JP7018532B1 - 電気集塵機および積層造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オゾン除去フィルタの目詰まりを防止するとともに、オゾン除去フィルタを長寿命化させた、電気集塵機を提供する。【解決手段】磁性体である塵埃を含むガスが供給されるガス入口６２と、塵埃を荷電させる荷電部６３と、荷電された塵埃を捕集する集塵部６４と、荷電部清掃装置および集塵部清掃装置の少なくとも一方を含む清掃装置７と、集塵部よりも下流側に設けられるマグネットフィルタ８と、マグネットフィルタよりも下流側に設けられ、ガスからオゾンを除去するオゾン除去フィルタ６６と、塵埃およびオゾンが除去されたガスを排出するガス出口６９とを備え、マグネットフィルタは、複数の磁石板８１が所定間隔を開けて配置されるとともに、中央より上側に設けられる各磁石板においてはそれぞれ下流側が下方に傾斜し、中央より下側に設けられる各磁石板おいてはそれぞれ下流側が上方に傾斜するように配置された構成を有する、電気集塵機が提供される。【選択図】図６

Description

本発明は、電気集塵機および電気集塵機を備える積層造形装置に関する。

ガスから塵埃を除去する装置として、電気集塵機が知られている。電気集塵機は、ガスに含まれる塵埃をコロナ放電によってプラスまたはマイナスに荷電させる荷電部と、荷電された塵埃をクーロン力によって捕集する集塵部と、を備える。

このような電気集塵機は、例えば、積層造形の分野で活用される。積層造形装置においては、材料層および固化層の変質を防止するため、不活性ガスが充満されたチャンバ内で固化層の形成が行われる。また、積層造形装置においては、材料層にレーザ光または電子ビームを照射して溶融または焼結させて固化層を形成する際に、塵埃の一種としてヒュームと呼ばれる煙が発生する。このようなヒュームは、レーザ光や電子ビームを遮蔽したり、光学部品を汚染したりするため、造形品質に影響を与える可能性がある。そのため、積層造形装置は、チャンバ内に所定濃度の不活性ガスを供給するとともに、チャンバ内からヒュームを含む不活性ガスを排出するように構成される。チャンバから排出された不活性ガスは電気集塵機へと送られ、不活性ガス内からヒュームが除去された後にチャンバに返送される。このようにして、チャンバ内を清浄な不活性ガス雰囲気下に保つとともに、不活性ガスを再利用している。

電気集塵機は、長時間使用すると、荷電部や集塵部に塵埃が堆積し、捕集能力が低下する。そのため、使用中に荷電部や集塵部の清掃を行い、連続使用可能時間を長期化した電気集塵機が公知である。例えば、特許文献１は、荷電部に対し不活性ガスを噴出することで清掃を行い、集塵部に対しスクレーパ等で清掃を行う電気集塵機を開示している。

また、電気集塵機において、コロナ放電時にオゾンが発生する可能性がある。オゾンは独特の臭気を発する上、産業衛生上の観点からそのまま外部に放出されることは望ましくない。また、オゾンは、樹脂やゴム等からなる部材を劣化させる。そのため、コロナ放電で発生したオゾンは、ガス内から除去されることが望ましい。特許文献２は、コロナ放電で発生したオゾンを除去するオゾン除去装置を備えた電気集塵機を開示している。

また、電気集塵機において、集塵部以外に、塵埃を集塵可能に構成された部材を設けることがある。例えば、特許文献３は、ガス入口およびガス出口付近に、電磁石よりなる磁気集塵板を備えた電気集塵機を開示している。塵埃が磁性体であれば、このような磁気集塵板により捕集が可能である。

特許第６０９５１４７号公報 特許第６６００２１１号公報 実公昭５４－０３７５０７号公報

荷電部または集塵部の清掃を行う清掃装置を備える電気集塵機において、清掃時に、荷電部または集塵部に付着した塵埃が舞い上がり、再度ガス中に飛散してしまう二次飛散が発生する。特に、塵埃を乾燥状態のまま捕集し清掃時にも洗浄液を使用しない乾式電気集塵機は、集塵部に洗浄液を噴霧して塵埃を洗い流す湿式電気集塵機と比べ、二次飛散する塵埃の量が多い。

また、ガス中からオゾンを除去するオゾン除去フィルタをさらに備える電気集塵機においては、二次飛散した塵埃がオゾン除去フィルタに付着してしまい、オゾン除去フィルタの目詰まりが発生する可能性がある。

