JP2008246366A - ミスト捕集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機械加工時に切削液から発生するオイルミストを捕集する小型で高性能のミスト捕集装置を提供すること。
【解決手段】機械加工時に切削液から発生するオイルミストを周囲の空気と一緒に吸引して捕集する回転式フィルタ３０を用いる捕集ユニット２と、捕集ユニットの吸入側を負圧状態とすると共に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５１とからなるミスト捕集装置Ａにおいて、回転式フィルタ３０は、多数の空気通過孔を形成した筒体３１の外周部に、メッシュ０．１μｍ〜０．３μｍの不織布により多数の襞がジグザグ状に連続して形成された内側フィルタ材３５を装着し、内側フィルタ材の襞の外周面に所定厚さの極細繊維電石不織布からなる外側フィルタ材３７をほぼ沿うように巻装してその上から押えバンドを装着してなり、捕集ユニット２のドレン排出口８にオイルミストを収容するドレンタンク４８を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工室内で金属材料や合成樹脂材料からなる被加工物に穴あけ、研磨加工等を行なう際に使用される切削液や洗浄液から発生するオイルミストを捕集する捕集装置に関する。

マシニングセンタ、ＣＮＣ旋盤等の工作機械では、ほぼ密閉された加工室内でプログラムに基づいて自動的に作動する切削工具によって金属材料や合成樹脂材料からなる被加工物に穴あけ、ネジ切り、研磨等の機械加工が行なわれるが、加工時に切削液から発生するオイルミストは加工室に付設されるミスト捕集装置により捕集されている。かかる用途に用いられるミスト捕集装置については、フィルタ方式、デミスター方式、衝突板方式、電気集塵方式等の各種構造のものが知られている。なお、オイルミストとしては、鉱物性オイルミストと水分を含んだ水溶性オイルミストの２種類に大別される。

具体的には、特開平１１−１７９１２２号公報には、オイルミストで汚れた気体を吸引する吸気部と、その吸気部から吸引された気体からオイルミストを多孔体フィルタで捕捉する捕捉部と、その捕捉部によって捕捉されたオイルミストの凝集体を貯留するオイル貯留部と、オイルミストが除去された気体を排出する排気部を備えたオイルミスト捕集装置が開示されている。特開２０００−２９６３０５号公報には、ミスト発生部の上方に配置されたフードの入り口に透過部材を設け、フードの吸引管に接続された吸引装置の作動によりミストを透過部材に付着させその液化物を吸引して回収するミスト回収装置が開示されている。また、特開平９−４７６１７号公報には、ミストが衝突する側の表面に多孔質材料層を設けた捕集板を捕集室に設け、捕集室に導いたミスト含有空気を捕集板に衝突させてミストを捕集するミスト除去装置が開示されている。

ところが、フィルタ方式のミスト捕集装置は、フィルタの目詰まりが生じ易いのでフィルタの清掃や点検を短期間内に行なう必要があり、その作業が煩わしいものであった。電気集塵方式のミスト捕集装置については、設備コストが高くつくので導入しづらいという問題がある。何れにしても、発生したミストを効率的に処理しなければ、ミストが加工室や工場内に拡散して作業環境の快適化や作業者の健康面での安全を図ることは困難であると言えよう。
特開平１１−１７９１２２号公報 特開２０００−２９６３０５号公報 特開平９−４７６１７号公報

本発明の目的は、機械加工時に切削液から発生するオイルミストを捕集する小型で高性能のミスト捕集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、ほぼ密閉された加工室内で行なわれる機械加工時に使用される切削液や洗浄液から発生するオイルミストを周囲の空気と一緒に吸引して捕集する回転式フィルタを用いる捕集ユニットと、その捕集ユニットの吸入側を負圧状態とすると共に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とから構成されたミスト捕集装置において、
前記回転式フィルタは、多数の空気通過孔を形成した筒体の外周部に、メッシュ０．１μｍ〜０．３μｍの化学合成不織布により多数の襞がジグザグ状に連続して形成された内側フィルタ材を装着し、その内側フィルタ材の襞の外周面に所定厚さの極細繊維電石不織布からなる外側フィルタ材をほぼ沿うように巻装してその上から押えバンドを装着してなり、前記捕集ユニットのドレン排出口に同捕集ユニットにより除去されるオイルミストを収容するドレンタンクを設けたことを特徴とする。

