JP6154410B2 - ミスト及び粉塵類の捕集装置 - Google Patents

Description

本発明は、研磨機等の加工機の稼動時に供給され、機械部品等のワークを洗浄するクーラント液から発生するミスト及びワークの加工時に発生する切粉や研磨屑等の粉塵類を周囲に飛散させないように捕集するミスト及び粉塵類の捕集装置に関する。

この種のミスト及び粉塵類の捕集装置の一形式として、特開２００６−７５６８８号公報及び特開２０１１−６７７４０号公報には、空気吸入口を形成した導入室と、導入室に連通する中間室と、中間室に連通するとともに、反中間室側に排出口を形成した分離室を順に連結して構成したタンクと、中間室に設けた回転軸と、回転軸に軸心方向に沿って固定した複数枚の円盤型の回転ブラシと、回転軸の先端部に固定した振り切り部材と、回転軸を回転駆動して回転ブラシを回転させるブラシ駆動モータと、回転軸が挿通されるとともに、挿通された回転軸との間に所定の隙間が形成されるように回転軸の外径より大きい内径を有する中心開口が中心部に形成され、隣接する回転ブラシの間に位置するように中間室に固定した隔壁板と、分離室に開口する吸引管と、回転ブラシに注水する注水手段と、
吸引管に接続されたターボファンを備えたミスト及び粉塵類の捕集装置が開示されている。

上記形式のミスト及び粉塵類の捕集装置によれば、加工機の稼動時に加工機に供給されるクーラント液から発生するミスト及びワークから発生する粉塵類を含む空気が吸引ファンの作動により導入室の空気吸引口からタンク内に吸引され、そして、注水手段で回転ブラシに注水しながら、ブラシ駆動モータで回転ブラシと振り切り部材を回転させ、吸引した空気中のミスト及び粉塵類が水分とともに遠心力で中間室の内面に叩き付けられて分離する。中間室でミスト及び粉塵類が分離した空気は吸引管を通してタンクの外部に排出され、分離したミスト及び粉塵類を含む水分が分離室の排出口からタンクの外部に排出される。

特開２００６−７５６８８号公報 特開２０１１−６７７４０号公報

上記したミスト及び粉塵類の捕集装置ではブラシ駆動モータとターボファンの二つの動力源を備えているので、稼動時にこれら二つの動力源によって沢山の電力が消費される。
本発明はかかる点に鑑み、上記した形式のミスト及び粉塵類の捕集装置の電力消費量を可及的に抑制することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に記載した発明は、
空気吸入口を形成した導入室と、導入室に連通する中間室と、上端開口が中間室に連通するとともに、下端開口に排出管が接続される分離室を順に連結して構成したタンクと、
中間室に設けた回転軸と、
回転軸に軸心方向に沿って固定した複数枚の円盤型の回転ブラシと、
回転軸を回転駆動して回転ブラシを回転させるブラシ駆動モータと、
分離室に開口する吸引管と、
クーラントタンクのクーラント液を注水パイプから所定圧力で導入室タンク内に吐出する注水ポンプと
吸引管に接続された吸引ファンを備え、
加工機の稼動時に加工機に供給されるクーラント液から発生するミスト及びワークから発生する粉塵類を含む空気を吸引ファンの作動により導入室の空気吸引口からタンク内に吸引し、
注水パイプで回転ブラシに注水しながら、ブラシ駆動モータで回転ブラシを回転させ、吸引した空気中のミスト及び粉塵類を水分とともに遠心力で中間室の内面に叩き付けて分離し、
中間室でミスト及び粉塵類が分離した空気を吸引管を通してタンクの外部に排出し、
分離したミスト及び粉塵類を含む水分を分離室の下端開口に接続された排出管からタンクの外部に排出するように構成したミスト及び粉塵類の捕集装置であって、
加工機に供給されるクーラント液の供給量に基いて、供給量が多いときは高速回転し、供給量が少ないときは低速回転するように、前記吸引ファンの回転速度を調整する制御手段を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のミスト及び粉塵類の捕集装置において、
前記制御手段が、加工機に供給されるクーラント液の供給量に基いて、供給量が多いときは高速回転し、供給量が少ないときは低速回転するように、前記ブラシ駆動モータの回転速度を調整することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、加工機に供給されるクーラント液の供給量が多く、そのためミストの発生量が多くなるときには吸引ファンを高速回転させ、強力な吸引力でミストをタンク内に吸引する。一方、クーラント液の供給量が少なく、ミストの発生量が少ないときは相対的に弱い吸引力でもミストをタンク内に吸引できるので、吸引ファンを低速回転させる。
このように、クーラント液の供給量、ひいてはミストの発生量の大小に応じて吸引ファンの回転速度を調整するので、捕集装置の電力消費量を抑制できる。

