JP6558743B2 - 集塵装置 - Google Patents

Description

本発明は、集塵装置に関に関するものである。

レーザ加工機などで対象物に加工を行う場合、加工に伴い対象物から煙や粉塵（以下、「粉塵等」とも言う。）が発生する。したがって、加工途中において、この粉塵等を除去しながら処理を進める必要がある。通常、粉塵等を除去するためには、発生した粉塵等を吸引し、吸引した空気をエアフィルタに通すことで粉塵等を捕捉している。

特許文献１には、渦室の側壁に配設された吸い込み口より塵を含んだ空気を取り入れ、渦室内で旋回流を発生させ塵を分離し、渦室の中心軸位置に配設されたメインフィルタにて塵を捕集する集塵機が開示されている。

特許文献２には、含塵エアーを旋回させて粉塵とエアーとに分離するサイクロン式分離手段と、サイクロン式分離手段に向けて水を噴射するシャワー手段と、廃液を収容する廃液収容手段と、廃液を排出するドレン手段と、サイクロン式分離手段の内筒内に配設されたフィルタ手段と、フィルタ手段によって濾過されたエアーを排気する排気手段と、を備えた粉塵処理装置が開示されている。

特開２０１５−１２０１３８号公報 特開２００４−００１１１８号公報

しかしながら、粉塵等を濾過するエアフィルタは、発生する粉塵等の量が多い場合や、粘性のある煙が発生した場合にすぐに目詰まりし、吸引力の低下を起こしやすい。このため、フィルタ交換等のメンテナンスの頻度が高くなるという問題が生じる。

近年では、フィルタ交換の頻度を下げるため、布または不織布製の袋状のフィルタ（バグフィルタ）を利用し、粉塵や煙を含む気流を通してろ過する方法が用いられている。この方法では、フィルタ自体による捕集より、堆積した粒子による捕集効果が大きい。このため、一定の時間間隔または圧力損失が設定値に達した場合、堆積した粒子を払い落す処理が必要になる。しかし、粘性の高い煙やヤニが付着していると、払い落す処理では十分に除去することはできない。

本発明は、粉塵等をフィルタを用いることなく効率良く分離して除去することができる集塵装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の集塵装置は、筒型に設けられ、一方端から他方端にかけてほぼ一定の内径を有する直胴部を有し、他方端側を上にして斜めに配置され、吸引する空気によって内部に回転気流を発生させる本体と、本体の内部の途中から本体の一方端を貫通して外部に延出するよう設けられ、吸引装置によって本体内の空気を吸い込むための排気管と、本体の一方端側に設けられ、外部から本体内に空気を吸い込む導入パイプが接続される導入部と、本体の内部に液体を供給する供給ノズルと、を備え、排気管での空気の吸引力によって導入パイプから本体の内部に空気を引き込むことにより、本体の内壁面に沿って回転気流が構成されることを特徴とする。

このような構成によれば、本体に空気を吸引することで本体の内部で回転気流が発生し、空気に含まれる煙や粉塵が遠心分離される。したがって、空気を通過させるフィルタを用いることなく煙や粉塵を分離することができ、浄化された空気をフィルタによる圧力損失なく排出することができる。さらに、この回転気流を利用して本体の内壁面に沿って回転する液体キャッチャが形成され、遠心分離した煙や粉塵、粘性の高いヤニなどを液体キャッチャで効率良く捕獲することができる。

本発明の集塵装置において、本体と排気管との径方向の隙間は、前記導入パイプの内径よりも狭くなっていてもよい。これにより、導入パイプから本体へ流れる空気の流路が狭くなり、排気管の外側で発生する回転気流の回転速度が高まる。

本発明の集塵装置において、導入パイプは、本体の斜め上から斜め下に向けて本体に接続されていてもよい。これにより、本体の回転気流に合わせて液体が回転する場合、液体が導入パイプに逆流することを抑制できる。

本発明の集塵装置は、筒型に設けられ、吸引する空気によって内部に回転気流を発生させる本体と、本体の内部の途中から本体の一方端を貫通して外部に延出するよう設けられた内筒と、本体の内部における内筒の外側に設けられ、内筒とほぼ同軸上に配置され、内筒および本体とのそれぞれの間に隙間を設けて配置される外筒と、本体の内部に液体を供給する供給ノズルと、本体の下方に設けられ、本体で回転気流に含まれる液体を回収する回収部と、本体と接続され、本体の内部における外筒と本体との隙間と連通するパイプと、を備える。この集塵装置において、外筒の回収部側の一端は、内筒の回収部側の一端よりも回収部側に延出し、外筒の他端と内筒の外周面との間には隙間が設けられ、内筒の他端は、本体から外部に延出し、パイプから本体の内部に引き込まれる空気が、外筒の外周に沿って旋回しながら上昇する回転気流となり、外筒と内筒との間で旋回しながら下降する回転気流となり、内筒の一端から内筒内に引き込まれて外部へ排出されることを特徴とする。

