ミストコレクタ
【課題】空気中に含まれるミストの分離性能を高め、メンテナンスを不要とし得るミストコレクタを提供する。
【解決手段】円筒形状のケース体１２内には、電動モータ２１により回転駆動される多重回転フィン組立体３１が設けられている。多重回転フィン組立体３１は、それぞれ上下方向に伸びるとともに円周方向に傾斜し、気流案内隙間３２を介して円周方向に重ねられる複数のフィン形分離板３３を有している。インペラ３０により連通空間４１内に旋回して送り込まれた気流に含まれるミストは、フィン形分離板３３に付着して遠心力により径方向外方に飛散する。ミストが除去された空気は、多重回転フィン組立体３１の中央部から排気流路４６を介して外部に排出される。
【解決手段】円筒形状のケース体１２内には、電動モータ２１により回転駆動される多重回転フィン組立体３１が設けられている。多重回転フィン組立体３１は、それぞれ上下方向に伸びるとともに円周方向に傾斜し、気流案内隙間３２を介して円周方向に重ねられる複数のフィン形分離板３３を有している。インペラ３０により連通空間４１内に旋回して送り込まれた気流に含まれるミストは、フィン形分離板３３に付着して遠心力により径方向外方に飛散する。ミストが除去された空気は、多重回転フィン組立体３１の中央部から排気流路４６を介して外部に排出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中に含まれるオイル等の液体のミストを遠心力により空気と分離して除去するミストコレクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械部品などの被加工物を切削加工したり研削加工したりする際には、切削液や研削液を被加工物に供給して切削熱の除去及び切粉を除去する。加工後被加工物に付着した切粉は洗浄装置によって切粉等を洗浄除去する。この際加工装置や洗浄装置からは切削液や洗浄液が霧状の液滴、いわゆるミストとなって機械装置外に拡散して工場内環境を悪くしていた。その対策としてミストコレクタによってミストを吸引除去するようにしている。
【０００３】
ミストを除去するためのミストコレクタとしては、フィルターを使用するタイプが通常である。フィルターの形態としては、特許文献１に記載されるように、ケース内に固定された濾過板つまりフィルターにミストを含む空気を通過させるようにした固定フィルター式と、特許文献２に記載されるように、円筒形状の回転式フィルターがケース内に組み込まれた回転式フィルター式とがある。この回転フィルター式においては、回転駆動される円筒形状のフィルターに外側から空気を供給するようにし、濾過された空気はフィルターの内側から外部に排出されるようになっている。フィルターに代えて円盤型の回転ブラシを用いるようにした回転ブラシ式のミストコレクタが特許文献３に記載されている。回転ブラシ式においては、ノズルから冷却水や洗浄液を回転ブラシに付けることにより、回転ブラシにミストや粉塵を付着させるとともに空気を冷却するようにしている。
【０００４】
フィルターを使用しないタイプとしては、特許文献４および特許文献５に記載されるように、ミストを含む気流を回転円板の表面に垂直に吹き付けるようにし、回転円板に衝突して付着したミストを遠心力により空気と分離するようにした遠心分離式のミストコレクタがある。
【０００５】
さらに、ミストコレクタには、ミストを帯電させるようにした電気集塵方式があり、通常の電気集塵方式においては電極にミストを付着させるようにしている。これに対し、特許文献６には、正電極と負電極とに高電圧を与えてコロナ放電を発生させ、両電極間にミストを含む空気を通過させることにより、ミストをクーロン力により凝集させるようにした電気集塵方式のミストコレクタが記載されている。このタイプの電気集塵方式においても、凝集された液滴を捕集するために、両電極の下流側にはフィルターが配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４３３３２号公報
【特許文献２】特開２００６−２８９２７２号公報
【特許文献３】特開２００６−１７５３１９号公報
【特許文献４】特開平９−１０５３９９号公報
【特許文献５】特開２００８−１１９６９４号公報
【特許文献６】特開平８−５２３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した固定式と回転式のいずれのタイプにおいてもフィルターを用いると、空気流にはフィルターの通気抵抗が加わるため、空気流を生成するファンの消費電力が電気集塵方式よりも大きくなる。しかも、フィルターが目詰まりして吸収限界を超えると、ミストが空気流に押し流されて下流側に再飛散してフィルターとしての機能を喪失することになるので、定期的にフィルターを交換したり、特許文献１に記載されるように目詰まりを除去するためにフィルターに洗浄水を吹き付けたりする必要がある。しかし、単にフィルターに洗浄液を吹き付けるだけではフィルターの目に詰まった細かい切粉などは除去することができず、自動洗浄によるメンテナンスフリーは困難である。回転式フィルターにおいては、フィルターに付着したミストはフィルターの遠心力によりフィルターの外側に飛散させるようにしているので、フィルターの目詰まりは、固定フィルター式よりも少なくすることができるが、遠心力ではフィルターに食い込んだ固形粒子等を完全に除去することが困難である。このためフィルターの目に食い込んだ固形粒子が回転バランスを崩しフィルターに振動が発生し、ベアリングを損傷する。
【０００８】
フィルターを使用しない回転ブラシ式のミストコレクタにおいては、回転ブラシにミストや粉塵を付着させるとともに空気を冷却するために、回転ブラシにはノズルから冷却水や洗浄液を吹き付ける必要があり、多量の冷却水や洗浄液を使用しなければならない。
【０００９】
特許文献４および特許文献５に記載される遠心分離式のミストコレクタにおいては、遠心分離室に工業用水やクーラント液などを供給することによって回転円板を洗浄することは可能であるが、このような構造では遠心分離の効果を充分引き出しているとは言えず、遠心力によって細かいミストを分離するには限界があるので、下流側にフィルターを設けて分離性能を確保している。このため、遠心分離式においてもフィルターのメンテナンスが必要となっている。
【００１０】
一方、集塵電極板にミストを付着させるようにした電気集塵方式のミストコレクタにおいては、集塵電極板にミストがタール状となって付着することになるので、それを取り除くのは容易ではなく、その取り除き作業は熟練した専門家によらなければならない。集塵電極板を自動的に洗浄するようにしたタイプもあるが、温水製造用のヒータや噴射用の洗浄ポンプが必要となり、このタイプのミストコレクタは高価となっている。しかも、特許文献６に記載されるように、コロナ放電によりミストを凝集させるようにした電気集塵方式においては、凝集された液滴を取り除くために、下流側にフィルターを配置する必要がある。
【００１１】
