JP7116386B1 - 分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体の発泡をより効果的に抑制することが可能な分離装置を提供する。【解決手段】 本発明の一態様に係る分離装置は、中心軸線に沿って延び、内部に異物を含む液体を導入するための導入口と、下端に設けられ前記液体および前記異物を排出するための排出口と、を有し、前記内部で前記液体を旋回させるサイクロンと、前記中心軸線から離れる半径方向に間隔を置いて前記排出口を囲うとともに、前記サイクロンの延在方向において前記排出口よりも下方に向けて延びる筒部材と、を備える。前記筒部材は、前記異物が通過する開口部を一端に有し、前記排出口から排出された前記液体および前記異物は、前記開口部を介して下方に向けて排出される。【選択図】 図２

Description

本発明は、分離装置に関する。

工作機械により金属材料などを機械加工する際、加工精度の向上、工具の寿命の延命、および切り屑や金属粉などの排出を促進することを目的として研削液、切削液、クーラントなどと呼ばれる各種の液体が使用される。

これらの液体は、機械加工により生じた切り屑や金属粉などの異物が含まれた状態で工作機械から排出される。排出された液体は、異物を分離し取り除いた後、工作機械に戻して再利用される。異物が含まれる液体から異物を分離し取り除くための分離装置に関し、これまで様々な提案がなされている。

例えば特許文献１には、発泡抑制型液体サイクロンが開示されている。このサイクロンは、重力方向に向かって内径が次第に小さくなる部分を有し内径の大径部に供給された分離対象液状体を旋回させて比重の大きい物質と比重の小さい液体とに分離する旋回流室を備え、分離された前記比重の大きい物質が排出される排出口を下端に有すると共に分離された前記比重の小さい液体が旋回流として上昇する上昇流路を上端に有するサイクロン本体と、前記サイクロン本体の上端に設けられ前記上昇流路を通って前記比重の小さい液体が流入する上室とを具備する液体サイクロンであって、前記サイクロン本体の下端の排出口の気圧Ｐをゲージ圧で－０．５ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ≦Ｐ＜０ｋｇ／ｃｍ^２Ｇの負圧の範囲になるように、前記上室から前記比重の小さい液体が流出する流出路の横断面積を規制したことを特徴としている。

このサイクロンは、分離されて回収された液体の発泡を十分に抑制することを課題としている。

特開２００８－６６５号公報

上記特許文献１に開示されたサイクロンを踏まえても、液体の発泡を抑制するための構造に関しては、未だに種々の改善の余地がある。そこで、本発明は、液体の発泡をより効果的に抑制することが可能な分離装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の一態様に係る分離装置は、中心軸線に沿って延び、内部に異物を含む液体を導入するための導入口と、下端に設けられ前記液体および前記異物を排出するための排出口と、を有し、前記内部で前記液体を旋回させるサイクロンと、前記中心軸線から離れる半径方向に間隔を置いて前記排出口を囲うとともに、前記サイクロンの延在方向において前記排出口よりも下方に向けて延びる筒部材と、を備える。前記筒部材は、前記異物が通過する開口部を一端に有し、前記排出口から排出された前記液体および前記異物は、前記開口部を介して下方に向けて排出される。

本発明によれば、液体の発泡をより効果的に抑制することが可能な分離装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る分離装置を示す概略的な斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る分離装置を示す概略的な側面図である。 図３は、第１実施形態におけるサイクロンを示す概略的な斜視図である。 図４は、図２におけるＩＶ部を示す概略的な部分拡大図である。 図５は、第１実施形態における筒部材を示す概略的な斜視図である。 図６は、第１実施形態における筒部材を示す概略的な平面図である。 図７は、第１実施形態に係る分離装置の比較例を示す図である。 図８は、第２実施形態に係る分離装置を示す概略的な側面図である。 図９は、図８におけるＩＸ部を示す概略的な部分拡大図である。 図１０は、第２実施形態における筒部材を示す概略的な平面図である。

以下、分離装置の各実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、以下の各実施形態に記載した内容により発明が限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において各部分のサイズ、形状等を実際の実施態様に対して変更して模式的に表す場合もある。複数の図面において、対応する要素には同じ符号を付して、詳細な説明を省略する場合もある。

各実施形態においては、液体に含まれる異物を遠心力によって分離し取り除くための分離装置について開示する。液体には、例えば研削液、切削液、およびクーラントなどが含まれる。異物には、例えば金属材料などの切り屑、金属粉などが含まれる。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る分離装置１を示す概略的な斜視図である。図２は、第１実施形態に係る分離装置１を示す概略的な側面図である。図３は、第１実施形態におけるサイクロン１０を示す概略的な斜視図である。図４は、図２におけるＩＶ部を示す概略的な部分拡大図である。図５は、第１実施形態における筒部材３０を示す概略的な斜視図である。図６は、第１実施形態における筒部材３０を示す概略的な平面図である。以下、各図においては、説明の都合上、部品の一部を透過させて示す場合がある。

図１および図２に示すように、分離装置１は、サイクロン１０と、導入管２１と、排出管２２と、筒部材３０と、沈殿槽４０と、異物回収ボックス２３と、を備えている。サイクロン１０は、その内部において、液体に含まれた異物を分離し取り除く。サイクロン１０は、沈殿槽４０の上方に設けられている。図２に示すように、サイクロン１０は、中心軸線ＣＸに沿って延びている。

