JP4137155B2 - Dust condensing path and vacuum cleaner - Google Patents
Dust condensing path and vacuum cleaner Download PDFInfo
- Publication number
- JP4137155B2 JP4137155B2 JP2006322357A JP2006322357A JP4137155B2 JP 4137155 B2 JP4137155 B2 JP 4137155B2 JP 2006322357 A JP2006322357 A JP 2006322357A JP 2006322357 A JP2006322357 A JP 2006322357A JP 4137155 B2 JP4137155 B2 JP 4137155B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- path
- dust
- collision
- flow
- friction charging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Electric Vacuum Cleaner (AREA)
- Electrostatic Separation (AREA)
Description
本発明は、塵埃を含む気体を流通させて塵埃を凝集するための塵埃凝集路に関するものである。 The present invention relates to a dust aggregation path for aggregating dust by circulating a gas containing dust.
従来、塵埃を含む気体が流通する管の内壁面に突起を設けた例としては、特開2002−320578号公報(特許文献1)に記載されている電気掃除機の延長管がある。これは、電気掃除機本体にホースを介して接続された延長管の入り口付近に増速手段として案内羽根を設け、延長管の内壁面近傍の空気流を増速させることを目的としている。 Conventionally, as an example in which a projection is provided on the inner wall surface of a pipe through which a gas containing dust flows, there is an extension pipe of a vacuum cleaner described in JP-A-2002-320578 (Patent Document 1). The purpose of this is to provide guide vanes as speed increasing means in the vicinity of the entrance of the extension pipe connected to the main body of the vacuum cleaner via a hose to speed up the air flow in the vicinity of the inner wall surface of the extension pipe.
また、特開平9−131522号公報(特許文献2)には、流体の混合効率を高めるミキシングエレメントが記載されている。これは筒状の通路管と一体的に螺旋状羽根を設けることで、羽根面に沿う流体に位置移動や合流、せん断という作用を与えて、混合効率を高めることを目的としている。 Japanese Patent Laid-Open No. 9-131522 (Patent Document 2) describes a mixing element that increases the mixing efficiency of fluid. This is intended to increase the mixing efficiency by providing spiral blades integrally with the cylindrical passage tube to give the fluid along the blade surface the action of position movement, merging, and shearing.
一方、特開2005−324094号公報(特許文献3)には、コロナ放電を利用して微粒子を帯電した後、電圧を印加された導電性体で微粒子を捕集する粒子凝集器が記載されている。これは、その導電性体の表面において、捕集された微粒子が凝集していき、ある程度の大きさになると、気流によって凝集粒子群が導電性体から引き離されて排気されるという機構の粒子凝集器である。 On the other hand, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-324094 (Patent Document 3) describes a particle aggregator that collects fine particles with a conductive material to which a voltage is applied after charging the fine particles using corona discharge. Yes. This is because the particles collected on the surface of the conductive material agglomerate, and when a certain size is reached, the aggregated particles are separated from the conductive material by the air stream and exhausted. It is a vessel.
特許第2517877号公報(特許文献4)には、摩擦接触帯電により粒子を帯電することが記載されている。この公報には、微粒子を管との接触帯電により、一方に正の静電気を、他方に負の静電気をそれぞれ帯電させたのち、両者を混合し、電気的に結合させる微粒子複合体の製造方法が記載されている。
図1は、電気掃除機の延長管のような、円筒状の管の内部における気流を模式的に示す図である。図1に示すように、流路1内に矢印の方向に気体Pが流入すると、流路1の壁2と気体が接触する部分に剥離領域3が形成される。そのため、流路内の気流Qの速度が位置によって不均一になり、速度勾配4が生じる。気体の流れに沿った方向の剥離領域3の長さは、流路1の直径Dの4倍〜5倍程度である。
特開2002−320578号公報(特許文献1)に記載されている電気掃除機の延長管に設けられた案内羽根は、塵埃を効果的に集塵室に搬送するために、図1に示すような流路入口部の剥離を抑制し、見かけ上の吸い込み口面積を大きくして、圧損低減の効果を狙ったものである。しかしながら、気流に含まれる粒子同士の衝突凝集に関しては特に記述されていない。 As shown in FIG. 1, guide vanes provided on an extension pipe of a vacuum cleaner described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-320578 (Patent Document 1) are used to effectively convey dust to a dust collection chamber. It is intended to suppress the pressure loss reduction by suppressing the separation of the flow passage inlet and increasing the apparent suction port area. However, there is no particular description regarding collision aggregation between particles contained in the airflow.
また、特開平9−131522号公報(特許文献2)に記載されているミキシングエレメントは、流体の混合を主な目的としているため、塵埃同士を衝突凝集させることで特に小さな塵埃の数を低減させる手段については記述されていない。 In addition, the mixing element described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-131522 (Patent Document 2) mainly aims to mix fluids, and thus reduces the number of particularly small dusts by colliding and aggregating dusts. Means are not described.
特開2005−324094号公報(特許文献3)に記載の粒子凝集器では、粒子を帯電するためにコロナ放電を利用しているので、流路中に高電圧部を設けている。このような場合に、流路径に相当するような物体、特に糸状の物が本高電圧部に引っ掛ると電極ショートにより火災などが発生する危険性がある。 In the particle aggregator described in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-324094 (Patent Document 3), corona discharge is used to charge the particles, and therefore, a high voltage portion is provided in the flow path. In such a case, if an object corresponding to the flow path diameter, particularly a thread-like object, is caught on the high voltage portion, there is a risk of fire or the like due to an electrode short circuit.
また、特許第2517877号公報(特許文献4)に記載の微粒子複合体の製造方法では、2系統の管を用いて、一方の管を通る微粒子は正の静電気に、他方の管を通る微粒子は負の静電気に帯電させた後に、両者を合流している。 In addition, in the method for producing a fine particle composite described in Japanese Patent No. 2517877 (Patent Document 4), using two pipes, fine particles passing through one tube are positively charged, and fine particles passing through the other tube are After charging with negative static electricity, they merge.
このように2系統の流路を設けるには、1つの吸入口を途中で分岐するか、吸入口を2つにするかしなければならない。しかし、1つの吸入口を途中で分岐すると、分岐箇所での微粒子の堆積が発生しやすくなる。これを、吸入口を2つにすることで回避すると、それぞれの吸入口間の距離を大きくしなければならず、占有面積が多くなってしまう上に構造も複雑になってしまう。 In order to provide two flow paths in this way, it is necessary to branch one intake port halfway or use two intake ports. However, if one intake port is branched halfway, particulates are likely to accumulate at the branch point. If this is avoided by using two suction ports, the distance between the respective suction ports must be increased, and the occupied area increases and the structure becomes complicated.
そこで、この発明の目的は、簡単な構造で、塵埃中の粒子どうしの衝突回数を増加させて凝集を促し、粒子数を低減させるとともに見かけ上の粒子径を大きくすることが可能な塵埃凝集路を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a dust aggregating path that has a simple structure and can increase the number of collisions between particles in dust to promote aggregation, thereby reducing the number of particles and increasing the apparent particle diameter. Is to provide.
この発明に従った塵埃凝集路は、塵埃を含む気体が流通する流路と、流路内に配置されて塵埃を摩擦帯電するための摩擦帯電経路と、流路内に配置されて摩擦帯電経路において帯電された塵埃どうしを衝突させて塵埃塊(クラスタ)の形成を促進させるための衝突促進経路とを備え、摩擦帯電経路は、摩擦帯電作用によって、接触または衝突した塵埃を正に帯電させる第1摩擦帯電部と、摩擦帯電作用によって、接触または衝突した塵埃を負に帯電させる第2摩擦帯電部とを有し、第1摩擦帯電部と第2摩擦帯電部は、対向するように配置されて1つの流路を形成し、衝突促進経路は、摩擦帯電経路と比較して、塵埃粒子が壁面と接触または衝突しても電荷の授受を生じにくい材料で形成されて摩擦帯電経路のさらに下流側に設けられている。
A dust aggregation path according to the present invention includes a flow path through which a gas containing dust flows, a friction charging path disposed in the flow path for frictionally charging the dust, and a friction charging path disposed in the flow path. the charged dust each other to collide with a collision promoting pathway for promoting formation of dust masses (clusters), the triboelectric charging path, by frictional charging action, first to positively charged contact or collision with
摩擦帯電経路においては、塵埃を正に帯電させる第1摩擦帯電部と、塵埃を負に帯電させる第2摩擦帯電部が対向するように配置されて塵埃凝集路の壁を形成している。In the frictional charging path, the first frictional charging unit for positively charging the dust and the second frictional charging unit for negatively charging the dust are arranged to face each other to form a wall of the dust aggregation path.
摩擦帯電経路は、粒子を帯電させることが可能な機能材料によって形成されているため、塵埃粒子が壁面に接触することで塵埃粒子を帯電させ、帯電した塵埃間に生じるクーロン力を用いて効果的に塵埃粒子の衝突確率を向上させる。 Since the frictional charging path is formed of a functional material that can charge the particles, the dust particles are charged by contacting the wall with the dust particles, and effective using the Coulomb force generated between the charged dust. Improve the collision probability of dust particles.
このようにして、摩擦帯電経路においては、粒子同士の衝突確率を増加する。内壁面との接触確率を増加し、帯電した粒子数と粒子の荷電量を増加する。 In this way, the collision probability between particles is increased in the triboelectric charging path. Increase the probability of contact with the inner wall surface, and increase the number of charged particles and the amount of charged particles.
衝突促進経路においては、塵埃粒子を効果的に撹拌し、衝突確率を高め、摩擦帯電経路で帯電した塵埃粒子を全て凝集させる。衝突促進経路は、粒子が壁面と衝突しても電荷の授受を生じにくい材料によって形成されている。 In the collision promoting path, the dust particles are effectively stirred, the collision probability is increased, and all the dust particles charged in the friction charging path are aggregated. The collision promoting path is formed of a material that hardly generates charges even when particles collide with the wall surface.
摩擦帯電経路において帯電した粒子の中には、衝突促進経路に到達するまでに粒子同士で衝突しないものも存在する。また、塵埃凝集路からの距離が遠くなるにつれて渦強度は弱くなるため、撹拌能力が弱まり、粒子同士の衝突確率も低くなる。そのため、衝突促進経路が、粒子を帯電しやすい機能材料で形成されていない塵埃凝集路として設けられることで、摩擦帯電経路において帯電した粒子同士の衝突確率を高くし、さらに粒子の凝集を促進させる。 Some particles charged in the frictional charging path do not collide with each other until reaching the collision promoting path. In addition, since the vortex intensity decreases as the distance from the dust aggregation path increases, the stirring ability decreases and the collision probability between particles also decreases. For this reason, the collision promoting path is provided as a dust aggregation path that is not formed of a functional material that easily charges particles, thereby increasing the collision probability of the charged particles in the friction charging path and further promoting the aggregation of the particles. .
このように、粒子の帯電状態を作り出し、さらに効果的に衝突させることによって、凝集を効率的に生じさせることが可能となる。 In this way, it is possible to efficiently generate agglomeration by creating a charged state of particles and causing them to collide more effectively.
この発明に従った塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、第1の材質で形成されている第1摩擦帯電部と、第2の材質で形成されている第2摩擦帯電部とを有し、衝突促進経路は、第3の材質で形成され、第1の材質の接触電位が第3の材質の接触電位よりも大きく、第3の材質の接触電位が第2の材質の接触電位よりも大きいことが好ましい。 In the dust aggregation path according to the present invention, the friction charging path has a first friction charging portion formed of the first material and a second friction charging portion formed of the second material. The collision promoting path is formed of the third material, the contact potential of the first material is greater than the contact potential of the third material, and the contact potential of the third material is greater than the contact potential of the second material. Larger is preferred .
接触電位が高い物質ほど、他の物質と接触した際に他の物質から電子を奪う力が強い。すなわち、接触電位が高い物質は、負に帯電しやすく、接触する相手を正に帯電させやすい。一方、接触電位が低い物質ほど、他の物質と接触した際に他の物質に電子を奪われやすい。すなわち、接触電位が低い物質は、正に帯電しやすく、接触する相手を負に帯電させやすい。
そこで、このようにすることにより、塵埃凝集路の材質の選択に制限がある場合においても、3つの異なる接触電位をもつ材質を選択し、接触電位が上記の大小関係になるように考慮して構成すれば、従来に比べて塵埃の凝集効率の高い塵埃凝集路を得ることができる。
このようにして、簡単な構造で、塵埃中の粒子どうしの衝突回数を増加させて凝集を促し、粒子数を低減させるとともに見かけ上の粒子径を大きくすることが可能な塵埃凝集路を提供することができる。
A substance with a higher contact potential has a stronger ability to take electrons from another substance when it comes into contact with another substance. That is, a substance having a high contact potential is likely to be negatively charged, and the contact partner is easily positively charged. On the other hand, a substance having a lower contact potential is more likely to be deprived of electrons by another substance when it comes into contact with the other substance. That is, a substance having a low contact potential is easily positively charged, and the contact partner is easily negatively charged.
Therefore, in this way, even when there are restrictions on the material selection of the dust aggregation path, the material having three different contact potentials is selected and the contact potential is considered to have the above magnitude relationship. If comprised, the dust aggregation path | route with high dust aggregation efficiency compared with the past can be obtained.
In this way, a dust agglomeration path that can increase the number of collisions between particles in dust and promote aggregation by reducing the number of particles and increase the apparent particle diameter with a simple structure is provided. be able to.
この発明に従った塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、流路内を流通する所定の塵埃に対して大きい接触電位を持つ材質によって形成されている第1摩擦帯電部と、流路内を流通する所定の塵埃に対して小さい接触電位を持つ材質によって形成されている第2摩擦帯電部とを有し、衝突促進経路は、流路内を流通する塵埃に対してほぼ同一の接触電位を持つ材質によって形成されていることが好ましい。 In the dust aggregation path according to the present invention, the friction charging path includes a first friction charging portion formed of a material having a large contact potential with respect to predetermined dust flowing in the flow path, and the flow path. And a second frictional charging portion formed of a material having a small contact potential with respect to the predetermined dust flowing, and the collision promoting path has substantially the same contact potential with respect to the dust flowing through the flow path. It is preferable that it is formed of a material having it.
このようにすることにより、特定の物質からなる塵埃を効果的に凝集し、大きな塵埃塊にクラスタ化することができるので、従来に比べて、極めて凝集効率の高い塵埃凝集路を得ることができる。 By doing so, dust made of a specific substance can be effectively aggregated and clustered into a large dust lump, so that a dust aggregating path with extremely high agglomeration efficiency can be obtained compared to the conventional case. .
この発明に従った塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、流路内を流通する複数の塵埃のうちで最大の接触電位を持つ塵埃よりも大きい接触電位を持つ材質によって形成されている第1摩擦帯電部と、流路内を流通する複数の塵埃のうちで最小の接触電位を持つ塵埃よりも小さい接触電位を持つ材質によって形成されている第2摩擦帯電部とを有し、衝突促進経路は、流路内を流通する塵埃の平均接触電位に対してほぼ同一の接触電位をもつ材質で形成されていることが好ましい。 In the dust aggregation path according to the present invention, the friction charging path is formed of a material having a contact potential larger than that of the dust having the maximum contact potential among the plurality of dusts flowing through the flow path. A collision promoting path, comprising: a friction charging portion; and a second friction charging portion formed of a material having a contact potential smaller than that of dust having a minimum contact potential among a plurality of dusts flowing in the flow path. Is preferably made of a material having substantially the same contact potential with respect to the average contact potential of dust flowing in the flow path.
このようにすることにより、複数の物質から成る塵埃を効果的に凝集し、大きな塵埃塊にクラスタ化することができるので、従来に比べて、極めて凝集効率の高い塵埃凝集路を得ることができる。 By doing so, dust composed of a plurality of substances can be effectively aggregated and clustered into a large dust mass, so that it is possible to obtain a dust aggregation path with extremely high agglomeration efficiency as compared with the prior art. .
また、このようにすることにより、凝集させる塵埃の組成が不明の場合においても、塵埃を効果的に凝集し、大きな塵埃塊にクラスタ化させることができるので、従来に比べて、極めて凝集効率の高い塵埃凝集路を得ることができる。 In addition, in this way, even when the composition of the dust to be aggregated is unknown, the dust can be effectively aggregated and clustered into a large dust mass. A high dust aggregation path can be obtained.
この発明に従った塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、摩擦帯電経路を形成する壁を有し、壁の内面上には突起が形成されていることが好ましい。 In the dust aggregation path according to the present invention, it is preferable that the frictional charging path has a wall that forms the frictional charging path, and a protrusion is formed on the inner surface of the wall.
このようにすることにより、摩擦帯電経路内の気流を撹拌し、塵埃と摩擦帯電部との接触確率を増大させて、帯電する塵埃の数と、塵埃の帯電量とを増加させることができる。 By doing so, it is possible to agitate the airflow in the friction charging path and increase the contact probability between the dust and the friction charging portion, and to increase the number of dust to be charged and the charge amount of the dust.
この発明に従った塵埃凝集路においては、衝突促進経路は、衝突促進経路を形成する壁を有し、壁の内面上には突起が形成されていることが好ましい。 In the dust aggregation path according to the present invention, it is preferable that the collision promoting path has a wall that forms the collision promoting path, and a protrusion is formed on the inner surface of the wall.
このようにすることにより、塵埃を効果的に衝突させることができる。 By doing in this way, dust can be collided effectively.
この発明に従った塵埃凝集路においては、突起は、突起の下流側を流通する気体に渦を発生させることが可能であるように形成されていることが好ましい。
このようにすることにより、渦の作用で全ての粒子どうしが衝突し、効果的に塵埃塊(クラスタ)を形成することができる。
In the dust aggregation path according to the present invention, the protrusion is preferably formed so as to be able to generate a vortex in the gas flowing on the downstream side of the protrusion.