本発明の目的は、空気中に含まれるミストの分離性能を高めるミストコレクタを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、メンテナンスを不要とし得るミストコレクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のミストコレクタは、空気に含まれる液体のミストを除去するミストコレクタであって、上端部に設けられた流入口に連通する分離室が内部に形成され、上下方向に配置される円筒形状のケース体と、前記ケース体の上端部内に回転自在に装着され、前記ケース体に取り付けられた電動モータにより駆動される回転軸と、それぞれ上下方向に伸びるとともに外周部が内周部よりも回転方向に向けて迫り出すように円周方向に傾斜し、気流案内隙間を介して円周方向に重ねられる複数のフィン形分離板を備え、前記回転軸に連結されて前記気流案内隙間を径方向内方に向けて流れる気流を旋回させ気流中に含まれるミストをそれぞれの前記フィン形分離板に付着させて径方向外方に飛散させる多重回転フィン組立体と、前記回転軸に連結され、前記流入口から流入した気流を前記ケース体の内面と前記多重回転フィン組立体の外面との間の連通空間に気流を旋回させて送り込むインペラと、前記ケース体の下端部に設けられ、前記多重回転フィン組立体の中央部を通過してミストが分離された気流を外部に案内する内側の排気流路とミストが流入する外側のドレン室とに仕切る排出筒体とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明のミストコレクタは、前記回転軸を回転自在に支持するホルダーを前記ケース体の天板に取り付け、前記回転軸に取り付けられる駆動部材を介して前記多重回転フィン組立体を前記ホルダーに吊り下げた状態で保持することを特徴とする。本発明のミストコレクタは、気流が貫通する貫通孔が形成された環状の駆動板を前記駆動部材に連結ロッドを介して連結し、前記駆動部材と前記駆動板との間でそれぞれの前記フィン形分離板を上下から挟み込むことを特徴とする。本発明のミストコレクタは、前記フィン形分離板の断面形状は円周方向の角度に対して安息角を一定に保つために湾曲した形状にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、気流案内隙間をフィン形分離板に沿って流れる気流は多重回転フィン組立体の径方向外方から内方に向けて流れ、気流に含まれるミストは遠心力によりフィン形分離板の回転方向面に付着する。フィン形分離板に付着したミストは液膜となってフィン形分離板の径方向外方に移動し、その外周端から遠心力によりケース体の円周部の内周面に付着し、ドレン室に落下する。一方、ドレンが除去された気流は、多重回転フィン組立体の中央部から排気流路を介して外部に排出されるので、フィルターを用いることなく、微細粒径のミストを確実に除去することができる。これにより、空気中に含まれるミストを高い分離性能で除去することができる。フィン形分離板に固形粒子が付着しても、フィン形分離板の表面をすべって径方向外方に移動し分離されるが、仮に付着しても洗浄液を多重回転筒体に定期的に供給するだけで、フィン形分離板に付着した固形粒子を完全に洗い流すことができるので、メンテナンスが不要となる。
【００１６】
フィルターによりミストを除去する場合に比して、多重回転フィン組立体を通過する空気の通気抵抗が小さいので、空気の圧力損失が少なく、気流を生成するための電動モータの容量を小さくすることができ、消費電力を低減することができる。
【００１７】
フィルターを用いた場合にはその交換が必要となるが、フィルター交換が不要となるので、フィルター交換の費用が不要となり、ランニングコストを低減することができる。また、電気集塵機のように極板の清掃作業が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態であるミストコレクタを示す断面図である。
【図２】図１における２−２線拡大断面図である。
【図３】図１における３−３線拡大断面図である。
【図４】図１における４−４線拡大断面図である。
【図５】多重回転フィン組立体の一部を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すミストコレクタ１０は、内部に分離室１１が形成されたケース体１２を有している。ケース体１２は円筒部１２ａと、この上端部にボルト１３により締結される天板１２ｂと、下端部に固定される底板１２ｃとにより形成されている。ケース体１２の下端部外周には複数の脚片１４が取り付けられており、ケース体１２は脚片１４により支持基盤の上に上下方向を向いて設置される。
【００２０】
図１に示されるように、ケース体１２の円筒部１２ａの上端部にはミストを含む空気が流入する流入口１５が分離室１１に連通して形成されている。流入口１５に連通させてケース体１２にはダスト分離器１６が取り付けられ、ダスト分離器１６を介してケース体１２にはミストを含む空気を案内するためのダクト１７が接続されるようになっている。ダスト分離器１６の内部には、ダクト１７により案内される空気中に含まれるフィンの隙間を詰まらせてしまう大きな切粉等の固形物を除去するために、メッシュ状の金網またはパンチングメタルなどからなる異物除去板１８が設けられている。ミストコレクタ１０は切削機械や研削機械、洗浄機械などの近傍に設置され、切削液や研削液、洗浄液のミストを含む空気がダクトを介してケース体１２の分離室１１に供給される。
【００２１】
天板１２ｂの上にはその径方向中央部に電動モータ２１が取り付けられており、電動モータ２１の主軸２１ａは天板１２ｂを上下方向に貫通してケース体１２の内部に突出している。天板１２ｂの下面には中空円筒形状のホルダー２２が取り付けられており、ホルダー２２のフランジと電動モータ２１のフランジはボルト２３により天板１２ｂに締結されている。ホルダー２２の内部に回転自在に装着されたスピンドル軸つまり回転軸２４は、電動モータ２１の主軸２１ａに連結されており、回転軸２４は上端部が軸受２５ａを介してホルダー２２により支持されるとともに下端部が軸受２５ｂを介してホルダー２２により支持される。
【００２２】
回転軸２４の下端部には、円板からなる駆動部材２６が取り付けられている。駆動部材２６の中央部に形成された取付孔には連結フランジ２７がボルト２８により固定され、連結フランジ２７を回転軸２４にボルト等により取り付けることによって、回転軸２４は駆動部材２６に締結される。回転軸２４はホルダー２２により下方移動が規制されるように支持され、回転軸２４に固定された駆動部材２６はホルダー２２に吊り下げられた状態となって保持される。この円板からなる駆動部材２６は流入口１５から流入した気流を分離室１１の外周部に向けて案内する整流部材としての機能を有している。
【００２３】
ケース体１２の円筒部１２ａには、図１に示されるように、流入口１５と駆動部材２６との間に位置させてガイド板１９が配置されている。ガイド板１９は環状の水平部１９ａとこの中央部に設けられた円筒部１９ｂとを有しており、天板１２ｂにねじ止めされる複数本の吊り下げロッド２０により天板１２ｂに取り付けられるようになっている。円筒部１９ｂの上端部は上方に向けて径が大きくなるようにテーパ部となっており、ガイド板１９は、流入口１５から流入したミストを含む空気を分離室１１の中央部から下方に案内する。
【００２４】
円板状の駆動部材２６の上側には、図２に示されるように、複数のインペラ３０が取り付けられている。それぞれのインペラ３０は駆動部材２６を介して回転軸２４に連結されており、インペラ３０により遠心式送風機が形成されている。インペラ３０が取り付けられた駆動部材２６は、流入口１５からガイド板１９の円筒部１９ｂ内を通過した気流を径方向外方に向けて案内する整流部材としての機能を有している。したがって、電動モータ２１を駆動して図２において矢印Ｒで示す方向に駆動部材２６を回転駆動すると、駆動部材２６に取り付けられたインペラ３０により、流入口１５から流入した気流は、矢印Ｒで示す方向に旋回しながら径方向外方に吹き付けられた後に、分離室１１の外周部分において下方に向けて送られる。
