JP2006289272A - ミスト捕集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 鉄材等のアーク溶接時に発生するオイル分を含むヒューム、工作機械における部品の切削加工時に発生するオイルミスト、１００オングストローム級の微細なミストの回収を可能とする小型のミスト捕集装置を提供すること。
【解決手段】 モータ装置１５により駆動回転される回転軸１７をケース１のハウジング９に回転自由に支持し、その回転軸１７に形成された空洞部１７ａを、メッシュ３μｍ〜１０μｍの不織布により多数の襞を有して筒形に形成されたフィルター２１内及びハウジング室９ａと夫々連通するように設け、ハウジング室９ａに接続された吸込みブロワーの運転により吸入口６からケース１内にミストを含む空気を吸引し、その吸引された空気中のミストを回転式フィルター２１により除去し、そのフィルター２１を通過した空気を空洞部１７ａからハウジング室９ａを経て吸込みブロワーの排気口から外部へ排出させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、塗油・塗装により防錆処理が施された鉄材等のアーク溶接時に発生するオイル分を含むヒューム、工作機械における部品の切削加工時に発生する鉱物性軽質オイルミスト・水溶性オイルミスト、一般油煙類の微細ミスト等を捕集するミスト捕集装置に関する。

この種のミスト捕集装置には、固定型フィルター方式、デミスター方式、衝突板方式、電気集塵方式等の様々な方式のものが知られている。捕集対象のミストとしては、塗油・塗装による防錆処理が施された鉄材等のアーク溶接時に発生するオイル分を含むヒューム、工作機械における部品の切削加工時に発生する鉱物性軽質オイルミスト等である。特に、鉄材のアーク溶接時に発生するオイル分を含む粘着性ヒュームについては、粒子の大きさが１００オングストローム（０．０１μｍ）という極微細なものであることから、これを捕集することは容易ではない状況であり、かかる性状の微細ミストをも除去・回収可能なミスト捕集装置の開発が要望されている。

特開２００４−１６８４２号公報には、回転軸に複数の回転板を備えて駆動手段により駆動回転される回転体と、その回転体を収容し空気流の入口と出口を回転板を挟む状態で設けたケースと、送風手段を備えていて、入口側の面と出口側の面を貫通する孔が形成されたフィルター部を該回転板に設けたミスト回収装置が開示されている。この装置では、ケースに流入する空気流がフィルター部を通過することによりミストを回収すると共に、回転するフィルターにより空気流が乱されることにより回転板やフィルター部に空気が衝突して空気中のミストを付着させ、その付着したミストを遠心力によって飛ばすと共にケース内面に付着して内面に沿って落下するミストを回収するように設けられている。

ところが、フィルター部の孔の大きさについては明細書中に何も記載されていないことから、どの程度の粒径のミストを回収できるのか、定かではない。また、前記溶接時に発生するヒュームや微細なオイルミストを回収することを課題とした装置ではない、と言えよう。

特開平５−６４７１５号公報には、ケース本体の前部に吸入部を、その後部に固定式フィルター及びファンを配置したファン収容室を設け、ケース本体内に環状の固定遮板を配置すると共に固定遮板と交互に複数枚の回転板を配置し、各回転板をモータにより回転させるように構成したミスト回収装置が開示されている。この装置では、空気流が回転板と固定遮板の間をジグザグ状に蛇行しつつ後部のフィルター側へ移動することから、空気の通過抵抗が大きくなり、フィルターの目詰まりが生じ易い、と言える。
特開２００４−１６８４２号公報 特開平５−６４７１５号公報

本発明の目的は、鉄材等のアーク溶接時に発生するオイル分を含むヒューム、工作機械における部品の切削加工時に発生するオイルミスト、１００オングストローム級の微細なミストの回収を可能とする小型のミスト捕集装置を提供することにある。

前記目的を達成するために請求項１に記載した発明は、回転軸に取付けられた筒形のフィルターをケース内に配置し、その回転軸を駆動回転させる駆動手段を設け、そのケース内に吸引される空気中のミストを該フィルターにより除去し、当該フィルターを通過した空気を外部へ排出させる吸込みブロワーを設けてなるミスト捕集装置において、
前記回転軸はケースのハウジングに設けられた軸受けにより回転自由に支持され、その回転軸の中心部に形成された空洞部を、メッシュ３μｍ〜１０μｍの不織布により多数の襞を有して筒形に形成されたフィルター内及びハウジング室と夫々連通するように設け、そのハウジング室に接続された吸込みブロワーの運転により外部からケース内にミストを含む空気を吸引し、その吸引された空気中のミストを前記駆動手段によって回転するフィルターにより除去し、そのフィルターを通過した空気を前記空洞部からハウジング室を経て吸込みブロワーの排気口から外部へ排出させるように構成したことを特徴とする。

