JPH0725954U - サイクロン分離器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大流量でも容器の底に堆積した粒子を巻き上
げることのないサイクロン分離器を提供する 【構成】 エアフィルタのフィルタ容器２の円弧状断面
をした四方の壁面をその接合部分が互いに緩やかな鈍角
をなすように形成する。容器２内に流入した空気圧には
旋回流ＳＢが発生し、旋回流ＳＢが壁面接合部に達する
と局部的な小さな屈曲流ＫＢが発生する。この屈曲流Ｋ
Ｂは容器２の壁面接合部の鈍角面２ａに当たって偏向す
る流れであるが、流れの偏向に際し、空気中に混在する
密度及び粒径の大きな粒子は慣性により鈍角面２ａに衝
突し、鈍角面２ａに付着して補足される。補足された粒
子は重力により容器２の底部に沈降する。これにより分
離されない粒子は旋回流ＳＢと一緒にフィルタ容器２内
を旋回し、そこに発生する遠心力により分離される。ま
た、屈曲流ＫＢの発生により旋回流の外周部の流れ抵抗
が増加して旋回速度が低減するので、容器２の底部に旋
回流が達する際の流速が小さなものとなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、流体中に混在する固体や液体の微粒子を流体から分離させるサイク ロン分離器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

固体や液体の微粒子を含む流体に回転運動を与え、遠心力により微粒子を分離 させるサイクロン分離器は周知である。例えば、空気圧回路中に配置され、空気 中のドレンやゴミを取り除くためのエアフィルタが広く使用されている。このエ アフィルタは、流体（気体）中に混在する、流体より密度が大きくかつ粒径の大 きな粒子を遠心分離により流体から分離させるものである。ここで、従来のエア フィルタの一例を図面に基づいて説明する。

【０００３】 図２に示すエアフィルタ１０は、フィルタ本体１１、フィルタ容器１２、旋回 羽根列１３、エレメント（濾材）１４、バッフルプレート１５、ドレン弁１６、 仕切板１７等により構成されている。フィルタ本体１１には流体の入出口（ＩＮ ポート、ＯＵＴポート）１８、１９が設けられ、また、旋回羽根列１３、エレメ ント１４、バッフルプレート１５、仕切板１７等を保持している。旋回羽根列１ ３は流体入口とフィルタ容器の間に高速の旋回流を発生させるための部材であり 、多数の羽根部材が放射状に設けられている。

【０００４】 フィルタ容器１２は、図３に示すように円形の断面形状をした円筒形をしてい る。そして、ＩＮポート１８から入った空気圧は旋回羽根列１３を通過すること により、フィルタ容器１２の内部で高速の旋回流ＦＢとなる。この旋回流ＦＢに 発生する遠心力により、空気（流体）中に混在する空気より密度が大きくかつ粒 径の大きな粒子を旋回流の外周部分に押しやり、フィルタ容器１２の壁面と接す る流速の低い部分（境界層）で重力により沈降させ、容器１２の底に補足する。 遠心分離によりふるい切れない、密度及び粒径が小さい粒子はエレメント１４に より濾過され、清浄な空気がＯＵＴポート１９から取り出される。また、分離さ れ容器１２の底に溜ったドレンはドレン弁１６から排出される。

【０００５】 ところで、流速が適当な場合には、旋回羽根列１３下流のフィルタ容器１２内 の外側部分に容器下部に向かう旋回流が形成され、内側部分に容器上部へ向かう 旋回流が形成される。しかし、流速が遅くなるとこの旋回流が乱れ、粒子が分離 されないうちに空気がエレメント１４に接触し、エレメント１４に集中して粒子 が付着し早期に性能が低下してしまう。仕切板１７は、流速が遅い場合でも空気 が直接エレメント１４に触れ性能低下することを防ぐために設けられている。ま た、バッフルプレート１５は、フィルタ容器１２の底に溜ったドレンが再び空気 中に混入されるのを防ぐために設けられている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来のサイクロン分離器において、その分離性能は旋回流に発 生する遠心力が流体流量の２乗に比例するため、大流量では効率良く分離できる が小流量になると分離効果が維持できず性能が低下してしまう。これを防ぐため に、容器内にできるだけ高速の旋回流を発生させることを目的として円筒形の分 離器容器が用いられている。分離器容器が円筒形をしている場合、流体流量が大 きくなって旋回流がある流速を越えると容器底部にまで高速流が達し、堆積した 粒子を逆に巻き上げるので、堆積粒子をただちに排出しない方式の装置では一定 流量を越えると逆に性能が低下するという問題があった。

【０００７】 本考案は、従来のサイクロン分離器における上述の問題を解決し、大流量でも 堆積粒子を巻き上げることのないサイクロン分離器を提供することを課題とする 。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

前記の課題は、本考案によって、容器内に流入した流体に旋回流を発生させ、 遠心分離により前記流体中に混在する粒子を分離するサイクロン分離器において 、前記容器は、少なくとも４辺の円弧状断面を有する壁面の各辺接合部が互いに 緩やかな鈍角を成すように形成されていることにより解決される。