【００２５】
図１に示すように、駆動部材２６には回転軸２４と同軸状となって多重回転フィン組立体３１が装着されており、多重回転フィン組立体３１は駆動部材を介して回転軸２４に取り付けられている。多重回転フィン組立体３１は、図１に示されるように回転軸２４の回転中心軸Ｏに平行となって上下方向に伸びて駆動部材２６の外周部に取り付けられるとともに、図３に示されるように回転方向に向けて外周部が内周部よりも迫り出すように円周方向に傾斜して気流案内隙間３２を介して円周方向に重ねられる複数枚のフィン形分離板３３を有している。したがって、多重回転フィン組立体３１は図１および図３に示されるように全体的に中央部に貫通孔が形成された円筒形状となっている。それぞれのフィン形分離板３３は、図３および図５に示されるように、回転方向を向いた回転方向面が凹面となっている。
【００２６】
多重回転フィン組立体３１を駆動部材２６に装着するために、図１および図３に示されるように、中央部に貫通孔３４が形成された環状の駆動板３５が複数本の連結ロッド３６により駆動部材２６に連結されており、それぞれのフィン形分離板３３は駆動部材２６と駆動板３５との間で挟み込まれている。駆動板３５の内面には、図１および図３に示されるように、環状の係合突起３７が２つ設けられており、それぞれの係合突起３７には、フィン形分離板３３の下端部が係合される係合溝３８が形成されている。同様に、駆動部材２６の内面には係合突起３７に対向して係合突起３７ａが２つ設けられており、それぞれの係合突起３７ａにはフィン形分離板３３の上端部が係合する係合溝（図示省略）が形成されている。このように、それぞれのフィン形分離板３３は上下両端部が駆動部材２６と駆動板３５に形成された係合溝に係合した状態で駆動部材２６と駆動板３５とにより挟み込まれた状態となって回転軸２４に取り付けられている。ただし、係合突起３７，３７ａを設けることなく、駆動部材２６の下面と駆動板３５の上面との全体にフィン形分離板３３が係合する係合溝３８を形成するようにしても良い。
【００２７】
さらに、それぞれのフィン形分離板３３の径方向外方端には、図１に示されるように、Ｖ字形状の切欠き３９が上下２個所に形成されている。それぞれのフィン形分離板３３により形成される多重回転フィン組立体３１の外周には、それぞれの切欠き３９により形成される環状凹部に配置される締結リング４０が取り付けられている。これにより、多重回転フィン組立体３１は２つの締結リング４０により補強されており、回転時におけるフィン形分離板３３の遠心力による変形が防止されて気流案内隙間３２の隙間寸法が保持されるようになっている。
【００２８】
図１に示されるように、駆動部材２６と駆動板３５との間に挟み付けられた複数のフィン形分離板３３を有する多重回転フィン組立体３１は、全体的に円筒形状となっており、その外周面とケース体の円筒部１２ａの内周面との間には連通空間４１が形成されている。この連通空間４１には、インペラ３０により送り込まれた気流が旋回しながら整流板としての機能を有する駆動部材２６により案内されて流入し、連通空間４１からそれぞれの気流案内隙間３２内に気流が供給される。
【００２９】
図示する多重回転フィン組立体３１は、図３に示されるように、９０枚のフィン形分離板３３を有しており、それぞれのフィン形分離板３３の相互間によって合計８９の気流案内隙間３２が多重回転フィン組立体３１に形成されている。ただし、多重回転フィン組立体３１を形成するフィン形分離板３３の数は、図示する数に限定されることなく、多いほどミスト分離性能は良いが要求性能や製造コストの兼ね合いで枚数を設定すれば良い。
【００３０】
連通空間４１内に旋回しながら流入した気流は、回転による大きな運動エネルギーを有している。フィン形分離板３３は外周部が内周部よりも回転方向に向けて迫り出しており、内周部が外周部よりも回転方向に後退しているので、連通空間４１内から気流案内隙間３２内に流入した気流は、図５において矢印で示すように多重回転フィン組立体３１の回転方向とは逆方向に流れることになる。これにより、フィン形分離板３３は反動タービンとして機能して多重回転フィン組立体３１に回転方向のトルクを与え、電動モータ２１の負荷を低減して電動モータ２１の消費電力を低減することになる。それぞれの気流案内隙間３２内に径方向外方から流入した空気は、径方向内方に流れた後に下方に向かうことになる。
【００３１】
電動モータ２１により回転軸２４と駆動部材２６とを介して多重回転フィン組立体３１が回転駆動されると、気流案内隙間３２を流れる気流も回転駆動されることになる。気流に回転運動が加えられると、気流中に含まれるミストは遠心力によりフィン形分離板３３の回転方向面に付着することになる。付着したミストは回転するフィン形分離板３３により加えられる遠心力により径方向外方に液滴となって飛散される。液滴はフィン形分離板３３の外周部から速度Ｕで飛散するが、外周部は円周速度Ｖで回転しているので、図５に示す速度三角形で示すように、絶対速度Ｗで液滴となって円筒部１２ａの内周面に斜め方向から付着する。このように、液滴は内周面に向けて斜め方向から入射するので、衝突による再飛散が起こりにくく内周面から再飛散して再び流入気流に乗ってフィン形分離板３３に向かうことが防止される。
【００３２】
飛散速度Ｕと円周速度Ｖとのなす角度をαとすると、この角度αは液滴がフィン形分離板３３から滑り落ちる角度αつまり安息角以上とする必要がある。それぞれのフィン形分離板３３は、回転方向面が凹面となるように湾曲しているので、図５に示されるように、フィン形分離板３３の任意の点ａ〜ｃにおける角度αはそれぞれ同一角度となる。点ｂの位置は点ｃの位置に対して角度βだけ回転方向に進んだ位置を示し、点ｃの位置は点ｂの位置よりも角度βだけ回転方向に進んだ位置を示す。このように、フィン形分離板３３の回転方向面における安息角を一定に保つようにすると、フィン形分離板３３は円周方向に湾曲した形状となる。また、フィン形分離板３３を湾曲した形状にすることによって遠心力による曲げ剛性が向上する。
【００３３】
ケース体１２の底板１２ｃには、図１に示されるように、駆動板３５の中央部に設けられた貫通孔３４の内径よりもやや大径の排出筒体４４が取り付けられている。排出筒体４４の内側は底板１２ｃに形成された排気口４５に連通する排気流路４６となっており、フィン形分離板３３に回転トルクを与えた気流は排気流路４６に排出される。排出筒体４４の外側はケース体１２の円筒部１２ａと底板１２ｃとにより仕切られるドレン室４７となっている。底板１２ｃにはドレン室４７に連通する排出パイプ４８が取り付けられており、ドレン室４７に流入した液体は排出パイプ４８を介して外部に排出される。排出筒体４４の上端部には駆動板３５に対して僅かな隙間を介して対向するフランジ４９が設けられており、駆動板３５とフランジ４９との間にミストを含んだ気流が流れ込むのを防止している。
【００３４】
ダクト１７から供給される気流にはミストのみならず切粉などの微細な固形粒子が含まれている。フィン形分離板３３は安息角以上の角度を設けて固形粒子が堆積することを防止しているが条件によっては固形粒子が遠心力によってフィン形分離板３３の表面に付着して次第に堆積してくる可能性がある。切粉等の固形粒子が堆積して気流案内隙間３２が塞がれると、気流案内隙間３２を流れる空気の圧力損失が増加し、処理流量が減少することになる。また、固形粒子の堆積分布に偏りが発生すると、多重回転フィン組立体３１の回転がアンバランスになり、振動が発生するおそれがある。このため、図１に示されるように、天板１２ｂには液体供給口５１が設けられており、定期的に水やクーラント等の洗浄液体をインペラに向けて吹き付けるようにしている。
