JP3171096U - 湿式集塵機 - Google Patents

Abstract

【課題】特にレーザ加工機やプラズマ加工機などによる加工時に発生するヒューム粉塵などの除去を効率的に行うことができる湿式集塵機を提供する。【解決手段】集塵機にダクト７が設けられる。このダクト７には、空気吸引孔ｄ２を有する前面部７ａ、及び後面部７ｂを有し、空気吸引孔ｄ２から流入した空気を前面部７ａと後面部７ｂとの間を経て下方へ流出させる空気案内通路を形成されている。後面部７ｂは上起立平面部ｅ１、傾斜平面部ｅ２及び下起立平面部ｅ３からなっている。そして前面部７ａの下縁７ａ１は延長線ｆ１より上側に位置され且つ下起立平面部ｅ３の下縁ｅ３１よりも上側に位置する。ダクト７の下には、一次貯水槽２ａが設けられ、ダクト７の背面には二次貯水槽８が設けられる。【選択図】図１

Description

本考案は、特にレーザ加工機やプラズマ加工機などによる金属などの加工中に発生するヒューム粉塵の除去に適した湿式集塵機用の湿式集塵機に関する。

空気中に含まれる塵埃を除去する従来の湿式集塵機として、例えば特許文献１及び２などに開示されたようなものがある。塵埃には、ダスト（1〜150マイクロメートル）、ヒューム粉塵（0.1〜1マイクロメートル）、ミストスプレー（5〜100マイクロメートル）などの成分が含まれるが、これらを区別なく共通の水槽の水に潜らせて集塵をする。ヒューム粉塵の中にも水に沈降しやすいもの、しにくいものがあるにもかかわらず、水が攪拌状態にあるため水槽が短期間に汚濁する。このことが上記した従来の湿式集塵機の全体的な集塵効率の改善を図り難いものとしている。

特開２００７−７３６号公報 特開２００５−３２９３７０号公報

本考案は、特にレーザ加工機やプラズマ加工機などによる金属などの加工時に発生するヒューム粉塵などの除去を比較的簡易な手段により効率的に行うことができ、且つ、メンテナンスのサイクルタイムを長期化させることができる湿式集塵機を実現させることを目的としている。そして、その目的は、空気を水に潜らせる前に予め、水に沈降しやすい塵芥（沈降塵芥と称す）を予め選別し、静止状態にある水に落下させておき、その後水に潜らせて残りの塵芥（残余塵芥と称す）を集塵することにより、水質の汚濁を防止することである。

本考案に係る湿式集塵機は、流入した含塵空気を鉛直下方に案内するダクトであって、流入した含塵空気の正面に起立し含塵空気が衝突する上起立平面部と、該上起立平面部の下縁から前記含塵空気が流入した側に下降傾斜した傾斜平面部と、該傾斜平面部の下縁から鉛直に延伸された下起立平面部と、前記下起立平面部の対面に位置しその下縁が前記傾斜平面部の延長線より上側に位置し、且つ前記下起立平面部の下縁よりも上側に位置されている前面部とを有し、前記下起立平面部の下縁と前面部の下縁が含塵空気の出口となるダクトと、前記ダクトの出口の鉛直下に設けられ、鉛直下方に案内された含塵空気が水面に衝突する一次貯水槽と、前記下起立平面部側のダクト背面に設けられ、前記一次貯水槽の水面上を経由した含塵空気が導かれ、含塵空気を水に潜らせて除塵する二次貯水槽とを備えたことを特徴とする。

本考案に係る湿式集塵機によれば、塵埃のうち比較的重いものである沈降塵芥を放物線に従って一次貯水槽内の水中に落下沈降させ捕集することが可能となる。一次貯水槽内に集塵した沈降塵芥は、水中にも沈降しやすいため、一次貯水槽の水は汚濁しにくい。一方、塵埃のうち比較的軽いものである残余塵芥は二次貯水槽に捕集させる。二次貯水槽は、水に含塵空気を潜らせるものであり、水の攪拌が行われる状態の水槽であるが、一次貯水槽で集塵した後であるので、水の汚れは少ない。