このような構成によれば、回収部が本体と一体化されているため装置構成を小型化することができる。また、内筒および外筒に沿って下方の回収部に液体が回収されるため、ドレンなどの配管が不要となる。これによって装置構成を簡素化することができる。

本発明によれば、粉塵等をフィルタを用いることなく効率良く分離して除去することが可能になる。

加工機の構成例を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る集塵装置の詳細を示す図である。 回転気流および液体キャッチャによる粉塵等の捕獲について例示する模式図である。 液体の循環について例示する模式図である。 排気管および吸引装置の接続について例示する模式図である。 本実施形態に係る集塵装置を筐体に組み込んだ例を示す模式図である。 本実施形態に係る集塵装置を筐体に組み込んだ例を示す模式図である。 本実施形態に係る集塵装置を筐体に組み込んだ他の例を示す模式図である。 本実施形態に係る集塵装置を筐体に組み込んだ他の例を示す模式図である。 導入パイプの角度を例示する模式図である。 他の実施形態に係る集塵装置を例示する斜視図である。 他の実施形態に係る集塵装置を例示する断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、導入口の例を示す断面図である。 集塵ノズルの例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

（加工機の構成）
図１は、加工機の構成例を示す斜視図である。
本実施形態に係る集塵装置１は、加工機１００によって加工される対象物Ｗから発生する粉塵等を捕獲するものである。図１に示す加工機１００は、レーザ加工機である。レーザ加工機は、レーザ光のエネルギーを利用して対象物Ｗの切断等の加工を行う装置である。

加工機１００は、加工機本体１１０と、ステージ１２０と、レーザ出射ヘッド１３０と、集塵ノズル１４０と、移動ユニット１５０と、本実施形態に係る集塵装置１と、を備える。加工機本体１１０には、正面にスイッチ類１１１が配置され、内部には図示しない電源ユニット、制御回路、負圧ポンプなどが組み込まれている。加工機本体１１０の近傍には、ディスプレイ１１５、キーボード１１６およびマウス１１７などの入出力機器が配置され、加工プログラムによる各種の加工条件の設定、読み込み、保存、加工制御を行えるようになっている。

ステージ１２０は、加工機本体１１０の上に配置され、一方向（例えば、Ｙ軸方向）に移動可能になっている。ステージ１２０の上には対象物Ｗが載置される。対象物Ｗは、ステージ１２０上に、例えば負圧によって吸着固定される。

移動ユニット１５０は、例えば門型に構成され、ステージ１２０の上方に配置される。移動ユニット１５０には、レーザ出射ヘッド１３０が取り付けられる。レーザ出射ヘッド１３０は、移動ユニット１５０によって一方向（例えば、Ｘ軸方向）に移動可能になっている。なお、本実施形態では、移動ユニット１５０によってレーザ出射ヘッド１３０をＸ軸方向、ステージ１２０をＹ軸方向に移動させて、レーザ光と対象物ＷとのＸＹ軸に沿った相対的な位置関係を設定しているが、移動ユニット１５０およびステージ１２０のいずれか一方をＸＹ軸に沿って移動可能に構成してもよい。

レーザ出射ヘッド１３０は、レーザ光を図示しない光学系によって集光して対象物Ｗに照射する。本実施形態において、レーザ出射ヘッド１３０はスキャンミラーによってレーザ光の照射角度を変化させて、レーザ光の照射範囲を走査できるようになっている。レーザ出射ヘッド１３０は、例えばガルバノスキャナヘッドである。加工の対象物Ｗとしては、例えば金属、樹脂、紙、木材など、各種の材料のものである。

集塵ノズル１４０は、レーザ加工を行う際に対象物Ｗから発生する粉塵等を吸引して集める。本実施形態では、集塵ノズル１４０は、対象物Ｗの上方に配置され、レーザ出射ヘッド１３０から出射されるレーザ光の照射範囲を取り囲むような円錐台状のフードを備える。集塵ノズル１４０には吸引ダクト１４５が設けられ、集塵ノズル１４０で集めた粉塵等を、吸引ダクト１４５を介して吸い上げている。

本実施形態に係る集塵装置１は、粉塵等を吸引して引き込むダクト（粉塵等を吸引してから排出装置へ送るまでの通路）の途中に設けられる。集塵装置１は、筒型に設けられた本体１０と、本体１０の内部から外部に延出する排気管３０と、本体１０の内部に液体キャッチャ２０を形成するための液体ＬＱを供給する供給ノズル４０と、液体ＬＱを回収する回収部５０と、回収部５０から供給ノズル４０へ液体ＬＱを戻すポンプ６０と、を備える。なお、図１に示す集塵装置１においては、説明の便宜上、本体１０の蓋を外した状態が示される。

