特開 2023-106815 集塵処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023106815

(43)【公開日】2023-08-02

(54)【発明の名称】集塵処理装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 46/42 20060101AFI20230726BHJP

   B01D 39/16 20060101ALI20230726BHJP

   B23K 9/32 20060101ALI20230726BHJP

【ＦＩ】

B01D46/42 Z

B01D39/16 C

B01D39/16 A

B01D39/16 E

B23K9/32 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022007772

(22)【出願日】2022-01-21

(71)【出願人】

【識別番号】514269162

【氏名又は名称】関綜エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100128886

【弁理士】

【氏名又は名称】横田 裕弘

(74)【代理人】

【識別番号】100130878

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴目 朋之

(74)【代理人】

【識別番号】110000590

【氏名又は名称】弁理士法人 小野国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石栗 幸博

(72)【発明者】

【氏名】石栗 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】高橋 孝明

(72)【発明者】

【氏名】赤石 江位子

【テーマコード（参考）】

4D019

4D058

【Ｆターム（参考）】

4D019AA01

4D019BA13

4D019BB03

4D019BB08

4D019BB10

4D019BC13

4D019BC20

4D019CA02

4D019CB09

4D019DA02

4D058JA10

4D058JB14

4D058JB23

4D058JB25

4D058JB39

4D058JB46

4D058LA07

4D058MA15

4D058MA18

4D058QA01

4D058QA03

4D058QA09

4D058QA21

4D058RA01

4D058RA14

4D058RA19

(57)【要約】

【課題】コンパクトで移動可能でありながら、ヒューム等の粉塵を飛散させることなく確実に集塵し、さらに減容処理を同時に行うことが可能な集塵処理装置の提供。
【解決手段】粉塵を一時的に捕集するための集塵ボックスと、粉塵を含む外気を該集塵ボックス内に取り込むための吸引手段、該集塵ボックス内に設けられたフィルター、粉塵を減容固化するための減容部および集塵ボックスより排出された粉塵を該減容部へ圧送する圧送手段を備え、前記吸引手段を構成する吸引ホースには分級機が連接されている集塵処理装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉塵を一時的に捕集するための集塵ボックスと、粉塵を含む外気を該集塵ボックス内に取り込むための吸引手段、該集塵ボックス内に設けられたフィルター、粉塵を減容固化するための減容部および集塵ボックスより排出された粉塵を該減容部へ圧送する圧送手段を備え、前記吸引手段を構成する吸引ホースには分級機が連接されている集塵処理装置。

【請求項2】

前記フィルターに付着した粉塵の払い落とし手段として、フィルター内にエアを吹き付け可能に設けられた払い落とし用バルブを備えることを特徴とする請求項１に記載の集塵処理装置。

【請求項3】

前記フィルターは、ポリエステル長繊維不織布からなる基材の少なくとも一方の主面に多孔質のＰＴＦＥメンブレンをラミネートしたメンブレン層を備え、少なくとも該メンブレン層には撥水撥油性を付与可能な表面処理剤が塗工されていることを特徴とする請求項１または２に記載の集塵処理装置。

【請求項4】

前記吸引手段は、エアタンクからエアが送り込まれるエアブローノズルを備え、エアタンクからエアブローノズルへのエアの送出が間欠的になされることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の集塵処理装置。

【請求項5】

さらに車輪を備えて移動可能に形成されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の集塵処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属材の熱切断加工や溶接作業などの加工時に発生するヒューム等の集塵処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、プラズマアークもしくはレーザ光などにより金属板材の熱切断加工の際、溶融金属や金属蒸気が凝固して数百ミクロンからサブミクロン単位のヒューム（粉塵）が発生することが知られている。このヒュームは、比重が０．５ｇ／ｃｍ^３以下と軽く高温ガス中に浮遊するため、これを放置すると工場内の作業環境が悪化することになる。

【0003】

特に、溶接ヒュームについては、労働者に神経障害等の健康障害を及ぼすおそれがあることが明らかになったことから、あらたに特定化学物質障害予防規則の特定化学物質として位置づけられ、全体換気装置および局所排気装置などによる溶接ヒューム減少のための措置が求められている。

