特開 2023-142773 捕集ディスク

(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】P2023142773

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】捕集ディスク

(51)【国際特許分類】

   B01D 45/08 20060101AFI20230928BHJP

【ＦＩ】

B01D45/08 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022049849

(22)【出願日】2022-03-25

(71)【出願人】

【識別番号】391009372

【氏名又は名称】ミドリ安全株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100181928

【弁理士】

【氏名又は名称】日比谷 洋平

(74)【代理人】

【識別番号】100075948

【弁理士】

【氏名又は名称】日比谷 征彦

(72)【発明者】

【氏名】深田 草平

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 智之

【テーマコード（参考）】

4D031

【Ｆターム（参考）】

4D031AB01

4D031AB23

4D031BA03

4D031BA07

4D031BA10

4D031BB10

4D031CA02

4D031EA01

(57)【要約】

【課題】メッシュ体を回転中心軸と同軸の円筒状の側面に形成することにより、オイル集合体を高速回転による遠心力により吹き飛ばし、目詰まりの発生を減少する捕集ディスクを得る。
【解決手段】捕集ディスク１８では、前面が閉塞された前方円板部１９と、外径が同径で背面が開放された後方円環部２０とが回転中心軸１４に沿って所定間隔を隔てて配置されている。前方円板部１９と後方円環部２０の外縁部同士の間には、メッシュ体２４が円筒状に張設されている。
捕集ディスク１８を高速回転することにより、送風機により送り込まれた空気流は、側方のメッシュ体２４の方向に回り込み、メッシュ体２４の外側から強制的に衝突して含有されたオイル集合体が捕集され、メッシュ体２４に堆積する。堆積したオイル集合体が或る程度の質量を有する塊にまで成長すると、遠心力によりメッシュ体２４から離脱して外方に飛散する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

送風機により発生する空気流の上流側に配置し、前記送風機の回転中心軸に固定した捕集ディスクであって、
前記空気流中に含まれるオイル集合体を捕集するメッシュ体から成り、前記回転中心軸と中心軸が同軸となる略円筒状の捕集部を有することを特徴とする捕集ディスク。

【請求項2】

前記メッシュ体で捕集した前記オイル集合体を、遠心力により前記メッシュ体から外方に飛散させることを特徴とする請求項１に記載の捕集ディスク。

【請求項3】

前記空気流が通過することのない前方円板部と、該前方円板部と同径で前記回転中心軸に沿って前記前方円板部の後方に位置する後方円環部とを有し、
前記前方円板部と前記後方円環部との外縁部同士の間に前記メッシュ体を配置し、
前記前方円板部と前記後方円環部の少なくとも何れか一方を、前記回転中心軸に固定したことを特徴とする請求項１は２に記載の捕集ディスク。

【請求項4】

前記後方円環部の外縁部同士間を半径方向に掛け渡す複数の支持枠を設け、これらの支持枠の交叉部に、前記回転中心軸に固定する軸取付孔を設けたことを特徴とする請求項３に記載の捕集ディスク。

【請求項5】

前記前方円板部と前記後方円環部との外縁部同士の間であって、隣接する前記メッシュ体間に連結片を設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載の捕集ディスク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、慣性衝突型のオイルミスト捕集装置に用いる捕集ディスクに関するものである。

【背景技術】

【0002】

部品製造工場などの金属加工業においては、加工部品の例えば切削、研削時に、加工部品の温度上昇を防止し、かつ切削性等を良好にするために、加工部品に切削油を供給しているが、一方で加工時に霧状のオイルミストの発生が免れない。

【0003】

これらのオイルミストは多くは、加工部分に供給される切削油が高速で回転する工具や加工部分に当接し、剪断を受け微細化されて空気中に放出されることにより発生する。このオイルミストを放置すると、工場内の全ゆる個所が油まみれとなる。例えば、オイルミストが電灯に付着すると照明が暗くなったり、床面に付着すると作業者が滑って怪我をする等の原因となり、作業環境が悪化することになる。

【0004】

このようなオイルミストの放散を防止する対策として、工作機械等にオイルミスト捕集装置を付設することが行われている。例えば、特許文献１に開示されているような平面状の捕集ディスクを使用した慣性衝突式の捕集装置が使用されることがある。

【0005】

オイルのみの捕集であれば、この平面状の捕集ディスクは長期間の連続運転も可能である。しかし、オイルミスト中に加工部品の切削粉や加工砥石の粉末に由来する固形粉塵が含むオイル集合体が多く混在していると、捕集ディスクのメッシュ体は短時間の使用で目詰まりを起こし易く、頻繁な保守作業を必要とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３－２２４９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

