JP2007268430A - Automatic backwashing filtration apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遠心型ポンプを用いた逆洗可能なフィルターの自動逆洗フィルター装置の制御に関する。 The present invention relates to control of an automatic backwash filter device for a backwashable filter using a centrifugal pump.
従来、クーラント装置においては、クーラント(流体)に切削、研削、研磨、砥粒等の屑が混入するため、フィルター、マグネットセパレータ、濾紙等により、クーラントより切削屑等の塵埃を取り除き循環させて使用している。一般に円筒型のフィルターが多様されるが、フィルターの塵埃等による目詰まりを解消するため、フィルターの清浄(排出)側から供給側(濾過前の側)へクーラントを送り塵埃をフィルター面から離脱させ、逆洗によりフィルターを清掃する逆洗フィルターが知られている。 Conventionally, in coolant equipment, scraps such as cutting, grinding, polishing, and abrasive grains are mixed in the coolant (fluid), so dust, such as cutting waste, is removed from the coolant and circulated with a filter, magnet separator, filter paper, etc. is doing. Generally, there are various types of cylindrical filters, but in order to eliminate clogging caused by filter dust, etc., coolant is sent from the clean (discharge) side of the filter to the supply side (the side before filtration) to remove dust from the filter surface. A backwash filter that cleans a filter by backwashing is known.
かかる逆洗フィルターは、例えば、特許文献1のものがある。このものは、円筒状のフィルターの外側から流体を供給し、フィルターの内側に流体を排出して、クーラントを濾過している。円筒型のフィルターの外周の一部が摺接可能にされた逆洗口が設けられ、逆洗口に差圧弁が設けられ、この差圧弁は供給側の圧力と排出側の圧力との差圧が所定圧より大きくなると逆洗口が外部に開放するようにされ、小さくなると閉じるようにされている。また、逆洗口に連通するシリンダにより、ねじ機構を介してフィルターがシリンダの上下により自動的に回転するようにされている。逆洗口の圧力が開放されるとシリンダが下がり、閉じられると供給側圧力が導かれシリンダが上昇するようにされている。 An example of such a backwash filter is disclosed in Patent Document 1. This supplies fluid from the outside of the cylindrical filter, discharges fluid to the inside of the filter, and filters the coolant. A backwashing port is provided in which a part of the outer periphery of the cylindrical filter is slidably contacted, and a differential pressure valve is provided at the backwashing port, which is a differential pressure between the pressure on the supply side and the pressure on the discharge side. When the pressure becomes larger than a predetermined pressure, the backwash mouth is opened to the outside, and when the pressure becomes smaller, the mouth is closed. Further, the cylinder communicated with the backwash port automatically rotates the filter up and down the cylinder via a screw mechanism. When the pressure in the backwashing port is released, the cylinder is lowered, and when it is closed, the supply side pressure is guided to raise the cylinder.
従って、このものは目詰まりすると、供給側と排出側との差圧が大きくなり、差圧弁が開き、排出側の一部が逆洗口側に流出して、フィルター表面に付着した塵埃を離脱させ、さらに外部へ排出し、目詰まりを解消する。このとき、シリンダが下がりながらフィルターを回転させるのでフィルターの全周に渡って目詰まりが解消される。目詰まりが無くなることにより、供給側と排出側との差圧が小さくなり、差圧弁が閉じ逆洗が終了し、逆洗口の圧力が上がりシリンダが上昇し初期状態に戻り、通常の濾過作用を行う。これにより、逆洗フィルターの自動化を図っている。 Therefore, if this is clogged, the differential pressure between the supply side and the discharge side will increase, the differential pressure valve will open, a part of the discharge side will flow out to the backwashing side, and the dust adhering to the filter surface will be removed Then, discharge further to eliminate clogging. At this time, since the filter is rotated while the cylinder is lowered, the clogging is eliminated over the entire circumference of the filter. By eliminating clogging, the differential pressure between the supply side and the discharge side is reduced, the differential pressure valve is closed, backwashing is finished, the backwashing port pressure rises, the cylinder rises and returns to the initial state, and normal filtration action I do. As a result, the backwash filter is automated.
