JP4091066B2 - ヒューム回収機 - Google Patents

Description

本発明は、アーク溶接作業時に発生するヒューム粉塵を捕集するためのヒューム回収機であり、特に溶接鉄材に塗られた防錆用油・塗料から発生する粘性を有するヒュームに適する回収機に関する。

防錆用油・塗料が塗られた溶接鉄材のアーク溶接時には、１００オングストローム級の微細なヒューム粉塵と粘性を帯びたヒュームが発生する。その粘性を帯びたヒュームは、通常０．０１〜１μｍという微細な粒子である。一般的なフィルター式集塵装置では、メッシュ０．１μｍ〜０．５μｍのフィルターが用いられているが、目詰まりを生じやすい。このため、ターボファンやエアエゼクターにより発生させた圧力空気に石灰粉等を混入させた状態のものをフィルターの捕集面に噴射させることにより、その捕集面に付着したヒュームの油分を吸着させてフィルターの洗浄を施すようにしたヒューム回収方法が開発されている。また、振動体によりフィルターに振動を付与してヒューム粉塵を捕集面から剥離させる方式も採用されているが、目詰まりを十分に解消することは難しい。

特許第３３１６４７６号公報には、ヒューム回収機におけるフィルタ洗浄装置が記載されている。この装置は、本件出願人にかかるものであり、ルーツ式ブロワーによる逆回転運転による発生する空気作用によってフィルタの内方に配置された回転ノズルを回転させつつ同フィルタの捕集面の裏側に圧力空気を噴出させることにより、フィルタ全体を洗浄する構成としている。

ところが、従来のフィルター式集塵装置においては、油分を含むヒューム、粘性を帯びたヒュームによる目詰まりを十分に解消するには至らず、捕集性能を良好な状態で維持するのが難しかった。
特許第３３１６４７６号公報

本発明の目的は、アーク溶接作業時に溶接鉄材に塗られた防錆用油・塗料から発生する粘性を有するヒュームの捕集に適するヒューム回収機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、溶接により生ずる粘性を有するヒュームを周囲の空気と一緒に吸入管から吸引して当該ヒュームを捕集する第１捕集部と、その第１捕集部から流入する空気中に残存するヒュームを捕集する第２捕集部と、その第２捕集部の排気側に接続される正逆切替運転可能なルーツ式ブロワーとをフレームに設置し、
第１捕集部については、ケースのハウジングに回転自由に設けられて当該ケース内に臨むように配置された回転軸の先端部に、メッシュ０．３μｍ〜１μｍの襞状不織布を用いて円筒形に形成され、かつ、外径側に位置する各襞の凸状部にスリットが形成されたフィルター材を、多孔質円筒形心材の外周に装着した回転式フィルターを取り付け、その回転式フィルターをモータ装置により回転させるように設け、
第２捕集部については、第１捕集部の排気側に接続されたタンク内に、メッシュ０．３μｍ〜１μｍの襞状不織布を用いて円筒形に形成された固定式フィルターを取り付けた吸込み管を配置し、その吸込み管の排気側に前記ルーツ式ブロワーの吸込側を接続するように設け、前記ルーツ式ブロワーの逆転運転時に吸引した外気を前記固定式フィルターの内面に吐出させて同フィルターを洗浄するように構成したことを特徴とするものである。

（請求項１の発明）
このヒューム回収機は、第１捕集部の回転式フィルターにより粘性を帯びたヒュームを捕集し、第２捕集部の固定式フィルターにより第１捕集部から流入する空気中に残存するヒュームを捕集する構成としているので、アーク溶接作業時に溶接鉄材に塗られた防錆用油・塗料から発生する粘性を有するヒュームの捕集を効率よく行なうことができる。加えて、第２捕集部において適時にルーツ式ブロワーの逆回転運転によるフィルターの洗浄（逆洗）を行なうことにより当該フィルターを良好な状態に維持することができる。

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はヒューム回収機の説明図、図２は第１捕集部の縦断側面図、図３は回転式フィルターの縦断正面図、図４は回転式フィルターの凸状部の説明図である。

