JP2015120138A - 集塵機 - Google Patents

Abstract

【課題】大風量で有効集塵域が広く且つ、長時間フィルタ詰まりのない集塵機を提供する。【解决手段】渦室（４０）ファン室（４１）とから構成し、渦室（４０）の側壁に配設された吸い込み口（１３）より塵を含んだ空気を取り入れ、前記渦室（４０）内で旋回流を発生させ塵を分離し、次に前記渦室（４０）の中心軸位置に配設されたメインフィルタ（３５）にて塵を捕集し、前記ファン室（４１）では、前記渦室（４０）にて清浄になった空気を前記ファン室（４１）へ送気を行い、外気に排気する送風機（３１）を備えるサイクロン式集塵機（１）であって、前記渦室（４０）は筒状で該水平断面は八角形をして、さらに前記吸い込み口（１３）の渦室内側には吸い込まれた空気を渦室側壁に導くガイド板（３８）を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は集塵機に関する。

従来、溶接作業時に発生するヒュームを捕集する集塵機は、例えば特許文献１に示すようなものが知られている。これはサイクロン機構を利用して、吸い込み口より溶接ヒュームを空気と共に円筒状の渦室に取り込み、遠心力にて大きな塵を渦室内壁に衝突落下させ、小さな塵をフィルタにて捕集し、ファンにて清浄な空気を本体上部より排気する構造となっている。

特開２００１−１２１０４０

しかしながら、この様な集塵機はサイクロン機構を採用しているにも拘わらず、渦室内で遠心力が十分に発生しないことがある。この様な場合、塵がサイクロン機構で分離されずにフィルタに到達するので、フィルタが詰まりやすく、集塵力が短時間で低下する。そこで、解決策として高静圧のブロアファンやターボファンが使用されていた。この様なブロアファンやターボファンは、高静圧ではあるが吸い込み風量が少なく、有効な集塵域が狭くなる為、溶接時に広範囲の溶接作業が困難で、作業を中断して集塵機を移動させたり、溶接対象物を移動させたりしなければならず、作業効率が悪い問題があった。

そこで、本発明は、大風量で有効集塵域が広く且つ、長時間フィルタ詰まりのない集塵機を提供することにある。

本発明に係わる集塵機は、渦室とファン室とから構成し、前記渦室の側壁に配設された吸い込み口より塵を含んだ空気を取り入れ、前記渦室内で旋回流を発生させ塵を分離し、次に前記渦室の中心軸位置に配設されたメインフィルタにて塵を捕集し、前記ファン室では、前記渦室にて清浄になった空気を前記ファン室へ送気を行い、外気に排気する送風機を備えるサイクロン式集塵機であって、前記渦室は筒状で該水平断面は八角形をして、さらに前記吸い込み口の渦室内側には吸い込まれた空気を渦室側壁に導くガイド板を備えている。

本発明に関わる集塵機によれば、渦室を筒状でその水平断面は八角形をして、吸い込み口にガイド板を設けたので、機内圧損が小さくなり、吸い込み風量が増えた。風量が増えることにより大きな吸い込みフードが取り付け可能となり、有効な吸い込み域が拡大した。さらに渦室が八角形をしているので、サイクロンの捕集効率が良くなり、長時間フィルタ詰まりのない集塵機となった。

図１は、本発明の実施形態による集塵機の全体を示す斜視図である。 図２は、図１の集塵機を別の角度より示す斜視図で、フレキシブルダクトと吸い込みフード等を省略したものである。 図３は、上部筐体部と下部筐体部の前面側側壁の一部と、フレキシブルダクトと吸い込みフード等を省略し、その内部を示す斜視図である。 図４は、図２における下部筐体部を面Ａにて切断した断面を、上方より示す斜視図である。 図５は、フレキシブルダクトと吸い込みフードの組み立て状態を示す斜視図である。 図６は、電気制御回路を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に示す様に、本発明の集塵機１は、外形は上面視が正八角形の柱状をした筐体部２と、長方形の板状のベース部５とからなり、筐体部２はさらに後述する仕切り板により上部筐体部３と下部筐体部４に分割された構造となっている。下部筐体部４はベース部５の上面２５と当接している。

