JPH05104033A - サイクロン式集塵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サイクロン式集塵装置に設けられた集塵フィ
ルターの全面にわたって粉塵ガス中の微細な粉塵を均一
に捕集できるようにすることである。 【構成】 粉塵ガス吸引ホース５に連なるガス導入口３
が、サイクロン筒１の接線方向に臨んで開口される一
方、吸引機に接続された導出ホース８に連なる導出口６
が、サイクロン筒１の頂部に開口され、そのサイクロン
筒１には、円筒状の集塵フィルター９が、サイクロン筒
１の内周面１ｄとの間に円環状空間１０を形成して同心
状に配置されている。そして、集塵フィルター９の内部
空間１１へ吸引される粉塵ガスの流速を略均一にするた
め、集塵フィルター９の内部空間１１または外部空間１
０には、側面１３ａに複数のガス流通孔１４が貫通され
た透過量調整筒体１３が配置されている。その結果、集
塵フィルター９の集塵効率が高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサイクロン式集塵装置に
係り、詳しくは、例えば、溶接や切断などの作業時に発
生する種々の粒度のいわゆるスパッターや煙状のヒュー
ムなどが含まれる粉塵ガスをサイクロン筒へ吸引し、サ
イクロン効果によりその粉塵ガスの中から粗い粉塵を分
離して除去するとともに、細かい粉塵をサイクロン筒内
に設置した集塵フィルターにより捕集して回収するよう
にしたサイクロン式集塵装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７に示すように、従来から使用されて
いる集塵装置のある種のものには、そのサイクロン筒３
０の頂部中央および上方周部に、導出口３０ａとガス導
入口３０ｂとを設け、そのサイクロン筒３０内に、円筒
状に形成した集塵フィルター３１が同心状に備えられて
いるものがある。その導出口３０ａには、下流側で吸引
機（図示せず）に連結された導出ホース３２が接続され
る一方、ガス導入口３０ｂには粉塵ガス吸引ホース３３
が取り付けられている。その吸引機が作動すると集塵装
置が稼働状態に入り、サイクロン筒３０内が負圧になる
と、例えば、溶接作業部位近傍に臨まされた粉塵ガス吸
引ホース３３の先端側の開口部３３ａ，３３ｂから粉塵
ガスが吸引され、サイクロン筒３０の内壁に沿った旋回
流となる。粉塵ガス中の粗い粉塵は、旋回中に作用する
遠心力によるサイクロン効果と重力によって分離沈降
し、集塵装置の下部に取り付けられたダスト回収袋３４
に回収される。一方、粉塵ガス中の微細な粉塵等は、内
部空間が大きく負圧となっている集塵フィルター３１の
表面で捕集され、クリーンとなった空気は導出ホース３
２側へ排出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図８は上記集塵装置を
断面表示したもので、粉塵ガス吸引ホース３３から吸引
される粉塵ガスは、白矢印のような旋回流となって流れ
る間に、集塵フィルター３１で順次透過される。その透
過時の粉塵ガスの吸入流速は、長さの異なる複数の矢印
３５で示すように、集塵フィルター３１の上部位側で速
く、下部位側で遅くなる。上部位側において粉塵ガスの
透過量が著しく多くなることから、集塵フィルター３１
の上部位側周囲の旋回流が抑制され気味となってサイク
ロン効果が減殺されるとともに、下部位側における粉塵
ガスの透過量をさらに減少させるので、集塵フィルター
３１で捕集される粉塵量が上部位側と下部位側で異なる
など均一な望ましい集塵が行われにくくなるとともに、
集塵フィルター３１の寿命を短くする問題がある。本発
明は上述の問題に鑑みなされたもので、その目的は、集
塵フィルターの外部空間に発生する旋回流が抑制される
傾向となるのを回避して、サイクロン効果が十分に発揮
されるようにすること、それによって、集塵フィルター
の上部位側から下部位側に至る全面で粉塵ガスから微細
な粉塵を同等に捕集して、集塵フィルターの集塵効率を
向上させること、また、集塵フィルターの寿命を延ばす
こともできるようにすること、を実現するサイクロン式
集塵装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、粉塵ガス吸引
ホースに連なるガス導入口が、サイクロン筒の接線方向
に臨んで開口される一方、吸引機に接続された導出ホー
スに連なる導出口が、該サイクロン筒の頂部に開口さ
れ、そのサイクロン筒には、円筒状の集塵フィルター
が、該サイクロン筒の内周面との間に円環状空間を形成
して同心状に配置されている集塵装置に適用される。そ
の特徴とするところは、図１および図２を参照して、集
塵フィルター９の内部空間１１へ吸引される粉塵ガスの
吸入流速を、その集塵フィルター９の全面で略同等にす
るため、集塵フィルター９の内部空間１１または外部空
間１０（図３参照）に、側面１３ａに複数のガス流通孔
１４を備えた透過量調整筒体１３が配置されていること
である。また、図２などに示すように、ガス流通孔１４
は、透過量調整筒体１３の周方向に穿設されて上下方向
に並ぶ複数の列Ｎ₁ 〜Ｎ₇ を形成するとともに、上部位
側におけるガス流通孔１４の開口面積和を小さくする一
方、下部位側におけるガス流通孔１４の開口面積和が大
きくなるようにしておくとよい。

