JP5113817B2

JP5113817B2 - ペレット、ペレットの製造方法、及びヒューム処理装置

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Publication number: JP5113817B2
Application number: JP2009230641A
Authority: JP
Inventors: 義博山口; 知志大西; 尚宏畑; 幸博石栗
Original assignee: Komatsu Industries Corp
Current assignee: Komatsu Industries Corp
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2026-08-28
Also published as: JP2008200753A; CN101300102A; JP2010069536A; JPWO2007049393A1; US20090126533A1; KR20100057100A; CN101300102B; JP4413259B2; KR20080048532A; WO2007049393A1; KR100994201B1; US8281714B2

Description

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由来のペレット、このペレットの製造方法、及びヒューム処理装置に関する。

プラズマアークもしくはレーザ光などにより金属板材（以下、「ワーク」という。）の熱切断加工を行うと、ワークの切断溝より吹き飛ばされた溶融金属や金属蒸気が凝固してなる数百ミクロンからサブミクロン単位の粉塵（成分は鋼板切断時には酸化鉄。以下、「ヒューム」という。）が発生する。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。
このため、従来、この種の熱切断加工機においては、切断テーブルの内部空間から集塵ダクトを介して吸引したヒュームを集塵する集塵装置を付設し、この集塵装置を熱切断加工中に稼動することによって、熱切断時に発生するヒュームを捕集・集塵するようにしている。

ここで、前記集塵装置としては、バグフィルタによりヒュームから微粉末を濾過するものや、電極板に微粉末を吸着させるものといった乾式集塵装置が多く用いられている。この乾式集塵装置において、ヒュームから分離・捕集された微粉末はホッパーに一旦貯留された後、ロータリーバルブやスクリューコンベア等によって自動的に装置外へ排出されたり、あるいはスコップ等を用いる手作業によって掻き出されて、ビニール袋、ドラム缶、ペール缶等に詰められ、産業廃棄物として処理される。

なお、本願発明に関連する先行技術として、ダストフィルタ等により集塵された綿塵等の微粉体をプレス装置によってブリケット状に圧縮固化して排出するようにした技術がある（特許文献１参照）。

特開平５−２３０７２７号公報

しかしながら、熱切断加工機に付設の集塵装置にて捕集されてホッパーに貯留された微粉末を処理する際に、手作業にて処理する場合には、粉塵が舞い上がり作業環境を汚すだけでなく、作業者にとって苦渋を強いる作業となる。また、ロータリーバルブやスクリューコンベア等によって自動的に装置外へ排出し、その排出口からドラム缶等に詰める場合でも、ドラム缶の入れ換え作業は人手に頼らざるを得ず、またその入れ換え時に粉塵の飛散を避けることができない。

また、熱切断加工が多用される軟鋼板の切断においては、切断量が多いため大量のヒュームが発生する。特にプラズマ切断ではレーザ切断に比べて切断溝幅が広く切断速度も速いため、大量（多いところで１日１００リットル）のヒュームが発生する。このため、産業廃棄物としての処理コストが嵩むことになり、これが熱切断加工、特にプラズマ切断加工のメリットを減じることにつながってしまう。

一方、上述のように軟鋼板の切断により発生するヒュームの主成分は酸化鉄であるが、この酸化鉄はスクラップ（くず鉄、破材、残枠）と同様、電炉で再溶融すればリサイクル可能な工業原料である。しかし、前記集塵装置にて捕集された微粉末は比重が軽く搬送コストがかかる上、舞い上がり易く原料としての再利用が困難であるという欠点がある。また、この舞い上がりを防ぐために水分を加えたり、固化剤を混ぜてしまうと、酸化鉄としての再利用が不可能になってしまう。
以上のことから、集塵装置にて捕集した微粉末の処理、再利用のための方策が望まれているところである。

なお、先行技術として挙げた前記特許文献１に記載のものは、紡績工場において集塵された綿塵等の微粉末を圧縮・固化する技術に関するもので、このような技術を、本願発明の対象とする熱切断加工時等に発生するヒュームの処理に直ちに適用することはできない。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、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、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ペレット、ペレットの製造方法、及びヒューム処理装置を提供することを目的とするものである。

ところで、熱切断等により発生するヒュームの主成分は、溶融金属の液滴が単純に凝固したものではなく、酸化反応が継続することで内部にガスが発生しその圧力で更に細かく飛び散り、数百ミクロンからサブミクロンの微粉末の酸化鉄となったものである。この微粉末の構造は、稠密なものではなく中空になっており、また、フレーク状の形状のものも含まれている。したがって、このような微粉末を固化剤を添加せずに所定の条件で加圧すると、減容の過程において相互に変形し組み合わされることで連結し固化することになる。
本発明者らは、このような知見に基づいて、本発明を完成するに至ったものである。