【０００９】

【作用】

容器内に発生した旋回流が容器壁面の４辺の互いの接合部分の緩やかな鈍角面 に達すると局部的な屈曲流が発生する。そのとき、流体中に混在する粒子は慣性 により容器壁面の鈍角面に衝突し、容器壁面に付着して補足され重力により容器 底部に沈降する。これにより分離されない粒子は旋回流と一緒に容器内を旋回し 、そこに発生する遠心力により流体から分離される。そして、屈曲流により外周 部の流れ抵抗が増加して旋回を重ねるごとに最大速度の低減率が大きくなり、容 器底部に旋回流が達する際の流速が小さくなる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。本実施例のエアフィルタ は、フィルタ容器の断面形状が図１に示すような形状をしていること以外は図２ 及び３により説明した従来例のエアフィルタと同様であるので、重複する説明は 省略する。

【００１１】 図１に示すように、本実施例のエアフィルタのフィルタ容器２は、正方形の各 辺の中央部が膨らんだような形状の断面をしている。この正方形の各辺に相当す るフィルタ容器２の四方の壁面はそれぞれ円弧状断面をしており、各壁面の接合 部分が互いに緩やかな鈍角をなすように形成されている。

【００１２】 さて、前述した従来例のエアフィルタと同様に、ＩＮポートからフィルタ容器 ２内に流入した空気圧には旋回流ＳＢが発生する。旋回流ＳＢがフィルタ容器２ の壁面接合部に達すると局部的な小さな屈曲流ＫＢが発生する。この屈曲流ＫＢ はフィルタ容器２の壁面接合部の鈍角面２ａに当たって偏向する流れであるが、 流れの偏向に際し、空気中に混在する密度及び粒径の大きな粒子は慣性により鈍 角面２ａに衝突する（バッフル効果）。そして、その粒子は鈍角面２ａに付着し て補足される。補足された粒子は重力によりフィルタ容器２の底部に沈降する。 なお、粒子が乾燥している場合には鈍角面２ａに付着しないが、容器壁面と接す る流速の遅い境界層を伝わって容器底部に落下する。

【００１３】 このバッフル効果により分離されない粒子は旋回流ＳＢと一緒にフィルタ容器 ２内を旋回し、そこに発生する遠心力により旋回流ＳＢの外周部分に押しやられ る。そして、容器壁面に接する境界層を伝わって容器底部に落下する。

【００１４】 バッフル効果及び遠心分離によっても分離されない密度の小さな粒子あるいは 分離時間の長い粒径の小さな粒子はエレメント１４により濾過される。そして、 ＯＵＴポートから清浄な空気が取り出される。

【００１５】 ところで、屈曲流ＫＢの発生はフィルタ容器２内の旋回流路に抵抗が増加した ことを意味する。その結果、旋回流ＳＢ全体としては外周部の流れ抵抗が増加す るので、最大流速部は、フィルタ容器が円形断面をしている場合よりも中心側に 移動する。そして、旋回を重ねるごとに最大速度の低減率も大きくなるので、フ ィルタ容器２の底部に旋回流が達する際の流速は小さなものとなる。従って、堆 積粒子の巻き上げを防ぐことができる。

【００１６】 本実施例のエアフィルタによれば、遠心分離作用にバッフル効果による分離作 用を付加することができるので、空気中に混在する粒子を効率的に分離すると同 時に大流量時の堆積粒子の巻き上げによる分離効率の低下を防止することが可能 である。また、分離すべき粒子が液体の場合、エレメント（濾材）を通過してし まうので従来の分離器では分離効率が低下してしまうが、バッフル効果により液 体粒子の分離も効率的に行うことができる。

【００１７】 なお、円弧状断面をしたフィルタ容器２の各辺が形成する角度が鋭角であった り、各辺の接合部に突起または凸部を設けるような方法では、バッフル効果を生 じる適当な大きさの屈曲流ＫＢを発生させることや旋回流ＳＢに対する緩やかな 流れ抵抗を得ることは困難であり、遠心分離作用とバッフル効果による分離作用 とを両立させることはできない。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案のサイクロン分離器によれば、遠心分離作用にバ ッフル効果による分離作用を付加することができるので、空気中に混在する粒子 を効率的に分離すると同時に大流量時の堆積粒子の巻き上げによる分離効率の低 下を防止することができる。そのため、従来は流量変動が大きすぎて対応できな かった範囲にまで分離器の適用範囲を広げることが可能となる。また、液体粒子 の分離を効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本考案の一実施例であるエアフィルタ
の容器形状を示す断面図である。

【図２】図２は、従来のエアフィルタの一例を示す一部
を切り欠いた側面図である。

【図３】図３は、そのエアフィルタの容器形状を示す断
面図である。

【符号の説明】

２ フィルタ容器 ２ａ 鈍角面 １０ エアフィルタ １１ フィルタ本体 １２ フィルタ容器 １３ 斜流旋回羽根列 １４ エレメント １６ ドレン弁 １８ ＩＮポート ＦＢ 高速旋回流 ＫＢ 屈曲流 ＳＢ 旋回流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 常川 隆史 兵庫県西宮市上田東町４番97号 甲南電機 株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内に流入した流体に旋回流を発生さ
   せ、遠心分離により前記流体中に混在する粒子を分離す
   るサイクロン分離器において、前記容器は、少なくとも
   ４辺の円弧状断面を有する壁面の各辺接合部が互いに緩
   やかな鈍角を成すように形成されていることを特徴とす
   るサイクロン分離器。