JP2010036053A - 濾過装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁性粒濾材をきれいに洗浄することができる濾過装置を提供する。
【解決手段】濾過装置10は、濾過槽11と、濾材ユニット12と、磁石19と、液中エア吹付け機構50を備えている。濾材ユニット12は、金属球からなる多数の磁性粒濾材31を有している。磁石19が第1の位置にあるとき、磁性粒濾材31に磁界が及ぶことにより、磁性粒濾材31どうしが磁気的に吸着される。磁石19が第2の位置に移動すると、磁性粒濾材31どうしの磁気的な吸着が解除される。磁性粒濾材31を洗浄する際、磁性粒濾材31の上側に存在する液Q2が磁性粒濾材31の間を通って落とされる。液中エア吹付け機構50は磁性粒濾材31の上方に配置され、磁性粒濾材31を洗浄する際に、磁性粒濾材31の上側の液Q2中にエアを磁性粒濾材31に向って噴出する。液Q2が自重によって移動しつつ、液中エア吹付け機構50から噴出するエアによって液Q2が磁性粒濾材31の間を流れることにより、磁性粒濾材31が洗浄される。
【選択図】 図1
【解決手段】濾過装置10は、濾過槽11と、濾材ユニット12と、磁石19と、液中エア吹付け機構50を備えている。濾材ユニット12は、金属球からなる多数の磁性粒濾材31を有している。磁石19が第1の位置にあるとき、磁性粒濾材31に磁界が及ぶことにより、磁性粒濾材31どうしが磁気的に吸着される。磁石19が第2の位置に移動すると、磁性粒濾材31どうしの磁気的な吸着が解除される。磁性粒濾材31を洗浄する際、磁性粒濾材31の上側に存在する液Q2が磁性粒濾材31の間を通って落とされる。液中エア吹付け機構50は磁性粒濾材31の上方に配置され、磁性粒濾材31を洗浄する際に、磁性粒濾材31の上側の液Q2中にエアを磁性粒濾材31に向って噴出する。液Q2が自重によって移動しつつ、液中エア吹付け機構50から噴出するエアによって液Q2が磁性粒濾材31の間を流れることにより、磁性粒濾材31が洗浄される。
【選択図】 図1
Description
本発明は、微粒子等の除去対象物を含む液を濾過するための濾過装置に関する。
たとえば精密な加工を行う工作機械では、加工部の潤滑あるいは冷却のためにクーラント等の液が使用されている。この種の液はワークの加工に伴って切り粉等が混入するばかりでなく、ダスト、カーボンなどの微粒子も混入することもあって次第に汚れてゆくことが避けられない。汚れた液を濾過するために、工作機械から生じる切り屑を濾材として利用し、この濾材を電磁コイルによって磁化させることにより、液中の磁性体不純物を捕捉するフィルタ装置が提案されている。(下記特許文献1参照)
特許文献1のフィルタ装置は、濾材として切り屑を用いるため、濾過精度のばらつきが大きい。しかも濾材に用いる切り屑の表面状態がきわめて荒いため、濾過能力が低下したときに、濾過能力を回復させるために濾材を洗浄することが困難である。このため濾材の切り屑を頻繁に交換する必要があるという問題がある。
特許文献1のフィルタ装置は、濾材として切り屑を用いるため、濾過精度のばらつきが大きい。しかも濾材に用いる切り屑の表面状態がきわめて荒いため、濾過能力が低下したときに、濾過能力を回復させるために濾材を洗浄することが困難である。このため濾材の切り屑を頻繁に交換する必要があるという問題がある。
本発明者は、洗浄の容易なスチールボールなどからなる球形の磁性金属球を濾材に用い、磁石によって磁性金属球を吸着し固定する濾過装置を開発した。この濾過装置は濾過精度が高く、しかも濾材の洗浄が容易である。(下記特許文献2参照)
特開平11−77479号公報
特開2007−105706号公報
磁性金属球を用いる濾過装置の濾材ユニットは、濾材収容ケースと、濾材収容ケースの内部に収容された多数の磁性金属球とを有している。濾材ユニットが一定の汚れに達したとき、濾材ユニットの磁性金属球を洗浄する必要がある。前記特許文献2に記載された濾過装置では、洗浄工程において、磁性金属球の上側に溜まっている液(クリーン液)を磁性金属球の間を通しながら処理槽に向けて落とすことにより、この液によって磁性金属球を洗浄するようにしている。処理槽内に落とされた液に含まれるスラッジ等は、セパレータ等の処理装置によって除去される。しかし前記洗浄工程において、磁性金属球の上側に溜まっている液を落とすだけでは、磁性金属球を十分洗浄しきれないことがあり、洗浄効果の点でさらなる改良の余地があった。