また、特許文献2のものは、濾過方向が円筒型のフィルターの内側から外側の例である。このものは、さらに、底部に塵埃溜まりを設け、別途外部にストップバルブを介して排出可能にされている。また、フィルターを回転させるモータと、逆洗口には電磁開閉弁が設けられ、電気的な制御により通常濾過及び逆洗を行っている。さらに、特許文献3においては、逆洗フィルターの自動化を電気的に行っている。また、特許文献4のものは、逆洗フィルターを用いたクーラントシステムが開示されている。
Moreover, the thing of
一方、クーラントを供給するポンプは一般に遠心型ポンプが使用されている。この遠心型ポンプは塵埃に強く、吐出量も多い等の特徴を持つが、負荷圧に対して吐出量の変化が大きく、所望の吐出量を得るためには非効率であるという問題があった。そこで、特許文献4においては、クーラントを供給する遠心型ポンプの駆動にインバータモータを用い、インバータ制御により、種々の況に応じて回転数を制御し、適宜な吐出量を効率よく供給するようにしている。
そこで、逆洗フィルターのクーラント供給に特許文献4のようなインバータ制御を行ううことによって、通常時、逆洗時等の負荷に応じた遠心型ポンプの回転数を制御して吐出量を制御し、効率よくクーラントを供給できる。詳述すると、通常濾過時には負荷及びフィルターの圧力損失があるので、ポンプへの負荷、即ち圧力が高くなり、遠心型ポンプの吐出量が少なくなる。一方、逆洗時には、フィルターの一部が逆洗口から戻りラインへ連通するので、圧力が低くなる。そこで、通常時の遠心型ポンプの吐出し量を確保するためには回転数を上げ、逆洗時には回転数を下げて運転する。
Therefore, by performing inverter control as in
しかしながら、逆洗するために、逆洗口のバルブを開くと急激に圧力が下がり、ポンプ吐出量が急激に増大し、サージ圧により騒音や振動を発生するという問題があった。そこで、差圧弁や電磁弁のバルブの開口面積を徐々に変化させたり、スプール等の移動速度をゆっくり制御したりしてもよい。しかし、クーラントのような場合は塵埃が多いので弁側での細かい制御は作動不良等の原因となり好ましくない。また、負荷変化を少なくするために絞り等を増やすことはエネルギー損失を招くという問題があった。また、通常及び逆洗の切替に差圧制御すると、フィルターの目詰まり状態や逆洗によるクリーニング状態、ポンプの吐出量の変化等により、ハンチングによる振動や騒音を発生したり、長時間作動しなかったり、逆に短時間で作動したり、安定した運転ができないという問題があった。 However, when the valve of the backwashing port is opened for backwashing, there is a problem that the pressure rapidly decreases, the pump discharge amount increases rapidly, and noise and vibration are generated by the surge pressure. Thus, the opening area of the differential pressure valve or the solenoid valve may be gradually changed, or the moving speed of the spool or the like may be controlled slowly. However, in the case of a coolant, since there is a lot of dust, fine control on the valve side is not preferable because it causes malfunction. In addition, there is a problem that increasing the aperture in order to reduce the load change causes energy loss. In addition, if differential pressure control is performed for switching between normal and backwashing, vibration or noise due to hunting may not occur due to clogged filter conditions, cleaning conditions due to backwashing, changes in pump discharge, etc., and it may not operate for a long time. Or, conversely, there is a problem that it can operate in a short time or cannot be operated stably.
本発明の課題は、かかる問題点に鑑みて、インバーター制御によるエネルギー効率の向上をはかるとともに、通常時から逆洗時のへの切替において、サージ圧力やハンチングによる振動や騒音の発生を防止することである。さらには、逆洗動作を安定させ、フィルターの清浄度を一定に保ち、クーラントの清浄度、運転状況を安定させることである。 In view of such problems, an object of the present invention is to improve energy efficiency by inverter control and to prevent generation of vibration and noise due to surge pressure or hunting in switching from normal time to backwashing. It is. Furthermore, the backwashing operation is stabilized, the cleanliness of the filter is kept constant, and the cleanliness of the coolant and the operation state are stabilized.