この加工機１００で対象物Ｗの加工を行うには、先ず、ステージ１２０上に対象物Ｗを載置して、吸引等によって固定する。次に、所定のプログラムによって加工手順を設定し、実行すると、レーザ出射ヘッド１３０から対象物Ｗにレーザ光が照射され、レーザ光のエネルギーによって対象物Ｗの加工（切断、溝加工、マーキングなど）が施される。レーザ光の照射位置は、プログラムの処理によって、レーザ光のスキャンと、ステージ１２０および移動ユニット１５０の動作によって制御される。

集塵装置１の後段には図示しない吸引装置が接続される。加工機１００による加工処理を行う間、吸引装置で発生された負圧によって粉塵等の吸引を行う。すなわち、加工によって対象物Ｗから発生した粉塵等は、この吸引力によって集塵ノズル１４０で集められ、吸引ダクト１４５を介して本実施形態の集塵装置１に送られる。

集塵装置１では、本体１０の内部で発生した回転気流によって吸引された粉塵等が遠心分離される。さらに、この回転気流を利用して本体１０の内壁面に沿って回転する液体キャッチャ２０が形成され、遠心分離した粉塵等が液体キャッチャ２０で捕獲される。粉塵等の除去された空気は排気管３０から排気ダクト３５を介して吸引装置から排出される。

（集塵装置の詳細）
図２（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る集塵装置の詳細を示す図である。
図２（ａ）には集塵装置１を斜め上方からみた斜視図が表され、図２（ｂ）には集塵装置１を側方からみた透視図が表される。

集塵装置１の本体１０は、例えば円筒型に構成される。なお、本体１０は、多角形型であってもよい。本体１０は、ほぼ一定の内径を有する直胴部１１を有する。直胴部１１の開口端１１ｂ（本体１０の他方端）には蓋１２が着脱自在に設けられる。直胴部１１の開口端１１ｂとは反対側の後端１１ａには導入部１３が設けられる。導入部１３の導入パイプ１３１には吸引ダクト１４５が接続される。本実施形態では、集塵ノズル１４０から延びる２本の吸引ダクト１４５が導入部１３の導入パイプ１３１に接続される。

導入パイプ１３１は、筒状の本体１０における内壁面の接線方向に延びる。２本の導入パイプ１３１のそれぞれは、内壁面の周において互いに１８０°ずれた位置で反対方向に延びるよう設けられる。

吸引ダクト１４５から吸引された空気は、導入パイプ１３１から導入部１３に送られ、ここで回転しながら本体１０の内部に引き込まれることになる。導入部１３で回転した空気は、本体１０の内壁面に沿って旋回しながら進む回転気流となる。

本体１０の例えば導入部１３には供給ノズル４０が設けられる。供給ノズル４０は本体１０の内部に液体ＬＱを供給する。本体１０の内部で回転気流が発生している状体で供給ノズル４０から液体ＬＱを供給すると、液体ＬＱは回転気流によって筒状の本体１０の内壁面に回転しながら拡がり、液体キャッチャ２０を構成する。液体キャッチャ２０は回転気流に合わせて本体１０の内部を回転していく。

このように、円筒状の本体１０の内部に回転する液体ＬＱの膜を張った様な状態となり、比重の重い粉塵や煙は液体キャッチャ２０で捕捉される。本体１０は排気管３０の開口側が上になるよう、僅かに斜めに配置されることが望ましい。本体１０の下方にはドレン４２が設けられる。液体ＬＱはこのドレン４２より後段の回収部５０に回収される。集塵を行っている間、供給ノズル４０から液体ＬＱが連続または断続的に供給され、回転気流とともに液体キャッチャ２０が構成される。また、所定量の液体ＬＱはドレン４２から回収部５０に回収される。そして、液体ＬＱはポンプ６０によって回収部５０から供給ノズル４０に戻される。これにより、液体ＬＱは供給ノズル４０、本体１０、ドレン４２から回収部５０、ポンプ６０から供給ノズル４０を循環していくことになる。

供給ノズル４０から供給する液体ＬＱとしては、水のほか、ＶＯＣ消臭液、微酸性電解水、次亜塩素酸ナトリウム水および銀イオン水のうち選択された少なくとも１つを含んでいてもよい。これにより、加工により発生した臭気を除去することができる。