従って本発明の目的は、洗浄工程において磁性粒濾材を十分きれいに洗浄することができる濾過装置を提供することにある。
本発明の濾過装置は、濾過すべき液が導入される濾過槽と、前記濾過槽の内部に収容される濾材ユニットと、前記濾材ユニットに磁界を与える磁石ユニットとを有する濾過装置において、前記濾材ユニットは、濾材収容ケースと、該濾材収容ケースの内部に収容された磁性材料からなる多数の磁性粒濾材を有し、前記磁石ユニットは、前記濾材ユニットに対して第1の位置と第2の位置とに相対移動可能で前記第1の位置において前記磁性粒濾材に磁界を与えることによって前記磁性粒濾材どうしを磁気的に吸着させて互いに固定し、前記第2の位置において前記磁性粒濾材どうしの磁気的な吸着を解除するための磁石とを有し、さらにこの濾過装置は、前記濾過槽内の前記液を濾過する際に前記磁性粒濾材の下側に存在する濾過前の前記液を前記磁性粒濾材の間を通しながら前記磁性粒濾材の上側に向って移動させる液供給手段と、前記磁性粒濾材を洗浄する際に前記磁性粒濾材の上側に存在する濾過後の液を前記磁性粒濾材の間を通しながら落とす液排出手段と、前記磁性粒濾材の上方に配置され、前記磁性粒濾材を洗浄する際に前記磁性粒濾材の上側の液中にエアを噴出するとともに、このエアによって付勢された液流を前記磁性粒濾材に向わせる液中エア吹付け機構とを具備している。
本発明の好ましい形態では、さらに、前記磁性粒濾材を洗浄する際に前記磁性粒濾材の上側の前記液の液面に大気圧以上のエア圧を加えることによって該液を前記磁性粒濾材に向けて移動させる補助エア供給手段を有している。
本発明によれば、磁性粒濾材の洗浄工程において、磁性粒濾材の上方に存在する濾過後の液中に、前記液中エア吹付け機構によってエアを前記磁性粒濾材に向けて噴出し、この噴出するエアによって流動する液を磁性粒濾材の間を通しながら落とすことによって、前記磁性粒濾材を効果的にきれいに洗浄することが可能となり、その後に行なわれる濾過工程において、高い濾過精度を発揮することができる。
以下に本発明の一実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。
図1に示された濾過装置10は、濾過すべき液が導入される濾過槽11と、濾過槽11の内部に収容された濾材ユニット12と、濾材ユニット12に磁界を与える磁石ユニット13とを備えている。濾過槽11の材料は鉄系などの磁性材料である。濾過槽11の上部にカバー筐体14が設けられている。濾過槽11の内部に、濾過前の液Q1が収容されるダーティ室15と、濾過後の液Q2が収容されるクリーン室16とが形成されている。
図1に示された濾過装置10は、濾過すべき液が導入される濾過槽11と、濾過槽11の内部に収容された濾材ユニット12と、濾材ユニット12に磁界を与える磁石ユニット13とを備えている。濾過槽11の材料は鉄系などの磁性材料である。濾過槽11の上部にカバー筐体14が設けられている。濾過槽11の内部に、濾過前の液Q1が収容されるダーティ室15と、濾過後の液Q2が収容されるクリーン室16とが形成されている。
ダーティ室15は、濾材ユニット12の下側に位置している。クリーン室16は濾材ユニット12の上側に位置している。クリーン室16の上部は隔壁17によって気密に閉塞されている。隔壁17の下方に磁石収納室18が形成されている。磁石収納室18は上下方向に延びている。磁石収納室18に磁石19が収容されている。
濾過槽11の下部に、ダーティ室15に開口するダーティ液入口20が形成されている。濾過すべき微粒子を含むダーティ液は、このダーティ液入口20からダーティ室15に導入される。濾過槽11の上部に、クリーン室16に開口するクリーン液出口21が形成されている。
図2に示すように、クリーン液出口21にクリーン液管22が接続されている。このクリーン液管22に、大気圧開放手段であるエアバルブ23を備えたエア供給管24が接続されている。エアバルブ23を開放することにより、クリーン室16を大気に開放することができる。濾過槽11の底部すなわちダーティ室15の底部に、ドレンバルブ25を備えたドレンポート26が設けられている。
