JP7464369B2 - 集塵装置 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る集塵装置10を備えたアーク溶接設備1の概略構成を示す図である。この図1に示すように、アーク溶接設備1は、アーク溶接装置2、ワーク台3、集塵装置10、排気ダクト4を備えている。
次に、集塵装置10の構成について説明する。図2は集塵装置10の正面図である。また、図3は、集塵装置10の平面図である。これらの図に示すように集塵装置10は、貯水タンク13の上面から第1タワー11と第2タワー12とが起立した構造をなしている。この第1タワー11の内部空間が本発明でいう吸気通路を構成し、第2タワー12の内部空間が本発明でいう排気通路を構成している。
以上説明したように本実施形態では、高温度の粉塵を含む空気がスロート部41を通過する際、このスロート部41は上側錐形部42および下側錐形部40によって通路断面積が小さく設定されているため、該スロート部41にあっては空気の流速が上昇する。また、このスロート部41にあっては、噴霧ノズル50から噴霧(水滴)が噴射されているため、このスロート部41において、空気と共に高速度で流れている粉塵と水滴とが衝突して合体し、この粉塵と水滴とによって、質量が大きな粒体が形成される。つまり、スロート部41から流出されて貯水タンク13に向かう粒体(粉塵と水滴とが合体されて成る粒体)は大きな質量であって高い流速で貯水タンク13の水面に向かって(水面に対して交差する方向に向かって)流れることになる。このため、この粒体の高い慣性力により、該粒体は貯水タンク13の水面に叩き付けられることになる。その結果、粒体に含まれる粉塵は、貯水タンク13内の水との接触によって確実に消火されて貯水タンク13内に回収される(貯水タンク13内に沈殿する)ことになる。このようにして粉塵が貯水タンク13内に回収されていくことにより、粉塵の回収効率を十分に高めることが可能になる。そして、このように粉塵の回収効率を十分に高めることが可能になるため、集塵装置10から排出される空気を屋内排気ダクト4aによって屋内に戻すことが可能になる。つまり、粉塵を含んだ空気を屋外に排出することが必要なくなり、環境への悪影響を大幅に改善することができる。また、集塵装置10から排出された空気を浄化するための設備を設ける必要もないことから、アーク溶接設備1の大型化やコストの高騰を招いてしまうことが無くなり実用性の高いアーク溶接設備1を実現することができる。
本発明の発明者らは、前述の如く構成された集塵装置10における粉塵の回収効率を十分に高めるための最適条件を求める実験を行った。具体的には、噴霧ノズル50からの噴射水量、噴霧ノズル50からの水噴射角度、スロート部41の通路断面積、スロート部41の長さ、および、貯水タンク13内の水面高さそれぞれを変更しながら、これらの最適条件を求めた。その結果は以下のとおりである。
(1)噴霧ノズル50からの噴射水量
噴霧ノズル50からの噴射水量としては、20L/min~22L/minの範囲が最適である。本実験によれば、噴射水量が22L/minを超えると、噴霧ノズル50から噴射される水滴の径が大きすぎることに起因して水滴と粉塵との衝突率が悪化してしまい、噴射水量が20L/minを下回ると、噴霧ノズル50から噴射される水滴の数が少なくなりすぎることに起因し、この場合にも水滴と粉塵との衝突率が悪化してしまうことが判明した。
(2)噴霧ノズル50からの水噴射角度
噴霧ノズル50からの水噴射角度としては、空気の流れ方向に対して160°~170°の範囲が最適である。本実験によれば、水噴射角度をこの範囲に設定することで風(空気の流れ)との衝突面が最大になり、水滴の微粒化の効果も最適となることが判明した。
(3)スロート部41の通路断面積
スロート部41の通路断面積としては、10000mm2~12000mm2の範囲が最適である。本実験によれば、スロート部41の通路断面積が12000mm2を超えると、スロート部41における空気の流速が遅くなりすぎることに起因して水滴の微粒化の効果が悪化することになり、スロート部41の通路断面積が10000mm2を下回ると、スロート部41における空気の流量を十分に確保することができず除塵効率の低下に伴って溶接作業エリア1cの環境が悪化してしまうことが判明した。
(4)スロート部41の長さ
スロート部41の長さ(空気流れ方向での長さ)としては、100mm~120mmの範囲が最適である。本実験によれば、スロート部41の長さが120mmを超えると、水滴と空気との速度差が無くなってしまうことに起因して無駄な圧力損失が発生することになり、スロート部41の長さが100mmを下回ると、水滴と空気とが衝突可能な時間が不十分となり、水滴と粉塵との衝突率が悪化してしまうことが判明した。
(5)貯水タンク13内の水面高さ
貯水タンク13内の水面と各タワー11,12の底面との間隔寸法としては、200mm~250mmの範囲が最適である。本実験によれば、この間隔寸法が250mmを超えると、粉塵が水面に届きにくくなり、消火能力が悪化してしまい、この間隔寸法が200mmを下回ると、水面付近での空気の流速が高くなり、水滴と合体していた粉塵が離脱し、除塵効率が悪化してしまうことが判明した。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。
11 第1タワー
12 第2タワー
13 貯水タンク
21 第2タワー本体
40 下側錐形部
41 スロート部
42 上側錐形部
50 噴霧ノズル(水滴供給手段)
51 噴出口
50P パイプ
60 ポンプ
Claims (1)
- 吸気通路、貯水タンク、排気通路を備え、粉塵を含む空気を、前記吸気通路、前記貯水タンクの内部空間、前記排気通路の順に通過させることによって前記粉塵を前記貯水タンク内に回収する集塵装置において、
前記吸気通路には、通路断面積が他の部分よりも小さく設定され且つ前記貯水タンク内の水面に対して交差する方向において該水面に向けて前記空気を流すスロート部が設けられており、前記他の部分は、前記貯水タンクから立ち上がり上方に向かうに従って徐々に窄まると共に前記スロート部の下端に繋がる下側錐形部、および、前記スロート部の上端から上方に向かうに従って徐々に拡開する上側錐形部であり、これら下側錐形部および上側錐形部の側壁には、当該側壁の外縁部を除いた領域に、透光部材で構成される窓部が設けられており、
前記スロート部に向けて水滴を噴射する水滴供給手段が設けられ、該水滴供給手段からの噴射水量が20L/min~22L/minの範囲に設定されていることを特徴とする集塵装置。
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