サイクロン分離装置
【課題】流体中の浮遊物の分離効率を高めることができるサイクロン分離装置を提供すること。
【解決手段】中空で且つ略錐状の第二サイクロン筒３３を有するサイクロン分離装置としてのサイクロン式集塵装置１であって、その中心軸線Ｘ方向に、上流側の加速領域３４と下流側の遠心力増幅領域３５とを配列して前記第二サイクロン筒３３を構成し、前記加速領域３４において、中心軸線Ｘ方向の始端から終端に向かって流通面積Ａｂを減少させると共に、前記遠心力増幅領域３５において、中心軸線Ｘ方向の始端から終端に向かって流通面積Ａｃの減少率を減少させたことで、前記加速領域３４にて旋回流の流速を上昇させた後、前記遠心力増幅領域にて、旋回流の速度上昇率の増加を抑えながら速度Ｖｃを上昇させ、速い流速Ｖｃの旋回流の旋回回数を多くして、旋回流中の浮遊物である塵埃の分離効率を向上させることができる。
【解決手段】中空で且つ略錐状の第二サイクロン筒３３を有するサイクロン分離装置としてのサイクロン式集塵装置１であって、その中心軸線Ｘ方向に、上流側の加速領域３４と下流側の遠心力増幅領域３５とを配列して前記第二サイクロン筒３３を構成し、前記加速領域３４において、中心軸線Ｘ方向の始端から終端に向かって流通面積Ａｂを減少させると共に、前記遠心力増幅領域３５において、中心軸線Ｘ方向の始端から終端に向かって流通面積Ａｃの減少率を減少させたことで、前記加速領域３４にて旋回流の流速を上昇させた後、前記遠心力増幅領域にて、旋回流の速度上昇率の増加を抑えながら速度Ｖｃを上昇させ、速い流速Ｖｃの旋回流の旋回回数を多くして、旋回流中の浮遊物である塵埃の分離効率を向上させることができる。
【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、この種のサイクロン分離装置として、円錐状筒体（本願発明のサイクロン筒に相当する）の内壁に沿って気流を流して旋回流とし、この旋回流に含まれる粉体を遠心分離するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。これは、軸方向の一端から他端に向かって、円錐状筒体の半径が比例して減少するように構成されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平６−７７６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなサイクロン分離装置は、前記円錐状筒体の流出口付近で旋回流の流速が加速度的に上昇する。これは、気流の流量Ｑと、流速Ｖと、前記円錐状筒体の断面積Ａと、前記円錐状筒体の半径Ｒとの関係が、以下の式で表されることによる。
Ｖ＝Ｑ／Ａ＝Ｑ／πＲ２
そして、粉体流入筒が設けられた部位付近の遅い（即ち比較的高圧の）旋回流は、前記流出口付近の速い（即ち比較的低圧の）旋回流に吸引され、前記流出口付近に向かって軸方向に速やかに流れる。遅い旋回流が軸方向に速やかに流れるということは、前記円錐状筒体内で何度も旋回しないうちに前記流出口付近に至るということである。即ち、このようなサイクロン分離装置は、前記円錐状筒体における旋回流の旋回回数が少ないという問題があった。このため、浮遊物に十分に遠心力が働かず、浮遊物が残った状態の流体がサイクロンを通過してしまう虞があった。前記円錐状筒体の一端と他端の半径の差を小さくすることも考えられるが、このようにした場合、旋回流の流速が上昇しないため、浮遊物に働く遠心力が大きくならないので、浮遊物の旋回流からの分離効率を高めることができないという問題もあった。
【０００５】
本発明は以上の問題点を解決し、流体中の浮遊物の分離効率を高めることができるサイクロン分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載のサイクロン分離装置は、中空で且つ略錐状のサイクロン筒を有し、このサイクロン筒の内壁に沿って旋回流を発生させることで、遠心力によって旋回流中の浮遊物を分離するサイクロン分離装置において、前記サイクロン筒が、その中心軸線方向に、上流側の加速領域と下流側の遠心力増幅領域とを配列して構成され、前記加速領域にて、前記中心軸線方向の始端から終端に向かって旋回流の速度が上昇するように、流通面積を始端から終端に向かって減少させると共に、前記遠心力増幅領域にて、前記中心軸線方向の始端から終端に向かって単位距離移動する毎に変化する旋回流の速度上昇率の増加を抑えながら速度を上昇させるように、前記サイクロン筒の流通面積減少率を始端から終端に向かって減少させたものである。
【０００７】
また、本発明の請求項２に記載のサイクロン分離装置は、請求項１において、前記加速領域の中央部に排気筒を設けると共に、前記加速領域の終端における前記サイクロン筒の半径の減少率よりも、前記遠心力増幅領域の始端における前記サイクロン筒の半径の減少率を大きくしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１に記載のサイクロン分離装置は、以上のように構成することにより、上流側の前記加速領域にて、前記中心軸線方向の始端から終端に向かって旋回流の速度を上昇させ、前記加速領域の終端における旋回流の流速を速くして、前記遠心力増幅領域に流入する旋回流の初速を速くすることができるので、前記遠心力増幅領域における旋回流の流速を速くして、旋回流中の浮遊物に働く遠心力を大きくし、浮遊物の分離効率を向上させることができる。また、前記遠心力増幅領域の全域において、旋回流の流速が急激に上昇しないことで、高速の旋回流を前記遠心力増幅領域に比較的長時間留め、旋回流の旋回回数を多くすることができるので、流体中の浮遊物に遠心力を十分に働かせて、流体からの浮遊物の遠心分離効率を向上させることができる。
【０００９】
なお、前記加速領域の中央部に排気筒を設け、前記加速領域の終端における前記サイクロン筒の半径の減少率よりも、前記遠心力増幅領域の始端における前記サイクロン筒の半径の減少率を大きくすれば、前記加速領域から遠心力増幅領域に流入した直後の旋回流の速度上昇率を高くすることができるので、流通面積の増加に伴う旋回流の流速低下の影響を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態を示すサイクロン分離装置の側面図である。
【図２】同、断面図である。
【図３】同、底蓋を開いた状態における断面図である。
【図４】同、第二サイクロン筒の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図１乃至図４に基づいて説明する。なお、以下の説明において、図１乃至図４における上下を上下と規定する。また、図１乃至図４における左を前、右を後と規定する。１は本発明のサイクロン分離装置としてのサイクロン式集塵装置である。このサイクロン式集塵装置１は、サイクロン筒２と、底蓋３と、係合機構４とを有する。
