(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ヒューム及び溶接スパッタを含む空気を吸引する吸引口と、前記空気から前記溶接スパッタを除去するプレフィルタと、前記プレフィルタを通過した空気から前記溶接ヒュームを除去するメインフィルタとを有し、前記メインフィルタで除去された前記溶接ヒュームをドライエアによるパルスジェットで払い落とし回収するヒューム回収装置において、前記ドライエアのゲージ圧力が５ｋｇｆ／ｃｍ２以上であり、前記メインフィルタの表面は谷部の角度が５０°以上である波状に形成されていると共に、前記プレフィルタと前記プレフィルタを固定する取付治具の筐体との間に５ｍｍ以上の隙間を有することを特徴とするヒュームの回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、溶接によりアーク点から発生した溶接ヒュームを吸引除去し作業環境を清浄に維持するヒュームの回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場及び事業所等において溶接作業を実施する場合に、溶接作業により発生する溶接ヒュームを作業環境から除去して、作業環境を良好な状態に維持する必要がある。溶接ヒュームを除去する装置としては、例えば、囲い式のブース又はフードと直径が例えば１５０ｍｍのダクトとを組み合わせて使用する局所排気装置及び可搬式の局所排気装置等が使用されている。
【０００３】
しかし、この局所排気装置を使用するヒュームの除去方法においては、一般的に設備が大型化するので設備費用が高く、且つ、溶接作業を行う場所が限定されてしまうという欠点がある。
【０００４】
この欠点を解決すべく、フード又はヒュームを吸引するための治具、例えば、アーク点の近傍に吸引ノズルが取り付けられこれとダクトとを介して接続された高静圧ブロアモータを内蔵する集塵機が提案されている（特開平７−２６６０５３号公報）。
【０００５】
図８はこの種の溶接ヒューム吸引トーチの１例を示す側面図である。トーチ先端部にはシールドガスを吐出するシールドガス吐出ノズル１１が配設されている。このシールドガス吐出ノズルの先端よりも若干後方の位置には、吸引ノズル１２がガス吐出ノズル１１に同軸的に配設されている。この吸引ノズル１２の周面には、溶接ヒュームを吸引するためのリング状の孔１２ａが設けられている。これらのシールドガス吐出ノズル１１及び吸引ノズル１２はエルボ管１３により支持されており、エルボ管１３はグリップ部１４により支持されている。グリップ部１４には吸引力調整用孔１４ａが設けられており、この吸引力調整用孔１４ａを調整することにより吸引ノズル１２から吸引するガスの量を調整することができる。
【０００６】
このグリップ部１４とケーブルホース１６との間には、トーチの曲げを容易にするためのベント機構１５が設けられている。そして、ケーブルホース１６の後端部にはアダプタ接続部１７が設けられている。更に、アダプタ接続部１７にはホース接続口１７ａが設けられており、連結ホースを介してヒューム回収装置に連結するようになっている。
【０００７】
また、アダプタ接続部１７にはアダプタ１８が接続される。このアダプタ１８にはシールドガス供給孔１８ａ及び電気ケーブルコネクタ１８ｂが設けられている。このアダプタ１８を介して、溶接トーチにシールドガス及び溶接電力が供給される。
【０００８】
図９はケーブルホースの１例を示す模式的断面図である。図９に示すように、ケーブルホース１６は例えば２重管になっている。即ち、第１管２３の内部に配設された第２管は、電力ケーブル２２及びこの電力ケーブル２２の外側を被覆する被覆材２１により構成されている。この電力ケーブル２２の更に内部には、第３管としてライナ２０（例えばスプリングライナ等）が配設され、ライナ２０内を溶接ワイヤが通される。そして、ライナ２０と電力ケーブル２２との間をシールドガスが流れるようになっている。また、ゴム被覆材２１と第１管２３との間には、吸引ノズル１２から吸引したガスが流れるようになっている。
【０００９】
図１０はトーチ先端部を拡大して示す側面図である。シールドガスＡはライナ２０と電力ケーブル２２との間を通過した後、トーチ先端部のシールドガス吐出ノズル１１から吐出される。これにより、溶接部を空気から遮断し、溶接金属の酸化等が防止される。一方、溶接部近傍のシールドガス域外のガスＢは、吸引ノズル１２に設けられた孔１２ａから吸引される。吸引ノズル１２から吸引されたガスには、溶接により発生した溶接ヒューム等が含まれている。この溶接ヒュームを含むガスは、ケーブルホース１６のゴム被覆材２１と第１管２３との間を通り、アダプタ接続部１７のホース接続口１７ａに接続されたホースを介して溶接ヒューム回収装置に入る。
【００１０】
図１１は従来の溶接ヒューム回収装置の１例を示す模式的側面図である。この溶接ヒューム回収装置３１には、溶接ヒュームを捕捉するためのフィルタ３２、吸引力を発生させるためのファン３３及びこのファン３３を回転させるモータ３４が設けられている。
