JP2017060917A - 電気集塵機 - Google Patents

Abstract

【課題】塵埃を確実に捕集すると共に長期間の安定的な稼動及び捕集性能を維持する。【解決手段】本発明は、加工機１から発生するヒューム等の塵埃を捕集するための電気集塵機２であって、前記塵埃を高電圧の印加によって帯電させる荷電部と、前記荷電部によって帯電された前記塵埃を捕集する集塵部と、前記荷電部及び前記集塵部に前記塵埃を含む含塵ガスを強制的に送出するファン３５と、前記集塵部に捕集された前記塵埃を除去する塵埃除去部材と、を備え、加工機１の運転中に加工機１から出力される塵埃除去許可信号を受け取ると、ファン３５を停止すると共に前記荷電部に対する高電圧の印加を停止した後、前記集塵部に捕集された前記塵埃を前記塵埃除去部材によって除去させることを特徴とする。【選択図】図９

Description

本発明は、三次元形状の造形物を製造する積層造形装置等の加工機から発生するヒューム等の塵埃を捕集するための電気集塵機に関する。

一般に、三次元形状の造形物を製造するために積層造形装置が使用されている。この積層造形装置では、所定の不活性雰囲気下に保たれた加工室内において、粉末層を形成する粉末層形成工程と、粉末層にレーザを照射して焼結層を形成する焼結層形成工程と、積層した該焼結層を切削加工する切削工程と、が行われる。これらの工程のうちの焼結層形成工程では、加工室外のレーザ照射手段から発せられたレーザが加工室の光透過窓を通じて加工室内の粉末層に照射され、粉末層が焼結又は溶融固化される。この時、ヒュームと称される煙状の物質（例えば金属蒸気）がレーザ照射箇所から発生し、このヒュームは上昇して加工室の光透過窓に付着したり焼き付いたりする。これにより、光透過窓が曇ってしまい、レーザの透過率や屈折率等が低下すると、所望の固化層を得ることができず、当初意図した造形物の製造が妨げられる。特に、粉末層として金属粉末層を用いた場合には、焼結が安定しないとか結密度を高くすることができない等の理由によって積層造形物の強度が低下してしまう恐れがある。

そこで、特許文献１では、積層造形装置の加工室内の通気経路に配管を接続し、この配管にフィルタ式集塵機やサイクロン式遠心集塵機等の集塵装置を接続することで、レーザ加工時（レーザ加工時）に加工室内で発生するヒュームを捕集し、窒素ガス等の不活性ガスの清浄化を行う技術が提案されている。

特開２０１０−４７８１３号公報

しかしながら、上記した特許文献１に提案されているように、長時間の稼働が必要な積層造形装置において、フィルタ式集塵機を使用した場合、使用時間と共にフィルタに目詰まりが生じて風量が低下し、ヒュームの捕集性能が低下してしまう。また、サイクロン式遠心集塵機は、ヒュームのような細かい粒子を含んだものを捕集するには適していない。したがって、上記した特許文献１の技術では、レーザ照射箇所から発生する加工室のヒュームにより光透過性窓が汚れるのを十分に防止することができないため、レーザ加工の精度を維持することができなくなり、当初意図した造形物の製造ができないといった問題が生じている。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、積層造形装置等の加工機において、窒素ガス等の不活性ガス環境下でレーザ加工時に発生するヒューム等の塵埃を確実に捕集することができると共に、長期間の安定的な稼動及び捕集性能を維持することのできる集塵装置を提供することを目的とするものである。

上記した課題を解決するために、本発明に係る第１の電気集塵機は、加工機から発生するヒューム等の塵埃を捕集するための電気集塵機であって、前記塵埃を高電圧の印加によって帯電させる荷電部と、前記荷電部によって帯電された前記塵埃を捕集する集塵部と、前記荷電部及び前記集塵部に前記塵埃を含む含塵ガスを強制的に送出するファンと、前記集塵部に捕集された前記塵埃を除去する塵埃除去部材と、を備え、前記加工機の運転中に該加工機から出力される塵埃除去許可信号を受け取ると、前記ファンを停止すると共に前記荷電部に対する高電圧の印加を停止した後、前記集塵部に捕集された前記塵埃を前記塵埃除去部材によって除去させることを特徴とする。

この特徴を備えた電気集塵機によれば、加工機の運転中に集塵部に捕集された塵埃を除去することができるため、長期間の安定した集塵動作を行うことができると共に、加工機における安定的な加工を維持することができる。

