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サイクロン式大型集塵機の原理とは? 主流にならないワケも解説

2024/01/23

サイクロン式大型集塵機は、工業プロセスや製造業において、粉塵や微粒子の排出を抑制し、環境への影響を軽減するために利用されています。その原理は、含塵ガスを急速に旋回させ、その遠心力を利用して粒子を分離・捕集するもので、この過程が非常に効果的であるため、多くの場面で採用されています。一方で、サイクロン式が市場で主流にならない理由も存在します。そのため、こちらではその背後にある要因についても探っていきます。

サイクロン集塵機とは?特徴と用途

サイクロン集塵機は、粉塵や微粒子を高効率で収集するための装置です。この装置は、その独自の仕組みと特性により、さまざまな産業分野で幅広く利用されています。以下では、サイクロン集塵機の特徴と主な用途について詳しく説明します。

◇サイクロン集塵機とは

サイクロン集塵機は、シンプルな構造を持ちながら、様々な用途で非常に有効な集塵装置です。この装置は、ダストを含んだ空気を円筒内で旋回させ、遠心力によってダストを外壁側に移動させ、最終的にサイクロン外壁に沿って落下させる仕組みを基本としています。

高温のガスや排ガスを処理できるため、工業プロセスでの使用に適しています。高温下でも効果的に粉塵やダストを集塵できます。また、高濃度の粉塵処理に有効であり、微細な粒子を捕集し、環境への影響を軽減します。

サイクロン集塵機は、その単純な構造にもかかわらず、効率的なダスト収集装置として広く利用されています。

◇サイクロン集塵機の主な用途

サイクロン集塵機は、特定の状況や用途において非常に効果的な集塵装置です。以下で、その主な用途について解説します。

粒子が大きい場合

サイクロン集塵機は、粉塵の粒子が比較的大きい場合に特に有効です。一般的に10μm以上の大きな粒子を捕集するのに適しています。

高温環境

高温の環境では、通常の繊維製布フィルターが使用できないため、サイクロン集塵機が選択肢として使われます。高温のガスや粉塵を処理できる能力があります。

高い真比重の粉塵

粉塵の真比重が高い場合、サイクロン集塵機は有効です。真比重が高い粉塵は、遠心力によって外壁に沿って落下しやすく、集塵効率が高まります。

拡散しづらい性状

一部の粉塵は、空気中に拡散しにくい性質を持っています。サイクロン集塵機は、このような粉塵をキャッチしやすく、拡散を防ぎます。

低い稼働率時

サイクロン集塵機は、稼働率の低い状況でも効果的です。つまり、連続的に稼働しない機器やプロセスにおいて、一時的に粉塵を収集するのに適しています。

サイクロン集塵機の原理とメリット

画像出典先:株式会社 アコー

サイクロン集塵機は、その単純な構造と効率的な粉塵処理能力により、産業界で広く使用されている集塵装置です。しかし、粉塵の種類や処理要件に応じて、適切な集塵機の選択も必要です。

◇サイクロン集塵機は遠心力が原理

サイクロン集塵機の原理は、遠心力を活用することにあります。この装置は、含塵ガスを円筒内で急速に旋回させ、その遠心力を利用してダストや微粒子を効果的に分離・捕集します。

具体的には、吸引口から取り込まれた含塵ガスは、サイクロン内で高速の旋回運動を開始します。この旋回運動により、粉塵粒子が外側の壁に押し出されます。この遠心力は、粉塵の質量に対して非常に大きく、通常の重力の500倍から2000倍にも達します。そのため、非常に微細な粒子であっても、遠心力によって壁に向かって押しやられ、最終的にサイクロンの底部に落下します。

サイクロン集塵機の利点は、この遠心力によって粉塵が分離される仕組みにあります。粒子が重力だけで分離されるのではなく、遠心力によって強力に外側に押し出されるため、非常に小さな粒子まで効率的に捕集することが可能です。この原理に基づいて、サイクロン集塵機は粉塵や微粒子の収集に非常に有効であると言えます。

◇サイクロン集塵機のメリット

サイクロン集塵機には、以下のようなメリットがあります。

構造の単純さ

サイクロン集塵機は、構造が単純で、特殊な部品や高度な技術を必要ありません。そのため、製造コストが低く抑えられます。

メンテナンスの容易さ

サイクロン集塵機の単純な構造は、メンテナンスも容易です。定期的な清掃や部品の交換が、比較的簡単にできます。

幅広い粉塵の捕集

サイクロン集塵機は、特に大きな粒子や重い粉塵の集塵において効果的です。このため、さまざまな産業で広く利用されています。

高温ガスに対応

サイクロン集塵機は、高温ガスにも対応できまるため、熱処理プロセスやエネルギー産業などで特に有効です。

コンパクトな設計

サイクロン集塵機は、他の集塵機と比べるとスペースを選びません。設置が容易なので、スペースの限られた環境でも活用できます。

サイクロン集塵機が主流にならないワケ

サイクロン集塵機は、特定の用途に適しているものの、市場の主流製品となっていません。一部の産業で効果的に使用されていますが、主流になれない要因が、以下のようにあるからです。

◇小さなゴミを集められないから

サイクロン集塵機は、遠心力を利用して粉塵を分離する装置です。ただし、その効果が粉塵のサイズと密度によって大きく異なります。極端に小さく軽い粉塵や微細なゴミは、サイクロン方式において効率的に分離できないのです。この特性から、サイクロン集塵機には、小さなゴミを集められないというデメリットがあります。

サイクロン集塵機の用途は、限定されています。サイクロン集塵機は、大きな粒子や重い粉塵が主要な問題となる、特定の産業シーンでの利用に限り、汎用性に欠けるのです。

◇他社が多数の特許を取得しているから

サイクロン集塵機が主流となれない理由には、特許を取得している多数の会社の存在があります。集塵機の分野では、多くの企業がさまざまな技術に関する特許を保有しています。サイクロン式集塵機に関しても、特許侵害にならないような独自の技術開発が必要なのですが、そのためには相当な時間とコストがかかるのです。

また、新しいサイクロン集塵機の開発には、技術的な挑戦はもちろんのこと、法的な障壁も克服しなければなりません。それが、多くのメーカーにとって大きな負担となるのです。

◇フィルターの方がメーカーが儲かるから

サイクロン集塵機が主流となれないのには、フィルターの方が、メーカーの利益が大きいという理由もあります。フィルター式集塵機は、フィルターの定期的な交換が必要です。これはメーカーにとって継続的な収益源となります。

フィルターの交換が必要なろ過式集塵機は、長期的に見てメーカーの経済的なメリットが大きいです。そのため、フィルター不要のサイクロン集塵機に対して、開発意欲が低下し、積極的ではない傾向があります。


サイクロン集塵機は、粉塵や微粒子を高効率に収集する装置で、高温や高濃度の粉塵処理に適しています。その原理は遠心力を活用し、含塵ガスを円筒内で旋回させ、粉塵を外壁に移動させて捕集します。

この仕組みにより、大きな粒子や高い真比重の粉塵も収集でき、特に高温環境で優れた性能を発揮します。さらに、単純な構造や容易なメンテナンス、高温ガスへの対応、コンパクトな設計などのメリットがあります。

しかし、サイクロン集塵機は小さな粒子や微細なゴミの収集には適さず、特許関連の制約やフィルター式集塵機の収益性の高さから、一部の特定用途を除き市場で主流となっていません。そのため、用途や要件に応じて適切な集塵装置を選択する必要があります。

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