【００１１】
このように構成された回収装置においては、図１０に示す吸引ノズル１２から吸引されたガスがフィルタ３２を通過する。従って、溶接ヒュームをフィルタ３２に付着させることによって、効率的に回収することができる。
【００１２】
ところで、このような回収装置に使用されるフィルタは、使い捨てのものと、清掃して再利用するものとがある。フィルタに捕集される溶接ヒュームは微細粒子であると共に、その発生量が極めて多いので、使い捨てにする場合には、頻繁に交換する必要があり、コストが高くなる。一方、フィルタを清掃して使用する場合、捕集面の裏側から空気を吹き付けて溶接ヒュームを除去する方法が一般的に使用されている。このような原理を使用してフィルタの清掃機能を備えた溶接ヒューム回収装置が提案されている（特開平５−３２９６５１号公報）。この回収装置は、溶接ヒュームを回収するための吸引部と、空気よりも重い気体、特に好適には、ＣＯ2 、Ａｒ及びこれらの混合ガス等からなる溶接用のシールドガスを、フィルタ捕集面の裏側にパルス状に吹き付ける噴出部とを有している。このように、回収装置内にフィルタ清掃のための機能を備えることにより、容易にフィルタを清掃することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このフィルタの清掃機能を備えた溶接ヒューム回収装置において、使用開始から数週間は清掃することにより使用開始時と同様の回収性能を維持することができるが、長期間使用した場合には、シールドガスにより捕集されたヒュームを払い落とすだけでは、フィルタを十分に清掃することができなくなる。この場合には、回収装置の中からフィルタを取出し、叩くか、又は更にエアを吹きかけて清掃しなければならないという問題点がある。
【００１４】
また、従来の回収装置には、溶接スパッタがメインフィルタに付着して火災の原因となることを防ぐために、メインフィルタの前に溶接スパッタ及び粗大なチリや埃等のヒュームより大きいものを捕捉する程度の目の粗さを有するプレフィルタが配設されている。しかし、長期間使用した場合には、本来このプレフィルタを通過するはずのヒュームも堆積してしまうため、目詰まりが起きて回収性能が悪化する。
【００１５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、長期にわたって良好なヒュームの回収性能を維持することができるヒュームの回収装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るヒュームの回収装置は、溶接ヒューム及び溶接スパッタを含む空気を吸引する吸引口と、前記空気から前記溶接スパッタを除去するプレフィルタと、前記プレフィルタを通過した空気から前記溶接ヒュームを除去するメインフィルタとを有し、前記メインフィルタで除去された前記溶接ヒュームをドライエアによるパルスジェットで払い落とし回収するヒューム回収装置において、前記ドライエアのゲージ圧力が５ｋｇｆ／ｃｍ２以上であり、前記メインフィルタの表面は谷部の角度が５０°以上である波状に形成されていると共に、前記プレフィルタと前記プレフィルタを固定する取付治具の筐体との間に５ｍｍ以上の隙間を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、ドライエアのゲージ圧力を５ｋｇｆ／ｃｍ2以上と、メインフィルタの表面に形成された波形状の谷部の角度を５０°以上と規定しているので、集塵機に吸引されてメインフィルタに捕集されたヒュームをドライエアによるパルスジェットで容易に除去することが可能となり、ヒュームの回収性能を長期にわたって良好な状態に維持することができる。
【００１９】
プレフィルタと取付治具との間に５ｍｍ以上の隙間を有すると、プレフィルタに堆積するヒュームを低減することができ、ヒュームの回収装置を長期にわたって良好な状態で使用することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本願発明者等が前記課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、従来の集塵機について以下のことが判明した。図７（ａ）及び（ｂ）は従来のメインフィルタを示す模式図であり、（ａ）は模式的上面図であり、（ｂ）は模式的正面図である。図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、メインフィルタ４１は、表面積を大きくすると共に、体積を小さくするために波状に成形されている。このため、この波の谷部４２の角度が極めて小さいので、この谷部４２に堆積したヒューム４３はドライエアによっても払い落しにくい。この難点を解決するべく、ドライエアの圧力を上げることも考えられるが、一般に、工場等で使用されているエアのゲージ圧力は５乃至７ｋｇｆ／ｃｍ2程度であり、この程度のゲージ圧力のエアでは、谷部４２に堆積したヒューム４３を除去することはできない。