また、本発明に係る第２の電気集塵機は、前記加工機の停止時には、前記ファンを停止すると共に前記荷電部に対する高電圧の印加を停止した後、前記集塵部に捕集された前記塵埃を前記塵埃除去部材によって除去させることを特徴とする。

この特徴を備えた電気集塵機によれば、加工機の停止時に集塵部の塵埃除去を行うことで、次の造形物の加工開始時に集塵部に塵埃が堆積していないため、安定した集塵動作を行うことができると共に、加工機における安定的な加工を維持することができる。

また、本発明に係る第３の電気集塵機は、運転時間が所定時間に達するまでは、前記ファン及び前記荷電部に対する高電圧の印加を停止しないように制御することを特徴とする。

この特徴を備えた電気集塵機によれば、集塵部にある程度の塵埃が堆積した状態でクリーニングすることができるため、集塵部に堆積した塵埃を効率良く除去することができる。

また、本発明に係る第４の電気集塵機は、前記加工機の運転中は、該加工機から出力される塵埃除去許可信号を受け取っている間に限って、前記集塵部に捕集された前記塵埃を前記塵埃除去部材によって除去させることを特徴とする。

この特徴を備えた電気集塵機によれば、通常、塵埃が発生しない工程の時間内にクリーニングを終えることができると共に、仮に、塵埃除去許可信号の出力が停止されると、クリーニング中であっても、強制的にクリーニングを終えることができるため、塵埃の捕集作業が加工機の運転に影響を与えることがない。

また、本発明に係る第５の電気集塵機において、前記加工機は、加工室内において、粉末層を形成する粉末層形成工程と、該粉末層にレーザを照射して焼結層を形成する焼結層形成工程と、積層した該焼結層を切削加工する切削工程と、により三次元形状の造形物を製造する積層造形装置であり、前記塵埃除去許可信号は、前記粉末層形成工程と前記切削工程の間に出力されることを特徴とする。

この特徴を備えた電気集塵機によれば、加工機から塵埃が発生しない粉末層形成工程と切削工程の間に集塵部をクリーニングすることができるため、塵埃の捕集作業に悪影響を与えることがない。

また、本発明に係る第６の電気集塵機は、前記加工機の運転中は、前記加工室内の酸素濃度が所定濃度以下に低下する迄、前記荷電部に対する高電圧の印加をせずに前記ファンのみを動作させることを特徴とする。

この特徴を備えた電気集塵機によれば、加工室内を速やかに所定の酸素濃度以下にすることができるため、加工機の運転と集塵動作を効率良く行うことができる。

また、本発明に係る第７の電気集塵機において、前記荷電部は前記塵埃を荷電する放電極を有し、前記加工室内の酸素濃度が所定濃度以下に低下すると、前記放電極に正極の高電圧を印加するように制御することを特徴とする。

この特徴を備えた電気集塵機によれば、不活性雰囲気下であっても、発生する塵埃を安定的に帯電させて捕集することができる。

また、本発明に係る第８の電気集塵機において、前記放電極は、ＪＩＳ６０種合金製の尖頭状の針電極であり、０．５〜１．０ｍｍの直径を有し、放電空間距離が１３〜１５ｍｍで、印加電圧が＋６〜＋８ｋＶであることを特徴とする。

この特徴を備えた電気集塵機によれば、不活性雰囲気下であっても、安定してコロナ放電を発生させることができる。また、放電空間距離に対して比較的低い電圧を印加することで、異常放電の少ない安定したコロナ放電を実現することができる。

また、本発明に係る第９の電気集塵機において、前記集塵部は、中心軸の周りに回転可能な複数の回転電極板を備え、前記荷電部は、前記回転電極板の間に介装される複数の固定電極板を備え、前記固定電極板には、前記回転電極板との空間距離を狭めるように調整部材が設けられていることを特徴とする。

この特徴を備えた電気集塵機によれば、調整部材により空間距離を狭めることにより、電界強度を向上させることができ、捕集効率を向上させることができる。

本発明に係る電気集塵機によれば、積層造形装置等の加工機において、不活性ガス環境下でレーザ加工時に発生するヒューム等の塵埃を確実に捕集することができると共に、長期間の安定的な稼動及び捕集性能を維持することができる等、種々の優れた効果を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る電気集塵機を、加工機から発生する塵埃を除去するシステムに使用する場合の全体構成図である。 図１における加工機により三次元形状の造形物を製造する工程を示す断面図であり、（ａ）は粉末層形成工程を示し、（ｂ）は焼結層形成工程を示し、（ｃ）は切削工程を示している。 本発明の実施の形態に係る電気集塵機の内部を透視して示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電気集塵機の集塵機本体を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電気集塵機の集塵機本体の内部を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に電気集塵機の集塵機本体の内部を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る電気集塵機の集塵機本体の要部を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る電気集塵機の集塵機本体の要部を拡大して示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る電気集塵機の作用を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態に電気集塵機を、加工機から発生する塵埃を除去するシステムに使用する場合の変形例を示す全体構成図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、便宜上、図１における紙面垂直方向手前側を前側（正面側）とし、左右及び上下の方向は、図１における向きを基準とする。