好ましくは、前記エア供給管24に圧搾エアの供給源27が接続され、濾過槽11の上部のクリーン室16内に圧搾エアを供給することができるようになっている。エアバルブ23と、エア供給管24と、圧搾エアの供給源27は、補助エア供給手段28として機能する。
図3に示すように濾材ユニット12は、濾材収容ケース30と、濾材収容ケース30の内部に収容された多数の球形の磁性粒濾材31とを有している。磁性粒濾材31の一例は鉄等の磁性材料からなる金属球であり、磁界を与えたときに図4に示すように互いに吸着し合うようになっている。また磁界を与えない自由状態のもとでは、磁力による吸着が解かれ、各磁性粒濾材31が互いにある程度動くことが可能である。磁性粒濾材31の表面はボールベアリングのように滑らかであり、洗浄しやすい形態である。
濾材収容ケース30に収容される全ての磁性粒濾材31の直径は互いに同等でよいが、直径が異なる複数種類の磁性粒濾材31を混ぜてもよい。また、球以外の形状の磁性粒濾材が用いられてもよい。要するに磁性粒濾材31は、磁石ユニット13によって磁界を与えたときに磁性粒濾材31どうしが動かないように吸着し合い、磁界を除いたときに磁性粒濾材31どうしの吸着が解除されるように、磁性材料によって構成されていればよいから、形状は問わない。
濾材収容ケース30は、ステンレス鋼(SUS304)等の非磁性材料からなる上下一対の非磁性メッシュ部材35,36と、非磁性メッシュ部材35,36の周囲に設けられた枠部材37と、非磁性メッシュ部材35,36の端部に設けられた磁力増強プレート40によって構成されている。枠部材37は非磁性メッシュ部材35,36と同様にステンレス鋼(SUS304)等の非磁性材料からなる。非磁性メッシュ部材35,36間に、磁性粒濾材31が複数列並んだ状態で収納されている。
非磁性メッシュ部材35,36に、それぞれ、水平方向に長い形状のスリットからなる多数の流通孔35a,36a(図3に示す)が形成されている。これら流通孔35a,36aの幅(狭い方の幅)は、磁性粒濾材31の直径よりも小さい。このため磁性粒濾材31が流通孔35a,36aを通り抜けることを阻止できる。要するに非磁性メッシュ部材35,36は、収容された磁性粒濾材31を支持することができ、かつ、液が上下方向に通り抜けることができるものであればよい。
濾材ユニット12の水平方向の端部、すなわち磁石19から遠い側の端部に、磁力増強プレート40が設けられている。この磁力増強プレート40は、鉄等の磁性材料からなり、濾材ユニット12の幅方向の全長W(図2に示す)にわたって設けられている。磁石19が図1に示す第1の位置にあるとき、磁石19と磁力増強プレート40との間に磁性粒濾材31が位置するようになっている。
磁石19は磁石収納室18に収容され、上下方向に移動することができる。磁石19の一例は、強力な永久磁石である。この磁石19は、濾材ユニット12に対し、図1に示す第1の位置と、図5に示す第2の位置にわたって移動する。磁石19が第1の位置にあるとき、磁性粒濾材31に磁界が与えられることにより、磁性粒濾材31どうしが磁気的に吸着して固定される。磁石19が第2の位置に上昇すると、磁性粒濾材31どうしの磁気的な吸着が解かれ、磁性粒濾材31がある程度動きうるようになる。
磁石19を前記第1の位置(図1)と第2の位置(図5)とに移動させるための保持手段として、昇降ロッド45と、各昇降ロッド45の上端部どうしをつなぐ連結部材46と、連結部材46に固定された操作部材47などが設けられている。昇降ロッド45は磁石収納室18に挿入され、磁石19と共に上下方向に移動することができる。操作部材47は手動あるいは図示しないアクチュエータによって上下方向に駆動され、磁石19を前記第1の位置と第2の位置とに移動させることができるように構成されている。
磁性粒濾材31の上方に液中エア吹付け機構50が配置されている。液中エア吹付け機構50の一例は、水平方向に延びるパイプ51の下面側に、該パイプ51の軸線方向に所定ピッチでエア噴出孔52を形成することによって構成されている。図2に示すように、液中エア吹付け機構50に、エア供給管53と開閉弁54を介して、圧縮エア供給源55が接続されている。開閉弁54は手動によって操作されるものでもよいが、好ましくは、コントローラ56によって電気的に開閉される電磁弁が採用される。