本発明においては、円筒状のフィルターと、前記フィルターの内側又は外側の一方に流体を供給する供給口と、前記フィルターを介して前記フィルターの外側又は内側に前記流体を排出して、前記フィルターにより濾過された流体を排出する排出口と、前記フィルターの内周又は外周の一部が摺接可能にされた逆洗口と、を備えた逆洗フィルターと、前記逆洗口と第一の戻りライン間を開閉する逆洗バルブと、前記供給口に流体を供給する遠心型ポンプと、前記遠心型ポンプを駆動するインバータモータと、前記インバータモータを回転制御するインバータと、を有するクーラント装置において、前記逆洗バルブを閉から開に操作し逆洗をするための指令信号に基づき、前記インバータモータの回転数を前記逆洗バルブを閉とした通常時の所定回転数より低い回転数にした後、前記逆洗バルブを開とする自動逆洗フィルター装置を提供することにより解決した。 In the present invention, a cylindrical filter, a supply port for supplying fluid to one of the inside and outside of the filter, the fluid is discharged to the outside or inside of the filter via the filter, and the filter A backwash filter comprising: a discharge port for discharging the filtered fluid; and a backwash port in which a part of the inner periphery or outer periphery of the filter is slidable; and the backwash port and the first return In a coolant device having a backwash valve that opens and closes between lines, a centrifugal pump that supplies fluid to the supply port, an inverter motor that drives the centrifugal pump, and an inverter that controls rotation of the inverter motor, Based on a command signal for operating the backwash valve from closed to open and backwashing, the number of revolutions of the inverter motor is set to a normal value when the backwash valve is closed. After lower than the rotational speed rpm, it was solved by providing an automatic backwash filter apparatus for the backwash valve open.
即ち、逆洗フィルターの通常運転時から、逆洗への切替にあたって、遠心ポンプの回転を下げ、吐出量を下げてから逆洗バルブを開き、逆洗を開始するようにした。これにより、逆洗開始時による遠心型ポンプの吐出量の増加が減じられ、サージ圧の発生が減じられる。逆洗バルブを開く際の遠心ポンプの回転数は低い方が好ましいが、吐出量が少ないとクーラントの濾過効率や、吐き出し量が不足しない程度にすることはいうまでもない。 That is, when switching from normal operation of the backwash filter to backwashing, the rotation of the centrifugal pump is lowered, the discharge amount is lowered, and then the backwash valve is opened to start backwashing. Thereby, the increase in the discharge amount of the centrifugal pump at the start of backwashing is reduced, and the generation of surge pressure is reduced. The rotation speed of the centrifugal pump when the backwash valve is opened is preferably low, but it goes without saying that if the discharge amount is small, the coolant filtration efficiency and the discharge amount are not insufficient.
