JP2005262080A - サイクロン装置、この装置に用いられる予備旋回部及びこの装置を備えてなる粉塵除去装置並びに自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、処理効率が高く、しかも短尺化が可能となる新規なサイクロン装置及びこの装置を備えてなる粉塵除去装置並びに自動車を提供することを目的とする。
【解決手段】
粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体に旋回運動を与えて該被処理物と流体とを処理するサイクロン本体、前記被処理物を含有する流体に対して予め前記サイクロン本体内の旋回流と同じ方向の旋回運動を与える略筒状の予備旋回部、及び前記予備旋回部において旋回運動を与えられた流体を前記予備旋回部から接線方向に流出させると共に該流体を前記サイクロン本体に接線方向から流入させるための接続路とからなることを特徴とするサイクロン装置、この装置に用いられる予備旋回部及びこの装置を備えてなる粉塵除去装置並びに自動車。
【選択図】 図１

Description

本発明は、粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体に旋回運動を与えて該被処理物と流体とを処理するサイクロン装置、この装置に用いられる予備旋回部及びこの装置を備えてなる粉塵除去装置並びに自動車に関する。

粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体に旋回運動による遠心力を与えて該流体中の被処理物を処理するいわゆるサイクロン装置（遠心力集塵装置）は、現在、多くの分野において広く利用されている。

このサイクロン装置の原理自体は１９世紀に既に発明されており、垂直に立てた略筒状の容器本体（サイクロン本体）における流入口に管路を接続し、この管路を通して粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体を容器本体内壁の接線方向に導入して旋回速度成分を発生させることにより、流体に比べて比重の大きい被処理物を旋回運動によって発生する遠心力によって容器本体の内壁に押し付けつつ容器下部に落下させ、併せて被処理物が取り除かれた流体を容器本体の中心付近に立てられた排出用の筒から排出させるものが一般的である。

しかしながら、単に管路によって流体を導入する従来の方法では、当該管路を通過する流体中の被処理物が管路断面内にほぼ均一に分散しているため、容器本体の流入口においては、その断面位置に係らず均一な分布密度の被処理物が流入されることになる。

そのため、容器本体の流入口において、該容器本体の中心側から入った粒子は、外側から入った粒子より回転半径が小さくなり、必要な遠心力が十分に得られず、更に容器本体内の旋回流と接触して旋回流を乱すため処理効率を低下させるという問題があった。

この問題は、容器本体を縦長（長尺）にして、容器本体の中心側から入った粒子に対しても十分な遠心力を与える時間を確保することにより解消されるが、このような縦長の容器本体を用いたサイクロン装置は縦方向に嵩高くなるため、その設置スペースが確保できない分野、例えば自動車の排気ガス処理装置等として車体に設置することなどは物理的に不可能になる。

他方、このような流体中の被処理物の導入状態に着目して、流体の進行方向に対して下側に曲率を設けた管路を設けてなる遠心力集塵装置が開発されている（例えば、特許文献１。）。

又、同様に、このような流体中の被処理物の導入状態に着目して、予め流体にサイクロン内の旋回流と同じ方向の水平な旋回運動を与えるための曲管と、該曲管に接続する整流用の水平直管と、該水平直管に接続し、サイクロン装置の外筒の外側より渦巻き状に外筒内に前記流体を導入する管を設けてなるサイクロン装置も開発されている（例えば、特許文献２。）。

特開平６−３２００５５号公報 特開平１０−３４０２２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の遠心力集塵装置においては、粉粒体がサイクロンの気体流入口下部に集中し、サイクロンの高さを有効に活用できずに粒子の旋回回数が減少するため、捕集効率が低下するばかりか、サイクロンの流入部における気体の乱れが多くなるため、性能の向上は望めない。

一方、特許文献２に記載のサイクロン装置は、粉流体をサイクロンに導入する前に曲管を通過させて旋回運動を与えることにより、サイクロンの気体導入管の旋回中心から遠い部分に粉流体を集中して流入させるものであるが、粉流体の導入スピード（初期速度）が確保できない場合にあっては、単に曲管を通過させるだけでは十分な旋回運動を粉流体に与えることはできず、又、粉流体中の被処理物が比重の小さい微粉塵などの場合にあっては、当該微粉塵に対し十分な遠心力を与えることができないのであり、粉流体中の被処理物の導入状態を改善させることはできない。

そこで、本発明者は、このような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体に旋回運動を与えて該被処理物と流体とを処理する「サイクロン本体」、前記被処理物を含有する流体に対して予め前記サイクロン本体内の旋回流と同じ方向の旋回運動を与える略筒状の「予備旋回部」、及び前記予備旋回部において旋回運動を与えられた流体を前記予備旋回部から接線方向に流出させると共に該流体を前記サイクロン本体に接線方向から流入させるための「接続路」とからなることを特徴とするサイクロン装置（以下、本発明装置と称する。）を完成するに至ったのである。

