分离器的制作方法

文档序号:17064093发布日期:2019-03-08 18:43阅读:216来源:国知局
分离器的制作方法

本发明涉及分离器,更详细地讲,涉及将气体中含有的固体分离的分离器。



背景技术:

以往,作为这种分离器,已知使流体旋回、利用离心力将流体中的固体分离的技术(文献1:日本特开2014-198328,文献2:日本特开2014-069087)。

在文献1中,记载了旋风式(cyclone type)的集尘装置及使用它的空气净化装置。

空气净化装置在主体的内部具备集尘装置、空气过滤器、除味过滤器和送风机构。

集尘装置由涡流发生单元、集尘室、和将涡流发生单元与集尘室连接的连接部构成。

在文献2中记载了旋风式分离器。

在分离器的领域中,希望开发实现小型化且能够将固体从气体中效率良好地分离的分离器。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供实现小型化且能够将固体从气体中效率良好地分离的分离器。

本发明的一技术方案的分离器具备:转子;多个流路,分别具有气体的流入口及流出口,位于上述转子的旋转中心轴的周围;送风部,使气体向上述多个流路流动;还具备:驱动装置,通过使上述转子旋转,使上述多个流路在上述旋转中心轴的周围旋转;排出部,将在上述多个流路中分别产生的气流中包含的固体向从上述旋转中心轴离开的方向排出。

附图说明

图1是实施方式1的分离器的概略结构图。

图2是实施方式1的分离器的动作说明图。

图3A是实施方式1的分离器的概略立体图。图3B是实施方式1的分离器的主要部概略立体图。

图4是实施方式1的分离器中的第1盖的其他结构例的概略平面图。

图5是实施方式1的分离器中的第1盖的另一结构例的概略平面图。

图6是实施方式1的分离器中的第1盖的再一结构例的概略平面图。

图7是实施方式1的分离器中的第2盖的概略平面图。

图8是实施方式1的分离器中的第2盖的其他结构例的概略平面图。

图9是实施方式1的分离器中的盖部的概略平面图。

图10是实施方式1的分离器中的盖部的其他结构例的概略平面图。

图11是实施方式1的分离器中的盖部的另一结构例的概略平面图。

图12是实施方式1的分离器的第1变形例的概略结构图。

图13是实施方式1的分离器的第1变形例的主要部概略平面图。

图14是实施方式1的分离器的第2变形例的概略结构图。

图15是实施方式1的分离器的第3变形例的概略结构图。

图16是实施方式1的分离器的第3变形例的概略立体图。

图17是实施方式1的分离器的第3变形例中的主要部的概略正面图。

图18是实施方式1的分离器的第3变形例中的主要部的其他结构例的概略正面图。

图19是实施方式1的分离器的第3变形例中的主要部的另一结构例的概略正面图。

图20是实施方式1的分离器的第4变形例的概略结构图。

图21是实施方式1的分离器的第5变形例的概略结构图。

图22是实施方式2的分离器的概略结构图。

图23是实施方式3的分离器的概略结构图。

图24是实施方式3的分离器的第1变形例的主要部概略立体图。

图25是实施方式3的分离器的第2变形例的概略结构图。

图26是实施方式3的分离器的第3变形例的概略结构图。

图27是实施方式3的分离器的第4变形例的概略结构图。

图28是实施方式3的分离器的第5变形例的概略结构图。

图29是实施方式3的分离器的第6变形例的概略结构图。

图30是实施方式3的分离器的第7变形例的概略结构图。

图31A是实施方式3的分离器的第7变形例的主要部立体图。图31B是实施方式3的分离器的第7变形例的主要部立体剖视图。

图32是实施方式3的分离器的第8变形例的概略结构图。

图33A是实施方式3的分离器的第9变形例的主要部立体图。图33B是实施方式3的分离器的第9变形例的主要部立体剖视图。

具体实施方式

在下述的实施方式1~3中说明的各图是示意性的图,图中的各构成要素的大小及厚度各自的比并不一定反映实际的尺寸比。

(实施方式1)

以下,基于图1~图11对本实施方式的分离器1a进行说明。

分离器1a具备转子2、多个流路3、送风部4、驱动装置5和排出部6。多个流路3分别具有气体的流入口31及流出口32,位于转子2的旋转中心轴21的周围。送风部4构成为,使气体向多个流路3流动。驱动装置5构成为,通过使转子2旋转而使多个流路3在旋转中心轴21的周围旋转。排出部6构成为,将在各个流路3产生的气流中含有的固体向远离旋转中心轴21的方向排出。因而,分离器1a具备转子2、分别具有气体的流入口31及流出口32且位于转子2的旋转中心轴21的周围的多个流路3、和使气体向多个流路3流动的送风部4,还具备通过使转子2旋转而使多个流路3在旋转中心轴21的周围旋转的驱动装置5、和将在各个流路3产生的气流中含有的固体向远离旋转中心轴21的方向排出的排出部6。由此,分离器1a能够实现小型化并且将固体从气体效率良好地分离。更详细地讲,分离器1a由于使各个流路3旋转,所以能够使各个流路3的有效的流路长变长,能够实现小型化并且将固体从气体效率良好地分离。在沿着转子2的旋转中心轴21的方向上,多个流路3分别在转子2的第1端201侧具有气体的流入口31,在第2端202侧具有气体的流出口32。在图1中,将转子2的旋转方向用粗线的箭头示意地表示。在图2中,将气体的流动用粗线的实线示意地表示。此外,在图2中,作为从排出部6排出的固体而示意地记载了微粒61。本说明书中的“上游侧”是指以气体流动的方向观察时的上游侧(一次侧)。此外,本说明书中的“下游侧”是指以气体流动的方向观察时的下游侧(二次侧)。

作为气体,例如可以举出空气、废气等。作为气体中包含的固体,例如可以举出微粒、尘埃等。作为微粒,例如可以举出粒子状物质等。作为粒子状物质,有作为微粒被直接释放到大气中的一次生成粒子、作为气体被释放到大气中的物质在大气中生成为微粒的二次生成粒子等。作为一次生成粒子,例如可以举出土壤粒子(黄砂等)、粉尘、植物性粒子(花粉等)、煤等。关于粒子状物质,作为大小的分类,例如可以举出PM2.5(微小粒子状物质)、PM10、SPM(浮游粒子状物质)等。PM2.5是将在粒子径2.5μm下拥有50%的捕获效率的分粒装置透过的微粒。PM10是将在粒子径10μm下拥有50%的捕获效率的分粒装置透过的微粒。SPM是将在粒子径10μm下拥有100%的捕获效率的分粒装置透过的微粒,相当于PM6.5-7.0,是比PM10稍小的微粒。

排出部6优选构成为:将在各个流路3产生的气流中含有的固体,在相比于各个流路3的流入口31更靠近流出口32的位置,向远离旋转中心轴21的方向排出。由此,分离器1a能够在各个流路3中将被施加了更大的离心力的固体经由排出部6排出。

分离器1a具备后述的外轮廓11,在外轮廓11形成有排出部6。排出部6由在相比于各个流路3的流入口31更靠近流出口32处在与旋转中心轴21正交的方向上开放的排出口构成。换言之,排出部6由在相比于各个流路3的流入口31更靠近流出口32的位置、在与旋转中心轴21正交的方向上开放的排出口构成。由此,分离器1a能够在各个流路3中将被施加了更大的离心力的固体经由排出口排出。

分离器1a优选具备将从排出部6排出的固体捕获的捕获部10。由此,分离器1a能够将从排出部6排出的固体用捕获部10捕获。

多个流路3优选在远离旋转中心轴21的方向上不重叠。由此,在分离器1a中,能够抑制在每个流路3中被施加离心力而分离了的固体与从多个流路3中的其他流路3的流出口32出来的气流合流。