また、逆洗バルブを開いた後、回転をあげ、吐出量を増やすようにすればサージ圧はさらに低くできるが、実質上はそこまで制御しなくても許容できる。そこで、請求項2に記載の発明においては、前記逆洗バルブを閉とした状態での前記インバータモータの回転数より低い回転数は、前記逆洗バルブを開とした時の逆洗時回転数でとした。
Further, the surge pressure can be further reduced by increasing the rotation after opening the backwash valve to increase the discharge amount. However, the surge pressure can be practically controlled without much control. Therefore, in the invention according to
また、逆洗後から通常運転時への復帰にあたっては、負荷が多くなるので、同回転であっても吐出量は減少する方向となりサージ圧等の発生は少なくなる。そこで、請求項3に記載の発明においては、前記逆洗バルブを開とし、逆洗した後、前記逆洗バルブを閉とした後、又は同時に、前記インバーターモータの回転数を前記通常時の所定回転数に復帰させるようにした。
In addition, since the load increases when returning to normal operation after backwashing, the discharge amount decreases in the same rotation, and the occurrence of surge pressure and the like is reduced. Therefore, in the invention described in
かかるバルブ、インバーターモータの回転数の制御にあたって、請求項4に記載の発明においては、通常時間、前記指令信号から前記逆洗バルブ開時までの時間、逆洗時間がタイマーで設定された自動逆洗フィルター装置とした。差圧制御でなく、タイマーによる時間制御としたので、フィルターの清浄度や、遠心ポンプの吐出量、温度等の変化があっても、ハンチングがなく、一定で安定した繰り返し動作とすることができる。
In controlling the number of revolutions of the valve and the inverter motor, in the invention according to
さらに、請求項5に記載の発明においては、前記供給口側の底部に配設された塵埃溜まりと、前記塵埃溜まりと前記第一戻りライン又は第二戻りライン間とを開閉するクリーンバルブと、を備え、前記クリーニングバルブの開閉時間が前記タイマーで設定するようにした。これにより、底部に貯まった塵埃についても一定で安定した繰り返し動作とすることができる。なお、戻りラインは逆洗口と同じでもよいし、別でもよい。
Furthermore, in the invention according to
以上述べたように、本発明においては、逆洗フィルターの逆洗への切替にあたって、遠心ポンプの回転を下げ、吐出量を下げてから逆洗バルブを開くようにして、サージ圧の発生を減らしたので、インバーター制御によるエネルギー効率の向上し、通常時から逆洗時のへの切替において、サージ圧力やハンチングによる振動や騒音の発生を防止するものとなり、機器の寿命が長く、環境にも優しいものとなった。また、請求項2に記載の発明においては、逆洗バルブ開時の回転数を逆洗時回転数と同じにしたので、制御も簡単となる。さらに、請求項3に記載の発明においては、逆洗後、逆洗バルブを閉とした後、又は同時に、インバーターモータの回転数を通常時の所定回転数に復帰させているので、騒音や振動も少なく制御も簡単となる。
As described above, in the present invention, when switching the backwash filter to backwashing, the rotation of the centrifugal pump is lowered, the discharge amount is lowered, and the backwash valve is opened to reduce the generation of surge pressure. As a result, energy efficiency is improved by inverter control, and vibration and noise due to surge pressure and hunting are prevented when switching from normal to backwashing, resulting in longer equipment life and environmental friendliness. It became a thing. In the invention according to
また、請求項4に記載の発明においては、通常時間、指令信号から逆洗バルブ開時までの時間、逆洗時間をタイマーで設定する時間制御とし、種々の条件変化にもかかわらず、ハンチングがなく、一定で安定した繰り返し動作とできるので、逆洗動作を安定させ、フィルターの清浄度を一定に保ち、クーラントの清浄度、運転状況を安定させる。さらには、異常の発見、メンテナンスが容易なものとなる。さらに、請求項5に記載の発明においては、塵埃溜まりと第一又は第二戻りライン間とを開閉するクリーンバルブ開閉時間もタイマーで設定し、繰り返し動作とすることができるので、同様にメンテナンス等が容易なものとなった。
In the invention according to