図３は、回転気流および液体キャッチャによる粉塵等の捕獲について例示する模式図である。
図４は、液体の循環について例示する模式図である。
導入部１３の導入パイプ１３１から本体１０の内部に空気が引き込まれると、本体１０の内部では矢印Ａに示すような回転気流が発生する。この回転気流によって空気に含まれる粉塵等は遠心分離される。また、供給ノズル４０から本体１０内に液体ＬＱを供給すると、この回転気流によって液体ＬＱが回転して液体キャッチャ２０が構成される。遠心分離された粉塵等は本体１０の内壁面に沿って設けられた液体キャッチャ２０で捕獲される。

ここで、供給ノズル４０は、回転気流の流れの方向である矢印Ａに沿って液体ＬＱを噴射することが好ましい。これにより、液体ＬＱを回転気流に沿って効率良く拡散させることができる。また、液体ＬＱの粒の大きさは、回転気流によって本体１０の内壁面に回転する液体キャッチャ２０が構成される大きさにすることが望ましい。液体ＬＱの粒が小さすぎると液体キャッチャ２０による粉塵等の捕獲効果を十分に得られない。一方、液体ＬＱの粒が大きすぎると回転気流による粉塵等の遠心分離の効果を十分に得られない。したがって、本体１０の内容量、回転気流の流速などによって適度な液体ＬＱの粒径が設定される。

集塵装置１では、本体１０の内部で回転気流を発生させて、その回転気流による遠心力で外側に分離する粉塵等を、本体１０の内壁面側に押し付けられる力を利用して液体キャッチャ２０で捕獲する。そして、粉塵等が除去された空気は、矢印Ｂに示すように、本体１０の内部の途中、中心部分から外部に延出する排気管３０を通って外部に排出される。

また、液体キャッチャ２０が本体１０内で回転する際、液体キャッチャ２０を構成する液体ＬＱの一部は本体１０の下方に設けられたドレン４２から少しずつ排出され、回収部５０に蓄積される。回収部５０にはポンプ６０が設けられる。このポンプ６０によって回収部５０に回収された液体ＬＱは供給ノズル４０に戻される。これによって、集塵を行っている間、液体ＬＱは循環して連続的に液体キャッチャ２０を構成することができる。

液体ＬＱの循環にあたり、ポンプ６０と供給ノズル４０との間にフィルタ７０を設けておくことが望ましい。フィルタ７０は、例えば中空糸フィルタを含む。回収部５０に回収される液体ＬＱには粉塵等が含まれている。このフィルタ７０を通過させることで液体ＬＱに含まれる粉塵等を除去し、綺麗な液体ＬＱを供給ノズル４０に戻しノズルの目詰まりを防止することができる。

本実施形態に係る集塵装置１のように、本体１０内で回転気流とともに液体キャッチャ２０を形成することで、吸引した空気に含まれる粉塵等を回転気流で遠心分離しつつ、液体キャッチャ２０で捕獲することができる。これにより、フィルタを通して集塵する装置に比べてフィルタによる圧力損失を受けることなく空気を排出することができ、集塵効率の低下を抑制することができる。また、集塵作用によって浄化された空気を排出する際、空気に湿気を含ませることができる。したがって、この集塵装置１では、集塵効果とともに加湿効果を得ることができる。また、液体キャッチャ２０によって粘性の高い煙やヤニであっても液体ＬＱに付着させて効果的に除去することが可能となる。

図５は、排気管および吸引装置の接続について例示する模式図である。
図５に示すように、排気管３０は排気ダクト３５によって引き延ばされており、後端には後端開口部３０ａが設けられる。排気ダクト３５は回収部５０内に挿入され、後端開口部３０ａは回収部５０の内側に配置される。

一方、吸引装置２００には空気を吸い込む吸引口２００ａが設けられる。吸引口２００ａは回収部５０の内側に配置される。すなわち、後端開口部３０ａおよび吸引口２００ａは、回収部５０内で互いに離間して配置される。

このような構成によって吸引装置２００の吸引口２００ａから吸引を行うと、回収部５０内の上部に設けられる空間が負圧となり、同じ空間に配置された後端開口部３０ａから排気ダクト３５を介して排気管３０内が負圧となる。これにより、本体１０内に配置された排気管３０の開口から本体１０内の空気が吸い込まれる。この吸引力によって集塵ノズル１４０から粉塵等を含む空気が引き込まれる。そして、本体１０内では回転気流とともに液体キャッチャ２０が構成されることになる。

このような集塵動作において、液体キャッチャ２０として本体１０内で回転する液体ＬＱの一部は吸引される空気に混じって排気管３０から吸い込まれることになる。排気管３０から吸い込まれた空気は排気ダクト３５を介して後端開口部３０ａから回収部５０内に送られ、吸引口２００ａから吸引装置２００に引き込まれる。