【００３５】
電動モータ２１により駆動部材２６が回転駆動されている状態のもとで、液体供給口５１から洗浄液をガイド板１９の円筒部１９ｂの内側に吹き付けると、インペラ３０により飛散した洗浄液は分散されて各々の気流案内隙間３２に流入する。この状態のもとで電動モータ２１に対する電力供給を停止すると、吹き付けられた洗浄液がブレーキとなって電動モータ２１は回転が急速に低下して停止することになる。多重回転フィン組立体３１の回転が停止すると、気流案内隙間３２内の洗浄液は自重で落下しながらフィン形分離板３３に付着した固形粒子を剥ぎ取ることになる。なお、液体供給口５１をケース体１２の円筒部１２ａに設けて、洗浄液を多重回転フィン組立体３１の外周部に直接吹き付けるようにしても良い。
【００３６】
上述したミストコレクタ１０を用いてミストを含む空気を処理してミストと空気とを分離処理するには、電動モータ２１により駆動部材２６を介して多重回転フィン組立体３１とインペラ３０とを回転駆動した状態のもとで、ダクト１７からミストコレクタ１０に空気を供給する。流入口１５から分離室１１内に流入した空気は、ガイド板１９の円筒部１９ｂの内側に流入し、遠心送風機としてのインペラ３０によってケース体１２の円筒部１２ａの内面に向けて旋回しながら径方向外方に流出され、さらに連通空間４１を介し多重回転フィン組立体３１のそれぞれの気流案内隙間３２内に外周部から流入する。
【００３７】
気流案内隙間３２内に流入した気流は、フィン形分離板３３に衝突してこれに沿って径方向内方に流れることになる。気流案内隙間３２内を流れる気流は回転しながら流れることになり、気流中に含まれるミストには回転運動が加えられて遠心力によってミストは、各フィン形分離板３３の回転方向面に付着して液膜となる。フィン形分離板に付着した液膜は、フィン形分離板３３から加えられる遠心力により径方向外方に向けて逆流し、フィン形分離板３３の外周部から液滴Ｌとなって径方向外方に向けて飛散する。飛散した液滴Ｌはケース体１２の円筒部１２ａの内面に飛散してドレン室４７内に落下する。
【００３８】
一方、各気流案内隙間３２の径方向内方から流出してミスト分が除去された空気は、排気流路４６を通って外部に排出される。
【００３９】
例えば、ミストコレクタ１０の処理流量を１０３／ｍｉｎの仕様とし、フィン形分離板３３の板厚を１．６ｍｍ、気流案内隙間３２の半径方向の隙間ｄを８ｍｍ、フィン形分離板３３の気流通過長さを０．２１５ｍ、フィン形分離板３３の上下方向長さを０．１６７ｍ、多重回転フィン組立体３１の平均直径を０．４ｍとすると、気流案内隙間３２を沿って径方向内方に向けて通過する風速は０．８５ｍ／ｓである。これにより、気流が気流案内隙間３２を通過する時間は、０．２１５ｍ÷０．８５ｍ／ｓ＝０．２５ｓとなる。多重回転フィン組立体３１の回転数を２８００ｒｐｍとすると、フィン形分離板３３に作用する遠心力は重力加速度の１５００倍となる。
【００４０】
一方、ミストの比重を１とし（水の比重）、ミストの粒子径を１μｍとすると、ストークスの計算式による重力下での空気中を沈降する速度は０．０３ｍｍ／ｓとなる。粒径１μｍ程度の小さな液滴に作用する沈降速度はストークスの法則により重力加速度の倍数に比例するので、フィン形分離板３３の回転方向面に向けて沈降する際の沈降速度は、０．０３×１５００＝４５ｍｍ／ｓとなる。気流が気流案内隙間３２を通過する時間は、０．２５ｓなので、この時間におけるミスト粒子の沈降距離は、４５ｍｍ×０．２５ｓ＝１１ｍｍとなる。これに対して、ミスト粒子の降着距離ｄは８ｍｍなので、ミストが気流案内隙間３２を通過するまでにフィン形分離板３３に遠心分離されて付着することになる。
【００４１】
したがって、この条件のもとでは、１μｍの粒子がフィン形分離板３３を抜けるまでにフィン形分離板３３の回転方向面に付着して空気から確実にミストが分離される。粒径１μｍ以下の粒子は通常フュームと称されており、フィルターでも除去困難であるが、上述したように、複数のフィン形分離板３３を隙間を介して重ね合わせることにより形成される多数の気流案内隙間３２にミストを含む気流を通過させながら、これに遠心力を加えることによってミスト粒子を分離することが可能となる。ミストがフィン形分離板３３に付着すると、ミストによりフィン形分離板３３の回転方向面には液膜が形成されるが、液膜は回転するフィン形分離板３３から遠心力を受けてこれに沿って径方向外方に向けて移動し、フィン形分離板３３の外周部から液滴となってケース体１２の円筒部１２ａの内周面に付着する。付着した液滴は、円筒部１２ａの内面に沿って自重により下方に流されてドレン室４７内に収容される。フィン形分離板３３の表面に、４フッ化エチレン重合体をコーティングすることにより固形粒子の付着を防止することができるとともに付着した液膜の流出性能を高めることができる。
【００４２】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、ダクト１７から分離室１１に供給する空気に対して送風ファンにより送風力を加えるようにすると、インペラ３０を用いることなく、分離室１１内に上部から下部に向かう気流が生成される。
【符号の説明】
【００４３】
１０ ミストコレクタ
１１ 分離室
１２ ケース体
１２ａ 円筒部
１２ｂ 天板
１２ｃ 底板
１５ 流入口
２１ 電動モータ
２２ ホルダー
２４ 回転軸
２６ 駆動部材（整流部材）
３０ インペラ
３１ 多重回転フィン組立体
３２ 気流案内隙間
３３ フィン形分離板
４１ 連通空間
４４ 排出筒体
４５ 排気口
４６ 排出流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中に含まれるオイル等の液体のミストを遠心力により空気と分離して除去するミストコレクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械部品などの被加工物を切削加工したり研削加工したりする際には、切削液や研削液を被加工物に供給して切削熱の除去及び切粉を除去する。加工後被加工物に付着した切粉は洗浄装置によって切粉等を洗浄除去する。この際加工装置や洗浄装置からは切削液や洗浄液が霧状の液滴、いわゆるミストとなって機械装置外に拡散して工場内環境を悪くしていた。その対策としてミストコレクタによってミストを吸引除去するようにしている。
【０００３】
ミストを除去するためのミストコレクタとしては、フィルターを使用するタイプが通常である。フィルターの形態としては、特許文献１に記載されるように、ケース内に固定された濾過板つまりフィルターにミストを含む空気を通過させるようにした固定フィルター式と、特許文献２に記載されるように、円筒形状の回転式フィルターがケース内に組み込まれた回転式フィルター式とがある。この回転フィルター式においては、回転駆動される円筒形状のフィルターに外側から空気を供給するようにし、濾過された空気はフィルターの内側から外部に排出されるようになっている。フィルターに代えて円盤型の回転ブラシを用いるようにした回転ブラシ式のミストコレクタが特許文献３に記載されている。回転ブラシ式においては、ノズルから冷却水や洗浄液を回転ブラシに付けることにより、回転ブラシにミストや粉塵を付着させるとともに空気を冷却するようにしている。
【０００４】
