JP7233145B1 - クーラント処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1は、切削液の流路中に切削液を一時的に汲み上げ、スラッジを除去した後、流路に戻すことでスラッジの堆積を避ける技術を開示している。特許文献2は、クーラントのタンク内において、タンクの角部でクーラントの流れがスムーズに方向転換するよう曲線状の壁を形成し、角部などにスラッジが堆積することを回避する技術を開示している。特許文献3は、クーラントのタンク内に、クーラントを噴射し、クーラントを撹拌して、スラッジの堆積を回避する技術を開示している。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、クーラントにおいて、スラッジを効果的に除去可能とすることを目的とする。
工作機械から排出されたスラッジを含有するクーラントから、スラッジを除去するクーラント処理装置であって、
前記クーラントのタンク内に設けられ、前記スラッジを滞留させるように前記クーラントを貯留する第1貯留部と、
前記第1貯留部に隣接し、前記第1貯留部から流出する前記クーラントを貯留する第2貯留部とを有し、
前記第1貯留部と前記第2貯留部との境界を構成する境界壁は、前記第1貯留部に貯留された前記クーラントの上澄みを前記第2貯留部に流出させる高さとなっているクーラント処理装置と構成することができる。
約400マイクロメートルを下回るほどの微細なスラッジは、フィルタで効果的に取り除くことは非常に困難であるが、本発明によれば、このような微細なスラッジでも、フィルタに依らず効果的に除去することが可能となる。従来、クーラントのタンク内でスラッジが堆積することが課題の一つであったが、本発明では、スラッジがクーラント内で沈む性質を逆に利用して、スラッジを除去するものである。
また、本発明では、クーラントのタンク内に境界壁を設け、第1貯留部、第2貯留部を構成するだけで実現できるため、従来のクーラント処理装置の全体構造を活かすことができ、装置全体のサイズ等を変更することなく実現できる利点もある。
また、第1貯留部よりも上流側に、フィルタを設け、切粉や比較的大きいスラッジを除去するようにしてもよい。
第1貯留部には、境界壁におけるクーラントの流れに影響を与え得る位置には、阻止板を設けないことが好ましい。阻止板とは、上面の流れを阻止し、底面付近のみを開口した形の板を言う。かかる阻止板は、クーラントに浮遊する切粉や、比較的堆積しやすいスラッジなどを除去するためのものである。しかし、阻止板が設けられた箇所では、クーラントは底面付近の狭い流路を流れることになるため、流速が上昇する傾向が生じ、非常に微細なスラッジの滞留を妨げることになってしまい、微細なスラッジを除去する効果を阻害することが生じ得る。こうした弊害を回避するため、本発明においては、阻止板を設けない、または設けるとしても境界壁におけるクーラントの流れに影響を与えない程度に離れた位置に設けることが好ましい。
前記境界壁は、前記第1貯留部における前記クーラントの流速を、少なくとも一部において、前記スラッジを堆積させる程度に低くできる高さとなっていることが好ましい。
また、スラッジが沈殿、堆積する部位を、クーラントタンク全体ではなく第1貯留部内にとどめることができるため、タンク内部を清掃する負担を軽減することができる利点もある。
上記態様における高さは、解析または実験等によって定めることができる。
前記第1貯留部は、前記スラッジが堆積する特定の領域を生じさせる形状または構造となっていることが好ましい。
特定の領域は、必ずしも境界が明確に定められた厳密な領域を意味するものではない。第1貯留部内で、比較的スラッジが堆積しやすい領域が決まっていれば良い。かかる領域は、境界壁の高さ、第1貯留部の内部形状、第1貯留部の底面の形状、第1貯留部に流入するクーラントの流路などを実験または解析に基づいて調整することによって形成できる。
前記境界壁は、排出された前記クーラントの流れが、前記第1貯留部内において1回以上水平方向に屈曲した下流の部位に設けられているものとしてもよい。
前記第1貯留部において、前記境界壁よりも上流側に、沈殿した前記スラッジを回収するスラッジ回収ポンプを有するものとしてもよい。