図3に示すように、液中エア吹付け機構50のパイプ51の下面から濾材収容ケース30の上面までの距離Hは、例えば、10〜20mmである。エア噴出孔52の孔径の一例は1.8mm、孔間のピッチの一例は60〜70mmであるが、これらの値に制約されるものではない。
図5に示すように、磁性粒濾材31を洗浄する際に、圧縮エア供給源55から液中エア吹付け機構50に圧縮エアが供給され、この圧縮エアが、エア噴出孔52から濾材ユニット12の磁性粒濾材31に向けて噴出するようになっている。
図6と図7は、前記濾過装置10を有する濾過設備60の概要を示している。この濾過設備60は、濾過すべき液Q1を収容するダーティタンク61と、濾過後の液Q2を収容するクリーンタンク62と、前記濾過装置10と、スラッジ処理装置63などを備えている。除去すべき微粒子等を含むダーティ液Q1は、ポンプ65と配管66およびバルブ67を経て、濾過装置10のダーティ液入口20に供給される。クリーン室16内の濾過された液Q2は、バルブ70と配管71を経てクリーンタンク62に回収される。
ポンプ65と配管66は、濾過槽11内の液Q1を濾過する際に、この液Q1を磁性粒濾材31の下側から上側に向って移動させるための液供給手段80として機能する。ドレンバルブ25とドレンポート26は、磁性粒濾材31を洗浄する際に、磁性粒濾材31の上側に存在する濾過後の液Q2を落とすための液排出手段81として機能する。
ダーティ液Q1を濾過するための濾過工程では、図6に示すようにバルブ67,70を開弁させ、ドレンバルブ25を閉じる。そしてダーティタンク61内のダーティ液Q1をポンプ65によって濾過装置10のダーティ室15に供給する。また、磁石ユニット13の磁石19を第1の位置(図1)に移動させることにより、磁性粒濾材31に磁界を与える。
前記磁界によって、図4に示すように磁性粒濾材31どうしが互いに接した状態で固定され、磁性粒濾材31の接触点Cに向かって、奥が狭い「くさび状」の狭小な隙間Gが形成される。ダーティ液Q1が磁性粒濾材31の接触点C付近を流れる際に、この隙間Gの奥などに微粒子Sが入り込み、微粒子Sが捕捉される。微粒子Sが磁性体の場合には、磁化した磁性粒濾材31によって、微粒子Sが磁性粒濾材31に吸着する。こうして、ダーティ室15に供給されたダーティ液Q1が、濾材ユニット12を下から上に向かって通ることにより濾過され、クリーン室16に流入する。
磁性粒濾材31に捕捉された微粒子Sの量が増すと、濾過性能が低下する。濾過性能を回復させるために洗浄工程を実施する。洗浄工程では、図7に示すようにポンプ65を停止させ、バルブ67,70を閉じ、エアバルブ23(図2に示す)を開弁させることにより、クリーン室16の内部を大気に開放する。また、ドレンバルブ25を開弁させる。そして磁石19を第2の位置(図5)に移動させることにより、磁性粒濾材31に与えていた磁界を解除し、磁性粒濾材31の吸着を解く。
クリーン室16内のクリーン液Q2が、自重によって濾材ユニット12を通りながらダーティ室15に向かって落ちる。このとき、エア供給管24(図2に示す)から圧搾エアをクリーン室16に供給し、クリーン室16内の液Q2の液面に大気圧以上のエア圧を加えることにより、液Q2を速やかにダーティ室15に向けて移動させてもよい。
この洗浄工程において、磁性粒濾材31の上方に存在する濾過後の液Q2の中に、エア噴出孔52から磁性粒濾材31に向ってエアを噴出させる。このエアによって、クリーン室16内の液Q2が、磁性粒濾材31に向って流動するとともに、この液Q2は、自重によって磁性粒濾材31の間を通りながら、ダーティ室15に向って移動する。
磁性粒濾材31の表面はボールベアリングのように滑らかな球面である。このためエア噴出孔52から濾材収容ケース30までの距離Hが例えば12mmと小さくても、磁性粒濾材31に衝突するクリーンな液Q2が磁性粒濾材31の間に入り込みながら、磁性粒濾材31の周面に沿って流動することにより、磁性粒濾材31全体をきれいに洗浄することができる。
図2に示す補助エア供給手段28は、磁性粒濾材31を洗浄する際に、磁性粒濾材31の上側に溜まっている液(クリーン液Q2)の上に、エアを供給する。このエアの供給により、磁性粒濾材31の上側の液Q2の液面に大気圧以上の圧力が加わり、液Q2が磁性粒濾材31の間を通って勢い良く流れ落ちることが補助される。