即ち、本発明者は、粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体をサイクロン本体に導入する前に、該流体に対して予備旋回部において旋回運動を与えることにより、該流体中の被処理物を予備旋回部内壁に押し付けた状態、即ち、流体中の被処理物の分布を予備旋回部内壁方向に偏らせた状態にし、この分布状態に到達した流体から順に接続路を介してサイクロン本体に導入するように構成すれば、流体中の被処理物の導入状態に起因する処理効率の低下という前記従来のサイクロン装置の欠点を解消することができるという知見を得たのである。

又、本発明装置は、粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体をサイクロン本体に導入する前に、予め該流体に対して予備旋回部において旋回運動を与えて流体中の被処理物の分布を予備旋回部内壁方向に偏らせた状態にしていることから、サイクロン本体に導入された流体中の被処理物は、至極短時間で処理されるに十分な分布状態となり得るのであり、このため、サイクロン本体の短尺化が実現でき、長尺のサイクロン装置の設置スペースが確保できない分野にも応用することができ、例えば自動車の排ガス処理装置等として車体に設置することも可能になるとの知見も得たのである。

更に、本発明装置においては、予備旋回部とサイクロン本体の各々において流体を旋回させることから、予備旋回部において発生するノイズの位相とサイクロン本体において発生するノイズの位相が相互に逆転した状態となり、互いのノイズを打ち消しあって、発生する騒音が非常に小さくなるとの知見も得たのである。

本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、処理効率が高く、しかも短尺化が可能となる新規なサイクロン装置、この装置に用いられる予備旋回部及びこの装置を備えてなる粉塵除去装置並びに自動車を提供することを目的とする。

以上の課題を解決する手段である本発明装置は、粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体に旋回運動を与えて該被処理物と流体とを処理する「サイクロン本体」、前記被処理物を含有する流体に対して予め前記サイクロン本体内の旋回流と同じ方向の旋回運動を与える略筒状の「予備旋回部」、及び前記予備旋回部において旋回運動を与えられた流体を前記予備旋回部から接線方向に流出させると共に該流体を前記サイクロン本体に接線方向から流入させるための「接続路」とからなることを特徴とする。
以下、本発明装置、この装置に用いられる予備旋回部及びこの装置を備えてなる粉塵除去装置並びに自動車について順に詳細に説明する。

本発明装置による処理対象物である「粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体」としては、本発明装置中を滞留することなく速やかに流動することができる程度の流動性があるものであれば特に限定されるものではなく、その状態が液体であっても気体であっても構わない。

具体的に例えば、製造業、発電業、建設業、廃棄物処理業及び農業等の各種産業において排出される排ガスや、バイク、自動車、トラック、バス、機関車及び船舶等の各種交通機関から排出される排気ガス等を挙げることができる。

そして、本発明装置は、このような粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体を処理するための装置であり、「サイクロン本体」、「予備旋回部」及び「接続路」から構成されてなるものである。

本発明装置において用いられる「サイクロン本体」としては、特に限定されるものではなく、即ち、導入された流体を旋回させ、その遠心力を利用して粉塵等の被処理物を処理する原理を利用した従来公知のサイクロンを好適に用いることができ、一般的には、流体旋回用の略筒状の胴体部、該胴体部下部に連続して設けられる略円錐状の胴体下部、流体排出用の筒及び後述する接続部からなるサイクロンが用いられる。

なお、本発明装置においては、後述する予備旋回部において、流体に対し予め旋回運動を与えて、該流体中の被処理物の分布を予備旋回部内壁方向に偏らせた状態の流体をサイクロン本体に導入することから、サイクロン本体に導入された流体中の被処理物は、至極短時間で十分な遠心力を得ることができるのであり、従って、サイクロン本体の短尺化が実現できる。

そのため、本発明装置において用いられるサイクロン本体としては、従来公知のサイクロンより短尺のもの、即ち、当該サイクロン本体における縦方向の長さが短いサイクロンを用いることが好ましく、このような短尺のサイクロン本体を採用することにより、本発明装置を、従来公知の長尺のサイクロンでは設置するスペースが確保できない分野にも応用することができ、例えば自動車の排気ガス処理装置等として車体に設置することも可能になるのである。

ここで、前記サイクロン本体の縦方向の長さとしては、本発明装置の応用分野及び許容される設置スペースに応じて適宜決定すれば良いのであり、特に限定されるものではないが、一般的には、流体旋回用の略筒状の胴体部の平均内径の１〜５倍程度の長さとすることが好ましく、更に１．５〜３倍程度の長さとすることが好ましい。

