JP2018122296A - 集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 清掃対象物の表面に付着した付着物を除去する。
【解決手段】 加圧された気体が充填される畜圧部７１、畜圧部７１から放出された気流を絞る絞り部７３Ｂ、当該絞り部７３Ｂのうち最も流路断面積が縮小したスロート部７３Ｃから噴出された気流を膨張させる膨張部７３Ｄ、及びスロート部７３Ｃを開閉する弁部７３Ｅ等にて加速装置７３を構成するとともに、気流を音速以上又は亜音速まで加速して当該加速された気流をフィルタ３清掃対象物に向けて噴射する。
【選択図】図６

Description

本発明は、フィルタ等の清掃対象物に付着した付着物を除去する付着物除去装置等に関する。

例えば、特許文献１に記載の集塵装置では略円筒状のフィルタを備えている。空気（雰囲気）中の粉塵等は、当該フィルタにより除去されるとともに、フィルタの表面に付着した状態で蓄積されていく。

そして、特許文献１に記載の集塵装置では、フィルタの内方側に突片を設けるとともに、当該突片にてフィルタの内周側を叩き弾くことにより、フィルタの表面に付着した粉塵等の付着物を除去している。

特開２０１０−８９０２７号公報

本発明は、特許文献１に記載の付着物除去方法と異なる新規な方法及び構成にて付着物を除去することを目的とする。

集塵装置は、例えば、取り込んだ雰囲気中から粉塵を除去する略円筒状のフィルタであって、軸線方向一端側が閉塞されたフィルタと、フィルタの表面に付着した粉塵を含む付着物を除去する付着物除去装置とを具備し、付着物除去装置は、加圧された気体が充填される畜圧部と、フィルタの軸線方向他端側に向けて気体を吹き出す噴射口を有する加速装置であって、気流を音速以上まで加速する加速装置とを備える。

当該付着物除去装置は、加速装置にて音速以上まで加速された気流をフィルタの軸線方向他端側からフィルタ内に向けて噴射して当該気流により衝撃波を発生させ、その衝撃波によってフィルタを叩き弾くことにより当該フィルタに付着した付着物を除去し、加速装置は、畜圧部から放出された気流を絞る絞り部、絞り部のうち最も流路断面積が縮小したスロート部から噴出された気流を膨張させる膨張部、円筒状の円筒部であって、軸線方向一端に噴射口が設けられ、軸線方向他端にスロート部が設けられた円筒部、並びに円筒部の内径寸法より大きな半径を有する弁部であって、円筒部の軸線方向他端に対して離接変位することにより、スロート部を開閉する弁部を備える。

弁部は、ハウジング内に変位自在に配置された状態で、円筒部側の面に作用する圧力と当該弁部を挟んで当該円筒部と反対側の面に作用する圧力との差に応じて離接変位し、円筒部の外周に設けられた空間は蓄圧部と常時連通している。

弁部が円筒部の軸線方向他端に接触してスロート部が閉じられた状態では、弁部のうち円筒部との非接触部位に蓄圧部と同圧の圧力が作用する。さらに、弁部のうち円筒部と反対側を大気開放として、弁部を円筒部の軸線方向他端から離間させてスロート部を開くためのバルブを備える。

これにより、当該集塵装置では、清掃対象物の表面に付着した付着物を除去することが可能となり得る。

本発明の実施形態に係る集塵装置１の概略構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る集塵装置１に用いられるフィルタ３の構造を示す図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る集塵装置１に用いられる加速装置７３の概略構造を示す断面図である。（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係る集塵装置１に用いられる加速装置７３の作動説明図である。 本発明の実施形態に係る集塵装置１に用いられる加速装置７３の作動説明図である。 本発明の実施形態に係る集塵装置１に用いられる加速装置７３の作動説明図である。

以下に説明する「発明の実施形態」は実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的手段や構造等に限定されるものではない。

本実施形態は、本発明に係る付着物除去装置を集塵装置に適用したものである。各図に付された方向を示す矢印等は、各図相互の関係を理解し易くするために記載したものである。本発明は、各図に付された方向に限定されるものではない。

