JP6501232B2 - 材料捕集装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る材料捕集装置100の構成を図1〜6に示す。なお、以下の説明において、材料捕集装置100は、捕集対象である材料としての活性炭の粒子又は粉末が空気に混合した混合気体から、活性炭を分離して捕集する装置であるものとする。
図1に示すように、材料捕集装置100は、材料捕集機構10と、材料捕集機構10の下部に接続される排出管13とを有する。排出管13の排出口13aには排出口開閉弁11が回動可能に設けられ、排出管13の内側には回動弁12が回動可能に設けられている。排出口開閉弁11と回動弁12とは接続部材14によって連動して回動可能に接続される。また、材料捕集機構10には吸気管20a及び排気管20bが接続されている。さらに、材料捕集機構10は、排気管20bを介してバキューム装置30と連通している。すなわち、活性炭が混合した混合気体は、バキューム装置30の駆動によって材料捕集機構10の内部に吸引されて遠心分離される。そして、混合気体から分離された活性炭Gは排出管13に落下する。
図2及び3に示すように、材料捕集機構10は、まず吸気管20a及び排気管20bが接続される遠心分離機構5を有している。遠心分離機構5は、略円筒形状の外円筒部15と、外円筒部15の径方向内側に設けられる略円筒形状の内円筒部17とを有する。吸気管20aは外円筒部15の側面に接続されており、排気管20bは内円筒部17の上部に接続されている。吸気管20aには、遠心分離機構5の外円筒部15の内部に連通する流入口21aが形成される。また、排気管20bには、遠心分離機構5の内円筒部17の内部に連通する流出口21bが形成されている。そして、吸気管20aの流入口21aから流入した混合気体は、外円筒部15と内円筒部17との間で高速回転し、混合気体に含まれる活性炭は遠心分離される。外円筒部15の半径は、混合気体に含まれる活性炭の質量によって決まる。また、外円筒部15の長さは、吸気管20aから流入した混合気体が1回転程度回転することができる長さとする。さらに、内円筒部17の半径は、混合気体に含まれる活性炭の質量及び活性炭の粒子の大きさによって決められる。また、遠心分離された後の混合気体が内円筒部17を通って排気管20bに流入しやすくなるよう、内円筒部17の長さは外円筒部15の長さよりも短くなっている。
また、遠心分離機構5、減速管16及び排出管13とは、洗浄がしやすいように互いに分離可能に接続されている。
さらに、以下の説明において、排出管13が延長する方向をY方向とする。
また、回動弁12の径の大きさR2は、Y方向における排出口開閉弁11の回動中心11aから回動弁12の回動中心12aまでの高さH、すなわちH1よりも小さく、R2<H1の関係を満たす。
また、接続部材14の他端は回動弁12の外縁部分に接続される。ここで、回動弁12の外縁部分において、接続部材14の他端が接続されている箇所を第二接続部12bとする。第二接続部12bは、回動中心12aとは回動弁12の中心を挟んで反対側に位置するように設けられている。
そして、排出口開閉弁11の回動中心11aと第一接続部11bとの距離V1、回動弁12の回動中心12aと第二接続部12bとの距離V2、回動中心11aから回動中心12aまでの高さH1及び接続部材14の長さL1は、(V2+L1)<(V1+H1)の関係を満たしている。
まず、バキューム装置30が駆動して、外部の混合気体が吸気管20aの流入口21aを介して材料捕集機構10の遠心分離機構5の内部に吸引される。遠心分離機構5の内部に流入した混合気体は、外円筒部15と内円筒部17との間で図3に示すように1回転以上高速回転し、活性炭が遠心分離される。そして、活性炭が分離された後の空気は、内円筒部17の内側を流通し、流出口21bを介して排気管20bに流入してバキューム装置30に吸引される。
この発明の実施の形態2に係る材料捕集装置200の構成を図7〜10に示す。なお、図1〜6の参照符号と同一の符号は同一又は同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
図7に示すように、Y方向における排出口開閉弁11の回動中心11aから回動弁12の回動中心12cまでの高さH-=H2である。ここで、回動弁12の径の大きさR2は、Y方向における排出口開閉弁11の回動中心11aから回動弁12の回動中心12cまでの高さH、すなわちH2よりも大きく、R2>H2の関係を満たす。そのため、排出口開閉弁11が閉状態の時、回動弁12の外縁部分は第二接続部12bを介して排出口開閉弁11の上面11dに当接している。