本発明のヒューム回収機Ｃは、図１に示すように、溶接により生ずる粘性を有するヒュームを周囲の空気と一緒に吸入管５の先端に設けられた吸込みフード６から吸引して当該ヒュームを捕集する第１捕集部１０と、その第１捕集部１０から流入する空気中に残存するヒュームを捕集する第２捕集部５０と、その第２捕集部５０の排気側に接続される正逆切替運転可能なルーツ式ブロワー６０とをキャスター２を備えたフレーム１に設置している。

図２において、第１捕集部１０のケース１１は、円筒形状ケース本体１２の一方の開口端１２ａに、流出口１６ａが形成されたエンドカバー１５を取付け、他方の開口端１２ｂにハウジング１９を取付けている。ケース本体１２の胴部には、前記吸入管５を接続するための流入口１３とドレン口１４とが開設されている。そのハウジング１９の中心穴１９ａには、ケース本体１２側の内奥に環状シール２０とボールベアリング２１を順に装着し、これら環状シール２０とボールベアリング２１に後記モータ装置２５の回転軸２８の中間部分が挿入されている。

モータ装置２５のケーシング２６は、ハウジング１９の小径フランジ１９ｂに取付けられている。モータ装置２５の回転軸２８は、ケーシング２６に内蔵されたボールベアリング２７と前記ボールベアリング２１とにより回転自由に支持されており、その先端部２８ａをケース１１内に臨むように配置されている。

３１は上記回転軸２８の先端部２８ａに着脱可能に設けられた回転式フィルターである。図３に示すように、このフィルター３１は、パンチングメタル等の多孔質円筒形心材３２の外周に、荒目軟質の耐油性ポリプロピレン材３３を被着し、その耐油性ポリプロピレン材３３を介して円筒形に形成されたフィルター材３４が後記スリット３６を外側にした状態で外装され、それら円筒形心材３２、耐油性ポリプロピレン材３３及びフィルター材３４の両端を面板３８，４０により挟持して回転軸２８に固定されている。

そのフィルター材３４は、１００オングストローム級の微細なヒューム粉塵の捕集を行なうことが可能な素材であり、メッシュ０．３μｍ〜１μｍの襞状不織布により円筒形に形成され、かつ、外径側に位置する各襞３５の凸状部３５ａにスリット３６が形成されている（図４）。このフィルター材３４の大きさは、外径２００〜５００ｍｍ、長さ２００〜５００ｍｍ程度とされている。

一方の面板３８は、中心に形成された穴を回転軸２８に遊嵌してブッシュ２９を嵌めた状態で回転軸２８に螺合したナット３０を締め付けることにより当該回転軸２８に固定されている。この面板３８の外周には内向きフランジ３８ａを形成し、その内向きフランジ３８ａによりフィルター材３４の凸状部３５ａを緩く嵌合させるように設けられている。

他方の面板４０は、中心に形成された穴４１に通したボルト４４を回転軸２８に螺着することにより当該回転軸２８に固定されている。その穴４１の周囲には４個の穴４２が設けられている。面板４０には内向きフランジ４０ａを形成し、その内向きフランジ４０ａによりフィルター材３４の凸状部３５ａを緩く嵌合させるように設けられている。また、面板４０の中心に形成された円筒部４３は、前記エンドカバー１５の大径孔１６ｂにほぼ接触状に挿入されている。その大径孔１６ｂには複数個の環状溝１７が形成されており、この環状溝１７と円筒部４３の外周面とによりラビリンスシールが形成される。

なお、回転式フィルター３１は、上記モータ装置２５により毎分１５００〜２５００回転数で駆動回転されるように設けられている。

４５は前記流入口１３の胴部に開設された注液口である。その注液口４５には図示しないホースを介して水道の蛇口等に接続し、回転式フィルター３１のフィルター材３４の外表面に対して毎分約２００〜５００ｃｃの洗浄水としての水道水を滴下させるように設ける。４６は前記ドレン口１４に接続されたドレンコックである。
以上により、第１捕集部１０が構成される。