同様の目的を達成するために請求項２に記載した発明は、請求項１に記載のミスト捕集装置において、前記ケース及び回転軸を横向きとした横型又は縦向きとした縦型に構成したことを特徴とするものである。

同様の目的を達成するために請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載のミスト捕集装置において、前記フィルターが前記回転軸に着脱可能に設けられていることを特徴とするものである。

同様の目的を達成するために請求項４に記載した発明は、請求項１〜３の何れかに記載のミスト捕集装置において、前記ケースに注水手段の注水口を設け、その注水口から回転するフィルターの外表面に対して洗浄水を滴下させるように設けたことを特徴とするものである。

（請求項１の発明）
このミスト捕集装置は、ミストを含む空気を回転式フィルターを通過させて当該ミストを除去し清浄化された空気を外部へ排出するコンパクトな構造とされ、特にミスト類の中で捕集が困難とされている１００オングストローム級の微細なミスト、オイル分を含む粘着性ヒュームの捕集・除去を行なうことが可能である。加えて、ミストが工作機械室や工場内に拡散する事態を回避する対策手段となることから、作業環境の良好化、工場におけるミストの拡散を要因とする「かすみ現象」の解消に寄与することができる。

（請求項２の発明）
このミスト捕集装置は、横型若しくは縦型の何れの形式にも構成することができるので、様々な設置場所に対応させることが可能である。

（請求項３の発明）
このミスト捕集装置は、フィルターを回転軸に着脱可能に設けているので、フィルターの清掃や交換等の保守作業が行い易い。

（請求項４の発明）
このミスト捕集装置は、注水口から回転するフィルターの外表面に対して洗浄水を滴下させるように設けているので、フィルターの表面に付着するヒューム・オイルミストを洗い流すと共に遠心力作用によりそれらを洗浄水と一緒にはね飛ばすことにより、フィルターの清掃を施すことができる。

以下に、本発明の最良の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の横型ミスト捕集装置の縦断側面図、図２は図１のＡ−Ａ線拡大断面図、図３はフィルターにおけるミストの挙動を説明する模式図（イ）及び（ロ）である。

図１において、本発明の横型ミスト捕集装置Ｃのケース１は、横向きとされた円筒形状ケース本体２の一方の開口端３に、吸入口６が形成されたカバー５を取付け、他方の開口端４にハウジング９が取付けられている。７，８はケース本体２のフランジ２ａ，２ｂに夫々装着されたパッキンである。ハウジング室９ａには、上記ケース本体２側の内奥に２個の環状シール１１とボールベアリング１２を順に装着し、小径フランジ９ｂ側の開口端９ｃに２個の環状シール１４が装着された密閉リング部材１３が嵌着されている。１０はハウジング９の胴部に形成された接続口である。１５は小径フランジ９ｂに取付けられた駆動手段たるモータ装置である。

モータ装置１５の回転軸１７は、上記密閉リング部材１３からハウジング室９ａに突出する箇所からケース本体２の内方に延びる部分の中心に空洞部１７ａを形成し、当該モータに内蔵されたボールベアリング１６と前記ボールベアリング１２により回転自由に支持されている。また、その回転軸１７には、空洞部１７ａと、ケース本体２内及びハウジング室９とが夫々連通するように多数の連通口１８を所定箇所に設けている。

２１は上記回転軸１７に着脱可能に設けられた回転式フィルターである。このフィルター２１は、パンチングメタル等の多孔質円筒形心材２２の外側に、耐油性ポリプロピレン材等を用いた荒目軟質干渉材２３を被着し、その荒目軟質干渉材２３を介して円筒形に形成されたフィルター材２４を外装しており、それら円筒形心材２２、荒目軟質干渉材２３及びフィルター材２４の両端に面板２５，２６が接着剤により夫々固定されている。

図２に示すように、そのフィルター材２４は、メッシュ３μｍ〜１０μｍの不織布により多数の襞を有して筒形に形成されており、その大きさを：外径２００〜５００ｍｍ、長さ２００〜５００ｍｍ程度とされている。このフィルター材２４は、本発明の目的とする１００オングストローム級の微細なミスト、オイル分を含む粘着性ヒュームの捕集・除去を行なうことが可能な素材である。

