具体实施方式

本发明的第1方面的旋风式分离装置包括壳体、空间分割板和圆筒部件。壳体为圆筒状，具有由环绕一端侧的侧面开口的开口部和沿着开口部配置的固定叶片形成的第一吸气口、设置于一端侧的面的使具有回旋成分地流入的气流从第一吸气口流出的流出口、和设置于与一端侧相对的另一端侧的侧面且在水平配置中心轴的状态下位于最下部的第二吸气口。空间分割板在在壳体的内侧分割出内周侧的第一回旋室和外周侧的第二回旋室，且具有连通第一回旋室和第二回旋室的贯通孔。圆筒部件在壳体的另一端侧以中心轴与壳体的中心轴相同的方式设置于第一回旋室内。就圆筒部件而言，圆筒部件的流出口侧的端面在中心轴的方向上位于贯通孔的范围内。

由此，圆筒状壳体内被空间分割板分割成第一回旋室和第二回旋室。另外，空间分割板具备连通第一回旋室和第二回旋室的贯通孔。根据该结构，从第一吸气口进入的室外的空气成为回旋气流且流入到第一回旋室。在此，回旋气流中包含的异物受到离心力，环绕空间分割板附近，从贯通孔向第二回旋室移动。即，第二回旋室成为接受分离出的异物的分离室，分离到第二回旋室的异物因重力在下部附近即第二吸气口附近堆积。而且，当在装置外吹自然风，在第二回旋室附近吹横风时，根据柏努利定理，壳体外的第二吸气口附近的静压降低。即，当因自然风等影响装置外的静压比第二回旋室侧低时，异物被排出到装置外。通过该作用，能够使分离到第二回旋室的异物返回到室外。

另外，当使配置于本装置的下游侧的风机动作而使本装置内成为负压时，空气在第二吸气口也从本装置外向第二回旋室流入。第一回旋室的回旋气流的一部分具有指向性且从贯通孔流入到第二回旋室。因此，第二回旋室内的气流成为与第一回旋室的气流相同的旋转方向，从第二吸气口流入的气流顺着该回旋气流旋转。

第二回旋室内的异物因在其内部产生的回旋气流而在第二回旋室内旋转，但其一部分从贯通孔向第一回旋室移动。此时，贯通孔中是从第一回旋室流入到第二回旋室的气流与从第二回旋室流入到第一回旋室的气流混合的状态。在此，在中心轴方向上贯通孔的成为壳体的另一端侧的区域中，从第二回旋室向第一回旋室去的气流多。顺着该气流的流向，异物在中心轴方向上向第一回旋室内移动，因该惯性力而与圆筒部件的侧面发生碰撞。由此，异物失去动力，因第一回旋室内的回旋气流而再次发生旋转，从贯通孔再次向第二回旋室移动。通过这种作用，能够抑制第二回旋室内的异物从流出口流出的再飞散现象，能够抑制分离性能的降低。

本发明的第2方面的旋风式分离装置，圆筒部件在圆筒部件的流出口侧的端面具有：设置于圆筒部件的中心轴上的支承部件；和从支承部件向圆筒部件的外周端弯曲成圆弧状的圆弧叶片。弯曲方向为从外周端去往支承部件的、与由固定叶片产生的回旋气流的旋转方向相同的方向，圆弧叶片位于圆筒部件和流出口之间，且在支承部件的周围圆形地配置有两片以上。

由此，旋风式分离装置通过在抑制圆筒部件的作用导致的再飞散现象的同时，将第一回旋室的回旋气流集中到中心轴附近，能够将该回旋气流转换为在中心轴方向上朝向流出口的流向。因此，能够降低本装置中的压力损失。

本发明的第3方面的旋风式分离装置，支承部件为圆锥部件，圆锥部件的底面为具有与圆筒部件的端面相同的底面的圆锥形，以圆锥部件的顶点成为流出口侧的方式配置。

由此，旋风式分离装置能够在抑制圆筒部件的作用导致的再飞散现象的同时，将第一回旋室的回旋气流集中到中心轴附近。该回旋气流被转换为在中心轴方向上朝向流出口的流向，但利用圆锥部件也可以进一步顺畅地转换为朝向流出口的流向。因此，能够进一步降低本装置中的压力损失。