【００１２】
前記サイクロン筒２は、透明な合成樹脂によって形成される。そして、前記サイクロン筒２は、比較的径の小さな径小部５と、比較的径の大きな径大部６と、これら径小部５と径大部６を接続するように径を徐々に変化させる中間部７とを有する。前記径小部５の上端中央部には、図示しない電動送風機に接続される排気口８が形成されると共に、この排気口８から下方に延びるように、排気筒９が一体に形成される。また、前記径大部６の下端部には、開口部１０が形成される。また、前記径大部６の下端部の前部には、軸支部１１が形成される。更に、前記サイクロン筒２の後部には、後述するクランプ部材２１を囲むように延びるリブ１２が形成される。このリブ１２は、上下方向に延びる一対の縦リブ１３と、これらの縦リブ１３同士の上端部を連結する横リブ１４とを有する。なお、前記リブ１２は、その下端が前記径大部６の下端部付近に位置すると共に、その上端が前記径小部５に位置する。また、前記リブ１２の上部１５は、前記サイクロン筒２の側面からの突出量が小さくなるように切り欠かれる。なお、前記サイクロン筒２の径小部５には、図１乃至３からは見えない位置に、気流の流入口が形成される。
【００１３】
前記底蓋３は、蓋本体１６と、軸支部１７と、係合部１８と、シール部材１９とを有する。前記蓋本体１６と軸支部１７と係合部１８は、透明な合成樹脂によって一体に形成される。なお、前記軸支部１７は、前記蓋本体１６の前部に設けられる。また、前記係合部１８は、前記蓋本体１６の後部に設けられる。また、前記シール部材１９は、合成ゴム等で形成され、前記底蓋３を閉じた際に、前記サイクロン筒２の下端縁に気密に当接する。更に、前記軸支部１７は、前記サイクロン筒２の軸支部１１に対し、揺動軸２０によって接続される。従って、前記底蓋３は、前記軸支部１１に取り付けられた揺動軸２０を中心として、揺動可能であると共に、前記開口部１０を開閉可能である。
【００１４】
前記サイクロン筒２の後部に形成されたリブ１２の内側には、クランプ部材２１が設けられる。このクランプ部材２１は、レバー２２と、爪部２３とを有する。そして、前記レバー２２と爪部２３は、合成樹脂によって一体に形成される。また、前記レバー２２の上端部２４は、前記サイクロン筒２の径小部５の中央よりもやや上方に位置する。なお、前記レバー２２は、その外面２２Ａが前記サイクロン筒２の側面に沿うように屈曲して形成される。即ち、前記レバー２２は、その上端部２４の外面２２Ａから前記サイクロン筒２の中心軸線Ｘ迄の距離が、前記レバー２２の下端部２５の外面２２Ａから前記中心軸線Ｘ迄の距離よりも小さくなるように形成される。また、前記レバー２２は、前記縦リブ１３に対し、揺動軸２６を用いて取り付けられる。即ち、前記レバー２２は、前記揺動軸２６を中心として揺動可能である。そして、前記揺動軸２６よりも上方において、前記レバー２２とサイクロン筒２との間には、圧縮コイルバネ２７が設けられる。即ち、前記レバー２２は、その上端部２４が前記サイクロン筒２から離れる方向に付勢されると共に、その下端部２５が前記サイクロン筒２に近付く方向に付勢される。また、前記爪部２３は、前記レバー２２の下端部２５に形成されると共に、前記底蓋３の係合部１８と係合可能に構成される。更に、前記レバー２２の上端部２４は、前述した通り、前記リブ１２の上部１５が切り欠かれることで、操作可能な状態で露出する。
【００１５】
そして、前記底蓋３の係合部１８と前記クランプ部材２１とによって、前記係合機構４が構成される。即ち、前記クランプ部材２１の爪部２３と前記底蓋３の係合部１８とを係合させることで、前記底蓋３が前記サイクロン筒２の開口部１０を閉塞するように保持される。一方、前記レバー２２の上端部２４を前記サイクロン筒２の中心側に動かして、前記爪部２３と係合部１８との係合を解除することで、前記開口部１０は開放される。
【００１６】
前記サイクロン筒２の内部には、有底の内筒体２８が着脱可能に設けられる。この内筒体２８は、その側面部に多数の通孔２９を有する。また、前記内筒体２８は、その下部にスカート部３０を有する。なお、このスカート部３０の下端は、前記中間部７の中央部と同程度の高さに位置する。そして、前記スカート部３０によって、前記内筒体２８から前記サイクロン筒２の内面迄の距離、即ち気流の流通面積が狭くされる。そして、前記スカート部３０の下端を境界として、上部が遠心分離領域３１、下部が貯塵領域３２となる。また、前記内筒体２８の内側には、第二サイクロン筒３３が設けられる。この第二サイクロン筒３３は、上部で且つ上流側の加速領域３４と、下部で且つ下流側の遠心力増幅領域３５を有する。前記加速領域３４における前記排気筒９の外周面及び前記第二サイクロン筒３３の内周面は、下方ほど内径が一次関数的に減少するように構成される。また、前記排気筒９の外周面から前記加速領域３４における前記第二サイクロン筒３３の内周面までの距離は、前記加速領域３４の全域に亘ってほぼ一定である。一方、前記遠心力増幅領域３５は、下方ほど内径の減少率が小さくなるように、縦断面の形状が放物線状に形成される。そして、前記遠心力増幅領域３５には、外周ほど低くなるフランジ部３６が設けられる。そして、このフランジ部３６の外周縁が前記内筒体２８の内面と当接することで、前記内筒体２８の底部と前記フランジ部３６とで、第二貯塵領域３７が形成される。そして、前記第二サイクロン３３の下端３８は、前記第二貯塵領域３７内に位置する。なお、前記排気筒９の下端は、前記加速領域３４と遠心力増幅領域３５との境界付近に位置する。また、前記加速領域３４の終端における内壁の半径の減少率（即ち、中心軸線Ｘに対する内壁の傾斜）は、前記遠心力増幅領域３５の始端における内壁の半径Ｒｃの減少率（即ち、中心軸線Ｘに対する内壁の傾斜）よりも小さい。
【００１７】
次に、本発明の作用について説明する。図示しない電動送風機を作動させると、塵埃を含む気流が、図示しない流入口から前記サイクロン筒２内に流入する。そして、前記サイクロン筒２内に流入した気流は、前記サイクロン筒２の遠心分離領域３１の内面に沿って旋回しながら下降する。この際、前記気流に含まれる塵埃に遠心力が働くことで、塵埃は前記サイクロン筒２の内面に押し付けられながら旋回する。そして、前記スカート部３０によって、前記内筒体２８から前記サイクロン筒２の内面迄の距離、即ち気流の流通面積Ａａが狭くされる。なお、気流の流量Ｑと流速Ｖａと流通面積Ａａとの関係は、以下の式で表される。
Ｑ＝ＡａＶａ
