(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO2014061201
(43)【国際公開日】20140424
【発行日】20160905
(54)【発明の名称】マルチサイクロン式コレクタ
(51)【国際特許分類】
   B04C 5/28 20060101AFI20160808BHJP
   B04C 5/185 20060101ALI20160808BHJP
   B04C 5/23 20060101ALI20160808BHJP
   B23Q 11/00 20060101ALI20160808BHJP
【FI】
   !B04C5/28
   !B04C5/185
   !B04C5/23
   !B23Q11/00 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】22
【出願番号】2013551460
(21)【国際出願番号】JP2013005549
(22)【国際出願日】20130920
(31)【優先権主張番号】2012228480
(32)【優先日】20121015
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ
(71)【出願人】
【識別番号】591059445
【氏名又は名称】ホーコス株式会社
【住所又は居所】広島県福山市草戸町2丁目24番20号
(74)【代理人】
【識別番号】100101786
【弁理士】
【氏名又は名称】奥村 秀行
(72)【発明者】
【氏名】中村 祐介
【住所又は居所】広島県福山市駅家町法成寺1613番地50 ホーコス株式会社福山北事業所内
【テーマコード(参考)】
3C011
4D053
【Fターム(参考)】
3C011AA00
4D053AA01
4D053AB01
4D053BA04
4D053BB02
4D053BC01
4D053BD04
4D053CA04
4D053CD22
4D053CD25
4D053CE01
4D053CE05
(57)【要約】
マルチサイクロン式コレクタは、汚染粒子を含んだ気流を吸い込む吸込口(11)と、吸い込まれた気流が導入されるサイクロン収納室(12)と、サイクロン収納室(12)の内部に収納された複数のサイクロン(13)と、サイクロン(13)から清浄気流が導入されるサイクロン出口室(23)と、サイクロン(13)で分離された汚染粒子を回収するドレン排出室(51)とを備える。サイクロン(13)は、下向きの旋回流が進む旋回部(131)と、当該旋回流を上向きの旋回流に反転させる反転部(132)と、気流から分離した汚染粒子をドレン排出室へ導く排出管(134)とを有している。排出管(134)の下部開口(134a)は、ドレン排出室(51)に貯溜された液体(56)により封止されている。排出管(134)内の液体が反転部(132)へ達しないように、連通管(24)によって液位が制御される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
汚染粒子を含んだ気流を吸い込む吸込口と、
前記吸込口から吸い込まれた気流が導入されるサイクロン収納室と、
前記サイクロン収納室の内部に収納され、取り込んだ気流を下向きの旋回流にして汚染粒子を分離した後、前記旋回流を上向きの旋回流に反転させて清浄気流として放出する複数のサイクロンと、
前記サイクロン収納室の上方に設けられ、前記サイクロンから清浄気流が導入されるサイクロン出口室と、
前記サイクロン収納室の下方に設けられ、前記サイクロンで分離された汚染粒子を回収するドレン排出室と、を備え、
前記サイクロンのそれぞれは、前記下向きの旋回流が進む旋回部と、当該旋回流を上向きの旋回流に反転させる反転部と、気流から分離した汚染粒子を前記ドレン排出室へ導く排出管とを有しており、
前記排出管の下部開口は、前記ドレン排出室に貯溜された液体により封止されており、
前記排出管内の液体が前記反転部へ達しないように、前記液体の液位を制御する液位制御手段を設けた、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
【請求項2】
請求項1に記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
前記液位制御手段は、前記サイクロン出口室と前記ドレン排出室とを連通する連通管からなる、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
前記ドレン排出室に、前記液体がオーバーフローするまで当該液体を堰き止める壁部と、前記壁部をオーバーフローした液体を排出する排出口とを設けた、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
【請求項4】
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