ここで、中心軸線ＣＸに沿う平行な方向を軸方向Ｄｘと定義する。軸方向Ｄｘ一方側を上または上方と定義し、軸方向Ｄｘ他方側を下または下方と定義する。サイクロン１０の延在方向は、軸方向Ｄｘに相当する。中心軸線ＣＸを中心として中心軸線ＣＸから離れる方向を半径方向Ｄｒと定義し、中心軸線ＣＸを中心とする周方向θを定義する。

図３に示すように、サイクロン１０は、サイクロン本体１１と、クリーンケース６０と、気液分離管７１と、内壁７２と、を備えている。サイクロン本体１１は、端部１２と、端部１２と反対側の端部１３と、を有している。端部１２はサイクロン本体１１の上端に相当し、端部１３はサイクロン１０およびサイクロン本体１１の下端に相当する。

サイクロン本体１１は、導入部５１と、導入部５１と接続されたドレン部５２と、を有している。導入部５１は、サイクロン本体１１の上端側に位置し、ドレン部５２はサイクロン本体１１の下端側に位置している。導入部５１は、円筒状に形成されている。導入部５１は、内周面５１１を有している。内周面５１１は、軸方向Ｄｘに沿って一様な径で延びている。

ドレン部５２は、導入部５１と同軸上に位置している。ドレン部５２は、導入部５１と接続された円錐台状の第１部材５３と、第１部材５３と接続された円柱状の第２部材５４と、を有している。ドレン部５２は、第１部材５３から第２部材５４にわたり形成された内周面５２１を有している。

内周面５２１は、内周面５１１の下端側において周方向θにわたり接続されている。内周面５２１は、内周面５１１との接続箇所からサイクロン本体１１の下端に向けて延びる円錐面状に形成されている。内周面５２１は、サイクロン本体１１の下端に向かうに従い徐々に内径が小さくなっている。以下、内周面５１１と内周面５２１とによって囲われた領域を「サイクロン本体１１の内部」と呼ぶ。

サイクロン本体１１は、導入口５５と、排出口５６と、をさらに有している。導入口５５は、サイクロン本体１１の内部に異物を含む液体を導入する。導入口５５は、導入部５１に設けられている。導入口５５は、円筒状に形成された導入部５１の接線方向に沿うように開口している。

導入口５５には、導入管２１が接続されている。導入管２１には、異物を含む液体が流入する。導入管２１は、導入口５５を介してサイクロン本体１１の内部とサイクロン本体１１の外部とを連通している。

導入管２１には、ホースなどが接続されている。導入管２１から導入される液体は、導入部５１の接線方向に沿ってサイクロン本体１１の内部に供給される。導入管２１には、例えば圧力計２４が設けられている。圧力計２４は、例えば圧力センサなどでもよい。

排出口５６は、液体から分離された異物を多く含む液体をサイクロン本体１１の内部からサイクロン本体１１の外部へ排出する。排出口５６は、サイクロン本体１１の内部とサイクロン本体１１の外部とを連通している。排出口５６は、サイクロン本体１１の端部１３に設けられている。

より具体的には、排出口５６は、下端側の第２部材５４の端部において、軸方向Ｄｘに沿って延びるよう設けられている。図４に示すように、排出口５６は、内周面５６１を有している。内周面５６１は、内周面５２１との接続箇所から下方に向かうに従い徐々に内径が大きくなる円錐面状に形成されている。

クリーンケース６０は、サイクロン本体１１によって異物が分離された液体を内部に貯留する。図３に示すように、クリーンケース６０は、サイクロン本体１１の上端側に設けられている。

クリーンケース６０は、側壁６１と、底壁６２と、軸方向Ｄｘにおける底壁６２の反対側の上壁６３と、を有している。底壁６２および上壁６３は、側壁６１に接続されている。以下、側壁６１、底壁６２、および上壁６３によって囲われた領域を「クリーンケース６０の内部」と呼ぶ。

側壁６１は、中心軸線ＣＸを中心とする円筒状に形成されている。側壁６１は、軸方向Ｄｘに沿って一様な径で延びている。底壁６２および上壁６３は、中心軸線ＣＸを中心とする円板形状である。上壁６３は、例えば側壁６１に対して着脱可能に設けられている。

底壁６２は、サイクロン本体１１の内部とクリーンケース６０の内部とを隔てている。底壁６２には、中心軸線ＣＸを中心とする連通孔６４が設けられている。連通孔６４は、サイクロン本体１１の内部とクリーンケース６０の内部とを連通する。図３に示す例において、連通孔６４は、中心軸線ＣＸを中心とする円形状である。

クリーンケース６０は、排出口６５をさらに有している。排出口６５は、異物が分離された液体をクリーンケース６０の内部からクリーンケース６０の外部へ排出する。排出口６５は、側壁６１に設けられている。

排出口６５には、排出管２２が接続されている。排出管２２は、サイクロン１０によって異物が分離された液体を排出する。排出管２２は、例えば排出口６５から排出された液体を貯留するための液体回収タンク（図示しない）に向けて延びている。排出管２２には、ホースなどが接続されている。