即ち、流量Ｑが一定であるので、気流の流速Ｖａは、気流の流通面積Ａａが小さくなる前記遠心分離領域３１の下部において増加する。従って、気流の流速Ｖａは、前記サイクロン筒２の内面と前記スカート部３０の外面との距離が最小となる位置において最速となり、この位置において、塵埃に働く遠心力が最大となる。
【００１８】
そして、気流が前記スカート部３０を超えて下降すると、気流の流通面積Ａａは急激に増加する。即ち、気流の流速Ｖａ及び分離された塵埃の旋回速度は、前記スカート部３０よりも下方の前記貯塵領域３２において急激に低下する。そして、前記遠心分離領域３１における気流の流速Ｖａが速く、前記貯塵領域３２における気流の流速Ｖａが遅くなることで、前記遠心分離領域３１の気圧が相対的に低く、前記貯塵領域３２の気圧が相対的に高くなる。このように、前記遠心分離領域３１と貯塵領域３２との間で気圧差が生じることで、分離された粗い塵埃が、気流に乗って再び前記遠心分離領域３１に流れることが抑制される。従って、粗い塵埃は、遠心力によって気流から分離され、前記貯塵領域３２に貯められる。なお、前記遠心分離領域３１から貯塵領域３２に流入した気流は、前記中間部７とスカート部３０との間から再び前記遠心分離領域３１に流入する。そして、前記遠心分離領域３１に戻った気流には、細かい塵埃が含まれる。
【００１９】
そして、前記遠心分離領域３１に戻った気流は、前記内筒体２８の側面部に形成された多数の通孔２９を通って、前記内筒体２８内に流入する。そして、前記内筒体２８内に流入した気流は、更に、図示しない流入口から前記第二サイクロン筒３３内に流入する。この第二サイクロン筒３３は、前述した通り、上部の前記加速領域３４と、下部の前記遠心力増幅領域３５を有する。そして、前記加速領域３４は、図示しない流入口付近を除き、下方ほど半径が一次関数的に減少するように構成されるので、下方ほど流通面積Ａｂが二次関数的に減少する。即ち、前記加速領域３４内において、気流の流速Ｖｂは加速度的に上昇する。従って、前記加速領域３４を通過した気流は、速い速度で前記遠心力増幅領域３５に流入する。そして更に、前記遠心力増幅領域３５において、気流の流速Ｖｃが一次関数的に増加する。なお、前述した通り、前記加速領域３４において気流の流速が高められることで、前記遠心力増幅領域３５の始端における旋回気流の初速Ｖｃ０も高められるので、前記遠心力増幅領域３５の全域において、旋回気流の速度Ｖｃを高めることができる。
【００２０】
前記遠心力増幅領域３５における気流について詳述する。気流の流量Ｑと流速Ｖｃと流通面積Ａｃとの関係は、以下の通りである。なお、Ｒｃは前記遠心力増幅領域３５における前記第二サイクロン筒３３の内壁の半径である。
Ｑ＝ＡｃＶｃ＝πＲｃ２Ｖｃ
そして、前記遠心力増幅領域３５の上端からの軸線Ｘ方向距離がＤとなる位置における気流の流量Ｑと流速Ｖｃとの関係は、以下の式で表される。
Ｑ＝πＲｃ２（Ｖｃ０＋ＤΔＶｃ）
従って、前記遠心力増幅領域３５の上端からの距離がＤとなる位置における断面積Ａｃは、以下の式で表される。
Ａｃ＝πＲｃ２＝Ｑ／（Ｖｃ０＋ＤΔＶｃ）
また、前記遠心力増幅領域３５の上端からの距離がＤとなる位置における半径Ｒｃは、以下の式で表される。
Ｒｃ＝（Ｑ／π（Ｖｃ０＋ＤΔＶｃ））１／２
そして、前述した通り、前記遠心力増幅領域３５において、気流の流速Ｖｃが一次関数的に増加するようにすると、即ち、軸線Ｘ方向に単位距離移動する毎の流速Ｖｃの増加量ΔＶｃを一定とすると、前記遠心力増幅領域３５の内壁は、二次関数的なカーブを描く。即ち、前記遠心力増幅領域３５の内壁半径Ｒｃの変化率は、上端付近で急激に減少するが、その後は穏やかに減少してゆき、下端付近では僅かに減少するだけである。
【００２１】
なお、前記排気筒９が設けられていない分、前記加速領域３４の終端における流通面積Ａｂよりも、前記遠心力増幅領域３５の始端における流通面積Ａｃが大きくなるので、旋回流が前記加速領域３４から遠心力増幅領域３５に流入した際に、速度が低下する虞がある。しかしながら、前述した通り、予め前記加速領域３４において気流の流速が高められることで、前記遠心力増幅領域３５における旋回気流の初速Ｖｃ０も高くすることができる。また、前述した通り、前記加速領域３４の終端における内壁の半径の減少率が、前記遠心力増幅領域３５の始端における内壁の半径Ｒｃの減少率よりも小さいことで、前記加速領域３４から遠心力増幅領域３５に流入した直後の旋回流の速度上昇率を高くすることができる。これらによって、前記加速領域３４と遠心力増幅領域３５との境界における流通面積の差に伴う旋回流の流速低下の影響を低く抑えることができる。
【００２２】
前記遠心力増幅領域３５内における旋回気流は、前記遠心力増幅領域３５の上端から下端へ向かう速度が遅く、前記遠心力増幅領域３５内に比較的長時間留まる。これは、前記遠心力増幅領域３５の全域において、旋回気流の流速Ｖｃが加速度的に上昇しないため、前記遠心力増幅領域３５の上端側を流れる遅い（即ち、比較的高圧の）旋回気流が、下端側を流れる速い（即ち、比較的低圧の）旋回気流に過度に引かれて、急速に下端側に流れるということがないからである。即ち、前記遠心力増幅領域３５は、その内部を流れる旋回気流の旋回回数を多くすることができることで、旋回気流中に浮遊した細かい塵埃に働く遠心力を増幅することができる。これにより、前記第二サイクロン筒３３は、旋回気流に残った細かい塵埃を、効率よく遠心分離することができる。
【００２３】
そして、前記第二サイクロン筒３３内で旋回する気流が、前記第二サイクロン３３の下端３８を越えて下降すると、前記第二貯塵領域３７において、気流の流通面積Ａｃは急激に増加する。即ち、気流の流速Ｖｃ及び分離された塵埃の旋回速度は、前記第二貯塵領域３７において急激に低下する。そして、前記遠心力増幅領域３５における気流の流速Ｖｃが速く、前記第二貯塵領域３７における気流の流速Ｖｃが遅いことで、前記遠心力増幅領域３５の気圧が相対的に低く、前記第二貯塵領域３７の気圧が相対的に高くなる。このように、前記遠心力増幅領域３５と第二貯塵領域３７との間で気圧差が生じることで、遠心分離された細かい塵埃が、気流に乗って再び前記遠心力増幅領域３５に流れることが抑制される。従って、細かい塵埃は、遠心力によって気流から分離され、前記第二貯塵領域３７に貯められる。なお、前記第二貯塵領域３７に流入した気流は、前記第二サイクロン筒３３を上昇した後、前記排気筒９を通過して、前記排気口８から図示しない電動送風機に流れる。
【００２４】