前記複数のサイクロンは、個々のサイクロンの集合体であって分割が可能なサイクロンユニットから構成され、
前記サイクロンユニットが、前記サイクロン収納室に所定数配置されている、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
【請求項5】
請求項4に記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
前記サイクロンユニットは、垂直方向に分割が可能である、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
【請求項6】
請求項4に記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
前記サイクロンユニットは、水平方向に分割が可能である、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
【請求項7】
請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
前記サイクロン収納室へ洗浄液を供給して、前記サイクロンの清掃を行う洗浄手段を設けた、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
【請求項8】
請求項7に記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
前記洗浄手段は、洗浄ノズルを備え、前記洗浄ノズルから前記サイクロン収納室へ洗浄液を噴射して、前記サイクロンの清掃を行う、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
【請求項9】
請求項7に記載のマルチサイクロン式コレクタにおいて、
前記洗浄手段は、前記サイクロン収納室に洗浄液を注入して、前記サイクロン収納室内を洗浄液で満たすことにより、前記サイクロンの清掃を行う、ことを特徴とするマルチサイクロン式コレクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数のサイクロンを用いて気流に含まれる汚染粒子を捕集する装置に関し、特に、工作機械の加工中に発生するオイルミストの分離回収に好適なマルチサイクロン式コレクタに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、オイルミストを分離回収するコレクタとしては、不織布によりろ過を行うフィルタ式の装置があった。しかし、不織布は目詰まりを起こすため、処理できる風量が時間の経過と共に低下する。このため、不織布のメンテナンスや交換が必要であり、不経済であった。そこで、近年では、ろ過を用いずに、慣性力や遠心力などによりオイルミストの分離回収を行う、いわゆるフィルタレスタイプのコレクタが市販されているが、高精度な分離が困難で、捕集性能も十分でないものが多い。このため、フィルタレスタイプのコレクタの性能向上が、経済性および作業環境の改善のために急務となっている。
【0003】
粉塵やオイルミストなどの汚染粒子を高精度に分離できる装置の1つに、サイクロンがある。サイクロンは、図20に模式的に示すように、内部に取り込んだ汚染気流を旋回流にして、気流中の汚染粒子に遠心力を作用させ、その遠心力によって汚染粒子を気流から分離し、汚染粒子を含まない清浄気流を放出する。このようなサイクロンにおいては、旋回流の旋回半径(サイクロン径)を小さくするほど、遠心力が大きくなって分離できる粒子径(いわゆる分離限界粒子径)が小さくなり、高精度な分離を行うことができる。
【0004】
一方、フィルタレスタイプのコレクタにおいても、サイクロンが用いられているが、従来のものはサイクロン径が大きいので、分離精度が低く、前処理装置として利用されている。このため、サイクロンの後段に、より緻密な構造を有するフィルタ等の捕集機構を設けなければならず、目詰まりや高圧力損失などの問題を抱えていた(例えば、特許文献1〜3参照)。
【0005】
ところで、サイクロンは、いわゆる相似設計による制約を受けるため、サイクロン径を小さくすると、必然的に気流の取込口も小さくなる。したがって、気流の風速が一定であれば、処理できる風量が少なくなる。そこで、サイクロン径を小さくしても必要風量を確保できるように、複数のサイクロンを並列に配置したマルチサイクロン式コレクタが知られている(例えば、特許文献4〜6参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2011−11109号公報
【特許文献2】特開2010−158634号公報
【特許文献3】特開2007−144367号公報
【特許文献4】特開2004−322086号公報
【特許文献5】特開2007−98339号公報
【特許文献6】特開2007−111662号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
