WO2014061201A1 - マルチサイクロン式コレクタ - Google Patents

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WO2014061201A1
WO2014061201A1 PCT/JP2013/005549 JP2013005549W WO2014061201A1 WO 2014061201 A1 WO2014061201 A1 WO 2014061201A1 JP 2013005549 W JP2013005549 W JP 2013005549W WO 2014061201 A1 WO2014061201 A1 WO 2014061201A1
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cyclone
liquid
chamber
storage chamber
cleaning
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PCT/JP2013/005549
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Inventor
祐介 中村
Original Assignee
ホーコス株式会社
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    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/24—Multiple arrangement thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/14—Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
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    • B04C5/22—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed with cleaning means
    • B04C5/23—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed with cleaning means using liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/24—Multiple arrangement thereof
    • B04C5/28—Multiple arrangement thereof for parallel flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for collecting pollutant particles contained in an air flow using a plurality of cyclones, and more particularly to a multi-cyclone collector suitable for separating and collecting oil mist generated during processing of a machine tool.
  • CYCLONE is one of the devices that can separate contaminant particles such as dust and oil mist with high accuracy.
  • the cyclone turns the contaminated airflow taken inside into a swirl flow, applies centrifugal force to the contaminated particles in the airflow, and separates the contaminated particles from the airflow by the centrifugal force. Releases clean air stream without particles.
  • the smaller the swirl radius (cyclone diameter) of the swirl flow the greater the centrifugal force and the smaller the particle size that can be separated (so-called separation limit particle size), so that highly accurate separation can be performed. it can.
  • a cyclone is also used in a filterless type collector, but the conventional one has a large cyclone diameter, so the separation accuracy is low and it is used as a pretreatment device. For this reason, it is necessary to provide a collection mechanism such as a filter having a more precise structure at the subsequent stage of the cyclone, which has problems such as clogging and high pressure loss (see, for example, Patent Documents 1 to 3). .
  • the multi-cyclone type collector has the advantage that the processing air volume can be secured while maintaining the separation accuracy of the contaminating particles.
  • some of the contaminated particles separated by a certain cyclone A go around the lower part of the other cyclone B and get on the swirling airflow in the cyclone B and discharged. In other words, so-called re-scattering occurs, and there is a problem that the collection efficiency of contaminated particles as a whole cyclone is lowered.
  • the present invention solves the above-described problems, and its object is to ensure a sufficient amount of processing air while maintaining high separation accuracy and collection efficiency of a single cyclone, and to contaminate particles.
  • An object of the present invention is to provide a multi-cyclone collector that can prevent re-scattering and ensure high collection efficiency.
  • Another object of the present invention is to provide a multi-cyclone type collector that can easily perform maintenance, replacement, and cleaning of a cyclone.
  • the multi-cyclone type collector includes a suction port that sucks in an airflow containing contaminant particles, a cyclone storage chamber into which the airflow sucked from the suction port is introduced, and the cyclone storage chamber that is housed and taken in. It is installed above the cyclone storage chamber and cleans from the cyclone.
  • a cyclone outlet chamber into which an air flow is introduced and a drain discharge chamber provided below the cyclone storage chamber and collecting contaminated particles separated by the cyclone are provided.
  • Each of the cyclones has a swirling portion through which a downward swirling flow proceeds, a reversing portion that reverses the swirling flow into an upward swirling flow, and a discharge pipe that guides contaminated particles separated from the air flow to a drain discharge chamber.
  • the lower opening of the discharge pipe is sealed with the liquid stored in the drain discharge chamber.
  • the liquid level control means which controls the liquid level of the liquid so that the liquid in a discharge pipe may not reach an inversion part is provided.
  • the liquid level control means Even if there is a differential pressure between the cyclone inside and the drain discharge chamber by the liquid level control means, it is controlled so that the liquid in the discharge pipe does not reach the inversion part, so there is no need to lengthen the discharge pipe, Miniaturization can be achieved by minimizing the height of the apparatus.
  • the liquid level control means comprises a communication pipe that connects the cyclone outlet chamber and the drain discharge chamber.
  • the drain discharge chamber is provided with a wall portion for blocking the liquid until the liquid overflows, and a discharge port for discharging the liquid overflowing the wall portion.
  • each of the plurality of cyclones is composed of a cyclone unit that is an aggregate of individual cyclones and can be divided, and a predetermined number of the cyclone units are arranged in the cyclone storage chamber.
  • the cyclone unit may be divided in the vertical direction or may be divided in the horizontal direction.
  • cleaning means for cleaning the cyclone by supplying a cleaning liquid to the cyclone storage chamber.
  • the cleaning means includes, for example, a cleaning nozzle, and cleans the cyclone by injecting a cleaning liquid from the cleaning nozzle into the cyclone storage chamber.
  • the cleaning means may clean the cyclone by injecting a cleaning liquid into the cyclone storage chamber and filling the cyclone storage chamber with the cleaning liquid.
  • FIG. 1 is an external view of an oil mist collector (multicyclonic collector) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the oil mist collector of FIG.
  • FIG. 3 is a side sectional view of the oil mist collector of FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of the cyclone unit.
  • FIG. 5 is a top view, a side view, and a cross-sectional view of the cyclone unit.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional perspective view of the cyclone unit.
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view of the cyclone storage chamber.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state before the operation of the oil mist collector.
  • FIG. 1 is an external view of an oil mist collector (multicyclonic collector) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the oil mist collector of FIG.
  • FIG. 3 is a side sectional view of the oil mist collector of
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state during operation of the oil mist collector.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the cyclone.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a state during operation when no communication pipe is provided.
  • FIG. 12 is a perspective view showing another example of the cyclone unit.
  • FIG. 13 is a perspective view showing another example of the cyclone unit.
  • FIG. 14 is a perspective view showing another example of the cyclone unit.
  • FIG. 15 is a perspective view showing another example of the cyclone unit.
  • FIG. 16 is a side sectional view of an oil mist collector according to another embodiment.
  • FIG. 17 is a side sectional view of an oil mist collector according to another embodiment.
  • FIG. 16 is a side sectional view of an oil mist collector according to another embodiment.
  • FIG. 18 is a side sectional view of an oil mist collector according to another embodiment.
  • FIG. 19 is a side sectional view of an oil mist collector according to another embodiment.
  • FIG. 20 is a schematic diagram for explaining the operation of the cyclone.
  • FIG. 21 is a schematic diagram for explaining re-scattering of contaminating particles.
  • oil mist collector for collecting oil mist generated during machining in a machine tool is taken as an example.
  • the oil mist collector 100 includes a main body 10, a collection tray 50, and an exhaust unit 60, as shown in FIGS.
  • the main body 10 has a suction port 11, an airflow introduction portion 19, a cyclone storage chamber 12, and a cyclone outlet chamber 23.
  • the main body 10 is provided with a side plate 16 as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the side plate 16 is attached to be openable and closable so as to cover the cyclone storage chamber 12 and the cyclone outlet chamber 23 from the side. By opening the side plate 16, a cyclone unit to be described later can be replaced.
  • the main body 10 is provided with discharge ports 18a and 18b for discharging the liquid in the cyclone storage chamber 12 (see FIG. 1).
  • the suction port 11 sucks in an airflow including oil mist generated during machining operations in the machine tool.
  • the air flow introduction unit 19 guides the air flow sucked from the suction port 11 to the cyclone storage chamber 12.
  • a plurality of cyclones 13 are stored in the cyclone storage chamber 12.