本考案に係る集塵機の側面視断面図である。 上記集塵機の正面図である。 上記集塵機の一部である空気拡散ダクトを示し、Ａは正面図でＢは側面図である。

以下、図面を参照して本考案に係る集塵機の実施例を説明する。
図１は本考案に係る集塵機の側面視断面図であり、図２は該集塵機の正面図である。
本考案の集塵機は前面壁１ａ、後面壁１ｂ、左右の側面壁１ｃ、上面壁１ｄ及び下面壁１ｅで囲まれた箱形のハウジング１を備えている。本実施例のハウジング１の大きさは左右幅ａ１が８００ｍｍ、高さａ２が１６００ｍｍ、前後幅ａ３が９００ｍｍである。
ハウジング１の内の前領域には一次集塵手段２が形成してあり、その後方の領域には二次集塵手段３が形成してある。二次集塵手段３は気液混合部３ａと気液分離部３ｂとからなっていて、気液混合部３ａは一次集塵手段２の後側に形成され含塵空気を水に潜らせて集塵する。気液分離部３ｂは気液混合部３ａのハウジング１内の上部領域に形成され、水を分離して気液混合部３ｂに戻す。

さらに詳細に説明すると、一次集塵手段２は、第１仕切板４、第２仕切板５、傾斜仕切板６、前面壁１ａ及び下面壁１ｅで囲まれた範囲内に形成されている。ここに、第１仕切板４は下面壁１ｅから起立されハウジング１内の下部を前後２つの領域に仕切った平面板であり、その上縁部４ａは前面壁１ａ側へ屈曲している。第２仕切板５はハウジング１内の中間高さ部分を前後２つの領域に仕切った平面板であり、その下縁部５ａは後面壁１ｂ側へ屈曲している。傾斜仕切板６は、ハウジング１内の上部を上下に仕切り、かつ前面壁１ａの上部から後面壁１ｂへ向けて降下するように傾斜された平面板であり、後部下面を第２仕切板５の上縁に当接され気密状に結合されている。

一次集塵手段２の下部は、前面壁１ａの下部、左右の側面壁１ｃ、１ｃの下部、第１仕切板４及び下面壁１ｅで囲まれ上面を開放された状態の箱状に形成され水を貯溜する一次貯水槽２ａである。この一次貯水槽２ａには一次集塵手段２の非作動時において点線ｂ１で示した水面まで水ｃ１が貯溜される。
一次貯水槽２ａと傾斜仕切板６との間に、ダクト７が設けられている。ダクト７は、含塵空気を鉛直下方に案内する。図３はダクト７の全体を示しＡは正面図でＢが側面図である。

図３において、ダクト７は前面部７ａ、後面部７ｂ、左右の側面部７ｃ、及び上面部７ｄで囲まれた領域を有し、該領域を空気案内路ｄ１としたものである。
前面部７ａにはその中央位置やや上方に空気吸引孔ｄ２が形成されている。後面部７ｂは前面部７ａに対向して配置されているものであって、上起立平面部ｅ１、傾斜平面部ｅ２及び下起立平面部ｅ３からなっている。ここに、上起立平面部ｅ１及び下起立平面部ｅ３は前面部７ａに平行に配置されており、傾斜平面部ｅ２は上起立平面部ｅ１の下縁から前面部７ａへ向け降下するように傾斜されており、下起立平面部ｅ３は傾斜平面部ｅ２の下縁から下方へ延伸されている。傾斜平面部ｅ２の傾斜角θ１は、図示例では４５度としている。ダクト７の出口は、前面部７ａの下縁７ａ１、下起立平面部ｅ３の下縁ｅ３１及びこれらを結ぶ左右の側面部７ｃの下縁で構成される。ここにおいて、前面部７ａの下縁７ａ１は傾斜平面部ｅ２の傾きをそのまま伸ばした延長線ｆ１より上側に位置され且つ下起立平面部ｅ３の下縁ｅ３１よりも上側に位置されている。空気吸引孔ｄ２は傾斜平面部ｅ２の上側に位置しており、これにより傾斜平面部ｅ２による空気案内作用が有効に働くようになる。また空気吸引孔ｄ２は上起立平面部ｅ１に直交した方向からダクト７外の空気を空気案内通路ｄ１内に流入させるための水平方向の案内筒７ｅを接続されている。この案内筒７ｅは図１に示すように前面壁１ｅを気密状に貫通するように延長され前端の開口ｄ４をハウジング１外に開口される。

ダクト７の各部の寸法は、本実施例では、左右幅ｇ１が７２０ｍｍで、前面部７ａの縦長さｇ２が４５０ｍｍで、上面部７ｄの前後長さｇ３が２２５ｍｍで、後面部７ｂの縦長さｇ４が５４０ｍｍで、上起立平面部ｅ１の縦長さｇ５が２７０ｍｍで、傾斜平面部ｅ２の縦長さｇ６が５０ｍｍで、下起立平面部ｅ３の縦長さｇ７が２２０ｍｍで、空気吸引孔ｄ２の直径が２５０ｍｍとした。
なお上記ハウジング１内におけるダクト７の左右側の隙間ｈ１、ｈ２（図２参照）を小さくすると空気が幅方向に広がって好ましい。