請求項２に記載の発明によれば、加工機に供給されるクーラント液の供給量が多く、そのためミストの発生量が多くなるときにはブラシ駆動モータを高速回転させ、高速回転する回転ブラシによる強力な遠心力で、吸引した空気中のミスト及び粉塵類を水分とともに中間室の内面に叩き付けて分離する。一方、クーラント液の供給量が少なく、ミストの発生量が少ないときは相対的に弱い遠心力でもミストおよび粉塵類を分離できるので、ブラシ駆動モータを低速回転させる。
このように、クーラント液の供給量、ひいてミストの発生量の大小に応じてブラシ駆動モータの回転速度を調整するので、捕集装置の電力消費量をより一層抑制できる。

本発明の実施例に係るミスト及び粉塵の捕集装置の正面図である。 同捕集装置を示す側面図である。 同捕集装置のタンクを示す拡大断面図である。 同捕集装置と研磨機を示す説明図である。 同捕集装置の回転ブラシを示す平面図である。 同捕集装置の回転ブラシを示す側面図である。 同捕集装置の第１隔壁板を示す平面図である。 同捕集装置の第２隔壁板を示す平面図である。 同捕集装置のターボファン駆動モータとブラシ駆動モータの制御運転のフローチャートである。

以下に、本発明を図面に基づいて説明する。図１，２，３，４には本発明の一実施例に係るミスト粉塵類の捕集装置１０が示されている。当該捕集装置１０はタンク２０と、詳しくは後述するターボファン駆動モータ４１とブラシ駆動モータ１５を制御する制御装置６０を備えている。タンク２０は導入室タンク２１と、中間室タンク２２及び分離室タンク２３から成り、順に積層して円筒形の縦型タンク２０を構成している。

導入室タンク２１は両端が開口し、開口端部にフランジ２１ａを設けた円筒体から成り、上端開口が蓋体２４で覆蓋され、蓋体２４が上端部のフランジ２１ａにボルトで固定されている。導入室タンク２１の胴部には空気吸入口２１ｂが形成されている。

空気吸入口２１ｂには空気吸入管２６が接続されている。この空気吸入管２６には注水パイプ２７が接続されている。また、導入室タンク２１の中心部には軸受ユニット２８が組み付けられている。この軸受ユニット２８はベアリング２８ａを内蔵し、ボルト（図示略）で蓋体２４に固定され導入室タンク２１中に突出している。この軸受ユニット２８で回転軸３０が回転可能に支持され、回転軸３０の先端部は分離室タンク２３まで延びている。

蓋体２４の上面にはブラシ駆動モータ１５が固定され、ブラシ駆動モータの出力軸１５ａに回転軸３０が連結されている。

中間室タンク２２は両端が開口し、開口端部にフランジ２２ａを設けた円筒体から成り、上端面開口のフランジ２２ａが導入室タンク２１の下端面開口のフランジ２１ａにボルトで連結されている。中間室タンク２２内の回転軸３０にはブッシュ３１とスリーブ３２を介して円盤型の回転ブラシ３３が回転軸３０と一体回転するように組み付けられている。また、分離室タンク内まで延びた回転軸３０の先端部にはナット３４で椀型の振り切り部材３５が固定されている。