サイクロン本体における縦方向の長さを、流体旋回用の略筒状の胴体部の平均内径より短くすると、十分な旋回運動を流体に与えることが困難になるため好ましくなく、一方、サイクロン本体における縦方向の長さを、流体旋回用の略筒状の胴体部の平均内径の５倍より長くすると、サイクロン本体が縦方向に嵩高くなり、本発明装置の応用分野が限定されるため好ましくない。

なお、前記「略筒状」とは、上端と下端の内径が同一の正面視直方体となる文字通りの筒状体（円柱）のみならず、上端と下端の内径が異なるもの、例えば、円錐を水平面で切断したような形状（釣鐘状或いは逆釣鐘状）のもの等も含む意味であり、要するに本発明装置におけるサイクロン本体において「略筒状」とは、流体が滞留することなく速やかに旋回することができる中空体全てを意味し、言い換えれば、水平断面が円の中空体全てを意味するのである。

従って、本発明装置における「平均内径」とは、略筒状の胴体部における上端から下端にわたる内径の平均値を意味する。

又、前記「略円錐状」とは、文字通りの円錐のみならず、半球状、すり鉢状或いはドーム状のもの等も含む意味であり、要するに本発明装置におけるサイクロン本体において「略円錐状（の胴体下部）」とは、流体旋回用の略筒状の胴体部に連続して設けられてなり、サイクロン本体下部に向かって徐々に内径が小さくなっていく形状の中空体全てを意味するのである。

そして、本発明装置は、前記サイクロン本体に粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体を導入する前に、該流体に対して予備旋回部において予め旋回運動を与えることにより、該流体中の被処理物を予備旋回部内壁に押し付けた状態、即ち、流体中の被処理物の分布を予備旋回部内壁方向に偏らせた状態にし、接続路を介してこのままの分布状態の流体をサイクロン本体に導入するように構成した点に最も大きな特徴を有する。

即ち、本発明装置においては、予備旋回部において、流体に対し予め旋回運動を与えて、該流体中の被処理物の分布を予備旋回部内壁方向に偏らせた状態の流体から順にサイクロン本体に導入することから、サイクロン本体に導入された流体中の被処理物は、至極短時間で処理されるに十分な分布状態となり得るのである。

本発明装置において用いられる「予備旋回部」としては、略筒状の本体と、該本体に流体を接線方向から導入する流体導入管及び後述する接続路が備えられてなり、導入された流体が滞留することなく速やかに旋回することができるものであれば特に限定されるものではない。

なお、前記「略筒状」とは、上端と下端の内径が同一の正面視直方体となる文字通りの筒状体（円柱）のみならず、上端と下端の内径が異なるもの、例えば、円錐を水平面で切断したような形状（釣鐘状或いは逆釣鐘状）のもの等も含む意味であり、要するに本発明装置における予備旋回部において「略筒状」とは、流体が滞留することなく速やかに旋回することができる中空体全てを意味し、言い換えれば、水平断面が円の中空体全てを意味する。
もっとも、予備旋回部の内壁に極端な凹凸があると、旋回流を乱す虞があることから、本発明装置における予備旋回部の内壁については、凹凸が殆ど無い円滑なものを用いることが好ましい。

しかしながら、本発明においては、予備旋回部における流体導入管が備えられる位置から後述する接続路が備えられる位置に向かって、予備旋回部の内径を徐々に小さくすることが好ましく、このように構成することによって、流体導入管から予備旋回部に導入された流体の旋回速度を接続路に達するまでに加速させることができるのであり、流体中の被処理物に対して十分な遠心力を与えることができる。

ここで、前記予備旋回部における略筒状の本体の高さとしては、本発明装置の応用分野及び許容される設置スペースに応じて適宜決定すれば良いのであり、特に限定されるものではないが、一般的には、該略筒状の本体の平均内径の１〜５倍程度の高さとすることが好ましく、更に１．５〜３倍程度の高さとすることが好ましい。

予備旋回部における略筒状の本体の高さを、予備旋回部における略筒状の本体の平均内径より短くすると、十分な旋回運動を流体に与えることが困難になるため好ましくなく、一方、予備旋回部における略筒状の本体の高さを、予備旋回部における略筒状の本体の平均内径の５倍より長くすると、予備旋回部における略筒状の本体が縦方向に嵩高くなり、本発明装置の応用分野が限定されるためいずれも好ましくない。

なお、前記「平均内径」とは、略筒状の本体における上端から下端にわたる内径の平均値を意味する。

そして、本発明装置は、前記予備旋回部において流体に対し予め旋回運動を与え、該流体中の被処理物を予備旋回部内壁に押し付けた状態、即ち、流体中の被処理物の分布を予備旋回部内壁方向に偏らせた状態にし、接続路を介してこのままの分布状態の流体を前記サイクロン本体に導入するように構成してなるものである。

