JP2009006221A

JP2009006221A - 集塵装置

Info

Publication number: JP2009006221A
Application number: JP2007168430A
Authority: JP
Inventors: Komei Yokoi; 康名横井; Toshiaki Kato; 利明加藤; Masashi Takeda; 昌史竹田; Yoshinobu Ito; 義展伊藤; Ikuto Yokoi; 郁人横井
Original assignee: Anlet Co Ltd
Current assignee: Anlet Co Ltd
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2009-01-15

Abstract

【課題】アーク溶接作業時に発生するヒューム、金属又はプラスチックの切削加工や研磨加工時に発生するドライな性状の粉塵類の捕集に適する集塵装置を提供すること。
【解決手段】溶接により生ずるヒューム、粉塵類を捕集する捕集ユニットと、捕集ユニットを通過した空気を外部へ排出するルーツ式ブロワとから構成された集塵装置において、捕集ユニット１０は、モータ装置２３の回転軸２６に所定粗さの不織布からなるフィルタ材を用いた回転式フィルタ３１を取付け、回転式フィルタにより濾過された空気をルーツ式ブロワの吸入側へ排出させるように設け、捕集ユニットのケース内に配置したエアブローノズル５１に、エアー供給手段により捕集ユニットの吸込み空気量に対して３０〜３５％の空気量の圧力エアーを供給するように設け、エアブローノズル５１から回転式フィルタ３１の外周面に圧力エアーを常に吹き付けて同フィルタを清掃するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、アーク溶接作業時に発生するヒューム、金属又はプラスチックの切削加工や研磨加工時に発生する比較的油分や水分の少ないドライな性状の粉塵類を対象とする集塵装置に関する。

従来の集塵装置については、フィルタ方式、衝突板付水洗方式、電気集塵方式等の各種構造のものが知られている。例えば、特許文献１には、モータで駆動回転するファンの吸引力により塵を吸い込む吸引駆動部と、その吸引駆動部に垂直状に連結されたサイレンサ部と、そのサイレンサ部に直交する方向の上部に上袋を、その下部に集塵袋が装着されるサイクロン部を設け、吸引駆動部を固定する本体ベースと、集塵袋を載置する集塵台とを別体に構成した集塵機が開示されている。この集塵機は、集塵袋を集塵台に載せたまま搬出することができる利便性を有するが、上袋と集塵袋とを上下に配置する構造のために装置の高さが大きくなり、使用場所に制限を受けることがある。

一般的なフィルタ式集塵装置では、メッシュ０．１μｍ〜０．５μｍのフィルタを用いているが、目詰まりを生じやすい。そこで、圧力エアーをフィルタの捕集面に噴射させることにより捕集面に付着した粉塵を除去する方法が開発されている。

特許文献２には、「ヒューム回収機におけるフィルタ洗浄装置」が記載されている。この装置は、本件出願人に係るものであり、ルーツ式ブロワによる逆回転運転による発生する空気によってフィルタの内方に配置された回転ノズルを回転させつつ同フィルタの捕集面の裏側に圧力エアーを噴出させることによりフィルタを洗浄する構成（いわゆる、「逆洗」）とされている。ところが、ヒュームの種類によっては、逆洗時に回収機内の空気を大気側に放出させる放出口に設けられる逆止弁の周囲にヒュームが付着することがあり、これがルーツ式ブロワの逆回転運転時に作業者側へ噴出するという不都合が生じていた。
特開平１１―３３３２３２号公報特許第３３１６４７６号公報

本発明の目的は、アーク溶接作業時に発生するヒューム、金属又はプラスチックの切削加工や研磨加工時に発生するドライな性状の粉塵類の捕集に適する集塵装置を提供することにある。

前記目的を達成するために請求項１に記載した発明は、溶接により生ずるヒューム、粉塵類を周囲の空気と一緒に吸引して捕集する捕集ユニットと、その捕集ユニットのケース内を負圧にすると共に当該ユニットを通過した空気を外部へ排出するルーツ式ブロワとから構成された集塵装置において、
前記捕集ユニットは、前記ケース内に臨むように配置したモータ装置の回転軸に、所定粗さの不織布を用いたフィルタ材を多数の空気通過口を備えた筒体の外周部に装着した回転式フィルタを取付け、その回転式フィルタをモータ装置により所定の回転速度で回転可能に設け、前記回転式フィルタにより濾過された空気が前記ルーツ式ブロワの吸入側へ排出されるように設け、前記ケース内に配置したエアブローノズルに、エアー供給手段により前記捕集ユニットの吸込み空気量に対して３０〜３５％の空気量の圧力エアーを供給するように設け、そのエアブローノズルから前記回転式フィルタの外周面に圧力エアーを常に吹き付けて同フィルタを清掃するように構成したことを特徴とするものである。