マルチサイクロン式コレクタは、汚染粒子の分離精度を維持しつつ、処理風量を確保できる利点がある。しかし、その一方で、図21に破線で示すように、あるサイクロンAで分離された汚染粒子の一部が、他のサイクロンBの下部に回り込んで、サイクロンB内の旋回気流に乗って排出されてしまう、いわゆる再飛散が発生し、サイクロン全体としての汚染粒子の捕集効率が低下するという問題がある。また、図21の一点鎖線で示すように、サイクロンAとサイクロンBの気流や圧力等のバランスが崩れたとき、サイクロンAの気流の一部がサイクロンBの下部に回り込み、サイクロンBの下部に上昇気流が生じて、サイクロンBの捕集性能が著しく低下し、サイクロン全体としての汚染粒子の捕集効率が低下するという問題がある。
【0008】
このため、単体では分離精度の高いサイクロンを用いた従来のマルチサイクロン式コレクタにあっては、複数のサイクロンにより処理風量は確保できても、単体のサイクロンが持つ高い分離精度と捕集効率をそのまま維持することが困難であり、性能の向上に限界があった。また、サイクロン径を小さくすると、汚染粒子に高い付着性がある場合、付着による気流通路の閉塞が生じる危険性がある。さらに、汚染粒子に対して遠心力が強く働くので、汚染粒子に摩耗性の高い物質が含まれている場合、サイクロンの内壁が部分的に摩耗する危険性もある。
【0009】
本発明は、上述した課題を解決するものであって、その目的とするところは、単体サイクロンの持つ高い分離精度と捕集効率を維持しつつ、十分な処理風量を確保し、なおかつ、汚染粒子の再飛散を防止して、高い捕集効率を確保することができるマルチサイクロン式コレクタを提供することにある。本発明の他の目的は、サイクロンのメンテナンスや交換、および清掃を容易に行うことができるマルチサイクロン式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】
【0010】
本発明に係るマルチサイクロン式コレクタは、汚染粒子を含んだ気流を吸い込む吸込口と、この吸込口から吸い込まれた気流が導入されるサイクロン収納室と、このサイクロン収納室の内部に収納され、取り込んだ気流を下向きの旋回流にして汚染粒子を分離した後、この旋回流を上向きの旋回流に反転させて清浄気流として放出する複数のサイクロンと、サイクロン収納室の上方に設けられ、サイクロンから清浄気流が導入されるサイクロン出口室と、サイクロン収納室の下方に設けられ、サイクロンで分離された汚染粒子を回収するドレン排出室とを備えている。
【0011】
サイクロンのそれぞれは、下向きの旋回流が進む旋回部と、当該旋回流を上向きの旋回流に反転させる反転部と、気流から分離した汚染粒子をドレン排出室へ導く排出管とを有している。排出管の下部開口は、ドレン排出室に貯溜された液体により封止されている。そして、排出管内の液体が反転部へ達しないように液体の液位を制御する液位制御手段が設けられている。
【0012】
このような構成によると、排出管の下部開口が液体により封止されているため、サイクロンを並べて配置しても、図21に示したような回り込みが発生せず、汚染粒子が再飛散するおそれがない。したがって、サイクロン径の小さい単体サイクロンを多数配置することにより、単体サイクロンの持つ高い分離精度と捕集効率を維持しつつ、十分な処理風量を確保し、なおかつ、汚染粒子の再飛散を防止して、高い捕集効率を確保することができる。
【0013】
また、液位制御手段により、サイクロン内部とドレン排出室との間に差圧があっても、排出管内の液体が反転部へ達しないように制御するので、排出管を長くする必要がなくなり、装置の高さを最小限に留めて小型化を図ることができる。
【0014】
本発明の好ましい実施形態では、液位制御手段は、サイクロン出口室とドレン排出室とを連通する連通管からなる。
【0015】
本発明の好ましい実施形態では、ドレン排出室に、液体がオーバーフローするまで当該液体を堰き止める壁部と、この壁部をオーバーフローした液体を排出する排出口とが設けられる。
【0016】
本発明の好ましい実施形態では、複数のサイクロンは、個々のサイクロンの集合体であって分割が可能なサイクロンユニットから構成され、このサイクロンユニットが、サイクロン収納室に所定数配置される。この場合、サイクロンユニットは、垂直方向に分割が可能であってもよいし、水平方向に分割が可能であってもよい。
【0017】
本発明の好ましい実施形態では、サイクロン収納室へ洗浄液を供給して、サイクロンの清掃を行う洗浄手段が設けられる。洗浄手段は、例えば、洗浄ノズルを備えており、この洗浄ノズルからサイクロン収納室へ洗浄液を噴射して、サイクロンの清掃を行う。あるいは、洗浄手段は、サイクロン収納室に洗浄液を注入して、サイクロン収納室内を洗浄液で満たすことにより、サイクロンの清掃を行うようにしてもよい。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、汚染粒子の再飛散のない、高精度・多風量・高捕集効率のマルチサイクロン式コレクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】図1は、本発明の実施形態に係るオイルミストコレクタ(マルチサイクロン式コレクタ)の外観図である。