上記態様において、スラッジ回収ポンプの形式、構造、設置場所は任意に決めることができる。
スラッジ回収ポンプは、1個に限らず、複数設けるものとしてもよい。
なお、本発明において、スラッジ回収ポンプを設けることは必須の構成ではない。第1貯留部を清掃することによって、沈殿、堆積したスラッジを回収するようにしてもよい。
前記第1貯留部は、前記スラッジが堆積する特定の領域を生じさせる形状または構造となっており、
前記スラッジ回収ポンプは、前記第1貯留部において、前記特定の領域に設けられているようにしてもよい。
前記スラッジ回収ポンプは、前記クーラントを上方に吸い上げる流入口を有しており、
前記第1貯留部の底面において、前記流入口に対向する部位には、前記スラッジ回収ポンプへの流れの淀みを抑制する攪拌板が設けられているものとしてもよい。
前記流入口は円形の場合、
前記攪拌板は、底面から頂部に向かって断面積が単調減少する軸対称な立体をなしているものとしてもよい。
かかる立体としては、円錐、放物面などが挙げられてる。その径、高さなどは任意に決めることができる。
前記スラッジ回収ポンプで回収したクーラントから、スラッジを分離する分離機を有するものとしてもよい。
前記分離機によって前記スラッジが分離された後のクーラントを、前記クーラントの流速が周囲よりも低くなる部分に噴出する噴出口を有するものとしてもよい。
第2貯留部には、スラッジが除去されたクーラントが貯留されているが、加工に支障がない程度の微細なスラッジがわずかに残っている可能性はある。こうしたスラッジは、第2貯留部内で、クーラントの流速が低い部分に沈殿、堆積することもある。上記態様によれば、クーラントをかかる部位に噴射することにより、このような堆積を防ぐことができる。また、クーラントは、スラッジを分離した後のものを再利用しているため、無駄を抑制することもできる。
前記第2貯留部に、前記クーラントを回収する機内送り込み用ポンプを有するものとしてもよい。
クーラント処理装置1内には、切りくずを排出するためのチップコンベア2と、フィルタが設けられており、フィルタによって切粉および比較的大きいスラッジが除去されたクーラントは、矢印A2のようにタンク3内に流出する。
図1(a)に示すように、クリーン層には、複数のポンプ4が設けられており、クーラントは、このポンプ4によって、再び工作機械に環流される。
スラッジが、第1貯留部内に滞留し、所定の領域Sに堆積するなど、意図通りの挙動となるように、境界壁23の高さ以外に、仕切板21、22、24、25の形状などを調整してもよい。
スラッジが、境界壁23を超えて流出することを防止するという観点からは、堆積する領域Sは、境界壁23から遠ざけることが好ましい。
なお、スラッジ回収ポンプ30で効果的にスラッジを回収するために、スラッジが完全に沈殿しない程度の速度の流速が確保されている部位に、スラッジ回収ポンプ30を設けるようにしてもよい。かかる部位も実験または解析などで求めることができる。例えば、境界壁23よりも、流れの屈曲部F1(図2参照)に近い部分に設けるものとしてもよい。
噴出口41、42の位置は任意に設定することができるが、本実施例では、第2貯留部内でクーラントの流速が低下しやすい部位に設けた。こうすることにより、第2貯留部でクーラントの淀みが生じることを抑制できる。
第2貯留部には、スラッジが除去されたクーラントが貯留されているが、加工に支障がない程度の微細なスラッジがわずかに残っている可能性はある。実施例のように、クーラントの流速が低下しやすい部位に、噴出口41、42を設けることにより、クーラントの流速の低下を抑制し、スラッジの堆積を防ぐことができる。
また、タンク20の底面には、流入口31に対向する位置に、攪拌板32が設けられている。攪拌板32は、図示するように円錐に近い形状とすることができる。かかる形状に限定されるものではなく、円形断面の断面積が上に向かうにつれて徐々に小さくなる種々の形状をとることができる。図示するように頂上部に、円柱状の凸部33を付加してもよい。
クーラントの流れは、流入口31の中心軸に対応する部位は淀み点となりやすいが、図示するように攪拌板32を設けることにより、中心付近での淀みの発生または流速の低下を回避することができ、効果的にスラッジを回収することが可能となる。
なお、図では、高さH2が高さH1の半分程度で描いているが、かかる高さに限定する趣旨ではない。