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態を示す自動逆洗フィルター装置を用いたクーラント装置の説明図、図2は本発明に用いた逆洗フィルターの(a)は断面図、(b)は逆洗口を示す部分斜視図である。図1、図2に示すように、クーラント装置10は、クーラントポンプ11を介して加工部12等へ送られる清浄な切削液、研削液等のクーラントが貯留されたクリーンタンク13、加工部等より切削屑や研削屑、砥粒等が含まれた汚れた汚染クーラントが貯留されるダーティータンク14が設けられている。ダーティータンク14には遠心型ポンプ2が設けられ、逆洗フィルター3の供給口31からダーティータンク14内の汚染クーラントがメンテナンス用のボールバルブ41を介して供給される。逆洗フィルター3は円筒状のフィルター32の外側33から汚染クーラントを供給し、フィルターの内側34に排出して、汚染クーラントを濾過する。清浄クーラントはフィルターの内側34に連通する排出口35からボールバルブ42、開閉弁43、クーラント供給ライン44を通ってクリーンタンク13に排出される。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view of a coolant device using an automatic backwashing filter device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view, and (b) is a backwashing of a backwashing filter used in the present invention. It is a fragmentary perspective view which shows a mouth. As shown in FIGS. 1 and 2, the
逆洗フィルター3には、フィルターの外周33の一部33aが摺接可能にされた逆洗口36設けらている。逆洗口36の出口36aには、開閉可能にされた逆洗バルブ4が接続され、第一の戻りライン5を通ってバッファータンク45、マグネット式分離装置46、を介して再びダーティータンク14に戻すように接続され、汚染クーラントをダーティータンクに戻す。逆洗フィルター3の上部に設けられたモータ付き減速機37により、円筒状フィルター32は軸回りに回転可能にされ、フィルター32の外周全周33の逆洗を可能としている。符号40は効率的に濾過するため流路を形成するための仕切である。
The
逆洗フィルター3の底部には、塵埃溜まり38が設けられている。塵埃溜まり38の下方には塵埃排出口39が設けられ、開閉可能にされたクリーンバルブ6が接続され、第二の戻りライン7、第一の戻りライン5に接続され、汚染クーラントをダーティータンク14に戻す。逆洗バルブ4、クリーンバルブ6、第一、第二の戻りライン5,7のサイズは、供給口31、排出口35のサイズより小さくされ、管内流速を高くして、塵埃等の汚染物質の排出を高めている。
A
遠心型ポンプ2はインバータモータ8により駆動するようにされ、インバータモータを回転制御するインバータ9が設けられ、図示しないシーケンサからの信号により回転数制御が行われる。また、開閉弁43、逆洗バルブ4、クリーンバルブ6は空気圧により開閉するための空気圧弁を介して開閉切換可能にされ、空気圧弁は電気信号により制御される。シーケンサからの信号により、少なくとも、空気圧弁が動作するようにされ、開閉弁43、逆洗バルブ4、クリーンバルブ6が開閉するようにされている。また、シーケンサはモータ付き減速機37の回転、停止を制御するようにされている。
The
シーケンサー51により各部品が制御されるが、本実施例自動逆洗フィルター装置の逆洗は次のようにされる。図3は本実施例の自動逆洗フィルター装置の逆洗サイクルを示すタイムチャートである。逆洗タイミング等はタイマで管理される。図3に示すように、通常クーラント91においては、開閉弁43が開、逆洗バルブ4、クリーンバルブ6は閉とされ、インバータモータの回転数はクリーンタンク13への必要量、フィルター3の濾過能力等の応じて、遠心型ポンプ2の吐出量が制御される回転数(逆洗バルブ4を閉とした通常時の回転数91)に設定される。ボールバルブ42は遠心型ポンプ2の吐出量の微調整及びメンテナンス時に閉とするストップバルブとして用いられる。遠心型ポンプ2の吐出圧力は、フィルター3の圧力損失、ボールバルブ42、その他の圧力損失により、0.3MPa前後の圧力で運転される。
Each component is controlled by the sequencer 51. The backwashing of the automatic backwashing filter device of this embodiment is performed as follows. FIG. 3 is a time chart showing the backwash cycle of the automatic backwash filter device of this embodiment. Backwash timing and the like are managed by a timer. As shown in FIG. 3, in the normal coolant 91, the on-off
2〜3分程度の所定時間経過後、タイマーにより逆洗指令信号90を発生させる。逆洗指令信号90により、インバータモータ8の回転数が減少し、負荷が高いままなので、遠心型ポンプ2の吐出量が小さくなる。タイマー92により逆洗指令信号から1〜2秒後に、モータ付き減速機37を回転させ、フィルター3を回転させる。同時に逆洗バルブ4を開き、逆洗を開始する。逆洗バルブを開とすることにより、遠心型ポンプ2にかかる負荷圧が低下し、クーラント液の吐出量が増大する。しかし、回転数が低く、クーラント流量が少ないので振動や騒音が発生しない。一方、遠心型ポンプ2の回転数をそのまま、あるいは減少するのと同時に逆洗バルブ3を開くと、多大な流量が流れ振動を、騒音を発生する。