図１に示す例において、排出管２２には、バルブ２５が設けられている。バルブ２５は、開度を調整することで排出管２２から排出される流量を調整する。バルブ２５の開度の調整は、例えばバルブ２５に設けられたハンドル２６を操作することで行う。バルブ２５は、例えば仕切弁である。

気液分離管７１は、クリーンケース６０の内部において中心軸線ＣＸと同軸上に設けられている。気液分離管７１は、円筒状に形成されている。気液分離管７１は、軸方向Ｄｘに沿って一様な径で延びている。

気液分離管７１は、軸方向Ｄｘに沿って連通孔６４から上壁６３に向けて延びている。気液分離管７１の内部は、連通孔６４を介してサイクロン本体１１の内部と接続されている。

気液分離管７１は、複数の孔７３を有している。複数の孔７３は、例えば気液分離管７１の全体に設けられている。複数の孔７３は、例えば軸方向Ｄｘおよび周方向θにそれぞれ均一な間隔を置いて設けられている。図３においては、複数の孔７３の一部を示している。孔７３は、気液分離管７１の内周面と外周面とを貫通する貫通孔である。孔７３の形状は、例えば円形状である。

内壁７２は、クリーンケース６０の内部において気液分離管７１を半径方向Ｄｒ外側から囲うように中心軸線ＣＸと同軸上に設けられている。内壁７２は、円筒状に形成されている。

内壁７２は、軸方向Ｄｘに沿って底壁６２から上壁６３に向けて延びている。内壁７２は、内周面７４を有している。内周面７４は、軸方向Ｄｘに沿って一様な径で延びている。内壁７２は、サイクロン本体１１の上端側に位置する気液分離管７１の一部分を周方向θの全体にわたり囲んでいる。内壁７２の内径は、気液分離管７１の外径よりも大きく、側壁６１の内径よりも小さい。

半径方向Ｄｒにおいて、クリーンケース６０の内部には、気液分離管７１と内壁７２との間に第１貯留部６６が形成され、内壁７２と側壁６１との間に第２貯留部６７が形成されている。

サイクロン１０は、導入部５１および第１部材５３を半径方向Ｄｒ外側から囲うカバー８０をさらに備えている。カバー８０は、中心軸線ＣＸを中心とする円筒状の側壁８１と、側壁８１に接続された底壁８２と、を有している。側壁８１は、軸方向Ｄｘに沿って一様な径で延びている。側壁８１の外径は、例えば側壁６１の外径とおおよそ等しくてもよいし、側壁６１の外径よりも小さくてもよい。

図３および図４に示す例において、底壁８２は、軸方向Ｄｘにおける第１部材５３と第２部材５４との接続部５７と同じ位置に位置している。底壁８２は、中心軸線ＣＸと直交している。底壁８２は、一例として、中心軸線ＣＸを中心とする円板形状である。

次に、筒部材３０について、説明する。
図２および図４に示すように、筒部材３０は、サイクロン本体１１の下端側に設けられている。筒部材３０は、軸方向Ｄｘにおいて排出口５６よりも下方に向けて延びている。

筒部材３０は、第１筒部材３１と、第１筒部材３１と接続された第２筒部材３２と、を有している。第１筒部材３１および第２筒部材３２は、それぞれ別部材によって形成されてもよいし、一体で形成されてもよい。

第１筒部材３１は、円筒状に形成されている。第１筒部材３１は、端部３３と、端部３３と反対側の端部３４と、内周面３１１と、を有している。筒部材３０は、端部３３において底壁８２と接続されている。

第１筒部材３１は、軸方向Ｄｘに沿って一様な径で形成されている。中心軸線ＣＸに沿う断面において、第１筒部材３１における半径方向Ｄｒの幅を幅Ｗ１とする。幅Ｗ１は、第１筒部材３１の内径に相当する。上述の通り、幅Ｗ１は、軸方向Ｄｘに一定である。図４に示す例において、軸方向Ｄｘの第１筒部材３１の長さは、軸方向Ｄｘの第２筒部材３２の長さよりも長い。

第１筒部材３１は、排出口５６を囲っている。図４に示すように、半径方向Ｄｒにおいて、内周面３１１は、第２部材５４の外周面５４１と間隔を置いて設けられている。内周面３１１は第２部材５４の外周面５４１と接しておらず、第１筒部材３１と第２部材５４との間には周方向θの全体にわたり隙間が形成されている。他の観点からは、第１筒部材３１の内径は、第２部材５４の外径よりも大きい。

図５に示すように、第１筒部材３１には、連通孔３５が形成されている。連通孔３５は、第１筒部材３１の内部と外部とを連通している。図４に示すように、連通孔３５の位置は、軸方向Ｄｘにおいて、排出口５６よりも上方に位置するほうが好ましい。連通孔３５は、一例として端部３３に形成され、底壁８２と接している。

図５に示す例において、連通孔３５の形状は、周方向θに沿って形成された長方形状である。連通孔３５の形状は、例えば他の四角、円形などの他の形状でもよい。連通孔３５の形状は、軸方向Ｄｘに延びる長孔でもよい。連通孔３５の数は、周方向θに２つ以上形成されてもよいし、軸方向Ｄｘに２以上形成されてもよい。

