以下、本発明を実施するための形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図1ないし図6を参照して実施例1の微粉除去装置を説明する。図1は実施例1の微粉除去装置の全体構成を示す図、図2は実施例1の微粉除去装置の外観を示す図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は側面図、図3は実施例1の微粉除去装置の流出口部を示す図であり、(A)は側面図、(B)は平面図、図4は実施例1の微粉除去装置の使用例を示す図、図5は実施例1の微粉除去装置内での空気の流れを示す側面図、図6は実施例1の微粉除去装置内での空気の流れを示す平面図であり、(A)は流入口部での空気の流れを示す平面図、(B)は分離部での空気の流れを示す平面図、(C)は流出口部での空気の流れを示す平面図である。
図1、図2に示すように、本実施例の微粉除去装置は、フィルタ30を含む内筒10と、内筒10の外側に同軸で配置する外筒20と、微粉除去装置設置用の台板40と、上蓋50などにより構成している。
フィルタ30は、内筒10の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において外筒20の側壁と重なる部分の少なくとも一部分を構成するとともに、内筒10内に流入させる混合気3(図4ないし図6参照)中のプラスチック樹脂のペレット2(粉粒体の一例)から微粉4を内筒10の側壁の外側に分離するためのもので、内筒10の中心軸11を軸とする逆円錐台形に形成され、その側壁(側面)の略全体に、混合気3中の空気1と微粉4のみを通過させる(ペレット2は通過させない)多数のフィルタ孔31を千鳥状などに配列して設ける。このフィルタ30の側壁はパンチングメタルにより構成している。
各フィルタ孔31は、フィルタ30の内壁(フィルタ面)に沿って螺旋状に流れる混合気3の流れを、内筒10の中心軸11と直角の方向(内筒10の中心軸11が鉛直線のときは水平方向)に案内するためのガイドとして、長さ方向が内筒10の中心軸11と直角の方向である長孔に形成している。
内筒10は、フィルタ30と、フィルタ30の上部開口径と略同径な円筒形に形成する上筒部12と、フィルタ30の下部開口径と略同径な円筒形に形成する下筒部13との、3ピース構造を有しており、上下筒部12、13を繋ぐように、これらの間にフィルタ30を配置している。上下筒部12、13は、その側壁がフィルタ30の側壁を含む円錐面内に配置されるような円錐台形であってもよい。外筒20は、略同径な円筒形の上筒部21と下筒部22との、2ピース構造を有している。これら同軸配置の内筒10と外筒20は、台板40から直角に立ち上げられ、内筒10の上部(上筒部12)が外筒20の上部開口(上筒部21の上部開口)から上方に突出し、この内筒10の上部開口(上筒部12の上部開口)が上蓋50により閉じられ、外筒20の上部開口はそこを貫通している内筒10の上部とそこの側壁から外筒20の上側に張り出して設けられたフランジ12aにより閉じられている。
外筒20の上部開口から上方に突出した内筒10の上部の側壁には、そこから混合気3を接線方向に内筒10内に流入させるための流入口である流入管60を設けている。この流入管60は直管であって、流入管60における入口61は円形に形成され、出口62は矩形に形成され、この出口62が内筒10の上部の側壁に沿って開口されている(図6A参照)。
外筒20の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において内筒10のフィルタ30よりも下部(下筒部13)の側壁と重なっている外筒20の下部(下筒部22)の側壁には、そこから微粉4混じりの空気1(各フィルタ孔31を通過し内筒10内から内筒10の側壁(フィルタ30の側壁と下筒部13の側壁)と外筒20の側壁(上筒部21の側壁と下筒部22の側壁)との間の環状空間20Aに流入した微粉4混じりの空気1)を接線方向に外筒20外に流出させるための流出口である流出管70を設けている。この流出管70は直管であって、流出管70における入口71と出口72はともに円形に形成されている。流出管70は、内筒10の側壁と外筒20の側壁との間の環状空間20Aであって、内筒10の下部の側壁と外筒20の下部の側壁との間の環状空間20A下部に入り込んだ入口71を形成するように、内筒10の下部の側壁と外筒20の下部の側壁との間の環状空間20A下部に入り込んだ管側壁73を有している(図7C参照)。
台板40の中央部には内筒10の下部開口(下筒部13の下部開口)と略同径な円形の貫通孔41が設けられ、内筒10は台板40の貫通孔41の縁から立ち上げられ、内筒10の下部開口が台板40の下面側に開放されて微粉4が除去されたペレット2の排出口13aになっている。外筒20は台板40の上面外側部から立ち上げられ、外筒20の下部開口(下筒部22の下部開口)は台板40で閉じられている。
内筒10は下端に排出口13aを開口し、上部の側壁に流入管60を接続した柱状空間10Aを形成し、外筒20は流入管60より下部の柱状空間20Aの周囲に、下部の側壁に流出管70を接続した環状空間20Aを形成する。これら柱状空間20Aと環状空間20Aの境目にある内筒10の側壁であるフィルタ30の側壁と下筒部13の側壁のうち、フィルタ30の側壁はそこに設けた多数のフィルタ孔31によって柱状空間10Aと環状空間20Aとを連通接続し、下筒部13の側壁は柱状空間10Aと環状空間20Aとの間での通気を遮断している。
そして、図3Aに示すように、内筒10の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において少なくとも流出管70と重なる部分14に、柱状空間10Aと環状空間20Aとの間での通気遮断のため無孔の通気止め部15を設けるもので、この通気止め部15を内筒10の下筒部13の側壁によって構成している。なお、内筒10の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において外筒20の側壁と重なる部分は、通気止め部15(流出管70と重なる部分14)を除き全てフィルタとしてもよい。すなわち、内筒10の下筒部13の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において通気止め部15よりも上部または下部に混合気3中の空気1と微粉4のみを通過させる(ペレット2は通過させない)多数の小孔(フィルタ孔)16を設けてもよい。この場合、通気止め部15には、それよりも上部のフィルタ部または下部のフィルタ部と通気止め部15とに跨るような小孔16があってもよい。