この際、回収部５０内において後端開口部３０ａおよび吸引口２００ａが互いに離間しているため、空気が後端開口部３０ａから吸引口２００ａまで引き込まれる間、回収部５０内の上部の空間内で図中矢印Ｃに示すような気流が発生する。この気流によって排気管３０から吸い込まれた空気に含まれる液体ＬＱは分離され、吸引口２００ａよりも吸引口２００ａよりも下に振り落とされる。これによって吸引口２００ａから吸い込まれる液体ＬＱの量を抑制することができる。

図６および図７は、本実施形態に係る集塵装置を筐体に組み込んだ例を示す模式図である。
図６には正面図、図７には側面図が示される。なお、説明の便宜上、筐体５００は二点鎖線で示される。また、図６において吸引装置２００は省略されている。
本体１０およびフィルタ７０は筐体５００の上部に配置される。また、回収部５０は筐体５００の下部に配置される。

本体１０の下方から延出するドレン４２は筐体５００の下部に設けられた回収部５０内に引き込まれている。また、排気管３０から延びる排気ダクト３５は筐体５００の上部から下部の回収部５０内に引き込まれている。

筐体５００に設けられた回収部５０の上部には開口部５０ａが設けられ、この開口部５０ａに吸引装置２００の吸引口２００ａが接続される。これにより、回収部５０の上部空間の空気を吸引口２００ａから引き込むことができる。

開口部５０ａと吸引装置２００との間にフィルタ部２２０が設けられている。本実施形態では、液体キャッチャ２０によって多くの粉塵等が捕獲されるため、吸引装置２００に引き込まれる粉塵等の量を少なくすることができる。したがって、フィルタ部２２０のメンテナンス頻度を低くすることができる。

回収部５０内において開口部５０ａの下側から横方向に延出する分離プレート５０ｂを設けてもよい。分離プレート５０ｂを設けることで吸引口２００ａから空気を吸引する際、回収部５０に回収された液体ＬＱが吸引力で開口部５０ａへ直接向かうことを防止することができる。

また、回収部５０内に引き込まれた排気ダクト３５の後端開口部３０ａは、開口部５０ａとは反対側に向くよう設けられていてもよい。例えば、排気ダクト３５の後端を斜めにカットする。これにより、後端開口部３０ａの向きが開口部５０ａとは反対側になる。また、後端開口部３０ａの向きが液体ＬＱ側を向かないようになる。このようにすることで、後端開口部３０ａから吸引口２００ａに向かう空気の流れに長い経路が構成され、回収部５０の上部の空間で気流を発生させやすくなる。この気流によって空気に含まれる液体ＬＱが分離され、回収部５０での液体ＬＱの回収率が高まるとともに、吸引口２００ａから吸引される液体ＬＱの量を減少させることができる。

上記のように、本体１０、フィルタ７０および回収部５０が筐体５００に組み込まれていることで、集塵装置１の設置や移動が容易となる。なお、フィルタ７０を外から見える位置に配置し、透光性を有するケースで構成しておくことで、フィルタ７０の汚れ具合を容易にチェックすることができる。また、フィルタ７０の交換作業が容易となる。また、回収部内に液体の供給口、排出ドレン、および液面センサを備えることにより回収部内の液体量の把握および液体の定期的な交換を行うことができる。

図８および図９は、本実施形態に集塵装置を筐体に組み込んだ他の例を示す模式図である。
図８には正面図、図９には側面図が示される。なお、説明の便宜上、筐体５００は二点鎖線で示される。また、図８において吸引装置２００は省略されている。
この例においては、筐体５００の下部に設けられた回収部５０の上方から筐体５００の外部へ延びる排出ダクト３８が設けられる。排出ダクト３８は吸引装置２００のフィルタ部２２０に接続される。

排出ダクト３８の筐体５００内の一端である吸引口３８ａは斜めに設けられていてもよい。例えば、排出ダクト３８の後端を斜めにカットする。吸引口３８ａは、後端開口部３０ａとは反対向きに開口することが好ましい。吸引口３８ａの下側には分離プレート５０ｂが設けられていてもよい。

吸引口３８ａの高さは、後端開口部３０ａの高さよりも高くすることが好ましい。このようにすることで、後端開口部３０ａから吸引口３８ａに向かう空気の流れに長い経路が構成され、回収部５０の上部の空間で気流を発生させやすくなる。この気流によって空気に含まれる液体ＬＱが分離され、回収部５０での液体ＬＱの回収率が高まるとともに、吸引口３８ａから吸引される液体ＬＱの量を減少させることができる。

この例では、回収部５０と吸引装置２００とが排出ダクト３８で接続されるため、排出ダクト３８を取り回すことで吸引装置２００の配置の自由度が高まる。

（導入パイプの角度）
ここで、本体１０に接続される導入パイプ１３１の角度について説明する。
図１０は、導入パイプの角度を例示する模式図である。
図１０には、本体１０を正面からみた模式図が示される。
本体１０に対して導入パイプ１３１が側方から接続される場合、導入パイプ１３１を水平に配置してもよいが、上から斜め下に向けて接続してもよい。