同様の目的を達成するために請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の集塵装置において、
前記ヒューム、粉塵類に水分や油分を含んでいる場合には、前記集塵ユニットの吸込み空気量を約５０〜６０％とし、エアブロー用空気量についても少なくした吸込み空気量の５０％程度とするように構成したことを特徴とするものである。

（請求項１の発明）
この集塵装置は、回転式フィルタを用いた捕集ユニットとルーツ式ブロワとをコンパクトに組み合わせた構成により、アーク溶接作業時に発生するヒューム、金属又はプラスチックの切削加工や研磨加工時に発生するドライな性状の粉塵類の捕集を効率良く行なうことができる。さらに、エアブローノズルから回転式フィルタに圧力エアーを常に吹き付けることにより、同フィルタを良好な状態に維持することができる。従来の集塵装置では、ルーツ式ブロワを逆回転させることによりエアブロー用エアーを得るために捕集作業を中断しなければならなかった。これに対し、本発明装置では、常時回転式フィルタをエアブローする構成としているため捕集作業を連続して行なうことが可能となる。また、逆洗による圧力エアーを利用して回転式フィルタを清掃する構造ではないため、配管内に付着するヒュームが作業者側へ噴出するという不都合が生じない。

（請求項２の発明）
この集塵装置は、集塵ユニットの吸込み空気量を約５０〜６０％とし、エアブロー用空気量についても少なくした吸込み空気量の５０％程度とすることにより、水分や油分を含んだヒューム、粉塵類の捕集を効率良く行なうことができる。

以下に、本発明の最良の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る第１実施形態の集塵装置の捕集ユニットの説明図、図２は捕集ユニットの縦断正面図、図３は第１実施形態の集塵装置をドライヒュームの捕集に使用する場合の説明図、図４は第１実施形態の集塵装置をドライ粉塵の捕集に使用する場合の説明図、図５は本発明に係る第２実施形態の集塵装置の概要図である。

（実施形態例１）
本発明に係る第１実施形態の集塵装置Ａは、アーク溶接作業時に発生するヒューム、金属又はプラスチックの切削加工や研磨加工時に発生するドライな性状の粉塵等を周囲の空気と一緒に吸引して捕集する捕集ユニット１０と、捕集ユニット１０のケース１１内を負圧にすると共に当該ユニット１０を通過した空気を外部へ排出するルーツ式ブロワ（図示せず）とから構成されている。

図１において、捕集ユニット１０のケース１１は、円筒形ケース本体１２と、流出口１６を備えたエンドカバー１５及びハウジング１９とから構成されている。エンドカバー１５は、ケース本体１２の一方の開口端１２ａに取り付けられている。ハウジング１９は、ケース本体１２の他方の開口端１２ｂに取付けられている。ケース本体１２の胴部には、吸入管１を接続するための吸入口１３と粉塵排出管１４とが開設されている。

上記ハウジング１９の中心穴には、ケース本体１２側の内奥に環状シール２０とボールベアリング２１を順に装着し、これら環状シール２０とボールベアリング２１に後記モータ装置２３の出力軸たる回転軸２６の中間部分が挿入されている。

モータ装置２３のケーシング２４は、ハウジング１９の小径フランジ１９ｂに取付けられている。このモータ装置２３の回転軸２６は、ケーシング２４に内蔵されたボールベアリング２５と前記ボールベアリング２１とにより回転自由に支持されており、その先端部２６ａをケース１１内に臨むように配置されている。

３１は上記回転軸２６に着脱可能に設けられた回転式フィルタである。図２に示すように、このフィルタ３１は、多数の空気通過口３２ａを備えた筒体３２の外周に被着された案内部材３３の上に、円筒形状のフィルタ材３４を装着し、それら筒部材３２、案内部材３３及びフィルタ材３４の両端を面板３８，４０により挟持して回転軸２６に固定するように設けられている。