図１において、このダクト７の下端の開口ｄ３の周辺に負圧が付与されると、案内筒７ｅの前端の開口ｄ４から空気吸引孔ｄ２を経て空気案内路ｄ１内に空気が流入する。この空気は空気案内路ｄ１で流動方向を９０度下方へ変更され、その後、一部は傾斜平面部ｅ２の案内作用により矢印ｉ１で示すようにやや後向き下方へ偏向されるように流動し、他の一部は下起立平面部ｅ３に誘引されて矢印ｉ２で示すように真下に流動する。この際、前面部７ａの下縁が下起立平面部ｅ３の下縁ｅ３１よりも上側に位置されていることで、流入した空気中の沈降塵芥の落下は妨げられることなく、下起立平面部ｅ３から離れる方向に飛ばされる。一方、下起立平面部ｅ３の真下では下起立平面部ｅ３に沿って気体（残余塵芥を含む）の下向きの流れができている。

次に図１を参照しながら上記気液混合部３ａについて説明する。気液混合部３ａの下部は、後面壁１ｂの下部、左右の側面壁１ｃ、１ｃの下部、第１仕切板４及び下面壁１ｅで囲まれ上面を開放された箱状の水密領域であって内方に水ｃ２が貯溜される二次貯水槽８とされている。この二次貯水槽８内には二次集塵手段３の非作動時に点線ｂ２で示す水面のレベルまで水ｃ２が貯溜される。ここで貯留される水は、上からダクト７により空気が吹き付けられる以外は、静止状態である。

二次貯水槽８の内方上部から第２仕切板５の後方でこれのほぼ半分高さまでの範囲には第３仕切板９が左右の側面板１ｃ、１ｃ間に架設された状態に設けられている。この第３仕切板９は第２仕切板５より下側に位置された水平面部９ａと、この水平面部９ａの後縁から延出された円弧面部９ｂとを有している。このさい、円弧面部９ｂは側面視において前面が凹み状とされた半円形状となっている。

この気液混合部３ａでは一次集塵手段２よりも多くの水が必要となるため、二次貯水槽８は一次貯水槽２ａよりも大きな容量とされており、また二次貯水槽８内の水量はその水面ｂ２が一次貯水槽８のそれよりも高くなるように決定されている。そして、二次貯水槽８内の水面ｂ２は、気液混合部３ａの非作動時において、第３仕切板９の水平面部９ａの全体、及び、円弧面部９ｂの下端からほぼ３分の１の高さ位置に至る部位、及び、第２仕切板５の下部が二次貯水槽８内の水ｃ２中に没する高さである。

第１仕切板４の上部と第２仕切板５の下部との間には一次集塵手段２から二次集塵手段３へ空気を案内するための連絡空気路１０が形成されている。この連絡空気路１０にはこの連絡空気路１０における空気の流れを左右方向に均一化させる気流均一化手段１１が設けてある。この気流均一化手段１１により空気流れに対して抵抗を与えて均一化する。図示例では、アングル材１１ａを並列させた構造としている。

この気液混合部３ａの上方で第２仕切板５の後側範囲に負圧が付与されると、第２貯水槽８内の水ｃ２のうち第２仕切板５よりも後側に存在する水面が該負圧により引き上げられる。これにより第1仕切板４と第２仕切り板５との間の水面は第２仕切板５の下縁よりも下方へ降下する現象が生じる。これに関連して第２仕切板５よりも前側範囲の空気（一次集塵手段２内の空気）が第２仕切板５の下縁と第３仕切板９の水平面部９ａとの間を経て第２仕切板５と第３仕切板９との間の水面上へ流動するようになる。この流動によって連絡空気路１０を通じて二次貯水槽８内に吹き込まれる空気が二次貯水槽８内の水面に衝突する。これにより二次貯水槽８内の水面は高周波数の激しい波打ち状態となり、二次貯水槽８内に流入する空気と水ｃ２との接触によりミスト（水泡、水滴、霧）が生成されて第２仕切板５と第３仕切板９の円弧面部９ｂとの間に多く存在する状態となる。これにより第２仕切板５と第３仕切板９の円弧面部９ｂとの間の領域ｋ１では、空気とミストとが空気流動により混合攪拌される気液混合が行われる。このさい、連絡空気路１０から二次貯水槽８内の水面ｂ２に向けて流動する空気が気流均一化手段１１で均一化されていること、及び、第３仕切板９の円弧面部９ｂの上部が前側へ張り出されていることの双方により、気液混合中の水面ｂ２のレベルが安定化される傾向となり、気液混合がバランス良く行われる。

