WO2020241104A1 - 分離システム - Google Patents
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
- B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
- B01D45/14—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by rotating vanes, discs, drums or brushes
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B5/00—Other centrifuges
- B04B5/12—Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers
Definitions
- the present invention relates to a separation system. More specifically, the present invention relates to a separation system that separates a solid contained in a gas from the gas.
- a separating device including a rotor, a frame body, a plurality of partition plates (blades), a plurality of flow paths, and a rotating plate to separate a solid from a gas is known (see Patent Document 1). ).
- the frame is cylindrical.
- the frame body surrounds the rotor and is arranged coaxially with the rotor.
- a plurality of partition plates are arranged in the space between the rotor and the frame body to divide the space.
- Each of the plurality of flow paths is defined by two adjacent partition plates, a rotor, and a frame body among the plurality of partition plates.
- the rotating plate is annular.
- the rotating plate is connected to a plurality of partition plates.
- Each of the plurality of partition plates is connected to a rotor.
- the first end side of the rotor is the upstream side and the second end side of the rotor is the downstream side in the direction along the rotation center axis of the rotor.
- the separation device is located on the rotation center axis side of the plurality of partition plates on the downstream side of each of the plurality of flow paths, communicates with at least one of the plurality of flow paths, and is opened in a direction orthogonal to the rotation center axis.
- At least one central outlet and the downstream side of each of the plurality of flow paths are outside the plurality of partition plates in a direction orthogonal to the rotation center axis, and communicate with at least one of the plurality of flow paths. It is provided with an outer peripheral outlet that is open in a direction orthogonal to the rotation center axis.
- the rotating plate has a size that covers a plurality of partition plates and spaces on the downstream side of each of the plurality of flow paths.
- the rotating plate is arranged so that the thickness direction of the rotating plate is aligned with the direction along the rotation center axis of the rotor. Therefore, the separation device described in Patent Document 1 can efficiently separate a solid from a gas, but the pressure loss becomes large.
- the purpose of the present disclosure is to provide a separation system capable of improving separation performance while suppressing pressure loss.
- the separation system includes a tubular body and a rotating body.
- the tubular body has a gas inlet at the first end and a gas outlet at the second end, and penetrates in an axially intersecting direction between the first end and the second end. It has a plurality of discharge holes.
- the rotating body is arranged inside the cylinder body, and can rotate about the rotation center axis along the axial direction of the cylinder body.
- the rotating body has blades that generate an air flow that swirls inside the cylinder when the rotating body rotates.
- the cylinder is longer than the rotating body in the axial direction.
- the separation system further comprises a cylindrical inner cylinder.
- the inner cylinder portion is located inside the cylinder body between the rotating body in the axial direction and the outlet.
- the inner space of the inner cylinder is connected to the inner space of the cylinder.
- the separation system includes a cylinder body and an inner cylinder portion.
- the tubular body has a gas inlet at the first end and a gas outlet at the second end, and penetrates in an axially intersecting direction between the first end and the second end.
- the inner cylinder portion is arranged inside the cylinder body and is shorter than the cylinder body in the axial direction.
- the separation system divides the airflow that flows in from the inflow port of the cylinder and swirls into a first airflow that passes through the inside of the inner cylinder and a second airflow that passes through the outside of the inner cylinder. The airflow is discharged from the discharge hole.
- the separation system of the present disclosure makes it possible to improve the separation performance while suppressing the pressure loss.
- FIG. 1 is a partially broken perspective view of the separation system according to the first embodiment.
- FIG. 2A is a front view of the separation system.
- FIG. 2B is a left side view of the separation system.
- FIG. 2C is a right side view of the separation system.
- FIG. 3 shows the separation system and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2C.
- FIG. 4 shows the separation system and is a sectional view taken along line BB of FIG. 2A.
- FIG. 5 is a perspective view of the cylinder in the separation system.
- FIG. 6 is a partially broken perspective view of the separation system according to the second embodiment.
- FIG. 7A is a front view of the separation system.
- FIG. 7B is a left side view of the separation system.
- FIG. 7A is a front view of the separation system.
- FIG. 7B is a left side view of the separation system.
- FIG. 7C is a right side view of the separation system.
- FIG. 8 shows the separation system and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 7C.
- FIG. 9 shows the separation system and is a sectional view taken along line BB of FIG. 7A.
- FIG. 10 is an explanatory diagram of a main part of the separation system.
- FIG. 11 is a graph showing the relationship between the position of the upstream end of the inner cylinder portion with respect to the rotating body and the dust removal rate when viewed from the axial direction of the cylinder with respect to the separation system.
- FIG. 12 is a partially broken perspective view of the separation system according to the third embodiment.
- FIG. 13 is a right side view of the separation system.
- FIG. 14 shows the separation system and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
- FIG. 15 is a right side view of the separation system according to the fourth embodiment.
- FIG. 16 shows the separation system and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
- FIG. 17 is a partially broken perspective view of the separation system according to the fifth embodiment.
- FIG. 18 is a right side view of the separation system.
- FIG. 19 shows the separation system and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
- FIG. 1 is a partially broken perspective view of the separation system 1 according to the first embodiment.
- FIG. 2A is a front view of the separation system 1.
- FIG. 2B is a left side view of the separation system 1.
- FIG. 2C is a right side view of the separation system 1.
- FIG. 3 shows the separation system and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2C.
- FIG. 4 shows the separation system and is a sectional view taken along line BB of FIG. 2A.
- FIG. 5 is a perspective view of the cylinder in the separation system.
- the separation system 1 is provided, for example, on the upstream side of an air conditioner having a ventilation function, and separates solids in air (gas).
- the air conditioner is, for example, a blower that blows air from the upstream side to the downstream side.
- the blower is, for example, an electric fan.
- the air conditioning equipment is not limited to the blower, and may be, for example, a ventilation device, an air conditioner, an air supply cabinet fan, an air conditioning system including a blower and a heat exchanger, or the like.
- the flow rate of air flowing through the separation system 1 by the air conditioning equipment is, for example, 100 m 3 / h to 300 m 3 / h.
- the flow rate of air flowing through the separation system 1 is substantially the same as the flow rate of air flowing through the air conditioning equipment.
- the separation system 1 includes a tubular body 2 and a rotating body 3.
- the tubular body 2 has a gas inlet 23 at the first end 21 and a gas outlet 24 at the second end 22.
- the tubular body 2 has a discharge hole 25 penetrating in a direction intersecting the axial direction of the tubular body 2 (thickness direction of the tubular body 2).
- the discharge hole 25 is a hole for discharging a solid contained in air to the outside of the cylinder 2, for example.
- the discharge hole 25 connects the inner space of the cylinder 2 and the outer space of the cylinder 2. In other words, the discharge hole 25 communicates the inside and outside of the cylinder 2.
- the rotating body 3 is arranged inside the tubular body 2.
- the rotating body 3 has blades 36 that generate an air flow that swirls in the tubular body 2 when the rotating body 3 rotates.
- a flow path 200 from the inflow port 23 to the outflow port 24 is formed between the tubular body 2 and the rotating body 3.
- the separation system 1 further includes a motor 4.
- the motor 4 rotates the rotating body 3.
- the separation system 1 further includes a shaft 7 connected to both the rotating body 3 and the rotating shaft 42 (see FIG. 3) of the motor 4.
- the separation system 1 further includes a cylindrical inner cylinder portion 5.
- the inner cylinder portion 5 is located inside the cylinder 2 between the rotating body 3 and the outflow port 24 in the axial direction of the cylinder 2.
- the inner space of the inner cylinder portion 5 is connected to the inner space of the cylinder body 2.
- the separation system 1 further includes a housing 6.
- the housing 6 is arranged outside the tubular body 2 and accommodates the tubular body 2.
- the separation system 1 further includes an exhaust duct 9.
- the exhaust duct 9 is connected to the housing 6 on the outside of the inner cylinder portion 5.
- the inner space of the exhaust duct 9 is connected to the space between the housing 6 and the cylinder 2.
- the separation system 1 can flow the air that has flowed into the flow path 200 from the upstream side to the downstream side of the flow path 200 while spirally rotating around the rotating body 3.
- the "upstream side” here means the upstream side (primary side) when viewed in the direction of air flow.
- downstream side means the downstream side (secondary side) when viewed in the direction of air flow.
- Examples of the solid in the air include fine particles, dust and the like.
- Examples of the fine particles include particulate matter and the like.
- Particulate matter includes primary particles that are directly released into the air as fine particles, secondary particles that are released into the air as a gas and are produced as fine particles in the air, and the like.
- Examples of the primary particles include soil particles (yellow sand and the like), dust, plant particles (pollen and the like), animal particles (mold spores and the like), soot and the like.
- Examples of the particle size classification include PM (Particulate Matter) 1.0, PM2.5 (microparticulate matter), PM10, SPM (Suspended Particulate Matter, suspended particulate matter) and the like. ..
- PM1.0 is fine particles that pass through a sizing device having a particle size of 1.0 ⁇ m and a collection efficiency of 50%.
- PM2.5 is fine particles that pass through a sizing device having a particle size of 2.5 ⁇ m and a collection efficiency of 50%.
- PM10 is a fine particle that permeates a sizing device having a particle size of 10 ⁇ m and a collection efficiency of 50%.
- SPM is a fine particle that permeates a sizing device having a particle diameter of 10 ⁇ m and a collection efficiency of 100%, corresponds to PM6.5-7.0, and is a little smaller than PM10.
- the separation system 1 includes a cylinder body 2, a rotating body 3, an inner cylinder portion 5, a housing 6, a motor 4, and a shaft 7.
- the tubular body 2 is formed in a cylindrical shape.
- the tubular body 2 has a gas inlet 23 at the first end 21 and a gas outlet 24 at the second end 22.
- the material of the cylinder 2 is, for example, ABS resin.
- the tubular body 2 has a discharge hole 25 penetrating between the first end 21 and the second end 22 of the tubular body 2 in a direction intersecting the axial direction of the tubular body 2.
- the tubular body 2 has a plurality of discharge holes 25 (44 in the illustrated example).
- Each of the plurality of discharge holes 25 has a substantially quarter arc shape, as shown in FIG.
- Each of the plurality of discharge holes 25 is arranged in the circumferential direction and the axial direction of the tubular body 2.
- the plurality of discharge holes 25 are located outside the discharge holes 25 of the first group (32 in the illustrated example) located outside the rotating body 3 and outside the inner cylinder portion 5.
- the rotating body 3 is arranged coaxially with the cylinder 2 inside the cylinder 2. "Arranged coaxially with the cylinder 2" means that the rotating body 3 uses the rotation center axis A3 of the rotating body 3 (see FIG. 3) as the center axis A2 of the cylinder 2 (see FIG. 3). It means that they are arranged so as to be aligned. As shown in FIGS. 2C, 3 and 4, the rotating body 3 has a plurality of blades 36 and a rotating body main body (hub) 30. The base ends 361 of the plurality of blades 36 are connected to the rotating body body 30.
- the rotating body body 30 has a columnar shape.
- the material of the rotating body body 30 is, for example, a polycarbonate resin.
- the length of the rotating body 3 is shorter than the length of the tubular body 2 in the direction along the rotation center axis A3 of the rotating body 3.
- the rotating body body 30 has a first end 31 on the inflow port 23 side and a second end 32 on the outflow port 24 side.
- the first end 31 of the rotating body body 30 is arranged near the inflow port 23 in the axial direction of the tubular body 2 (the direction along the central axis A2 of the tubular body 2).
- the second end 32 of the rotating body body 30 is arranged near the outflow port 24 in the axial direction of the tubular body 2.
- a plurality of blades are arranged between the cylinder 2 and the rotating body 30.
- Each of the plurality of blades 36 has a base end 361 and a tip end 362.
- the base ends 361 of the plurality of blades 36 are connected to the rotating body main body 30.
- Each of the plurality of blades 36 is formed from the first end 31 to the second end 32 of the rotating body body 30.
- the material of the plurality of blades 36 is, for example, a polycarbonate resin.
- the material of the rotating body body 30 and the material of the plurality of blades 36 are the same, but may be different.
- Each of the plurality of blades 36 has a flat plate shape.
- Each of the plurality of blades 36 is arranged in parallel with the rotation center axis A3 of the rotating body 3 in the space (flow path 200) between the outer peripheral surface 37 of the rotating body body 30 and the inner peripheral surface 27 of the tubular body 2.
- each of the plurality of blades 36 is arranged so that a gap is formed between the tip end 362 of the blade 36 and the inner peripheral surface 27 of the tubular body 2.
- Each of the plurality of blades 36 is arranged so as to intersect in a direction along the circumferential direction of the rotating body main body 30.
- the plurality of blades 36 are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction of the rotating body main body 30.
- the "equal angle interval" here is not limited to the case where the angle interval is exactly the same, and may be, for example, an angle interval including an error within a predetermined error range.
- each of the plurality of blades 36 of the rotating body 3 when viewed from the outlet 24 side in the axial direction of the tubular body 2, each of the plurality of blades 36 of the rotating body 3 with respect to one radial direction of the rotating body main body 30. It is tilted in the rotation direction R1 by a predetermined angle (for example, 45 degrees).
- the predetermined angle is not limited to 45 degrees, and may be, for example, an angle within the range of 10 degrees to 80 degrees.
- the rotating body 3 is connected to the rotating shaft 42 of the motor 4 via a shaft 7. More specifically, in the separation system 1, the rotating body 3 is connected to the shaft 7, and the shaft 7 is connected to the rotating shaft 42 of the motor 4. As a result, the rotating body 3 can rotate together with the rotating shaft 42 and the shaft 7 of the motor 4. In the separation system 1, the rotating shaft 42 and the shaft 7 are arranged so as to be aligned with each other.
- the motor 4 rotates the rotating body 3 around the rotation center axis A3 of the rotating body 3.
- the rotation speed of the rotating body 3 is, for example, 1500 rpm (revolutions per minutes) to 3000 rpm.
