JP2018058072A - オイルミスト捕集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 気体中のオイル分を効率良く捕集する。
【解決手段】高速で回転する回転ブラシ体２１を有する捕集部２０と、固定の副捕集部３０とを備え、捕集部２０を通過せずに捕集部２０の側方を廻り込んだ気体を副捕集部３０の捕集フィルタ３７を通過させてオイル分を捕捉する。また、捕集部２０の回転ブラシ体２１で捕捉されたオイル分は回転ブラシ体２１の回転により遠心力により外方に吹き飛ばされ、捕集フィルタ３７に付着する。副捕集部３０では、捕集フィルタ３７で捕捉したオイル分、及び回転ブラシ体２１からの飛散により付着したオイル分を下方に流れ落とす。
【選択図】図７

Description

本発明は、工場や作業所において発生する霧状のオイルミストからオイルや切削粉等を除去するオイルミスト捕集装置に関するものである。

自動車部品の製造工場などの金属加工業の職場においては、金属等の切削、研削、鍛造時に、温度上昇を防止し、また切削性等を良好にするために、金属等の表面等に切削油を供給したり付着させることを行っている。しかし、この作業に伴って、加工時にオイルや切削粉を含む霧状のオイルミストが発生する。

このオイルミストを放置すると、工場内の全ゆる個所が油まみれとなる。例えば、蛍光灯や床面に付着すると、作業者が滑って怪我をする虞があり、電灯が暗くなるなどの作業環境が悪化する原因となる。

このようなことから、工場によっては環境衛生上の観点から、オイルミスト濃度の限界値を定めている場合もあり、捕集効率の高いオイルミスト捕集装置が要求されている。

オイルミストからオイル等を効率良く捕集する装置は従来から多用されている。例えば、特許文献１にはオイルミストコレクタ装置が開示されており、このオイルミストコレクタ装置によって装置ケーシング内に吸引されたオイルミストは、回転するオイルミスト処理板に衝突し、遠心力を利用してオイル分を装置ケーシングの内壁面に向かって吹き飛ばし、内壁面にオイル分を付着させることにより、オイル分の捕集を行っている。

また、特許文献２に開示されている粉塵除去装置は、天然又は合成の繊維や金属線等から成る液分離用の回転ブラシ体を設け、この回転ブラシ体を回転させることで特許文献１と同様に、遠心力を利用してオイル分を回転ブラシ体の周方向に飛散させてオイルミストからオイル分を分離、捕集を行っている。

この回転ブラシは、従来の網部を備えた回転ディスクと比較すると、オイル分が遠心力により周方向に分離されるので、目詰まりが少ないという利点がある。

特開２００８−１５５０９３号公報 特開平８−１８２９１０号公報

しかし特許文献１、２のオイル除去装置では、高速に回転状態で運転を続ける回転体を通過しないリーク流れにより、オイル分の捕集効率が低下するという問題点がある。

本発明の目的は、上述の課題を解消し、気体中のオイル分を効率良く捕集、除去するオイルミスト捕集装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るオイルミスト捕集装置は、吸入口と排出口とを設け密閉した箱体と、該箱体内において気体が所定の通路を通過するよう区画する仕切板と、気体が前記通路を通過するように強制的に気流を生成するためのファンと、高速で回転する円盤状の回転ブラシ体を有し気体を通過させて含有するオイル分を捕捉する捕集部と、該捕集部の周囲に略環状に固定して配置し、前記捕集部を通過せずに前記捕集部の周囲に廻り込んだ気体を通過させて含有するオイル分を捕捉する副捕集部とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るオイルミスト捕集装置によれば、捕集部の回転ブラシ体を通過せずに、回転ブラシ体の線状素材の先端部を外側に廻り込むリーク流れによる気体に対して、副捕集部によって吸引されることで、気体中のオイル分を効率良く捕集、除去することができる。

オイルミスト捕集装置の外観斜視図である。 オイルミスト捕集装置の横断面図である。 捕集部の分解斜視図である。 捕集部の斜視図である。 副捕集部の斜視図である。 捕集部と副捕集部とを組み合わせた状態の正面図である。 捕集部、副捕集部を通過する気体の説明図である。 線状素材の先端の幅方向の厚みと、透過率との両対数グラフ図である。 線状素材を波線状とした捕集部の斜視図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１はオイルミスト捕集装置の外観斜視図、図２は横断面図である。オイルミスト捕集装置は密閉された箱体１０を有し、この箱体１０の側面には内部のメンテナンス等を行うための開閉扉１１が蝶番により取り付けられている。

