JPH0716571B2 - 多成分流体を分離する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 この発明は多成分流体を分離するための装置、特に砂、
塵埃、蒸気、煙および他の機械的混合物等の様な固体粒
子からガスを分離して浄化するための装置に関するもの
である。

「背景技術」 周知の従来技法には、大きな固体粒子（砂）が重力によ
って沈積される沈積室；ガス流の方向の変化から起こる
遠心力と慣性力効果の使用を為すサイクロンおよび慣性
力塵埃分離器；塵埃搬送ガスが布や紙、グラスウール、
金属網等の層を通過する工業フイルター（“バッグハウ
ス”として知られている）；粒子が高圧電界で電荷され
て電極に吹き付けられて電極に粒子が沈積される静電集
塵器（電気フイルター）；塵埃が液体と接触されて次い
で払拭されるガス洗浄装置の様な他の装置；等の様に固
体粒子から、例えば塵埃からガス流を分離して浄化する
ための種々な装置が有る。

特定の装置が必要な度合いの浄化を行うよう出来ない時
に、１つ以上の上述の手段で作動する装置が利用できる
（例えば、サイクロン分離器を織物フイルターと組合せ
ることが出来る）。

塵埃分離器の主な特性の１つは重量測定浄化効率ηで、
同一時間内で、流入する塵埃の重量に対する捕捉された
塵埃の重量の比として一般に決められる。浄化効率は、
η≦１の数値（大部分は、後に行われる）か、或は100
を乗じた百分率のいずれかで表すことが出来る。

塵埃分離装置の一層詳しい特徴は、粒子寸法ｄの関数と
して重量測定効率の変数を表わす分別効率によって形成
される。分別効率は、連続した幅狭い範囲の粒子寸法ス
ペクトルの重量測定効率を示す式または曲線η（ｄ）と
して表すことが出来る（ダブリュ・ストラウスの1966
年、パーガモン新聞“工業ガス浄化”の論文）。

一般的に言えば、粒子が小さいと、粒子の分離の作業が
一層困難になる。相当するように、分別効率曲線η
（ｄ）は粒子寸法範囲に亙って一定でないが、小さな粒
子寸法にて迅速に低下して、粒子寸法が零に成る時に零
効率に成る。従って、特徴付けられた種々な塵埃分離装
置において、問題の重要性は、分別効率が相当に減少す
るようし始める粒子寸法に在る。例えば、一般的な重力
沈積室において、分別効率曲線は80〜100ηｍの範囲当
たりで減少し始め、50ηｍの当たりで効率はη＝0.8（8
0％）に達することが出来る（ストラウス）。

幾分気まゝに、理に適った基準として有効な装置（η＞
80％）を有効でない装置（η＜80％）から分けるよう80
％の浄化効率を採ると、電気フイルター、布フイルタ
ー、或る型の湿潤ガス洗浄装置、特別小さな曲率のサイ
クロンだけがη≧80％で10μｍ以下の寸法の粒子を分離
できることが知られている（ピー・エー・エフ・ホワイ
トとエス・イー・スミスによって編集されたストラウス
の1964年、ロンドンのバターウオース“高効率空気過
去”の論文）。

装置の浄化効率に影響を与えてしまう別の要因は、装置
の入口で測ったガス中の塵埃濃度すなわち塵埃密度g/m³
である。

塵埃分離装置の作用に関連し且つ浄化効率に影響を持つ
他の重要な要因は装置を流れるガス速度である。現存の
塵埃分離装置は作動原理に基づいて異なったガス速度で
作動する。例えば、電気フイルターは希に２メートル／
秒を越えるが、比較的低いガス速度で作動し、慣性塵埃
分離器は15〜30メートル／秒の間の速度で作動する。高
速度は高加工原料量の装置を意味するので、高速度が一
般的に所要される。与えられた必要な加工原料量のため
に、許されるガス速度が高速であると、装置の寸法を小
さく出来る。

併し、ガス速度が或る適切値（使用される装置の型に基
づいている）を越えると、浄化効率は幾分急激に低下し
始める。例えば、慣性分離器では、浄化効率のこの低下
は30メートル／秒を越えた速度でのガス流の強い乱れの
設定に基づいて起こる。同時に、この特徴によって、慣
性分離器は低ガス速度で浄化効率が低下する。この型の
実際の装置において、ガス速度の有効範囲は一般的に非
常に狭くて、例えば浄化効率ηが最大になる適切な速度
値の±20％の範囲である。

浄化効率η_１、η_２、……η_ｎを夫々有する２つ以上
（一般ｎ個）の装置が直列に接続される時に、上流側の
装置からの浄化されるガスは次の下流側の装置に流入す
るので、直列なｎ個の装置の全浄化効率は次式で表すよ
う出来ることを示すよう簡単である。

Ｅ＝η_１＋（１−η_１）η_２ ＋（１−η_１）（１−η_２）η_３＋…… ＋（１−η_１）（１−η_２）……（１−η_ｎ−１）η_ｎ
（１） 但し、ηは百分率以外の１以下の小さな数として示され
る。例えば、個々の効率η_１、η_２を有する直列に接続
された２つの分離器において、 Ｅ＝η_１＋（１−η_１）η_２ （２） である。

分別効率η（ｄ）塵埃密度とに就いて何と言うかを考え
て、式（１）（２）が注意して使用されるべきであるこ
とが明らかであろう。実際に、直列の第１の装置は大き
な粒子を主に分離して次の下流側の装置に、（ａ）低塵
埃密度で、（ｂ）第１の装置に流入する塵埃の寸法分布
と比較して一般に小さな平均粒子寸法の粒子寸法分布を
有する部分浄化されたガスを供給する様に為す。粒子寸
法分布のこの変化は直接重要な一定でない分別効率曲線
η（ｄ）であり、直列に接続された複数個の浄化装置に
よって達成できるガス流からの粒子分布の度合に実質的
な制限を与える。従って、式（１）（２）の効率ηの値
は、各塵埃分離装置の入口における塵埃搬送ガス流の特
性に対応すると理解すべきである。実際に、これらの値
は経験的に得られる。

効率η（ｄ）が小さく成り過ぎない粒子寸法の範囲内に
おいて、複数個の装置の直列接続は装置の全体的浄化効
率を増大する有効な手段である。例えば、式（２）か
ら、η_１＝0.7で、η_２＝0.6とすると、Ｅ＝0.88（88
％）に成ることが見られる。

明らかに、小さな粒子寸法に低下する実質的に平らなη
（ｄ）を有した装置は、装置を直列に接続することによ
ってガス流の高い浄化に特に有効である。

多成分流体（例えば、ガス／固体）の分離の分野の当業
者が周知である様に、従来技術は慣性力またはモーメン
ト分離器として知られた上述した種類の装置を含んでお
り、ガス流の流れ方向の急な変化とガス速度の低下とを
用いることによってガスは固体粒子が浄化される。固体
粒子は勿論、慣性力のために初期ガス流と同一方向に流
れ続けて、収集ホッパー内に最後は沈積される。重い
（大きな）粒子は慣性力が更に大きく、従って、浄化さ
れたガスと一緒に漏出してしまう軽い（小さな）粒子よ
りも一層容易に浄化される。

これら装置の幾つかはガス流に対して鋭角に傾斜した多
数の固体（一般的に金属）面を設けるよう構成されてお
り、これらの面の目的は主ガス流の方向と元から一致す
る通路から離れて固体粒子を偏向することにある。従っ
て、これらの面は固体粒子を偏向部分の一方の側に集中
するよう助け、浄化されたガスは偏向部分の間の空間を
通って漏出する。