図3Bに示すように、内筒10の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において少なくとも流出管70と重なる部分14を、内筒10の中心軸11の軸方向から見て、流出管70からの微粉4混じりの空気1の流出方向となる接線方向と直角の方向で内筒10の中心(中心軸11)を通る中心線Xよりも一方の半周部分14aと他方の半周部分14bに分けたとき、通気止め部15は、少なくとも流出管70を設けない外筒20の下筒部15の側壁の半周部分に相対する方の半周部分14aの一部に設け、またその半周部分14aの全体に設けることが好ましく、さらに流出管70を設けた外筒20の下筒部15の側壁の半周部分に相対する方の残り半周部分14bに跨って設けることがより好ましく、そして図示するように内筒10の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において少なくとも流出管70と重なる部分14の全周14a、14bに設けることが最も好ましい。なお、内筒10の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において流出管70と重なる部分14の周方向の一部分に通気止め部15を設ける場合、通気止め部15を除く部分に小孔16を設けてフィルタとしてもよい。この場合も通気止め部15には、フィルタ部と通気止め部15とに跨るような小孔16があってもよい。
図3Aに示すように、外筒20の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において内筒10の通気止め部15と重なる部分に、そこから微粉4混じりの空気1を接線方向に流出させる流出口である流出管70を設けている。また、図3Bに示すように、流出管70は、外筒20の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において内筒10の通気止め部15と重なる部分とその通気止め部15との間の環状空間20Aに入り込んだ入口71を形成するように、外筒20の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において内筒10の通気止め部15と重なる部分とその通気止め部15との間の環状空間20Aに入り込んだ管側壁73を有している。流出管70の管側壁のうち、外筒20の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において内筒10の通気止め部15と重なる部分とその通気止め部15との間の環状空間20Aに入り込んだ管側壁73の入り込み量は、任意であるが、内筒10の中心軸11の軸方向から見て、入口71が中心線Xに近づくほど好ましく、そして図示するように入口71が中心線X上に形成されるような入り込み量が最も好ましい。また、図3A、図3Bに示すように、流出管70の入り込み位置は、流出管70の中心軸の軸方向から見て、内筒10の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において少なくとも流出管70と重なる部分14と、外筒20の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において少なくとも流出管70と重なる部分との間に形成した環状空間20A下部の幅内であれば、二点鎖線で示す環状空間20Aの内壁に沿った位置でも実線に示す環状空間20Aの外壁側に寄せた位置でもよいが、後者が好ましい。
図3Bに示すように、内筒10の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において少なくとも流出管70と重なり、柱状空間10Aと環状空間20Aとの間での通気遮断のため無孔の通気止め部15を設けた部分14と、外筒20の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において少なくとも流出管70と重なる部分との間に形成した環状空間20A下部において、そこの外壁となる外筒20の側壁の下部から流出管70を通して微粉除去装置内の空気1を吸引することで、そこで駆動流としての旋回流5を作り、その旋回流5によって混合気3をフィルタ30の内壁に沿って螺旋状に流すことで、ペレット2からの微粉除去を行うように構成している。
図3Aに示すように、本実施例では流出管70と外筒20の側壁(環状空間20Aの外壁)との間に隙間m、流出管70と台板40(外筒20の底面:環状空間20Aの底面)との間に隙間nがあるが、これらは無い方が好ましい。流出管70の入口71の開口形状として円形のものを示したが、円形でも矩形でもよい。流出管70の入口71としては、矩形であり隙間m、nの無いものが好ましい。
次に、本実施例の微粉除去装置の組み立てについて説明する。
図1、図2に示すように、内筒10の下筒部13と外筒20の下筒部22とは台板40に一体に設けられている。本実施例の微粉除去装置を組み立てるときは、内筒10の下筒部13の側壁上端に設けたフランジ13bの上に、フィルタ30の側壁下端に設けたフランジ30aを重ね合わせ、内筒10の下筒部13の上にフィルタ30を載置する。
また、外筒20の下筒部22の側壁上端に設けたフランジ22aの上にリング状の下パッキン80を介して外筒20の上筒部21を載置し、その外筒20の上筒部21の上にリング状の上パッキン81を介してリング状のフランジ82を重ね合わせ、フランジ82、22a間に上下パッキン81、80を介して外筒20の上筒部21を挟む。
内筒10の上筒部12の側壁下端近傍から外側に張り出して設けた上記フランジ12aをフランジ82の上に重ね合わせ、内筒10の上筒部12の側壁下端をフィルタ30の上部開口に内嵌する。このとき、フィルタ30は内筒10の上筒部12のフランジ12aと内筒10の下円筒部13との間に挟まれる。また、外筒20の上筒部21は内筒10の上筒部12のフランジ12aと外筒20の下筒部22との間に挟まれ、外筒20の上部開口(上筒部21の上部開口)が内筒10の上筒部12のフランジ12aで閉じられる。
両端部に雄ネジを有する複数のボルト83をフランジ82を貫通させてフランジ12a、22a間に通し付け、フランジ12aの上面から上方に突出する各ボルト83の上端にナット84を螺着し、フランジ22aの下面から下方に突出する各ボルト83の下端にナット84を螺着し、内筒10の下筒部13と外筒20の下筒部22に対して内筒10の上筒部12を締め付ける。このとき、過大な締め付けにより外筒20の上筒部21、フィルタ30などに変形や割れが生じるのを防止するため、各ボルト83にはフランジ12a、22a間に挟み込む筒状のスペーサ85が外嵌されている。