- the motor 4 is, for example, a DC motor.
- the motor 4 is driven by, for example, an external drive circuit.
- the motor 4 includes a motor main body 41 and the above-mentioned rotating shaft 42 having a part protruding from the motor main body 41.
- the rotating shaft 42 has a columnar shape.
- the motor 4 is arranged on the upstream side of the rotating body 3.
- the shaft 7 has a rod shape and has a first end 71 of the inflow port 23 and the outflow port 24 of the tubular body 2 located on the inflow port 23 side, and a second end 72 located on the outflow port 24 side. ..
- the material of the shaft 7 is, for example, stainless steel.
- the shaft 7 is arranged so that its axis coincides with the rotation center axis A3 of the rotating body 3.
- the first end 71 of the shaft 7 is located in the rotating body main body 30, and the second end 72 of the shaft 7 is located on the outlet 24 side of the cylinder 2.
- the separation system 1 includes a bearing 8 that rotatably supports the shaft 7.
- the bearing 8 rotatably supports the second end 72 of the shaft 7.
- the separation system 1 further includes a first cover 11 and a second cover 12.
- the first cover 11 is arranged on the upstream side of the tubular body 2.
- the second cover 12 is arranged on the downstream side of the tubular body 2.
- the housing 6 is cylindrical and has a first end 61 and a second end 62.
- the housing 6 is arranged coaxially with the tubular body 2. “Arranged coaxially with the tubular body 2” means that the housing 6 is arranged so that the central axis of the cylindrical housing 6 is aligned with the central axis A2 (see FIG. 3) of the tubular body 2. Means to be.
- the motor 4 is detachably attached to the first cover 11.
- the motor 4 is fixed to the first cover 11 by, for example, a plurality of screws.
- the bearing 8 is fixed to the second cover 12.
- the first cover 11 has an annular groove 114 that positions the first end 21 of the tubular body 2 and an annular groove 114 that positions the first end 61 of the housing 6.
- the groove 115 and the groove 115 are formed.
- the second cover 12 has an annular groove 124 that positions the second end 22 of the tubular body 2 and an annular groove 124 that positions the second end 62 of the housing 6. Grooves 125 and are formed.
- the outer peripheral shape of the first cover 11 when viewed from the axial direction of the tubular body 2 is, for example, a square shape (see FIG. 2B).
- the first cover 11 has a first frame portion 111, a first mounting portion 112, and four first beam portions 113.
- the outer peripheral shape of the first frame portion 111 is the same as the outer peripheral shape of the first cover 11.
- the inner peripheral shape of the first frame portion 111 is a circular shape.
- the inner diameter of the first frame portion 111 is larger than the outer diameter of the rotating body main body 30 and smaller than the inner diameter of the tubular body 2.
- the first mounting portion 112 has a disk shape and is arranged inside the first frame portion 111.
- a motor 4 is attached to the first attachment portion 112.
- the four first beam portions 113 connect the first frame portion 111 and the first mounting portion 112.
- the four first beam portions 113 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the first mounting portion 112.
- the material of the first cover 11 is, for
- the outer peripheral shape of the second cover 12 is square when viewed from the axial direction of the tubular body 2 (see FIG. 2C).
- the second cover 12 has a second frame portion 121, a second mounting portion 122, and four second beam portions 123.
- the outer peripheral shape of the second frame portion 121 is the same as the outer peripheral shape of the second cover 12.
- the inner peripheral shape of the second frame portion 121 is a circular shape.
- the inner diameter of the second frame portion 121 is smaller than the inner diameter of the tubular body 2, is the same as the inner diameter of the inner cylinder portion 5, and is larger than the outer diameter of the rotating body main body 30.
- the second mounting portion 122 has a disk shape and is arranged inside the second frame portion 121.
- a bearing 8 is attached to the second attachment portion 122.
- the bearing 8 is a rolling bearing, and is attached to the second mounting portion 122 by being press-fitted into the recess of the second mounting portion 122.
- the four second beam portions 123 connect the second frame portion 121 and the second mounting portion 122.
- the four second beam portions 123 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the second mounting portion 122.
- the material of the second cover 12 is, for example, aluminum.
- the first frame portion 111 of the first cover 11 and the second frame portion 121 of the second cover 12 are connected via, for example, a plurality of rod-shaped connecting members arranged so as to surround the housing 6.
- the inner cylinder portion 5 is located inside the cylinder body 2 between the rotating body 3 and the outlet 24 in the axial direction of the cylinder body 2.
- the inner cylinder portion 5 has an upstream end 51 on the rotating body 3 side and a downstream end 52 on the outflow port 24 side.
- the inner cylinder portion 5 is fixed to, for example, the second cover 12. More specifically, in the inner cylinder portion 5, for example, the downstream end 52 of the inner cylinder portion 5 is fixed to the four second beam portions 123 of the second cover 12.
- the inner diameter of the inner cylinder portion 5 is constant regardless of the position of the cylinder body 2 in the axial direction.
- the inner diameter of the inner cylinder portion 5 is smaller than the inner diameter of the cylinder body 2 and larger than the outer diameter of the rotating body main body 30. Therefore, the inner space of the inner cylinder portion 5 is connected to the inner space of the cylinder body 2.
- the material of the inner cylinder portion 5 is, for example, ABS (Acrylonitril Butadiene Style) resin.
- the separation system 1 has a space S1 (see FIG. 3) formed between the inner cylinder portion 5 and the cylinder body 2 and connected to the discharge hole 25.
- the space S1 is surrounded by the inner cylinder portion 5, the cylinder body 2, and the second cover 12.
- the space S1 also has a function as a pool where solids stay.
- the motor 4 since the motor 4 is arranged on the upstream side of the tubular body 2, the motor 4 is arranged inside the inner cylinder portion 5 as compared with the case where the motor 4 is arranged inside the inner cylinder portion 5. A larger cavity 10 is formed. In the separation system 1, only the cavity 10 is formed without any separate member intervening between the portion of the shaft 7 located inside the inner cylinder portion 5 and the inner cylinder portion 5.
- the housing 6 is arranged on the outside of the tubular body 2 and houses the tubular body 2.
- the housing 6 has a cylindrical shape.
- the inner diameter of the housing 6 is constant regardless of the position of the tubular body 2 in the axial direction.
- the inner diameter of the housing 6 is larger than the outer diameter of the tubular body 2.
- the material of the housing 6 is, for example, ABS resin.
- the exhaust duct 9 is connected to the housing 6 on the outside of the inner cylinder portion 5.
- the inner space of the exhaust duct 9 is connected to the space between the housing 6 and the cylinder 2.
- the housing 6 has an exhaust hole 65 (see FIG. 4) between the first end 61 and the second end 62 in the axial direction of the housing 6.
- the exhaust duct 9 is connected to the peripheral edge of the exhaust hole 65 on the outer peripheral surface 66 of the housing 6, for example.
- the exhaust duct 9 is a duct for discharging the solid contained in the gas discharged into the housing 6 from the discharge hole 25 of the tubular body 2 to the outside of the housing 6.
- the exhaust duct 9 extends from the outer peripheral surface 66 of the housing 6 in the direction along the tangential direction of the outer peripheral surface 66 when viewed from the axial direction of the tubular body 2.
- the tangential direction is a direction along the rotation direction R1 of the rotating body 3.
- the exhaust hole 65 of the housing 6 and at least a part of at least one exhaust hole 25 of the cylinder 2 overlap.
- the rotation direction R1 of the rotating body 3 connected to the shaft 7 is the same as the rotation direction of the rotation shaft 42 of the motor 4.
- the rotation direction R1 of the rotating body 3 is, for example, a clockwise direction when viewed from the outlet 24 side of the tubular body 2.
- the rotational angular velocity of the rotating body 3 is the same as the rotational angular velocity of the rotating shaft 42 of the motor 4.
- the rotating body 3 having the blades 36 rotates to apply a force in the rotation direction around the rotation center axis A3 to the air flowing into the inner space (flow path 200) of the cylinder 2. It becomes possible.
- the rotation of the rotating body 3 having the blades 36 causes the velocity vector of the air flowing in the inner space of the tubular body 2 to be the velocity component in the direction parallel to the rotation center axis A3 and the rotation center axis A3. It will have a velocity component in the rotation direction around it.
- the rotating body 3 having the blades 36 rotates to generate a swirling air flow in the tubular body 2.
- the swirling airflow is a three-dimensional spirally rotating airflow.
- outside air flows into the inflow port 23 of the cylinder 2 through the space inside the first frame portion 111.
- the space inside the first frame portion 111 is surrounded by the first frame portion 111 of the first cover 11, the first mounting portion 112, and two adjacent first beam portions 113 of the four first beam portions 113. Including the space.
- the solid contained in the air flowing into the cylinder 2 spirally rotates in the inner space (flow path 200) of the cylinder 2 from the rotation central axis A3 of the rotating body 3 to the inner peripheral surface of the cylinder 2. Receives centrifugal force in the direction toward 27.
- the solid subjected to the centrifugal force moves toward the inner peripheral surface 27 of the tubular body 2 and spirally rotates around the inner peripheral surface 27 of the tubular body 2 along the inner peripheral surface 27.
- a part of the solid in the air is discharged from the discharge hole 25 on the way through the inner space of the cylinder 2.
- a swirling airflow (swirl flow) is generated inside the cylinder 2. Therefore, a part of the solid (dust, etc.) in the air that has flowed into the cylinder 2 from the inflow port 23 of the cylinder 2 is discharged through the discharge hole 25, and the solid (dust, etc.) is separated (removed). A part of the air (purified air) flows out from the outlet 24 of the cylinder 2.
- the separation system 1 since the separation system 1 includes the inner cylinder portion 5, as shown in FIG. 3, the first air flow F1 in which the airflow F0 swirling inside the cylinder 2 passes through the inside of the inner cylinder portion 5. And a second airflow F2 passing through the outside of the inner cylinder portion 5.
- the second air flow F2 is discharged from the discharge hole 25 of the cylinder body 2 on the outside of the inner cylinder portion 5.
- the solid that is swirling around the rotating body 3 and is not discharged from the discharge hole 25 is the inner cylinder portion 5. It becomes easy to be guided to the outside of.
- the separation efficiency tends to increase as the rotation speed of the rotating body 3 increases. Further, regarding the separation characteristics of the separation system 1, the separation efficiency tends to increase as the particle size increases.
- the rotation speed of the rotating body 3 is set so as to separate fine particles having a specified particle size or larger.
- the fine particles having a specified particle size for example, particles having an aerodynamic particle diameter of 0.3 ⁇ m to 10 ⁇ m are assumed.
- the "aerodynamic particle diameter" means the diameter of a particle whose aerodynamic behavior is equivalent to a spherical particle having a specific gravity of 1.0.
- the aerodynamic particle size is the particle size obtained from the sedimentation rate of the particles.
- fine particles having a smaller particle size than the fine particles that are supposed to be separated by the separation system 1 (in other words, separating by the separation system 1). Fine particles with a mass smaller than the assumed mass of fine particles) can be mentioned.
- the separation system 1 includes a tubular body 2 and a rotating body 3.
- the tubular body 2 has a gas inlet 23 at the first end 21 and a gas outlet 24 at the second end 22, and intersects the first end 21 and the second end 22 in the axial direction. It has a discharge hole 25 penetrating in the direction of gas.
- the rotating body 3 is arranged inside the tubular body 2 and can rotate about the rotation central axis A3 along the axial direction of the tubular body 2.
- the rotating body 3 generates an air flow F0 that swirls in the cylinder 2 when the rotating body 3 rotates.
- the tubular body 2 is longer than the rotating body 3 in the axial direction.
- the separation system 1 further includes a cylindrical inner cylinder portion 5.
- the inner cylinder portion 5 is located inside the cylinder 2 between the rotating body 3 and the outflow port 24 in the axial direction of the cylinder 2.
- the inner space of the inner cylinder portion 5 is connected to the inner space of the cylinder body 2.
- the separation system 1 according to the first embodiment can improve the separation performance while suppressing the pressure loss.
- the separation system 1 according to the first embodiment can suppress the pressure loss.
- the load on the motor 4 can be reduced and the power consumption can be reduced.
- the separation system 1 according to the first embodiment can improve the separation performance.
- the size of the rotating body 3 is reduced (the length of the rotating body 3 is reduced in the direction along the rotation center axis A3, and the outer diameter of the rotating body 3 is reduced. It is also possible to reduce the diameter (at least one of them).
- the outer diameter of the rotating body 3 can be shortened, for example, by reducing the outer diameter of the cylindrical rotating body main body 30 of the rotating body 3.
- the separation system 1 according to the first embodiment further includes a housing 6. As a result, it is possible to prevent the solid discharged from the discharge hole 25 of the tubular body 2 from scattering.
- the separation system 1 according to the first embodiment further includes an exhaust duct 9. Therefore, the solid discharged from the discharge hole 25 of the tubular body 2 is easily discharged through the exhaust duct 9. As a result, the separation system 1 can reduce the pressure loss as compared with the separation device provided with the mesh filter for capturing the solid discharged from the discharge hole 25.
- the configurations other than the tubular body 2 may not be particularly limited.
- the separation system 1 includes a tubular body 2 and an inner tubular portion 5.
- the tubular body 2 has a gas inlet 23 at the first end 21 and a gas outlet 24 at the second end 22, and intersects the first end 21 and the second end 22 in the axial direction. It has a discharge hole 25 penetrating in the direction of gas.
- the inner cylinder portion 5 is arranged inside the cylinder body 2 and is shorter than the cylinder body 2 in the axial direction of the cylinder body 2.
- the airflow F0 see FIG. 3 that flows in from the inflow port 23 of the cylinder 2 and swirls is inside the first airflow F1 (see FIG.
- the second airflow F2 is discharged from the discharge hole 25 separately from the second airflow F2 (see FIG. 3) passing through the outside of the tubular portion 5.
- the separation system 1 can improve the separation performance while suppressing the pressure loss.