この様な装置は、トランス・インスツルメント・ケミカ
ル・エンジニアーリング（ロンドン）、29号（1951）、
356頁掲載のシー・ジェイ・ステアメントの論文の、サ
イクロンやバッグハウスの前の予備浄化段として時々使
用されるシャッター型コレクター（ストラウス）であ
る。一層効率的には円錐形ルーバー付コレクターが有
り、その文献としてはケー・ハンセンの第５回世界パワ
ー会議、ウイーン、16、5829（1956年）、イー・ハーバ
ーの米国特許第2,034,467号と英国特許第388,637号明細
書、エッチ・バン・デル・コルクの米国特許第2,874,80
0号と英国特許第766,279号明細書、アイ・アール・ダブ
リユ・ジョンストンの米国特許第4,340.474号、エッチ
・ケラーの米国特許第3,958,966号と第4,198,220号明細
書、ケー・エッチ・メーデンの米国特許第4,123,241号
明細書等が有る。一般的な文献（例えば、ハーバーの特
許を参照）では、直径が小さくなる円錐形に取付けられ
た平面円錐形リングの構造から成っている。平面円錐形
リング円筒形または円錐形ケーシング内に取付けられて
いるので、これらリングが互いに軸方向に重なり合い、
隣接するリング面の間に狭い隙間が有る。これら環状の
隙間はガス流の方向に対して鋭角に成っている。ガス流
はケーシングに向かって供給され、大直径のリングの場
所に隣接した端部にてケーシング内に流入して頂部から
下方に円錐部分を通過する。軽量な粒子を含むガスの主
部分は流れ方向を急に変えて、次の目的地に放出するた
めに中間リング間隙を通って上方に漏出し、大きな粒子
は円錐部分を通って下方に移動し続ける。同時に、粒子
は繰り返してリング面に衝突し（一定期間に亙ってリン
グに相当な摩耗を偶発的に形成する）、円錐部分の軸心
に向かって放出されて、従って、粒子が集中されて最小
直径のリングを通ってガスの一部（一般に５〜７％）と
一緒に除去される。

この装置の文献（バン・デル・コルクの特許を参照）で
は、円錐形の一体構造が矩形が台形断面の渦巻きに巻か
れたワイヤーから造られ、真っ直ぐな内側ワイヤー面が
円錐軸心に対して斜めに傾斜しており、先に述べた装置
の平らな円錐形リングと同じ目的で作用する。

上述の周知の円錐形慣性力塵埃コレクターの利点は設計
が簡単で小形で、可動部分が無く、ガス流の抗力が比較
的小さく、装置を流れるガス流の速度が比較的速く（例
えば、加工原料量が多く）、効率が流入塵埃密度の変化
によって変わらないこと等である（ストラウスやスハン
セン等）。これらの装置の欠点は20〜30μｍ以下の小さ
な粒子を効率的に除去することに欠け、下流側のサイク
ロンで連続的に浄化すべきことである（ストラウス）。
これは粗い粒子の除去のために予備浄化装置として円錐
形慣性塵埃捕集器が主として使用されているのが本質的
である。

円錐形慣性塵埃捕集器の別の欠点は、或る場合に比較的
迅速な腐食と摩耗を受ける固体粒子によって円錐形リン
グが一定の衝撃を受けることであり、従って、リングの
取換えを含む度々の補修が必要で、結果的に装置の寿命
が低下する。

非常に精巧な曲線粒子偏向部材を有する慣性塵埃捕集器
がまた周知である。ジヨンストン特許は、例えば非常に
複雑な形状で内側が内方に湾曲し真っ直ぐ部分を有する
軸方向に重なっていないリングと、円錐形軸心に向かっ
て固体粒子を偏向するために設計されたリップとを有す
る円錐形装置を記載している。20〜30μｍの間の平均粒
子寸法の粒子のための全浄化効率は80％近くである。併
し、詳細な分別効率のデーターがない。

別の装置（ケラーの特許を参照）において、ガス流は、
円錐形分離器（上述した円錐形慣性分離器と比較される
時に従って逆に成る）の先端部に対して、例えば狭い端
部から広い端部に向けられ、個々の分離器部材またはリ
ングは互いに重なって鈍角三角形の様な断面形状を有し
ている。逆形状であるが直前に固体粒子のための偏向面
を設けるのがこゝの考えで、集中された粒子は円錐形構
造部の外側を円錐形の幅広い台部に向かって動き、浄化
されたガスは円錐形の内側部分内に漏出する。

複雑なリング形状に依って、湾曲した溝路がリング間に
形成され、これら溝路は部分的に浄化されたガス流のた
めの漏出通路を設けるよう作用する。通路は従って円錐
形構造部の内側に向かって開くよう形成されている。こ
の特徴は装置の詰まりを防止するのを助けるよう成って
いる。併し、何等の実験的データーも無い。更に、詰ま
りの問題に特別な注意を払うための理由とも成っている
蒸気からの固体粒子の分離のために装置が主に意図され
ていることが注意されるべきである。

幾分同様な装置がメーデンの特許明細書に記載されてお
り、流れ方向に直角な断面で見た時の矩形、円形または
細長い形状の中空の本内に１〜２組の粒子偏向部材また
は“羽根”が配置されている。ケラーの特許における様
に、断面において、羽根は複雑で湾曲した細長い三角形
状をしている。これら羽根は流入する固体粒子ための偏
向面を設けるよう本体内に設けられており（粒子偏向前
面の推奨角度は装置の軸心に対して34゜である）、羽根
の間の通路を流入する粒子による直接的打撃から覆うよ
うにしている。慣性力によって、固体粒子（少なくとも
大きな粒子）は羽根の間の通路から外れて細くなる装置
を下方に移動するよう続け、他方、浄化されたガスは、
各々の場合に上流側の羽根の重なった後面と次の隣接の
下流側の羽根とによって形成される湾曲した通路を通っ
て羽根の間から漏出する。各羽根の凹状の後面によっ
て、通路は、ケラーの特許の場合における様に、羽根と
装置の本体との間の外側の空間に向って開いている。更
に、隣接する羽根の間の通路は、装置の出口端部に向か
って増大する曲がった通路を持った変化する形状を有す
るよう出来る。この装置は89.7％迄の浄化効率を達成す
るよう提案されているが、どんな種類の塵埃が使用され
るか、或は平均粒子寸法等も何等当該特許明細書に特記
されていない。

「発明の開示」 この発明の主な目的は、この種の周知の装置におけるよ
りも相当に高い浄化効率で多成分流体から寸法が１ミク
ロン以下の小さな粒子を含む固体粒子を分離する装置を
提供することにある。

また、この発明の重要な目的は、分別浄化効率が流体中
に含まれる固体粒子の寸法の配分と寸法とに実際に基づ
いていない装置を提供することにある。

この発明の別の重要な目的は、10メートル／秒から100
メートル／秒までの装置における幅広い範囲の流体速度
における高い浄化効率と高速度で作動する装置を提供す
ることにある。

この発明の更に他の目的は、長い有効寿命と低減された
寸法と重量と、装置を製造する多種の構成材料を用いる
可能性と、作動中の装置の必要な減少された保守とを有
する装置の構成にある。

この発明のこれらの目的と他の目的は、内径が小さくな
る複数個の同軸に配置されたリングから成る円錐主構造
部を有する中空の截頭円錐形構造部を備えており、組合
せられたリングが、例えばリングの周辺から互いに隔て
られた複数個の、少なくとも２つで、好適には３つまた
は４つの支柱、ストリンガー、ガイドラックまたは同様
なフレーム部材等に外周で固着されることによって相対
的位置と方向に固持された、多成分流体を分離する、好
適には固体粒子からガスを分離する装置によって達成さ
れる。使用においては、截頭円錐形構造部の最大内径の
リングが截頭円錐形構造部の内部に浄化されるべきガス
流体を供給するための管路と連通され、最小内径のリン
グが分離された固体粒子を収集する容器と連通される。
各リングは湾曲した内側面と、非対称の翼または航空機
翼の前縁部分の上面の形状と同様で、截頭円錐形構造部
を流れるガス流の方向と部分的に反対を向き且つガス流
の方向を部分的に横切る形状と、外側面と、内側面から
外側面に延びていてガス流の方向を大体向いている底
面、すなわち下面とを有している。各リングの下面はリ
ングの内径を形成する鋭角な縁の内側面と交叉し、下面
に対する接線（面自体の平面と成ることが出来る）がガ
ス流の方向に対して最大で90゜の角度を成すよう下面が
方向付けされ、内側面は下面との接合部での内側面に対
する接線が截頭円錐形構造部の軸心と大体平行に成るよ
うに形成されている。截頭円錐形構造部のリングは、各
上流側のリングの鋭角な縁の面と、各次の隣接の下流側
のリング最高部分、すなわち頂部の面との間に軸方向の
空間または間隙を形成するように相互に配置されてい
る。