【図2】図2は、図1のオイルミストコレクタの分解斜視図である。
【図3】図3は、図1のオイルミストコレクタの側面断面図である。
【図4】図4は、サイクロンユニットの斜視図である。
【図5】図5は、サイクロンユニットの上面図、側面図、および断面図である。
【図6】図6は、サイクロンユニットの部分断面斜視図である。
【図7】図7は、サイクロン収納室の拡大斜視図である。
【図8】図8は、オイルミストコレクタの運転前の状態を示した断面図である。
【図9】図9は、オイルミストコレクタの運転中の状態を示した断面図である。
【図10】図10は、サイクロンの拡大断面図である。
【図11】図11は、連通管を設けない場合の運転中の状態を示した断面図である。
【図12】図12は、サイクロンユニットの他の例を示す斜視図である。
【図13】図13は、サイクロンユニットの他の例を示す斜視図である。
【図14】図14は、サイクロンユニットの他の例を示す斜視図である。
【図15】図15は、サイクロンユニットの他の例を示す斜視図である。
【図16】図16は、他の実施形態に係るオイルミストコレクタの側面断面図である。
【図17】図17は、他の実施形態に係るオイルミストコレクタの側面断面図である。
【図18】図18は、他の実施形態に係るオイルミストコレクタの側面断面図である。
【図19】図19は、他の実施形態に係るオイルミストコレクタの側面断面図である。
【図20】図20は、サイクロンの動作を説明するための模式図である。
【図21】図21は、汚染粒子の再飛散を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一の符号を付してある。ここでは、工作機械において加工中に発生するオイルミストを捕集するためのマルチサイクロン式コレクタ(以下、「オイルミストコレクタ」という。)を例に挙げる。
【0021】
まず、図1〜図3を参照して、本実施形態によるオイルミストコレクタの全体構造を説明する。オイルミストコレクタ100は、図1および図2に示すように、本体10、回収トレイ50、および排気ユニット60から構成される。
【0022】
本体10は、図3に示すように、吸込口11と、気流導入部19と、サイクロン収納室12と、サイクロン出口室23とを有している。また、本体10には、図1および図2に示すように、側板16が設けられている。側板16は、サイクロン収納室12およびサイクロン出口室23を側方から覆うように、開閉自在に取り付けられている。この側板16を開くことによって、後述するサイクロンユニットの交換を行うことができる。さらに、本体10には、サイクロン収納室12内の液体を排出するための排出口18a,18bが設けられている(図1参照)。
【0023】
吸込口11は、工作機械において加工作業中に発生したオイルミストを含む気流を吸い込む。気流導入部19は、吸込口11から吸い込まれた気流を、サイクロン収納室12へ導く。サイクロン収納室12には、複数のサイクロン13が収納されている。サイクロン13は、反転式のサイクロンであって、サイクロン収納室12へ導かれた気流を取り込んで下向きの旋回流を発生させ、気流中のオイルミストを遠心力により分離するとともに、旋回流を上向きに反転させて清浄気流として放出する。サイクロン13の詳細については後述する。
【0024】
図2および図3に示すように、サイクロン13の上端には、出口管141(図3参照)を保持した出口管ホルダ14が装着されており、この出口管ホルダ14の上面に、透孔15a(図2参照)を有する押え板15が載置される。押え板15は、図3に示すように、ブラケット22に設けられた固定具21により固定される。このとき、押え板15の透孔15aの真下に、出口管ホルダ14の出口管141が位置するため、サイクロン13は、出口管141および透孔15aを介して、サイクロン出口室23と連通している。
【0025】
図3に示すように、サイクロン出口室23は、サイクロン収納室12の上方に設けられており、本体10の上に配置された排気ユニット60と連通している。排気ユニット60の内部には、図示しないファンが設けられている。このファンの回転によって、サイクロン13から放出された清浄気流は、サイクロン出口室23を通って排気ユニット60内へ導入され、排気口61(図1参照)から外部へ放出される。
【0026】