また、オゾン除去フィルタの長寿命化のためには、オゾン除去フィルタのより広い面積に略均一にガスが流通することが望ましい。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、オゾン除去フィルタに二次飛散した塵埃が付着して目詰まりすることを防止するとともに、オゾン除去フィルタのより広い面積に略均一にガスが流通するようにしオゾン除去フィルタを長寿命化させた、電気集塵機および積層造形装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、筐体と、筐体に設けられ、磁性体である塵埃を含むガスが供給されるガス入口と、筐体内に設けられ、塵埃をプラスまたはマイナスに荷電させる荷電部と、筐体内に設けられ、荷電された塵埃を捕集する集塵部と、筐体に設けられ、荷電部に付着した塵埃を除去する荷電部清掃装置および集塵部に付着した塵埃を除去する集塵部清掃装置の少なくとも一方を含む清掃装置と、集塵部よりも下流側の筐体内に設けられるマグネットフィルタと、マグネットフィルタよりも下流側の筐体内に設けられ、ガスからオゾンを除去するオゾン除去フィルタと、筐体に設けられ、塵埃およびオゾンが除去されたガスを排出するガス出口と、を備え、マグネットフィルタは、複数の磁石板が所定間隔を開けて配置されるとともに、中央より上側に設けられる各磁石板においてはそれぞれ下流側が下方に傾斜し、中央より下側に設けられる各磁石板おいてはそれぞれ下流側が上方に傾斜するように配置された構成を有する、電気集塵機が提供される。

本発明の電気集塵機においては、集塵部の下流側にマグネットフィルタが配置され、マグネットフィルタの下流側にオゾン除去フィルタが配置される。また、マグネットフィルタは、複数の磁石板が所定間隔を開けて配置されるとともに、中央より上側に設けられる各磁石板においてはそれぞれ下流側が下方に傾斜し、中央より下側に設けられる各磁石板においてはそれぞれ下流側が上方に傾斜するように配置された構成を有する。塵埃が磁性体であるとき、このようなマグネットフィルタによれば、二次飛散した塵埃を吸着除去できるので、オゾン除去フィルタが目詰まりすることが防止される。また、前述のように配置された磁石板が整流板の役割を果たすので、オゾン除去フィルタのフィルタリング領域においてより広い面積に略均一にガスを流通させることができ、オゾン除去フィルタの長寿命化が図れる。

本実施形態に係る積層造形装置の側面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ矢視図である。 リコータヘッドを上方から見た斜視図である。 リコータヘッドを下方から見た斜視図である。 照射装置の概略構成図である。 本実施形態に係る電気集塵機の概略構成図である。 図６のＶＩＩ－ＶＩＩ矢視図である。 図６のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ矢視図である。 マグネットフィルタの斜視図である。 本実施形態に係る磁石板の断面図である。 変形例に係る電気集塵機の概略構成図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。特に、本発明の実施形態は、電気集塵機を備える積層造形装置として説明され、電気集塵機に送られるガスは不活性ガスであり、捕集対象となる塵埃は固化層形成時に発生する磁性体であるヒュームである。以下に説明される各種変形例は、それぞれ任意に組み合わせて実施することができる。

図１および図２には、本実施形態の積層造形装置１の概略構成が示される。積層造形装置１は、材料層９３の形成と、固化層９５の形成を交互に繰り返し、複数の固化層９５を積層して所望の三次元造形物を製造する装置である。積層造形装置１は、チャンバ１１と、材料層形成装置３と、照射装置４と、切削装置５と、不活性ガス給排機構と、を備える。

チャンバ１１は、実質的に密閉されるように構成され、所望の三次元造形物を造形可能な領域である造形領域を覆う。造形中は、所定濃度の不活性ガスがチャンバ１１に充満する。チャンバ１１は、造形領域を有し三次元造形物の形成を行う造形室１１ａと、切削装置５の駆動装置の大部分が収容される駆動室１１ｂとに、蛇腹１１ｃによって仕切られている。造形室１１ａと駆動室１１ｂとの間には、不活性ガスが通過できるだけのわずかな隙間である連通部が存在している。