箱体１０内には、気体が所定の通路を経て循環するように区画され、そのための仕切板１２が設けられている。オイル、切削粉等がミスト状になった気体は、箱体１０の前面中央に設けた筒状の吸入口１３から箱体１０内で回転する例えばターボファンから成るファン１４により箱体１０内に吸引される。

吸引された気体は捕集部２０、副捕集部３０を通過することにより、気体中の切削粉等を含むオイル分が除去される。オイル分が捕集、除去された気体は、箱体１０の上部の格子状の排出口１５から排出するようになっている。

ファン１４は電動機１６の回転軸１７に固定されており、箱体１０の前面下部の管部１８は、箱体１０の下部に設けたオイルパン１９に捕集したオイル分を集めて抜き取るための図示しないコックを設けた抜取口である。

また、図示する矢印のうちでドットにより塗りつぶした矢印は、オイルミストを含む気体の流れを示し、ドットのない矢印は、オイルミストを捕集、除去した気体の流れを示している。

図３に示すように、捕集部２０は回転ブラシ体２１と背面板２２とから成り、図４に示すように回転ブラシ体２１と背面板２２とを一体に貼り合わせた形状とされている。

円盤状の回転ブラシ体２１では、中央の金属製の円板部２１ａの周囲に、外側である放射方向に向けた多数本の合成樹脂製の線状素材２１ｂが密にブラシ状に配列され、固定されている。線状素材２１ｂは、例えば複数本ずつの束として、円板部２１ａに設けた孔部を挿通させることにより固定している。

また、回転ブラシ体２１の直径は例えば直径３０ｃｍ程度の大きさとされているが、設置場所の規模に応じて、適宜の大きさのものを使用し、線状素材２１ｂは弾力性、柔軟性を備える合成樹脂製が好ましいが、金属製であっても支障はない。

線状素材２１ｂは回転ブラシ体２１の厚み方向に対して複数本になって配列されているが、線状素材２１ｂの充填率、つまり線状素材が所定空間中に占める割合は回転ブラシ体２１の捕集効率に影響を与え、充填率が高いほど捕集効率は大きい。また、線状素材２１ｂの線径は例えば０．１〜０．５ｍｍ程度であり、線径が細いほど捕集効率が高い。しかし、充填率が高くなるほど、また線径が細くなるほど、オイル分による目詰りが生じ易くなる傾向がある。

従って、線状素材２１ｂの線径が細過ぎると使用当初は捕集効率が高いが、時間の経過に伴いオイルによる目詰りが発生し、捕集効率が著しく低下する。このため、線状素材２１ｂの充填率、線径を適宜に選択することにより時間経過によるオイルの目詰り、つまり捕集効率の低下を緩和することができる。

回転ブラシ体２１の風下側であって背後に設けた背面板２２は、円環状の金属板等から成り、回転ブラシ体２１の線状素材２１ｂの位置する背面に相当する位置に、通気孔としての窓部２２ａが打ち抜いて設けられている。窓部２２ａに対し放射方向に沿って配置した縦枠部２２ｂと、窓部２２ａを横切るように円周方向に沿って配置した弧枠部２２ｃとにより窓部２２ａは区画されている。

図３に示す背面板２２においては、外周縁である外側の弧枠部２２ｃと内側の２つの弧枠部２２ｃにより区画され、放射方向に２重の窓部２２ａが配置されているが、窓部２２ａが放射方向へ１重又は３重以上になるように、適宜に弧枠部２２ｃの数を調整しても支障はない。

回転ブラシ体２１の直径は、背面板２２の外周縁の直径に対して同等又は若干短い程度にし、線状素材２１ｂの先端部が、背面板２２の最外周縁の弧枠部２２ｃに十分に重なるようにしている。

線状素材２１ｂの先端部が最外周縁の弧枠部２２ｃに十分に重ならない場合には、捕集部２０が高速回転時に背面板２２の窓部の裏側に線状素材２１ｂの先端部が入り込み、線状素材２１ｂの先端部が後方へ膨らむことになる。