図１は加工機１から発生する塵埃を除去するシステムに本発明の実施の形態に係る電気集塵機２を使用する場合の全体構成図である。図１に示されているように、加工機１と電気集塵機２とは循環経路が形成されるように吸気ダクト３及び排気ダクト４により接続されている。加工機１には不活性ガス供給源５が配管６を介して接続され、この配管６の途中に供給弁７が開閉可能に接続されている。加工機１には制御線８を介して制御部９及び酸素濃度計１０が接続され、供給弁７及び酸素濃度計１０は制御線８を介して制御部９に接続されている。また、排気ダクト４の途中には、電気集塵機２に近接してオゾン除去装置１１が設けられていてもよい。

図２に示されているように、加工機１は三次元形状の造形物を製造する積層造形装置であり、気密性の高い加工室１２を有している。加工室１２内には、材料の酸化防止及び粉塵爆発の防止のため、不活性ガス供給源５から配管６を通って窒素等の不活性ガスが供給されており、加工室１２内の雰囲気は不活性状態に気密に保持されている。加工室１２内は、加工機１によって三次元形状の造形物が製造されている間、継続して不活性ガスが供給されることで、所定の酸素濃度に維持されており、好ましくは３％以下、より好ましくは０．５〜３％の範囲の酸素濃度に維持されている。

加工室１２の上面には光透過性を有する窓１３が設けられている。加工室１２の内部には、造形・加工テーブル１４と、ブレード１５と、エンドミル１６と、が設けられており、加工室１２の外部には、窓１３の上方にレーザ照射手段１７が配設されている。

このような構成を備えた加工機１において、三次元形状の造形物を製造する場合、まず、図２（ａ）に示されているように、不活性状態に保持された加工室１２内において、粉末層を形成する粉末層形成工程（スキージング）が行われる。この粉末層形成工程では、造形・加工テーブル１４上に粉末タンク（図示省略）から金属粉末１８が供給される。この金属粉末１８はブレード１５により均され、所定の厚み（例えば、０．０５ｍｍ厚）の第１層目の粉末層が形成される。なお、この粉末層形成工程は数分（５分程度）に１回の頻度で行われる。

次に、図２（ｂ）に示されているように、不活性状態に保持された加工室１２内において、粉末層にレーザを照射して焼結層を形成する焼結層形成工程が行われる。この焼結層形成工程では、第１層目の粉末層の硬化させたい箇所に対してレーザ照射手段１７によって窓１３を介してレーザが照射される。これにより、金属粉末１８は焼結され、造形・加工テーブル１４上に第１層目の焼結層１９ａが形成される。

この焼結層形成工程では、加工室１２内において鉄系金属粉末のヒューム等の塵埃を含む含塵ガスが発生する。この含塵ガスは、図１及び図２（ｂ）において矢印で示すように、吸気ダクト３を介して電気集塵機２に流入する。電気集塵機２において、含塵ガスはヒューム等の塵埃を除去されて清浄ガスとなった後、排気ダクト４を介して加工機１に戻される。以降、加工機１において三次元形状の造形物が製造される間、含塵ガスに対して同様の処理が繰り返される。なお、電気集塵機２における作用については後述する。

上記したように第１層目の焼結層１９ａが形成されると、造形・加工テーブル１４が降下され、再度、造形・加工テーブル１４上に金属粉末１８が供給され、上記した粉末層形成工程及び焼結層形成工程が行われ、第２層目の焼結層１９ｂが第１層目の焼結層１９ａに一体化された状態で形成される（図２（ｃ）参照）。以降、粉末層形成工程と焼結層形成工程とが所定回数（例えば１０回）繰り返し行われ、所定の数百μｍ（例えば５００μｍ）の厚さまで焼結層が形成された時点で次の切削工程に進む。

切削工程では、図２（ｃ）に示されているように、不活性状態に保持された加工室１２内において、一体に積層された焼結層１９に対して切削加工が行われる。この工程では、エンドミル１６によって三次元形状の造形物の輪郭が高速且つ精密に切削され、仕上げ加工が行われる。なお、切削加工は、数時間から数十時間に１回の頻度で行われる。