- the separation system 1 is, for example, upstream of an air filter such as a HEPA filter (high efficacy partial air filter) arranged on the upstream side of an air conditioning facility in an air purification system installed in a facility or the like. Place it on the side and use it.
- an air filter such as a HEPA filter (high efficacy partial air filter) arranged on the upstream side of an air conditioning facility in an air purification system installed in a facility or the like. Place it on the side and use it.
- the "facility” referred to in this disclosure is, for example, a data center, a hospital, an office building, a factory, a commercial complex, an art museum, a museum, an amusement facility, a theme park, an airport, a railway station, a dome stadium, a hotel, a house, etc.
- the "facility” may be, for example, a moving body such as a ship or a railroad vehicle.
- a "HEPA filter” is an air filter having a particle collection rate of 99.97% or more and an initial pressure loss of 245 Pa or less with respect to particles having a particle size of 0.3 ⁇ m at a rated flow rate.
- the air filter does not require 100% particle collection efficiency as an essential condition.
- the air purification system is not limited to a configuration in which the air filter and the air conditioning equipment are housed in different housings, and the air filter may be provided in the housing of the air conditioning equipment.
- the air conditioner may be equipped with an air filter in addition to the blower.
- FIG. 6 is a partially broken perspective view of the separation system 1A according to the second embodiment.
- FIG. 7A is a front view of the separation system 1A.
- FIG. 7B is a left side view of the separation system 1A.
- FIG. 7C is a right side view of the separation system 1A.
- FIG. 8 shows the separation system 1A and is a sectional view taken along line AA of FIG. 7C.
- FIG. 9 shows the separation system 1A and is a sectional view taken along line BB of FIG. 7A.
- the same components as those of the separation system 1 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
- the separation system 1A according to the second embodiment is different from the separation system 1 according to the first embodiment in that the inner cylinder portion 5A is provided instead of the inner cylinder portion 5 of the separation system 1 according to the first embodiment. ..
- the inner cylinder portion 5A is located inside the cylinder body 2 between the rotating body 3 in the axial direction of the cylinder body 2 and the outflow port 24.
- the inner cylinder portion 5A has an upstream end 51A on the rotating body 3 side and a downstream end 52A on the outflow port 24 side.
- the inner cylinder portion 5A has a cylindrical shape having a shape different from that of the inner cylinder portion 5, and includes an enlarged diameter portion 53A.
- the inner and outer diameters of the enlarged diameter portion 53A increase as they approach the outlet 24 of the tubular body 2 in the axial direction of the tubular body 2.
- the inner cylinder portion 5A may have a portion having a constant inner diameter and a constant outer diameter in addition to the diameter-expanded portion 53A in the axial direction of the cylinder body 2.
- the inner diameter of the upstream end 51A of the inner cylinder portion 5A is larger than the outer diameter of the rotating body main body 30.
- the outer diameter of the upstream end 51A is smaller than the inner diameter of the tubular body 2.
- the inner diameter of the downstream end 52A of the inner cylinder portion 5A is larger than the inner diameter of the upstream end 51A.
- the outer diameter of the downstream end 52A is larger than the outer diameter of the upstream end 51A.
- the outer diameter of the downstream end 52A is the same as the inner diameter of the tubular body 2, but is not limited to this, and may be smaller than the inner diameter of the tubular body 2.
- the inner diameter of the downstream end 52A is the same as the inner diameter of the second frame portion 121.
- the upstream end 51A of the inner cylinder portion 5A is located between the tip edge of the blade 36 and the rotating body main body 30 (outer peripheral surface 37) when viewed from the axial direction of the cylinder 2.
- the separation system 1A according to the second embodiment includes an inner cylinder portion 5A. As a result, as in the case of the separation system 1 according to the first embodiment, it is possible to improve the separation performance while suppressing the pressure loss.
- the separation system 1A according to the second embodiment has improved separation performance as compared with the separation system 1 according to the first embodiment.
- the reason for this is that in the separation system 1A according to the second embodiment, the distance between the cylinder 2 and the inner cylinder portion 5A in the radial direction of the cylinder 2 is the axis of the cylinder 2 as compared with the separation system 1 according to the first embodiment. Since the length becomes shorter toward the downstream side in the direction, it is presumed that the solid contained in the air flow in the cylinder 2 is easily discharged from the discharge hole 25 of the cylinder 2 outside the inner cylinder 5A.
- FIG. 10 is an explanatory diagram of a main part of the separation system 1A according to the second embodiment.
- FIG. 10 is a diagram for explaining the position of the upstream end 51A of the inner cylinder portion 5A with respect to the rotating body 3 when viewed from the axial direction of the cylinder body 2.
- the cylinder body is shown.
- the upstream ends 51A located at the 20% position, the 70% position, and the 100% position in the radial direction of 2 are indicated by the alternate long and short dash lines C1, C2, and C3, respectively.
- FIG. 11 is a graph showing the relationship between the position of the upstream end 51A of the inner cylinder portion 5A with respect to the rotating body 3 and the dust removal rate when viewed from the axial direction of the cylinder 2 with respect to the separation system according to the second embodiment.
- the dust removal rate in FIG. 11 is a percentage obtained by dividing the difference between the number of inflows of fine particles having a specified particle size (for example, 1.0 ⁇ m) into the inflow port 23 and the number of outflows from the outflow port 24 by the number of inflows. It is represented by.
- FIG. 12 is a partially broken perspective view of the separation system 1B according to the third embodiment.
- FIG. 13 is a right side view of the separation system 1B.
- FIG. 14 shows the separation system 1B and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
- the same components as the separation system 1 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
- the separation system 1B according to the third embodiment is different from the separation system 1 according to the first embodiment in that the cylinder 2B is provided instead of the cylinder 2 of the separation system 1 according to the first embodiment.
- the tubular body 2B includes a reduced diameter portion 28.
- the inner and outer diameters of the reduced diameter portion 28 become smaller as they approach the outlet 24 in the axial direction of the tubular body 2B.
- the tubular body 2B has a reduced diameter portion 28 and a cylindrical portion 26 (see FIG. 14) on the upstream side of the reduced diameter portion 28.
- the inner diameter and the outer diameter of the cylindrical portion 26 are constant.
- the cylindrical portion 26 is a portion that surrounds the motor 4 and the rotating body 3.
- the reduced diameter portion 28 is located outside the inner cylinder portion 5, and is a portion that surrounds the inner cylinder portion 5 over the entire circumference.
- the cylinder 2B has a plurality of discharge holes 25 (44 in the illustrated example).
- the plurality of discharge holes 25 are the discharge holes 25 of the first group (32 in the illustrated example) located outside the rotating body 3 and the second group (FIG.) located outside the inner cylinder portion 5. In the illustrated example, 12) discharge holes 25 and.
- the cylindrical portion 26 has the discharge hole 25 of the first group, and the reduced diameter portion 28 has the discharge hole 25 of the second group.
- the separation system 1B according to the third embodiment includes the inner cylinder portion 5, it is possible to improve the separation performance while suppressing the pressure loss as in the separation system 1 according to the first embodiment.
- the separation system 1B according to the third embodiment has improved separation performance as compared with the separation system 1 according to the first embodiment and the separation system 1A according to the second embodiment.
- the reason for this is that since the separation system 1B according to the third embodiment has the reduced diameter portion 28 of the tubular body 2B, the volume of the space between the tubular body 2B and the housing 6 on the outside of the inner tubular portion 5 can be increased. , The pressure in the space between the cylinder 2B and the housing 6 can be reduced, and the solid contained in the airflow inside the cylinder 2B can be easily discharged from the discharge hole 25 of the cylinder 2B on the outside of the inner cylinder 5. It is presumed that this is the reason.
- FIG. 15 is a right side view of the separation system 1C according to the fourth embodiment.
- FIG. 16 shows the separation system 1C and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
- the same components as the separation system 1 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
- the separation system 1C according to the fourth embodiment is different from the separation system 1 according to the first embodiment in that a housing 6C is provided instead of the housing 6 of the separation system 1 according to the first embodiment.
- the housing 6C has a cylindrical shape different from that of the housing 6, and includes an enlarged diameter portion 68.
- the inner and outer diameters of the enlarged diameter portion 68 increase as they approach the outlet 24 of the tubular body 2 in the axial direction of the tubular body 2.
- the housing 6C has a diameter-expanded portion 68 and a cylindrical portion 67 on the upstream side of the diameter-expanded portion 68 in the axial direction of the tubular body 2.
- the inner and outer diameters of the cylindrical portion 67 are constant.
- the inner diameter of the enlarged diameter portion 68 is the same as the inner diameter of the cylindrical portion 67 at the end on the cylindrical portion 67 side, and is larger than the inner diameter of the cylindrical portion 67 at the end opposite to the cylindrical portion 67 side.
- the distance between the tubular body 2 and the enlarged diameter portion 68 in the radial direction of the tubular body 2 increases as it approaches the outlet 24 of the tubular body 2 in the axial direction of the tubular body 2.
- the inner diameter and outer diameter of the cylindrical portion 67 are, for example, the same as the inner diameter and outer diameter of the housing 6 of the separation system 1 according to the first embodiment. Therefore, the separation system 1C according to the fourth embodiment can increase the volume of the space between the cylinder 2 and the housing 6C on the outside of the inner cylinder portion 5 as compared with the separation system 1 according to the first embodiment. it can.
- the separation system 1C includes an inner cylinder portion 5. As a result, as in the case of the separation system 1 according to the first embodiment, it is possible to improve the separation performance while suppressing the pressure loss.
- FIG. 17 is a partially broken perspective view of the separation system 1D according to the fifth embodiment.
- FIG. 18 is a right side view of the separation system 1D.
- FIG. 19 shows the separation system 1D and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
- the same components as the separation system 1 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
- the separation system 1D is different from the separation system 1 according to the first embodiment in that the shutter unit 15 and the fan 16 are further provided.
- the separation system 1D further includes a first duct 13 and a second duct 14.
- the first duct 13 is arranged on the upstream side of the tubular body 2.
- the second duct 14 is arranged on the downstream side of the tubular body 2.
- the first duct 13 has a cylindrical shape.
- the inner diameter of the first duct 13 is constant in the axial direction of the tubular body 2 regardless of the distance from the tubular body 2.
- the inner space of the first duct 13 constitutes a flow path connected to the inner space of the tubular body 2 on the upstream side of the tubular body 2.
- the second duct 14 has a square tubular shape in which the opening area gradually decreases as the distance from the tubular body 2 increases in the axial direction of the tubular body 2.
- the inner space of the second duct 14 constitutes a flow path connected to the inner space of the tubular body 2 on the downstream side of the tubular body 2.
- the shutter unit 15 is a shutter mechanism capable of opening and closing the flow path.
- the shutter unit 15 includes, for example, a shutter body 151, a shaft body 152, and a drive unit 153.
- the shutter body 151 has a disk shape and is arranged in the first duct 13.
- the diameter of the shutter body 151 is substantially the same as the inner diameter of the first duct 13.
- the shaft body 152 is connected to the shutter body 151.
- the drive unit 153 rotates the shutter body 151 by rotating the shaft body 152.
- the drive unit 153 includes, for example, an electrically driven actuator such as a motor.
- the shutter body 151 has a first position where the thickness direction of the shutter body 151 coincides with the axial direction of the first duct 13, and the thickness direction of the shutter body 151 coincides with the radial direction of the first duct 13. It is rotatable between the second position and the second position.
- the shutter unit 15 can block the flow path connected to the inner space of the tubular body 2 when the thickness direction of the shutter body 151 coincides with the axial direction of the first duct 13.
- the separation system 1 immediately after the motor 4 is started, a sufficient centrifugal force is not applied to the solid such as dust until the rotation speed of the motor 4 reaches a predetermined rotation speed, so that the solid acts on the solid.
- the force to be applied is dominated by the axial force of the tubular body 2 rather than the radial outward force of the tubular body 2. Therefore, the solid may flow out from the outflow port 24 without being separated from the main stream from the inflow port 23 to the outflow port 24 of the tubular body 2.
- the flow path is blocked by the shutter unit 15 until the rotation speed of the motor 4 reaches a predetermined rotation speed after the motor 4 is started.
- the separation system 1D it is possible to suppress an increase in the humidity of the internal space of the structure (facility) when the humidity of the air flowing into the cylinder 2 is high.
- the fan 16 is provided, for example, to control the air volume passing through the inner space of the tubular body 2.
- the separation system 1 since the separation system 1 according to the first embodiment has a structure intended to apply a centrifugal force to a solid, the force for sending air in the axial direction may be relatively weak. Therefore, the amount of air (air volume) flowing into the internal space of the structure may be insufficient than the required air volume.
- the separation system 1D according to the fifth embodiment includes the fan 16, a predetermined air volume can be generated.
- the fan 16 is arranged on the downstream side of the outlet 24 of the tubular body 2, the flow rate of the gas flowing into the internal space of the structure can be detected and controlled. It will be easier. Further, the adhesion of dust and the like to the fan 16 is suppressed.
- the flow rate (air volume) of the gas passing through the cylinder 2 can be adjusted by the fan 16.
- the separation system 1D according to the fifth embodiment includes the inner cylinder portion 5, it is possible to improve the separation performance while suppressing the pressure loss as in the separation system 1 according to the first embodiment.
- the separation system 1D by reducing the air volume of the fan 16, the solid once guided to the outside of the inner cylinder portion 5 is pulled by the increase in the axial flow velocity inside the inner cylinder portion 5. Can be suppressed. Conversely, in the separation system 1D, the air volume of the fan 16 is adjusted so that the solid once guided to the space S1 outside the inner cylinder portion 5 is not drawn into the air flow F1 inside the inner cylinder portion 5. , The separation performance can be improved. In the separation system 1D, the axial flow velocity of the cylinder 2 can be slowed down by reducing the air volume of the fan 16. Thereby, the separation efficiency can be improved.
- Embodiments 1-5 are just one of the various embodiments of the present disclosure.