図７は特許文献１に開示されている慣性衝突式のオイルミスト捕集装置で使用される平面状の捕集ディスク１の斜視図である。この捕集ディスク１は円板２の周囲に複数個の枠部３を設けて、この枠部３内に合成樹脂製又は金属製のメッシュ体４が平面状に張り巡らされており、円板２の中心部は送風機の回転中心軸に軸支されている。

【0008】

作動時には、捕集ディスク１は電動機により送風機と共に高速で回転され、オイルミストは送風機の吸引力により、空気流となって捕集ディスク１のメッシュ体４に正面から衝突する。この衝突により、空気のみがメッシュ体４に形成される多数の孔から通過することになるが、オイルミストに含まれるオイルと固形粉塵は、メッシュ体４上に流動体状のオイル集合体として捕捉され、堆積されてゆく。

【0009】

そして、メッシュ体４上に堆積するオイルと固形粉塵とから成るオイル集合体が或る程度の質量を有する塊になると、捕集ディスク１の高速回転によって生成される遠心力により、メッシュ体４から離脱し捕集ディスク１の外方に吹き飛ばされることになる。

【0010】

メッシュ体４に付着したオイル集合体を、遠心力により離脱させるには、オイル集合体に作用するメッシュ体４への付着力よりも大きな遠心力を必要とする。しかし、この平面状の捕集ディスク１のメッシュ体４の孔の方向が、メッシュ体４を通過する空気の方向と一致し、遠心力が作用する方向とは直交している。

【0011】

従って、一旦、メッシュ体４の孔内に入り込んだオイル集合体を離脱するのは、遠心力が作用する方向に存在するメッシュ体４の隣接する素線が邪魔となって困難となり、目詰まりを起こし易く、頻繁な保守作業を必要とする。

【0012】

本発明の目的は、上記の課題を解消し、回転中心軸を中心にして円筒方向にメッシュ体を配置して、オイル集合体による目詰まりを発生し難くして、交換周期の長期化つまり延命化を可能とする捕集ディスクを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記目的を達成するための本発明に係る捕集ディスクは、送風機により発生する空気流の上流側に配置し、前記送風機の回転中心軸に固定した捕集ディスクであって、前記空気流中に含まれるオイル集合体を捕集するメッシュ体から成り、前記回転中心軸と中心軸が同軸となる略円筒状の捕集部を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る捕集ディスクによれば、メッシュ体から成る略円筒状の捕集部を、送風機の回転中心軸と中心軸が同軸となるように配置することにより、メッシュ体により捕集された固形粉塵を含むオイル集合体が、高速回転による遠心力により飛散され易くなり、目詰まりの発生を減少する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施例のオイルミスト捕集装置の概略断面図である。

【図2】捕集ディスクの（ａ）前方から見た斜視図、（ｂ）後方から見た斜視図である。

【図3】捕集ディスクを通過する空気流の説明図である。

【図4】捕集原理を説明するための（ａ）実施例の捕集ディスクの模式図、（ｂ）は従来の捕集ディスクの模式図である。

【図5】捕集ディスクの延命効果を示すグラフ図である。

【図6】変形例の捕集ディスクの後方から見た斜視図である。

【図7】従来の捕集ディスクの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明を図1～図５に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例の捕集ディスクを備えたオイルミスト捕集装置の概略断面図である。オイルミスト捕集装置は、密閉された略直方体の箱体１１により囲まれており、箱体１１の壁部及び上部には空気吸入口１２及び空気排出口１３が設けられている。

【0017】

箱体１１の奥部には、空気吸入口１２から吸入され空気排出口１３から排出される空気流を生成するために、水平方向の回転中心軸１４を中心に回転する例えばターボファンから成る送風機１５が配置されている。回転中心軸１４の外端には電動機１６の回転駆動軸１７が連結され、電動機１６は箱体１１の外部に設けられている。回転中心軸１４の内端には捕集ディスク１８が固定され、回転中心軸１４により送風機１５と共に高速で回転するようにされている。

【0018】

図２は捕集ディスク１８の（ａ）は前方から見た斜視図、（ｂ）は後方から見た斜視図である。捕集ディスク１８は高さが低い略円柱状の外形とされ、円柱の上面、底面に相当する位置に、外径が同径の前方円板部１９と後方円環部２０とが回転中心軸１４に沿って所定の間隙を隔てて設けられている。

【0019】

前方円板部１９は空気流が通過することのないように全面的に閉塞されており、その中央部には回転中心軸１４を挿通する軸取付孔２１が設けられており、後方円環部２０の背面は開放されている。そして、前方円板部１９の外縁部２２と後方円環部２０の外縁部２３との間の回転中心軸１４と同軸の側面には、樹脂繊維線や金属線から成り、空気流中に含まれるオイル集合体を捕集するメッシュ体２４が円筒状に張設されている。なお、メッシュ体２４を備える捕集部は１個の部材から成る円筒状としているが、複数個の平面状のメッシュ体を略円筒状に組み合わせてもよい。