つぎに、第２捕集部５０について述べる。
この第２捕集部５０は、本件出願人にかかる特許第３３１６４７６号公報に記載のヒューム回収機の構造に準じた構成とされている。

第２捕集部５０のタンク５１の胴部には、逆止弁５３を設けた吸気口５２が形成されている。この吸気口５２と第１捕集部１０の排気側である流出口１６ａとは、連結管４８により接続されている。タンク５１の上方の開口を塞ぐように設けられた蓋５４には、逆洗時の空気を大気側に排出する放出口（図示せず）が形成され、その放出口を開閉するための逆止弁（図示せず）が設けられている。その逆止弁の周囲は、逆洗用フィルター（図示せず）により覆われるように設けられている。

５５はタンク５１内に配置されたほぼＬ字形の吸込み管である。その吸込み管５５の吸入側５５ａには、固定軸（図示せず）を中心に立設した取付座を設けている。その固定軸には回転ノズル５６が回転自由に装着されている。５７はメッシュ０．３μｍ〜１μｍの襞状不織布を用いて円筒形に形成された固定式フィルターである。そのフィルター５７は回転ノズル５６の外側に配置されていて、上記取付座に固定されている。

吸込み管５５の排気側５５ｂとルーツ式ブロワー６０の吸込側６０ａとは、吸引管５９により接続されている。６１はルーツ式ブロワー６０の排気側６０ｂに連結された排気タンクである。６２は排気タンク６１の排気口である。ルーツ式ブロワー６０は、正逆切替運転可能とした３葉のルーツ式ブロワーを用いる。
以上により、ヒューム回収機Ｃが構成される。

上記構成になる本発明のヒューム回収機Ｃの作動について説明する。
（１）架台ａに載置された防錆用油・塗料が塗られた溶接鉄材ｗにアーク溶接を行なうと、１００オングストローム級のヒューム粉塵と共に粘性を有するヒュームが発生する。
（２）（１）で発生したヒュームは、ルーツ式ブロワー６０の正転運転による負圧作用によって吸込みフード６から周囲の空気と一緒に吸入管５を通って第１捕集部１０に流入する。
（３）第１捕集部１０では、モータ装置２５により回転式フィルター３１を毎分２５００回転数で回転されている。ケース１１内に吸引された空気に含まれる粘性を有するヒュームは、回転式フィルター３１の遠心力作用により跳ね飛ばされて分離除去される。なお、回転式フィルター３１にはスリット３６が設けられているので、第１捕集部１０における圧力損失を少なくすることができる。
（４）回転式フィルター３１により分離除去されたヒューム粉塵はケース１１の下部に溜まる。また、フィルター３１に対して注液口４５から適時に水道水を滴下させることにより、フィルター３１の洗浄を行なうと共に除去されたヒューム粉塵をドレンとしてドレンコック４６を適時に開放作動することにより外部へ排出させることができる。
（５）第１捕集部１０によりドライ化された空気は連結管４８を通って第２捕集部５０に流入し、空気中の残存したヒュームが固定式フィルター５７により捕集される。フィルター５７により濾過された清浄な空気は、吸引管５９、ルーツ式ブロワー６０を通って排気タンク６１の排気口６２から外部へ排出される。

他方、ルーツ式ブロワー６０の運転を正転から逆転に切り替えることにより、同ブロワー６０の排気側６０ｂから逆洗用空気が吸引され、逆洗用空気は圧力が高められて回転ノズル５６内に導入される。これにより、固定式フィルター５７が洗浄されて、ヒュームは下方の回収容器５８に落下して貯留される。固定式フィルター５７を通過した空気は、逆洗用フィルターによって濾過されて大気に放出される。