即ち、予備旋回部において流体に対して旋回運動を与え、流体中の被処理物の分布を予備旋回部内壁方向に偏らせた状態の流体から順にサイクロン本体に導入しているから、流体の導入スピード（初期速度）が確保できない場合等にあっても十分な旋回運動を流体に与えることができ、又、流体中の被処理物が微粉塵の場合等にあっても該微粉塵に対し十分な遠心力を与えることができるのであり、これより流体中の被処理物のサイクロン本体への導入状態を改善させるこができるのである。

ここで、前記サイクロン本体と前記予備旋回部とをつなぐ「接続路」としては、前記予備旋回部において旋回運動が与えられた流体を前記予備旋回部から接線方向に流出させると共に該流体を前記サイクロン本体に接線方向から流入させるものであれば特に限定されるものではないが、前記予備旋回部において偏らせた流体中の被処理物の分布を維持するために、前記サイクロン本体と前記予備旋回部とを直線的につなぐ接続路を用い、前記予備旋回部から流出する流体に対し、極力抵抗（衝撃）を与えないようにすることが好ましい。

又、本発明装置においては、この接続路の内壁における少なくとも外周側、即ち、該接続路中を流体が通過する際の当該流体中における被処理物の分布密度が濃い側を平面にすることが好ましく、このように構成することにより、接続路中での被処理物の拡散を制限することができ、予備旋回部において偏らせた流体中の被処理物の分布を一層維持することができるため好ましい。

上述のように、本発明装置は、「サイクロン本体」、「予備旋回部」及び「接続路」で構成されてなるものであるが、必ずしもそれぞれの構成部分が一つずつの構成に限られるものではなく、場合によっては、その他のサイクロン本体（サブサイクロン）や予備旋回部及びこれらを接続するための接続路を備えても良い。

即ち、大量の流体を処理する場合や流体の導入量に幅がある場合等において、予備旋回部からサイクロン本体への流体の流出量が過剰になり、接続路を速やかに通過できなかったり、サイクロン本体の処理量を超えたりすると、サイクロン本体に流入しきれなかった流体の一部がオーバーフローの状態となり、予備旋回部中の旋回流に乱れが生じる場合があるが、本発明装置においては、この状態（オーバーフロー）になるのを回避するために、サイクロン本体とは別に、サイクロン本体に流入しきれなかった流体（オーバーフロー分）を処理するためのサブサイクロンを更に備えることが好ましい。

なお、このサブサイクロンは、サイクロン本体とは別の接続路を介して予備旋回部に接続されるが、前記サイクロン本体と同様のものを前記接続路と同様のものを介して予備旋回部に接続されるため、繰り返しを避けるためここでは説明を省略する。

又、本発明装置においては、所望によりこのサブサイクロンに加えて更に別のサブサイクロンを備えても構わないのであり、このようにサブサイクロンを複数備えることにより、本発明装置におけるオーバーフローを回避すると共に処理量も増加させることが可能になるのである。

他方、流体の導入スピード（初期速度）が極端に遅い場合や、本発明装置の設置スペースの都合により予備旋回部及びサイクロン本体等の高さが確保できない場合等においては、流体導入管から予備旋回部に導入された流体に対して十分な旋回運動を与えることが困難になる。

このような場合、本発明においては、複数の予備旋回部を各々直列に接続することによって、流体導入管から予備旋回部に導入された流体に対して十分な旋回運動を与える時間を確保することができるのである。

特に、この場合に用いられる複数の予備旋回部としては、予備旋回部における流体導入管が備えられる位置から後述する接続路が備えられる位置に向かって、予備旋回部の内径を徐々に小さくなっているものを採用することが好ましく、このような形状の予備旋回部を用いることによって、流体の導入スピード（初期速度）が極端に遅い場合にあっても、複数の予備旋回部を通過する間に、該流体中の被処理物に対して十分な遠心力を与えることができるのである。

なお、これら複数の予備旋回部は、接続路を介してそれぞれ直列に接続されるが、前述したサイクロン本体と予備旋回部を接続する接続路と同様のものを介して接続されるため、繰り返しを避けるためここでは説明を省略する。

ところで、本発明装置において、前記サイクロン本体における流体旋回用の略筒状の胴体部と予備旋回部における略筒状の本体のそれぞれの平均内径については、本発明装置の応用分野及び許容される設置スペース等に応じて適宜決定すれば良いのであり、特に限定されるものではない。

しかしながら、本発明装置においては、予備旋回部とサイクロン本体の各々において流体を旋回させることから、予備旋回部において発生するノイズとサイクロン本体において発生するノイズが、互いのノイズを打ち消しあって、発生する騒音が非常に小さくなることが認められており、特に、予備旋回部において発生するノイズの位相とサイクロン本体において発生するノイズの位相が逆転した状態において、最も発生する騒音が小さくなることが確認されている。