次に、図１、及び図３〜図８を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る電気集塵機２について説明する。ここで、図３は電気集塵機２の内部を透視して示す斜視図、図４は電気集塵機２の集塵機本体２０を示す斜視図、図５は電気集塵機２の集塵機本体２０の内部を示す斜視図、図６は電気集塵機２の集塵機本体２０の内部を示す側面図、図７は電気集塵機２の集塵機本体２０の要部を示す平面図、図８は電気集塵機２の集塵機本体２０の要部を拡大して示す平面図である。

電気集塵機２は、略直方体形状の集塵機本体２０と、集塵機本体２０の下方に設けられるダストボックス２１と、集塵機本体２０の前方に設けられるパネルボックス２２と、を備えて構成されている。
電気集塵機２の右側面には、チャンバーボックス２６が取り付けられ、チャンバーボックス２６の上面に吸気口２７が設けられている。

集塵機本体２０は、電気集塵機２の内部の所定位置に着脱可能に収納されている。集塵機本体２０は、集塵機本体２０の輪郭を形成する外枠２３を備えている。外枠２３の右側面には開口部２４が形成され、開口部２４の上下に吸気口２７からの含塵ガスを集塵機本体２０内に誘導するためのガイド板２５が配置されている。外枠２３の上面には開口部２８が形成され、この開口部２８を閉塞するように上面パネル２９が取り付けられている。上面パネル２９の左端上部には排気口３０が設けられ、排気口３０の下方の電気集塵機２内にはファン３５が配置されている。また、外枠２３の前側板３１の前方外側と後側板３２の後方外側には、円柱状の碍子３３を介して碍子取付板３４が前側板３１と後側板３２に対してそれぞれ平行に取り付けられている。この碍子は電気的な絶縁性を有しているため、碍子取付板３４と前側板３１及び後側板３２とは電気的に絶縁されている。

ダストボックス２１は、前面が開口されており、その前面には開閉扉３５が気密に設けられている。パネルボックス２２は、内部に電装部（図示省略）を収納しており、外枠２３の前方外側に気密に設けられる開閉扉３７の前面に取り付けられている。前記電装部は制御線８を介して制御部９に接続されている（図１参照）。

外枠２３の内部には、荷電部と集塵部とが一体化された荷電集塵部４０が設けられている。荷電集塵部４０は、前後方向に等間隔で並設される複数枚（本実施の形態では６枚）の集塵部を構成する回転電極板４１と、各回転電極板４１の間に介装される複数枚（本実施の形態では５枚）の荷電部を構成する固定電極板４２と、回転電極板４１及び固定電極板４２の中心部から左側斜め下方に向かって配置される塵埃除去部材としてのスクレーパ４３と、を備えて構成されている。なお、本実施の形態では、加工室１２内の容量が比較的小さく、電気集塵機２に要求される処理風量が小さいため、荷電集塵部４０は、２段式（荷電部と集塵部が分離されている構成）ではなくコンパクトな１段式（荷電部と集塵部が一体化されている構成）とすることができる。

回転電極板４１は、円盤状を成し、外枠２３を介して接地されており、その中心が中心軸４４に固定されている。中心軸４４は、前側板３１の中央部と後側板３２の中央部との間に水平に軸支されており、中心軸４４の前端部に設けた継手６１は、該中心軸４４の同軸上に設けられる図示しない継手を介してギヤードモータ（図示省略）に連結されている。前記ギヤードモータの内部には、減速機構（図示省略）が設けられており、該ギヤードモータからの回転駆動力が該減速機構により減速されて中心軸４４に伝達され、中心軸４４と回転電極板４１とが一体に回転するように構成されている。なお、中心軸４４及び回転電極板４１の回転速度は、例えば１分間に２回転程度であり、その回転方向は図６に示すように、正面視で時計回りである。

回転電極板４１の上方左右及び下方左右には、前側板３１と後側板３２に両端部がボルトで固定された複数の支持杆４５が前後方向に設けられている。支持杆４５の周面には、等間隔で複数（本実施の形態では５個）のガイド溝４６が形成されており、このガイド溝４６に回転電極板４１の外縁部が入り込むことにより、回転電極板４１は支持杆４５にガイドされている。