上部筐体部３の前方側面には本集塵機１の操作を行う操作盤６が配設され、運転・停止操作を行うスイッチ７や、モータの制御と風量調節を行うインバータとその操作盤８、運転状況や警告を表示する表示ランプ９などが配設されている。

さらに上部筐体部３の上面にある天板１０には多数のスリット穴１１が開設され、後述するファンからの排気を外に放出することが可能となっている。また、上部筐体部３の後方の斜側面２ヶ所に、本集塵機１を移動する時に握る取手１２が配設されている。

下部筐体部４の一側面４ａには、直角二等辺三角形を上下面に持つ三角柱を外形とする吸い込み口１３が配設されている。さらに吸い込み口１３の前方の側面１３ａにはダクトを接続する為の円形のダクト接続口１４が開口している。ダクト接続口１４から下部筐体部４の内部（渦室）までは連通している。

ダクト接続口１４には、フレキシブルダクト１５の一端が接続され、他端には傘状に大きな広がりを持つ吸い込みフード１６が接続されている。さらに吸い込みフード１６は、スタンド１７により床面より支持されている。このスタンド１７とフレキシブルダクト１５により、フード１６は作業者により任意の場所へ移動可能である。吸い込みフード１６の開口部１８には不燃材で出来たプレフィルタ１９が配設されている。集塵機１が稼働時は吸い込みフード１６からヒューム等を含む空気が吸い込まれる。

さらに、下部筐体部４には隣接する側面４ｂ、４ｃに、この２面に亘ってフィルタ交換扉２０が配設され、蝶番２１と係止金具２２にて側面４ｂに固定され、さらに扉の開閉が可能となっている。

図２に示す様に、下部筐体部４の一側面４ａの下部には、後述するメインフィルタの汚れ具合が外部より確認する為の点検口２３が配設されている。

ベース部５の下面２６の４個所の角部には集塵機１が移動できる様、キャスタ２４が配設されている。さらに下面２６の略中央部にダストトレイ２７が脱着可能な状態で配置されている。このダストトレイ２７は下部筐体部４内で捕捉された塵が落下しダストトレイ２７に集積し、メンテナンス時に塵をダストトレイ２７と共に取り出すことが可能である。

図３に示す様に、上部筐体部３内の中央には、モータ３０と不図示のモータの駆動軸に係合されたターボファン（送風機）３１がファンフレーム３２により仕切り板３３の上面に配設されている。仕切り板３３の中央（八角形の中心）には円形のインレット穴３４が突設され、ターボファン３１の吸い込み口の中心軸と、インレット穴３４の中心は一致する。ターボファン３１はモータ３０により回転され、空気を下部筐体部４内の不図示のフィルタ出口からインレット穴３４を経由して吸い込み、ターボファン３１を経由して水平方向に吹き出す。この時、上部筐体部３内空間が吹き出しファン室４１（チャンバ）となり、天板１０のスリット穴１１より上方に排出される。

さらに、下部筐体部４内には、ターボファン３１やインレット穴３４の中心軸を下方に延長した位置にメインフィルタ３５を配設する。

図４に示す様に、メインフィルタ３５は円柱状の外形で、その内部は円筒状でポリエステルを主成分とする濾材３６で形成され、円筒内は空洞３７となっている。高さは下部筐体部４内の高さとほぼ同寸法となっている。メインフィルタ３５の周囲空間は渦室４０となっている。塵を含む空気を側面から吸い込み、濾材３６で塵を捕捉し、濾材３６を抜けた空気はメインフィルタ３５内の空洞３７からフィルタ出口よりインレット穴３４を通過し、ターボファン３１に向かう。空洞３７の内径、フィルタ出口の内径は、インレット穴３４と略同径となっている。

