JP2008194723A - 粉粒体の固形化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集塵機によって集塵した粉粒体を圧縮して固形化することで、廃棄時の舞い上がりを防ぎ、且つ容積を小さくして効率の良い廃棄を実現する。
【解決手段】固形化装置Ａは、集塵機Ｂのホッパーに収容された粉粒体の落下を案内するシュート１と、水平に配置され且つ両端が開放された円筒体からなり周壁の所定位置に前記シュートに接続された開口部２ｃが形成されると共に開放側端部２ａの内周面に端部にかけて径が大きくなるテーパ部２ｄが形成された固形化部材２と、固形化部材２の内部に往復移動可能に配置され開放端部２ｂ側から開放端部２ａ側にかけて移動したときに粉粒体を圧縮して固形化する圧縮部材３と、圧縮部材３を往復移動させる駆動部材４と、固形化部材２の開放端部２ａ側に配置され開放端部２ａを開閉する開閉部材５とを有して構成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、集塵機に集塵された粉粒体を廃棄するのに先立って固形化することで容積を小さくし得るようにした粉粒体の固形化装置に関するものである。

鋼板を溶接し或いはガス切断やプラズマ切断、レーザ切断等の加工を行ったとき、微少な粉粒体を含んだヒュームが発生する。このようなヒュームは作業環境の劣化を招くため、集塵機によって溶接や切断部位からヒュームを含んだ大気を吸引して粉粒体を分離し、分離した粉粒体を定期的に排除することが行われている。

例えば特許文献１には、溶接ヒュームを含んだガスを濾過フィルターに毎秒０．０１ｍで通過させて溶接ヒュームを付着させて分離する方法、及びガスの流通方向の下流側から２ｋｇｆ／ｃｍ² 以上の圧力でパージガスを吹き付けることで、濾過フィルターに付着したヒュームを落下させる方法、が記載されている。

集塵機によって吸引されたガスから分離した粉粒体は、集塵機の下方に配置されたホッパーに収容され、定期的に排出される。特に、切断装置に付属して設置された集塵機の場合、ホッパーに収容された粉粒体を排出する作業は作業員によって行われる。即ち、作業員が、ホッパーの排出口に空の袋を取り付けて保持した状態でホッパーの排出口を開放して収容された粉粒体を自由落下させることで行われる。

特許第２７０３７２３号公報

例えばガス切断やプラズマ切断によって発生した粉粒体の中心的な粒度は約１０〜２０ミクロン程度である。このため、ホッパーから袋に排出する際に、落下に伴って舞い上がり、袋から外に出てしまうという問題がある。この場合、袋を保持している作業員に粉粒体が降りかかるなど、作業環境の劣化が問題となる。

また、粉粒体はかさ比重が小さく、廃棄時の容積が大きくなる。このため、集塵機から粉粒体を廃棄する作業を行う際に、搬送する回数が増加することとなり、廃棄作業が容易ではないという問題が生じる。

本発明の目的は、集塵機によって集塵した粉粒体を圧縮して固形化することで、廃棄時の舞い上がりを防ぎ、且つ容積を小さくして効率の良い廃棄を実現することができる粉粒体の固形化装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る粉粒体の固形化装置は、集塵機に取り付けられて集塵した粉粒体を圧縮して固形化する固形化装置であって、集塵機のホッパーに接続され該ホッパーに収容された粉粒体の落下を案内するシュートと、水平に配置され且つ両端が開放された円筒体からなり周壁の所定位置に前記シュートに接続された開口部が形成されると共に一方の開放側端部の内周面が端部にかけて径が大きくなるテーパ状に形成された固形化部材と、前記固形化部材の内部に往復移動可能に配置され他方の開放端部側から一方の端部側にかけて移動したときに該固形化部材の内部にある粉粒体を圧縮して固形化する圧縮部材と、前記圧縮部材を往復移動させる駆動部材と、前記固形化部材の一方の開放端部側に配置され該開放端部を開閉する開閉部材とを有して構成されるものである。

本発明に係る粉粒体の固形化装置（以下、単に「固形化装置」という）では、ホッパーに収容された粉粒体をシュートを介して筒状の固形化部材に導入し、固形化部材の一方側の開放端部を開閉部材によって閉鎖した後、駆動部材に圧縮部材を駆動することで粉粒体を固形化することができる。