図５及び図６に示すように、回転ブラシ３３は、回転軸３０に装着するための軸穴３３ａを形成したボスの外周に多数のブラシ片３３ｂを放射状に突設した構造を備えている。

そして、中間室タンク２２の内部には３枚の第１隔壁板３７と３枚の第２隔壁板３８が固定されている。図７に示すように、第１隔壁板３７の中心部には中心開口３７ａが形成されている。
また、図８に示すように、第２隔壁板３８の中心部には嵌合穴３８ａが形成されるとともに、嵌合穴３８ａを中心とする同心円状に４つの周辺開口３８ｂが形成されている。各周辺開口３８ｂは円弧形に形成されている。そして、第１隔壁板３７の中心開口３７ａと第２隔壁板３８の嵌合穴３８ａに回転軸３０が回転可能に挿通されている。

第１隔壁板３７の中心開口３７ａの内径は回転軸３０に装着されたブッシュ３１及びスペーサ３２との間に所定の隙間が形成されるように、その外径より大きく設定されている。一方、嵌合穴３８ａの内径はスペーサ３２との間に隙間が生じないように設定されている。第１隔壁板３７と第２隔壁板３８は交互に配置され、それによって、中心開口３７ａから周辺開口３８ｂ及び周辺開口３８ｂから中心開口３７ａを通る曲折した空気通路が中間室タンク２２の内部に区画形成されている。

分離室タンク２３は上端を開口した円筒部２３ａと円筒部２３ａに連通する漏斗部２３ｂから成り、上端面開口端部に設けたフランジ２３ｃが中間室タンク２２の下端面開口端部のフランジ２２ａにボルトで連結されている。分離室タンク２３の円筒部２３ａの内部には吸引管３９が下向きに開口している。この開口３９ａはラッパ状に形成されている。漏斗部２３ｂの下端開口には排出管４０が接続されている。吸引管３９にはターボファン駆動モータ４１で駆動されるターボファン４２とデミスタ装置４３及びサイレンサ４４が接続され、デミスタ装置４３にドレンパイプ４５が接続されている。

排出管４０はクーラント液を貯留するクーラントタンク５２に接続されている。クーラントタンク５２にはクーラント液を研磨機５０へ供給するための注水ポンプ５３が付設され、同ポンプ５３と研磨機５０がクーラント液供給パイプ５４で接続されている。また、クーラント液供給パイプ５４に注水パイプ２７がバルブ５５を介して接続されている。

制御装置６０はクーラント液供給パイプ５４に付設され、クーラント液の流量を測定して出力する流量センサ６１の出力信号に基づき、後述するように、ターボファン駆動モータ４１とブラシ駆動モータ１５を図９に示すステップに従って制御する。