截頭円錐形構造部はケーシング内に好適に設置され、リ
ングに最も近接したガス流中の固体粒子を截頭円錐形構
造部の軸心に向かって空気力学的に移動されるべく成す
よう作用するので、ガス流が截頭円錐形構造部を通って
流れる時に截頭円錐形構造部の軸心部分に一層の粒子が
次第に集中し、他方、浄化されたガスがリングの間の間
隙を通ってケーシングの周囲内部の中に横方向に漏出す
るよう許している。円錐主構造部の最小直径リングを通
った後の粒子の集中した流れは截頭円錐形構造部を出
て、適宜な放出管や通路を経て収集容器内に向けられ
る。截頭円錐形構造部の支持から離れたケーシングは浄
化されたガスを次の目的地に運ぶよう作用する。ケーシ
ングは好適には円筒形または管状をしていて、例えば截
頭円錐形構造部の最大直径リングの外径よりも僅かに大
きな内径を有した管路から成り、有効長さを截頭円錐形
構造部の長さに大体等しく出来る（他の断面形状と寸法
を勿論使用できる）。次の目的地に浄化されたガスを送
る便宜のために、管路は一端を、例えば90゜横方向に曲
げることが出来て、湾曲率は管直径と等しいか、或は大
きくされる。

この発明に従えば、リングの軸方向の高さまたは厚さと
径方向の幅は好適には一定であるが、１つのリングから
次のリングへ、例えばリングの幅を小さくするようリン
グの厚さを薄くする等、変えることが出来る。また、上
流側のリングの鋭角な縁の面と次の隣接の下流側のリン
グの頂部の面との間の間隔がリングからリングへと一定
されて上流側のリングの厚さに等しく出来ることが意図
されている。

一般的計画として、この発明に従った装置において、最
小リングの内径に対する最大リングの内径の比、すなわ
ち最小台部の直径に対する截頭円錐形構造部の円錐主構
造部の大きな台部の直径の比、は約10〜100の間に在っ
て、大きな台部の直径に対する円錐主構造部の軸方向長
さの比は約５〜20の間に在って、各リングの厚さに対す
る径方向の幅（外径−内径）の比は0.5〜２の間に在っ
て、組になったリングの上流側のリングの厚さに対する
２つの隣接するリングの間の間隙高さの比は約0.7〜３
の間に在り、截頭円錐形構造部の協同するリングの数は
装置の寸法と意図した使用とに基づいて数百、数千とす
るよう出来るが、幾つかの装置では僅か５つのリングで
十分である、こと等が意図されている。

この発明の別の実施例に従えば、截頭円錐形構造部は円
錐主構造部の最小直径リングの下流側に設けられた幾つ
かの別のリングを有するよう出来て、全てのリングがこ
の最小直径リングの直径に等しい直径を有し、これによ
って截頭円錐形構造部の円筒形補助構造部を形成するこ
とが意図されている。また、連続的に大きくなる直径の
幾つかの別のリングの構成は円錐主構造部の最小直径の
リングの直ぐ下流側に設けることが出来、これによって
截頭円錐形構造部の逆円錐補助構造部を形成するよう出
来る。更に別の実施例として、この様な逆円錐補助構造
部は、等しい直径のリングの最後のリングの下流側の直
径が連続的に大きくなる幾つかのリングの配置によって
円筒形補助構造部の下流側に設けることが出来る。この
様な截頭円錐形構造部は、分離された粒子をホッパー内
へと除去するための適切な状態を達成できるよう造って
いる。

上述した全ての実施例の截頭円錐形構造部は、渦巻き本
体の各巻回がリングを効果的に構成して渦巻きの隣接の
巻回の間の間隔が完全なリングの隣接のリング間の間隔
に対応する渦巻き形に造ることが出来る。これは截頭円
錐形構造部の製造を容易にし且つ自動化することを許し
ている。

この発明に従った装置の構造は、装置を流れる高速のガ
ス流（すなわち、高加工原料量）にて且つガス流に対し
て低抵抗で、１ミクロン以下の大きさの微細な粒子を含
む幅広い寸法範囲の固体粒子からのガス流体の浄化と分
離が出来て、ガス流中に存在する粒子の大きさや大きさ
の分布ばかりでなく装置入口端部における塵埃の集中等
に実際に基づかない高浄化効率を設けている。更に、粒
子の分別組成は実際に浄化によって影響されないので、
浄化されたガスが第１のモジュールユニットと直列に接
続された第２のモジュールユニットに供給される時に、
ガス中の固定粒子分別組成は元の流れにおけると実質的
に同一に成る。また、装置の寸法と重量は低減されて、
装置のほゞ安定した保守の要らない作動が、装置に供給
される塵埃集中および固体粒子の分別組成等の変動の元
で確実にされる。

この発明は、例えば冶金設備、化学プラント、熱利用設
備、他の設備等の工業用および家庭用ガス流の浄化や、
例えば電子工業、精密機器工業や公供用および住宅用ビ
ルデイング等の工業用および家庭用に使用する空気の浄
化のために利用できる。また、例えば石炭採掘作業にお
ける炭塵の分離と収集や冶金設備にて生じられる金属粉
末の収集等、空気やガスや同様な流体中に粒子の形で分
散されている高価な材料を分離して収集するよう使用す
ることも出来る。

この様な装置において、装置は説明される様な多リング
円錐形構造部と、主ダクトや管路の出口端部に接続する
よう設計された関連したケーシングとから成る予め組立
てられたユニットとすることが出来るし、関連したホッ
パーを有するよう出来ることが理解されよう。併し、特
に、流体を浄化するよりも高価な材料の粒子を収集する
よう装置が使用される時に、現存の管路やダクトに複数
円錐形構造部およびケーシングを付加するよう実施出来
ない場合には、装置は個別の円錐形構造部だけを有する
よう出来る。この様な円錐形構造部はケーシングを取り
囲むことなくダクトや管路の端部に本来取付けることが
出来るので、流体流れから分離された粒子だけがホッパ
ー内に収集され、他方、浄化されたが所要しない流体
（環境的には好ましくて汚染しないものと考える）は内
部リング空間をへて周囲の大気中に放出される。勿論、
主作動にて粒子が普通に供給される既存のダクトや管路
部分内にケーシング無しの円錐形構造部を取付けるよう
出来て、従って、ダクトや管路部分が円錐形構造部のた
めのケーシングとして構成作用されて、例えば横方向に
ずれた位置にて円錐形構造部の放出端部と直接連通して
ダクトや管路に適宜接続された収集容器を有するよう出
来る。