またメインフィルタ３５は前述のフィルタ交換扉２０を開くことによりメンテナンス時に、集塵機１の前方に引き出し、容易に交換が可能である。

前述の様、下部筐体部４内は、水平断面が８角形となる測壁で囲まれた渦室４０を形成し、中心位置にメインフィルタ３５を配設しているので、渦室４０は中心からどの方向にもほぼ一様の厚さ（間隔）を持つ。メインフィルタ３５の外形面と下部筐体部４内の測壁の距離、すなわち間隙は、少なくともダクト接続口１４の内径よりも大きく設定されている。すなわち、図４で、ダクト内径をφＤｄ（本実施例で示すとＤｄ＝φ１５０ｍｍ）で、メインフィルタ３５の外形面と下部筐体部４内の側壁の距離（図４のＬ１またはＬ２）とすると、φＤｄ＜Ｌ１またはφＤｄ＜Ｌ２となる様な寸法で構成される。

また、ダクト接続口１４を通過し吸い込み口１３から下部筐体部４内に入った所のメインフィルタ３５側に導風板３８が配設されている。導風板３８は垂直の面を持ち、側面４ａの内側（内壁）に固定されている。本実施例の場合は、幅寸法（上下方向）は１８０ｍｍ、長さ寸法（風の流れ方向）は１５０ｍｍとなっている。この導風板３８は、ダクト接続口１４より入った空気を直接メインフィルタ３５の方向に向かわせず、下部筐体部４の内壁に沿って流れる様矯正する。さらに、導風板３８の下流側の先端フランジ３９は下部筐体部４の内壁方向（外方向）に折れ曲がっている。すなわち、先端フランジ３９の向きは、メインフィルタ３５の中心軸を基準に表すと接線方向となり、ダクト接続口１４より入った空気は旋回流に変化することに貢献する。

図５は組み立てのため、プレフィルタ１９を外した状態で示してあり、吸い込みフード１６の開口部１８には開口形状と略同形状のプレフィルタ１９が、マグネットキャッチ４５により脱着可能な状態で配設可能となっている。したがって、集塵機１の使用者からその汚れ具合がよく確認できるので、プレフィルタ１９詰まりが簡単に判断でき、洗浄や交換等のメンテナンスを忘れることがないので、集塵機１の集塵能力の低下防ぐことができる。また、メインフィルタ３５の補集力が軽減されるので、メインフィルタ３５の寿命が延びる効果がある。

図６に示す様に、本発明の集塵機１には主制御部５０を備え、さらに主制御部５０には操作制御部５１、時間積算部５２、時間設定部５３、電源部５４を備える。操作制御部５１は、集塵機１の主な制御を行う。すなわち、操作制御部５１は、スイッチ７から運転・停止の指示を受け、インバータ８にモータ３０の運転・停止の動作と回転数の指示を出す。同時に表示ランプ９に運転中であることを表示させる。時間積算部５２は操作制御部５１の運転時間を積算する。時間設定部５３は、メインフィルタ３５の交換時期（時間）を予め入力が可能で、その値を時間積算部５２に送る。時間積算部５２は運転時間が設定された時間となった時、その信号を出力する。電源部５４は主制御部５０の全体の電源を供給する。

次に本発明の集塵機１の動作について説明する。操作盤６のスイッチ７を運転側に操作すると、インバータ８の制御によりモータ３０が回転し、集塵機能（状態）が開始される。

詳述すると、まずモータ３０の回転によりターボファン３１が発生させる負圧（吸い込み力）により、吸い込みフード１６の開口部１８へ溶接作業等で発生したヒューム等の塵を含んだ空気が吸い込まれる。この時、開口部１８に配設したプレフィルタ１９により溶接スパッタ等の粒径の大きな塵は捕捉される。プレフィルタ１９は不燃材にて構成されているので、高温のスパッタが捕捉されても燃えることがなく、かつ下流のダクト１５やメインフィルタ３５にスパッタが到達することがなく、集塵機１の火災の発生を防止できる。