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式1)

图1是实施方式1的旋风式分离装置的外观立体图。图2是沿着同中心轴的截面图。此外，图2是圆筒状的壳体1的沿着中心轴20切断后的截面图。

如图1、图2所示，本实施方式的旋风式分离装置50包括：圆筒状的壳体1、空间分割板7、和圆筒部件11。

在壳体1上设置有第一吸气口4、第二吸气口5、和流出口6。

第一吸气口4由环绕壳体1的端面1A侧(一端侧)的侧面开口的开口部2和沿着开口部2配置的固定叶片3形成。固定叶片3在开口部2呈360度隔开一定间隙配置。本实施方式中，固定叶片3设置有18片，相对于中心全部朝向相同的角度。由此，通过了第一吸气口4的气流成为回旋气流。此外，本实施方式中，开口部2呈360度开口，但也可以封闭一部分。另外，本实施方式中，固定叶片3的内周侧端部3A配置成位于作为主体的壳体1的开口部2。因此，固定叶片3成为从主体即壳体1向外侧突出的结构。此外，如果固定叶片3的外周侧端部3B配置成位于开口部2，则也能够将固定叶片3收纳于作为主体的壳体1。

第二吸气口5设置于壳体1的端面1A的相反侧的端面1B侧(另一端侧)的侧面。另外，如图2所示，第二吸气口5以水平配置壳体1的中心轴20的状态位于重力方向的最下部。此外，端面1B侧没有开口，被封闭。另外，端面1B和壳体1可以成为一体地形成，端面1B和壳体1的侧面的连接部分可以做成圆角。

流出口6是为圆筒状的，以贯通端面1A的中央的方式设置。流出口6连通装置外和装置内，从第一吸气口4流入到壳体1内的回旋气流经由流出口6向装置外流出。此外，流出口6的中心轴与壳体1的中心轴20一致。如图2所示，本实施方式中，端面1A的流出口6的设置部位向装置的内侧和外侧突出。向内侧突出的端部1C越过后述的空间分割板7的端部7A向第一回旋室8内突出。此外，端部1C也可以不越过端部7A向第一回旋室8内突出。另外，端部1D向装置的外侧突出，能够连接管道(未图示)。

空间分割板7在壳体1内设置于端面1B侧。空间分割板7将壳体1内分割为作为内周侧空间的第一回旋室8和作为外周侧空间的第二回旋室9。空间分割板7以随着从流出口6侧向端面1B侧去，圆筒状的壳体1的垂直于中心轴20的面的第一回旋室8的截面积逐渐变小的方式倾斜。

在中心轴20的方向上，空间分割板7的流出口6侧的一端与壳体1的侧面接触，设与侧面接触的空间分割板7的端部为端部7A。另外，空间分割板7的另一端与壳体1的端面1B接触，设与端面1B接触的空间分割板7的端部为端部7B。

即，在圆筒状的壳体1中经由空间分割板7设置有第一回旋室8和第二回旋室9。壳体1的端面1B与第一回旋室8和第二回旋室9的空间相接。另外，第一回旋室8的最大直径和第二回旋室9的最大直径相同。

像已经说明的那样，在本实施方式中，空间分割板7倾斜。即，空间分割板7具有圆锥台形状的圆筒壁25。此外，圆筒壁25也可以为不倾斜的圆筒形状。

另外，第一回旋室8和第二回旋室9通过设置于空间分割板7的贯通孔10连通。贯通孔10设置于空间分割板7的圆筒壁25的一部分。由此，第一吸气口4成为经由第一回旋室8连通流出口6的结构。另外，第二吸气口5经由第二回旋室9和贯通孔10连通到第一回旋室8，进而形成连通到流出口6的结构。

