JP2010125414A - エアフィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアフィルタを通過する空気量が著しく減少するまで待たず、エアフィルタの交換時期として適切な時期を検出するエアフィルタ装置を提供すること。
【解決手段】エアフィルタ装置は、気体の流通経路に設けられ気体を濾過するエアフィルタ１と、エアフィルタ１にＳ極側を挿入する第１の磁石２と、第１の磁石２から所定の距離離れた位置でエアフィルタ１にＮ極側を挿入する第２の磁石３と、第１の磁石２と第２
の磁石３との抵抗値を検出する抵抗値検出手段２０と、両磁石２，３間の抵抗値が所定の大きさ以下になったとき、エアフィルタ１が目詰まりになったと判断する目詰まり判定手段３０とを有している。
【選択図】 図１

Description

この発明は、気体を濾過するエアフィルタを備えたエアフィルタ装置に関するものであり、特に金属製の工作物を加工する工作機械などが設置された環境に配置され、エアフィルタの目詰まりを検出するエアフィルタ装置に関するものである。

産業用電気機器で外気を取り込んで機器内部を冷却するものにおいて、外気の粉塵を機器内部に侵入させないように空気取入口にエアフィルタを設置するものがある。エアフィルタは濾過した粉塵で目詰まりするので、定期的にエアフィルタの清掃を行う必要がある。交換時期を忘れエアフィルタの清掃を怠ると機器内部の温度が上がり温度のインターロックが働き機器の動作が停止したり電気部品の寿命が短くなったりする。

そのため、従来、エアフィルタの粉塵による目詰まりを検出する方法として、粉塵が導電性をもったカーボン粒子であることを利用して、エアフィルタに所定の間隔をおいて取り付けた一対の電極間の抵抗をモニタして目詰まりを検出する方法が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５９−６００１８号公報（第５−７頁、第１図）

上記技術によれば、エアフィルタがカーボン粒子で目詰まりすることにより抵抗値が変化する。ところが、上記技術によれば、エアフィルタは、常にカーボン粒子で均一に目詰まりするので、一対の電極間の抵抗が検出できる程の抵抗値となった際には、すでにエアフィルタは、全体的に空気流通を抑制するくらいまで目詰まりした状態である。この状態では、交換時期として遅く、エアフィルタを通過する空気量が著しく減少するので、機器内部の冷却が不完全になり温度が上がる可能性がある。機器内部の温度が上がると、温度異常のインターロックが働いたり電気部品の寿命が短くなったりする。

一方、上記技術とは別に、エアフィルタの清掃は日常点検項目に盛込まれており、通常、定期的に清掃が行われる。しかしながら、粉塵が多い環境下では設定した通常よりも早く交換時期となることがある。したがって、日常点検時期によらず適切な交換時期を検出するとともに、これをオペレータに確実に知らせる手段が求められる。

この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、エアフィルタを通過する空気量が著しく減少するまで待たず、エアフィルタの交換時期として適切な時期を検出することができるエアフィルタ装置を提供することを目的とする。また、オペレータにこの交換時期を確実に知らせることができるエアフィルタ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のエアフィルタ装置は、気体の流通経路に設けられ通過する気体を濾過するエアフィルタと、エアフィルタにＳ極側を挿入する第１の磁石と、第１の磁石から所定の距離離れた位置でエアフィルタにＮ極側を挿入する第２の磁石と、第１の磁石と第２の磁石との間の抵抗値を検出する抵抗値検出手段と、抵抗値が所定の大きさ以下になったとき、エアフィルタが目詰まりになったと判断する目詰まり判定手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明のエアフィルタ装置は、警告を発する報知手段をさらに備え、目詰まり判定手段は、エアフィルタが目詰まりになったと判断したとき、報知手段を通じて警告を発することを特徴とする。

この発明にかかるエアフィルタ装置によれば、粉塵に鉄粉が含まれていることから、粉塵量を測定する電極をＳ極とＮ極の磁石とし、粉塵に含まれる鉄粉を電極周りに積極的に集めて、抵抗値を監視することにより、全面的にエアフィルタが目詰まりとなってしまう前に早期に目詰まりを検出する。これにより、エアフィルタを通過する空気量が著しく減少してしまう前に、エアフィルタの交換時期として適切な時期を検出することができる。