【０００５】

【作用】導出ホース８に接続された吸引機が作動してサ
イクロン式集塵装置が稼働すると、サイクロン筒１の頂
部に開口し導出ホース８に連なる導出口６を介して、サ
イクロン筒１内の空気が吸引される。サイクロン筒１の
接線方向に臨んで開口しているガス導入口３に連なる粉
塵ガス吸引ホース５から、溶接作業現場などで発生した
粉塵ガスがサイクロン筒１内へ導入され、サイクロン筒
１内に同心状に配置されている集塵フィルター９とサイ
クロン筒１の内周面１ｄとの間に形成された円環状空間
１０で旋回流を形成しながら流れる。粉塵ガスは内部空
間１１の負圧によって吸引され、集塵フィルター９を透
過してクリーンとなったガスが、粉塵を集塵フィルター
９の表面に残して内部空間１１へ導出される。集塵フィ
ルター９の内部空間１１には、側面１３ａに複数のガス
流通孔１４を備えた透過量調整筒体１３が取り付けられ
ているので、集塵フィルター９の上部位側で吸入される
透過ガスは、透過量調整筒体１３の開口面積の小さなガ
ス流通孔１４を通って導出ホース８から吸引機側へ導出
され、下部位側で吸入される透過ガスは、透過量調整筒
体１３の開口面積の大きなガス流通孔１４を通って導出
される。上部位側のガス流通孔１４の開口面積は、下部
位側の開口面積よりも小さいことから、集塵フィルター
９内へ透過しやすい上部位側の透過流量は抑制される一
方、透過しにくい下部位側の透過流量は多くなる。すな
わち、上部位側における透過流速が下部位側における流
速と略同等となり、集塵フィルター９の全面で均等な透
過作用が達成され、捕集効果が均等に広がることにな
る。このような集塵フィルター９の全面における粉塵の
捕集は、透過量調整筒体１３が集塵フィルター９の内部
に配置された場合のみならず、図３に示す透過量調整筒
体１３のように、外部に配置された場合でも同様にして
達成される。いずれにしても、粉塵ガスはガス流通孔１
４を経て集塵に適した流速で集塵フィルター９を透過
し、クリーンなガスとなって内部空間１１へ導出され
る。その結果、微細な粉塵は集塵フィルター９の全面に
わたって均一に捕集される。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、サイクロン筒内に配置
された集塵フィルターの内部空間または外部空間には、
表面に複数のガス流通孔が貫通された透過量調整筒体が
設けられ、そのガス流通孔は透過量調整筒体の周方向に
穿設されて上下方向に並ぶ複数の列を形成して、下部位
側におけるガス流通孔の開口面積和を上部位側より大き
くしたので、集塵フィルターの全面にわたって透過する
粉塵ガスの流速は捕集に適した略均一となり、集塵フィ
ルターの全面で能率よく同等に粉塵を捕集することがで
き、集塵フィルターの耐用期間を長くすることができ
る。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明を、その実施例を示す図面に
基づいて、詳細に説明する。図１は、集塵フィルターが
サイクロン筒内に設けられ、集塵フィルターの内部空間
に透過量調整筒体を設置したサイクロン式集塵装置５０
の断面図である。サイクロン筒１は筒本体１Ａと蓋体１
Ｂとよりなり、筒本体１Ａの上部側は円筒状に形成され