図１０に示す例では、導入パイプ１３１は本体１０の斜め上から斜め下に向けて本体１０に接続される。すなわち、導入パイプ１３１は、本体１０との接続位置から離れる方向に斜め上に傾斜している。水平に対する導入パイプ１３１の接続角度をθとした場合、θは５°以上９０°未満、好ましくは５°以上４５°未満、より好ましくは１０°以上３０°未満となっていっている。

このように導入パイプ１３１が本体１０に対して傾斜して接続されていることで、本体１０の回転気流に合わせて液体ＬＱが回転する場合、液体ＬＱが導入パイプ１３１に逆流することを抑制できる。すなわち、本体１０内で液体ＬＱが回転すると遠心力によって外側に押し付けられ、導入パイプ１３１に逆流しようとする。特に、吸引ダクト１４５が本体１０の下方から導入パイプ１３１に接続される構成の場合、導入パイプ１３１に液体ＬＱが逆流すると吸引ダクト１４５へ入り込みやすくなる。このような構成でも上記のように導入パイプ１３１を傾斜させることで、回転する液体ＬＱが導入パイプ１３１から吸引ダクト１４５へ逆流することを効果的に抑制できる。

（他の実施形態）
次に、集塵装置１の他の実施形態について説明する。
図１１は、他の実施形態に係る集塵装置を例示する斜視図である。
図１２は、他の実施形態に係る集塵装置を例示する断面図である。
なお、説明の便宜上、図１１では本体１０の部分について透視した図が示される。

他の実施形態に係る集塵装置１において、回収部５０は本体１０の内部における排気管３０とは反対側に設けられる。すなわち、回収部５０は本体１０と一体構造になっている。回収部５０に液体ＬＱが回収されることから、本体１０は回収部５０を下にして配置される。

排気管３０は、内筒３０１と外筒３０２とを有する。外筒３０２は内筒３０１の外側に配置される。内筒３０１および外筒３０２はほぼ同軸上に配置されており、内筒３０１の外周面と外筒３０２の内周面との間に隙間が設けられる。

外筒３０２の回収部５０側の一端３０２ａは、内筒３０１の回収部５０側の一端３０１ａよりも回収部５０側に延出している。また、外筒３０２の他端３０２ｂと内筒３０１の外周面３０１ｓとの間には隙間Ｇが設けられる。さらに、内筒３０１の他端３０１ｂは、本体１０から外部に延出している。

供給ノズル４０はリング状になっており、外筒３０２の他端３０２ｂの上側で内筒３０１の外周面３０２ｓに沿って配置される。供給ノズル４０と隙間Ｇとの間には網状体８０が設けられていてもよい。

本体１０の下方に設けられた回収部５０には、筒状の内壁５１が設けられる。内壁５１の上端５１ａは、外筒３０２の下端である一端３０２ａよりも高くなっている。すなわち、外筒３０２の一端３０２ａは、内壁５１の筒の内側に入り込むように配置される。このような内壁５１があることで、回収部５０に回収された液体ＬＱの高さが内壁５１の上端５１ａまで達することになる。これにより、外筒３０２の一端３０２ａは、内壁５１の内側で液体ＬＱに浸かる状態となる。一方、内筒３０１の下端である一端３０１ａは内壁５１の上端５１ａよりも高い位置に配置される。したがって、内筒３０１の一端３０１ａと液体ＬＱとの間には隙間が構成される。

このような集塵装置１において、集塵ノズル１４０から吸い込んだ粉塵等が含まれる空気は、２本の吸引ダクト１４５を介して吸い上げられ、導入パイプ１３１から本体１０内に引き込まれる。２本の導入パイプ１３１のそれぞれは、互いに本体１０の１８０°ずれた位置に取り付けられるため、本体１０内に引き込まれた空気は外筒３０２の外周に沿って旋回して回転気流となる。

回転気流となった空気は外筒３０２に沿って上昇し、隙間Ｇから内筒３０１と外筒３０２との隙間に進んでいく。内筒３０１と外筒３０２との隙間に進んだ空気はこの隙間で回転気流となって下降していく。そして、内筒３０１の一端３０１ａから内筒３０１の内側に入って再び上昇し、本体１０の外へ排出される。

このような空気の吸い込みに加え、供給ノズル４０から液体ＬＱを供給すると、内筒３０１の外側において回転気流に液体ＬＱが拡散される。網状体８０が設けられている場合には、供給ノズル４０から網状体８０に向けて液体ＬＱを噴射することで、網状体８０を通過する際に液体ＬＱが拡散され、効率良く回転気流に液体ＬＱを含ませることができる。網状体は上部より常に液体が噴射されていることから常に洗浄されている状態と等しくなり、目詰まりは発生しにくい。

