JP2016198751A - 空気清浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルミストを効果的に除去することができ、保守作業を少なくすることができるとともに低コスト化を図ることができる空気清浄機を提供する。【解決手段】本発明の空気清浄機１は、空気中に浮遊する粉塵をシロッコファン３３の回転により吸引するとともに高電圧を印加することにより帯電させ静電気力で集塵する集塵部３を備える。空気清浄機１は、空気中に含まれるオイルミストを捕集するオイルミスト捕集部２が設けられ、オイルミスト捕集部２は、集塵部３の前段に設けられており、かつシロッコファン３３が回転することにより装置内部が負圧状態になり、それにより回転する風車１５を有しており、空気とともに吸引されたオイルミストが風車１５の回転により遠心方向に飛散することにより、オイルミストの集塵部３への侵入を阻止する。【選択図】図７

Description

本発明は、例えば機械加工工場において用いられる空気清浄機に関するものである。

従来、例えば電気集塵方式の空気清浄機は、用いられる場所によって大別され、例えば一般家庭で用いられる家庭用、パチンコ店等で用いられる業務用、及び機械加工工場等で用いられる工場用に分類される。この空気清浄機においては、本体内に集塵機能を有する電気集塵部が備えられている。電気集塵部では、高電圧を印加して生じるクーロン力によって空気中の塵が吸引されて集塵され、これにより空気が清浄化される。

上記した機械加工工場では、金属加工を行うために旋盤機や切削機等が備えられている。例えば切削機では、高速で回転する工具等によって被切削物が切削される。切削機では、その切削加工される部位に対して摩擦を抑制したり冷却したりするために水溶性切削油や油性切削油が噴射される。このとき、水溶性切削油等が微細化されて、いわゆるオイルミストとなって空気中を浮遊することがある。

近年では、上記切削機に水溶性切削油が比較的利用されることが多くなり、その結果、オイルミストにも水溶性成分が多く含まれるようになる。そのため、水溶性のオイルミストが空気清浄機の電気集塵部に侵入すると、電気集塵部において絶縁低下を引き起こすことがある。

そこで、空気清浄機においては、電気集塵部の前段において例えば金属製フィルタを設けるようにし（例えば特許文献１参照）、オイルミストの電気集塵部への影響を抑えるようにしている。金属製フィルタは、例えばステンレス鋼線が網目状に形成されてなるものである。

ところが、この金属製フィルタは、オイルミストが多量に発生している場合には目詰まりを生じやすく、金属製フィルタを頻繁に清掃したり交換したりする必要がある。そのため、取扱いが手間であるとともに、部品コストが嵩むといった問題点があった。また、目詰まりの生じにくい高性能の金属製フィルタを用いることも考えられるが、高性能の金属製フィルタは一般に高価であり、この場合も部品コストが嵩むといった問題点が生じる。

特開２０１３−１８５７５５号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、オイルミストを効果的に除去することができ、清掃及び交換等の保守作業を少なくすることができるとともに低コスト化を図ることができる空気清浄機を提供することを、その課題とする。

本発明によって提供される空気清浄機は、空気中に浮遊する粉塵をファンの回転により吸引するとともに高電圧を印加することにより帯電させ静電気力で集塵する集塵部を備える空気清浄機であって、前記空気中に含まれるオイルミストを捕集するオイルミスト捕集部が設けられ、前記オイルミスト捕集部は、前記集塵部の前段に設けられており、かつ前記ファンが回転することにより装置内部が負圧状態になり、それにより回転する風車を有しており、前記空気とともに吸引されたオイルミストが前記風車の回転により遠心方向に飛散することにより、前記オイルミストの前記集塵部への侵入を阻止することを特徴としている。

本発明の空気清浄機において、前記風車は、円筒状部材の内側に回動自在に配置されて設けられており、前記円筒状部材の内側面は、前記風車の回転により遠心方向に飛散するオイルミストの付着面として機能し、前記内側面の底部には、前記内側面に沿って底部に導かれたオイルミストを滴下させる複数の小孔が形成されているとよい。

本発明の空気清浄機において、前記円筒状部材は、ボックス状の風車収納部に収納されて配置されており、前記風車収納部の底面は、傾斜されて形成されているとよい。

本発明の空気清浄機において、前記風車収納部は、前記オイルミスト捕集部の内部に取出し自在に設けられているとよい。

本発明の空気清浄機において、前記オイルミスト捕集部は、傾斜された略平板状のオイルガイドを備えており、前記オイルガイドは、前記風車収納部の下方に配置されているとよい。