次に図１を参照しながら気液分離部３ｂについて説明する。気液分離部３ｂは、第２仕切板５の後面から後側へ降下するように延出された傾斜板１２ａと、後面壁１ｂの前面で傾斜板１２ａの上側となる位置から前側へ降下するように延出された傾斜板１２ｂと、前記傾斜平面板６とで形成されている。各傾斜板１２ａ、１２ｂの先部、及び、傾斜平面板６の先部はそれぞれ下向きに屈曲されている。傾斜板１２ａと第３仕切板９の円弧面部９ｂとの間は気液混合部３ａから気液分離部３ｂへ空気を流動させるための連絡空気路１３とされている。この連絡空気路１３内には、連絡空気路１０内と同様に、整流板としてのアングル材１４を並列させている。これらアングル材１４は空気流と衝突することによる気液分離作用を期待したものである。

気液混合部３ａから連絡空気路１３を経て気液分離部３ｂに到達した空気がミストを含んだ状態で気液分離部３ｂ中を矢印ｊ１、ｊ２で示すように流動するとき、このミストが傾斜板１２ａ、１２ｂや傾斜平面部６に衝突し接触して付着し或いは空気中を降下して付着した後に集合されて水滴化し、これら傾斜板１２ａ、１２ｂや傾斜平面板６の表面を伝って下方へ落下する。

このように傾斜板１２ａ、１２ｂや傾斜平面板６から落下した水滴やアングル材１４から落下した水滴は第３仕切板９と後面壁１ｂとの間に設けられた受皿１５の内方に落下し、戻り液路１６を通じて二次貯水槽８内の底部に回収される。
ハウジング１の内方のうち傾斜平面板６や傾斜板１２ｂよりも上方の領域は気液分離部３ｂの一部であって比較的大きな空間からなる排気室１７とされている。上面壁１ｄには空気排出孔１８が形成されており、この空気排出孔１８の上部には排気室１７内の空気を、空気排出孔１８を通じてハウジング１の外方へ流出させるブロアー１９が設けてある。このブロアー１９はハウジング１内の各部に適当大きさの負圧を生成させ、ハウジング１外の空気を開口ｄ４からハウジング１内に流入させ、既述した各部の空気の流動を生じさせるものである。

ブロアー１９により生成される排気室１７内の空気の流動は排気室１７の通路断面積が比較的大きいことから空気の流動速度が比較的小さくなるのであり、これにより排気室１７内を流動する空気中のミストは傾斜平面板６や傾斜板１２ｂの上面に落下し空気中から除去される。
次に上記した本実施例に係る集塵機の使用例及び作用について説明する。
レーザ加工機やプラズマ加工機などによる金属などの加工時にはその加工部にてヒューム粉塵が発生するが、この粉塵を吸引するために図示しない塵埃吸引通路を形成し、この通路の末端を空気案内筒７ｅの前端の開口ｄ４に連通させた状態とする。
この状態の下で、前記加工部による加工中にブロアー１９を作動させる。

これにより、高温のヒュームが大気中で冷却されて生成されるヒューム粉塵を含んだ空気（含塵空気）が空気吸引孔ｄ２を通じてダクト７内に流入する。含塵空気のうち気体部分は、上起立平面部ｅ１、傾斜平面部ｅ２及び下起立平面部ｅ３に沿い、下端の開口ｄ３から真下へ向かって流れる。一方、沈降塵芥は、傾斜平面部ｅ２に沿った方向を初速度とし、放物線を描くように落下する。この際、前面部７ａの下縁が下起立平面部ｅ３の下縁ｅ３１よりも上側に位置されていることで、この落下は妨げられることなく、下起立平面部ｅ３から離れる方向に飛ばされる。さらに、下起立平面部ｅ３から離れる方向に飛ばされた沈降塵芥が、一次貯水槽２ａ内の水面ｂ１から巻き上げられたとしても、下起立平面部ｅの近傍では下向きの流れができており、沈降塵芥は再び一次貯水槽２ａ内の水面ｂに落下する。この結果、含塵空気中の沈降塵芥が効率的に一次貯水槽２ａ内の水面ｂ１に取り込まれる。水ｃ１に接触した沈降塵芥は沈降し、水底に蓄積されていく。