内筒10の上筒部12の側壁上端に設けたフランジ12bの上に上蓋50の外側部を載置し、その上蓋50の外側部の上にリング状の押え板86を重ね合わせ、クランプバンド87などにより上蓋50をフランジ12bに固定し、内筒10の上部開口(上筒部12の上部開口)を上蓋50で閉じて、完成する。
これにより、内筒10の上筒部12を取り外すことでフィルタ交換が行える。また、微粉除去装置を洗浄するときなどに、内筒10の下筒部13と外筒20の下筒部22と台板40の一体部品と、フィルタ30と、内筒10の上筒部12と、外筒20の上筒部21とに分解できる。
次に、本実施例の微粉除去装置の材質について説明する。
フィルタ30を含む内筒10、外筒20、台板40、上蓋50などの材質は、一般構造用鋼板やステンレス鋼板などの金属を使用することができる。このとき、外筒20の上筒部21と上蓋50にはアクリル、ポリカーボネイト、ガラスなどの透明材質を使用することが好ましい。
これにより、微粉除去装置の外側方から外筒20の上筒部21を透して、環状空間20Aで螺旋状に流れる微粉4混じりの空気1の流れ8を目視確認できる。また、微粉除去装置の上方から上蓋50を透して、柱状空間10Aで螺旋状に流れる混合気3の流れ6、特に、フィルタ30の内壁に沿って螺旋状に流れる混合気3の流れ6を目視確認できる。このように、微粉除去装置の外部から外筒20の上筒部21および上蓋50を透して、微粉除去装置の内部全体を見通すことができ、微粉除去装置の処理状況を確認できる。
次に、本実施例の微粉除去装置の使用について説明する。
図4に示すように、本実施例の微粉除去装置は、プラスチック樹脂成形の原料となるプラスチック樹脂ペレット(チップの場合もある)2を成形機90へ供給する前に、そのペレット2に含まれるプラスチック樹脂の微粉4を除去するために、成形機90の原料供給ホッパ91の上部に台板40を介して鉛直に設置(斜めに設置する場合もある)して使用する。このとき、流入管60にはペレット2の貯槽92にホースや配管を介して接続し、流出管70には空気1に運動エネルギーを与えたり圧力を高めたりする流体機器であるブロア93の吸込口にホースや配管を介して接続する。流出管70とブロア93の間には集塵装置94を設ける。
次に、本実施例の微粉除去装置の作用について説明する。
流出管70に接続したブロア93を駆動すると、図3に示すように、環状空間20A下部の外壁(外筒20の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において少なくとも流出管70と重なる部分)から流出管70を通して微粉除去装置内の空気1を吸引することで、環状空間20A下部において駆動流としての旋回流5が作られる。このとき、環状空間20A下部の内壁(内筒10の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において少なくとも流出管70と重なる部分14)には通気止め部15を設けているので、環状空間20A下部の内壁からの吸気を抑えることができ、強い旋回流5が得られる。また、通気止め部15は、環状空間20A下部の内壁の全周14a、14bに設けているので、環状空間20A下部の内壁からの吸気をその全周14a、14bでなくすことができ、より強い旋回流5が得られる。さらに、流出管70は、環状空間20A下部に入り込んだ入口71を形成するように、その環状空間20A下部に入り込んだ管側壁73を有するので、旋回流5の旋回方向とは逆向きでの吸気を少なくすることができ、より強い旋回流5が得られる。
そして、吸引式の配管輸送により、図5、図7に示すように、空気1とペレット2との混合気3(微粉4を含んでいる)が、流入管60を通り、内筒10の上筒部12内(柱状空間10Aの上部)にそこの側壁から接線方向に流入し、上筒部12の内壁に沿って旋回しながら下降してフィルタ30(柱状空間10Aの上下中間部)に入り、フィルタ30の内壁に沿って旋回しながら下降するが、このとき、環状空間20A下部において作られた旋回流5が強いため、フィルタ30内での混合気3の流れ6はいわゆるリード角の小さい螺旋状となる。また、フィルタ30の側壁に設けたフィルタ孔31は、長さ方向が内筒10の中心軸11と直角の方向である長孔である。一方、フィルタ30の内壁に沿って螺旋状に流れる混合気3には遠心力が働いている。このため、フィルタ孔31は、混合気3中のペレット2をフィルタ孔31の長さ方向の上下辺に沿って移動させ、フィルタ30内での混合気3の流れ6はさらにリード角の小さい螺旋状となる。
混合気10は、フィルタ30の内壁に沿って螺旋状に流れる間に、その強い流れ6で生じる強い遠心力の作用で、混合気10中のペレット2と微粉4がフィルタ30の側壁の内外側に確実に分離できる。フィルタ孔31よりも大きいペレット2はフィルタ孔31を通り抜けることなくフィルタ30の側壁の内側に止まり、フィルタ孔31よりも小さい微粉4はフィルタ孔31を通り抜けフィルタ30の側壁の外側に分離する。このとき、フィルタ孔31でフィルタ30の側壁の内側から外側に向かって通り抜ける空気1の流れ7があるので、ペレット2と微粉4とを容易に分離できる。
フィルタ30の側壁の外側、すなわち、環状空間20Aに分離した微粉4は、そこで螺旋状に流れる空気1の流れ8により、旋回しながら下降して環状空間20A下部に達し、流出管70を通り、外筒20の下筒部22の側壁から接線方向に流出する。すなわち、外筒20外に流出する。外筒20外に流出した空気1に含まれる微粉4は集塵装置94により回収され、ブロア93の吐出口からはクリーンな空気1が大気中に放出される。
フィルタ30の内壁に沿って旋回しながら下降する間に、微粉4が除去されたペレット2は、内筒10の下筒部13(柱状空間10Aの下部)に入り、内筒10の下筒部13の内壁に沿って旋回しながら下降して内筒10の下筒部13の下部開口である排出口13aに達し、そこから成形機90の原料供給ホッパ91に排出される。勿論、フィルタ30の内壁に沿って旋回しながら下降する間には、フィルタ孔31を通り抜ける塵やプラスチック樹脂の小片なども微粉4とともに異物として除去されている。
こうして、本実施例の微粉除去装置は、ペレット2を連続的に処理し、そのペレット2から微粉4などの異物を除去できる。
以上、本実施例によれば、次のような効果を奏する。