少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「複数」や「２つ以上」等の断りをした場合を除き、少なくとも１つ設けられている。以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。

（第１実施形態）
１．集塵装置の概要
集塵装置１は、図１に示すように、フィルタ３、集塵ケーシング５、及び付着物除去装置７等を備えている。なお、本実施形態に係る集塵装置１は、レーザ加工や溶接作業時に発生する金属蒸気が凝集した微細な粒子（以下、粉塵等という。）を捕捉する装置である。

フィルタ３は、集塵ケーシング５内の空気（雰囲気）中の粉塵等を濾過して当該空気中の粉塵を除去する。当該フィルタ３は、パンチメタルで構成された円筒状の芯材３Ａ、及び蛇腹状に折り畳まれた濾紙材３Ｂ（図２参照）等を有し、略円筒状に構成されている。

粉塵等を含んだ空気は、フィルタ３の外周面から芯材３Ａに向けて流れる。そして、当該空気が濾紙材３Ｂを通過する際に粉塵等が濾紙材３Ｂに捕捉される。このため、本実施形態に係るフィルタ３では、捕捉された粉塵等はフィルタ３の外周面側に蓄積されていく。

集塵ケーシング５は、図１に示すように、フィルタ３を収納するフィルタ室５Ａを構成する。粉塵等を含む空気は、図示しない吸気ファンによりフィルタ室５Ａ内に導かれる。フィルタ３（濾紙材３Ｂ）にて濾過された空気は、芯材３Ａ内を流通して集塵装置１外に排出される。

なお、フィルタ３（芯材３Ａ）の軸線方向一端側（本実施形態では下端側）は、閉塞体３Ｃにより閉塞されている。このため、濾過された空気は、フィルタ３（芯材３Ａ）内を軸線方向一端側から他端側、つまり下端側から上端側に向けて流通する。

２．付着物除去装置
２．１ 付着物除去装置の概要
付着物除去装置７は、清掃対象物であるフィルタ３（濾紙材３Ｂ）の表面に付着した粉塵等を除去する。すなわち、付着物除去装置７は、気流を音速以上又は亜音速まで加速し、当該加速された気流をフィルタ３に向けて噴射することにより、付着物である粉塵等をフィルタ３から除去する。

２．２ 付着物除去装置の構成
付着物除去装置７は、図１に示すように、少なくとも畜圧部７１及び加速装置７３を有している。畜圧部７１は加圧された気体が充填される。本実施形態では、ポンプＰ１にて略０．５ＭＰａまで加圧された空気が畜圧部７１に充填される。

加速装置７３は、畜圧部７１に充填されている気体を加速してフィルタ３に向けて吹き付ける。具体的には、加速装置７３は、図３（ａ）に示すように、噴射口７３Ａ、絞り部７３Ｂ、膨張部７３Ｄ及び弁部７３Ｅ等を有している。

噴射口７３Ａは加速された気体をフィルタ３に向けて吹き出す。本実施形態に係る噴射口７３Ａは、フィルタ３の軸線方向他端側（本実施形態では上端側）に向けて開口した開口部である。

絞り部７３Ｂは畜圧部７１から放出された気流を絞って当該気流を加速する。本実施形態に係る絞り部７３Ｂは、円筒部７３Ｆの外周側に構成された空気の通路であって、常に畜圧部７１と連通している。そして、当該絞り部７３Ｂは、畜圧部７１からスロート部７３Ｃに空気を導くとともに、スロート部７３Ｃに近づくほど通路断面積が縮小する空気通路にて構成されている。

円筒部７３Ｆは、円筒状の部位であって、その軸線方向一端（図３（ａ）では下端）に噴射口７３Ａが設けられ、軸線方向他端（図３（ａ）では上端）にスロート部７３Ｃが設けられている。

スロート部７３Ｃは、絞り部７３Ｂのうち最も流路断面積が縮小した部位である。本実施形態に係るスロート部７３Ｃは、複数の小孔７３Ｇ（図３（ｂ）参照）により構成されている。膨張部７３Ｄは、スロート部７３Ｃから噴出された気流を膨張させることにより当該気流を更に加速する。

