JP2011011109A - オイルミストコレクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】 工作機械向けのオイルミストコレクタ1において、ゼロエミッションでオイルミストを効率良く除去する。
【解決手段】 オイルミストコレクタ1は、工作機械からオイルミスト混入気体をサイクロン室20に取り込み、サイクロン効果により比較的大きいオイルミストや切り屑を捕捉し、ドレイン口25aへ排出する。サイクロン出口管35がサイクロン室20と同心状に設けられ、その内壁に配置された接触材36により、オイルミストを接触させる。サイクロン出口管35の出口には、バッフルプレート44が正対しており、サイクロン出口管35の外周に寄り切れずに上昇してくるオイルミストを接触させる。バッフルプレート44の下流には、さらに細長体を並行に配置したメカニカルフィルタ46が配置され、メカニカルフィルタ46を通過させることによりオイルミスト混入気体を浄化する。最下流にはサイクロン室20を負圧にしてオイルミスト混入気体を吸い込むファン61が設けられる。
【選択図】図2
【解決手段】 オイルミストコレクタ1は、工作機械からオイルミスト混入気体をサイクロン室20に取り込み、サイクロン効果により比較的大きいオイルミストや切り屑を捕捉し、ドレイン口25aへ排出する。サイクロン出口管35がサイクロン室20と同心状に設けられ、その内壁に配置された接触材36により、オイルミストを接触させる。サイクロン出口管35の出口には、バッフルプレート44が正対しており、サイクロン出口管35の外周に寄り切れずに上昇してくるオイルミストを接触させる。バッフルプレート44の下流には、さらに細長体を並行に配置したメカニカルフィルタ46が配置され、メカニカルフィルタ46を通過させることによりオイルミスト混入気体を浄化する。最下流にはサイクロン室20を負圧にしてオイルミスト混入気体を吸い込むファン61が設けられる。
【選択図】図2
Description
本発明は、微小なオイルミストを分離するのに適したオイルミストコレクタに関する。
工作機械による加工に伴い発生するオイルミスト対策として、フィルタ(不織布)にてろ過してオイルミストを回収するオイルミストコレクタが広く使用されてきた。フィルタタイプのオイルミストコレクタは比較的安価、コンパクトなどのメリットがあるが、フィルタが目詰まりすると風量が低下する、メンテナンスを行うとフィルタの廃棄物が生じるなどのデメリットがあった。
フィルタによる濾過を行わず、遠心力、慣性力などの作用を利用してオイルミストを捕捉する“フィルタレスオイルミストコレクタ”も一部市場に出回ったが、従来のフィルタタイプのオイルミストコレクタより捕捉効率が低く、工場環境改善の目的にかなっていなかった。
フィルタを用いないオイルミストコレクタとして電気集塵を利用したものもあるが、フィルタタイプの物に比べるとコストが高く、また、装置サイズも比較的大きくなっている。メンテナンスを行うに際しても、電極を取外し、超音波洗浄機にかける等、放電部の専門知識も必要になる。
工作機械のオイルミストコレクタではないが、車載エンジンのピストンとシリンダーのごくわずかなすき間から漏れだしてエンジンのクランクルームに侵入する未燃焼ガス(ブローバイスガス)を処理するオイルミストコレクタとして、サイクロン効果によりオイルミスト混入気体から粒径の大きな粒子を除去し、サイクロン中央の排出管の出口に設けられたバッフルプレートに排出気体を衝突させてオイルミストを捕集するものが例えば特許文献1に記載されている。
また、同様にブローバイガスを処理するオイルミストコレクタとして、特許文献2には、サイクロン中央の排出管の内壁に捕集体を貼り付けてオイルミストを捕集し、本体下方のオイル受け部に収容する技術が記載されている。