請求項１に係る発明のペレットは、軟鋼板のプラズマ切断により発生する金属ヒューム由来の、微粉末の酸化鉄を主成分とするとともに、円筒状の成形孔と、成形孔の内周面に沿って摺動可能なピストン部とを備え、前記成形孔の内径と、前記ピストン部の外径との間に、前記金属ヒュームから収集された微粉末が通過でき、該微粉末を前記成形孔と前記ピストン部との間で固体潤滑剤として機能させる隙間が形成された加圧手段により、固化剤を加えずに加圧して減容固化されることを特徴とする。
請求項２に係る発明のペレットは、請求項１に記載のペレットにおいて、加圧する圧力が１００kg/cm²以上であることを特徴とする。

請求項３に係る発明のペレットの製造方法は、金属材のプラズマ切断加工時に発生するヒュームから乾式集塵装置により捕集された微粉末を減容固化するに際して、円筒状の成形孔と、成形孔の内周面に沿って摺動可能なピストン部とを備え、前記成形孔の内径と、前記ピストン部の外径との間に、前記金属ヒュームから収集された微粉末が通過でき、該微粉末を前記成形孔と前記ピストン部との間で固体潤滑剤として機能させる隙間が形成された加圧手段により、固化剤を加えずに加圧することを特徴とする。
請求項４に係る発明のペレットの製造方法は、請求項３に記載のペレットの製造方法において、金属材は軟鋼板であり、加圧する圧力が１００kg/cm²以上であることを特徴とする。

請求項５に係る発明のヒューム処理装置は、成形室と、金属材のプラズマ切断加工時に発生するヒュームから捕集された酸化鉄を主成分とする微粉末を前記成形室に搬送する搬送手段と、前記成形室に搬送されたヒュームの微粉末を加圧する加圧手段とを備え、前記加圧手段は、円筒状の成形孔と、成形孔の内周面に沿って摺動可能なピストン部と、成形孔におけるピストン部と対向する側に配置され、成形孔の一端をふさぐ位置に移動自在なスライド体とを有し、前記成形孔の内径と、前記ピストン部の外径との間には微粉末の通過できる隙間が形成され、前記隙間は、前記微粉末を前記成形孔と前記ピストン部との間で固体潤滑剤として機能させることを特徴とする。

請求項６に係る発明のヒューム処理装置は、請求項５記載のヒューム処理装置において、前記隙間は０．１〜０．１５mmであることを特徴とする。
請求項７に係る発明のヒューム処理装置は、請求項５又は６記載のヒューム処理装置において、前記搬送手段は、ヒュームの微粉末を前記成形室に自然落下により搬送するものであることを特徴とする。

請求項８に係る発明のヒューム処理装置は、請求項５乃至７のいずれかに記載のヒューム処理装置において、前記搬送手段は、ヒュームの微粉末を前記成形室にスクリューコンベアにより圧送するものであることを特徴とする。
請求項９に係る発明のヒューム処理装置は、請求項５乃至８のいずれかに記載のヒューム処理装置において、前記成形孔の先端部にテーパ加工が施されて拡径されている
ことを特徴とする。
請求項１０に係る発明のヒューム処理装置は、請求項５乃至９のいずれかに記載のヒューム処理装置において、成形孔は側面に連通孔を有し、ヒュームの処理時には、ピストン部の側面部は連通孔を塞ぐ位置にあるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、金属材の加工時に発生したヒュームから分離・捕集された微粉末は、成形室で加圧・固化されてペレット状で排出されるため、粉塵の舞い上がりがなく、処理作業が容易に行え、作業環境の改善を図ることができる。また、前記微粉末は１／５〜１／２０程度、好ましくは１／５〜１／１５、さらに好ましくは１／７〜１／１１に減容されるため、処理コストを大幅に削減することができる。さらに、減容固化した酸化鉄を主成分とするペレットは、産業廃棄物ではなく、スクラップと同様、再溶融して鋼材の原料として再利用することができるので、産業廃棄物の処理コストが不要であるだけでなく、工業用原料としての利用価値が生じ、これによってもコスト削減を図ることができる。