内筒10の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において少なくとも流出口である流出管70と重なる部分14に、通気遮断のため無孔の通気止め部15を設けたことで、内筒10の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において少なくとも流出管70と重なる部分からの吸気を抑えることができ、強い旋回流5が得られる。よって、フィルタ30内での混合気3の流れ6はよりリード角の小さい強い螺旋状となり、フィルタ30内において混合気3の十分な旋回が得られ、フィルタ面での滞留時間を長くでき、微粉除去効率を上げることができる。
α空間(環状空間20A下部)では、通気止め部15があるからフィルタ30により環状空間20Aに分離された微粉4がフィルタ30内部に流入することなく、流出管70を通り外筒20から流出する。また、α空間で得られた強い旋回流5によりβ空間(環状空間20A上部)に分離された微粉4はこの強い旋回流5によりβ空間でも強い旋回流が得られる。フィルタ30により環状空間20A(β空間)に分離された微粉4は、この強い旋回流とともに旋回するので、環状空間20A(β空間)でも整流して旋回し、その結果、フィルタ30内部に流入することなくα空間へと螺旋移動する。このように、環状空間20Aに分離された微粉4が再びペレット2と混合しないように作用する。
通気止め部15は、内筒10の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において少なくとも流出口である流出管70と重なる部分14における全周14a、14bに設けるので、内筒10の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において少なくとも流出管70と重なる部分からの吸気をその全周14a、14bでなくすことができ、より強い旋回流5が得られる。
流出口72を一端に形成する流出管70を設け、該流出管70は、内筒10の側壁と外筒の側壁70との間の空間である環状空間20Aに入り込んだ当該流出管70の他端の入口71を形成するように、内筒10の側壁と外筒20の側壁との間の環状空間20Aに入り込んだ管側壁73を有するので、旋回流5の旋回方向とは逆向きでの吸気を少なくすることができ、より強い旋回流5が得られる。
フィルタ孔31は、長さ方向が内筒10の中心軸11と直角の方向である長孔に形成したので、フィルタ30内での混合気3の流れ6はよりリード角の小さい強い螺旋状となる。
図7ないし図11を参照して実施例2の微粉除去装置を説明する。図7は実施例2の微粉除去装置の全体構成を示す図、図8は実施例2の微粉除去装置の外観を示す図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は側面図、図9は実施例2の微粉除去装置の第2の流入口への空気供給手段を示す図、図10は実施例2の微粉除去装置内での空気の流れを示す側面図、図11は実施例2の微粉除去装置内での空気の流れを示す平面図であり、(A)は流入口部での空気の流れを示す平面図、(B)は分離部での空気の流れを示す平面図、(C)は流出部での空気の流れを示す平面図である。
本実施例の微粉除去装置は、実施例1の微粉除去装置に中心筒100とフィルタカバー110と第2の流入管(第2の流入口)120を付加したものであり、実施例1の微粉除去装置の全ての構成を有している。
図7、図10、図11A、図11Bに示すように、中心筒100は、その上端を上蓋50の内面に着脱自在に固定し、上蓋50の内面から内筒10の内側に同軸で挿入配置したもので、内筒10の上筒部12と並行する円筒部101と、フィルタ30の側壁と並行する円錐台部102と、円錐台部102側の閉鎖端部103とを有し、閉鎖端部103はフィルタ30の上部開口と下部開口との間に配置されており、閉鎖端部103より上部の柱状空間10Aを環状空間10Bに形成している。流入管60を通り、内筒10の上筒部12の側壁から接線方向に流入した混合気3は、内筒10の上筒部12の内壁に沿って旋回しながら下降してフィルタ30に入り、フィルタ30の内壁に沿って旋回しながら下降するが、そのときの旋回内径を中心筒100の側壁によって規制し、混合気3がフィルタ3の内壁に沿って螺旋状に流れやすくしている。
図7、図10、図11Bに示すように、フィルタカバー110は、フィルタ孔31でフィルタ30の側壁の内側から外側に向かって通り抜ける空気1の量を抑える通気抑制手段として、外筒20の側壁とフィルタ30の側壁との間に設けるものである。フィルタカバー110は筒状であって、上部開口に設けたフランジ111をフランジ12aとフランジ82との間に挟み込むことで、内筒10と同軸で外筒20の側壁とフィルタ30の側壁との間に配置されており、少なくともフィルタ30の側壁の上部を覆っている。そして、フィルタカバー110の側壁の長さ(フィルタ30の側壁を覆う面積)、直径(フィルタカバー110の側壁とフィルタ30の側壁との間隔)、形状(孔の有無、開口率の多少)によって、フィルタ孔31でフィルタ30の側壁の内側から外側に向かって通り抜ける空気1の量を最適化し、フィルタ30内に必要な空気1の量を確保し、混合気3がフィルタ30の内壁に沿って螺旋状に流れる間に、その流れ6の速度を落とさないようにしている。すなわち、フィルタ30の内壁に沿って螺旋状に流れる混合気3の流れ6で生じる遠心力を小さくしないようにし、微粉4の除去効率の低下を防止している。
ところで、本実施例において流出管70は、内筒10の中心軸11から流入管60の中心までの半径で内筒10の中心軸11を中心に回転させたときに、内筒10の中心軸11の軸方向に見て流入管60と重なることがなく、フィルタ30の内壁に沿って螺旋状に流れる混合気3の流れ6と、内筒10の側壁(フィルタ30の側壁と下筒部13の側壁)と外筒20の側壁(上筒部21の側壁と下筒部22の側壁)との間で螺旋状に流れる微粉4混じりの空気1の流れ8とは、同方向に旋回するが、流出管70を流入管60と重なるように設けることで、両流れ6、8の旋回方向を逆にすることができる。ここで、フィルタ30の内壁に沿って螺旋状に流れる混合気3の流れ6とは旋回方向が逆であって、内筒10の側壁(フィルタ30の側壁と下筒部13の側壁)と外筒20の側壁(上筒部21の側壁と下筒部22の側壁)との間で螺旋状に流れる微粉4混じりの空気1の流れ8は、フィルタ孔31でフィルタ30の側壁の内側から外側に向かって通り抜ける空気1の量を抑えるエアカーテンになるため、フィルタカバー110に代わる通気抑制手段として利用できる。