- the first to fifth embodiments can be modified in various ways depending on the design and the like as long as the object of the present disclosure can be achieved.
- the discharge hole 25 of the tubular body 2 is not limited to an arc shape.
- it may have a long slit shape in a direction parallel to the central axis A2 of the tubular body 2, or an elongated slit shape in a direction inclined with respect to a direction parallel to the central axis A2.
- the discharge hole 25 may have a circular shape or a polygonal shape.
- the discharge hole 25 may be formed from the first end 21 to the second end 22 of the tubular body 2, or may be formed from the central portion of the tubular body 2 in the direction along the central axis A2 of the tubular body 2. It may be formed over the end 22.
- the number of discharge holes 25 included in the tubular body 2 is not limited to a plurality, and may be one, for example.
- shapes of the plurality of discharge holes 25 are not limited to the same, and may be different.
- the material of the cylinder 2 is not limited to a synthetic resin such as ABS, but may be a metal or the like.
- the material of the rotating body 3 is not limited to a synthetic resin such as a polycarbonate resin, and may be, for example, a metal or the like. When the material of the rotating body 3 is metal, the rotating body 3 has conductivity. The rotating body 3 may have water repellency, for example, when the material is a synthetic resin.
- downstream end 52 of the inner cylinder portion 5 may be located on the downstream side of the outlet 24 of the cylinder body 2.
- the inner cylinder portion 5 is not limited to a cylinder that is completely closed when viewed from the axial direction of the cylinder body 2, and may be a partially cut cylinder shape, for example, a C shape.
- Each of the plurality of blades 36 may be formed as a separate member from the rotating body main body 30 and fixed to the rotating body main body 30 to be connected to the rotating body main body 30.
- the tip 362 on the tubular body 2 side in the protruding direction from the rotating body main body 30 is positioned forward in the rotation direction R1 of the rotating body 3 with respect to the base end 361 on the rotating body 3 side. You may be doing it.
- each of the plurality of blades 36 may have a shape including one or more curved portions such as an arc shape.
- each of the plurality of blades 36 may be spirally formed around the rotation center axis A3 of the rotating body body 30.
- the "spiral shape” is not limited to a spiral shape having a rotation speed of 1 or more, and includes a part of a spiral shape having a rotation speed of 1.
- the rotating bodies 3 are arranged in a direction along the central axis A2 of the tubular body 2, and a plurality of rotating members, each of which constitutes a part of the rotating body main body 30 and a part of each of the plurality of blades, are connected. By doing so, the rotating body main body 30 and a plurality of blades 36 may be provided.
- the separation systems 1, 1A, 1B, 1C, and 1D may be provided with a plurality of exhaust ducts 9.
- the plurality of exhaust ducts 9 may be arranged in the outer peripheral direction of the housing 6.
- the plurality of exhaust ducts 9 may be located at different positions in the axial direction of the housing 6.
- the motor 4 is not limited to the case where it is arranged on the inflow port 23 side when viewed from the rotating body 3 in the axial direction of the tubular body 2, and may be arranged on the outflow port 24 side, for example.
- the motor 4 is arranged inside the cylinder 2 in order to rotate the rotating body 3.
- the present invention is not limited to this, and for example, the motor 4 may be arranged outside the tubular body 2 so that the rotation of the rotation shaft of the motor 4 is transmitted via the pulley and the rotation belt.
- any of the separation systems 1A, 1B, and 1C according to the second to fourth embodiments may include at least one of the shutter unit 15 and the fan 16 in the separation system 1D according to the fifth embodiment.
- the shutter portion 15 is not limited to the flow path on the upstream side of the tubular body 2, and may be provided in the flow path on the downstream side.
- the shutter portion 15 may be provided in the tubular body 2.
- the fan 16 is not limited to the downstream side of the outlet 24 of the tubular body 2, and may be arranged, for example, on the upstream side of the inlet 23 of the tubular body 2. In this case, since the solid flowing into the cylinder 2 is given a pre-turn, the solid can be easily separated. As a result, the dust removal efficiency is improved.
- the fan 16 may be provided in the tubular body 2.
- gas flowing into the cylinder 2 from the inflow port 23 of the cylinder 2 is not limited to air, and may be, for example, exhaust gas or the like.
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) includes a tubular body (2, 2B) and a rotating body (3).
- the tubular body (2, 2B) has a gas inlet (23) at the first end (21), a gas outlet (24) at the second end (22), and a first end (21).
- the second end (22) have a plurality of discharge holes (25) penetrating in the axially intersecting directions.
- the rotating body (3) is arranged inside the tubular body (2, 2B), and can rotate about the rotation central axis (A3) along the axial direction of the tubular body (2, 2B).
- the rotating body (3) has blades (36) that generate an air flow (F0) that swirls in the tubular body (2, 2B) when the rotating body (3) rotates.
- the tubular body (2, 2B) is longer than the rotating body (3) in the axial direction of the tubular body (2, 2B).
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) further comprises a cylindrical inner cylinder (5, 5A).
- the inner cylinder portion (5, 5A) is located inside the cylinder (2, 2B) between the rotating body (3) and the outlet (24) in the axial direction of the cylinder (2, 2B). ..
- the inner space of the inner cylinder portion (5, 5A) is connected to the inner space of the cylinder body (2, 2B).
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) according to the first aspect can improve the separation performance while suppressing the pressure loss.
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) according to the second aspect further includes a housing (6, 6C) in the first aspect.
- the housings (6, 6C) are arranged outside the tubular body (2, 2B) and accommodate the tubular body (2, 2B).
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) according to the second aspect can prevent the solid discharged from the discharge hole (25) of the tubular body (2, 2B) from scattering.
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) according to the third aspect further includes an exhaust duct (9) in the second aspect.
- the exhaust duct (9) is connected to the housing (6, 6C) on the outside of the inner cylinder portion (5, 5A).
- the inner space of the exhaust duct (9) is connected to the space between the housing (6, 6C) and the cylinder (2, 2B).
- the solid discharged from the discharge hole (25) of the tubular body (2, 2B) is easily discharged through the exhaust duct (9). ..
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) according to the fourth aspect has an inner cylinder portion (5, 5A) and a cylinder body (2, 2B) in any one of the first to third aspects. It has a space (S1) formed between and connected to the discharge hole (25).
- the space (S1) can also have a function as a reservoir in which a solid stays.
- the cavity (10) is formed inside the inner cylinder portion (5, 5A). is there.
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) according to the fifth aspect can suppress the pressure loss.
- the plurality of discharge holes (25) are tubular bodies (2, 2B). They are lined up in the circumferential direction of.
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D,) according to the sixth aspect can improve the separation performance.
- the inner cylinder portion (5, 5A) is the outlet (outlet) in the axial direction of the cylinder (2, 2B).
- 24) Includes a diameter-expanded portion (53A) whose inner and outer diameters increase as it approaches.
- the separation system (1A) according to the seventh aspect can improve the separation performance.
- the rotating body (3) has a rotating body body (30) to which the base end (361) of the blade (36) is connected.
- the inner cylinder portion (5A) has an upstream end (51A) on the rotating body (3) side and a downstream end (52A) on the outlet (24) side.
- the upstream end (51A) is located between the tip edge of the blade (36) and the rotating body body (30) when viewed from the axial direction of the tubular body (2, 2B).
- the separation system (1A) according to the eighth aspect can improve the separation performance.
- the tubular body (2B) approaches the outlet (24) in the axial direction of the tubular body (2B).
- a reduced diameter portion (28) having a smaller inner and outer diameters is included.
- the separation system (1B) according to the ninth aspect can improve the separation performance.
- the rotating body (3), the cylinder body (2, 2B) and the inner cylinder At least a part of the part (5, 5A) has water repellency or conductivity.
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) according to the tenth aspect, at least a part of the rotating body (3), the cylinder body (2, 2B) and the inner cylinder portion (5, 5A) is repelled.
- it is water-based, for example, it is possible to suppress the adhesion when the environmental humidity is high or when a gas containing water containing a solid such as dust containing water flows in.
- at least a part of the rotating body (3), the cylinder body (2, 2B) and the inner cylinder portion (5, 5A) is conductive. If it has the property, it is possible to prevent the solid from adhering due to static electricity.
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) according to the eleventh aspect further includes a motor (4) in any one of the first to tenth aspects.
- the motor (4) rotates the rotating body (3).
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) according to the eleventh aspect does not require a separate motor (4).
- the motor (4) is from the rotating body (3) in the axial direction of the cylinder (2, 2B). It is located on the inlet (23) side as seen.
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) according to the twelfth aspect has a case where the motor (4) is arranged inside the inner cylinder portion (5, 5A) on the outlet (24) side. In comparison, the pressure loss can be reduced. In addition, the increase in flow velocity can be suppressed and the separation performance can be improved.
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) according to the thirteenth aspect further includes a shutter unit (15) in any one of the first to twelfth aspects.
- the shutter portion (15) can block the flow path connected to the inner space of the tubular body (2, 2B).
- the solid in the gas is a cylinder (2, 2B) immediately after the motor (4) for rotating the rotating body (3) is started. It is possible to suppress the outflow from the outflow port (24).
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) according to the fourteenth aspect further includes a fan (16) in any one of the first to thirteenth aspects.
- the fan (16) controls the amount of air passing through the inner space of the cylinder (2, 2B).
- the solid once guided to the outside of the inner cylinder portion (5, 5A) is inside the inner cylinder portion (5, 5A). It is possible to suppress pulling by increasing the flow velocity in the axial direction.
- the configurations according to the second to 14th aspects are not essential configurations for the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) and can be omitted as appropriate.
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) includes a tubular body (2, 2B) and an inner tubular portion (5, 5A).
- the tubular body (2, 2B) has a gas inlet (23) at the first end (21), a gas outlet (24) at the second end (22), and a first end (21).
- the second end (22) have a discharge hole (25) penetrating in an axially intersecting direction.
- the inner cylinder portion (5, 5A) is arranged inside the cylinder body (2, 2B), and is shorter than the cylinder body (2, 2B) in the axial direction of the cylinder body (2).
- the airflow (F0) flowing in from the inflow port (23) of the cylinder body (2, 2B) and swirling is passed to the inner cylinder portion (5, 5A).
- the second airflow (F2) is discharged from the discharge hole (25) by dividing it into a first airflow (F1) passing through the inside and a second airflow (F2) passing through the outside of the inner cylinder portion (5, 5A). Let me.
- the separation system (1, 1A, 1B, 1C, 1D) according to the fifteenth aspect can improve the separation performance while suppressing the pressure loss.