固定電極板４２は、平板状を成しており、回転電極板４１の設置間隔の中央に配置されている。固定電極板４２の四隅には、前後方向にシャフト４７が延出しており、固定電極板４２は、このシャフト４７に設けられる導電スペーサ４８を介してそれぞれ一定の間隔で固定されている。シャフト４７の前後両端部は、前側板３１及び後側板３２の四隅に穿設された円形の逃げ穴４９を遊貫して碍子取付板３４の四隅にボルトで固定されている。これにより、固定電極板４２と回転電極板４１とは電気的に絶縁され、碍子取付板３４に電圧供給手段（図示省略）から給電されると、シャフト４７を介して固定電極板４２にプラスの高電圧が印加されるようになっている。

固定電極板４２には、正面視で中心より右側部分に、上下方向に長い略矩形状の開口部５０が形成されている。これにより、固定電極板４２の右縁部５１は、縦長の帯板状に形成されている。固定電極板４２の右縁部５１には、溶接やカシメ等の手段によって、多数の針状の上流側放電極５２が上下方向に等間隔で支持されている。上流側放電極５２は、それぞれ、右側上方又は右側下方に僅かに（例えば水平面より約９°）傾斜した姿勢を成し、左右両端が開口部５０又は右方の空間に開放されている。また、固定電極板４２の開口部５０より左側部分には、同様に、溶接やカシメ等の手段によって、多数の針状の下流側放電極５３が上下方向に等間隔で片持ち状に支持されている。下流側放電極５３は、右側上方に僅か（例えば水平面より約９°）に傾斜した姿勢を成し、右端が開口部５０に開放されている。これにより、前記電圧供給手段から固定電極板４２にプラスの高電圧が印加された際に、放電極５２，５３の特に先端部分が荷電部として作用して効率良く放電を行えるようになっている。

上流側放電極５２及び下流側放電極５３は、６４チタンと称されるチタン合金製で、具体的には、ＪＩＳ６０種合金（６％Ａｌ＋４％Ｖ＋９０％Ｔｉ）製であり、０．８ｍｍの直径を有している。上流側放電極５２の左右両端及び下流側放電極５３の右端は、それぞれ、先尖円錐形状（例えば、開き角度が１５°）を有し、先尖円錐形状の先端径は０．０５ｍｍで、その円錐部を研磨加工（ラバー研摩等）してもよい。上流側放電極５２は１枚の固定電極板４２当り１８本設けられ、５枚の固定電極板４２の合計では９０本設けられている。また、下流側放電極５３は１枚の固定電極板４２当り１６本設けられ、５枚の固定電極板４２の合計では８０本設けられている。なお、放電極５２，５３の直径は、上記した０．８ｍｍに限定されるものではないが、０．５〜１．０ｍｍの範囲とするのが好ましい。

放電極５２，５３と回転電極板４１との間には、通常（１０〜１２ＫＶ）より低い電圧であって、好ましくは+６〜+８ＫＶ、さらに好ましくは＋６〜＋７ＫＶの電圧がプラス荷電方式で印加されている。一般に、マイナス荷電方式の場合、酸素イオンを仲介して放電されるが、加工室１２内のような不活性雰囲気下では、放電を仲介する酸素が少なくなるため、電子のみの放電作用となり、電流が急激に増えてしまい、高電圧を印加することができない。これに対して、プラス荷電方式の場合、直接、放電極５２，５３の先端からイオンが放出されるため、酸素濃度に影響され難く、加工室１２内のような不活性雰囲気下でも大気中と同じような特性が得やすい。したがって、本実施の形態では、プラス荷電方式を採用している。

図７及び図８に良く示されているように、固定電極板４２の左側部分には、回転電極板４１との空間距離（放電ギャップ）を狭めるために、固定電極板４２の両面に平板状の調整部材５４がカシメ等により固定されている。固定電極板４２の両面に調整部材５４を固定することで、回転電極板４１と固定電極板４２との空間距離が、調整部材５４の板厚分だけ近くなり（ギャップが狭くなり）、電界強度が上がるため、回転電極板４１の表面に汚れ（塵埃）を効率よく集塵させることができる。

本実施の形態では、調整部材５４の厚さを２ｍｍとし、図８に示すように、放電極５２，５３と回転電極板４１との放電ギャップＧ１を１４．５ｍｍ、調整部材５４と回転電極板４１との放電ギャップＧ２及びＧ３をそれぞれ、１１．５ｍｍ及び１２．５ｍｍとしている。なお、放電ギャップＧ２とＧ３が異なるのは、放電極５２，５３を回転電極板４１間の中心に配置し、調整部材５４の板厚を同一にしたためであるが、調整部材５４の板厚を適宜調整したりして、放電ギャップＧ２とＧ３とを同一にしてもよい。また、放電ギャップＧ１は、上記した１４．５ｍｍに限定されるものではないが、１３〜１５ｍｍの範囲に設定するのが好ましい。