さらに、エアフィルタ装置は、警告を発する報知手段をさらに備え、目詰まり判定手段は、エアフィルタが目詰まりになったと判断したとき、報知手段を通じて警告を発するので、オペレータに上記交換時期を確実に知らせることができる。

以下、本発明にかかるエアフィルタ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、本実施の形態のエアフィルタ装置の概略の構成を示す模式図である。図１において、本実施の形態のエアフィルタ装置は、筐体１０に設けられたエアフィルタ１と、このエアフィルタ１にＳ極側を挿入する第１の磁石２と、第１の磁石２から所定の距離離れた位置でエアフィルタ１にＮ極側を挿入する第２の磁石３と、第１の磁石２と第２の磁石３とに電気的に接続され、両磁石２，３間の抵抗値を検出する抵抗値検出手段２０と、抵抗値検出手段２０の出力する検出値に基づいて、両磁石２，３間の抵抗値が所定の大きさ以下になったとき、上記エアフィルタ１が目詰まりになったと判断する目詰まり判定手段３０と、上記エアフィルタ１が目詰まりになったとき警告を報知する報知手段４０とを有している。

図２は、エアフィルタ１が配設される具体的な例を示す筐体１０の斜視図である。図２において、概略立方体状の筐体１０は、例えば、工作機械の電源盤の筐体である。筐体１０内部の電源は省略している。概略立方体状の筐体１０の裏面に、気体の流通経路を構成する空気取入口が開口している。そして、この空気取入口にエアフィルタ１が設けられている。エアフィルタ１の材料には、ポリプロピレンからなるポリオレフィン繊維などの織物が用いられる。筐体１０の裏面には、さらに内部の空気を排出する２基のファン５が設けられている。ファン５により空気を排出されて筐体１０の内部が負圧となり、空気取入口から外気が流入して空気は、図２中波線矢印のように循環する。エアフィルタ１は、空気取入口を通過する空気を濾過し、空気中の粉塵を取り除く。筐体１０内部の電源により暖められた空気は下方から上方に移動するので、空気取入口を筐体１０の下側、ファン５を筐体１０の上側に設けると排熱の効率がよい。

図３は、エアフィルタ１に第１の磁石２と第２の磁石３が挿入されている様子を示す斜視図である。図３において、丸棒状の棒磁石である第１の磁石２と第２の磁石３とが、エアフィルタ１の所定位置に所定距離だけ離れて突き刺すようにして挿入されている。上記のように第１の磁石２はＳ極側の先端部を、第２の磁石３はＮ極側の先端部をそれぞれエアフィルタ１に突き刺すようにして挿入されている。第１の磁石２と第２の磁石３とは、磁石であるとともに電圧を印加される電極を構成している。なお、両磁石２，３は、エアフィルタ１に突き刺すようにして挿入されているが、エアフィルタ１を貫通はしていない。そして、第１の磁石２と第２の磁石３とは、棒状を成しているエアフィルタ１と反対側の端部を、筐体１０（図２）の内側に向けるようにして設置される。これは、磁石２，３のエアフィルタ１に挿入されていない側の極が、筐体１０の外側となった場合、筐体１０の周辺に舞っている、エアフィルタ１に吸込まれる以外の鉄粉まで磁石２，３が集めてしまい、エアフィルタ１の目詰まりを正確に検出できなくなるからである。

レーザ加工機等の工作機械が設置される環境においては、粉塵の中に多くの鉄粉が混入している。エアフィルタ１を通過する空気中の鉄粉は、第１の磁石２と第２の磁石３の磁力に引き寄せられ両磁石２，３の周囲に堆積する。堆積した鉄粉は、第１の磁石２と第２の磁石３に接触してＳ極とＮ極に帯磁する。Ｓ極とＮ極に帯磁した鉄粉は互いに引き合うので、第１の磁石２と第２の磁石３の周囲に堆積した鉄粉は、互いに間隔を狭めるように延びて行く。そして、双方から延びた鉄粉同士が接触すると第１の磁石２と第２の磁石３が短絡し、両者間の抵抗置はゼロになる。したがって、第１の磁石２と第２の磁石３の間の抵抗値をモニタして抵抗値がゼロになったら、鉄粉により短絡されたことを検知することができる。すなわち、第１の磁石２と第２の磁石３を抵抗値検出のプローブにすることで、少ない鉄粉で容易に短絡を確認することができる。