向不同的方向流动的两股气流通过贯通孔10。第一股为第一回旋室8的回旋气流的一部分通过贯通孔10流入到第二回旋室9的气流。第二股为从第二回旋室9流入到第一回旋室8的气流。详情在后面叙述。

圆筒部件11在壳体1的端面1B侧将中心轴与中心轴20同样设置于第一回旋室8内。本实施方式的特征在于，将圆筒部件11设置于第一回旋室8内。

在此，圆筒部件11的流出口6侧的面即流出侧端面11A，相比贯通孔10的端面10A位于靠端面1B。即，在图2的截面图中，圆筒部件11的流出口6侧的流出侧端面11A只要为与贯通孔10重叠的位置即可。本实施方式中，流出侧端面11A配置成在贯通孔10的中心轴20方向上位于比中央靠端面1B侧。另外，本实施方式中，圆筒部件11的直径比流出口6的直径小，但也可以同等或比其大。

如上所述，通过贯通孔10的气流在两个方向上存在。第一气流为第一回旋室8的回旋气流的一部分通过贯通孔10流入到第二回旋室9的气流。第二气流为如后述那样，从第二回旋室9流入到第一回旋室8的气流。

通过实验目视可以确认，这些气流中，在图2中贯通孔10的靠近第一吸气口4的区域中，从第一回旋室8流向第二回旋室9的气流多，在贯通孔10的靠近端面1B的区域中，从第二回旋室9流向第一回旋室8的气流多。

圆筒部件11用于抑制与从第二回旋室9流入到第一回旋室8的空气一同移动的异物从流出口6向下游飞散。因此，圆筒部件11配置于与靠近端面1B侧的贯通孔10的区域重叠的位置。

与本实施方式相反，在没有设置圆筒部件11的情况下，从第二回旋室9向第一回旋室8移动的异物飞翔至中心轴20附近。在中心轴20附近，朝向流出口6的流动为支配性，所以飞翔至中心轴20附近的异物顺着该流向从流出口6向下游流出。因此，作为旋风式分离装置50的分离性能降低。

但是，如果像本实施方式那样设置圆筒部件11，则从第二回旋室9向第一回旋室8移动的异物首先因惯性力与圆筒部件11的侧面发生碰撞，失去动力。之后，异物因流经圆筒部件11的周围的回旋气流而开始旋转，因离心力向空间分割板7侧移动，再次从贯通孔10向第二回旋室9移动。通过这种作用，能够抑制分离到第二回旋室9的异物再次流入到第一回旋室8而向装置的下游飞散的再飞散现象。

在此，优选将第二吸气口5的开口面积设为成为第一吸气口4的开口部2的开口面积的0.5％～3％左右。本实施方式中，将第二吸气口5的开口面积设为开口部2的开口面积的约1.2％。即，第二吸气口5的开口面积比成为第一吸气口4的开口部2的开口面积小很多。其原因在于，以从第一吸气口4流入的气流为通过本装置进行处理的主要的空气。

如果第二吸气口5的开口面积比开口部2的开口面积的3％大，则从第二吸气口5流入到壳体1内的气流增加。因此，通过图2所示的贯通孔10从第二回旋室9向第一回旋室8去的气流增加，在第一回旋室8中分离出的异物难以向第二回旋室9移动(详细的气流的流向和异物的动作在后面叙述)。

另外，第二吸气口5的开口面积过小也不好，如果第二吸气口5的开口面积比开口部2的开口面积的0.5％小，则第二吸气口5不能将异物排出。分离出的异物在第二吸气口5附近堆积，第二吸气口5为用于排出异物的开口，所以需要不堵塞异物程度的大小。

对像上述那样构成的旋风式分离装置50中的气流的流向进行说明。

通过管道将流出口6和风机(未图示)连接，当运转风机时，壳体1内成为负压，所以空气从与外部空气连通的第一吸气口4和第二吸气口5流入。其中，如上所述，第二吸气口5的开口面积为处于第一吸气口4的开口部2的开口面积的0.5％～3％，所以流入到壳体1内的空气的大部分从第一吸气口4流入。