By doing in this way, all the particles collide by the effect | action of a vortex, and a dust lump (cluster) can be formed effectively.
この発明に従った電気掃除機は、延長管と、連結部と、上記のいずれかの塵埃凝集路とを備え、摩擦帯電経路は、延長管に配置され、衝突促進経路は、連結部に配置されることが好ましい。また、この発明に従った電気掃除機は、把手を有する接続管と、連結部と、上記のいずれかの塵埃凝集路とを備え、摩擦帯電経路は、接続管に配置され、衝突促進経路は、連結部に配置されることが好ましい。
このようにすることにより、電気掃除機の集塵手段の上流で微粒子を凝集させて平均サイズを大きくすることにより、集塵手段での捕集効率を高めて、排気に含まれる微粒子数を低減することができる。 The vacuum cleaner according to the present invention includes an extension pipe, a connecting portion, and any one of the above-described dust aggregation paths, the friction charging path is arranged in the extension pipe, and the collision promoting path is arranged in the connecting section. It is preferred that The vacuum cleaner according to the present invention includes a connecting pipe having a handle, a connecting portion, and any one of the above-described dust aggregation paths, the friction charging path is disposed in the connecting pipe, and the collision promoting path is It is preferable to arrange in the connecting part.
By doing so, the average size is increased by agglomerating fine particles upstream of the dust collecting means of the vacuum cleaner, thereby increasing the collection efficiency of the dust collecting means and reducing the number of fine particles contained in the exhaust. can do.
以上のように、この発明によれば、簡単な構造で、塵埃を帯電し、塵埃中の粒子どうしの衝突回数を増加させて凝集を促し、粒子数を低減させるとともに見かけ上の粒子径を大きくすることが可能な塵埃凝集路を提供することができる。 As described above, according to the present invention, with a simple structure, dust is charged, the number of collisions between particles in the dust is increased to promote aggregation, the number of particles is reduced, and the apparent particle diameter is increased. It is possible to provide a dust aggregation path that can be used.
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図2から図5は、この発明の実施形態にかかる摩擦帯電経路の摩擦帯電部によって塵埃が帯電されて凝集することを説明する図である。 2 to 5 are diagrams for explaining that dust is charged and aggregated by the friction charging portion of the friction charging path according to the embodiment of the present invention.
図2は、この発明の一つの実施の形態として、摩擦帯電経路の第1と第2の摩擦帯電部の構成を説明する図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the first and second frictional charging portions of the frictional charging path as one embodiment of the present invention.
図2に示すように、第1摩擦帯電部10および第2摩擦帯電部11は、円筒管を軸方向に2分割したハーフパイプ形状をしている。第1摩擦帯電部10は塵埃を正に帯電させやすい材質で構成されている。また、第2摩擦帯電部11は塵埃を負に帯電させやすい材質で形成されている。このハーフパイプ形状は、帯電の性能、構成部分の機能により適宜変形した形状にすることが可能である。
As shown in FIG. 2, the first
図3は、この発明の一つの実施の形態として、摩擦帯電経路の第1と第2の摩擦帯電部の組み立てを説明する図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining assembly of the first and second frictional charging portions of the frictional charging path as one embodiment of the present invention.
図3に示すように、図2に示す第1摩擦帯電部10と第2摩擦帯電部11を組み合わせると、図3に示される摩擦帯電経路12に組み合わせることができ、内部を気密に保って気流を流すことが可能となる。摩擦帯電経路12が形成された第1摩擦帯電部10と第2摩擦帯電部11の、一方の接合面13と他方の接合面14に垂直な面をA−A'断面とする。
As shown in FIG. 3, when the first
図4は、図3に示す摩擦帯電経路をA−A'線の方向から見た断面図である。 4 is a cross-sectional view of the triboelectric charging path shown in FIG. 3 as seen from the direction of the line AA ′.
図4は、細塵が本発明により帯電されるモデルを説明している。以下、図4に基づいて、塵埃の帯電状態を説明する。 FIG. 4 illustrates a model in which fine dust is charged according to the present invention. Hereinafter, the charged state of dust will be described with reference to FIG.
摩擦帯電経路12に気流が発生すると、塵埃として数ミクロン程度の細塵15A、細塵16A、細塵17Aが通風路12の入口18より出口19に向かって搬送される。細塵15Aが第1摩擦帯電部10の近くに搬送され、第1摩擦帯電部10に接触したとき、摩擦帯電作用により細塵15Aは、正に帯電させられる。また細塵17Aは、第2摩擦帯電部11の近くに搬送され、第2摩擦帯電部11に接触したとき、摩擦帯電作用により細塵17Aは、負に帯電させられる。このようにして正に帯電した細塵15Aは、負に帯電した細塵17Aと通風路12の中で混ざり合い、静電気力により相互に吸引されるので吸着し、塵埃塊19Aを形成する。通風路12と帯電部の形状を適宜長く設定することにより塵埃塊19Aは、第1摩擦帯電部10、第2摩擦帯電部11と再度接触することになり、更に帯電される。このようにして細塵15A、細塵17A、塵埃塊19Aは、帯電と吸着を繰り返すので、塵埃塊19Aは更にサイズが大きくなる。図3では、第1摩擦帯電部10もしくは第2摩擦帯電部11と細塵が一回の衝突で1回の吸着を行うように図示されているが、通風路12の長さと直径を適宜設定することで、複数回の接触を行わせることができる。また材質の選定を適宜行うことで、細塵15A、細塵17Aと第1摩擦帯電部10と第2摩擦帯電部11が接触するときの帯電量を選択し、設定することができる。
When an air flow is generated in the frictional charging
図5は、本発明により塵埃塊が形成される他の場合のモデルを示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a model in another case where a dust mass is formed according to the present invention.
図5に示すように、図4と同様にして第1摩擦帯電部10と第2摩擦帯電部11に接触した細塵15B、細塵17Bが、気流もしくは静電気の吸引作用により相互に吸着し、更に近傍を浮遊している帯電されていないもしくは空気により微量に帯電した細塵16Bと吸引することにより大きい塵埃塊(クラスタ)19Bが形成される。
As shown in FIG. 5, the
この発明の摩擦帯電経路は、以上に示した第1と第2の摩擦帯電部を備える。 The friction charging path of the present invention includes the first and second friction charging portions described above.
次に、この発明の実施形態にかかる衝突促進経路における塵埃の凝集について説明する。 Next, dust aggregation in the collision promoting path according to the embodiment of the present invention will be described.
図6は、流路内の気流が層流速度分布の場合に粒子が凝集する様子を模式的に示す図である。 FIG. 6 is a diagram schematically illustrating how particles aggregate when the airflow in the flow channel has a laminar flow velocity distribution.
図6に示すように、流路1内には矢印の方向に気体Pが流入する。流路1内の気流Qが層流である場合、流路1の壁2の内面の摩擦と内部を流通する気体の粘性の影響で、気流Q内に速度差が生じ、境界層の速度勾配4が発達する。気体Pとともに流路1内に流入した塵埃5aと、塵埃5aよりも遅れて流路1内に流入した塵埃5bは、気流Q内に生じた速度差によって、塵埃5aと塵埃5bが二点鎖線で示すように近付いて、粒子同士が接触し、凝集する。
As shown in FIG. 6, the gas P flows in the
流路1内の流れが乱流である場合には、乱流の不均一な速度分布に加えて、乱流速度の時間的変動に対する粒子の追従性が粒子の慣性力により異なるために粒子が凝集する。乱流の不均一な速度分布は、層流の場合と同様の現象が部分的に起きることによって生じているものと考えられる。
When the flow in the
いずれの場合においても、塵埃中の粒子どうしの接触確率増大のメカニズムにおいては、流れのせん断が支配的であるため、気流に速度分布を積極的に与えることで粒子同士の凝集を促進させることができる。 In any case, since the shear of the flow is dominant in the mechanism of increasing the contact probability between the particles in the dust, it is possible to promote the aggregation of the particles by positively giving the velocity distribution to the air flow. it can.
しかしながら、流路の流れが層流である場合、粒子径の大きさによって、速度分布が粒子に及ぼす力の大きさと向きとが異なる。そのため、流路内には様々な大きさの粒子が均一に分布せず、粒子の径によって分布に偏りができる。このような流路中での粒子径分布は、粒子どうしの接触確率に影響を及ぼす。このことを以下に説明する。 However, when the flow path is a laminar flow, the magnitude and direction of the force that the velocity distribution exerts on the particles differ depending on the size of the particle diameter. Therefore, particles of various sizes are not uniformly distributed in the flow path, and the distribution can be biased depending on the particle diameter. Such particle size distribution in the flow path affects the contact probability between particles. This will be described below.
図7は、流路内の気流が層流速度分布の場合に、径の大きい粒子が速度勾配より受ける影響を示した模式図である。 FIG. 7 is a schematic diagram showing the influence of particles having a large diameter on the velocity gradient when the airflow in the flow channel has a laminar velocity distribution.
図7に示すように、流路1の中央部付近では気流Qの速度が大きいため、粒子5に生じる抗力も大きい。一方、流路1の壁2に近付くほど気流Qの速度が小さくなるため、粒子5に生じる抗力も小さい。流路1内に気体Pとともに流入した塵埃中の粒子5の径が大きい場合、粒子5は流路1内に生成された速度勾配4の影響を強く受ける。すなわち、粒子5の中央部側に働く抗力が大きく、粒子5の壁側に働く抗力が小さいため、粒子5において中央部と壁側に生じる抗力の差によって、粒子5には、流路1の中央から壁面方向に向かう回転力が加わる。その結果、粒子5が方向Vの向き、すなわち、流路1の壁2の方向に移動する。その結果、流路1の壁2側には径の大きい粒子が集まる。
As shown in FIG. 7, since the velocity of the air flow Q is high near the center of the
図8は、流路内の気流が層流速度分布の場合に、径の小さい粒子が速度勾配より受ける影響を示した模式図である。 FIG. 8 is a schematic diagram showing the effect of particles having a small diameter on the velocity gradient when the airflow in the flow channel has a laminar velocity distribution.
図8に示すように、粒子5の径が小さい場合、粒子5の周囲の気流Qには速度の差があまりない。そのため、粒子5に働く流路1内に生成された速度勾配4の影響が弱く、粒子5は、流路1に流入した時の位置を大きく変えずに、方向Vの向きにそのまま直進する。そのため、流路1の中央部には、相対的に径の小さい粒子が集まる。
As shown in FIG. 8, when the diameter of the
その結果、流路1の中央部における径の小さい粒子同士が接触する確率は低くなる。さらに、流路1の中央部には径の小さい粒子、流路1の壁2の付近には径の大きい粒子、というように、径の異なる粒子がそれぞれ分離しているため、表面積の大きい径の大きい粒子に径の小さい粒子が接触する確率も低くなり、全体的に粒子同士の接触確率が低下する。
As a result, the probability that particles having a small diameter in the central portion of the
以上のことから、粒子どうしの凝集効率向上のためには、以下の3点が重要であるといえる。 From the above, it can be said that the following three points are important for improving the aggregation efficiency of particles.
(1)乱流速度場を形成する。 (1) Form a turbulent velocity field.
(2)速度分布を積極的に与える。 (2) Give speed distribution positively.
(3)粒子径の分布を均一にする。 (3) Make the particle size distribution uniform.
これらを全て同時に満足するためには、気流に乱れを発生させる手段、すなわち渦発生手段を流路内に設けることが考えられる。 In order to satisfy all of these simultaneously, it is conceivable to provide means for generating turbulence in the air flow, that is, vortex generating means in the flow path.
一方、粒子どうしが衝突すると、衝突した粒子は、粒子間に生じる力により凝集するものと考えられる。この力は一般的に粒子間距離の累乗に反比例するため、粒子間の距離が小さくなるとその値は非常に大きくなるものと考えられる。そのため一度接触した粒子の凝集を分散するためには粒子の衝突時に生じた力以上の外力が必要となるものと考えられるため、凝集状態を保持し続けるものと考えられる。 On the other hand, when the particles collide, the collided particles are considered to aggregate due to the force generated between the particles. Since this force is generally inversely proportional to the power of the interparticle distance, it is considered that the value becomes very large as the interparticle distance decreases. Therefore, in order to disperse the agglomeration of the particles once contacted, it is considered that an external force greater than the force generated at the time of particle collision is required, so that it is considered that the agglomerated state is maintained.
さらに、上記の力は、粒子が巨大化するほど、より大きな引力として働くため、径の大きい粒子と接触した径の小さい粒子の分散はさらに生じにくい。 Furthermore, since the above force acts as a larger attractive force as the particles become larger, dispersion of the small diameter particles in contact with the large diameter particles is less likely to occur.
また、粒子どうしの凝集が生じると、見かけ上、径の大きな粒子が増加するため、さらに粒子同士の接触確率が増加する。 In addition, when the particles are aggregated, apparently large-diameter particles increase, so that the probability of contact between the particles further increases.
この発明の塵埃凝集路は、上述したような、塵埃を摩擦帯電するための摩擦帯電経路と、摩擦帯電経路において帯電された塵埃どうしを衝突させて塵埃塊(クラスタ)の形成を促進させるための衝突促進経路とを備える。 The dust aggregating path of the present invention is used to promote the formation of a dust mass (cluster) by colliding the friction charging path for frictionally charging the dust and the dust charged in the friction charging path as described above. A collision promoting path.
この発明の塵埃凝集路においては、特定の物質からなる塵埃を、塵埃に対し十分大きい接触電位をもつ第1の材質により構成された第1摩擦帯電部と、塵埃に対し十分小さい接触電位をもつ第2の材質により構成された第2摩擦帯電部とを並列に配置して形成した摩擦帯電経路の中を、気流により上流側から下流側へ搬送する。 In the dust aggregation path according to the present invention, the first frictional charging portion made of the first material having a sufficiently large contact potential with respect to dust and a contact potential sufficiently small with respect to the dust is formed. The frictional charging path formed by arranging the second frictional charging unit made of the second material in parallel is conveyed from the upstream side to the downstream side by an air flow.
これにより、第1の材質により構成された第1摩擦帯電部に衝突接触した塵埃は、より接触電位の高い第1の材質により電子を奪われ、正の電荷を持ち、故に正に帯電する。また、第2の材質により構成された第2摩擦帯電部に衝突接触した塵埃は、より接触電位の低い第2の材質から電子を奪い、負の電荷を持ち、故に負に帯電する。 As a result, the dust that collides and contacts the first frictional charging unit made of the first material is deprived of electrons by the first material having a higher contact potential, has a positive charge, and is therefore positively charged. Also, the dust that collides and contacts the second frictional charging unit made of the second material takes electrons from the second material having a lower contact potential, has a negative charge, and is therefore negatively charged.
この正に帯電した塵埃と、負に帯電した塵埃は、帯電していない塵埃を吸着しながら、塵埃塊(小クラスタ)に成長し、さらに、相対する電荷を持つ塵埃塊(小クラスタ)同士が、クーロン力(引力)により衝突接触し、さらに大きな塵埃塊(大クラスタ)へと成長する。 The positively charged dust and the negatively charged dust grow into dust particles (small clusters) while adsorbing uncharged dust, and the dust particles (small clusters) having opposite charges are , They collide with each other by Coulomb force (attractive force) and grow into a larger dust mass (large cluster).
これが、上記構成により得られる、塵埃の凝集効果である。これにより、より大きな塵埃塊にクラスタ化して成長した塵埃は、クラスタ化していない塵埃に比べ、例えば流路のさらに下流に設けられる遠心分離機やフィルタにより、より効率よく分離または集塵される。 This is the dust aggregation effect obtained by the above configuration. As a result, dust that has grown in clusters into larger dust masses is more efficiently separated or collected by, for example, a centrifuge or filter provided further downstream of the flow path than dust that has not been clustered.
このとき、塵埃が搬送される気流の流速が増加すると、塵埃塊に働くクーロン力に対して慣性力が支配的となり、十分に塵埃は帯電しているにもかかわらず、塵埃または塵埃塊が衝突接触しにくく、または、塵埃または塵埃塊がある程度以上の衝突接触をしないためにある程度以上の塵埃塊が成長しないことが懸念される。 At this time, if the flow velocity of the air stream carrying the dust increases, the inertial force becomes dominant over the Coulomb force acting on the dust mass, and the dust or dust mass collides even though the dust is sufficiently charged. There is a concern that it is difficult to contact, or that dust or dust particles do not grow to a certain extent because they do not collide more than a certain amount.
この問題を効果的に解決するためには、気流に渦や乱れを発生させ、塵埃または塵埃塊同士の衝突接触の回数を増加してやればよい。例えば、衝突促進部(例えば、強い渦を生成する突起からなるもの)を備えた衝突促進経路を、摩擦帯電経路のさらに下流側に設けることが考えられる。 In order to effectively solve this problem, it is only necessary to generate vortices or turbulence in the airflow and increase the number of times of collision contact between dust or dust particles. For example, it is conceivable to provide a collision promoting path provided with a collision promoting part (for example, a projection made of a strong vortex) on the further downstream side of the friction charging path.
しかしながらこのとき、摩擦帯電経路と衝突促進経路との間の経路に曲がりがあるか、または十分に距離が長い場合には、衝突促進部(例えば、下流側に強い渦を生成する突起からなるもの)の材質を安易に選んでしまうと、次のようなデメリットが生ずる。 However, at this time, if the path between the frictional charging path and the collision promoting path is bent or has a sufficiently long distance, the collision promoting part (for example, a projection made of a protrusion that generates a strong vortex on the downstream side) The following disadvantages arise if the material is selected easily.