「図面の簡単な説明」 この発明の上述および他の目的と特長および利点は添付
図面を参照した種々な実施例の以下の詳細な説明から明
確に理解されよう。

第１図は、直径が連続的に小さくなる複数個のリングか
ら形成される円錐主構造部から成る截頭円錐形構造部が
管状ケーシング内に設けられたこの発明の一実施例に従
った多成分流体分離装置の一部断面した概要立面図、 第1A図は、円錐形成リングの内面の形状と、異なった直
径のリングを互いに固定状態に支持する１つの手段とを
示す第１図に示される円錐形構造部の円形部分の拡大詳
細図、 第1B図は第１図の1B−1B線に沿った断面図、 第1C図はリングの変更された円錐構造を示す第1A図と同
様な図、 第1D図は、下面、すなわち底面のリング構造の変形例を
示す幾分拡大した第1A図と同様な単一のリングにおける
径方向の断面図、 第1E図は、内側面と外側面の間の接合部の頂部における
リング構造の変形例を示す第1D図と同様な図、 第1F図は、基本的な物理的要因を示すこの発明に従った
円錐構造部の概要図、 第２図は、円錐主構造部の小さな端部の下流側の円錐形
構造部に、円錐主構造部の最小直径リングの様な同一内
径の一連の別のリングから成る円筒形補助構造部が設け
られたこの発明の第２の実施例に従った装置を示す第１
図と同様な図、 第2A図は、円筒形補助構造部のリングを互いに固定状態
に支持する１つの手段を概略的に示す第２図に示される
円錐形構造部の円形部分の第1A図と同様な図、 第３図は、円錐主構造部の小さな端部の下流側の円錐形
構造部に、直径が連続的に大きくなる一連の別のリング
から成る逆円錐補助構造部が設けられたこの発明の第３
の実施例に従った装置を示す第１図と同様な図、 第3A図は、逆円錐補助構造部のリングを互いに固定状態
に支持する１つの手段を概略的に示す第３図に示される
円錐形構造部の円形部分の第1A図と第2A図と同様な図、 第４図は、円錐主構造部の小さな端部の下流側の円錐形
構造部に、等しい直径の一連の別のリングと直径が連続
的に大きくなる一連の別のリングとによって夫々構成さ
れた円筒形補助構造部と逆円錐補助構造部が設けられた
この発明の第４の実施例に従った装置を示す第１図と同
様な図、 第4A図は、円錐形構造部の３つの部分のリングを互いに
固定状態に支持する１つの手段を概略的に示す第４図に
示される円錐形構造部の円形部分の第1A図と第2A図と第
3A図と同様な図、 第５図は、他の実施例の完全なリングに似た直径が小さ
くなる複数個の巻回の形を有するよう円錐形構造部が示
される（簡略化のために円錐主構造部だけから成るよう
示される）この発明の第５の実施例に従った装置を示す
第１図と同様な図、 第5A図は第５図に示される円錐形構造部の円形部分の第
1A、2A、3A、4A図と同様な図、 第６図は第1A、1D図に示されるリング形状の由来を示す
非対称な翼形状の概要図、 第７図は第1E図に示されるリング形状の由来を示す第６
図と同様な図である。

「発明を実施するために最良の形態」 いま、図面を詳細に参照するに、第1A図および第1B図に
は２成分流体を分離するための、特に、例えば塵芥、灰
および同様なもの等の、固体粒子からガス流を浄化する
ために設計されたこの発明の第１の実施例に従った装置
が示されている。分離装置は、中空の截頭円錐形構造部
２を収容してこの截頭円錐形構造部２の周りを取り囲む
空間1aを形成する、例えば管状または円筒構造のケーシ
ング１（第1B図参照）を有する。併し、ケーシング１は
他の形状に造ることも出来る。截頭円錐形構造部２は、
形状に就いては後に詳しく説明される様に次第に直径が
小さくなる複数個の同軸に設けられ且つ軸方向に間隔を
置いたリング３から造られて成る円錐主構造部2aを有す
る。リング３は、例えばステンレス鋼や同様なもの等
の、金属または金属合金から好適に造られるが、補強さ
れたプラスチックや同様なもの等を有する適宜な硬質材
料から造ることも出来る。

截頭円錐形構造部２の円錐主構造部2aの大直径のリング
3aとケーシング１の周囲入口端部は、矢印６方向にケー
シング１にガス流を供給するための管路（図示しない）
の接続部５のフランジ４に、例えば溶接や同様な手段等
の周シールによって流体水密に接続される。截頭円錐形
構造部２における円錐主構造部2aの小直径のリング3b
は、収集容器またはホッパー８に続く通路、すなわち放
出管７のフランジ7aに同様に接続される。後に詳しく説
明される様に、ガス流から分離された粒子は截頭円錐形
構造部２から出て、リング3bを通って放出管７に入って
ホッパー８に移され、他方、浄化されたガスは截頭円錐
形構造部２を出てリング３の間の隙間を通って周りの空
間1aに入る。

第１図乃至第５図に概略的に図示されるホッパー８は、
溜まった粒子をホッパー８から放出できるよう締切弁９
が設けられた下方を向いた出口管8aが設けられている。
第１図に示されるこの発明の実施例の説明の進行と共に
明らかになる様に、常に実際ではないが、ホッパー８に
はケーシング１の背後に続く上方を向いた排気管12が設
けられていて、最初に搬送された粒子がホッパー８内に
溜まった後に、ケーシング１の空間1a内の浄化されたガ
ス流に戻されるべく放出管７を通ってホッパー８に入っ
た粒子搬送ガスの少なくとも一部を戻すように出る。ま
た、ホッパー８からのこの様なガスの抽出は、例えばポ
ンプの助けによって排気管から放出できる。浄化された
ガスは適宜な具合に、例えばケーシング１のアングル
部、すなわち横方向に屈曲した部分11を経て矢印10方向
にケーシング１から放出できる。

第1A図、第1B図に明示される様に、截頭円錐形構造部２
の組合ったリング３は、大直径のリング3aから小直径の
リング3bに延びるストリンガーまたは支柱3cの形の複数
個のフレーム部材によって相対位置に方向決めされて保
持される。これらリング３は、適宜な具合に、例えば溶
接や接着剤接合または同様な手段によって、或はリング
の寸法が許すならば、ねじやボルトや同様なもの等によ
って外周がフレーム部材に固着される。図示の実施例に
おいて、４つのストリンガー、すなわち支柱3cが使用さ
れるよう（これら支は簡略化のために第１図では省略さ
れている）図示されているが、非常に大きな円錐形構造
体の場合には３つまたは５つ以上の支柱が十分に満足で
き（リング間の必要とされる間隔または間隙を過度に妨
害するよう支柱が多数に成ったり込み合ったりしないよ
うに出来る抑制だけを受ける）、非常に小さな円錐形構
造体の場合には２つの支柱で十分であり、各フレーム部
材は、種々のリング３の適切な配置を確実にするよう助
けるべく内方を向いた面に段状形成部3d（絶対的に必要
ではないが）が設けられているのが図示されている。

いま特に、第1A図を参照するに、截頭円錐形構造体の軸
心を通る経方向の断面に見られる様に、各リング３は、
リング３の上部、すなわち頂部13aから底部に延びてい
て少なくとも径方向の最も内方の部分が流入するガス流
に露呈される内側面13と、ガス流の方向に見た時にリン
グ３の下面を成し且つリング３の内径を決める鋭角な周
縁14aにて内側面13と交叉する底面14と、外周面、すな
わち外側面15との３つの面を有している。内側面13は凸
状に湾曲しており、湾曲形状と湾曲度合は後に詳しく十
分に説明されよう。底面14は第1A図に示される様に水平
な平面が好適であるが、実際にはどんな所要の外形や形
状にもすることが出来て、例えば第1D図に実線14′で示
される様に傾斜した面とすることが出来るし、また第1D
図に鎖線14″、14で示される様に凹状に窪んだり凸状
に湾曲させるようにも出来、ガス流の方向６である截頭
円錐形構造体の軸心と、周縁14aの面に対する接線との
間の角度が90゜を越えない必要な状態だけを受ける。面
14′、14″の様な平らな下面の場合に、この接線は面自
体と一致するので、角度αは截頭円錐形構造体の軸心と
面の間の角度である。外川面15は第1A図に示される様に
垂直な平面が好適であるが、下面の形状と関係無く第1E
図に15aで示される様にリング３の頂部13aと湾曲して一
緒に成っている。