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に記載のミスト捕集装置において、前記捕集ユニットは、前記回転式フィルタを収めるケースの開口端に、モータ装置の出力軸が内部に臨むように配置されたケーシングを連通するように設け、その出力軸に固定されたフィルタホルダーの吸込口の周縁部に前記回転式フィルタの筒体を取付け、回転式フィルタにより濾過された空気がフィルタホルダー内を通過して前記ケーシングの排気口から前記ルーツ式ブロワの吸入側へ排出されるように設け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３に記載した発明は、請求項１又は２に記載のミスト捕集装置において、前記ルーツ式ブロワの運転により発生する圧力エアーを前記回転式フィルタの外周面に吹き付けることにより同フィルタを洗浄するエアブローノズルを設け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４に記載した発明は、請求項１から４の何れかに記載のミスト捕集装置において、前記切削液が鉱物性オイル又は水溶性オイルであることを特徴とするものである。

（請求項１、請求項２の発明）
このミスト捕集装置は、化学合成不織布と極細繊維電石不織布をフィルタ材とする回転式フィルタを用いる捕集ユニットと、ルーツ式ブロワとをコンパクトに組み合わせた構造であり、オイルミストを効率的に捕集することが可能である。さらに、ミストが加工室や工場内に拡散することを回避でき、作業環境の良好化に寄与することができる。

（請求項３の発明）
このミスト捕集装置は、エアブローノズルから圧力エアーを回転式フィルタに吹き付けることにより同フィルタに付着する微細粉塵類が除去されるので、捕集ユニットを良好な状態に維持することができる。

（請求項４の発明）
このミスト捕集装置は、化学合成不織布と極細繊維電石不織布をフィルタ材とする回転式フィルタを用いる捕集ユニットと、ルーツ式ブロワとをコンパクトに組み合わせた構造であり、切削液として用いられる鉱物性オイル又は水溶性オイルから生ずるオイルミストを効率的に捕集することが可能である。

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実施形態のミスト捕集装置の概要図、図２はフィルタ材の断面図、図３はフィルタ材の説明図、図４はフィルタ材の模式図、図５は本発明を適用するマシニングセンタの加工室の概要図、図６は本発明に係る第２実施形態のミスト捕集装置である。

（実施形態例１）
本発明に係る第１実施形態のミスト捕集装置Ａを図１に示す。このミスト捕集装置Ａは、後記マシニングセンタの加工室内で発生する鉱物性オイルから生ずるオイルミストを周囲の空気と一緒に吸引して捕集する捕集ユニット２と、捕集ユニット２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５１とから構成されている。

図１において、捕集ユニット２のケーシング３は、上方に排気口４を形成し、その側部３ａに穴５が形成されており、その底部３ｂをフレーム１に固定されている。後記回転式フィルタを収めるケース６の胴部６ａには、吸入口７とドレン排出口８を開設している。ケース６は右方の開口端６ｂをケーシング３の穴５に連通するように設けられていて、ケーシング３の側部３ａに固定されている。ケース６の左方の開口端６ｃにはエンドカバー９を取付けている。

ケーシング３の他方の側部３ｃに設けられた取付け座３ｄには、モータ装置１５を取り付けている。その取付け座３ｄの中心部に形成された段付穴３ｅには、環状シール１１とボールベアリング１２とが順に装着されている。モータ装置１５の出力軸１８は、モータ本体１６の後部に内蔵されたボールベアリング１７と前記ボールベアリング１２とにより回転自由に支持されている。出力軸１８の後端部には、冷却ファン２０ａを備えたフライホィール２０を取付けている。２１はケーシング３に設けたドレン口である。

前記ケーシング３の内部に突出する出力軸１８の先端部には、正面に吸込口２４を備えたフィルタホルダー２３のボス２３ａを挿入してナット２２を螺着することにより同ホルダー２３を固定している。フィルタホルダー２３の円筒部２３ｂには、複数の透孔２５を形成すると共に吸込口２４寄りにシール用環状溝２６が形成されている。フィルタホルダー２３の吸込口２４の周縁部２４ａには、回転式フィルタ３０の筒体３１のフランジ３１ａをボルト２９により締付け固定している。