分离器1a具备配置在旋转中心轴21上的轴体7、将轴体7包围而与轴体7同轴地配置的圆筒状的框体8、和在轴体7与框体8之间在轴体7的外周方向上分离地配置的多个分隔板部9。轴体7具有轴向上的第1端701和第2端702。转子2由轴体7构成。多个分隔板部9连结于轴体7和框体8。多个流路3分别由被多个分隔板部9中的在轴体7的外周方向上相邻的两个分隔板部9和轴体7的侧面71和框体8的内周面81包围的空间构成。换言之,各流路3由相邻的两个分隔板部9、轴体7和框体8规定。因而,分离器1a能够通过轴体7的旋转而对流入到多个流路3中的气体施加绕旋转中心轴21的旋转方向的力。分离器1a能够使从多个流路3各自的流入口31流入的气体一边在旋转中心轴21的周围以螺旋状旋回一边将其向多个流路3各自的流出口32引导。分离器1a能够利用气体中包含的固体的离心力,使固体从排出部6排出。“配置在旋转中心轴21上的轴体7”是指以使轴线对齐在旋转中心轴21上的方式配置的轴体7。“与轴体7同轴地配置”是指框体8以使框体8的中心线与轴体7的轴线对齐的方式配置。所谓“多个分隔板部9连结于轴体7和框体8”,并不限于多个分隔板部9分别作为与轴体7及框体8不同的部件而形成并固定于轴体7和框体8的情况,例如也包括一体地形成于轴体7和框体8的至少一方的情况。优选的是,轴体7是在沿着旋转中心轴21的方向上细长的形状。“轴体7是在沿着旋转中心轴21的方向上细长的形状”是指,关于轴体7,旋转中心轴21上的长度比与旋转中心轴21正交的方向的长度长。分离器1a中,由轴体7、框体8和多个分隔板部9构成使气体以螺旋状旋回、利用由旋回带来的固体的离心力将固体分离的旋风分离器(cyclone)部20。

分离器1a优选具备将转子2、多个流路3、送风部4和驱动装置5包围的外轮廓11。排出部6形成在外轮廓11。由此,分离器1a能够通过外轮廓11来保护转子2、多个流路3、送风部4和驱动装置5。此外,分离器1a能够将从气流分离出的固体从外轮廓11的排出部6排出。

作为一例,外轮廓11具备第1罩部12、第1盖13、第2罩部14、第2盖15和第3罩部16。第3罩部16配置在第1罩部12与第2罩部14之间。第3罩部16与第1罩部12和第2罩部14的两者一体地形成,但并不限于此,也可以仅与某一方一体地形成,也可以与两者分体地形成。第1罩部12形成为将框体8包围的筒状。第1盖13构成为,将第1罩部12的上游侧的开口部121覆盖。第2罩部14形成为将驱动装置5包围的筒状。第2盖15构成为,将第2罩部14的下游侧的开口部122覆盖。第3罩部16构成为,介于第1罩部12与第2罩部14之间。第3罩部16能够拆装自如地安装捕获部10。作为一例,捕获部10由容器10A构成。构成捕获部10的容器10A是托盘(没有盖的容器)。捕获部10能够通过向与旋转中心轴21正交且从旋转中心轴21远离的方向滑动而从第3罩部16拆下。由此,分离器1a能够将被捕获部10捕获到的固体容易地取出丢掉。此外,分离器1a还具备对外轮廓11进行支承的多个支承体19(参照图3)。由此,分离器1a能够在外轮廓11与分离器1a的设置面(例如地面等)30之间设置空间。支承体19由支柱构成,但并不限于此,例如也可以由脚轮等构成。另外,在图3中,用粗线的箭头示意地表示了气体的流动。

作为筒状的形状,第1罩部12采用圆筒状的形状。作为第1罩部12的材料,例如可以采用金属、合成树脂等。

第1盖13具备板状的第1盖主体131。此外,第1盖13具有使气体穿过的多个吸气部133。第1盖主体131的外周形状形成为圆形状。

作为第1盖主体131的材料,例如可以采用金属、合成树脂等。多个吸气部133分别由网格132的网眼(开口)构成。总之,第1盖13具备第1盖主体131和网格132。网格132的材料例如可以采用金属。在第1盖13中,在第1盖主体131的材料是合成树脂、网格132的材料是金属的情况下,作为形成第1盖13的方法,例如可以采用通过嵌件成形法将第1盖主体131和网格132一体成形的方法。

第1盖13并不限于具备网格132的结构,例如,也可以如图4所示那样,将分别形成为矩形状的多个吸气部133配置为2维阵列状。

在第1盖13中,在第1罩部12是方筒状的情况下,例如,如图5所示那样将第1盖主体131的外周形状做成矩形(直角四边形)状就可以。此外,在图4所示的第1盖13及图5所示的第1盖13中,多个吸气部133各自的开口形状是矩形状,多个吸气部133配置为2维阵列状,但并不限于此。例如,在第1盖13中,如图6所示,也可以使多个吸气部133的开口形状为细长的长方形状,将多个吸气部133配置为1维阵列状。多个吸气部133各自的开口形状并不限于矩形状或细长的长方形状,例如也可以是圆形状等。

第2罩部14的形状是圆筒状。第2罩部14的内径优选比第1罩部12的内径大。作为第2罩部14的材料,例如可以采用金属、合成树脂等。

第2盖15如图7所示,具备圆板状的第2盖主体151。此外,第2盖15具有使气体穿过的多个排气部153。作为第2盖主体151的材料,例如可以采用金属、合成树脂等。多个排气部153分别由网格152的网眼(开口)构成。总之,第2盖15具备第2盖主体151和网格152。网格152的材料例如可以采用金属。在第2盖15中,在第2盖主体151的材料是合成树脂、网格152的材料是金属的情况下,例如,作为形成第2盖15的方法,能够采用通过嵌件成形法将第2盖主体151和网格152一体成形的方法。

第2盖15并不限于具备网格152的结构,例如,如图8所示,也可以是将矩形状的排气部153配置为2维阵列状的结构。

作为一例,第3罩部16具备框部160(参照图3)、第1壁部161、第2壁部162和伸出部163。框部160形成为圆筒状。框部160的内径比框体8的外径大。框部160以旋转中心轴21为中心而配置。第1壁部161形成为圆环状。第1壁部161从框部160的轴向的第1端朝向旋转中心轴21突出。第2壁部162形成为圆环状。第2壁部162从框部160的轴向的第2端朝向旋转中心轴21突出。伸出部163以前端比基端距第1壁部161更近且距旋转中心轴21更远的方式倾斜。换个角度看,伸出部163形成为锥筒状,在沿着旋转中心轴21的方向上距框体8越近则开口面积越逐渐变大。在第3罩部16中,第2壁部162的内径比第1壁部161的内径小。第1壁部161的内径比框体8的外径大。更详细地讲,第1壁部161的内径设定为与第1罩部12的内径相同的值。第2壁部162的内径比框体8的内径小。

捕获部10利用作用于固体的离心力,将从气体分离出的固体捕获。

作为一例,捕获部10具备外壁部100、下壁部102、侧壁部104和内壁部103。外壁部100的俯视形状优选为以旋转中心轴21为中心的圆弧状。在外壁部100,与框体8的外径相比,外壁部100中的旋转中心轴21侧的面的曲率半径更大。外壁部100沿着框部160配置,以将第3罩部16的框部160的开口部164堵塞。下壁部102从外壁部100的下端朝向旋转中心轴21突出。下壁部102的俯视形状是扇状。下壁部102配置在第2壁部162上。总之,下壁部102沿着第2壁部162配置。侧壁部104从下壁部102的两侧缘分别向上方突出。内壁部103以从下壁部102的前端向上方延伸的方式形成。内壁部103的俯视形状优选为以旋转中心轴21为中心的圆弧状。在内壁部103,优选的是,与框体8的内径相比,内壁部103中的旋转中心轴21侧的面的曲率半径更小。内壁部103的高度比外壁部100的高度低。捕获部10通过使内壁部103与伸出部163碰抵,在与旋转中心轴21正交的方向上被相对于外轮廓11定位。在分离器1a中,捕获部10的内部空间与多个流路3及第2罩部14的内部空间连通。“捕获部10的内部空间”是指由外壁部100、下壁部102、侧壁部104和内壁部103包围的空间。另外,优选的是,捕获部10在外壁部100例如设有人为了将捕获部10拆下而抓住的突起等。此外,捕获部10也可以是在内壁部103设有与排出部6连通的贯通孔的结构。