このように粉粒体を固形化することによって、粉粒体の舞い上がりを防ぐことができ、且つ粉粒体のかさ比重を大きくして容積を小さくすることができる。このため、集塵機から廃棄する際に工場環境を劣化させることがなく、且つ廃棄の際の作業効率を向上することができる。

特に、本発明の固形化装置をシュートを介して市販されている標準的な集塵機に組み付けることで、集塵機によって分離した粉粒体を固形化することができ、廃棄作業の合理化をはかることができる。

以下、本発明に係る固形化装置の最も好ましい実施の形態について図を用いて説明する。図１は固形化装置を取り付けた集塵機の構成を説明する模式図である。図２は固形化装置の構成を説明する図である。図３は固形化装置の駆動系を説明する図である。

図に於いて、集塵機Ｂは市販されている標準的な構造を有しており、スタンド５１に搭載されると共に、内蔵したホッパーの下端部分に接続された排出口５２に固形化装置Ａが一体的に取り付けられている。そして、集塵機Ｂに接続したホース５３の端部が、目的の集塵部位、例えばガス切断装置やプラズマ切断装置或いはレーザ切断装置に於ける切断部位に開口し、該切断部位に於ける粉粒体を含んだ大気を吸引し得るように構成されている。

集塵機Ｂによって集塵する粉粒体は必ずしもガス切断やプラズマ切断或いはレーザ切断による切断時に生じるものである必要はなく、他の作業によって生じる粉粒体であっても良い。即ち、本発明に係る固形化装置は、集塵機に集塵された粉粒体の固形化をはかることができれば良く、粉粒体の発生源を限定するものではない。

固形化装置Ａは、集塵機Ｂの排出口５２に取り付けられたシュート１と、水平方向に配置された筒体からなりシュート１の下方に取り付けられた固形化部材２と、固形化部材２の内部に収容された状態で該固形化部材２の長手方向に往復移動し得るように構成された圧縮部材３と、圧縮部材３を駆動する駆動部材４と、固形化部材２の一方側の開放端部２ａに配置され該開放端部２ａを開閉する開閉部材５と、固形化部材２の一方側の開放端部２ａの端面を清掃する清掃部材６と、を有して構成されている。

シュート１は、集塵機Ｂに内蔵されたホッパーに収容された粉粒体を受け取って固形化部材２の内部に案内する機能を有しており、粉粒体が自由落下し得るように傾斜して配置されている。このシュート１は集塵機Ｂの排出口５２及び固形化部材２に対し気密性を持って接続されており、粉粒体が集塵機Ｂのホッパーから固形化部材２の内部に至る間で、大気に噴出することがないように構成されている。

固形化部材２は圧縮部材３と共にシュート１を介して供給された粉粒体を固形化させる機能を有しており、両端部に開放端部２ａ、２ｂが形成され且つ水平に配置された円筒状の部材によって構成されている。

固形化部材２の開放端部２ｂに接近した側であって周壁の所定位置には開口部２ｃが形成されている。この開口部２ｃにはシュート１の下端部分が気密性を持って接続されており、集塵機Ｂのホッパーに収容された粉粒体が円滑に内部に案内されるように構成されている。

固形化部材２の開放端部２ａは、固形化した粉粒体（以下固形化した粉粒体を「固形ダストＣ」という）を排出するための排出口としての機能を有している。また、固形化部材２に於ける固形ダストＣの排出口となる開放端部２ａ側の内周面には、開放端部２ａに向けて径が大きくなるテーパ部２ｄが形成されている。

本件発明者の実験では、固形化部材２の内部に供給された粉粒体を圧縮部材３によって圧縮して固形ダストＣを形成したとき、この圧縮によって粉粒体が固形化部材２の内周面に圧接してしまい、排出することが困難であった。しかし、開放端部２ａ側の内周面にテーパ部２ｄを形成することによって、形成された固形ダストＣを圧縮部材によって排出方向に付勢することで容易な排出を実現することが可能であった。