一方の面板２５には、中心に形成されたテーパ穴２５ａの外側に内向きの環状突部２５ｂを形成し、外周に内向きフランジ２５ｃを形成している。その環状突部２５ｂには、上記円筒形心材２２の内周面２２ａを緩く嵌合し、内向きフランジ２５ｃにてフィルター材２４の外周縁２４ａを緩く嵌合させるように設けられている。他方の面板２６には、テーパ穴２６ｂが形成された内向きの環状突部２６ａを中心に形成し、外周に内向きフランジ２６ｃを形成している。その環状突部２６ｂには、上記円筒形心材２２の内周面２２ａを緩く嵌合し、内向きフランジ２６ｃにてフィルター材２４の外周縁２４ａを緩く嵌合させるように設けられている。

なお、フィルター２１はモータ装置１５により毎分５００〜３０００回転数で回転されるが、回転バランスについては、面板２５，２６にバランスウェイトを取付けるなどにより適宜に調整を施すものとする。

３０は前記面板２６のテーパ穴２６ｂに対応させて外周部３０ａをテーパー形状とした押え部材である。しかして、フィルター２１は、回転軸１７のテーパー部１７ｂに嵌合するまで挿入してから押え部材３０を面板２６のテーパ穴２６ｂに嵌め、ついで、押え部材３０の中心孔３１に通したボルト３２を回転軸１７の端部１７ｃに螺合することにより当該回転軸１７に取付けられている。また、フィルター２１については、ボルト３２を緩めて押え部材３０を外してから当該フィルター２１を引張ることにより回転軸１７から簡単に取り外すことができる。

３５はケース本体２の胴部に開設された注水口、３６はその注水口３５に接続された開閉弁である。その注水口３５には図示しない注水手段が接続されるが、水道水を洗浄水として使用する場合には水道の蛇口に連結するように設ける。洗浄水については、注水口３５から回転するフィルター２１の外表面に対して毎分約１００〜５００ｃｃの量を滴下させるように設ける。３８はケース本体２の胴部に開設されたドレン口、３９はドレン口３８に接続されたドレン収集装置である。

上記ハウジング９の接続口１０には、図示しない吸込みブロワーの吸入側を接続する。その吸込みブロワーとしては、−５ｋＰａ〜−３０ｋＰａの真空度が得られるルーツ式ブロワー等を用いる。

以上により、吸込みブロワーの運転により吸入口６からケース１内に、塗油・塗装により防錆処理が施された鉄材等のアーク溶接時に発生するオイル分を含むヒューム、工作機械における部品の切削加工時に発生する鉱物性軽質オイルミスト・水溶性オイルミスト、一般油煙類の微細ミスト等のミストを含む空気を吸引し、その吸引された空気中のミストをモータ装置１５により回転するフィルター２１により除去し、そのフィルター２１を通過した清浄な空気を回転軸１７の空洞部１７ａ、連通口１８からハウジング９室を経て吸込みブロワーの排気口から外部へ排出する本発明の横型ミスト捕集装置Ｃが構成される。

つぎに、本発明の横型ミスト捕集装置Ｃにおけるフィルターの作用について説明する。
（１）図３の模式図（イ）及び（ロ）に示すように、フィルター材２４の表面に付着するミストｍやヒューム粉塵類は、フィルター２１の回転数が毎分約１００回転付近から遠心力作用によってフィルター材２４の表面を移動し、その殆んどのものがケース１の内面に向かって飛散し始める。
（２）フィルター材２４の表面は、洗浄水を注水口３５から滴下されることにより洗浄を施されると共に目詰まりがしにくくなる。
（３）ミストは、滴下される洗浄水と合体して大きくなり、フィルター２１の遠心力作用により飛散することによりドレン収集装置３９からの捕集が容易となる。

また、回転式フィルターに関しては、例えば、フィルター材のメッシュ（穴径）が３μｍであっても、吸込み若しくは吐出空気の流速よりもフィルターの回転周速が速い場合、フィルターの穴径はミストに対して小さくなる現象を生ずる。これにより、高速回転するフィルターは、固定式フィルターに比べて穴径よりも小さいミストやヒューム粉塵の除去・捕集が可能となる。この現象については、発明者による実験により確認されている。