排出部6与内壁部103和框体8之间的空间连通(连接)。

分离器1a中,由于捕获部10具备内壁部103,能够效率良好地捕获进入到捕获部10中的固体。换言之,分离器1a中,由于捕获部10具备内壁部103,能够抑制进入到捕获部10中的固体从捕获部10向旋转中心轴21侧飞出。此外,分离器1a中,由于伸出部163是上述的锥筒状,能够抑制起因于伸出部163的紊流的发生,容易将被分离了固体的气流向送风部4侧引导。

送风部4由风扇41构成。由此,分离器1a中,通过使风扇41动作,能够使气体向多个流路3流动。风扇41在第2罩部14的内侧配置在驱动装置5的下游侧。风扇41是电动风扇。另外,在分离器1a中,送风部4及驱动装置5固定于外轮廓11。

分离器1a可以具备使送风部4及驱动装置5的运转开始的作为运转开关的操作部。操作部可以从外轮廓11露出。

分离器1a还在第2罩部14的内侧具备比驱动装置5靠上游侧配置的空气过滤器17。由此,分离器1a能够将没有被旋风分离器部20分离而残留在气流中的固体用空气过滤器17除去,能够使被进一步净化的气流从排气部153向外部流动。分离器1a中,例如设定了框体8、轴体7及分隔板部9各自的形状、转子2的旋转速度,以使得能够分离规定粒径的微粒。作为规定粒径的微粒,例如设想了空气动力学粒径为1.0μm的粒子。“空气动力学粒径”是指,空气动力学行动与比重1.0的球形粒子等价那样的粒子的直径。空气动力学粒径是通过粒子的沉降速度测定的粒径。没有被旋风分离器部20分离而残留在气体中的固体是与设想由旋风分离器部20分离的微粒相比粒径小的微粒(换言之,质量小的微粒)等。所谓“用空气过滤器17除去”,不以100%的捕获效率为必须条件。但是,优选的是,空气过滤器17对气体中包含的固体的捕获效率更高。

关于分离器1a的各构成要素,以下更详细地说明。

轴体7以轴体7的轴线与旋转中心轴21一致的方式配置。换言之,在分离器1a中,以使轴体7的轴线与旋转中心轴21在一直线上的方式配置轴体7。轴体7以旋转中心轴21为中心旋转。在分离器1a中,由于转子2由轴体7构成,所以轴体7的轴线与旋转中心轴21相同。

轴体7构成为,不使气体和气体中包含的固体穿过。更详细地讲,轴体7是非多孔质的构造体。作为轴体7的材料,例如可以采用金属、合成树脂等。轴体7优选具有导电性。由此,分离器1a能够抑制轴体7带电。

优选的是,轴体7的与旋转中心轴21正交的截面为圆形。轴体7也可以是中空的。由此,分离器1a能够实现轴体7的材料成本的降低及轻量化。

框体8形成为圆筒状。优选的是,框体8的与旋转中心轴21正交的截面中的内周线是圆形。框体8的与旋转中心轴21正交的截面中的外周线是圆形,但并不限于此,例如也可以是椭圆形、多边形等。

作为框体8的材料,例如可以采用金属、合成树脂等。框体8优选具有导电性。由此,分离器1a能够抑制框体8带电。

多个分隔板部9分别形成为螺旋状。作为多个分隔板部9各自的材料,例如可以采用金属、合成树脂、橡胶等。多个分隔板部9优选具有导电性。由此,分离器1a能够抑制多个分隔板部9带电。

多个分隔板部9既可以与轴体7一体地形成,也可以与轴体7分体地形成并连结于轴体7。此外,多个分隔板部9既可以与框体8一体地形成,也可以与框体8分体地形成并连结于框体8。

多个分隔板部9分别具有与绕旋转中心轴21的旋转方向交叉的面。由此,多个分隔板部9各自的厚度方向的两面构成促进气流的旋回的功能面。

多个流路3分别形成为:从流入口31朝向流出口32、在绕旋转中心轴21的旋转方向与平行于旋转中心轴21的方向之间的方向上延伸。由此,分离器1a,与形成为多个流路3分别从流入口31朝向流出口32在与旋转中心轴21平行的方向上延伸的情况相比,能够使多个流路3各自的长度变长。因而,分离器1a能够增大当使多个流路3分别旋转时的多个流路3各自的有效流路长(换言之,进入到流路3的流入口31中的气体在从流出口32出来之前行进的距离),能够将固体效率更好地分离。在多个流路3的各自中流动的气体的速度矢量具有与旋转中心轴21平行的方向的速度成分、和绕旋转中心轴21的旋转方向的速度成分。与多个流路3分别形成为直线状的情况相比,分离器1a能够使气流旋回的时间变长,能够将固体效率良好地除去。多个流路3分别由起始端的开口构成流入口31、由末端的开口构成流出口32。

多个流路3分别形成为螺旋状。由此,分离器1a能够使气流在多个流路3的各个中旋回的时间变长,能够将固体效率更好地分离。

排出部6设置在比多个流路3各自的流入口31更靠近流出口32的位置,以便能够效率良好地将固体排出。换言之,排出部6与各流出口32的距离比排出部6与各流入口31的距离短。由此,分离器1a能够更加延长在各个流路3中流动的气体中包含的固体在离心力作用下向框体8的内周面81侧移动的时间,能够使捕获效率提高。

分离器1a在如后述那样由马达50构成驱动装置5的情况下,可以具备设定马达50的旋转速度的设定部。由此,分离器1a能够根据被要求分离的固体的大小等适当变更马达50的旋转速度。设定部例如可以由电位计等构成。

分离器1a通过驱动装置5使轴体7在俯视中向逆时针方向旋转,并且使风扇41动作,从而能够使穿过各个流路3的气流以螺旋状旋回。即,分离器1a能够在各个流路3中使从流入口31进入的气体一边以螺旋状旋回一边向流出口32引导。“使轴体7在俯视中向逆时针方向旋转”是指,从与驱动装置5侧相反的一侧观察使轴体7向逆时针方向旋转,与从驱动装置5观察使轴体7向顺时针方向旋转含义相同。

关于各个流路3,优选的是,在流入口31侧,随着从流入口31离开,距旋转中心轴21的距离逐渐变大。由此,与如图12所示的实施方式1的分离器1a的第1变形例的分离器1b那样、多个流路3与旋转中心轴21的距离固定的情况相比,分离器1a能够减小气体向各个流路3进入时的压力损失。

第1变形例的分离器1b中,使轴体7的外径均匀、使框体8的内径均匀这一点与分离器1a不同。关于第1变形例的分离器1b,对于与分离器1a同样的构成要素赋予相同的标号。

第1变形例的分离器1b如图12及13所示,具备由多个梁部24支承在第1罩部12上的轴承部25。轴承部25配置为,将从轴体7的第1盖13侧的端面突出的旋转轴52旋转自如地保持。

本实施方式的分离器1a,将轴体7的上游侧的端部形成为尖细的形状。作为尖细的形状,例如可以采用圆锥状的形状。此外,分离器1a中,将框体8的上游侧的端部形成为越靠上游侧则开口面积越逐渐变小的形状。

