(57)【要約】【課題】サイクロン分離装置において、塵埃の再飛散を防止しつつ、高さ方向の小型化を図る。【解決手段】遠心力によって気体と固体とを分離し、固体を固体導出口（23）から導出する本体部（20）を設ける。固体導出口（23）は旋回軸（Z）上に原点を有し２軸が該旋回軸（Z）に直交し且つ２軸の一方が水平となる２軸の直交座標系を定義し、被処理流体の旋回が時計回りに見える側から該直交座標系を見て該原点の右方向及び上方向を該直交座標系の正方向とした場合に直交座標系の第１象限に形成し、固体の収容箱（55）の下端（55a）は、固体導出口（23）の下端（23a）よりも下方とする。【選択図】図６
2017221886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体と固体との混合物である被処理流体を横向きの旋回軸（Z）の回りに旋回させて、遠心力によって該気体と該固体とを分離し、分離した気体を流体導出口（22）から導出するとともに、分離した固体を固体導出口（23）から導出する本体部（20）と、
前記固体導出口（23）から導出された前記固体を収容する収容箱（55）と、
を備え、
前記固体導出口（23）は、
前記旋回軸（Z）上に原点を有し２軸が該旋回軸（Z）に直交し且つ前記２軸の一方が水平となる２軸の直交座標系を定義し、前記被処理流体の旋回が時計回りに見える側から該直交座標系を見て該原点の右方向及び上方向を該直交座標系の正方向とした場合に、該直交座標系の第１象限に形成されており、
前記収容箱（55）の下端（55a）は、前記固体導出口（23）の下端（23a）よりも下方に位置していることを特徴とするサイクロン分離装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記収容箱（55）の下端（55a）は、前記直交座標系における水平方向の軸よりも下方に位置していることを特徴とするサイクロン分離装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記収容箱（55）には、前記固体導出口（23）から該収容箱（55）内に流れ込む気流に沿った曲面を有した曲面部（55b）が設けられていることを特徴とするサイクロン分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイクロン分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、気体と固体の混合物から固体を分離するサイクロン分離装置が知られている。特許文献１に開示されたサイクロン分離装置では、軸方向が水平となるように旋回室（サイクロン室）が形成される。また、このサイクロン分離装置では、旋回室の一端に環状の吸気口が形成され、旋回室の他端の中心部に排気口が形成される。このサイクロン分離装置は、吸気口を通って旋回室へ流入した室外空気を旋回させることによって室外空気中の塵埃を分離し、塵埃が分離された室外空気を排気口から流出させる。また、遠心分離された塵埃は、旋回室に設けられた排出口から排出され、塵埃収容室に回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０３６５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、サイクロン分離装置の塵埃収容室には、旋回室からの気流が入り込んでおり、その気流によって、塵埃収容室内の塵埃が旋回流に戻る現象（再飛散と呼ぶ）が起こる可能性がある。この再飛散を防止するには、例えば、塵埃収容室を塵埃の沈降方向（特許文献１の例では下方向）に伸ばして、塵埃が旋回室に戻りにくくしてやるのがよいと考えられる。
【０００５】
しかしながら、塵埃収容室を下方に伸ばすということは、装置の全高が高くなるということであり、それでは、サイクロン分離装置を天井裏などのように高さ方向のスペースに余裕がない場所に設置する場合に問題となる。
【０００６】
本発明は前記の問題に着目してなされたものであり、サイクロン分離装置において、塵埃の再飛散を防止しつつ、高さ方向の小型化を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するため、第１の態様は、
