ミストコレクタ
【課題】空気中に含まれるミストの分離性能を高め、メンテナンスを不要とし得るミストコレクタを提供する。
【解決手段】円筒形状のケース体１２内には、電動モータ２１により回転駆動される多重回転筒体３１が設けられている。多重回転筒体３１は、それぞれ上下方向に伸びるとともに径方向にそれぞれ気流案内隙間３２を介して重ねられる複数の筒形分離板３３を有しており、気流案内隙間３２に下方に向けて流れる気流は旋回される。気流が旋回すると、気流中に含まれるミストは筒形分離板３３の内面に付着して気流によって下方に向けて移動し、筒形分離板３３の下端部から液滴となって径方向外方に向けて飛散し、ミストが除去された空気は、中央部に設けられた排気流路４６から外部に排出される。
【解決手段】円筒形状のケース体１２内には、電動モータ２１により回転駆動される多重回転筒体３１が設けられている。多重回転筒体３１は、それぞれ上下方向に伸びるとともに径方向にそれぞれ気流案内隙間３２を介して重ねられる複数の筒形分離板３３を有しており、気流案内隙間３２に下方に向けて流れる気流は旋回される。気流が旋回すると、気流中に含まれるミストは筒形分離板３３の内面に付着して気流によって下方に向けて移動し、筒形分離板３３の下端部から液滴となって径方向外方に向けて飛散し、ミストが除去された空気は、中央部に設けられた排気流路４６から外部に排出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中に含まれるオイル等の液体のミストを遠心力により空気と分離して除去するミストコレクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械部品などの被加工物を切削加工したり研削加工したりする際には、切削液や研削液を被加工物に供給して切削熱の除去及び切粉を除去する。加工後被加工物に付着した切粉は洗浄装置によって切粉等を洗浄除去する。この際加工装置や洗浄装置からは切削液や洗浄液が霧状の液滴、いわゆるミストとなって機械装置外に拡散して工場内環境を悪くしていた。その対策としてミストコレクタによってミストを吸引除去するようにしている。
【０００３】
ミストを除去するためのミストコレクタとしては、フィルターを使用するタイプが通常である。フィルターの形態としては、特許文献１に記載されるように、ケース内に固定された濾過板つまりフィルターにミストを含む空気を通過させるようにした固定フィルター式と、特許文献２に記載されるように、円筒形状の回転式フィルターがケース内に組み込まれた回転式フィルター式とがある。この回転フィルター式においては、回転駆動される円筒形状のフィルターに外側から空気を供給するようにし、濾過された空気はフィルターの内側から外部に排出されるようになっている。フィルターに代えて円盤型の回転ブラシを用いるようにした回転ブラシ式のミストコレクタが特許文献３に記載されている。回転ブラシ式においては、ノズルから冷却水や洗浄液を回転ブラシに吹き付けることにより、回転ブラシにミストや粉塵を付着させるとともに空気を冷却するようにしている。
【０００４】
フィルターを使用しないタイプとしては、特許文献４および特許文献５に記載されるように、ミストを含む気流を回転円板の表面に垂直に吹き付けるようにし、回転円板に衝突して付着したミストを遠心力により空気と分離するようにした遠心分離式のミストコレクタがある。
【０００５】
さらに、ミストコレクタには、ミストを帯電させるようにした電気集塵方式があり、通常の電気集塵方式においては電極にミストを付着させるようにしている。これに対し、特許文献６には、正電極と負電極とに高電圧を与えてコロナ放電を発生させ、両電極間にミストを含む空気を通過させることにより、ミストをクーロン力により凝集させるようにした電気集塵方式のミストコレクタが記載されている。このタイプの電気集塵方式においても、凝集された液滴を捕集するために、両電極の下流側にはフィルターが配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４３３３２号公報
【特許文献２】特開２００６−２８９２７２号公報
【特許文献３】特開２００６−１７５３１９号公報
【特許文献４】特開平９−１０５３９９号公報
【特許文献５】特開２００８−１１９６９４号公報
【特許文献６】特開平８−５２３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した固定式と回転式のいずれのタイプにおいてもフィルターを用いると、空気流にはフィルターの通気抵抗が加わるため、空気流を生成するファンの消費電力が電気集塵方式よりも大きくなる。しかも、フィルターが目詰まりして吸収限界を超えると、ミストが空気流に押し流されて下流側に再飛散してフィルターとしての機能を喪失することになるので、定期的にフィルターを交換したり、特許文献１に記載されるように目詰まりを除去するためにフィルターに洗浄水を吹き付けたりする必要がある。しかし、単にフィルターに洗浄液を吹き付けるだけではフィルターの目に詰まった細かい切粉などは除去することができず、自動洗浄によるメンテナンスフリーは困難である。回転式フィルターにおいては、フィルターに付着したミストはフィルターの遠心力によりフィルターの外側に飛散させるようにしているので、フィルターの目詰まりは、固定フィルター式よりも少なくすることができるが、遠心力ではフィルターに食い込んだ固形粒子等を完全に除去することが困難である。このためフィルターの目に食い込んだ固形粒子が回転バランスを崩しフィルターに振動が発生し、ベアリングを損傷する。
【０００８】
フィルターを使用しない回転ブラシ式のミストコレクタにおいては、回転ブラシにミストや粉塵を付着させるとともに空気を冷却するために、回転ブラシにはノズルから冷却水や洗浄液を吹き付ける必要があり、多量の冷却水や洗浄液を使用しなければならない。
【０００９】
特許文献４および特許文献５に記載される遠心分離式のミストコレクタにおいては、遠心分離室に工業用水やクーラント液などを供給することによって回転円板を洗浄することは可能であるが、このような構造では遠心分離の効果を充分引き出しているとは言えず、遠心力によって細かいミストを分離するには限界があるので、下流側にフィルターを設けて分離性能を確保している。このため、遠心分離式においてもフィルターのメンテナンスが必要となっている。
【００１０】
一方、集塵電極板にミストを付着させるようにした電気集塵方式のミストコレクタにおいては、集塵電極板にミストがタール状となって付着することになるので、それを取り除くのは容易ではなく、その取り除き作業は熟練した専門家によらなければならない。集塵電極板を自動的に洗浄するようにしたタイプもあるが、温水製造用のヒータや噴射用の洗浄ポンプが必要となり、このタイプのミストコレクタは高価となっている。しかも、特許文献６に記載されるように、コロナ放電によりミストを凝集させるようにした電気集塵方式においては、凝集された液滴を取り除くために、下流側にフィルターを配置する必要がある。
【００１１】
本発明の目的は、空気中に含まれるミストの分離性能を高めるミストコレクタを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、メンテナンスを不要とし得るミストコレクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のミストコレクタは、空気に含まれる液体のミストを除去するミストコレクタであって、上端部に設けられた流入口に連通する分離室が内部に形成され、上下方向に配置される円筒形状のケース体と、前記ケース体の上端部内に回転自在に装着され、前記ケース体に取り付けられた電動モータにより駆動される回転軸と、それぞれ上下方向に伸びるとともに気流案内隙間を介して径方向に重ねられて前記分離室の外周部に配置される複数の筒形分離板を備え、前記回転軸に連結されて前記気流案内隙間に下方に向けて流れる気流を旋回させて気流中に含まれるミストをそれぞれの前記筒形分離板の内面に付着させて下方に案内する多重回転筒体と、前記回転軸に連結され、前記流入口から流入した気流を前記多重回転筒体の前記気流案内隙間に気流を送り込むインペラと、前記ケース体の下端部に設けられ、前記多重回転筒体を通過してミストが分離された気流を外部に案内する内側の排気流路とミストが流入する外側のドレン室とに仕切る排出筒体とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明のミストコレクタは、前記筒形分離板の下端部を径方向内側の前記筒形分離板よりも径方向外側の前記筒形分離板を下方に向けて迫り出させ、前記筒形分離板の下端部から滴下したミストを径方向外方に隣り合う前記筒形分離板に飛散させるようにしたことを特徴とする。本発明のミストコレクタは、前記多重回転筒体の前記気流案内隙間内を通過して旋回しながら径方向内方に流れる空気のエネルギーを回収する複数のブレードを前記多重回転筒体の下流側に位置させて前記回転軸に連結することを特徴とする。
