適切なミストコントロールソリューションとは、工場固有の工程を考慮したソリューションです。

最新のマシニングセンターは今までのものとは異なります。今の機械は、金属加工油をより高い圧力で供給することにより、はるかに短い時間で加工ができます。これにより、ミストコレクターまたはミスト収集システムで捕捉する必要のある、より小さなミスト粒子（2ミクロン以下）の量が増加します。このような小さな粒子をすべて効果的にフィルターするのは容易ではありません。金属加工油（MWF）ミストを適切に管理しなければ、安全衛生上の危険につながり、従業員の確保と定着が困難になります。ミスト捕集技術の違いを理解することにより、固有のプロセスに最も適したミストコントロールシステムを設計でき、より安全な作業環境を構築できます。

ミストが危険な理由

金属加工油のミストは、加工や研削の過程で金属加工油に機械的な力が加わったときに発生します。ミストは供給時の高い圧力、工作機械の高速移動、工作機械と金属との摩擦によって空気中に飛散します。このミストが作業場周辺の空気に放出された場合、ミストを吸入するリスクや目の炎症を引き起こすリスクがあります。現代のMWFミストの粒子は小さくなっているため、吸入の潜在的リスクは高まっています。たとえば、サブミクロンレベルの微粒子が肺の奥深くまで入り込む可能性があります。1

MWFミストに長期間さらされると、呼吸器疾患などのさまざまな健康被害につながる可能性があります。実際、職業関連のぜんそくは最も一般的な職業病の1つであり、医療費や労災補償に多額の費用がかかっています。2

労働安全衛生局（OSHA）はこうした危険性を認識し、特定の種類のミストに対して許容曝露値を定めています。つまり、雇用者は空気質を慎重に管理し、OSHAの規制を遵守する必要があります。

1米国環境保護庁：粒子状物質（PM）の健康と環境への影響

2米国疾病予防管理センター：国立労働安全衛生研究所（NIOSH）：金属加工油

リスクの軽減

国立労働安全衛生研究所が推奨する管理の階層手法は、MWFミストの危険な曝露に対する効果的な管理を実施するロードマップとなります。

この階層を適用して、企業は作業工程で危険そのものを除去または代替できない場合は、局所排気装置のような実現可能な工学的対策を実施する必要があります。

金属加工油のミストに対応した局所排気装置の例としては、次のものがあります。

• シングルシステム
• セルラーシステム
• セントラルシステム

利用可能で十分な情報を備えたリソースを活用して、導入初期段階および長期にわたって効率的に基準を満たせる、適切な工学的制御システムを評価し、選択することが重要であり、推奨されます。局所排気装置に何らかの変更を行った場合には、工学的制御システムを再評価します。

ミストコレクターの仕組み

ミストコレクターの主な機能は、空気中からミストと液滴を除去することです。このタスクを実行するためには、ミストコレクターは小さな液滴を融合させて大きな液滴にし、捕集した液体を効果的に排出する必要があります。ミストの液滴を空気中から捕捉する方法には、多段階メディア、電気集塵、慣性分離などがあります。より小さなミスト粒子を効率的に捕集する必要性により、メディアを使用したフィルトレーションがこれまでの技術に取って代わり、多くの工程管理者にとって標準的なソリューションとなっています。

ミスト除去の主なメカニズムにフィルターメディアを使用するコレクターは、通常、複数段階の重力排出を採用しています。これにより、生成される液滴の量とサイズに基づいて、各段階で特定のフィルターメディアを選択できます。

ミストフィルトレーションの大きな課題の1つは、捕集の効率性ニーズと液滴の排出ニーズのバランスを取ることです。しかし、高いフィルトレーションの効率性は繊維を細く密にすることにより実現できるものの、ほとんどの市販フィルターの小さな繊維は、樹脂を使用して固める必要があり、その樹脂が融合した液体の効果的な排出を妨げています。 

細く密に詰まった繊維で作られたフィルターは捕捉した粒子により簡単に詰まってしまうため、圧力損失が大きくなり、捕捉速度が低下し、フィルター寿命が短くなるため（図1）、これが問題になる場合があります。

フィルターメディアが太い繊維でできていると、排出特性は大幅に改善されますが、ミストの液滴（特に微小なもの）を捕捉するメディアの能力は大幅に損なわれます。一方、大小のガラス繊維をブレンドし、樹脂を用いない結合で設計された最先端のフィルターメディアは、優れた排出性を発揮します（図2）。 

フィルトレーションメディアの段階

高い効率性と効果的な排出の双方を実現する1つの方法として、複数の段階でフィルトレーションを使用する方法があります。このようなフィルターの段階のいずれかでしっかりと排出されない場合、目詰まりを起こし、捕捉率が低下する場合があります。