第２筒部材３２は、第１筒部材３１と同軸上に位置している。第２筒部材３２は、筒状に形成されている。第２筒部材３２は、軸方向Ｄｘにおいて、第１筒部材３１から下方に向けて延びている。図４に示す例において、第２筒部材３２の厚さは、第１筒部材３１の厚さよりも小さい。第２筒部材３２の厚さは、第１筒部材３１の厚さよりも大きくてもよいし、第１筒部材３１の厚さと等しくてもよい。

第２筒部材３２は、端部３４と接続された端部３６と、軸方向Ｄｘにおける端部３６の反対側の端部３７と、内周面３２１と、を有している。内周面３２１は、端部３６において、内周面３１１と周方向θにわたり接続されている。

内周面３２１は、内周面３１１との接続箇所から下方に向けて延びる円錐面状に形成されている。中心軸線ＣＸに沿う断面において、第２筒部材３２における半径方向Ｄｒの幅を幅Ｗ２とする。幅Ｗ２は、第２筒部材３２の内径に相当する。第２筒部材３２は、幅Ｗ２が軸方向Ｄｘにおいて下方に向かうに従い小さくなるように形成されている。他の観点からは、第２筒部材３２の幅Ｗ２は、開口部３８に向けて徐々に小さくなっている。

図４に示す例において、端部３７は、半径方向Ｄｒに対して傾斜している。第２筒部材３２は、例えば円錐台状の部材の一端を半径方向Ｄｒに対して斜めに切断することで形成される。

端部３７には、開口部３８が設けられている。開口部３８は、第２筒部材３２のみに形成されている。開口部３８は、軸方向Ｄｘの下方に向けて開口している。排出口５６から排出された液体および異物は、開口部３８を介して軸方向Ｄｘの下方に設けられた沈殿槽４０へ排出される。

開口部３８は、開口縁３８１を有している。端部３７は半径方向Ｄｒにおいて傾斜しているため、開口縁３８１は半径方向Ｄｒに対して傾斜している。図６に示すように、平面視において、開口部３８の面積は、第１筒部材３１の面積よりも小さい。中心軸線ＣＸと直交する平面を見ることを「平面視」という。図６においては、軸方向Ｄｘにおいて、第１筒部材３１の端部３３側から筒部材３０を見ている。

ここで、開口部３８の面積は、開口縁３８１に囲われた領域の面積である。第１筒部材３１の面積とは、中心軸線ＣＸと直交する第１筒部材３１の断面積のうち、第１筒部材３１の内周面３１１に囲われた領域の面積である。

第２筒部材３２の面積は、軸方向Ｄｘにおいて下方に向かうに従い小さくなっている。ここで、第２筒部材３２の面積とは、中心軸線ＣＸと直交する第２筒部材３２の断面積のうち、内周面３２１に囲われた領域の面積である。

次に、沈殿槽４０について、説明する。
沈殿槽４０は、排出口５６から排出された液体および異物を貯留する。沈殿槽４０は、槽本体４１と、コンベヤ４２と、駆動機構４３と、邪魔板４４と、を備えている。槽本体４１は、軸方向Ｄｘにおいて排出口５６よりも下方に設けられている。図２および図４に示すように、サイクロン１０が沈殿槽４０に設けられた際において、第２部材５４および筒部材３０は、槽本体４１の内部に位置している。

槽本体４１の内部には、貯留された液体により液面が形成される。図２以降において、液面を液面Ｌ４として示す。排出口５６は、液面Ｌ４から所定の間隔を置いて設けられている。軸方向Ｄｘにおける液面Ｌ４から端部１３までの距離を距離Ｈ４とする。一例として、距離Ｈ４は、１００ｍｍ以上であることが好ましい。

槽本体４１には、異物を排出するための搬出路４１１が形成されている。搬出路４１１は、槽本体４１の底部４１２から斜め上方に延びている。搬出路４１１の一端には、異物排出口４１３が形成されている。異物排出口４１３は、軸方向Ｄｘにおいて、液面Ｌ４よりも上方に設けられている。

槽本体４１には、液体排出口４１４がさらに形成されている。液体排出口４１４は、例えば異物排出口４１３から離れた位置に設けられている。液体排出口４１４は、槽本体４１に貯留された液体を槽本体４１から図示しないタンク等へ排出する。

液面Ｌ４が液体排出口４１４まで上昇すると、液体が液体排出口４１４から排出されるため、液面Ｌ４は液体排出口４１４よりも上方に位置しない。液面Ｌ４は、例えば軸方向Ｄｘにおける液体排出口４１４の位置によって調整することができる。

コンベヤ４２は、槽本体４１から異物を異物回収ボックス２３へ排出する。図２に示すように、コンベヤ４２は、搬出路４１１に沿って槽本体４１の底部４１２から異物排出口４１３にわたって設けられている。

コンベヤ４２は、チェーン４２１、スプロケット４２２、および複数のスクレーパ４２３などで構成されている。コンベヤ４２は、駆動機構４３によって駆動する。図１で示す例において、駆動機構４３は、槽本体４１の外部に設けられている。駆動機構４３は、例えばモータを駆動源とする。