【００１５】
本発明のミストコレクタは、前記回転軸を回転自在に支持するホルダーを前記ケース体の天板に取り付け、前記回転軸に取り付けられる駆動部材を介して前記多重回転筒体を前記ホルダーに吊り下げた状態で保持することを特徴とする。本発明のミストコレクタは、複数の円筒部材を前記気流案内隙間を介して同心円状に組み合わせることにより前記多重回転筒体を形成することを特徴とする。本発明のミストコレクタは、帯状の板材を前記気流案内隙間を介して螺旋状に折り曲げることにより前記多重回転筒体を形成することを特徴とする。本発明のミストコレクタは、前記帯状の板材を折り曲げる際に内面と外面の一方面に突起部を形成し、当該突起部により前記筒形分離板相互間の前記気流案内隙間を設定することを特徴とする。本発明のミストコレクタは、天板には液体供給口が設けられ、定期的に水やクーラント等の洗浄液体をインペラに向けて吹き付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、気流案内隙間を筒形分離板に沿って流れる気流は多重回転筒体の回転によって回転力を受けて回転しながら下方に向けて流れ、気流に含まれるミストは遠心力により筒形分離板の内周面に付着する。内周面に付着したミストは液膜となって筒形分離板の下端にまで気流により下降移動し、筒形分離板の下端部から遠心力によりドレン室に落下する。一方、ドレンが除去された気流は、排気流路から外部に排出されるので、フィルターを用いることなく、微細粒径のミストを確実に除去することができる。これにより、空気中に含まれるミストを高い分離性能で除去することができる。
【００１７】
筒形分離板に固形粒子が付着しても、洗浄液を多重回転筒体に定期的に供給するだけで、筒形分離板に付着した固形粒子を完全に洗い流すことができるので、メンテナンスが不要となる。
【００１８】
フィルターによりミストを除去する場合に比して、多重回転筒体を通過する空気の通気抵抗が小さいので、空気の圧力損失が少なく、気流を生成するための電動モータの容量を小さくすることができ、消費電力を低減することができる。更に、高速回転する気流をブレードに当てることで反動タービンとして機能し、多重回転筒体に回転トルクを与え、電動モータの負荷を低減することで電動モータの消費電力を低減することができる。
【００１９】
フィルターを用いた場合にはその交換が必要となるが、フィルター交換が不要となるので、フィルター交換の費用が不要となり、ランニングコストを低減することができる。また、電気集塵機のように極板の清掃作業が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態であるミストコレクタを示す断面図である。
【図２】図１の一部を示す拡大断面図である。
【図３】図１における３−３線拡大断面図である。
【図４】図１における４−４線拡大断面図である。
【図５】図３における５−５線拡大断面図である。
【図６】多重回転筒体の一部を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態であるミストコレクタの一部を示す拡大断面図である。
【図８】図７における８−８線断面図である。
【図９】多重回転筒体を形成する板材を示す一部省略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すミストコレクタ１０ａは、内部に分離室１１が形成されたケース体１２を有している。ケース体１２は円筒部１２ａと、この上端部にボルト１３により締結される天板１２ｂと、下端部に固定される底板１２ｃとにより形成されている。ケース体１２の下端部外周には複数の脚片１４が取り付けられており、ケース体１２は脚片１４により支持基盤の上に上下方向を向いて設置される。
【００２２】
図１に示されるように、ケース体１２の円筒部１２ａの上端部にはミストを含む空気が流入する流入口１５が分離室１１に連通して形成されている。流入口１５に連通させてケース体１２にはダスト分離器１６が取り付けられ、ダスト分離器１６を介してケース体１２にはミストを含む空気を案内するためのダクト１７が接続されるようになっている。ダスト分離器１６の内部には、ダクト１７により案内される空気中に含まれ、多重回転体の隙間を詰まらせてしまう大きな切粉等の固形物を除去するために、メッシュ状の金網またはパンチングメタルなどからなる異物除去板１８が設けられている。ミストコレクタ１０ａは切削機械や研削機械の近傍に設置され、切削液や研削液、清浄液のミストを含む空気がダクトを介してケース体１２の分離室１１に供給される。
【００２３】
天板１２ｂの上にはその径方向中央部に電動モータ２１が取り付けられており、電動モータ２１の主軸２１ａは天板１２ｂを上下方向に貫通してケース体１２の内部に突出している。天板１２ｂの下面には中空円筒形状のホルダー２２が取り付けられており、ホルダー２２のフランジと電動モータ２１のフランジはボルト２３により天板１２ｂに締結されている。ホルダー２２の内部に回転自在に装着されるスピンドル軸つまり回転軸２４は、電動モータ２１の主軸２１ａに連結されており、回転軸２４は上端部が軸受２５ａを介してホルダー２２により支持されるとともに下端部が軸受２５ｂを介してホルダー２２により支持される。回転軸２４の下端部には、図３に示されるように、基部２６ａとこれと一体となって径方向に伸びる４つのロッド部２６ｂとを有し、全体的に十字形状となった駆動部材２６が取り付けられている。基部２６ａには図２に示されるように連結フランジ２７が固定され、連結フランジ２７を回転軸２４にボルト等により取り付けることによって、回転軸２４は駆動部材２６に締結される。回転軸２４はホルダー２２により下方移動が規制されるように支持され、回転軸２４に固定された駆動部材２６はホルダー２２に吊り下げられた状態となって保持される。
【００２４】
駆動部材２６の上側には整流コーン２８が取り付けられており、図２に示すように、整流コーン２８は駆動部材２６にボルト２９ａにより締結される端板部２８ａと、これに一体となった円筒部２８ｂとを有し、円筒部２８ｂには円錐部２８ｃが一体となっている。整流コーン２８の円筒部２８ｂの外側には複数のインペラ３０が気流生成部材として径方向外方に突出して設けられており、インペラ３０により軸流式の送風機が形成されている。したがって、電動モータ２１を駆動して駆動部材２６を回転駆動すると、整流コーン２８と駆動部材２６とを介して回転軸２４に連結されたインペラ３０により、分離室１１の外周部分には流入口１５から流入した空気が下方に向けて送られる。
【００２５】
インペラ３０の下方に位置させて、駆動部材２６には回転軸２４と同軸状となって多重回転筒体３１が装着されており、多重回転筒体３１は駆動部材２６を介して回転軸２４に連結されている。多重回転筒体３１は、図２および図３に示されるように、それぞれ回転軸２４の回転中心軸Ｏに同軸状となって上下方向に伸びるとともに径方向にそれぞれ気流案内隙間３２を介して重ねられる複数の筒形分離板３３を有している。それぞれの筒形分離板３３は、相互に径が相違する複数の円筒部材により形成されており、複数の円筒部材を気流案内隙間３２を介して同心円状に重ねて組み合わせることにより多重回転筒体３１が形成されている。
【００２６】
図２および図３に示されるように、円筒部材からなる筒形分離板３３の相互間には、スペーサ３４が組み込まれており、それぞれのスペーサ３４によって気流案内隙間３２は所定値に保持されている。それぞれのスペーサ３４は、図２に示されるように多重回転筒体３１の上部と下部とに径方向に一列となって設けられている。また、それぞれのスペーサ３４は、図３に示されるように円周方向に４５度置きに列となって配置されるとともに円周方向に隣り合うスペーサ３４は９０度置きとなっており、径方向に隣り合うスペーサ３４は１つの気流案内隙間３２を隔てて配置されている。このように、複数のスペーサ３４を介して複数の筒形の筒形分離板３３を組み合わせることにより、各々の筒形分離板３３の直径に製造誤差が発生しても、筒形分離板３３の円周方向の撓みにより加工誤差を吸収することができる。