先に述べた様に、第1A図に示される様にリング３の内側
面13の外形または断面形状、特に曲率は、非対称の翼、
すなわち航空機翼の前縁部分に大体対応して基づいてい
る。本質的に第６図および第７図に符号Ｐで示される翼
形状は、接近する空気流の方向Ｆ、凸状に湾曲した頂縁
部分Ｐ−２、平らな底縁部分Ｐ−３等に普通に向かい合
う純い前縁部分Ｐ−１によって断面が特徴付けられてい
る。第６図に示される様に形成できる形状において、符
号Ｐ′で示されるハッチング部分は一方では線Ｐ−１の
最前点Ｐ−４から線Ｐ−２の最高点Ｐ−５（すなわち、
翼厚さが厚い）に延びる湾曲した線Ｐ−１、Ｐ−２の連
続部分によって区画され、他方での点Ｐ−４から始まる
外形Ｐの長手方向に延びる線Ｓ−１に相互に垂直に交叉
する２つの線Ｓ−１、Ｓ−２によって区画されると共
に、線Ｐ−２の接線Ｔ−１が投射空気流の方向Ｆになっ
た点Ｐ−５から始まる外形Ｐの横方向に延びている。ま
た、ハッチングした形状部分Ｐ′の横区画線は線Ｓ−２
よりも幾分異なった形状と方向を有するよう出来て、例
えば、いずれの場合にも点Ｐ−５から始まっているが、
第６図の鎖線Ｓ−２′、Ｓ−２″、Ｓ−２によって示
される様に斜めに真直ぐか、または凹状に湾曲している
か、或は凸状に湾曲することが出来、接線Ｔ−１と点Ｐ
−５とこれらの線に対する接線によって形成される角度
が90゜を越えることがない。

第1A図と第1D図に示されるリング３の図示の形状は、第
６図に示される実線と点線の区画内のハッチング部分
Ｐ′の形状と基本的に同じで、各リング３の内側面13が
点Ｐ−４とＰ−５の間の線Ｐ−1/P−２によって示され
る翼面部分の一部に対応し、また、各リング３の底外側
面14（または14′/14″/14）は区画線Ｓ−２（または
Ｓ−２′/S−２″/S−２）とＳ−１によって夫々示さ
れる部分に対応していることが、従って、容易に明らか
であろう。これに関連して、翼の鋭角な前面部分は幾分
複雑で、リングの内側面13の理想形状とすることが出来
て、リングの加工または成形に関連した技術的困難は実
際の複写を妨げてしまうことがあり、形の或る簡略化を
必要とすることが理解すべきである。実施例によってだ
け、この様な簡略化に従ってリングの内側面13は楕円
形、双曲線形または放物線形曲面とすることが出来て、
縁14aで底面14（または14′/14″/14）に対する接線
は、縁14aで内側面13の部分に対する接線Ｔ−２（従っ
て、リングの軸心）と90゜を越えない角度αを成すよう
方向決めされ、簡単な平らな外面15は鋭角な頂縁13aで
内側面13と出会う。鋭角な縁14aでのガス流の到達と最
小の妨害を示すよう面の方向付けが為すので、接線Ｔ−
が流れ方向に実際に平行であるよう各リングの内側面13
の曲率が成していることが更に所要される。

別の例として、第７図に示される様に前部の形状Ｐに断
面ハッチング部分Ｐ″を形成できる。この断面ハッチン
グ部分Ｐ″は一方においては最前部曲線Ｐ−１とこの曲
線Ｐ−１に連続する頂底部線Ｐ−２、Ｐ−３によって区
画され、他方においては線Ｐ−２の点Ｐ−５で始まって
線Ｐ−３にまで接線Ｔ−１に対して角度90゜で延びる横
線Ｓ−３によって区画されている。勿論、前の様に同一
角度制限を受けて、横区画線は鎖線Ｓ−３′、Ｓ−
３″、Ｓ−３で示される様に斜め真直ぐ、凹状または
凸状に湾曲できる。対応するリング形状が第1E図に示さ
れており、外側面15が湾曲面部分15aを介してリング３
の頂部13aで内側面13と一緒に成っているのを見ること
が出来る。

第1F図をいま参照するに、截頭円錐形構造部の円錐主構
造部の各リングは厚さ、すなわち軸方向の高さｔと径方
向の幅ｗ（内径および外径の間の差である）によって特
徴付けられていることが理解できるし、与えられた上流
側のリングの鋭角な縁の面が軸方向高さ、すなわち幅ｈ
を有した間隙によって次の隣接の下流側のリングの最も
高い部分、すなわち頂部の面から円錐形構造部の軸心に
沿って間隔を置いて隔てられるように種々のリングが配
置されている。分離装置の有効な作動のために、物理的
パラメータ、すなわち幅ｗ、厚さｔ、高さｈや円錐主構
造部2aの最大リングと最小リングの内径（これらリング
の各鋭角な縁部で測られ且つＤ_max、Ｄ_minと表すことが
出来る）、円錐主構造部の軸方向高さ、すなわち長さＨ
（縁14aの面、すなわち最大リングの底面から縁14aの
面、すなわち最小リングの底面まで測った）、１つのリ
ングの鋭角な縁と次の隣接のリングの鋭角な縁との間の
径方向の間隔、すなわちずれδ等の間の関係は好適には
次の様にされねばなせない。

0.5≦w/t≦２ （１） 0.7≦h/t≦３ （２） 10≦Ｄ_max/D_min≦100 （３） ５≦H/D_max≦20 （４） 0.02≦δ/w≦0.8 （５） 与えられたケースのリングと組合せられた円錐構造部の
大さは、上述した関係を受けるよう置かれる所要の寸法
の分離装置と意図した利用（流体と粒子の性質、加工原
料の量、粒子寸法、流体中の粒子の質量密度等）におい
て勿論変化する。併し、非常に大きなリングが非常に小
さいリングの製造が必然的に伴う技術的困難の考慮によ
ってリングの寸法の選択が制限されることが理解されよ
う。現在のこの様な寸法の実用的範囲（ミリメータ）が
以下に示される。

10mm≦Ｄ_max≦2,000mm 1mm≦Ｄ_min≦200mm 50mm≦Ｈ≦20,000mm 1mm≦ｔ≦100mm 1mm≦ｗ≦100mm 0.7≦ｈ≦300mm 分離装置は以下の様な具合に作用する。ガス流の方向６
に見られる様に截頭円錐形構造部２の円錐主構造部３の
２つの隣接するリング３を考えるに、下流側の下のリン
グの組の内径は、截頭円錐形構造部の軸心と平行で上流
側リングの鋭角な縁14aを通る線が下流側のリングの鋭
角な縁14aの径方向外方に置かれた点で下流側のリング
の内側面13と交叉する程度に、上のリングの内径よりも
２δ（δは上述で決められた径方向のずれである）小さ
いことが明らかである。２つのリングの間で重なること
を確実にして截頭円錐形構造部の軸心と平行に延びて該
方向の流体の通路に開いた２つのリングの間に真っ直ぐ
な通路がないことを確実にするこの様な状態は、上リン
グを自由に通過するガス流の円筒状外層が上がって来て
下リングと交叉することを意味している。ガスの“締
切”量は、ガス流が截頭円錐形構造部を下方に動く時に
截頭円錐形構造部の内側に同様な圧力が築成され始める
ので、２つのリングの間の間隙、すなわち通路16を通っ
て漏出するよう成る。従って、截頭円錐形構造部が下方
に細くなる時に、各々の高さの外側部分のガス流は、截
頭円錐形構造部の内部からケーシング１内のこの截頭円
錐形構造部の外側の空間1aに近接したリング間の間隙16
を通って漏出する。