そこで、線状素材２１ｂの先端部が背面板２２の窓部の裏側に入り込むことを防止するため、線状素材２１ｂの先端部が最外周縁の弧枠部２２ｃに十分に重なった状態にする必要がある。なお、回転ブラシ体２１の直径を背面板２２の外周縁の直径よりも若干長くした場合も同様な効果を得ることができる。

逆に、背面板２２の外周縁の直径に対して回転ブラシ体２１の直径が長過ぎる場合には、捕集部２０が高速回転時に、線状素材２１ｂのうちの背面板２２よりも長い部分が背面板２２の後方へ膨らみ、背面板２２の外周縁に繰り返し衝突することで擦り切れてしまい、線状素材２１ｂが短くなるという問題が生ずる。

従って、線状素材２１ｂが背面板２２との繰り返しの衝突によって擦り切れることを防止するために、上述のように回転ブラシ体２１の直径を背面板２２の外周縁の直径よりも若干長くした程度が好ましい。

また、窓部２２ａの縦枠部２２ｂの長さが放射方向に対して長過ぎると、捕集部２０が高速回転時に線状素材２１ｂが撓んだ場合に、回転ブラシ体２１の直径を背面板２２の外周縁の直径よりも若干長くした場合でも、線状素材２１ｂが背面板２２の窓部２２ａの裏側に入り込んでしまうことがある。

この結果、線状素材２１ｂの先端部が後方へ膨らんだり、線状素材２１ｂが弧枠部２２ｃに繰り返して衝突することで擦り切れてしまい、線状素材２１ｂが短くなるという問題が生じる。そこで、縦枠部２２ｂの長さが放射方向に対して長くなり過ぎないよう、窓部２２ａの縦枠部２２ｂと弧枠部２２ｃの数や間隔を適宜に調整する必要がある。

また、背面板２２の中央に配置される線状素材２１ｂは、中心にゆくにつれて密に配置されているため、気体が通り抜ける隙間が十分にない。従って、背面板２２の中央部に気体を通過させるための窓部２２ａを設ける必要がないので、窓部２２ａは背面板２２の外周近傍にのみ設ければよい。背面板２２の中央部に窓部２２ａを設けることなく板面状にすることにより、背面板２２の全体の剛性を増すことができる。

背面板２２に設けたビス孔２２ｄには、回転ブラシ体２１の円板部２１ａのビス貫通孔２１ｃを介して複数個のビス２３が螺合され、円板部２１ａの後面に背面板２２が固定されている。円板部２１ａの中央には後方から電動機１６の水平方向を向く回転軸１７が固定されており、ファン１４も捕集部２０と電動機１６との間で回転軸１７に固定されている。そして、電動機１６の駆動によりファン１４と回転ブラシ体２１は共に回転するようになっている。

箱体１０内に設置した回転ブラシ体２１の周囲には、図５に示す副捕集部３０が図６に示すように略環状に組み合わせた状態で配置されており、この副捕集部３０は箱体１０内にネジ止め等により固定される。この副捕集部３０の前端には略環状の例えば正八角形の前面板３１が設けられ、更に副捕集部３０の後端には同様に円環状の後面板３２が設けられ、これらの間に筒状の枠体部３３が配置されている。

前面板３１には箱体１０内に固定するための複数の固定孔３４が設けられており、更に回転ブラシ体２１の背面板２２よりもやや径が大きい内径を有する円状の孔部３５が設けられている。また、後面板３２にも中央部に小孔部３６が設けられており、この小孔部３６は前面板３１の孔部３５よりもやや小さくされている。

枠体部３３の筒状の側面部は幾つかに区画され、これらの区画には合成樹脂製又は金属製の網状の複数の捕集フィルタ３７が張られている。捕集フィルタ３７は例えば直径０．１ｍｍ程度の合成樹脂製又は金属製の線材がメッシュ１００程度の網目とされている。なお、副捕集部３０の前面板３１は周囲の枠体部３３と共に、箱体１０内の気体の流路としての仕切板１２を兼ねている。

作動に際して、箱体１０の背面側に配置した電動機１６を駆動させると、回転軸１７を介してファン１４及び捕集部２０が高速に回転する。ファン１４の回転により生じた圧力差によって、オイル分を含む気体を吸入口１３から箱体１０内に図２の矢印に示すように左から右へ向けて吸引し、捕集部２０の前面から後面に向けて通過させる。