特許文献1及び2は、ブローバイガスからオイルミストを除去する技術として効果的である。濾過されたブローバイガスは、エンジンピストンにより吸気され、再度燃料と混合されてエンジンで燃焼されることになる。一方、工作機械においては、浄化された後のオイルミスト混合気体は大気中に排出されるため、オイルミストが残存すると、工場環境に大きく影響するものとなる。
本発明の目的は、大気中に拡散される排出気体からオイルミストを低濃度にまで除去し、また、交換すべき消耗品を無くし、ゼロエミッションの工場目標の達成に資するオイルミストコレクタを提供する事にある。
上記課題を解決するために本発明は、工作機械からオイルミスト混入気体が周壁に沿って進入するように、上部に吸込口が設けられ、下部にドレイン口が設けられたサイクロン室と、前記サイクロン室と同心状に設けられ、前記サイクロン室内の気体をサイクロン室の外へ案内するサイクロン出口管と、前記サイクロン出口管の内壁全周に渡り配置された接触材と、前記サイクロン出口管の出口に正対し、前記サイクロン出口管の管径よりも大きいバッフルプレートと、前記サイクロン出口管に正対した前記バッフルプレートの面に配置された接触材と、前記バッフルプレートの下流に配置され前記サイクロン室を負圧にして前記オイルミスト混入気体を前記吸込口から吸い込み排出するファンとを有することを特徴とする。
以下、図面を用いて本実施のオイルミストコレクタ1を説明する。
図1において、オイルミストコレクタ1は、オイルミスト混入気体が流入する流入管10と、旋回流を発生するサイクロン室20と、サイクロン室20の下部にあるドレイン口25aに連結された収容管25bと、収容管25b内を液密に保つための水、油などの液体を溜めるドレイン受け30と、サイクロン室20からの排気のミストを捕捉するフィルタ室40と、サイクロン室20内を負圧にしてオイルミスト混入気体を能動的に吸引するファンモータ60と、オイルミストコレクタ1の天井面に設けられた清浄空気の排気口62を有している。
図1において、オイルミストコレクタ1は、オイルミスト混入気体が流入する流入管10と、旋回流を発生するサイクロン室20と、サイクロン室20の下部にあるドレイン口25aに連結された収容管25bと、収容管25b内を液密に保つための水、油などの液体を溜めるドレイン受け30と、サイクロン室20からの排気のミストを捕捉するフィルタ室40と、サイクロン室20内を負圧にしてオイルミスト混入気体を能動的に吸引するファンモータ60と、オイルミストコレクタ1の天井面に設けられた清浄空気の排気口62を有している。
図2は、図1のX−X断面図である。サイクロン室20は、円筒部21とこれに続く円錐状のホッパー22とからなっており、流入管10は円筒部21に対して、円筒部21周壁に沿ってオイルミスト混入気体が進入するように吸込口11を当該円筒の中心をはずして開口している。円筒部21には、同心状にサイクロン出口管35が設けられており、フィルタ室40へオイルミスト混入気体を案内する。サイクロン出口管35の内壁には、全周に渡り接触材36が配置されている。
ホッパー22の下部には収容管25bが連結されている。また、ホッパー22の中央部には上を頂点とした円錐状の気流反転板23が設けられている。気流反転板23の形状は円錐状に限らず、円板形状、円板中央に穴を開けたドーナツ型、逆円錐でも良い。
収容管25bの下部先端は、ドレイン受け30に連結されており、ドレイン受け30内には収容管25bの開口が浸かるように、水wがためられる(図2B参照)。ドレイン受け30内には、沈殿する切り屑等のスラッジを収容するドレイン受けバケット31が沈められている。また、ドレイン受け30の横壁には、ドレイン受け30内のドレインをオーバーフローさせるオーバーフロー口32が設けられている。収容管25bは、ファンモータ60による吸引により、ドレイン受け30内の水wが吸い上げられてもホッパー22まで到達しないように長さが設定されている。