【００２７】
駆動部材２６の各ロッド部２６ｂの先端には、図５に示されるように、多重回転筒体３１の筒形分離板３３に形成された差し込み孔３５を貫通する支持スリーブ３６がボルト３７により締結されるようになっている。多重回転筒体３１はボルト３７によって駆動部材２６の各ロッド部２６ｂの先端に固定される支持スリーブ３６により駆動部材２６に取り付けられる。このように、多重回転筒体３１は支持スリーブ３６により駆動部材２６に取り付けられるようになっており、ホルダー２２により下方移動が規制された状態となって支持される回転軸２４と、これに取り付けられる駆動部材２６を介して多重回転筒体３１は、ホルダー２２に吊り下げられた状態で保持されて回転軸２４に連結される。
【００２８】
整流コーン２８の円筒部２８ｂには、図２に示されるように、多重回転筒体３１の最内周部の筒形分離板３３に摺動接触するリップシール３９が設けられ、多重回転筒体３１の内周面と円筒部２８ｂとの間から気流が流入するのを防止している。多重回転筒体３１の最外周部の筒形分離板３３の上端部には上方に向けて径が大きくなったテーパ部４０が設けられており、多重回転筒体３１とケース体１２の円筒部１２ａとの間の隙間を小さくしてこの隙間から気流が流入するのを防止している。ただし、テーパ部４０に代えてリップシールを最外周部の筒形分離板３３に設けるか、または円筒部１２ａの内周面にリップシールを設けるようにしても良い。
【００２９】
図示する多重回転筒体３１は、図３および図４に示されるように、１３個の円筒形状の筒形分離板３３を有しており、それぞれの筒形分離板３３板の相互間によって合計１２ヶ所の気流案内隙間３２が多重回転筒体３１に形成されている。それぞれの気流案内隙間３２に軸流式の送風機としてのインペラ３０の回転により旋回流を伴った気流は、更に多重回転筒体３１の回転によって粘性で引きずられ、強い旋回流となる。気流に回転運動が加えられると、気流中に含まれるミストは遠心力により筒形分離板３３の内周面に付着することになる。付着したミストは気流案内隙間３２を下方に向けて流れる気流によりそれぞれの筒形分離板３３の下端部に下降移動する。なお、多重回転筒体３１を形成する筒形分離板３３の数は、図示する数に限定されることなく、ミストコレクタ１０ａに要求される濾過精度により任意に設定することができる。すなわち、高い濾過精度が要求されるときは筒形分離板３３の数を多くして気流案内隙間３２を狭くして対応すれば良い。
【００３０】
図１および図２に示されるように、駆動部材２６の下面には円筒形の吊り下げ支持台４１が固定されている。この吊り下げ支持台４１の上端部には、図２に示されるように、径方向内方に突出して駆動部材２６にボルト２９ｂにより締結される締結フランジ４１ａが設けられ、下端部には径方向外方に突出する連結フランジ４１ｂが設けられており、連結フランジ４１ｂは多重回転筒体３１の内周面に突き当てられている。連結フランジ４１ｂには複数のブレード４２が図４に示されるように取り付けられており、それぞれのブレード４２の下端面には環状の端板４３が取り付けられている。それぞれのブレード４２は、図４に示されるように、多重回転筒体３１の回転方向を矢印Ｒで示す方向とすると、径方向外周部が径方向内周部よりも回転方向前方側となるように円周方向に傾斜しており、気流案内隙間３２を通過して旋回しながら径方向内方に流れる空気がブレード４２に衝突する。これにより、ブレード４２は気流案内隙間３２を通過した旋回気流により回転エネルギーを受けて駆動部材２６に対して回転力を付加するタービンとして機能する。これにより、電動モータ２１の負荷が低減して電動モータ２１の消費エネルギーを低減することができる。ブレード４２に回転トルクを与えた気流は回転エネルギーを失って下方に向けて排出される。
【００３１】
ケース体１２の底板１２ｃには、図１に示されるように、端板４３の内径にほぼ対応した内径を有する排出筒体４４が取り付けられている。この排出筒体４４の内側は底板１２ｃに形成された排気口４５に連通する排気流路４６となっており、ブレード４２に衝突した後の気流は排気流路４６に排出される。排出筒体４４の外側はケース体１２の円筒部１２ａと底板１２ｃとにより仕切られるドレン室４７となっている。底板１２ｃにはドレン室４７に連通する排出パイプ４８が取り付けられており、ドレン室４７に流入した液体は排出パイプ４８を介して外部に排出される。
【００３２】
図１および図２に示されるように、多重回転筒体３１を構成するそれぞれの筒形分離板３３の上端部はほぼ同一面となっており、筒形分離板３３の軸方向の長さは、内側の筒形分離板３３から外側の筒形分離板３３に向かうに従って下方に迫り出すように設定されている。図６において符号ａ〜ｍを付して示すように、最も内側の２つの筒形分離板３３（ａ，ｂ）の下端面は支持台４１の連結フランジ４１ｂよりも僅かに下方に突出した長さとなっており、最も外側の筒形分離板３３（ｍ）の下端面はブレード４２の下端面に取り付けられた環状の端板４３よりも下方に突出している。最も内側の２つの筒形分離板３３（ａ，ｂ）と最も外側の筒形分離板３３（ｍ）の間に配置される中間の筒形分離板３３（ｃ〜ｌ）の下端面は、外側に位置する筒形分離板３３の方が内側に位置する筒形分離板３３よりも下方に迫り出すようになっている。例えば、筒形分離板３３（ｄ）の外側に位置する筒形分離板３３（ｅ）の下端面は筒形分離板３３（ｄ）よりも下方に迫り出している。したがって、それぞれの気流案内隙間３２の下端開口部は、ブレード４２に向けて開口しており、気流案内隙間３２を通過した空気は、ブレード４２に対してその上下方向に分散されてブレード４２に向けて流入することになる。
【００３３】
さらに、各々の筒形分離板３３の内周面に付着したミストは、図６に示すように、気流により下降移動しながら凝集されて液膜となって内周面を伝って気流とともに下降する。液膜がそれぞれの筒形分離板３３の最下端に達すると、図６に示すように遠心力により径方向外方へ液滴Ｌとなって飛ばされると同時に、液滴Ｌは気流によって下方にも飛ばされることになるが、筒形分離板３３の軸方向の長さが内側の筒形分離板３３から外側の筒形分離板３３に向かうに従って下方に迫り出しているので、液滴Ｌは遠心力により外側の筒形分離板３３の内面に乗り移って付着し、最終的にはケース体１２の円筒部１２ａの内周面に付着して自重でドレン室４７内に向けて落下する。これにより、空気と液体とが分離される。このように、外側の筒形分離板３３の下端部を内側の筒形分離板３３の下端面よりも長くすることにより、各々の筒形分離板３３の下端から液膜が液滴Ｌとなって飛散しても、ブレード４２に向かう気流に乗って液滴Ｌがブレード４２に向けて飛散することが防止される。したがって、それぞれの筒形分離板３３の下端面を同一平面上として全ての筒形分離板３３の長さを同一とした形態に比して、空気と液体とを分離する分離性能を高めることができる。
【００３４】
ダクト１７から供給される気流にはミストのみならず切粉などの微細な固形粒子が含まれている。固形粒子は遠心力によって筒形分離板３３の内周面に付着して次第に堆積してくる可能性がある。切粉等の固形粒子が堆積して気流案内隙間３２が塞がれると、気流案内隙間３２を流れる空気の圧力損失が増加し、処理流量が減少することになる。また、固形粒子の堆積分布に偏りが発生すると、多重回転筒体３１の回転がアンバランスになり、振動が発生するおそれがある。このため、図１に示されるように、天板１２ｂには液体供給口５１が設けられており、定期的に水やクーラント等の洗浄液体をインペラに向けて吹き付けるようにしている。
【００３５】
電動モータ２１により駆動部材２６が回転駆動されている状態のもとで、液体供給口５１から洗浄液をインペラに３０に向けて吹き付けると、インペラ３０により飛散した洗浄液は分散されてそれぞれの気流案内隙間３２に流入する。この状態のもとで電動モータ２１に対する電力供給を停止すると、吹き付けられた洗浄液がブレーキとなって電動モータ２１は回転が急速に低下して停止することになる。多重回転筒体３１の回転が停止すると、気流案内隙間３２内の洗浄液は自重で落下しながら筒形分離板３３の内周面に付着した固形粒子を剥ぎ取ることになる。
【００３６】
上述したミストコレクタ１０ａを用いてミストを含む空気を処理してミストと空気とを分離するには、電動モータ２１により駆動部材２６を介して多重回転筒体３１とインペラ３０とブレード４２とを回転駆動した状態のもとで、ダクト１７からミストコレクタ１０ａに空気を供給する。流入口１５から分離室１１内に流入した空気は、整流コーン２８の円錐部２８ｃに案内されて、分離室１１の外周部に向かうとともに下方に流れてインペラ３０を有する軸流式送風機に向かう。インペラ３０により下方に向かう流れが生成された気流は、分離室１１の外周部に配置された多重回転筒体３１の各気流案内隙間３２内に分散して流入する。