【0020】

更に、必要に応じて、補強のための複数条の連結片２５が、外縁部２２、２３の間に、かつ回転中心軸１４と平行にメッシュ体２４に沿って設けられている。

【0021】

捕集ディスク１８は前方円板部１９の軸取付孔２１に回転中心軸１４を挿通し、固定ねじ２６により回転中心軸１４に固定されている。なお、捕集ディスク１８の回転中心軸１４への固定は、軸取付孔２１、固定ねじ２６によるのではなく、他の手段によって固定してもよい。

【0022】

寸法的には、前方円板部１９、後方円環部２０の半径は例えば２００ｍｍ、前方円板部１９と後方円環部２０との間隔は３０ｍｍとされている。厳密には、オイルミストに含まれる固形粉塵の種類、粒径によって、或いは捕集ディスク１８の回転数などにより、捕集ディスク１８の大きさ、メッシュ体２４のメッシュ寸法には、最適な数値が存在するが、本実施例では概略にとどめて説明をすることにする。

【0023】

送風機１５の作用により、箱体１１内に空気吸入口１２から流入した空気流が、捕集ディスク１８を通過し、図１の矢印で示す通路を経て空気排出口１３から排出するように、仕切板２７により箱体１１内は区画化されている。また、捕集ディスク１８のメッシュ体２４を経由せずに、捕集ディスク１８の周囲から空気排出口１３への回り込みによってリークする空気流が生じないように、仕切板２７は捕集ディスク１８の後方円環部２０の周囲において、円環状に形成されている。

【0024】

箱体１１内の捕集ディスク１８の下部には、分離されたオイル集合体を貯留するオイルパン２８が配置されており、オイルパン２８の底面は箱体１１の前面方向に傾斜している。オイルパン２８の低部から外部に通ずるオイル抜取管２９には図示しない手動コックが設けられている。また、箱体１１の側面等には、内部機構の保守を行うための図示しない点検扉が密閉かつ開閉自在に設けられている。

【0025】

このミスト捕集装置の作動時において、送風機１５は電動機１６の回転駆動軸１７を介して高速で回転し、空気吸入口１２から捕集ディスク１８を経て空気排出口１３に至る流速が大きな空気流を生成し、同時に捕集ディスク１８も電動機１６の駆動力により高速回転する。

【0026】

加工装置からのオイル及び固形粉塵から成るオイル集合体を含むオイルミストの空気流は、空気吸入口１２から箱体１１内に流入する。図３に示すように、空気流Ｆは回転中の捕集ディスク１８の前方円板部１９により側方のメッシュ体２４の方向に回り込み、メッシュ体２４の外側に、回転中心軸１４の方向に向けて強制的に衝突する。メッシュ体２４は高速で一方向に回転しているので、メッシュ体２４によって空気流Ｆが剪断され、空気中のオイル集合体の一部ははじき飛ばされ、大部分が空気流Ｆにより押し込まれながらメッシュ体２４により捕捉されて付着し、流動体状のオイル集合体となって堆積する。

【0027】

堆積したオイル集合体がメッシュ体２４上で、或る程度の質量を有する塊にまで成長すると、捕集ディスク１８の回転によって発生する遠心力により、オイル集合体はメッシュ体２４から外方に離脱して飛散することになる。また、メッシュ体２４にも外方への遠心力が作用するが、メッシュ体２４は連結片２５により保持されている。

【0028】

メッシュ体２４からはじき飛ばされ、或いは遠心力により周囲方向に飛散されて箱体１１内で浮遊するオイル集合体は、重力により下方に落下し、下部のオイルパン２８に流動体として貯留される。この貯留されたオイル集合体は、適当な時間間隔でオイル抜取管２９のコックを開いて外部に排出すればよい。

【0029】

一方、捕集ディスク１８のメッシュ体２４の間隙を通過し、オイル集合体が除去された空気流は、後方円環部２０の開放された背面から送り出され、空気排出口１３から箱体１１の外部に排出される。

【0030】

図４はオイル集合体を構成する粒子Ｐがメッシュ体２４の素線Ｗに付着した状態を示し、（ａ）は本実施例のメッシュ体Ｍの模式図、（ｂ）は従来の平板状のメッシュ体Ｍ’の模式図である。（ａ）において、メッシュ体Ｍに向う空気流Ｆは回転中心線Ｌに対し直交し、（ｂ）におけるメッシュ体Ｍ’に向う空気流Ｆは回転中心線Ｌに平行である。捕捉したオイル集合体に対する遠心力Ｃは、共に回転中心線Ｌを中心に発生し、回転中心線Ｌと直交する方向に作用する。