【００２１】
そこで、本願発明においては、フィルタの谷部の角度を大きく規定することにより、フィルタに堆積したヒュームを高効率でドライエアにより除去するものである。これにより、ヒュームを容易に除去できる。
【００２２】
以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施例に係るヒューム回収装置の内部構造を示す模式図である。また、図２は図１に示すメインフィルタ１を示す模式図であり、（ａ）は模式的上面図であり、（ｂ）は模式的正面図である。図１に示すように、ヒューム回収装置のハウジング内には、その下部にプレフィルタ２とメインフィルタ１とが配設されており、メインフィルタ１の上方には、ドライエア吹付用配管９ａとブロア７が配置されている。そして、ハウジング内に導入された空気はブロア７により吸引され、プレフィルタ２、メインフィルタ１を通過して外部に排出される。ブロア７には、その動力源であるモータ８がその加熱を防止するための冷却ファンと共にケース内に封入されて設けられている。
【００２３】
また、ブロアモータの下部に設けられたヒューム捕集用のメインフィルタ１は、図２に示すように、例えば角柱状であり、その長手方向を垂直にして配設されており、その外表面には波状のフィルタが形成されている。そして、このフィルタの谷部の角度θは５０°以上である。
【００２４】
更に、メインフィルタ１の空気通流方向の上流側には吸引された空気中に含まれている溶接スパッタ、チリ及び埃等を捕捉するためのプレフィルタ２が取付治具１０により固定されている。このプレフィルタ２は、例えばセラミック製のラーメン構造体である。即ち、このプレフィルタ２は、セラミックの線状体を複数本押出しながら、押出部材を一定方向に移動させて円輪状のセラミック基材を多数積層したようなフィルタ構造を有する。そして、プレフィルタ２に近接する回収装置の外側壁には、例えば口径が３８ｍｍの吸引口４が設けられている。この吸引口４はダクトを介して溶接作業場所に接続されており、この吸引口４から溶接ヒューム、溶接スパッタ、チリ及び埃等を含む空気が回収装置に吸引される。
【００２５】
また、メインフィルタ１の上部には配管９ａからドライエアを吹き付けるためのエアタンク６が配設されており、エアタンク６は配管９ｂから回収装置外部の空気を吸引することができる。更に、配管９ａにはドライエアをパルスジェットとして供給するための電磁弁５が設けられている。そして、ドライエアを吹き付けられてメインフィルタ１から除去されたヒュームを回収するためのダストボックス３がヒューム回収装置の底部に設けられている。
【００２６】
次に、このように構成されたヒュームの回収装置において、先ず、ヒューム吸引時の動作について説明する。
【００２７】
ブロアモータを作動すると、溶接ヒューム、溶接スパッタ、チリ及び埃等を含む空気Ｃが吸引口４から回収装置に吸引される。このとき、ヒュームは吸引口４の内側に設けられたプレフィルタ２を通過するが、ヒュームと共に吸引された溶接スパッタ、チリ及び埃等はプレフィルタ２に捕捉される。次いで、プレフィルタ２を通過したヒュームを含む空気Ｄはメインフィルタ１に到達する。このとき、ヒューム等の微細粒子がメインフィルタ１に捕集される。その後、プレフィルタ２及びメインフィルタ１によって清浄化された空気Ｅはブロア７を通過してフレッシュエアとして回収装置の外部へ排気される。また、ブロアモータの作動中は、冷却ファンも作動しており、ブロアモータの加熱を防止している。
【００２８】
次に、メインフィルタ１の清掃時の動作について説明する。溶接作業が繰り返し実施されて、メインフィルタ１に捕集されたヒュームが許容量を超えて堆積されると、メインフィルタ１を清掃する必要がある。通常、この清掃作業は溶接作業時以外、即ち、ブロアモータが停止しているときに行われる。
【００２９】
清掃作業は、先ず、配管９ｂからエアタンク６に蓄積された圧縮エアが電磁弁５によりパルスジェットＦとなり配管９ａからメインフィルタ１の内部に吹き付けられる。そうすると、メインフィルタ１の外表面に捕集されたヒューム等の微細粒子が剥離して落下する。この落下した微細粒子がダストボックス３にて回収され、通常の粉塵と同様にして処理される。
【００３０】
表１はメインフィルタの表面に形成された谷部の角度θ（°）とメインフィルタに捕集されたヒュームの払い落とし率（％）との関係を示す表である。なお、この払い落とし率とは、３回溶接作業を行った後の（払い落とされたヒューム量）／（メインフィルタに捕集されたヒューム量）×１００で表される値である。
【００３１】
【表１】
0003706961.tif 000002
【００３２】
表１に示すように、メインフィルタの表面に形成された谷部の角度θが５０°以上の場合には、払い落とし率が８０％以上と良好である。一方、角度θが５０°未満の場合には払い落とし率が低い。
【００３３】