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Abstract
分離システムは、筒体と、回転体と、を備える。筒体は、第1端に気体の流入口を有し、第2端に気体の流出口を有し、第1端と第2端との間において軸方向に交差する方向に貫通している複数の排出孔を有する。回転体は、筒体の内側に配置されており、筒体の軸方向に沿った回転中心軸を中心として回転可能である。回転体は、回転体の回転時に筒体内に旋回する気流を発生させる羽根を有する。筒体が軸方向において回転体よりも長い。分離システムは、円筒状の内筒部を更に備える。内筒部は、筒体の内側において筒体の軸方向における回転体と流出口との間に位置している。内筒部の内側空間が筒体の内側空間につながっている。
Description
本発明は、分離システムに関する。本発明は、より詳細には、気体に含まれている固体を気体から分離する分離システムに関する。
従来、ロータと、枠体と、複数の仕切板(羽根)と、複数の流路と、回転板と、を備え、気体から固体を分離する分離装置が知られている(特許文献1を参照)。
枠体は、円筒状である。枠体は、ロータを囲んでロータと同軸的に配置されている。複数の仕切板は、ロータと枠体との間の空間に配置されて空間を区分する。複数の流路のそれぞれは、複数の仕切板のうち隣り合う2つの仕切板とロータと枠体とで規定される。回転板は、環状である。回転板は、複数の仕切板に連結されている。複数の仕切板の各々は、ロータに連結されている。複数の流路の各々は、ロータの回転中心軸に沿った方向においてロータの第1端側が上流側であり、かつ、ロータの第2端側が下流側である。分離装置は、複数の流路それぞれの下流側において複数の仕切板よりも回転中心軸側にあり、複数の流路のうち少なくとも1つの流路に連通し回転中心軸に直交する方向に開放されている少なくとも1つの中心出口と、複数の流路それぞれの下流側において回転中心軸に直交する方向で複数の仕切板よりも外側にあり、複数の流路のうち少なくとも1つの流路に連通し、回転中心軸に直交する方向に開放されている外周出口と、を備える。回転板は、複数の流路それぞれの下流側において複数の仕切板及び空間を覆う大きさである。
特許文献1に記載された分離装置では、回転板が、回転板の厚さ方向をロータの回転中心軸に沿った方向に揃えるように配置されている。このため、特許文献1に記載された分離装置では、気体から固体を効率良く分離することが可能となるが、圧力損失が大きくなってしまう。
本開示の目的は、圧力損失を抑制しつつ分離性能の向上を図ることが可能な分離システムを提供することにある。
本開示の一態様に係る分離システムは、筒体と、回転体と、を備える。筒体は、第1端に気体の流入口を有し、第2端に気体の流出口を有し、第1端と第2端との間において軸方向に交差する方向に貫通している複数の排出孔を有する。回転体は、筒体の内側に配置されており、筒体の軸方向に沿った回転中心軸を中心として回転可能である。回転体は、回転体の回転時に筒体内に旋回する気流を発生させる羽根を有する。筒体が軸方向において回転体よりも長い。分離システムは、円筒状の内筒部を更に備える。内筒部は、筒体の内側において軸方向における回転体と流出口との間に位置している。内筒部の内側空間が筒体の内側空間につながっている。
本開示の別の一態様に係る分離システムは、筒体と、内筒部と、を備える。筒体は、第1端に気体の流入口を有し、第2端に気体の流出口を有し、第1端と第2端との間において軸方向に交差する方向に貫通している排出孔を有する。内筒部は、筒体の内側に配置されており、軸方向において筒体よりも短い。分離システムは、筒体の流入口から流入して旋回している気流を内筒部の内側を通る第1の気流と内筒部の外側を通る第2の気流とに分けて、第2の気流を排出孔から排出させる。
本開示の分離システムは、圧力損失を抑制しつつ分離性能の向上を図ることが可能となる。
(実施形態1)
以下、実施形態1に係る分離システム1について、図1~図5に基づいて説明する。図1は、実施形態1に係る分離システム1の一部破断した斜視図である。図2Aは、同分離システム1の正面図である。図2Bは、同分離システム1の左側面図である。図2Cは、同分離システム1の右側面図である。図3は、同分離システムを示し、図2CのA-A線断面図である。図4は、同分離システムを示し、図2AのB-B線断面図である。図5は、同分離システムにおける筒体の斜視図である。
以下、実施形態1に係る分離システム1について、図1~図5に基づいて説明する。図1は、実施形態1に係る分離システム1の一部破断した斜視図である。図2Aは、同分離システム1の正面図である。図2Bは、同分離システム1の左側面図である。図2Cは、同分離システム1の右側面図である。図3は、同分離システムを示し、図2CのA-A線断面図である。図4は、同分離システムを示し、図2AのB-B線断面図である。図5は、同分離システムにおける筒体の斜視図である。
(1)概要
実施形態1に係る分離システム1は、例えば、送風機能を有する空調設備の上流側に設けられ、空気(気体)中の固体を分離する。空調設備は、例えば、上流側から下流側へ空気を送風する送風装置である。送風装置は、例えば、電動ファンである。空調設備は、送風装置に限らず、例えば、換気装置、エアコンディショナー、給気キャビネットファン、送風装置と熱交換器とを備える空気調和システム等でもよい。空調設備により分離システム1に流す空気の流量は、例えば、100m3/h~300m3/hである。分離システム1に流れる空気の流量は、空調設備を流れる空気の流量と実質的に同じである。
実施形態1に係る分離システム1は、例えば、送風機能を有する空調設備の上流側に設けられ、空気(気体)中の固体を分離する。空調設備は、例えば、上流側から下流側へ空気を送風する送風装置である。送風装置は、例えば、電動ファンである。空調設備は、送風装置に限らず、例えば、換気装置、エアコンディショナー、給気キャビネットファン、送風装置と熱交換器とを備える空気調和システム等でもよい。空調設備により分離システム1に流す空気の流量は、例えば、100m3/h~300m3/hである。分離システム1に流れる空気の流量は、空調設備を流れる空気の流量と実質的に同じである。
分離システム1は、図1~4に示すように、筒体2と、回転体3と、を備える。筒体2は、第1端21に気体の流入口23を有し、第2端22に気体の流出口24を有する。筒体2は、筒体2の軸方向に交差する方向(筒体2の厚み方向)に貫通している排出孔25を有する。排出孔25は、例えば空気に含まれている固体を筒体2の外側に排出するための孔である。排出孔25は、筒体2の内側空間と筒体2の外側空間とをつないでいる。言い換えれば、排出孔25は、筒体2の内外を連通させる。回転体3は、筒体2の内側に配置されている。回転体3は、回転体3の回転時に筒体2内に旋回する気流を発生させる羽根36を有する。分離システム1では、筒体2と回転体3との間に、流入口23から流出口24に向かう流路200が形成されている。
分離システム1は、モータ4を更に備える。モータ4は、回転体3を回転させる。ここで、分離システム1は、回転体3とモータ4の回転軸42(図3を参照)との両方に連結されたシャフト7を更に備える。
分離システム1は、円筒状の内筒部5を更に備える。内筒部5は、筒体2の内側において筒体2の軸方向における回転体3と流出口24との間に位置している。内筒部5の内側空間は、筒体2の内側空間につながっている。
分離システム1は、筐体6を更に備える。筐体6は、筒体2の外側に配置されており、筒体2を収容している。
分離システム1は、排気ダクト9を更に備える。排気ダクト9は、内筒部5の外側において筐体6に接続されている。排気ダクト9の内側空間は、筐体6と筒体2との間の空間につながっている。
分離システム1は、上流側から流路200に流入した空気を、回転体3のまわりで螺旋状に回転させながら、流路200の下流側に流すことができる。ここにおける「上流側」は、空気の流れる方向でみたときの上流側(一次側)を意味する。また、「下流側」は、空気の流れる方向でみたときの下流側(二次側)を意味する。
空気中の固体としては、例えば、微粒子、塵埃等が挙げられる。微粒子としては、例えば、粒子状物質等が挙げられる。粒子状物質としては、微粒子として直接空気中に放出される一次生成粒子、気体として空気中に放出されたものが空気中で微粒子として生成される二次生成粒子等がある。一次生成粒子としては、例えば、土壌粒子(黄砂等)、粉塵、植物性粒子(花粉等)、動物性粒子(カビの胞子等)、煤等が挙げられる。粒子状物質としては、大きさの分類として、例えば、PM(Particulate Matter)1.0、PM2.5(微小粒子状物質)、PM10、SPM(Suspended Particulate Matter、浮遊粒子状物質)等を挙げられる。PM1.0は、粒子径1.0μmで50%の捕集効率を持つ分粒装置を透過する微粒子である。PM2.5は、粒子径2.5μmで50%の捕集効率を持つ分粒装置を透過する微粒子である。PM10は、粒子径10μmで50%の捕集効率を持つ分粒装置を透過する微粒子である。SPMは、粒子径10μmで100%の捕集効率を持つ分粒装置を透過する微粒子であり、PM6.5-7.0に相当し、PM10よりも少し小さな微粒子である。
(2)詳細
上述のように、分離システム1は、筒体2と、回転体3と、内筒部5と、筐体6と、モータ4と、シャフト7と、を備える。
上述のように、分離システム1は、筒体2と、回転体3と、内筒部5と、筐体6と、モータ4と、シャフト7と、を備える。
筒体2は、円筒状に形成されている。筒体2は、第1端21に気体の流入口23を有し、第2端22に気体の流出口24を有する。筒体2の材料は、例えば、ABS樹脂である。
上述のように、筒体2は、筒体2の第1端21と第2端22との間において筒体2の軸方向に交差する方向に貫通している排出孔25を有する。筒体2は、複数(図示例では、44個)の排出孔25を有する。複数の排出孔25の各々は、図5に示すように、実質的に4分の1円弧状である。複数の排出孔25の各々は、筒体2の周方向及び軸方向それぞれに並んでいる。これにより、分離システム1では、筒体2に流入した空気中の固体の大きさ又は筒体2の軸方向における位置に関係なく、筒体2の内周面27付近を通っている固体を、排出孔25から排出することが可能となる。複数の排出孔25は、図1及び3に示すように、回転体3の外側に位置している第1群(図示例では、32個)の排出孔25と、内筒部5の外側に位置している第2群(図示例では、12個)の排出孔25と、を含む。
回転体3は、筒体2の内側で筒体2と同軸的に配置されている。「筒体2と同軸的に配置されている」とは、回転体3が、回転体3の回転中心軸A3(図3を参照)を筒体2の中心軸A2(図3を参照)に揃えるように配置されていることを意味する。回転体3は、図2C、図3及び図4に示すように、複数の羽根36と、回転体本体(ハブ)30と、を有する。回転体本体30には、複数の羽根36の基端361がつながっている。回転体本体30は、円柱状である。回転体本体30の材料は、例えば、ポリカーボネート樹脂である。
回転体3の回転中心軸A3に沿った方向において、回転体3の長さは、筒体2の長さよりも短い。
回転体本体30は、図3に示すように、流入口23側の第1端31と、流出口24側の第2端32と、を有する。回転体本体30の第1端31は、筒体2の軸方向(筒体2の中心軸A2に沿った方向)において、流入口23の近くに配置されている。また、回転体本体30の第2端32は、筒体2の軸方向において、流出口24の近くに配置されている。
筒体2と回転体本体30との間には、複数(ここでは、23枚)の羽根36が配置されている。複数の羽根36の各々は、基端361と、先端362と、を有する。複数の羽根36の基端361は、回転体本体30につながっている。複数の羽根36の各々は、回転体本体30の第1端31から第2端32に亘って形成されている。複数の羽根36の材料は、例えば、ポリカーボネート樹脂である。回転体3では、回転体本体30の材料と複数の羽根36の材料とが同じであるが、異なってもよい。
複数の羽根36の各々は、平板状である。複数の羽根36の各々は、回転体本体30の外周面37と筒体2の内周面27との間の空間(流路200)において回転体3の回転中心軸A3と平行に配置されている。複数の羽根36の各々は、図3及び図4に示すように、羽根36の先端362と筒体2の内周面27との間に隙間が形成されるように配置されている。言い換えれば、分離システム1は、複数の羽根36の各々と筒体2の内周面27との間に隙間がある。
複数の羽根36の各々は、回転体本体30の周方向に沿う方向に交差するように配置されている。複数の羽根36は、回転体本体30の周方向において等角度間隔で離れて配置されている。ここでいう「等角度間隔」とは、厳密に同じ角度間隔である場合だけに限らず、例えば、所定の誤差範囲内の誤差を含む角度間隔であってもよい。
分離システム1では、筒体2の軸方向において流出口24側から見て、図4に示すように、複数の羽根36の各々が、回転体本体30の一径方向に対して回転体3の回転方向R1に所定角度(例えば、45度)だけ傾いている。所定角度は、45度に限らず、例えば、10度~80度の範囲内の角度であればよい。
回転体3は、シャフト7を介してモータ4の回転軸42と連結されている。より詳細には、分離システム1では、回転体3がシャフト7に連結され、シャフト7がモータ4の回転軸42と連結されている。これにより、回転体3は、モータ4の回転軸42及びシャフト7と一緒に回転することができる。分離システム1では、回転軸42とシャフト7とが、一直線上に並ぶように配置されている。
モータ4は、回転体3を回転体3の回転中心軸A3のまわりで回転させる。回転体3の回転数は、例えば、1500rpm(revolutions per minute)~3000rpmである。モータ4は、例えば、直流モータである。モータ4は、例えば、外部の駆動回路により駆動される。
モータ4は、図3に示すように、モータ本体41と、モータ本体41から一部が突出している上述の回転軸42と、を備える。回転軸42は、円柱状である。モータ4は、回転体3の上流側に配置されている。
シャフト7は、棒状であり、筒体2の流入口23と流出口24とのうち流入口23側に位置する第1端71と、流出口24側に位置する第2端72と、を有する。シャフト7の材料は、例えば、ステンレス鋼である。シャフト7は、その軸線が回転体3の回転中心軸A3と一致するように配置される。分離システム1では、シャフト7の第1端71が、回転体本体30内に位置し、シャフト7の第2端72が筒体2の流出口24側に位置している。分離システム1は、シャフト7を回転自在に支持する軸受8を備えている。軸受8がシャフト7の第2端72を回転自在に支持する。
分離システム1は、第1カバー11と、第2カバー12と、を更に備える。第1カバー11は、筒体2の上流側に配置されている。第2カバー12は、筒体2の下流側に配置されている。分離システム1では、筒体2及び筐体6が、第1カバー11と第2カバー12とにより保持されている。筐体6は、円筒状であり、第1端61と、第2端62と、を有する。筐体6は、筒体2と同軸的に配置されている。「筒体2と同軸的に配置されている」とは、筐体6が、円筒状の筐体6の中心軸を筒体2の中心軸A2(図3参照)に揃えるように配置されていることを意味する。
分離システム1では、モータ4が、第1カバー11に着脱可能に取り付けられている。モータ4は、第1カバー11に対して例えば複数のねじによって固定されている。分離システム1では、軸受8が、第2カバー12に固定されている。
第1カバー11には、図3に示すように、筒体2の第1端21を位置決めしている円環状の溝114と、筐体6の第1端61を位置決めしている円環状の溝115と、が形成されている。第2カバー12には、図3に示すように、筒体2の第2端22を位置決めしている円環状の溝124と、筐体6の第2端62を位置決めしている円環状の溝125と、が形成されている。
筒体2の軸方向から見て、第1カバー11の外周形状は、例えば、正方形状である(図2Bを参照)。第1カバー11は、第1フレーム部111と、第1取付部112と、4つの第1梁部113と、を有する。第1フレーム部111の外周形状は、第1カバー11の外周形状と同じある。第1フレーム部111の内周形状は、円形状である。第1フレーム部111の内径は、回転体本体30の外径よりも大きく、筒体2の内径よりも小さい。第1取付部112は、円盤状であって、第1フレーム部111の内側に配置されている。第1取付部112には、モータ4が取り付けられている。4つの第1梁部113は、第1フレーム部111と第1取付部112とをつないでいる。4つの第1梁部113は、第1取付部112の周方向において等間隔で離れて配置されている。第1カバー11の材料は、例えば、アルミニウムである。