材料層形成装置３はチャンバ１１の造形室１１ａ内に設けられ、所定厚みの材料層９３を形成する。材料層形成装置３は、造形領域を有するベース台３１と、ベース台３１上に配置されるリコータヘッド３３と、を含む。リコータヘッド３３は、任意のアクチュエータを有する不図示のリコータヘッド駆動装置により水平方向に移動可能に構成される。造形領域には、造形テーブル３７が配置される。造形テーブル３７は、任意のアクチュエータを有する造形テーブル駆動装置３９により鉛直方向に移動可能に構成される。造形時には、造形テーブル３７の上にベースプレート９１を配置し、ベースプレート９１の上に１層目の材料層９３を形成してもよい。

図３および図４に示されるように、リコータヘッド３３は、材料収容部３３１と、材料供給口３３２と、材料排出口３３３と、を含む。材料収容部３３１は、材料粉体を貯留する。材料供給口３３２は、材料収容部３３１の上面に設けられ、不図示の材料供給装置から材料収容部３３１に供給される材料粉体の受口となる。材料排出口３３３は、材料収容部３３１の底面に設けられ、材料収容部３３１内の材料粉体を排出する。材料排出口３３３は、リコータヘッド３３の移動方向に直交する水平方向に延びるスリット形状を有する。リコータヘッド３３の側面には、材料粉体を均して材料層９３を形成するブレード３５が設けられる。リコータヘッド３３は、材料収容部３３１内に収容した材料粉体を材料排出口３３３から排出しながら造形領域上を水平方向に往復移動する。このとき、ブレード３５は排出された材料粉体を平坦化して材料層９３を形成する。本実施形態において、材料粉体は磁性体であればよく、典型的には強磁性金属の粉体である。

照射装置４は、チャンバ１１の上方に設けられる。照射装置４は、造形領域上に形成される材料層９３の所定の照射領域にレーザ光Ｌを照射して、照射位置の材料層９３を溶融または焼結させ、固化層９５を形成する。照射領域は、造形領域内に存在し、所定の分割層における三次元造形物の輪郭形状で囲繞される領域とおおよそ一致する。図５に示されるように、照射装置４は、光源４１と、コリメータ４３と、フォーカス制御ユニット４５と、走査装置４７と、を含む。

光源４１はレーザ光Ｌを生成する。ここで、レーザ光Ｌは、材料層９３を焼結または溶融可能なものであればその種類は限定されず、例えば、ファイバレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、グリーンレーザまたは青色レーザである。コリメータ４３は、光源４１より出力されたレーザ光Ｌを平行光に変換する。フォーカス制御ユニット４５は、焦点調節レンズと、焦点調節レンズを前後に移動させるレンズアクチュエータとを有し、光源４１より出力されたレーザ光Ｌを所望のスポット径に調整する。走査装置４７は、例えば、ガルバノスキャナである。走査装置４７は、Ｘ軸ガルバノミラー４７１と、Ｘ軸ガルバノミラー４７１を回転させるＸ軸ミラーアクチュエータと、Ｙ軸ガルバノミラー４７２と、Ｙ軸ガルバノミラー４７２を回転させるＹ軸ミラーアクチュエータと、を有する。Ｘ軸ガルバノミラー４７１およびＹ軸ガルバノミラー４７２は回転角度が制御され、光源４１より出力されたレーザ光Ｌを２次元走査する。

Ｘ軸ガルバノミラー４７１およびＹ軸ガルバノミラー４７２を通過したレーザ光Ｌは、チャンバ１１の上面に設けられたウインドウ１３を透過して、造形領域に形成された材料層９３に照射される。ウインドウ１３は、レーザ光Ｌを透過可能な材料で形成される。例えば、レーザ光ＬがファイバレーザまたはＹＡＧレーザの場合、ウインドウ１３は石英ガラスで構成可能である。

チャンバ１１の上面には、ウインドウ１３を覆うように汚染防止装置１５が設けられる。汚染防止装置１５は、円筒状の筐体と、筐体内に配置された円筒状の拡散部材を含む。筐体と拡散部材の間に不活性ガス供給空間が設けられる。また、拡散部材の内側の筐体の底面には、開口部が設けられる。拡散部材には多数の細孔が設けられており、不活性ガス供給空間に供給された清浄な不活性ガスは細孔を通じて清浄室に充満される。そして、清浄室に充満された清浄な不活性ガスは、開口部を通じて汚染防止装置１５の下方に向かって噴出される。このようにして、ウインドウ１３に、ヒュームが付着することが防止される。