【００３７】
気流案内隙間３２内に流入した気流には、回転駆動される多重回転筒体３１により回転運動が加えられ、気流は多重回転筒体３１とともに回転しながら下方に向けて気流案内隙間３２内を流れることになる。気流案内隙間３２内を流れる気流に回転運動が加えられると、気流中に含まれるミストにも回転運動が加えられて遠心力によってミストは、各筒形分離板３３の内周面に付着して液膜となる。内周面に付着した液膜は、気流案内隙間３２を下方に向けて流れる気流により各筒形分離板３３の下端部に向けて流れ、遠心力により液滴Ｌとなって径方向外方に向けて飛散する。飛散した液滴Ｌは外側の筒形分離板３３に順次乗り移りながらドレン室４７内に落下する。
【００３８】
一方、各気流案内隙間３２の下端部から流出してミスト分が除去された空気は、旋回しながら径方向内方に姿勢を変更してブレード４２に向けて旋回気流となって衝突することになり、ブレード４２を介して多重回転筒体３１には回転トルクが加えられる。ブレード４２に衝突した気流は、排気流路４６を通って外部に排出される。
【００３９】
例えば、筒形分離板３３の気流案内隙間３２の隙間寸法を３ｍｍ、多重回転筒体３１の軸方向寸法を０．２ｍ、通過風速を３ｍ／ｓ、多重回転筒体３１の平均直径を０．３５ｍ、多重回転筒体３１の回転数を２８００ｒｐｍとすると、多重回転筒体３１に作用する遠心力は重力加速度の１５００倍となる。一方、ミストの比重を１とし、ミストの粒子径を１μｍとすると、ストークスの計算式による重力下で空気中を沈降する速度は０．０３ｍｍ／ｓとなる。粒径１μｍ程度の小さな液滴に作用する沈降速度はストークスの法則により重力加速度の倍数に比例するので、外側の筒形分離板３３の内周面に向けて沈降する沈降速度は、０．０３×１５００＝４５ｍｍ／ｓとなる。０．２ｍの長さの多重回転筒体３１を流れる気流の通過時間は、０．２÷３＝０．０７秒であるから、４５×０．０７＝３ｍｍとなるので、ミスト粒子は、気流案内隙間３２の隙間寸法が３ｍｍとなった多重回転筒体３１を通過する間に、筒形分離板３３の内周面に付着することになる。
【００４０】
したがって、この条件のもとでは、１μｍの粒子が多重回転筒体３１を通過するまでに筒形分離板３３の内周面に付着してミストが空気から確実に分離される。粒径１μｍ以下の粒子は通常フュームと称されており、フィルターでも除去困難であるが、上述したように、複数の筒形分離板３３を隙間を介して重ね合わせることにより形成される多数の気流案内隙間３２にミストを含む気流を通過させながら、これに遠心力を加えることによってミスト粒子を分離することが可能となる。各筒形分離板３３の表面に、４フッ化エチレン重合体をコーティングすることにより固形粒子の付着を防止することができる。
【００４１】
図７は本発明の他の実施の形態であるミストコレクタ１０ｂを示す断面図であり、図７には前述したミストコレクタ１０ａの図２に相当する部分が示されている。図８は図７における８−８線方向の断面図であり、図９はミストコレクタ１０ｂにおける多重回転筒体を形成する板材を展開した一部省略正面図である。なお、図７〜図９においては、前述したミストコレクタ１０ａと共通する部材には同一の符号が付されている。
【００４２】
このミストコレクタ１０ｂの多重回転筒体３１は、上述したミストコレクタ１０ａの多重回転筒体３１が相互に径が相違する複数の円筒部材を隙間を介して同心円状に組み合わせることにより形成されているのに対し、１枚の板材５２を螺旋状に隙間を介して巻き付けることにより形成されている。
【００４３】
多重回転筒体３１を形成するための板材５２は、図９に示すように、全体的に帯状となっている。板材５２のうち最外側の筒形分離板３３を形成する部分に相当する部分の長さＬ１は幅寸法が一定となっており、幅寸法Ｂは最外側の筒形分離板３３の軸方向長さに対応している。板材５２の長さＬ２の他の部分は、図９に示されるように、幅寸法Ｂが徐々に狭くなるようにテーパ状となっており、筒形分離板３３の下端面に相当する側面は反対側の側面に対して傾斜している。したがって、板材５２を螺旋状つまりスパイラル状に隙間を介して折り曲げると、図７に示されるように、隙間を介して重なり合う筒形分離板３３の下端面は螺旋状に延びた形状となる。
【００４４】
図８に示されるように、板材５２を折り曲げ加工する際に板材５２の長さ方向に所定の間隔を隔てて幅方向に延びる突起部５３を、板材５２の内面と外面のうち一方面に突出させて形成するようにしている。これにより、螺旋状に板材５２を折り曲げると、１枚の板材５２により形成される複数の筒形分離板３３の間に形成される気流案内隙間３２の隙間寸法が突起部５３により設定される。したがって、このタイプの多重回転筒体３１には、上述したミストコレクタ１０ａにおけるスペーサ３４を用いることが不要となる。なお、ミストコレクタ１０ａの多重回転筒体３１においても、各円筒部材に突起部５３を形成するようにすると、スペーサ３４は不要となる。
【００４５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ａ，１０ｂ ミストコレクタ
１１ 分離室
１２ ケース体
１２ａ 円筒部
１２ｂ 天板
１２ｃ 底板
１５ 流入口
２１ 電動モータ
２２ ホルダー
２４ 回転軸
２６ 駆動部材
２８ 整流コーン
３０ インペラ
３１ 多重回転筒体
３２ 気流案内隙間
３３ 筒形分離板
３４ スペーサ
４１ 吊り下げ支持台
４２ ブレード
４４ 排出筒体
４５ 排気口
４６ 排出流路
５３ 突起部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中に含まれるオイル等の液体のミストを遠心力により空気と分離して除去するミストコレクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械部品などの被加工物を切削加工したり研削加工したりする際には、切削液や研削液を被加工物に供給して切削熱の除去及び切粉を除去する。加工後被加工物に付着した切粉は洗浄装置によって切粉等を洗浄除去する。この際加工装置や洗浄装置からは切削液や洗浄液が霧状の液滴、いわゆるミストとなって機械装置外に拡散して工場内環境を悪くしていた。その対策としてミストコレクタによってミストを吸引除去するようにしている。
【０００３】
ミストを除去するためのミストコレクタとしては、フィルターを使用するタイプが通常である。フィルターの形態としては、特許文献１に記載されるように、ケース内に固定された濾過板つまりフィルターにミストを含む空気を通過させるようにした固定フィルター式と、特許文献２に記載されるように、円筒形状の回転式フィルターがケース内に組み込まれた回転式フィルター式とがある。この回転フィルター式においては、回転駆動される円筒形状のフィルターに外側から空気を供給するようにし、濾過された空気はフィルターの内側から外部に排出されるようになっている。フィルターに代えて円盤型の回転ブラシを用いるようにした回転ブラシ式のミストコレクタが特許文献３に記載されている。回転ブラシ式においては、ノズルから冷却水や洗浄液を回転ブラシに吹き付けることにより、回転ブラシにミストや粉塵を付着させるとともに空気を冷却するようにしている。
【０００４】
フィルターを使用しないタイプとしては、特許文献４および特許文献５に記載されるように、ミストを含む気流を回転円板の表面に垂直に吹き付けるようにし、回転円板に衝突して付着したミストを遠心力により空気と分離するようにした遠心分離式のミストコレクタがある。
【０００５】
さらに、ミストコレクタには、ミストを帯電させるようにした電気集塵方式があり、通常の電気集塵方式においては電極にミストを付着させるようにしている。これに対し、特許文献６には、正電極と負電極とに高電圧を与えてコロナ放電を発生させ、両電極間にミストを含む空気を通過させることにより、ミストをクーロン力により凝集させるようにした電気集塵方式のミストコレクタが記載されている。このタイプの電気集塵方式においても、凝集された液滴を捕集するために、両電極の下流側にはフィルターが配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４３３３２号公報
【特許文献２】特開２００６−２８９２７２号公報
【特許文献３】特開２００６−１７５３１９号公報
【特許文献４】特開平９−１０５３９９号公報