本発明の空気清浄機において、前記オイルミスト捕集部は、略直方体形状に形成され、前記集塵部の吸入口が形成された側面に取付け自在とされているとよい。

本発明によると、空気とともに吸引されたオイルミストは、オイルミスト捕集部の風車が回転することにより遠心方向に飛散されるので、集塵部の前段でオイルミストを効果的に除去することができ、オイルミストの集塵部への侵入を阻止することができる。風車は、従来の金属製フィルタ部材のように目詰まりが生じ得ないため、保守作業を少なくすることができる。さらに、集塵部に備えられたファンの回転により装置内部が負圧状態になり、これにより風車は回転するので、風車の回転駆動源を必要としない。また、清掃及び交換が必要な金属製フィルタを用いないので、低コスト化を図ることができる。

本発明に係る空気清浄機の斜視図である。 図１に示す空気清浄機の斜視図であり、風車収納部等が取り出された状態を示す図である。 風車収納部の分解斜視図である。 風車モジュールの分解組立図である。 空気清浄機を側面から見た内部透視図である。 空気清浄機を上面から見た内部透視図である。 オイルミストの捕集経路を説明するための図である。 空気清浄機の変形例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明に係る空気清浄機を示す斜視図である。図２は、図１の空気清浄機において風車収納部７や集塵ユニット３１（いずれも後述）が取り出されたときの状態を示す斜視図である。なお、以下、図１や図２における左下部を装置の前面とし右上部を装置の後面として説明する。

この空気清浄機１は、例えば微細な粉塵、油煙、臭気又は水溶性切削油等が発生する機械加工工場内で用いられ、これら粉塵等を捕捉して機械加工工場内の空気を清浄化するための電気集塵式のものである。特に、本実施形態に係る空気清浄機１は、切削機（図略）等から発生されるオイルミストを装置の上流側において、後述するオイルミスト捕集部２（以下、単に「ミスト捕集部２」という）によって除去するものである。

空気清浄機１は、図１に示すように、ミスト捕集部２と、ミスト捕集部２の後面側に備えられた集塵部３とによって構成されている。換言すれば、集塵部３の前面には図示しない吸込口が形成され、ミスト捕集部２はこの吸込口側に備えられている。

ミスト捕集部２は、主としてオイルミストを捕集するためのものである。一方、集塵部３は、例えば所定の電極間を放電させて粉塵等を帯電させ、帯電された粉塵等を静電気力によって吸引し集塵するものである。

ミスト捕集部２は、横長の略直方体形状に形成され、前面側側面には水平方向に並設された４個の円形孔４が形成されている。ミスト捕集部２の内部には、後述する風車モジュール１０が配置されており、上記円形孔４からは各風車モジュール１０が臨まれる。ミスト捕集部２の前面周縁には、例えばダクト（図示せず）等を取付けるためのフランジ５が形成されている。ミスト捕集部２の両側面には開口６（図２参照）がそれぞれ形成されており（反対側側面は図示せず）、この開口６から風車モジュール１０を有する風車収納部７が出し入れ自在とされている。開口６は、例えばビス止め可能とされた蓋部材８によって閉塞される。

ミスト捕集部２には、風車収納部７が２組収納されている。風車収納部７は、図３に示すように、一方の側面が開放された略直方体形状に形成され、内部に２つの風車モジュール１０が組み込まれている。風車収納部７の前面には、２つの円形孔１１が形成され、これらから風車モジュール１０がそれぞれ臨まれるようになっている。

風車収納部７の底面１２は、前方から後方に向かって下側に傾斜するように形成されている。この底面１２はオイルガイドとして機能し、後述するように、風車モジュール１０から滴下したオイルミストを、後方側に移動させ端縁から下方に落下させるものである。

図４は、風車モジュール１０の分解斜視図である。風車モジュール１０は、円筒状に形成された円筒状部材１３を備え、円筒状部材１３の内側に、シャフト１４の軸を中心にして回動自在に設けられた風車１５と、風車１５の前方側及び後方側にそれぞれ備えられた一対のメッシュ部材１６とを備えている。より詳細には、風車モジュール１０は、シャフト１４と、シャフト１４を支持する軸受１７と、風車１５等を支持するための支持ステー１８と、支持ステー１８を支持する軸受けプレート１９とをさらに有する。