そして、予備旋回部において発生するノイズの位相とサイクロン本体において発生するノイズの位相が完全に逆転した状態は、サイクロン本体における流体旋回用の略筒状の胴体部と予備旋回部における略筒状の本体の平均内径をほぼ同一にすることにより達成されることが確認されており、従って、本発明装置においては、サイクロン本体における流体旋回用の略筒状の胴体部の平均内径を１とした場合、予備旋回部における略筒状の本体の平均内径を１±０．２の範囲（比率）にすることが好ましいのであり、更に、１±０．１の範囲（比率）に調整することが一層好ましい。

なお、予備旋回部を複数直列に接続する場合においても、サイクロン本体における流体旋回用の略筒状の胴体部とそれぞれの予備旋回部における略筒状の本体の平均内径をほぼ同一にすることにより、同様の消音効果が発現するのであり、従って、この場合においても、サイクロン本体における流体旋回用の略筒状の胴体部の平均内径を１とした場合、複数の予備旋回部における略筒状の本体の平均内径をそれぞれ１±０．２の範囲（比率）にすることが好ましいのであり、更に、１±０．１（比率）の範囲に調整することが一層好ましい。

他方、サブサイクロンを備える場合にあっては、サイクロン本体における流体旋回用の略筒状の胴体部の平均内径とサブサイクロンにおける流体旋回用の略筒状の胴体部の平均内径をほぼ同一にすると、サイクロン本体において発生するノイズとサブサイクロンにおいて発生するノイズが、互いのノイズを強調しあって、発生する騒音が大きくなることが確認されている。

従って、本発明装置において１ないし複数のサブサイクロンを備える場合にあっては、サイクロン本体における流体旋回用の略筒状の胴体部の平均内径と各サブサイクロンにおける流体旋回用の略筒状の胴体部の平均内径を各々異ならせて、具体的には、サイクロン本体の平均内径を１とした場合、サブサイクロンの平均内径を１±０．２の範囲（比率）外に設定し、それぞれから発生するノイズの位相をずらし、互いのノイズが強調しあわないようにすることが好ましい。

上述のように、本発明装置は、予備旋回部において、流体に対し予め旋回運動を与えて、該流体中の被処理物の分布を予備旋回部内壁方向に偏らせた状態の流体をサイクロン本体に導入し、サイクロン本体において流体と被処理物を処理するものである。

この際、被処理物のうち、特に微粉塵については、予備旋回部及びサイクロン本体等における旋回運動中に内壁に擦り付けられていわゆる焼き切れの状態となり、最終的には二酸化炭素等の気体にガス化する。

従って、本発明装置を用いて、流体中の被処理物が殆ど微粉塵のもの、例えば自動車の排気ガスなどを処理する場合にあっては、排気ガス中の微粉塵の殆どが予備旋回部及びサイクロン本体等における旋回運動中に焼き切れてガス化し、流体と共に排出される。

しかしながら、焼き切れなかった一部の微粉塵はサイクロン本体等（サイクロン本体及び／又はサブサイクロン）の下部に捕集されることになり、このため、この捕集された微粉塵がある一定量溜まったら、取り除く作業が必要となる。

そこで、本発明装置においては、所望によりサイクロン本体及び／又はサブサイクロンにおいて捕集された被処理物を、再度予備旋回部に導入するように構成することが好ましく、このように構成することによって、焼き切れずに捕集された被処理物を再度予備旋回部及びサイクロン本体等において旋回運動させてガス化させることが可能となり、捕集された微粉塵を取り除く作用が不要となり、いわゆるメンテナンスフリーを実現することができるのである。

なお、この捕集された被処理物を、再度予備旋回部に導入する手段としては、特に限定されるものではないが、具体的に例えば、サイクロン本体等の下部にロッカーバルブ等の捕集手段を設けて粉塵を捕集し、このロッカーバルブ等の捕集手段を作動させて、捕集した粉塵を予備旋回部につながる再導入管に導き、この再導入管を介して当該粉塵を再度予備旋回部に導入する手段等を挙げることができる。

本発明の予備旋回部は前記構成を有し、本発明装置に用いられることを特徴とするものであり、既存のサイクロン本体に接続することにより、該サイクロンの処理効率を著しく向上させることができるのである。

本発明の粉塵除去装置は、前記本発明装置を備えたことを特徴とする新規な粉塵除去装置であり、処理効率が高く、当該装置自体のコンパクト化が可能となる上、発生する騒音が小さい非常に優れた粉塵除去装置である。