図４は、抵抗値検出手段２０及び目詰まり判定手段３０の具体例を示す回路図である。図４に示す回路は、上述した抵抗値検出手段２０の機能と目詰まり判定手段３０の機能の両機能を併せ持つものである。なお、抵抗値検出手段２０及び目詰まり判定手段３０の構成は、図４の回路に限定されるものではない。図４において、第１の磁石２と第２の磁石３とは、電圧を印加される電極を構成しており両磁石２，３間は、所定の抵抗値を有する磁石間抵抗Ｒ₀となっている。この磁石間抵抗Ｒ₀に所定の抵抗値を有する第１の抵抗Ｒ₁が直列に接続されている。第１の磁石２には、直流電源４のプラス側が接続されている。なお、直流電源４のマイナス側と第１の抵抗Ｒ₁の他端は接地されている。磁石間抵抗Ｒ₀と第１の抵抗Ｒ₁との間に電圧測定点Ａが設けられている。

一方、これとは別に、直流電源７と、所定の抵抗値を有する第２の抵抗Ｒ₂と、所定の抵抗値を有する第３の抵抗Ｒ₃とが直列に接続されている。直流電源７は、プラス側を第２の抵抗Ｒ₂に接続され、マイナス側は接地されている。また、第３の抵抗Ｒ₃の他端は接地されている。第２の抵抗Ｒ₂と第３の抵抗Ｒ₃との間に電圧測定点Ｂが設けられている。電圧測定点Ａと電圧測定点Ｂには、比較器６が設けられている。比較器６の出力は報知手段４０（図１）に入力されている。なお、第１の抵抗Ｒ₁と第３の抵抗Ｒ₃の抵抗値は同じである。直流電源４と直流電源７の電圧の大きさは同じである。

図５は、電圧測定点Ａの変化と磁石間抵抗Ｒ0との関係のグラフを示す図である。図５に基づいて抵抗値検出手段２０の動作を説明する。電圧測定点Ｂの電圧Ｖ_Bは、第２の抵抗Ｒ₂と第３の抵抗Ｒ₃の分配比により一定である。一方、電圧測定点Ａの電圧Ｖ_Aは、磁石間抵抗Ｒ₀の変化に伴い変動する。磁石間抵抗Ｒ₀の抵抗が十分に大きい場合、つまり、第１の磁石２と第２の磁石３との間が開放している場合、電圧測定点Ａの電圧Ｖ_Aはゼロである。そして、磁石間抵抗Ｒ₀の抵抗が小さくなるにつれ電圧測定点Ａの電圧Ｖ_Aの電圧は大きくなり、やがて磁石間抵抗Ｒ₀の抵抗がゼロになると電圧測定点Ａの電圧Ｖ_Aの電圧は、直流電源４の電圧と等しくなる。そして、このとき電圧測定点Ａの電圧Ｖ_Aは、電圧測定点Ｂの電圧Ｖ_Bを超える。そのため、電圧測定点Ａの電圧Ｖ_Aを監視していれば、磁石間抵抗Ｒ₀の変化を捉えることができ、エアフィルタ１の目詰まりの度合いを知ることができる。