図7、図8に示すように、第2の流入管120は、内筒10の側壁から旋回気流発生用の気体を流入させ、その気体によって、フィルタ30の内壁に沿って螺旋状に流れる混合気3の流れ6と旋回方向が同じ旋回気流9(図10、図11C参照)を形成するもので、流入管60から流入させる空気1(粉粒体の輸送気体)の一部1aを内筒10の下筒部13の側壁から接線方向に流入させる。この第2の流入管120は直管であって、外筒20の下筒部22の側壁を貫通し、第2の流入管120における入口121は円形に形成され、外筒20の下部外側に開口されている。第2の流入管120における出口122は矩形に形成され、この出口122が内筒10の下筒部13の側壁に沿って開口されている。なお、内筒10の中心軸11の軸方向における第2の流入管120の位置は、流入管60よりも下部であればよい。
図9に示すように、貯槽92と流入管60を接続している輸送配管123の途中にY字管124を設け、そのY字管124によって輸送配管123から分岐した分岐配管126を第2の流入管120に接続することで、ペレット2の配管輸送用の空気1の一部1aを第2の流入管120から流入させるように構成している。分岐配管126にはエアフィルタ(空気1aのみを通す)127と流量調整弁128とを設けている。
流量調整弁128は、流入管60から流入させる空気1の流量よりも第2の流入管120から流入させる空気1aの流量を少なくするものであるが、Y字管124のY字の角度125によって貯槽92の接続ポートから流入管60の接続ポートと第2の流入管120の接続ポートへの流量を変えることができるので、Y字管124も流入管60から流入させる空気1の流量よりも第2の流入管120から流入させる空気1aの流量を少なくする流量調整手段として使用することができる。
図10、図11Cに示すように、空気1aは、第2の流入管120を通して、内筒10の下筒部13内にそこの側壁から接線方向に流入し、内筒10の下筒部13の内壁に沿って旋回しながらフィルタ30の内壁に沿って螺旋状に流れる混合気3の流れ6と旋回方向が同じ旋回気流9を形成する。この旋回気流9はフィルタ30の内壁に沿って螺旋状に流れる混合気3の流れ6を巻き込み、その混合気3の流れ6を旋回流に近付けてよりリード角の小さい強い螺旋状とするため、フィルタ30内において混合気3の十分な旋回が得られ、フィルタ面での滞留時間を長くでき、微粉除去効率を上げることができる。また、内筒10の側壁のうち、内筒10の中心軸11の軸方向において第2の流入管120と重なっている部分は、内筒10の下筒部13の側壁によって通気遮断のため無孔の通気止め部となっており、第2の流入管120から流入させた空気1aが柱状空間10A下部の外壁(内筒10の下筒部13の側壁)からその周囲にある環状空間20A下部に漏れることがなく、柱状空間10A下部(内筒10の下筒部13内)に強い旋回気流9を形成できるため、フィルタ30の内壁に沿って螺旋状に流れる混合気3の流れ6はよりリード角の小さい螺旋状となる。
本実施例では第2の流入管120に空気1(粉粒体の輸送気体)の一部1aを供給したが、旋回気流発生用のブロアからペレット2の配管輸送とは別の配管系によって旋回気流発生用の空気を圧送供給してもよい。旋回気流発生用の気体として窒素ガスや炭酸ガスなどの空気以外の気体を供給してもよい。第2の流入管120は旋回気流発生用の気体をフィルタ30の側壁から接線方向に流入させるものでもよい。
図12ないし図15を参照して実施例3の微粉除去装置を説明する。図12は実施例3の微粉除去装置の全体構成を示す図、図13は実施例3の微粉除去装置の外観を示す図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は側面図、図14は実施例3の微粉除去装置の流出口部を示す図であり、(A)は側面図、(B)は平面図、図15は実施例3の微粉除去装置内での空気の流れを示す側面図、図16は実施例3の微粉除去装置内での空気の流れを示す平面図であり、(A)は分離部での空気の流れを示す平面図、(B)は流出口部での空気の流れを示す平面図、(C)は流入口部での空気の流れを示す平面図である。
図12、図13に示すように、本実施例の微粉除去装置は、フィルタ130を含む内筒140と、内筒140の外側に同軸で配置する外筒150と、微粉除去装置設置用の台板160と、上蓋170などにより構成している。
フィルタ130は、実施例1、2のフィルタ30と同じ構造・機能を有する。内筒140の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において外筒150の側壁と重なる部分の少なくとも一部分を構成するとともに、内筒140内に流入させる混合気3(図15、図16参照)中のプラスチック樹脂のペレット2(粉粒体の一例)から微粉4を内筒140の側壁の外側に分離するためのもので、内筒140の中心軸141が鉛直線のときに、鉛直下方に向かって窄まり形状となる円錐台形に形成し、その側壁(側面)の略全体に、混合気3中の空気1と微粉4のみを通過させる(ペレット2は通過させない)多数のフィルタ孔131を千鳥状などに配列して設ける。このフィルタ130の側壁はパンチングメタルにより構成している。
各フィルタ孔131は、実施例1、2のフィルタ孔31と同じ構造・機能を有するもので、フィルタ130の内壁(フィルタ面)に沿って螺旋状に流れる混合気3の流れを、内筒140の中心軸141と直角の方向(内筒140の中心軸141が鉛直線のときは水平方向)に案内するためのガイドとして、長さ方向が内筒140の中心軸141と直角の方向である長孔に形成している。
内筒140は、その中心軸141が鉛直線のときに、鉛直下方に向かって窄まり形状となる大きな円錐台形を上部・中部・下部の3つの部分で構成したもので、上部をフィルタ130により構成し、中部と下部をそれぞれ円錐台形の中筒部142と下筒部143により構成している。外筒150は、略同径な円筒形の上筒部151と下筒部152との2ピース構造を有し、下筒部152は底板152aを有する。これら同軸配置の内筒140と外筒150のうち、内筒140が台板160から直角に立ち上げられ、外筒150は、内筒140のフィルタ130と中筒部142との周囲に配置され、内筒140の下筒部152を底板152aの中央部から下方に突出し、略同じ高さ位置に揃えられている内筒140の上部開口(フィルタ130の上部開口)と外筒150の上部開口(上筒部151の上部開口)が上蓋170で閉じられている。
外筒150の底板152aから下方に突出した内筒140の下部(下筒部143)の側壁には、そこから混合気3を接線方向に内筒140内に流入させるための流入口である流入管180を設けている。この流入管180は直管であって、流入管180における入口181は円形に形成され、出口182は円形(矩形の場合もある)に形成され、この出口182が内筒140の下部の側壁に沿って開口されている(図16C参照)。