材料捕集装置100と同様に、材料捕集装置200の材料捕集機構10で分離された材料である活性炭Gは排出管13の内部に落下する。そして、活性炭Gは、排出管13の内部で斜めになった回動弁12の上面を滑り落ちるため、排出口開閉弁11の上面11dのうち、回動弁12の上面と排出管13の内周面との間の領域Pに集中的に貯留される。そして、排出口開閉弁11の上に貯留される活性炭Gが一定量以上に達すると、排出口開閉弁11は活性炭Gの重さによって、図8に示すように、開方向D1に回動する。これとともに、回動弁12も接続部材214を介して排出口開閉弁11に引っ張られ、開方向D2に回動する。ここで、(V2+L2)<(V1+H2)の関係により、排出口開閉弁11は、回動弁12及び接続部材214の張力によって完全には開き切らず、排出口13aとの間に所定の角度Θ2をなした状態で一旦停止する。なお、この時の排出口開閉弁11と排出口13aとの角度Θ2は、図4に示す材料捕集装置100の排出口開閉弁11と排出口13aとの角度Θ1よりも大きい。
また、排出口13aが開状態の時は、排出口開閉弁11は排出口13aとの間に所定の角度Θ2をなした状態で一旦停止するが、回動中心11aから回動中心12cまでの高さH2が、回動弁12の直径R2よりも小さいため、角度Θ2は角度Θ1よりも大きくなる。従って、排出口開閉弁11は排出口13aに対してより大きく開くため、排出管13に貯留された活性炭Gをより取り出しやすくなる。
この発明の実施の形態3に係る材料捕集装置300の構成を図11に示す。なお、図1〜10の参照符号と同一の符号は同一又は同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
遠心分離機構5に接続される排気管20bの下流側には、第二材料捕集機構50が接続される。第二材料捕集機構50は、略円筒形状の第二遠心分離機構55と、第二遠心分離機構55の下に設けられる略円筒形状の減速管56とを有する。減速管56の径の大きさは、第二遠心分離機構55の径の大きさよりも大きい。また、第二遠心分離機構55は、略円筒形状の外円筒部45と、外円筒部45の径方向内側に設けられる内円筒部47とを有する。排気管20bは外円筒部45の側面に接続されている。また、内円筒部47の上部には第二排気管31が接続されている。さらに、第二排気管31は下流側においてバキューム装置30に接続される。
Claims (5)
- 捕集対象である材料が空気に混合した混合気体を吸引するバキューム装置と、
前記バキューム装置が吸引する前記混合気体から前記材料を遠心分離する遠心分離機構と、
前記遠心分離機構の内部と外部とを連通させるとともに、遠心分離された前記材料を前記外部に排出する排出管と、
前記排出管の排出口に回動可能に設けられるとともに、前記排出口を開閉可能に被覆する排出口開閉弁と、
前記排出管の内部に回動可能に設けられるとともに、前記排出管の内径よりも小さい径を有する回動弁と、
前記排出口開閉弁と前記回動弁とを互いに連動して回動可能に接続させる接続部材とを備え、
前記排出口が閉状態の時は、遠心分離された前記材料は前記排出口開閉弁の上に貯留され、貯留される前記材料の量が所定量以上になると、前記排出口開閉弁は前記排出口を開状態とする方向に回動し、
前記排出口が開状態の時は、前記遠心分離機構の内部の負圧によって前記回動弁が回動することにより、前記排出口開閉弁は前記排出口を閉状態とする方向に回動する材料捕集装置。 - 前記接続部材は、一端が前記排出口開閉弁の第一接続部に接続されるとともに他端が前記回動弁の第二接続部に接続され、
前記排出管の延長方向における前記排出口開閉弁の回動中心から前記回動弁の回動中心までの高さH、前記排出口開閉弁の前記回動中心から前記第一接続部までの長さV1、前記回動弁の前記回動中心から前記第二接続部までの長さV2、及び前記接続部材の長さLは、
(V2+L)<(V1+H)
の関係を満たす請求項1に記載の材料捕集装置。 - 前記回動弁の径の大きさR2は、前記排出管の前記延長方向における前記排出口開閉弁の前記回動中心から前記回動弁の前記回動中心までの高さHよりも小さい請求項2に記載の材料捕集装置。
- 前記回動弁の径の大きさR2は、前記排出管の前記延長方向における前記排出口開閉弁の前記回動中心から前記回動弁の前記回動中心までの高さHよりも大きい請求項2に記載の材料捕集装置。
- 前記遠心分離機構には、前記材料が遠心分離された後の前記混合気体が排気される排気管が接続され、前記排気管には前記混合気体に残留する前記材料をさらに遠心分離する別の遠心分離機構が接続される請求項1〜4のいずれか一項に記載の材料捕集装置。
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