なお、本実施形態の照射装置４はレーザ光Ｌを照射して固化層９５を形成するように構成されるが、照射装置は電子ビームを照射するものであってもよい。例えば、照射装置は、電子を放出するカソード電極と、電子を収束して加速するアノード電極と、磁場を形成して電子ビームの方向を一方向に収束するソレノイドと、被照射体である材料層９３と電気的に接続されカソード電極との間に電圧を印加するコレクタ電極と、を有するよう構成されてもよい。

切削装置５は、固化層９５に対して切削加工を行う。切削装置５は、造形室１１ａ内に配置されスピンドル５３を内蔵する加工ヘッド５１と、加工ヘッド５１を所定の水平方向であるＸ軸方向に移動させるＸ軸駆動装置５５と、加工ヘッド５１をＸ軸方向に直交する水平方向であるＹ軸方向に移動させるＹ軸駆動装置５７と、加工ヘッド５１を鉛直方向であるＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動装置５９と、を備える。スピンドル５３は、エンドミルなどの切削工具を装着して回転させることができるように構成されている。このような切削装置５により、三次元造形物の造形中に、固化層９５の表面や不要部分に対して切削加工が実施されてもよい。

不活性ガス給排機構は、チャンバ１１に不活性ガスを供給するとともに、ヒュームを含んだ不活性ガスを排出し、チャンバ１１内を清浄な状態に維持する。不活性ガス給排機構は、不活性ガス供給装置１７と、電気集塵機６と、供給口２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅと、排出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、仕切板２３ａと、上部案内板２３ｂと、下部案内板２３ｃと、ファン２３ｄと、整流板２３ｅと、各部を接続する配管と、を含む。

不活性ガス供給装置１７は、所定濃度の不活性ガスをチャンバ１１に供給する。不活性ガス供給装置１７は、例えば、周囲の空気から不活性ガスを取り出す不活性ガス発生装置、または不活性ガスが貯留されたガスボンベである。本実施形態の不活性ガス供給装置１７は、第１の不活性ガス供給装置１７１と、第２の不活性ガス供給装置１７２と、を有する。第１の不活性ガス供給装置１７１は、第２の不活性ガス供給装置１７２よりも高濃度の不活性ガスを供給できるものが望ましい。本実施形態では、第１の不活性ガス供給装置１７１はＰＳＡ式窒素発生装置であり、第２の不活性ガス供給装置１７２は膜分離式窒素発生装置である。なお、不活性ガス供給装置１７は、１つの不活性ガス供給装置から構成されてもよい。不活性ガスは、材料層９３や固化層９５と実質的に反応しないガスをいい、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等から材料粉体の種類に応じて適当なものが選択される。

電気集塵機６は、チャンバ１１から排出された不活性ガスからヒュームの大部分を除去した上で、チャンバ１１に返送する。電気集塵機６の詳しい構成については、後述する。

供給口２１ａは、リコータヘッド３３の一方の側面に設けられる。供給口２１ｂは、供給口２１ａが設けられた側と反対側のベース台３１の端面上に敷設された配管に設けられる。供給口２１ａおよび供給口２１ｂはそれぞれ第１の不活性ガス供給装置１７１に接続される。リコータヘッド３３の移動位置に応じて、択一的に供給口２１ａまたは供給口２１ｂを通じて、不活性ガスがチャンバ１１に供給される。すなわち、造形領域に対して供給口２１ａが対面する位置にあるときは供給口２１ａを通じて不活性ガスが供給され、造形領域に対して供給口２１ａが対面しない位置にあるときは供給口２１ｂを通じて不活性ガスが供給される。供給口２１ｃは、供給口２１ｂが設けられた側のチャンバ１１の側壁に設けられる。供給口２１ｃは電気集塵機６と接続され、供給口２１ｃを介して、電気集塵機６によってヒュームの大部分が除去された不活性ガスがチャンバ１１に返送される。供給口２１ｄは、チャンバ１１の上面に設けられ、第１の不活性ガス供給装置１７１と接続される。供給口２１ｄを介して、汚染防止装置１５の不活性ガス供給空間へと、不活性ガスが供給される。供給口２１ｅは、駆動室１１ｂの上部に設けられ、第２の不活性ガス供給装置１７２と接続される。第２の不活性ガス供給装置１７２から駆動室１１ｂに供給された不活性ガスは、造形室１１ａと駆動室１１ｂとの間の連通部を通り、造形室１１ａ内に供給される。