弁部７３Ｅはスロート部７３Ｃを開閉する。当該弁部７３Ｅは、皿バネのように弾性変形する円板状のダイヤフラムにより構成されている。弁部７３Ｅは、円筒部７３Ｆの内径寸法より大きな半径を有している。

そして、当該弁部７３Ｅは、弁部７３Ｅの一方の面（図３（ａ）では上面）に作用する圧力と他方の面（図３（ａ）では下面）に作用する圧力との差に応じてスロート部７３Ｃを開閉する。

２．２ 弁部の開閉作動
弁部７３Ｅの上面側は、図１に示すように、三方弁Ｖ１を介してポンプＰ１と吐出側と連通可能である。三方弁Ｖ１は、（ａ）弁部７３Ｅの上面側空間Ｃ１とポンプＰ１と吐出側とを連通させる場合、（ｂ）上面側空間Ｃ１を大気開放とする場合、及び（ｃ）上面側空間Ｃ１を密閉状態とする場合のうちいずれかの場合を選択するための切替バルブである。

＜畜圧部に空気を充填する場合＞
畜圧部７１の圧力がポンプＰ１の吐出圧より低下した状態で、上面側空間Ｃ１とポンプＰ１と吐出側とを連通させるように三方弁Ｖ１を作動させると、弁部７３Ｅの上面側に作用する圧力による力が、弁部７３Ｅの下面側に作用する圧力による力を上回る。このため、図４に示すように、ポンプＰ１から供給された空気は、弁部７３Ｅの外周縁とハウジング７３Ｈとの隙間を流通して畜圧部７１に流入する。

なお、弁部７３Ｅの上面側に作用する圧力による力は、「圧力×弁部７３Ｅの上面側面積」である。弁部７３Ｅの下面側に作用する圧力による力は、「大気圧×スロート部７３Ｃの断面積＋畜圧部７１内の圧力×（弁部７３Ｅの下面側面積−スロート部７３Ｃの断面積）」である。

＜畜圧状態＞
畜圧部７１内の圧力がポンプＰ１の吐出圧と同一圧力になったときに、上面側空間Ｃ１を密閉状態とするように三方弁Ｖ１を作動させる（図５参照）。これにより、畜圧部７１及び絞り部７３Ｂに加圧された空気が充填された状態になるとともに、当該充填状態が保持される。

なお、本実施形態では、畜圧部７１内の圧力がポンプＰ１の吐出圧と同一圧力になった否か検出する圧力センサ等は設けていない。上面側空間Ｃ１とポンプＰ１と吐出側とを連通させるように三方弁Ｖ１を作動させた時から所定時間（例えば、２〜３秒）が経過したときに、畜圧部７１内の圧力がポンプＰ１の吐出圧と同一圧力になったとみなして、三方弁Ｖ１を作動させている。

＜噴射口から空気を吹き出す場合＞
上面側空間Ｃ１を大気開放とするように三方弁Ｖ１を作動させる。これにより、弁部７３Ｅの上面側に作用する圧力による力が、弁部７３Ｅの下面側に作用する圧力による力を下回るので、図６に示すように、弁部７３Ｅがスロート部７３Ｃから離間してスロート部７３Ｃが開くとともに、弁部７３ＥがポンプＰ１側に繋がる空気通路を閉塞する。

そして、畜圧部７１から噴出した気流は、円筒部７３Ｆの外周に沿って弁部７３Ｅ側に流通した後、スロート部７３Ｃから膨張部７３Ｄに流入する。膨張部７３Ｄに流入した気流は、噴射口７３Ａからフィルタ３に向けて吹き出す。

３．本実施形態に係る集塵装置（特に、付着物除去装置）の特徴
本実施形態に係る加速装置７３では、畜圧部７１から流出した気流は、絞り部７３Ｂにて絞られて流速を上昇しながらスロート部７３Ｃに至る。スロート部７３Ｃから膨張部７３Ｄに噴出された気流は、膨張部７３Ｄにて膨張するため、音速以上又は亜音速まで加速され得る。