ガスがこの外部空間に漏出すると、ガスは円錐形構造部
の内側のガスと同一方向に、すなわちケーシングの出口
11に向かって大体流れ続けて、ケーシングの出口開口を
経て予定の目的に向って最終的に放出される。空のケー
シングによりガス流に対して示される抗力と比較される
時のケーシングの内側のガス流に対して或る別の抗力を
円錐形のリングが示す程度に、截頭円錐形構造部の内側
の空間（幾分高い圧力である）と、截頭円錐形構造部の
外側の周りの空間1a（幾分低い圧力である）との間に圧
力差が存在する。リングの間の間隙16の寸法に基づい
て、すなわち截頭円錐形構造部のリングの間の開放空間
の全面積がケーシングの断面積よりも相当に大きいの
で、この圧力差は比較的に僅かであるが、それでもリン
グ３の間の間隙16を通ってガスが漏出する。

粒子搬送ガス流が截頭円錐形構造部を通って流れる時
に、截頭円錐形構造部２の内側で行われる特別な理論的
説明を記述するよう意図していないが、ガス流がリング
３の湾曲した内側面13に当たった時に、ガス流の円筒形
外層が内側面の曲率に続いていて関連した鋭角な縁14a
に来る。前に述べた様に、ガス流の外層は近接した間隙
16を通って漏出しなければならない。この様に行うため
に、ガス流は鋭角な縁14aの周りに流れねばならず、従
って、湾曲した内側面13に沿った流れを急に遮断しなけ
ればならない。円筒形外層内のガスの流れる方向は従っ
て下方流れ方向６から間隙16を通って径流れ方向に変化
する。縁14a周りのガスのこの非線形の流れは、ガス流
れと一緒に動く固体粒子に作用する部分的力、すなわち
部分的圧力差を生じる。各リング高さで、これらの力は
円錐形構造部の軸心に向かって向けられ、従って、間隙
16を通って漏出するガスと一緒に粒子が漏出するよう成
すよりも主ガス流に粒子を戻し投げる。

鋭角な縁14aにおけるガス流の急な遮断の重要性を見る
別の手段は、この遮断がガス流に渦流の形成を生じるこ
とが伴うことである。間隙16の経方向内方境界における
これら渦流の結果、リングの湾曲した内側面13に対する
想像的円錐接線に沿って向けられる連続弾性ガス層が形
成されるので、截頭円錐形構造部内の該層の部分の固体
粒子はリング面から押さえられると同時に、ガス流の中
央部内に押しやられる。従って、リングの内側面にて形
成されたガス流は摩耗に対してリングを保護し、放出管
７を介したホッパー８への連続的放出を生じるよう円錐
形構造部を通って固体粒子が流れる時に、固体粒子は中
央に集中される。これと同時に、円錐形構造部の中央部
に押しやられる固体粒子を浄化するガス流の一部がリン
グ３の間の間隙、すなわち空所16に入って円錐形構造部
を通ってケーシング１が取り囲む空間1aに流れ、この空
間1aからケーシング１の端部11を通って受容場所に出
る。

分離装置は、高い加工原料の量を与える100メートル／
秒迄の高速ガス速度を含む幅広いガス流速度に亙って達
成されるべき多成分ガス流の高効率（少なくとも95％程
度）の浄化が可能であり、実際の実行に基づくガス流に
おける低い抵抗は1000ミクロンほどに１ミクロンよりも
小さい粒子寸法の範囲に亙ったガス流中の固体粒子の摩
擦組成に基づいていない。更に、分離装置は可動部分が
なく、長い使用の後でも摩耗の合図を殆ど示さず、最小
の保守が必要なだけで、同様なガス加工原料の量が可能
な現存の塵芥収集装置と比較する時に比較的軽量で小型
である。

この発明に従った分離装置の構造によって、ケーシング
１の入口端と出口端におけるガス流速度V₁、V₂（第１
図）は大体同じであり、截頭円錐形構造部２の出口端の
集中した固体粒子のガス搬送流の流速V₃は速度V₁、V₂と
大体同じ速度から速度V₁、V₂よりも幾分低い速度に変化
できる。これはホッパー８の寸法と形状を含む分離装置
の構造の詳細に基づく。ケーシング内に流入する元のガ
スの一部、実際に１％以下、が粒子の集中した流れと一
緒にホッパー８に入るが、ガスのこの部分がホッパーの
底部に沈積する時に当該部分は粒子から分離されて、排
気管12や適宜な排気ポンプまたは同様なもの等を経てホ
ッパーから排出することによってホッパーから除去され
る。

放出管７を経てホッパー８に捕らえられるガスの分別を
更に少なくするために、この発明の第２の実施例に従っ
て、截頭円錐形構造部２の円錐主構造部2aの最小径リン
グ3bの下流に、リング3bと同一内径と面と断面形状とを
有してフレーム部材、例えば截頭円錐形構造部の円錐主
構造部と関連したフレーム部材3cに対する角度、明確に
図示していない。で延びる支柱またはストリンガー3e
（第2A図）によって適所に固着されている。この別のリ
ング17の目的は、円筒形補助構造部において截頭円錐形
構造部２が最早細くならないので、集中した固体粒子を
含むガス部分を減速し、従って、ホッパー８に向かって
流れるガス流部分の固体粒子の集中を一層増大する。

先に述べた様に、円錐形の構造部の内側と外側空間1aと
の間には圧力差が有る。この圧力差は等しい直径のリン
グ17の部分の補助構造部2bの内側と外側空間1aとの間に
も存在する。従って、補助構造部2bの内側からのガス
は、円錐主構造部2aのリングの場合に先に説明したと同
様な具合に等直径のリング間の開口を経てケーシング１
内の周囲空間内に逃げる。併し、等直径リングの存在の
ために、ガス流に有効な面積が変化しないので（円錐主
構造部2aの場合と異なるので）、ガスが補助構造部2bを
通って流れる時にガス流の容積が最早減少しない。これ
は、ガス流が補助構造部2bを通って流れる時にガス流速
度が減少しなければならないことを意味している。従っ
て、リング17の数は、円筒形補助構造部2bの軸方向高さ
が円錐主構造部2aの高さよりも高くなく、等直径リング
17の部分の下流側端の流れの速度V₄が円錐主構造部2aの
端部の流れの速度V₃よりも実質的に遅いか或は零に近い
様な具合に選ばれるべきであり、他方、浄化効果はまだ
好適に高い。これは分配すべく排気管を通ってホッパー
からガスを除去できて、ホッパーの寸法を小さく出来
る。勿論、浄化効率は、截頭円錐形構造部の円筒形補助
構造部の長さに基づいて或る量、多分１〜３％程下がろ
う。浄化効率の僅かな低下は、非常な低速度でのリング
の粒子捕捉作用が減少されて、従って、集中した固体粒
子の少ない分別がリング17間の間隙16を通って流れるガ
スと一緒に漏出できるようにすることが行われる。これ
は、併し、排気管なしで小さなホッパーを用いる利点を
考慮した合理的な物々交換である。

同じ結果がこの発明の第３の実施例に従った分離装置に
て達成できて、この第３の実施例では内径が連続的に増
大して補助逆円錐構造部2cを形成する多数の別のリング
18が円錐主構造部2aの小径のリング3bの下流に設けられ
ており（第３図）、これらリング18は、フレーム部材3c
と同様であるが円錐形構造部の軸心に対して反対に角度
が付けられたフレーム部材3f（第3A図）によって適所に
固着されている。ホッパー９内への塵埃除去のための最
適な状態は、円錐主および補助構造部が同一テーパーを
有していて補助構造部の高さが主部分の高さよりも高く
ないこの発明の分離装置のこの実施例にて達成される。