こうして一次集塵手段２による集塵が終了した後の含塵空気は比較的軽い成分（残余塵芥）からなる塵埃を含んだ状態となっている。この状態の含塵空気は気流均一化手段１１を経て二次集塵手段３の気液混合部３ａに到達する。気液混合部３ａでは、含塵空気が二次貯水槽２ａ内の水ｃ２に接触してミストを生成させつつ、第２仕切板５と第３仕切板９の円弧部９ｂとの間の領域ｋ１内に流入する。この流入の過程で、含塵空気中の塵埃の一部は二次貯水槽８内の水ｃ２に直接に捕捉される。このように直接に捕捉されない他の塵埃は該領域ｋ１内にて含塵空気の流動によりミストと激しく混合攪拌されるのであり、これにより含塵空気中の残余塵芥はミストに付着し、空気中から水側へ分離される。また、水と混合することにより冷却されて固形化したフラックス等の成分も水側へ分離される。したがって該領域ｋ１から流出する空気は塵埃の含まれない状態となって塵埃の付着したミストと共に流出し、その後、連絡通路部１３を通じて気液分離部３ｂ内に流入する。このさい、ミストの一部は連絡通路部１３においてアングル材１４に接触することにより水滴化し、自身に付着している塵埃と一緒に受皿１５内に落下していき、その他のミストは気液分離部３ｂ内において傾斜板１２ａ、１２ｂや傾斜平面部６に衝突し接触することにより水滴化し、このように水滴化したミストに付着していた塵埃と一緒に受皿１５内に落下していく。受皿１５内に落下した水滴はさらに集合されつつ塵埃と一緒に戻り液路１６を通じて二次貯水槽８内の水ｃ２中の底部に流下する。水ｃ２中の底部に到達した塵埃は二次貯水槽８内の底部に位置するため気液混合部３ａでの水面ｂ２の波打ち現象によっても浮遊し難い環境にあり、水面ｂ２で発生されるミストに付着して再び空気中に舞い上がることは抑制される。

以上から明らかなように本実施例では、一次集塵手段２において、沈降塵芥が一次貯水槽２ａ内に集められ、二次集塵手段３において、残余塵芥が二次貯水槽８内に集められる。一次貯水槽２ａでは、沈降塵芥が水中に沈降するため、水質の汚濁は少ない。一方、二次貯水槽８内は絶えず攪拌が起こってはいるが、沈降塵芥の浮遊による汚濁が抑制されている。また二次集塵手段３内に沈降塵芥が過度に流入して通路を閉塞するような事態の発生が抑制される。これにより集塵機の水交換や内部洗浄などといった頻繁なメンテナンスから開放される。

２ 一次集塵手段
２ａ 一次貯水槽
３ 二次集塵手段
７ ダクト
７ａ 前面部
７ａ１ 前面部７ａの下縁
７ｂ 後面部
７ｅ 案内筒
８ 二次貯水槽
１０ 連絡空気路
１１ 気流均一化手段
ｄ２ 空気吸引孔
ｅ１ 上起立平面部
ｅ２ 傾斜平面部
ｅ３ 下起立平面部
ｅ３１ 下起立平面部ｅ３の下縁
ｆ１ 延長線

Claims (2)

1. 流入した含塵空気を鉛直下方に案内するダクトであって、流入した含塵空気の正面に起立し含塵空気が衝突する上起立平面部と、該上起立平面部の下縁から前記含塵空気が流入した側に下降傾斜した傾斜平面部と、該傾斜平面部の下縁から鉛直に延伸された下起立平面部と、前記下起立平面部の対面に位置しその下縁が前記傾斜平面部の延長線より上側に位置し、且つ前記下起立平面部の下縁よりも上側に位置されている前面部とを有し、前記下起立平面部の下縁と前面部の下縁が含塵空気の出口となるダクトと、
   前記ダクトの出口の鉛直下に設けられ、鉛直下方に案内された含塵空気を水面に衝突させる一次貯水槽と、
   前記下起立平面部側のダクト背面に設けられ、前記一次貯水槽の水面上を経由した含塵空気が導かれ、含塵空気を水に潜らせて除塵する二次貯水槽とを備えたことを特徴とする湿式集塵機。
2. 前記一次貯水槽から前記二次貯水槽へ前記含塵空気を案内する経路内に、整流板を設けたことを特徴とする請求項２記載の湿式集塵機。