本実施例に係るミスト及び粉塵類の捕集装置１０の構造は以上の通りであって、以下に当該捕集装置１０を図４に示す研磨機５０に適用した場合の作用について説明する。
（１）研磨機５０には、鉄系や非鉄系のワークが研磨加工されるとき、クーラントタンク５２のクーラント液が注水ポンプ５３によってクーラント液供給パイプ５４に圧送され、クーラント液供給パイプ５４に接続されているノズル（図示略）から研磨機５０のワーク及び砥石に向けて噴射される。これにより、クーラント液の一部がミストとなってワークや砥石を囲む研磨機５０の閉鎖空間中に拡散する。図４に示すように、この閉鎖空間と、捕集装置１０の空気吸入管２６とはダクト５１を介して連通している。
（２）そこで、捕集装置１０の運転がされると、ターボファン４２の作動によってタンク２０内が負圧に保持されるので、（１）で発生したミストは、周囲の空気と一緒に空気吸入口２１ｂから導入室タンク２１に吸い込まれる。同時に、研磨機５０のクーラントタンク５２のクーラント液が注水ポンプ５３によって注水パイプ２７から所定圧力で導入室タンク２１内に吐出する。
（３）導入室タンク２１に流入した空気は中間室タンク２２内に流入する。中間室タンク２２では、ブラシ駆動モータ１５によって回転軸３０が回転され、第１隔壁板３７の中心開口３７ａと第２隔壁板３８の周辺開口３８ｂを通る曲折した空気の流れが形成され、回転ブラシ３３の表面に広く当るので、中間室タンク２２に流入する空気には回転ブラシ３３及び振り切り部材３５から強い旋回作用を受ける。そのため空気中のミストが遠心力で中間室タンク２２の内面に叩き付けられて空気から分離し、内面を伝って分離室タンク２３へと降下する。
（４）分離室タンク２３へ降下したミストは漏斗部２３ｂから排出管４０を通ってクーラントタンク５２へ戻される。ついで、分離室タンク２３に流入した空気は、吸引管３９を通ってデミスタ装置４３に流入し、ここで空気中に残留しているミストが分離され、分離したミストがドレンパイプ４５を通ってクーラントタンク５２へ戻される。そして、空気は排気サイレンサ４４を通って機外へ排出される。

捕集装置１０の稼動時、ターボファン駆動モータ４１及びブラシ駆動モータ１５は制御装置６０によって制御運転される。制御装置６０による制御運転のフローチャートを図９に示す。
ブレーカをオン（ステップ１００）にし、捕集装置１０の運転スイッチをオン（ステップ１０１）にすると、捕集装置１０が運転・停止待機状態（ステップ１０２）に設定される。

研磨機５０の運転を開始（ステップ１０３）するとともに、クーラントポンプ５３を稼動してクーラント液をクーラントタンク５２から研磨機５０に供給する。クーラント液の供給が開始されると、流量センサ６１から制御装置６０にクーラント液の流量信号が出力（ステップ１０４）される。本実施例では、クーラントポンプ５３が標準と減速の２段階の回転速度のいずれか一方の回転速度で運転される。クーラントポンプ５３が標準回転で運転されるとき、クーラント液の流量は毎分５０リットル、減速回転のときは毎分２５リットルとなる。

捕集装置１０の運転及び制御装置６０の作動を開始（ステップ１０５）すると、捕集装置１０が運転（ステップ１０６）され、ターボファン駆動モータ４１とブラシ駆動モータ１５が稼動（ステップ１０７）する。そして、流量センサ６１の出力信号に基づいて研磨機５０に供給されるクーラント液の流量が制御装置６０によって判別（ステップ１０８）される。

クーラント液の流量が毎分５０リットルの場合、制御装置６０から標準回転信号がターボファン駆動モータ４１とブラシ駆動モータ１５に出力（ステップ１０９）される。これにより、ターボファン駆動モータ４１が毎分３５００回転で運転（ステップ１１０）され、ブラシ駆動モータ１５が毎分６００回転（ステップ１１１）で運転される。

クーラント液の流量が毎分２５リットルの場合、制御装置６０から減速回転信号がターボファン駆動モータ４１とブラシ駆動モータ１５に出力（ステップ１１２）される。これにより、ターボファン駆動モータ４１が毎分１７５０回転で運転（ステップ１１３）され、ブラシ駆動モータ１５が毎分３００回転で運転（ステップ１１４）される。このようにして捕集装置１０の運転が継続（ステップ１１５）される。

捕集装置の運転停止を指令（ステップ１０３）すると、制御装置６０の作動も停止（ステップ１０５）し、捕集装置１０の運転が停止（ステップ１１６）し、ターボファン駆動モータ４１とブラシ駆動モータ１５の運転が停止（ステップ１１７）する。