この発明の第４の実施例に従えば、第３の実施例におけ
るよう内径が連続的に増大して補助逆円錐構造部2cを形
成する多数のリング18が、第２の実施例におけるよう円
筒形補助構造部2bが設けられた円錐形構造部と組合せら
れた分離装置が設けられており、内径が増大するリング
18は円錐主構造部2aの小径リング3bの内径（第４図）に
等しい内径を有する複数個の等直径のリング17によって
構成された円筒形補助構造部2bの下流側に設けられてお
り、３組のリング３、17、18はフレーム部材3c、3e、3f
の各組によって適所に固着されており、２つの補助部分
の組合った高さは円錐主構造部の高さよりも高くない。
この構成は、多リング円筒形および逆円錐形補助構造部
の特性を最も効果的に利用できるようにする。

この発明の第５の実施例に従えば、上述した種々な実施
例に従った分離装置が渦巻きの形（第５図）に造られた
截頭円錐形構造部２（円錐主構造部2aだけからか、或は
補助構造部2b、2cのいずれか或は両方との組合せから成
る）を有するよう出来ることが意図されている。この様
な円錐構造部において、渦巻きのピッチは比較的小さ
く、渦巻き条片は弓形に形成された内面13と、各巻回の
頂部13aと下の底面14と内面および底面の接合部の鋭角
な縁14aと外面15とを有している。渦巻き形円錐構造部
の各巻回19は他の実施例の円錐主構造部2aのリング３の
１つと同等（リング17/18の１つと出来る場合の様に）
に構成される。これは円錐構造部の製作を容易にして円
錐構造部の自動的製造を可能にしている。第5A図に示さ
れる様に、実質的に一体構造の渦巻き形円錐構造部は配
分されるフレーム部材の使用を可能にしているが、勿
論、例えばフレーム部材の弾性や歪みを防止するよう必
要と考えられるならば１つの渦巻き形円錐構造部を使用
できる。併し、第５図において、円錐主構造部2aだけを
有するよう截頭円錐形構造部が図示されているので、第
１図の実施例に関連して上述した理由の様に排気管12
（または適宜な排出ポンプや同様なもの等）を有したホ
ッパー８を設けるよう意図されている。

加工原料量能力を高めるために、この発明に従った２つ
以上の分離装置をモジュール状態に並列に連結できる。
適合するよう、浄化効率を高めるために、２つ以上のこ
の様な分離装置がモジュール状態に直列に連結できる。

第１図および第1A図から明らかな様に、図示される截頭
円錐形構造部の円錐主構造部は直線円錐形であり、換言
すれば、種々なリング３の鋭角な縁14aの場所は実際に
円錐形構造部の軸心に対して傾斜して延びる直線の回転
面である。併し、縁14aの位置が円錐軸心周りの曲線の
回転面とするよう出来る（第1C図参照）ことがこの発明
の意図である。こゝに使用される時の用語“円錐形構造
部”は直線と曲線の円錐形構造部を示すよう意図される
と共に解釈されるべきである。

流体からの粒子の分離が空力学的に実際に生じられる。
例えば粒子における流体圧力差の利用を介してリング面
に何等破壊的効果を生じないで、リング面を損傷するよ
う為すリング面による偏向やリング面に対する粒子の衝
突の様な機械的作用を最小化することがこの発明の大き
な特長であることが理解されよう。

この発明とこの発明の特長と利点は、試験スケールの実
際の実行の以下の制限されない実施例から一層十分に理
解されて明らかになろう。

実施例 １ 第１図に示される様に構成された分離装置の円錐形構造
部の最大リングは200mmの内径を有し、最小リングの内
径は20mmである。総てのリングは１つの5mmの同一厚さ
である。各上流側のリングの底面は水平に平らであり、
継ぎの隣接の下流側のリングの頂部から5mmの間隔で隔
たっている。円錐形構造部の軸方向高さは2000mmであ
る。分離装置に供給される塵埃搬送ガス流の速度V₁は異
なった試験操作で15メートル／秒〜90メートル／秒に変
化する。塵埃は以下の分別組成を有している。

1000〜50μｍ 50％ 50〜１μｍ 45％ １μｍ以下 ５％ 10の検査結果に基づく平均統計重量測定浄化効率は95％
で、全体の評価された累積誤差は±１％である。この浄
化効率は支持した範囲の流速と塵埃密度に亙って実質的
に変化しない。更に、ホッパーに集められた塵埃の分別
組成は分析され、その測定結果が分析法の精度内に示さ
れ、ホッパー内の塵埃の分別組成は流入する塵埃の分別
組成と実質的に同じである。これは分離装置が流体の浄
化部分の塵埃の分別組成に実際に影響を与えないことを
意味している。

実施例 ２ 実施例１の２つの分離装置が直列に連結された。種々な
試験操作における塵埃を搬送するガス流の初速度と初期
塵埃集中と塵埃分別組成は実施例１と同じである。

10の検査結果に基づく平均統計浄化効率は99％±１％で
ある。種々の実施例における様に、収集した塵埃の分別
組成は、２つの直列に連結したモジュールの第１のモジ
ュールの入口端部の塵埃の分別組成と実質的に同じであ
ることを見い出した。

