサイズに応じて、第１サイクロン筒の外側の端部の方に押しやられるであろう。粒子が大きければ大きい程、粒子はより強く端部の方に押しやられるであろう。従って、ガス流れ中の大型粒子は、第２サイクロン筒の外側を通って第２円錐状形体３０を通り過ぎる。ガスは、幾分かの粒子と共に、環状の第２流入口１５および第２渦巻き発生器１６を通過し、その際、第２渦巻き発生器１６において、第２サイクロン発生器１２の内部に渦巻きが発生するようにガスが回転される。上記と同様の方法で、ガス中に残された粒子は、第２サイクロン筒１３の方に押しやられ、環状の第３流入口の外側において、第２サイクロン筒１３と第３サイクロン筒１８との間を通過し、第３円錐状形体３１を通り過ぎて落下する。ガスは、残留粒子と共に第３渦巻き発生器２１を通過し、その第３渦巻き発生器２１において、第３渦巻き発生器２１の下方に渦巻きが発生するように回転される。この場合、粒子は再度外向きに押しやられるであろう。
【００４５】
第３渦巻き発生器２１を通過したガスは、流出口２２の下方で渦巻きを発生し、流出口２３および流出筒２２から流出する。第３渦巻き発生器２１を通過した粒子の幾分かは、渦巻き解消器２４の側面を通過し、底面２９において捕集されるであろう。タブ２６は、渦巻きを解消するのに役立つ。以上のように、粒子は、いくつかの渦巻き発生器を通過する間に段階的に分離され、ガスは、一次流入口における場合に比べて、流出筒においては、大幅に僅少な粒子しか含有しないであろう。サイクロン筒の断面積は下流側において減少しているので、ガスの速度はそれに対応して増大するであろう。
【００４６】
第３渦巻き発生器２１と流出口との間の長さ軸に沿う距離はＬである。流出口と渦巻き解消器との間の長さ軸に沿う距離は、０．２Ｌ〜Ｌの間隔にすることが好ましいが、０．０５Ｌ〜２Ｌにすることもできる。ある渦巻き発生器と次の渦巻き発生器との間の長さ軸に沿う距離は、最初に言及した渦巻き発生器の長さ軸に沿う広がり以上とすることが好ましい。第３サイクロン筒１８の直径は、底面２９において、第３の環状の流入口２０における第３サイクロン筒１８の直径Ａより大きい。第３サイクロン筒１８の直径は、底面２９において、１Ａ〜１．５Ａの間隔であることが好ましく、１．１Ａ〜１．３Ａの間隔であることが最も好ましい。第３サイクロン筒は、渦巻き解消器２４の底端部上で拡幅されている。渦巻き解消器は、０．９Ａ〜１．４Ａの間隔の直径を有し、１．０Ａ〜１．２Ａの間隔の直径を有することが好ましい。
【００４７】
図２は、本発明の別の実施形態による装置を示す。この装置においては、一次流入口３が装置１の上部部分に配置され、流出口２２が下方に向けられている。最初に、図１の実施形態と図２の実施形態との間の差異を説明すると、図１の実施形態と違って、流出筒が流出口から下向きに延びている。従って、ガスが、図１の実施形態におけるほど大きく方向転換する必要はない。図２に示す実施形態においては、第３の遮蔽手段１９が、第３の渦巻き発生器２１の下方に距離Ｂだけ延びている。第３の渦巻き発生器２１と流出口２３との間の長さ軸に沿う距離は、Ｂ〜４Ｂの間隔である。図１の実施形態の場合と同様に、それに対応する方式で、第３のサイクロン筒は、底面において、環状の第３流入口におけるよりも拡幅されている。第３のサイクロン筒は、渦巻き解消器２４の下端部の上方において広がっている。
【００４８】
図３は、図１の実施形態に類似の装置の下部部分を示す。図３に示す実施形態においては、捕集装置３２、３３、３４が、サイクロン筒８、１３、１８の底面２９に接続されている。この捕集装置は、サイクロン発生器６、１２、１７において分離された粒子を捕集する。捕集装置の底面には排出ゲート３５、３６、３７が配置され、そのゲートから、ろ過除去された粒子を排出することができる。
【００４９】
図４は、流出筒２２を囲繞する遮蔽手段４３上に配置される６枚の傾斜フィン４２を含む渦巻き発生器４１の斜視図である。図示の実施形態においては、それぞれのフィン４２は、流出管の回りにほぼ完全に１回転する長さ分だけ延びているが、フィン４２を、流出管の回りに１回転より小さい長さ分だけ延びるようにすることも可能である。ガスがこの渦巻き発生器４１を通過する時に、ガスに回転が付与されることが重要である。従って、図４は、渦巻き発生器４１の原理のみを示すものであり、渦巻き発生器は、図４に示すものより多くのまたは少ないフィン４２を備えると共に、傾斜度が図４に示すものより大きいまたは小さい多くの異なる形状の内から、任意の形状のものにすることができる。