複数のスクレーパ４２３は、チェーン４２１に沿って所定の間隔で設けられている。槽本体４１の底部４１２に堆積した異物は、コンベヤ４２の駆動に伴い、スクレーパ４２３によって底部４１２から搬出路４１１を介して異物排出口４１３へ送られる。異物排出口４１３に到達した異物は、異物回収ボックス２３に向けて落下する。

邪魔板４４は、筒部材３０から排出された異物が液体排出口４１４へ直接流れることを抑制する。図２に示す例において、邪魔板４４は、筒部材３０と液体排出口４１４との間に位置している。

次に、分離装置１における異物を含む液体から異物を分離し取り除く工程について、説明する。

まず、サイクロン本体１１の内部には、異物を含む液体が導入管２１を介して導入口５５から導入される。液体は、導入部５１の接線方向に所定の流速で供給される。供給された液体は、導入部５１の内周面５１１およびドレン部５２の内周面５２１に沿って旋回しながら、排出口５６に向けて下降する。

これにより、サイクロン本体１１の内部には、中心軸線ＣＸを中心とする下降渦流が発生する。図３においては、下降渦流を渦流ＤＶで示す。液体に含まれた異物は、サイクロン本体１１の内部において下降渦流に基づく遠心力により分離される。

分離された異物は、ドレン部５２の内周面５２１に集まるとともに、ドレン部５２の内周面５２１に沿って旋回しながら下降する。異物は、例えばスラッジとなって排出口５６から液体とともに排出される。排出された異物および液体は、沈殿槽４０に回収される。一例として、排出口５６から排出される液体の流量は、毎分１０Ｌ（１０Ｌ／ｍｉｎ）以下である。

ドレン部５２の内周面５２１に沿って下降した下降渦流は、排出口５６の付近で上向きの力を受けて上昇に転じる。これにより、サイクロン１０の中心軸線ＣＸに沿って排出口５６からクリーンケース６０に向かう上昇渦流が形成される。図３においては、上昇渦流を矢印ＲＶで示す。

上昇渦流は、中心軸線ＣＸを中心とする柱状の空気層と、空気層の周りに形成された液体層と、を含んでいる。空気層は、軸方向Ｄｘに沿って排出口５６から連通孔６４を通って気液分離管７１に向けて延びている。液体層は、空気層の外周面に沿って排出口５６から気液分離管７１に向けて異物が分離された液体が上昇することで形成されている。

上昇渦流が気液分離管７１へ流入することで、空気層に沿って排出口５６から気液分離管７１まで異物が分離された液体が上昇する。上昇渦流の表層部分に位置する液体層から気液分離管７１の複数の孔７３を通過して第１貯留部６６へ液体が流れる。第１貯留部６６へ流入した液体は、内壁７２を越えて第２貯留部６７へ流れる。

気液分離管７１から流入した液体は、主に第１貯留部６６および第２貯留部６７に一時的に貯留される。サイクロン本体１１の内部において異物は液体から分離されているため、クリーンケース６０に貯留された液体には異物がほとんど含まれていない。第２貯留部６７に貯留された液体は、排出口６５から排出管２２を介して液体回収タンクへ排出される。

次に、排出口５６から排出された液体について、説明する。
排出口５６から排出された液体には、異物が含まれている。液体は、下降渦流によって内周面５６１に沿って沈殿槽４０へ排出される。内周面５６１は下方に向かうに従い徐々に大きくなっているため、液体は排出口５６から半径方向Ｄｒに広がりながら沈殿槽４０へ向けて排出される。

図４に示すように、軸方向Ｄｘにおける端部１３と液面Ｌ４との間において、内周面３１１は、仮想面５６２と交差する。仮想面５６２は、端部１３から内周面３１１に向けて内周面５６１を延長した面である。

図４においては、排出口５６から排出された液体の流れを矢印で示す。図４に示すように、排出された液体の一部は、液面Ｌ４へ到達する前に内周面３１１と衝突する。排出された液体は、内周面３１１と衝突するため、第１筒部材３１の面積よりも広がらない。

内周面３１１と仮想面５６２とが交差した位置を位置Ｐ３とする。軸方向Ｄｘにおいて、端部１３と液面Ｌ４との間に位置Ｐ３が位置するように、第１筒部材３１の幅Ｗ１は設定されている。軸方向Ｄｘにおいて、位置Ｐ３は、端部３４から所定の間隔を置いて設けられる。軸方向Ｄｘにおける位置Ｐ３から端部３４までの距離を距離Ｈ３とする。一例として、距離Ｈ３は、４０ｍｍ以上であることが好ましい。

さらに、内周面３１１と衝突すると、液体は減速される。液面Ｌ４に到達した際の液体の流速は、排出口５６から排出された際の液体の流速よりも小さい。内周面３１１と衝突した液体は、内周面３１１および内周面３２１に沿って液面Ｌ４へ流れる。

内周面３２１は円錐状に形成されているため、内周面３２１を介して液体を液面Ｌ４に向けて流すことができる。液体が内周面３２１に沿って流れることで、液体の流速はさらに小さくなる。