上記フィルタ材３４は、所定粗さの不織布により多数の襞３５がジグザグ状に連続して形成されている。フィルタ材３４の大きさは、外径２００〜５００ｍｍ、長さ２００〜５００ｍｍ程度である。上記フィルタ材３４の粗さについては、アーク溶接作業時に発生するドライヒュームの場合：メッシュ０．１〜０．３μｍ、金属又はプラスチックの切削加工や研磨加工時に発生するドライな性状の粉塵の場合：１〜３μｍ程度とする。

上記回転式フィルタ３１は、モータ装置２３により毎分１５０〜３００回転で駆動回転されるように設けられている。

面板４０は、中心部の裏側に形成された軸筒４１を回転軸２６に挿入してボルト４４を締め付けることにより当該回転軸２６に固定されている。その軸筒４１の周囲には、図２に示すように、４個の穴４２が設けられている。また、面板４０の中心部の表側に形成された円筒部４３は、前記エンドカバー１５の大径孔１５ａにほぼ接触状に設けられている。大径孔１５ａには複数個の環状溝１７が形成されており、その環状溝１７と円筒部４３の外周面とによりラビリンスシールが形成される。

上記粉塵排出管１４には、回転式フィルタ３１から除去される粉塵類を回収するための回収タンク（図示せず）を着脱可能に設ける。

５１は回転式フィルタ３１の外側上方に配置されたエアブローノズルである。エアブローノズル５１には、数個の吹出し口５２を設け、圧力エアーの供給口５１ａには、図示しないエアー供給手段に接続される供給ホース５３が連結される。

エアー供給手段は、捕集ユニット１０に用いるルーツ式ブロワと別途に設ける小形のルーツ式ブロワ又は工場で使用される圧力エアーを減圧して使用する。ただし、エアー供給手段の空気量は、捕集ユニット１０の吸込み空気量に対して約３０〜３５％とする。

上記捕集ユニット１０の流出口１６には、吸引管５６を介してルーツ式ブロワ（図示せず）の吸込み側を接続する。
以上により、本発明に係る第１実施形態の集塵装置Ａが構成される。

つぎに、本発明に係る第１実施形態の集塵装置Ａの作用について述べる。
（１）例えば、図３に示すように、架台６１にセットされたワーク６２にアーク溶接を行なうと、ドライヒュームｈが発生したとする。
（２）集塵装置Ａでは、ルーツ式ブロワの運転により捕集ユニット１０と吸入管５５内が負圧に保持され、その負圧作用によって（１）で発生したドライヒュームｈは周囲の空気と一緒に吸入管５５を通って捕集ユニット１０に流入する。
（３）捕集ユニット１０では、モータ装置２３により回転式フィルタ３１が毎分１５０〜３００回転の範囲内で回転制御される。しかして、ケース１１内に吸引された空気に含まれるドライヒュームｈは、回転式フィルタ３１により分離除去される。
（４）回転式フィルタ３１により分離除去されたドライヒュームｈは、粉塵排出管１４から回収タンクに溜まる。
（５）捕集ユニット１０により浄化された空気は、吸引管５６、ルーツ式ブロワを通って外部へ排出される。

他方、エアブローノズル５１の吹出し口５２からは圧力エアーを常に噴出しており、その圧力エアーによって回転式フィルタ３１は常時清掃される。

また、本発明に係る第１実施形態の集塵装置ＡをマシニングセンタＭＣの加工室７０において発生するドライな性状の粉塵の捕集に適用する場合を図４に示す。

マシニングセンタＭＣについては、ベッド６５に前後方向に移動自在に設けられたコラム６６に、上下及び左右方向に自動位置制御されるスピンドルヘッド６７を設け、スピンドルヘッド６７により回転自由に支持される主軸にドリル等の切削工具６８が装着されている。ベッド６５に載ったテーブル６９には、被加工物ｗがセットされている。内部をほぼ密閉状に設けられる加工室７０には、開閉扉７１を備えている。７２は加工室７０内に粉塵類を吸引するためのフード７３を臨ませた吸入管である。