【特許文献５】特開２００８−１１９６９４号公報
【特許文献６】特開平８−５２３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した固定式と回転式のいずれのタイプにおいてもフィルターを用いると、空気流にはフィルターの通気抵抗が加わるため、空気流を生成するファンの消費電力が電気集塵方式よりも大きくなる。しかも、フィルターが目詰まりして吸収限界を超えると、ミストが空気流に押し流されて下流側に再飛散してフィルターとしての機能を喪失することになるので、定期的にフィルターを交換したり、特許文献１に記載されるように目詰まりを除去するためにフィルターに洗浄水を吹き付けたりする必要がある。しかし、単にフィルターに洗浄液を吹き付けるだけではフィルターの目に詰まった細かい切粉などは除去することができず、自動洗浄によるメンテナンスフリーは困難である。回転式フィルターにおいては、フィルターに付着したミストはフィルターの遠心力によりフィルターの外側に飛散させるようにしているので、フィルターの目詰まりは、固定フィルター式よりも少なくすることができるが、遠心力ではフィルターに食い込んだ固形粒子等を完全に除去することが困難である。このためフィルターの目に食い込んだ固形粒子が回転バランスを崩しフィルターに振動が発生し、ベアリングを損傷する。
【０００８】
フィルターを使用しない回転ブラシ式のミストコレクタにおいては、回転ブラシにミストや粉塵を付着させるとともに空気を冷却するために、回転ブラシにはノズルから冷却水や洗浄液を吹き付ける必要があり、多量の冷却水や洗浄液を使用しなければならない。
【０００９】
特許文献４および特許文献５に記載される遠心分離式のミストコレクタにおいては、遠心分離室に工業用水やクーラント液などを供給することによって回転円板を洗浄することは可能であるが、このような構造では遠心分離の効果を充分引き出しているとは言えず、遠心力によって細かいミストを分離するには限界があるので、下流側にフィルターを設けて分離性能を確保している。このため、遠心分離式においてもフィルターのメンテナンスが必要となっている。
【００１０】
一方、集塵電極板にミストを付着させるようにした電気集塵方式のミストコレクタにおいては、集塵電極板にミストがタール状となって付着することになるので、それを取り除くのは容易ではなく、その取り除き作業は熟練した専門家によらなければならない。集塵電極板を自動的に洗浄するようにしたタイプもあるが、温水製造用のヒータや噴射用の洗浄ポンプが必要となり、このタイプのミストコレクタは高価となっている。しかも、特許文献６に記載されるように、コロナ放電によりミストを凝集させるようにした電気集塵方式においては、凝集された液滴を取り除くために、下流側にフィルターを配置する必要がある。
【００１１】
本発明の目的は、空気中に含まれるミストの分離性能を高めるミストコレクタを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、メンテナンスを不要とし得るミストコレクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のミストコレクタは、空気に含まれる液体のミストを除去するミストコレクタであって、上端部に設けられた流入口に連通する分離室が内部に形成され、上下方向に配置される円筒形状のケース体と、前記ケース体の上端部内に回転自在に装着され、前記ケース体に取り付けられた電動モータにより駆動される回転軸と、それぞれ上下方向に伸びるとともに気流案内隙間を介して径方向に重ねられて前記分離室の外周部に配置される複数の筒形分離板を備え、前記回転軸に連結されて前記気流案内隙間に下方に向けて流れる気流を旋回させて気流中に含まれるミストをそれぞれの前記筒形分離板の内面に付着させて下方に案内する多重回転筒体と、前記回転軸に連結され、前記流入口から流入した気流を前記多重回転筒体の前記気流案内隙間に気流を送り込むインペラと、前記ケース体の下端部に設けられ、前記多重回転筒体を通過してミストが分離された気流を外部に案内する内側の排気流路とミストが流入する外側のドレン室とに仕切る排出筒体とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明のミストコレクタは、前記筒形分離板の下端部を径方向内側の前記筒形分離板よりも径方向外側の前記筒形分離板を下方に向けて迫り出させ、前記筒形分離板の下端部から滴下したミストを径方向外方に隣り合う前記筒形分離板に飛散させるようにしたことを特徴とする。本発明のミストコレクタは、前記多重回転筒体の前記気流案内隙間内を通過して旋回しながら径方向内方に流れる空気のエネルギーを回収する複数のブレードを前記多重回転筒体の下流側に位置させて前記回転軸に連結することを特徴とする。
【００１５】
本発明のミストコレクタは、前記回転軸を回転自在に支持するホルダーを前記ケース体の天板に取り付け、前記回転軸に取り付けられる駆動部材を介して前記多重回転筒体を前記ホルダーに吊り下げた状態で保持することを特徴とする。本発明のミストコレクタは、複数の円筒部材を前記気流案内隙間を介して同心円状に組み合わせることにより前記多重回転筒体を形成することを特徴とする。本発明のミストコレクタは、帯状の板材を前記気流案内隙間を介して螺旋状に折り曲げることにより前記多重回転筒体を形成することを特徴とする。本発明のミストコレクタは、前記帯状の板材を折り曲げる際に内面と外面の一方面に突起部を形成し、当該突起部により前記筒形分離板相互間の前記気流案内隙間を設定することを特徴とする。本発明のミストコレクタは、天板には液体供給口が設けられ、定期的に水やクーラント等の洗浄液体をインペラに向けて吹き付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、気流案内隙間を筒形分離板に沿って流れる気流は多重回転筒体の回転によって回転力を受けて回転しながら下方に向けて流れ、気流に含まれるミストは遠心力により筒形分離板の内周面に付着する。内周面に付着したミストは液膜となって筒形分離板の下端にまで気流により下降移動し、筒形分離板の下端部から遠心力によりドレン室に落下する。一方、ドレンが除去された気流は、排気流路から外部に排出されるので、フィルターを用いることなく、微細粒径のミストを確実に除去することができる。これにより、空気中に含まれるミストを高い分離性能で除去することができる。
【００１７】
筒形分離板に固形粒子が付着しても、洗浄液を多重回転筒体に定期的に供給するだけで、筒形分離板に付着した固形粒子を完全に洗い流すことができるので、メンテナンスが不要となる。
【００１８】
フィルターによりミストを除去する場合に比して、多重回転筒体を通過する空気の通気抵抗が小さいので、空気の圧力損失が少なく、気流を生成するための電動モータの容量を小さくすることができ、消費電力を低減することができる。更に、高速回転する気流をブレードに当てることで反動タービンとして機能し、多重回転筒体に回転トルクを与え、電動モータの負荷を低減することで電動モータの消費電力を低減することができる。
【００１９】
フィルターを用いた場合にはその交換が必要となるが、フィルター交換が不要となるので、フィルター交換の費用が不要となり、ランニングコストを低減することができる。また、電気集塵機のように極板の清掃作業が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態であるミストコレクタを示す断面図である。
【図２】図１の一部を示す拡大断面図である。
【図３】図１における３−３線拡大断面図である。
【図４】図１における４−４線拡大断面図である。
【図５】図３における５−５線拡大断面図である。
【図６】多重回転筒体の一部を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態であるミストコレクタの一部を示す拡大断面図である。
【図８】図７における８−８線断面図である。
【図９】多重回転筒体を形成する板材を示す一部省略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すミストコレクタ１０ａは、内部に分離室１１が形成されたケース体１２を有している。ケース体１２は円筒部１２ａと、この上端部にボルト１３により締結される天板１２ｂと、下端部に固定される底板１２ｃとにより形成されている。ケース体１２の下端部外周には複数の脚片１４が取り付けられており、ケース体１２は脚片１４により支持基盤の上に上下方向を向いて設置される。