又、本発明の自動車は、前記本発明装置を備えたことを特徴とするものであり、設置スペースの確保が困難なことから現在まで実現不可能であったサイクロンシステムを利用して排気ガスを処理するものであり、本発明装置の消音効果によりマフラー等の消音装置を取り付ける必要がなくなり、しかもメンテナンスフリーも可能にする非常に優れた自動車である。

本発明装置は、粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体に旋回運動を与えて該被処理物と流体とを処理する「サイクロン本体」、前記被処理物を含有する流体に対して予め前記サイクロン本体内の旋回流と同じ方向の旋回運動を与える略筒状の「予備旋回部」、及び前記予備旋回部において旋回運動を与えられた流体を前記予備旋回部から接線方向に流出させると共に該流体を前記サイクロン本体に接線方向から流入させるための「接続路」とからなることを特徴とする。

即ち、本発明装置は、粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体をサイクロン本体に導入する前に、該流体に対して予備旋回部において旋回運動を与えることにより、該流体中の被処理物を予備旋回部内壁に押し付けた状態、即ち流体中の被処理物の分布を予備旋回部内壁方向に偏らせた状態にし、この分布状態に到達した流体から順に接続路を介してサイクロン本体に導入するように構成しているから、流体中の被処理物の導入状態に起因する処理効率の低下という前記従来のサイクロン装置の欠点を解消することができるのである。

又、本発明装置は、粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体をサイクロン本体に導入する前に、予め該流体に対して予備旋回部において旋回運動を与えて流体中の被処理物の分布を予備旋回部内壁方向に偏らせた状態にしていることから、サイクロン本体に導入された流体中の被処理物は、至極短時間で処理されるに十分な分布状態となり得るのであり、このため、サイクロン本体の短尺化が実現でき、長尺のサイクロン装置の設置スペースが確保できない分野にも応用することができ、例えば自動車の排ガス処理装置等として車体に設置することも可能になるのである。

更に、本発明装置においては、予備旋回部とサイクロン本体の各々において流体を旋回させることから、予備旋回部において発生するノイズの位相とサイクロン本体において発生するノイズの位相が相互に逆転した状態となり、互いのノイズを打ち消しあって、発生する騒音が非常に小さくなる効果も奏するのである。

本発明の粉塵除去装置は、前記本発明装置を備えたことを特徴とする新規な粉塵除去装置であり、処理効率が高く、当該装置自体のコンパクト化が可能となる上、発生する騒音が小さい非常に優れた粉塵除去装置となり得るのである。

又、本発明の自動車は、前記本発明装置を備えたことを特徴とするものであり、設置スペースの確保が困難なことから現在まで実現不可能であったサイクロンシステムを利用して排気ガスを処理するものであり、本発明装置の消音効果によりマフラー等の消音装置を取り付ける必要がなくなり、しかもメンテナンスフリーを可能にした非常に優れた自動車となり得るのである。

以下、本発明装置の実施例を説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

図１は、本発明装置１の実施例を示す模式図であり、当該装置１は、サイクロン本体２、予備旋回部３及び接続路４とからなる。

サイクロン本体２は、流体旋回用の略筒状の胴体部２１、略円錐状の胴体下部２２及び流体排出用筒２３からなり、接続路４から接線方向に流入された流体を旋回させ、その遠心力を利用して粉塵等の被処理物を処理する原理を利用したものである。

予備旋回部３は、略筒状の本体３１及び該本体３１に流体を接線方向から導入する流体導入管３２からなり、流体導入管３２から接線方向に導入された流体を旋回させ、その遠心力を利用して流体中の被処理物の分布を予備旋回部内壁方向に偏らせた状態にし、この分布状態に達した流体から順に接続路４を介して前記サイクロン本体２に導入するように構成してなるものである。

前記サイクロン本体２と前記予備旋回部３とをつなぐ接続路４は、前記予備旋回部３において偏らせた被処理物が当該接続路４中で拡散することを制限するため、即ち、流体中の被処理物の分布を維持するために、真っ直ぐで断面が四角の角パイプを用いている。

図２（ａ）は、本実施例の本発明装置１における接続路４内の流体中の被処理物の通過状態を示す模式図であり、図２（ｂ）はその際における接続路４の一部を上方向から見た透過図である。

図２（ａ）に示すように、予備旋回部３における旋回運動によって予備旋回部３内壁方向に押し付けられた流体中の被処理物は、予備旋回部３から接続路４へ流入する。

接続路４へ流入した際、ベクトルが鉛直方向になるとはいえ、流体中の被処理物は、図２（ｂ）に示すように接続路４の外周側に被処理物が偏った状態を維持する。

そして、この接続路４の外周側に被処理物が偏った状態のままの流体がサイクロン本体２に流入するのである。

即ち、本発明装置１においては、予備旋回部３において、流体に対し予め旋回運動を与えて、該流体中の被処理物の分布を予備旋回部３内壁方向に偏らせた状態の流体をサイクロン本体２に導入することから、サイクロン本体２に導入された流体中の被処理物は、至極短時間で処理されるに十分な分布状態となり得るのであり、これより、サイクロン本体２の短尺化が実現でき、又、流体の導入スピード（初期速度）が確保できない場合等にあっても十分な旋回運動を流体に与えることができ、更に、流体中の被処理物が微粉塵の場合等にあっても該微粉塵に対し十分な遠心力を与えることができるのであり、流体中の被処理物のサイクロン本体２への導入状態を改善させることができるのである。