風車１５は、放射状に延びた６つの回転羽根２０を備えており、シャフト１４に対して回動自在に支持されている。特に、本実施形態における風車１５は、集塵部３のシロッコファン３３（後述）の回転駆動による装置内部の負圧状態で遊動回転するものであり、風車１５自体には回転駆動源が設けられていないことに特徴がある。

円筒状部材１３は、その湾曲状底面に複数の小孔２１が形成されている。これらの小孔２１は、円筒状部材１３の底面にあるオイルミストを円筒状部材１３の下方（風車収納部７の底面１２）に滴下させるためのものである。

すなわち、後述するように、外部から風車１５の表面に到達したオイルミストは、風車１５が回転すると遠心分離によって円筒状部材１３の内側面に向かって飛散する。内側面に向かって飛散され、内側面に付着したオイルミストは、自重により円筒状部材１３の内側面を伝い湾曲状底面に形成された複数の小孔２１から下方に滴下する。

シャフト１４は、前後方向に延びて配され、その前後端には軸受１７がそれぞれ固着される。軸受１７は、水平方向に延びその両端が円筒状部材１３の内側面に固着された支持ステー１８によって支持される。メッシュ部材１６は、ステンレス鋼線がメッシュ状に形成されたものである。このフィルタ部材１６も支持ステー１８によって支持される。

なお、ミスト捕集部２は、集塵部３の前面において取付け自在とされていてもよい。このようにすれば、オイルミストの発生しない場所においてミスト捕集部２が取付けられていない集塵部３のみの状態で空気清浄機１を用いることができる。

ミスト捕集部２には、図５に示すように、風車収納部７の下方に傾斜板２２が備えられている。傾斜板２２は、前方から後方に向かって下側に傾斜するように形成されており、風車収納部７から落下してきたオイルミストを集塵部３側に案内するオイルガイドとしての機能を有する。

ミスト捕集部２の底部２３には、開閉自在なドレインコック２４が形成されている。オイルミストを含む空気は、空気清浄機１に吸引されるとき、風車モジュール１０に吸引されないものについては円形孔４の周囲の壁面２ａ（図１及び図２参照）に付着する。この場合、後述するように、壁面２ａに付着したオイルミストは、壁面２ａを伝って下方に移動しミスト捕集部２の底部２３に溜まる。この場合、必要に応じてドレインコック２４を開栓し、ミスト捕集部２の底部２３に溜まったオイルミストを排出することができる。

上記した風車収納部７は、図２に示すように、蓋部材８を取外すことによってミスト捕集部２から容易に取り出すことができる。これにより、取り出された風車収納部７や風車１５等を個別にかつ容易に清掃することができる。

集塵部３は、ミスト捕集部２の後面とほぼ同一の大きさを有する前面を備えた略直方体形状の筐体を有している。集塵部３の筐体側面には、内部に収納される各種ユニット（後述）を出し入れするための扉２５が形成されている。なお、図２に示すように、集塵部３の集塵ユニット３１等は、蓋２５を開状態にすることにより容易に取り出し可能である。

また、扉２５の近傍には、表示部２６が備えられている。表示部２６には、図示しないが、装置が運転状態であることを示す運転ランプ、装置の異常を示す警報ランプ、及び内部に収納される各種ユニットの洗浄時期を示す洗浄時期ランプ等が備えられている。

図１及び図２には示していないが、集塵部３の前面には、ミスト捕集部３と対向する位置に空気を吸入するための吸込口が形成されている。また、集塵部３の後面には空気の排出するための排出口が形成されている。

集塵部３は、その底部２７がオイルパンとして機能する。この底部２７には、それに溜まったオイルミストを排出するためのドレインコック２８が形成されている。すなわち、ミスト捕集部２の傾斜板２２によって案内されたオイルミストは、集塵部３の底部２７に溜まり、必要に応じて上記ドレインコック２８から排出することができる。