分离器1a具备将框体8的上游侧的开口部覆盖的盖部18。盖部18具备圆板状的主体181,在主体181上形成有通气部(通气口)183。换言之,盖部18具有通气部183。优选的是,在多个流路3各自的流入口31侧,轴体7形成为沿着旋转中心轴21变尖细的形状。换言之,优选的是,轴体7中的第1端701和第2端702中的位于通气部183侧的第1端701,是随着沿旋转中心轴21向通气部183靠近而变尖细的形状。由此,分离器1a能够减小流体向各个流路3进入时的压力损失。框体8优选的是,在上游侧,形成为越靠上游侧则开口面积越逐渐变小的形状。

作为主体181的材料,例如可以采用金属、合成树脂等。通气部183例如如图9所示,能够由形成在主体181的中央部的1个贯通孔构成。贯通孔的开口形状优选是圆形状。

通气部183例如如图10所示,也可以由网格182的多个网眼构成。网格182的材料例如可以采用金属。盖部18在主体181的材料是合成树脂、网格182的材料是金属的情况下,例如能够通过嵌件成形法将主体181和网格182一体成形。

通气部183例如也可以如图11所示,由在主体181的中央部2维地排列的多个贯通孔构成。多个贯通孔分别使开口形状为矩形状,但并不限于此,例如也可以为圆形状、或矩形以外的多边形状。

轴体7的第1端701和第2端702中的位于多个流路3各自的流体的流出口32侧的第2端702优选为沿着旋转中心轴21变尖细的形状。由此,分离器1a能够抑制紊流的发生。轴体7中,使送风部4侧的端部为尖细的形状。更详细地讲,轴体7中,使送风部4侧的端部为圆锥状的形状。

作为构成送风部4的风扇41,例如可以采用轴流风扇。风扇41优选的是,从旋转中心轴21的一端侧观察,形成为多个叶片43不与驱动装置5重叠的大小。由此,分离器1a能够使从多个流路3分别出来的气体在风扇41中在沿着旋转中心轴21的方向上流动。

驱动装置5例如可以由马达50构成。分离器1a中,轴体7连结于马达50的旋转轴52。分离器1a中,以使旋转轴52的轴线与轴体7的轴线(旋转中心轴21)在一直线上对齐的方式,将旋转轴52与轴体7连结。驱动装置5使轴体7旋转。更详细地讲,驱动装置5使转子2向与各个流路3中从流入口31朝向流出口32的螺旋方向相同的方向(沿着螺旋方向的方向)旋转。关于马达50,优选的是,马达主体(躯体)51的外周形状是圆形状。关于马达50,优选的是,马达主体51的外径比框体8的内径小。关于马达50,优选的是,马达主体51的外径比轴体7的轴向的中央部的外径小。

空气过滤器17是用于从气体中将微粒除去的过滤器。空气过滤器17例如可以做成将滤材交织为褶皱状而形成的结构。作为空气过滤器17,例如可以采用HEPA过滤器(high efficiency particulate air filter)。“HEPA过滤器”是在额定流量下对于粒径为0.3μm的粒子拥有99.97%以上的粒子捕获率、并且拥有初始压力损失为245Pa以下的性能的空气过滤器。

分离器1a中,在空气过滤器17的上游侧配置有旋风分离器部20,能够用捕获部10捕获固体,因此能够抑制因被空气过滤器17捕获的微粒等的总质量增加而造成的压力损失的上升。由此,分离器1a能够使空气过滤器17的更换频度变小。分离器1a并不限于具备空气过滤器17的结构。例如也可以是,在具备分离器1a的设备(例如空气净化器等)中,在分离器1a的下游侧,与分离器1a独立地设置HEPA过滤器等空气过滤器。

分离器1a中,在多个流路3的下游侧配置有驱动装置5,在驱动装置5的下游侧配置有送风部4。总之,分离器1a中,多个流路3、驱动装置5及送风部4在沿着旋转中心轴21的方向上按多个流路3、驱动装置5、送风部4的顺序配置。在分离器1a中,当使送风部4动作并且驱动装置5使轴体7旋转,则流入到多个流路3的各自中的气体中包含的固体利用离心力而被捕获部10捕获。由此,在分离器1a中,固体浓度降低了的气体经由送风部4流动。

更详细地讲,分离器1a中,从外轮廓11的外部经由多个吸气部133向外轮廓11的内部进入的气体进入各个流路3,在各个流路3中产生气体的旋回流,从各个流路3的流出口32出来。此时,从外轮廓11的外部进入到内部的气体中包含的固体当在各个流路3中乘着旋回流进行旋回时,受到从旋转中心轴21朝向框体8的内周面81的方向的离心力。受到了离心力的固体朝向框体8的内周面81,在框体8的内周面81附近旋回。并且,在分离器1a中,当旋回中的固体通过排出部6附近时,在固体的离心力作用下,穿过排出部6而进入捕获部10。在图2中,作为进入到捕获部10中的固体而示意地表示了微粒61。

进入到捕获部10中的固体虽然在旋回时的惯性力作用下或多或少地继续飞行,但被重力牵引而在捕获部10内落下。由此,固体被捕获部10捕获。换言之,在分离器1a中,进入到容器10A中的固体积存在容器10A内。

分离器1a中,没有被捕获部10捕获的固体被空气过滤器17捕获,净化后的气体穿过风扇41,从外轮廓11的内部穿过多个排气部153向外轮廓11的外部流出。在图2中,作为被空气过滤器17捕获的固体而示意地表示了超微粒62。另外,“没有被捕获部10捕获的固体”主要是没有被从排出部6排出的固体,但也包括在进入捕获部10后飞出的固体。

此外,本发明者们考虑了如下的旋风分离器的第1构造模型,即:具备在圆柱的外周面上形成有螺旋状的槽的构造体、和将构造体包围而配置的圆筒,将圆筒的内周面与槽的内面所包围的空间作为流路。在该第1构造模型中,在不使圆柱旋转的情况下,通过使气体流到流路中而能够分离的粒子的粒径(分粒径)能够用式(1)计算。式(1)是基于洛津(Rosin)等的考虑方式的式子(例如,参照文献3《化学机械学理论和计算》(《化学機械の論理と計算》)(第2版),龟井三郎,产业图书(産業図書),1975年,P483)。

[数式1]

在式(1)中,“Dmin”是100%分粒径。“u”是流体的粘性系数〔Pa·s〕。“B”是流路的宽度〔m〕。“π”是圆周率。“N”是流路的转速〔rpm〕。“vi”是流速〔m/sec〕。“ρs”是粒子密度〔kg/m3〕。“ρf”是流体密度〔kg/m3〕。“K1”是系数,优选为0.5~1.5左右的范围内的值。“K1”的值根据采用了第1构造模型的分粒装置的形状等而变化。由此,“K1”的值基于分粒装置的分粒性能的实验结果等决定。“分粒径”是用穿过分粒装置的粒子的比例表示的粒径,在同一粒径的粒子状物质100%通过的情况下,称为100%分粒径。

根据式(1),为了将微粒效率更好地除去,可以考虑使由流路的转速“N”决定的流路的长度变大(对策1)、使气体的流速变快(对策2)、使流路的宽度变窄(对策3)等。

但是,在对策1中,压力损失增加。此外,在对策1中,作为旋风分离器的设计课题,产生旋风分离器的尺寸变大的课题。此外,在对策2中,压力损失增加。此外,在对策2中,作为设计课题,产生在紊流域中使用的情况下得不到预先设想的分粒特性的课题。此外,在对策3中,压力损失增加。此外,在对策3中,作为旋风分离器的设计课题,产生如下课题,即:即使将圆筒的内周面的表面粗糙度固定,也由于圆筒及圆柱各自的成形品的公差等,空气容易在圆筒与圆柱之间的流路以外的间隙中流动,设计变得困难。此外,在对策3中,产生难以使流量变大的课题。

作为压力损失的通常的考虑方式,例如,流体在圆筒状的配管中流动时的压力损失能够通过式(2)所示的范宁公式(Fanning’s equation)来计算。

[数式2]