（実験１）
本発明の横型ミスト捕集装置Ｃについて、空気圧３００ｋＰａにて軟質オイルを噴霧させることにより発生させた微細ミストの捕集性能を下記条件で実験を行なった。
フィルター材 ：メッシュ３μｍ
フィルターの回転数：１５００ｒｐｍ
フィルター用モータ装置の出力：０．４ｋｗ
ルーツ式ブロワー ：出力３．７ｋｗ、
真空度−２０ｋＰａ〜−３０ｋＰａ、吸込み空気量１ｍ^３／分

実験の結果、捕集されたオイルミスト量は、０．２ｍｇ／ｍ^３であった。

（実験２）
本発明の横型ミスト捕集装置Ｃについて、防錆用油を塗布した鉄板を用いてアーク溶接を行なうことにより発生させたヒューム捕集時の圧力損失を下記条件で実験を行なった。その結果を図４に示す。
フィルター材ａ ：メッシュ３μｍ、テフロン（登録商標）をコーティング処理
フィルター材ｂ ：メッシュ３μｍ、注水あり（毎分１２０ｃｃ）
フィルター材ｃ ：メッシュ３μｍ、注水なし
フィルターの回転数：１８００ｒｐｍ
フィルター用モータ装置の出力：０．４ｋｗ
ルーツ式ブロワー ：出力３．７ｋｗ、
真空度−２０ｋＰａ〜−３０ｋＰａ、吸込み空気量１．５ｍ^３／分

実験の結果、フィルター材ｃでは圧力損失が直線的に徐々に上昇するが、フィルター材ｂでは圧力損失の上昇がなくなり、注水を施す効果が確認された。また、フィルター材ａでは運転直後に圧力損失の大幅な上昇が見られるが、注水を施すことにより一気に圧力損失が低下することが確認された。なお、フィルター材ａにより捕集されたヒューム量は、０．１５ｍｇ／ｍ^３であった。

以上に述べた通り、このミスト捕集装置は、ミストを含む空気を多数の襞を有して筒型に形成された回転式フィルターを通過させて当該ミストを除去し清浄化された空気を外部へ排出するコンパクトな構造とし、特にミスト類の中で捕集が困難とされている１００オングストローム級の微細なミスト、オイル分を含む粘着性ヒュームの捕集・除去を行なうことができる利点がある。

本発明の横型ミスト捕集装置の縦断側面図 図１のＡ−Ａ線拡大断面図 フィルターにおけるミストの挙動を説明する模式図（イ）及び（ロ） 本発明装置によるヒューム捕集時の圧力損失の実験結果を示すグラフ

符号の説明

Ｃ・・・本発明の横型ミスト捕集装置
１・・・ケース
６・・・吸入口
９・・・ハウジング ９ａ・・・ハウジング室
１２，１６・・・ボールベアリング（軸受け）
１５・・・モータ装置（駆動手段）
１７・・・回転軸
１７ａ・・・空洞部 １８・・・連通口
２１・・・フィルター
２２・・・多孔質円筒形心材
２４・・・フィルター材
３５・・・注水口

Claims (4)

1. 回転軸に取付けられた筒形のフィルターをケース内に配置し、その回転軸を駆動回転させる駆動手段を設け、そのケース内に吸引される空気中のミストを該フィルターにより除去し、当該フィルターを通過した空気を外部へ排出させる吸込みブロワーを設けてなるミスト捕集装置において、
   前記回転軸はケースのハウジングに設けられた軸受けにより回転自由に支持され、その回転軸の中心部に形成された空洞部を、メッシュ３μｍ〜１０μｍの不織布により多数の襞を有して筒形に形成されたフィルター内及びハウジング室と夫々連通するように設け、そのハウジング室に接続された吸込みブロワーの運転により外部からケース内にミストを含む空気を吸引し、その吸引された空気中のミストを前記駆動手段によって回転するフィルターにより除去し、そのフィルターを通過した空気を前記空洞部からハウジング室を経て吸込みブロワーの排気口から外部へ排出させるように構成したことを特徴とするミスト捕集装置。
2. 前記ケース及び回転軸を横向きとした横型又は縦向きとした縦型に構成したことを特徴とする請求項１に記載のミスト捕集装置。
3. 前記フィルターが前記回転軸に着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のミスト捕集装置。
4. 前記ケースに注水手段の注水口を設け、その注水口から回転するフィルターの外表面に対して洗浄水を滴下させるように設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のミスト捕集装置。
   

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