  • the cyclone 13 is a reversing cyclone that takes in the airflow guided to the cyclone storage chamber 12 to generate a downward swirling flow, separates oil mist in the airflow by centrifugal force, and turns the swirling flow upward. Invert and discharge as clean airflow. Details of the cyclone 13 will be described later.
  • an outlet pipe holder 14 holding an outlet pipe 141 (see FIG. 3) is attached to the upper end of the cyclone 13, and a through hole 15 a is provided on the upper surface of the outlet pipe holder 14.
  • a holding plate 15 having (see FIG. 2) is placed.
  • the pressing plate 15 is fixed by a fixture 21 provided on the bracket 22.
  • the cyclone 13 communicates with the cyclone outlet chamber 23 via the outlet pipe 141 and the through hole 15a. Yes.
  • the cyclone outlet chamber 23 is provided above the cyclone storage chamber 12 and communicates with the exhaust unit 60 disposed on the main body 10.
  • a fan (not shown) is provided inside the exhaust unit 60. The clean airflow released from the cyclone 13 by the rotation of the fan is introduced into the exhaust unit 60 through the cyclone outlet chamber 23 and is discharged to the outside from the exhaust port 61 (see FIG. 1).
  • the collection tray 50 is formed of a box body whose upper surface is opened, and the inside is a drain discharge chamber 51 in which oil mist separated by the cyclone 13 is discharged.
  • the drain discharge chamber 51 communicates with the cyclone outlet chamber 23 through a communication pipe 24.
  • the drain discharge chamber 51 stores a liquid for taking in the discharged oil mist, as will be described later.
  • the connecting portion between the communication pipe 24 and the drain discharge chamber 51 is at a position higher than the liquid level of the liquid in the drain discharge chamber 51 (see FIG. 8), and the difference between the inside of the cyclone 13 and the drain discharge chamber 51. The pressure is reduced by the communication pipe 24.
  • Discharge ports 52 and 54 for discharging the liquid in the drain discharge chamber 51 and an injection port 53 for injecting the liquid into the drain discharge chamber 51 are provided on the side wall of the collection tray 50.
  • An L-shaped bracket 55 for attaching the oil mist collector 100 to the machine tool is provided on the opposite side wall of the collection tray 50.
  • the plurality of cyclones 13 is configured as a cyclone unit 30 that is an aggregate of individual cyclones.
  • one cyclone unit 30 includes five cyclones 13.
  • the cyclone unit 30 is made of resin, but may be made of metal.
  • the cyclone unit 30 can be divided in the vertical direction V.
  • the cyclone unit 30 includes an outlet pipe holder 14 that holds the outlet pipe 141, a first block 41 in which portions excluding the discharge pipes of the plurality of cyclones 13 are integrally coupled, and discharge pipes of the plurality of cyclones 13.
  • the second block 42 integrally joined, the sealing member 13c interposed between the blocks 41 and 42, and the sealing member 13e attached to the second block 42, these components are arranged in the vertical direction V. It can be divided.
  • the outlet pipe holder 14 has openings 14a at positions corresponding to the outlet pipe 141, and holes 14b are formed at two corners.
  • a protrusion 13 b that fits into the hole 14 b of the outlet pipe holder 14 is formed on the upper portion of the first block 41.
  • the outlet pipe holder 14 is fixed to the first block 41 by inserting the outlet pipe 141 into the cyclone 13 and fitting the projection 13b into the hole 14b.
  • Each of the cyclones 13 constituting the first block 41 includes an intake port 13a, a turning part 131, a reversing part 132, and a chamber part 133.
  • the intake port 13 a is formed in the upper part of the cyclone 13 in order to take the airflow introduced into the cyclone storage chamber 12 into the cyclone 13.
  • two intakes 13 a are provided for one cyclone 13.
  • the swirl part 131 is formed in a cylindrical shape, and the air flow taken in from the intake port 13a proceeds as a downward swirl flow.
  • the reversing unit 132 is formed in a funnel shape, and reverses the downward swirling flow generated by the swirling unit 131 to the upward swirling flow.
  • the chamber part 133 forms an expansion space for allowing the oil mist separated from the swirling flow to be smoothly guided to the discharge pipe 134 without being caught in the airflow by the reversing part 132.
  • the second block 42 includes a discharge pipe holder 13d and a discharge pipe 134 held by the discharge pipe holder 13d.
  • the second block 42 is coupled to the first block 41 by fitting the discharge pipe holder 13d to the chamber portion 133 of the first block 41 via the sealing member 13c.
  • the sealing member 13e is interposed between the discharge pipe holder 13d and the periphery of an opening (not shown) formed in the bottom surface of the cyclone storage chamber 12.
  • FIG. 5 shows the first block 41 in FIG. 4, wherein (a) is a top view, (b) is a front view, (c) is a sectional view taken along line XX of (b), and (d) is (a).
  • FIG. FIG. 6 is a perspective view of FIG.
  • a predetermined number of the cyclone units 30 having the above configuration are arranged in the cyclone storage chamber 12 of the main body 10 as shown in FIG. At this time, the discharge pipe 134 projects into the drain discharge chamber 51 and guides the oil mist separated from the air flow in the cyclone 13 to the drain discharge chamber 51.
  • a liquid 56 (drain liquid) for taking in and collecting oil mist discharged from the discharge pipe 134 is stored.
  • the liquid 56 is made of water, water-soluble coolant, oil-based coolant, cleaning liquid, or the like. Since the liquid level of the liquid 56 is above the lower end of the discharge pipe 134, the lower opening 134 a of the discharge pipe 134 is sealed with the liquid 56.
  • FIG. 8 shows a state where the oil mist collector 100 is not operated.
  • the liquid 56 is discharged from the discharge port 54 (see FIG. 2) as necessary, and is also injected from the injection port 53 as necessary.
  • a wall 57 for keeping the liquid level of the liquid 56 below a certain level is provided in the drain discharge chamber 51.
  • the upper end of the wall portion 57 is located above the lower end of the discharge pipe 134.
  • the wall portion 57 dams the liquid 56 until the liquid 56 overflows.
  • the liquid 56 over the wall portion 57 flows into the space 58 adjacent to the wall portion 57.
  • the space 58 is a space surrounded by the side wall of the collection tray 50 and the wall portion 57 and communicates with the outside through the discharge port 52. For this reason, the overflowed liquid 56 is discharged
  • FIG. 9 shows a state in which the oil mist collector 100 is in operation.
  • the fan in the exhaust unit 60 rotates and the atmospheric pressure in the main body 10 decreases, so that an air flow is sucked from the suction port 11 as indicated by an arrow a.
  • This airflow is mixed with oil mist generated by machine tools.
  • the sucked airflow enters the cyclone storage chamber 12 through the airflow introduction portion 19 as indicated by an arrow b.
  • the airflow entering the cyclone storage chamber 12 is taken into the cyclone 13 from an intake port 13a (see FIG. 4) provided in the cyclone 13. Then, as shown in an enlarged view in FIG. 10, the taken-in airflow turns and becomes a downward swirling flow Fd and advances through the turning portion 131 of the cyclone 13. At this time, the centrifugal force acts on the oil mist in the airflow by the swirling flow Fd, so that the oil mist is separated from the airflow by this centrifugal force and collected on the inner wall of the swirling portion 131 or in the vicinity of the inner wall.
  • the downward swirling flow Fd descending the swirling portion 131 is reversed by the funnel-shaped reversing portion 132 to become an upward swirling flow Fu.
  • the swirling flow Fu is discharged from the outlet pipe 141 of the cyclone 13 to the cyclone outlet chamber 23 as a clean air stream that does not contain oil mist.