在式(2)中,“ΔPf”是压力损失〔Pa〕。“ρ”是流体的密度〔kg/m3〕。“V”是风量〔m3/s〕。“L”是配管的长度〔m〕。“D”是配管的内径〔m〕。“f”是由配管的内面的表面粗糙度决定的摩擦系数,能够用式(3)计算。

[数式3]

在式(3)中,“u”是流体的粘性系数〔Pa·s〕。

本发明者们为了分离器1a的构造设计,关于旋风分离器的第2构造模型,以式(1)为基础,考虑了式(4)所示的推定理论式。第2构造模型具备圆柱的轴体、包围轴体的圆筒、和从轴体的侧面朝向圆筒的内周面突出的多个分隔板部。在第2构造模型中,轴体绕轴线旋转。在第2构造模型中,在多个分隔板部的各自中,与轴体的径向正交的截面是沿着轴体的轴线的直线状的形状。在第2构造模型中,多个流路分别由多个分隔板部中的在轴体的外周方向上相邻的分隔板部、圆筒的内周面、以及轴体的侧面所包围的空间构成。

[数式4]

在式(4)中,“Dmin”是100%分粒径。“u”是流体的粘性系数〔Pa·s〕。“B”是流路的宽度〔m〕。“vp”是以螺旋状移动的粒子的速度矢量的、与轴体的轴线平行的方向的速度成分〔m/sec〕。“L”是流路的几何学长度〔m〕。“流路的几何学长度〔m〕”是指,流路没有旋转时的流路的从流入口到流出口的长度。即,第2构造模型中的“流路的几何学长度〔m〕”是轴体的长度〔m〕。“R”是在与轴体的轴线正交的方向上从轴体的轴线到流路的中心的距离〔m〕。“B”例如能够设为圆筒的内径与轴体的外径的平均值。“ρs”是粒子密度〔kg/m3〕。“ρf”是流体密度〔kg/m3〕。“ω”是粒子的绕轴体的轴线的旋转方向的角速度〔rad/s〕。“K2”是系数,优选的是0.5~1.5左右的范围内的值。“K2”的值根据分离器1a的形状等而变化。由此,“K2”的值基于分离器1a的分粒性能的实验结果等决定。流路中的粒子的通过时间能够利用在式(4)中使用的参数而用式(5)表示。

[数式5]

在式(5)中,“T”是流路中的粒子的通过时间〔s〕。

作用于固体的离心力与固体的质量及圆运动的半径成比例。圆运动的半径是旋转中心轴21与固体的距离。离心力是当固体以速度v在半径r的圆上运动时、向从圆的中心(原点)朝向固体的位置那样的朝向作用的力。如果设固体的质量为m,则离心力的大小是mv2/r。这里,如果设角速度为ω,则v=rω,所以离心力的大小是mω2r。总之,离心力产生与ω的平方成比例的离心力。

关于分离器1a,例如通过以满足式(4)的推定式的方式对旋风分离器部20进行构造设计,能够实现小型化及大流量化。分离器1a不是必须满足式(4)。分离器1a有以下等优点:由于使流路3旋转,所以能够使几何学的流路3的长度变短,能够使流速变大,能够使流路3的转速变大。由此,分离器1a,即使使流路3的宽度变大,也能够将固体效率良好地除去,所以能够实现固体的分离效率的提高并且抑制压力损失的增加。因而,分离器1a能够实现大流量化、高效率及小型化。分离器1a例如在应用于空气净化器的情况下,对于在风量为8〔m3/min〕并且被要求分离PM2.5那样的空气净化器也能够应用。

分离器1a并不限于空气净化器,例如在热交换器、电动清扫机、分粒装置等中也能够应用。

图14是表示实施方式1的分离器1a的第2变形例的分离器1c的概略结构图。

第2变形例的分离器1c,基本结构与实施方式1的分离器1a相同,多个分隔板部9各自的螺旋方向与分离器1a中的多个分隔板部9各自的螺旋方向反向。由此,第2变形例的分离器1c中,多个流路3各自的螺旋方向与分离器1a中的多个流路3各自的螺旋方向反向。关于第2变形例的分离器1c,优选的是,从转子2的与驱动装置5侧相反的一侧观察,转子2的旋转方向与从多个流路3各自的流入口31朝向流出口32的螺旋方向相同(沿着螺旋方向的方向)。分离器1c的转子2的旋转方向优选的是与分离器1a的转子2的旋转方向反向。另外,在图14中,将转子2的旋转方向用粗线箭头示意地表示。

以下,基于图15~图17对实施方式1的分离器1a的第3变形例的分离器1d进行说明。另外,关于分离器1d,对于与实施方式1的分离器1a同样的构成要素赋予相同的标号而省略说明。

分离器1d与第1变形例的分离器1b同样,具备被多个梁部24支承在第1罩部12上的轴承部25。轴承部25配置为,将从轴体7突出的旋转轴52旋转自如地保持。

分离器1d中,作为送风部4,不是由轴流风扇构成的风扇41,而具备使气体在横向上流动的鼓风机45。总之,在分离器1d中,送风部4由鼓风机45构成。由此,在分离器1d中,通过使送风部4动作,能够使气体流到多个流路3中。在图15中,将气体的流动用粗实线示意地表示。鼓风机45是电动送风机,构成为能够改变气流的朝向。

第3变形例的分离器1d,不是在第2盖15而是在第2罩部14形成有使气体穿过的多个排气部153。因此,分离器1d能够做成不具备分离器1a中的支承体19(参照图3)的结构。

排气部153由网格152的网眼构成,但并不限于此。排气部153例如也可以如图18所示,由沿着第2罩部14的外周方向形成的狭缝构成。此外,排气部153例如也可以如图19所示,由开口形状为矩形状的贯通孔构成。

图20是表示实施方式1的分离器1a的第4变形例的分离器1e的概略结构图。

分离器1e构成为,通过驱动装置5仅使轴体7旋转,而框体8不旋转,在这一点上与第3变形例的分离器1d不同。

分离器1e具备:轴体7,具有轴向上的第1端701和第2端702,配置在旋转中心轴21上;圆筒状的框体8,将轴体7包围,与轴体7同轴地配置;多个分隔板部9,在轴体7与框体8之间,在轴体7的外周方向上相离地配置。转子2由轴体7构成。多个分隔板部9连结于轴体7(仅连结于轴体7,不连结于框体8)。多个流路3分别由多个分隔板部9中的在轴体7的外周方向上相邻的两个分隔板部9、轴体7的侧面71、以及框体8的内周面81所包围的空间构成。因而,分离器1e能够通过轴体7的旋转,对流入到多个流路3中的气体施加绕旋转中心轴21的旋转方向的力。分离器1e能够使从多个流路3各自的流入口31导入的气体一边绕旋转中心轴21以螺旋状旋回一边向多个流路3各自的流出口32引导。分离器1e能够利用气体中包含的固体的离心力使固体从排出部6排出。所谓“多个分隔板部9连结于轴体7”,并不限于多个分隔板部9分别作为与轴体7不同的部件形成且固定于轴体7的情况,例如也包括与轴体7一体形成的情况。

分离器1e中的多个分隔板部9仅连结于轴体7而没有固定于框体8。由此,与多个分隔板部9固定于轴体7和框体8的两者的情况相比,分离器1e能够减轻通过驱动装置5而旋转的负载的质量,能够实现低耗电化。多个分隔板部9优选从框体8的内周面81离开,但例如在由橡胶形成或在前端设有辊(roller)等情况下,也可以抵接于框体8的内周面81。多个分隔板部9各自的前端部优选是有圆度的形状。由此,分离器1e能够使各个分隔板部9与框体8更加靠近并且抑制相互接触。

分离器1e的通过驱动装置5仅使轴体7旋转的结构例如也可以在分离器1a、1b、1c及1d中分别应用。

图21是表示实施方式1的分离器1a的第5变形例的分离器1f的概略结构图。

分离器1f中,空气过滤器17配置在驱动装置5与送风部4之间这一点与实施方式1的分离器1a不同。

(实施方式2)