フィルタ室40は、隔壁45により室内を上下2つのフィルタスペース41、42に分離されている。下側のフィルタスペース42においては、サイクロン出口管35の出口に対面するように、サイクロン出口管35の出口管径よりも大きいバッフルプレート44が設けられている。バッフルプレート44のサイクロン出口管35側の面には、接触材43が設けられている。隔壁45は、フィルタ室40を斜めに分割しており、中央にメカニカルフィルタ46が設けられている。フィルタ室40の上側のフィルタスペース41には、ファンモータ60により駆動されるファン61が設けられ、浄化された清浄空気を排気口62へ排出する。ファン61が最下流に配置されることにより、ミストによるファンの汚れ、切屑等のダストによる磨耗、ダストの付着によるファンのアンバランス等の影響が最小化される。
サイクロン出口管35及びバッフルプレート44に設けられる接触材36、43としては、線径は45μm、かさ密度0.2g/cm3 の不織布を使用した。
図3は、隔壁45とメカニカルフィルタ46を示す図である。隔壁45には、上側フィルタスペース41から下側フィルタスペース42に連通する開口59が設けられ、リム47aを有するフィルタ枠47が開口59周囲に設けられている。また、一対の棒金具48の両端には、締結具(キャッチクリップ)49が設けられており、一方、隔壁45側には、これに対応して締結具57が設けられており、互いに連結するようになっている。メカニカルフィルタ46は、長方形状の多数のフィルタ要素50(50a、50b、50c、50d)からなっており、フィルタ要素50を多数枚積層し、フィルタ枠47内に挿入し、枠状のフィルタ押え58を介して棒金具48により、フィルタ枠47内のリム47aに押し付けられて固定される。図4にフィルタ要素50がフィルタ枠47に固定された様子を示す。
図5にフィルタ要素50を示す。図5Aは、フィルタ要素50の平面図、図5Bは側面図である。フィルタ要素50は、金属、合成樹脂等の円柱(又はパイプ)からなる棒状体51を並行に多数並べ、糸、紐又は帯のような柔軟性を有する線状体52、53を用いて、棒状体51の両端を互いに結束している。結束する位置は、棒状体の中央位置を追加しても良い。線状体52、53の厚さは、棒状体51の直径よりも小さく、棒状体51は線状体52、53の厚さを隔てて、互いに並行に整列された状態となる。図5では、フィルタ要素50、糸又は紐で結束する場合の例を示している。2本の線状体52、53を交互に棒状体51の上下に順に這わせる。図6は、帯で結束した場合を示している。帯で結束する場合も、糸又は紐で結束する場合と同様に、2本の帯を交互に棒状体51の上下に順に這わせるとしても良いが、図6に示す例においては、細長い帯の両端を残して中央に切り込みを入れ、こうして得られた左右の帯54、55を交互に棒状体51の上下に順に這わせている。この他に、細長い帯の片端のみを残して中央に切り込みを入れ、棒状体51を取り付け、切り込みを入れた端を結束しても良いし、二本の帯の両側を結束しても良い。
このように結束されたフィルタ要素50は、所謂玉スダレの状態であり、棒状体51の間が柔軟に連結されているため、屈曲自在である。このため、フィルタ要素50を1つずつ取り外し可能であり、かつ洗浄する際に、棒状体51同士の間に対しても、屈曲させて表面に露出させ容易に洗浄できるようになる。
フィルタ要素50をフィルタ枠47に取り付けする際には、各フィルタ要素50の棒状体51が同一方向となるように層状に重ね合わす。重なり合うフィルタ要素50同士の間隔が線状体52、53(又は54、55)の厚さ程度のものとなり(結束位置が重なるときは、その2倍程度)、かつ棒状体51の外形が円状となっているため、下層のフィルタ要素50の棒状体51の間に上層の棒状体51が重なるり千鳥状となる。図4Bにフィルタ要素50a、50b、50c、50dが重ねられた様子を示す。下層から上層に至るフィルタ要素50には、線状体52、53の厚さに相当する隙間が連通する。図4B中、aとして連通した隙間をオイルミスト混合気体が流れる様子を示している。この連通した隙間により、オイルミストの粒子を捕捉するラビリンスを構成する。