気体は、前面側の回転ブラシ体２１から背後の背面板２２に向けて流れ、図７の矢印に示すように殆どの気体は、回転ブラシ体２１の線状素材２１ｂ及び背面板２２の窓部２２ａを通して強制的に通過する。

捕集部２０において、回転ブラシ体２１は例えば３０００ｒｐｍの速度で回転し、気体中のオイル分は線状素材２１ｂに衝突し、線状素材２１ｂに付着して捕捉される。捕集部２０を通過した気体は、上部に流れて図２の矢印に示すように排出口１５から箱体１０の外部に排出される。

この捕集過程では、線状素材２１ｂに捕捉されたオイル分は線状素材２１ｂ上に凝集され、そのまま塊として線状素材２１ｂ上に留まるものもあるが、多くのオイル分は、回転ブラシ体２１が高速で回転することで発生する遠心力及び線状素材２１ｂの振動力により線状素材２１ｂから分離し、外周方向へ吹き飛ばされる。

外周方向へ飛び散ったオイル分は、回転ブラシ体２１の高速回転により発生する気流と共に、回転ブラシ体２１の周囲を囲むように設置された副捕集部３０の捕集フィルタ３７にぶつかる。ぶつかった際にオイル分は捕集フィルタ３７に付着し、気体は通過する。付着したオイル分は、捕集フィルタ３７の表面で液状となって、重力により下部に流れ落ちながら移動し、箱体１０の下部の所定個所に設けられたオイルパン１９に集められる。

背面板２２には線状素材２１ｂの先端部に相当する個所に、窓部２２ａが設けられ通気孔とされているが、この窓部２２ａには弧枠部２２ｃが設けられているので、線状素材２１ｂは弧枠部２２ｃに支えられる。従って、ファン１４の回転により捕集部２０の前面から後面に向けて強い気流が発生した場合であっても、線状素材２１ｂが後方に倒れ込むことを防止し、線状素材２１ｂの充填率が低下する、つまり線状素材２１ｂが気体通過方向へ膨らむことがないようにされている。

また、捕集部２０が高速で回転することで、線状素材２１ｂの先端部は捕集部２０の前方に向けて幅方向へ拡がるので、拡がる分を考慮して線状素材２１ｂの線の長さ、配置密度を設定する必要がある。

そこで、線状素材２１ｂの幅方向へ拡がった際の厚みと、１から捕集する割合を示す捕集効率ηを引いた透過率Ｐの実験例を測定した。実験条件として、線状素材２１ｂの線径０．２ｍｍ、長さ９ｃｍ、本数１５０００本、円板部２１ａ近傍の線状素材２１ｂの幅方向の厚みＨ１は３ｍｍであって、直径が約３３ｃｍの捕集部２０を２９００回転／分で回転させた。そして、この捕集部２０に所定量のオイル分を通過させ、この所定量のオイル分と回収できたオイル分から捕集効率η及び透過率Ｐを算出した。

図８はこのときの線状素材２１ｂの先端の幅方向へ拡がった場合の厚みＨ２と、透過率Ｐとの関係を示す両対数グラフ図を示す。線状素材２１ｂの先端部の厚みＨ２は、回転前の３ｍｍから回転後の５ｍｍ程度に拡がるときが最も透過率Ｐが低くなる、つまり捕集効率ηが高くなることが分かる。従って、捕集部２０の高速回転時に、円板部２１ａ近傍の線状素材２１ｂの配置間隔が、回転前から２〜３倍に拡がることを考慮して、線状素材２１ｂの線径、長さ、本数密度及び材質を適宜に選択する必要がある。

一方、捕集部２０の回転ブラシ体２１を通過せずに、回転ブラシ体２１の線状素材２１ｂの先端部を外側に廻り込むリーク流れによる気体が存在する。この気体は副捕集部３０において捕集フィルタ３７を介して外側方向、つまり図７の通過する気体の説明図における上下方向に発生する気流によって吸引され、オイル分は捕集フィルタ３７により捕集される。

更に、副捕集部３０に後面板３２を設けることによりリーク流れは塞き止められ、気体は捕集フィルタ３７を通過する方向に流れ易くなる。なお、後面板３２は副捕集部３０に設けなくても支障はない。