【００５０】
図５は、本発明の別の実施形態による装置１を示す。この装置は、前記の図１の説明に関連付けて記述した第１サイクロン発生器６と、第２サイクロン発生器１２と、第３サイクロン発生器とを含む。以下においては、図１の実施形態と図５の実施形態との間の差異のみを説明する。外側ケーシング２は、一次流入口３が環状の第１流入口の下方に配置された状態において配置される。外側ケーシング２は、流入口の下方に円錐状の部分４６を有する。図５から明らかなように、一次流入口３は、水平面に対して幾分下向きに傾斜した対称軸４５に沿うように向けられている。長さ軸と前記対称軸４５との間の角度は３０°〜９０°の間隔であることが好ましい。このような流入口の傾斜によって、ガス流れは下向きに導かれ、これは、ガス流れ中の粒子を円錐状の部分４６に落下させることに寄与する。長さ軸４に向かう方向の一次流入口３の内側においては、外側ケーシングの上部部分４８から下向きに延びる壁面手段４７が配置される。これは、ガスの流れが、外側ケーシングの上部部分４８の内側において、かつ第１サイクロン筒８の外側において上向きに移動し得る前に、一次流入口からのガス流れが下向きに動かなければならないようにするためである。一次流入口は、好ましくは、さらに、外側ケーシング２の周囲に沿う方向に向くように方向付けられる。図５においては、壁面手段は外側ケーシングの上部部分４８の延長部分になっている。従って、使用中、ガス流れは、壁面手段４７の下方を通過するように下向きに導かれ、引き続いて、第１サイクロン筒８の外側と、外側ケーシングの上部部分４８の内側との間を上向きに導かれるであろう。この際、大型粒子と、さらには幾分かの微粒子とが、分離されて円錐状部分４６の中に落下するであろう。装置の下部部分４９においては、サイクロン筒８、１３、１８と外側ケーシング２とは開放されている。プラスチックのバッグ５０を、外側ケーシング２の下部部分を閉囲するように結び付けることができる。使用中、サイクロン筒８、１３、１８および外側ケーシング２の中を減圧すると、プラスチックバッグが吸引され、前記筒２、８、１３、１８の下部部分の開口が閉止されるであろう。プラスチックのバッグは、分離された粒子のその内容物と共に、容易に取り外すことができる。図５の装置１は、さらに液体容器５１をも含む。液体容器の中に充満される液体は、通常の水とすることができる。第１組の液体流出ノズル５２が、液体容器５１への第１組の液体導管５３に接続され、かつ第１サイクロン筒８の内面に液体を注入するように配置される。図５の装置は、同様に対応する方式で、液体容器５１への第２組の液体導管５５に接続され、かつ第２サイクロン筒１３の内面に液体を注入するように配置される第２組の液体流出ノズル５４と、液体容器５１への第３組の液体導管５７に接続され、かつ第３サイクロン筒１８の内面に液体を注入するように配置される第３組の液体流出ノズル５６とを含む。この液体は、液体流出ノズル５２、５４、５６からサイクロン筒の中に注入され、ガス流れによって捕捉される。ガス流れは、水をサイクロン筒の内面上に押しやり、その内面上に薄い液体の連続層が生成される。サイクロン筒８、１３、１８の��面上の液体層は、サイクロン筒８、１３、１８内において粒子を吸収するように意図されている。
【００５１】
この液体は空気清浄化の改善をもたらすであろう。少なくとも、第３サイクロン筒１８の中に液体を流入させるための第３液体流入ノズル５６を設けることが適切である。第３サイクロン筒からの流出口は、水と混合された粒子が水を含まない粒子から分離されるように、他のサイクロン筒の流出口から適切に分離していることができる。さらに別の方式として、水を含む粒子が乾燥粒子から分離されるように、第３サイクロン発生器１７を、他のサイクロン発生器６、１２から分離して外側ケーシング２の外側に配置することができる。
【００５２】
図５において、第１サイクロン筒８は、長さ軸４に沿って外側ケーシング２よりさらに下方に延び、第２サイクロン筒１３は、長さ軸４に沿って第１サイクロン筒８よりさらに下方に延び、第３サイクロン筒１８は、長さ軸４に沿って第２サイクロン筒１３よりさらに下方に延びている。これによって、それぞれ、プラスチックバッグと、サイクロン筒８、１３、１８および外側ケーシング２との間の緊密なシールの配置が容易になる。