回転式フィルタ３０は、多数の空気通過孔３２を形成した筒体３１の外周部３１ｂに、金網製のフィルタ補強材３４を介して多数の襞３６がジグザグ状に連続して形成された内側フィルタ材３５と、その内側フィルタ材３５の襞３６の外周面に２枚又は３枚の外側フィルタ材３７を巻装し、さらに外側フィルタ材３７の窪んだ箇所にプラスチック製網板部材３８を挿入してその上から押えバンド３９を装着している（図２〜図４）。そして、内側フィルタ材３５と外側フィルタ材３７の両端に面板４０，４１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。４２は一方の面板４１にあてがわれてボルト４３により筒体３１に固定された押え板である。

内側フィルタ材３５は、メッシュ０．１μｍ〜０．３μｍの化学合成不織布により多数の襞がジグザグ状に連続して形成されている。外側フィルタ材３７は、所定厚さ（約１ｍｍ）の極細繊維電石不織布である。電石不織布は、市販品［東レ（株）の「トレミクロン」］を用いた。

上記回転式フィルタ３０は、モータ装置１５により毎分５００〜１５００回転で駆動回転されるように設けられている。

４５は回転式フィルタ３０を洗浄するためにケース６の内部に設けたエアブローノズルである。エアブローノズル４５は、数個の吹出し口を回転式フィルタ３０の外周面に向けて配置している。エアブローノズル４５の空気導入口４６には、後記ルーツ式ブロワ５１から排出される圧力空気の一部がホース４７を介して供給されるように設けられている。
なお、その圧力空気の一部とは、吐出空気量の約１０〜２０％である。

上記ドレン排出口８には、捕集ユニット２から除去されるオイルミストを回収するためのキャスタを備えたドレンタンク４８を着脱可能に設ける。また、捕集ユニット２の排気口４には、吸引管４９を介してルーツ式ブロワ５１の吸込み側を接続する。

ルーツ式ブロワ５１は、３葉形式を用いる。５２はルーツ式ブロワ５１の排気側に連結されたサイレンサである。５３はサイレンサ５２の排気口である。
以上により、第１実施形態のミスト捕集装置Ａが構成される。

本発明を適用するマシニングセンタの加工室について説明する。
マシニングセンタＭＣについては、ベッド６１に前後方向に移動自在に設けられたコラム６２の中心部に、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６３を設け、スピンドルヘッド６３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６４が自動的に装着されるようにされている。６５はスピンドルヘッド６３の前面に配設された切削液用ノズルである。ベッド６１の一端側に配置されたガイド部６６には、被加工物ｗを固定保持するためのイケール６８を設けたキャリッジ６７が載せられていて、図示しない駆動手段によってキャリッジ６７を前後方向に移動自在に設けている。

７０は昇降自在な開閉扉７１を備えた加工室である。この加工室７０は、上記ベッド６１、コラム６２及び被加工物ｗを加工する際に所定位置にセットされるキャリッジ６７等を収容する内部空間７２をほぼ密閉状に設けている。７３は加工室７０の天部に設けられたミスト類を吸引するためのフード形状の捕集部、７４は捕集部７３に連接された吸入管である。

つぎに、第１実施形態のミスト捕集装置Ａをマシニングセンタの加工室に適用した場合の作用について説明する。
（１）マシニングセンタＭＣの加工室７０において、切削工具６４によって被加工物ｗに穴あけ加工が施される際に被加工物ｗに付着する鉱物性オイル等の切削液は、オイルミストとなって周囲に飛散する。
（２）ミスト捕集装置Ａでは、ルーツ式ブロワ５１の運転により捕集ユニット２と吸入管７４内が負圧に保持され、その負圧作用によって（１）で発生したオイルミストは捕集部７３から周囲の空気と一緒に吸入管７４を通って捕集ユニット２内に流入する。
（３）捕集ユニット２では、モータ装置１５により回転式フィルタ３０が毎分５００〜１５００回転の範囲内で回転制御される。しかして、ケース６内に吸引された空気に含まれるオイルミストは、回転式フィルタ３０の遠心力作用により跳ね飛ばされて分離除去される。
（４）回転式フィルタ３０により分離除去されたオイルミストは、ケース６の下方に落下してドレンタンク４８に回収される。
（５）捕集ユニット２により浄化された空気は、筒体３１内を通過してケーシング３の排気口４を通り、吸引管４９、ルーツ式ブロワ５１を通ってサイレンサ５２の排気口５３から外部へ排出される。