  • the discharged clean airflow is sucked into the fan as shown by the arrow c in FIG. 9 by the rotation of the fan (not shown) above the cyclone outlet chamber 23, and discharged to the outside from the exhaust port 61 (see FIG. 1).
  • the oil mist collected in the cyclone 13 passes through the chamber portion 133 and the discharge pipe 134 from the reversing portion 132, is collected in the liquid 56 in the drain discharge chamber 51, and is discharged from the discharge port 54 together with the liquid 56.
  • the contaminated airflow including the oil mist generated in the machine tool is converted into a clean airflow not including the oil mist by the centrifugal separation action in the cyclone 13 of the oil mist collector 100.
  • the value of the negative pressure at the suction port 11 varies depending on the use situation.
  • the change in the negative pressure also changes the liquid level (liquid level height) of the liquid 56 entering the discharge pipe 134. That is, when the negative pressure at the suction port 11 increases, the liquid level of the liquid 56 increases, and when the negative pressure decreases, the liquid level of the liquid 56 decreases.
  • FIG. 11 shows a state in which when the suction port 11 is closed with the lid 26, the static pressure of the suction port 11 is increased and the liquid level in the discharge pipe 134 is increased.
  • the communication pipe 24 (see FIG. 9) as the liquid level control means is not provided, and the liquid level in the discharge pipe 134 during the operation greatly increases and reaches the reversing unit 132.
  • the communication pipe 24 that connects the cyclone outlet chamber 23 and the drain discharge chamber 51 is provided, so that the liquid level in the discharge pipe 134 is the cyclone 13. Is proportional to only the pressure loss at the pressure, that is, the processing air volume of the cyclone 13 (the air volume of the clean airflow discharged from the outlet pipe 141).
  • the processing air volume of the cyclone 13 increases, the liquid level in the exhaust pipe 134 increases, and when the processing air volume of the cyclone 13 decreases, the liquid level in the exhaust pipe 134 decreases.
  • the length of the discharge pipe 134 may be determined so that the liquid level in the discharge pipe 134 does not reach the reversing part 132 at the time of the maximum air volume.
  • the liquid level L of the liquid 56 in the discharge pipe 134 may be designed to be in the range of ⁇ from the lower end of the discharge pipe 134 to the lower end of the reversing unit 132.
  • the fluctuation range of the liquid level L is a range of ⁇ from the lower end to the upper end of the discharge pipe 134.
  • the liquid 56 can also be prevented from entering the chamber portion 133.
  • the liquid 56 does not reach the reversing part 132 even if the discharge pipe 134 is not lengthened. be able to.
  • a plurality of cyclones are configured as the cyclone unit 30, and the units can be divided in the vertical direction V.
  • a cyclone hardly clogs like a filter, but the inside may be worn by a swirling flow. In that case, it is necessary to maintain or replace the cyclone, but it is not easy to perform such work on a large number of cyclones.
  • the plurality of cyclones 13 can be removed in units to perform maintenance and replacement, so that the operation becomes very simple.
  • the cyclone unit 30 has a divided structure, replacement in units of parts constituting the unit (for example, replacement of only the discharge pipe holder 13d) is also possible.
  • FIG. 12 shows another example of the cyclone unit.
  • the chamber part 133, the sealing member 13c, and the discharge pipe holder 13d of FIG. 4 are not provided. Further, the discharge pipe 134 is integrally coupled with the reversing part 132, so that one cyclone block 40 is formed.
  • FIG. 13 shows another example of the cyclone unit.
  • a plurality of cyclones 13 are integrally formed so as to form two rows (P1 row and P2 row). In this case, only one intake port 13 a is provided for one cyclone 13.
  • the outlet pipe holder 14 and the discharge pipe 134 are not shown.
  • FIG. 14 shows another example of the cyclone unit.
  • the cyclone unit 33 is composed of a plurality of cyclone pieces 13 ′ in which four half cyclones are formed as shown in FIG. 14B, and can be divided in the horizontal direction H.
  • the cyclone piece 13 ′ is provided with a turning portion 231, a reversing portion 232, a chamber portion 233, and a discharge pipe 234, and a bolt hole 235 and a rib 236 are formed.
  • a concave portion into which the rib 236 of the mating cyclone piece 13 'to be coupled is fitted is formed on the surface (back surface) opposite to the surface on which the rib 236 is formed.
  • the plurality of cyclone pieces 13 ′ are coupled by fitting the ribs 236 and the recesses to each other and tightening bolts (not shown) passed through the bolt holes 235. Instead of the bolts, the cyclone pieces 13 'may be joined together by an adhesive. In a state where the plurality of cyclone pieces 13 ′ are coupled, an intake port 13 a ′ is formed as shown in FIG.
  • FIG. 15 shows another example of the cyclone unit.
  • This cyclone unit 34 is composed of a plurality of cyclone pieces 13 ′′ formed with two half cyclones as shown in FIG. 15 (b), and can be divided in the horizontal direction H as in FIG. It has become. Multiple cyclone pieces 13 '' Are bonded by, for example, an adhesive. In a state where a plurality of cyclone pieces 13 '' are coupled, an intake port 13a '' is formed as shown in FIG.
  • FIG. 16 shows an oil mist collector according to another embodiment of the present invention.
  • the exhaust unit 60 (see FIG. 3) is not shown.
  • a cleaning nozzle 80 as a cleaning means is provided inside the main body 10.
  • the cleaning nozzle 80 injects a cleaning liquid 81 into the cyclone storage chamber 12 to clean the cyclone 13. Since other configurations are the same as those of the above-described embodiment, the description of overlapping portions is omitted.
  • a plurality of cleaning nozzles 80 are provided corresponding to the rows of cyclones 13 (cyclone units 30), and the cleaning liquid 81 supplied from the pipes 82 is sprayed to the cyclones 13 in each row.
  • the cleaning liquid 81 supplied from the pipes 82 is sprayed to the cyclones 13 in each row.
  • the cleaning liquid 81 When the liquid discharge port 18a (see FIG. 1) provided in the side portion of the cyclone storage chamber 12 is opened, cleaning is performed within the reach of the cleaning liquid 81.
  • the discharge port 18a When the discharge port 18a is closed, the cleaning liquid 81 is injected into the cyclone storage chamber 12, and the cyclone storage chamber 12 is filled with the cleaning liquid 81 as shown in FIG.
  • the cleaning liquid 81 When the liquid level of the cleaning liquid 81 reaches the intake port 13a (see FIG. 4) of the cyclone 13, the cleaning liquid 81 flows down inside the cyclone 13, reaches the drain discharge chamber 51, and is discharged from the discharge port 52.
  • the cleaning liquid 81 When the cleaning liquid 81 is stored in the cyclone storage chamber 12, the cleaning liquid 81 may be supplied from the liquid discharge port 18 b in addition to the cleaning nozzle 80.
  • the cleaning liquid 81 is sprayed from the cleaning nozzle 80 during the operation of the apparatus, the sprayed cleaning liquid 81 is taken into the cyclone 13 together with the airflow from the suction port 11, so that the outside and the inside of the cyclone 13 are Washed.
  • the operation of spraying the cleaning liquid 81 may be performed manually or by automatic control. In the latter case, daily maintenance can be saved.
  • FIG. 18 shows another embodiment of the present invention.
  • the communication pipe 24 is provided outside the main body 10, but in FIG. 18, the communication pipe 24 is provided inside the main body 10.
  • the point that the drain discharge chamber 51 communicates with the cyclone outlet chamber 23 by the communication pipe 24 is the same as in the above embodiment.