図4Cを参照し、オイルミスト混入気体の流入側に配置されるフィルタ要素50c、50bの線状体52a、53a、52b、53bは互いに重なるように配置し、流出側のフィルタ要素50bと50aの線状体52b、53b、52c、53cは互いに重ならないように配置すると、流入側から流出側に掛けて隙間幅に粗密を持ったメカニカルフィルタを作る事が出来る。例えば、流入側から流出側に向けて順次密になるよう配置すると、メカニカルフィルタによる圧力損失を小さくできる。隙間密度が流入側から流出側に掛けて均一に密であると流入側がすぐに汚れるが、流入側から流出側に掛けて粗から密に変化させると汚れをフィルタ内に分散することが出来る為、メンテナンスの延長が図れる。
隔壁45は、フィルタ室40を斜めに区分するものであるが、これは、メカニカルフィルタ46をフィルタ室40に取り付けた際に、棒状体51の両端部に高低差を設けるためである。この高低差により、フィルタ要素50により捕捉されたオイルミストは、集積し重力によりフィルタ室40の下側のフィルタスペース42に落下する。この自浄作用により、メンテナンスにおいてメカニカルフィルタ46を洗浄する期間を長くすることができる。
以上のように構成したオイルミストコレクタ1においては、工作機械からオイルミスト混合気体が、流入管10からサイクロン室20内に流入し、円筒部21とサイクロン出口管35との間の空間やホッパー22内を旋回する。サイクロン効果により、オイルミスト混合気体に含まれる微細な切り屑及び粒径の大きなオイルミストは、遠心力によりサイクロン室20の内壁に沿って旋回し、壁に衝突して凝縮する。そして、サイクロン室20の内壁を伝って落下し、収容管25b内に回収される。一方、より微小な粒子は、気流反転板23によりサイクロン出口管35内に流入する。
図7Aに示すように、サイクロン出口管35に流入したオイルミスト混合気体は、サイクロン出口管35内を螺旋状に旋回して上方に進行する。この周辺部分を螺旋状に旋回するオイルミストsは、サイクロン出口管35の管壁に配置された接触材36に接触し付着する。
一方、サイクロン出口管35の接触材36にまで寄り切らなかったオイルミストvは、サイクロン出口管35内を上昇し、バッフルプレート44に衝突し接触材43に付着する。バッフルプレート44に衝突した混合気体は、その外周に回り込んで上昇し、メカニカルフィルタ46を通過する。
図7Bは、サイクロン出口管35内に接触材36を設けずに、バッフルプレート44のみを用いた場合を示している。この場合、気流中心部のオイルミストvは、バッフルプレート44に衝突し接触材43に付着する。一方、サイクロン出口管35の管壁を旋回する気流はそのまま上昇するが、バッフルプレート44に衝突し辛く、オイルミストを捕捉し得ない。逆に図7Cに示すように、バッフルプレート44が無いと、サイクロン出口管35の管壁に寄らないオイルミストvは、そのまま上昇し捕捉できない。図7Aのように、サイクロン出口管35内に設けた接触材36と、バッフルプレート44に設けた接触材43とを組み合わせることにより、夫々が捕捉し難いオイルミストを協働して捕捉することが出来る
メカニカルフィルタ46では、棒状体51の隙間に形成されたラビリンスによりオイルミストが捕捉される。
図8は、メカニカルフィルタ46の他の実施例を示す一部断面図である。このメカニカルフィルタ46は、先の実施例における棒状体51のような細長部材を配列する代わりに、断面V字状の金属の細長の板状体56を、互いのV字先端を同一方向に合わせて、互いに重なるように並べた物である。先の棒状体51とは、フィルタが細長部材を一方向に並行に配置し、細長部材の間にラビリンスを構成する点で共通している。図8のメカニカルフィルタも、隣り合う板状体56のV字の表裏面の互い間隔により、オイルミスト混合気体が通過する狭い経路を形成してオイルミストを捕捉する。図中、bとしてオイルミスト混合気体が通過する経路を示している。板状体56を並べる方向は、先の実施例と同様に、板状体56の両端部に高低差を設けられるように並べる。この実施例によれば、メカニカルフィルタ46の自浄効果が期待できる、一方、先の実施例と比較して、板状体56の配列関係は堅く固定的であるために柔軟性が低く、メンテナンス時の洗浄がやや難しい。