供給口２１ｂおよび供給口２１ｃが設けられた側と反対側のチャンバ１１の側壁を覆うように仕切板２３ａが設けられる。仕切板２３ａと側壁とで区切られる空間のチャンバ１１の上面に排出口２２ａが設けられ、仕切板２３ａ付近のチャンバ１１の造形領域側の上面に排出口２２ｂが設けられる。また、排出口２２ｂの下には、排出口２２ｂを囲むように仕切板２３ａ側に断面Ｌ字状に延びる上部案内板２３ｂが設けられる。仕切板２３ａの下端には、下部が造形領域側に延びる下部案内板２３ｃが設けられ、仕切板２３ａと下部案内板２３ｃとの間には所定の間隙が形成される。間隙は、造形室１１ａの中央より下側の高さに位置する。間隙付近には仕切板２３ａと側壁とで区切られる空間に不活性ガスを吸引する複数のファン２３ｄが設けられ、各ファン２３ｄの両端には上方向に延びる整流板２３ｅが設けられる。仕切板２３ａ付近に送られた不活性ガスは、間隙または下部案内板２３ｃの下から、仕切板２３ａと側壁とで区切られる空間を通り、排出口２２ａへと送られる。また、間隙から回収しきれなかった不活性ガスは仕切板２３ａに沿って上昇し、上部案内板２３ｂに案内されて排出口２２ｂへと送られる。排出口２２ｃは、リコータヘッド３３の供給口２１ａが設けられていない側の側面に設けられる。排出口２２ａ、排出口２２ｂおよび排出口２２ｃを通じて、不活性ガスがチャンバ１１から排出され、電気集塵機６へと送られる。

以上に示した不活性ガス給排機構の構成はあくまで一例である。チャンバ１１に不活性ガスを供給する供給口およびチャンバ１１から不活性ガスを排出する排出口の位置、形状および個数は、不活性ガスの給排が適切に行われる限りにおいて任意に構成できる。

ここで、本実施形態に係る電気集塵機６の構成を説明する。図６に示されるように、電気集塵機６は、筐体６１と、ガス入口６２と、荷電部６３と、集塵部６４と、清掃装置７と、バケット６５と、マグネットフィルタ８と、オゾン除去フィルタ６６と、ファン６８と、ガス出口６９と、を備える。本実施形態の電気集塵機６は、荷電部６３と集塵部６４とが一体に形成された、いわゆる一段式（コットレル式）の乾式電気集塵機である。なお、以下において、ガス（不活性ガス）の流れ方向に沿って上流、下流が定義される。換言すれば、電気集塵機６において相対的にガス入口に近い場所を上流側、電気集塵機６において相対的にガス出口に近い場所を下流側という。

ガス入口６２は筐体６１に設けられ、排出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃと接続される。チャンバ１１から排出された塵埃を含むガス、すなわち、ヒュームを含む不活性ガスは、ガス入口６２へと供給され、筐体６１内に送られる。

荷電部６３および集塵部６４は一体に構成され、筐体６１内に設けられている。図６および図７に示されるように、複数枚の正極板６４２が所定の間隔毎に設けられており、正極板６４２には針形状の荷電極６３１がそれぞれ複数本取り付けられている。正極板６４２および荷電極６３１は不図示の電圧供給手段によりプラスに荷電されることができる。正極板６４２の各間隔内にはそれぞれ集塵板６４１が設けられる。集塵板６４１はアース接続され、また回転可能に構成されている。

ガス入口６２から供給されたヒュームを含む不活性ガスは、荷電部６３へと送られる。荷電部６３における荷電極６３１は、不活性ガス中のヒュームをコロナ放電によりプラスに荷電させる。プラスに荷電されたヒュームは、集塵部６４において、クーロン力によって正極板６４２に反発するとともに集塵板６４１へ引き寄せられ捕集される。

集塵部６４によってヒュームが除去された不活性ガスは、マグネットフィルタ８、オゾン除去フィルタ６６を通過して、ガス出口６９へと送られる。ガス出口６９は筐体６１に設けられ、供給口２１ｃと接続される。このようにして、ヒュームが除去された不活性ガスは電気集塵機６から排出され、チャンバ１１へと返送される。

なお、本実施形態においては、荷電部６３は、塵埃であるヒュームをプラスに荷電するよう構成されたが、マイナスに荷電するよう構成されてもよい。また、針形状の荷電極６３１の代わりに金属細線やブラシ状の電極が用いられてもよい。

清掃装置７は、塵埃であるヒュームを荷電部および集塵部の少なくとも一方から除去し、捕集能力を回復させ、電気集塵機６を長時間連続して使用可能にする。本実施形態の清掃装置７は、荷電部６３に付着したヒュームを除去する荷電部清掃装置７１と、集塵部６４に付着したヒュームを除去する集塵部清掃装置７３と、を含む。