るとともに、下部側は逆円錐状に形成され、さらに、逆
円錐状の下端には円錐形の短管１Ｃが一体化されてい
る。この短管１Ｃ内にはワイヤー２ａに吊持された円錐
形の弁体２が収納される一方、筒本体１Ａと短管１Ｃと
の接続部の内周に弁座２ｂが形成され、ワイヤー２ａの
上端を取り付けたレバー２ｃが外部から操作されると、
弁体２を上昇させることができ、弁座２ｂが閉じられる
ようになっている。なお、下降させれば弁座２ｂと弁体
２との間に通路が開かれ、弁体２上に堆積した粉塵をダ
スト回収器１６に投入することができる。この筒本体１
Ａの上方周部には、サイクロン筒１の上部側における内
周面１ｄの接線方向となるようにガス導入口３が開口
し、そのガス導入口３にはガス吸引管４が連なり、さら
に、そのガス吸引管４には粉塵ガス吸引ホース５が接続
される。そして、後述する吸引機が作動してサイクロン
筒１内が負圧になると、溶接や切断などの作業時に発生
する種々の粒度のいわゆるスパッターや煙状のヒューム
などを含む粉塵ガスが、粉塵ガス吸引ホース５の先端側
の開口部５ａ，５ｂから吸い込まれ、サイクロン筒１へ
吸入されるようになっている。上記の蓋体１Ｂの頂部中
央には導出口６が開口され、この導出口６には、サイク
ロン筒１の内部へ垂直に挿入した吸引管７が取り付けら
れる。そして、その下端部は後述する集塵フィルター９
の内部空間１１へ向けられる一方、水平方向へ曲げられ
た吸引管７の上部には導出ホース８が取り付けられる。
なお、導出ホース８の下流側には吸引機（図示せず）が
接続されている。筒本体１Ａにおける円筒部の最上部の
近傍には、円環状板材の支持部材１ａが設けられ、その
外周部をサイクロン筒１の内周面１ｄに溶接して、支持
部材１ａの下側の必要個所に補強用のリブ材１ｂが溶接
などで取り付けられる。一方、集塵フィルター９に一体
化された蓋部材９Ａが支持部材１ａの内周側上面に固定
され、円筒状の集塵フィルター９の外側の表面９ａと筒
本体１Ａの内周面１ｄとの間に円環状空間１０を形成し
てサイクロン筒１内に吊持される。そして、蓋部材９Ａ
に設けられた開口部９ｂに吸引管７の下端部が挿入さ
れ、吸引管７の内部と集塵フィルター９の内部空間１１
とが連通されている。なお、集塵フィルター９は、濾紙
や微細な透孔を有する焼結金属等一般に使用されている
フィルターエレメントであって、例えば図示のような円
筒体に成形され、その表面９ａは、上下に延びる多数の
ひだ９ｃを有し、集塵面積の増大化が図られている。こ
の集塵フィルター９は、粉塵ガス中から微細な粉塵や油
分などを捕集し、内部空間１１へはガスのみが透過する
ようになっている。さらに、集塵フィルター９の下端に
は盲蓋となる板材９ｄが取り付けられ、旋回流を形成し
て流れる粉塵ガスを下部から侵入させないように配慮さ
れている。吸引機の作動で粉塵ガス吸引ホース５からサ
イクロン筒１内へ吸い込まれた粉塵ガスは、円環状空間
１０において、白矢印のような旋回流となって下方へ流
れる。その間に、粗い粉塵が遠心力を受けて半径方向へ
飛ばされ、その後に、サイクロン筒１の内周面１ｄを伝
って重力で沈降する一方、微細な粉塵は集塵フィルター
９の外側の表面９ａなどで捕集される。そして、集塵フ
ィルター９を透過したクリーンなガスは、内部空間１１
を経て吸引機側へ導出されるようになっている。