集塵部３は、その内部に複数のユニット及びフィルタが収納されている。具体的には、集塵部３の内部には、図２及び図５に示すように、前段フィルタ２９、イオン化ユニット３０、集塵ユニット３１及び脱臭フィルタ３２等が配置されている。各ユニット及びフィルタは、それぞれ個別の機能（後述）を有している。また、集塵部３は、イオン化ユニット３０及び集塵ユニット３１等に高圧電源を供給するための電源部（図略）、空気清浄機１内に空気を流入させるための複数のシロッコファン３３、及びこれらシロッコファン３３を回転駆動させるための複数のモータ３４（図６参照）等を備えている。

前段フィルタ２９は、ミスト捕集部２を通じて吸込口から吸入される空気（図６の矢印Ａ参照）に対して、比較的大きな粉塵等を捕捉するためのものである。イオン化ユニット３０は、例えば電極間に放電状態を発生させて粉塵等を帯電させるためのものである。

集塵ユニット３１は、内部の電極間に例えばクーロン力を生じさせることにより、イオン化ユニット３０で帯電された粉塵等を集塵するためのものである。なお、集塵ユニット３１は、空気の進行方向（図６の矢印Ｂ参照）に２つ並設されて設けられている。脱臭フィルタ３２は、例えば活性炭等を用いて集塵ユニット３１によって粉塵等が除去された空気を脱臭するためのものである。

なお、空気清浄機１内に設けられるユニット及びフィルタとしては、上記以外の機能を有するものが設けられていてもよい。また、各フィルタは、例えばイオン化ユニット３０や集塵ユニット３１等と一体的に備えられていてもよい。

次に、本実施形態に係る空気清浄機１の作用を説明する。

上記の構成によれば、集塵部３のシロッコファン３３がモータ３４によって回転駆動されると、空気清浄機１の内部では、図６及び図７の矢印に示すように、ミスト捕集部２から集塵部３の排出口に向かう空気の流れが生じる。この空気清浄機１では、吸引される空気は、ミスト捕集部２においてオイルミストが除去され、集塵部３において清浄化され排出口から排出される。

より具体的には、シロッコファン３３が回転駆動されると、装置内部においては例えば約３０〜８０ｍ^３／分の風量が生じる。この風量による吸引力により、空気清浄機１には、切削機等によって生じるオイルミストを含む空気（図６及び図７の矢印Ａ参照）が吸引される。

このとき、シロッコファン３３の回転駆動による風量によって集塵部３の内部が負圧状態になり、これによりミスト捕集部２の各風車１５が遊動回転される（図７の矢印Ｃ参照）。すなわち、各風車１５は、それ自体の回転駆動源による駆動力が無い状態で自然に回転する。各風車１５が回転された状態で、ミスト捕集部２にオイルミストを含む空気が侵入すると、オイルミストは、風車１５の回転羽根２０の表面に付着するが、風車１５の回転力による遠心分離作用により風車モジュール１０の内側面に向かって放射状に飛散される。

飛散したオイルミストは、風車モジュール１０の内面を伝い湾曲状底面にある複数の小孔２１に達し、小孔２１から下方に滴下する。そして、図７の経路Ｄに示すように、滴下したオイルミストは、風車収納部７の底面１２における傾斜によって後方側に移動し、傾斜板２２における傾斜によってさらに集塵部３の底部２７に移動し溜められる。

オイルミストを含む空気が外部から吸引されるとき、風車モジュール１０に吸引されないオイルミストは、円形孔４の周囲の壁面２ａに付着する。壁面２ａに付着したオイルミストは、図７の経路Ｅに示すように、壁面２ａを伝って下方に移動しミスト捕集部２の底部２３に溜められる。

このように、本実施形態では、空気とともに吸引され風車１５に付着したオイルミストは、風車１５が回転することにより遠心方向に飛散されるので、集塵部３の前段でオイルミストを効果的に除去することができ、オイルミストの集塵部３への侵入を阻止することができる。また、風車１５は、シロッコファン３３の回転による負圧状態によって回転し、すなわちそれ自体は回転駆動源が無い状態で回転される。そのため、風車１５を回転駆動させるための電源を別途設ける必要がなく、コストの低減化を図ることができる。

風車１５は、それが回転すると付着したオイルミストを飛散させるので、従来の構成にように、金属製フィルタを用いることによる目詰まり等を生じさせることがない。そのため、部品の清掃や交換等を行う必要がほとんどないので、保守作業の削減化を図ることができる。