また、本発明によれば、処理方法を例えばプラズマ切断機に適用することで、上述した効果を最も効果的に発揮することができる。

また、本発明によれば、搬送される微粉末の量が多い場合には加圧力を高くすることができ、また成形室内で繰り返し微粉末を減容する場合には加圧力を低くすることができるというように、微粉末の状態に応じてより適正に微粉末の加圧・減容を行うことができる。

さらに、本発明の構成を採用すれば、シリンダスリーブの内周面と圧縮スライダの外周面との摺動部に積極的に微粉末を侵入させることができ、その侵入させた微粉末がその摺動部の潤滑剤として機能し、シリンダスリーブおよび圧縮スライダの摩耗を防ぐことができる。

また、貯留手段の内部空間は、微粉末の分離・捕集時は負圧状態となり、捕集手段の逆洗時には正圧状態となって、圧力変動が生じることになるが、本発明のように搬送手段を密閉構造にすることで、そのような圧力変動にかかわらず、搬送手段にて搬送される微粉末が外部に噴出して舞い上がるのを確実に防止することができる。

また、本発明の構成を採用すれば、ヒュームから微粉末を分離・捕集する前に、プレフィルタによって予めヒューム中に混在している異物を除去するとともに、通過ヒュームの粒径を整えることができるほか、火の粉を遮断することができるので、搬送手段および成形室内で引っ掛かりによるトラブルの発生を未然に防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係るプラズマ切断機の全体斜視図。本実施形態の集塵装置の部分正面図。本実施形態の集塵装置の部分側面図。図２のＡ部断面図（ａ）とＢ部断面図（ｂ）。図３の部分拡大断面図（１）。図３の部分拡大断面図（２）。圧縮スライダおよびシリンダスリーブの詳細構造図。圧縮成形および成形体排出動作説明図。圧縮シリンダおよび切換シリンダの油圧回路図。

次に、本発明によるヒューム処理方法および処理装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係るプラズマ切断機の全体斜視図が示されている。

本実施形態において、プラズマ切断機は、切断機本体１と、この切断機本体１に吸引ダクト２を介して接続される集塵装置３とにより構成されている。

前記切断機本体１は、ワーク４を支持するテーブル５と、このテーブル５に沿って床上に設置されたＸ軸軌道６上を走行可能とされた移動台車７と、この移動台車７に固定されるＹ軸軌道８に沿って移動自在なキャリッジ９と、このキャリッジ９上に搭載されてＺ軸方向に移動自在な移動台１０と、この移動台１０に装着されてプラズマアークを噴射するトーチ１１とを備えている。また、前記移動台車７、キャリッジ９、移動台１０をそれぞれ駆動する図示されないサーボモータが設けられ、各サーボモータに所定のＮＣプログラムに従ってそれぞれＮＣ制御指令を出力する制御装置１２が設けられ、この制御装置１２によってトーチ１１の各軸における位置および速度が制御されることで、ワーク４が予め決められた切断形状に切断されるようになっている。

前記テーブル５内空間は、テーブル５の一辺（本実施形態ではテーブル５の短辺）と平行に設けられる複数の仕切り板（図示せず）によって複数の小区画の排気室１３に区切られ、各排気室１３の一側に、加工時に発生したヒュームをその排気室１３から吸引するための排気口１４が設けられ、各排気口１４と対向する位置（図１で右方）にはその排気口１４に向けてプッシュエアーを送風する送風口（図示せず）が設けられている。

前記テーブル５内空間において、排気口１４を挟んで排気室１３と反対側には各排気口１４から吸引されたヒュームを合流させる吸引室１５が配され、この吸引室１５の端部が吸引ダクト２の一端部に連通されている。そして、この吸引ダクト２の他端部は、後述する集塵装置３のヒューム導入室２５（図２参照）に連通されている。
また、前記吸引ダクト２とヒューム導入室２５との接続部、言い換えればヒューム導入室２５におけるヒューム導入口には、ヒュームを集塵装置３内へ吸引する前に所要の粒径に整えるためのプレフィルタ１６が設けられている。このプレフィルタ１６によって、予めヒューム中に混在している異物が除去される。このプレフィルタ１６は、多数の鉄板を空気の流れに対して所定角度をもって配置したブラインド状を呈している。ヒュームはプレフィルタ１６の鉄板に衝突し、運動エネルギーを奪われて落下分離される。よって、大きな粒径のヒュームが除去され、通過ヒュームの粒径が整えられる。
また、このプレフィルタ１６は、通過ヒュームに混在する火の粉を遮断する機能も有している。このように微粉末の捕集に当たり、ヒュームをプレフィルタ１６に通すことで、後述のスクリューコンベア２６，３５および成形室４８内で引っ掛かりのトラブルの原因となる大きな異物（火の粉、スパッタ）を除去することができる。