荷電部清掃装置７１は、例えば、ノズル７１１と、間歇噴出制御部７１２と、を有する。ノズル７１１は荷電極６３１の上方に設けられ、ノズル７１１から荷電極６３１にガスを噴出することで、荷電部６３の荷電極６３１に付着したヒュームを除去することができる。チャンバ１１内を所定の不活性ガス雰囲気下に保つため、ノズル７１１から噴出されるガスは、チャンバ１１に供給される不活性ガスと同種のガスであることが望ましい。本実施形態においては、供給口２１ａ，２１ｂ，２１ｄと第１の不活性ガス供給装置１７１との間に分岐管１９が設けられ、分岐管１９を介して、第１の不活性ガス供給装置１７１からノズル７１１に不活性ガスが供給される。また、ノズル７１１と荷電極６３１および正極板６４２との間でショートが発生しないように、ノズル７１１は樹脂等の非電導性の素材で作られていることが望ましい。また少ないノズル７１１で広範囲の荷電極６３１を洗浄できるように構成されることが望ましい。例えば、ノズル７１１として、図６および図８において破線矢印で示したように、荷電極６３１全体を覆うように不活性ガスを扇状に噴出する扇形ノズルが用いられる。間歇噴出制御部７１２は、ノズル７１１からの不活性ガスの噴出を間歇的に行うよう制御する。不活性ガスの噴出を間歇的にすることで、連続噴射時と比較して多い流量の不活性ガスを断続的に荷電極６３１へ噴射することができ、清掃効率が向上する。また、清掃に用いる不活性ガスを節約することができる。

集塵部清掃装置７３は、例えば、集塵板６４１の側面に近接または隣接するように設けられた板状のスクレーパ７３１と、集塵板６４１を回転させる不図示のモータと、を有する。集塵部６４の集塵板６４１を清掃するにあたっては、集塵板６４１が不図示のモータで回転して、付着していたヒュームがスクレーパ７３１によって掻き取られる。

荷電部清掃装置７１および集塵部清掃装置７３によって除去されたヒュームは、荷電部６３および集塵部６４の下方に設けられたバケット６５へと落下する。

荷電部清掃装置７１および集塵部清掃装置７３は、上述の構成に限定されない。例えば、本実施形態の荷電部清掃装置７１は、不活性ガスを扇状に噴出する扇形ノズルであるノズル７１１を有しているが、これに代えて、荷電部清掃装置７１は、荷電極６３１の列ごとにそれぞれの上方に設けられた、不活性ガスを荷電極６３１に向かって直線的に噴出するノズルを有するよう構成されてもよい。また、集塵部清掃装置７３は、集塵板６４１に不活性ガスを噴出するノズルを有していてもよいし、集塵板６４１に振動を与える槌打装置を有していてもよい。また、清掃装置７は、荷電部清掃装置７１と、集塵部清掃装置７３のいずれか一方のみを含んでいてもよい。

清掃装置７による清掃時は、正極板６４２および荷電極６３１への荷電は、一時的に停止されることが望ましい。このとき、一時的に集塵能力が低下するため、清掃時は積層造形装置１において固化層９５の形成を行わないことが望ましい。換言すれば、清掃装置７による荷電部６３または集塵部６４の清掃は、固化層９５の形成が行われていないとき、例えば、材料層９３の形成時や固化層９５への切削加工時に実施されることが望ましい。

ここで、マグネットフィルタ８およびオゾン除去フィルタ６６の構成について詳述する。マグネットフィルタ８は、集塵部６４よりも下流側の筐体６１内に設けられる。オゾン除去フィルタ６６は、マグネットフィルタ８よりも下流側の筐体６１内に設けられる。

マグネットフィルタ８は複数の磁石板８１を有し、複数の磁石板８１は所定間隔を開けて配置される。塵埃が磁性体であるとき、集塵部６４により捕集しきれなかった塵埃や、清掃装置７による清掃時に二次飛散した塵埃が、磁石板８１の間を通過する際に、磁力により磁石板８１に捕集される。このようにして、マグネットフィルタ８の下流に位置するオゾン除去フィルタ６６に二次飛散した塵埃が付着して目詰まりすることが防止される。なお、複数の磁石板８１のうち、互いに隣接する磁石板８１は、異なる極性同士が向かい合うように配置されることが好ましい。換言すれば、各磁石板８１において、Ｎ極およびＳ極の向きを一方向に統一する。このようにすれば、各磁石板８１の間の磁束密度を増加させることができ、より好適に塵埃の捕集を行うことができる。