以下,基于图22对本实施方式的分离器1g进行说明。另外,关于分离器1g,对于与实施方式1的分离器1a同样的构成要素赋予相同的标号并省略说明。

分离器1g中的多个流路3分别形成为螺旋状。分离器1g中的驱动装置5构成为,从驱动装置5观察,使转子2向与多个流路3各自的螺旋方向相反的方向旋转。分离器1g中的送风部4由多个流路3和驱动装置5构成。由此,在分离器1g中,不需要设置分离器1a中作为送风部4而需要的风扇41,能够实现低耗电化及低成本化。在图22中,将转子2的旋转方向用粗线箭头示意地表示。

(实施方式3)

以下,基于图23对本实施方式的分离器1h进行说明。另外,关于分离器1h,对于与实施方式1的分离器1a同样的构成要素赋予相同的标号并省略说明。

分离器1h与上述分离器1b同样,具备由多个梁部24支承在第1罩部12上的轴承部25。轴承部25配置为,将从轴体7突出的旋转轴52旋转自如地保持。由此,轴承部25将旋转轴52旋转自如地保持。

分离器1h中的多个流路3分别以沿着旋转中心轴21延伸的方式形成。由此,在分离器1h中,与分离器1a相比,多个流路3的设计变得容易。分离器1h中,通过使转子2旋转,使多个流路3分别旋转,所以在多个流路3的各自中流动的气体的速度矢量具有与旋转中心轴21平行的方向的速度成分、和绕旋转中心轴21的旋转方向的速度成分。由此,分离器1h与以往那样不使流路旋转的结构相比,能够在实现小型化的同时将固体从气体效率良好地分离。

分离器1h优选的是,多个分隔板部9在轴体7的周围等间隔地配置。多个分隔板部9分别形成为以沿着旋转中心轴21的方向为较长方向、以与旋转中心轴21正交的方向为较短方向的细长的长方形。分离器1h优选的是,在沿着轴体7的轴线观察时,多个分隔板部9以放射状配置。总之,多个分隔板部9分别优选的是从轴体7朝向轴体7的半径方向向外延伸。

排出部6可以如图24所示的实施方式3的分离器1h的第1变形例的分离器1r那样形成于框体8。总之,排出部6可以直接形成于框体8。由此,在分离器1r中,能够提高排出部6的形状、大小等的设计自由度。排出部6例如能够由在框体8的下游侧沿着框体8的径向贯通的排出口构成。总之,排出部6由在比多个流路3各自的流入口31更接近流出口32的位置、在与旋转中心轴21正交的方向上被开放的排出口构成。在图24中,将气体的流动用中空的箭头示意地表示。此外,在图24中,还示意地表示了微粒61。如图24那样在框体8形成有排出部6的结构也可以在其他实施方式等中应用。

以下,基于图25对实施方式3的分离器1h的第2变形例的分离器1i进行说明。另外,对于与实施方式3的分离器1h同样的构成要素赋予相同的标号并省略说明。

分离器1i不是在旋风分离器部20的下游侧而是在上游侧具备送风部4这一点与实施方式3的分离器1h不同。即,分离器1i在多个流路3的上游侧具备送风部4这一点与实施方式3的分离器1h不同。由此,分离器1i与实施方式3的分离器1h相比,能够将外轮廓11的外部的气体效率良好地向外轮廓11的内部吸入。在图25中,将气体的流动用粗实线示意地表示。

以下,基于图26对实施方式3的分离器1h的第3变形例的分离器1j进行说明。另外,关于分离器1j,对于与实施方式3的分离器1h同样的构成要素赋予相同的标号并省略说明。

在分离器1j中,轴体7的轮廓沿着旋转中心轴21观察时为流线形的形状。更详细地讲,轴体7是椭圆球状的形状,以长轴与旋转中心轴21一致的方式配置。由此,分离器1j与实施方式3的分离器1h相比,能够抑制多个流路3的各自中的紊流的发生。

以下,基于图27对实施方式3的分离器1h的第4变形例的分离器1k进行说明。另外,关于分离器1k,对于与第2变形例的分离器1i同样的构成要素赋予相同的标号并省略说明。

分离器1k构成为,驱动装置5仅使轴体7旋转而框体8不旋转,这一点与第2变形例的分离器1i不同。

分离器1k具备:轴体7,具有轴向上的第1端701和第2端702,配置在旋转中心轴21上;圆筒状的框体8,将轴体7包围而与轴体7同轴地配置;多个分隔板部9,在轴体7与框体8之间,在轴体7的外周方向上相离地配置。转子2由轴体7构成。多个分隔板部9连结于轴体7(仅连结于轴体7,不连结于框体8)。多个流路3分别由多个分隔板部9中的在轴体7的外周方向上相邻的两个分隔板部9、轴体7的侧面71、以及框体8的内周面81所包围的空间构成。因而,分离器1k能够通过轴体7的旋转而对流入到多个流路3中的气体施加绕旋转中心轴21的旋转方向的力。分离器1k能够使从多个流路3各自的流入口31导入的气体一边绕旋转中心轴21以螺旋状旋回一边向多个流路3各自的流出口32引导。分离器1k能够利用气体中包含的固体的离心力使固体从排出部6排出。

分离器1k中的多个分隔板部9仅连结于轴体7而没有固定于框体8。由此,与多个分隔板部9固定于轴体7和框体8两者的情况相比,分离器1k能够减轻通过驱动装置5而旋转的负载的质量,能够实现低耗电化。

以下,基于图28对实施方式3的分离器1h的第5变形例的分离器1m进行说明。另外,关于分离器1m,对于与第2变形例的分离器1i同样的构成要素赋予相同的标号并省略说明。

分离器1m具备:轴体7,具有轴向上的第1端701和第2端702,配置在旋转中心轴21上;圆筒状的框体8,将轴体7包围而与轴体7同轴地配置;多个分隔板部9,在轴体7与框体8之间,在轴体7的外周方向上相离地配置。转子2由框体8构成。多个分隔板部9连结于框体8。多个流路3分别由多个分隔板部9中的在轴体7的外周方向上相邻的两个分隔板部9、轴体7的侧面71、以及框体8的内周面81所包围的空间构成。因而,分离器1m能够通过轴体7及框体8的旋转,对流入到多个流路3中的气体施加绕旋转中心轴21的旋转方向的力。分离器1m能够使从多个流路3各自的流入口31导入的气体一边绕旋转中心轴21以螺旋状旋回一边向多个流路3各自的流出口32引导。分离器1m能够利用气体中包含的固体的离心力使固体从排出部6排出。所谓“多个分隔板部9连结于框体8”,并不限于多个分隔板部9分别作为与框体8不同的部件形成并固定于框体8的情况,例如也包括一体地形成于框体8的情况。

以下,基于图29对实施方式3的分离器1h的第6变形例的分离器1n进行说明。另外,关于分离器1n,对于与实施方式3的分离器1h同样的构成要素赋予相同的标号并省略说明。

分离器1n构成为,驱动装置5仅使轴体7旋转而框体8不旋转,这一点与实施方式3的分离器1h不同。

与多个分隔板部9固定于框体8的情况相比,分离器1n能够减轻通过驱动装置5而旋转的负载的质量,能够实现低耗电化。

以下,基于图30及图31对实施方式3的分离器1h的第7变形例的分离器1o进行说明。另外,关于分离器1o,对于与第2变形例的分离器1i同样的构成要素赋予相同的标号并省略说明。