次に、大きな粒径が除去された塵を含む空気はフレキシブルダクト１５内と吸い込み口１３を経由して下部筐体部４内の渦室４０に導かれる。吸い込み口１３と渦室４０間には導風板３８が配設されているので、入ってきた空気は直接メインフィルタ３５に向かわず下部筐体部４の側壁に沿って流れる旋回流となる。この旋回流は遠心力が発生するので、サイクロンの効果により空気中に含まれる塵が側壁に衝突落下し、除去される。さらに導風板３８の下流側の先端フランジ３９が、下部筐体部４の内壁方向（外方向）に曲がっているので、さらにその効果が増す。この時下部筐体部４の側壁は八角形をしているので、特許文献１等で示される円筒状または円錐状の渦室に比べ塵が側壁に衝突する衝撃が強い為、塵の捕集効率が向上する効果がある。したがって、フィルタ３５での塵の捕捉量が抑えられフィルタ３５の寿命が延びる。

さらに渦室の流路幅、すなわちフィルタ３５と側壁の間隔Ｌ１またはＬ２は、ダクト接続口１４の径Ｄｄよりも大きい。したがって、ダクト接続口１４より渦室４０内に吹き込まれた空気が風速を増すことがないので、機内圧損を少なく抑えることができるので、大風量の集塵機が可能となり、有効な集塵域が広がる。

さらに間隔Ｌ１またはＬ２が適宜な寸法であるから、渦室４０の下部でも旋回流が発生するので、フィルタ３５の外表面全体で塵の捕捉が行われ、汚れ（塵の付着）が均一になる。フィルタの全体で塵を捕捉するので、塵の堆積による圧力損失が小さく抑えられ風量減少も小さくなる。

主制御部５０では、本集塵機１の稼働時間を時間積算部５２にて積算し、時間設定部５３で予め設定された時間に達すると、時間積算部５２は信号を出し、表示ランプ９にメインフィルタ３５の交換時期を知らせるランプを点灯させる。これにより、作業者はメインフィルタ３５の適切な交換時期を知ることができ、集塵機１の集塵性能低下を防止できる効果がある。

１・・・集塵機
３・・・上部筐体部
４・・・下部筐体部
５・・・ベース部
１３・・・吸い込み口
１４・・・ダクト接続口
１５・・・ダクト
１６・・・吸い込みフード
１９・・・プレフィルタ
３０・・・モータ
３１・・・ターボファン（送風機）
３５・・・メインフィルタ
３８・・・ガイド板
４０・・・渦室
４１・・・ファン室

Claims (4)

1. 渦室とファン室とから構成し、
   前記渦室の側壁に配設された吸い込み口より塵を含んだ空気を取り入れ、前記渦室内で旋回流を発生させ塵を分離し、
   次に前記渦室の中心軸位置に配設されたメインフィルタにて塵を捕集し、
   前記ファン室では、前記渦室にて清浄になった空気を前記ファン室へ送気を行い、外気に排気する送風機を備えるサイクロン式集塵機であって、
   前記渦室は筒状で該水平断面は八角形をして、さらに前記吸い込み口の渦室内側には吸い込まれた空気を渦室側壁に導くガイド板を備えていることを特徴とするサイクロン集塵機。
2. 前記渦室の側壁と前記メインフィルタの間隙はいずれの場所においても前記吸い込み口に配設されたダクト接続口の内径よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のサイクロン集塵機。
3. 前記ダクト接続口にダクトの一端が接続され、前記ダクトの他端には吸い込みフードが接続され、前記吸い込みフードの開口部には不燃材のプレフィルタが配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のサイクロン式集塵機。
4. 集塵機の稼働時間を積算し、既定値に達するとメインフィルタのメンテナンス時期を告知する表示機能を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のサイクロン式集塵機。

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