JP2008023511A - 蒸気洗浄機用排気処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蒸気洗浄機で発生する排気から、蒸気や空気と油脂や異物を分離し、液体や固体は廃棄し、気体は循環したいところであるが、サイクロンフィルターを用いると、ブロアの動力が大きく、エネルギー効率が悪い上に、蒸気を用いると、循環する気体の温度が高くなり、システムに冷却器を入れる必要がある。
【解決手段】 ブロアとサイクロンフィルターと冷却器を一体にしたコンパクトな排気処理装置にまとめた。この装置は、回転翼車によって遠心力によって昇圧され、循環のための圧力を発生させるとともに、回転翼車が作る高速の旋回流を減速したり、圧力回復させずに、高速流のままサイクロンフィルターに流し、遠心分離を行うので、エネルギー効率がよい。このとき、排気の冷却を行うので、油脂や異物が核となり凝縮が起こるので、効率よく油脂や異物の分離を行うことができる。
【選択図】図７

Description

蒸気洗浄機において、機械装置や電気部品の洗浄を行うとき、高温高圧の蒸気により、表面に付着した油脂や異物が吹き飛ばされるが、蒸気および蒸気が巻き込んだ空気と、油脂や異物を含んだ排気が発生するが、ブロアとサイクロンフィルターと冷却器を１台にコンパクトにまとめ、排気の中から油脂分や異物を効率よく分離除去し、クリーンな蒸気や空気をクリーンベンチに戻し、再使用するようにした蒸気洗浄機用の排気処理装置に関するものである。

蒸気洗浄機を用いて、機械部品や電気部品を洗浄するとき、高温高圧の蒸気噴流を吹き付けると、簡単に表面に付着した油脂や鉄粉などの異物は除去されるが、蒸気や蒸気が巻き込んだ空気の排気が発生し、この中から油脂や異物を分離しなければならない。そのためには、いろいろな装置や設備が用いられているが、 従来から一般に利用される簡易クリーンベンチと、その排気装置の例を図１、図２に示す。

図１、図２において、クリーンベンチ１０３の上部にカバー１０６を取付け、周囲は雰囲気空気が入らないような囲いをし、通常１箇所、作業者の入口１０４が設けられている。洗浄の対象であるワーク１１５もここから搬出入される。カバー１０６の上部に空気取入れ口１０７があり、ここの空気を、フィルター１０５を通してクリーンベンチ１０３の中に送り込む。クリーンベンチ１０３の中に、作業台１１６を入れ、この上にワーク１１５を載せ、蒸気洗浄をする。作業台１１６は、フードになっており、蒸気の排気と洗浄によって除去された油脂や異物がいっしょに排気管１０８、ブロア１０９により吸引される。排気は、この例では、サイクロンフィルター１１２に送られ、ここで軽い蒸気と重い油脂や異物に分離される。蒸気は上部の管１１３より、大気に、油脂や異物は一部蒸気や空気とともに、下部のドレン管１１４より排出される。排気は、蒸気が混じっているため、温度が高くなるので、クリーンベンチは戻されることはない。

サイクロンフィルター１１２は、断面を図３、図４に示す。ブロアの吐出管１１０は、サイクロンフィルター１１２の入口管１１１に連結しており、入口管１１１は、図４に示すように、サイクロンフィルター１１２に対し、接線方向に高速のまま吹き込まれるような構造になっている。サイクロンフィルター１１２の中では、旋回流となり、自由渦の理論により、直径が小さくなるに従い、旋回速度が速くなり、気流に含まれている重質の油膜や異物は、外周側に集められ、自重により下方に落下していく。中心部の気流は、出口管１２０を通り、排気管１１３より排気される。

以上のように、クリーンベンチ１０３の中で生じた油脂や異物を含んだ蒸気排気は、ファン１０７やブロア１０９により、空気とともにサイクロンフィルター１１２を経て、排気される。
特許公開２００６−８８０５０ 特許公開平１１−５００９