スラッジが除去された後のクーラントは、図2で示した噴出口41、42からタンク20内に噴出される。
実施例では、スラッジの分離にサイクロンを用いているが、他の機構で分離するようにしてもよい。また、スラッジを分離した後のクーラントを再利用する必要がなければ、サイクロン40を省略し、スラッジ混じりのクーラントを廃棄するものとしてもよい。
クーラント処理装置1Aでは、図4(a)に示すように平面視でほぼ中央にチップコンベア2Aが設置されており、クーラントは矢印A1のように流入し、矢印A2のようにチップコンベア2Aの両側からタンク3Aに流出する。それぞれフィルタによって、切粉および比較的大きいスラッジがクーラントから除去される点は、図1で示したクーラント処理装置と同様である。
従って、矢印A2から流出する前の領域がダーティ層DLとなり、流出した後の領域がクリーン層CLとなる。クリーン層CL内には、スラッジを回収するための複数のポンプ4Aが設けられている。
変形例のクーラント処理装置10Aは、図4で示したクーラント処理装置の内部構造を変更することにより実現される。
まずダーティ層DLにおいて、クーラントがクリーン層に流入する流入口26Aを1カ所にするよう仕切板21Aを設置する。この結果、クーラントは矢印A2のように1カ所からクリーン層CLに流入する。切粉および比較的大きいスラッジが、チップコンベア12Aで排出されるとともに、フィルタによって除去される点は実施例と同様である。
実施例と同様、境界壁23Aの高さを調整することにより、スラッジを第1貯留部に滞留させて上澄みだけを境界壁23Aの下流、即ち第2貯留部に流出させるようにすることができる。また、境界壁23Aの高さ、仕切板24Aの形状等を調整することにより、第1貯留部の所定の領域にスラッジを堆積させることができる。
実施例では、噴出口41,42を第2貯留部に設けたが(図2参照)、変形例のように第1貯留部に噴出口41Aを設け、第2貯留部に噴出口42Aを設けるようにしてもよい。こうすることで、第1貯留部内におけるクーラントの流れを制御するのに利用することもできる。噴出口の配置は、図示したものに限られず、双方を第1貯留部に設けてもよいし、双方を第2貯留部に設けても良い。
クーラント処理装置1Bでは、図6(a)に示すように平面視でほぼ中央かつタンク3Bの上側にチップコンベア2Bが設置されており、クーラントは矢印A1のように流入し、チップコンベア2Bの下側を通って、矢印A2のようにチップコンベア2Bの両側からタンク3Bに流出する。それぞれフィルタによって、切粉および比較的大きいスラッジがクーラントから除去される点は、図1で示したクーラント処理装置と同様である。
従って、矢印A2から流出する前の領域がダーティ層DLとなり、流出した後の領域がクリーン層CLとなる。クリーン層CL内には、スラッジを回収するための複数のポンプ4Bが設けられている。
変形例のクーラント処理装置10Bは、図6で示したクーラント処理装置の内部構造を変更することにより実現される。
まずダーティ層DLにおいて、クーラントがクリーン層に流入する流入口26Bを1カ所にするよう仕切板21Bを設置する。この結果、クーラントは矢印A2のように1カ所からクリーン層CLに流入する。切粉および比較的大きいスラッジが、チップコンベア12Bで排出されるとともに、フィルタによって除去される点は実施例と同様である。
実施例と同様、境界壁23Bの高さを調整することにより、スラッジを第1貯留部に滞留させて上澄みだけを境界壁23Bの下流、即ち第2貯留部に流出させるようにすることができる。また、境界壁23Bの高さ、仕切板24Bの形状等を調整することにより、第1貯留部の所定の領域にスラッジを堆積させることができる。
実施例では、噴出口41,42を第2貯留部に設けたが(図2参照)、変形例のように第1貯留部に噴出口41Bを設け、第2貯留部に噴出口42Bを設けるようにしてもよい。こうすることで、第1貯留部内におけるクーラントの流れを制御するのに利用することもできる。噴出口の配置は、図示したものに限られず、双方を第1貯留部に設けてもよいし、双方を第2貯留部に設けても良い。