次に、集塵装置３の詳細構造について説明する。図２には、本実施形態の集塵装置の部分正面図が、図３には、同集塵装置の部分側面図がそれぞれ示されている。また、図４には、図２のＡ部断面図（ａ）とＢ部断面図（ｂ）が示され、図５には、図３の部分拡大断面図（１）が、図６には、図３の部分拡大断面図（２）がそれぞれ示されている。

本実施形態の集塵装置３は、アングル材などにより組み立てられた架台２０と、この架台２０の上方に配される集塵装置本体２１と、この集塵装置本体２１の下方に配されるホッパー（貯留手段）２２とを備えて構成されている。集塵装置本体２１は、上部に吸気ファン（図示せず）を有して清浄化された空気を排出する排気室２３と、この排気室２３に対してバグフィルタ２４を隔てて配されるヒューム導入室２５とを備えており、このヒューム導入室２５に吸引ダクト２がプレフィルタ１６を介して接続されてヒュームが導入されるように構成されている。
こうして、排気室２３内の吸気ファン（吸引手段）が駆動されることにより、切断機本体１の吸引室１５内のヒュームは空気とともに吸引ダクト２を介してヒューム導入室２５内に吸入され、バグフィルタ２４によってヒュームから微粉末が分離・捕集され、浄化された空気が排気室２３を通って大気に放出されるようになっている。

前記ヒューム導入室２５の下方には前記ホッパー２２が配され、バグフィルタ２４にて分離・捕集された微粉末がそのホッパー２２内に貯留される。なお、ホッパー２２の下部壁面には図示されない複数個の空気噴出口が設けられ、これら空気噴出口からホッパー２２内に貯留されている微粉末に空気が吹き付けられることによりその流動化を図るようにされている。

前記ホッパー２２の下方には、このホッパー２２内に貯留された微粉末を排出するためのスクリューコンベア２６が水平方向に配設されている。このスクリューコンベア２６は、図４に示されるように、スクリュー軸２７が中空にされるとともに、このスクリュー軸２７が駆動モータ２８の出力軸に結合され、かつ両端部が軸受２９，３０を介して支持されて駆動モータ２８の駆動により回転されるように構成されている。また、スクリュー軸２７には軸方向に所定の間隔で空気噴出口３１が形成され、これら空気噴出口３１から空気が噴出されることで、微粉末の流動化を促進しブリッジ現象を防ぐようにされている。
また、スクリュー軸２７の表面には複数の切欠３２が形成され、搬送中に微粉末が固形化するのを防ぐようにされ、これによってスクリューコンベア２６から排出される微粉末量が一定になるようにされている。ここで、本実施形態のようにホッパー２２下方の搬送手段としてスクリューコンベア２６を用いると、例えばシュートを用いるものに比べてホッパー２２の高さを低く抑えることができ、省スペース化による装置の小型化が実現できるという効果がある。

前記スクリューコンベア２６の排出口３３には鉛直向きのシューター３４が接続され、このシューター３４の排出口下方には、前記スクリューコンベア２６と直交する水平向きの微粉末圧送用のスクリューコンベア３５が配されている。図５に示されるように、このスクリューコンベア３５は、スクリュー軸３６が駆動モータ３７の出力軸に結合されてその駆動モータ３７の駆動により回転され、この回転時にシューター３４から供給された微粉末を前方へ向けて圧送する。なお、本実施形態のように微粉末を後述の圧縮装置３８に導入する搬送手段としてスクリューコンベア３５を用いることで、微粉末を一定量ずつ確実に圧縮装置３８へ送り込むことができるという効果がある。

前記スクリューコンベア２６、シューター３４およびスクリューコンベア３５により構成される搬送手段、言い換えればホッパー２２から後述の成形室４８に至る搬送手段は、密閉構造にされている。その理由は、１）バグフィルタ２４にて分離・捕集された微粉末は舞い上がり易いこと、２）ホッパー２２は、微粉末の分離・捕集時は負圧状態となり、バグフィルタ２４の逆洗時には正圧状態となるが、もし搬送手段の一部が外気に対して開口していると、圧力変動により微粉末がその開口より噴出することがある、という点にある。
また、本実施形態では、スクリューコンベア２６，３５を水平配置にしたが、これらは水平よりも下方に傾斜させた配置にすることもできる。こうすることで、搬送される微粉末が自重により圧縮されることがなく、搬送途中での詰まりが発生するのを防止することができる。