【0004】

そこで、特許文献１～３には、金属材の熱切断加工や溶接作業などの加工時に発生するヒュームから微粉末を捕集し、減容固化することにより、作業環境の改善、微粉末の処理コストの軽減、さらにはリサイクルの容易化を図ることのできるヒューム処理装置が開示されている。

【0005】

しかしながら、これらのヒューム処理装置は、ヒュームを貯留するためのホッパーの下部に設置され、スクリューコンベアを介して圧縮装置へと送り込むというものであり、かかるホッパー、スクリューコンベアと、圧縮装置は一つの架台の中に配置固定されており、処理装置自体の移動は不可能だった。

【0006】

また、ヒュームが非常に微細であるため、ホッパー内に人手でヒュームを投入する場合は、微粉末が飛散して作業環境の悪化につながっていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】実用新案登録第３１１５８３３号

【特許文献2】特許第４４１３２５０号

【特許文献3】特許第５１１３８１７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで本発明は、従来の集塵処理装置のかかる欠点を克服し、コンパクトで移動可能でありながら、ヒューム等の粉塵を飛散させることなく確実に集塵し、さらに減容処理を同時に行うことが可能な集塵処理装置の提供を課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上記課題を解決するものであり、粉塵を一時的に捕集するための集塵ボックスと、粉塵を含む外気を該集塵ボックス内に取り込むための吸引手段、該集塵ボックス内に設けられたフィルター、粉塵を減容固化するための減容部および集塵ボックスより排出された粉塵を該減容部へ圧送する圧送手段を備え、前記吸引手段を構成する吸引ホースには分級機が連接されている集塵処理装置である。

【0010】

また本発明は、前記フィルターに付着した粉塵の払い落とし手段として、フィルター内にエアを吹き付け可能に設けられた払い落とし用バルブを備えることを特徴とする集塵処理装置である。

【0011】

また本発明は、前記フィルターがポリエステル長繊維不織布からなる基材の少なくとも一方の主面に多孔質のＰＴＦＥメンブレンをラミネートしたメンブレン層を備え、少なくとも該メンブレン層には撥水撥油性を付与可能な表面処理剤が塗工されていることを特徴とする集塵処理装置である。

【0012】

また本発明は、前記吸引手段がエアタンクからエアが送り込まれるエアブローノズルを備え、エアタンクからエアブローノズルへのエアの送出が間欠的になされることを特徴とする集塵処理装置である。

【0013】

さらに本発明は、車輪を備えて移動可能に形成されたことを特徴とする集塵処理装置である。

【発明の効果】

【0014】

本発明の集塵処理装置によると、金属材の熱切断加工や溶接作業などの加工時に発生するヒューム等をホッパーに投入する作業が必要ではないため、粉塵を飛散させることなく確実に集塵することができ、さらに減容処理を同時に行うことができる。

【0015】

また、本発明の集塵処理装置によると、分級機により減容に適さない粗さの粉塵を事前に除去することができる。

【0016】

また、本発明の集塵処理装置で、フィルターがポリエステル長繊維不織布からなる基材の少なくとも一方の主面に多孔質のＰＴＦＥメンブレンをラミネートしたメンブレン層を備え、少なくとも該メンブレン層には撥水撥油性を付与可能な表面処理剤が塗工されているものは、水分又は油分を含入する微粒子を高効率で捕集することができる。

【0017】

また、本発明の集塵処理装置で、吸引手段がエアタンクからエアが送り込まれるエアブローノズルを備え、エアタンクからエアブローノズルへのエアの送出が間欠的になされることを特徴とするものは、吸引効果を安定させることができるとともに、電力消費量を節約することができる。

【0018】

さらに、本発明の集塵処理装置で車輪を備えたものは、設置場所について制約されず、適宜移動が可能である。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明に係る集塵処理装置の構成を模式的に示す図（但し、減容部の記載は省略する）。