フィルターを使用しないタイプとしては、特許文献４および特許文献５に記載されるように、ミストを含む気流を回転円板の表面に垂直に吹き付けるようにし、回転円板に衝突して付着したミストを遠心力により空気と分離するようにした遠心分離式のミストコレクタがある。
【０００５】
さらに、ミストコレクタには、ミストを帯電させるようにした電気集塵方式があり、通常の電気集塵方式においては電極にミストを付着させるようにしている。これに対し、特許文献６には、正電極と負電極とに高電圧を与えてコロナ放電を発生させ、両電極間にミストを含む空気を通過させることにより、ミストをクーロン力により凝集させるようにした電気集塵方式のミストコレクタが記載されている。このタイプの電気集塵方式においても、凝集された液滴を捕集するために、両電極の下流側にはフィルターが配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４３３３２号公報
【特許文献２】特開２００６−２８９２７２号公報
【特許文献３】特開２００６−１７５３１９号公報
【特許文献４】特開平９−１０５３９９号公報
【特許文献５】特開２００８−１１９６９４号公報
【特許文献６】特開平８−５２３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した固定式と回転式のいずれのタイプにおいてもフィルターを用いると、空気流にはフィルターの通気抵抗が加わるため、空気流を生成するファンの消費電力が電気集塵方式よりも大きくなる。しかも、フィルターが目詰まりして吸収限界を超えると、ミストが空気流に押し流されて下流側に再飛散してフィルターとしての機能を喪失することになるので、定期的にフィルターを交換したり、特許文献１に記載されるように目詰まりを除去するためにフィルターに洗浄水を吹き付けたりする必要がある。しかし、単にフィルターに洗浄液を吹き付けるだけではフィルターの目に詰まった細かい切粉などは除去することができず、自動洗浄によるメンテナンスフリーは困難である。回転式フィルターにおいては、フィルターに付着したミストはフィルターの遠心力によりフィルターの外側に飛散させるようにしているので、フィルターの目詰まりは、固定フィルター式よりも少なくすることができるが、遠心力ではフィルターに食い込んだ固形粒子等を完全に除去することが困難である。このためフィルターの目に食い込んだ固形粒子が回転バランスを崩しフィルターに振動が発生し、ベアリングを損傷する。
【０００８】
フィルターを使用しない回転ブラシ式のミストコレクタにおいては、回転ブラシにミストや粉塵を付着させるとともに空気を冷却するために、回転ブラシにはノズルから冷却水や洗浄液を吹き付ける必要があり、多量の冷却水や洗浄液を使用しなければならない。
【０００９】
特許文献４および特許文献５に記載される遠心分離式のミストコレクタにおいては、遠心分離室に工業用水やクーラント液などを供給することによって回転円板を洗浄することは可能であるが、このような構造では遠心分離の効果を充分引き出しているとは言えず、遠心力によって細かいミストを分離するには限界があるので、下流側にフィルターを設けて分離性能を確保している。このため、遠心分離式においてもフィルターのメンテナンスが必要となっている。
【００１０】
一方、集塵電極板にミストを付着させるようにした電気集塵方式のミストコレクタにおいては、集塵電極板にミストがタール状となって付着することになるので、それを取り除くのは容易ではなく、その取り除き作業は熟練した専門家によらなければならない。集塵電極板を自動的に洗浄するようにしたタイプもあるが、温水製造用のヒータや噴射用の洗浄ポンプが必要となり、このタイプのミストコレクタは高価となっている。しかも、特許文献６に記載されるように、コロナ放電によりミストを凝集させるようにした電気集塵方式においては、凝集された液滴を取り除くために、下流側にフィルターを配置する必要がある。
【００１１】
本発明の目的は、空気中に含まれるミストの分離性能を高めるミストコレクタを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、メンテナンスを不要とし得るミストコレクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のミストコレクタは、空気に含まれる液体のミストを除去するミストコレクタであって、上端部に設けられた流入口に連通する分離室が内部に形成され、上下方向に配置される円筒形状のケース体と、前記ケース体の上端部内に回転自在に装着され、前記ケース体に取り付けられた電動モータにより駆動される回転軸と、それぞれ上下方向に伸びるとともに外周部が内周部よりも回転方向に向けて迫り出すように円周方向に傾斜し、気流案内隙間を介して円周方向に重ねられる複数のフィン形分離板を備え、前記回転軸に連結されて前記気流案内隙間を径方向内方に向けて流れる気流を旋回させ気流中に含まれるミストをそれぞれの前記フィン形分離板に付着させて径方向外方に飛散させる多重回転フィン組立体と、前記回転軸に連結され、前記流入口から流入した気流を前記ケース体の内面と前記多重回転フィン組立体の外面との間の連通空間に気流を旋回させて送り込むインペラと、前記ケース体の下端部に設けられ、前記多重回転フィン組立体の中央部を通過してミストが分離された気流を外部に案内する内側の排気流路とミストが流入する外側のドレン室とに仕切る排出筒体とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明のミストコレクタは、前記回転軸を回転自在に支持するホルダーを前記ケース体の天板に取り付け、前記回転軸に取り付けられる駆動部材を介して前記多重回転フィン組立体を前記ホルダーに吊り下げた状態で保持することを特徴とする。本発明のミストコレクタは、気流が貫通する貫通孔が形成された環状の駆動板を前記駆動部材に連結ロッドを介して連結し、前記駆動部材と前記駆動板との間でそれぞれの前記フィン形分離板を上下から挟み込むことを特徴とする。本発明のミストコレクタは、前記フィン形分離板の断面形状は円周方向の角度に対して安息角を一定に保つために湾曲した形状にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、気流案内隙間をフィン形分離板に沿って流れる気流は多重回転フィン組立体の径方向外方から内方に向けて流れ、気流に含まれるミストは遠心力によりフィン形分離板の回転方向面に付着する。フィン形分離板に付着したミストは液膜となってフィン形分離板の径方向外方に移動し、その外周端から遠心力によりケース体の円周部の内周面に付着し、ドレン室に落下する。一方、ドレンが除去された気流は、多重回転フィン組立体の中央部から排気流路を介して外部に排出されるので、フィルターを用いることなく、微細粒径のミストを確実に除去することができる。これにより、空気中に含まれるミストを高い分離性能で除去することができる。フィン形分離板に固形粒子が付着しても、フィン形分離板の表面をすべって径方向外方に移動し分離されるが、仮に付着しても洗浄液を多重回転筒体に定期的に供給するだけで、フィン形分離板に付着した固形粒子を完全に洗い流すことができるので、メンテナンスが不要となる。
【００１６】
フィルターによりミストを除去する場合に比して、多重回転フィン組立体を通過する空気の通気抵抗が小さいので、空気の圧力損失が少なく、気流を生成するための電動モータの容量を小さくすることができ、消費電力を低減することができる。
【００１７】