回収トレイ50は、図2に示すように、上面が開放された箱体からなり、内部は、サイクロン13で分離されたオイルミストが排出されるドレン排出室51となっている。ドレン排出室51は、図3に示すように、連通管24により、サイクロン出口室23と連通している。ドレン排出室51には、後述するように、排出されたオイルミストを取り込むための液体が貯溜される。連通管24とドレン排出室51との接続部は、ドレン排出室51内の液体の液面よりも高い位置にあり(図8参照)、サイクロン13の内部とドレン排出室51との間の差圧が、連通管24により低減される。回収トレイ50の側壁には、ドレン排出室51内の液体を排出するための排出口52、54と、ドレン排出室51内に液体を注入するための注入口53が設けられている。また、オイルミストコレクタ100を工作機械に取り付けるためのL字形のブラケット55が、回収トレイ50の対向する側壁に設けられている。
【0027】
次に、サイクロン13の詳細について説明する。本実施形態では、図4に示すように、複数のサイクロン13が、個々のサイクロンの集合体であるサイクロンユニット30として構成される。ここでは、1つのサイクロンユニット30は、5個のサイクロン13からなる。但し、これは一例であって、1ユニットを構成するサイクロンの数は、任意に選定することができる。サイクロンユニット30は、樹脂で形成されているが、金属で形成してもよい。
【0028】
図4(a)のように、サイクロンユニット30は、垂直方向Vに分割可能となっている。詳しくは、サイクロンユニット30は、出口管141を保持した出口管ホルダ14と、複数のサイクロン13の排出管を除く部分が一体的に結合した第1ブロック41と、複数のサイクロン13の排出管が一体的に結合した第2ブロック42と、各ブロック41、42の間に介装されるシーリング部材13cと、第2ブロック42に装着されるシーリング部材13eからなり、これらの部品が垂直方向Vに分割可能となっている。
【0029】
出口管ホルダ14には、出口管141と対応する位置に開口14aが形成されており、また、隅部の2箇所には穴14bが形成されている。第1ブロック41の上部には、出口管ホルダ14の穴14bに嵌合する突起13bが形成されている。出口管141をサイクロン13内に挿入し、穴14bに突起13bを嵌合することにより、出口管ホルダ14が第1ブロック41に固定される。
【0030】
第1ブロック41を構成するサイクロン13のそれぞれは、取込口13aと、旋回部131と、反転部132と、チャンバー部133とを備えている。取込口13aは、サイクロン収納室12に導入された気流を、サイクロン13の内部に取り込むために、サイクロン13の上部に形成されている。本実施形態では、1つのサイクロン13に対し、2つの取込口13aが設けられている。
【0031】
旋回部131は、円筒状に形成されていて、その内部を、取込口13aから取り込んだ気流が下向きの旋回流となって進む。反転部132は、漏斗状に形成されていて、旋回部131で生成された下向きの旋回流を、上向きの旋回流に反転させる。チャンバー部133は、旋回流から分離したオイルミストが、反転部132で気流に巻き込まれずに、円滑に排出管134へ導かれるようにするための拡大空間を形成する。
【0032】
第2ブロック42は、排出管ホルダ13dと、この排出管ホルダ13dに保持された排出管134とからなる。排出管ホルダ13dを、シーリング部材13cを介して、第1ブロック41のチャンバー部133へ嵌合することにより、第2ブロック42は第1ブロック41に結合される。シーリング部材13eは、排出管ホルダ13dと、サイクロン収納室12の底面に形成された開口部(図示省略)の周縁との間に介装される。
【0033】
図5は、図4における第1ブロック41を示しており、(a)は上面図、(b)は正面図、(c)は(b)のX−X断面図、(d)は(a)のY−Y断面図である。図6は、図5(d)を斜視図で表したものである。
【0034】
以上の構成からなるサイクロンユニット30は、図7に示すように、本体10のサイクロン収納室12内に所定数配置される。このとき、排出管134は、ドレン排出室51へ突出し、サイクロン13内で気流から分離したオイルミストをドレン排出室51へ導く。
【0035】
図8に示すように、ドレン排出室51には、排出管134から排出されるオイルミストを取り込んで回収するための液体56(ドレン液)が貯溜されている。液体56は、水、水溶性クーラント、油性クーラント、洗浄液などからなる。そして、この液体56の液面は、排出管134の下端よりも上にあるので、排出管134の下部開口134aは、液体56により封止されている。なお、図8は、オイルミストコレクタ100が運転されていない状態を表している。
【0036】
液体56は、排出口54(図2参照)から必要に応じて排出され、また、注入口53から必要に応じて注入される。図8では、液体56の液面を一定レベル以下に保つための壁部57が、ドレン排出室51に設けられている。壁部57の上端は、排出管134の下端よりも上に位置している。運転が開始されると、排気ユニット60内のファンの回転によりサイクロン13の内部が負圧となって、液体56が排出管134に引き込まれるため、液面は壁部57の上端より低くなるが、排出管134の下端よりも液面が常に上となるように、十分な容量の液体56がドレン排出室51に貯留されている。