（実験１）
本発明のヒューム回収機Ｃについて、防錆用油が塗られた溶接鉄材の溶接作業時に発生する粘性を有するヒュームの捕集性能と、吸込みフードからルーツ式ブロワー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５のグラフに示す。
第１捕集部
フィルター材 ：メッシュ０．３μｍ、直径２００ｍｍ×長さ２００ｍｍ
前記襞の凸状部にスリット有り
フィルターの回転速度：２５００ｒｐｍ
モータ装置の出力 ：０．４ｋｗ
第２捕集部５０
固定式フィルター ：メッシュ０．３μｍ、直径２００ｍｍ×長さ２００ｍｍ
ルーツ式ブロワー ：口径５０ｍｍ×出力１．５ｋｗ、回転速度２５００ｒｐｍ
吐出空気量１．５ｍ^３／分
粘性ヒューム発生量 ：１５．７７ｍｇ／ｍ^３
ただし、グラフに示す運転中における「逆洗」については、３０秒間を３回行なった。
「休息」とは、溶接作業のみを中断し、ヒューム回収機Ｃの運転を継続した。

実験の結果、ルーツ式ブロワーの排気側で測定したヒューム粉塵量はほぼ０．０５ｍｇ／ｍ^３ 以下で推移し、良好な捕集効果を得られることが確認された。また、吸込みフードからルーツ式ブロワーの吸込み口の間における圧力損失については、−６〜−１３ｋＰａの範囲の値で推移し安定していた。

（実験２）
スリットを設けないフィルター材を用いた場合における第１捕集部の捕集性能について、実験１に準じた条件にて実験を行なった。その結果を図６のグラフに示す。

実験の結果、第１捕集部の排気側で測定したヒューム粉塵量はほぼ０．０５ｍｇ／ｍ^３ であった。しかし、圧損が運転開始後１１分経過後に−３０ｋＰ、３５分経過後に−４０ｋＰまで上昇し、使用に適さないことが判明した。

以上に述べた通り、このヒューム回収機は、第１捕集部の回転式フィルターにより粘性を帯びたヒュームを捕集し、第２捕集部の固定式フィルターにより第１捕集部から流入する空気中に残存するヒュームを捕集する構成としているので、アーク溶接作業時に溶接鉄材に塗られた防錆用油・塗料から発生する粘性を有するヒュームの捕集を効率よく行なうことができる。

ヒューム回収機の説明図 第１捕集部の縦断側面図 回転式フィルターの縦断正面図 回転式フィルターの凸状部の説明図 本発明のヒューム回収機Ｃの捕集実験結果を示すグラフ スリットを設けないフィルター材を用いた第１捕集部の捕集実験結果を示すグラフ

符号の説明

Ｃ・・・ヒューム回収機
１・・・フレーム
５・・・吸入管
１０・・・第１捕集部
１１・・・ケース
２５・・・モータ装置
２８・・・回転軸
３１・・・回転式フィルター
３４・・・フィルター材
３５・・・襞
３５ａ・・・凸状部
３６・・・スリット
５０・・・第２捕集部
５１・・・タンク
５５・・・吸込み管
５７・・・固定式フィルター
６０・・・ルーツ式ブロワー

Claims (1)

1. 溶接により生ずる粘性を有するヒュームを周囲の空気と一緒に吸入管から吸引して当該ヒュームを捕集する第１捕集部と、その第１捕集部から流入する空気中に残存するヒュームを捕集する第２捕集部と、その第２捕集部の排気側に接続される正逆切替運転可能なルーツ式ブロワーとをフレームに設置し、
   第１捕集部については、ケースのハウジングに回転自由に設けられて当該ケース内に臨むように配置された回転軸の先端部に、メッシュ０．３μｍ〜１μｍの襞状不織布を用いて円筒形に形成され、かつ、外径側に位置する各襞の凸状部にスリットが形成されたフィルター材を、多孔質円筒形心材の外周に装着した回転式フィルターを取り付け、その回転式フィルターをモータ装置により回転させるように設け、
   第２捕集部については、第１捕集部の排気側に接続されたタンク内に、メッシュ０．３μｍ〜１μｍの襞状不織布を用いて円筒形に形成された固定式フィルターを取り付けた吸込み管を配置し、その吸込み管の排気側に前記ルーツ式ブロワーの吸込側を接続するように設け、前記ルーツ式ブロワーの逆転運転時に吸引した外気を前記固定式フィルターの内面に吐出させて同フィルターを洗浄するように構成したことを特徴とするヒューム回収機。

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