サイクロン集塵機研究4

調べていく中でわかってきた、サイクロン内部の空気と塵の動きを纏めます。

サイクロン部分を自作しない限りは、ほぼ気にする必要はないですが、知識として持っていると何かの参考になるかもしれません。

まず、透明なサイクロンを使うとよく見えるのですが、見える塵の動きはこんな感じです。

これぞサイクロンという感じで渦を作って落ちていきます。

これを見ると、空気の流れもこのように渦を巻いて、最下部から真ん中を急上昇して綺麗な道が出来ているように感じますが、実際には違います。

赤線が筒に直ぐに吸い込まれる空気、青線が回転しながら最下部から吸い上げられる空気です。

流量は青線<赤線になります。

このように最下部までサイクロンしている空気は、ほんの一部に過ぎません。

にも関わらず、塵はしっかり渦を巻いて落ちていくという事は、空気の流れる力で渦を巻き続けているわけではないという事です。

逆にというか、もし空気の流れのみで渦を巻いているとするなら大半の塵が最終的に逃げ場のない最下部からの芯の上昇気流に乗って吸い込まれるはずですが、そうはならないこともこの証明かと思います。

大型の塵は、吸入口から吸い込まれ、筒の下端部までの間に十分な遠心力と重力を得る事で、その後はほぼ空気を離れて僅かな空気の力と慣性によって下まで回転して落ちていきます。

つまり、サイクロンでの塵の分離に最も重要なのは、吸入口から筒の下端までの数十センチ程度になります。

ここの空気の流れをいかにスムーズにするかで大きな差が出るはずです。

しかし、この空気の流れを見ればわかりますが、ごく小さな粉塵や筒に近づき過ぎた塵は、サイクロンの流れに乗ることなく、最短経路で縦筒に吸い込まれているはずです。

これを最小限に抑える手段は、ダイソンのようにサイクロンを小型化して、遠心力を極端に上げる以外になく、木工程度であれば現実的じゃないと思います。

結局のところ、サイクロン集塵機にはフィルターが必要になるのもこれを見ればよくわかります。

それでも、空気の流れ<塵にかかる慣性になるくらいの粉塵は、下まで落ちますが所詮は粉塵なので、様々な要因で舞い上がり、空気の流れに捕まって吸い込まれます。

これが、粉塵の分離率を下げる要因のようです。

そこで、下の塵コンテナとサイクロン部の間に逆円錐を入れると舞い上がりを抑えて、上昇流に粉塵が捕まる率を下げられるとのことです。

円錐の角度は70°が最適と書いてありました。

ただ、木工でここまでやる必要があるのかは疑問ですし、円錐を取り付ける事で、大きな木片で詰まる可能性がかなり高くなります。

また、市販されていないので完全に自作するしかありません。

暇がものすごくあれば、実験してみる価値は、ない事はないでしょうが、今は暇がないのでやりません。