本実施例に係るミスト及び粉塵類の捕集装置１０によれば、研磨機５０に供給されるクーラント液の供給量が多く、そのためミストの発生量が多くなるときにはターボファン駆動モータ４１とブラシ駆動モータ１５を高速回転させ、強力な吸引力でミストをタンク２０内に吸引する。一方、クーラント液の供給量が少なく、ミストの発生量が少ないときは相対的に弱い吸引力でもミストをタンク２０内に吸引できるので、ターボファン駆動モータ４１とブラシ駆動モータ１５を低速回転させる。
このように、クーラント液の供給量、ひいてはミストの発生量の大小に応じてターボファン駆動モータ４１とブラシ駆動モータ１５の回転速度を調整するので、捕集装置の電力消費量を抑制できる。
とりわけ、ターボファン駆動モータの電力消費量は回転速度の３乗に比例するため、ターボファン駆動モータの減速により大幅な省エネが可能となる。

本実施例では、流量センサ６１の出力信号に基づいて、ターボファン駆動モータ４１とブラシ駆動モータ１５の回転速度を制御するが、例えば、クーラントポンプ５３の回転速度がスイッチで標準回転速度と減速回転速度に切り替えられるような場合、このスイッチの切り替え信号に基づいて、ターボファン駆動モータ４１とブラシ駆動モータ１５の回転速度を制御することもできる。
また、本実施例ではターボファン駆動モータ４１とブラシ駆動モータ１５が高低２段階のいずれか一方の回転速度で運転されるように制御しているが、流量センサ６１の出力信号に基づいてターボファン駆動モータ４１とブラシ駆動モータ１５の回転速度を漸増又は漸減するように制御することも可能である。

１０…ミスト粉塵類の捕集装置
１５…ブラシ駆動モータ
２０…タンク
２１…導入室タンク
２１ｂ…空気吸入口
２２…中間室タンク
２３…分離室タンク
２３ｂ…排出口
２７…注水パイプ
３０…回転軸
３３…回転ブラシ
３９…吸引管
４１…ターボファン駆動モータ
４２…ターボファン
５０…加工機（研磨機）
５２…クーラントタンク
５３…クーラントポンプ
６０…制御装置
６１…流量センサ

Claims (2)

1. 空気吸入口を形成した導入室と、導入室に連通する中間室と、上端開口が中間室に連通するとともに、下端開口に排出管が接続される分離室を順に連結して構成したタンクと、
   中間室に設けた回転軸と、
   回転軸に軸心方向に沿って固定した複数枚の円盤型の回転ブラシと、
   回転軸を回転駆動して回転ブラシを回転させるブラシ駆動モータと、
   分離室に開口する吸引管と、
   クーラントタンクのクーラント液を注水パイプから所定圧力で導入室タンク内に吐出する注水ポンプと、
   吸引管に接続された吸引ファンを備え、
   加工機の稼動時に加工機に供給されるクーラント液から発生するミスト及びワークから発生する粉塵類を含む空気を吸引ファンの作動により導入室の空気吸引口からタンク内に吸引し、
   注水パイプで回転ブラシに注水しながら、ブラシ駆動モータで回転ブラシを回転させ、吸引した空気中のミスト及び粉塵類を水分とともに遠心力で中間室の内面に叩き付けて分離し、
   中間室でミスト及び粉塵類が分離した空気を吸引管を通してタンクの外部に排出し、
   分離したミスト及び粉塵類を含む水分を分離室の下端開口に接続された排出管からタンクの外部に排出するように構成したミスト及び粉塵類の捕集装置であって、
   加工機に供給されるクーラント液の供給量に基いて、供給量が多いときは高速回転し、供給量が少ないときは低速回転するように、前記吸引ファンの回転速度を調整する制御手段を備えたことを特徴とするミスト及び粉塵類の捕集装置。
2. 前記制御手段が、加工機に供給されるクーラント液の供給量に基いて、供給量が多いときは高速回転し、供給量が少ないときは低速回転するように、前記ブラシ駆動モータの回転速度を調整することを特徴とする請求項１に記載のミスト及び粉塵類の捕集装置。

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