また、ルーツ式ブロワ５１から排出される圧力空気がホース４７を通ってエアブローノズル４５に導入される。そして、エアブローノズル４５から噴出する圧力空気によって回転式フィルタ３０が洗浄される。フィルタ３０により除去されたオイルミストは下方のドレン口８に落下してドレンタンク４８に貯留される。

（実施形態例２）
本発明に係る第２実施形態のミスト捕集装置Ｂを図６に示す。このミスト捕集装置Ｂは、実施形態例１で説明したマシニングセンタＭＣの加工室７０内で発生する水溶性オイルから生ずるオイルミストを周囲の空気と一緒に吸引して捕集する捕集ユニット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１１０とからなり、それらがフレーム８１に設置されている。

図６において、捕集ユニット８２のケース８３には、逆止弁８９を備えた流出口８８が設けられたエンドカバー８７を右方の開口端に、モータ装置９２を取付けたハウジング９１を左方の開口端に取付けている。また、エンドカバー８７には、圧力空気の排気口９０が設けられている。ケース８３の胴部には、前記加工室７０から延びる吸入管７４に接続するための流入口８４とドレン口８５とが開設されている。

モータ装置９２の回転軸９３はケース８３内に臨むように配置されている。その回転軸９３には、回転式フィルタ９５を取り付けている。この回転式フィルタ９５は、第１実施形態のミスト捕集装置Ａの回転式フィルタ３０に準じた構造とされている。

即ち、回転式フィルタ９５は、金網製のフィルタ補強材（３４）の外周に、内側フィルタ材（３５）と、内側フィルタ材（３５）の襞（３６）の外周面に２枚又は３枚の外側フィルタ材（３７）を巻装し、さらに外側フィルタ材（３７）の窪んだ箇所にプラスチック製網板部材（３８）を挿入してその上から押えバンド（３９）を装着している。そして、内側フィルタ材（３５）と外側フィルタ材（３７）の両端を面板９７，９８により挟持して回転軸９３に固定するように設けられている。
なお、上記構成要素のカッコ付の符号は、実施形態例１の回転式フィルタ３０に用いた符号を流用して図面を省略した。

一方の面板９７は、回転軸９３に固定されている。他方の面板９８は、周囲に複数の穴（図示せず）が設けられた中心部を回転軸９３に挿入して同回転軸９３に固定されている。

上記回転式フィルタ９５は、モータ装置９２により毎分５００〜１５００回転で駆動回転されるように設けられている。

上記ドレン口８５には、捕集ユニット８２から除去されるオイルミストを回収するためのキャスタを備えたドレンタンク１００を着脱可能に設ける。

上記捕集ユニット８２の流出口８８には、吸引管１０１を介して後記ルーツ式ブロワ１１０の吸込み側を接続する。

１０５は回転式フィルタ９５を洗浄するためにエアブローノズルである。エアブローノズル１０５は数個の吹出し口を回転式フィルタ９５の外周面に向けて配置されている。エアブローノズル１０５の空気導入口１０５ａは、供給管１０６を介して吸引管１０１に接続されている。１０７は供給管１０６に介装された逆止弁である。

ルーツ式ブロワ１１０は、正転と逆転運転を切替えることができる３葉形式を用いる。１１１はルーツ式ブロワ１１０の排気側に連結されたサイレンサである。１１２はサイレンサ１１１の排気口である。このサイレンサ１１１と前記排気口９０との間には、逆止弁１１４を備えた排気管１１３が接続されている。
以上により、第２実施形態のミスト捕集装置Ｂが構成される。

なお、第２実施形態のミスト捕集装置ＢをマシニングセンタＭＣの加工室７０に適用した場合の作用については、前述した第１実施形態のミスト捕集装置Ａの作動に準ずるので説明を省略する。

（実験１）
本発明に係る第１実施形態のミスト捕集装置Ａについて、鉱物性オイルをロータリーポンプに吸入させて発生させたオイルミストを捕集する捕集性能と、吸入口７からルーツ式ブロワ５１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７のグラフに示す。