また、複数の磁石板８１は、中央より上側においては下流側が下方に傾斜し、中央より下側においては下流側が上方に傾斜するように配置される。具体的に、本実施形態では、マグネットフィルタ８は６枚の磁石板８１を有し、中央より上側に位置する３枚の磁石板８１は下流側が下方に傾斜するように配置され、中央より下側に位置する３枚の磁石板８１は下流側が上方に傾斜するように配置される。このように磁石板８１を配置することで、マグネットフィルタ８がオゾン除去フィルタ６６に対し、整流板として働く。すなわち、磁石板８１を通過したガスは拡散し、オゾン除去フィルタ６６のフィルタリング領域においてより広い面積に略均一に供給される。これにより、オゾン除去フィルタ６６が局所的に劣化することを防止することができ、オゾン除去フィルタ６６を長寿命化させることができる。

メンテナンスを容易にするため、図９に示されるように、マグネットフィルタ８およびオゾン除去フィルタ６６は、筐体６１から脱着可能に構成されたフレーム８３に取り付けられていてもよい。フレーム８３には磁石板８１を挿通可能な切り欠き８３１が形成されており、磁石板８１は切り欠き８３１に挿通されてフレームに取り付けられる。例えば、フレーム８３を磁性体で構成することで、磁石板８１を磁力でフレーム８３に固定することができ、磁石板８１の脱着が容易となる。

本実施形態の磁石板８１は、永久磁石８１１を有して構成される。より具体的には、図１０に示されるように、各磁石板８１は、永久磁石８１１と、永久磁石８１１を保持し磁性体からなるケース８１２と、を有する。このような構成によれば、永久磁石８１１に直接塵埃が付着するのを防止できるとともに、永久磁石８１１をケース８１２から取り外すことで、ケース８１２に付着した塵埃を容易に取り除くことができる。

オゾン除去フィルタ６６は、コロナ放電時に発生しうるオゾンを、ガスから除去する。オゾン除去フィルタ６６は、例えばハニカム構造を有する担体に、活性炭、または、二酸化マンガンや酸化ニッケル等のオゾン分解触媒を充填させて構成される。オゾン除去フィルタ６６を通過したオゾンは、活性炭やオゾン分解触媒により分解される。

ファン６８は、電気集塵機６内部のガスを送出して気流を生成し、ガスを効率的に循環させる。ファン６８は筐体６１内の任意の位置に設けられればよいが、塵埃による汚染とオゾンによる劣化を防止するため、オゾン除去フィルタ６６よりも下流側に設けられることが望ましい。なお、清掃装置７による清掃時は、ファン６８は停止される。

以上のようにして、ガス入口６２から供給されたガスは、塵埃およびオゾンが除去され、ガス出口６９から排出される。

ここで、図１１に示される、変形例に係る電気集塵機６について説明する。図１１においては、上記実施形態で示した構成と同一または同等の構成部分については同一の符号を付与し、詳細な説明は省略する。

変形例に係る電気集塵機６は、荷電部６３と集塵部６４とが別体に形成された、いわゆる二段式（ペニー式）の乾式電気集塵機である。すなわち、電気集塵機６は、プラスに荷電された針形状の荷電極６３１とアース接続された対向電極６３２とが対向配置されている荷電部６３と、プラスに荷電された正極板６４２とアース接続された集塵板６４１とが交互に設けられる集塵部６４と、を備えていてもよい。なお、荷電部６３は、塵埃であるヒュームをマイナスに荷電するよう構成されてもよい。

変形例に係る複数の磁石板８１は、それぞれ電磁石を有する。電磁石を通電させることで磁界を発生させ、磁性体である塵埃を除去することができる。なお、磁石板８１を電磁石から構成する場合は、集塵部６４よりも下流側の筐体６１内に、ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度計６７を設け、ガスの酸素濃度が、塵埃が着火する限界酸素濃度よりも高いとき、電磁石への通電を行わないように構成することが望ましい。

本発明は、すでにいくつかの例が具体的に示されているように、図面に示される実施形態の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形または応用が可能である。