固定電極板４２には、左下の外周部から中心軸４４に向かって径方向に切欠部５５が形成されている。切欠部５５は、スクレーパ４３と中心軸４４に干渉しないように、逆Ｕ字状に形成されている。

スクレーパ４３は、金属板製で、切欠部５５に沿うように直線状に形成されている。スクレーパ４３の上端は中心軸４４に取付けられたベアリング５６の外周に巻き付いて固定され、下端は前後両側板３１，３２に固定されている。スクレーパ４３には、複数（本実施の形態では６本）のスリット孔６２が形成され、各スリット孔６２には、それぞれ、回転電極板４１が遊挿されている。

スクレーパ４３は、スリット孔６２の周端面が、回転電極板４１の回転動作に支障がない程度にできる限り回転電極板４１の表面に近接した位置に配置されている。これにより、回転電極板４１がスリット孔６２内を時計方向に回転することで、回転電極板４１の表面に付着した汚れ（塵埃）をスクレーパ４３により掻き取ることができる。なお、スリット孔６２の周端面には、例えばゴム状の掻き取り部材を取り付けて、回転電極板４１の表面に付着した汚れ（塵埃）を掻き取るようにしてもよい。

また、各スリット孔６２の間には、長方形状の開口部５７が複数形成されており、これにより、汚れ（塵埃）が集積して大きな固まりとなった場合でも、開口部５７を介して下方のダストボックス２１に落下するようになっている。なお、上記したスクレーパ４３は直線状に形成されているが、汚れ（塵埃）をより落下し易くさせるために、中央部が上方に突出するように湾曲させて形成してもよい。

次に、図１〜図８に加えて、図９を参照しつつ、加工機１で発生する含塵ガス中の塵埃を捕集する時の電気集塵機２の作用について詳細に説明する。ここで、図９は電気集塵機２の作用を示すタイムチャートである。

加工機１の稼働が開始され、制御部９からファン運転信号が出力（オン）されると、電気集塵機２のファン３５が起動され、前記電装部の表示部３６（図１参照）において運転中のランプが点灯される。一方、加工機１では、供給弁７が開放され、不活性ガス供給源５から配管６を通って加工室１２内に不活性ガスが供給される。そして、酸素濃度計１０が計測した加工室１２内の酸素濃度値が、所定濃度（例えば、３％）以下になると、加工機１が加工を開始し、制御部９によって高電圧印加信号が出力（オン）され、電気集塵機２側に送信される。

電気集塵機２では、この高電圧印加信号に基づき、電圧供給手段から放電極５２，５３に対して正極の高電圧が印加され、前記電装部の表示部３６において高電圧のランプが点灯される。これにより、放電極５２，５３においてコロナ放電が発生する。

この時、加工室１２内における三次元形状の造形物の加工中に発生した含塵ガスは、ファン３５の吸引作用によって、吸気ダクト２７及び吸気口３を通って電気集塵機２の内部に水平方向に流入し、回転電極板４１と固定電極板４２の間を通過する。含塵ガス中の塵埃は、回転電極板４１と固定電極板４２の間を通過する間に、放電極５２，５３からのコロナ放電により帯電し、帯電した塵埃は、放電極５２，５３の下流側に位置する複数の回転電極板４１に吸着され、捕集される。

加工機１の運転中であって、加工室１２内において前記粉末層形成工程（スキージング）と前記切削工程のいずれかの工程が行われている間、制御部９によって、塵埃除去許可信号として第１のクリーニング許可信号が出力（オン）される。この時、前記焼結層形成工程が行われている間に、第１のクリーニング許可信号が出力されないように、制御部９によってレーザ照射手段１７はインタロック制御されている。

電気集塵機２は、ファン３５の運転開始から所定時間Ｈが経過した後（可変範囲：３００〜２４０分間）に、前記第１のクリーニング許可信号を受け取ると、ファン３５を停止させると共に荷電部に対する高電圧の印加を停止し、第１のクリーニング運転を所定時間（可変範囲：１５〜１２０秒間）行う。なお、制御部９は、ファン３５の運転時間が所定時間に達するまでは、前記ファン及び前記荷電部に対する高電圧の印加を停止しないように電気集塵機２を制御する。

前記第１のクリーニング運転時には、回転電極板４１が正面視で時計回りに低速回転（１分間に２回転）される。これにより、各回転電極板４１に捕集されて堆積した塵埃は、スクレーパ４３に接触して掻き取られ、自重によりそのままダストボックス２１に落下する。以降、電気集塵機２が運転を継続している間は、同様の動作が繰り返され、１回目と同様に２回目以降の前記第１のクリーニング運転が行われる。