図２および図４に示すように、筒部材３０の一部は、液体に浸かっている。より具体的には、第２筒部材３２の一部は液体に浸かっている。軸方向Ｄｘにおいて、第２筒部材３２における液体に浸かっている領域は、例えば液体に浸かっていない領域よりも大きい。

開口部３８の観点からみると、開口部３８が液体に浸かっている。開口縁３８１の全体は、液体に浸かっている。軸方向Ｄｘにおいて、液面Ｌ４は、端部３７よりも上方に形成されている。

第２筒部材３２の内部に形成された液面Ｌ４の面積は、軸方向Ｄｘの液面Ｌ４の位置における第２筒部材３２の面積と等しい。軸方向Ｄｘの液面Ｌ４の位置における第２筒部材３２の面積を小さくすることで、排出された液体の液面Ｌ４への流入面積は小さくなる。

他の観点からは、軸方向Ｄｘの液面Ｌ４の位置における第２筒部材３２の面積を小さくすることで、排出された液体と液面Ｌ４とが衝突する面積が小さくなる。図４に示す例において、第２筒部材３２の内部に形成された液面Ｌ４の面積は、第１筒部材３１の面積よりも小さい。

図２に示す例において、第２筒部材３２は、開口部３８がコンベヤ４２に向くように設けられている。他の観点からは、開口部３８は、液体排出口４１４に向いていない。より具体的には、端部３７は、液体排出口４１４から離れるに従い、軸方向Ｄｘにおける底部４１２からの距離が大きくなるように傾いている。

第２筒部材３２の端部３７は半径方向Ｄｒに対して傾斜しているため、第２筒部材３２はコンベヤ４２のスクレーパ４２３と干渉しない。端部３７とコンベヤ４２のスクレーパ４２３との間には、隙間が形成されている。コンベヤ４２の位置に応じて、中心軸線ＣＸに対する端部３７の角度は、適宜変更することができる。

図７は、第１実施形態に係る分離装置１の比較例を示す図である。図７に示す分離装置１００は、筒部材３０を備えていない。図７に示すように、排出口５６から排出された液体は、排出口５６から大きく広がり、液面Ｌ４へ向けて流れる。分離装置１００における排出された液体と液面Ｌ４とが衝突する面積は、分離装置１における排出された液体と液面Ｌ４とが衝突する面積よりも大きくなる。

排出口５６から排出された液体は、液面Ｌ４へ流入する際に泡が発生しやすい。例えば、排出された液体が液面Ｌ４へ流入する際に空気を巻き込むことで泡が発生する。排出された液体と液面Ｌ４とが衝突する面積が大きくなると、泡は発生しやすくなる。さらに、液体の流速が大きいと、泡は発生しやすくなる。

排出された液体には異物が多く含まれているため、発生する泡には異物が付着している。槽本体４１で泡が発生すると、液面Ｌ４から排出口５６の近傍まで泡が形成されるだけでなく、排出口５６が泡に浸かる場合がある。分離装置の稼働時において、排出口５６の近傍では、上述の上昇渦流の影響により排出口５６からサイクロン本体１１の内部に向かう流れが発生している。

そのため、排出口５６から泡が吸い込まれ、泡がクリーンケース６０の内部へ流入する場合がある。泡には異物が付着しているため、クリーンケース６０の内部から排出管２２を介して液体回収タンクへ異物が排出される。

さらに、泡が液体排出口４１４から排出されたり、泡が槽本体４１からオーバフローしたりすることで沈殿槽４０の外部へ泡が排出される場合や、液面Ｌ４で発生した泡がコンベヤ４２を介して異物排出口４１３から排出されることで泡が異物回収ボックス２３に溜まる場合がある。このように分離装置における泡の発生は、液体から異物を分離する分離精度の低下の原因となり得る。分離精度は、濾過精度と呼ばれる場合がある。

以上のように構成された本実施形態の分離装置１は、排出口５６を囲うとともに、排出口５６よりも下方に向けて延びる筒部材３０を備えている。排出口５６を筒部材３０によって囲うことで、排出口５６から排出された液体が第１筒部材３１の内周面３１１に衝突する。これにより、排出された液体の半径方向Ｄｒにおける広がりを抑制するとともに、排出された液体を減速させることができる。

サイクロン１０と沈殿槽４０と組み合わせて使用した際においては、排出された液体と液面Ｌ４とが衝突する面積を小さくすることができるとともに、減速した状態で液体を液面Ｌ４に向けて流すことができる。

排出口５６から筒部材３０を介して沈殿槽４０へ液体を排出することで、液体が液面Ｌ４へ流入する際における泡の発生を抑制することができる。したがって、分離装置１であれば、図７に示した、筒部材３０を備えない分離装置１００と比較して、液体の発泡をより効果的に抑制することができる。分離装置１であれば、液体に消泡剤などを添加する必要がなく、液体の発泡を抑制することができる。

さらに、第１筒部材３１と第２部材５４との間には周方向θの全体にわたり隙間が形成されている。他の観点からは、第２部材５４の外周面５４１と第１筒部材３１の内周面３１１とは、接していない。

そのため、筒部材３０の内部で泡が発生した場合であっても、分離装置１の稼働時において、泡が第２筒部材３２の内周面３２１および第１筒部材３１の内周面３１１を介して、排出口５６からサイクロン本体１１の内部へ吸い込まれにくい。