そして、前記サイクロン筒２を前記開口部１０側が下になるように把持し、前記係合機構４を操作して前記底蓋３を開くことで、前記サイクロン式集塵装置１の貯塵領域３２に溜まった塵埃を廃棄することができる。詳述すると、まず使用者は、自身の一方の手で前記サイクロン筒２を把持する。この際、前記径小部５を把持すれば、前記サイクロン筒２を片手で持ちやすい。そして、前記係合機構４を構成する前記クランプ部材２１のレバー２２の上端部２４を、前記サイクロン筒２の中心に向かうように動かす。これによって、前記レバー２２が、前記揺動軸２６を中心として揺動することで、前記レバー２２の下端部２５が、前記底蓋３の係合部１８から離れる。即ち、前記レバー２２の下端部２５に設けられた爪部２３と、前記底蓋３の係合部１８との係合が解かれる。このように、前記爪部２３と係合部１８との係合が解かれると、前記底蓋３は、重力によって、前記揺動軸２０を中心に揺動し、前記開口部１０を開放する。そして、前記開口部１０が開放されると、前記貯塵領域３２内に溜められた塵埃は廃棄される。
【００２５】
なお、前述した通り、前記レバー２２の上端部２４が前記サイクロン筒２の径小部５に位置することで、この径小部５を把持する手の指によって、前記係合機構４を操作することが可能である。即ち、使用者は、片手で前記サイクロン式集塵装置１を把持しながら、前記貯塵領域３２内に溜まった塵埃を廃棄することができる。また、前述した通り、外面２２Ａが前記サイクロン筒２の側面に沿うように、前記レバー２２の上端部２４の外面２２Ａから前記サイクロン筒２の中心軸線Ｘ迄の距離が、前記レバー２２の下端部２５の外面２２Ａから前記中心軸線Ｘ迄の距離よりも小さくなる形状に屈曲させたことで、前記サイクロン筒２の外面から前記レバー２２の上端部２４の外面２２Ａまでの距離を小さくすることができるので、前記サイクロン筒２を把持した手の指を前記サイクロン筒２から大きく離すことなく、前記レバー２２の上端部２４を容易に操作することができる。即ち、使用者は、片手で前記サイクロン式集塵装置１を把持しながら、前記貯塵領域３２内に溜まった塵埃を容易に廃棄することができる。
【００２６】
なお、前記第二貯塵領域３７に溜まった塵埃は、前記内筒体２８を取り外すことで、廃棄することができる。即ち、前述した通り、前記第二貯塵領域３７が、前記内筒体２８の底部と前記フランジ部３６とで画定されるので、前記内筒体２８を取り外すことで、前記第二貯塵領域３７も前記サイクロン筒２から取り外される。そして、前記内筒体２８をひっくり返すことで、その底部に溜まった細かい塵埃を廃棄することができる。
【００２７】
塵埃を廃棄した後、使用者は、前記内筒体２８を再び前記サイクロン筒２に取り付けた後、前記底蓋３を閉方向に揺動させ、その係合部１８を前記レバー２２の爪部２３と再び係合させる。この際、この爪部２３は、前記圧縮コイルバネ２７の付勢力によって、前記係合部１８側に付勢される。これによって、前記爪部２３と係合部１８との係合が維持されるので、前記底蓋３は、前記サイクロン筒２に対し、閉状態で保持される。なお、前記サイクロン筒２の下端縁と前記シール部材１９が当接することで、前記サイクロン筒２と底蓋３との間がシールされる。
【００２８】
以上のように、本発明は、中空で且つ略錐状の第二サイクロン筒３３を有し、この第二サイクロン筒３３の内壁に沿って旋回流を発生させることで、遠心力によって旋回流中の浮遊物を分離するサイクロン分離装置としてのサイクロン式集塵装置１であって、その中心軸線Ｘ方向に、上流側の加速領域３４と下流側の遠心力増幅領域３５とを配列して前記第二サイクロン筒３３を構成し、前記加速領域３４において、中心軸線Ｘ方向の始端から終端に向かって旋回流の速度が上昇するように、前記第二サイクロン筒３３の流通面積を始端から終端に向かって減少させると共に、前記遠心力増幅領域において、中心軸線Ｘ方向の始端から終端に向かって単位距離移動する毎に変化する旋回流の速度上昇率の増加を抑えながら速度を上昇させるように、前記第二サイクロン筒３３の軸直断面積減少率を始端から終端に向かって減少させたことで、前記加速領域３４の終端における旋回流の流速Ｖｂ及び前記遠心力増幅領域３５の始端における旋回流の初速Ｖｃ０を速くして、前記遠心力増幅領域３５における旋回流の流速Ｖｃを速くすることができるので、旋回流中の塵埃に働く遠心力を大きくして分離効率を向上させることができるばかりでなく、前記遠心力増幅領域３５の全域で旋回流の流速Ｖｃを急激に上昇させず、高速の旋回流を前記遠心力増幅領域３５に比較的長時間留め、旋回流の旋回回数を多くすることができるので、浮遊物に遠心力を十分に働かせて遠心分離効率を向上させることができるものである。
【００２９】
また、本発明は、前記加速領域３４の中央部に排気筒９を設け、前記加速領域３４の終端における前記第二サイクロン筒３３の半径の減少率よりも、前記遠心力増幅領域３５の始端における前記第二サイクロン筒３３の半径Ｒｃの減少率を大きくしたことで、前記加速領域３４から遠心力増幅領域３５に流入した直後の旋回流の速度上昇率を高くすることができるので、流通面積の増加に伴う旋回流の流速低下の影響を低く抑えることができるものである。
【００３０】
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施形態は、サイクロン集塵装置に関するものであるが、他の分離装置に採用してもよい。また、電気掃除機に採用してもよい。また、上記実施形態は、二段型のサイクロン分離装置における二段目に採用したが、一段型のサイクロン分離装置に採用してもよい。更に、上記実施形態では、サイクロン筒の遠心力増幅領域の始端から終端にかけてΔＶｃを一定としたが、要は、旋回流の流速が前記遠心力増幅領域の終端に向かうに従って急激に上昇しないように抑えることができればよいので、ΔＶｃに若干の変動があっても許容される。
【符号の説明】
【００３１】
１ サイクロン式集塵装置（サイクロン分離装置）
９ 排気筒
３３ 第二サイクロン筒
３４ 加速領域
３５ 遠心力増幅領域
Ｘ 中心軸線
Ａｃ 遠心力増幅領域３５における第二サイクロン筒３３の流通面積
Ｄ 遠心力増幅領域３５の始端からの距離
Ｒｃ 遠心力増幅領域３５における第二サイクロン筒３３の半径
Ｖｃ 遠心力増幅領域における旋回流の流速
ΔＶｃ 遠心力増幅領域における中心軸線Ｘに沿った単位距離毎の旋回流の速度差
【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、この種のサイクロン分離装置として、円錐状筒体（本願発明のサイクロン筒に相当する）の内壁に沿って気流を流して旋回流とし、この旋回流に含まれる粉体を遠心分離するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。これは、軸方向の一端から他端に向かって、円錐状筒体の半径が比例して減少するように構成されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平６−７７６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなサイクロン分離装置は、前記円錐状筒体の流出口付近で旋回流の流速が加速度的に上昇する。これは、気流の流量Ｑと、流速Ｖと、前記円錐状筒体の断面積Ａと、前記円錐状筒体の半径Ｒとの関係が、以下の式で表されることによる。