【図2】本発明に係る集塵処理装置の構成を模式的に示す図。

【図3】本発明に係る集塵処理装置のフィルターの斜視図。

【図4】（ａ）本発明に係る集塵処理装置の減容部により減容対象物を減容固化する様子を表す図。（ｂ）本発明に係る集塵処理装置の減容部により減容対象物を排出する様子を表す図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の集塵処理装置の実施態様を、図面に基づいて具体的に説明する。なお、以下では金属板材の切断加工の際に発生するヒューム用の集塵処理装置について説明するが、本発明の集塵処理の対象物はかかるヒュームには限定されず、本発明はこれら実施態様に何ら制約されるものではない。

【0021】

図１および図２は、本発明に係る集塵処理装置１の全体構造を示す概略図である（但し、図１では減容部６の記載を省略する）。図に示すように、本発明の集塵処理装置１は、粉塵を一時的に捕集するための集塵ボックス２、粉塵を含む外気を集塵ボックス２内に取り込むための吸引手段５、粗い粉塵を分別するための分級機４、集塵ボックス２内に設けられたフィルター３、さらに、粉塵を減容固化するための減容部６、減容部６へと粉塵を圧送する圧送手段７を備える。以下、各部について詳述する。

【0022】

本発明に係る集塵処理装置１はハウジング１１を備え、該ハウジング１１内には、集塵ボックス２が設けられている。集塵ボックス２は、吸引手段により吸引された粉塵を含む外気を内部に取り込むことができ、吸気口２４、フィルター３を取り付けた上部開口部２５、粉塵を排出するための下部排出口２６を除いて密閉状の箱型に形成されている。

【0023】

集塵ボックス２の上部は略直方体に形成され、一の側壁２２の上方には吸気口２４が設けられ、天壁２１には上部開口部２５が設けられている。そして、集塵ボックス２の下部は下方へ行くにつれて窄まるように傾斜壁２３が形成されており、その下端に下部排出口２６が形成されている。

【0024】

集塵ボックス２の内部には、天壁２２より垂下するようにフィルター３が設けられている。図３に示すように、フィルター３は、プリーツ状に加工されたフィルター材を略円筒状に立体成形した本体３２と、本体３２の上端に取り付けられた環状のエンドプレート３１および本体３２の下端に取り付けられた円板上のエンドプレート３３からなる。かかるフィルター３は、集塵ボックス２の天壁２１の上部開口部２５内にエンドプレート３１側を挿入して取り付けられている。

【0025】

フィルター３は、ヒューム用の公知のフィルターを使用することができるが、ポリエステル長繊維不織布からなる基材の少なくとも一方の主面に多孔質のＰＴＦＥメンブレンをラミネートしたメンブレン層を備え、少なくとも該メンブレン層には撥水撥油性を付与可能な表面処理剤が塗工されているフィルター材が好ましく、より具体的には、ＴＳフィルター（関綜エンジニアリング株式会社）を好適に使用することができる。ＴＳフィルターは、従来のＨＥＰＡフィルターでは捕集が困難だった粒径０．１μｍ以下のヒュームも捕集することができ、さらに水分又は油分を含入する微粒子を高効率で捕集することができるため、好ましい。

【0026】

なお、長時間の使用により、フィルター３の本体３２の外表面に粉塵が付着して目詰まりを起こす可能性があるため、このような本体３２に付着した粉塵を払い落とすための払い落とし手段を備えてもよい。かかる払い落とし手段として、本実施態様では、エンドプレート３１上において吹き出し口が下向きに配置された払い落とし用バルブ８２を備える。払い落とし用バルブ８２にはエアタンク８１から圧縮空気が送り込まれ、払い落とし用バルブ８２の吹き出し口よりフィルター３の本体３２内にエアを吹き付けることにより本体３２に付着した粉塵を払い落とすことができる。なお、払い落とし手段としてはこれに限定されず、その他の叩きや振動を与えるものであってもよい。