フィルターを用いた場合にはその交換が必要となるが、フィルター交換が不要となるので、フィルター交換の費用が不要となり、ランニングコストを低減することができる。また、電気集塵機のように極板の清掃作業が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態であるミストコレクタを示す断面図である。
【図２】図１における２−２線拡大断面図である。
【図３】図１における３−３線拡大断面図である。
【図４】図１における４−４線拡大断面図である。
【図５】多重回転フィン組立体の一部を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すミストコレクタ１０は、内部に分離室１１が形成されたケース体１２を有している。ケース体１２は円筒部１２ａと、この上端部にボルト１３により締結される天板１２ｂと、下端部に固定される底板１２ｃとにより形成されている。ケース体１２の下端部外周には複数の脚片１４が取り付けられており、ケース体１２は脚片１４により支持基盤の上に上下方向を向いて設置される。
【００２０】
図１に示されるように、ケース体１２の円筒部１２ａの上端部にはミストを含む空気が流入する流入口１５が分離室１１に連通して形成されている。流入口１５に連通させてケース体１２にはダスト分離器１６が取り付けられ、ダスト分離器１６を介してケース体１２にはミストを含む空気を案内するためのダクト１７が接続されるようになっている。ダスト分離器１６の内部には、ダクト１７により案内される空気中に含まれるフィンの隙間を詰まらせてしまう大きな切粉等の固形物を除去するために、メッシュ状の金網またはパンチングメタルなどからなる異物除去板１８が設けられている。ミストコレクタ１０は切削機械や研削機械、洗浄機械などの近傍に設置され、切削液や研削液、洗浄液のミストを含む空気がダクトを介してケース体１２の分離室１１に供給される。
【００２１】
天板１２ｂの上にはその径方向中央部に電動モータ２１が取り付けられており、電動モータ２１の主軸２１ａは天板１２ｂを上下方向に貫通してケース体１２の内部に突出している。天板１２ｂの下面には中空円筒形状のホルダー２２が取り付けられており、ホルダー２２のフランジと電動モータ２１のフランジはボルト２３により天板１２ｂに締結されている。ホルダー２２の内部に回転自在に装着されたスピンドル軸つまり回転軸２４は、電動モータ２１の主軸２１ａに連結されており、回転軸２４は上端部が軸受２５ａを介してホルダー２２により支持されるとともに下端部が軸受２５ｂを介してホルダー２２により支持される。
【００２２】
回転軸２４の下端部には、円板からなる駆動部材２６が取り付けられている。駆動部材２６の中央部に形成された取付孔には連結フランジ２７がボルト２８により固定され、連結フランジ２７を回転軸２４にボルト等により取り付けることによって、回転軸２４は駆動部材２６に締結される。回転軸２４はホルダー２２により下方移動が規制されるように支持され、回転軸２４に固定された駆動部材２６はホルダー２２に吊り下げられた状態となって保持される。この円板からなる駆動部材２６は流入口１５から流入した気流を分離室１１の外周部に向けて案内する整流部材としての機能を有している。
【００２３】
ケース体１２の円筒部１２ａには、図１に示されるように、流入口１５と駆動部材２６との間に位置させてガイド板１９が配置されている。ガイド板１９は環状の水平部１９ａとこの中央部に設けられた円筒部１９ｂとを有しており、天板１２ｂにねじ止めされる複数本の吊り下げロッド２０により天板１２ｂに取り付けられるようになっている。円筒部１９ｂの上端部は上方に向けて径が大きくなるようにテーパ部となっており、ガイド板１９は、流入口１５から流入したミストを含む空気を分離室１１の中央部から下方に案内する。
【００２４】
円板状の駆動部材２６の上側には、図２に示されるように、複数のインペラ３０が取り付けられている。それぞれのインペラ３０は駆動部材２６を介して回転軸２４に連結されており、インペラ３０により遠心式送風機が形成されている。インペラ３０が取り付けられた駆動部材２６は、流入口１５からガイド板１９の円筒部１９ｂ内を通過した気流を径方向外方に向けて案内する整流部材としての機能を有している。したがって、電動モータ２１を駆動して図２において矢印Ｒで示す方向に駆動部材２６を回転駆動すると、駆動部材２６に取り付けられたインペラ３０により、流入口１５から流入した気流は、矢印Ｒで示す方向に旋回しながら径方向外方に吹き付けられた後に、分離室１１の外周部分において下方に向けて送られる。
【００２５】
図１に示すように、駆動部材２６には回転軸２４と同軸状となって多重回転フィン組立体３１が装着されており、多重回転フィン組立体３１は駆動部材を介して回転軸２４に取り付けられている。多重回転フィン組立体３１は、図１に示されるように回転軸２４の回転中心軸Ｏに平行となって上下方向に伸びて駆動部材２６の外周部に取り付けられるとともに、図３に示されるように回転方向に向けて外周部が内周部よりも迫り出すように円周方向に傾斜して気流案内隙間３２を介して円周方向に重ねられる複数枚のフィン形分離板３３を有している。したがって、多重回転フィン組立体３１は図１および図３に示されるように全体的に中央部に貫通孔が形成された円筒形状となっている。それぞれのフィン形分離板３３は、図３および図５に示されるように、回転方向を向いた回転方向面が凹面となっている。
【００２６】
多重回転フィン組立体３１を駆動部材２６に装着するために、図１および図３に示されるように、中央部に貫通孔３４が形成された環状の駆動板３５が複数本の連結ロッド３６により駆動部材２６に連結されており、それぞれのフィン形分離板３３は駆動部材２６と駆動板３５との間で挟み込まれている。駆動板３５の内面には、図１および図３に示されるように、環状の係合突起３７が２つ設けられており、それぞれの係合突起３７には、フィン形分離板３３の下端部が係合される係合溝３８が形成されている。同様に、駆動部材２６の内面には係合突起３７に対向して係合突起３７ａが２つ設けられており、それぞれの係合突起３７ａにはフィン形分離板３３の上端部が係合する係合溝（図示省略）が形成されている。このように、それぞれのフィン形分離板３３は上下両端部が駆動部材２６と駆動板３５に形成された係合溝に係合した状態で駆動部材２６と駆動板３５とにより挟み込まれた状態となって回転軸２４に取り付けられている。ただし、係合突起３７，３７ａを設けることなく、駆動部材２６の下面と駆動板３５の上面との全体にフィン形分離板３３が係合する係合溝３８を形成するようにしても良い。
【００２７】
さらに、それぞれのフィン形分離板３３の径方向外方端には、図１に示されるように、Ｖ字形状の切欠き３９が上下２個所に形成されている。それぞれのフィン形分離板３３により形成される多重回転フィン組立体３１の外周には、それぞれの切欠き３９により形成される環状凹部に配置される締結リング４０が取り付けられている。これにより、多重回転フィン組立体３１は２つの締結リング４０により補強されており、回転時におけるフィン形分離板３３の遠心力による変形が防止されて気流案内隙間３２の隙間寸法が保持されるようになっている。
【００２８】
図１に示されるように、駆動部材２６と駆動板３５との間に挟み付けられた複数のフィン形分離板３３を有する多重回転フィン組立体３１は、全体的に円筒形状となっており、その外周面とケース体の円筒部１２ａの内周面との間には連通空間４１が形成されている。この連通空間４１には、インペラ３０により送り込まれた気流が旋回しながら整流板としての機能を有する駆動部材２６により案内されて流入し、連通空間４１からそれぞれの気流案内隙間３２内に気流が供給される。