発明が解決しようとする課題

クリーンベンチ１０３の蒸気洗浄機の排気を、すべてブロア１０９により昇圧し、サイクロンフィルター１１２を通して、油脂や異物に分離するとき、いくつかの問題がある。第１は、サイクロンフィルター１１２の入口管１１１では、気流の速度を上げるため、絞る必要があり、このための圧力損失が大きく、フロア１０９の動力が大きくなる。次に、蒸気排気の多くは空気であるが、この中に水蒸気が含まれており、サイクロンフィルター１１２で処理すべき気体の量が多く、十分な処理が困難な上、サイクロンフィルター１１２の下部の油脂や異物排出管１１４は、固形物が付着して流動せず、度々清掃する必要がある。

課題を解決するための手段

蒸気洗浄機のクリーンベンチからの排気の中には、当然のことながら水蒸気が多量に含まれているので、これを冷却することにより、油脂や異物が核になり、凝縮するので、効率よく分離でき、また水分により流動性がよくなり、効果的な分離除去ができる。

サイクロンフィルター１１２では、ブロア１０９で昇圧された気体を入口管１１１で絞って加速しているため、エネルギー的に圧力変換、速度変換を繰返していることになる。これに対し、本発明では、排気処理装置の中で、回転翼で気体を旋回せしめ、高速化した気体をそのままサイクロン式の筒に入れ、分離を行わせることにより、非常に高速の気流を分離に活用することができる。

廃棄処理装置の中で冷却し、排気の中から、水分、油脂分、異物を除去するので、このガスを再度クリーンベンチに戻し、循環させることにより、廃棄処理装置を繰返し通過させることになるので、排気に含まれる油脂や異物の量を非常に少なくすることができる。

発明の効果

排気を冷却することにより、油脂や異物を核とした凝縮を行わせることにより、効率よく分離するとともに、水分により流動性をよくして、油脂や異物を流し、除去できる。また、水滴に捕集され、再飛散が少なくなり、効率よく廃棄処理ができる。

廃棄処理装置の中で、排気の旋回流加速と昇圧を行い、高速気流はそのままサイクロンフィルターの旋回流とするため、効率よく高速流が利用できる。昇圧した圧力で、配路の流動を行わせるため、全体としてのエネルギー効率をよくすることができる。

排気処理装置の分離効率を良くすることができると、排気の多くをクリーンベンチに戻し、再循環させることが可能となり、排気を何度も排気処理装置の中を通すことにより、油脂分や異物をほぼ完全に除去できるようになり、外気に対しても、油脂や異物の飛散を防ぐことができる。クリーンベンチの外側の雰囲気の汚染度は、フィルターなどを用いていても、クリーンベンチ内側の汚染度と深い関係にあり、雰囲気の汚染度も低くすることは、クリーン度を上げるためには重要である。

発明を実施するための形態

発明を実施するための形態について、図５、図６、図７、図８に示す図で説明する。図５、図６は、クリーンベンチ３と、排気処理装置９およびその配管関係を示したものである。クリーンベンチ３の周囲を囲み、上部カバー６を設け、この上にファン７を取付ける。ファン７で外気雰囲気の空気を吸引し、フィルター５を通してクリーンベンチ３内に送る。クリーンベンチ３内の圧力は、雰囲気よりわずかに高くし、雰囲気が周囲のすきまよりクリーンベンチ３内に入らないようにする。クリーンベンチ３の入口には、カーテン４があり、ここより、作業者１７やワーク１８が出入する。クリーンベンチ３の中には、作業台１６があり、この上にワーク１５を置いて、蒸気ガン１８により、蒸気を噴射し、洗浄を行う。作業台１６は、図には表現されていないが、金網が張ってあり、その下はフードになっており、ここより蒸気排気や除去された油脂、異物が排気処理装置９により、吸入管８を介して吸引される。