圧縮部材３は固形化部材２の内部に供給された粉粒体を圧縮して固形化する機能を有するものであり、固形化部材２の内径よりも僅かに小さい外径を持ったロッド状に構成されている。そして、固形化部材２の内部に挿入され駆動部材４に駆動されて図２の矢印ａ、ｂ方向に往復移動し得るように構成されている。

圧縮部材３が固形化部材２の内径よりも僅かに小さい外径を持ったロッド状に構成されているため、圧縮部材３が矢印ａ方向のストローク限まで伸長しているとき、該圧縮部材３が固形化部材２の周壁に形成されている開口部２ｃを閉鎖することとなる。即ち、圧縮部材３は開口部２ｃを開閉する開閉部材を兼ねており、集塵機Ｂからの粉粒体の供給、停止を制御し得るように構成されている。

本発明に於いて、固形化部材２の内径や固形化する際の圧縮部材３のストロークは特に限定するものではなく、単位時間当たりの粉粒体の発生量を含む処理条件を考慮して適宜設定することが好ましい。

例えば、本実施例では、固形化部材２の内径は３６ｍｍに、圧縮部材３のストロークは２００ｍｍに設定されている。また固形化部材２の周壁に設けた開口部２ｃの長さは１００ｍｍに設定されており、一度の固形化サイクルで約１５０ｍＬの粉粒体を固形化し得るように構成されている。更に、圧縮部材３によって粉粒体に付与される圧縮力を約６トンに設定している。

また固形化部材２の開放端部２ａ側の内周面に形成したテーパ部２ｄのテーパ角度は特に限定するものではなく、形成された固形ダストＣが容易に排出し得るような角度であれば良い。本実施例では、開放端部２ｂから３５ｍｍの範囲に１／５０のテーパ加工することでテーパ部２ｄを形成している。そして前記テーパ部２ｄであれば、固形ダストＣを容易に排出することが可能である。

開閉部材５は固形化部材２の開放端部２ａを閉鎖すると共に圧縮部材３によって付与される圧縮力に対抗する機能を有するものである。このため、開閉部材５は、固形化部材２の開放端部２ａに対向して配置され外径が固形化部材２のテーパ部２ｄの一部に於ける内径と略等しい値を持ったロッド部材５ａと、ロッド部材５ａを矢印ｃ、ｄ方向に往復移動させる駆動部材５ｂと、によって構成されている。

上記の如く構成された開閉部材５では、ロッド部材５ａを矢印ｄ方向に移動させることで固形化部材２の開放端部２ａを閉鎖することが可能であり、駆動部材５ｂによるロッド部材５ａの押圧力を大きくすることで、圧縮部材３による圧縮力と対抗させることが可能である。そして、ロッド部材５ａを矢印ｃ方向に移動させることで、開放端部２ａを開放させ、この状態で、固形化部材２の内部に形成されている固形ダストＣを排出することが可能である。

固形化部材２に収容された粉粒体を圧縮して固形化する際に、開閉部材５のロッド部材５ａによって閉鎖していても開放端部２ａから粉粒体が漏れることがあり、漏れた粉粒体が開放端部２ａの端面に付着することがある。この付着物をそのままにしておくと、付着物を元にして成長して円滑な固形化を阻害する虞が生じる。このため、清掃部材６によって開放端部２ａの端面をこすることで清掃しておくことが必要となる。

清掃部材６は固形化部材２の開放端部２ａの近傍に配置され、該開放端部２ａの端面をこすって付着した付着物を剥離する剥離部材６ａと、剥離部材６ａを矢印ｅ、ｆ方向に移動させる駆動部材６ｂと、によって構成されている。従って、駆動部材６ｂによって剥離部材６ａを固形化部材２の開放端部２ａの端面に沿って矢印ｅ方向に移動させることで、該端面をこすって付着物を剥離することが可能である。

上記の如き機能を持った剥離部材６ａはナイフ状に形成されていれば良い。しかし、本実施例では、剥離部材６ａを固形化部材２の開放端部２ａの端面を確実に閉鎖し得る程度の大きさを持った板状に形成しており、該剥離部材６ａを開閉部材としても利用し得るように構成している。