さらに、筒部材３０において、軸方向Ｄｘの液面Ｌ４の位置における第２筒部材３２の面積は、第１筒部材３１の面積よりも小さくなるように構成されている。平面視において、開口部３８の面積は、第１筒部材３１の面積よりも小さい。第２筒部材３２の幅Ｗ２は、開口部３８に向けて徐々に小さくなっている。

第２筒部材３２の内部に形成された液面Ｌ４を第１筒部材３１の面積よりも小さくすることで、排出された液体と液面Ｌ４とが衝突する面積をさらに小さくすることができる。この結果、液体が液面Ｌ４へ流入する際における泡の発生をより抑制することができる。

第２筒部材３２を設けることで第１筒部材３１の内周面３１１に衝突した液体の流速をさらに小さくすることができるため、より液体を減速した状態で液面Ｌ４へ流すことができる。この結果、液体が液面Ｌ４へ流入する際における泡の発生をより抑制することができる。

開口部３８を液体に浸けることで、筒部材３０の内部で泡が発生した場合であっても、泡が筒部材３０の外部へ広がりにくい。このように、液体の発泡を抑制することで沈殿槽４０から異物のみを異物回収ボックス２３へ排出することができ、分離装置１によって異物を効率的に分離することができる。

第１筒部材３１には、連通孔３５が設けられている。第１筒部材３１に連通孔３５を設けることで、分離装置１の稼働時において、第１筒部材３１および第２筒部材３２の内部の圧力は、負圧になりにくい。

そのため、分離装置１の稼働時において、排出口５６から泡を吸い込みにくい。軸方向Ｄｘにおいて、連通孔３５を排出口５６よりも上方に形成することで、連通孔３５を液面Ｌ４から離し、筒部材３０の外部で泡が形成されている場合であっても、連通孔３５を介して泡が筒部材３０の内部へ流入しにくい。

排出口５６は液面Ｌ４から所定の間隔を置いて設けられている。このように排出口５６を液面Ｌ４から一定距離以上離すことで、筒部材３０の内部で泡が発生した場合であっても、排出口５６と泡との距離を確保することができる。

これにより、筒部材３０による消泡効果を安定して発揮することができるだけでなく、分離装置１の稼働時において排出口５６から泡を吸い込みにくくなる。排出口５６から泡を吸い込みにくい構造にすることで、分離装置１における分離精度は低下しにくくなる。

第２筒部材３２の開口部３８は、液体に浸かっている。これにより、液体中で開口部３８から異物を槽本体４１の底部４１２に向けて排出することができるため、液体中における異物の分散を抑制することができる。その結果、図７に示した分離装置１００と比較して、沈殿槽４０における異物の排出効果および沈殿効果を向上させることができる。

本実施形態によれば、液体の発泡をより効果的に抑制することが可能な分離装置１を提供することができる。以上説明した他にも、本実施形態からは種々の好適な作用が得られる。

［第２実施形態］
図８は、第２実施形態に係る分離装置１を示す概略的な側面図である。図９は、図８におけるＩＸ部を示す概略的な部分拡大図である。図１０は、第２実施形態における筒部材３０を示す概略的な平面図である。第２実施形態は、筒部材３０および沈殿槽４０が第１実施形態と相違する。

図８に示すように、沈殿槽４０は、槽本体４１と、邪魔板４４と、を備えている。槽本体４１には、液体排出口４１４が設けられている。沈殿槽４０は、コンベヤ４２および駆動機構４３を備えていない点において第１実施形態と相違する。

図９に示すように、筒部材３０は、第１筒部材３１と、第１筒部材３１と接続された第２筒部材３２と、を有している。第２実施形態における第１筒部材３１は、第１実施形態における第１筒部材３１と同形状である。

第２筒部材３２は、第１筒部材３１と同軸上に位置している。第２筒部材３２は、円錐台状に形成されている。第２筒部材３２は、軸方向Ｄｘにおいて、第１筒部材３１から下方に向けて延びている。第２筒部材３２は、内周面３２１を有している。内周面３２１は、内周面３１１と周方向θにわたり接続されている。

内周面３２１は、内周面３１１との接続箇所から下方に向けて延びる円錐面状に形成されている。半径方向Ｄｒにおける第２筒部材３２の幅Ｗ２は、開口部３８に向けて徐々に小さくなっている。図１０に示すように、平面視において、開口部３８の面積は、第１筒部材３１の面積よりも小さい。

第２実施形態における第２筒部材３２の端部３７は、半径方向Ｄｒと平行である。他の観点からは、第２筒部材３２の端部３７は、中心軸線ＣＸに対して直交している。沈殿槽４０は、コンベヤ４２を備えていないため、第２筒部材３２の端部３７がスクレーパ４２３と干渉することがない。

図８および図９に示すように、第２筒部材３２の一部は液体に浸かっている。軸方向Ｄｘにおいて、第２筒部材３２における液体に浸かっている領域は、例えば液体に浸かっていない領域よりも大きい。

開口部３８の観点からみると、開口部３８が液体に浸かっている。開口縁３８１の全体は、液体に浸かっている。軸方向Ｄｘにおいて、液面Ｌ４は、端部３７よりも上方に形成されている。