After a predetermined time of about 2 to 3 minutes has elapsed, a
逆洗時のクーラント液は供給口31、フィルター3を通って、フィルター3の内側34に供給され、排出口35、開閉弁43を通ってクリーンタンク13に供給されると共に、フィルター3の内側34からフィルターの外周の一部33から逆洗口36へ供給され、逆洗バルブ4を通って、第一の戻りライン5からダーティータンク14側へ排出される。
The coolant at the time of backwashing is supplied to the
このとき、遠心型ポンプ2の逆洗時の回転数95は通常時より小さくされるが、負荷抵抗が少ない(例えば、0.1〜0.2MPa)のでクーラントの吐出量は、通常時より多く、クリーンタンク13及びダーティータンク14の両方にクーラントを供給するようにされる。なお、インバータモータ8の回転数は、必ずしも一定でなくてもよく、例えば図3の点線93で示すように徐々に回転数を落としたり、点線94に示すように、逆洗時の回転数よりも低い回転数にした後、逆洗回転数にしてもよい。
At this time, the rotational speed 95 at the time of backwashing of the
タイマー96により、所定時間(例えば20〜40秒)経過後、逆洗バルブ4を閉じる。同時又はタイマー97(点線で示す)で1〜2秒ほど遅らせて、インバータモータ8の回転数を通常の所定回転数91まで戻し、また、モータ付き減速機37を停止させ、次の逆洗指令信号90まで、フィルター3による濾過を行い、1サイクル数分で通常運転、逆洗運転を行う。さらに、5〜10サイクルに1回、通常運転状態で、クーリングバルブ6を3〜10秒間開き、逆洗フィルター底部の塵埃溜まりに38貯まる塵埃を第二、第一戻りライン7,5を経由してダーティータンク14側へ排出する。さらに、数時間に1回程度、逆洗時や、クリーンバルブ開時に開閉弁43を閉じると、遠心型ポンプ2の全吐出量が逆洗口36、あるいは、塵埃溜まり38に集中するのでフィルターの洗浄が効率よく行うことができる。
The
このように、本実施例においては、振動や騒音が少ないので長寿命でメンテナンスが容易、作業環境も改善される。さらに、タイマーにより、比較的短い時間で逆洗、通常運転を繰り返すようにしたので、常にフィルターを清浄で良好な状態を保ち、清浄クーラントを安定して供給できる逆洗フィルター装置となった。なお、通常運転時間、逆洗時間等実施例に限らず、条件に応じて適宜設定することはいうまでもない。 As described above, in this embodiment, since vibration and noise are small, the service life is long, the maintenance is easy, and the working environment is improved. Furthermore, the backwashing and normal operation are repeated in a relatively short time by using a timer, so that the backwashing filter device can always keep the filter clean and in good condition and supply clean coolant stably. Needless to say, the normal operation time, the backwash time, and the like are not limited to the embodiment, and are appropriately set according to conditions.
なお、クリーンタンク13、ダーティータンク14との間に仕切47が設けられ、クリーンタンクからダーティータンク側にオーバーフローし、逆にならないようにポンプ吐出量が調整されている。また、各ラインには、メンテナンスや流量制御のために、ボールバルブや、流量調整バルブ、ストップバルブ等を適宜に配設する。さらに、油水分離器、静電浄油機、濾過器等適宜設けてもよいことはいうまでもない。
A
1 自動逆洗フィルター装置
2 遠心型ポンプ
3 逆洗フィルター
4 逆洗バルブ
5 第一の戻りライン
6 クリーンバルブ
7 第二戻りライン
8 インバータモータ
9 インバータ
10 クーラント装置
31 供給口
32 円筒状のフィルター
33 フィルターの外側
34 フィルターの内側
35 排出口
36 逆洗口
38 塵埃溜まり
90 指令信号
91 逆洗バルブを閉とした通常時の所定回転数
92 逆洗時回転数
92、95、97、98 タイマー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Automatic
Claims (5)
A dust reservoir disposed at the bottom on the supply port side; and a clean valve that opens and closes the dust reservoir and the first return line or the second return line; and the opening and closing time of the cleaning valve is the timer The automatic backwash filter device according to claim 4, wherein
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