筒体2の軸方向から見て、第2カバー12の外周形状は、正方形状である(図2Cを参照)。第2カバー12は、第2フレーム部121と、第2取付部122と、4つの第2梁部123と、を有する。第2フレーム部121の外周形状は、第2カバー12の外周形状と同じである。第2フレーム部121の内周形状は、円形状である。第2フレーム部121の内径は、筒体2の内径よりも小さく、内筒部5の内径と同じであり、回転体本体30の外径よりも大きい。第2取付部122は、円盤状であって、第2フレーム部121の内側に配置されている。第2取付部122には、軸受8が取り付けられている。軸受8は、転がり軸受であり、第2取付部122の凹部に圧入されることで第2取付部122に取り付けられている。4つの第2梁部123は、第2フレーム部121と第2取付部122とをつないでいる。4つの第2梁部123は、第2取付部122の周方向において等間隔で離れて配置されている。第2カバー12の材料は、例えば、アルミニウムである。
第1カバー11の第1フレーム部111と第2カバー12の第2フレーム部121とは、例えば筐体6を囲むように配置される複数本の棒状の連結部材を介して連結されている。
内筒部5は、筒体2の内側において、筒体2の軸方向における回転体3と流出口24との間に位置している。内筒部5は、回転体3側の上流端51と流出口24側の下流端52とを有する。内筒部5は、例えば、第2カバー12に固定されている。より詳細には、内筒部5では、例えば、内筒部5の下流端52が第2カバー12の4つの第2梁部123に固定されている。
分離システム1では、内筒部5の内径は、筒体2の軸方向における位置によらず一定である。内筒部5の内径は、筒体2の内径よりも小さく、回転体本体30の外径よりも大きい。したがって、内筒部5の内側空間は、筒体2の内側空間につながっている。内筒部5の材料は、例えば、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂である。
分離システム1は、内筒部5と筒体2との間に形成されており排出孔25とつながっている空間S1(図3を参照)を有する。分離システム1では、空間S1は、内筒部5と筒体2と第2カバー12とで囲まれている。分離システム1では、空間S1が、固体の滞在する溜まり部としての機能も有する。また、分離システム1では、内筒部5の内側に空洞10がある。ここにおいて、分離システム1では、モータ4が筒体2の上流側に配置されているので、内筒部5の内側には、内筒部5の内側にモータ4を配置する場合と比べて、より大きな空洞10が形成されている。分離システム1では、シャフト7のうち内筒部5の内側に位置している部分と内筒部5との間に別部材が介在せず、空洞10のみが形成されている。
筐体6は、筒体2の外側に配置されており、筒体2を収容している。筐体6は、円筒状である。筐体6の内径は、筒体2の軸方向における位置によらず一定である。筐体6の内径は、筒体2の外径よりも大きい。筐体6の材料は、例えば、ABS樹脂である。
排気ダクト9は、内筒部5の外側において筐体6に接続されている。排気ダクト9の内側空間は、筐体6と筒体2との間の空間につながっている。ここにおいて、筐体6は、筐体6の軸方向の第1端61と第2端62との間に排気孔65(図4を参照)を有する。排気ダクト9は、例えば、筐体6の外周面66において排気孔65の周縁に接続されている。排気ダクト9は、筒体2の排出孔25から筐体6内に排出された気体に含まれる固体を筐体6の外部へ排出するためのダクトである。
排気ダクト9は、筒体2の軸方向から見て、図4に示すように、筐体6の外周面66から外周面66の一接線方向に沿った方向に延びている。ここにおいて、一接線方向は、回転体3の回転方向R1に沿った方向である。分離システム1では、排気ダクト9の延びている方向から見て、筐体6の排気孔65と筒体2の少なくとも1つの排出孔25の少なくとも一部とが重複している。
(3)分離システムの動作
以下、分離システム1の動作例について説明する。
以下、分離システム1の動作例について説明する。
分離システム1では、シャフト7に連結されている回転体3の回転方向R1が、モータ4の回転軸42の回転方向と同じとなる。回転体3の回転方向R1は、例えば、筒体2の流出口24側から見て、時計回り方向である。回転体3の回転角速度は、モータ4の回転軸42の回転角速度と同じである。
分離システム1では、羽根36を有する回転体3が回転することで、筒体2の内側空間(流路200)に流入した空気に対して、回転中心軸A3のまわりの回転方向の力を与えることが可能となる。分離システム1では、羽根36を有する回転体3が回転することにより、筒体2の内側空間を流れる空気の速度ベクトルが、回転中心軸A3に平行な方向の速度成分と、回転中心軸A3のまわりの回転方向の速度成分と、を有することになる。要するに、分離システム1では、羽根36を有する回転体3が回転することにより、筒体2内に旋回する気流を発生させる。旋回する気流は、3次元の螺旋状に回転する気流である。
分離システム1では、外部の空気が第1フレーム部111の内側の空間を通して筒体2の流入口23に流入する。第1フレーム部111の内側の空間は、第1カバー11の第1フレーム部111と第1取付部112と4つの第1梁部113のうち隣り合う2つの第1梁部113と、で囲まれた空間を含む。筒体2に流入した空気に含まれていた固体は、筒体2の内側空間(流路200)において螺旋状に回転するときに回転体3の回転中心軸A3から筒体2の内周面27に向かう方向の遠心力を受ける。遠心力を受けた固体は、筒体2の内周面27へ向かい、筒体2の内周面27付近を内周面27に沿って螺旋状に回転する。空気中の固体の一部が、筒体2の内側空間を通過する途中で排出孔25から排出される。
分離システム1では、筒体2の内側において旋回している気流(旋回流)が発生する。このため、筒体2の流入口23から筒体2内に流入した空気中の固体(塵等)の一部が、排出孔25を通して排出され、固体(塵等)が分離(除去)された空気(清浄化された空気)の一部が、筒体2の流出口24から流出する。ここにおいて、分離システム1は、内筒部5を備えているので、図3に示すように筒体2の内側において旋回している気流F0が内筒部5の内側を通る第1の気流F1と内筒部5の外側を通る第2の気流F2とに分けられる。第2の気流F2は、内筒部5の外側において筒体2の排出孔25から排出される。分離システム1では、筒体2内において回転体3の下流側に内筒部5が存在するので、回転体3のまわりを旋回していて排出孔25から排出されなかった固体が内筒部5の外側に導かれ易くなる。
分離システム1の分離特性に関しては、回転体3の回転速度が速くなるにつれて分離効率が高くなる傾向にある。また、分離システム1の分離特性に関しては、分粒径が大きくなるにつれて分離効率が高くなる傾向にある。分離システム1では、例えば、規定粒径以上の微粒子を分離するように回転体3の回転速度が設定されているのが好ましい。規定粒径の微粒子としては、例えば、空気動力学的粒子径が、0.3μm~10μmの粒子を想定している。「空気動力学的粒子径」とは、空気動力学的挙動が、比重1.0の球形粒子と等価になるような粒子の直径を意味する。空気動力学的粒子径は、粒子の沈降速度から求められる粒径である。分離システム1で分離されずに空気中に残る固体としては、例えば、分離システム1で分離することを想定している微粒子よりも粒径の小さな微粒子(言い換えれば、分離システム1で分離することを想定している微粒子の質量よりも小さな質量の微粒子)を挙げることができる。
(4)利点
実施形態1に係る分離システム1は、筒体2と、回転体3と、を備える。筒体2は、第1端21に気体の流入口23を有し、第2端22に気体の流出口24を有し、第1端21と第2端22との間において軸方向に交差する方向に貫通している排出孔25を有する。回転体3は、筒体2の内側に配置されており、筒体2の軸方向に沿った回転中心軸A3を中心として回転可能である。回転体3は、回転体3の回転時に筒体2内に旋回する気流F0を発生させる。筒体2が軸方向において回転体3よりも長い。分離システム1は、円筒状の内筒部5を更に備える。内筒部5は、筒体2の内側において筒体2の軸方向における回転体3と流出口24との間に位置している。内筒部5の内側空間が筒体2の内側空間につながっている。
実施形態1に係る分離システム1は、筒体2と、回転体3と、を備える。筒体2は、第1端21に気体の流入口23を有し、第2端22に気体の流出口24を有し、第1端21と第2端22との間において軸方向に交差する方向に貫通している排出孔25を有する。回転体3は、筒体2の内側に配置されており、筒体2の軸方向に沿った回転中心軸A3を中心として回転可能である。回転体3は、回転体3の回転時に筒体2内に旋回する気流F0を発生させる。筒体2が軸方向において回転体3よりも長い。分離システム1は、円筒状の内筒部5を更に備える。内筒部5は、筒体2の内側において筒体2の軸方向における回転体3と流出口24との間に位置している。内筒部5の内側空間が筒体2の内側空間につながっている。
以上の構成により、実施形態1に係る分離システム1は、圧力損失を抑制しつつ分離性能の向上を図ることが可能となる。実施形態1に係る分離システム1は、圧力損失を抑制できる。これにより、モータ4の負荷を低減でき、低消費電力化を図れる。実施形態1に係る分離システム1では、筒体2と回転体3との間の空間から内筒部5と筒体2との間の空間S1に侵入した固体を空間S1に滞在させることも可能となる。実施形態1に係る分離システム1は、分離性能を向上できる。このため、内筒部5を備えていない場合と比べて、回転体3の小型化(回転中心軸A3に沿った方向に回転体3の長さの縮小化と、回転体3の外径の短径化との少なくとも一方)を図ることも可能となる。なお、回転体3の外径の短径化は、例えば、回転体3の円柱状の回転体本体30の外径を小さくすることで実現できる。
また、実施形態1に係る分離システム1は、筐体6を更に備えている。これにより、筒体2の排出孔25から排出された固体が飛散するのを防止することができる。
また、実施形態1に係る分離システム1は、排気ダクト9を更に備える。このため、筒体2の排出孔25から排出された固体が排気ダクト9を通して排出されやすくなる。これにより、分離システム1では、排出孔25から排出された固体を捕獲するためのメッシュフィルタを備えた分離装置と比べて圧力損失を低減できる。
また、実施形態1に係る分離システム1は、以下の構成を満たしていれば、筒体2以外の構成は特に限定されない場合もある。
実施形態1に係る分離システム1は、筒体2と、内筒部5と、を備える。筒体2は、第1端21に気体の流入口23を有し、第2端22に気体の流出口24を有し、第1端21と第2端22との間において軸方向に交差する方向に貫通している排出孔25を有する。内筒部5は、筒体2の内側に配置されており、筒体2の軸方向において筒体2よりも短い。分離システム1は、筒体2の流入口23から流入して旋回している気流F0(図3を参照)を内筒部5の内側を通る第1の気流F1(図3を参照)と内筒部5の外側を通る第2の気流F2(図3を参照)とに分けて、第2の気流F2を排出孔25から排出させる。これにより、分離システム1は、圧力損失を抑制しつつ分離性能の向上を図ることが可能となる。
(5)分離システムの適用例
分離システム1は、例えば、施設等に設置する空気浄化システムにおいて、空調設備の上流側に配置されたHEPAフィルタ(high efficiency particulate air filter)等のエアフィルタよりも上流側に配置して使用する。
分離システム1は、例えば、施設等に設置する空気浄化システムにおいて、空調設備の上流側に配置されたHEPAフィルタ(high efficiency particulate air filter)等のエアフィルタよりも上流側に配置して使用する。
本開示でいう「施設」は、例えば、データセンタ、病院、オフィスビル、工場、複合商業施設、美術館、博物館、遊戯施設、テーマパーク、空港、鉄道駅、ドーム球場、ホテル、住宅等である。その他、「施設」は、例えば、船舶、鉄道車両等の移動体であってもよい。
「HEPAフィルタ」とは、定格流量で粒径が0.3μmの粒子に対して99.97%以上の粒子捕集率をもち、かつ初期圧力損失が245Pa以下の性能をもつエアフィルタである。エアフィルタは、100%の粒子捕集効率を必須の条件とはしない。空気浄化システムは、分離システム1を備えることにより、PM1.0、PM2.5等の微粒子がエアフィルタへ到達するのを抑制することが可能となる。よって、空気浄化システムでは、分離システム1よりも下流側にあるエアフィルタ等の長寿命化を図ることが可能となる。例えば、空気浄化システムでは、エアフィルタに捕集される微粒子等の総質量が増加することによる圧力損失の上昇を抑制することが可能となる。これにより、空気浄化システムでは、エアフィルタの交換頻度を少なくすることが可能となる。空気浄化システムは、エアフィルタと空調設備とが互いに異なる筐体に収納された構成に限らず、空調設備の筐体内にエアフィルタを備えていてもよい。言い換えれば、空調設備が、送風装置に加えてエアフィルタを備えていてもよい。
(実施形態2)
以下、実施形態2に係る分離システム1Aについて、図6~図9を参照して説明する。図6は、実施形態2に係る分離システム1Aの一部破断した斜視図である。図7Aは、同分離システム1Aの正面図である。図7Bは、同分離システム1Aの左側面図である。図7Cは、同分離システム1Aの右側面図である。図8は、同分離システム1Aを示し、図7CのA-A線断面図である。図9は、同分離システム1Aを示し、図7AのB-B線断面図である。実施形態2に係る分離システム1Aに関し、実施形態1に係る分離システム1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、実施形態2に係る分離システム1Aについて、図6~図9を参照して説明する。図6は、実施形態2に係る分離システム1Aの一部破断した斜視図である。図7Aは、同分離システム1Aの正面図である。図7Bは、同分離システム1Aの左側面図である。図7Cは、同分離システム1Aの右側面図である。図8は、同分離システム1Aを示し、図7CのA-A線断面図である。図9は、同分離システム1Aを示し、図7AのB-B線断面図である。実施形態2に係る分離システム1Aに関し、実施形態1に係る分離システム1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態2に係る分離システム1Aは、実施形態1に係る分離システム1の内筒部5の代わりに、内筒部5Aを備えている点等で、実施形態1に係る分離システム1と相違する。
内筒部5Aは、内筒部5と同様、筒体2の内側において筒体2の軸方向における回転体3と流出口24との間に位置している。内筒部5Aは、回転体3側の上流端51Aと流出口24側の下流端52Aとを有する。
内筒部5Aは、内筒部5とは異なる形状の円筒状であり、拡径部53Aを含んでいる。拡径部53Aの内径及び外径は、筒体2の軸方向において筒体2の流出口24に近づくにつれて大きくなっている。内筒部5Aは、筒体2の軸方向において、拡径部53Aの他に一定の内径及び一定の外径の部分を有していてもよい。
内筒部5Aの上流端51Aの内径は、回転体本体30の外径よりも大きい。上流端51Aの外径は、筒体2の内径よりも小さい。内筒部5Aの下流端52Aの内径は、上流端51Aの内径よりも大きい。下流端52Aの外径は、上流端51Aの外径よりも大きい。下流端52Aの外径は、筒体2の内径と同じであるが、これに限らず、筒体2の内径よりも小さくてもよい。下流端52Aの内径は、第2フレーム部121の内径と同じである。
内筒部5Aの上流端51Aは、筒体2の軸方向から見て羽根36の先端縁と回転体本体30(の外周面37)との間に位置している。
実施形態2に係る分離システム1Aは、内筒部5Aを備えている。これにより、実施形態1に係る分離システム1と同様、圧力損失を抑制しつつ分離性能の向上を図ることが可能となる。
実施形態2に係る分離システム1Aでは、実施形態1に係る分離システム1と比べて、分離性能が向上する。この理由は、実施形態2に係る分離システム1Aでは、実施形態1に係る分離システム1と比べて、筒体2の径方向における筒体2と内筒部5Aとの距離が筒体2の軸方向において下流側ほど短くなるので、筒体2内の気流に含まれる固体が内筒部5Aの外側において筒体2の排出孔25から排出されやすくなるためであると推考される。