即ち、剥離部材６ａを矢印ｅ方向に移動させて該剥離部材６ａによって開放端部２ａの端面に対向させることで、該開放端部２ａを閉鎖することが可能である。しかし、この構成では剥離部材６は片持ち梁状となるため、圧縮部材３を駆動して固形化部材２に収容された粉粒体に圧縮力を付与したとき、この力に対抗するためには駆動部材６ｂの剛性を大きくしておく必要がある。このため、開放端部２ａを閉鎖した剥離部材６ａを開閉部材５のロッド部材５ａによって支持することで、大きな力に対抗させることが可能である。

即ち、本実施例の構成では、開閉部材５、剥離部材６の何れかによって固形化部材２の開放端部２ａを開閉することが可能となる。しかし、開放端部２ａの開閉部材として何れを利用するか、によって開閉部材５の位置を調整することが必要となる。

圧縮部材３を駆動する駆動部材４、開閉部材５のロッド部材５ａを駆動する駆動部材５ｂ、清掃部材６の剥離部材６ａを駆動する駆動部材６ｂは、夫々対象となる部材３、５ａ、６ａを往復直線移動させる機能を有するものであり、この機能を発揮し得るものであれば構造については特に限定するものではない。このような機能を有するものとしては、エアシリンダーや油圧シリンダー、或いはモーターと往復直進機構との組み合わせ、等があり、また移動動作としては、直進動作や回転動作、或いは、ある角度で反転を繰り返しながらの直進動作との組み合わせ、等があり、これらを選択的に利用することが可能である。

本実施例では、各駆動部材４、５ｂ、６ｂとしてエアシリンダーを利用しており、図３に示すような系によって、圧縮部材３、ロッド部材５ａ、剥離部材６ａを駆動し得るように構成している。

図３に示すように、駆動部材４の押出側のポート４ａには電磁弁１１が接続されており、引込側のポート４ｂには電磁弁１２が接続されている。また電磁弁１１は電磁弁１２とも接続されており、該電磁弁１２を介して駆動部材４の押出側ポート４ａと引込側ポート４ｂに同時に圧力空気を作用させるように構成されている。

また開閉部材５の駆動部材５ｂの押出側ポート５ｃ及び引込側ポート５ｄに電磁弁１３が接続され、清掃部材６の駆動部材６ｂの押出側ポート６ｃ及び引込側ポート６ｄに電磁弁１４が接続されている。そして、各電磁弁１１〜１４にはエアチャンバー１５を介して図示しない圧力空気供給源から所定の圧力を持った圧力空気が供給されるように構成されている。

上記の如く構成された固形化装置Ａは、シュート１が集塵機Ｂの排出口５２に取り付けられた状態で、重量がフレーム２１に支持されている。またフレーム２１に取り付けた操作盤２２には、固形化装置Ａの制御系が組み込まれている。

また集塵機Ｂのホッパーには、該ホッパーに収容された粉粒体の上位レベルと下位レベルを検出するために、図示しない一対のセンサーが設けられており、センサーによって粉粒体が上位レベルまで収容されていることを検出したとき、この検出信号によって固形化装置Ａの運転を開始し、下位レベルを検出したとき、この検出信号によって固形化装置Ａの運転を停止するように構成されている。

次に、固形化装置Ａによる粉粒体を固形化する動作について説明する。

固形化装置Ａの運転を開始するに際し、圧縮部材３、開閉部材５、清掃部材６は夫々初期位置にある。即ち、本実施例では、圧縮部材３は矢印ａ方向への移動限にあり、この状態では固形化部材２の開口部２ｃは圧縮部材３によって閉鎖されている。また清掃部材６は剥離部材６ａが矢印ｅ方向への移動限にあり、この状態で固形化部材２の開放端部２ａの端面は剥離部材６ａによって覆われることで閉鎖されている。更に、開閉部材５のロッド部材５ａは矢印ｄ方向に移動して先端が剥離部材６ａに当接している。

上記状態で集塵機Ｂの排出口５２を開放すると共に操作盤２２を操作して固形化装置Ａの運転を開始する。この場合、ホッパーに収容された粉粒体が上位レベルに到達して信号が発生し、この信号に応じて固形化装置Ａが運転を開始する。

先ず、電磁弁１１を操作して圧力空気を駆動部材４の引込側ポート４ｂに供給することで、固形化部材２の内部にあって矢印ａ方向への移動限にある圧縮部材３を矢印ｂ方向に引き戻す。圧縮部材３が矢印ｂ方向への移動限に到達すると固形化部材２の周壁に設けた開口部２ｃが開放し、シュート１から開口部２ｃを経て粉粒体が供給される。