分离器1o具备将转子2包围并与转子2同轴地配置的框体8,在转子2与框体8之间有多个流路3。多个流路3分别在沿着旋转中心轴21的方向上在框体8的第1端811侧有气体的流入口31,并且在框体8的第2端812侧有气体的流出口32。框体8在第1端811与第2端812之间有使框体8与转子2的距离变大的扩大部83。由此,在分离器1o中,关于在多个流路3的各自中流动的流体,能够在扩大部83中产生流动的剥离(flow separation),能够将通过流动的剥离产生的涡流(vortex)中包含的粒子的能量夺走。由此,在分离器1o中,能够抑制在离心力的作用下移动到框体8的内周面81侧的粒子在内周面81弹回。由此,在分离器1o中,能够抑制使流速、转速等变大的情况下在框体8的内周面81处的粒子的弹回,能够实现分粒效率的提高。框体8具有内径不同的多个圆筒,以越靠第1端811侧为内径越小的圆筒、越靠第2端812侧为内径越大的圆筒的方式排列,将在沿着旋转中心轴21的方向上相邻的圆筒彼此连结的多个连结部中的位于轴体7的侧方的连结部构成扩大部83。

在分离器1o中,扩大部83的内壁面831由框体8的内周面81的一部分构成。在分离器1o中,扩大部83的内壁面831与旋转中心轴21所成的角度θ优选的是90°以上且不到180°。由此,在分离器1o中,多个流路3各自的流路截面积在扩大部83的上游侧和下游侧急剧地变化。“扩大部83的内壁面831与旋转中心轴21所成的角度θ”是扩展角的2分之1的角度。在分离器1o中,作为一例,将扩大部83的内壁面831与旋转中心轴21所成的角度θ设为90°。所谓“使框体8与转子2的距离变大的扩大部83”,可以是框体8的内径逐渐变大那样的形状,而更优选的是,扩大部83的内壁面831与旋转中心轴21所成的角度为90°以上且不到180°的形状。由此,在分离器1o中,关于在多个流路3的各自中流动的流体,在扩大部83中能够更可靠地发生流动的剥离,能够进一步抑制在离心力的作用下移动到框体8的内周面81侧的粒子在内周面81弹回。所谓框体8的内径逐渐变大的形状,是指在框体8中内径逐渐变大的部位的内壁面与旋转中心轴21所成的角度不到90°那样的形状。

分离器1o具备:轴体7,具有轴向上的第1端701和第2端702,配置在旋转中心轴21上;框体8,将轴体7包围并与轴体7同轴地配置;多个分隔板部9,在轴体7与框体8之间在轴体7的外周方向上相离地配置。转子2由轴体7构成。多个分隔板部9连结于轴体7和框体8。多个流路3分别由多个分隔板部9中的在轴体7的外周方向上相邻的两个分隔板部9、轴体7的侧面71、以及框体8的内周面81所包围的空间构成。

旋风分离器部20在比扩大部83靠上游侧具有与上述的旋风分离器的第2构造模型同样构造的基本构造部200。即,框体8在基本构造部200处是圆筒。此外,构成转子2的轴体7在基本构造部200处是圆柱。关于流路3的长度,优选的是,沿着旋转中心轴21的方向上的全长之中,基本构造部200处的长度是由下述的式(6)决定的规定长度以下。换言之,优选的是,以使框体8与转子2的距离为一定的区间的长度成为规定长度以下的方式具有扩大部83。规定长度是位于轴体7的侧面71处的粒子在离心力作用下到达框体8的内周面81所需要的、流路3的沿着旋转中心轴21的方向的长度。

[数式6]

在式(6)中,“L1”是规定长度〔m〕。“Dmin”是100%分粒径。“u”是流体的粘性系数〔Pa·s〕。“B”是流路3的宽度〔m〕。“vp”是以螺旋状移动的粒子的速度矢量中与轴体7的轴线平行的方向的速度成分〔m/sec〕。“R”是在与轴体7的轴线正交的方向上从轴体7的轴线到流路3的中心的距离〔m〕。“B”例如是基本构造部200处的框体8的圆筒的内径与轴体7的外径的平均值。“ρs”是粒子密度〔kg/m3〕。“ρf”是流体密度〔kg/m3〕。“ω”是粒子的绕轴体7的轴线的旋转方向的角速度〔rad/s〕。“K2”是系数,优选的是0.5~1.5左右的范围内的值。“K2”的值根据分离器1o的形状等而变化。由此,“K2”的值基于分离器1o的分粒性能的实验结果等决定。另外,转子2的转速优选设定在1000~2000rpm左右的范围。

分离器1o优选的是,扩大部83在沿着旋转中心轴21的方向上设有多个。由此,在分离器1o中,能够进一步抑制受到了离心力的粒子在框体8的内周面81弹回,能够实现分粒效率的进一步的提高。

分离器1o具备从排出部6排出的固体进入的箱状的容器10A。容器10A具备距旋转中心轴21的距离相互不同的内壁部103及外壁部100。在分离器1o中,旋转中心轴21与内壁部103的距离比旋转中心轴21与转子2的侧面的距离长,旋转中心轴21与外壁部100的距离比旋转中心轴21与框体8的距离长。多个扩大部83中的至少1个扩大部83在沿着旋转中心轴21的方向上与容器10A重叠。由此,在分离器1o中,能够抑制进入到容器10A中的粒子弹回,能够实现分粒效率的进一步的提高。

以下,基于图32对实施方式3的分离器1h的第8变形例的分离器1p进行说明。另外,关于分离器1p,对于与第7变形例的分离器1o同样的构成要素赋予相同的标号并省略说明。

在分离器1o中,框体8的壁厚大致固定,相对于此,在分离器1p中,框体8的壁厚在沿着旋转中心轴21的方向上阶段性地变化。在框体8中,与旋转中心轴21正交的方向上的壁厚在第1端811与第2端812之间阶段性地变小。由此,分离器1p的框体8在第1端811与第2端812之间具有使框体8与转子2的距离急剧地变大的扩大部83。由此,分离器1p与分离器1o同样,关于在多个流路3的各自中流动的流体,在扩大部83中能够产生流动的剥离,能够抑制在离心力作用下移动到框体8的内周面81侧的粒子在内周面81弹回。由此,在分离器1p中,能够抑制使流速、转速等变大的情况下在框体8的内周面81处的粒子的弹回,能够实现分粒效率的提高。

以下,基于图33对实施方式3的分离器1h的第9变形例的分离器1q进行说明。另外,关于分离器1q,对于与第7变形例的分离器1o同样的构成要素赋予相同的标号并省略说明。此外,分离器1q只是各分隔板部9及各流路3的形状与分离器1o的各分隔板部9及各流路3的形状不同,所以关于其他构成要素省略图示及说明。

分离器1q与分离器1o同样,具备将转子2包围并与转子2同轴地配置的框体8,在转子2与框体8之间有多个流路3。多个流路3分别在沿着旋转中心轴21的方向上在框体8的第1端811侧有气体的流入口31,并且在框体8的第2端812侧有气体的流出口32。在分离器1q中,多个分隔板部9分别形成为螺旋状。由此,在分离器1q中,多个流路3分别形成为螺旋状。框体8在第1端811与第2端812之间有使框体8与转子2的距离急剧地变大的扩大部83。由此,在分离器1q中,与分离器1o同样,关于在多个流路3的各自中流动的流体,能够在扩大部83产生流动的剥离,能够抑制在离心力作用下移动到框体8的内周面81侧的粒子在内周面81弹回。由此,在分离器1q中,能够抑制使流速、转速等变大的情况下在框体8的内周面81处的粒子的弹回,能够实现分粒效率的提高。

实施方式1~3中记载的材料、数值等只是表示优选的例子,并不是限定于此的意思。进而,本发明在不脱离其技术思想范围的范围中能够对结构适当加以变更。例如,分离器也可以将多个流路分别通过管的内部空间构成,并将多个管连结于转子。在此情况下,转子既可以是轴体,也可以是马达的旋转轴。此外,分离器并不限于具备多个流路的结构,也可以是至少具备1个流路的结构。

(本发明的技术方案)