第２筒部材３２の内部に形成された液面Ｌ４の面積は、軸方向Ｄｘの液面Ｌ４の位置における第２筒部材３２の面積と等しい。軸方向Ｄｘの液面Ｌ４の位置における第２筒部材３２の面積を小さくすることで、排出された液体の液面Ｌ４への流入面積は小さくなる。

第２実施形態の分離装置１の構成においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。第２実施形態の筒部材３０であれば、第２筒部材３２の端部３７が半径方向Ｄｒと平行であるため、排出される異物を槽本体４１の底部４１２に向けて排出しやすく、沈殿槽４０における異物の排出効果および沈殿効果をより向上させることができる。

さらに、第２実施形態における筒部材３０は、端部３７が半径方向Ｄｒに対して傾斜していないため、第１実施形態における筒部材３０よりも製作しやすい。その結果、第２実施形態における筒部材３０は、第１実施形態における筒部材３０より安価に製作することができる。

なお、第１筒部材３１の幅Ｗ１は、軸方向Ｄｘにおいて下方に向かうに従い小さくなってもよい。なお、第２筒部材３２の幅Ｗ２は、軸方向Ｄｘにおいて下方に向かうに従い単調に小さくなってもよいし、軸方向Ｄｘにおいて幅Ｗ２が一定の部分を有してもよい。第２筒部材３２は、幅Ｗ２が幅Ｗ１よりも小さい円筒状に形成されてもよい。

なお、軸方向Ｄｘの第１筒部材３１の長さは、軸方向Ｄｘの第２筒部材３２の長さよりも短くてもよいし、軸方向Ｄｘの第２筒部材３２の長さと等しくてもよい。第１筒部材３１の長さおよび第２筒部材３２の長さは、液面Ｌ４などとの関係において、適宜変更することができる。

なお、第１筒部材３１および第２筒部材３２の形状は、中心軸線ＣＸと直交する断面形状が円形状以外にも、多角形状でもよい。分離装置１の各部は、例えば金属材料で形成することができる。ただし、分離装置１は、樹脂などの非金属材料で形成された部材を含んでもよい。

１…分離装置、１０…サイクロン、３０…筒部材、３１…第１筒部材、３２…第２筒部材、３８…開口部、４０…沈殿槽、５５…導入口、５６…排出口。

Claims (8)

1. 中心軸線に沿って延び、内部に異物を含む液体を導入するための導入口を含む導入部と、下端に設けられ前記液体および前記異物を排出するための排出口を含むドレン部と、を有し、前記内部で前記液体を旋回させるサイクロンと、
   前記中心軸線から離れる半径方向に間隔を置いて前記排出口を囲うとともに、前記サイクロンの延在方向において前記排出口よりも下方に向けて延びる筒部材と、を備え、
   前記ドレン部は、前記導入部と接続された第１部材と、前記第１部材と接続され、前記排出口が設けられた第２部材と、前記第１部材から前記第２部材にわたり形成され、前記延在方向において下方に向かうに従い内径が小さくなる第１内周面と、を有し、
   前記排出口は、前記第１内周面と接続され、前記延在方向において前記第１内周面から下方に向かうに従い内径が大きくなる第２内周面を有し、
   前記筒部材は、前記排出口を囲う第３内周面と、一端に設けられ、前記異物が通過する開口部と、を有し、
   前記延在方向に沿って前記第２内周面を前記第３内周面に向けて延長した仮想面は、前記第３内周面と交差し、
   前記排出口から排出された前記液体および前記異物は、前記開口部を介して下方に向けて排出される、
   分離装置。
2. 前記筒部材は、前記第３内周面を有する第１筒部材と、前記第１筒部材と接続され前記延在方向において下方に向けて延びる第２筒部材と、を有し、
   前記第２筒部材において、前記開口部は、前記第１筒部材と接続された端部の反対側の端部に設けられ、
   平面視において、前記開口部の面積は、前記第１筒部材の面積よりも小さい、
   請求項１に記載の分離装置。
3. 前記中心軸線に沿う断面において、前記半径方向における前記第２筒部材の幅は、前記開口部に向けて小さくなっている、
   請求項２に記載の分離装置。
4. 前記筒部材は、前記筒部材の内部と外部とを連通する連通孔をさらに有し、
   前記連通孔は、前記延在方向において前記排出口よりも上方に位置している、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の分離装置。
5. 前記導入部および前記第１部材を囲う側壁と、前記側壁と接続された底壁と、を有するカバーをさらに備え、
   前記筒部材は、前記底壁と接続されている、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の分離装置。
6. 前記延在方向において前記排出口よりも下方に設けられ、前記排出口から排出される前記液体および前記異物を貯留するための沈殿槽をさらに備える、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の分離装置。
7. 前記排出口は、前記延在方向において前記沈殿槽の液面から間隔を置いて設けられ、
   前記仮想面と前記第３内周面とが交差した位置は、前記延在方向において前記液面よりも上方に位置している、
   請求項６に記載の分離装置。
8. 前記開口部は、前記沈殿槽に貯留された前記液体に浸かっている、
   請求項６または７に記載の分離装置。

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