首先，对从第一吸气口4流入的空气的流向进行说明。如图2所示，从第一吸气口4流入的空气因固定叶片3而成为回旋气流，一边在第一回旋室8内旋转一边向壳体1的端面1B方向行进。此时，第一回旋室8的垂直于中心轴20的面的截面积逐渐变小，所以作用于回旋气流中包含的异物的离心力变强。异物的流向在后面叙述。向端面1B方向行进的回旋气流，在圆筒部件11附近相对于中心轴20的行进方向发生反转，通过第一回旋室8内的中心附近而向流出口6去，流出到装置外。

另外，第一回旋室8的回旋气流的一部分从贯通孔10向第二回旋室9具有指向性地流入。因此，流入到第二回旋室9的回旋气流在第二回旋室9内也具有与第一回旋室8的回旋气流相同的旋转方向。

接下来，对从第二吸气口5流入的空气的流向进行说明。从第二吸气口5流入的空气受到从上述的第一回旋室8流入到第二回旋室9的回旋气流的影响，成为朝向同方向的流向。即，从第二吸气口5流入的空气环绕第二回旋室9内而从贯通孔10进入第一回旋室8，与第一回旋室8内的气流合流而从流出口6向装置外流出。此外，如上所述，在贯通孔10中分布有流向两个方向的气流。即，通过实验可以确认，在中心轴20的方向上，在贯通孔10的端面1A侧从第一回旋室8向第二回旋室9去的气流多，在贯通孔10的端面1B侧从第二回旋室9向第一回旋室8去的气流多。

接下来，对流入到本装置的异物的流向即分离异物的作用进行说明。

与空气一同从第一吸气口4流入的异物中有例如蚊或果蝇、多菌蚊、蛾等小昆虫。这些与空气一同从第一吸气口4流入的异物因第一回旋室8内的回旋气流而受到离心力，环绕在第一回旋室8的外周侧的空间分割板7附近。在环绕着的期间，当异物通过贯通孔10附近时，会因离心力而向较外侧移动。因此，异物通过该贯通孔10从第一回旋室8向第二回旋室9移动，即分离。第二回旋室9成为接受分离出的异物的空间即分离室。

因为异物比空气的质量大，所以因重力的作用，异物在第二回旋室9内的下部即第二吸气口5附近堆积。在异物为小昆虫等情况下，其刚被分离到第二回旋室9后依然活着，所以能够在第二回旋室9内漂浮。在此，在第二回旋室9内也产生回旋气流，所以大部分异物受到离心力向第二回旋室9的外周侧移动，从贯通孔10返回到第一回旋室8的情况受到抑制。

但是，有时一部分异物通过贯通孔10向第一回旋室8移动。

在该情况下，向第一回旋室8移动的异物因惯性力而朝向中心轴20方向，与圆筒部件11的侧面发生碰撞，失去动力。在第一回旋室8内产生回旋气流，所以在圆筒部件11附近也存在回旋气流。因此，失去动力的异物因第一回旋室8内的回旋气流发生旋转，受到离心力，向空间分割板7侧移动，再次通过贯通孔10移动、分离到第二回旋室9。即，利用圆筒部件11能够抑制分离到第二回旋室9的异物的再飞散现象。

如上所述，在贯通孔10中，从第二回旋室9向第一回旋室8去的气流多存在于贯通孔10的端面1B侧。因此，靠近端面1B侧的异物也从第二回旋室9向第一回旋室8移动。因此，圆筒部件11配置于端面1B侧，以使异物容易与圆筒部件11的侧面发生碰撞，在图2的侧视中，圆筒部件11的流出侧端面11A位于与贯通孔10重叠的位置。

另外，第二吸气口5也为用于将暂时储存于第二回旋室9内的异物排出到装置外的开口。在装置外没有自然风的情况下，如上所述，空气从第二吸气口5流入，所以没有异物排出。

但是，当自然风在装置外即第二吸气口5的外侧流动时，暂时储存于第二回旋室9内的异物被拉向装置外排出。像根据柏努利定理能够说明的那样，其原因在于，与装置内相比装置外的静压降低。