【０００８】ところで、本例の集塵装置５０におけるサ
イクロン筒１内の集塵フィルター９の内部空間１１に
は、側面１３ａを貫通した複数のガス流通孔１４，１４
を有する透過量調整筒体１３（図２参照）が設けられ
る。これは、集塵フィルター９の外部空間１０から内部
空間１１へ吸引される粉塵ガスを集塵フィルター９の全
面で透過させるときの流速を略均一化させるためのもの
で、その上部および下部がそれぞれ集塵フィルター９の
蓋部材９Ａおよび板材９ｄに当接するように取り付けら
れ、集塵フィルター９と同心状に固定される。なお、透
過量調整筒体１３の上端あるいは下端にパッキン材を設
ければ、透過量調整筒体１３の長軸方向の製作誤差に対
処させることが容易となる。そして、図２に示す透過量
調整筒体１３を展開した図４から分かるように、ガス流
通孔１４は透過量調整筒体１３の周方向に並ぶ複数の上
下の列Ｎ₁ 〜Ｎ₇ を形成して配列され、各列Ｎ₁ 〜Ｎ₇
におけるガス流通孔１４は同数とされる。例えば、上部
列Ｎ₁ におけるガス流通孔１４の開口面積和Ｓ₁ を小さ
くするため、上部列Ｎ₁ のガス流通孔径をｄとすると、
下方の列Ｎ₂ のガス流通孔径はｄ＋Δｄ、列Ｎ₃ のガス
流通孔径はｄ＋２Δｄとなるようにしている。そして、
下部列Ｎ₇ におけるガス流通孔１４の開口面積和Ｓ₇ を
大きくするために、そのガス流通孔径はｄ＋６Δｄを採
用するなどの工夫が施される。また、図５に示すよう
に、ガス流通孔径ｄを同一にする一方、列Ｎ₁ の孔数ｎ
とすると、下方の列Ｎ₂ のガス流通孔数をｎ＋１、列Ｎ
₃ のガス流通孔数をｎ＋２とし、下部列Ｎ₇ におけるガ
ス流通孔数をｎ＋６として、上部列Ｎ₁ におけるガス流
通孔１４の開口面積和Ｓ₁ を小さくし、下部列Ｎ₇ にお
けるガス流通孔１４の開口面積和Ｓ₇ を大きくしてい
る。さらに、図６において、上部列Ｎ₁ の流通孔１４の
孔径をｄ，孔数をｎとすると、下方の列Ｎ₂ のガス流通
孔数はｎ＋１でガス流通孔径はｄ、列Ｎ₃ のガス流通孔
数はｎ＋１でガス流通孔径はｄ＋Δｄ、下部列Ｎ₇ にお
けるガス流通孔数はｎ＋３でガス流通孔径はｄ＋３Δｄ
となるように採用する。そして、上部列Ｎ₁におけるガ
ス流通孔１４の開口面積和Ｓ₁ を小さくし、下部列Ｎ₇
におけるガス流通孔１４の開口面積和Ｓ₇ を大きくして
いる。このガス流通孔１４の三種の配列は透過量調整筒
体１３の周方向とされているが、螺線状や千鳥状など他
の種の配列としてもよい。なお、集塵装置５０の稼働
中、サイクロン筒１の下部の弁体２は二点鎖線のように
上昇され、吸引を停止したとき弁体２は実線の位置に下
降され、弁体２の周囲に粗い粉塵を通過させる通路を形
成させて、短管１Ｃに取り付けられたダスト回収器１６
に粉塵を収容することができる。