1. 多くのミストコレクターには、一般的に太い繊維、メッシュ、スクリーンで構成されたプレフィルター層が通常備わっており、大きな液滴を捕捉して容易に排出できます。
2. 二次または一次層は、残りのほとんどの液滴を効率の高いメディアで捕捉しますが、良好な排出特性も維持します。
3. ファイナル/アフターフィルターには、通常、HEPAフィルター（0.3ミクロン粒子に対して99.97%の効率）またはDOPフィルター（0.3ミクロン粒子に対して95%の効率）が使われます。

繊維性メディア集塵機の中には、バグタイプフィルターにロフテッドメディアを使用しているものもあります。これらのフィルターは樹脂を多く含んでいないので、切りくずや粘着性のミストも効果的に排出でき、十分な効率性も備えています。ただし、構造はあまり安定していません。時間が経過するにつれ、メディア内の繊維がつぶれて圧力損失が増加し、風量が減少し、フィルトレーション効率が低下します。

ミスト捕集システム設計

最高レベルの効率性を実現するためにHEPAアフターフィルターを使用する場合でも、システム全体を適切に設計することが重要となります。特定の工程のニーズを満たす、局所排気ミスト捕集システムを設計するには、次の要因を考慮してください。

• 稼働サイクル時間
• 金属と工程の種類
• 金属加工油の種類
• 流体圧力
• 削りくずの有無
• ミストの種類、大きさ、量
• 効率性目標とミスト軽減目標（CFMニーズ）
• 集塵機の構成柔軟性とオプション（機能）
• 施設要件

目標は必要最小限の風量でミストを含む空気を捕捉するシステムを設計することです。風量が小さすぎる場合、十分に捕捉できず、ミストを含む空気が開いたドアから作業スペースの空気中やエリアに漏れる可能性があります。風量が大きすぎる場合、余分な空気がコレクターに吸い込まれてエネルギーが無駄になり、フィルター寿命も大幅に短くなります。適切な風量にするためには、ファンを適切なサイズにすることが重要であり、これによってシステム内の静圧損失を克服しつつ、フードの捕捉速度を適切に維持することができます。

サイジング方法

効率的な稼働と安定的なミストの捕捉を確保するための重要な要素は、システムで指定された風量と静圧要件を満たす、コレクターのファンのサイズを特定することです。これは通常、毎分立方フィート（CFM）と水柱インチで測定されます。必要な風量を特定する方法はいくつかあります。

換気：密閉された機械で扉が閉じた状態でのミストを封じ込める場合に使用。

計算方法：機械筐体体積（ft3）x 毎分3～5回の換気 = 総風量（CFM）

オープンエリアのサイジング：密閉された機械で扉が閉じた状態または開いた状態でのミストを封じ込める場合に使用。

計算方法（昇降式ドア）：全オープンエリア（ft2）x 50 FPM = 総風量（CFM）、計算方法（屋根付き昇降式ドア）：全オープンエリア（ft2）x 75 FPM = 総風量（CFM）

周辺エリアのサイズ：発生源捕捉システムが選択できない場合のみ使用。

計算方法：室内体積（ft3）x 換気1回あたり10または20分 = 総風量（CFM）

密閉型機械の適切なサイジング方法は、求められる性能によって決まります。たとえば、機械の扉を閉じた状態で、ミストの封じ込めと視認性の確保を重視する場合には、換気方式が優れています。一方、オープンエリア方式は、扉や開口部が開いている状態でも機内に負圧を維持することで、封じ込めに必要なサイズを算定します。その他の用途上や設計上の考慮事項を計算に反映しなければならない場合もあります。インダストリアルエアコンサルタントであれば、特定の用途についてさらに詳細な指針を提供できます。

ミストコレクターシステムを購入することとは？

ミストを適切に制御し、従業員を守るためには、検討すべき要素が数多く存在します。ミストの発生源とそれに伴う危険性を正しく理解することで、さまざまなミストコレクターシステムを比較検討し、自社の工程に合ったものを選び、さらに、システム全体が継続的に高い効率で機能するように整えることができます。必要なときは、専門のプロに相談したり、ドナルドソンに製品やアプリケーションのサポートをご依頼いただくことをお勧めします。そうすることで、お客様の用途に合ったミスト対策をしっかりと導入できます。

その他のリソース

金属加工油 - 基準 | 労働安全衛生局 (osha.gov)

産業換気システム: 推奨実践マニュアル（ACGIH 1998）に排気の再循環に関する一般的ガイドラインの記載があります。