Ｖ＝Ｑ／Ａ＝Ｑ／πＲ２
そして、粉体流入筒が設けられた部位付近の遅い（即ち比較的高圧の）旋回流は、前記流出口付近の速い（即ち比較的低圧の）旋回流に吸引され、前記流出口付近に向かって軸方向に速やかに流れる。遅い旋回流が軸方向に速やかに流れるということは、前記円錐状筒体内で何度も旋回しないうちに前記流出口付近に至るということである。即ち、このようなサイクロン分離装置は、前記円錐状筒体における旋回流の旋回回数が少ないという問題があった。このため、浮遊物に十分に遠心力が働かず、浮遊物が残った状態の流体がサイクロンを通過してしまう虞があった。前記円錐状筒体の一端と他端の半径の差を小さくすることも考えられるが、このようにした場合、旋回流の流速が上昇しないため、浮遊物に働く遠心力が大きくならないので、浮遊物の旋回流からの分離効率を高めることができないという問題もあった。
【０００５】
本発明は以上の問題点を解決し、流体中の浮遊物の分離効率を高めることができるサイクロン分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載のサイクロン分離装置は、中空で且つ略錐状のサイクロン筒を有し、このサイクロン筒の内壁に沿って旋回流を発生させることで、遠心力によって旋回流中の浮遊物を分離するサイクロン分離装置において、前記サイクロン筒が、その中心軸線方向に、上流側の加速領域と下流側の遠心力増幅領域とを配列して構成され、前記加速領域にて、前記中心軸線方向の始端から終端に向かって旋回流の速度が上昇するように、流通面積を始端から終端に向かって減少させると共に、前記遠心力増幅領域にて、前記中心軸線方向の始端から終端に向かって単位距離移動する毎に変化する旋回流の速度上昇率の増加を抑えながら速度を上昇させるように、前記サイクロン筒の流通面積減少率を始端から終端に向かって減少させたものである。
【０００７】
また、本発明の請求項２に記載のサイクロン分離装置は、請求項１において、前記加速領域の中央部に排気筒を設けると共に、前記加速領域の終端における前記サイクロン筒の半径の減少率よりも、前記遠心力増幅領域の始端における前記サイクロン筒の半径の減少率を大きくしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１に記載のサイクロン分離装置は、以上のように構成することにより、上流側の前記加速領域にて、前記中心軸線方向の始端から終端に向かって旋回流の速度を上昇させ、前記加速領域の終端における旋回流の流速を速くして、前記遠心力増幅領域に流入する旋回流の初速を速くすることができるので、前記遠心力増幅領域における旋回流の流速を速くして、旋回流中の浮遊物に働く遠心力を大きくし、浮遊物の分離効率を向上させることができる。また、前記遠心力増幅領域の全域において、旋回流の流速が急激に上昇しないことで、高速の旋回流を前記遠心力増幅領域に比較的長時間留め、旋回流の旋回回数を多くすることができるので、流体中の浮遊物に遠心力を十分に働かせて、流体からの浮遊物の遠心分離効率を向上させることができる。
【０００９】
なお、前記加速領域の中央部に排気筒を設け、前記加速領域の終端における前記サイクロン筒の半径の減少率よりも、前記遠心力増幅領域の始端における前記サイクロン筒の半径の減少率を大きくすれば、前記加速領域から遠心力増幅領域に流入した直後の旋回流の速度上昇率を高くすることができるので、流通面積の増加に伴う旋回流の流速低下の影響を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態を示すサイクロン分離装置の側面図である。
【図２】同、断面図である。
【図３】同、底蓋を開いた状態における断面図である。
【図４】同、第二サイクロン筒の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図１乃至図４に基づいて説明する。なお、以下の説明において、図１乃至図４における上下を上下と規定する。また、図１乃至図４における左を前、右を後と規定する。１は本発明のサイクロン分離装置としてのサイクロン式集塵装置である。このサイクロン式集塵装置１は、サイクロン筒２と、底蓋３と、係合機構４とを有する。
【００１２】
前記サイクロン筒２は、透明な合成樹脂によって形成される。そして、前記サイクロン筒２は、比較的径の小さな径小部５と、比較的径の大きな径大部６と、これら径小部５と径大部６を接続するように径を徐々に変化させる中間部７とを有する。前記径小部５の上端中央部には、図示しない電動送風機に接続される排気口８が形成されると共に、この排気口８から下方に延びるように、排気筒９が一体に形成される。また、前記径大部６の下端部には、開口部１０が形成される。また、前記径大部６の下端部の前部には、軸支部１１が形成される。更に、前記サイクロン筒２の後部には、後述するクランプ部材２１を囲むように延びるリブ１２が形成される。このリブ１２は、上下方向に延びる一対の縦リブ１３と、これらの縦リブ１３同士の上端部を連結する横リブ１４とを有する。なお、前記リブ１２は、その下端が前記径大部６の下端部付近に位置すると共に、その上端が前記径小部５に位置する。また、前記リブ１２の上部１５は、前記サイクロン筒２の側面からの突出量が小さくなるように切り欠かれる。なお、前記サイクロン筒２の径小部５には、図１乃至３からは見えない位置に、気流の流入口が形成される。
【００１３】
前記底蓋３は、蓋本体１６と、軸支部１７と、係合部１８と、シール部材１９とを有する。前記蓋本体１６と軸支部１７と係合部１８は、透明な合成樹脂によって一体に形成される。なお、前記軸支部１７は、前記蓋本体１６の前部に設けられる。また、前記係合部１８は、前記蓋本体１６の後部に設けられる。また、前記シール部材１９は、合成ゴム等で形成され、前記底蓋３を閉じた際に、前記サイクロン筒２の下端縁に気密に当接する。更に、前記軸支部１７は、前記サイクロン筒２の軸支部１１に対し、揺動軸２０によって接続される。従って、前記底蓋３は、前記軸支部１１に取り付けられた揺動軸２０を中心として、揺動可能であると共に、前記開口部１０を開閉可能である。
【００１４】
