ミスト捕集システム設計

ドナルドソントリット、Bob Morfeld、Brian Yappel、Jeff Maccora

ミストの捕集は工場内空気品質の管理や全体的な工場メンテナンスの重要な要素です。 ミストフィルトレーションがなかったり、フィルトレーションの質が悪かったりすると、工場内に有害なヒュームやミストが残留する可能性があり、労働安全衛生に悪影響を与えます。  適切なミスト制御は、空調システム、電気部品、工場の内部表面の損傷を防止し、工場全体のメンテナンスコストを最小化するためにも重要です。 ミスト捕集システムの選択では、施設に最適なシステムを決定する要因を考慮する必要があります。 これらの要素には、物理的な工場レイアウト、機器の使用、エネルギー消費、資本の制約などがあります。

ミスト捕集には一般に次の3つの戦略があります。

1.  発生源ごとに機器を1台設置（取付またはダクト）、
2.  複数の機器に対応可能な集塵機を使用したセルラータイプ、または
3.  エリア内のほとんどの発生源に対応する中央ミストコレクター。

工場の目的に最適な戦略が選択ができるよう、それぞれの戦略のメリットとデメリットを考察していきます。

ドナルドソンには複数のミストコレクターがあります。 具体的なニーズについてはお問い合わせください。 

単一機器捕集戦略

最初の戦略は、専用のミストコレクターに単一の機器を接続するものです。 この方法は、ミストコレクターの取付方法に柔軟性があるため、最も一般的に使用されています。 ミストコレクターは、マシニングセンターに直接取り付けるか（接続ダクトが不要）、マシンセンターのすぐ近くに取り付けることができます（短いダクトで接続）。 色々な設置方法があるため、頭上スペースやフロアスペースの問題、プロセスフローの問題（クレーンなど）、装置のリロケーションや工場拡張など、工場の問題に柔軟に対応できます。

単一機器戦略の主な利点は、ミストコレクターを用途に合わせられることです。 ミストの収集に利用できる技術は多数あり、用途に応じてどの技術が要件に最も合うかを決定します。 多くの場合、単一機器戦略は、特定の用途で使用されるフィルトレーション技術を最適化することにより、より長いフィルター寿命を実現します。

もう1つの利点は、工場の生産スケジュールに対する柔軟性です。必要な時間に必要な機器の電源を入れるだけです。

最後に、優れたメンテナンス性もこの戦略の重要なメリットです。 ダウンタイムメンテナンス、オイル/クーラントやミストフィルターの交換は、生産スケジュールに合わせて行えます。  交差汚染を防止できるため、クーラントリザーバーのメンテナンスを軽減できます。また、フィルターに溜まったミストはマシンのクーラントリザーバーに戻されます。

ただし、発生源での捕集戦略にも欠点があります。 それぞれの機器に個別のモータースターターが必要となり、機器が複数ある場合は設置コストがかさむ可能性があります。  中央集塵タイプまたはセルラータイプの戦略の規模のコストと比較して、複数のミストコレクターに高いコストがかかる場合があります。  メンテナンスの観点からは、中央集塵タイプやセルラータイプよりもメンテナンスや廃棄の対象になるフィルターが増える可能性があります。 このミスト捕集戦略を検討する場合は、コストと利点とを比較して評価する必要があります。

セルラータイプの捕集戦略

セルラータイプのミスト捕集戦略は、通常、1つのミストコレクターがサービスを提供する3～5つのマシニングセンターで構成されます。  多くの場合、マシンは同じ部品の加工を順次行い、すべてのマシンが共通のクーラントシステムを使用します。 セルラー戦略では、1つのマシンセンターがダウンすると、通常はセル全体がダウンします。したがって、このプロセスは、セル内のすべてのマシンを処理する単一のミストコレクターに適しています。

この戦略の主なメリットはメンテナンスで、製造セルのダウンタイム中に簡単にスケジュールできます。  ミストコレクターの数が少ないため、購入、メンテナンス、または廃棄するフィルターの総数が少なくなります。  クーラントが共通であるため、クーラントを工場のクーラントフィルトレーションシステムに戻すことができ、交差汚染は発生しません。