【０００９】このように構成されたサイクロン式の集塵
装置５０は、次のように作動して、粉塵ガス中の粉塵を
能率よく回収および捕集することができる。集塵装置５
０が溶接現場などに設置した状態で吸引機を作動させる
と、サイクロン筒１内の空気が集塵フィルター９の内部
空間１１，吸引管７や導出ホース８を経て吸引され、サ
イクロン筒１内は負圧となる。そして、溶接作業部位に
臨まされた粉塵ガス吸引ホース５の先端側の開口部５
ａ，５ｂから粉塵ガスが吸引され、ガス吸引管４を通っ
てガス導入口３から筒本体１Ａ内へ導入される。ガス導
入口３はサイクロン筒１の内周面１ｄの接線方向に臨ん
で開口されているため、筒本体１Ａへ導入された粉塵ガ
スは円環状空間１０において白矢印のように旋回流を形
成する。この粉塵ガス中には、溶接中に生じた粗い粉塵
および微細な粉塵や煙状のヒューム、さらには、粉塵ガ
スの種類によっては油分なども含まれる。粗い粉塵には
サイクロン効果によって遠心力が作用し、筒本体１Ａの
内周面１ｄに偏せられた後、重力によって沈降する。こ
のとき、レバー２ｃは二点鎖線のように引き上げられて
いるので、ワイヤー２ｃに接続された弁体２は弁座２ｂ
に着座して、その上に粉塵が堆積する。なお、円環状空
間１０を流れる旋回流の一部は、集塵フィルター９の表
面９ａを透過して上方へ吸引される。ガスが内部空間１
１側へ透過する際、粉塵ガス中の微細な粉塵はひだ９ｃ
で捕集されるとともに、クリーンなガスが吸引機側へ排
出される。

【００１０】ところで、導出後の若干の微細な粉塵を含
んだ透過ガスは、内部空間１１に配置した透過量調整筒
体１３のガス流通孔１４を減速されながら流過し、吸引
機側へ排出される。この減速に伴って、後続の粉塵ガス
が集塵に適した流速に調整され、以後の粉塵ガス中の微
細な粉塵は、集塵フィルター９の表面９ａで能率よく捕
集される。すなわち、透過量調整筒体１３における上部
列Ｎ₁に対する下部列Ｎ₇ の開口面積和の比率を大きく
しているので、集塵フィルター９の上部側における透過
風速が確実に減速される。そして、透過位置が集塵フィ
ルター９の下部側へ移動するにつれて透過量調整筒体１
３に形成されたガス流通孔１４の開口面積和を大きくし
ているので、集塵フィルター９の上下の表面９ａにわた
って透過流速が集塵に適したものに調整され、ひだ９ｃ
などで微細な粉塵が能率よく均一に捕集されるとともに
ガスをクリーンにして排出することができる。その結
果、集塵フィルター９の集塵効率が向上され、さらに、
その寿命を延ばすことができる。なお、上述のひだ９ｃ
における集塵時、盲蓋である板材９ｄが設けられている
ので、集塵フィルター９の下端近傍を旋回する粉塵ガス
は内部空間１１へ引き込まれることがなく、クリーンガ
スのみを吸引機側へ導出させることができる。