気体と固体との混合物である被処理流体を横向きの旋回軸（Z）の回りに旋回させて、遠心力によって該気体と該固体とを分離し、分離した気体を流体導出口（22）から導出するとともに、分離した固体を固体導出口（23）から導出する本体部（20）と、
前記固体導出口（23）から導出された前記固体を収容する収容箱（55）と、
を備え、
前記固体導出口（23）は、
前記旋回軸（Z）上に原点を有し２軸が該旋回軸（Z）に直交し且つ前記２軸の一方が水平となる２軸の直交座標系を定義し、前記被処理流体の旋回が時計回りに見える側から該直交座標系を見て該原点の右方向及び上方向を該直交座標系の正方向とした場合に、該直交座標系の第１象限に形成されており、
前記収容箱（55）の下端（55a）は、前記固体導出口（23）の下端（23a）よりも下方に位置していることを特徴とする。
【０００８】
この構成では、固体導出口（23）が直交座標系の第１象限（装置の横側）に形成されるとともに、収容箱（55）の底面（55a）が固体導出口（23）の下端（23a）よりも下方に位置する。そのため、この構成では、サイクロン分離装置の全高を伸ばさずに、固体導出口（23）と収容箱（55）の底面（55a）との距離を十分に確保することが可能になる。その結果、本態様では、底面（55a）に沈降した塵埃が収容箱（55）内に入り込んだ気流によって巻き上げられる可能性は小さいし、塵埃が巻き上げられたとしても、それが本体部（20）内に戻る可能性は小さい。
【０００９】
また、第２の態様は、第１の態様において、
前記収容箱（55）の下端（55a）は、前記直交座標系における水平方向の軸よりも下方に位置していることを特徴とする。
【００１０】
この構成では、固体導出口（23）と収容箱（55）の底面（55a）との距離を十分大きく確保することが可能になる。
【００１１】
また、第３の態様は、第１又は第２の態様において、
前記収容箱（55）には、前記固体導出口（23）から該収容箱（55）内に流れ込む気流に沿った曲面を有した曲面部（55b）が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この構成では、固体導出口（23）から流出した固体を、曲面部（55b）が収容箱（55）の底面（55a）に誘導する。
【発明の効果】
【００１３】
第１の態様によれば、サイクロン分離装置において、塵埃の再飛散を防止しつつ、高さ方向の小型化を図ることが可能になる。
【００１４】
また、第２の態様によれば、塵埃の再飛散をより確実に防止することが可能になる。
【００１５】
また、第３の態様によれば、塵埃の回収効率を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態の給気フードを備えた換気システムの概略構成図である。
【図２】図２は、給気フードの斜視図である。
【図３】図３は、給気フードの正面図である。
【図４】図４は、図３におけるIV−IV断面を示す給気フードの断面図である。
【図５】図５は、図３と同じ断面を示す給気フードの一部断面図である。
【図６】図６は、図４におけるVI−VI断面を示す給気フードの断面図である。
【図７】図７は、実施形態の変形例に係る給気フードの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１８】
《発明の実施形態》
図１は、実施形態の給気フード（10）を備えた換気システム（110）の概略構成図である。本実施形態の給気フード（10）は、サイクロン分離装置を構成しており、室内空間の換気を行う換気システム（110）に設けられている。以下では、先ず、本実施形態の給気フード（10）を備えた換気システム（110）の概要を説明し、次に、本実施形態の給気フード（10）の詳細を説明する。
【００１９】
−換気システム−
図１に示すように、換気システム（110）は、住宅等の建物（100）に設置されて室内空間の換気を行うものである。この換気システム（110）は、本実施形態の給気フード（10）と、換気装置（120）と、換気装置（120）に接続されたダクト（111〜114）とを備えている。
【００２０】