なお、前記第１のクリーニング運転中に、制御部９からの第１のクリーニング許可信号が解除された場合には、前記第１のクリーニング運転を停止し、ファン３５を稼働させると共に荷電部に対する高電圧の印加を開始し、電気集塵機２の運転を再開させる。また、上記説明では、前記第１のクリーニングの運転開始をファン３５の運転開始から所定時間Ｈ経過後としたが、所定時間Ｈの始期を放電極５２，５３に対して高電圧を印加開始した時点としてもよい。また、所定時間Ｈは、連続運転時間ではなく、累積運転時間としてもよい。

一方、上記したように電気集塵機２の内部を水平方向に通過する間に塵埃を除去されて清浄化された空気は、上向きに気流方向を変え、排気口４及び排気ダクト３０を通って加工機１に戻される。

その後、加工機１が停止し、制御部９からファン運転信号及び高電圧印加信号が出力されなくなる（オフになる）と、電気集塵機２のファン３５が停止されると共に放電極５２，５３に対する高電圧の印加が停止され、前記電装部の表示部３６において運転中のランプが点滅に変わる。これにより、電気集塵機２は、ファン３５を停止させると共に荷電部に対する高電圧の印加を停止し、第２のクリーニング運転を所定時間（可変範囲：２〜１０分間）行う。なお、高電圧のランプは、放電極５２，５３の残電圧がなくなる迄、前記電装部の表示部３６において点滅する。

前記第２のクリーニング運転時には、回転電極板４１が正面視で時計回りに低速回転（１分間に２回転）される、これにより、各回転電極板４１に捕集されて堆積した塵埃は、スクレーパ４３に接触して掻き取られ、自重によりそのままダストボックス２１に落下する。前記第２のクリーニング運転が完了すると、前記電装部の表示部３６の運転中のランプは消滅する。なお、第２のクリーニング運転中に、制御部９からのファン３５の運転信号がオンに変わった場合には、前記第２のクリーニング運転を停止し、ファン３５の運転を再開させる。

上記した電気集塵機２において、前記第１のクリーニングの運転時間は１５秒間、前記第２のクリーニングの運転時間は、第１のクリーニングの運転時間より長く、２分間に設定されている。この場合、回転電極板４１の回転数を２ＲＰＭ（１分間に２回転）とすると、前記第１のクリーニングの場合、１回の運転で、回転電極板４１の半分をクリーニングすることができる。また、前記第２のクリーニングの場合、１回の運転で、回転電極板４１の４回転分をクリーニングすることができるので、加工機１の運転停止時には、確実に回転電極板４１に堆積した塵埃を除去することができる。なお、前記第１のクリーニングの動作は、あくまでも加工機１における造形加工作業を妨げないように作業の合間にクリーニングを実施するものであり、前記粉末層形成工程（スキージング）の時間が２０秒間であるため、前記第１のクリーニングの運転時間を１５秒間に設定しているが、前記粉末層形成工程（スキージング）の時間内であれば前記運転時間を変更することは可能である。

このように上記した本発明の実施の形態に係る電気集塵機２によれば、加工室１２内で発生した含塵ガスを長期間安定的に清浄化して加工室１２内に戻すことができるため、加工室１２の窓１３がヒューム等の塵埃で汚染されるのを防止することができる。そのため、加工機１におけるレーザ加工の精度を安定して高く維持することができる。また、加工室１２内の不活性ガスの汚染を防止することができるため、不活性ガスの入れ替えを行う必要がなくなり、運転費用を削減することができる。

また、加工室１２内には少量の酸素が残留するため、荷電集塵部４０における放電によって加工室１２内にオゾンが発生し、造形物の取り出し等で加工室１２の扉を開けた時にオゾン臭が発生するおそれがあるが、電気集塵機２の下流側にオゾン除去装置１１を配置することで、オゾンを除去（分解・捕集）することができ、オゾン臭の発生を防止することができる。

一般に、電気集塵機２の荷電部から発生するオゾンは、湿度・異常放電の発生状況等により発生量が増加する場合があり、また、例えば活性炭や触媒等を使用するオゾン除去装置１１の性能にも左右されるため、オゾンを１００％分解（捕集）することは難しい。そこで、前記第２のクリーニングの運転終了時に、予め設定された所定時間だけファン３５のみを運転させて（高電圧印加はオフの状態を維持）、オゾン除去装置１１によって、残留するオゾンを除去（分解・捕集）する循環モード（図９中において破線で示す。）を設けてもよい。この場合、循環モード動作時に加工機１の加工室１２の扉が開かないように、制御部９によって扉にロックが掛けられる。