１ 積層造形装置
４ 照射装置
５ 切削装置
６ 電気集塵機
７ 清掃装置
８ マグネットフィルタ
１１ チャンバ
１７ 不活性ガス供給装置
２１ａ 供給口
２１ｂ 供給口
２１ｃ 供給口
２１ｄ 供給口
２１ｅ 供給口
２２ａ 排出口
２２ｂ 排出口
２２ｃ 排出口
６１ 筐体
６２ ガス入口
６３ 荷電部
６４ 集塵部
６６ オゾン除去フィルタ
６９ ガス出口
７１ 荷電部清掃装置
７３ 集塵部清掃装置
８１ 磁石板
６７ 酸素濃度計
８３ フレーム
６８ ファン
９３ 材料層
９５ 固化層
８１１ 永久磁石
８１２ ケース
８３１ 切り欠き
Ｌ レーザ光

Claims (12)

1. 筐体と、
   前記筐体に設けられ、磁性体である塵埃を含むガスが供給されるガス入口と、
   前記筐体内に設けられ、前記塵埃をプラスまたはマイナスに荷電させる荷電部と、
   前記筐体内に設けられ、荷電された前記塵埃を捕集する集塵部と、
   前記筐体に設けられ、前記荷電部に付着した前記塵埃を除去する荷電部清掃装置および前記集塵部に付着した前記塵埃を除去する集塵部清掃装置の少なくとも一方を含む清掃装置と、
   前記集塵部よりも下流側の前記筐体内に設けられるマグネットフィルタと、
   前記マグネットフィルタよりも下流側の前記筐体内に設けられ、前記ガスからオゾンを除去するオゾン除去フィルタと、
   前記筐体に設けられ、前記塵埃および前記オゾンが除去された前記ガスを排出するガス出口と、を備え、
   前記マグネットフィルタは、複数の磁石板が所定間隔を開けて配置されるとともに、中央より上側に設けられる各磁石板においてはそれぞれ下流側が下方に傾斜し、中央より下側に設けられる各磁石板おいてはそれぞれ下流側が上方に傾斜するように配置された構成を有する、電気集塵機。
2. 前記複数の磁石板はそれぞれ、永久磁石と、前記永久磁石を保持し磁性体からなるケースと、を有する、請求項１に記載の電気集塵機。
3. 前記複数の磁石板はそれぞれ、電磁石を有する、請求項１に記載の電気集塵機。
4. 前記集塵部よりも下流側の前記筐体内に設けられ、前記ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度計をさらに備え、
   前記ガスの酸素濃度が、前記塵埃が着火する限界酸素濃度よりも高いとき、前記電磁石への通電を行わないように構成される、請求項３に記載の電気集塵機。
5. 前記複数の磁石板の互いに隣接する磁石板は、異なる極性同士が向かい合うように配置される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気集塵機。
6. 前記マグネットフィルタおよび前記オゾン除去フィルタを保持し、前記筐体から着脱自在に構成されたフレームをさらに備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電気集塵機。
7. 前記フレームには前記複数の磁石板を挿通可能な切り欠きが形成され、前記複数の磁石板は前記切り欠きに挿通され前記フレームに磁力で固定される、請求項６に記載の電気集塵機。
8. 前記オゾン除去フィルタは、活性炭またはオゾン分解触媒を含む、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電気集塵機。
9. 前記筐体内の前記オゾン除去フィルタよりも下流側に設けられ、前記ガスを送出するファンをさらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電気集塵機。
10. 前記請求項１から請求項９のいずれか１項の電気集塵機を備える積層造形装置であって、
    前記積層造形装置は、
    所定の造形領域を覆い所定濃度の不活性ガスが充満されるチャンバと、
    前記造形領域に形成される材料層にレーザ光または電子ビームを照射して固化層を形成する照射装置と、
    前記チャンバに前記不活性ガスを供給する供給口と、
    前記チャンバから前記不活性ガスを排出する排出口と、
    前記供給口に前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、を備え、
    前記ガスは前記不活性ガスであり、
    前記塵埃は前記固化層の形成時に発生するヒュームであり、
    前記排出口から排出された前記不活性ガスは、前記電気集塵機へと送られ、前記ヒュームが除去された後に前記供給口へと返送される、積層造形装置。
11. 前記積層造形装置は、前記固化層に切削加工を行う切削装置をさらに備える、請求項１０に記載の積層造形装置。
12. 前記清掃装置による前記荷電部または前記集塵部の清掃は、前記固化層の形成が行われていないときに実施される、請求項１０または請求項１１に記載の積層造形装置。

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