図10は、実施形態2に係る分離システム1Aの要部説明図である。図10は、筒体2の軸方向から見たときの回転体3に対する内筒部5Aの上流端51Aの位置を説明するための図である。図10には、回転体本体30の外周の位置を0%とし、筒体2の軸方向から見た複数の羽根36の先端縁を通る包絡線の位置を100%としたときに、筒体2の径方向において20%の位置、70%の位置、100%の位置それぞれに位置している上流端51Aを、それぞれ一点鎖線C1、C2及びC3で示してある。
図11は、実施形態2に係る分離システムに関し、筒体2の軸方向から見たときの回転体3に対する内筒部5Aの上流端51Aの位置と除塵率との関係を示すグラフである。なお、図11における除塵率は、規定粒径(例えば、1.0μm)の微粒子の流入口23への流入数と流出口24からの流出数との差分を、流入数で除した値を百分率で表している。
図11から、実施形態2に係る分離システム1Aでは、内筒部5Aを設けていない場合と比べて、除塵率の向上を図ることが可能となることが分かる。上流端51Aが筒体2の径方向において20%~90%の位置にあれば、除塵率のより一層の向上を図ることが可能となることが分かる。
(実施形態3)
以下、実施形態3に係る分離システム1Bについて、図12~図14を参照して説明する。図12は、実施形態3に係る分離システム1Bの一部破断した斜視図である。図13は、同分離システム1Bの右側面図である。図14は、同分離システム1Bを示し、図13のA-A線断面図である。実施形態3に係る分離システム1Bに関し、実施形態1に係る分離システム1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、実施形態3に係る分離システム1Bについて、図12~図14を参照して説明する。図12は、実施形態3に係る分離システム1Bの一部破断した斜視図である。図13は、同分離システム1Bの右側面図である。図14は、同分離システム1Bを示し、図13のA-A線断面図である。実施形態3に係る分離システム1Bに関し、実施形態1に係る分離システム1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態3に係る分離システム1Bは、実施形態1に係る分離システム1の筒体2の代わりに、筒体2Bを備えている点等で、実施形態1に係る分離システム1と相違する。
筒体2Bは、縮径部28を含んでいる。縮径部28は、筒体2Bの軸方向において流出口24に近づくにつれて内径及び外径が小さくなっている。筒体2Bは、縮径部28と、縮径部28よりも上流側の円筒部26(図14を参照)と、を有する。円筒部26は、内径及び外径それぞれが一定である。例えば、円筒部26は、モータ4と回転体3とを囲んでいる部分である。縮径部28は、内筒部5の外側に位置しており、内筒部5を全周に亘って囲んでいる部分である。
筒体2Bは、筒体2と同様、複数(図示例では、44個)の排出孔25を有する。複数の排出孔25は、回転体3の外側に位置している第1群(図示例では、32個)の排出孔25と、内筒部5の外側に位置している第2群(図示例では、12個)の排出孔25と、を含む。筒体2Bでは、円筒部26が第1群の排出孔25を有し、縮径部28が第2群の排出孔25を有している。
実施形態3に係る分離システム1Bは、内筒部5を備えているので、実施形態1に係る分離システム1と同様、圧力損失を抑制しつつ分離性能の向上を図ることが可能となる。
実施形態3に係る分離システム1Bでは、実施形態1に係る分離システム1及び実施形態2に係る分離システム1Aと比べて、分離性能が向上する。この理由は、実施形態3に係る分離システム1Bが筒体2Bの縮径部28を有するので、内筒部5の外側における筒体2Bと筐体6との間の空間の容積を大きくできて、筒体2Bと筐体6との間の空間の圧力を低下でき、筒体2Bの内側の気流に含まれる固体が内筒部5の外側において筒体2Bの排出孔25から排出されやすくなるためであると推考される。
(実施形態4)
以下、実施形態4に係る分離システム1Cについて、図15及び図16を参照して説明する。図15は、実施形態4に係る分離システム1Cの右側面図である。図16は、同分離システム1Cを示し、図15のA-A線断面図である。実施形態4に係る分離システム1Cに関し、実施形態1に係る分離システム1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、実施形態4に係る分離システム1Cについて、図15及び図16を参照して説明する。図15は、実施形態4に係る分離システム1Cの右側面図である。図16は、同分離システム1Cを示し、図15のA-A線断面図である。実施形態4に係る分離システム1Cに関し、実施形態1に係る分離システム1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態4に係る分離システム1Cは、実施形態1に係る分離システム1の筐体6の代わりに、筐体6Cを備えている点等で、実施形態1に係る分離システム1と相違する。
筐体6Cは、筐体6とは異なる形状の円筒状であり、拡径部68を含んでいる。
拡径部68の内径及び外径は、筒体2の軸方向において筒体2の流出口24に近づくにつれて大きくなっている。
筐体6Cは、筒体2の軸方向において、拡径部68と、拡径部68よりも上流側の円筒部67と、を有する。円筒部67の内径及び外径は、それぞれ一定である。拡径部68の内径は、円筒部67側の端で円筒部67の内径と同じであり、円筒部67側とは反対側の端で円筒部67の内径よりも大きい。筒体2の径方向における筒体2と拡径部68との距離は、筒体2の軸方向において筒体2の流出口24に近づくにつれて大きくなっている。
円筒部67の内径及び外径は、例えば、実施形態1に係る分離システム1の筐体6の内径及び外径それぞれと同じである。したがって、実施形態4に係る分離システム1Cは、実施形態1に係る分離システム1と比べて、内筒部5の外側における筒体2と筐体6Cとの間の空間の容積を大きくすることができる。
分離システム1Cは、内筒部5を備えている。これにより、実施形態1に係る分離システム1と同様、圧力損失を抑制しつつ分離性能の向上を図ることが可能となる。
(実施形態5)
以下、実施形態5に係る分離システム1Dについて、図17~図19を参照して説明する。図17は、実施形態5に係る分離システム1Dの一部破断した斜視図である。図18は、同分離システム1Dの右側面図である。図19は、同分離システム1Dを示し、図18のA-A線断面図である。実施形態5に係る分離システム1Dに関し、実施形態1に係る分離システム1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、実施形態5に係る分離システム1Dについて、図17~図19を参照して説明する。図17は、実施形態5に係る分離システム1Dの一部破断した斜視図である。図18は、同分離システム1Dの右側面図である。図19は、同分離システム1Dを示し、図18のA-A線断面図である。実施形態5に係る分離システム1Dに関し、実施形態1に係る分離システム1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
分離システム1Dは、シャッタ部15及びファン16を更に備える点等で、実施形態1に係る分離システム1と相違する。
分離システム1Dは、第1ダクト13と、第2ダクト14と、を更に備える。第1ダクト13は、筒体2の上流側に配置されている。第2ダクト14は、筒体2の下流側に配置されている。
第1ダクト13は、円筒状である。第1ダクト13の内径は、筒体2の軸方向において筒体2からの距離によらず一定である。第1ダクト13の内側空間は、筒体2の上流側において筒体2の内側空間につながっている流路を構成している。
第2ダクト14は、筒体2の軸方向において筒体2から離れるにつれて開口面積が徐々に小さくなる角筒状である。第2ダクト14の内側空間は、筒体2の下流側において筒体2の内側空間につながっている流路を構成している。
シャッタ部15は、流路を開閉可能なシャッター機構である。シャッタ部15は、例えば、シャッタ本体151と、軸体152と、駆動部153と、を有する。シャッタ本体151は、円板状であり、第1ダクト13内に配置されている。シャッタ本体151の直径は、第1ダクト13の内径と実質的に同じである。軸体152は、シャッタ本体151に連結されている。駆動部153は、軸体152を回転させることによりシャッタ本体151を回転させる。駆動部153は、例えば、モータ等の電気駆動型のアクチュエータを含む。
シャッタ部15では、シャッタ本体151が、シャッタ本体151の厚み方向と第1ダクト13の軸方向とが一致する第1位置と、シャッタ本体151の厚み方向と第1ダクト13の径方向とが一致する第2位置と、の間で回転可能となっている。シャッタ部15では、シャッタ本体151の厚み方向が第1ダクト13の軸方向と一致しているときに、筒体2の内側空間につながっている流路を遮断可能である。
実施形態1に係る分離システム1では、モータ4の起動直後、モータ4の回転数が所定の回転数に達するまでの間、粉塵等の固体に十分な遠心力が与えられないため、固体に作用する力は、筒体2の径方向外向きの力よりも筒体2の軸方向の力が支配的となる。そのため、筒体2の流入口23から流出口24に向かう主流から固体が分離されずに流出口24から流出してしまうことがある。
これに対して、実施形態5に係る分離システム1Dでは、例えば、モータ4の回転数がモータ4の起動後に所定の回転数に達するまでの間、シャッタ部15で流路を遮断しておく。これにより、気体に含まれている固体、及び、筒体2の内周面27等に付着していた固体が流出口24から流出するのを抑制することが可能となる。また、分離システム1Dでは、筒体2に流入する空気の湿度が高い場合等に構造体(施設)の内部空間の湿度の上昇を抑制することが可能となる。
ファン16は、例えば、筒体2の内側空間を通過する風量を制御するために設けられる。
実施形態1に係る分離システム1は、固体に遠心力を与えることを目的とした構造となっているため、軸方向に空気を送る力が比較的弱いことがある。そこで、構造体の内部空間へ流入する空気量(風量)が必要とされる風量よりも不足することがある。
これに対して、実施形態5に係る分離システム1Dは、ファン16を備えているので、所定の風量を発生させることができる。
実施形態5に係る分離システム1Dでは、筒体2の流出口24の下流側にファン16が配置されているので、構造体の内部空間へ流入する気体の流量を検知したり、制御したりしやすくなる。さらに、ファン16への粉塵等の付着が抑制される。
分離システム1Dは、筒体2の下流側にファン16を配置してあるので、ファン16によって筒体2を通過する気体の流量(風量)を調整することができる。
実施形態5に係る分離システム1Dは、内筒部5を備えているので、実施形態1に係る分離システム1と同様、圧力損失を抑制しつつ分離性能の向上を図ることが可能となる。
実施形態5に係る分離システム1Dでは、ファン16の風量を少なくすることにより、内筒部5の外側に一旦導かれた固体が内筒部5の内側での軸方向の流速アップにより引っ張られるのを抑制可能となる。逆に言えば、分離システム1Dでは、内筒部5の外側の空間S1に一旦導かれた固体が内筒部5の内側の気流F1に引き込まれないようにファン16の風量を調整することにより、分離性能の向上を図れる。分離システム1Dでは、ファン16の風量を少なくしたほうが、筒体2の軸方向の流速を遅くできる。これにより、分離効率を向上させることができる。
(実施形態の変形例)
実施形態1~5は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態1~5は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
実施形態1~5は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態1~5は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
筒体2の排出孔25は、円弧状に限らない。例えば、筒体2の中心軸A2に平行な方向に長いスリット状であってもよいし、中心軸A2に平行な方向に対して傾いた方向に細長いスリット状であってもよい。排出孔25は、円形状であってもよいし、多角形状であってもよい。排出孔25は、筒体2の第1端21から第2端22に亘って形成されていてもよいし、筒体2の中心軸A2に沿った方向において筒体2の中央部から第2端22に亘って形成されていてもよい。
また、筒体2の有する排出孔25の数は、複数に限らず、例えば、1つであってもよい。
また、複数の排出孔25のそれぞれの形状は、同じである場合のみに限らず、異なっていてもよい。
また、筒体2の材料は、ABS等の合成樹脂に限らず、金属等でもよい。回転体3の材料は、ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂に限らず、例えば、金属等でもよい。回転体3の材料が金属の場合、回転体3は、導電性を有する。回転体3は、例えば、その材料が合成樹脂の場合、撥水性を有していてもよい。
また、内筒部5の下流端52は、筒体2の流出口24の下流側に位置していてもよい。内筒部5は、筒体2の軸方向から見て完全に閉じた円筒に限らず、一部が切れた円筒状であってもよく、例えば、C字状であってもよい。
複数の羽根36のそれぞれは、回転体本体30と別部材として形成され回転体本体30に固定されることで回転体本体30に連結されていてもよい。
また、複数の羽根36のそれぞれは、回転体本体30からの突出方向における筒体2側の先端362が、回転体3側の基端361よりも、回転体3の回転方向R1において前方に位置していてもよい。
また、複数の羽根36の各々は、1つ以上の円弧状等の曲線状の部分を含む形状でもよい。
また、複数の羽根36のそれぞれは、回転体本体30の回転中心軸A3のまわりで螺旋状に形成されていてもよい。ここにおいて「螺旋状」とは、回転数が1以上の螺旋形状に限らず、回転数が1の螺旋形状の一部の形状も含む。
また、回転体3は、筒体2の中心軸A2に沿った方向において並んでおり、各々が回転体本体30の一部と複数の羽根それぞれの一部とを構成する複数の回転部材を結合することで回転体本体30と複数の羽根36とを有していてもよい。
また、分離システム1、1A、1B、1C、1Dは、排気ダクト9を複数備えていてもよい。複数の排気ダクト9は、筐体6の外周方向に並んでいてもよい。複数の排気ダクト9は、筐体6の軸方向において互いに異なる位置にあってもよい。
また、モータ4は、筒体2の軸方向において回転体3から見て流入口23側に配置されている場合に限らず、例えば、流出口24側に配置されていてもよい。
また、実施形態2~5に係る分離システム1A、1B、1C、1Dは、回転体3を回転させるために筒体2の内側にモータ4を配置してある。しかし、これに限らず、例えば、筒体2の外側にモータ4を配置して、モータ4の回転軸の回転をプーリ及び回転ベルトを介して伝達するようにしてもよい。
また、実施形態2~4に係る分離システム1A、1B、1Cのいずれかが、実施形態5に係る分離システム1Dにおけるシャッタ部15及びファン16の少なくとも一方を備えていてもよい。
また、シャッタ部15は、筒体2の上流側の流路に限らず、下流側の流路に設けられていてもよい。シャッタ部15は、筒体2内に設けられていてもよい。
また、ファン16は、筒体2の流出口24の下流側に限らず、例えば、筒体2の流入口23の上流側に配置されていてもよい。この場合、筒体2に流入する固体に予旋回が与えられるので固体が分離されやすくなる。これにより、除塵効率が向上する。
また、ファン16は、筒体2内に設けられていてもよい。
また、筒体2の流入口23から筒体2に流入する気体は、空気に限らず、例えば、排気ガス等であってもよい。
(態様)
本明細書には、以下の態様が開示されている。
本明細書には、以下の態様が開示されている。
第1の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、筒体(2、2B)と、回転体(3)と、を備える。筒体(2、2B)は、第1端(21)に気体の流入口(23)を有し、第2端(22)に気体の流出口(24)を有し、第1端(21)と第2端(22)との間において軸方向に交差する方向に貫通している複数の排出孔(25)を有する。回転体(3)は、筒体(2、2B)の内側に配置されており、筒体(2、2B)の軸方向に沿った回転中心軸(A3)を中心として回転可能である。回転体(3)は、回転体(3)の回転時に筒体(2、2B)内に旋回する気流(F0)を発生させる羽根(36)を有する。筒体(2、2B)が筒体(2、2B)の軸方向において回転体(3)よりも長い。分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、円筒状の内筒部(5、5A)を更に備える。内筒部(5、5A)は、筒体(2、2B)の内側において筒体(2、2B)の軸方向における回転体(3)と流出口(24)との間に位置している。内筒部(5、5A)の内側空間が筒体(2、2B)の内側空間につながっている。