例えば、上記第1の材質により構成された衝突促進部を、摩擦帯電経路のさらに下流側に設けた場合、第1の材質は、上記に記載の通り、塵埃から電子を奪う性質がある。 For example, when the collision promoting portion made of the first material is provided further downstream of the friction charging path, the first material has a property of taking electrons from dust as described above.
故に、例えば、まだ電荷を持たない塵埃か、または、正負に帯電した塵埃同士の衝突凝集により電荷が中和されて電荷を持たない塵埃塊が、上記第1の材質により構成された衝突促進部に衝突接触すれば、衝突促進部は上記第1の材質により構成されているため、塵埃または塵埃塊が衝突促進部に衝突すれば、塵埃または塵埃塊は正に帯電する。 Therefore, for example, a collision accelerating portion in which the dust that has not yet been charged or the dust that has no charge and is neutralized by collision aggregation between positively and negatively charged dust is formed of the first material. Since the collision promoting portion is made of the first material, the dust or the dust lump is positively charged when the dust or the dust lump collides with the collision promoting portion.
例えば、既に正に帯電した塵埃または塵埃塊が、上記第1の材質により構成された衝突促進部に衝突接触すれば、衝突促進部は上記第1の材質により構成されているため、塵埃または塵埃塊からさらに電子を奪うため、ますます塵埃または塵埃塊は正の電荷量を増強される。または、塵埃または塵埃塊が既に飽和点まで正に帯電している場合には、衝突促進部と塵埃または塵埃塊との間で電子のやり取りはない。 For example, if dust or dust particles that have already been positively charged collide with and collide with the collision promoting portion made of the first material, the collision promoting portion is made of the first material. Increasingly, the dust or dust mass is augmented with a positive charge to take more electrons from the mass. Alternatively, when the dust or dust mass is already positively charged to the saturation point, there is no exchange of electrons between the collision promoting portion and the dust or dust mass.
例えば、既に負に帯電した塵埃または塵埃塊が、上記第1の材質により構成された衝突促進部に衝突接触すれば、衝突促進部は上記第1の材質により構成されているため、負に帯電している塵埃または塵埃塊から電子を奪い、塵埃または塵埃塊のもつ電荷を中和して負の電荷の量を減らし、結果として塵埃または塵埃塊のもつ負の電荷は小さくなるか、あるいはさらに電子を奪われる場合には、正に帯電してしまうこともあり得る。 For example, if dust or a dust mass that has already been negatively charged collides with and comes into contact with the collision promoting portion made of the first material, the collision promoting portion is made of the first material, and thus becomes negatively charged. Take away electrons from the dust or dust mass and reduce the amount of negative charge by neutralizing the charge of the dust or dust mass, resulting in a smaller negative charge or even more When electrons are taken away, they can be positively charged.
上記のような場合、衝突促進部を通過する塵埃または塵埃塊は、正の電荷をもつものの数が増加し、負の電荷をもつものの数が減少してしまう。 In such a case, the number of dusts or dust particles passing through the collision promoting portion having a positive charge increases, and the number of those having a negative charge decreases.
ところで、正の電荷をもつ塵埃または塵埃塊同士は、斥力のため反発しあい、衝突による凝集が阻害されるため、衝突促進部を通過する塵埃または塵埃塊は、正の電荷をもつものの数が増加し、負の電荷をもつものの数が減少して、全体として正の電荷を持つ塵埃または塵埃の割合が多くなってしまうと、結果として、当初期待していた塵埃または塵埃塊同士の衝突接触による凝集効果を、逆に損なわせてしまうこととなる。 By the way, dust or dust particles having positive charges repel each other due to repulsive force, and aggregation due to collision is inhibited. Therefore, the number of dusts or dust particles having positive charges that pass through the collision promoting portion increases. However, if the number of negatively charged objects decreases and the proportion of dust or dust that has positive charges as a whole increases, the result is that the dust or dust particles that were initially expected may collide with each other. On the contrary, the aggregation effect is impaired.
また仮に、衝突促進部が、第1の材質ほどは接触電位が大きくない材質により構成されていたとしても、塵埃よりも大きい接触電位をもつ材質で構成されていれば、程度は違えども、上記に近いデメリットが生ずる。 Further, even if the collision promoting portion is made of a material having a contact potential that is not as large as that of the first material, if the collision promoting portion is made of a material having a contact potential larger than dust, Demerits close to
また同様に、上記第2の材質により構成された衝突促進部を、摩擦帯電経路のさらに下流側に設けた場合、第2の材質は、上記に記載の通り、塵埃により電子を奪われる性質がある。 Similarly, when the collision promoting portion made of the second material is provided further downstream of the friction charging path, the second material has the property that electrons are deprived by dust as described above. is there.
故に、例えば、まだ電荷を持たない塵埃か、または、正負に帯電した塵埃同士の衝突凝集により電荷が中和されて電荷を持たない塵埃塊が、上記第2の材質により構成された衝突促進部に衝突接触すれば、衝突促進部は上記第2の材質により構成されているため、塵埃または塵埃塊が衝突促進部に衝突すれば、塵埃または塵埃塊は負に帯電する。 Therefore, for example, a collision accelerating portion in which the dust that has not yet been charged or the dust that has no charge due to the collision aggregation between the positively and negatively charged dusts and has no charge is formed of the second material. Since the collision promoting portion is made of the second material, the dust or the dust lump is negatively charged when the dust or the dust lump collides with the collision promoting portion.
例えば、既に負に帯電した塵埃または塵埃塊が、上記第2の材質により構成された衝突促進部に衝突接触すれば、衝突促進部は上記第2の材質により構成されているため、塵埃または塵埃塊によりさらに電子が奪われるため、ますます塵埃または塵埃塊は負の電荷量を増強される。または、塵埃または塵埃塊が既に飽和点まで負に帯電している場合には、衝突促進部と塵埃または塵埃塊との間で電子のやり取りはない。 For example, if dust or dust particles that have already been negatively charged collide with and come into contact with the collision promoting portion made of the second material, the collision promoting portion is made of the second material. Increasingly the dust or dust mass is augmented with a negative charge, as more electrons are taken away by the mass. Alternatively, when the dust or dust mass has already been negatively charged to the saturation point, there is no exchange of electrons between the collision promoting portion and the dust or dust mass.
例えば、既に正に帯電した塵埃または塵埃塊が、上記第2の材質により構成された衝突促進部に衝突接触すれば、衝突促進部は上記第2の材質により構成されているため、正に帯電している塵埃または塵埃塊により電子が奪われ、塵埃または塵埃塊のもつ電荷を中和して正の電荷の量を減らし、結果として塵埃または塵埃塊のもつ正の電荷は小さくなるか、あるいはさらに電子を奪う場合には、負に帯電してしまうこともあり得る。 For example, if dust or dust particles that have already been positively charged collide with the collision promoting portion made of the second material, the collision promoting portion is made of the second material, and thus positively charged. Electrons are taken away by the dust or dust mass, reducing the amount of positive charge by neutralizing the charge of the dust or dust mass, resulting in a smaller positive charge of the dust or dust mass, or Further, when taking away electrons, it may be negatively charged.
上記のような場合、衝突促進部を通過する塵埃または塵埃塊は、正の電荷をもつものの数が増加し、負の電荷をもつものの数が減少してしまう。 In such a case, the number of dusts or dust particles passing through the collision promoting portion having a positive charge increases, and the number of those having a negative charge decreases.
ところで、負の電荷をもつ塵埃または塵埃塊同士は、斥力のため反発しあい、衝突による凝集が阻害されるため、衝突促進部を通過する塵埃または塵埃塊は、負の電荷をもつものの数が増加し、正の電荷をもつものの数が減少して、全体として負の電荷を持つ塵埃または塵埃の割合が多くなってしまうと、結果として、当初期待していた塵埃または塵埃塊同士の衝突接触による凝集効果を、逆に損なわせてしまうこととなる。 By the way, dust or dust particles having negative charges repel each other due to repulsive force, and aggregation due to collision is inhibited. Therefore, the number of dusts or dust particles having negative charges that pass through the collision promoting portion increases. However, if the number of positively charged objects decreases and the proportion of dust or dust that has negative charges as a whole increases, the result is that the dust or dust particles that were initially expected may collide with each other. On the contrary, the aggregation effect is impaired.
また仮に、衝突促進部が、第2の材質ほどは接触電位が小さくない材質により構成されていたとしても、塵埃よりも小さい接触電位をもつ材質で構成されていれば、程度は違えども、上記に近いデメリットが生ずる。 Also, even if the collision promoting portion is made of a material that has a contact potential that is not as small as that of the second material, if the collision promoting portion is made of a material that has a contact potential smaller than dust, Demerits close to
また、上流側に設置された摩擦帯電経路により摩擦帯電した塵埃または塵埃塊は、下流へ流通する間に、その軌道は流れに任されるため、一般的には管理が極めて難しく、電荷をもつ塵埃または塵埃塊を衝突促進部に衝突接触しないようにするのは困難か、または、衝突促進部に衝突接触しないように新たな工夫を加えれば、今度は、下流側に設けた衝突促進部により、気流に渦や乱れを発生させ、塵埃または塵埃塊同士の衝突接触の回数を充分に増加させることができなくなってしまう。 In addition, the dust or dust mass that is frictionally charged by the frictional charging path installed on the upstream side is generally difficult to manage and has a charge because its trajectory is left to flow while flowing downstream. If it is difficult to prevent the dust or dust lump from colliding with the collision promoting part, or if a new device is added to prevent the collision promoting part from colliding with the collision promoting part, this time, the collision promoting part provided on the downstream side As a result, vortices and turbulence are generated in the airflow, and the number of collision contacts between dust or dust particles cannot be sufficiently increased.
そこで、衝突促進経路に設けられる衝突促進部の材質を、塵埃に対し略同一の接触電位をもつ第3の材質により構成する。 Therefore, the material of the collision promoting portion provided in the collision promoting path is configured by a third material having substantially the same contact potential with respect to dust.
このようにすることで、衝突促進部と塵埃または塵埃塊との衝突の際に、電子のやり取りを抑制することができる。これにより、衝突促進経路の上流側に設けられた摩擦帯電経路によりバランスよく正負に帯電した塵埃または塵埃塊を、その電荷量をほとんど変化させることなく、塵埃同士の衝突を促進することができ、塵埃の凝集効果をより高めることができる。 By doing in this way, exchange of electrons can be suppressed at the time of a collision with a collision promotion part and dust or a dust lump. Thereby, it is possible to promote the collision between the dust or the dust lump charged positively and negatively in a well-balanced manner by the frictional charging path provided on the upstream side of the collision promoting path, with almost no change in the charge amount, The dust aggregation effect can be further enhanced.
これにより、塵埃または塵埃塊を、さらに大きな塵埃塊にクラスタ化して成長させることができるので、上記の衝突促進経路を流通させない場合に比べ、例えば流路のさらに下流に設けられる遠心分離機やフィルタにより、さらに効率よく分離または集塵される。 As a result, dust or a dust lump can be clustered and grown into a larger dust lump, so that, for example, a centrifuge or filter provided further downstream of the flow path than the case where the collision promoting path is not circulated. Therefore, it is possible to separate or collect dust more efficiently.
なお、摩擦帯電経路と衝突促進経路との間の経路に曲がりがなく、かつ、十分に距離が短い場合には、衝突促進部の材質も摩擦帯電経路と同じ2種類の材質を選択し、第1の材質により構成された第1摩擦帯電部のすぐ下流に備えられた衝突促進部も第1の材質により構成し、第2の材質により構成された第2摩擦帯電部のすぐ下流に備えられた衝突促進部も第2の材質により構成することにより、塵埃または塵埃塊を、より大きな塵埃塊にクラスタ化して成長させることができるので、例えば流路のさらに下流に設けられる遠心分離機やフィルタにより、より効率よく分離または集塵される。 If the path between the frictional charging path and the collision promoting path is not bent and the distance is sufficiently short, the same two types of materials as the frictional charging path are selected as the material for the collision promoting part. The collision promoting portion provided immediately downstream of the first friction charging portion made of the first material is also made of the first material, and is provided immediately downstream of the second friction charging portion made of the second material. Since the collision promoting portion is also made of the second material, the dust or dust mass can be clustered and grown into a larger dust mass. For example, a centrifuge or filter provided further downstream of the flow path Therefore, separation or dust collection can be performed more efficiently.
図9は、物質の帯電のしやすさを表した帯電列を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing a charge train representing the ease of charging of a substance.
図9に示すように、帯電列表に記された物質は、表の右側ほど接触電位が高く、すなわち、負に帯電しやすく、接触相手を正に帯電させやすい。一方、帯電列表の左側ほど接触電位が低く、すなわち、正に帯電しやすく、接触相手側を負に帯電させやすい。 As shown in FIG. 9, the substances listed in the charging row table have a higher contact potential toward the right side of the table, that is, they tend to be negatively charged and easily charge the contact partner positively. On the other hand, the contact potential is lower toward the left side of the charge column table, that is, it is easy to charge positively, and the contact partner side is easily charged negatively.
したがって、この発明の摩擦帯電経路と衝突促進経路について、接触電位の大きい材質としては、図9に示す帯電列の右側にある物質を用い、接触電位の小さい材質としては、図9に示す帯電列の左側にある物質を用いることができる。 Therefore, in the friction charging path and the collision acceleration path of the present invention, the material on the right side of the charging train shown in FIG. 9 is used as the material having a large contact potential, and the charging train shown in FIG. The material on the left side of can be used.
このような考察に基づいて、以下に本発明の実施形態を説明する。 Based on such considerations, embodiments of the present invention will be described below.
(実施形態1−1)
図10は、この発明の実施形態1−1として、本発明の塵埃凝集路を備える電気掃除機の全体を示す図である。
(Embodiment 1-1)
FIG. 10: is a figure which shows the whole vacuum cleaner provided with the dust aggregation path | route of this invention as Embodiment 1-1 of this invention.
図10に示すように、電気掃除機6bは、流路として延長管502、サクションホース504、連結部505を備える。延長管502と、サクションホース504と、連結部505は、順番に接続されている。電気掃除機6bは、長さaの延長管502の上流側の端部から距離c下流側に長さbの摩擦帯電経路161を備え、さらにその下流側である連結部505に長さdの衝突促進経路162を備える。摩擦帯電経路161においては、塵埃を正に帯電させる第1摩擦帯電部と、塵埃を負に帯電させる第2摩擦帯電部が対向するように配置されて塵埃凝集路の壁を形成している。
As shown in FIG. 10, the
摩擦帯電経路161は、粒子を帯電させることが可能な機能材料によって形成されているため、塵埃粒子が壁面に接触することで塵埃粒子を帯電させ、帯電した塵埃間に生じるクーロン力を用いて効果的に塵埃粒子の衝突確率を向上させる。
Since the
このようにして、摩擦帯電経路161においては、粒子同士の衝突確率を増加する。内壁面との接触確率を増加し、帯電した粒子数と粒子の荷電量を増加する。
In this way, in the
衝突促進経路162においては、塵埃粒子を効果的に撹拌し、衝突確率を高め、摩擦帯電経路161で帯電した塵埃粒子を全て凝集させる。衝突促進経路162は、粒子が壁面と衝突しても電荷の授受を生じにくい材料によって形成されている。
In the
摩擦帯電経路161において帯電した粒子の中には、衝突促進経路162に到達するまでに粒子同士で衝突しないものも存在する。また、塵埃凝集路からの距離が遠くなるにつれて渦強度は弱くなるため、撹拌能力が弱まり、粒子同士の衝突確率も低くなる。そのため、衝突促進経路162が、粒子を帯電しやすい機能材料で形成されていない塵埃凝集路として設けられることで、摩擦帯電経路161において帯電した粒子同士の衝突確率を高くし、さらに粒子の凝集を促進させる。
Some particles charged in the
このように、粒子の帯電状態を作り出し、さらに効果的に衝突させることによって、凝集を効率的に生じさせることが可能となる。 In this way, it is possible to efficiently generate agglomeration by creating a charged state of particles and causing them to collide more effectively.
摩擦帯電経路161においていずれかの極性に帯電した塵埃粒子を新たに帯電させる効果のある機能材料で衝突促進経路162を形成すると、摩擦帯電経路161と衝突促進経路162によって塵埃粒子が同一極性に帯電される場合は、粒子の帯電量がさらに増加され、より強いクーロン力を生み出すことができるが、摩擦帯電経路161と衝突促進経路162によって塵埃粒子が異極性に帯電される場合は、粒子の電荷が中和される。
When the
粒子の電荷が中和される別の例としては、流路内において気流が流通する方向に、粒子を正に帯電する機能材料と粒子を負に帯電する機能材料とを等間隔に交互に配置し、突起により流路の中心付近を旋回中心とした流路全体の旋回流を生じさせる場合がある。粒子を正に帯電させる壁面と接触して正に帯電した塵埃粒子が、次に粒子を負に帯電させる壁面と接触して負に帯電するため、結果的に塵埃粒子の電荷は中和される。 As another example of neutralizing the charge of particles, functional materials that positively charge particles and functional materials that negatively charge particles are alternately arranged at equal intervals in the direction in which airflow flows in the flow path. However, the swirling flow of the entire flow path with the protrusion near the center of the flow path may be generated by the protrusion. The dust particles positively charged in contact with the wall that positively charges the particles are then negatively charged in contact with the wall that negatively charges the particles, resulting in neutralization of the dust particle charge. .