外筒150の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において内筒140のフィルタ130よりも下部の内筒140の中部(中筒部142)の側壁と重なっている外筒150の下部(下筒部152)の側壁には、そこから微粉4混じりの空気1(各フィルタ孔131を通過し内筒140内から内筒140の側壁(フィルタ130の側壁と中筒部142の側壁)と外筒20の側壁(上筒部151の側壁と下筒部152の側壁)との間の環状空間150Aに流入した微粉4混じりの空気1)を接線方向に外筒150外に流出させるための流出口である流出管190を設けている。この流出管190は直管であって、流出管190における入口191と出口192はともに円形に形成されている。流出管190は、内筒140の側壁と外筒150の側壁との間の環状空間150Aであって、内筒140の中部の側壁と外筒150の下部の側壁との間の環状空間150A下部に入り込んだ入口191を形成するように、内筒140の中部の側壁と外筒150の下部の側壁との間の環状空間150A下部に入り込んだ管側壁193を有している(図16B参照)。
台板160の中央部には内筒140の下部開口(下筒部143の下部開口)と略同径な円形の貫通孔161が設けられ、内筒140は台板160の貫通孔161の縁から立ち上げられ、内筒140の下部開口が台板160の下面側に開放されて微粉4が除去されたペレット2の排出口143aになっている。
内筒140は下端に排出口143aを開口し、下部の側壁に流入管180を接続した漏斗状空間140Aを形成し、外筒150は流入管180より上部の漏斗状空間140Aの周囲に、下部の側壁に流出管190を接続した環状空間150Aを形成する。これら漏斗状空間140Aと環状空間150Aの境目にある内筒140の側壁であるフィルタ130の側壁と中筒部142の側壁のうち、フィルタ130の側壁はそこに設けた多数のフィルタ孔131によって漏斗状空間140Aと環状空間150Aとを連通接続し、中筒部142の側壁は漏斗状空間140Aと環状空間150Aとの間での通気を遮断している。
そして、図14Aに示すように、内筒140の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において少なくとも流出管190と重なる部分144に、漏斗状空間140Aと環状空間150Aとの間での通気遮断のため無孔の通気止め部145を設けるもので、この通気止め部145を内筒140の中筒部142の側壁によって構成している。なお、内筒140の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において外筒150の側壁と重なる部分は、通気止め部145(流出管190と重なる部分144)を除き全てフィルタとしてもよい。すなわち、内筒140の中筒部142の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において通気止め部145よりも上部または下部に混合気3中の空気1と微粉4のみを通過させる(ペレット2は通過させない)多数の小孔(フィルタ孔)146を設けてもよい。この場合、通気止め部145には、それよりも上部のフィルタ部または下部のフィルタ部と通気止め部145とに跨るような小孔146があってもよい。
図14Bに示すように、内筒140の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において少なくとも流出管19と重なる部分144を、内筒140の中心軸141の軸方向から見て、流出管190からの微粉4混じりの空気1の流出方向となる接線方向と直角の方向で内筒140の中心(中心軸141)を通る中心線Xaよりも一方の半周部分144aと他方の半周部分144bに分けたとき、通気止め部145は、少なくとも流出管190を設けない外筒150の下筒部152の側壁の半周部分に相対する方の半周部分144aの一部に設け、またその半周部分144aの全体に設けることが好ましく、さらに流出管190を設けた外筒150の下筒部152の側壁の半周部分に相対する方の残り半周部分144bに跨って設けることがより好ましく、そして図示するように内筒140の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において少なくとも流出管190と重なる部分144の全周144a、144bに設けることが最も好ましい。なお、内筒140の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において流出管190と重なる部分144の周方向の一部分に通気止め部145を設ける場合、通気止め部15を除く部分に小孔146を設けてフィルタとしてもよい。この場合も、通気止め部145には、フィルタ部と通気止め部145とに跨るような小孔146があってもよい。
図14Aに示すように、外筒150の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において内筒140の通気止め部145と重なる部分に、そこから微粉4混じりの空気1を接線方向に流出させる流出口である流出管190を設けている。また、図14Bに示すように、流出管190は、外筒150の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において内筒140の通気止め部145と重なる部分とその通気止め部145との間の環状空間150Aに入り込んだ入口191を形成するように、外筒150の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において内筒140の通気止め部145と重なる部分とその通気止め部145との間の環状空間150Aに入り込んだ管側壁193を有している。流出管190の管側壁のうち、外筒150の側壁のうち、内筒140の中心軸11の軸方向において内筒140の通気止め部145と重なる部分とその通気止め部145との間の環状空間150Aに入り込んだ管側壁193の入り込み量は、任意であるが、内筒140の中心軸141の軸方向から見て、入口193が中心線Xaに近づくほど好ましく、そして図示するように入口191が中心線Xa上に形成されるような入り込み量が最も好ましい。また、流出管190の入り込み位置は、流出管190の中心軸の軸方向から見て、内筒140の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において少なくとも流出管190と重なる部分144と、外筒150の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において少なくとも流出管190と重なる部分との間に形成した環状空間150A下部の幅内であれば、環状空間150Aの内壁に沿った位置でも環状空間150Aの外壁側に寄せた位置でもよいが、後者が好ましい。