本実施形態の給気フード（10）は、建物（100）の天井裏に取り付けられている。この給気フード（10）は、換気装置（120）へ供給される室外空気（OA）を被処理流体とし、室外空気（OA）から埃や虫などの比較的大きな塵埃（固体）を分離する。
【００２１】
換気装置（120）は、ケーシング（121）と、全熱交換器（124）と、給気ファン（125）と、排気ファン（126）と、フィルタ（127）とを備えている。ケーシング（121）の内部には、給気通路（122）と排気通路（123）とが形成されている。全熱交換器（124）は、給気通路（122）を流れる室外空気（OA）と、排気通路（123）を流れる室内空気（RA）との間で、熱と水分を交換させる。給気通路（122）では、全熱交換器（124）の下流側に給気ファン（125）が配置され、全熱交換器（124）の上流側にフィルタ（127）が配置される。排気通路（123）では、全熱交換器（124）の下流側に排気ファン（126）が配置される。
【００２２】
換気装置（120）のケーシング（121）には、ダクト（111〜114）が接続されている。外気吸込ダクト（111）は、一端が給気フード（10）に接続され、他端が給気通路（122）の始端に接続されている。給気ダクト（112）は、一端が給気通路（122）の終端に接続され、他端が室内空間に開口している。内気吸込ダクト（113）は、一端が室内空間に開口し、他端が排気通路（123）の始端に接続されている。排気ダクト（114）は、一端が排気通路（123）の終端に接続され、他端が室外空間に開口している。
【００２３】
−給気フードの構成−
図２に示すように、サイクロン分離装置を構成する給気フード（10）は、本体部（20）と、収容箱（55）とを備えている。また、本体部（20）は、本体円筒部（30）と、ガイド部材（40）と、ダクト接続部（45）とを備えている。
【００２４】
図３及び図４に示すように、本体円筒部（30）は、比較的大径の円筒状に形成されている。本体円筒部（30）は、一端（図４における左端）が開口し、他端（図４における右端）が閉塞されている。本体円筒部（30）の内部空間は、被処理流体である室外空気（OA）が旋回しながら流れる旋回室（33）となっている。
【００２５】
ガイド部材（40）は、一つの中央円板（42）と、多数の案内羽根（41）とを備えている。中央円板（42）は、直径が本体円筒部（30）の内径よりも小さい円板状の部材である。案内羽根（41）は、中央円板（42）の周囲に放射状に配置されている。図５に示すように、各案内羽根（41）は、旋回室（33）において室外空気（OA）が横向きの旋回軸（Z）の回りに旋回するように傾斜している。より具体的には、ガイド部材（40）からダクト接続部（45）の方向に向って室外空気（OA）の旋回流を見た場合に、旋回室（33）において室外空気（OA）が時計回りに旋回するように、案内羽根（41）の傾斜方向を定めてある。
【００２６】
ガイド部材（40）は、中央円板（42）の中心軸が旋回室（33）の中心軸と実質的に一致する姿勢で、本体円筒部（30）の一端（図４における左端）に取り付けられている。本体部（20）では、本体円筒部（30）の周壁部（31）の一端（図４における左端）と中央円板（42）の間に形成された円環状の開口が、旋回室（33）へ室外空気（OA）を導入するための導入口（21）となっている。また、本体部（20）では、導入口（21）に案内羽根（41）が配置されている。
【００２７】
ダクト接続部（45）は、両端が開口した円筒状（あるいは、円管状）の部材である。ダクト接続部（45）は、その一端部（図４における左端部）が本体円筒部（30）の端板部（32）を貫通して旋回室（33）に開口している。旋回室（33）に開口するダクト接続部（45）の一端は、旋回室（33）から室外空気（OA）を導出するための流体導出口（22）を構成している。ダクト接続部（45）の一端面は、本体円筒部（30）の端板部（32）の内側面と面一になっている。また、ダクト接続部（45）の中心軸は、旋回室（33）の中心軸と実質的に一致している。ダクト接続部（45）の他端部（図４における右端部）には、外気吸込ダクト（111）が接続される。
【００２８】