また、風車１５の遠心分離作用によって飛散されたオイルミストは、風車収納部７の底面１２や風車収納部７の傾斜板２２によって集塵部３に導かれ、集塵部３の底部２７に溜められる。また、ミスト捕集部２の壁面２ａに付着したオイルミストは、ミスト捕集部２の底部２３に溜められるので、オイルミストを確実に捕集することができる。

上記空気清浄機１は、例えば機械加工工場の天井等から吊下げられて用いられ、清浄効果を十分に発揮することができるが、さらに図８に示すように、所望の長さを有するダクト３５によって切削機（図略）等と空気清浄機１とを直接的に接続することにより、さらに効果的にオイルミストを捕集することが可能となる。

ダクト３５は、例えばφ２００〜３００ｍｍの略円筒状部材によって形成され、その吸入口（図略）が切削機の周辺に配置され、排出口が略ピラミッド状の中継部材３６に接続され、中継部材３６は、空気清浄機１のミスト捕集部２に接続される。

なお、ダクト３５の形状は、切削機及び空気清浄機１の位置関係によって定められればよい。例えば切削機と空気清浄機１とが離れて配置されている場合、あるいは両者の間に障害物がある場合等では、ダクト３５は、必要に応じて湾曲蛇行して設けられていてもよい。また、切削機等が複数ある場合には、それらに応じてダクト３５が分岐されて形成されていてもよい。

後述するように、空気清浄機１が動作すると、切削機等から発生するオイルミストは、その周辺に吸入口が配置されているダクト３５に導かれ、ダクト３５及び中継部材３６内を案内されて、空気清浄機１に到達する。

このように、本実施形態に係る空気清浄機１は、工場内に浮遊するオイルミストを全体的にかつ一様に捕集するのではなく、切削機等から発生するオイルミストが切削機等の周囲に拡散する前に、ダクト３５によって空気清浄機１に導くようにすることもできる。したがって、切削機等から発生するオイルミストを局所的にかつ効果的に捕集することができ、オイルミストの拡散を抑制することができる。

なお、本発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。例えば空気清浄機１は、上記実施形態で説明したものに限らず、ミスト捕集部２や集塵部３等の各部材の形状、大きさ及び数量等は、必要に応じて変更可能である。

１ 空気清浄機
２ ミスト捕集部
３ 集塵部
７ 風車収納部
１０ 風車モジュール
１２ 底面
１３ 円筒状部材
１５ 風車
２０ 回転羽根
２１ 小孔
２２ 傾斜板
２３ 底部（ミスト捕集部）
２７ 底部（本体部）
３０ イオン化ユニット
３１ 集塵ユニット
３３ シロッコファン
３４ モータ

Claims (6)

1. 空気中に浮遊する粉塵をファンの回転により吸引するとともに高電圧を印加することにより帯電させ静電気力で集塵する集塵部を備える空気清浄機であって、
   前記空気中に含まれるオイルミストを捕集するオイルミスト捕集部が設けられ、
   前記オイルミスト捕集部は、
   前記集塵部の前段に設けられており、
   かつ前記ファンが回転することにより装置内部が負圧状態になり、それにより回転する風車を有しており、
   前記空気とともに吸引されたオイルミストが前記風車の回転により遠心方向に飛散することにより、前記オイルミストの前記集塵部への侵入を阻止することを特徴とする、空気清浄機。
2. 前記風車は、
   円筒状部材の内側に回動自在に配置されて設けられており、
   前記円筒状部材の内側面は、
   前記風車の回転により遠心方向に飛散するオイルミストの付着面として機能し、
   前記内側面の底部には、前記内側面に沿って底部に導かれたオイルミストを滴下させる複数の小孔が形成されている、請求項１に記載の空気清浄機。
3. 前記円筒状部材は、
   ボックス状の風車収納部に収納されて配置されており、
   前記風車収納部の底面は、傾斜されて形成されている、請求項２に記載の空気清浄機。
4. 前記風車収納部は、
   前記オイルミスト捕集部の内部に取出し自在に設けられている、請求項３に記載の空気清浄機。
5. 前記オイルミスト捕集部は、
   傾斜された略平板状のオイルガイドを備えており、
   前記オイルガイドは、
   前記風車収納部の下方に配置されている、請求項３または４に記載の空気清浄機。
6. 前記オイルミスト捕集部は、
   略直方体形状に形成され、前記集塵部の吸入口が形成された側面に取付け自在とされている、請求項１ないし５のいずれかに記載の空気清浄機。

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