エアフィルタ１に堆積する鉄粉と粉塵全体の量とは比例するので、第１の磁石２と第２の磁石３との間の抵抗値をモニタすることにより、エアフィルタ１の目詰まりを検出することができる。第１の磁石２と第２の磁石３の間の距離を大きくすると、エアフィルタ１の目詰まりが進んだ状態を検出し、距離を小さくすると目詰まりが少しの状態を検出することになる。エアフィルタ１の清掃周期はできれば長いほうが手間が少なくてすむので、磁石の間の距離は許容できる目詰まりの限界を検出できる適度な距離に設定しておく。また、検出感度の調整の他の例としては、例えば、第１の磁石２と第２の磁石３の磁力の強さを変化させても可能である。両磁石の磁力を強くすれば、鉄粉はより帯磁し、より多くの鉄粉が磁極の周りに集まるので、少ない鉄粉の量で目詰まりの度合いを検出可能となる。

図６は、目詰まり判定手段３０の動作のフローチャートを示す図である。図６において、目詰まり判定手段３０は、動作を開始すると、まず、電圧測定点Ａの電圧Ｖ_Aを検出する（ステップＳ１）。次いで、電圧測定点Ａの電圧Ｖ_Aと電圧測定点Ｂの電圧Ｖ_Bとを比較して（ステップＳ２）、電圧測定点Ｂの電圧Ｖ_Bの方が大きければ、ステップＳ１に戻り、再び電圧測定点Ａの電圧Ｖ_Aを測定する。一方、電圧測定点Ａの電圧Ｖ_Aの方が大きければ、ステップＳ３に進み、エアフィルタ１の目詰まりが所定量に達したとして、報知手段４０（図１）を通じて警告を発する。なお、報知手段４０は、工作機械制御装置の画面への警告メッセージの表示や、音声メッセージの再生、ランプの点灯、ブザーによる発音等である。

なお、本実施の形態のエアフィルタ１は、空気を濾過するものであるが、空気以外の他の気体を濾過するものであっても、本実施の形態を適用することができる。また、本実施の形態の第１の磁石２と第２の磁石３は、棒磁石であるが、特に棒磁石に限定されるものではない。

この発明は、金属製の工作物を加工する工作機械などが設置された環境に配置されるエアフィルタ装置に適用されて有用なものであり、特に空気中に粉塵が多く存在する環境に配置されるエアフィルタ装置に適用されて最適なものである。

本実施の形態のエアフィルタ装置の概略の構成を示す模式図である。 エアフィルタが配設される具体的な例を示す筐体の斜視図である。 エアフィルタに第１の磁石と第２の磁石が挿入されている様子を示す斜視図である。 抵抗値検出手段及び目詰まり判定手段の具体例を示す回路図である。 電圧測定点の変化と磁石間抵抗との関係のグラフを示す図である。 目詰まり判定手段の動作のフローチャートを示す図である。

符号の説明

１ エアフィルタ
２ 第１の磁石
３ 第２の磁石
５ ファン
１０ 筐体
２０ 抵抗値検出手段
３０ 目詰まり判定手段
４０ 報知手段

Claims (6)

1. 気体の流通経路に設けられ通過する気体を濾過するエアフィルタと、
   前記エアフィルタにＳ極側を挿入する第１の磁石と、
   前記第１の磁石から所定の距離離れた位置で前記エアフィルタにＮ極側を挿入する第２の磁石と、
   前記第１の磁石と前記第２の磁石との間の抵抗値を検出する抵抗値検出手段と、
   前記抵抗値が所定の大きさ以下になったとき、前記エアフィルタが目詰まりになったと判断する目詰まり判定手段と
   を備えたことを特徴とするエアフィルタ装置。
2. 警告を発する報知手段をさらに備え、
   前記目詰まり判定手段は、前記エアフィルタが目詰まりになったと判断したとき、前記報知手段を通じて警告を発する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ装置。
3. 前記第１の磁石と前記第２の磁石との間隔を変更することで、目詰まり検出感度を調整する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のエアフィルタ装置。
4. 前記第１の磁石と前記第２の磁石の磁力の強さを変更することで、目詰まり検出感度を調整する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のエアフィルタ装置。
5. 前記エアフィルタは、機器の筐体を構成する壁に設けられ、
   前記第１の磁石と前記第２の磁石は、前記筐体の内側から前記エアフィルタに挿入されている
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエアフィルタ装置。
6. 前記機器は、工作機械の電源盤である
   ことを特徴とする請求項５に記載のエアフィルタ装置。

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