本体円筒部（30）の周壁部（31）には、旋回室（33）から塵埃（固体）を導出するための固体導出口（23）が形成されている。この固体導出口（23）は、周壁部（31）を貫通する貫通孔であり、旋回室（33）の後段である円状空間（35）部分に面し且つ本体円筒部（30）の端板部（32）に隣接するように形成されている。この固体導出口（23）は、ガイド部材（40）側から旋回軸（Z）に沿って該旋回室（33）を見ると、該旋回室（33）の右上の領域に位置している（図６参照）。
【００２９】
この「右上の領域」を詳しく説明するために、本実施形態では、図６に示すように、２軸の直交座標系（Ｘ−Ｙ座標系と呼ぶ。）を定義する。このＸ−Ｙ座標系は、旋回軸（Z）上に原点を有し、２軸が該旋回軸（Z）に直交し且つ前記２軸の一方が水平である。ここでは、水平方向の軸がＸ軸であり、垂直方向の軸がＹ軸であるものとする。また、このＸ−Ｙ座標系は、被処理流体（室外空気（OA））の旋回が時計回りに見える側から見た場合（図６がこれに相当する）に、該原点の右方向及び上方向を該直交座標系の正方向に定義する。また、Ｘ−Ｙ座標平面において、座標値が、Ｘ＞０、且つＹ＞０となる領域を「第１象限」とする。このＸ−Ｙ座標平面は、第１象限を起点にして反時計回りに、各座標軸を境界として、第２象限、第３象限、第４象限の順に区分される。
【００３０】
前記のように定義したＸ−Ｙ座標系に固体導出口（23）を投影してみると、該固体導出口（23）は、直交座標系の第１象限のみに投影される（図６参照）。すなわち、固体導出口（23）は、直交座標系の第１象限に形成されている。
【００３１】
そして、収容箱（55）は、箱状の部材であり、本体円筒部（30）の横側（図３では右部）を覆うように配置されて固体導出口（23）を覆っている（図２、図３参照）。収容箱（55）と本体円筒部（30）に囲まれた空間は、塵埃収容室（56）となっている。この塵埃収容室（56）は底部が平面（以下、底面（55a））となっており、塵埃収容室（56）の下端（ここでは底面（55a））は、固体導出口（23）の下端（23a）よりも下方に位置している（図６参照）。
【００３２】
より詳しくは、この例では、収容箱（55）をＸ−Ｙ座標平面に投影してみると、該収容箱（55）は、第１象限及び第４象限の両方に跨がって投影され、塵埃収容室（56）の下端（底面（55a））は、前記直交座標系における水平方向の軸（Ｘ軸）よりも下方に位置することになる。なお、この例では、底面（55a）が塵埃収容室（56）の「下端」であるが、例えば塵埃収容室（56）の底部が曲面で形成される場合には、その曲面の最も低い部位が「下端」である。
【００３３】
−給気フードの除塵作用−
換気装置（120）の給気ファン（125）が作動すると、室外空気（OA）が給気フード（10）を通って外気吸込ダクト（111）へ流入する。その際、給気フード（10）では、被処理流体である室外空気（OA）から、埃や虫などの比較的大きな塵埃（固体）が分離される。ここでは、給気フード（10）が室外空気（OA）から塵埃を分離する作用について、図５を参照しながら説明する。
【００３４】
給気フード（10）では、室外空気（OA）が導入口（21）を通って旋回室（33）へ流入する。ガイド部材（40）の案内羽根（41）は、導入口（21）を通過する室外空気（OA）の流れを、旋回室（33）の周方向へ案内する。このため、旋回室（33）へ流入した室外空気（OA）は、給気フード（10）の正面から見て時計方向へ旋回しながら、円状空間（35）へ向かって流れる。すなわち、旋回室（33）内では、横向きの旋回軸（Z）の回りに、室外空気（OA）（被処理流体）の旋回流が形成される。室外空気（OA）が旋回室（33）を流れる過程では、室外空気（OA）に含まれる塵埃に遠心力が作用し、旋回室（33）の周壁面（即ち、本体円筒部（30）の内周面）付近に塵埃が集まってゆく。また、旋回室（33）の周壁面付近における塵埃の密度が高くなると、塵埃が凝集して比較的大きな塊を形成する。
【００３５】