【００２２】
図１に示されるように、ケース体１２の円筒部１２ａの上端部にはミストを含む空気が流入する流入口１５が分離室１１に連通して形成されている。流入口１５に連通させてケース体１２にはダスト分離器１６が取り付けられ、ダスト分離器１６を介してケース体１２にはミストを含む空気を案内するためのダクト１７が接続されるようになっている。ダスト分離器１６の内部には、ダクト１７により案内される空気中に含まれ、多重回転体の隙間を詰まらせてしまう大きな切粉等の固形物を除去するために、メッシュ状の金網またはパンチングメタルなどからなる異物除去板１８が設けられている。ミストコレクタ１０ａは切削機械や研削機械の近傍に設置され、切削液や研削液、清浄液のミストを含む空気がダクトを介してケース体１２の分離室１１に供給される。
【００２３】
天板１２ｂの上にはその径方向中央部に電動モータ２１が取り付けられており、電動モータ２１の主軸２１ａは天板１２ｂを上下方向に貫通してケース体１２の内部に突出している。天板１２ｂの下面には中空円筒形状のホルダー２２が取り付けられており、ホルダー２２のフランジと電動モータ２１のフランジはボルト２３により天板１２ｂに締結されている。ホルダー２２の内部に回転自在に装着されるスピンドル軸つまり回転軸２４は、電動モータ２１の主軸２１ａに連結されており、回転軸２４は上端部が軸受２５ａを介してホルダー２２により支持されるとともに下端部が軸受２５ｂを介してホルダー２２により支持される。回転軸２４の下端部には、図３に示されるように、基部２６ａとこれと一体となって径方向に伸びる４つのロッド部２６ｂとを有し、全体的に十字形状となった駆動部材２６が取り付けられている。基部２６ａには図２に示されるように連結フランジ２７が固定され、連結フランジ２７を回転軸２４にボルト等により取り付けることによって、回転軸２４は駆動部材２６に締結される。回転軸２４はホルダー２２により下方移動が規制されるように支持され、回転軸２４に固定された駆動部材２６はホルダー２２に吊り下げられた状態となって保持される。
【００２４】
駆動部材２６の上側には整流コーン２８が取り付けられており、図２に示すように、整流コーン２８は駆動部材２６にボルト２９ａにより締結される端板部２８ａと、これに一体となった円筒部２８ｂとを有し、円筒部２８ｂには円錐部２８ｃが一体となっている。整流コーン２８の円筒部２８ｂの外側には複数のインペラ３０が気流生成部材として径方向外方に突出して設けられており、インペラ３０により軸流式の送風機が形成されている。したがって、電動モータ２１を駆動して駆動部材２６を回転駆動すると、整流コーン２８と駆動部材２６とを介して回転軸２４に連結されたインペラ３０により、分離室１１の外周部分には流入口１５から流入した空気が下方に向けて送られる。
【００２５】
インペラ３０の下方に位置させて、駆動部材２６には回転軸２４と同軸状となって多重回転筒体３１が装着されており、多重回転筒体３１は駆動部材２６を介して回転軸２４に連結されている。多重回転筒体３１は、図２および図３に示されるように、それぞれ回転軸２４の回転中心軸Ｏに同軸状となって上下方向に伸びるとともに径方向にそれぞれ気流案内隙間３２を介して重ねられる複数の筒形分離板３３を有している。それぞれの筒形分離板３３は、相互に径が相違する複数の円筒部材により形成されており、複数の円筒部材を気流案内隙間３２を介して同心円状に重ねて組み合わせることにより多重回転筒体３１が形成されている。
【００２６】
図２および図３に示されるように、円筒部材からなる筒形分離板３３の相互間には、スペーサ３４が組み込まれており、それぞれのスペーサ３４によって気流案内隙間３２は所定値に保持されている。それぞれのスペーサ３４は、図２に示されるように多重回転筒体３１の上部と下部とに径方向に一列となって設けられている。また、それぞれのスペーサ３４は、図３に示されるように円周方向に４５度置きに列となって配置されるとともに円周方向に隣り合うスペーサ３４は９０度置きとなっており、径方向に隣り合うスペーサ３４は１つの気流案内隙間３２を隔てて配置されている。このように、複数のスペーサ３４を介して複数の筒形の筒形分離板３３を組み合わせることにより、各々の筒形分離板３３の直径に製造誤差が発生しても、筒形分離板３３の円周方向の撓みにより加工誤差を吸収することができる。
【００２７】
駆動部材２６の各ロッド部２６ｂの先端には、図５に示されるように、多重回転筒体３１の筒形分離板３３に形成された差し込み孔３５を貫通する支持スリーブ３６がボルト３７により締結されるようになっている。多重回転筒体３１はボルト３７によって駆動部材２６の各ロッド部２６ｂの先端に固定される支持スリーブ３６により駆動部材２６に取り付けられる。このように、多重回転筒体３１は支持スリーブ３６により駆動部材２６に取り付けられるようになっており、ホルダー２２により下方移動が規制された状態となって支持される回転軸２４と、これに取り付けられる駆動部材２６を介して多重回転筒体３１は、ホルダー２２に吊り下げられた状態で保持されて回転軸２４に連結される。
【００２８】
整流コーン２８の円筒部２８ｂには、図２に示されるように、多重回転筒体３１の最内周部の筒形分離板３３に摺動接触するリップシール３９が設けられ、多重回転筒体３１の内周面と円筒部２８ｂとの間から気流が流入するのを防止している。多重回転筒体３１の最外周部の筒形分離板３３の上端部には上方に向けて径が大きくなったテーパ部４０が設けられており、多重回転筒体３１とケース体１２の円筒部１２ａとの間の隙間を小さくしてこの隙間から気流が流入するのを防止している。ただし、テーパ部４０に代えてリップシールを最外周部の筒形分離板３３に設けるか、または円筒部１２ａの内周面にリップシールを設けるようにしても良い。
【００２９】
図示する多重回転筒体３１は、図３および図４に示されるように、１３個の円筒形状の筒形分離板３３を有しており、それぞれの筒形分離板３３板の相互間によって合計１２ヶ所の気流案内隙間３２が多重回転筒体３１に形成されている。それぞれの気流案内隙間３２に軸流式の送風機としてのインペラ３０の回転により旋回流を伴った気流は、更に多重回転筒体３１の回転によって粘性で引きずられ、強い旋回流となる。気流に回転運動が加えられると、気流中に含まれるミストは遠心力により筒形分離板３３の内周面に付着することになる。付着したミストは気流案内隙間３２を下方に向けて流れる気流によりそれぞれの筒形分離板３３の下端部に下降移動する。なお、多重回転筒体３１を形成する筒形分離板３３の数は、図示する数に限定されることなく、ミストコレクタ１０ａに要求される濾過精度により任意に設定することができる。すなわち、高い濾過精度が要求されるときは筒形分離板３３の数を多くして気流案内隙間３２を狭くして対応すれば良い。
【００３０】
図１および図２に示されるように、駆動部材２６の下面には円筒形の吊り下げ支持台４１が固定されている。この吊り下げ支持台４１の上端部には、図２に示されるように、径方向内方に突出して駆動部材２６にボルト２９ｂにより締結される締結フランジ４１ａが設けられ、下端部には径方向外方に突出する連結フランジ４１ｂが設けられており、連結フランジ４１ｂは多重回転筒体３１の内周面に突き当てられている。連結フランジ４１ｂには複数のブレード４２が図４に示されるように取り付けられており、それぞれのブレード４２の下端面には環状の端板４３が取り付けられている。それぞれのブレード４２は、図４に示されるように、多重回転筒体３１の回転方向を矢印Ｒで示す方向とすると、径方向外周部が径方向内周部よりも回転方向前方側となるように円周方向に傾斜しており、気流案内隙間３２を通過して旋回しながら径方向内方に流れる空気がブレード４２に衝突する。これにより、ブレード４２は気流案内隙間３２を通過した旋回気流により回転エネルギーを受けて駆動部材２６に対して回転力を付加するタービンとして機能する。これにより、電動モータ２１の負荷が低減して電動モータ２１の消費エネルギーを低減することができる。ブレード４２に回転トルクを与えた気流は回転エネルギーを失って下方に向けて排出される。
【００３１】
ケース体１２の底板１２ｃには、図１に示されるように、端板４３の内径にほぼ対応した内径を有する排出筒体４４が取り付けられている。この排出筒体４４の内側は底板１２ｃに形成された排気口４５に連通する排気流路４６となっており、ブレード４２に衝突した後の気流は排気流路４６に排出される。排出筒体４４の外側はケース体１２の円筒部１２ａと底板１２ｃとにより仕切られるドレン室４７となっている。底板１２ｃにはドレン室４７に連通する排出パイプ４８が取り付けられており、ドレン室４７に流入した液体は排出パイプ４８を介して外部に排出される。