セルラータイプのミスト捕集戦略のもう1つのメリットは、立ち上げコストが安いことです。 大型のミストコレクターを使用した規模の経済性により、複数の個別のミストコレクターと比較してコストを削減できます。 複数ユニットではなく1台だけを据付・配線するため、通常は設置費用が安くなります。交換するフィルターが少なくなるため、運用コストも削減されます。 集塵機が1台しかないため、エネルギー消費も抑えられます。 

セルラータイプのミスト捕集戦略にはいくつかの課題もあります。 さまざまな用途を単一のミストコレクターにダクト接続すると、クーラントが混合され、フィルターの寿命に悪影響を与える可能性があります。 特定のミスト捕集技術に問題を抱えたプロセスが1つでもあると、システム全体のフィルター寿命が短くなる場合があります。 この戦略を検討するときは、ミストコレクターの製造元と機械加工プロセスについて話し合ってください。 これらの専門家は、どの集塵機技術がそれぞれの状況に最も適しているかについて把握しており、コストのかかるミスを回避するうえで力強い存在となります。

セルラータイプ戦略の2番目の課題は、ダクトの設計と設置です。 ダクト内で十分な搬送速度を確保するために適切な設計基準を検討する必要があります。これは、ミストが沈んで漏れが発生するのを防止するためです （マシンに向かって1°～3°の傾斜が好ましい）。 ダクトからの漏れは工場の床や装置に到達し、作業員に危険を及ぼしたり装置を損傷させたりする可能性があります。 オイル漏れを最小限に抑えるには、外部の専門家の知識を取り入れてダクトシステムの設計やバランス調整を行い、ダクトを適切に設置するようにします。 

最後に、風量が規定の制限を超える場合は、空気の排出が必要になる場合があります。 このタイプを購入する前に、地方自治体に相談し、現地の法律やガイドラインに準拠していることを確認してください。

中央集塵タイプのミスト捕集戦略

15～20年前に広く普及していた中央集塵タイプのミスト捕集は、現在では影を潜めています。新しい機械加工プロセスや切削液がその主な理由です。 この戦略では最大20台のマシンセンターに対応できます。

多数のマシンセンターを持つ大規模な製造施設であれば、中央集塵タイプのミスト捕集戦略は、導入時の機器や電気設備の両方で資本コストを活用できる可能性があります。 セルラータイプ戦略と同様に、集塵機、ファン、モータースターターの台数が少なくて済むため、通常はコストが低くなります。

中央集塵システム戦略の2つ目のメリットは、工場運用のデメリットにもなります。 この戦略ではユニットが1台のため、メンテナンスのスケジュール設定が非常に容易です。 ただし、その1台のユニットに予定外の問題が発生すると、工場全体が停止します。 ダウンタイムによる影響は、この方法で得られるメリットを上回る可能性があります。

他にもデメリットが存在することから、中央集塵システム戦略は採用されにくくなっています。 また、3つの戦略のうち規模が最大で、広いフロアスペースが必要になり、 集塵機の位置を慎重に検討しなければなりません。  ダクトの設計、設置、バランス調整は複雑で難しく、ダクトの数が増えるにつれて高い静圧と大きな馬力のモーターを備えたファンが必要になります。 つまり、エネルギー消費が増大し、運用コストが高くなります。 セルラー戦略と同様に、選択したミストコレクター技術と特定のプロセスで互換性がない場合、異なる機械加工プロセスはフィルターの寿命を短くするリスクがあります。

大型ファンやモーターの騒音に対応するための静音装置などで、初期コストの削減分が帳消しになってしまう可能性もあります。 さらに、クーラントの交差汚染によって、クーラントの廃棄コストが増える場合があります（有害廃棄物に分類される）。 最後に、セルラー戦略と同様に、風量が規定の制限を超える場合は、運用のための放出が必要になる場合があります。

まとめ

これら3つのミスト捕集戦略にはすべて長所と短所があり、どれを選択するかの決定は、システムを成功させるための最初のステップです。  どの戦略を選択しても、多数あるミストコレクター技術によって、施設のニーズを満たす可能性は十分にあります。 ミスト捕集技術とそれぞれの利点については、メーカーにお問い合わせください。 これらの技術を完全に理解することは、ミスト制御の問題で最適なソリューションを実現するために不可欠です。