また、流路内において気流が流通する方向に平行な方向に流路を二分割し、正と負に帯電する機能材料を同一比率で片側ずつ配置し、突起により旋回流を生じさせた場合も同様に、まず粒子を正に帯電させる壁面と接触して正に帯電した塵埃粒子が、次に粒子を負に帯電させる壁面と接触して負に帯電するため、結果的に塵埃粒子の電荷は中和される。 In addition, when the flow path is divided into two in a direction parallel to the direction in which the air flow flows in the flow path, the functional materials that are positively and negatively charged are arranged on one side at the same ratio, and the swirling flow is generated by the protrusion. Similarly, dust particles that are positively charged in contact with the wall that positively charges the particles first, and then negatively charged in contact with the wall that negatively charges the particles, resulting in the charge of the dust particles being Neutralized.
しかし、本実施形態のように、衝突促進経路162を電荷の授受の生じにくい材料によって形成し、衝突促進経路162において、摩擦帯電経路161で与えられた塵埃粒子の帯電を中和させることなく、衝突促進経路で形成された渦の作用で全ての粒子同士が衝突することによって、効果的に塵埃塊(クラスタ)を形成することができる。
However, as in the present embodiment, the
塵埃凝集路の上流部である、摩擦帯電経路は、第1の材質により構成された第1摩擦帯電部と、第2の材質により構成された第2摩擦帯電部とを並列に配置して形成される。 The friction charging path, which is the upstream portion of the dust aggregation path, is formed by arranging a first friction charging section made of the first material and a second friction charging section made of the second material in parallel. Is done.
また、衝突促進経路は、第3の材質により構成された衝突促進部を備えている。 The collision promoting path includes a collision promoting unit made of a third material.
そして、第1の材質、第2の材質、第3の材質のそれぞれの接触電位は、第1の材質>第3の材質>第2の材質になるようにされる。 The contact potentials of the first material, the second material, and the third material are set such that the first material> the third material> the second material.
例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ナイロンの3種類の材料のみから選択しなければならないといった制約がある場合には、第1の材質はポリエチレン(PE)、第2の材質はポリスチレン(PS)、第3の材質はナイロン(ポリアミド)といった組合せにすることによって、本発明の効果を比較的よく得ることができる。 For example, if there is a restriction that only three types of materials, polyethylene, polystyrene, and nylon must be selected, the first material is polyethylene (PE), the second material is polystyrene (PS), and the third material By using a combination of materials such as nylon (polyamide), the effects of the present invention can be obtained relatively well.
これにより、塵埃凝集路の材質の選択に制限がある場合においても、3つの異なる接触電位をもつ材質を選択し、接触電位が上記の大小関係になるように考慮して構成すれば、従来に比べて、凝集効率の高い塵埃凝集路を得ることができる。 As a result, even when there are restrictions on the selection of the material for the dust aggregation path, if materials having three different contact potentials are selected and the contact potentials are considered to have the above magnitude relationship, In comparison, a dust aggregation path with high aggregation efficiency can be obtained.
このように、塵埃凝集路は、塵埃を含む気体が流通する延長管502と、延長管502内に配置されて塵埃を摩擦帯電するための摩擦帯電経路161と、連結部505内に配置されて摩擦帯電経路161において帯電された塵埃どうしを衝突させて塵埃塊(クラスタ)の形成を促進させるための衝突促進経路162とを備え、摩擦帯電経路161は、第1の材質で形成されている第1摩擦帯電部と、第2の材質で形成されている第2摩擦帯電部とを有し、衝突促進経路は、第3の材質で形成され、第1の材質の接触電位が第3の材質の接触電位よりも大きく、第3の材質の接触電位が第2の材質の接触電位よりも大きい。
As described above, the dust aggregation path is disposed in the
このようにすることにより、塵埃凝集路の材質の選択に制限がある場合においても、3つの異なる接触電位をもつ材質を選択し、接触電位が上記の大小関係になるように考慮して構成すれば、従来に比べて塵埃の凝集効率の高い塵埃凝集路を得ることができる。 In this way, even when there are restrictions on the material selection of the dust aggregation path, the material having three different contact potentials should be selected and the contact potential should be considered so as to have the above magnitude relationship. Thus, it is possible to obtain a dust aggregation path with higher dust aggregation efficiency than in the past.
このようにして、簡単な構造で、塵埃中の粒子どうしの衝突回数を増加させて凝集を促し、粒子数を低減させるとともに見かけ上の粒子径を大きくすることが可能な塵埃凝集路を提供することができる。 In this way, a dust agglomeration path that can increase the number of collisions between particles in dust and promote aggregation by reducing the number of particles and increase the apparent particle diameter with a simple structure is provided. be able to.
(実施形態1−2)
図11は、本発明の実施形態1−2として、本発明の塵埃凝集路を備える電気掃除機の全体を示す図であり、図12は、本発明の電気掃除機の本体の構成の説明図である。
(Embodiment 1-2)
FIG. 11 is a diagram illustrating the entire vacuum cleaner including the dust aggregation path of the present invention as Embodiment 1-2 of the present invention, and FIG. 12 is an explanatory diagram of the configuration of the main body of the vacuum cleaner of the present invention. It is.
実施形態1−2が実施形態1−1と異なる点としては、摩擦帯電経路が接続管の内部に配置されている。実施形態1−2のその他の部分は、実施形態1−1と同様である。 The difference between the embodiment 1-2 and the embodiment 1-1 is that the frictional charging path is arranged inside the connecting pipe. Other parts of the embodiment 1-2 are the same as those of the embodiment 1-1.
図11と図12に示すように、電気掃除機500においては、吸引口501は、延長管細側511、延長管太側512、把手503aを有する接続管503、折り曲げ自在のサクションホース504と順次連結され、連結部505を経由して掃除機本体506に接続されている。掃除機本体506には、電動送風機567、集塵部561、集塵ケース563、HEPAフィルター570、コードリール(図示せず)、電動送風機567の通電を制御する制御回路(図示せず)等が収容されている。
As shown in FIGS. 11 and 12, in the
図11、図12中には、塵埃を含んだ空気の流れが矢印で示されている。電動送風機567が駆動すると、吸引口501から空気が吸引され、塵埃を含む空気が、延長管細側511、延長管太側512、接続管503、サクションホース504、連結部505を通り、掃除機本体506へと搬送される。掃除機本体506に吸引された塵埃は、集塵部561、電動送風機567、HEPAフィルター570を通り排気部571より排出される。このようにして吸引口501より吸引された塵埃の中でサイズの大きい塵埃は、集塵部561に集積される。また、塵埃が捕集され清浄になった空気は、電動送風機567を冷却するために電動機569内部を通過し、掃除機本体506の外に排気される構造となっている。また、掃除機本体506の側面には、回転自在に設けられ、掃除機本体506を床面508上にて移動自在に支持する車輪507が備えられている。
11 and 12, the flow of air containing dust is indicated by arrows. When the
延長管細側511の外径と、延長管太側512の内径とは略同等であり、延長管細側511を延長管太側512の内部へスライドして延長管全体の長さを伸縮することができるので、使用者は各人に適した状態で掃除をすることができる。
The outer diameter of the extension tube
電気掃除機500においては、摩擦帯電経路が接続管503の内部に配置され、衝突促進経路が連結部505の内部に配置されている。
In the
図13は、摩擦帯電経路が配置された接続管の断面を示す図である。 FIG. 13 is a view showing a cross section of a connecting pipe in which a frictional charging path is arranged.
図13に示すように、摩擦帯電経路200は、下流側がサクションホース504の上流側の一端に覆われるように挿入される一方、上流端から接続管503に挿入されている。ここで、摩擦帯電経路200の下流端は接続管503の下流端より深さtだけ接続管503の内側に保持されている。このようにすることにより、サクションホース504が下方に湾曲しても、接続管503の下流端により湾曲度合いが制限され、摩擦帯電経路200にかかる応力が大幅に緩和される。したがって、摩擦帯電経路200内の圧力損失が高くならないように摩擦帯電経路200の内径を大きくしたり、摩擦帯電経路200を二重構造としたりすることも可能となる。
As shown in FIG. 13, the frictional charging path 200 is inserted so that the downstream side is covered with one end on the upstream side of the
摩擦帯電経路200の下流端にかかる応力を緩和するためには、深さtを長くすればよいので、接続管503を長くすることが考えられる。しかし、これでは把手503aの後方の可動箇所が、把手503aより離れていくことになるため、電気掃除機500の操作性が低減してしまう。本発明者は、種々の試作品での操作の結果、接続管503の内径が58mm、摩擦帯電経路200の外径が46mm、摩擦帯電経路200の内径が42mmの時、深さtを19mmとすれば、摩擦帯電経路200にかかる応力を充分に低減することができること見出した。余裕度を小さくとれば、深さtを12mmとしても摩擦帯電経路200の下流端にかかる応力はかなり緩和される。
In order to relieve the stress applied to the downstream end of the frictional charging path 200, the depth t may be increased, so that the connecting
摩擦帯電経路200の外枠203には、外周に沿って溝203cが形成されており、接続管503は、内部に摩擦帯電経路200を保持するための保持具513を備える。保持具513は接続管503の内部に固定されている。保持具513には、突起(凸部)513aが形成されており、突起513aは、溝203cと嵌合する形状である。したがって、摩擦帯電経路200は、サクションホース504と接続されて、接続管503から抜けないように保持された上で、周方向には回転自在となる。
A
また、摩擦帯電経路200の下流側の端をサクションホース504で包み込む構造なので、シール性が高く、第1帯電部201、第2帯電部202、外枠203を密着性の高い構造にしなくても空気が漏れず、超音波溶着やねじ止めなどをしなくてもよい。このため、摩擦帯電経路200の製造時間の短縮や、製造効率の向上、製造コストの低減などにより、利益率を向上することができる。
Further, since the downstream end of the friction charging path 200 is wrapped with the
図14は、この発明の実施形態1−2にかかる連結部505の断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view of the connecting
図14に示すように、衝突促進経路300の外枠303はサクションホース504の下流側の一端に覆われるように挿入された後、その他端から連結部505に挿入されている。衝突促進経路300の上流側の端を、サクションホース504で包み込む構造なので、シール性が高く、空気が漏れない(超音波溶着やねじ止めなどをしなくてもよい)。このため、製造時間の短縮や、製造効率の向上、製造コストの低減などにより、利益率を向上することができる。
As shown in FIG. 14, the
電動送風機567が駆動すると、ファン568により、吸い込みの気流が発生し、サクションホース504、連結部505より掃除機本体506に塵埃を含む空気が流入し、接続部562、集塵フィルター564、接続部565、ファン568、電動機本体569、HEPAフィルター570、排気口571、に向けて送風が行われる。このとき、吸気に含まれる塵埃は、接続管503の内部に配置された摩擦帯電経路200を通過するときに帯電されて凝集する。細塵、塵埃塊を含む空気は搬送される途中で気流が混合されながら搬送されるので、接触、吸引、吸着が行われ、本発明による塵埃塊が更に大きく成長する。
When the
大きく成長した塵埃塊は、集塵フィルター564の目の大きさより大きくなるので、集塵フィルター564に捕集される。帯電部を複数個所設けたり、細塵と帯電部の接触を多く出来るような構成を取れば、集塵塊は集塵フィルター564の目の大きさより大きくなるので、HEPAフィルター570は不要とすることができる。
Largely grown dust particles are larger than the size of the eyes of the
なお、ここで塵埃塊が集塵フィルター564の目の大きさよりも大きく成長されなかった場合は、フィルター564を通過することもある。このような場合は、HEPAフィルター570を設けて捕集してもよい。
Here, if the dust mass does not grow larger than the size of the eyes of the
以上の実施形態1−1と実施形態1−2とにおける摩擦帯電経路と衝突促進経路は、以下の実施形態1−Aから実施形態1−Cの摩擦帯電経路と衝突促進経路であってもよい。 The friction charging path and the collision acceleration path in the above embodiment 1-1 and embodiment 1-2 may be the friction charging path and the collision acceleration path in the following embodiments 1-A to 1-C. .
(実施形態1−A)
凝集させるべき塵埃が特定の物質から成る場合、特定の物質から成る塵埃を吸引して集塵する集塵装置であって、塵埃を空気とともに吸引する吸込口と、塵埃を空気の流れ、即ち気流にのせて下流側へ搬送する経路と、経路に連通し、気流を生じさせる駆動源と、経路に配され、空気と塵埃を分離し、塵埃を留める集塵部と、塵埃から分離された空気を外部に排出する吹出口と、を有する集塵装置において、経路の、集塵部よりも上流側に、塵埃を凝集させる塵埃凝集路が配され、塵埃凝集路は、上流部が摩擦帯電経路を成し、下流部が衝突促進経路を成す。
Embodiment 1-A
When the dust to be agglomerated is made of a specific substance, the dust collecting apparatus sucks and collects the dust made of the specific substance, and sucks the dust together with the air, and the dust flows into the air, that is, the air flow. A path to be transported downstream, a drive source that communicates with the path and generates an air flow, a dust collecting unit that is disposed in the path, separates air and dust, and holds the dust, and air separated from the dust In the dust collector having a blow-off port for discharging the dust to the outside, a dust aggregating path for aggregating dust is arranged upstream of the dust collecting part of the path, and the upstream part of the dust aggregating path is a frictional charging path The downstream part forms a collision promotion path.
なお、塵埃凝集路の上流部である、摩擦帯電経路は、上記特定の物質から成る塵埃の接触電位に対し十分大きい接触電位をもつ第1の材質により構成された第1摩擦帯電部と、上記特定の物質から成る塵埃の接触電位に対し十分小さい接触電位をもつ第2の材質により構成された第2摩擦帯電部と、を並列に配置して形成される。 The friction charging path, which is the upstream portion of the dust aggregation path, includes a first friction charging section made of a first material having a contact potential sufficiently large with respect to the contact potential of dust made of the specific substance, A second frictional charging portion made of a second material having a contact potential that is sufficiently smaller than the contact potential of dust made of a specific substance is arranged in parallel.
第1摩擦帯電部の構成は、第1の材質により形成された壁面と、その壁面から一体的に突出した第1の材質により形成された複数の突起と、から成る。また、第2摩擦帯電部の構成は、第2の材質により形成された壁面と、その壁面から一体的に突出した第2の材質により形成された複数の突起と、から成る。 The configuration of the first frictional charging unit includes a wall surface formed of a first material and a plurality of protrusions formed of the first material integrally projecting from the wall surface. The configuration of the second frictional charging unit includes a wall surface formed of the second material and a plurality of protrusions formed of the second material integrally projecting from the wall surface.
第1摩擦帯電部と第2摩擦帯電部とは、形状は同一であり、材質が異なる。例えば、第1摩擦帯電部と第2摩擦帯電部とは、どちらも、円筒を軸方向に半分にカットした形状の内壁に複数の突起を持つ形状となっており、それらがカット面にて接合されて1つの管を成し、摩擦帯電経路を成す。 The first friction charging unit and the second friction charging unit have the same shape and different materials. For example, both the first friction charging unit and the second friction charging unit have a shape having a plurality of protrusions on the inner wall of a shape obtained by cutting the cylinder in half in the axial direction, and these are joined at the cut surface. Thus, one tube is formed and a triboelectric charging path is formed.
また、塵埃凝集路の下流部である、衝突促進経路は、上記特定の物質から成る塵埃の接触電位に対し略同等の接触電位をもつ第3の材質により構成された壁面と、その壁面から一体的に突出した第3の材質により形成された複数の衝突促進部を備えている。衝突促進部は、第3の材質により形成された突起であり、空気の流れによりその下流側に強い渦が発生する形状を成す。 Further, the collision promoting path, which is the downstream part of the dust aggregation path, is integrally formed with a wall surface made of a third material having a contact potential substantially equivalent to the contact potential of dust made of the specific substance, and the wall surface. And a plurality of collision promoting portions formed of a third material that protrudes. The collision promoting portion is a protrusion formed of a third material, and has a shape in which a strong vortex is generated on the downstream side of the air flow.
例えば、凝集させるべき塵埃が、鉄粉の場合、例えば、第1の材質はポリプロピレン(PP)、第2の材質はナイロン(ポリアミド)、第3の材質は鉄といった組合せとすれば、本発明の効果を得ることができる。 For example, when the dust to be aggregated is iron powder, for example, if the first material is polypropylene (PP), the second material is nylon (polyamide), and the third material is a combination of iron, the present invention An effect can be obtained.
これにより、特定の物質からなる塵埃を効果的に凝集し、大きな塵埃塊にクラスタ化して、集塵部により集塵することができるので、従来に比べて、極めて集塵効率の高い塵埃凝集路を得ることができる。 As a result, dust of a specific substance can be effectively agglomerated, clustered into large dust masses, and collected by the dust collection part, so that the dust aggregation path with extremely high dust collection efficiency compared to the past Can be obtained.
このように、塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、流路内を流通する所定の塵埃に対して大きい接触電位を持つ材質によって形成されている第1摩擦帯電部と、流路内を流通する所定の塵埃に対して小さい接触電位を持つ材質によって形成されている第2摩擦帯電部とを有し、衝突促進経路は、流路内を流通する塵埃に対してほぼ同一の接触電位を持つ材質によって形成されている。 As described above, in the dust aggregation path, the friction charging path is circulated in the flow path and the first friction charging portion formed of a material having a large contact potential with respect to predetermined dust flowing in the flow path. And a second frictional charging portion formed of a material having a small contact potential with respect to the predetermined dust, and the collision promoting path has substantially the same contact potential with respect to the dust flowing in the flow path. It is formed by the material.
このようにすることにより、特定の物質からなる塵埃を効果的に凝集し、大きな塵埃塊にクラスタ化することができるので、従来に比べて、極めて凝集効率の高い塵埃凝集路を得ることができる。 By doing so, dust made of a specific substance can be effectively aggregated and clustered into a large dust lump, so that a dust aggregating path with extremely high agglomeration efficiency can be obtained compared to the conventional case. .