廃気処理装置９は、図７、図８に示すような構造になっている。まず構成であるが、図７の回転体の中心部に高周波モータ２２があり、これを取り巻くように三重の円筒構造になっている。高周波モータ２２は、円筒に取付けられたフランジに締結され、主軸には回転翼車２１が締結されている。高周波モータ２２には、端子３９から動力線４０が接続され、排気管３３の内側を通り、端子４１に接続されている。回転翼車２１は、吸入口２４より、クリーンベンチの排気を吸入し、サイクロン室２５に流す。このとき、高速回転する回転翼車２１の中を通って来た流体は、回転翼車２１の外周速にほぼ等しい速度の旋回速度を有しているが、この流速を減速させないように、サイクロン室２５に導く。具体的には、流路の断面積の変化を少なくし、速度が変化しないようにする。ブロアや圧縮機と根本的に異なる点は、圧力を回復するためのボリュートやデフォーザを設けないことである。流路は、サイクロン室２５から、図で右方向につながっており、直径が小さくなっている。ここに穴あきコーン２７があり、遠心力で重たい流体がこの穴を通って、排出室３４に捕集される。サイクロン室２５からの軽質の流体は、直径の小さくなる方向に流れる。軽質流体でも旋回流であるため、遠心力の分だけ圧力が小さくなり、排気穴３０を通って、排気室３１、排気管穴３２を経て、排気管３３に導かれる。

サイクロン室２５の外側は、冷却水室２６となっており、ここに注水口３６から注水され、排水口３７より排水される。この冷却水により、サイクロン室２５の外側を冷却することにより、排気に含まれている水蒸気を凝縮し、水にする。排気に分散している油脂や異物が核となり、凝縮するので、油脂や異物を分離除去するのに有効である。サイクロン室２５の外周部に、凝縮水とともに油脂や異物が集められ、軸方向の流体の流れにのって、図で右方向に流される。水分や油脂や異物は、穴あきコーン２７を通って、排出室３４、排出口３５に流れる。穴あきコーン２７の穴を通過するときに、旋回速度はほとんどなくなり、回転翼車２１が発生させた遠心力による静圧によって流される。一方、軽質の流体は、穴あきコーン２７の穴を通らずに、図の右方に流れる。旋回流れの直径が小さくなるとき、重質成分が一層分離され、油脂や異物の少ないクリーンな流体だけが、排気穴３０を通り、排気室３１、排気管穴３２を経て、排気管３３の方に流れる。排気孔３０のある位置の直径や排気管３２の外径は、回転翼車２１の外径より小さいため、サイクロン室２５やそれより後流に当る流路では、旋回する流体の遠心力のために圧力が低くなるが、排気穴３０を通過するときには、旋回力はほとんどなくなるので、回転翼車２１が発生させる静圧が大きいため、半径の小さい流路を流体が流れていくように設計される。

図５、図６に戻って、排気処理装置９を出た流体は、クリーンベンチ３の循環流上部カバー１４に送られ、フィルター５を通ってクリーンベンチ３の中に送られる。排気処理装置９の油脂や異物の排出口３５の流体は、サイクロンフィルター１１を介して、液体分と気体分に分けられ、気体は外気に放出される。

クリーンベンチ３の中で蒸気洗浄を行うと、蒸気は高温であり、蒸気には潜熱があるため、排気には熱量を持っている。しかし、これを排気処理装置９で冷却することにより、水蒸気は凝縮し、水滴になるが、このとき油脂や異物が核となるため、気体中のこれらの異物を重たくし、排気処理装置９のサイクロン室２５では、確実に外筒側に集められ、排出口３５に導かれる。蒸気を冷却することにより、クリーンワーム３へ再循環しても温度上昇は抑えられる。再循環により、排気を外気に巻き散らさないだけでなく、排気を何度も排気処理装置９を通すことにより、循環流体の汚染度を下げることができる。

排気処理装置９には、作業台１６からの排気を吸引し、回転翼２１で旋回力を与えられた排気を圧力回復せずに、そのままサイクロン室２５で遠心分離するので、排気の持っているエネルギーを効率よく活用することができる。冷却をサイクロン室２５で行うが、その効果は前述のとおりである。

蒸気洗浄機を用いるクリーンベンチ内の排気処理装置において、回転翼車２１が作る高速旋回流を、圧力回復のための減速をさせず、そのままサイクロン室２５に導き、高速の旋回流を簡単に効率よく作り、サイクロンフィルター効果を利用して、油脂や異物を分離することにより、第１にエネルギー効率のよいサイクロンフィルターを構成することができる。

排気処理装置のサイクロン室２５の外側に水冷室２６を設けることにより、サイクロン室２５の中の流体を冷却し、この中に含まれている水蒸気を凝縮すると、油脂や異物が核となり、水滴が成長するので、油脂や異物を分離するのに効果的である。