【００２９】
図示する多重回転フィン組立体３１は、図３に示されるように、９０枚のフィン形分離板３３を有しており、それぞれのフィン形分離板３３の相互間によって合計８９の気流案内隙間３２が多重回転フィン組立体３１に形成されている。ただし、多重回転フィン組立体３１を形成するフィン形分離板３３の数は、図示する数に限定されることなく、多いほどミスト分離性能は良いが要求性能や製造コストの兼ね合いで枚数を設定すれば良い。
【００３０】
連通空間４１内に旋回しながら流入した気流は、回転による大きな運動エネルギーを有している。フィン形分離板３３は外周部が内周部よりも回転方向に向けて迫り出しており、内周部が外周部よりも回転方向に後退しているので、連通空間４１内から気流案内隙間３２内に流入した気流は、図５において矢印で示すように多重回転フィン組立体３１の回転方向とは逆方向に流れることになる。これにより、フィン形分離板３３は反動タービンとして機能して多重回転フィン組立体３１に回転方向のトルクを与え、電動モータ２１の負荷を低減して電動モータ２１の消費電力を低減することになる。それぞれの気流案内隙間３２内に径方向外方から流入した空気は、径方向内方に流れた後に下方に向かうことになる。
【００３１】
電動モータ２１により回転軸２４と駆動部材２６とを介して多重回転フィン組立体３１が回転駆動されると、気流案内隙間３２を流れる気流も回転駆動されることになる。気流に回転運動が加えられると、気流中に含まれるミストは遠心力によりフィン形分離板３３の回転方向面に付着することになる。付着したミストは回転するフィン形分離板３３により加えられる遠心力により径方向外方に液滴となって飛散される。液滴はフィン形分離板３３の外周部から速度Ｕで飛散するが、外周部は円周速度Ｖで回転しているので、図５に示す速度三角形で示すように、絶対速度Ｗで液滴となって円筒部１２ａの内周面に斜め方向から付着する。このように、液滴は内周面に向けて斜め方向から入射するので、衝突による再飛散が起こりにくく内周面から再飛散して再び流入気流に乗ってフィン形分離板３３に向かうことが防止される。
【００３２】
飛散速度Ｕと円周速度Ｖとのなす角度をαとすると、この角度αは液滴がフィン形分離板３３から滑り落ちる角度αつまり安息角以上とする必要がある。それぞれのフィン形分離板３３は、回転方向面が凹面となるように湾曲しているので、図５に示されるように、フィン形分離板３３の任意の点ａ〜ｃにおける角度αはそれぞれ同一角度となる。点ｂの位置は点ｃの位置に対して角度βだけ回転方向に進んだ位置を示し、点ｃの位置は点ｂの位置よりも角度βだけ回転方向に進んだ位置を示す。このように、フィン形分離板３３の回転方向面における安息角を一定に保つようにすると、フィン形分離板３３は円周方向に湾曲した形状となる。また、フィン形分離板３３を湾曲した形状にすることによって遠心力による曲げ剛性が向上する。
【００３３】
ケース体１２の底板１２ｃには、図１に示されるように、駆動板３５の中央部に設けられた貫通孔３４の内径よりもやや大径の排出筒体４４が取り付けられている。排出筒体４４の内側は底板１２ｃに形成された排気口４５に連通する排気流路４６となっており、フィン形分離板３３に回転トルクを与えた気流は排気流路４６に排出される。排出筒体４４の外側はケース体１２の円筒部１２ａと底板１２ｃとにより仕切られるドレン室４７となっている。底板１２ｃにはドレン室４７に連通する排出パイプ４８が取り付けられており、ドレン室４７に流入した液体は排出パイプ４８を介して外部に排出される。排出筒体４４の上端部には駆動板３５に対して僅かな隙間を介して対向するフランジ４９が設けられており、駆動板３５とフランジ４９との間にミストを含んだ気流が流れ込むのを防止している。
【００３４】
ダクト１７から供給される気流にはミストのみならず切粉などの微細な固形粒子が含まれている。フィン形分離板３３は安息角以上の角度を設けて固形粒子が堆積することを防止しているが条件によっては固形粒子が遠心力によってフィン形分離板３３の表面に付着して次第に堆積してくる可能性がある。切粉等の固形粒子が堆積して気流案内隙間３２が塞がれると、気流案内隙間３２を流れる空気の圧力損失が増加し、処理流量が減少することになる。また、固形粒子の堆積分布に偏りが発生すると、多重回転フィン組立体３１の回転がアンバランスになり、振動が発生するおそれがある。このため、図１に示されるように、天板１２ｂには液体供給口５１が設けられており、定期的に水やクーラント等の洗浄液体をインペラに向けて吹き付けるようにしている。
【００３５】
電動モータ２１により駆動部材２６が回転駆動されている状態のもとで、液体供給口５１から洗浄液をガイド板１９の円筒部１９ｂの内側に吹き付けると、インペラ３０により飛散した洗浄液は分散されて各々の気流案内隙間３２に流入する。この状態のもとで電動モータ２１に対する電力供給を停止すると、吹き付けられた洗浄液がブレーキとなって電動モータ２１は回転が急速に低下して停止することになる。多重回転フィン組立体３１の回転が停止すると、気流案内隙間３２内の洗浄液は自重で落下しながらフィン形分離板３３に付着した固形粒子を剥ぎ取ることになる。なお、液体供給口５１をケース体１２の円筒部１２ａに設けて、洗浄液を多重回転フィン組立体３１の外周部に直接吹き付けるようにしても良い。
【００３６】
上述したミストコレクタ１０を用いてミストを含む空気を処理してミストと空気とを分離処理するには、電動モータ２１により駆動部材２６を介して多重回転フィン組立体３１とインペラ３０とを回転駆動した状態のもとで、ダクト１７からミストコレクタ１０に空気を供給する。流入口１５から分離室１１内に流入した空気は、ガイド板１９の円筒部１９ｂの内側に流入し、遠心送風機としてのインペラ３０によってケース体１２の円筒部１２ａの内面に向けて旋回しながら径方向外方に流出され、さらに連通空間４１を介し多重回転フィン組立体３１のそれぞれの気流案内隙間３２内に外周部から流入する。
【００３７】
気流案内隙間３２内に流入した気流は、フィン形分離板３３に衝突してこれに沿って径方向内方に流れることになる。気流案内隙間３２内を流れる気流は回転しながら流れることになり、気流中に含まれるミストには回転運動が加えられて遠心力によってミストは、各フィン形分離板３３の回転方向面に付着して液膜となる。フィン形分離板に付着した液膜は、フィン形分離板３３から加えられる遠心力により径方向外方に向けて逆流し、フィン形分離板３３の外周部から液滴Ｌとなって径方向外方に向けて飛散する。飛散した液滴Ｌはケース体１２の円筒部１２ａの内面に飛散してドレン室４７内に落下する。
【００３８】
一方、各気流案内隙間３２の径方向内方から流出してミスト分が除去された空気は、排気流路４６を通って外部に排出される。
【００３９】
例えば、ミストコレクタ１０の処理流量を１０３／ｍｉｎの仕様とし、フィン形分離板３３の板厚を１．６ｍｍ、気流案内隙間３２の半径方向の隙間ｄを８ｍｍ、フィン形分離板３３の気流通過長さを０．２１５ｍ、フィン形分離板３３の上下方向長さを０．１６７ｍ、多重回転フィン組立体３１の平均直径を０．４ｍとすると、気流案内隙間３２を沿って径方向内方に向けて通過する風速は０．８５ｍ／ｓである。これにより、気流が気流案内隙間３２を通過する時間は、０．２１５ｍ÷０．８５ｍ／ｓ＝０．２５ｓとなる。多重回転フィン組立体３１の回転数を２８００ｒｐｍとすると、フィン形分離板３３に作用する遠心力は重力加速度の１５００倍となる。