また、塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、摩擦帯電経路を形成する壁を有し、壁の内面上には突起が形成されている。 Further, in the dust aggregation path, the friction charging path has a wall that forms the friction charging path, and a protrusion is formed on the inner surface of the wall.
このようにすることにより、摩擦帯電経路内の気流を撹拌し、塵埃と摩擦帯電部との接触確率を増大させて、帯電する塵埃の数と、塵埃の帯電量とを増加させることができる。 By doing so, it is possible to agitate the airflow in the friction charging path and increase the contact probability between the dust and the friction charging portion, and to increase the number of dust to be charged and the charge amount of the dust.
また、塵埃凝集路においては、衝突促進経路は、衝突促進経路を形成する壁を有し、壁の内面上には突起が形成されている。 Further, in the dust aggregation path, the collision promoting path has a wall that forms the collision promoting path, and a protrusion is formed on the inner surface of the wall.
このようにすることにより、塵埃を効果的に衝突させることができる。 By doing in this way, dust can be collided effectively.
(実施形態1−B)
凝集させるべき塵埃が複数の物質から成る場合、複数の物質から成る塵埃を吸引して集塵する塵埃凝集路であって、本実施形態は第1の実施形態の塵埃凝集路に対して、構成する材質が異なる。
Embodiment 1-B
In the case where the dust to be aggregated is composed of a plurality of substances, the present invention is a dust aggregation path that sucks and collects dust consisting of a plurality of substances, and this embodiment is configured with respect to the dust aggregation path of the first embodiment Different materials.
即ち、塵埃凝集路の上流部である、摩擦帯電経路は、上記複数の物質から成る塵埃のうち、最大の接触電位をもつものよりも大きい接触電位をもつ第1の材質により構成された第1摩擦帯電部と、上記複数の物質から成る塵埃のうち、最小の接触電位をもつものよりも小さい接触電位をもつ第2の材質により構成された第2摩擦帯電部とを並列に配置して形成される。 That is, the triboelectric charging path, which is the upstream part of the dust aggregation path, is formed of the first material having a contact potential larger than that having the maximum contact potential among the dusts made of the plurality of substances. Formed by arranging in parallel a friction charging portion and a second friction charging portion made of a second material having a contact potential smaller than that having the minimum contact potential among the dusts made of the plurality of substances. Is done.
また、塵埃凝集路の下流部である、衝突促進経路は、上記複数の物質から成る塵埃の平均接触電位に対し略同一の接触電位をもつ第3の材質により構成された壁面と、その壁面から一体的に突出した第3の材質により形成された複数の衝突促進部を備えている。 The collision promoting path, which is the downstream part of the dust aggregation path, includes a wall surface made of a third material having substantially the same contact potential with respect to the average contact potential of dust composed of the plurality of substances, and the wall surface. A plurality of collision promoting portions formed of a third material protruding integrally are provided.
例えば、凝集させるべき塵埃が、複数の物質から成り、例えば、人などの皮膚、木綿などの綿埃、紙くず、で構成されているならば、例えば、第1の材質はポリプロピレン(PP)、第2の材質はナイロン(ポリアミド)、第3の材質はガラス繊維入り樹脂、といった組合せだと、本発明の効果を得ることができる。 For example, if the dust to be agglomerated is composed of a plurality of substances and is composed of, for example, human skin, cotton cotton dust, waste paper, for example, the first material is polypropylene (PP), The effect of the present invention can be obtained when the material of 2 is a combination of nylon (polyamide) and the third material is a resin containing glass fiber.
これにより、複数の物質から成る塵埃を効果的に凝集し、大きな塵埃塊にクラスタ化して、集塵部により集塵することができるので、従来に比べて、極めて集塵効率の高い塵埃凝集路を得ることができる。 As a result, dust consisting of multiple substances can be effectively agglomerated, clustered into large dust masses, and collected by the dust collection part. Can be obtained.
このように、塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、流路内を流通する複数の塵埃のうちで最大の接触電位を持つ塵埃よりも大きい接触電位を持つ材質によって形成されている第1摩擦帯電部と、流路内を流通する複数の塵埃のうちで最小の接触電位を持つ塵埃よりも小さい接触電位を持つ材質によって形成されている第2摩擦帯電部とを有し、衝突促進経路は、流路内を流通する塵埃の平均接触電位に対してほぼ同一の接触電位をもつ材質で形成されている。 As described above, in the dust aggregation path, the friction charging path is formed of a material having a contact potential larger than that of the dust having the maximum contact potential among the plurality of dusts flowing through the flow path. A charging portion and a second friction charging portion formed of a material having a contact potential smaller than dust having a minimum contact potential among a plurality of dusts flowing through the flow path, and the collision promoting path is It is formed of a material having substantially the same contact potential with respect to the average contact potential of dust flowing in the flow path.
このようにすることにより、複数の物質から成る塵埃を効果的に凝集し、大きな塵埃塊にクラスタ化することができるので、従来に比べて、極めて凝集効率の高い塵埃凝集路を得ることができる。 By doing so, dust composed of a plurality of substances can be effectively aggregated and clustered into a large dust mass, so that it is possible to obtain a dust aggregation path with extremely high agglomeration efficiency as compared with the prior art. .
またこのようにすることにより、凝集させる塵埃の組成が不明の場合においても、塵埃を効果的に凝集し、大きな塵埃塊にクラスタ化させることができるので、従来に比べて、極めて凝集効率の高い塵埃凝集路を得ることができる。 In addition, in this way, even when the composition of the dust to be aggregated is unknown, the dust can be effectively aggregated and clustered into a large dust mass, so that the aggregation efficiency is extremely high compared to the conventional case. A dust aggregation path can be obtained.
また、塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、摩擦帯電経路を形成する壁を有し、壁の内面上には突起が形成されている。 Further, in the dust aggregation path, the friction charging path has a wall that forms the friction charging path, and a protrusion is formed on the inner surface of the wall.
このようにすることにより、摩擦帯電経路内の気流を撹拌し、塵埃と摩擦帯電部との接触確率を増大させて、帯電する塵埃の数と、塵埃の帯電量とを増加させることができる。 By doing so, it is possible to agitate the airflow in the friction charging path and increase the contact probability between the dust and the friction charging portion, and to increase the number of dust to be charged and the charge amount of the dust.
また、塵埃凝集路においては、衝突促進経路は、衝突促進経路を形成する壁を有し、壁の内面上には突起が形成されている。 Further, in the dust aggregation path, the collision promoting path has a wall that forms the collision promoting path, and a protrusion is formed on the inner surface of the wall.
このようにすることにより、塵埃を効果的に衝突させることができる。 By doing in this way, dust can be collided effectively.
(実施形態1−C)
凝集させるべき塵埃の組成が不明の場合、複数の物質から成る塵埃を吸引して集塵する塵埃凝集路であって、本実施形態は第1の実施形態の塵埃凝集路に対して、構成する材質が異なる。
Embodiment 1-C
When the composition of the dust to be aggregated is unknown, the present embodiment is a dust aggregation path that sucks and collects dust composed of a plurality of substances, and this embodiment is configured with respect to the dust aggregation path of the first embodiment. The material is different.
即ち、塵埃凝集路の上流部である摩擦帯電経路は、摩擦帯電経路に使用しうる材質のうち、最大の接触電位をもつ第1の材質により構成された第1摩擦帯電部と、摩擦帯電経路に使用しうる材質のうち、最小の接触電位をもつ第2の材質により構成された第2摩擦帯電部とを並列に配置して形成される。 That is, the friction charging path that is the upstream portion of the dust aggregation path includes a first friction charging section that is made of the first material having the maximum contact potential among the materials that can be used for the friction charging path, and the friction charging path. Among the materials that can be used, the second frictional charging portion made of the second material having the minimum contact potential is arranged in parallel.
また、塵埃凝集路の下流部である衝突促進経路は、上記第1の材質の接触電位と第2の材質の接触電位との平均の接触電位をもつ第3の材質により構成された壁面と、その壁から一体的に突出した第3の材質により形成された複数の衝突促進部を備えている。 Further, the collision promoting path which is the downstream part of the dust aggregation path has a wall surface made of a third material having an average contact potential of the contact potential of the first material and the contact potential of the second material, A plurality of collision promoting portions formed of a third material integrally projecting from the wall are provided.
例えば、第1の材質は、ポリテトラフルオロエチレン、第2の材質は硝子、第3の材質はアルミニウムといった組合せとすれば、本発明の効果を得ることができる。 For example, if the first material is polytetrafluoroethylene, the second material is glass, and the third material is aluminum, the effects of the present invention can be obtained.
これにより、集塵する塵埃の組成が不明の場合においても、塵埃を効果的に凝集し、大きな塵埃塊にクラスタ化することができるので、従来に比べて、極めて凝集効率の高い塵埃凝集路を得ることができる。 As a result, even when the composition of the dust to be collected is unknown, the dust can be effectively aggregated and clustered into a large dust mass. Obtainable.
このように、塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、流路内を流通する複数の塵埃のうちで最大の接触電位を持つ塵埃よりも大きい接触電位を持つ材質によって形成されている第1摩擦帯電部と、流路内を流通する複数の塵埃のうちで最小の接触電位を持つ塵埃よりも小さい接触電位を持つ材質によって形成されている第2摩擦帯電部とを有し、衝突促進経路は、流路内を流通する塵埃の平均接触電位に対してほぼ同一の接触電位をもつ材質で形成されている。 As described above, in the dust aggregation path, the friction charging path is formed of a material having a contact potential larger than that of the dust having the maximum contact potential among the plurality of dusts flowing through the flow path. A charging portion and a second friction charging portion formed of a material having a contact potential smaller than dust having a minimum contact potential among a plurality of dusts flowing through the flow path, and the collision promoting path is It is formed of a material having substantially the same contact potential with respect to the average contact potential of dust flowing in the flow path.
このようにすることにより、複数の物質から成る塵埃を効果的に凝集し、大きな塵埃塊にクラスタ化することができるので、従来に比べて、極めて凝集効率の高い塵埃凝集路を得ることができる。 By doing so, dust composed of a plurality of substances can be effectively aggregated and clustered into a large dust mass, so that it is possible to obtain a dust aggregation path with extremely high agglomeration efficiency as compared with the prior art. .
またこのようにすることにより、凝集させる塵埃の組成が不明の場合においても、塵埃を効果的に凝集し、大きな塵埃塊にクラスタ化させることができるので、従来に比べて、極めて凝集効率の高い塵埃凝集路を得ることができる。 In addition, in this way, even when the composition of the dust to be aggregated is unknown, the dust can be effectively aggregated and clustered into a large dust mass, so that the aggregation efficiency is extremely high compared to the conventional case. A dust aggregation path can be obtained.
また、塵埃凝集路においては、摩擦帯電経路は、摩擦帯電経路を形成する壁を有し、壁の内面上には突起が形成されている。 Further, in the dust aggregation path, the friction charging path has a wall that forms the friction charging path, and a protrusion is formed on the inner surface of the wall.
このようにすることにより、摩擦帯電経路内の気流を撹拌し、塵埃と摩擦帯電部との接触確率を増大させて、帯電する塵埃の数と、塵埃の帯電量とを増加させることができる。 By doing so, it is possible to agitate the airflow in the friction charging path and increase the contact probability between the dust and the friction charging portion, and to increase the number of dust to be charged and the charge amount of the dust.
また、塵埃凝集路においては、衝突促進経路は、衝突促進経路を形成する壁を有し、壁の内面上には突起が形成されている。 Further, in the dust aggregation path, the collision promoting path has a wall that forms the collision promoting path, and a protrusion is formed on the inner surface of the wall.
このようにすることにより、塵埃を効果的に衝突させることができる。 By doing in this way, dust can be collided effectively.
以上に示された実施形態の摩擦帯電経路と衝突促進経路については、それぞれ、以下の実施形態2−1から実施形態2−8が適用される。 The following Embodiment 2-1 to Embodiment 2-8 are applied to the friction charging path and the collision acceleration path of the embodiment shown above, respectively.
(実施形態2−1)
図15は実施形態2−1の摩擦帯電経路の要部を透視した斜視図であり、図16は実施形態2−1の塵埃凝集路の要部を示す正面図、図17は、実施形態2−1の塵埃凝集路の側断面を示す図である。
(Embodiment 2-1)
FIG. 15 is a perspective view of the essential part of the frictional charging path of the embodiment 2-1. FIG. 16 is a front view showing the essential part of the dust aggregation path of the embodiment 2-1, and FIG. It is a figure which shows the side cross section of the dust aggregation path of -1.
図15から図17に示すように、本発明の実施形態2−1においては、複数の突起113が流路111の壁112の内面上に設けられている。突起113は、流れ方向の長さ:JM=(1/4)D、三角錐高さ:NM=(1/16)Dの三角錐状突起により形成されている。
As shown in FIGS. 15 to 17, in Embodiment 2-1 of the present invention, a plurality of
実施形態2−1の摩擦帯電経路110によると、突起113により、双子渦が生ずる。1つの突起113により生ずる双子渦は、突起が大きい場合に比べると強度は弱くなるが、その分突起113の個数を多く設定しているため、略同様の攪乱を流れに与えることができる。
According to the
被凝集粒子の大きさがミクロンオーダーのものに集中しているような場合、径がDの流路111の壁面から(1/8)Dまでの位置において特に被凝集粒子の分布密度が高くなる現象が見られるが、実施形態2−1の複数かつ多段に配置された突起113は、高さが(1/16)Dに設定されているため、特に被凝集粒子の分布密度が高くなる流路111の壁112から(1/8)Dまでの距離の位置のうち、積極的に攪乱を与えることができるのは約半分の領域のみに限られる。
When the size of the aggregated particles is concentrated in the micron order, the distribution density of the aggregated particles is particularly high at a position from the wall surface of the
実施形態2−1の突起113には、次のような利点がある。即ち、突起113の高さは、(1/16)Dに設定されており、圧力損失が格段に小さくなる。
The
さらに、実施形態2−1の突起113の高さは、(1/16)Dに設定されているため、突起113により発生する双子渦が摩擦帯電経路110の流路111の壁112に発達する速度の境界層に影響を与え、境界層厚みを薄くする効果が得られる。
Furthermore, since the height of the
一般に、流路の壁面部近傍には、流路内部を流通する流体の粘性により、速度の境界層ができる。境界層内部の流速は、流路中央部に比べて風速が遅く、その領域は流れに対する抵抗が大きい。即ち、境界層が発達して境界層の厚みが厚くなると、それだけ流れやすい領域の面積が減少し、見かけ上、流路の断面積が小さくなったような挙動を示す。従って、境界層が発達して境界層の厚みが厚くなると、その流路の圧力損失は増大する。 In general, a velocity boundary layer is formed in the vicinity of the wall surface of the flow path due to the viscosity of the fluid flowing through the flow path. The flow velocity inside the boundary layer has a slower wind speed than the central part of the flow path, and the region has a large resistance to flow. That is, as the boundary layer develops and the boundary layer becomes thicker, the area of the region that easily flows is reduced, and the behavior of the cross-sectional area of the channel is apparently reduced. Therefore, when the boundary layer develops and the boundary layer becomes thicker, the pressure loss in the flow path increases.
実施形態2−1の突起113により発生する双子渦は、渦のスケールが小さく、また、より壁面部近傍に発生するため、突起113により発生する双子渦が上記の境界層の発達を抑制し、そのため、流路壁面の流れに対する抵抗が小さくなり、流路111の圧力損失が大幅に低下する。
The twin vortex generated by the
例えば、流路111の径DがD=40mm、流れの代表流速が25m/秒、常温常圧の場合、実験結果によると、(乱れ発生部による圧力損失)<(乱れ発生部による境界層の発達抑制効果)となり、多数の突起113が存在するにもかかわらず、突起のない流路よりも圧力損失が小さい摩擦帯電経路110が得られた。
For example, when the diameter D of the
また、摩擦帯電経路110を流通する流体に、異物その他が混入していた場合においても、突起113は高さが低いため、異物がより一層引っ掛かりにくい。
Further, even when foreign matter or the like is mixed in the fluid flowing through the
従って、実施形態2−1の摩擦帯電経路110を用いれば、多数の双子渦の攪乱により、十分な凝集性能を得ながら、さらに、管路摩擦抵抗を低減することができるため、圧力損失を大幅に低減した摩擦帯電経路110を得ることができる。また、例えば、流れに異物その他が混入する可能性のある場合においても、異物が突起113に引っ掛かってつまるといった不具合を略完全に防止することができるため、極めて信頼性の高い摩擦帯電経路110を得ることができる。
Therefore, if the
また、突起113を構成する各辺に1mmのアールを形成することで、大幅にごみ詰まりを低減することができる。さらに、鋭角的な溝を排除することでメンテナンス性能のよい塵埃凝集路を形成することができる。
Further, by forming a 1 mm radius on each side constituting the
(実施形態2−2)
図18は、実施形態2−2の衝突促進経路の要部を透視した斜視図であり、図19は実施形態2−2の塵埃凝集路の要部を示す正面図、図20は、実施形態2−2の塵埃凝集路の側断面を示す図である。
(Embodiment 2-2)
FIG. 18 is a perspective view of the essential part of the collision promoting path of the embodiment 2-2, FIG. 19 is a front view showing the essential part of the dust aggregation path of the embodiment 2-2, and FIG. 20 is the embodiment. It is a figure which shows the side cross section of the dust aggregation path of 2-2.