なお、この場合における集塵装置Ａの作用については、上述したアーク溶接作業時に発生するドライヒュームの捕集作用に準ずるので、説明を省略する。

（実施形態例２）
本発明に係る第２実施形態の集塵装置Ｂは、捕集ユニット８２と、捕集ユニット８２の吸入側を負圧状態として同捕集ユニットを通過した空気を外部へ排出させるルーツ式ブロワ１３０とから構成されており、アーク溶接作業時に発生するヒューム、金属又はプラスチックの切削加工や研磨加工時に発生するドライな性状の粉塵類の捕集に適する。

図５において、捕集ユニット８２のケーシング８３は、下方に排気口８４を形成し、その側部に穴８５が形成されており、その底部８３ａを架台８１に固定されている。回転式フィルタを収めるケース８６の胴部には、吸入口８７と粉塵排出口８８を開設している。ケース８６は、右方の開口端８６ａをケーシング８３の穴８５に連通させた状態で当該ケーシング８３の側部に固定されている。ケース８６の左方の開口端８６ｂには、エンドカバー８９を取付けている。

ケーシング８３の取付け座８３ｂには、モータ装置９５を取り付けている。その取付け座８３ｂの中心部に形成された段付穴８３ｃには、環状シール９１とボールベアリング９２とが順に装着されている。モータ装置９５の出力軸９８は、モータ本体９６の後部に内蔵されたボールベアリング９７と前記ボールベアリング９２とにより回転自由に支持されている。

ケーシング８３内に臨むように配置された出力軸９８の先端部には、正面に吸込口１０３を備えたフィルタホルダー１０２のボス１０２ａを挿入してナット１０４を螺着することにより同ホルダー１０２を固定している。フィルタホルダー１０２の胴部には、複数の透孔１０５を形成すると共にシール用環状溝１０６が形成されている。フィルタホルダー１０２の吸込口１０３には、回転式フィルタ１１０の筒体１１１のフランジ１１１ａをボルト１０９により締付け固定している。

回転式フィルタ１１０は、多数の空気通過孔１１２を形成した筒体１１１の外周部に、金網製のフィルタ補強材（図示せず）を介して多数の襞がジグザグ状に連続して形成されたフィルタ材１１５を装着している。フィルタ材１１５の両端には、面板１１６，１１７が夫々あてがわれてそれらを接着剤により固定している。１１８は一方の面板１１７にあてがわれてボルト１１９により筒体１１１に固定された押え板である。

図５に示すフィルタ材１１５については、第１実施形態の集塵装置Ａのフィルタ材３４と同じものを用いる。

上記回転式フィルタ１１０は、モータ装置９５により毎分１５０〜３００回転で駆動回転されるように設けられている。

１２１は回転式フィルタ１１０の外側上方に配置されたエアブローノズルである。エアブローノズル１２１には、数個の吹出し口１２２を設け、圧力エアーの供給口１２１ａには、エアー供給手段に接続される供給ホース１２３が連結される。

エアー供給手段は、捕集ユニット８２に用いるルーツ式ブロワ１３０とは別途に架台８１に配設される小形のルーツ式ブロワ１２５とする。なお、第２ルーツ式ブロワ１２５に代えて工場で使用される圧力エアーを減圧して使用してもよい。ただし、エアー供給手段の空気量は、捕集ユニット８２の吸込み空気量に対して約３０〜３５％とし、圧力は約２０〜３０ｋＰａとする。

上記粉塵排出口８８には、捕集ユニット８２から除去される粉塵等を回収するためのキャスタを備えたタンク１２７を着脱可能に設ける。また、捕集ユニット８２の排気口８４には、３葉形式のルーツ式ブロワ１３０の吸込み側を接続する。この実施形態では、ルーツ式ブロワ１３０の吸気部１３１がケーシング８３と一体に設けられているが、これに限定されない。１３２はルーツ式ブロワ１３０の排気側に連結されたサイレンサである。
以上により、本発明に係る第２実施形態の集塵装置Ｂが構成される。

なお、第２実施形態の集塵装置Ｂをアーク溶接時に発生するドライヒューム等の捕集に適用した場合の作用については、前述した第１実施形態の集塵装置Ａの作用に準ずるので、説明を省略する。

なお、集塵対象の粉塵に水分や油分を含んでいる場合には、第１実施形態の集塵装置Ａ及び第２実施形態の集塵装置Ｂの吸込み空気量についてはドライ粉塵の場合の約５０〜６０％とする。また、エアブロー用空気量についても少なくした吸込み空気量の５０％程度とするのが好ましい。