図14Bに示すように、内筒140の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において少なくとも流出管190と重なり、漏斗状空間14Aと環状空間150Aとの間での通気遮断のため無孔の通気止め部145を設けた部分144と、外筒150の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において少なくとも流出管190と重なる部分との間に形成した環状空間150A下部において、そこの外壁となる外筒150の側壁の下部から流出管190を通して微粉除去装置内の空気1を吸引することで、そこで駆動流としての旋回流5Aを作り、その旋回流5Aによって混合気3をフィルタ130の内壁に沿って螺旋状に流すことで、ペレット2からの微粉除去を行うように構成している。
図14Aに示すように、本実施例では流出管190と外筒150の側壁(環状空間150Aの外壁)との間に隙間m、流出管190と底板152a(外筒150の底面:環状空間20Aの底面)との間に隙間nがあるが、これらは無い方が好ましい。流出管190の入口191の開口形状として円形のものを示したが、円形でも矩形でもよい。流出管190の入口191としては、矩形であり隙間m、nの無いものが好ましい。
次に、本実施例の微粉除去装置の組み立てについて説明する。
図12、図13に示すように、内筒140の中筒部142と下筒部143と外筒150の下筒部152とは台板160に一体に設けられている。本実施例の微粉除去装置を組み立てるときは、内筒140の中筒部142の側壁上端に設けたフランジ142aの上に、フィルタ130の側壁下端に設けたフランジ130aを重ね合わせ、内筒140の中筒部142の上にフィルタ130を載置する。
また、外筒150の下筒部152の側壁上端に設けたフランジ152bの上にリング状の下パッキン200を介して外筒150の上筒部151を載置し、その外筒150の上筒部151の上にリング状の上パッキン201を被せ、内筒140と外筒150の上に上蓋170を載置する。このときフィルタ130は上蓋170と内筒140の中筒部142との間に挟まれる。また、外筒150の上筒部151は上下パッキン201、200を介して上蓋170と外筒150の下筒部152との間に挟まれる。内筒140の上部開口(フィルタ130の上部開口)と外筒150の上部開口(上筒部151の上部開口)が上蓋170で一体的に閉じられる。
両端部に雄ネジを有する複数のボルト202を上蓋170とフランジ152b間に通し付け、上蓋170の上面から上方に突出する各ボルト202の上端にナット203を螺着し、フランジ152bの下面から下方に突出する各ボルト202の下端にナット203を螺着し、上蓋170により内筒140の中筒部13に対してフィルタ130を、外筒150の下筒部152に対して上筒部130を締め付けて、完成する。このとき、過大な締め付けにより上蓋170、内筒140のフィルタ130、外筒150の上筒部151などに変形や割れが生じるのを防止するため、各ボルト202には上蓋170とフランジ152b間に挟み込む筒状のスペーサ204が外嵌されている。
これにより、上蓋170を取り外すことでフィルタ交換が行える。また、微粉除去装置を洗浄するときなどに、内筒140の中筒部142と下筒部143と外筒150の下筒部152と台板160の一体部品と、フィルタ130と、外筒150の上筒部151と、上蓋170とに分解できる。
次に、本実施例の微粉除去装置の材質について説明する。
フィルタ130を含む内筒140、外筒150、台板160、上蓋170などの材質は、一般構造用鋼板やステンレス鋼板などの金属を使用することができる。このとき、外筒150の上筒部151にアクリル、ポリカーボネイト、ガラスなどの透明材質を使用することが好ましい。上蓋170にも透明材質を使用するとさらに好ましい。
これにより、微粉除去装置の外側方から外筒150の上筒部151を透して、環状空間150Aで螺旋状に流れる微粉4混じりの空気1の流れ8Aを目視確認できる。また、微粉除去装置の上方から上蓋170を透して、漏斗状空間140Aで螺旋状に流れる混合気3の流れ6A、特に、フィルタ130内での混合気3の流れ6Aを目視確認できる。このように、微粉除去装置の外部から外筒150の上筒部151および上蓋170を透して、微粉除去装置の内部全体を見通すことができ、微粉除去装置の処理状況を確認できる。
次に、本実施例の微粉除去装置の使用について説明する。
本実施例の微粉除去装置は、実施例1や実施例2の微粉除去装置に代えて成形機90に設置し、流入管180をペレット2の貯槽92にホースや配管を介して接続し、流出管190を空気1に運動エネルギーを与えたり圧力を高めたりする流体機器であるブロア93の吸込口にホースや配管を介して接続し、バッチ処理で、ある単位のペレット2毎に処理し、そのペレット2から微粉4などの異物を除去する。本実施例の微粉除去装置を成形機90に設置するときは原料供給ホッパ91は取り外し、その接続口に台板160を介して鉛直に設置(斜めに設置する場合もある)して使用する。流出管190とブロア93の間には集塵装置94を設ける。
次に、本実施例の微粉除去装置の作用について説明する。
流出管190に接続したブロア93を駆動すると、図14に示すように、環状空間150A下部の外壁(外筒150の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において少なくとも流出管190と重なる部分)から流出管190を通して微粉除去装置内の空気1を吸引することで、環状空間150A下部において駆動流としての旋回流5Aが作られる。このとき、環状空間150A下部の内壁(内筒140の側壁のうち、内筒140の中心軸141の軸方向において少なくとも流出管190と重なる部分144)には通気止め部145を設けているので、環状空間150A下部の内壁からの吸気を抑えることができ、強い旋回流5Aが得られる。また、通気止め部145は、環状空間150A下部の内壁の全周144a、144bに設けているので、環状空間150A下部の内壁からの吸気をその全周144a、144bでなくすことができ、より強い旋回流5Aが得られる。さらに、流出管190は、環状空間150A下部に入り込んだ入口191を形成するように、その環状空間150A下部に入り込んだ管側壁193を有するので、旋回流5Aの旋回方向とは逆向きでの吸気を少なくすることができ、より強い旋回流5Aが得られる。