在本装置中，这样利用自然风，将暂时储存于第二回旋室9内的异物向室外排出。由此，无需进行旋风式分离装置的维护。

如上所述，本实施方式的旋风式分离装置50包括：壳体1、空间分割板7和圆筒部件11。壳体1具有：由环绕壳体1的端面1A侧的侧面开口的开口部2和沿着开口部2配置的多个固定叶片3形成的第一吸气口4；和设置于端面1A侧的面且使具有回旋成分地流入的气流从第一吸气口4放出的流出口6。而且，壳体1具有设置于壳体1的端面1B侧的侧面且在水平配置中心轴20的状态下位于重力方向的最下部的第二吸气口5。而且，空间分割板7将壳体1内分割出第一回旋室8和第二回旋室9，且具有连通第一回旋室8和第二回旋室9的贯通孔10。而且，圆筒部件11在壳体1的端面1B侧以中心轴与中心轴20相同地设置于第一回旋室8内。另外，圆筒部件11在中心轴20的方向上，圆筒部件11的流出侧端面11A位于贯通孔10的范围内。

而且，主流的空气从第一吸气口4流入，通过第一回旋室8流向流出口6。另外，一部分空气从第二吸气口5流入，通过第二回旋室9从贯通孔10向第一回旋室8排出，之后，流向流出口6。

另外，与空气一同从第一吸气口4流入的异物在第一回旋室8被分离，从贯通孔10向第二回旋室9移动。即，第二回旋室9具有接受第一回旋室8中分离的异物的分离室的作用。

即，本实施方式的旋风式分离装置50成为在第一回旋室8的周围设置有分离室的结构，而且，作为分离室的第二回旋室9内的空气成为回旋气流。

由此，能够抑制分离出的异物或从第二吸气口5流入的异物从贯通孔10流入到第一回旋室8。另外，即使异物从第二回旋室9通过贯通孔10向第一回旋室8移动了，通过圆筒部件11的作用，也能够再次分离异物使其返回第二回旋室9，所以抑制了分离性能的降低，即提高了分离性能。

另外，假定利用本装置作为用于在建筑物的外壁的吸气口部分防止风雨的罩。即，本装置为带分离异物功能的罩。

在设置于室外外壁且降雨的情况下，雨水从第一吸气口4流入到装置内。但是，因为第一吸气口4呈360度开口，所以立即向下方落下。另外，因为端部1C从第一吸气口4向第一回旋室8侧突出，所以雨水不会直接进入流出口6。万一流入到装置内，因为流出口6存在于壳体1端面的中央部，所以雨水也不会从流出口6浸入到下游。另外，即使水花流入到壳体1内，也能够利用回旋气流使水附着于空间分割板7。另外，本实施方式中，空间分割板7向第一吸气口4倾斜，所以附着于空间分割板7的雨水向第一吸气口4流出。

另外，即使刮大风，由于第一吸气口4呈360度开口，所以也是排风的结构。另外，通过上述的结构，风不会直接流入到流出口6。

即，本装置具有紧凑地分离异物的功能，同时可靠地保持作为防止风雨的罩的本来功能。

(实施方式2)

对与实施方式1同结构的部分标注相同的标号，省略其详细说明。

图3是本发明的实施方式2的旋风式分离装置的沿着中心轴的截面图。如图3所示，本实施方式的特征结构为在圆筒部件11的流出口6侧设置有支承部件12和圆弧叶片13这一点。支承部件12为圆柱状且设置于圆筒部件11的中心。圆弧叶片13将支承部件12和圆筒部件11的外周面连结成圆弧状，在支承部件12的周围以均等间隔圆形配置有4片。

图4是实施方式2的旋风式分离装置的除端面外的后视图。即，图4是从流出口6侧以从旋风式分离装置50去除了端面1A的状态观察圆筒部件11、支承部件12、圆弧叶片13时的图。