【0037】
壁部57は、液体56がオーバーフローするまで、液体56を堰き止める。液体56の注入量が多くなってオーバーフローが生じると、壁部57を越えた液体56は、壁部57に隣接する空間58へ流入する。空間58は、回収トレイ50の側壁と壁部57とで囲まれた空間であり、排出口52を通して外部と連通する。このため、オーバーフローした液体56は、随時、排出口52から外部へ排出される。この結果、液体56の液面は一定レベル(壁部57の高さ)以下に保たれる。
【0038】
図9は、オイルミストコレクタ100の運転中の状態を表している。運転が開始されると、排気ユニット60内のファンが回転して、本体10内の気圧が低下するため、矢印aで示すように、吸込口11から気流が吸い込まれる。この気流には、工作機械で発生したオイルミストが混じっている。吸い込まれた気流は、矢印bで示すように、気流導入部19を通ってサイクロン収納室12へ入る。
【0039】
サイクロン収納室12へ入った気流は、サイクロン13に設けられている取込口13a(図4参照)から、サイクロン13の内部に取り込まれる。そして、図10で拡大して示すように、取り込まれた気流は旋回しながら、下向きの旋回流Fdとなって、サイクロン13の旋回部131を進む。このとき、旋回流Fdにより、気流中のオイルミストに遠心力が作用するので、オイルミストはこの遠心力によって気流から分離され、旋回部131の内壁または内壁付近に捕集される。
【0040】
旋回部131を下降した下向きの旋回流Fdは、漏斗状の反転部132で反転され、上向きの旋回流Fuとなる。そして、この旋回流Fuが、オイルミストを含まない清浄気流として、サイクロン13の出口管141からサイクロン出口室23へ放出される。放出された清浄気流は、サイクロン出口室23の上方にある図示しないファンの回転によって、図9の矢印cで示すように、ファンに吸引され、排気口61(図1参照)から外部へ放出される。
【0041】
なお、オイルミストコレクタ100の運転中は、前述のようにサイクロン13の内部が負圧になるため、図9のように、液体56が排出管134の内部にさらに引き込まれて、管内の液面が上昇する。しかし、連通管24によりサイクロン出口室23とドレン排出室51が同等の気圧となるため、排出管134内の液面が、サイクロン13の反転部132まで達することはない。これについては、後で詳しく説明する。
【0042】
一方、サイクロン13内で捕集されたオイルミストは、反転部132からチャンバー部133および排出管134を通って、ドレン排出室51の液体56内に回収され、液体56とともに排出口54から排出される。
【0043】
以上のようにして、工作機械で発生したオイルミストを含む汚染気流は、オイルミストコレクタ100のサイクロン13における遠心分離作用により、オイルミストを含まない清浄気流へ変換される。
【0044】
特に、本実施形態においては、前述したように、排出管134の下部開口134aが液体56により封止されているため(図8、図9参照)、サイクロン13を並べて配置しても、図21に示したような回り込みが発生せず、汚染粒子であるオイルミストが再飛散するおそれがない。したがって、サイクロン径の小さい単体のサイクロン13を多数配置することにより、サイクロン単体の高い分離精度と捕集効率とを維持しつつ、十分な処理風量を確保し、なおかつ、オイルミストの再飛散を防止して高い捕集効率を確保することができる。
【0045】
ところで、吸込口11には、実際にはダクト(図示省略)などが接続されるため、吸込口11における負圧の値は、使用状況により変化する。そして、液位制御手段が設けられていない場合、この負圧の変化により、排出管134の内部に入り込んでいる液体56の液位(液面の高さ)も変化する。すなわち、吸込口11の負圧が大きくなると、液体56の液位は高くなり、負圧が小さくなると、液体56の液位は低くなる。
【0046】
図11は、吸込口11を蓋26で閉塞した場合に、吸込口11の静圧が増大して、排出管134内の液体56の液位が高くなった状態を示している。図11では、液位制御手段としての連通管24(図9参照)が設けられておらず、運転中における排出管134内の液面が大きく上昇して、反転部132にまで達している。
【0047】
液体56の液面が反転部132に達すると、サイクロン13内での捕集効率の低下、液体56の出口管141からの飛散、圧力損失の増加による風量の低下などの不具合が生じる。この不具合への対策として、排出管134の長さを十分長くすることにより、液面が反転部132に達しないようにすることが考えられる。しかし、これでは、回収トレイ50の高さを高くしなければならないので、装置の高さが増加し、小型化の妨げとなる。
【0048】