図６に示されるように、前記スクリューコンベア３５の出口には圧縮装置３８が接続されている。この圧縮装置３８は、架台２０の下部に配された小架台３９上に載置され、基台４０上に立設されるスライド筒体４１と、このスライド筒体４１の収容孔内に嵌合される円筒状の成形孔５１ａを有するシリンダスリーブ５１と、プレスフレーム４２に支持されて前記シリンダスリーブ５１の内周面に沿って上下動自在に配される圧縮スライダ４３と、この圧縮スライダ４３を油圧駆動により上下動させる圧縮シリンダ４４とを備えている。
そして、スライド筒体４１の側部には微粉末の供給路４５が穿設されるとともに、この供給路４５に連通する連通孔５１ｂがシリンダスリーブ５１に穿設され、前記供給路４５がスクリューコンベア３５の排出口と連通するようにされている。

また、前記スライド筒体４１の下部には、圧縮スライダ４３の移動方向に直交する方向にスライド自在なスライド体４６が介挿され、このスライド体４６が切換シリンダ４７の作動により図６で左右方向に往復動されるようになっている。スライド体４６には、前記シリンダスリーブ５１の成形孔５１ａよりも若干大きめの排出孔４６ａが形成され、この排出孔４６ａが成形孔５１ａと連通したとき（図６の状態）に、成形品４９（図８参照）がその排出孔４６ａおよび基台４０に形成された排出孔４０ａを通って下方に落下するようにされている。なお、スライド体４６がシリンダスリーブ５１の成形孔５１ａを塞ぐ位置に移動したときには、スライド筒体４１の側面と、スライド体４６の上面と、圧縮スライダ４３の下面とで成形室４８が形成される。なお、本実施形態におけるスライド筒体４１、シリンダスリーブ５１、圧縮スライダ４３およびスライド体４６等が、本発明における加圧手段に相当する。

次に、圧縮スライダ４３およびシリンダスリーブ５１の詳細構造について図７を参照しつつ説明する。なお、図７（ａ）（ｂ）はそれぞれ圧縮スライダ４３の上面図および正面図であり、図７（ｃ）（ｄ）はそれぞれシリンダスリーブ５１の上面図および正面図である。

圧縮スライダ４３は、太径の基部４３ａと、この基部４３ａの先端部に設けられる細径のピストン部４３ｂとを備え、基部４３ａに形成された二面幅部４３ｃ，４３ｃがプレスフレーム４２側に配された摺動部材４２ａ，４２ｂ（図６参照）に沿って摺動できるように構成されている。なお、ピストン部４３ｂには高周波焼入れが施されている。
一方、シリンダスリーブ５１は、上端部にフランジ部５１ｃを有するとともに、円筒状の成形孔５１ａを有し、側部にその成形孔５１ａに連通する連通孔５１ｂを有する形状とされている。こうして、シリンダスリーブ５１の成形孔５１ａ内に圧縮スライダ４３のピストン部４３ｂが嵌合され、ピストン部４３ｂが成形孔５１ａに沿って摺動されることで、成形室４８内の微粉末が加圧・減容される。

ここで、成形孔５１ａの内径Ｄ１は、ピストン部４３ｂの外径Ｄ２に対して０．１〜０．１５ｍｍ程度大きくなるように、言い換えればシリンダスリーブ５１の内周面とピストン部４３ｂの外周面との間には、０．１〜０．１５ｍｍ程度の加圧される微粉末の通過できる隙間（クリアランス）が形成されている。
また、シリンダスリーブ５１の成形孔５１ａの先端部Ｐ（図７（ｄ）参照）にはテーパ加工が施されてやや拡径され、これによって微粉末の排出時に詰まりが発生するのを防ぐようにされている。