根据上述实施方式1~3可知,本发明的第1技术方案的分离器(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1k、1m、1n、1o、1p、1q、1r)具备:转子(2);多个流路(3),具有气体的流入口(31)及流出口(32),位于上述转子(2)的旋转中心轴(21)的周围;送风部(4),使气体向上述多个流路(3)流动;还具备:驱动装置(5),通过使上述转子(2)旋转,使上述多个流路(3)在上述旋转中心轴(21)的周围旋转;排出部(6),将在上述多个流路(3)中分别产生的气流中包含的固体向远离上述旋转中心轴(21)的方向排出。

本发明的第2技术方案的分离器(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1k、1m、1n、1o、1p、1q、1r),在第1技术方案中,上述排出部(6)由排出口构成,在与距上述多个流路(3)各自的流入口(31)较近的位置相比距流出口(32)更近的位置上,在与上述旋转中心轴(21)正交的方向上,开放有上述排出口。

本发明的第3技术方案的分离器(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1k、1m、1n、1o、1p、1q、1r),在第1或第2技术方案中,具备将从上述排出部(6)排出的固体捕获的捕获部(10)。

本发明的第4技术方案的分离器(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1k、1m、1n、1o、1p、1q、1r),在第1至第3的任一个技术方案中,上述多个流路(3)在从上述旋转中心轴(21)离开的方向上不重叠。

本发明的第5技术方案的分离器(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1r),在第1至第4的任一个技术方案中,具备:轴体(7),具有轴向上的第1端(701)和第2端(702),配置在上述旋转中心轴(21)上;圆筒状的框体(8),将上述轴体(7)包围并与上述轴体(7)同轴地配置;多个分隔板部(9),在上述轴体(7)与上述框体(8)之间在上述轴体(7)的外周方向上相离地配置;上述转子(2)由上述轴体(7)构成;上述多个分隔板部(9)连结于上述轴体(7)和上述框体(8);上述多个流路(3)分别由上述多个分隔板部(9)中的在上述轴体(7)的外周方向上相邻的两个分隔板部(9)、上述轴体(7)的侧面(71)、以及上述框体(8)的内周面(81)所包围的空间构成。

本发明的第6技术方案的分离器(1k、1n),在第1至第4的任一个技术方案中,具备:轴体(7),具有轴向上的第1端(701)和第2端(702),配置在上述旋转中心轴(21)上;圆筒状的框体(8),将上述轴体(7)包围并与上述轴体(7)同轴地配置;多个分隔板部(9),在上述轴体(7)与上述框体(8)之间在上述轴体(7)的外周方向上相离地配置;上述转子(2)由上述轴体(7)构成;上述多个分隔板部(9)连结于上述轴体(7);上述多个流路(3)分别由上述多个分隔板部(9)中的在上述轴体(7)的外周方向上相邻的两个分隔板部(9)、上述轴体(7)的侧面(71)、以及上述框体(8)的内周面(81)所包围的空间构成。

本发明的第7技术方案的分离器(1m),在第1至第4的任一个技术方案中,具备:轴体(7),具有轴向上的第1端(701)和第2端(702),配置在上述旋转中心轴(21)上;圆筒状的框体(8),将上述轴体(7)包围并与上述轴体(7)同轴地配置;多个分隔板部(9),在上述轴体(7)与上述框体(8)之间在上述轴体(7)的外周方向上相离地配置;上述转子(2)由上述框体(8)构成;上述多个分隔板部(9)连结于上述框体(8);上述多个流路(3)分别由上述多个分隔板部(9)中的在上述轴体(7)的外周方向上相邻的两个分隔板部(9)、上述轴体(7)的侧面(71)、以及上述框体(8)的内周面(81)所包围的空间构成。

本发明的第8技术方案的分离器(1a、1c、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1n),在第5至第7的任一个技术方案中,上述多个流路(3)分别在上述流入口(31)侧随着从上述流入口(31)离开而距上述旋转中心轴(21)的距离逐渐变大。

本发明的第9技术方案的分离器(1a、1c、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1n),在第5至第8的任一个技术方案中,具备将上述框体(8)的上游侧的开口部覆盖的盖部(18);上述盖部(18)具有通气部(183);上述轴体(7)的上述第1端(701)和上述第2端(702)中的位于上述通气部(183)侧的上述第1端(701),是随着沿上述旋转中心轴向上述通气部(183)接近而变尖细的形状。

本发明的第10技术方案的分离器(1a、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1k、1m、1n),在第5至第9的任一个技术方案中,上述轴体(7)的上述第1端(701)和上述第2端(702)中的位于上述多个流路(3)各自的流出口(32)侧的上述第2端,是沿着上述旋转中心轴(21)而变尖细的形状。

本发明的第11技术方案的分离器(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g),在第5至第10的任一个技术方案中,上述多个流路(3)分别形成为:从上述流入口(31)朝向上述流出口(32)向绕上述旋转中心轴(21)的旋转方向与平行于上述旋转中心轴(21)的方向之间的方向延伸。

本发明的第12技术方案的分离器(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g),在第11技术方案中,上述多个流路(3)分别形成为螺旋状。

本发明的第13技术方案的分离器(1h、1i、1j、1k、1m、1n、1r),在第5至第9的任一个技术方案中,上述多个流路(3)分别形成为:从上述流入口(31)朝向上述流出口(32)沿上述旋转中心轴(21)延伸。

本发明的第14技术方案的分离器(1o、1p、1q),在第1技术方案中,具备将上述转子(2)包围并与上述转子(2)同轴地配置的框体(8);在上述转子(2)与上述框体(8)之间有上述多个流路(3);上述多个流路(3)分别在沿着上述旋转中心轴(21)的方向上在上述框体(8)的第1端(811)侧有气体的流入口(31),并且在上述框体(8)的第2端(812)侧有气体的流出口(32);上述框体(8)在上述第1端(811)与上述第2端(812)之间有使上述框体(8)与上述转子(2)的距离变大的扩大部(83)。

本发明的第15技术方案的分离器(1o、1p、1q),在第14技术方案中,上述扩大部(83)的内壁面(831)由上述框体(8)的内周面(81)的一部分构成;上述扩大部(83)的内壁面(831)与上述旋转中心轴(21)所成的角度(θ)是90°以上且不到180°。

本发明的第16技术方案的分离器(1o、1p、1q),在第14或第15技术方案中,上述扩大部(83)在沿着上述旋转中心轴(21)的方向上设有多个。

本发明的第17技术方案的分离器(1o、1p、1q),在第16技术方案中,具备从上述排出部(6)排出的固体进入的箱状的容器(10A);上述容器(10A)具备距上述旋转中心轴(21)的距离相互不同的内壁部(103)及外壁部(100);上述旋转中心轴(21)与上述内壁部(103)的距离比上述旋转中心轴(21)与上述转子(2)的侧面的距离长,上述旋转中心轴(21)与上述外壁部(100)的距离比上述旋转中心轴(21)与上述框体(8)的距离长;上述多个扩大部(83)中的至少1个扩大部(83)在沿着上述旋转中心轴(21)的方向上与上述容器(10A)重叠。

本发明的第18技术方案的分离器(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1h、1i、1j、1k、1m、1n、1o、1p、1q、1r),在第1至第17的任一个技术方案中,上述送风部(4)是风扇(41)或鼓风机(45)。

本发明的第19技术方案的分离器(1g),在第12技术方案中,上述驱动装置(5)构成为,从上述驱动装置(5)观察,使上述转子(2)向与上述多个流路(3)各自的螺旋方向相反的方向旋转;上述送风部(4)由上述多个流路(3)和上述驱动装置(5)构成。

本发明的第20技术方案的分离器(1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1k、1m、1n、1o、1p、1q),在第1至第19的任一个技术方案中,具备将上述转子(2)、上述多个流路(3)、上述送风部(4)和上述驱动装置(5)包围的外轮廓(11);上述排出部(6)形成于上述外轮廓(11)。

本发明的第21技术方案的分离器(1r),在第5至第13、第19的任一个技术方案中,上述排出部(6)形成于上述框体(8)。

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