捕集フィルタ３７を通過することでオイル分が除去された気体は、図２及び図７の矢印に示すように捕集部２０を通過した気体と一体になって共に排出口１５から排出される。

そして、気体が副捕集部３０を通過することにより捕集されたオイル分は、捕集部２０によって吹き飛ばされ、捕集フィルタ３７に付着したオイル分と共に下方に流れ落ち、捕集フィルタ３７の下部から落下してオイルパン１９に溜められる。溜められたオイル分は適当な時間間隔で管部１８から外部に抜き取られる。

また、ファン１４、回転ブラシ体２１を同一の電動機１６により作動させていが、これらの回転数を異ならせる場合などには、別個の電動機により回転させることもできる。

なお、捕集部２０に背面板２２を設けない場合と設けた場合とを前述の実験条件の下で比較実験したところ、背面板２２を設けない捕集部２０では、回転時に線状素材２１ｂの先端の幅方向の厚みＨ２は４５ｍｍ程度に達し、捕集する割合を示す捕集効率ηが８６．５％であった。これに対して、背面板２２を設けた捕集部２０では、前述のとおり線状素材２１ｂの先端部の幅方向の厚みＨ２は５ｍｍ程度であり、捕集効率ηが９２．０％に達した。つまり、１３．５％の除去できなかったオイル分を背面板２２を設けることで８％に低減したことになり、除去できなかったオイル分の内、約４０％のオイル分が背面板２２を設けることにより捕集できたことになる。

また、図３、図４に示す捕集部２０の線状素材２１ｂは、直線状のものを使用して説明したが、図９に示すように線状素材２１ｂ’の形状が波線状のものを採用してもよい。直線状の線状素材２１ｂを使用し続けた場合では、線状素材２１ｂは使用時のばらけて膨らんだ状態と、不使用時の膨らんでいない状態を繰り返すので、一部の線状素材２１ｂが倒れて隣接する線状素材２１ｂと常に密接状態になり易い。

このように、直線状である線状素材２１ｂ同士は密接し易く、線状素材２１ｂ同士が線接触した状態になると、その線状素材２１ｂ間にオイル分が溜まって付着する。そして、この付着したオイル分により線状素材２１ｂ同士が更に密着し、線状素材２１ｂ同士が分離し難くなる。

そこで、図９に示すように線状素材２１ｂ’を波線状にすることにより一部の線状素材２１ｂ’が倒れたとしても、線状素材２１ｂ’同士の間に隙間が生じ易く、オイル分が溜まることはない。

なお、線状素材２１ｂ’の形状は波線状以外にも、隣接する線状素材２１ｂ’同士が密接し難い形状のものを適宜に採用することもできる。

１０ 箱体
１２ 仕切板
１３ 吸入口
１４ ファン
１５ 排出口
１６ 電動機
１９ オイルパン
２０ 捕集部
２１ 回転ブラシ体
２１ｂ 線状素材
２２ 背面板
２２ａ 窓部
３０ 副捕集部
３０ 前面板
３２ 後面板
３７ 捕集フィルタ

Claims (6)

1. 吸入口と排出口とを設け密閉した箱体と、該箱体内において気体が所定の通路を通過するよう区画する仕切板と、気体が前記通路を通過するように強制的に気流を生成するためのファンと、高速で回転する円盤状の回転ブラシ体を有し気体を通過させて含有するオイル分を捕捉する捕集部と、該捕集部の周囲に略環状に固定して配置し、前記捕集部を通過せずに前記捕集部の周囲に廻り込んだ気体を通過させて含有するオイル分を捕捉する副捕集部とを備えたことを特徴とするオイルミスト捕集装置。
2. 前記副捕集部の筒状の側面部に１又は複数の捕集フィルタを設けたことを特徴とする請求項１に記載のオイルミスト捕集装置。
3. 前記副捕集部の後端に円環状の後面板を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のオイルミスト捕集装置。
4. 前記副捕集部は内側から外側に気体を通過させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載のオイルミスト捕集装置。
5. 前記副捕集部は、前記捕集部から吹き飛ばされて付着したオイル分、及び前記副捕集部で捕捉したオイル分を下方に流れ落とすことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載のオイルミスト捕集装置。
6. 前記副捕集部を流れ落ちたオイル分は前記箱体の下部に溜めることを特徴とする請求項５に記載のオイルミスト捕集装置。

Images