第1の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、圧力損失を抑制しつつ分離性能の向上を図ることが可能となる。
第2の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、第1の態様において、筐体(6、6C)を更に備える。筐体(6、6C)は、筒体(2、2B)の外側に配置されており、筒体(2、2B)を収容している。
第2の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、筒体(2、2B)の排出孔(25)から排出された固体が飛散するのを防止することができる。
第3の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、第2の態様において、排気ダクト(9)を更に備える。排気ダクト(9)は、内筒部(5、5A)の外側において筐体(6、6C)に接続されている。排気ダクト(9)の内側空間が筐体(6、6C)と筒体(2、2B)との間の空間につながっている。
第3の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、筒体(2、2B)の排出孔(25)から排出された固体が排気ダクト(9)を通して排出されやすくなる。
第4の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、第1~3の態様のいずれか一つにおいて、内筒部(5、5A)と筒体(2、2B)との間に形成されおり排出孔(25)とつながっている空間(S1)を有する。
第4の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)では、空間(S1)が、固体の滞在する溜まり部としての機能を有することも可能となる。
第5の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)では、第1~4の態様のいずれか一つにおいて、内筒部(5、5A)の内側に空洞(10)がある。
第5の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、圧力損失を抑制可能となる。
第6の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)では、第1~5の態様のいずれか一つにおいて、複数の排出孔(25)は、筒体(2、2B)の周方向において並んでいる。
第6の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D、)は、分離性能を向上させることが可能となる。
第7の態様に係る分離システム(1A)では、第1~6の態様のいずれか一つにおいて、内筒部(5、5A)は、筒体(2、2B)の軸方向において流出口(24)に近づくにつれて内径及び外径が大きくなっている拡径部(53A)を含む。
第7の態様に係る分離システム(1A)は、分離性能を向上させることが可能となる。
第8の態様に係る分離システム(1A)では、第7の態様において、回転体(3)は、羽根(36)の基端(361)がつながっている回転体本体(30)を有する。内筒部(5A)は、回転体(3)側の上流端(51A)と流出口(24)側の下流端(52A)とを有する。上流端(51A)は、筒体(2、2B)の軸方向から見て羽根(36)の先端縁と回転体本体(30)との間に位置している。
第8の態様に係る分離システム(1A)は、分離性能を向上させることが可能となる。
第9の態様に係る分離システム(1B)では、第1~8の態様のいずれか一つにおいて、筒体(2B)は、筒体(2B)の軸方向において流出口(24)に近づくにつれて内径及び外径が小さくなっている縮径部(28)を含む。
第9の態様に係る分離システム(1B)は、分離性能を向上させることが可能となる。
第10の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)では、第1~9の態様のいずれか一つにおいて、回転体(3)、筒体(2、2B)及び内筒部(5、5A)のうち少なくとも一部が撥水性又は導電性を有する。
第10の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、回転体(3)、筒体(2、2B)及び内筒部(5、5A)のうち少なくとも一部が撥水性を有する場合、例えば、環境湿度が高い状況や水分を含んだ粉塵等の固体を含んだ水分を含んだ気体が流入したときに付着するのを抑制することが可能となる。第10の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、回転体(3)、筒体(2、2B)及び内筒部(5、5A)のうち少なくとも一部が導電性を有する場合、固体が静電気により付着するのを抑制することが可能となる。
第11の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、第1~10の態様のいずれか一つにおいて、モータ(4)を更に備える。モータ(4)は、回転体(3)を回転させる。
第11の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、モータ(4)を別途用意する必要がなくなる。
第12の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)では、第11の態様において、モータ(4)は、筒体(2、2B)の軸方向において回転体(3)から見て流入口(23)側に配置されている。
第12の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、モータ(4)が流出口(24)側で内筒部(5、5A)の内側に配置されている場合と比べて、圧力損失を低減することができる。また、流速の上昇を抑制できて分離性能の向上を図れる。
第13の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、第1~12の態様のいずれか一つにおいて、シャッタ部(15)を更に備える。シャッタ部(15)は、筒体(2、2B)の内側空間につながっている流路を遮断可能である。
第13の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、例えば回転体(3)を回転させるモータ(4)の起動直後に気体中の固体が筒体(2、2B)の流出口(24)から流出することを抑制可能となる。
第14の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、第1~13の態様のいずれか一つにおいて、ファン(16)を更に備える。ファン(16)は、筒体(2、2B)の内側空間を通過する風量を制御する。
第14の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、内筒部(5、5A)の外側に一旦導かれた固体が内筒部(5、5A)の内側での軸方向の流速アップにより引っ張られるのを抑制可能となる。
第2~14の態様に係る構成については、分離システム(1、1A、1B、1C、1D)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
第15の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、筒体(2、2B)と、内筒部(5、5A)と、を備える。筒体(2、2B)は、第1端(21)に気体の流入口(23)を有し、第2端(22)に気体の流出口(24)を有し、第1端(21)と第2端(22)との間において軸方向に交差する方向に貫通している排出孔(25)を有する。内筒部(5、5A)は、筒体(2、2B)の内側に配置されており、筒体(2)の軸方向において筒体(2、2B)よりも短い。分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、筒体(2、2B)の流入口(23)から流入して旋回している気流(F0)を内筒部(5、5A)の内側を通る第1の気流(F1)と内筒部(5、5A)の外側を通る第2の気流(F2)とに分けて、第2の気流(F2)を排出孔(25)から排出させる。
第15の態様に係る分離システム(1、1A、1B、1C、1D)は、圧力損失を抑制しつつ分離性能の向上を図ることが可能となる。
1、1A、1B、1C、1D 分離システム
10 空洞
11 第1カバー
12 第2カバー
13 第1ダクト
14 第2ダクト
15 シャッタ部
16 ファン
111 第1フレーム部
112 第1取付部
113 第1梁部
114、115、124、125 溝
121 第2フレーム部
122 第2取付部
123 第2梁部
151 シャッタ本体
152 軸体
153 駆動部
2、2B 筒体
21 第1端
22 第2端
23 流入口
24 流出口
25 排出孔
26 円筒部
27 内周面
28 縮径部
3 回転体
30 回転体本体
31 第1端
32 第2端
36 羽根
361 基端
362 先端
37、66 外周面
4 モータ
41 モータ本体
42 回転軸
5、5A 内筒部
51、51A 上流端
52、52A 下流端
53A、68 拡径部
6、6C 筐体
61 第1端
62 第2端
67 円筒部
71 第1端
72 第2端
8 軸受
A2 中心軸
A3 回転中心軸
F0 気流
F1 第1の気流
F2 第2の気流
R1 回転方向
S1 空間
10 空洞
11 第1カバー
12 第2カバー
13 第1ダクト
14 第2ダクト
15 シャッタ部
16 ファン
111 第1フレーム部
112 第1取付部
113 第1梁部
114、115、124、125 溝
121 第2フレーム部
122 第2取付部
123 第2梁部
151 シャッタ本体
152 軸体
153 駆動部
2、2B 筒体
21 第1端
22 第2端
23 流入口
24 流出口
25 排出孔
26 円筒部
27 内周面
28 縮径部
3 回転体
30 回転体本体
31 第1端
32 第2端
36 羽根
361 基端
362 先端
37、66 外周面
4 モータ
41 モータ本体
42 回転軸
5、5A 内筒部
51、51A 上流端
52、52A 下流端
53A、68 拡径部
6、6C 筐体
61 第1端
62 第2端
67 円筒部
71 第1端
72 第2端
8 軸受
A2 中心軸
A3 回転中心軸
F0 気流
F1 第1の気流
F2 第2の気流
R1 回転方向
S1 空間
Claims (15)
- 第1端に気体の流入口を有し、第2端に気体の流出口を有し、前記第1端と前記第2端との間において軸方向に交差する方向に貫通している複数の排出孔を有する筒体と、
前記筒体の内側に配置されており、前記筒体の前記軸方向に沿った回転中心軸を中心として回転可能な回転体と、
前記筒体の内側において前記軸方向における前記回転体と前記流出口との間に位置しており、内側空間が前記筒体の内側空間につながっている円筒状の内筒部と、を備え、
前記回転体は、前記回転体の回転時に前記筒体内に旋回する気流を発生させる羽根を有し、
前記筒体が前記軸方向において前記回転体よりも長い、
分離システム。 - 前記筒体の外側に配置されており、前記筒体を収容している筐体を更に備える、
請求項1に記載の分離システム。 - 前記内筒部の外側において前記筐体に接続されており、内側空間が前記筐体と前記筒体との間の空間につながっている排気ダクトを更に備える、
請求項2記載の分離システム。 - 前記内筒部と前記筒体との間に形成されおり前記排出孔とつながっている空間を有する、
請求項1~3のいずれか一項に記載の分離システム。 - 前記内筒部の内側に空洞がある、
請求項1~4のいずれか一項に記載の分離システム。 - 前記複数の排出孔は、前記筒体の周方向において並んでいる、
請求項1~5のいずれか一項に記載の分離システム。 - 前記内筒部は、前記軸方向において前記流出口に近づくにつれて内径及び外径が大きくなっている拡径部を含む、
請求項1~6のいずれか一項に記載の分離システム。 - 前記回転体は、前記羽根の基端がつながっている回転体本体を有し、
前記内筒部は、前記回転体側の上流端と前記流出口側の下流端とを有し、
前記上流端は、前記軸方向から見て前記羽根の先端縁と前記回転体本体との間に位置している、
請求項7に記載の分離システム。 - 前記筒体は、前記軸方向において前記流出口に近づくにつれて内径及び外径が小さくなっている縮径部を含む、
請求項1~8のいずれか一項に記載の分離システム。 - 前記回転体、前記筒体及び前記内筒部のうち少なくとも一部が撥水性又は導電性を有する、
請求項1~9のいずれか一項に記載の分離システム。 - 前記回転体を回転させるモータを更に備える、
請求項1~10のいずれか一項に記載の分離システム。 - 前記モータは、前記軸方向において前記回転体から見て前記流入口側に配置されている、
請求項11に記載の分離システム。 - 前記筒体の前記内側空間につながっている流路を遮断可能なシャッター部を更に備える、
請求項1~12のいずれか一項に記載の分離システム。 - 前記筒体の前記内側空間を通過する風量を制御するためのファンを更に備える、
請求項1~13のいずれか一項に記載の分離システム。 - 第1端に気体の流入口を有し、第2端に気体の流出口を有し、前記第1端と前記第2端との間において軸方向に交差する方向に貫通している排出孔を有する筒体と、
前記筒体の内側に配置されており、前記軸方向において前記筒体よりも短い内筒部と、を備え、
前記筒体の前記流入口から流入して旋回している気流を前記内筒部の内側を通る第1の気流と前記内筒部の外側を通る第2の気流とに分けて、前記第2の気流を前記排出孔から排出させる、
分離システム。
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JP2021522696A JP7470904B2 (ja) | 2019-05-31 | 2020-04-16 | 分離システム |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP2019-103344 | 2019-05-31 |
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---|---|
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---|---|---|---|
PCT/JP2020/016662 WO2020241104A1 (ja) | 2019-05-31 | 2020-04-16 | 分離システム |
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2020
- 2020-04-16 WO PCT/JP2020/016662 patent/WO2020241104A1/ja active Application Filing
- 2020-04-16 JP JP2021522696A patent/JP7470904B2/ja active Active
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JP2018187550A (ja) * | 2017-04-28 | 2018-11-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 分離装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPWO2020241104A1 (ja) | 2020-12-03 |
JP7470904B2 (ja) | 2024-04-19 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
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