【００３２】
図１および図２に示されるように、多重回転筒体３１を構成するそれぞれの筒形分離板３３の上端部はほぼ同一面となっており、筒形分離板３３の軸方向の長さは、内側の筒形分離板３３から外側の筒形分離板３３に向かうに従って下方に迫り出すように設定されている。図６において符号ａ〜ｍを付して示すように、最も内側の２つの筒形分離板３３（ａ，ｂ）の下端面は支持台４１の連結フランジ４１ｂよりも僅かに下方に突出した長さとなっており、最も外側の筒形分離板３３（ｍ）の下端面はブレード４２の下端面に取り付けられた環状の端板４３よりも下方に突出している。最も内側の２つの筒形分離板３３（ａ，ｂ）と最も外側の筒形分離板３３（ｍ）の間に配置される中間の筒形分離板３３（ｃ〜ｌ）の下端面は、外側に位置する筒形分離板３３の方が内側に位置する筒形分離板３３よりも下方に迫り出すようになっている。例えば、筒形分離板３３（ｄ）の外側に位置する筒形分離板３３（ｅ）の下端面は筒形分離板３３（ｄ）よりも下方に迫り出している。したがって、それぞれの気流案内隙間３２の下端開口部は、ブレード４２に向けて開口しており、気流案内隙間３２を通過した空気は、ブレード４２に対してその上下方向に分散されてブレード４２に向けて流入することになる。
【００３３】
さらに、各々の筒形分離板３３の内周面に付着したミストは、図６に示すように、気流により下降移動しながら凝集されて液膜となって内周面を伝って気流とともに下降する。液膜がそれぞれの筒形分離板３３の最下端に達すると、図６に示すように遠心力により径方向外方へ液滴Ｌとなって飛ばされると同時に、液滴Ｌは気流によって下方にも飛ばされることになるが、筒形分離板３３の軸方向の長さが内側の筒形分離板３３から外側の筒形分離板３３に向かうに従って下方に迫り出しているので、液滴Ｌは遠心力により外側の筒形分離板３３の内面に乗り移って付着し、最終的にはケース体１２の円筒部１２ａの内周面に付着して自重でドレン室４７内に向けて落下する。これにより、空気と液体とが分離される。このように、外側の筒形分離板３３の下端部を内側の筒形分離板３３の下端面よりも長くすることにより、各々の筒形分離板３３の下端から液膜が液滴Ｌとなって飛散しても、ブレード４２に向かう気流に乗って液滴Ｌがブレード４２に向けて飛散することが防止される。したがって、それぞれの筒形分離板３３の下端面を同一平面上として全ての筒形分離板３３の長さを同一とした形態に比して、空気と液体とを分離する分離性能を高めることができる。
【００３４】
ダクト１７から供給される気流にはミストのみならず切粉などの微細な固形粒子が含まれている。固形粒子は遠心力によって筒形分離板３３の内周面に付着して次第に堆積してくる可能性がある。切粉等の固形粒子が堆積して気流案内隙間３２が塞がれると、気流案内隙間３２を流れる空気の圧力損失が増加し、処理流量が減少することになる。また、固形粒子の堆積分布に偏りが発生すると、多重回転筒体３１の回転がアンバランスになり、振動が発生するおそれがある。このため、図１に示されるように、天板１２ｂには液体供給口５１が設けられており、定期的に水やクーラント等の洗浄液体をインペラに向けて吹き付けるようにしている。
【００３５】
電動モータ２１により駆動部材２６が回転駆動されている状態のもとで、液体供給口５１から洗浄液をインペラに３０に向けて吹き付けると、インペラ３０により飛散した洗浄液は分散されてそれぞれの気流案内隙間３２に流入する。この状態のもとで電動モータ２１に対する電力供給を停止すると、吹き付けられた洗浄液がブレーキとなって電動モータ２１は回転が急速に低下して停止することになる。多重回転筒体３１の回転が停止すると、気流案内隙間３２内の洗浄液は自重で落下しながら筒形分離板３３の内周面に付着した固形粒子を剥ぎ取ることになる。
【００３６】
上述したミストコレクタ１０ａを用いてミストを含む空気を処理してミストと空気とを分離するには、電動モータ２１により駆動部材２６を介して多重回転筒体３１とインペラ３０とブレード４２とを回転駆動した状態のもとで、ダクト１７からミストコレクタ１０ａに空気を供給する。流入口１５から分離室１１内に流入した空気は、整流コーン２８の円錐部２８ｃに案内されて、分離室１１の外周部に向かうとともに下方に流れてインペラ３０を有する軸流式送風機に向かう。インペラ３０により下方に向かう流れが生成された気流は、分離室１１の外周部に配置された多重回転筒体３１の各気流案内隙間３２内に分散して流入する。
【００３７】
気流案内隙間３２内に流入した気流には、回転駆動される多重回転筒体３１により回転運動が加えられ、気流は多重回転筒体３１とともに回転しながら下方に向けて気流案内隙間３２内を流れることになる。気流案内隙間３２内を流れる気流に回転運動が加えられると、気流中に含まれるミストにも回転運動が加えられて遠心力によってミストは、各筒形分離板３３の内周面に付着して液膜となる。内周面に付着した液膜は、気流案内隙間３２を下方に向けて流れる気流により各筒形分離板３３の下端部に向けて流れ、遠心力により液滴Ｌとなって径方向外方に向けて飛散する。飛散した液滴Ｌは外側の筒形分離板３３に順次乗り移りながらドレン室４７内に落下する。
【００３８】
一方、各気流案内隙間３２の下端部から流出してミスト分が除去された空気は、旋回しながら径方向内方に姿勢を変更してブレード４２に向けて旋回気流となって衝突することになり、ブレード４２を介して多重回転筒体３１には回転トルクが加えられる。ブレード４２に衝突した気流は、排気流路４６を通って外部に排出される。
【００３９】
例えば、筒形分離板３３の気流案内隙間３２の隙間寸法を３ｍｍ、多重回転筒体３１の軸方向寸法を０．２ｍ、通過風速を３ｍ／ｓ、多重回転筒体３１の平均直径を０．３５ｍ、多重回転筒体３１の回転数を２８００ｒｐｍとすると、多重回転筒体３１に作用する遠心力は重力加速度の１５００倍となる。一方、ミストの比重を１とし、ミストの粒子径を１μｍとすると、ストークスの計算式による重力下で空気中を沈降する速度は０．０３ｍｍ／ｓとなる。粒径１μｍ程度の小さな液滴に作用する沈降速度はストークスの法則により重力加速度の倍数に比例するので、外側の筒形分離板３３の内周面に向けて沈降する沈降速度は、０．０３×１５００＝４５ｍｍ／ｓとなる。０．２ｍの長さの多重回転筒体３１を流れる気流の通過時間は、０．２÷３＝０．０７秒であるから、４５×０．０７＝３ｍｍとなるので、ミスト粒子は、気流案内隙間３２の隙間寸法が３ｍｍとなった多重回転筒体３１を通過する間に、筒形分離板３３の内周面に付着することになる。
【００４０】
したがって、この条件のもとでは、１μｍの粒子が多重回転筒体３１を通過するまでに筒形分離板３３の内周面に付着してミストが空気から確実に分離される。粒径１μｍ以下の粒子は通常フュームと称されており、フィルターでも除去困難であるが、上述したように、複数の筒形分離板３３を隙間を介して重ね合わせることにより形成される多数の気流案内隙間３２にミストを含む気流を通過させながら、これに遠心力を加えることによってミスト粒子を分離することが可能となる。各筒形分離板３３の表面に、４フッ化エチレン重合体をコーティングすることにより固形粒子の付着を防止することができる。
【００４１】
図７は本発明の他の実施の形態であるミストコレクタ１０ｂを示す断面図であり、図７には前述したミストコレクタ１０ａの図２に相当する部分が示されている。図８は図７における８−８線方向の断面図であり、図９はミストコレクタ１０ｂにおける多重回転筒体を形成する板材を展開した一部省略正面図である。なお、図７〜図９においては、前述したミストコレクタ１０ａと共通する部材には同一の符号が付されている。
【００４２】
このミストコレクタ１０ｂの多重回転筒体３１は、上述したミストコレクタ１０ａの多重回転筒体３１が相互に径が相違する複数の円筒部材を隙間を介して同心円状に組み合わせることにより形成されているのに対し、１枚の板材５２を螺旋状に隙間を介して巻き付けることにより形成されている。
【００４３】
多重回転筒体３１を形成するための板材５２は、図９に示すように、全体的に帯状となっている。板材５２のうち最外側の筒形分離板３３を形成する部分に相当する部分の長さＬ１は幅寸法が一定となっており、幅寸法Ｂは最外側の筒形分離板３３の軸方向長さに対応している。板材５２の長さＬ２の他の部分は、図９に示されるように、幅寸法Ｂが徐々に狭くなるようにテーパ状となっており、筒形分離板３３の下端面に相当する側面は反対側の側面に対して傾斜している。したがって、板材５２を螺旋状つまりスパイラル状に隙間を介して折り曲げると、図７に示されるように、隙間を介して重なり合う筒形分離板３３の下端面は螺旋状に延びた形状となる。