このようにシリンダスリーブ５１の内周面とピストン部４３ｂの外周面との間に隙間（クリアランス）を設けるのは次の理由による。すなわち、発明者らのテストによれば、シリンダスリーブ５１とピストン部４３ｂとの摺動部に積極的に微粉末を侵入させることで、この微粉末が摺動に際しての邪魔者ではなく、固体潤滑剤として働くことがわかった。
これは、微粉末の形状が球形であり、ベアリングの鋼球のように作用していることによるものと解される。テストでは、シリンダスリーブ５１とピストン部４３ｂとの間のクリアランスを直径で０．１５ｍｍ程度とすることで、摺動面の焼付きも生じず、シリンダスリーブ５１およびピストン部４３ｂがほとんど摩耗しないことがわかった。ただし、このようなクリアランスを設けると、そのクリアランスより微粉末が漏れてくるので、周囲を汚さないために、本実施形態では、図示されていないが、スライド筒体４１の外周部をカバーで覆うとともに、このスライド筒体４１から漏れ出た微粉末をホッパー２２に戻すようにされている。なお、本実施形態では、集塵装置３内へヒュームを吸引する前にプレフィルタ１６によって所要の粒径に整えられるようにされているので、シリンダスリーブ５１とピストン部４３ｂとの摺動部における微粉末の固体潤滑剤としての機能がより確実に発揮され、加圧部の信頼性と耐久性の向上を図ることができる。

次に、以上のように構成されているプラズマ切断機におけるヒュームの処理工程を説明する。

切断機本体１のテーブル５上にワーク４が搬入されてそのワーク４の切断加工が開始されると、集塵装置３の吸気ファンが駆動されるともに、テーブル５の下部に設けられた送風口からプッシュエアーが吹き出される。
これによりワーク４の加工時に発生したヒュームは、排気口１４側から排気室１３内の空気が吸引されることにより、空気とともに吸引ダクト２を介して集塵装置３に導かれる。その際、吸引ダクト２にて搬送されるヒュームは、その途中に介挿されたプレフィルタ１６を通過する際に所要の粒径に整えられるとともに、ヒューム中に混在している異物が除去される。

こうして、集塵装置３のヒューム導入室２５内に吸入されたヒュームは、バグフィルタ２４によって微粉末が分離・捕集され、浄化された空気が排気室２３を通って大気に放出される。一方、バグフィルタ２４に捕捉された微粉末はヒューム導入室２５下方のホッパー２２内に貯留され、このホッパー２２に設けられた空気噴出口から噴出される空気によって適宜その流動化が図られる。

所要量の微粉末がホッパー２２内に貯留されると、駆動モータ２８によりホッパー２２下方のスクリューコンベア２６を駆動する。すると、ホッパー２２内の微粉末は順次スクリューコンベア２６上に落下してそのスクリューコンベア２６によってその排出口３３まで搬送される。この搬送時にスクリュー軸２７に形成された空気噴出口３１から空気が噴出されることで微粉末の流動化が促進され、またスクリュー軸２７の表面に形成された切欠３２によって搬送中に微粉末が固形化するのが防がれる。

この後、排出口３３からシューター３４を介して落下した微粉末は、このシューター３４下方のスクリューコンベア３５上に落下し、駆動モータ３７によるスクリューコンベア３５の間欠駆動によって前方へ圧送され、圧縮装置３８のスライド筒体４１に形成された供給路４５から成形室４８内に供給される。なお、この成形室４８内に微粉末が供給される際には、スライド体４６は図８（ａ）に示されるように成形孔５１ａを塞ぐ位置にある。

こうして、成形室４８内に供給された微粉末が所定量に達すると、圧縮シリンダ４４が作動されて圧縮スライダ４３が下動し、そのピストン部４３ｂによって成形室４８内の微粉末が圧縮されて減容固化される。
ここで、成形室４８内への微粉末の供給時には圧縮スライダ４３が上昇位置で停止し、微粉末の供給停止時には圧縮スライダ４３が下動して成形室４８内の微粉末を加圧するように、スクリューコンベア３５の間欠駆動と圧縮スライダ４３の上下動とが相互に連動するように制御される。また、２つのスクリューコンベア２６，３５も相互に連動して駆動される。

このようにしてスクリューコンベア３５による微粉末の供給と圧縮スライダ４３の上下動とが数回繰り返されると、成形室４８内に供給された微粉末が加圧・固化されて成形品４９が形成される。
この成形品４９が所定の大きさ（高さ）になったことが、圧縮シリンダ４４の位置を図示されないリミットスイッチにて検出することにより検出されると、スクリューコンベア３５および圧縮スライダ４３が共に停止されるとともに、切換シリンダ４７が作動されて、図８（ｂ）に示されるようにスライド体４６が前進し、このスライド体４６の排出孔４６ａがシリンダスリーブ５１の成形孔５１ａと連通し、この位置で圧縮スライダ４３が下動されることにより、成形品４９が下方へ突き落とされる。なお、小架台３９内には回収箱５０（図２、図３参照）が置かれており、落下した成形品４９はその回収箱５０内に収容される。なお、本実施形態において、圧縮スライダ４３およびスライド体４６の排出孔４６ａが、本発明における排出手段に相当する。