図４は横軸に溶接の回数をとり、縦軸に吸引風量をとって、種々の角度θにおける溶接回数と吸引風量との関係を示すグラフ図である。なお、溶接はフラックス入りワイヤを用いて４００Ａで１回当たりの時間を３０分間として行った。図４から明らかなように、メインフィルタの表面に形成された谷部の角度θが５０°の場合には、吸引風量が低下することがなく良好な状態を維持している。一方、角度θが４０°の場合には、溶接回数が３０回を超えると吸引風量が低下している。従って、メインフィルタの表面に形成された谷部の角度は５０°以上とする。
【００３４】
図５は横軸に溶接の回数をとり、縦軸に吸引風量をとって、種々のドライエアのゲージ圧力における溶接回数と吸引風量との関係を示すグラフ図である。なお、溶接はフラックス入りワイヤを用いて４００Ａで１回当たりの時間を３０分間として行った。図５から明らかなように、ドライエアのゲージ圧力が５ｋｇｆ／ｃｍ2の場合は、吸引風量が低下することがなく良好な状態を維持してる。一方、ドライエアのゲージ圧力が４ｋｇｆ／ｃｍ2の場合は、溶接回数が２４回を超えると吸引風量が低下している。従って、ドライエアのゲージ圧力は５ｋｇｆ／ｃｍ2以上とする。
【００３５】
図３（ａ）及び（ｂ）はプレフィルタを示す模式図であり、（ａ）は模式的正面図、（ｂ）は模式的側面図である。図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、プレフィルタ２と取付治具１０との間に間隔ａ（ｍｍ）をとることができる。
【００３６】
図６は横軸に溶接の回数をとり、縦軸に圧力損失をとって、種々の間隔ａにおける溶接回数と圧力損失との関係を示すグラフ図である。なお、溶接は１回当たりのヒュームの吸引量を３０ｇとして行った。図６から明らかなように、間隔ａが５ｍｍの場合は、溶接回数が増しても圧力損失が上昇することがなく良好な状態を維持している。一方、間隔ａが０又は３ｍｍの場合には、溶接回数が増すにつれ圧力損失が上昇している。
【００３７】
従って、プレフィルタと取付治具との距離は５ｍｍ以上であることが望ましい。
【００３８】
本実施例においては、メインフィルタ１の谷部の角度を５０°以上と、清掃時のパルスエアのゲージ圧力を５ｋｇｆ／ｃｍ2以上と規定しているので、メインフィルタ１に捕集されたヒュームを容易に剥離することが可能であり、回収性能を低下させることなく長期にわたって回収装置を使用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、回収装置内に設けられたメインフィルタの谷部の角度と、メインフィルタに捕集されたヒュームを剥離する際に用いられるパルスエアのゲージ圧とを適切なものに規定しているので、簡単なヒュームの回収作業を行うことで、長期にわたり良好なヒュームの吸引効率を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るヒューム回収装置の内部構造を示す模式図である。
【図２】図１に示すメインフィルタ１を示す模式図であり、（ａ）は模式的上面図であり、（ｂ）は模式的正面図である。
【図３】プレフィルタを示す模式図であり、（ａ）は模式的正面図、（ｂ）は模式的側面図である。
【図４】横軸に溶接の回数をとり、縦軸に吸引風量をとって、種々の角度θにおける溶接回数と吸引風量との関係を示すグラフ図である。
【図５】横軸に溶接の回数をとり、縦軸に吸引風量をとって、種々のドライエアのゲージ圧力における溶接回数と吸引風量との関係を示すグラフ図である。
【図６】横軸に溶接の回数をとり、縦軸に圧力損失をとって、種々の間隔ａにおける溶接回数と圧力損失との関係を示すグラフ図である。
【図７】従来のメインフィルタを示す模式図であり、（ａ）は模式的上面図であり、（ｂ）は模式的正面図である。
【図８】溶接ヒューム吸引トーチの１例を示す側面図である。
【図９】ケーブルホースの１例を示す模式的断面図である。
【図１０】トーチ先端部を拡大して示す側面図である。
【図１１】従来の溶接ヒューム回収装置の１例を示す模式的側面図である。
【符号の説明】
１、４１；メインフィルタ
２；プレフィルタ
３；ダストボックス
４；吸引口
５；電磁弁
６；エアタンク
７；ブロア
８；モータ
９ａ、９ｂ；配管
１０；取付治具
４２；谷部
４３；ヒューム
【図１】
0003706961.tif 000003
【図２】
0003706961.tif 000004
【図３】
0003706961.tif 000005
【図４】
0003706961.tif 000006
【図５】
0003706961.tif 000007
【図６】
0003706961.tif 000008
【図７】
0003706961.tif 000009
【図８】
0003706961.tif 000010
【図９】
0003706961.tif 000011
【図１０】
0003706961.tif 000012
【図１１】
0003706961.tif 000013