室外空気（OA）が円状空間（35）へ到達した時点では、大半の塵埃が既に本体円筒部（30）の周壁部（31）付近（即ち、旋回室（33）の周壁面付近）に集まっている。このため、円柱空間の中心軸付近の領域に存在する室外空気（OA）は、塵埃を殆ど含まない状態となる。この塵埃を殆ど含まない室外空気（OA）は、流体導出口（22）へ流入し、流体導出口（22）へ流入した室外空気（OA）は、ダクト接続部（45）を通って外気吸込ダクト（111）へ流れてゆく。
【００３６】
一方、旋回室（33）の周壁面付近に集まった塵埃は、本体円筒部（30）の端板部（32）側へ移動してゆき、固体導出口（23）を通って塵埃収容室（56）へ入る。塵埃収容室（56）には、室外空気（OA）から分離された塵埃が溜まってゆく。つまり、本実施形態では、気体と固体との混合物である被処理流体を横向きの旋回軸の回りに旋回させて、遠心力によって該気体と該固体とを分離しているのである。
【００３７】
ところで、固体導出口（23）の外側（塵埃収容室（56）側）付近には、塵埃収容室（56）内に回り込んだ旋回流の影響などによって、塵埃収容室（56）から旋回室（33）側に戻る気流（以下、説明の便宜のため、帰還流と命名する）が形成される場合がある。このような帰還流は、塵埃収容室（56）内に溜まっている塵埃を飛散させて、塵埃を円状空間（35）内の旋回流に戻す現象（以下、この現象を再飛散と呼ぶ）を起こす可能性がある。
【００３８】
それに対して本実施形態では、収容箱（55）を本体部（20）の横側に設け、収容箱（55）の下端（55a）を固体導出口（23）の下端（23a）よりも下方としてあるので、給気フード（10）（すなわちサイクロン分離装置）の全高を伸ばすことなく、固体導出口（23）と収容箱（55）の下端（底面（55a））との距離を十分に確保することが可能になる。そのため、底面（55a）に沈降した塵埃が収容箱（55）内に入り込んだ気流によって巻き上げられる可能性は小さいし、塵埃が巻き上げられたとしても、それが本体部（20）の旋回室（33）に戻る可能性は小さい。とりわけ、本実施形態では、収容箱（55）の下端（底面（55a））は、前記直交座標系における水平方向の軸（Ｘ軸）よりも下方に位置しているので、再飛散を確実に防止できるように、固体導出口（23）と収容箱（55）の下端（底面（55a））との距離を確保することが可能になる。
【００３９】
〈本実施形態における効果〉
以上のように、本実施形態では、収容箱（55）を本体部（20）の横側に設けたことにより、給気フード（10）の高さの増大を抑えつつ、固体導出口（23）と収容箱（55）の下端（底面（５５ａ））との距離を十分に確保することが可能になる。すなわち、本実施形態によれば、サイクロン分離装置において、塵埃の再飛散を防止しつつ、高さ方向の小型化を図ることが可能になる。
【００４０】
《実施形態の変形例》
図７は、実施形態の変形例に係る給気フード（10）の断面図である。この例は、収容箱（55）の構造が前記実施形態とは異なっている。具体的に、本変形例では、収容箱（55）内には、塵埃収容室（56）に面した凹面（曲面）を有した曲面部（55b）が設けられている。この曲面は、固体導出口（23）から流出した略円弧状の気流経路に沿うように曲率が設定されている。
【００４１】
この曲面部（55b）を設けたことにより、本変形例では、より効率的に塵埃を塵埃収容室（56）の底部（底面（55a））にまで導くことができる。また、この曲面の存在によって塵埃収容室（56）内の気流が乱れ難くなり、塵埃の再飛散をより確実に低減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、サイクロン分離装置として有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１０      給気フード（サイクロン分離装置）
２０      本体部
２２      流体導出口
２３      固体導出口
５５      収容箱
５５ａ    底面
５５ｂ    曲面部
【図１】
2017221886.tif 000003
【図２】
2017221886.tif 000004
【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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