例えば、境界壁23、23A、23Bの位置は、実施例および変形例で示した部位に限らず設けることができる。また、境界壁23、23A、23Bは、図3に示すように、仕切板22よりも一様に低くしているが、この形状も任意に決めることができる。中央部を低く、両端を高くという形状にしてもよいし、円弧状に高さを変化させてもよい。また、平板である必要もなく、中央部を第1貯留部側若しくは第2貯留部側に突出させた曲面、または屈曲面その他の形状としてもよい。
さらに境界壁23は、底面に垂直に設置する場合に限らず、第1貯留部側に傾けた状態、または逆に第2貯留部側に傾けた状態など、斜めに取り付けてもよい。
2、2A、2B チップコンベア
3、3A、3B タンク
4、4A、4B ポンプ
10、10A、10B クーラント処理装置
12、12A、12B チップコンベア
20、20A、20B タンク
21、21A、21B 仕切板
22、22A、22B 仕切板
23、23A、23B 境界壁
24、24A、24B 仕切板
25、25A、25B 仕切板
26、26A、26B 流入口
30、30A、30B スラッジ回収ポンプ
30A スラッジ回収ポンプ
30B スラッジ回収ポンプ
30b スラッジ回収ポンプ
31 流入口
32 攪拌板
33 凸部
41、41A、41B 噴出口
42、42A、42B 噴出口
50、50A、50B 機内送り込み用ポンプ
Claims (10)
- 工作機械から排出され、フィルタによる切粉の除去がなされた後のスラッジを含有するクーラントから、スラッジを除去するクーラント処理装置であって、
前記クーラントのタンク内に設けられ、前記スラッジを滞留させるように前記クーラントを貯留する第1貯留部と、
前記第1貯留部に隣接し、前記第1貯留部から流出する前記クーラントを貯留する第2貯留部とを有し、
前記第1貯留部は、前記排出されたクーラントが流れる流路と、流路の下流側でクーラントが貯留される部分を有しており、
前記流路は、排出された前記クーラントの流れが1回以上水平方向に屈曲するよう構成されており、
前記第1貯留部と前記第2貯留部との境界を構成する境界壁は、
前記流路が屈曲した後の下流の部位に設けられているとともに、
前記第1貯留部に貯留された前記クーラントの上澄みを前記第2貯留部に流出させる高さとなっているクーラント処理装置。 - 請求項1記載のクーラント処理装置であって、
前記境界壁は、前記第1貯留部における前記クーラントの流速を、少なくとも一部において、前記スラッジを堆積させる程度に低くできる高さとなっているクーラント処理装置。 - 請求項2記載のクーラント処理装置であって、
前記第1貯留部は、前記スラッジが堆積する特定の領域を生じさせる形状または構造となっているクーラント処理装置。 - 請求項1記載のクーラント処理装置であって、
前記第1貯留部において、前記境界壁よりも上流側に、沈殿した前記スラッジを回収するスラッジ回収ポンプを有するクーラント処理装置。 - 請求項4記載のクーラント処理装置であって、
前記第1貯留部は、前記スラッジが堆積する特定の領域を生じさせる形状または構造となっており、
前記スラッジ回収ポンプは、前記第1貯留部において、前記特定の領域に設けられているクーラント処理装置。 - 請求項4記載のクーラント処理装置であって、
前記スラッジ回収ポンプは、前記クーラントを上方に吸い上げる流入口を有しており、
前記第1貯留部の底面において、前記流入口に対向する部位には、前記スラッジ回収ポンプへの流れの淀みを抑制する攪拌板が設けられているクーラント処理装置。 - 請求項6記載のクーラント処理装置であって、
前記流入口は円形であり、
前記攪拌板は、底面から頂部に向かって断面積が単調減少する軸対称な立体をなしているクーラント処理装置。 - 請求項4記載のクーラント処理装置であって、
前記スラッジ回収ポンプで回収したクーラントから、スラッジを分離する分離機を有するクーラント処理装置。 - 請求項8記載のクーラント処理装置であって、
前記分離機によって前記スラッジが分離された後のクーラントを、前記クーラントの流速が周囲よりも低くなる部分に噴出する噴出口を有するクーラント処理装置。 - 請求項1記載のクーラント処理装置であって、
前記第2貯留部に、前記クーラントを回収する機内送り込み用ポンプを有するクーラント処理装置。
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