  • the communication pipe 24 is provided inside the main body 10, the outer dimensions of the oil mist collector 100 can be reduced.
  • the liquid level of the liquid 56 is controlled by the communication pipe 24 so that the liquid 56 in the discharge pipe 134 does not reach the reversing unit 132.
  • means other than the communication pipe is used as the liquid level control means. It may be used.
  • a sensor (not shown) that detects the upper limit liquid level in the discharge pipe 134 is provided, and a configuration is adopted in which the liquid 56 in the drain discharge chamber 51 is discharged when the sensor detects the upper limit liquid level. May be.
  • FIG. 19 a structure as shown in FIG. 19 can be considered.
  • a spherical housing chamber 134 b having a diameter larger than that of the discharge pipe 134 is provided in the middle of the discharge pipe 134.
  • a sphere 70 that can float on the liquid 56 is stored in the sphere storage chamber 134b.
  • the diameter of the sphere 70 is larger than the inner diameter of the discharge pipe 134 and smaller than the inner diameter of the sphere storage chamber 134b. Further, the sphere 70 can move up and down in the sphere storage chamber 134b.
  • the sphere 70 comes into contact with the upper part of the sphere storage chamber 134b by the buoyancy caused by the liquid 56 sucked from the lower end of the discharge pipe 134, and the discharge pipe 134 is closed as shown in FIG. For this reason, the liquid 56 is prevented from reaching the chamber portion 133 and the reversing portion 132.
  • the oil mist separated from the airflow is stored in the portion above the sphere storage chamber 134b of the discharge pipe 134, the sphere 70 is separated from the upper portion of the sphere storage chamber 134b due to the weight of the oil mist, and the blockage of the discharge pipe 134 is released. The As a result, the oil mist separated from the airflow flows down the discharge pipe 134 and is discharged to the drain discharge chamber 51.
  • the sphere 70 is also separated from the upper portion of the sphere storage chamber 134b due to the weight of the cleaning liquid. The blockage is released. Then, the cleaning liquid flows down the discharge pipe 134 and is discharged to the drain discharge chamber 51.
  • the number of intake ports 13a is arbitrarily selected according to the required air volume. can do. However, if the number of intake ports 13a increases, the amount of processing air increases, but at the same time, the resistance in the outlet pipe 141 also increases, and the motor output for driving the fan must be increased. It is better to select the number of intakes 13a within the range.
  • the shape of the intake port 13a is not limited to that shown in the embodiment, and various shapes such as a tangential inflow type intake port that sucks airflow from the tangential direction and an intake port provided with guide vanes are provided. Can be adopted.
  • an oil mist collector is used as an example of a multi-cyclone type collector, but the present invention is not limited to an oil mist, and is a device that separates and collects contaminant particles such as dust from an air flow. Can be widely applied.

Abstract

　マルチサイクロン式コレクタは、汚染粒子を含んだ気流を吸い込む吸込口（１１）と、吸い込まれた気流が導入されるサイクロン収納室（１２）と、サイクロン収納室（１２）の内部に収納された複数のサイクロン（１３）と、サイクロン（１３）から清浄気流が導入されるサイクロン出口室（２３）と、サイクロン（１３）で分離された汚染粒子を回収するドレン排出室（５１）とを備える。サイクロン（１３）は、下向きの旋回流が進む旋回部（１３１）と、当該旋回流を上向きの旋回流に反転させる反転部（１３２）と、気流から分離した汚染粒子をドレン排出室へ導く排出管（１３４）とを有している。排出管（１３４）の下部開口（１３４ａ）は、ドレン排出室（５１）に貯溜された液体（５６）により封止されている。排出管（１３４）内の液体が反転部（１３２）へ達しないように、連通管（２４）によって液位が制御される。

Description

マルチサイクロン式コレクタ
　本発明は、複数のサイクロンを用いて気流に含まれる汚染粒子を捕集する装置に関し、特に、工作機械の加工中に発生するオイルミストの分離回収に好適なマルチサイクロン式コレクタに関する。
　従来、オイルミストを分離回収するコレクタとしては、不織布によりろ過を行うフィルタ式の装置があった。しかし、不織布は目詰まりを起こすため、処理できる風量が時間の経過と共に低下する。このため、不織布のメンテナンスや交換が必要であり、不経済であった。そこで、近年では、ろ過を用いずに、慣性力や遠心力などによりオイルミストの分離回収を行う、いわゆるフィルタレスタイプのコレクタが市販されているが、高精度な分離が困難で、捕集性能も十分でないものが多い。このため、フィルタレスタイプのコレクタの性能向上が、経済性および作業環境の改善のために急務となっている。
　粉塵やオイルミストなどの汚染粒子を高精度に分離できる装置の１つに、サイクロンがある。サイクロンは、図２０に模式的に示すように、内部に取り込んだ汚染気流を旋回流にして、気流中の汚染粒子に遠心力を作用させ、その遠心力によって汚染粒子を気流から分離し、汚染粒子を含まない清浄気流を放出する。このようなサイクロンにおいては、旋回流の旋回半径（サイクロン径）を小さくするほど、遠心力が大きくなって分離できる粒子径（いわゆる分離限界粒子径）が小さくなり、高精度な分離を行うことができる。
　一方、フィルタレスタイプのコレクタにおいても、サイクロンが用いられているが、従来のものはサイクロン径が大きいので、分離精度が低く、前処理装置として利用されている。このため、サイクロンの後段に、より緻密な構造を有するフィルタ等の捕集機構を設けなければならず、目詰まりや高圧力損失などの問題を抱えていた（例えば、特許文献１～３参照）。
　ところで、サイクロンは、いわゆる相似設計による制約を受けるため、サイクロン径を小さくすると、必然的に気流の取込口も小さくなる。したがって、気流の風速が一定であれば、処理できる風量が少なくなる。そこで、サイクロン径を小さくしても必要風量を確保できるように、複数のサイクロンを並列に配置したマルチサイクロン式コレクタが知られている（例えば、特許文献４～６参照）。
特開２０１１－１１１０９号公報 特開２０１０－１５８６３４号公報 特開２００７－１４４３６７号公報 特開２００４－３２２０８６号公報 特開２００７－９８３３９号公報 特開２００７－１１１６６２号公報
　マルチサイクロン式コレクタは、汚染粒子の分離精度を維持しつつ、処理風量を確保できる利点がある。しかし、その一方で、図２１に破線で示すように、あるサイクロンＡで分離された汚染粒子の一部が、他のサイクロンＢの下部に回り込んで、サイクロンＢ内の旋回気流に乗って排出されてしまう、いわゆる再飛散が発生し、サイクロン全体としての汚染粒子の捕集効率が低下するという問題がある。また、図２１の一点鎖線で示すように、サイクロンＡとサイクロンＢの気流や圧力等のバランスが崩れたとき、サイクロンＡの気流の一部がサイクロンＢの下部に回り込み、サイクロンＢの下部に上昇気流が生じて、サイクロンＢの捕集性能が著しく低下し、サイクロン全体としての汚染粒子の捕集効率が低下するという問題がある。
　このため、単体では分離精度の高いサイクロンを用いた従来のマルチサイクロン式コレクタにあっては、複数のサイクロンにより処理風量は確保できても、単体のサイクロンが持つ高い分離精度と捕集効率をそのまま維持することが困難であり、性能の向上に限界があった。また、サイクロン径を小さくすると、汚染粒子に高い付着性がある場合、付着による気流通路の閉塞が生じる危険性がある。さらに、汚染粒子に対して遠心力が強く働くので、汚染粒子に摩耗性の高い物質が含まれている場合、サイクロンの内壁が部分的に摩耗する危険性もある。
　本発明は、上述した課題を解決するものであって、その目的とするところは、単体サイクロンの持つ高い分離精度と捕集効率を維持しつつ、十分な処理風量を確保し、なおかつ、汚染粒子の再飛散を防止して、高い捕集効率を確保することができるマルチサイクロン式コレクタを提供することにある。本発明の他の目的は、サイクロンのメンテナンスや交換、および清掃を容易に行うことができるマルチサイクロン式コレクタを提供することにある。
　本発明に係るマルチサイクロン式コレクタは、汚染粒子を含んだ気流を吸い込む吸込口と、この吸込口から吸い込まれた気流が導入されるサイクロン収納室と、このサイクロン収納室の内部に収納され、取り込んだ気流を下向きの旋回流にして汚染粒子を分離した後、この旋回流を上向きの旋回流に反転させて清浄気流として放出する複数のサイクロンと、サイクロン収納室の上方に設けられ、サイクロンから清浄気流が導入されるサイクロン出口室と、サイクロン収納室の下方に設けられ、サイクロンで分離された汚染粒子を回収するドレン排出室とを備えている。
　サイクロンのそれぞれは、下向きの旋回流が進む旋回部と、当該旋回流を上向きの旋回流に反転させる反転部と、気流から分離した汚染粒子をドレン排出室へ導く排出管とを有している。排出管の下部開口は、ドレン排出室に貯溜された液体により封止されている。そして、排出管内の液体が反転部へ達しないように液体の液位を制御する液位制御手段が設けられている。
　このような構成によると、排出管の下部開口が液体により封止されているため、サイクロンを並べて配置しても、図２１に示したような回り込みが発生せず、汚染粒子が再飛散するおそれがない。したがって、サイクロン径の小さい単体サイクロンを多数配置することにより、単体サイクロンの持つ高い分離精度と捕集効率を維持しつつ、十分な処理風量を確保し、なおかつ、汚染粒子の再飛散を防止して、高い捕集効率を確保することができる。
　また、液位制御手段により、サイクロン内部とドレン排出室との間に差圧があっても、排出管内の液体が反転部へ達しないように制御するので、排出管を長くする必要がなくなり、装置の高さを最小限に留めて小型化を図ることができる。
　本発明の好ましい実施形態では、液位制御手段は、サイクロン出口室とドレン排出室とを連通する連通管からなる。
　本発明の好ましい実施形態では、ドレン排出室に、液体がオーバーフローするまで当該液体を堰き止める壁部と、この壁部をオーバーフローした液体を排出する排出口とが設けられる。
　本発明の好ましい実施形態では、複数のサイクロンは、個々のサイクロンの集合体であって分割が可能なサイクロンユニットから構成され、このサイクロンユニットが、サイクロン収納室に所定数配置される。この場合、サイクロンユニットは、垂直方向に分割が可能であってもよいし、水平方向に分割が可能であってもよい。
　本発明の好ましい実施形態では、サイクロン収納室へ洗浄液を供給して、サイクロンの清掃を行う洗浄手段が設けられる。洗浄手段は、例えば、洗浄ノズルを備えており、この洗浄ノズルからサイクロン収納室へ洗浄液を噴射して、サイクロンの清掃を行う。あるいは、洗浄手段は、サイクロン収納室に洗浄液を注入して、サイクロン収納室内を洗浄液で満たすことにより、サイクロンの清掃を行うようにしてもよい。
　本発明によれば、汚染粒子の再飛散のない、高精度・多風量・高捕集効率のマルチサイクロン式コレクタを提供することができる。
図１は、本発明の実施形態に係るオイルミストコレクタ（マルチサイクロン式コレクタ）の外観図である。 図２は、図１のオイルミストコレクタの分解斜視図である。 図３は、図１のオイルミストコレクタの側面断面図である。 図４は、サイクロンユニットの斜視図である。 図５は、サイクロンユニットの上面図、側面図、および断面図である。 図６は、サイクロンユニットの部分断面斜視図である。 図７は、サイクロン収納室の拡大斜視図である。 図８は、オイルミストコレクタの運転前の状態を示した断面図である。 図９は、オイルミストコレクタの運転中の状態を示した断面図である。 図１０は、サイクロンの拡大断面図である。 図１１は、連通管を設けない場合の運転中の状態を示した断面図である。 図１２は、サイクロンユニットの他の例を示す斜視図である。 図１３は、サイクロンユニットの他の例を示す斜視図である。 図１４は、サイクロンユニットの他の例を示す斜視図である。 図１５は、サイクロンユニットの他の例を示す斜視図である。 図１６は、他の実施形態に係るオイルミストコレクタの側面断面図である。 図１７は、他の実施形態に係るオイルミストコレクタの側面断面図である。 図１８は、他の実施形態に係るオイルミストコレクタの側面断面図である。 図１９は、他の実施形態に係るオイルミストコレクタの側面断面図である。 図２０は、サイクロンの動作を説明するための模式図である。 図２１は、汚染粒子の再飛散を説明するための模式図である。
　次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一の符号を付してある。ここでは、工作機械において加工中に発生するオイルミストを捕集するためのマルチサイクロン式コレクタ（以下、「オイルミストコレクタ」という。）を例に挙げる。
　まず、図１～図３を参照して、本実施形態によるオイルミストコレクタの全体構造を説明する。オイルミストコレクタ１００は、図１および図２に示すように、本体１０、回収トレイ５０、および排気ユニット６０から構成される。
　本体１０は、図３に示すように、吸込口１１と、気流導入部１９と、サイクロン収納室１２と、サイクロン出口室２３とを有している。また、本体１０には、図１および図２に示すように、側板１６が設けられている。側板１６は、サイクロン収納室１２およびサイクロン出口室２３を側方から覆うように、開閉自在に取り付けられている。この側板１６を開くことによって、後述するサイクロンユニットの交換を行うことができる。さらに、本体１０には、サイクロン収納室１２内の液体を排出するための排出口１８ａ，１８ｂが設けられている（図１参照）。
　吸込口１１は、工作機械において加工作業中に発生したオイルミストを含む気流を吸い込む。気流導入部１９は、吸込口１１から吸い込まれた気流を、サイクロン収納室１２へ導く。サイクロン収納室１２には、複数のサイクロン１３が収納されている。サイクロン１３は、反転式のサイクロンであって、サイクロン収納室１２へ導かれた気流を取り込んで下向きの旋回流を発生させ、気流中のオイルミストを遠心力により分離するとともに、旋回流を上向きに反転させて清浄気流として放出する。サイクロン１３の詳細については後述する。
　図２および図３に示すように、サイクロン１３の上端には、出口管１４１（図３参照）を保持した出口管ホルダ１４が装着されており、この出口管ホルダ１４の上面に、透孔１５ａ（図２参照）を有する押え板１５が載置される。押え板１５は、図３に示すように、ブラケット２２に設けられた固定具２１により固定される。このとき、押え板１５の透孔１５ａの真下に、出口管ホルダ１４の出口管１４１が位置するため、サイクロン１３は、出口管１４１および透孔１５ａを介して、サイクロン出口室２３と連通している。
　図３に示すように、サイクロン出口室２３は、サイクロン収納室１２の上方に設けられており、本体１０の上に配置された排気ユニット６０と連通している。排気ユニット６０の内部には、図示しないファンが設けられている。このファンの回転によって、サイクロン１３から放出された清浄気流は、サイクロン出口室２３を通って排気ユニット６０内へ導入され、排気口６１（図１参照）から外部へ放出される。
　回収トレイ５０は、図２に示すように、上面が開放された箱体からなり、内部は、サイクロン１３で分離されたオイルミストが排出されるドレン排出室５１となっている。ドレン排出室５１は、図３に示すように、連通管２４により、サイクロン出口室２３と連通している。ドレン排出室５１には、後述するように、排出されたオイルミストを取り込むための液体が貯溜される。連通管２４とドレン排出室５１との接続部は、ドレン排出室５１内の液体の液面よりも高い位置にあり（図８参照）、サイクロン１３の内部とドレン排出室５１との間の差圧が、連通管２４により低減される。回収トレイ５０の側壁には、ドレン排出室５１内の液体を排出するための排出口５２、５４と、ドレン排出室５１内に液体を注入するための注入口５３が設けられている。また、オイルミストコレクタ１００を工作機械に取り付けるためのＬ字形のブラケット５５が、回収トレイ５０の対向する側壁に設けられている。
　次に、サイクロン１３の詳細について説明する。本実施形態では、図４に示すように、複数のサイクロン１３が、個々のサイクロンの集合体であるサイクロンユニット３０として構成される。ここでは、１つのサイクロンユニット３０は、５個のサイクロン１３からなる。但し、これは一例であって、１ユニットを構成するサイクロンの数は、任意に選定することができる。サイクロンユニット３０は、樹脂で形成されているが、金属で形成してもよい。
　図４（ａ）のように、サイクロンユニット３０は、垂直方向Ｖに分割可能となっている。詳しくは、サイクロンユニット３０は、出口管１４１を保持した出口管ホルダ１４と、複数のサイクロン１３の排出管を除く部分が一体的に結合した第１ブロック４１と、複数のサイクロン１３の排出管が一体的に結合した第２ブロック４２と、各ブロック４１、４２の間に介装されるシーリング部材１３ｃと、第２ブロック４２に装着されるシーリング部材１３ｅからなり、これらの部品が垂直方向Ｖに分割可能となっている。
　出口管ホルダ１４には、出口管１４１と対応する位置に開口１４ａが形成されており、また、隅部の２箇所には穴１４ｂが形成されている。第１ブロック４１の上部には、出口管ホルダ１４の穴１４ｂに嵌合する突起１３ｂが形成されている。出口管１４１をサイクロン１３内に挿入し、穴１４ｂに突起１３ｂを嵌合することにより、出口管ホルダ１４が第１ブロック４１に固定される。
　第１ブロック４１を構成するサイクロン１３のそれぞれは、取込口１３ａと、旋回部１３１と、反転部１３２と、チャンバー部１３３とを備えている。取込口１３ａは、サイクロン収納室１２に導入された気流を、サイクロン１３の内部に取り込むために、サイクロン１３の上部に形成されている。本実施形態では、１つのサイクロン１３に対し、２つの取込口１３ａが設けられている。
　旋回部１３１は、円筒状に形成されていて、その内部を、取込口１３ａから取り込んだ気流が下向きの旋回流となって進む。反転部１３２は、漏斗状に形成されていて、旋回部１３１で生成された下向きの旋回流を、上向きの旋回流に反転させる。チャンバー部１３３は、旋回流から分離したオイルミストが、反転部１３２で気流に巻き込まれずに、円滑に排出管１３４へ導かれるようにするための拡大空間を形成する。
　第２ブロック４２は、排出管ホルダ１３ｄと、この排出管ホルダ１３ｄに保持された排出管１３４とからなる。排出管ホルダ１３ｄを、シーリング部材１３ｃを介して、第１ブロック４１のチャンバー部１３３へ嵌合することにより、第２ブロック４２は第１ブロック４１に結合される。シーリング部材１３ｅは、排出管ホルダ１３ｄと、サイクロン収納室１２の底面に形成された開口部（図示省略）の周縁との間に介装される。
　図５は、図４における第１ブロック４１を示しており、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）のＸ－Ｘ断面図、（ｄ）は（ａ）のＹ－Ｙ断面図である。図６は、図５（ｄ）を斜視図で表したものである。
　以上の構成からなるサイクロンユニット３０は、図７に示すように、本体１０のサイクロン収納室１２内に所定数配置される。このとき、排出管１３４は、ドレン排出室５１へ突出し、サイクロン１３内で気流から分離したオイルミストをドレン排出室５１へ導く。
　図８に示すように、ドレン排出室５１には、排出管１３４から排出されるオイルミストを取り込んで回収するための液体５６（ドレン液）が貯溜されている。液体５６は、水、水溶性クーラント、油性クーラント、洗浄液などからなる。そして、この液体５６の液面は、排出管１３４の下端よりも上にあるので、排出管１３４の下部開口１３４ａは、液体５６により封止されている。なお、図８は、オイルミストコレクタ１００が運転されていない状態を表している。
　液体５６は、排出口５４（図２参照）から必要に応じて排出され、また、注入口５３から必要に応じて注入される。図８では、液体５６の液面を一定レベル以下に保つための壁部５７が、ドレン排出室５１に設けられている。壁部５７の上端は、排出管１３４の下端よりも上に位置している。運転が開始されると、排気ユニット６０内のファンの回転によりサイクロン１３の内部が負圧となって、液体５６が排出管１３４に引き込まれるため、液面は壁部５７の上端より低くなるが、排出管１３４の下端よりも液面が常に上となるように、十分な容量の液体５６がドレン排出室５１に貯留されている。
　壁部５７は、液体５６がオーバーフローするまで、液体５６を堰き止める。液体５６の注入量が多くなってオーバーフローが生じると、壁部５７を越えた液体５６は、壁部５７に隣接する空間５８へ流入する。空間５８は、回収トレイ５０の側壁と壁部５７とで囲まれた空間であり、排出口５２を通して外部と連通する。このため、オーバーフローした液体５６は、随時、排出口５２から外部へ排出される。この結果、液体５６の液面は一定レベル（壁部５７の高さ）以下に保たれる。
　図９は、オイルミストコレクタ１００の運転中の状態を表している。運転が開始されると、排気ユニット６０内のファンが回転して、本体１０内の気圧が低下するため、矢印ａで示すように、吸込口１１から気流が吸い込まれる。この気流には、工作機械で発生したオイルミストが混じっている。吸い込まれた気流は、矢印ｂで示すように、気流導入部１９を通ってサイクロン収納室１２へ入る。