図18から図20に示すように、実施形態2−2の衝突促進経路100においては、複数の突起103が流路101の壁102の内面上に設けられている。それぞれの突起103は三角錐状突起により形成されている。上流側から投影すると、複数の突起103は互いに重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起103は、一定の間隔をあけられて配置されている。また、流れ方向に垂直な方向の面内に、複数の突起103が配置されない配列でもよい。
As shown in FIGS. 18 to 20, in the
実施形態2−2の衝突促進経路100によると、突起103により双子渦が生ずる。但し、突起103の個数が少なく、また、上流側から投影すると、複数の突起103は互いに重なり合わない配列になっているため、流路101の壁102に沿って流通する流れの多くは突起103に一度だけ出会い、突起103と突起103の間を流通する流れは、突起103に一度も出会わない。故に、実施形態2−2の衝突促進経路100においては、流れに与えることができる攪乱は大幅に低下する。
According to the
しかしながら、実施形態2−2の衝突促進経路100は、成型方法が極めて容易となる利点がある。すなわち、上流側から投影すると、複数の突起103は互いに重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起103は、一定の間隔をあけられて配置されているため、例えば、衝突促進経路100を樹脂成型する場合、衝突促進経路100の上流側を金型の可動側に設定し、衝突促進経路100の下流側を金型の固定側に設定し、金型を構成すれば、複雑な金型構成を必要とせず、衝突促進経路100を一体で成型することができる。
However, the
また、衝突促進経路100内を流通する流体に、例えば流路101の断面と同程度の面積を持つ板状の異物(例えば牛乳キャップといったもの)その他が混入していた場合、流れ方向に垂直な方向の面内に、複数の乱れ発生部が配置していると、流路の断面と同程度の面積を持つ板状の異物の端部が同時に複数の突起に引っ掛かる可能性が高く、そのため塵埃凝集路の内部に異物がつまってしまうといった不具合が生ずる可能性があるが、実施形態2−2においては、突起103は流れ方向に垂直な方向の面内に、複数の突起103が配置されない配列に設定されるため、流路101の断面と同程度の面積を持つ板状の異物その他は引っ掛かりにくい。
Further, when a plate-like foreign material (for example, a milk cap, etc.) having the same area as the cross section of the
従って、実施形態2−2の衝突促進経路100を用いれば、極めて成形性が良いとともに、例えば、流れに流路の断面と同程度の面積を持つ板状の異物その他が混入する可能性のある場合には、異物が乱れ発生部に引っ掛かってつまるといった不具合を未然に防止することができる。このようにして、極めて高い成形性と極めて高い信頼性の両方を同時に有する塵埃凝集路を得ることができる。
Therefore, if the
図21から図25は、実施形態2−2にかかる突起の他の配列を模式的に示す図である。(A)流路方向に垂直な方向に見た図と、(B)その流れの上流側から投影した模式図である。 FIGS. 21 to 25 are diagrams schematically illustrating another arrangement of the protrusions according to the embodiment 2-2. (A) The figure seen in the direction perpendicular | vertical to a flow-path direction, (B) The schematic diagram projected from the upstream of the flow.
図21に示すように、流れ方向に垂直な方向の面の周上に、複数の突起103が配置されるが、それぞれの突起は互いに近い箇所、円筒状の流路の場合には、望ましくは90°程度の範囲に、流れ方向に垂直な方向の面内に配置された複数の突起103が集まっていれば、極めて高い成形性と極めて高い信頼性の両方を同時に得られる。
As shown in FIG. 21, a plurality of
図22に示すように、隣り合う突起103が互いに重ならないように多少ずらして配置し、突起によって生じる異物のつまりを防止したものや、さらに同様の効果を得るものとして、図23のように、突起をいくつかグループに分けて、そのグループを互いに流路方向にずらして配置したものや、図24と図25のように鋸歯状配列が例示できる。これらはいずれも極めて高い成形性が得られる。
As shown in FIG. 23, as shown in FIG. 23, the
図26は、実施形態2−2の塵埃凝集路における隣接した突起の配置を示す図である。 FIG. 26 is a diagram illustrating the arrangement of adjacent protrusions in the dust aggregation path of the embodiment 2-2.
図26に示すように、流れ方向と平行な方向から見た投影面内に突起103が重ならないように配置したとき、隣り合う突起103の距離を距離Wとすると、次の式によりWを表すことができる。
As shown in FIG. 26, when the
W=2α+γtanβ (ただしα、β、γは任意の正の整数)
突起103においてα、βをそれぞれ3mm以上、γ(mm)を任意の数とする。
W = 2α + γ tan β (where α, β, γ are any positive integers)
In the
気流に平行な方向Sに分離した金型を用いて衝突促進経路100を作製すると、流路101と突起103を一度に成型することができる。このようにすることにより、成型コストを大幅に削減することができる。突起103間の距離については、最低限W(mm)確保することによって、気流に垂直となる投影面内に突起が互いに重なり合わないように配置し、また、突起と突起の間に入る金型の強度を確保することができる。
When the
(実施形態2−3)
図27は、この発明の実施形態2−3の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部を示す斜視図、図28は実施形態2−3の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部を示す正面図、図29は、実施形態2−3の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の側断面を示す図である。
(Embodiment 2-3)
FIG. 27 is a perspective view showing a main part of the frictional charging path and / or the collision acceleration path according to Embodiment 2-3 of the present invention, and FIG. 28 shows the essential part of the frictional charging path and / or the collision acceleration path according to Embodiment 2-3. FIG. 29 is a diagram showing a side cross-section of the frictional charging path and / or the collision promoting path of the embodiment 2-3.
図27から図29に示すように、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40は、流路41と、壁42と、渦発生手段として複数の突起43とを備える。流路41は、円筒状の壁42によって形成されている。突起43は、翼形状の突起である。突起43の形状は、流路41の流れ方向に垂直な面における流路幅の代表長さ(正方形流路の場合は一辺の長さ、円形流路の場合は直径)をDとして、翼弦長C=(3/8)D、食違角(翼弦と流れ方向の成す角)が上流側から下流側に見て反時計回りに22.5°、最大そり位置が前縁より0.65C位置、下流側に凸、高さh=(1/8)Dの形状をなす。突起43の配置は、流れ方向に垂直な方向の同一面に、等間隔で6個、つまり、円管状の流路41の壁42の内面に60°おきに設置されている。
As shown in FIGS. 27 to 29, the frictional charging path and / or the
図30は、実施形態2−3の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路における突起の周囲の気体の流れを模式的に示す図である。 FIG. 30 is a diagram schematically illustrating the gas flow around the protrusions in the frictional charging path and / or the collision acceleration path of the embodiment 2-3.
図30(A)に示すように、翼形状を呈する突起43の凹側面に沿う流れの流速V1は、突起43への流れの衝突のため、せき止められて、流路41内を流通する流体の流速に対しやや遅くなる。逆に、突起43の凸側面に沿う流れの流速V2は、流路内を流通する流体の流速に対しやや速くなる。そのため、図30(B)に示すように、突起43の周囲において、流路41内を流通する流体の流速を基準とした相対速度を考えると、凸側面においては流路41の上流側から下流側へ、凹側面においては流路41の下流側から上流側へ、突起43の周りを回転する循環V3が生ずる。
As shown in FIG. 30A, the flow velocity V1 of the flow along the concave side surface of the
図31は、突起の周囲に生じる渦を模式的に示す図である。 FIG. 31 is a diagram schematically showing vortices generated around the protrusions.
図31に示すように、図30(B)に示す突起43の周囲の循環V3により、翼形状を呈する突起43の翼端部から強い馬蹄渦V4が発生し、その馬蹄渦V4は突起43の下流側の流路41の壁42に沿って下流へ移動する。この馬蹄渦V4は突起43の下流を流通する流れに強い旋回を与える。
As shown in FIG. 31, a strong horseshoe vortex V4 is generated from the wing tip of the
実施形態2−3の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40においては、突起43の翼高さhは、h=(1/8)Dであるので、馬蹄渦V4の発生直後の馬蹄渦V4の直径は、流路41内を流通する流体の流速にもよるが、(1/8)Dか、またはそれよりもやや大きいサイズになる。前述のように被凝集粒子の大きさがミクロンオーダーに集中しているような場合、径がDの流路41の壁42の内面からの距離が(1/8)Dまでの位置において特に被凝集粒子の分布密度が高くなる現象が見られるので、突起43は、特に被凝集粒子の分布密度が高くなる流路41の壁42から(1/8)Dまでの位置を、馬蹄渦V4によって積極的に攪拌するように設定されている。
In the frictional charging path and / or the
このように、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40においては、突起43は、壁42からの高さが、流路41の気体が流れる方向に垂直な断面の代表長さの八分の一であることにより、異物が突起43に引っかかりにくくなる。
Thus, in the frictional charging path and / or the
図32は、本発明の実施形態2−3の突起により発生する渦の様子を模式的に示した図である。図32(A)は、流路を正面から見た図であり、図32(B)は、流路を側面から見たときの図である。 FIG. 32 is a diagram schematically showing the state of vortices generated by the protrusions according to Embodiment 2-3 of the present invention. FIG. 32A is a view of the flow path as viewed from the front, and FIG. 32B is a view of the flow path as viewed from the side.
図32に示すように、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40においては、気体Pが流路41内に流入すると、流路41の壁42の内面に、6か所に突起43を等間隔に設置しているので、流路41の壁42の内面近傍に6本の同一回転方向の馬蹄渦V4が略等間隔に生ずる。また、隣合う渦同士は同一方向に回転しているため、渦と渦の接面における流れは、流れ方向に垂直な面における流線ベクトルを考えると、一方は流路中央部から壁面部へ向かう方向、他方は流路壁面部から中央部へ向かう方向となり、衝突しあう方向となるため、それぞれの渦の流れに運ばれる微細塵は、より衝突確率が高められる。
As shown in FIG. 32, in the triboelectric charging path and / or the
このように、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40においては、突起43が複数配置されていることにより、流路41内に多数の渦を発生させて、塵埃凝集の効果を高めることができる。
As described above, in the frictional charging path and / or the
このように、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40においては、渦発生手段は突起43を含み、突起43は、突起43の周囲を通過する気体の速度を不均一にするように壁42の内面から突出して形成されている。
Thus, in the triboelectric charging path and / or the
このようにすることにより、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40を流通する塵埃は、塵埃が気流によって流路41内に導かれる段階と、塵埃が直進する気流によって流路41内部を搬送される段階と、塵埃が流路41の壁42から突出した突起43の下流に生ずる渦流に巻き込まれて流通する段階と、複数の塵埃が渦流により互いに衝突する段階と、衝突した複数の塵埃が塵埃塊(クラスタ)を形成する段階と、塵埃塊が気流によって流路41内部を搬送される段階を順次経る。
By doing so, the dust flowing through the frictional charging path and / or the
このようにすることにより、簡単な構造で、塵埃中の粒子どうしの衝突回数を増加させて凝集を促し、粒子数を低減させるとともに見かけ上の粒子径を大きくすることが可能な摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40を提供することができる。
In this way, the triboelectric charging path capable of increasing the number of collisions between particles in dust and promoting aggregation by reducing the number of particles and increasing the apparent particle size with a simple structure. A
(実施形態2−4)
図33は、この発明の実施形態2−4の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部を示す斜視図、図34は実施形態2−4の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部を示す正面図、図35は、実施形態2−4の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路を示す側断面図である。
(Embodiment 2-4)
FIG. 33 is a perspective view showing the main part of the frictional charging path and / or the collision acceleration path of the embodiment 2-4 of the present invention, and FIG. 34 shows the essential part of the frictional charging path and / or the collision acceleration path of the embodiment 2-4. FIG. 35 is a side sectional view showing a frictional charging path and / or a collision promoting path according to Embodiment 2-4.
図33から図35に示すように、実施形態2−4の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路50においては、実施形態2−3の突起43に替えて、突起53が設けられている。1つの突起53は、実施形態2−3の突起43と同一形状の翼形状突起により形成されているが、配置が異なる。
As shown in FIGS. 33 to 35, in the frictional charging path and / or the
摩擦帯電経路および/または衝突促進経路50においては、流路方向に隣り合う2つの突起53が、流れの上流側から下流側に向かって、階段状に配置される。階段状に配置された2つの突起53は、上流側から見て一部が重なって配置される、すなわち、上流側に配置された突起53の終端から下流に気流の仮想線を描くと、仮想線が下流側に配置された突起53に交差するように配置される。実施形態2−4の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路50のその他の部分は、実施形態2−3の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40と同様である。
In the frictional charging path and / or the
実施形態2−4の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路50においては、上流側に配置された突起53において発生した馬蹄渦V5を、下流側に配置された突起53において、さらに増強することにより、より強い馬蹄渦V6が生成される。渦は下流に移動するに従って徐々に減衰するが、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路50において生成する渦は、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40において生成する渦よりも渦の強度が強いので、渦が減衰するまでの距離(到達距離)が長く、より下流にまで渦の影響を及ぼすことができる。流路51の壁52の内面近傍には、6本の同一回転方向の馬蹄渦が略等間隔に生ずる。
In the frictional charging path and / or the
図36は、実施形態2−4の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路における突起の周囲の気体の流れを模式的に示す図である。 FIG. 36 is a diagram schematically illustrating the flow of gas around the protrusions in the frictional charging path and / or the collision acceleration path of the embodiment 2-4.
図36に示すように、2つの突起53を階段状に配置しているため、上流側で発生した馬蹄渦V5は、下流側の突起53によって生じる渦に取り込まれて、効果的に強い馬蹄渦V6を生成できる。
As shown in FIG. 36, since the two
さらに、隣合う渦同士は同一方向に回転しているため、渦と渦の接面における流れは、流れ方向に垂直な面における流線ベクトルを考えると、一方は流路中央部から壁面部へ向かう方向、他方は流路壁面部から中央部へ向かう方向となる。このように、流れどうしが衝突しあう方向となるため、それらの流れに運ばれる微細塵は、より衝突確率が高められる。 Furthermore, since adjacent vortices rotate in the same direction, the flow at the contact surface between the vortex and the vortex is considered to be a streamline vector in a plane perpendicular to the flow direction. The other direction is the direction from the channel wall surface to the center. In this way, since the flows collide with each other, the collision probability of the fine dust carried in the flows is further increased.
従って、実施形態2−4の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路50を用いれば、より強い渦を生成できるので、渦の到達距離が長く、その分、流れにより運ばれる微細塵の衝突確率がより高められるので、塵埃の凝集能力は大幅に高められる。また、実施形態2−3の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40よりも、流れの摩擦が低減されるので、より圧力損失を低減することができる。
Therefore, if the triboelectric charging path and / or the
なお、実施形態2−4の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路50によれば、圧力損失は実施形態2−3の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40と同等でありながら、微細塵の衝突確率は実施形態2−3の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40に対して約30%向上するため、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路50によると、さらに高性能の塵埃凝集路を得ることができる。
In addition, according to the friction charging path and / or the
(実施形態2−5)
図37は、この発明の実施形態2−5の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部を示す斜視図、図38は実施形態2−5の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部を示す正面図、図39は、実施形態2−5の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路を示す側断面図である。
Embodiment 2-5
FIG. 37 is a perspective view showing the main part of the frictional charging path and / or the collision acceleration path of Embodiment 2-5 of the present invention, and FIG. 38 shows the essential part of the frictional charging path and / or the collision acceleration path of Embodiment 2-5. FIG. 39 is a side sectional view showing the frictional charging path and / or the collision promoting path of the embodiment 2-5.
図37から図39に示すように、実施形態2−5の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路60においては、実施形態2−4の突起53に替えて、突起63a、突起63b、突起63c、突起63dが設けられている。突起(63a、63b、63c、63d)は、突起53と同一形状の翼形状突起により形成されており、設置個数も同一であるが、隣合う突起63aと突起63c、突起63bと突起63dは、食違角(翼弦と流れ方向の成す角)が互いに逆になるように配置されている。すなわち、突起(63a、63b、63c、63d)は、凹部を形成するように湾曲した形状を有し、気体の流れる方向に交差する方向において隣り合う二つの突起は、それぞれ二つの凹部が互いに対向するように配置されている。流路61内の壁62においては、気流の方向と垂直に交差する断面の周の方向には、3つの突起63aを、食違角が上流側から下流側に見て時計回りに22.5°になるように等間隔に配置し、その3つの突起63aのそれぞれの間に、3つの突起63cを、食違角が上流側から下流側に見て反時計回りに22.5°になるように配置する。また、突起63aと突起63cの下流側に、気流の方向と垂直に交差する断面の周の方向に、3つの突起63bを、食違角が上流側から下流側に見て時計回りに22.5°になるように等間隔に配置し、その3つの突起63bのそれぞれの間に、3つの突起63dを、食違角が上流側から下流側に見て反時計回りに22.5°になるように配置する。気流の流れる方向に沿っては、突起63aの下流側に突起63bを配置し、突起63cの下流側に突起63dを配置する。4つの突起は、突起63aと突起63cの凹部どうしの間の距離が、突起63bと突起63dの凹部どうしの間の距離よりも大きくなるように配置されている。
As shown in FIGS. 37 to 39, in the frictional charging path and / or the
実施形態2−5の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路60においては、それぞれの突起(63a、63b、63c、63d)においては、実施形態2−3の突起43と同様の馬蹄渦が発生し、馬蹄渦がその下流側の流路61の壁62に沿って下流へ移動するため、突起の下流を流通する流れに強い旋回を与える。
In the frictional charging path and / or the
図40は、実施形態2−5の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の突起の周囲に発生する渦の様子を模式的に示す図である。 FIG. 40 is a diagram schematically illustrating the state of vortices generated around the protrusions of the frictional charging path and / or the collision promoting path of the embodiment 2-5.