「産業上の利用可能性」 この発明の適応性の主な範囲は、粒子固体の除去におけ
る住居的、すなわち家庭用と工業用設備の空気およびガ
スの浄化にある。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分離される流体の流れ方向に延びるよう出
   来る軸心を有し互いに軸心方向に間隔を置いた複数個の
   同軸に配置されたリングにより形成される円錐主構造部
   を有し分離される流体の流れ方向に見た時に内径が次第
   に小さくなり、分離される流体が流入する円錐主構造部
   の端部に最大直径のリングが配置されて分離された固体
   粒子が放出される円錐主構造部の端部に最小直径のリン
   グが配置された截頭円錐形構造部から成り、各リング
   は、 （ａ）最高部分と、 （ｂ）最低部分と、 （ｃ）内側面であって、 （ｉ）截頭円錐形構造部の軸心に沿って径方向断面にて
   凸状に湾曲し、 （ii）リングの最高部分の最上端部から最低部分の最下
   端部に延びていて、 （iii）截頭円錐形構造部を通って流体の流れ方向に対
   し部分的に対向し且つ流れ方向を部分的に横切って向か
   い合っており、 （ｄ）底面と、 （ｅ）外側面と、 （ｆ）該底面は、 （ｉ）内側面の最下端部から外側面に延び、 （ii）截頭円錐形構造部を通って流れ方向を大体向いて
   おり、 （iii）リングの円周方向に延びてリングの内径を形成
   し且つ截頭円錐形構造部内に配置された鋭角な縁を接合
   部にて内側面と形成しているので、截頭円錐形構造部の
   軸心と平行で与えられたリングの鋭角な縁と交叉する線
   が下流側のリングの鋭角な縁の径方向外方の次の隣接の
   下流側のリングの内側面と交叉し、 （ｇ）該外側面は該底面から該内側面の最上端部に延び
   ており、 （ｈ）該底面の方向は、内側面との接合部の接線が截頭
   円錐形構造部の軸心と多くて90゜の角度を形成してい
   る、 固体粒子からガスを好適に浄化する、多成分流体を分離
   する装置。
2. 【請求項２】各リングの内側面は、同一リングの底面と
   の接合部での内側面の接線が截頭円錐形構造部の軸心に
   平行であるよう湾曲している請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】各リングは、鋭角な縁の位置と、リングの
   底面と外側面との接合部の位置との間の截頭円錐形構造
   部の軸心に垂直に測った径方向幅と、鋭角な縁の面とリ
   ングの最高部分の面との間の截頭円錐形構造部の軸心に
   平行に測った軸方向厚さとを有し、円錐主構造部は、円
   錐主構造部の最小リングの鋭角な縁の面から最大リング
   の鋭角な縁の面まで截頭円錐形構造部の軸心に平行に測
   った軸方向高さを有し、リングは各上流側のリングと次
   の隣接の下流側のリングの間に、下流側リングの最高部
   分の面から上流側リングの鋭角な縁の面まで截頭円錐形
   構造部の軸心に平行に測った軸方向高さを有する間隙を
   形成するように配置され、リングと間隙と截頭円錐形構
   造部の円錐主構造部の寸法は以下の関係を満たしてお
   り、 0.5≦w/t≦２ 0.7≦h/t≦３ 10≦Ｄ_max/D_min≦100 ５≦H/D_max≦20 0.02≦δ/w≦0.8 但し、ｗは径方向リング幅で、ｔは軸方向リング厚さで
   あり、また、ｈは軸方向間隙高さで、Ｈは円錐主構造部
   軸方向高さであり、更に、δは１つのリングの鋭角な縁
   と次の隣接のリングの鋭角な縁との間の径方向の間隔
   で、Ｄ_maxは最大リングの内径で、且つＤ_minは最小リン
   グの内径である、請求項１または２いずれか記載の装
   置。
4. 【請求項４】与えられた上流側のリングと次の隣接した
   下流側のリングの間の間隙の軸方向の高さが上流側のリ
   ングの幅に等しい請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】リングが総て等しい軸方向厚さである請求
   項３記載の装置。
6. 【請求項６】リングが総て等しい軸方向幅である請求項
   ３記載の装置。
7. 【請求項７】総てのリングが等しい軸方向厚さと等しい
   径方向幅である請求項３記載の装置。
8. 【請求項８】総てのリングの軸方向厚さと径方向幅と、
   各隣接のリング間の総ての間隙の軸方向高さとが互いに
   等しい請求項３記載の装置。
9. 【請求項９】円筒形軸方向部分が少なくとも２つの別の
   リングによって構成され、円錐主構造部の最小リングの
   内径に等しい内径が最小リングの下流側の截頭円錐形構
   造部に設けられている請求項１、２いずれか記載の装
   置。
10. 【請求項１０】内径が次第に小さくなる少なくとも別の
    ２つのリングによって構成される逆円錐形補助構造部
    は、円筒形補助構造部の等しい直径の最後の別のリング
    の下流側の截頭円錐形構造部に設けられている請求項９
    記載の装置。
11. 【請求項１１】内径が次第に小さくなる少なくとも別の
    ２つのリングによって構成される逆円錐形補助構造部
    は、円錐形主構造部の最小リングの下流側の截頭円錐形
    構造部に設けられている請求項１、２いずれか記載の装
    置。
12. 【請求項１２】截頭円錐形構造部は、内径が次第に小さ
    くなる複数個の巻回を形成する渦巻き形状の条片の形の
    一体部材であり、渦巻き形状の条片の各巻回は截頭円錐
    形構造部の各リングを構成すると共に規定された面およ
    び断面形状特性を有している請求項１、２いずれか記載
    の装置。
13. 【請求項１３】入口端部と出口端部を有するケーシング
    を備えており、截頭円錐形構造部は該ケーシングに取付
    けられ、截頭円錐形構造部の最大リングは入口端部近く
    に配置されてケーシングの周囲内面に周辺がシールさ
    れ、ケーシングの入口端部は最大リングを介して截頭円
    錐形構造部の円錐主構造部の内部と連通して分離すべき
    流体が円錐主構造部に流入するよう出来て、ケーシング
    の周囲空間を出るようリング間の間隙を通って截頭円錐
    形構造部から流体の浄化された部分が流出できるよう截
    頭円錐形構造部を取り囲むケーシングの内部空間の一部
    から放出通路をケーシングの出口端部が設けており、ケ
    ーシング内に延びていて最大リングと反対側の最後のリ
    ングを経て截頭円錐形構造部の内部と連通する入口導管
    を有するホッパーを備え、該入口導管は、浄化された流
    体から分離されて截頭円錐形構造部によって集中された
    粒子を、ホッパー内に粒子を収集するために截頭円錐形
    構造部からホッパー内に残りの未浄化流体を放出すべく
    出来るよう作用する請求項１、２いずれか記載の装置。
14. 【請求項１４】各リングは、リングの外側面と底面との
    接合部の位置と鋭角な縁の位置との間の截頭円錐形構造
    部の軸心と直角に測った径方向の幅と、リングの鋭角な
    縁の面と最高部分の面との間の截頭円錐形構造部の軸心
    に平行に測った軸方向の厚さとを有し、 円錐主構造部は、円錐主構造部の最小リングの鋭角な縁
    の面から最大リングの鋭角な縁の面まで截頭円錐形構造
    部の軸心と平行に測った軸方向高さを有しており、 下流側リングの最高部分の面から上流側リングの鋭角な
    縁の面まで截頭円錐形構造部の軸心に平行に測った軸方
    向高さを有する間隙を、各上流側リングと円錐主構造部
    の間に形成するよう該リングは配置され、 リングの寸法と間隙と截頭円錐形構造部の円錐主構造部
    が次の関係に有る、 0.5≦w/t≦２ 0.7≦h/t≦３ 10≦Ｄ_max/D_min≦100 ５≦H/D_max≦20 0.02≦δ/w≦0.8 但し、ｗは径方向リング幅で、ｔは軸方向リング厚さ
    で、ｈは軸方向間隙高さで、Ｈは軸方向円錐主構造部高
    さで、δは１つのリングの鋭角な縁と次の隣接のリング
    の鋭角な縁との間の径方向の間隔で、Ｄ_maxは最大リン
    グの内径で、Ｄ_minは最小リングの内径である、請求項1
    3記載の装置。
15. 【請求項１５】円錐主構造部の最小リングは截頭円錐形
    構造部の最後のリングで、ホッパー内に溜まった粒子か
    ら流体をホッパーより放出して背圧の築成を防止できる
    ようホッパーの内部を排気する排気装置をホッパーが有
    している請求項13記載の装置。
16. 【請求項１６】排気装置は、ケーシング内に延びていて
    截頭円錐形構造部の周囲空間と連通する排気管から成っ
    ている請求項15記載の装置。
17. 【請求項１７】内径が円錐主構造部の最小リングの内径
    に等しい少なくとも２つの別のリングによって構成され
    た円筒形補助構造部が最小リングの下流側の截頭円錐形
    構造部に設けられ、円錐主構造部の最小リングと反対側
    の最終リングにて截頭円錐形構造部の円筒形補助構造部
    とホッパーの入口導管が連通している請求項13記載の装
    置。
18. 【請求項１８】内径が次第に小さくなる少なくとも２つ
    の別のリングによって構成された逆円錐形補助構造部
    は、円筒形補助構造部の等しい直径の最後の別のリング
    の下流側の截頭円錐形構造部に設られており、ホッパー
    の入口導管は、逆円錐形補助構造部の最大内径のリング
    にて截頭円錐形構造部の逆円錐形補助構造部と連通して
    いる請求項17記載の装置。
19. 【請求項１９】内径が次第に小さくなる少なくとも２つ
    の別のリングによって構成された逆円錐形補助構造部
    は、円錐主構造部の最小リングの下流側の截頭円錐形構
    造部に設けられており、ホッパーの入口導管は、逆円錐
    形補助構造部の最大内径のリングにて截頭円錐形構造部
    の逆円錐形補助構造部と連通している請求項13記載の装
    置。
20. 【請求項２０】截頭円錐形構造部は、内径が次第に小さ
    くなる複数個の巻回を形成する渦巻き形状の条片の形の
    一体部材であり、渦巻き形状の条片の各巻回は截頭円錐
    形構造部の各リングを構成すると共に規定された面およ
    び断面形状特性を有しており、ホッパーの入口導管は、
    最大巻回と反対側の渦巻き形状の条片の最後の巻回にて
    截頭円錐形構造部と連通している請求項13記載の装置。