【００１１】図３は他の例の集塵装置６０であり、集塵
フィルター９を外囲する恰好で、透過量調整筒体１３が
円環状空間である集塵フィルター９の外部空間１０に、
同心状に設けられている。その透過量調整筒体１３は集
塵装置５０における透過量調整筒体と同様である。旋回
流を形成する粉塵ガスは、集塵フィルター９を透過する
直前に透過量調整筒体１３によって減速されるが、集塵
装置６０は集塵装置５０と同様な効果を発揮することが
できる。なお、図１および図３において、弁体２が弁座
２ｂに対して開閉自在であれば、弁体２に堆積した粉塵
の回収時以外には、サイクロン筒１の下部を機密に維持
できるために有利である。しかし、ダスト回収器１６を
変形しない一定形状物とする場合、そのダスト回収器１
６とサイクロン筒１の下部とを機密に保持することがで
きるため、弁体２を弁座２ｂに対して固定式とすること
ができる。

【００１２】上述の説明から分かるように、ガス流通孔
を有する透過量調整筒体が集塵フィルターの内部空間ま
たは外部空間に設けられているので、集塵フィルターの
上部位側を透過する粉塵ガスの流速が抑えられる一方、
集塵フィルターの下部位側を透過する粉塵ガスの風速は
ほとんど低下しない状態となる。したがって、集塵フィ
ルターの上部位側から下部位側にわたって透過される粉
塵ガスの風速が、除塵に適した均一な風速とされ、微細
な粉塵は能率よく集塵フィルターの全表面に形成された
ひだで均一に集塵される。このような微細な粉塵の円滑
な集塵が行われるため、集塵フィルターの集塵効率が高
まるとともに、集塵フィルターの寿命を延ばすこともで
きる。加えて、集塵フィルターの上部位側を透過する粉
塵ガスの流速が抑制されているので、粉塵ガスが形成す
る旋回流の乱れやその流れの減殺が起こることなく、サ
イクロン効果によって粉塵ガス中の粗い粉塵も支障なく
回収され。その結果、集塵装置は捕集機能を十分に発揮
し、長期の稼働をも実現し、保守や点検の作業を軽減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 集塵フィルターの内部空間に透過量調整筒体
を設けた本発明のサイクロン式集塵装置の縦断面図。

【図２】 ガス流通孔を有する透過量調整筒体の斜視
図。

【図３】 集塵フィルターの外部空間に透過量調整筒体
を設けた異なる例の縦断面図。

【図４】 ガス流通孔の配列の一例を示す展開図。

【図５】 ガス流通孔の異なる配列を示す部分展開図。

【図６】 ガス流通孔のさらに異なる配列を示す部分展
開図。

【図７】 従来の集塵装置の部分破断斜視図。

【図８】 従来の集塵装置の縦断面図。

【符号の説明】

１…サイクロン筒、１ｄ…内周面、３…ガス導入口、５
…除塵ガス吸引ホース、６…導出口、８…導出ホース、
９…集塵フィルター、１０…円環状空間（外部空間）、
１１…内部空間、１３…透過量調整筒体、１３ａ…側
面、１４…ガス流通孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小森 岩男 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)発明者 福場 浩二 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉塵ガス吸引ホースに連なるガス導入口
   が、サイクロン筒の接線方向に臨んで開口される一方、
   吸引機に接続された導出ホースに連なる導出口が、該サ
   イクロン筒の頂部に開口され、そのサイクロン筒には、
   円筒状の集塵フィルターが、該サイクロン筒の内周面と
   の間に円環状空間を形成して同心状に配置されている集
   塵装置において、 上記集塵フィルターの内部空間へ吸引される粉塵ガスの
   吸入流速を、該集塵フィルターの全面で略同等にするた
   め、上記集塵フィルターの内部空間または外部空間に、
   側面に複数のガス流通孔を備えた透過量調整筒体が配置
   されていることを特徴とするサイクロン式集塵装置。
2. 【請求項２】 前記ガス流通孔は、前記透過量調整筒体
   の周方向に穿設されて上下方向に並ぶ複数の列を形成す
   るとともに、上部位側におけるガス流通孔の開口面積和
   を小さくする一方、下部位側におけるガス流通孔の開口
   面積和が大きくなっていることを特徴とする請求項１に
   記載されたサイクロン式集塵装置。