蒸気洗浄機の排気であるが、冷却し、油脂や異物を除去することができるので、ここで発生する排気は大気へ放出せず、クリーンベンチに戻す、いわゆる再循環させることにより、除去しきれていない異物なども、排気処理装置を何度か循環している間に、ほぼ完全に除去することができる。再循環方式は、一見、残留している異物をクリーンベンチに戻すので、悪い影響を及ぼすように見えるが、微細な異物やチリを大気放出してしまうと、除去することは困難であり、これが回り回ってクリーンベンチに戻って来ることになるので、早い段階で捕集し、雰囲気のクリーン度を上げることが重要であり、このために、本発明の凝縮機構を応用した効果的分離を行う排気処理装置が有効である。

従来から利用されている蒸気洗浄機を用いたクリーンベンチとその排気装置の説明用上面図 図１のＡ−Ａ断面と、矢視Ｂ−Ｂの図で、クリーンベンチと排気装置の説明図 図１、図に示されているサイクロンフィルターの断面図 図３のＸ−Ｘ断面図 本発明の排気処理装置を用いた蒸気洗浄機用のクリーンベンチ説明用上面図 図５のＣ−Ｃ断面と矢視Ｄ−Ｄを示した説明図 本発明の蒸気洗浄機用排気処理装置の断面図 図７の矢視Ｅの立面図

符号の説明

図１、図２、図３、図４において、
１０１ クリーンベンチ
１０２ ファン
１０３ 囲い
１０４ クリーンベンチ入口
１０５ フィルター
１０６ クリーンベンチカバー
１０７ 吸入ダクト
１０８ 吸入管
１０９ ブロア
１１０ 吐出管
１１１ 入口管
１１２ サイクロンフィルター
１１３ 排気管
１１４ 排出管
１１５ ワーク
１１６ 作業台
１１７ 作業者
１１８ 蒸気ガン
１１９ 蒸気ホース
１２０ 排気筒
１２１ サイクロン室
１２２ 排出室
図５、図６において、
１ クリーンベンチ
２ ファン
３ 囲い
４ クリーンベンチ入口
５ フィルター
６ カバー
７ 吸入ダクト
８ 吸入管
９ 排気処理装置
１０ 排出管
１１ 排出用サイクロンフィルター
１２ 排出用排気管
１３ サイクロンフィルター排出管
１４ 循環ガスカバー
１５ ワーク
１６ 作業台
１７ 作業者
１８ 蒸気ガン
１９ 蒸気ホース
図７、図８において、
２０ 固定脚
２１ 回転翼車
２２ 高周波モータ
２３ 吸入管
２４ 吸入管
２５ サイクロン室
２６ 冷却水室
２７ 穴あきコーン
２８ 内筒
２９ コーン
３０ 穴あき板
３１ 排気室
３２ 排気管穴
３３ 排気管
３４ 排出室
３５ 排出口
３６ 冷却水入口
３７ 冷却水出口
３８ ウェアリングシール
３９ 端子
４０ 動力線
４１ 動力端子
である。

Claims (1)

1. 三重の円筒形より構成され、一番内側の円筒の中に高速回転するモータを取付け、この主軸に放射状に複数の羽板を取付けた回転翼車を取付け、一番目の円筒と二番目の円筒の空間をサイクロン室とし、この部屋と回転翼車外周部を回転翼車からの旋回流が減速しないように、ほぼ流路面積が等しくしたリング状の流路にし、二番目の円筒の外側と三番目の円筒の空間は、冷却水室とし、サイクロン室の流体の冷却ができるようにするとともに、サイクロン室の下流側外周部円筒部材には、排出室を設け、その入り口部には、穴のあいたコーン状の部材を取付け、外周側の流体がコーン状の部材の穴を通って排出室に流れることにより、旋回成分がやわらげられ、自重によって、下方に流れるような広さの空間にし、サイクロン室下流には、直径が小さい部分に排気室を設け、遠心力で分離された軽質の気体成分が穴あき板の穴を通ることにより、旋回成分は弱められ、排気室および排気管の穴を通り、排気管に流れるように流路が構成されたことを特徴とする蒸気洗浄機用の排気処理装置。

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