圧縮部材３が矢印ｂ方向への移動限に到達して一定時間が経過した後、電磁弁１１を切り替えて圧縮空気を駆動部材４の押出側ポート４ａに供給することで、圧縮部材３を矢印ａ方向に移動させ、この移動過程で固形化部材２の内部に収容されている粉粒体に圧縮力を付与して固形化する。このとき、圧縮部材３に作用する力は粉粒体を介して剥離部材６ａに伝えられるが、この剥離部材６ａが開閉部材５のロッド部材５ａによって支持されるため、固形化部材２の開放端部２ａが開放されてしまうことはない。

圧縮部材３の矢印ａ方向への移動に伴って、固形化部材２の内部圧力が上昇し、該固形化部材２の内周面と圧縮部材３の外周面との間に形成される僅かな隙間を介して漏洩し、固形化部材２の開放端部２ｂから、或いは固形化部材２の開放端部２ａの端面と剥離部材６ａとの間に形成される僅かな隙間を介して開放端部２ａから、夫々漏洩する。

このため、本実施例では、一端を集塵機Ｂに接続したホース５４の他方の端部を固形化装置Ａの近傍に引き出しておき、該固形化装置Ａの稼働中には周囲の大気を吸引して集塵し得るように構成している。このように、集塵機Ｂに接続されたホース５４によって固形化装置Ａの周囲の大気を吸引しておくことで、固形化部材２の開放端部２ａ、２ｂから粉粒体が漏れたような場合でも、漏れた粉粒体を集塵機Ｂに吸引して工場の環境を損なうことがない。

圧縮部材３の矢印ａ方向への移動を行い、予め設定された時間が経過したとき、固形化部材２に収容されている粉粒体が圧縮されて固形ダストＣが形成される。粉粒体を固形化する時間は、粉粒体の粒度分布や材質等の条件によって異なるため、前記設定時間は予め実験によって得ておくことが好ましい。

上記の如くして設定時間が経過した後、形成された固形ダストＣを取り出すに際し、圧縮部材３に付与されている矢印ａ方向への力を解除する。この場合、形成されたばかりの固形ダストＣの変形を防ぐ点からも圧縮部材３を引き込むことなく、現在の位置で停止させることが好ましい。このため、電磁弁１１から押出側ポート４ａに対する圧力空気の供給を維持した状態で、電磁弁１２を操作して引込側ポート４ｂにも圧力空気を供給することで、駆動部材４の平衡をとり、これにより、圧縮部材３を現在位置で停止させるように構成されている。

上記の如くして圧縮部材３を停止させた後、電磁弁１３を操作して開閉部材５の駆動部材５ｂに於ける引込側ポート５ｄに圧力空気を供給してロッド部材５ａを矢印ｃ方向に移動させて引き込ませることで、ロッド部材６ａによる剥離部材５ａの支持を解除する。その後、電磁弁１４を操作して清掃部材６の駆動部材６ｂに於ける引込側ポート６ｄに圧力空気を供給して剥離部材６ａを矢印ｆ方向に移動させることで、固形化部材２の開放端部２ａを開放する。この状態では、固形化部材２の内部で形成されている固形ダストＣには外部からの力が作用することがなく、固形化部材２の開放端部２ａに位置している。

固形化部材２の開放端部２ａが開放された後、電磁弁１２を操作して引込側ポート４ｂに対する圧力空気の供給を停止する。引込ポート４ｂに対する圧力空気の供給を停止するのに応じて、圧縮部材３は押出側ポート４ａに供給されている圧力空気の作用によって矢印ａ方向への移動を再開する。圧縮部材３の矢印ａ方向への移動の再開に伴って、粉粒体が固形化された固形ダストＣも矢印ａ方向に移動して開放端部２ａから外部に押し出される。

押し出された固形ダストＣが排出過程の途中で破壊するのを防止するために、及び／又は粉粒体のかさ比重を大きくしてその容積を小さくするために、固形化部材２の外周部に熱を加えるように構成し、或いは固形化部材２からの排出経路に加熱バーナ（図示せず）を設け、この過熱バーナによって固形ダストＣを直接あぶるように構成することも可能である。