このため、噴射口７３Ａからフィルタ３には、衝撃波又は衝撃波に近いエネルギを有する気流（以下、当該気流も含めて「衝撃波」という。）が放射される。したがって、フィルタ３は、上記の衝撃波によって叩き弾かれた状態となるので、その衝撃により清掃対象物に付着した付着物が清掃対象物から落下して除去される。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明に係る付着物除去装置７を集塵装置１に適用したが、本明細書に記載された発明の適用はこれに限定されるものではない。例えば、機械構造物や建築物等の表面に付着した付着物を除去するための付着物除去装置、又は機械加工時に発生する金属粉若しくは研磨加工粉塵等の粉塵を集塵する集塵装置にも適用できる。

つまり、本明細書に記載された発明において、清掃対象物は、いわゆる「フィルタ」に限定されるものではなく、さらに、付着物も上述の実施形態に例示した「金属蒸気が凝集した微細な粒子」に限定されるものではない。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

１… 集塵装置
３… フィルタ
３Ａ… 芯材
３Ｂ… 濾紙材
３Ｃ… 閉塞体
５… 集塵ケーシング
５Ａ… フィルタ室
７… 付着物除去装置
７１… 畜圧部
７３… 加速装置
７３Ａ… 噴射口
７３Ｂ… 絞り部
７３Ｃ… スロート部
７３Ｄ… 膨張部
７３Ｅ… 弁部

Claims (3)

1. 雰囲気中の粉塵を除去する集塵装置において、
   取り込んだ雰囲気中から粉塵を除去する略円筒状のフィルタであって、軸線方向一端側が閉塞されたフィルタと、
   前記フィルタの表面に付着した粉塵を含む付着物を除去する付着物除去装置とを具備し、
   前記付着物除去装置は、
   加圧された気体が充填される畜圧部と、
   前記フィルタの軸線方向他端側に向けて前記気体を吹き出す噴射口を有する加速装置であって、気流を音速以上まで加速する加速装置とを備え、
   当該付着物除去装置は、前記加速装置にて音速以上まで加速された気流を前記フィルタの軸線方向他端側から前記フィルタ内に向けて噴射して当該気流により衝撃波を発生させ、その衝撃波によって前記フィルタを叩き弾くことにより当該フィルタに付着した付着物を除去し、
   前記加速装置は、
   前記畜圧部から放出された気流を絞る絞り部、
   前記絞り部のうち最も流路断面積が縮小したスロート部から噴出された気流を膨張させる膨張部、
   円筒状の円筒部であって、軸線方向一端に前記噴射口が設けられ、軸線方向他端に前記スロート部が設けられた円筒部、並びに
   前記円筒部の内径寸法より大きな半径を有する弁部であって、前記円筒部の軸線方向他端に対して離接変位することにより、前記スロート部を開閉する弁部を備えており、
   前記弁部は、ハウジング内に変位自在に配置された状態で、前記円筒部側の面に作用する圧力と当該弁部を挟んで当該円筒部と反対側の面に作用する圧力との差に応じて離接変位し、
   前記円筒部の外周に設けられた空間は前記蓄圧部と常時連通しており、
   前記弁部が前記円筒部の軸線方向他端に接触して前記スロート部が閉じられた状態では、前記弁部のうち前記円筒部との非接触部位に前記蓄圧部と同圧の圧力が作用し、
   さらに、前記弁部のうち前記円筒部と反対側を大気開放として、前記弁部を前記円筒部の軸線方向他端から離間させて前記スロート部を開くためのバルブを備える集塵装置。
2. 前記加速装置の前記スロート部が閉じた状態では、前記円筒部の軸線方向他端が前記弁部の中央部に接触する請求項１に記載の集塵装置。
3. 前記蓄圧部に加圧空気を充填するためのポンプであって、吐出側が前記弁部のうち前記円筒部と反対側に連通可能なポンプを備え、
   前記ポンプから供給された空気は、前記弁部の外周縁と前記ハウジングとの隙間を流通した後、前記絞り部を経由して前記畜圧部に流入する請求項２に記載の集塵装置。

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