液体ＬＱは、外筒３０２の外側で発生する回転気流とともに内筒３０１と外筒３０２との隙間で発生する回転気流にも含まれる。したがって、これらの回転気流に合わせて本体１０内に２つの液体キャッチャ２０が構成される。そして、回転気流によって遠心分離された粉塵等は液体キャッチャ２０の液体ＬＱに捕獲される。粉塵等を捕獲した液体ＬＱは徐々に本体１０の下方の回収部５０に回収される。そして、回収部５０に溜まった液体ＬＱは、ポンプ６０によってフィルタ７０に送られ、濾過された後、再び供給ノズル４０に戻される。

このような集塵装置１によれば、回収部５０が本体１０と一体化されているため装置構成を小型化することができる。また、内筒３０１および外筒３０２に沿って下方の回収部５０に液体ＬＱが回収されるため、ドレン４２などの配管が不要となる。これによって装置構成を簡素化することができる。

（導入口）
図１３（ａ）および（ｂ）は、導入口を示す断面図である。
導入パイプ１３１から本体１０内に空気が流れ込む際、空気の流速を高めることで回転気流の回転速度を高めることができる。

図１３（ａ）に示す例では、本体１０の導入パイプ１３１の内径ｄ１よりも排気管３０と本体１０との隙間ｄ２が狭くなるよう、排気管３０の直径を大きくしている。これにより、導入パイプ１３１から本体１０へ流れる空気の流路が狭くなり、排気管３０の外側で発生する回転気流の回転速度が高まる。

また、図１３（ｂ）に示す例では、導入パイプ１３１の本体１０の入口側にプレート１３２が設けられている。プレート１３２によって導入パイプ１３１から本体１０へ流れる空気の流路が徐々に狭くなり、本体１０に入る際の空気の流速を高めて回転気流の回転速度を高めることができる。

いずれの例においても、本体１０内で発生させる回転気流の回転速度を高めることで、遠心分離の効率を向上させることができる。

（集塵ノズル）
図１４は、集塵ノズルの例を示す断面図である。
本願発明者は、図１４に示す集塵ノズル１４０を創出し、特許に至った（特許第５７２９７３９号）。

すなわち、この集塵ノズル１４０は、レーザ出射ヘッド１３０から出射されるレーザ光の回りを取り囲むことができる回転対称の形状を有する。集塵ノズル１４０は、レーザ光の走査エリア２１を形成するために必要な錐状の空間２３を取り囲む。

この集塵ノズル１４０の下縁２９と対象物Ｗとの間には隙間３１が設けられ、周囲の空気を集塵ノズル１４０内へ供給する。加えて、集塵ノズル１４０の下端には、圧縮空気供給口３３が接続され、圧縮空気を集塵ノズル１４０内へ供給し、これによっても集塵ノズル１４０内に旋回流を生じさせる。

集塵ノズル１４０のスカート部２５には吸引ダクト１４５が接続される。この吸引ダクト１４５は、スカート部２５の水平断面において接線方向へ接続し、図示しない蛇腹管などにより連通する吸引ポンプの負圧により、排気をおこなう。これにより集塵ノズル１４０内に旋回流３６を生じさせる。

この集塵ノズル１４０によれば、集塵ノズル１４０の下縁２９と対象物Ｗとの間に設けられた隙間３１から集塵ノズル１４０内へ供給された空気４１、および、集塵ノズル１４０の下端の圧縮空気供給口３３から集塵ノズル１４０内へ供給された空気は、レーザ加工部位の近傍の空気をほぼ巻き込んで、上昇流となり、集塵ノズル１４０の回転対称の形状に沿って旋回流３６となり、回転対称の形状の接線方向へ、吸引ダクト１４５を通って排気される。さらに昇降部２７の上縁とレーザ出射ヘッド１３０との隙間３２から供給される空気４５は、下降流となって旋回流３６に合流し、吸引ダクト１４５を通って排気される。

このような集塵ノズル１４０を用いることで、加工機１００における加工の際の粉塵等を効率良く吸引することができる。このような吸引効率の高い集塵ノズル１４０を用いた場合、通常のフィルタを用いた集塵機では、短時間でフィルタの目詰まりを起こしてしまう。そこで、本実施形態に係る集塵装置１を適用することで、粉塵等の効率のよい吸引から、目詰まりを発生させずに効果的な集塵を実現することができる。また、集塵ノズル１４０は２本の吸引ダクト１４５によって吸引していることから、２本の吸引ダクト１４５を集塵装置１の２つの導入パイプ１３１に１対１で接続することができる。このため、集塵ノズル１４０および集塵装置１は互いの接続マッチングに優れている。