更に、固形化部材２からの排出経路に水を噴霧するノズル（図示せず）を設けておき、該固形化部材２から押し出された固形ダストＣの表面の一部、又は全面に、少量の水を噴霧し得るように構成することも可能である。

固形化部材２の内部に供給された粉粒体に圧縮部材３による圧縮力が付与されたとき、粉粒体は固形化部材２の内周面に圧接する。このため、形成された固形ダストＣも開放端部２ａ側の内周面に圧接しており、該固形ダストＣに単純に矢印ａ方向への力を作用させた場合、大きな接触摩擦が作用して形成された固形ダストＣが破壊されたり、円滑な排出が阻害されるという問題が生じた。

しかし、固形化部材２の開放端部２ａ側の端面を起点として該端面側に向けて径が大きくなるテーパ部２ｄを形成しておくことで、固形ダストＣが矢印ａ方向に僅かに移動することによって固形化部材２の内周面から容易に離脱することが可能であり、固形ダストＣの確実で且つ円滑な排出を実現することが可能となる。

固形化部材２から固形ダストＣを排出した後、圧縮部材３は更に矢印ａ方向への移動を継続し、該方向への移動限に到達して停止する。

次いで、電磁弁１４を操作して清掃部材６の駆動部材６ｂに於ける押出側ポート６ｃに圧力空気を供給し、剥離部材６ａを矢印ｅ方向に移動させる。剥離部材６ａの前記移動に伴って該剥離部材６ａが固形化部材２の開放端部２ａの端面をこすることで該端面を清掃し、剥離部材６ａが矢印ｅ方向への移動限に到達して停止することで該剥離部材６ａによって開放端部２ａの端面を閉鎖する。

更に、電磁弁１３を操作して開閉部材５の駆動部材５ｂに於ける押出側ポート５ｃに圧力空気を供給することでロッド部材５ａを矢印ｄ方向へ移動させ、先端が剥離部材６ａに到達して停止する。

上記の如くして１サイクルの運転が終了する。この運転は集塵機Ｂのホッパーに設けた粉粒体の下位レベルを検出するセンサーからの信号が発生するまで連続的に行われ、下位レベルを検出したセンサーからの信号が到達したとき、運転が停止する。

本発明の固形化装置Ａは、鋼板を溶接したり切断するのに伴って発生する粉粒体を含む大気を吸引する集塵機Ｂに適用して有利である。

固形化装置を取り付けた集塵機の構成を説明する模式図である。 固形化装置の構成を説明する図である。 固形化装置の駆動系を説明する図である。

符号の説明

Ａ 固形化装置
Ｂ 集塵機
Ｃ 固形ダスト
５１ スタンド
５２ 排出口
５３、５４ ホース
１ シュート
２ 固形化部材
３ 圧縮部材
４ 駆動部材
５ 開閉部材
６ 清掃部材
２ａ、２ｂ 開放端部
２ｃ 開口部
２ｄ テーパ部
５ａ ロッド部材
５ｂ 駆動部材
６ａ 剥離部材
６ｂ 駆動部材
４ａ、４ｂ、５ｃ、５ｄ、６ｃ、６ｄ
ポート
１１〜１４ 電磁弁
１５ エアチャンバー
２１ フレーム
２２ 操作盤

Claims (1)

1. 集塵機に取り付けられて集塵した粉粒体を圧縮して固形化する固形化装置であって、集塵機のホッパーに接続され該ホッパーに収容された粉粒体の落下を案内するシュートと、水平に配置され且つ両端が開放された円筒体からなり周壁の所定位置に前記シュートに接続された開口部が形成されると共に一方の開放側端部の内周面が端部にかけて径が大きくなるテーパ状に形成された固形化部材と、前記固形化部材の内部に往復移動可能に配置され他方の開放端部側から一方の端部側にかけて移動したときに該固形化部材の内部にある粉粒体を圧縮して固形化する圧縮部材と、前記圧縮部材を往復移動させる駆動部材と、前記固形化部材の一方の開放端部側に配置され該開放端部を開閉する開閉部材と、を有することを特徴とする粉粒体の固形化装置。

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