JP3177816U - オイルミストコレクタ - Google Patents

Abstract

【課題】ゼロエミッションでオイルミストを効率良く除去する工作機械向けのオイルミストコレクタを提供する。
【解決手段】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内に流入し旋回する。微細な切り屑及び粒径の大きなオイルミストは、遠心力により凝縮し、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内に流入し、螺旋状に旋回して上方に進行する。その後、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、又は、バッフルプレート４４に衝突し、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。
【選択図】図２

Description

本考案は、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。

特開2001-246216号公報 特開平9-177529号公報

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。

本考案の目的は、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考案は、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。

本実施例のオイルミストコレクタ１の斜視図である。 オイルミストコレクタ１の一部破断図である。 メカニカルフィルタ４６の構成図である。 メカニカルフィルタ４６が隔壁４５に設定された状態を示す図である。 フィルタ要素５０を示す図である。 他のフィルタ要素５０を示す図である。 オイルミスト混合気体の流れる状態を示す説明図である。 他のメカニカルフィルタ４６を示す図である。

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

Claims (4)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。