【００４４】
図８に示されるように、板材５２を折り曲げ加工する際に板材５２の長さ方向に所定の間隔を隔てて幅方向に延びる突起部５３を、板材５２の内面と外面のうち一方面に突出させて形成するようにしている。これにより、螺旋状に板材５２を折り曲げると、１枚の板材５２により形成される複数の筒形分離板３３の間に形成される気流案内隙間３２の隙間寸法が突起部５３により設定される。したがって、このタイプの多重回転筒体３１には、上述したミストコレクタ１０ａにおけるスペーサ３４を用いることが不要となる。なお、ミストコレクタ１０ａの多重回転筒体３１においても、各円筒部材に突起部５３を形成するようにすると、スペーサ３４は不要となる。
【００４５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ａ，１０ｂ ミストコレクタ
１１ 分離室
１２ ケース体
１２ａ 円筒部
１２ｂ 天板
１２ｃ 底板
１５ 流入口
２１ 電動モータ
２２ ホルダー
２４ 回転軸
２６ 駆動部材
２８ 整流コーン
３０ インペラ
３１ 多重回転筒体
３２ 気流案内隙間
３３ 筒形分離板
３４ スペーサ
４１ 吊り下げ支持台
４２ ブレード
４４ 排出筒体
４５ 排気口
４６ 排出流路
５３ 突起部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気に含まれる液体のミストを除去するミストコレクタであって、
上端部に設けられた流入口に連通する分離室が内部に形成され、上下方向に配置される円筒形状のケース体と、
前記ケース体の上端部内に回転自在に装着され、前記ケース体に取り付けられた電動モータにより駆動される回転軸と、
それぞれ上下方向に伸びるとともに気流案内隙間を介して径方向に重ねられて前記分離室の外周部に配置される複数の筒形分離板を備え、前記回転軸に連結されて前記気流案内隙間に下方に向けて流れる気流を旋回させて気流中に含まれるミストをそれぞれの前記筒形分離板の内面に付着させて下方に案内する多重回転筒体と、
前記回転軸に連結され、前記流入口から流入した気流を前記多重回転筒体の前記気流案内隙間に気流を送り込むインペラと、
前記ケース体の下端部に設けられ、前記多重回転筒体を通過してミストが分離された気流を外部に案内する内側の排気流路とミストが流入する外側のドレン室とに仕切る排出筒体とを有することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項２】
請求項１記載のミストコレクタにおいて、前記筒形分離板の下端部を径方向内側の前記筒形分離板よりも径方向外側の前記筒形分離板を下方に向けて迫り出させ、前記筒形分離板の下端部から滴下したミストを径方向外方に隣り合う前記筒形分離板に飛散させるようにしたことを特徴とするミストコレクタ。
【請求項３】
請求項１または２記載のミストコレクタにおいて、前記多重回転筒体の前記気流案内隙間内を通過して旋回しながら径方向内方に流れる空気のエネルギーを回収する複数のブレードを前記多重回転筒体の下流側に位置させて前記回転軸に連結することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のミストコレクタにおいて、前記回転軸を回転自在に支持するホルダーを前記ケース体の天板に取り付け、前記回転軸に取り付けられる駆動部材を介して前記多重回転筒体を前記ホルダーに吊り下げた状態で保持することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のミストコレクタにおいて、複数の円筒部材を前記気流案内隙間を介して同心円状に組み合わせることにより前記多重回転筒体を形成することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のミストコレクタにおいて、帯状の板材を前記気流案内隙間を介して螺旋状に折り曲げることにより前記多重回転筒体を形成することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項７】
請求項６記載のミストコレクタにおいて、前記帯状の板材を折り曲げる際に内面と外面の一方面に突起部を形成し、当該突起部により前記筒形分離板相互間の前記気流案内隙間を設定することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のミストコレクタにおいて、天板には液体供給口が設けられ、定期的に水やクーラント等の洗浄液体をインペラに向けて吹き付けることを特徴とするミストコレクタ。
【請求項１】
空気に含まれる液体のミストを除去するミストコレクタであって、
上端部に設けられた流入口に連通する分離室が内部に形成され、上下方向に配置される円筒形状のケース体と、
前記ケース体の上端部内に回転自在に装着され、前記ケース体に取り付けられた電動モータにより駆動される回転軸と、
それぞれ上下方向に伸びるとともに気流案内隙間を介して径方向に重ねられて前記分離室の外周部に配置される複数の筒形分離板を備え、前記回転軸に連結されて前記気流案内隙間に下方に向けて流れる気流を旋回させて気流中に含まれるミストをそれぞれの前記筒形分離板の内面に付着させて下方に案内する多重回転筒体と、
前記回転軸に連結され、前記流入口から流入した気流を前記多重回転筒体の前記気流案内隙間に気流を送り込むインペラと、
前記ケース体の下端部に設けられ、前記多重回転筒体を通過してミストが分離された気流を外部に案内する内側の排気流路とミストが流入する外側のドレン室とに仕切る排出筒体とを有することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項２】
請求項１記載のミストコレクタにおいて、前記筒形分離板の下端部を径方向内側の前記筒形分離板よりも径方向外側の前記筒形分離板を下方に向けて迫り出させ、前記筒形分離板の下端部から滴下したミストを径方向外方に隣り合う前記筒形分離板に飛散させるようにしたことを特徴とするミストコレクタ。
【請求項３】
請求項１または２記載のミストコレクタにおいて、前記多重回転筒体の前記気流案内隙間内を通過して旋回しながら径方向内方に流れる空気のエネルギーを回収する複数のブレードを前記多重回転筒体の下流側に位置させて前記回転軸に連結することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のミストコレクタにおいて、前記回転軸を回転自在に支持するホルダーを前記ケース体の天板に取り付け、前記回転軸に取り付けられる駆動部材を介して前記多重回転筒体を前記ホルダーに吊り下げた状態で保持することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のミストコレクタにおいて、複数の円筒部材を前記気流案内隙間を介して同心円状に組み合わせることにより前記多重回転筒体を形成することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のミストコレクタにおいて、帯状の板材を前記気流案内隙間を介して螺旋状に折り曲げることにより前記多重回転筒体を形成することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項７】
請求項６記載のミストコレクタにおいて、前記帯状の板材を折り曲げる際に内面と外面の一方面に突起部を形成し、当該突起部により前記筒形分離板相互間の前記気流案内隙間を設定することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のミストコレクタにおいて、天板には液体供給口が設けられ、定期的に水やクーラント等の洗浄液体をインペラに向けて吹き付けることを特徴とするミストコレクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−５０８７６（Ｐ２０１１−５０８７６Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０２７３２（Ｐ２００９−２０２７３２）
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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