図40に示すように、実施形態2−5の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路60の流路61内においては、12個の突起を、それぞれが互い違いの方向を向くように配置している。そのため、流路61の壁62の内面近傍において、隣合う渦同士がそれぞれ逆方向に回転する、6本の馬蹄渦V7が生ずる。上流側の突起63aと突起63cで発生した馬蹄渦V7は、下流側の突起63bと突起63dの間を流れる気流に取り込まれ、強い馬蹄渦V8を生成する。さらに、突起63bと突起63dを互い違いに配置しているため、下流側の突起63bと突起63dで生成された渦がそれぞれ強めあうように働くため、より強い馬蹄渦V8を生成することができる。
As shown in FIG. 40, in the frictional charging path and / or the
また、隣合う渦同士はそれぞれ逆方向に回転しているため、渦と渦の接面における流れは、流れ方向に垂直な面における流線ベクトルを考えると、一方が流路中央部から壁面部へ向かう方向ならば他方も同方向の流れとなり、一方が流路壁面部から中央部へ向かう方向ならば他方も同方向の流れとなるので、スムーズに合流する方向となり、流れの粘性による摩擦抵抗が減少する。そのため、実施形態2−5の流路61においては、実施形態2−4の流路51に比べて、渦による圧力損失が低減する。
Since adjacent vortices rotate in opposite directions, the flow at the contact surface between the vortex and the vortex is considered to be a streamline vector in a plane perpendicular to the flow direction. If the direction is toward the center, the other will be in the same direction, and if one is toward the center from the channel wall, the other will be in the same direction. Decrease. Therefore, in the
このように、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路60においては、突起(63a、63b、63c、63d)は、凹部を形成するように湾曲した形状を有し、気体の流れる方向に交差する方向において隣り合う二つの突起は、それぞれ二つの凹部が互いに対向するように配置されている。このようにすることにより、隣り合う突起で生成された渦は、互いに逆方向に回転しながら下流に進む。そのため、隣り合う渦と渦との接面においては、これらの渦を形成している気流は、同じ方向に進む流れとなる。したがって、隣り合う突起で生成された渦は、スムーズに合流し、流れの粘性による摩擦抵抗が減少する。このようにして、流路61内の圧力損失を減少することができる。
Thus, in the frictional charging path and / or the
従って、実施形態2−5の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路60を用いれば、実施形態2−3の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40よりも、流れの摩擦が低減されるので、より圧力損失を低減することができる。なお、流れの摩擦による微細塵の衝突確率は実施形態2−3の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40に対して約5%低下するが、圧力損失は実施形態2−3の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40に対して約10%低下するため、実施形態2−5によると、実施形態2−3の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路40よりもさらに高いパフォーマンスの摩擦帯電経路および/または衝突促進経路60を得ることができる。
Therefore, if the friction charging path and / or the
(実施形態2−6)
図41は、この発明の実施形態2−6の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部を透視した斜視図であり、図42は、実施形態2−6の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部を示す正面図である。
Embodiment 2-6
FIG. 41 is a perspective view of a main portion of the frictional charging path and / or the collision promoting path of the embodiment 2-6 of the present invention, and FIG. 42 is a perspective view of the frictional charging path and / or the collision of the embodiment 2-6. It is a front view which shows the principal part of a promotion path | route.
図41と図42に示すように、この発明の実施形態2−6の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路70においては、実施形態2−3の突起43に替えて、流路71の壁72の内面に、複数の突起73aと突起73bが設けられている。突起73aと突起73bは、底面が三角形の突起である。
As shown in FIGS. 41 and 42, in the triboelectric charging path and / or the
図43は、実施形態2−6の突起を示す図である。図43(A)は、突起の底面図、図43(B)は、突起の側面図、図43(C)は、突起の正面図である。流路の上流側を正面とする。 FIG. 43 is a diagram illustrating the protrusions of the embodiment 2-6. 43A is a bottom view of the protrusion, FIG. 43B is a side view of the protrusion, and FIG. 43C is a front view of the protrusion. The upstream side of the flow path is the front.
図43に示すように、突起73aの底面部△EFGの各辺の長さがEF:FG:GE=1:2:√3となる直角三角形を成し、直角三角形の各頂角のうち、30°を成す角Gが、流れの上流側に配置され、60°と90°の角に挟まれる辺EFは、流れ方向に対して垂直になるように配置されて、突起73aの底面部△EFGが流路71の壁72の内面と接合されている。突起73aの残りの一つの頂点Iは、壁72から流路71内に突出するように形成されている。
As shown in FIG. 43, the length of each side of the bottom surface portion ΔEFG of the
突起73aは、流路71の流れ方向に垂直な面における流路幅の代表長さ(正方形流路の場合は一辺の長さ、円形流路の場合は直径)をDとすると、流れ方向の長さGE=(3/8)D、流れ方向と斜辺のなす角が、上流側から下流側に見て時計回りに30°、突起73aの高さhがh=(1/8)Dである形状をなしている。突起73aに隣り合う突起73bにおいては、流れ方向と斜辺のなす角は上流側から下流側に見て反時計回りに30°である。流路71の壁72上では、4つの突起73aが等間隔に配置され、4つの突起73aのそれぞれの間に突起73bが4つ配置されて、突起73aと突起73bがいわゆる互い違いの方向を向けて配置されている。
The
図44は、実施形態2−6の突起の周囲の気流の様子を模式的に示す図である。 FIG. 44 is a diagram schematically illustrating the state of airflow around the protrusions of the embodiment 2-6.
図44に示すように、突起73aの斜辺GIに沿う流れの流速V9は、突起73aの流れの衝突のため、せき止められて、流路71内を流通する流体の流速Pに対しやや遅くなる。一方、突起73aの流れ方向の辺GEに沿う流れの流速V10は、流路71内を流通する流体の流速Pと略同等となる。そのため、突起73aの周りの、流路71内を流通する流体の流速を基準とした相対速度を考えると、流れ方向の辺GE上においては流路71の上流側から下流側へ、斜辺FG上においては流路71の下流側から上流側へ、突起73aの周りを回転する循環が生ずる。この循環により、三角錐状を呈する突起73aの頂点から馬蹄渦V11が発生し、その馬蹄渦V11は突起73aの下流側の流路71の壁72に沿って下流へ移動する。この馬蹄渦11は突起73aの下流を流通する流れに旋回を与える。突起73bにおいても、突起73aと同様に馬蹄渦が形成されるが、馬蹄渦の回転の向きは逆向きである。
As shown in FIG. 44, the flow velocity V9 of the flow along the oblique side GI of the
実施形態2−6においては、突起73aと突起73bの高さhはh=(1/8)Dであるので、馬蹄渦発生直後の馬蹄渦V11の直径は、流路71の内部を流通する流体の流速にもよるが、(1/8)Dか、またそれよりもやや大きいサイズになる。前述のように被凝集粒子の大きさがミクロンオーダーのものに集中しているような場合、径がDの流路71の壁72からの距離が(1/8)Dまでの位置において、特に被凝集粒子の分布密度が高くなる現象が見られるので、実施形態2−6の突起73aと突起73bは、特に被凝集粒子の分布密度が高くなる流路71の壁72から(1/8)Dまでの位置を通過する気体を、馬蹄渦を発生させることによって積極的に攪拌する。
In Embodiment 2-6, since the height h of the
このように、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路70においては、突起73aと突起73bは、壁72からの高さが、流路71の気体が流れる方向に垂直な断面の代表長さの1/8であることにより、異物が突起73aと突起73bに引っかかりにくくなる。
As described above, in the frictional charging path and / or the
図45は、本発明の実施形態2−6の突起により発生する渦の様子を模式的に示した図である。図45(A)は、流路を正面から見た図であり、図45(B)は、流路を側面から見たときの図である。 FIG. 45 is a diagram schematically showing the state of vortices generated by the protrusions according to Embodiment 2-6 of the present invention. FIG. 45A is a view of the flow path as viewed from the front, and FIG. 45B is a view of the flow path as viewed from the side.
図45に示すように、流路71の壁72の近傍に、隣合う渦同士はそれぞれ逆方向に回転する、8本の馬蹄渦V11が生ずる。なお、隣合う渦同士はそれぞれ逆方向に回転しているため、渦と渦の接面における流れは、流れ方向に垂直な面における流線ベクトルを考えると、一方が流路中央部から壁面部へ向かう方向ならば他方も同方向の流れとなり、一方が流路壁面部から中央部へ向かう方向ならば他方も同方向の流れとなるので、スムーズに合流する方向となるため、流れの粘性による摩擦抵抗が減少し、そのため、実施形態2−6の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路70においては、渦による圧力損失が低減する。
As shown in FIG. 45, eight horseshoe vortices V <b> 11 are generated in the vicinity of the
流路71を流通する流体に、長さD、太さ0.05Dといった棒状の異物その他が混入していた場合、例えば、塵埃凝集路の突起の形状が湾曲構造を成していると、特に突起は上流側が凹、下流側が凸の形状を成しているため、棒状の異物の一端が1つの渦発生手段に引っ掛かり、棒状の異物の他端が他の渦発生手段に引っ掛かった場合、塵埃凝集路の内部に異物がつまってしまうといった不具合が生ずる可能性がある。一方、実施形態2−6の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路70においては、突起73aに凹部は無く、例えば実施形態2−3の突起43の凹面に代わり、突起73aと突起73bにおいては斜辺面が形成されているため、前述のような棒状の異物その他は突起に引っ掛かりにくい。
When rod-like foreign matters such as a length D and a thickness 0.05D are mixed in the fluid flowing through the
このように、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路70においては、気体の流れる方向に垂直な方向の突起73aと突起73bの断面積は、上流側で小さく下流側で大きい。このようにすることにより、異物が突起73aと突起73bに引っかかりにくくなる。
Thus, in the frictional charging path and / or the
従って、実施形態2−6の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路70を用いれば、実施形態2−4と略同等の効果が得られるとともに、実施形態2−3から実施形態2−5の塵埃凝集路よりも、例えば、流れに棒状の異物その他が混入する可能性のある場合には、棒状の異物が乱れ発生部に引っ掛かってつまるといった不具合を未然に防止することができるため、信頼性の高い塵埃凝集路を得ることができる。
Therefore, if the friction charging path and / or the
なお、実施形態2−6の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路70の突起の形状は、図46〜図48に示す突起の形状であってもよい。
In addition, the shape of the protrusion of the friction charging path and / or the
図46は、本発明の実施形態2−6の別の形状の突起が配置された摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部を透視した斜視図であり、図47は、本発明の実施形態2−6の別の形状の突起が配置された摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部を示す正面図であり、図48は、本発明の実施形態2−6の別の形状の突起が配置された摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の側断面を示す図である。 FIG. 46 is a perspective view of a main portion of a frictional charging path and / or a collision promoting path in which protrusions of another shape according to Embodiment 2-6 of the present invention are arranged, and FIG. 47 is a diagram illustrating the implementation of the present invention. FIG. 49 is a front view showing a main part of a frictional charging path and / or a collision promoting path in which protrusions of another shape according to mode 2-6 are arranged, and FIG. 48 shows another shape of embodiment 2-6 of the present invention. It is a figure which shows the side cross section of the triboelectric charging path | route and / or collision acceleration | stimulation path | route where the processus | protrusion is arrange | positioned.
図46から図48に示すように、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路120の流路121内においては、流路121の壁122の内面上に突起123を配置している。
As shown in FIGS. 46 to 48, in the
(実施形態2−7)
図49は、この発明の実施形態2−7の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部を透視した斜視図であり、図50は実施形態2−7の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部を示す正面図、図51は、実施形態2−7の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の側断面を示す図である。
(Embodiment 2-7)
FIG. 49 is a perspective view of the essential portions of the frictional charging path and / or the collision promoting path of the embodiment 2-7 of the present invention. FIG. 50 is the perspective view of the frictional charging path and / or the collision promoting of the embodiment 2-7. FIG. 51 is a side view of a friction charging path and / or a collision promoting path according to Embodiment 2-7.
図49から図51に示すように、実施形態2−7は、実施形態2−6の突起73aと突起73bに替えて、複数の突起83が設けられている。突起83は、三角錐状の突起である。
As shown in FIGS. 49 to 51, in Embodiment 2-7, a plurality of
図52は、実施形態2−7の突起を上から見た形状(A)と横から見た形状(B)を示す図である。 FIG. 52 is a diagram illustrating a shape (A) of the protrusions of Embodiment 2-7 viewed from above and a shape (B) viewed from the side.
図52に示すように、突起83の形状は、三角錐の底面部△JKLの底辺KL:高さJM=1:2となる二等辺三角形を成し、底面部二等辺三角形の最小の角Jが流れの上流側に配置され、底辺KLが流れ方向に対して垂直になるように配置され、底面部にて流路壁面と接合されている。また、三角錐状突起の頂角をNとして、頂角Nから底面部二等辺三角形に下ろした垂線はMを通過する、つまり、NMは、JM、KLに対してそれぞれ垂直になるように構成されている。そして、流路81の流れ方向に垂直な面における流路幅の代表長さ(正方形流路の場合は一辺の長さ、円形流路の場合は直径)をDとして、流れ方向の長さJM=(1/2)D、三角錐高さNM=(1/8)Dである形状をなしている。
As shown in FIG. 52, the shape of the
また、流路81の壁82の内面には、多数の突起83が規則的に配置されている。摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80においては、複数の突起83を、流れ方向に(3/2)JM、流れに垂直な方向に(3/2)KLおきに配置するとともに、1つの突起83に対して、流れ方向に(3/4)JM、流れに垂直な方向に(3/4)KLずれた位置にさらに配置し、またそれに対して複数の突起83を、流れ方向に(3/2)JM、流れに垂直な方向に(3/2)KLおきにさらに配置するといった配列に設定されている。つまり、流れ方向の1ピッチを(3/2)JM、流れに垂直な方向の1ピッチを(3/2)KLとすると、流れ方向、流れに垂直な方向ともに、半ピッチずつずらした位置された、いわゆる千鳥配置に複数かつ多段に配置される。
A large number of
これらの突起83を上流側から投影すると、複数の突起83は互いに完全には重なり合わず、かつ、隣同士の突起83は、ある一定分だけ重なり合うように配置されている。その他の部分は実施形態2−4と同様である。
When these
実施形態2−7の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80によると、流路81の壁82の内面近傍を流通する流れは、三角錐突起を成す突起83の面JNKおよび面JNLの傾斜により三角錐底面部に対して頂角N側に持ち上げられ、流路中央側に巻き上げられるとともに、頂角Nの下流側に弱い双子渦を発生させる。実施形態2−7の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80を流通する流れは、最初に出会う突起83の作る弱い双子渦により攪乱され、下流に流通して、次に出会う突起83の作る弱い双子渦によりまた攪乱され、更に下流に流通して、更に次に出会う突起83の作る弱い双子渦によりまた更に攪乱され、といった具合に、次々と攪乱される。このような攪乱が、複数の突起83の箇所にてそれぞれ生ずる。前述のように被凝集粒子の大きさがミクロンオーダーのものに集中しているような場合、径がDの流路であれば、流路81の壁82から(1/8)Dの距離までの位置において特に被凝集粒子の分布密度が高くなる現象が見られるので、実施形態2−7の複数かつ多段に配置された突起83は、特に被凝集粒子の分布密度が高くなる流路の壁面から(1/8)Dまで距離の位置を、複数の双子渦にて積極的に攪乱する。
According to the frictional charging path and / or the
このように、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80においては、突起83は、壁82からの高さが、流路81の気体が流れる方向に垂直な断面の代表長さの1/8以下であることにより、異物が突起83に引っかかりにくくなる。
As described above, in the frictional charging path and / or the
また、上流側から投影すると、複数の突起83は互いに完全には重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起83は、ある一定分だけ重なり合うように配置されているので、流路81の壁82に沿って流通する流れは、必ず突起83に出会う。その後、流路81の壁82に沿って流通する流れは、下流に流通するに従い、何度も何度も突起83に出会いながら、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80内を通過する。
Further, when projected from the upstream side, the plurality of
このように、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80においては、突起83は、流路81内において気体が流れる方向に沿って複数配置され、それぞれの突起83は、流路81の上流側から下流側に向かって突起83を投影したときにそれぞれの突起83の一部が重なり合うように配置されている。このようにすることにより、流路81に沿って流れる気体が突起83の周囲を通過しやすくなり、効率よく渦を発生させることができる。
As described above, in the frictional charging path and / or the
したがって、実施形態2−7の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80においては、流路81の壁82から(1/8)Dの距離までの位置を流通する気流に対して最も効率的に攪乱できるとともに、発生する双子渦の数を多くすることができる。
Therefore, in the frictional charging path and / or the
このように、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80において、突起83は、流路81内において気体が流れる方向に沿って複数配置され、それぞれの突起83は、流路81の上流側から下流側に向かって突起83を投影したときにそれぞれの突起の一部が重なり合うように配置されていることにより、流路81に沿って流れる気体が突起83の周囲を通過しやすくなり、効率よく渦を発生させることができる。
As described above, in the frictional charging path and / or the
また、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80を流通する流体に、例えば柔軟な素材でできた布状のものであって流路81の径と同程度の大きさの異物(例えば布状や網目状の素材、例えばハンカチやパンティーストッキングといったもの)その他が混入していた場合、例えば、塵埃凝集路の突起の形状が湾曲構造または矩形を成していると、布状の異物が渦発生手段に引っ掛かりやすく、そのため塵埃凝集路の内部に異物がつまってしまうといった不具合が生ずる可能性があるが、実施形態2−7においては、突起83は流れの上流側に滑らかな三角錐突起を成しているため、前述の布状の異物その他は引っ掛かりにくい。
Further, the fluid flowing through the frictional charging path and / or the
従って、実施形態2−7の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80を用いれば、多数の双子渦の攪乱により、十分な凝集性能を得ながら、実施形態2−3から実施形態2−6の塵埃凝集路よりも、例えば、流れに布状の異物その他が混入する可能性のある場合には、布状の異物が乱れ発生部に引っ掛かってつまるといった不具合を未然に防止することができるため、信頼性の高い摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80を得ることができる。
Therefore, when the triboelectric charging path and / or the
(実施形態2−8)
図53は、実施形態2−8の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部を透視した斜視図であり、図54は実施形態2−8の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部を示す正面図、図55は、実施形態2−8の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路の要部の側断面を示す図である。
(Embodiment 2-8)
FIG. 53 is a perspective view of the essential part of the frictional charging path and / or the collision promoting path of the embodiment 2-8, and FIG. 54 is the essential part of the frictional charging path and / or the collision promoting path of the embodiment 2-8. FIG. 55 is a diagram showing a side cross-section of the main part of the frictional charging path and / or the collision promoting path of the embodiment 2-8.
