JP4659673B2 - サイクロン分離器 - Google Patents
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Description
中心軸が垂直に設置される円筒状の本体容器と、
本体容器の軸方向上端側に、本体容器の円周壁面に対して接線方向に設けられ、分離対象物が含まれる流体を導入する流入管と、
分離対象物が分離された流体が流出される流出管と、
本体容器の軸方向下端側に、本体容器の円周壁面に対して接線方向に設けられ、分離対象物を排出させる排出管と、
本体容器内に本体容器と同軸に設けられ、上端側に開口部が下端側に前記流出管が夫々設けられると共に、下端側が前記流出管と連結される筒状のサイクロンエレメントとを備え、
このサイクロンエレメントの外表面には軸方向上側にいくほど大径のテーパ面が形成されており、このテーパ面にリング状の突出部が設けられており、分離対象物が前記外表面に沿って上昇することを抑制可能に構成したことを特徴とするものである。
テーパ管の下端側とサイクロンエレメントの上端側に間に形成される隙間を介して分離対象物が除去された流体がサイクロンエレメントの内部から流出管へと移動するように構成し、かつ、第2テーパ面に対して流入管が向かい合うように配置されていることが好ましい。
<構成>
図1は、第1実施形態に係るサイクロン分離器の構成を示す図である。図1(a)は正面図(軸線に垂直な方向の断面図を含む)であり、(b)は側面図(軸線方向に沿った断面図を含む)である。この実施形態は、土砂(分離対象物に相当)の混じった土木工事現場における汚濁水から土砂を除去する目的で使用される。
流入管7から異物である土砂を含む水が導入されると、流入管7が本体容器1に対して接線方向に取り付けられているため、本体容器1内で旋回流が発生する。また、堤8の作用により、流入された水は、本体容器1の内壁面の方向に偏向させられる。また、堤8により、僅かに下方向にも流れを偏向させられるような形状(例えば、先端部の向きを傾斜させる)に堤8が形成されている。高速の旋回流を発生させるためには、流入される水の流速は1.5m/s以上が必要であるが、流入管7を接線方向にするだけでなく堤8を設けることで、かかる目的を達成可能となる。
図2は、第2実施形態に係るサイクロン分離器の構成を示す図である。図1に示す構造と同じ機能をする部分には同じ符号を付与し、図1と異なる部分を中心に説明する。この点は、その他の実施形態に関しても同様である。この実施形態は、メッキ工程で酸洗浄に使用する塩酸中に含まれる異物(鉄板の表面酸化物、鉄中のシリカ、炭素などの反応物やスラッジなど)を除去する目的で使用される。
本実施形態において、本体容器1、フランジ1c,1d、流入管7、流出管10、排出管9は、ガラス繊維強化不飽和ポリエステル樹脂(昭和高分子社製のリポキシH600)を使用して製作した。この材料は耐酸性に優れているという特徴がある。また、サイクロンエレメント6は、超高分子量ポリエチレン(日本ポリペンコ社製のポリペンコU−PE100)の棒材を切削加工することで製作される。この材料は、耐薬品性、耐摩耗性、機械的強度、耐疲労性に優れているという特徴がある。
流入管7から導入された流体(塩酸溶液)は、堤8の作用により本体容器1の内壁面の方向に偏向され旋回流が発生する。サイクロンエレメント6の外表面のテーパ部の作用により、乱流状態の流体は強制渦に変換され、旋回流による遠心力により、流体に含まれる流体よりも高比重の分離対象物は、本体容器1の内壁面に濃縮され、旋回しながら下方向へと沈降していく。第1実施形態に比べると、サイクロンエレメント6のテーパ部の角度が緩いため、下向きの流れの速度は比較的に遅くなっている。下方向へ移動した分離対象物は、流体と共に排出管9から排出される。
図3は、第3実施形態に係るサイクロン分離器の構成を示す図である。この実施形態は、圧縮空気供給設備の圧縮機(コンプレッサー)空気中の霧状水滴(ミスト)と油を除去する目的で使用される。空気が流体に相当する。
この実施形態では、本体容器1、フランジ1a、流入管7、排出管9、流出管10、サイクロンエレメント6はステンレス鋼(SUS410)により製作される。容器蓋2は上部が球面状に突出した形状となっている。また、底蓋4は、本体容器1内に球面状に突出した形状となっている。本体容器1は円筒状に形成され軸線が垂直になるように設置される。
流入管7から導入された分離対象物を含む空気は、テーパ管12のテーパ面に衝突し、本体容器1の内壁面の方向に偏向されると共に、本体容器1の下方向にも偏向される。高速の旋回流を発生させるためには、流入管7の入口部における流速が10m/s以上であることが必要であり、テーパ管12を設けることで、この目的を達成することができる。テーパ管12の作用により、乱流状態の空気の運動量を効果的に強制渦に変換することができる。
図4は、第4実施形態に係るサイクロン分離器の構成を示す図である。この実施形態は、圧縮空気と共に糠(ぬか)付きの米を導入して分離対象物としての米を糠から分離するものである。精米後の米の空気輸送工程において糠を除去するために用いられる。この実施形態では排出管から米が圧縮空気と共に排出され、流出管からは糠が圧縮空気と共に流出される。ただし、製品として(後工程に)必要なのは排出管9から排出される米の方である。
本体容器1の構成は第1実施形態とほぼ同じである。本体容器1、フランジ1a、流入管7、排出管9、流出管10、サイクロンエレメント6はステンレス鋼であるSUS304により製作される。サイクロンエレメント6の下端部は、溶接により底板4に固定される。また、サイクロンエレメント6の上部の中心軸には棒6fが設けられ、容器蓋2に固定される。この棒6fを設けることで、サイクロンエレメント6の振動を抑制することができる。
流入管7から導入された流体(糠の付着した米を含む圧縮空気)は、円筒部6bの作用により本体容器1の内壁面の方向に偏向され旋回流を発生させる。高速の旋回流を発生させるためには、流入管7から導入される時の流速が10m/s以上であることが必要であるが、上記円筒部6bを設けていることで、かかる目的を達成することができる。また、円筒部6bを設けることにより、乱流状態の流体の運動量を強制渦に変換する。
本実施形態について、4つの実施形態を説明してきたが、更に種々の実施形態を採用することができる。また、各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に対して採用することが可能である。また、各実施形態で導入する流体の種類については、各実施形態において説明したものに限定されるものではない。例えば、第1実施形態は、土砂を含む水を処理する例をあげて説明したが、第1実施形態の構造はかかる場合に限定されるものではなく、他の流体を導入する場合にも採用可能な構造である。この点は、他の実施形態に関しても同様である。
2 容器蓋
6 サイクロンエレメント
6a テーパ部
6b 円筒部
6c 開口部
6d 突出部
6e 羽根
7 流入管
8 堤
9 排出管
10 流出管
12 テーパ管
12a 開口部
Claims (5)
- 中心軸が垂直に設置される円筒状の本体容器と、
本体容器の軸方向上端側に、本体容器の円周壁面に対して接線方向に設けられ、分離対象物が含まれる流体を導入する流入管と、
分離対象物が分離された流体が流出される流出管と、
本体容器の軸方向下端側に、本体容器の円周壁面に対して接線方向に設けられ、分離対象物を排出させる排出管と、
本体容器内に本体容器と同軸に設けられ、上端側に開口部が下端側に前記流出管が夫々設けられると共に、下端側が前記流出管と連結される筒状のサイクロンエレメントとを備え、
このサイクロンエレメントの外表面には軸方向上側にいくほど大径のテーパ面が形成されており、このテーパ面にリング状の突出部が設けられており、分離対象物が前記外表面に沿って上昇することを抑制可能に構成したことを特徴とするサイクロン分離器。 - サイクロンエレメントは前記テーパ面の上側及び/又は下側に円筒面が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のサイクロン分離器。
- サイクロンエレメントの上側に、テーパ管が設けられ、このテーパ管は軸方向上側に行くほど大径の第2テーパ面が形成されており、かつ、この第2テーパ面は前記サイクロンエレメントのテーパ面よりも大きなテーパ角度を有し、
テーパ管の下端側とサイクロンエレメントの上端側に間に形成される隙間を介して分離対象物が除去された流体がサイクロンエレメントの内部から流出管へと移動するように構成し、かつ、第2テーパ面の高さ位置と流入管の高さ位置が同じになるように配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のサイクロン分離器。 - 本体容器と流入管の接合部に、流入管内壁面から張り出す張り出し手段を設け、この張り出し手段により、流入される流体がサイクロンエレメントに向かうことを抑制することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のサイクロン分離器。
- サイクロンエレメントの上側内部に流体の旋回を規制する旋回規制手段を設けたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のサイクロン分離器。
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