しかるに、本実施形態においては、図9に示したように、サイクロン出口室23とドレン排出室51とを連通する連通管24が設けられているので、排出管134内の液位は、サイクロン13での圧力損失、つまりサイクロン13の処理風量(出口管141から放出される清浄気流の風量)にのみ比例する。サイクロン13の処理風量が増加すると、排出管134内の液位は上昇し、サイクロン13の処理風量が減少すると、排出管134内の液位は低下する。
【0049】
したがって、最大風量時における排出管134内の液面が反転部132に達しないように、排出管134の長さを決めればよい。この場合、図10に示すように、排出管134内の液体56の液位Lが、排出管134の下端から反転部132の下端までのαの範囲となるように、設計すればよい。好ましくは、液位Lの変動範囲を、排出管134の下端から上端までのβの範囲とする。これにより、液体56がチャンバー部133に入り込むことも阻止できる。
【0050】
このように、連通管24を設けたことにより、排出管134を長くしなくても、液体56が反転部132に達することがないので、装置の高さを最小限に留めて小型化を図ることができる。
【0051】
また、本実施形態においては、図4に示したように、複数のサイクロンをサイクロンユニット30として構成し、しかも、ユニットを垂直方向Vに分割可能としている。一般に、サイクロンはフィルタのように目詰まりを起すことは殆どないが、旋回流により内部が磨耗する場合がある。その際には、サイクロンをメンテナンスまたは交換する必要があるが、多数のサイクロンに対してそのような作業を行うことは容易ではない。しかるに、本実施形態によれば、複数のサイクロン13をユニット単位で取り外してメンテナンスや交換を行えるので、作業が非常に簡単となる。また、サイクロンユニット30を分割構造としたことで、ユニットを構成する部品単位での交換(例えば、排出管ホルダ13dのみの交換)も可能となる。
【0052】
図12は、サイクロンユニットの他の例を示している。このサイクロンユニット31においては、図4のチャンバー部133、シーリング部材13c、および排出管ホルダ13dが設けられていない。また、排出管134が反転部132と一体的に結合されて、1つのサイクロンブロック40が形成されている。
【0053】
図13は、サイクロンユニットの他の例を示している。このサイクロンユニット32においては、複数のサイクロン13が、2列(P1列とP2列)をなすように一体形成されている。この場合、1つのサイクロン13に対し、取込口13aは1つだけ設けられる。なお、図13では、出口管ホルダ14および排出管134の図示を省略してある。
【0054】
図14は、サイクロンユニットの他の例を示している。このサイクロンユニット33は、図14(b)に示すような、半分のサイクロンが4つ形成されたサイクロンピース13’が複数個結合したもので、水平方向Hに分割可能となっている。サイクロンピース13’には、旋回部231、反転部232、チャンバー部233、排出管234が設けられているとともに、ボルト穴235と、リブ236が形成されている。また、図示は省略するが、リブ236が形成された面と反対側の面(裏面)には、結合される相手方のサイクロンピース13’のリブ236が嵌合する凹部が形成されている。複数のサイクロンピース13’は、リブ236と凹部とを互いに嵌合させ、ボルト穴235に通したボルト(図示省略)を締めることにより結合される。ボルトに代えて、接着剤によりサイクロンピース13’同士を結合してもよい。複数のサイクロンピース13’が結合した状態で、図14(a)に示すように、取込口13a’が形成される。
【0055】
図15は、サイクロンユニットの他の例を示している。このサイクロンユニット34は、図15(b)に示すような、半分のサイクロンが2つ形成されたサイクロンピース13’’が複数個結合したもので、図14と同様に、水平方向Hに分割可能となっている。複数のサイクロンピース13’’
は、例えば接着剤により結合される。複数のサイクロンピース13’’が結合した状態で、図15(a)に示すように、取込口13a’’が形成される。
【0056】
図16は、本発明の他の実施形態によるオイルミストコレクタを示している。図では、排気ユニット60(図3参照)の図示を省略してある。本実施形態においては、本体10の内部に、洗浄手段としての洗浄ノズル80が設けられている。この洗浄ノズル80は、サイクロン収納室12へ洗浄液81を噴射して、サイクロン13の清掃を行うものである。その他の構成については、先に述べた実施形態と同様であるので、重複部分の説明は省略する。
【0057】
洗浄ノズル80は、サイクロン13(サイクロンユニット30)の列に対応して、複数個設けられており、配管82から供給される洗浄液81を、各列のサイクロン13へ噴射する。装置が運転されていない状態で、洗浄液81を噴射する場合は、サイクロン13の外部が洗浄される。
【0058】