図53から図55に示すように、実施形態2−8の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路90においては、実施形態2−7の突起83に替えて、複数の突起93が流路91の壁92の内面上に設けられている。それぞれの突起93は、実施形態2−7の突起83と同一形状の三角錐突起により形成されており、その配列または配置が異なる。すなわち、実施形態2−8においては、実施形態2−7の突起83の個数に対して1/3の個数の突起93が、上流側から投影すると突起83の配列と一致するように配置される。つまり、上流側から投影すると、複数の突起93は互いに完全には重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起93は、ある一定分だけ重なり合うように配置されている。また、流れ方向に垂直な方向の面内には、なるべく多くの突起93が配置されず、かつ、流れ方向に垂直な方向の同一面内に配置された複数の突起93は、なるべく互いを遠い距離に配置するように設定される。その他の部分は実施形態2−7と同様である。
As shown in FIGS. 53 to 55, in the triboelectric charging path and / or the
この発明の実施形態2−8の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路90によると、突起93により、実施形態2−7の突起83において生じた渦と略同一の双子渦が生ずる。また、上流側から投影すると、複数の突起93は互いに完全には重なり合わず、かつ、上流側から投影すると、隣同士の突起93は、ある一定分だけ重なり合うように配置されているので、流路91の壁92に沿って流通する流れは、必ず突起93を通過する。但し、実施形態2−7の突起83に対して、突起93の個数は1/3としているので、流路91の壁92に沿って流通する流れが乱れ突起93に出会う回数も、発生する双子渦の数も1/3となり、被凝集粒子同士の衝突確率は低下する。
According to the frictional charging path and / or the
しかしながら、実施形態2−8の突起93は、次のような利点がある。すなわち、実施形態2−7の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80においては、流れ方向に垂直な方向の面内に、多数の突起83が配置されており、また、流れ方向に垂直な方向の面であって突起83の面△NKLの位置における流路81の面積は、他の流れ方向に垂直な方向の面の位置における流路81の面積に対して、(流れ方向に垂直な方向における同一面内に配置された突起83の数)×(面△NKLの面積)の分だけ小さくなる。故に、流れ方向に垂直な方向における同一面内に配置された突起83の数が多ければ多いほど、その部分における流路面積の減少幅が大きくなるので、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80の圧力損失は大きくなる。それに対して、実施形態2−8の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路90においては、流れ方向に垂直な方向の面内に、なるべく多くの突起93が配置されず、かつ、流れ方向に垂直な方向の同一面内に配置された複数の突起93は、なるべく互いを遠い距離に配置するように設定されているので、突起93が配置されている位置における流路面積の減少が小さく、その分、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路90の圧力損失も小さくなる。
However, the
つまり、例えば、実施形態2−8の流路91の流れ方向の長さを3倍に設定して、実施形態2−8の突起93の個数を、実施形態2−7の突起83の個数と同一に設定すれば、被凝集粒子同士の衝突確率については実施形態2−7の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80とほぼ同一になるが、突起93が配置される位置における流路面積の減少幅が小さい分、長さを3倍に設定した摩擦帯電経路および/または衝突促進経路90の方が圧力損失も小さい。
That is, for example, the flow direction length of the
従って、実施形態2−8の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路90を用いれば、大きな圧力損失の低減効果が得られる。例えば、長さを3倍に設定した摩擦帯電経路および/または衝突促進経路90を用いれば、実施形態2−7の摩擦帯電経路および/または衝突促進経路80に対して、被凝集粒子同士の衝突による凝集性能を損なわず、圧力損失を低減できるので、流路91の内部を流通する流れを発生させる駆動源(例えば、ファンやブロアなど)の出力や静圧上昇が小さい場合、駆動源が圧力損失に弱い場合などには、摩擦帯電経路および/または衝突促進経路90と駆動源を含むシステム全体のパフォーマンスが向上する。
Therefore, if the frictional charging path and / or the
なお、この発明の突起の形状は、以上の実施の形態に示された突起の形状に限られるものではない。突起の形状は、円柱、円錐、多角柱、多角錐、楕円錐などであってもよい。 The shape of the protrusion of the present invention is not limited to the shape of the protrusion shown in the above embodiment. The shape of the protrusion may be a cylinder, a cone, a polygonal column, a polygonal pyramid, an elliptical cone, or the like.
本発明の一つの効果として、電気掃除機の排気中の微粒子数を低減する効果がある。これは、電気掃除機の集塵手段の上流で微粒子を凝集させて平均サイズを大きくすることにより、集塵手段での捕集効率を高めて、排気に含まれる微粒子数を低減するものである。 As one effect of the present invention, there is an effect of reducing the number of fine particles in the exhaust of the vacuum cleaner. This increases the average size by agglomerating fine particles upstream of the dust collecting means of the vacuum cleaner, thereby increasing the collection efficiency of the dust collecting means and reducing the number of fine particles contained in the exhaust. .
以下、従来の電気掃除機と、本発明の塵埃凝集路を備える電気掃除機について、排気中に含まれる粒子の大きさと数との関係を調べた実験結果について説明する。 Hereinafter, the experimental result which investigated the relationship between the magnitude | size and number of the particle | grains contained in exhaust_gas | exhaustion about the conventional vacuum cleaner and the vacuum cleaner provided with the dust aggregation path | route of this invention is demonstrated.
図56は、対照機として、サイクロン集塵室を備えた従来の電気掃除機の全体的な概略を示す図であり、図57は、本発明の塵埃凝集路を備えた電気掃除機の全体的な概略を示す図である。 FIG. 56 is a diagram showing an overall outline of a conventional vacuum cleaner provided with a cyclone dust collecting chamber as a control machine, and FIG. 57 is an overall view of the vacuum cleaner provided with the dust collecting passage of the present invention. FIG.
図56に示すように、従来の電気掃除機6aの延長管502の管長aは、対照機と、本発明の塵埃凝集路を備える電気掃除機のどちらについても、700mm、延長管502の管内径は35mm、管中心の風速は20m/秒とした。
As shown in FIG. 56, the tube length a of the
図57に示すように、本発明の塵埃凝集路を備える電気掃除機6bには、長さbの摩擦帯電経路161を延長管502の先端から距離cの位置に形成した。摩擦帯電経路161の長さbは200mm、距離cは500mmとした。また、長さdの衝突促進経路162を連結部505に形成した。衝突促進経路162の長さdは100mmとした。粒子を正に帯電する第1摩擦帯電部を形成する材質としてポリプロピレン(PP)樹脂、粒子を負に帯電する第2摩擦帯電部を形成する材質としてナイロン(ポリアミド)樹脂、衝突促進経路を形成する材質としてアクリロニトリル・ブタジエンスチレン(ABS)樹脂を用いた。
As shown in FIG. 57, in the
排気中に含まれる粒子の大きさと数は、JIS C 9802(家庭用掃除機の性能測定方法)に準拠して測定した。 The size and number of particles contained in the exhaust gas were measured according to JIS C 9802 (a method for measuring the performance of a household vacuum cleaner).
サイクロン集塵室を備えた従来の電気掃除機と、本発明の塵埃凝集路を備える電気掃除機について、排気中の粒子の大きさと数との関係を比較した。 The relationship between the size and the number of particles in the exhaust gas was compared between a conventional vacuum cleaner provided with a cyclone dust collection chamber and a vacuum cleaner provided with a dust aggregation passage of the present invention.
本発明の塵埃凝集路としては、摩擦帯電経路として実施形態2−1の突起の形状と配置、衝突促進経路として実施形態2−2の突起の形状と配置を用いた。その結果、0.1μm以上の排気粒子の総数で比較すると、本発明の電気掃除機では、従来の電気掃除機に比べて、43.0%の低減となった。 As the dust aggregation path of the present invention, the shape and arrangement of the protrusions of Embodiment 2-1 were used as the friction charging path, and the shape and arrangement of the protrusions of Embodiment 2-2 were used as the collision acceleration path. As a result, when compared with the total number of exhaust particles of 0.1 μm or more, the vacuum cleaner of the present invention showed a reduction of 43.0% compared to the conventional vacuum cleaner.
なお、図58から図60は、以上に開示された実施の形態の突起により発生する渦の様子の他の例を示す。図58から図60においては、流路131の壁132に形成されている突起は図示を省略している。
58 to 60 show other examples of the state of vortices generated by the protrusions of the embodiment disclosed above. 58 to 60, the protrusions formed on the
図58に示すように、流路131内において、隣り合う渦V131同士が逆方向に回転する場合と順方向に回転する場合を交互に接するように配置することで、流れの粘性による摩擦抵抗を向上させることなく粒子同士の衝突確率を増加させることができる。
As shown in FIG. 58, by arranging the adjacent vortices V131 in the
また、図59に示すように、流路131内に発生する渦V132の大きさを小さくし、数を多くすることで粒子の衝突確率を低下させることなく、壁132面との摩擦抵抗を低減することが可能である。
Further, as shown in FIG. 59, by reducing the size of the vortex V132 generated in the
さらに、図60に示すように、流路131内において、隣り合う渦V133同士が全て順方向に回転する場合、渦V132と渦V132の接面における流れは、流れ方向に垂直な面における流線ベクトルを考えると、一方が流路中央部から壁132面部へ向かう方向ならば他方はその逆の方向となるため、互いに衝突する方向となり衝突確率をより効果的に増加させることができるが、摩擦抵抗が増加する。
Furthermore, as shown in FIG. 60, when all the adjacent vortices V133 rotate in the forward direction in the
このように、塵埃凝集路においては、突起は、突起の下流側を流通する気体に渦を発生させることが可能であるように形成されている。 As described above, in the dust aggregation path, the protrusion is formed so that a vortex can be generated in the gas flowing on the downstream side of the protrusion.
このようにすることにより、渦の作用で全ての粒子どうしが衝突し、効果的に塵埃塊(クラスタ)を形成することができる。 By doing in this way, all the particles collide by the effect | action of a vortex, and a dust lump (cluster) can be formed effectively.
以上に開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態と実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。 It should be considered that the embodiments and examples disclosed above are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments and examples but by the scope of claims, and includes all modifications and variations within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
10:第1摩擦帯電部、12:摩擦帯電経路、20:第2摩擦帯電部、40,50,60,70,80,90,120:摩擦帯電経路および/または衝突促進経路、100:衝突促進経路、110:摩擦帯電経路、41,51,61,71,81,91,101,111,121:流路、43,53,63a,63b,63c,63d,73a,73b,83,93,103,113,123:突起、161:摩擦帯電経路、162:衝突促進経路、502:延長管、503:接続管、505:連結部。
10: first friction charging unit, 12: friction charging path, 20: second friction charging unit, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 120: friction charging path and / or collision acceleration path, 100: collision acceleration Path, 110: friction charging path, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111, 121: flow path, 43, 53, 63a, 63b, 63c, 63d, 73a, 73b, 83, 93, 103 , 113, 123: protrusion, 161: friction charging path, 162: collision acceleration path, 502: extension pipe, 503: connecting pipe, 505: connecting portion.
Claims (9)
前記流路内に配置されて塵埃を摩擦帯電するための摩擦帯電経路と、
前記流路内に配置されて前記摩擦帯電経路において帯電された塵埃どうしを衝突させて塵埃塊(クラスタ)の形成を促進させるための衝突促進経路とを備え、
前記摩擦帯電経路は、摩擦帯電作用によって、接触または衝突した塵埃を正に帯電させる第1摩擦帯電部と、摩擦帯電作用によって、接触または衝突した塵埃を負に帯電させる第2摩擦帯電部とを有し、
前記第1摩擦帯電部と前記第2摩擦帯電部は、対向するように配置されて1つの流路を形成し、
前記衝突促進経路は、前記摩擦帯電経路と比較して、塵埃粒子が壁面と接触または衝突しても電荷の授受を生じにくい材料で形成されて前記摩擦帯電経路のさらに下流側に設けられている、塵埃凝集路。 A flow path through which a gas containing dust flows,
A friction charging path disposed in the flow path to frictionally charge dust;
A collision promoting path for accelerating the formation of a dust mass (cluster) by colliding dust charged in the friction charging path disposed in the flow path;
The friction charging path includes a first friction charging unit that positively charges the contacted or collided dust by a friction charging action, and a second friction charging unit that negatively charges the contacted or collided dust by the friction charging action. Have
The first friction charging unit and the second friction charging unit are arranged to face each other to form one flow path,
The collision accelerating path is formed of a material that is less likely to transfer charges even if dust particles contact or collide with the wall surface compared to the friction charging path, and is provided further downstream of the friction charging path. , Dust aggregation path.
連結部と、A connecting part;
請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の塵埃凝集路とを備え、The dust aggregation path according to any one of claims 1 to 7,
前記摩擦帯電経路は、前記延長管に配置され、The friction charging path is disposed in the extension tube;
前記衝突促進経路は、前記連結部に配置される、電気掃除機。The collision promoting path is a vacuum cleaner disposed in the connecting portion.
連結部と、A connecting part;
請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の塵埃凝集路とを備え、The dust aggregation path according to any one of claims 1 to 7,
前記摩擦帯電経路は、前記接続管に配置され、The friction charging path is disposed in the connecting pipe;
前記衝突促進経路は、前記連結部に配置される、電気掃除機。The collision promoting path is a vacuum cleaner disposed in the connecting portion.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006322357A JP4137155B2 (en) | 2006-06-22 | 2006-11-29 | Dust condensing path and vacuum cleaner |
| PCT/JP2007/062208 WO2007148643A1 (en) | 2006-06-22 | 2007-06-18 | Dust condensing passage, charging draft member, frictional charging resin pipe, electric vacuum cleaner |
| EP07745458A EP2033564A4 (en) | 2006-06-22 | 2007-06-18 | Dust condensing passage, charging draft member, frictional charging resin pipe, electric vacuum cleaner |
| CN200780023246.9A CN101472514B (en) | 2006-06-22 | 2007-06-18 | Dust condensing passage, charging draft member, frictional charging resin pipe, electric vacuum cleaner |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006172037 | 2006-06-22 | ||
| JP2006275231 | 2006-10-06 | ||
| JP2006322357A JP4137155B2 (en) | 2006-06-22 | 2006-11-29 | Dust condensing path and vacuum cleaner |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008110329A JP2008110329A (en) | 2008-05-15 |
| JP4137155B2 true JP4137155B2 (en) | 2008-08-20 |
Family
ID=39443159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006322357A Expired - Fee Related JP4137155B2 (en) | 2006-06-22 | 2006-11-29 | Dust condensing path and vacuum cleaner |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4137155B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT519542B1 (en) * | 2017-03-07 | 2018-08-15 | Univ Wien Bodenkultur | Separation method, separation device and arrangement of a separation device with a woodworking machine |
| KR102079297B1 (en) * | 2017-12-14 | 2020-02-19 | 두산중공업 주식회사 | Electric agglomerator and fine particle agglomeration method using the same |
| CN114950727B (en) * | 2022-05-31 | 2023-12-22 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | Dust filter device, exhaust system, semiconductor process equipment and exhaust method thereof |
-
2006
- 2006-11-29 JP JP2006322357A patent/JP4137155B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2008110329A (en) | 2008-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101528102B (en) | Dust flocculating passage, dust flocculating method, and vacuum cleaner | |
| WO2007148643A1 (en) | Dust condensing passage, charging draft member, frictional charging resin pipe, electric vacuum cleaner | |
| EP1205251B1 (en) | Cyclonic fluid cleaning apparatus | |
| KR100607439B1 (en) | Cyclone dust collecting apparatus | |
| ES2228819T3 (en) | APPARATUS FOR SEPARATING PARTICLES FROM AN AIR FLOW. | |
| CN100348143C (en) | Cyclone dust collecting apparatus and vacuum cleaner using it | |
| JP3832852B2 (en) | Device for separating solid or liquid particles from a gas stream | |
| CN101842164A (en) | Air treatment device | |
| CN102859201B (en) | Air suction device and method for separating particles entrained in an air stream | |
| US7070637B1 (en) | Apparatus for separating particles from a fluid | |
| JP4137155B2 (en) | Dust condensing path and vacuum cleaner | |
| CN102575624A (en) | Particle trap and filter device comprising a particle trap | |
| JP4248573B2 (en) | Dust aggregation method | |
| JP4318715B2 (en) | Dust condensing path and vacuum cleaner | |
| JP4176125B2 (en) | Dust aggregation path | |
| JP4248575B2 (en) | Dust condensing path and vacuum cleaner | |
| JP2003279087A (en) | Fan filter unit and centrifugal fan for it | |
| CN215838816U (en) | Floor cleaning machine and sewage tank thereof | |
| JP2009112441A (en) | Dust collector and vacuum cleaner equipped with it | |
| JP7829237B2 (en) | Fluid purification device | |
| JP7215763B2 (en) | ion generator | |
| CN115210507B (en) | air purifier | |
| JP4731436B2 (en) | Charged ventilation member and vacuum cleaner | |
| JP2009011550A (en) | Vacuum cleaner inlet and vacuum cleaner | |
| CN106983446B (en) | Duct Parts and Vacuum Cleaner Brushes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080603 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080603 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4137155 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120613 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120613 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130613 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |