JP2003071220A - プッシュプル集塵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プッシュプル集塵方式で、粗大粉塵も効果的に
集塵する。また勘で行っていた設計を短時間で精度良い
ものとする。 【解決手段】微細粉塵用と粗大粉塵用とを区別した吸塵
口をもうけ、含塵空気を同一のダストボックス、集塵機
に導き粗大粉塵、微細粉塵を別々に回収する。また電算
機による有限要素法を用いて、短時間で精度の高い設計
した集塵機を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、粉塵を集塵する際
の、集塵装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】粉塵には大別すると地上に沈降しやす
い、比較的重量があり形状も大きい粗大粉塵と、そのま
までは沈降しにくく、空中に浮遊しやすい、比較的微細
で軽量な微細粉塵とがある。通常粉塵用集塵機と言われ
るものは、ブロアーを具備して、含塵空気を引き込みフ
ィルター類で汚染空気中の粉塵をろ過するものを言う。
しかし引き込みだけのプル方式では、集塵範囲が限られ
てしまい、集塵効率を上げるには、ただ単に吸塵口を工
夫するのみであった。このプル方式に対して、風を送る
装置すなわちプッシュ装置を加えたプッシュプル方式
は、塗装ブースや溶接ヒュームで発生する軽い粒子のろ
過に広く用いられている。それは作業領域の広い作業場
での作業に対して、比較的外乱を与えにくく、均一な風
の流れにより微細粉塵やミストを遠距離でも捕捉できる
からである。

【０００３】しかし、このプッシュプル方式も、粗大粉
塵には必ずしも集塵に有効ではない。これらの沈降速度
の大きな粉塵に対しては、それに打ち勝つだけの風速が
必要になってくる。これには自ずと限界がある。すなわ
ちおよそ風速１０ｍ／秒以上のもとでの作業となると、
体が風に飛ばされそうになり、作業どころではなく、ま
た加工にも外乱を及ぼす。現実的にはこれらの粗大粉塵
は、自然の理に任せ床に堆積するのみである。これを別
途掃除機などで清掃することが多い。

【０００４】また、プッシュ装置、プル装置の能力およ
び設置台数、方法を決めるにあたっては、粉塵が舞わな
いよう、また作業そのものに外乱を与えないようするこ
とを、事前に正確に予知するのは難しく、殆ど不可能に
近かった。

【０００５】たとえばベルト研磨の場合、目に見えない
粉塵から砥粒など、その大きさは、およそ０．１μｍ〜
数百μｍまであると言われている。材質的にも被削材の
みならず、研磨布紙、砥粒、結合材さらに製品のバリの
破片まである。これに加えてハンド式研磨機のように加
工点が広くなる場合、プル式にしろプッシュプル式にし
ろ強力な風速が必要となってくる。風速が２０ｍ／秒以
上となると、台風下と同じ環境での作業となってしま
い、本題の作業が著しく困難になる。現実的には、これ
ら粗大粉塵の集塵には、なすすべもなく、受動的な方法
として、作業者に防塵保護具をつけさせ、場合によって
は宇宙服まがいのものまで着用させている。したがっ
て、必要以上に安全性にも配慮しなくてはならず、これ
らの防護服のため作業能率も悪い。

【０００６】また、身体に危険といわれる微細粉塵除去
を考えず、プル式の局所集塵機を設置する場合も一部で
はあるが、多くの場合使われずじまいである。それは局
所の吸塵のため、吸塵能力は吸塵口近傍に限られてしま
い、広範に広がる粉塵には無役であるからである。吸引
口を移動させるには手間がかかってしまうので、結局は
使われず仕舞いが多い。

【０００７】さらに無駄のない適正なフル装置、プッシ
ュ装置の風量、設置台数、方向などを決めるには、勘で
行うことが多く、せいぜい電卓での計算域であった。ま
た製作、設置してから修正したのでは遅いので、インバ
ータを使い冗長度のある設計をすることが多かったし、
風量そのものも安全側の設計をすることが多かった。

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、プッシュプル集塵方式にあって、粗大粉塵をいかに
効率的にかつ安全にするかである。また電算機による正
確で迅速な設計をした集塵装置を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、プッシュプル
集塵方式において、微細なまたは軽量な粉塵の集塵用吸
塵口と比較的重量のある粉塵の集塵用吸塵口をもうけ、
これらを同一のダストボックスにダクトで含塵空気を導
き、粗大粉塵を分離後、通常の集塵機にて微細粉塵を集
塵する。また電算機の流体解析により、プッシュプルの
それぞれの装置を効果的に配置する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、幅広い粉塵の集塵にお
いて、理想的といわれている吸塵システムであるプッシ
ュプル方式を応用し、従来困難であった粗大粉塵も効率
的に集塵し、作業者の健康管理と作業性向上を目的とし
た集塵装置を提供するものである。また電算機による無
駄のない設計をしたプッシュプル集塵装置を提供するこ
とにある。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明装置の１実施例のアイソメ図
であって、１はプッシュ装置、２はダストボックスで吸
塵口と３の集塵機がとプル機構を構成している。

【００１１】本事例では集塵効果を上げ、かつ作業者の
作業安全を確保するための囲い込みブース５が図示して
ある。４はダストボックス２と集塵機３とを結ぶダクト
である。

【００１２】図４，５，６，８は、一連の粉塵装置の機
能を電算機でシミレーションした内容である。

【００１３】部屋の空気流は一般的にはその境界条件の
もとで三次元気流として流れる。これらの境界条件は壁
以外にも送風機、暖房機器、集塵機、温度勾配によって
大きく変わる。また粉塵のように質量があるとその挙動
は大変複雑となる。特に粉塵がさまざまな形状に分布し
てはお手上げである。しかし近年の電算機による有限要
素法による解析は非常に精密に分析できるようになっ
た。

【００１４】図４は、本実施例にあたり、質量の違いに
よる粉塵の飛翔距離の違いを示している。シミレーショ
ンの絵は一部を除きいずれの図も右側面から粉塵の軌跡
を見ている。すなわち風は図の左側から右側に向かって
流れている。ここでは、プッシュ流に乗った粗大粉塵
は、プル装置２があっても吸塵しにくいことがよく分か
る。

【００１５】図５は、微細粉塵の流れが、プル装置２の
大きさによって異なることを示している。特に形状がア
ンバランスだと人体に危険な粉塵が部屋に撒き散ること
が良く分かる（図５―（３））。プル面積がプッシュ面
と同じでは微細粉塵は周辺にもれてしまっていることも
良く分かる（図５―（２））。粉塵の流れ結果を試行錯
誤し、その中から適正なプル装置の大きさおよび位置が
分かる（図５―（１））。ここで重要なのは、微細粉塵
は、この状態で徹底的に取ることである。それは一度逃
すと部屋の中に飛散し、集塵が極めて困難になるからで
ある。また微細粉塵の中でも比較的大きなものは、粗大
粉塵とともに集塵できる可能性があるからである。

【００１６】図６は、プル装置２のみの場合で、図中の
番号４−６は間口の中心面で床から１ｍの位置でそれぞ
れ間口から１ｍ、２ｍ、２．５ｍで粉塵が発生した場合
を想定している。小麦粉程度の微細粉塵でも距離が離れ
ると全く吸引されずに、床に堆積する様が良く分かる
（図６―（２））。しかも吸塵されずに床に落下したも
のは、これはさらに軽微な風があると再び飛散する恐れ
がある。重い粗大粉塵は吸塵口から１ｍ以上はなれる
と、全く流れには関係なくそのまま重力で落下するのみ
である（図６―（１））

【００１７】しかして、これらの試算を踏まえ、図７の
フローにしたがって事例を具体的に設計する。まずこの
事例では作業スペースが間口２．５ｍ奥行き３ｍ高さ２
ｍであり、人の出入りやワークの出し入れなどで、間口
にあたる前面と天井部分は解放面とした。ここでの作業
はベルト研磨作業で間口に直角方向の移動距離は１ｍ以
内で金属曲面の表面仕上げを行っている。制御風速を２
m/秒＊２とし、１μｍ以下を確実に微細粉塵として上部
集塵口2−1から吸塵することとした。２倍にしたのは、
この場合、実験データから地上に堆積する粉塵が清掃
時、再度舞い上がりにくい条件を見出したからである。

【００１８】計算はメッシュサイズ１０００以内とし、
有限要素法を使い、電算機による結果を試行錯誤しなが
ら、適正な風量、吸塵口位置を算出した。ここではその
結果の一部を図８に示してある。この場合、プッシュ装
置１は０．５ｍ＊０．５ｍで下部を地上０．８ｍにし、
風速は４m/秒とした。プル装置２は１ｍ＊１ｍで下部を
地上０．９ｍとし、風速は０．９５ｍ／秒である。粗大
粉塵はそのまま床に落下していくことが良く分かる（図
８―（１））。また微細粉塵は吸塵口はからもれなく流
れていることがわかる（図８―（２））。図８―（３）
は上部吸入口２−１の流れを止めもっぱら下部吸入口２
−２のみで吸塵した場合である。吸塵口は０．５ｍ＊
０．１ｍで風速は２０m/秒である。この場合流量は上下
の吸塵口を開放したときと同じである。この図から分か
るように、下部吸塵口２−２から約０．５ｍの範囲に粉
塵を追い込めは、粗大粉塵も吸塵していることが良く分
かる。これらの計算時間は約１０秒である。このときの
電算機の処理速度はクロックで６５０Hzである一般的な
パソコンである。

【００１９】次にハード面からの装置を説明すると、ま
ず空気流は図１のプッシュ装置１から出て作業域で制御
風速の２倍の風速を確保しながら、上部集塵口２−１に
流れる。この状態が通常作業中の状態である。加工時、
発生する粗大粉塵は床に堆積する。上部吸塵口２−1を
通過した粉塵はダストボックス２内で、風速の急激な低
下により、重いものは粉塵受け６にたまる。火の粉状の
粉塵があり、火災の心配があるときは、この粉塵受け６
に水などを張っておくと有効である。さらに微細な粉塵
はダクト４を介して集塵機３に届き、ここで吸塵され
る。

【００２０】作業がひととおり終えた時点で、作業者は
加工中、床に堆積した粉塵を下部吸塵口２−２から集塵
する。このとき上部吸塵口を塞ぎ板やダンパー（図示せ
ず）で上部吸塵口２−１の流れを止める。この結果、粉
塵はもっぱら下部吸塵口２−２から吸うことになる。下
部吸塵口２−２は上部吸塵口２−１に比べて面積で約１
／２０にしてある。その結果図８のように下部吸塵口の
近傍まで、粉塵を箒などで導けば十分吸塵する状態とな
る。またこの粉塵は、上部吸塵２−１の場合と同様ダス
トボックス２内で風速が減速され重量のある粉塵は粉塵
受け６にたまる。これらの作業がスムースに行われるた
めに、床面は平坦な清掃しやすい構造にしておくことは
言うまでもない。

【００２１】かくして一連の作業が終了したら、ブース
５表面に堆積した粉塵があれば、濡れ雑巾などで払拭す
る。これらの結果、ベルト研磨作業で発生する広範な粉
塵を集塵することができる。なお粉塵の回収は主として
粗大粉塵はダストボックス６から微細粉塵は集塵機３か
ら取り出すことができる。

【発明の効果】以上説明したように本発明の集塵装置は
プッシュプル集塵機において、微細粉塵はもとより、粗
大粉塵も、同一の集塵機で吸塵できる。また集塵口は微
細粉塵用および粗大粉塵用と２口になっているがダスト
ボックス内では合流させ、単一の装置で、重量のある粉
塵を取り出せる。このことによって、特別に粗大集塵用
に掃除機などを用意する必要性がない。また、電算機を
使うことにより、短時間で適正な装置設計が出来るよう
になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明装置の１実施例のアイソメ図で
あって、１はプッシュ装置、２はダストボックスで２−
１の吸塵口と３の集塵機がとプル機構を構成している。

【図２】集塵装置を上面から見た場合の説明図である。

【図３】集塵装置全体を背後から示した説明図である。

【図４】異なった質量による粉塵の流れをシミレーショ
ンしたときの説明図である。

【図５】プッシュプル方式において、プル装置の大きさ
によって粉塵の流れをシミレーションしたときの説明図
である。

【図６】プルのみの場合の粉塵の流れをシミレーション
したときの説明図である。

【図７】設計をするとき使う、シミレーションのプロセ
スの説明図である。

【図８】実際に装置設計したときの、粉塵の流れをシミ
レーションしたときの説明図である。

【符号の説明】

１ プッシュ装置 ２ ダストボックス ２−１ 上部吸塵口 ２−２ 下部吸塵口 ３ 集塵機 ４ ダクト ５ ブース ６ 粉塵受け

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プッシュプル式集塵において、粗大粉塵も
   微細粉塵と同じ集塵機で集塵できるように、集塵口を主
   として微細粉塵用吸塵口と、ダンパー機能を前または後
   に有する主として粗大粉塵用吸塵口とに区別して設置
   し、かつ集塵機本体のろ過負担を軽減するためのダスト
   ボックスをこれらの吸塵口と集塵機との間に設けたこと
   を特徴とするプッシュプル集塵装置。
2. 【請求項２】プッシュプル式集塵において、電算機によ
   る流体解析手法を用い、プッシュ装置およびプル装置の
   能力、配置の組み合わせを適正に決めたプッシュプル集
   塵装置。