（実験１）
本発明に係る第１実施形態の集塵装置Ａについて、図３に示す場合のアーク溶接時に発生するドライヒュームを捕集する捕集性能と、捕集ユニット１０の吸入口１３からルーツ式ブロワの吸込み口の間における圧力損失（圧損）について、下記条件下で実験を行なった。その結果を図６のグラフに示す。

（集塵装置Ａ）
捕集ユニット
回転式フィルタ：フィルタ材化学合成不織布メッシュ０．３μｍ
回転数：３００ｒｐｍ
モータ装置の出力：０．４ｋｗ
ルーツ式ブロワ：口径６５ｍｍ×出力１．５ｋｗ
回転数：２０００ｒｐｍ
吸引空気量：２ｍ^３／分
エアブロー用ルーツ式ブロワ：口径３２ｍｍ×出力０．７５ｋｗ
回転数：２６００ｒｐｍ
吐出空気量：０．６５ｍ^３／分
捕集ユニット１０の吸入側のドライヒューム濃度：約１０ｍｇ／ｍ^３

実験の結果、ルーツ式ブロワの排気口におけるヒューム濃度は約０．０２ｍｇ／ｍ^３であり、良好な成績が得られた。圧損については、約−５ｋＰａであった。

（実験２）
本発明に係る第１実施形態の集塵装置Ａについて、図４に示す場合の加工室７０内で発生したドライ粉塵を捕集する捕集性能と、圧力損失について、下記条件下で実験を行なった。その結果を図６のグラフに示す。
捕集ユニット１０の吸入側の粉塵濃度：４ｍｇ／ｍ^３

実験の結果、ルーツ式ブロワの排気口における粉塵濃度は約０．０２ｍｇ／ｍ^３であり、良好な成績が得られた。圧損については、約−４ｋＰａであった。

本発明に係る第１実施形態の集塵装置の捕集ユニットの説明図捕集ユニットの縦断正面図第１実施形態の集塵装置をドライヒュームの捕集に使用する場合の説明図第１実施形態の集塵装置をドライ粉塵の捕集に使用する場合の説明図本発明に係る第２実施形態の集塵装置の概要図本発明の集塵装置における捕集性能と圧力損失の実験結果を示すグラフ

符号の説明

Ａ・・・本発明の第１実施形態の集塵装置
１０・・・捕集ユニット
１１・・・ケース
２３・・・モータ装置
２６・・・回転軸
３１・・・回転式フィルタ
３４・・・フィルタ材
５１・・・エアブローノズル
Ｂ・・・本発明の第２実施形態の集塵装置
８２・・・捕集ユニット
８６・・・ケース
９５・・・モータ装置
１１０・・・回転式フィルタ
１２１・・・エアブローノズル
１２５・・・ルーツ式ブロワ（エアー供給手段）
１３０・・・ルーツ式ブロワ

Claims

溶接により生ずるヒューム、粉塵類を周囲の空気と一緒に吸引して捕集する捕集ユニットと、その捕集ユニットのケース内を負圧にすると共に当該ユニットを通過した空気を外部へ排出するルーツ式ブロワとから構成された集塵装置において、
前記捕集ユニットは、前記ケース内に臨むように配置したモータ装置の回転軸に、所定粗さの不織布を用いたフィルタ材を多数の空気通過口を備えた筒体の外周部に装着した回転式フィルタを取付け、その回転式フィルタをモータ装置により所定の回転速度で回転可能に設け、前記回転式フィルタにより濾過された空気を前記ルーツ式ブロワの吸入側へ排出させるように設け、前記ケース内に配置したエアブローノズルに、エアー供給手段により前記捕集ユニットの吸込み空気量に対して３０〜３５％の空気量の圧力エアーを供給するように設け、そのエアブローノズルから前記回転式フィルタの外周面に圧力エアーを常に吹き付けて同フィルタを清掃するように構成したことを特徴とする集塵装置。
前記ヒューム、粉塵類に水分や油分を含んでいる場合には、前記集塵ユニットの吸込み空気量を約５０〜６０％とし、エアブロー用空気量についても少なくした吸込み空気量の５０％程度とするように構成したことを特徴とする請求項１に記載の集塵装置。