【0027】

本発明の吸引手段５は、吸引ホース５１、５２とエアブローノズル５３から構成される。また、吸引ホース５１、５２の間には分級機４が設けられている。ハウジング１１内に設けられた吸引ホース５２は、その一端が集塵ボックス２の給気口２４に連接され、他端はエアブローノズル５３に連接されている。また、ハウジング１１外に設けられた吸引ホース５１は、その一端が分級機４の吸気口４２に連接され、他端は集塵機から回収された粉塵を一時保管している回収箱１０１内に挿入可能に形成されている。かかる吸引手段５により、ホッパー内に粉塵を投入する作業が不要となるため、粉塵の飛散を効果的に防ぐことができる。

【0028】

エアブローノズル５３は、分級機４の排気口４１側に取り付けられており、チューブ（図示せず）を介してエアタンク８１からエアが送り込まれる。そして、かかるエアがエアブローノズル５３内で給気口２４側へ噴出されることにより、エアブローノズル５３より分級機４側が負圧となり、その結果、吸引ホース５１により外気および粉塵の吸引が可能となる。

【0029】

エアタンク８１からエアブローノズル５３へのエアの送出は、オンオフを繰り返すことにより間欠的に送り込むことが好ましい。このように、エアブローノズル５３からのエアの噴出が間欠的になされることにより、吸引効果を安定させることができるとともに、消費電力の節減にもつながる。エアの消費量は適宜設定することが可能だが、１００～８００Ｌ／ｍｉｎの範囲内とすることが好ましい。

【0030】

本発明の分級機４は、公知の乾式サイクロン型を利用することができる。かかる分級機４により、減容処理に適さない粗い粉塵は落下して排出口４３から排出され、分級機４の下方に設置したダスト缶１０２内に収集される。そして、細かい粉塵、具体的には粒径１００μｍより小さい微粉塵のみ選別されて集塵ボックス２内へと取り込まれる。

【0031】

集塵ボックス２内へと取り込まれた粉塵は、フィルター３に付着して払い落とされたものも含め、最終的には下部の排出口２６から排出される。かかる下部排出口２６は、内部にスクリュー部７３を備えたパイプ部７２と連通しており、下部排出口２６から排出された粉塵はスクリュー部７３上に落とされる。

【0032】

スクリュー部７３はパイプ部７２内においてモータ７１により回転自在に設けられており、さらに、スクリュー部７３の先端側の一部は、減容部６の本体６３内の成形室６４へと通じる供給路６５内へと挿入されている。そして、モータ７１により回転するスクリュー部７３の働きにより、スクリュー部７３上の粉塵はパイプ部７２から供給路６５を通って成形室６４内へと送り込まれる。なお、本実施態様では、圧送手段としてスクリュー部７３を採用しているが、集塵ボックス２より排出された粉塵を成形室６４内へと適切に送出することができればこれに限定されない。

【0033】

本発明の減容部６は、ピストンの押し込み力を利用して減容対象物を圧縮するタイプのものや、あるいはモータの回転力を利用して減容対象物を圧縮するタイプのものを利用することができるが、本実施態様では、ピストンの押し込み力を利用するタイプを用いている。

【0034】

図４に示すように、本発明の減容部６は、シリンダ６１、シリンダ６１により上下動可能に設けられたプレスバー６２、内部に成形室６４を備えた本体６３、シリンダ６８、シリンダ６８により水平移動可能に形成されたスライド弁６６を備える。

【0035】

成形室６４は、本体６３を縦に貫通形成され、この成形室６４に対し上方から棒状のプレスバー６２が上下動可能に挿入されている。また、成形室６４の下部開口は、減容処理時にはスライド弁６６により閉鎖されている。さらに、成形室６４には供給路６５が連通しており、図４（ａ）のように、供給路６５を介して送出された粉塵が成形室６４内に収容される。

【0036】

減容処理は、シリンダ６１によりプレスバー６２を下方へと押し下げ、プレスバー６２の先端部により粉塵をスライド弁６６の天面へと押し付けるように押圧することで行われる。プレスバー６２により減容固化された粉塵は、減容部６外へと排出されるが、本実施態様では、図４（ｂ）に示すように、スライド弁６６をシリンダ６８により水平移動し、スライド弁６６に形成されている排出孔６７を成形室６４の位置と一致させることにより、排出孔６７から下方へと落下させる。なお、シリンダ６８には、公知のエアシリンダーを使用することができる。