　サイクロン収納室１２へ入った気流は、サイクロン１３に設けられている取込口１３ａ（図４参照）から、サイクロン１３の内部に取り込まれる。そして、図１０で拡大して示すように、取り込まれた気流は旋回しながら、下向きの旋回流Ｆｄとなって、サイクロン１３の旋回部１３１を進む。このとき、旋回流Ｆｄにより、気流中のオイルミストに遠心力が作用するので、オイルミストはこの遠心力によって気流から分離され、旋回部１３１の内壁または内壁付近に捕集される。
　旋回部１３１を下降した下向きの旋回流Ｆｄは、漏斗状の反転部１３２で反転され、上向きの旋回流Ｆｕとなる。そして、この旋回流Ｆｕが、オイルミストを含まない清浄気流として、サイクロン１３の出口管１４１からサイクロン出口室２３へ放出される。放出された清浄気流は、サイクロン出口室２３の上方にある図示しないファンの回転によって、図９の矢印ｃで示すように、ファンに吸引され、排気口６１（図１参照）から外部へ放出される。
　なお、オイルミストコレクタ１００の運転中は、前述のようにサイクロン１３の内部が負圧になるため、図９のように、液体５６が排出管１３４の内部にさらに引き込まれて、管内の液面が上昇する。しかし、連通管２４によりサイクロン出口室２３とドレン排出室５１が同等の気圧となるため、排出管１３４内の液面が、サイクロン１３の反転部１３２まで達することはない。これについては、後で詳しく説明する。
　一方、サイクロン１３内で捕集されたオイルミストは、反転部１３２からチャンバー部１３３および排出管１３４を通って、ドレン排出室５１の液体５６内に回収され、液体５６とともに排出口５４から排出される。
　以上のようにして、工作機械で発生したオイルミストを含む汚染気流は、オイルミストコレクタ１００のサイクロン１３における遠心分離作用により、オイルミストを含まない清浄気流へ変換される。
　特に、本実施形態においては、前述したように、排出管１３４の下部開口１３４ａが液体５６により封止されているため（図８、図９参照）、サイクロン１３を並べて配置しても、図２１に示したような回り込みが発生せず、汚染粒子であるオイルミストが再飛散するおそれがない。したがって、サイクロン径の小さい単体のサイクロン１３を多数配置することにより、サイクロン単体の高い分離精度と捕集効率とを維持しつつ、十分な処理風量を確保し、なおかつ、オイルミストの再飛散を防止して高い捕集効率を確保することができる。
　ところで、吸込口１１には、実際にはダクト（図示省略）などが接続されるため、吸込口１１における負圧の値は、使用状況により変化する。そして、液位制御手段が設けられていない場合、この負圧の変化により、排出管１３４の内部に入り込んでいる液体５６の液位（液面の高さ）も変化する。すなわち、吸込口１１の負圧が大きくなると、液体５６の液位は高くなり、負圧が小さくなると、液体５６の液位は低くなる。
　図１１は、吸込口１１を蓋２６で閉塞した場合に、吸込口１１の静圧が増大して、排出管１３４内の液体５６の液位が高くなった状態を示している。図１１では、液位制御手段としての連通管２４（図９参照）が設けられておらず、運転中における排出管１３４内の液面が大きく上昇して、反転部１３２にまで達している。
　液体５６の液面が反転部１３２に達すると、サイクロン１３内での捕集効率の低下、液体５６の出口管１４１からの飛散、圧力損失の増加による風量の低下などの不具合が生じる。この不具合への対策として、排出管１３４の長さを十分長くすることにより、液面が反転部１３２に達しないようにすることが考えられる。しかし、これでは、回収トレイ５０の高さを高くしなければならないので、装置の高さが増加し、小型化の妨げとなる。
　しかるに、本実施形態においては、図９に示したように、サイクロン出口室２３とドレン排出室５１とを連通する連通管２４が設けられているので、排出管１３４内の液位は、サイクロン１３での圧力損失、つまりサイクロン１３の処理風量（出口管１４１から放出される清浄気流の風量）にのみ比例する。サイクロン１３の処理風量が増加すると、排出管１３４内の液位は上昇し、サイクロン１３の処理風量が減少すると、排出管１３４内の液位は低下する。
　したがって、最大風量時における排出管１３４内の液面が反転部１３２に達しないように、排出管１３４の長さを決めればよい。この場合、図１０に示すように、排出管１３４内の液体５６の液位Ｌが、排出管１３４の下端から反転部１３２の下端までのαの範囲となるように、設計すればよい。好ましくは、液位Ｌの変動範囲を、排出管１３４の下端から上端までのβの範囲とする。これにより、液体５６がチャンバー部１３３に入り込むことも阻止できる。
　このように、連通管２４を設けたことにより、排出管１３４を長くしなくても、液体５６が反転部１３２に達することがないので、装置の高さを最小限に留めて小型化を図ることができる。
　また、本実施形態においては、図４に示したように、複数のサイクロンをサイクロンユニット３０として構成し、しかも、ユニットを垂直方向Ｖに分割可能としている。一般に、サイクロンはフィルタのように目詰まりを起すことは殆どないが、旋回流により内部が磨耗する場合がある。その際には、サイクロンをメンテナンスまたは交換する必要があるが、多数のサイクロンに対してそのような作業を行うことは容易ではない。しかるに、本実施形態によれば、複数のサイクロン１３をユニット単位で取り外してメンテナンスや交換を行えるので、作業が非常に簡単となる。また、サイクロンユニット３０を分割構造としたことで、ユニットを構成する部品単位での交換（例えば、排出管ホルダ１３ｄのみの交換）も可能となる。
　図１２は、サイクロンユニットの他の例を示している。このサイクロンユニット３１においては、図４のチャンバー部１３３、シーリング部材１３ｃ、および排出管ホルダ１３ｄが設けられていない。また、排出管１３４が反転部１３２と一体的に結合されて、１つのサイクロンブロック４０が形成されている。
　図１３は、サイクロンユニットの他の例を示している。このサイクロンユニット３２においては、複数のサイクロン１３が、２列（Ｐ１列とＰ２列）をなすように一体形成されている。この場合、１つのサイクロン１３に対し、取込口１３ａは１つだけ設けられる。なお、図１３では、出口管ホルダ１４および排出管１３４の図示を省略してある。
　図１４は、サイクロンユニットの他の例を示している。このサイクロンユニット３３は、図１４（ｂ）に示すような、半分のサイクロンが４つ形成されたサイクロンピース１３’が複数個結合したもので、水平方向Ｈに分割可能となっている。サイクロンピース１３’には、旋回部２３１、反転部２３２、チャンバー部２３３、排出管２３４が設けられているとともに、ボルト穴２３５と、リブ２３６が形成されている。また、図示は省略するが、リブ２３６が形成された面と反対側の面（裏面）には、結合される相手方のサイクロンピース１３’のリブ２３６が嵌合する凹部が形成されている。複数のサイクロンピース１３’は、リブ２３６と凹部とを互いに嵌合させ、ボルト穴２３５に通したボルト（図示省略）を締めることにより結合される。ボルトに代えて、接着剤によりサイクロンピース１３’同士を結合してもよい。複数のサイクロンピース１３’が結合した状態で、図１４（ａ）に示すように、取込口１３ａ’が形成される。
　図１５は、サイクロンユニットの他の例を示している。このサイクロンユニット３４は、図１５（ｂ）に示すような、半分のサイクロンが２つ形成されたサイクロンピース１３’’が複数個結合したもので、図１４と同様に、水平方向Ｈに分割可能となっている。複数のサイクロンピース１３’’
は、例えば接着剤により結合される。複数のサイクロンピース１３’’が結合した状態で、図１５（ａ）に示すように、取込口１３ａ’’が形成される。
　図１６は、本発明の他の実施形態によるオイルミストコレクタを示している。図では、排気ユニット６０（図３参照）の図示を省略してある。本実施形態においては、本体１０の内部に、洗浄手段としての洗浄ノズル８０が設けられている。この洗浄ノズル８０は、サイクロン収納室１２へ洗浄液８１を噴射して、サイクロン１３の清掃を行うものである。その他の構成については、先に述べた実施形態と同様であるので、重複部分の説明は省略する。
　洗浄ノズル８０は、サイクロン１３（サイクロンユニット３０）の列に対応して、複数個設けられており、配管８２から供給される洗浄液８１を、各列のサイクロン１３へ噴射する。装置が運転されていない状態で、洗浄液８１を噴射する場合は、サイクロン１３の外部が洗浄される。
　サイクロン収納室１２の側部に設けられた液体の排出口１８ａ（図１参照）を開放している場合は、洗浄液８１の届く範囲で洗浄が行われる。排出口１８ａを閉鎖している場合は、洗浄液８１をサイクロン収納室１２に注入し、図１７に示すように、サイクロン収納室１２内を洗浄液８１で満たす。そして、洗浄液８１の液面がサイクロン１３の取込口１３ａ（図４参照）に達すると、洗浄液８１は、サイクロン１３の内部を流下して、ドレン排出室５１へ至り、排出口５２から排出される。サイクロン収納室１２に洗浄液８１を貯溜する場合、洗浄液８１は、洗浄ノズル８０以外に、液体の排出口１８ｂから供給してもよい。