以上説明したように、実施形態に係る集塵装置１によれば、粉塵等をフィルタを用いることなく効率良く分離して除去することが可能になる。

なお、上記に本実施形態およびその具体例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、集塵装置１に２本の導入パイプ１３１が本体１０に取り付けられている例を示したが、導入パイプ１３１は本体１０に１本または３本以上取り付けられていてもよい。また、レーザ出射ヘッド１３０は一軸方向に移動する移動ユニット１５０に設けられる場合のほか、多関節アームに設けられていてもよい。また、複数の集塵装置１を並列または直列に配置することで、より集塵効率の高い集塵システムを構成してもよい。また、前述の各実施形態またはその具体例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に包含される。

以上のように、本発明の集塵装置１は、レーザ加工機以外の加工機１００、例えば、レーザ溶接機、レーザやレーザ以外のエネルギーを用いた加熱装置、ブレードによる切断装置、３次元造形装置（３Ｄプリンタ）など、加工処理の際に煙や粉塵が発生する加工機１００に好適に利用可能である。また、集塵装置１は加工機１００以外にも、工場等の室内や屋外の空気を吸引して集塵する場合や、家庭用の集塵（空気清浄）および加湿装置としても利用することが可能である。

１…集塵装置
１０…本体
１１…直胴部
１２…蓋
１３…導入部
２０…液体キャッチャ
３０…排気管
３０ａ…後端開口部
３５…排気ダクト
３６…旋回流
３８…排出ダクト
３８ａ…吸引口
４０…供給ノズル
４２…ドレン
５０…回収部
５０ａ…開口部
５０ｂ…分離プレート
５１…内壁
５１ａ…上端
６０…ポンプ
７０…フィルタ
８０…網状体
１００…加工機
１１０…加工機本体
１１１…スイッチ類
１１５…ディスプレイ
１１６…キーボード
１１７…マウス
１２０…ステージ
１３０…レーザ出射ヘッド
１３１…導入パイプ
１４０…集塵ノズル
１４５…吸引ダクト
１５０…移動ユニット
２００…吸引装置
２００ａ…吸引口
２２０…フィルタ部
３０１…内筒
３０１ａ…一端
３０１ｂ…他端
３０１ｓ…外周面
３０２…外筒
３０２ａ…一端
３０２ｂ…他端
３０２ｓ…外周面
５００…筐体
ＬＱ…液体
Ｗ…対象物

Claims (4)

1. 筒型に設けられ、一方端から他方端にかけてほぼ一定の内径を有する直胴部を有し、前記他方端側を上にして水平に対して斜めに配置され、内部に回転気流を発生させる本体と、
   前記本体の内部の途中から前記本体の前記一方端を貫通して外部に延出するよう設けられ、吸引装置によって前記本体内の空気を吸い込むための排気管と、
   前記本体の前記一方端側に設けられ、外部から前記本体内に空気を吸い込む導入パイプが接続される導入部と、
   前記本体の内部に液体を供給する供給ノズルと、
   を備え、
   前記排気管での空気の吸引力によって前記導入パイプから前記本体の内部に空気を引き込むことにより、前記本体の内壁面に沿って前記回転気流が構成されることを特徴とする集塵装置。
2. 前記本体と前記排気管との径方向の隙間は、前記導入パイプの内径よりも狭くなっている、請求項１記載の集塵装置。
3. 前記導入パイプは、前記本体の斜め上から斜め下に向けて前記本体に接続された、請求項１または２に記載の集塵装置。
4. 筒型に設けられ、吸引する空気によって内部に回転気流を発生させる本体と、
   前記本体の内部の途中から前記本体の一方端を貫通して外部に延出するよう設けられた内筒と、
   前記本体の内部における前記内筒の外側に設けられ、前記内筒とほぼ同軸上に配置され、前記内筒および前記本体とのそれぞれの間に隙間を設けて配置される外筒と、
   前記本体の内部に液体を供給する供給ノズルと、
   前記本体の下方に設けられ、前記本体で前記回転気流に含まれる前記液体を回収する回収部と、
   前記本体と接続され、前記本体の内部における前記外筒と前記本体との隙間と連通するパイプと、
   を備え、
   前記外筒の前記回収部側の一端は、前記内筒の前記回収部側の一端よりも前記回収部側に延出し、
   前記外筒の他端と前記内筒の外周面との間には隙間が設けられ、
   前記内筒の他端は、前記本体から外部に延出し、
   前記パイプから前記本体の内部に引き込まれる空気が、前記外筒の外周に沿って旋回しながら上昇する回転気流となり、前記外筒と前記内筒との間で旋回しながら下降する回転気流となり、前記内筒の一端から前記内筒内に引き込まれて外部へ排出されることを特徴とする集塵装置。