【0031】

粒子Ｐのメッシュ体Ｍ、Ｍ’の素線Ｗへの付着は、異物吸着力であるファンデルワールス(VanderWaals)力と液架橋力と空気流の押圧力の和によるものであり、粒子Ｐが周りのオイルや他の粒子Ｐと結合することで大きく成長して、これらの付着力よりも成長した粒子Ｐに対する遠心力Ｃの方が大きくなると、粒子Ｐは素線Ｗから離脱する。

【0032】

素線Ｗに付着した粒子Ｐが或る程度の大きさに成長しても、遠心力Ｃによる離脱がなされないと、粒子Ｐが次々と連鎖的に付着して大きくなり、メッシュ体の目詰まりに至ることになる。

【0033】

図４（ａ）に示す実施例のメッシュ体Ｍにおいては、素線Ｗに付着した粒子Ｐが空気流Ｆに逆らって遠心力Ｃにより飛散するが、その方向には他の素線Ｗが存在しないので、この粒子Ｐが他の素線Ｗに付着することなく、粒子Ｐ’のように外方に飛散し易い。

【0034】

一方、図４（ｂ）は平面状のメッシュ体Ｍ’の場合であり、遠心力により粒子Ｐが一旦離脱しても、この粒子Ｐが隣接する素線Ｗ’に衝突し、粒子Ｐ’のように再び素線Ｗ’に付着することもあり、粒子Ｐがメッシュ体Ｍ’から離脱し難くなる。このように、捕捉された粒子Ｐに他の粒子Ｐが付着しそのまま離脱することなく目詰まりとなることも多い。

【0035】

図５は捕集ディスクの延命効果を示すグラフ図である。評価試験においては珪素などの固形粉塵を含むオイル集合体を捕集ディスクのメッシュ体上にスプレーを用いて所定量塗布して、捕集ディスクを送風機と共に回転させる。所定時間の例えば１５秒間、回転させた後に停止し、メッシュ体に残留した残渣の重量ｇ（グラム）を測定する。続いて、再びオイル集合体の所定量をメッシュ体上に重ねて塗布し、同様に回転後の残渣の重量を測定する。このような測定を８回繰り返すことにより、図5に示す残渣量のグラフ図が得られた。

【0036】

Ａは実施例の円筒状のメッシュ体２４を有し、素線Ｗの径を０．１１ｍｍ、素線Ｗ同士の間隔を０．１５ｍｍとして得られた数値であり、Ｂは同素材、同面積のメッシュ体を図7に示す従来例のように平面状に配置して得られた数値である。それぞれ８回の評価試験において、Ｂではオイル集合体の残渣量が回数に比例して増加しているのに対し、Ａでは回数が増えても、残渣量はＢのように大きくならず、ＢよりもＡの方がオイル集合体の離脱が容易となり、約４倍程度の延命効果があることが分かる。

【0037】

図６は変形例の捕集ディスク１８’を示し、後方円環部２０の開放された背面には、その外縁部２３間に複数本の支持枠３０が半径方向に掛け渡されている。支持枠３０同士の交叉部には、回転中心軸１４を挿通する第２の軸取付孔３１が設けられている。この変形例によれば、捕集ディスク１８’は２個所の第１、第２の軸取付孔２１、３１により回転中心軸１４に固定されるので、構造的に強固となり回転も安定する。なお、捕集ディスク１８’の回転中心軸１４への固定は、第１、第２の軸取付孔２１、３１の何れか一方だけであってもよい。

【0038】

このように、本発明に係る捕集ディスク１８、１８’によれば、メッシュ体２４から成る略円筒状の捕集部を、送風機１５の回転中心軸１４を中心に回転する側面に形成する、つまり回転中心軸１４と中心軸が同軸となるように配置することにより、遠心力の作用を有効に利用でき、オイル集合体がメッシュ体２４から効果的に離脱される結果、メッシュ体２４の目詰まりの発生が少なくなる。このことは、捕集ディスク１８の交換周期が、従来の平面状のメッシュ体を有する捕集ディスクと比較して、数倍程度に延長されることからも証明される。

【符号の説明】

【0039】

１１ 箱体
１２ 空気吸入口
１３ 空気排出口
１４ 回転中心軸
１５ 送風機
１６ 電動機
１８、１８’ 捕集ディスク
１９ 前方円板部
２０ 後方円環部
２１、３１ 軸取付孔
２２、２３ 外縁部
２４ メッシュ体
２５ 連結片
２７ 仕切板
２８ オイルパン
３０ 支持枠

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】