　また、装置の運転中に、洗浄液８１を洗浄ノズル８０から噴射する場合は、噴射された洗浄液８１が、吸込口１１からの気流ととともにサイクロン１３内に取り込まれるので、サイクロン１３の外部と内部が洗浄される。なお、洗浄液８１の噴射の操作は、手動で行ってもよいし、自動制御により行ってもよい。後者の場合は、日々のメンテナンスの手間を省くことができる。
　図１８は、本発明の他の実施形態を示している。前記の実施形態（図８等）においては、連通管２４が本体１０の外部に設けられているが、図１８においては、連通管２４が本体１０の内部に設けられている。連通管２４によって、ドレン排出室５１がサイクロン出口室２３と連通する点は、前記の実施形態と同じである。このように、連通管２４を本体１０の内部に設けた場合は、オイルミストコレクタ１００の外形寸法を小さくすることができる。
　以上述べた実施形態では、排出管１３４内の液体５６が反転部１３２へ達しないように、連通管２４によって液体５６の液位を制御したが、液位制御手段として、連通管以外の手段を用いてもよい。例えば、排出管１３４内の上限液位を検出するセンサ（図示省略）を設け、このセンサが上限液位を検出した場合に、ドレン排出室５１内の液体５６を排出するような構成を採用してもよい。
　液位制御手段のさらに他の例として、図１９に示すような構造が考えられる。図１９では、排出管１３４の途中に、排出管１３４よりも大径の球体収納室１３４ｂが設けられている。そして、この球体収納室１３４ｂ内に、液体５６に浮くことが出来る球体７０が収納されている。球体７０の直径は、排出管１３４の内径より大きく、球体収納室１３４ｂの内径より小さい。また、球体７０は、球体収納室１３４ｂ内で上下に動くことができる。
　運転中は、排出管１３４の下端から吸い上げられた液体５６による浮力で、球体７０が球体収納室１３４ｂの上部に接触し、図１９のように排出管１３４が閉塞される。このため、液体５６がチャンバー部１３３や反転部１３２へ至るのが阻止される。排出管１３４の球体収納室１３４ｂより上の部分に気流から分離したオイルミストが貯溜されると、オイルミストの重量により球体７０は球体収納室１３４ｂの上部から離れ、排出管１３４の閉塞が解除される。これにより、気流から分離したオイルミストは、排出管１３４を流下してドレン排出室５１へ排出される。また、洗浄時において、洗浄液が排出管１３４の球体収納室１３４ｂより上の部分に貯溜された場合も、同様に、洗浄液の重量により球体７０は球体収納室１３４ｂの上部から離れ、排出管１３４の閉塞が解除される。そして、洗浄液は、排出管１３４を流下してドレン排出室５１へ排出される。
　以上述べた実施形態では、サイクロン１３に取込口１３ａが１個または２個設けられている例を挙げたが、取込口１３ａの数は、必要とされる風量に応じて、任意に選定することができる。但し、取込口１３ａの数が多くなると、処理風量は増大するが、同時に出口管１４１における抵抗も増加し、ファン駆動用のモータ出力を上げなければならないので、実際には、１～４個の範囲で取込口１３ａの数を選定するのがよい。
　また、取込口１３ａの形状も、実施形態に示したものに限らず、気流を接線方向から吸入する接線流入型の取込口や、案内羽根が設けられた取込口など、各種の形状を採用することができる。
　また、以上述べた実施形態では、マルチサイクロン式コレクタとしてオイルミストコレクタを例に挙げたが、本発明は、オイルミストに限らず、粉塵などの汚染粒子を気流から分離して捕集する装置に広く適用することができる。
　　　１０　本体
　　　１１　吸込口
　　　１２　サイクロン収納室
　　　１３　サイクロン
　　　２３　サイクロン出口室
　　　２４　連通管（液位制御手段）
　　　３０，３１，３２，３３，３４　サイクロンユニット
　　　５０　回収トレイ
　　　５１　ドレン排出室
　　　５４　排出口
　　　５７　壁部
　　　６０　排気ユニット
　　　８０　洗浄ノズル
　　　８１　洗浄液
　　　１００　オイルミストコレクタ（マルチサイクロン式コレクタ）
　　　１３１　旋回部
　　　１３２　反転部
　　　１３４　排出管
　　　１３４ａ　下部開口
　　　Ｌ　　液位

Claims (9)

  1. 　汚染粒子を含んだ気流を吸い込む吸込口と、
    　前記吸込口から吸い込まれた気流が導入されるサイクロン収納室と、
    　前記サイクロン収納室の内部に収納され、取り込んだ気流を下向きの旋回流にして汚染粒子を分離した後、前記旋回流を上向きの旋回流に反転させて清浄気流として放出する複数のサイクロンと、
    　前記サイクロン収納室の上方に設けられ、前記サイクロンから清浄気流が導入されるサイクロン出口室と、
    　前記サイクロン収納室の下方に設けられ、前記サイクロンで分離された汚染粒子を回収するドレン排出室と、を備え、
    　前記サイクロンのそれぞれは、前記下向きの旋回流が進む旋回部と、当該旋回流を上向きの旋回流に反転させる反転部と、気流から分離した汚染粒子を前記ドレン排出室へ導く排出管とを有しており、
    　前記排出管の下部開口は、前記ドレン排出室に貯溜された液体により封止されており、
    　前記排出管内の液体が前記反転部へ達しないように、前記液体の液位を制御する液位制御手段を設けた、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
  2. 　請求項１に記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
    　前記液位制御手段は、前記サイクロン出口室と前記ドレン排出室とを連通する連通管からなる、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
  3. 　請求項１または請求項２に記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
    　前記ドレン排出室に、前記液体がオーバーフローするまで当該液体を堰き止める壁部と、前記壁部をオーバーフローした液体を排出する排出口とを設けた、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
    　前記複数のサイクロンは、個々のサイクロンの集合体であって分割が可能なサイクロンユニットから構成され、
    　前記サイクロンユニットが、前記サイクロン収納室に所定数配置されている、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
  5. 　請求項４に記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
    　前記サイクロンユニットは、垂直方向に分割が可能である、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
  6. 　請求項４に記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
    　前記サイクロンユニットは、水平方向に分割が可能である、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
  7. 　請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
    　前記サイクロン収納室へ洗浄液を供給して、前記サイクロンの清掃を行う洗浄手段を設けた、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
  8. 　請求項７に記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
    　前記洗浄手段は、洗浄ノズルを備え、前記洗浄ノズルから前記サイクロン収納室へ洗浄液を噴射して、前記サイクロンの清掃を行う、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
  9. 　請求項７に記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
    　前記洗浄手段は、前記サイクロン収納室に洗浄液を注入して、前記サイクロン収納室内を洗浄液で満たすことにより、前記サイクロンの清掃を行う、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
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