上記構成によれば、サイクロン出口管35内への接触材36の配置、サイクロン出口管35の出口へのバッフルプレート44の配置、後段のメカニカルフィルタ46の配置により、遠心力、慣性力を用いて高い捕捉効率を有するオイルミストコレクタ1を、安価且つ、コンパクトに構成することができる。
棒状体51を紐、又は帯により等間隔に結束することにより、屈曲自在なフィルタ要素50とすることが出来、分解組立が簡単で且つ、洗浄し易い構造とする事ができる。また、棒状体51の間隔の距離を線状体により簡易な構造で均一にすることができ、捕捉性能も安定させることができる。
また、メカニカルフィルタ46を、それを構成する棒状体51、板状体56の両端部に高低差を設けられるように並べているので、自浄作用によりメンテナンスの周期を長くできる。また、メカニカルフィルタ46は、洗浄して再生可能なものである。ゼロエミッションの達成に効果がある。
接触材36、43は、オイルミスト混合気体が通過する経路を妨げるのもではないので、接触材36、43にオイルミストが捕捉されていっても、目詰まりにより、オイルミスト混合気体の通過を妨げて風量を低下させるものではない。これらの接触材36、43は、オイルミスト混合気体に接触してオイルミストを捕捉するものであって、オイルミストの蓄積による捕捉性能の劣化が少なく、所謂フィルタのように目詰まり交換を考慮しなくて良いためメンテナンス周期を長くすることができる。
10:流入管
20:サイクロン室
25:収容管
30:ドレイン受け
35:サイクロン出口管
36、43:接触材
40:フィルタ室
44:バッフルプレート
46:メカニカルフィルタ
50:フィルタ要素
60:ファンモータ
62:排気口
20:サイクロン室
25:収容管
30:ドレイン受け
35:サイクロン出口管
36、43:接触材
40:フィルタ室
44:バッフルプレート
46:メカニカルフィルタ
50:フィルタ要素
60:ファンモータ
62:排気口
Claims (4)
- 工作機械からオイルミスト混入気体が周壁に沿って進入するように、上部に吸込口が設けられ、下部にドレイン口が設けられたサイクロン室と、
前記サイクロン室と同心状に設けられ、前記サイクロン室内の気体をサイクロン室の外へ案内するサイクロン出口管と、
前記サイクロン出口管の内壁に配置された接触材と、
前記サイクロン出口管の出口に正対し、前記サイクロン出口管の管径よりも大きいバッフルプレートと、
前記サイクロン出口管に正対した前記バッフルプレートの面に配置された接触材と、
前記バッフルプレートの下流に配置され前記サイクロン室を負圧にして前記オイルミスト混入気体を前記吸込口から吸い込み排出するファンとを有することを特徴とするオイルミストコレクタ。 - 請求項1のオイルミストコレクタにおいて、細長部材を一方向に並行に配置し、細長部材の間にラビリンスを構成したメカニカルフィルタを、前記ファンと前記バッフルプレートとの間に配置し、前記バッフルプレートを経由したオイルミスト混入気体を、前記メカニカルフィルタのラビリンスを通過させることを特徴とするオイルミストコレクタ。
- 請求項2のオイルミストコレクタにおいて、前記メカニカルフィルタは、外周を円とする細長部材を並行に並べて、線状体で複数個所を互に結束した複数のフィルタ要素を、互いの細長部材の方向を揃えて重ね合わせて、前記線状体の厚みにより前記ラビリンスの間隔を設けたものであることを特徴とするオイルミストコレクタ。
- 請求項2のオイルミストコレクタにおいて、前記メカニカルフィルタは、断面V字状の板状の細長部材を、互いのV字先端を同一方向に合わせて、互いに重なるように配列したフィルタであることを特徴としたオイルミストコレクタ。
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