なお、図１０に示すように、電気集塵機２の下流側に３方弁６０を配設して流路を二つに分岐した後、それぞれの流路にオゾン除去装置１１ａ又は１１ｂを配置してもよい。この場合、各オゾン除去装置１１ａ，１１ｂには、目詰まり状態を示す差圧計５８ａ，５８ｂが設けられ、オゾン除去装置１１ａ，１１ｂの下流側の流路には、それぞれ、逆流防止用の逆止弁５９ａ，５９ｂが設けられる。

このような構成とすることで、例えば、使用時間の経過と共に一方のオゾン除去装置１１ａに目詰まりが発生して交換の必要が生じた場合でも、３方弁５７を切り換えて流路を変更することで、他方のオゾン除去装置１１ｂを使用することができる。すなわち、加工機１において造形物の加工作業中であっても、その加工作業を停止や中断することなく、目詰まりしたオゾン除去装置１１ａを交換することができるため、造形物の加工作業を効率良く行うことができる。

なお、上記した本発明の実施の形態の説明は、本発明に係る電気集塵機における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

本発明の技術は、三次元形状の造形物を製造する積層造形装置等の加工機から発生するヒューム等の塵埃を捕集する電気集塵機における利用が見込まれるものである。

１ 加工機
２ 電気集塵機
１２ 加工室
３５ ファン
４１ 回転電極板（集塵部）
４２ 固定電極板（荷電部）
４３ スクレーパ（塵埃除去部材）
４４ 中心軸
５２ 上流側放電極（荷電部）
５３ 下流側放電極（荷電部）

Claims (9)

1. 加工機から発生するヒューム等の塵埃を捕集するための電気集塵機であって、
   前記塵埃を高電圧の印加によって帯電させる荷電部と、
   前記荷電部によって帯電された前記塵埃を捕集する集塵部と、
   前記荷電部及び前記集塵部に前記塵埃を含む含塵ガスを強制的に送出するファンと、
   前記集塵部に捕集された前記塵埃を除去する塵埃除去部材と、
   を備え、
   前記加工機の運転中に該加工機から出力される塵埃除去許可信号を受け取ると、前記ファンを停止すると共に前記荷電部に対する高電圧の印加を停止した後、前記集塵部に捕集された前記塵埃を前記塵埃除去部材によって除去させることを特徴とする電気集塵機。
2. 前記加工機の停止時には、前記ファンを停止すると共に前記荷電部に対する高電圧の印加を停止した後、前記集塵部に捕集された前記塵埃を前記塵埃除去部材によって除去させることを特徴とする請求項１に記載の電気集塵機。
3. 運転時間が所定時間に達するまでは、前記ファン及び前記荷電部に対する高電圧の印加を停止しないように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気集塵機。
4. 前記加工機の運転中は、該加工機から出力される塵埃除去許可信号を受け取っている間に限って、前記集塵部に捕集された前記塵埃を前記塵埃除去部材によって除去させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの請求項に記載の電気集塵機。
5. 前記加工機は、加工室内において、粉末層を形成する粉末層形成工程と、該粉末層にレーザを照射して焼結層を形成する焼結層形成工程と、積層した該焼結層を切削加工する切削工程と、により三次元形状の造形物を製造する積層造形装置であり、
   前記塵埃除去許可信号は、前記粉末層形成工程と前記切削工程の間に出力されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの請求項に記載の電気集塵機。
6. 前記加工機の運転中は、前記加工室内の酸素濃度が所定濃度以下に低下する迄、前記荷電部に対する高電圧の印加をせずに前記ファンのみを動作させることを特徴とする請求項５に記載の電気集塵機。
7. 前記荷電部は前記塵埃を荷電する放電極を有し、前記加工室内の酸素濃度が所定濃度以下に低下すると、前記放電極に正極の高電圧を印加するように制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の電気集塵機。
8. 前記放電極は、ＪＩＳ６０種合金製の尖頭状の針電極であり、０．５〜１．０ｍｍの直径を有し、放電空間距離が１３〜１５ｍｍで、印加電圧が＋６〜＋８ｋＶであることを特徴とする請求項７に記載の電気集塵機。
9. 前記集塵部は、中心軸の周りに回転可能な複数の回転電極板を備え、前記荷電部は、前記回転電極板の間に介装される複数の固定電極板を備え、前記固定電極板には、前記回転電極板との空間距離を狭めるように調整部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの請求項に記載の電気集塵機。
   

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