如图4所示，在垂直于中心轴20的截面上，弯曲成圆弧状的4片圆弧叶片13均等且呈放射状配置于圆筒部件11的流出口6侧。

4片圆弧状的圆弧叶片13，通过具有2片以上而有旋风式分离装置50的降低压力损失的效果。下面，对圆弧叶片13实现的降低压力损失的效果进行说明。

图4的黑色箭头表示第一回旋室8内的回旋气流的方向。

如图4所示，圆弧叶片13的圆弧的弯曲方向为与第一回旋室8内产生的回旋气流相同的方向，即以在圆弧的内侧接受图4的箭头所示的第一回旋室8内的回旋气流的方式弯曲。由此，回旋气流通过圆弧叶片13能够将气流集中于中心轴20附近。由此，在流出口6内，气流多流经流出口6的远离壁面的中心部分，所以与流出口6的壁面的摩擦损失减小压力损失降低。此外，本实施方式中，通过流体分析实现的流向的可视化，掌握向下游(流出口6方向)去的回旋气流的流向，以与回旋气流的直径大致相同的方式决定圆筒部件11的直径。该直径与流出口6的内径相关，为流出口6的内径的7成～8成左右。即，像上述说明的那样，圆筒部件11的直径与向下游去的回旋气流的直径大致相同，为流出口6的内径的7成～8成左右。因此，通过流出口6的回旋气流与壁面的摩擦损失减小，压力损失降低。

本实施方式中，1片圆弧叶片13的形状为中心角为180度的半圆形状，但中心角也可以比180度小，即弯曲程度也可以小。

另外，圆弧叶片13的中心轴20方向的长度，为了将回旋气流集中于中心轴20附近而需要一定程度的长度，但也可以与圆筒部件11同等或比其长。本实施方式中，设为比圆筒部件11长，且与端部1C之间存在间隙的长度。此外，圆弧叶片13的长度也可以延伸至与端部1C重叠的位置。

通过这种结构，回旋气流因圆弧叶片13而向支承部件12侧即中心轴20附近集中，集中的空气集中通过流出口6的中心部分即中心轴20附近。

由此，抑制再飞散现象，同时向流出口6去的气流的压力损失降低，所以能够降低本装置的压力损失。

(实施方式3)

对与实施方式1、实施方式2同结构的部分标注相同的标号，省略其详细说明。

图5是本发明的实施方式3的旋风式分离装置的沿着中心轴的截面图。

如图5所示，本实施方式的特征结构为支承部件12的形状为圆锥形状这一点。另外，圆锥的底面的直径与圆筒部件11的直径同等，圆锥的顶点朝向流出口6侧。在该圆锥形状的支承部件12的周围均等地圆形配置有4片圆弧叶片13。作为从流出口6侧观察的图，与图4同样，圆弧叶片13的弯曲方向也与实施方式2中说明的方向相同。

如图5的截面图所示，圆筒部件11的流出口6侧的流出侧端面11A的位置为与贯通孔10重叠的位置。

通过支承部件12成为圆锥形状，能够将由圆弧叶片13集中于中心轴20侧的回旋气流向流出口6侧转换方向。因此，因为回旋气流成为多包含向下游去的成分的气流，且流经流出口6的中心附近迅速向下游流动，所以在流出口6内壁面导致的摩擦损失减小，进而能够降低本装置的压力损失。即，能够提供在抑制再飞散现象的同时，压力损失低的旋风式分离装置。

产业上的利用可能性

本发明的旋风式分离装置通过抑制再飞散现象，抑制分离性能的降低，降低压力损失，并且分离异物使其返回室外，同时能够防止风雨的进入。因此，作为安装于建筑物的换气口(供气侧)的室外罩等有用。

附图标记说明

1 壳体

1A 端面

1B 端面

1C 端部

1D 端部

2 开口部

3 固定叶片

4 第一吸气口

5 第二吸气口

6、103 流出口

7 空间分割板

7A 端部

7B 端部

8 第一回旋室

9 第二回旋室

10、106 贯通孔

10A 端面

11 圆筒部件

11A 流出侧端面

12 支承部件

13 圆弧叶片

20 中心轴

25 圆筒壁

50、100 旋风式分离装置。