サイクロン収納室12の側部に設けられた液体の排出口18a(図1参照)を開放している場合は、洗浄液81の届く範囲で洗浄が行われる。排出口18aを閉鎖している場合は、洗浄液81をサイクロン収納室12に注入し、図17に示すように、サイクロン収納室12内を洗浄液81で満たす。そして、洗浄液81の液面がサイクロン13の取込口13a(図4参照)に達すると、洗浄液81は、サイクロン13の内部を流下して、ドレン排出室51へ至り、排出口52から排出される。サイクロン収納室12に洗浄液81を貯溜する場合、洗浄液81は、洗浄ノズル80以外に、液体の排出口18bから供給してもよい。
【0059】
また、装置の運転中に、洗浄液81を洗浄ノズル80から噴射する場合は、噴射された洗浄液81が、吸込口11からの気流ととともにサイクロン13内に取り込まれるので、サイクロン13の外部と内部が洗浄される。なお、洗浄液81の噴射の操作は、手動で行ってもよいし、自動制御により行ってもよい。後者の場合は、日々のメンテナンスの手間を省くことができる。
【0060】
図18は、本発明の他の実施形態を示している。前記の実施形態(図8等)においては、連通管24が本体10の外部に設けられているが、図18においては、連通管24が本体10の内部に設けられている。連通管24によって、ドレン排出室51がサイクロン出口室23と連通する点は、前記の実施形態と同じである。このように、連通管24を本体10の内部に設けた場合は、オイルミストコレクタ100の外形寸法を小さくすることができる。
【0061】
以上述べた実施形態では、排出管134内の液体56が反転部132へ達しないように、連通管24によって液体56の液位を制御したが、液位制御手段として、連通管以外の手段を用いてもよい。例えば、排出管134内の上限液位を検出するセンサ(図示省略)を設け、このセンサが上限液位を検出した場合に、ドレン排出室51内の液体56を排出するような構成を採用してもよい。
【0062】
液位制御手段のさらに他の例として、図19に示すような構造が考えられる。図19では、排出管134の途中に、排出管134よりも大径の球体収納室134bが設けられている。そして、この球体収納室134b内に、液体56に浮くことが出来る球体70が収納されている。球体70の直径は、排出管134の内径より大きく、球体収納室134bの内径より小さい。また、球体70は、球体収納室134b内で上下に動くことができる。
【0063】
運転中は、排出管134の下端から吸い上げられた液体56による浮力で、球体70が球体収納室134bの上部に接触し、図19のように排出管134が閉塞される。このため、液体56がチャンバー部133や反転部132へ至るのが阻止される。排出管134の球体収納室134bより上の部分に気流から分離したオイルミストが貯溜されると、オイルミストの重量により球体70は球体収納室134bの上部から離れ、排出管134の閉塞が解除される。これにより、気流から分離したオイルミストは、排出管134を流下してドレン排出室51へ排出される。また、洗浄時において、洗浄液が排出管134の球体収納室134bより上の部分に貯溜された場合も、同様に、洗浄液の重量により球体70は球体収納室134bの上部から離れ、排出管134の閉塞が解除される。そして、洗浄液は、排出管134を流下してドレン排出室51へ排出される。
【0064】
以上述べた実施形態では、サイクロン13に取込口13aが1個または2個設けられている例を挙げたが、取込口13aの数は、必要とされる風量に応じて、任意に選定することができる。但し、取込口13aの数が多くなると、処理風量は増大するが、同時に出口管141における抵抗も増加し、ファン駆動用のモータ出力を上げなければならないので、実際には、1〜4個の範囲で取込口13aの数を選定するのがよい。
【0065】
また、取込口13aの形状も、実施形態に示したものに限らず、気流を接線方向から吸入する接線流入型の取込口や、案内羽根が設けられた取込口など、各種の形状を採用することができる。
【0066】
また、以上述べた実施形態では、マルチサイクロン式コレクタとしてオイルミストコレクタを例に挙げたが、本発明は、オイルミストに限らず、粉塵などの汚染粒子を気流から分離して捕集する装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【0067】
10 本体
11 吸込口
12 サイクロン収納室
13 サイクロン
23 サイクロン出口室
24 連通管(液位制御手段)
30,31,32,33,34 サイクロンユニット
50 回収トレイ
51 ドレン排出室
54 排出口
57 壁部
60 排気ユニット
80 洗浄ノズル
81 洗浄液
100 オイルミストコレクタ(マルチサイクロン式コレクタ)
131 旋回部
132 反転部
134 排出管
134a 下部開口
L 液位
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【国際調査報告】