（ミスト捕集装置Ａ）
捕集ユニット
回転式フィルタ ：内側フィルタ材 化学合成不織布メッシュ０．３μｍ
（直径２００ｍｍ×長さ２００ｍｍ）
外側フィルタ材 極細繊維電石不織布
回転数 ：１５００ｒｐｍ
モータ装置の出力 ：０．４ｋｗ
ルーツ式ブロワ ：口径５０ｍｍ×出力１．５ｋｗ
回転数 ：吸引時３０００ｒｐｍ
吸引空気量 ：２．２ｍ^３／分
圧力 ：吸引時 −１０ｋＰａ
ロータリーポンプから発生するオイルミスト濃度 ：約１１ｍｇ／ｍ^３

実験の結果、ルーツ式ブロワの排気口におけるオイルミスト濃度は約０．０１ｍｇ／ｍ^３であり、良好な成績が得られた。圧損については、約−９．８ｋＰａであった。

（実験２）
本発明に係る第２実施形態のミスト捕集装置Ｂについて、前記加工室７０内で切削液用ノズル６５から水溶性オイルを噴出させて発生したオイルミストを捕集する捕集性能と、吸入口８４からルーツ式ブロワ１１０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８のグラフに示す。

（ミスト捕集装置Ｂ）
回転式フィルタの内側フィルタ材及び外側フィルタ材、ルーツ式ブロワについては、実験１に使用したものと同様のものを使用した。
加工室内におけるオイルミスト濃度 ：０．３８〜８．３５ｍｇ／ｍ^３

実験の結果、ルーツ式ブロワの排気口におけるオイルミスト濃度は約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−８．７ｋＰａであった。

本発明に係る第１実施形態のミスト捕集装置の概要図 フィルタ材の断面図 フィルタ材の説明図 フィルタ材の模式図 本発明を適用するマシニングセンタの加工室の概要図 本発明に係る第２実施形態のミスト捕集装置 第１実施形態のミスト捕集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 第２実施形態のミスト捕集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・・・第１実施形態のミスト捕集装置
２・・・捕集ユニット
３・・・ケーシング
４・・・排気口
６・・・ケース
８・・・ドレン排出口
１５・・・モータ装置
１８・・・出力軸
２３・・・フィルタホルダー
２４・・・吸込口
３０・・・回転式フィルタ
３１・・・筒体
３５・・・内側フィルタ材（化学合成不織布）
３７・・・外側フィルタ材（極細繊維電石不織布）
３９・・・押えバンド
４５・・・エアブローノズル
４８・・・ドレンタンク
５１・・・ルーツ式ブロワ
Ｂ・・・第２実施形態のミスト捕集装置
７０・・・加工室

Claims (4)

1. ほぼ密閉された加工室内で行なわれる機械加工時に使用される切削液や洗浄液から発生するオイルミストを周囲の空気と一緒に吸引して捕集する回転式フィルタを用いる捕集ユニットと、その捕集ユニットの吸入側を負圧状態とすると共に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とから構成されたミスト捕集装置において、
   前記回転式フィルタは、多数の空気通過孔を形成した筒体の外周部に、メッシュ０．１μｍ〜０．３μｍの化学合成不織布により多数の襞がジグザグ状に連続して形成された内側フィルタ材を装着し、その内側フィルタ材の襞の外周面に所定厚さの極細繊維電石不織布からなる外側フィルタ材をほぼ沿うように巻装してその上から押えバンドを装着してなり、前記捕集ユニットのドレン排出口に同捕集ユニットにより除去されるオイルミストを収容するドレンタンクを設けたことを特徴とするミスト捕集装置。
2. 前記捕集ユニットは、前記回転式フィルタを収めるケースの開口端に、モータ装置の出力軸が内部に臨むように配置されたケーシングを連通するように設け、その出力軸に固定されたフィルタホルダーの吸込口の周縁部に前記回転式フィルタの筒体を取付け、回転式フィルタにより濾過された空気がフィルタホルダー内を通過して前記ケーシングの排気口から前記ルーツ式ブロワの吸入側へ排出されるように設けたことを特徴とする請求項１に記載のミスト捕集装置。
3. 前記ルーツ式ブロワの運転により発生する圧力エアーを前記回転式フィルタの外周面に吹き付けることにより同フィルタを洗浄するエアブローノズルを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のミスト捕集装置。
4. 前記切削液が鉱物性オイル又は水溶性オイルであることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のミスト捕集装置。

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