【００４０】
一方、ミストの比重を１とし（水の比重）、ミストの粒子径を１μｍとすると、ストークスの計算式による重力下での空気中を沈降する速度は０．０３ｍｍ／ｓとなる。粒径１μｍ程度の小さな液滴に作用する沈降速度はストークスの法則により重力加速度の倍数に比例するので、フィン形分離板３３の回転方向面に向けて沈降する際の沈降速度は、０．０３×１５００＝４５ｍｍ／ｓとなる。気流が気流案内隙間３２を通過する時間は、０．２５ｓなので、この時間におけるミスト粒子の沈降距離は、４５ｍｍ×０．２５ｓ＝１１ｍｍとなる。これに対して、ミスト粒子の降着距離ｄは８ｍｍなので、ミストが気流案内隙間３２を通過するまでにフィン形分離板３３に遠心分離されて付着することになる。
【００４１】
したがって、この条件のもとでは、１μｍの粒子がフィン形分離板３３を抜けるまでにフィン形分離板３３の回転方向面に付着して空気から確実にミストが分離される。粒径１μｍ以下の粒子は通常フュームと称されており、フィルターでも除去困難であるが、上述したように、複数のフィン形分離板３３を隙間を介して重ね合わせることにより形成される多数の気流案内隙間３２にミストを含む気流を通過させながら、これに遠心力を加えることによってミスト粒子を分離することが可能となる。ミストがフィン形分離板３３に付着すると、ミストによりフィン形分離板３３の回転方向面には液膜が形成されるが、液膜は回転するフィン形分離板３３から遠心力を受けてこれに沿って径方向外方に向けて移動し、フィン形分離板３３の外周部から液滴となってケース体１２の円筒部１２ａの内周面に付着する。付着した液滴は、円筒部１２ａの内面に沿って自重により下方に流されてドレン室４７内に収容される。フィン形分離板３３の表面に、４フッ化エチレン重合体をコーティングすることにより固形粒子の付着を防止することができるとともに付着した液膜の流出性能を高めることができる。
【００４２】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、ダクト１７から分離室１１に供給する空気に対して送風ファンにより送風力を加えるようにすると、インペラ３０を用いることなく、分離室１１内に上部から下部に向かう気流が生成される。
【符号の説明】
【００４３】
１０ ミストコレクタ
１１ 分離室
１２ ケース体
１２ａ 円筒部
１２ｂ 天板
１２ｃ 底板
１５ 流入口
２１ 電動モータ
２２ ホルダー
２４ 回転軸
２６ 駆動部材（整流部材）
３０ インペラ
３１ 多重回転フィン組立体
３２ 気流案内隙間
３３ フィン形分離板
４１ 連通空間
４４ 排出筒体
４５ 排気口
４６ 排出流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気に含まれる液体のミストを除去するミストコレクタであって、
上端部に設けられた流入口に連通する分離室が内部に形成され、上下方向に配置される円筒形状のケース体と、
前記ケース体の上端部内に回転自在に装着され、前記ケース体に取り付けられた電動モータにより駆動される回転軸と、
それぞれ上下方向に伸びるとともに外周部が内周部よりも回転方向に向けて迫り出すように円周方向に傾斜し、気流案内隙間を介して円周方向に重ねられる複数のフィン形分離板を備え、前記回転軸に連結されて前記気流案内隙間を径方向内方に向けて流れる気流を旋回させ気流中に含まれるミストをそれぞれの前記フィン形分離板に付着させて径方向外方に飛散させる多重回転フィン組立体と、
前記回転軸に連結され、前記流入口から流入した気流を前記ケース体の内面と前記多重回転フィン組立体の外面との間の連通空間に気流を旋回させて送り込むインペラと、
前記ケース体の下端部に設けられ、前記多重回転フィン組立体の中央部を通過してミストが分離された気流を外部に案内する内側の排気流路とミストが流入する外側のドレン室とに仕切る排出筒体とを有することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項２】
請求項１記載のミストコレクタにおいて、前記回転軸を回転自在に支持するホルダーを前記ケース体の天板に取り付け、前記回転軸に取り付けられる駆動部材を介して前記多重回転フィン組立体を前記ホルダーに吊り下げた状態で保持することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項３】
請求項２記載のミストコレクタにおいて、気流が貫通する貫通孔が形成された環状の駆動板を前記駆動部材に連結ロッドを介して連結し、前記駆動部材と前記駆動板との間でそれぞれの前記フィン形分離板を上下から挟み込むことを特徴とするミストコレクタ。
【請求項４】
請求項３記載のミストコレクタにおいて、前記フィン形分離板の断面形状は円周方向の角度に対して安息角を一定に保つために湾曲した形状にしたことを特徴とするミストコレクタ。
【請求項１】
空気に含まれる液体のミストを除去するミストコレクタであって、
上端部に設けられた流入口に連通する分離室が内部に形成され、上下方向に配置される円筒形状のケース体と、
前記ケース体の上端部内に回転自在に装着され、前記ケース体に取り付けられた電動モータにより駆動される回転軸と、
それぞれ上下方向に伸びるとともに外周部が内周部よりも回転方向に向けて迫り出すように円周方向に傾斜し、気流案内隙間を介して円周方向に重ねられる複数のフィン形分離板を備え、前記回転軸に連結されて前記気流案内隙間を径方向内方に向けて流れる気流を旋回させ気流中に含まれるミストをそれぞれの前記フィン形分離板に付着させて径方向外方に飛散させる多重回転フィン組立体と、
前記回転軸に連結され、前記流入口から流入した気流を前記ケース体の内面と前記多重回転フィン組立体の外面との間の連通空間に気流を旋回させて送り込むインペラと、
前記ケース体の下端部に設けられ、前記多重回転フィン組立体の中央部を通過してミストが分離された気流を外部に案内する内側の排気流路とミストが流入する外側のドレン室とに仕切る排出筒体とを有することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項２】
請求項１記載のミストコレクタにおいて、前記回転軸を回転自在に支持するホルダーを前記ケース体の天板に取り付け、前記回転軸に取り付けられる駆動部材を介して前記多重回転フィン組立体を前記ホルダーに吊り下げた状態で保持することを特徴とするミストコレクタ。
【請求項３】
請求項２記載のミストコレクタにおいて、気流が貫通する貫通孔が形成された環状の駆動板を前記駆動部材に連結ロッドを介して連結し、前記駆動部材と前記駆動板との間でそれぞれの前記フィン形分離板を上下から挟み込むことを特徴とするミストコレクタ。
【請求項４】
請求項３記載のミストコレクタにおいて、前記フィン形分離板の断面形状は円周方向の角度に対して安息角を一定に保つために湾曲した形状にしたことを特徴とするミストコレクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−５０８７７（Ｐ２０１１−５０８７７Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０２７３３（Ｐ２００９−２０２７３３）
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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