前記のように、洗浄工程において磁性粒濾材31の上に存在するクリーンな液Q2が、気泡と共にクリーン室16から磁性粒濾材31の間を通ってドレンポート26に向かって勢い良く流れることにより、磁性粒濾材31の表面が液Q2によって洗い流される。いわばジェット洗浄である。スラッジ処理装置63に排出された汚れた液に含まれるスラッジは、セパレータ等のスラッジ処理装置63によって液から分離されて回収される。
以上説明したように本実施形態の濾過装置10は、磁性粒濾材31が一定レベル以上汚れたときに、必要に応じて濾過槽11内のクリーンな液Q2を利用して、磁性粒濾材31の洗浄を容易にかつ迅速に行うことができ、短時間に濾過能力を回復することができる。しかも濾過装置10自体をそのまま利用して洗浄を行うことができるため、ランニングコストが安くつく。なお前記濾過工程と洗浄工程とを、タイマによって自動的に切り替えて濾過装置10を運転するようにしてもよい。
本実施形態の濾過装置10は液中エア吹付け機構50を備えており、磁性粒濾材31の洗浄工程において、液中エア吹付け機構50のパイプ51の下面に開口しているエア噴出孔52から、磁性粒濾材31に向けて液Q2中にエアを噴出させる。このエアの噴出によって、液Q2中に含まれた微小な気泡と共に液Q2が磁性粒濾材31に向かい、この液Q2が磁性粒濾材31の外周面(球面)に触れながら、勢い良く下方に流れる。
この液Q2の流れにより、磁性粒濾材31の外周面に付着していた除去対象物が効果的に磁性粒濾材31から除去され、液Q2と共にドレンポート26に向けて排出される。こうして磁性粒濾材31をほぼ完全に洗浄することができ、その後に再開される濾過工程において、優れた濾過性能を発揮することができた。
なお本発明を実施するに当たって、濾過槽や磁性粒濾材、磁石、液中エア吹付け機構をはじめとする濾過装置の構成要素を、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変更して実施できることは言うまでもない。
10…濾過装置
11…濾過槽
12…濾材ユニット
13…磁石ユニット
15…ダーティ室
16…クリーン室
19…磁石
28…補助エア供給手段
30…濾材収容ケース
31…磁性粒濾材
50…液中エア吹付け機構
80…液供給手段
81…液排出手段
11…濾過槽
12…濾材ユニット
13…磁石ユニット
15…ダーティ室
16…クリーン室
19…磁石
28…補助エア供給手段
30…濾材収容ケース
31…磁性粒濾材
50…液中エア吹付け機構
80…液供給手段
81…液排出手段
Claims (2)
- 濾過すべき液が導入される濾過槽と、
前記濾過槽の内部に収容される濾材ユニットと、
前記濾材ユニットに磁界を与える磁石ユニットと、
を有する濾過装置において、
前記濾材ユニットは、
濾材収容ケースと、該濾材収容ケースの内部に収容された磁性材料からなる多数の磁性粒濾材を有し、
前記磁石ユニットは、
前記濾材ユニットに対して第1の位置と第2の位置とに相対移動可能で前記第1の位置において前記磁性粒濾材に磁界を与えることによって前記磁性粒濾材どうしを磁気的に吸着させて互いに固定し、前記第2の位置において前記磁性粒濾材どうしの磁気的な吸着を解除するための磁石とを有し、
さらにこの濾過装置は、
前記濾過槽内の前記液を濾過する際に前記磁性粒濾材の下側に存在する濾過前の前記液を前記磁性粒濾材の間を通しながら前記磁性粒濾材の上側に向って移動させる液供給手段と、
前記磁性粒濾材を洗浄する際に前記磁性粒濾材の上側に存在する濾過後の液を前記磁性粒濾材の間を通しながら落とす液排出手段と、
前記磁性粒濾材の上方に配置され、前記磁性粒濾材を洗浄する際に前記磁性粒濾材の上側の液中にエアを噴出するとともに、このエアによって付勢された液流を前記磁性粒濾材に向わせる液中エア吹付け機構と、
を具備していることを特徴とする濾過装置。 - 請求項1に記載の濾過装置において、さらに、
前記磁性粒濾材を洗浄する際に前記磁性粒濾材の上側の前記液の液面に大気圧以上のエア圧を加えることによって該液を前記磁性粒濾材に向けて移動させる補助エア供給手段を有している。
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