ここで、前記圧縮シリンダ４４と切換シリンダ４７とは図９に示されるような油圧回路５２によって作動される。この油圧回路５２においては、電動機５３にて駆動される可変容量型油圧ポンプ５４からの圧油が、比例電磁リリーフ弁５９にて減圧され、第１油路５５から第１方向切換弁５６を経由して、圧縮シリンダ４４のヘッド側室４４ａもしくはロッド側室４４ｂのいずれかへ供給され、この圧縮シリンダ４４のロッド側室４４ｂもしくはヘッド側室４４ａからの戻り油が前記第１方向切換弁５６を経由して、第２油路５７からタンク５８に戻されるようになっている。また、前記可変容量型油圧ポンプ５４からの圧油は、比例電磁リリーフ弁５９にて減圧され、第１油路５５から第２方向切換弁６０を経由して、切換シリンダ４７のヘッド側室４７ａもしくはロッド側室４７ｂのいずれかへ供給され、この切換シリンダ４７のロッド側室４７ｂもしくはヘッド側室４７ａからの戻り油が前記第２方向切換弁６０を経由して、第２油路５７からタンク５８に戻されるようになっている。こうして、第１方向切換弁５６がＡ位置にあるときには、圧縮スライダ４３は収縮方向（上方）へ移動し、第１方向切換弁５６がＢ位置にあるときには、圧縮スライダ４３は伸長方向（下方）へ移動する。また、第２方向切換弁６０がＡ位置にあるときには、切換シリンダ４７は収縮方向（図６で左方）へ移動し、第２方向切換弁６０がＢ位置にあるときには、切換シリンダ４７は伸長方向（図６で右方）へ移動する。

前記比例電磁リリーフ弁５９はその設定圧が変更可能にされており、この比例電磁リリーフ弁５９にて調整された設定圧力の圧油が圧縮シリンダ４４（および切換シリンダ４７）に供給される。この場合、切換シリンダ４７が収縮位置にあるとき、言い換えればスライド体４６が図８（ａ）に示されるように成形孔５１ａを塞ぐ位置にあるときには、比例電磁リリーフ弁５９の設定圧が第１油路５５に加わることになるので、この比例電磁リリーフ弁５９の設定圧を変更することで、圧縮シリンダ４４により成形室４８内の微粉末に加えられる加圧力が変更可能となる。なお、本実施形態における比例電磁リリーフ弁５９が、本発明における加圧力変更装置に対応する。

比例電磁リリーフ弁５９による設定圧は、搬送される微粉末の量が多い場合には高めに設定され、また成形室４８内で繰り返し微粉末を減容する場合には、先に成形した微粉末が砕けないように低めに設定される。また、成形室４８内で減容・固化された成形品４９を下方へ突き落とす際には前記設定圧は高めに設定される。このように、成形室４８内の微粉末の量や状態に応じて比例電磁リリーフ弁５９の設定圧、言い換えれば成形室４８内の微粉末に加えられる加圧力を変更できるようにすることで、より適正に微粉末の加圧・減容を行うことが可能である。

本実施形態において、成形室４８における圧縮スライダ４３の加圧力は１００ｋｇ／ｃｍ^２以上とするのが好ましい。この加圧力が１００ｋｇ／ｃｍ^２未満であると、微粉末を固化させることが困難である。

本実施形態によれば、微粉末を加圧・固化する工程における減容率（みかけ密度）を１／５〜１／２０にすることができる。しかも、固化剤なしで減容・固化することが可能である。したがって、処理費用を大幅に削減することができるだけでなく、減容固化した酸化鉄を主成分とするペレットは、スクラップと同様、再溶融して鋼材の原料として再利用することができるので、工業用原料としての利用価値（有償での引き取り）が生ずるという効果がある。勿論、従来のように、粉塵の舞い上がりによる作業環境への悪影響が生じることもなく、また作業者に苦渋作業を強いることもない。

本実施形態によれば、ホッパー２２下部よりスクリューコンベア２６にて搬出された微粉末を、搬送手段としてのスクリューコンベア３５により成形室４８に送り込むようにしているので、微粉末の搬出量にムラがなく、確実に一定量の微粉末を成形室４８に送り込むことができる。なお、本実施形態では、搬送手段としてスクリューコンベア３５を用いたものを説明したが、この搬送手段としては、他に、シリンダピストン、自然落下方式等を用いることもできる。