なお、本実施例において、前記サイクロン本体２における流体旋回用の略筒状の胴体部２１と前記予備旋回部３における略筒状の本体３１の平均内径をほぼ同一にすると、予備旋回部３において発生するノイズの位相とサイクロン本体２において発生するノイズの位相が逆転した状態になり、互いのノイズを打ち消しあって、発生する騒音が非常に小さくなる。

図３は、本発明装置１の他の実施例を示す模式図であり、当該装置１は、サイクロン本体２、サブサイクロン５、予備旋回部３及び接続路４（４１、４２）とからなる。

即ち、図３に示す本発明装置１は、サイクロン本体２とは別にサブサイクロン５を備えてなる以外は、前記実施例１と同様であり、大量の流体を処理する場合や流体の導入量に幅がある場合等において、予備旋回部３からサイクロン本体２への流体の流出量が過剰になり、接続路４１を速やかに通過できなかったり、サイクロン本体２の処理量を超えたりして、サイクロン本体２に流入しきれなかった流体の一部がオーバーフローの状態となるのを防止することができるのである。

本実施例で用いられるサイクロン本体２、予備旋回部３及び接続路４は、前記実施例１で説明したものと同様の物を用いることができるため、繰り返しを避けるためここでは説明を省略する。

なお、本実施例で用いられるサブサイクロン５は、前記接続路４１と同様の接続路４２を用いて予備旋回部３に接続されるため、繰り返しを避けるためここでは説明を省略する。

又、このサブサイクロン５は、流体旋回用の略筒状の胴体部５１、略円錐状の胴体下部部分５２及び排出用筒５３からなり、接続路４２から接線方向に流入された流体を旋回させ、その遠心力を利用して粉塵等の被処理物を処理する原理を利用したものであり、前記サイクロン本体２と同様のものを用いることができるが、本実施例においては、サイクロン本体２における流体旋回用の略筒状の胴体部２１の平均内径とサブサイクロン５における流体旋回用の略筒状の胴体部５１の平均内径を各々異ならせて、それぞれから発生するノイズの位相をずらし、互いのノイズが強調しあわないようにすることが好ましい。

図４は、本発明装置１の更に他の実施例を示す模式図であり、当該装置１は、サイクロン本体２、第１予備旋回部３ａ、第２予備旋回部３ｂ及び接続路４（４１，４３）とからなる。

即ち、図４に示す本発明装置１は、第１予備旋回部３ａと第２予備旋回部３ｂの２つ（複数）の予備旋回部を直列に接続してなる以外は前記実施例１と同様であり、流体の導入スピード（初期速度）が極端に遅い場合や、本発明装置１の設置スペースの都合により予備旋回部の高さが確保できない場合等において、流体導入管３２から予備旋回部に導入された流体に対して十分な旋回運動を与える時間を確保することができるのである。

なお、本実施例で用いられるサイクロン本体２、予備旋回部（第１予備旋回部３ａと第２予備旋回部３ｂ）及び接続路４は、前記実施例１で説明したものと同様の物を用いることができるため、繰り返しを避けるためここでは説明を省略する。

又、第１予備旋回部３ａと第２予備旋回部３ｂは、接続路４３を介してそれぞれ直列に接続されるが、当該接続路４３は、第二予備旋回部３ｂとサイクロン本体２とをつなぐ接続路４１と同様の物を用いることができるため、繰り返しを避けるためここでは説明を省略する。

図５は、本発明装置１のまた更に他の実施例を示す模式図であり、当該装置１は、サイクロン本体２、サブサイクロン５、予備旋回部３、接続路４及び再導入管６とからなる。

サイクロン本体２（及びサブサイクロン５）は、図６の断面模式図に示すように、流体旋回用の略筒状の胴体部２１（５１）、円錐状の胴体下部２２（５２）、排出用筒２３（５３）及びロッカーバルブ２４（５４）からなり、接続路４１（４２）から接線方向に流入された流体を旋回させ、その遠心力を利用して粉塵等の被処理物を処理する原理を利用したものであり、特に、捕集された被処理物をロッカーバルブ２４（５４）において捕集し、このロッカーバルブ２４（５４）を作動させて、捕集した被処理物を予備旋回部３につながる再導入管６に導き、この再導入管６を介して当該被処理物を再度予備旋回部３に導入するものである。