そして、吸引式の配管輸送により、図15、図16に示すように、空気1とペレット2との混合気3(微粉4を含んでいる)が、流入管180を通り、内筒140の下筒部143内(漏斗状空間140Aの下部)にそこの側壁から接線方向に流入し、内筒140の下筒部143の内壁に沿って旋回しながら上昇して中筒部142に入り、内筒140の中筒部142の内壁に沿って旋回しながら上昇してフィルタ130(漏斗状空間140Aの上部)に入り、フィルタ130の内壁に沿って旋回しながら上昇し、上蓋170に達する。このとき、環状空間150A下部において作られた旋回流5Aが強いため、フィルタ130内での混合気3の流れ6Aはいわゆるリード角の小さい強い螺旋状となる。また、フィルタ130の側壁に設けたフィルタ孔131は、長さ方向が内筒140の中心軸141と直角の方向である長孔である。一方、フィルタ130の内壁に沿って螺旋状に流れる混合気3には遠心力が働いている。このため、フィルタ孔131は、混合気3中のペレット2をフィルタ孔131の長さ方向の上下辺に沿って移動させ、フィルタ130内での混合気3の流れ6Aはさらにリード角の小さい螺旋状となる。
1単位の混合気3は、ブロア93の駆動を停止するまで、フィルタ130の内壁に沿って旋回しながらフィルタ130内で滞留する。その間に、フィルタ130の内壁に沿って螺旋状に流れる強い流れ6Aで生じる強い遠心力の作用で、混合気3中のペレット2と微粉4とがフィルタ130の側壁の内外側に確実に分離される。フィルタ孔131よりも大きいペレット2はフィルタ孔131を通り抜けることなくフィルタ130の側壁の内側に止まり、フィルタ孔131よりも小さい微粉4はフィルタ孔131を通り抜けフィルタ130の側壁の外側に分離する。このとき、フィルタ孔131でフィルタ130の側壁の内側から外側に向かって通り抜ける空気1の流れ7Aがあるので、ペレット2と微粉4とを容易に分離できる。
フィルタ130の側壁の外側、すなわち、環状空間150Aに分離した微粉4は、そこで螺旋状に流れる空気1の流れ8Aにより、旋回しながら下降して環状空間150A下部に達し、流出管190を通り、外筒150の下筒部152の側壁から接線方向に流出する。すなわち、外筒150外に流出する。外筒150外に流出した空気1に含まれる微粉4は集塵装置94により回収され、ブロア93の吐出口からはクリーンな空気1が大気中に放出される。
フィルタ130の内壁に沿って旋回しながらフィルタ130で滞留する間に、微粉4が除去されたペレット2は、ブロア93の駆動を停止することにより落下し、内筒140の下筒部143の下部開口である排出口143aから成形機90に排出される。勿論、フィルタ130の内壁に沿って旋回しながら滞留する間には、フィルタ孔131を通り抜ける塵やプラスチック樹脂の小片なども微粉4とともに異物として除去されている。こうして1単位の微粉除去処理が終了するとブロア93の駆動を開始し、次の1単位の微粉除去処理を行う。
こうして、本実施例の微粉除去装置は、バッチ処理で、ある単位のペレット2毎に処理し、そのペレット2から微粉4などの異物を除去する。
バッチ処理ではブロア93の駆動時間(吸引時間)によりペレット2のフィルタ130の内壁(フィルタ面)での滞留時間が決まるので、本実施例の微粉除去装置で駆動流としての旋回流5Aの強弱やフィルタ孔の形状による滞留時間の差はない。しかしペレット2はフィルタ130内で旋回するとき、ある定まった軌道で移動しているのではなく、上下したり、フィルタ130の内壁からの距離を変えたりしつつ移動する(上下するからペレット2同士がぶつかり、その反作用でフィルタ130の内壁からの距離が変動する)。このとき本実施例におけるフィルタ孔131は長孔であり、ペレット2の上下の変動を抑えることができる。上下の変動を抑制できることは、ペレット2同士のぶつかり合いを抑えることである。ぶつからないことによって(またはぶつかる力を弱めることで)、遠心力を受けているペレット2が安定してフィルタ130の内壁で軌道旋回する。このとき本実施例における強い旋回流5Aは強い遠心力をペレット2に与え、ペレット2がより安定してフィルタ130の内壁で軌道旋回する。このように強い旋回流5A、長孔であるフィルタ孔131はともに、ペレット2のフィルタ130の内壁に接触する時間を長くでき、微粉の除去効率を上げることができる。ところで、本実施例の微粉除去装置は、処理対象のペレット2を装置下部から入れて、処理済みのペレット2を装置下部から抜くタイプであるが、装置上部に処理済みのペレット2を排出する排出口を設けることで、処理対象のペレット2を装置下部から入れて、処理済みのペレット2を装置上部から抜くタイプ(連続処理タイプ)にできる。このタイプの場合、混合気3のフィルタ130の内壁(フィルタ面)での滞留時間が長くなることで、微粉4の除去効率を上げることができる。
以上、本実施例によっても、実施例1と同じ効果を奏する。
また、本実施例の微粉除去装置においても、実施例2の微粉除去装置で付加した中心筒100とフィルタカバー110と第2の流入管(第2の流入口)120を付加できる。
以上、実施例1ないし3は本発明の好ましい実施の形態を示したが、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施することができる。たとえばフィルタは混合気のガイド機能を持たないフィルタ孔を側壁に設けた周知のものであってもよい。また、フィルタ孔は、長孔でなくてもよい。また、フィルタ孔は、フィルタの内壁に沿って螺旋状に流れる混合気の自由流れを、その自由流れ方向よりも内筒の中心軸と直角の方向に近い方向から内筒の中心軸と直角の方向までの1方向に案内する長孔であってもよい。この場合、フィルタ孔は、長さ方向が案内方向である長孔に形成する。
また、フィルタの内外に螺旋流を作るには、混合気の流入管と微粉混じりの空気の流出管の接続方向に関して、その両方を接線方向で筒側壁に設ける必要はなくいずれか一方で足りる。本発明では流出管を接続方向に接続するので、流入管の接続方向は接続方向以外の方向(例えば内筒の直径方向)であってもよい。混合気の流入管と微粉混じりの空気の流出管の内筒の中心軸の軸方向の位置に関しては、それが相違していればよく、この場合、両者が内筒の中心軸の軸方向において全く重ならなくても、一部が重なっていてもよい。なお、実施例3の場合は混合気の流入管と微粉混じりの空気の流出管の内筒の中心軸の軸方向の位置は同一であってもよい。
また、実施例1ないし3は粉粒体の管路輸送に適用した微粉除去装置で本発明を説明したが、複数種類の粉粒体を管路輸送すると共に、混合し、微粉を除去する装置にも適用できるものである。