前記サイクロン筒２の後部に形成されたリブ１２の内側には、クランプ部材２１が設けられる。このクランプ部材２１は、レバー２２と、爪部２３とを有する。そして、前記レバー２２と爪部２３は、合成樹脂によって一体に形成される。また、前記レバー２２の上端部２４は、前記サイクロン筒２の径小部５の中央よりもやや上方に位置する。なお、前記レバー２２は、その外面２２Ａが前記サイクロン筒２の側面に沿うように屈曲して形成される。即ち、前記レバー２２は、その上端部２４の外面２２Ａから前記サイクロン筒２の中心軸線Ｘ迄の距離が、前記レバー２２の下端部２５の外面２２Ａから前記中心軸線Ｘ迄の距離よりも小さくなるように形成される。また、前記レバー２２は、前記縦リブ１３に対し、揺動軸２６を用いて取り付けられる。即ち、前記レバー２２は、前記揺動軸２６を中心として揺動可能である。そして、前記揺動軸２６よりも上方において、前記レバー２２とサイクロン筒２との間には、圧縮コイルバネ２７が設けられる。即ち、前記レバー２２は、その上端部２４が前記サイクロン筒２から離れる方向に付勢されると共に、その下端部２５が前記サイクロン筒２に近付く方向に付勢される。また、前記爪部２３は、前記レバー２２の下端部２５に形成されると共に、前記底蓋３の係合部１８と係合可能に構成される。更に、前記レバー２２の上端部２４は、前述した通り、前記リブ１２の上部１５が切り欠かれることで、操作可能な状態で露出する。
【００１５】
そして、前記底蓋３の係合部１８と前記クランプ部材２１とによって、前記係合機構４が構成される。即ち、前記クランプ部材２１の爪部２３と前記底蓋３の係合部１８とを係合させることで、前記底蓋３が前記サイクロン筒２の開口部１０を閉塞するように保持される。一方、前記レバー２２の上端部２４を前記サイクロン筒２の中心側に動かして、前記爪部２３と係合部１８との係合を解除することで、前記開口部１０は開放される。
【００１６】
前記サイクロン筒２の内部には、有底の内筒体２８が着脱可能に設けられる。この内筒体２８は、その側面部に多数の通孔２９を有する。また、前記内筒体２８は、その下部にスカート部３０を有する。なお、このスカート部３０の下端は、前記中間部７の中央部と同程度の高さに位置する。そして、前記スカート部３０によって、前記内筒体２８から前記サイクロン筒２の内面迄の距離、即ち気流の流通面積が狭くされる。そして、前記スカート部３０の下端を境界として、上部が遠心分離領域３１、下部が貯塵領域３２となる。また、前記内筒体２８の内側には、第二サイクロン筒３３が設けられる。この第二サイクロン筒３３は、上部で且つ上流側の加速領域３４と、下部で且つ下流側の遠心力増幅領域３５を有する。前記加速領域３４における前記排気筒９の外周面及び前記第二サイクロン筒３３の内周面は、下方ほど内径が一次関数的に減少するように構成される。また、前記排気筒９の外周面から前記加速領域３４における前記第二サイクロン筒３３の内周面までの距離は、前記加速領域３４の全域に亘ってほぼ一定である。一方、前記遠心力増幅領域３５は、下方ほど内径の減少率が小さくなるように、縦断面の形状が放物線状に形成される。そして、前記遠心力増幅領域３５には、外周ほど低くなるフランジ部３６が設けられる。そして、このフランジ部３６の外周縁が前記内筒体２８の内面と当接することで、前記内筒体２８の底部と前記フランジ部３６とで、第二貯塵領域３７が形成される。そして、前記第二サイクロン３３の下端３８は、前記第二貯塵領域３７内に位置する。なお、前記排気筒９の下端は、前記加速領域３４と遠心力増幅領域３５との境界付近に位置する。また、前記加速領域３４の終端における内壁の半径の減少率（即ち、中心軸線Ｘに対する内壁の傾斜）は、前記遠心力増幅領域３５の始端における内壁の半径Ｒｃの減少率（即ち、中心軸線Ｘに対する内壁の傾斜）よりも小さい。
【００１７】
次に、本発明の作用について説明する。図示しない電動送風機を作動させると、塵埃を含む気流が、図示しない流入口から前記サイクロン筒２内に流入する。そして、前記サイクロン筒２内に流入した気流は、前記サイクロン筒２の遠心分離領域３１の内面に沿って旋回しながら下降する。この際、前記気流に含まれる塵埃に遠心力が働くことで、塵埃は前記サイクロン筒２の内面に押し付けられながら旋回する。そして、前記スカート部３０によって、前記内筒体２８から前記サイクロン筒２の内面迄の距離、即ち気流の流通面積Ａａが狭くされる。なお、気流の流量Ｑと流速Ｖａと流通面積Ａａとの関係は、以下の式で表される。
Ｑ＝ＡａＶａ
即ち、流量Ｑが一定であるので、気流の流速Ｖａは、気流の流通面積Ａａが小さくなる前記遠心分離領域３１の下部において増加する。従って、気流の流速Ｖａは、前記サイクロン筒２の内面と前記スカート部３０の外面との距離が最小となる位置において最速となり、この位置において、塵埃に働く遠心力が最大となる。
【００１８】
そして、気流が前記スカート部３０を超えて下降すると、気流の流通面積Ａａは急激に増加する。即ち、気流の流速Ｖａ及び分離された塵埃の旋回速度は、前記スカート部３０よりも下方の前記貯塵領域３２において急激に低下する。そして、前記遠心分離領域３１における気流の流速Ｖａが速く、前記貯塵領域３２における気流の流速Ｖａが遅くなることで、前記遠心分離領域３１の気圧が相対的に低く、前記貯塵領域３２の気圧が相対的に高くなる。このように、前記遠心分離領域３１と貯塵領域３２との間で気圧差が生じることで、分離された粗い塵埃が、気流に乗って再び前記遠心分離領域３１に流れることが抑制される。従って、粗い塵埃は、遠心力によって気流から分離され、前記貯塵領域３２に貯められる。なお、前記遠心分離領域３１から貯塵領域３２に流入した気流は、前記中間部７とスカート部３０との間から再び前記遠心分離領域３１に流入する。そして、前記遠心分離領域３１に戻った気流には、細かい塵埃が含まれる。
【００１９】
そして、前記遠心分離領域３１に戻った気流は、前記内筒体２８の側面部に形成された多数の通孔２９を通って、前記内筒体２８内に流入する。そして、前記内筒体２８内に流入した気流は、更に、図示しない流入口から前記第二サイクロン筒３３内に流入する。この第二サイクロン筒３３は、前述した通り、上部の前記加速領域３４と、下部の前記遠心力増幅領域３５を有する。そして、前記加速領域３４は、図示しない流入口付近を除き、下方ほど半径が一次関数的に減少するように構成されるので、下方ほど流通面積Ａｂが二次関数的に減少する。即ち、前記加速領域３４内において、気流の流速Ｖｂは加速度的に上昇する。従って、前記加速領域３４を通過した気流は、速い速度で前記遠心力増幅領域３５に流入する。そして更に、前記遠心力増幅領域３５において、気流の流速Ｖｃが一次関数的に増加する。なお、前述した通り、前記加速領域３４において気流の流速が高められることで、前記遠心力増幅領域３５の始端における旋回気流の初速Ｖｃ０も高められるので、前記遠心力増幅領域３５の全域において、旋回気流の速度Ｖｃを高めることができる。
【００２０】
前記遠心力増幅領域３５における気流について詳述する。気流の流量Ｑと流速Ｖｃと流通面積Ａｃとの関係は、以下の通りである。なお、Ｒｃは前記遠心力増幅領域３５における前記第二サイクロン筒３３の内壁の半径である。
Ｑ＝ＡｃＶｃ＝πＲｃ２Ｖｃ
そして、前記遠心力増幅領域３５の上端からの軸線Ｘ方向距離がＤとなる位置における気流の流量Ｑと流速Ｖｃとの関係は、以下の式で表される。
Ｑ＝πＲｃ２（Ｖｃ０＋ＤΔＶｃ）
従って、前記遠心力増幅領域３５の上端からの距離がＤとなる位置における断面積Ａｃは、以下の式で表される。
Ａｃ＝πＲｃ２＝Ｑ／（Ｖｃ０＋ＤΔＶｃ）
また、前記遠心力増幅領域３５の上端からの距離がＤとなる位置における半径Ｒｃは、以下の式で表される。
Ｒｃ＝（Ｑ／π（Ｖｃ０＋ＤΔＶｃ））１／２
そして、前述した通り、前記遠心力増幅領域３５において、気流の流速Ｖｃが一次関数的に増加するようにすると、即ち、軸線Ｘ方向に単位距離移動する毎の流速Ｖｃの増加量ΔＶｃを一定とすると、前記遠心力増幅領域３５の内壁は、二次関数的なカーブを描く。即ち、前記遠心力増幅領域３５の内壁半径Ｒｃの変化率は、上端付近で急激に減少するが、その後は穏やかに減少してゆき、下端付近では僅かに減少するだけである。
【００２１】
なお、前記排気筒９が設けられていない分、前記加速領域３４の終端における流通面積Ａｂよりも、前記遠心力増幅領域３５の始端における流通面積Ａｃが大きくなるので、旋回流が前記加速領域３４から遠心力増幅領域３５に流入した際に、速度が低下する虞がある。しかしながら、前述した通り、予め前記加速領域３４において気流の流速が高められることで、前記遠心力増幅領域３５における旋回気流の初速Ｖｃ０も高くすることができる。また、前述した通り、前記加速領域３４の終端における内壁の半径の減少率が、前記遠心力増幅領域３５の始端における内壁の半径Ｒｃの減少率よりも小さいことで、前記加速領域３４から遠心力増幅領域３５に流入した直後の旋回流の速度上昇率を高くすることができる。これらによって、前記加速領域３４と遠心力増幅領域３５との境界における流通面積の差に伴う旋回流の流速低下の影響を低く抑えることができる。
【００２２】
前記遠心力増幅領域３５内における旋回気流は、前記遠心力増幅領域３５の上端から下端へ向かう速度が遅く、前記遠心力増幅領域３５内に比較的長時間留まる。これは、前記遠心力増幅領域３５の全域において、旋回気流の流速Ｖｃが加速度的に上昇しないため、前記遠心力増幅領域３５の上端側を流れる遅い（即ち、比較的高圧の）旋回気流が、下端側を流れる速い（即ち、比較的低圧の）旋回気流に過度に引かれて、急速に下端側に流れるということがないからである。即ち、前記遠心力増幅領域３５は、その内部を流れる旋回気流の旋回回数を多くすることができることで、旋回気流中に浮遊した細かい塵埃に働く遠心力を増幅することができる。これにより、前記第二サイクロン筒３３は、旋回気流に残った細かい塵埃を、効率よく遠心分離することができる。
【００２３】
そして、前記第二サイクロン筒３３内で旋回する気流が、前記第二サイクロン３３の下端３８を越えて下降すると、前記第二貯塵領域３７において、気流の流通面積Ａｃは急激に増加する。即ち、気流の流速Ｖｃ及び分離された塵埃の旋回速度は、前記第二貯塵領域３７において急激に低下する。そして、前記遠心力増幅領域３５における気流の流速Ｖｃが速く、前記第二貯塵領域３７における気流の流速Ｖｃが遅いことで、前記遠心力増幅領域３５の気圧が相対的に低く、前記第二貯塵領域３７の気圧が相対的に高くなる。このように、前記遠心力増幅領域３５と第二貯塵領域３７との間で気圧差が生じることで、遠心分離された細かい塵埃が、気流に乗って再び前記遠心力増幅領域３５に流れることが抑制される。従って、細かい塵埃は、遠心力によって気流から分離され、前記第二貯塵領域３７に貯められる。なお、前記第二貯塵領域３７に流入した気流は、前記第二サイクロン筒３３を上昇した後、前記排気筒９を通過して、前記排気口８から図示しない電動送風機に流れる。
【００２４】
そして、前記サイクロン筒２を前記開口部１０側が下になるように把持し、前記係合機構４を操作して前記底蓋３を開くことで、前記サイクロン式集塵装置１の貯塵領域３２に溜まった塵埃を廃棄することができる。詳述すると、まず使用者は、自身の一方の手で前記サイクロン筒２を把持する。この際、前記径小部５を把持すれば、前記サイクロン筒２を片手で持ちやすい。そして、前記係合機構４を構成する前記クランプ部材２１のレバー２２の上端部２４を、前記サイクロン筒２の中心に向かうように動かす。これによって、前記レバー２２が、前記揺動軸２６を中心として揺動することで、前記レバー２２の下端部２５が、前記底蓋３の係合部１８から離れる。即ち、前記レバー２２の下端部２５に設けられた爪部２３と、前記底蓋３の係合部１８との係合が解かれる。このように、前記爪部２３と係合部１８との係合が解かれると、前記底蓋３は、重力によって、前記揺動軸２０を中心に揺動し、前記開口部１０を開放する。そして、前記開口部１０が開放されると、前記貯塵領域３２内に溜められた塵埃は廃棄される。
【００２５】
なお、前述した通り、前記レバー２２の上端部２４が前記サイクロン筒２の径小部５に位置することで、この径小部５を把持する手の指によって、前記係合機構４を操作することが可能である。即ち、使用者は、片手で前記サイクロン式集塵装置１を把持しながら、前記貯塵領域３２内に溜まった塵埃を廃棄することができる。また、前述した通り、外面２２Ａが前記サイクロン筒２の側面に沿うように、前記レバー２２の上端部２４の外面２２Ａから前記サイクロン筒２の中心軸線Ｘ迄の距離が、前記レバー２２の下端部２５の外面２２Ａから前記中心軸線Ｘ迄の距離よりも小さくなる形状に屈曲させたことで、前記サイクロン筒２の外面から前記レバー２２の上端部２４の外面２２Ａまでの距離を小さくすることができるので、前記サイクロン筒２を把持した手の指を前記サイクロン筒２から大きく離すことなく、前記レバー２２の上端部２４を容易に操作することができる。即ち、使用者は、片手で前記サイクロン式集塵装置１を把持しながら、前記貯塵領域３２内に溜まった塵埃を容易に廃棄することができる。
【００２６】
なお、前記第二貯塵領域３７に溜まった塵埃は、前記内筒体２８を取り外すことで、廃棄することができる。即ち、前述した通り、前記第二貯塵領域３７が、前記内筒体２８の底部と前記フランジ部３６とで画定されるので、前記内筒体２８を取り外すことで、前記第二貯塵領域３７も前記サイクロン筒２から取り外される。そして、前記内筒体２８をひっくり返すことで、その底部に溜まった細かい塵埃を廃棄することができる。
【００２７】
塵埃を廃棄した後、使用者は、前記内筒体２８を再び前記サイクロン筒２に取り付けた後、前記底蓋３を閉方向に揺動させ、その係合部１８を前記レバー２２の爪部２３と再び係合させる。この際、この爪部２３は、前記圧縮コイルバネ２７の付勢力によって、前記係合部１８側に付勢される。これによって、前記爪部２３と係合部１８との係合が維持されるので、前記底蓋３は、前記サイクロン筒２に対し、閉状態で保持される。なお、前記サイクロン筒２の下端縁と前記シール部材１９が当接することで、前記サイクロン筒２と底蓋３との間がシールされる。
【００２８】
以上のように、本発明は、中空で且つ略錐状の第二サイクロン筒３３を有し、この第二サイクロン筒３３の内壁に沿って旋回流を発生させることで、遠心力によって旋回流中の浮遊物を分離するサイクロン分離装置としてのサイクロン式集塵装置１であって、その中心軸線Ｘ方向に、上流側の加速領域３４と下流側の遠心力増幅領域３５とを配列して前記第二サイクロン筒３３を構成し、前記加速領域３４において、中心軸線Ｘ方向の始端から終端に向かって旋回流の速度が上昇するように、前記第二サイクロン筒３３の流通面積を始端から終端に向かって減少させると共に、前記遠心力増幅領域において、中心軸線Ｘ方向の始端から終端に向かって単位距離移動する毎に変化する旋回流の速度上昇率の増加を抑えながら速度を上昇させるように、前記第二サイクロン筒３３の軸直断面積減少率を始端から終端に向かって減少させたことで、前記加速領域３４の終端における旋回流の流速Ｖｂ及び前記遠心力増幅領域３５の始端における旋回流の初速Ｖｃ０を速くして、前記遠心力増幅領域３５における旋回流の流速Ｖｃを速くすることができるので、旋回流中の塵埃に働く遠心力を大きくして分離効率を向上させることができるばかりでなく、前記遠心力増幅領域３５の全域で旋回流の流速Ｖｃを急激に上昇させず、高速の旋回流を前記遠心力増幅領域３５に比較的長時間留め、旋回流の旋回回数を多くすることができるので、浮遊物に遠心力を十分に働かせて遠心分離効率を向上させることができるものである。
【００２９】
また、本発明は、前記加速領域３４の中央部に排気筒９を設け、前記加速領域３４の終端における前記第二サイクロン筒３３の半径の減少率よりも、前記遠心力増幅領域３５の始端における前記第二サイクロン筒３３の半径Ｒｃの減少率を大きくしたことで、前記加速領域３４から遠心力増幅領域３５に流入した直後の旋回流の速度上昇率を高くすることができるので、流通面積の増加に伴う旋回流の流速低下の影響を低く抑えることができるものである。
【００３０】
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施形態は、サイクロン集塵装置に関するものであるが、他の分離装置に採用してもよい。また、電気掃除機に採用してもよい。また、上記実施形態は、二段型のサイクロン分離装置における二段目に採用したが、一段型のサイクロン分離装置に採用してもよい。更に、上記実施形態では、サイクロン筒の遠心力増幅領域の始端から終端にかけてΔＶｃを一定としたが、要は、旋回流の流速が前記遠心力増幅領域の終端に向かうに従って急激に上昇しないように抑えることができればよいので、ΔＶｃに若干の変動があっても許容される。
【符号の説明】
【００３１】
１ サイクロン式集塵装置（サイクロン分離装置）
９ 排気筒
３３ 第二サイクロン筒
３４ 加速領域
３５ 遠心力増幅領域
Ｘ 中心軸線
Ａｃ 遠心力増幅領域３５における第二サイクロン筒３３の流通面積
Ｄ 遠心力増幅領域３５の始端からの距離
Ｒｃ 遠心力増幅領域３５における第二サイクロン筒３３の半径
Ｖｃ 遠心力増幅領域における旋回流の流速
ΔＶｃ 遠心力増幅領域における中心軸線Ｘに沿った単位距離毎の旋回流の速度差
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空で且つ略錐状のサイクロン筒を有し、このサイクロン筒の内壁に沿って旋回流を発生させることで、遠心力によって旋回流中の浮遊物を分離するサイクロン分離装置において、
前記サイクロン筒が、その中心軸線方向に、上流側の加速領域と下流側の遠心力増幅領域とを配列して構成され、
前記加速領域にて、前記中心軸線方向の始端から終端に向かって旋回流の速度が上昇するように、流通面積を始端から終端に向かって減少させると共に、
前記遠心力増幅領域にて、前記中心軸線方向の始端から終端に向かって単位距離移動する毎に変化する旋回流の速度上昇率の増加を抑えながら速度を上昇させるように、前記サイクロン筒の流通面積減少率を始端から終端に向かって減少させたことを特徴とするサイクロン分離装置。
【請求項２】
前記加速領域の中央部に排気筒を設けると共に、前記加速領域の終端における前記サイクロン筒の半径の減少率よりも、前記遠心力増幅領域の始端における前記サイクロン筒の半径の減少率を大きくしたことを特徴とする請求項１記載のサイクロン分離装置。
【請求項１】
中空で且つ略錐状のサイクロン筒を有し、このサイクロン筒の内壁に沿って旋回流を発生させることで、遠心力によって旋回流中の浮遊物を分離するサイクロン分離装置において、
前記サイクロン筒が、その中心軸線方向に、上流側の加速領域と下流側の遠心力増幅領域とを配列して構成され、
前記加速領域にて、前記中心軸線方向の始端から終端に向かって旋回流の速度が上昇するように、流通面積を始端から終端に向かって減少させると共に、
前記遠心力増幅領域にて、前記中心軸線方向の始端から終端に向かって単位距離移動する毎に変化する旋回流の速度上昇率の増加を抑えながら速度を上昇させるように、前記サイクロン筒の流通面積減少率を始端から終端に向かって減少させたことを特徴とするサイクロン分離装置。
【請求項２】
前記加速領域の中央部に排気筒を設けると共に、前記加速領域の終端における前記サイクロン筒の半径の減少率よりも、前記遠心力増幅領域の始端における前記サイクロン筒の半径の減少率を大きくしたことを特徴とする請求項１記載のサイクロン分離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−２２５１３（Ｐ２０１３−２２５１３Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５９６０７（Ｐ２０１１−１５９６０７）
【出願日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（０００１０９３２５）ツインバード工業株式会社 (176)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（０００１０９３２５）ツインバード工業株式会社 (176)
【Ｆターム（参考）】
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