即ち、図５に示す本発明装置１は、ロッカーバルブ２４（５４）を下部に備えたサイクロン本体２（及びサブサイクロン５）を採用し、該ロッカーバルブ２４（５４）において捕集した被処理物を再度予備旋回部３に導入するための再導入管６を備えた以外は前記実施例１と同様であり、特に、流体中の被処理物が殆ど微粉塵のもの、例えば自動車の排気ガスなどを処理する場合において、被処理物を繰り返し予備旋回部３及びサイクロン本体２等において旋回運動させて焼き切ってガス化させることができるため、捕集された微粉塵を取り除く作用が不要となり、いわゆるメンテナンスフリーを実現することができるのである。

なお、本実施例で用いられる予備旋回部３及び接続路４は、前記実施例１で説明したものと同様の物を用いることができるため、繰り返しを避けるためここでは説明を省略する。

又、再導入管６は流体導入管３２に対し、流体導入管３２に新たな流体が導入される際に再導入管６内が減圧状態になるように接続しており、これよりロッカーバルブ２４（５４）から再導入管６内に送られた被処理物は速やかに流体導入管３２に導入される。

本発明装置は、粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体に旋回運動を与えて該被処理物と流体とを処理するサイクロン本体、前記被処理物を含有する流体に対して予め前記サイクロン本体内の旋回流と同じ方向の旋回運動を与える略筒状の予備旋回部、及び前記予備旋回部において旋回運動を与えられた流体を前記予備旋回部から接線方向に流出させると共に該流体を前記サイクロン本体に接線方向から流入させるための接続路とからなることを特徴とし、製造業、発電業、建設業、廃棄物処理業及び農業等の各種産業において排出される排ガスや、バイク、自動車、トラック、バス、機関車及び船舶等の各種交通機関から排出される排気ガス等を好適に処理することができるのであり、従って、粉塵除去装置や自動車等に限らず、厨房機器、無煙ロースター、集塵設備、空気清浄機、クリーンルーム用設備、船舶用排ガス処理装置、建設機械、農機具、蒸気機関車、ディーゼル機関車、生ゴミ処理機、脱水装置、製材用おがくず分離機或いは皮革屑分別機などにも応用することができるのである。

図１は、本発明のサイクロン装置を示す模式図である。 図２は、本発明のサイクロン装置における接続路内の流体中の被処理物の分布状態を示す模式図である。 図３は、本発明の他のサイクロン装置を示す模式図である。 図４は、本発明の更に他のサイクロン装置を示す模式図である。 図５は、本発明のまた更に他のサイクロン装置を示す模式図である。 図６は、本発明のまた更に他のサイクロン装置において用いられるサイクロン本体の断面模式図である。

符号の説明

１ サイクロン装置
２ サイクロン本体
３ 予備旋回部
４ 接続路
５ サブサイクロン
６ 再導入管

Claims (11)

1. 粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体に旋回運動を与えて該被処理物と流体とを処理するサイクロン本体、前記被処理物を含有する流体に対して予め前記サイクロン本体内の旋回流と同じ方向の旋回運動を与える略筒状の予備旋回部、及び前記予備旋回部において旋回運動を与えられた流体を前記予備旋回部から接線方向に流出させると共に該流体を前記サイクロン本体に接線方向から流入させるための接続路とからなることを特徴とするサイクロン装置。
2. 予備旋回部とサイクロン本体が接続路によって直線的に接続されている請求項１に記載のサイクロン装置。
3. 接続路おける少なくとも外周側の内壁が平面である請求項１又は２に記載のサイクロン装置。
4. 更に、サブサイクロンが備えられてなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載のサイクロン装置。
5. 複数の予備旋回部が、各々直列に接続されてなる請求項１ないし４のいずれか１項に記載のサイクロン装置。
6. サイクロン本体における流体旋回用の略筒状の胴体部の平均内径１に対して、予備旋回部における略筒状の本体の平均内径が１±０．２の範囲である請求項１ないし５のいずれか１項に記載のサイクロン装置。
7. サイクロン本体における流体旋回用の略筒状の胴体部の平均内径とサブサイクロンにおける流体旋回用の略筒状の胴体部の平均内径が異なる請求項４ないし６のいずれか１項に記載のサイクロン装置。
8. サイクロン本体及び／又はサブサイクロンにおいて捕集された被処理物を、再度予備旋回部に導入するように構成してなる請求項１ないし７のいずれか１項に記載のサイクロン装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載されたサイクロン装置に用いられることを特徴とする予備旋回部。
10. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載されたサイクロン装置を備えたことを特徴とする粉塵除去装置。
11. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載されたサイクロン装置を備えたことを特徴とする自動車。