【0037】

また、集塵処理装置１のハウジング１１内には、エアタンク８１からノズル８２やエアブローノズル５３へのエアの送出を制御するための制御盤９１、モータ７１やシリンダ６８を制御するための制御盤９２、９３を備える。さらに、ハウジング１１の下部には車輪１２を備えており、かかる車輪により適宜移動することが可能となっている。

【0038】

以下、集塵処理装置１の使用方法について説明する。まず、エアタンク８１からエアブローノズル５３へ圧縮されたエアを送出し、吸引ホース５１内に負圧を発生させ、吸引可能な状態にする。次に、吸引ホース５１の先端部を回収箱１０１内に挿入し、回収箱１０１内に事前に集塵されていた粉塵を吸引する。

【0039】

吸引ホース５１にから吸引された粉塵は、分級機４により選別され、粒径１００μｍより大きい粉塵は排出口４３からダスト缶１０２内へと収集される。そして、粒径１００μｍ以下の粉塵は、吸引ホース５２を介して集塵ボックス２内へと取り込まれる。

【0040】

集塵ボックス２内では、フィルター３によりさらに微細な粉塵が捕集され、かかる粉塵が取り除かれた空気がフィルター３のエンドプレート３１の開口部より集塵ボックス２外へと排気される。

【0041】

集塵ボックス２内に捕集された粉塵は、フィルター３に付着して払い落とし用バルブ８２のエアの吹き付けにより払い落とされた粉塵も含めて、下部排出口２６から排出されてスクリュー部７３上に落下する。

【0042】

次に、モータ７１によりスクリュー部７３を回転させ、粉塵を減容部６の供給路６５を介して成形室６４内へと圧送する。この際、成形室６４の下部開口はスライド弁６６により閉鎖されている。そして、成形室６４内に適切な量の粉塵が送り込まれた時点で、シリンダ６１によりプレスバー６２を下方へと押し下げ、プレスバー６２の先端部により粉塵をスライド弁６６の天面へと押し付けるように押圧し、粉塵がペレット状に成形されるまで減容する。なお、粉塵の成形室６４内への圧送と、プレスバー６２による押圧は複数回に分けて行ってもよい。

【0043】

成形室６４内における減容固化処理が完了したら、スライド弁６６をシリンダ６８により水平移動し、スライド弁６６に形成されている排出孔６７を成形室６４の位置と一致させることにより、排出孔６７から下方へと落下させて排出する。以上の一連の作業により、集塵および減容処理が完了する。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明の集塵処理装置は、金属板材の切断加工や溶接の際に発生するヒュームのみならず、廃プラスチック類、金属屑、がれき類、紙屑、木屑等の一般的な産業廃棄物の集塵処理にも利用することができる。

【符号の説明】

【0045】

１ … … 集塵処理装置
２ … … 集塵ボックス
３ … … フィルター
４ … … 分級機
５ … … 吸引手段
６ … … 減容部
７ … … 圧送手段
１１ … … ハウジング
１２ … … 車輪
２１ … … 天壁
２２ … … 側壁
２３ … … 傾斜壁
２４ … … 給気口
２５ … … 上部開口部
２６ … … 下部排出口
３１ … … エンドプレート
３２ … … 本体
３３ … … エンドプレート
４１ … … 排気口
４２ … … 吸気口
４３ … … 排出口
５１ … … 吸引ホース
５２ … … 吸引ホース
５３ … … エアブローノズル
６１ … … シリンダ
６２ … … プレスバー
６３ … … 本体
６４ … … 成形室
６５ … … 供給路
６６ … … スライド弁
６７ … … 排出孔
６８ … … シリンダ
７１ … … モータ
７２ … … パイプ部
７３ … … スクリュー部
８１ … … エアタンク
８２ … … 払い落とし用バルブ
９１ … … 制御盤
９２ … … 制御盤
９３ … … 制御盤
１０１ … … 回収箱
１０２ … … ダスト缶

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】