【００５３】
図５において、第１サイクロン筒８の直径はＤで表示されており、外側ケーシング２の上部部分４８の直径はＤ１で表示されている。Ｄ１は１．３Ｄ〜１．６Ｄの間隔であることが好ましい。外側ケーシング２の最大径は、図５においてＤ２で表示されている。Ｄ２は１．３Ｄ１〜１．８Ｄ１の間隔であることが好ましい。
【００５４】
図６は、本発明の別の実施形態による装置１を示す。図５の実施形態に対する差異のみを説明する。この装置１は、図５とは異なる図で示されており、その対称軸に垂直な一次流入口３を示している。従って、一次流入口３を通るガス流れは紙面に垂直に導かれる。すなわち、一次流入口３は下向きに傾斜しておらず、周囲方向に向けられている。装置の流出筒２２は、その低部部分５９において直径ＤＵ１を有する。図５の装置とは異なって、図５の流出筒２２の直径はその上部部分において拡大している。図６から明らかなように、流出筒５９の第１中間部分５８は円錐状であり、第１中間部分５８の上方に配置される第２中間部分６０は円筒形である。流出筒の上部部分６１の直径はＤＵ２であるが、この直径ＤＵ２は、少なくとも、流出筒の低部部分５９の直径ＤＵ１と同じ大きさである。中間部分５８、６０が占める空間は、図５の装置においては、遮蔽手段９、１４、１９が占めている。
【００５５】
ガス流れを流出筒の低部部分５９から第１中間部分の外壁に向けて導くために、円錐状形体６２が、その先端を下向きにして第１中間部分５８内に配置される。この円錐状形体６２は、ガス流れを、いかなる実質的な抵抗または圧力をも生成することなく、フィルタ６３の回りに分布させる。
【００５６】
円錐状形体６２の上方に、図示の実施形態においてはＨＥＰＡフィルタである円筒形のフィルタ６３が配置される。フィルタ６３は、ガス流れが、流出筒２２の第２中間部分６０から流出筒２２の上部部分６１に流れるためにフィルタ６３を通過しなければならないように配置される。図６の装置は、一次流入口から第１渦巻き発生器１１までの第１分離ステップを含むと言うことができる。粒子は、第１分離ステップにおいては、特に壁面手段４７によって分離される。装置１は、また、サイクロン発生器６、１２、１７を含む第２分離ステップを有すると言うことができる。装置は、さらにまた、フィルタ６３を含む第３分離ステップを有すると言うことができる。第１分離ステップにおいては、粒子の大部分がろ過除去されるが、その粒子は大型粒子および小さな粒子であり得る。第２分離ステップにおいては、全体的に１マイクロメートルより小さい粒子のみが捕捉される。すなわち、捕捉される粒子の最大寸法は１マイクロメートルより小さい。第３分離ステップにおいては、第１および第２分離ステップにおいて捕捉され得なかった粒子の主要な部分が捕捉される。第３分離ステップにおいて捕捉される粒子は、ガス流れによって一次流入口３から流入する粒子のごく僅かな部分を構成する。
【００５７】
以上述べた実施形態は、請求項のみによって限定される本発明の本質および範囲から逸脱することなく、多くの方法において変化させることができる。
【００５８】
当業者にとっては、外側ケーシングを省略することは当然可能である。
【００５９】
本発明によれば、３つの異なるサイクロン発生器を設けることは必ずしも必須でなく、２つのサイクロン発生器でも十分である。
【００６０】
本発明によれば、装置において、より多数のサイクロン発生器を設けることが可能である。サイクロン発生器の個数は４個以上とすることができる。
【００６１】
ガスのろ過をさらに改善するため、さらに別のサイクロン発生器を装置に配置することができる。
【００６２】
記述した実施形態においては、装置は、外側ケーシングの側面に一次流入口を有する。しかし、本発明によれば、外側ケーシングを完全に省略すること、あるいは、全く異なる形態または配置の一次流入口を有することが可能である。
【００６３】
環状の流入口は、流入口が２つの同心円によって画定されなければならないことを意味するのではなく、環状の流入口は、略環状である流入口を意味する。
【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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【国際調査報告】
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