本実施形態では、スクリューコンベアによりヒュームに圧力を加えながら搬送する、いわゆる圧送であったが、ベルトコンベアのように単に搬送させる方式を採っても良い。また、スクリューコンベア２６，３５等の自動的な搬送手段に代えて、人手によるハンドリングを介在させることもできる。

本実施形態では、成形室４８内の微粉末を加圧して減容させる加圧手段として、油圧駆動による圧縮シリンダ４４を用いたものを説明したが、この加圧手段としては、空圧装置やネジ駆動、モータのような他の手段を用いることもできる。なお、リンク機構やエキセン機構などを用いた場合には、加圧力の変更を行うのが困難であるという欠点がある。

本実施形態では、バグフィルタにより微粉末を分離・捕集するものについて説明したが、この分離・捕集手段としては、電気集塵器を用いることもできる。

本実施形態では、プラズマ切断機を例にとってそのヒュームの処理方法について説明したが、本発明は、レーザ加工機等の他の熱切断加工機のほか、溶接作業時に生じるヒュームの処理に対しても適用できるのは言うまでもない。

１…切断機本体
２…吸引ダクト
３…集塵装置
４…ワーク
５…テーブル
１１…トーチ
１３…排気室
１４…排気口
１５…吸引室
１６…プレフィルタ
２１…集塵装置本体
２２…ホッパー
２３…排気室
２４…バグフィルタ
２５…ヒューム導入室
２６…スクリューコンベア
３４…シューター
３５…スクリューコンベア
３８…圧縮装置
４１…スライド筒体
４３…圧縮スライダ
４４…圧縮シリンダ
４６…スライド体
４７…切換シリンダ
４８…成形室
４９…成形品
５１…シリンダスリーブ

Claims

軟鋼板のプラズマ切断により発生する金属ヒューム由来の、微粉末の酸化鉄を主成分とするとともに、
円筒状の成形孔と、成形孔の内周面に沿って摺動可能なピストン部とを備え、前記成形孔の内径と、前記ピストン部の外径との間に、前記金属ヒュームから収集された微粉末が通過でき、該微粉末を前記成形孔と前記ピストン部との間で固体潤滑剤として機能させる隙間が形成された加圧手段により、固化剤を加えずに加圧して減容固化される
ことを特徴とするペレット
加圧する圧力が１００kg/cm²以上である
ことを特徴とする請求項１記載のペレット。
金属材のプラズマ切断加工時に発生するヒュームから乾式集塵装置により捕集された微粉末を減容固化するに際して、
円筒状の成形孔と、成形孔の内周面に沿って摺動可能なピストン部とを備え、前記成形孔の内径と、前記ピストン部の外径との間に、前記金属ヒュームから収集された微粉末が通過でき、該微粉末を前記成形孔と前記ピストン部との間で固体潤滑剤として機能させる隙間が形成された加圧手段により、固化剤を加えずに加圧する
ことを特徴とするペレットの製造方法。
金属材は軟鋼板であり、
加圧する圧力が１００kg/cm²以上である
ことを特徴とする請求項３記載のペレットの製造方法。
成形室と、
金属材のプラズマ切断加工時に発生するヒュームから捕集された酸化鉄を主成分とする微粉末を前記成形室に搬送する搬送手段と、
前記成形室に搬送されたヒュームの微粉末を加圧する加圧手段とを備え、
前記加圧手段は、円筒状の成形孔と、
成形孔の内周面に沿って摺動可能なピストン部と、
成形孔におけるピストン部と対向する側に配置され、成形孔の一端をふさぐ位置に移動自在なスライド体とを有し、
前記成形孔の内径と、前記ピストン部の外径との間には微粉末の通過できる隙間が形成され、
前記隙間は、前記微粉末を前記成形孔と前記ピストン部との間で固体潤滑剤として機能させる
ことを特徴とするヒューム処理装置。
前記隙間は０．１〜０．１５mmである
ことを特徴とする請求項５記載のヒューム処理装置。
前記搬送手段は、ヒュームの微粉末を前記成形室に自然落下により搬送するものである
ことを特徴とする請求項５又は６記載のヒューム処理装置。
前記搬送手段は、ヒュームの微粉末を前記成形室にスクリューコンベアにより圧送するものである
ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のヒューム処理装置。
前記成形孔の先端部にテーパ加工が施されて拡径されている
ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載のヒューム処理装置。
成形孔は側面に連通孔を有し、
ヒュームの処理時には、ピストン部の側面部は連通孔を塞ぐ位置にあるように構成されている
ことを特徴とする請求項５乃至９のいずれかに記載のヒューム処理装置。