JP2003062411A - フィルタエレメントの浄化方法及び浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルタエレメントに付着した不純物を逆流
洗浄により洗浄するろ過装置のフィルタエレメント洗浄
方法において、フィルタエレメントの全面を均一に洗浄
する方法を提供する。 【解決手段】 ベルヌイの定理を利用したバキュームジ
ェネレータに圧縮空気を供給し、圧縮空気と管路等に残
留しているクーラント液との混合流体をフィルタエレメ
ントの内壁に衝突させることによりフィルタエレメント
の外壁に付着している不純物を剥離する。さらに圧縮空
気を供給することによりバキュームジェネレータにより
吸引されたクリーンタンクからの清浄なクーラント液と
圧縮空気との混合流体をフィルタエレメントの内壁に衝
突させ、フィルタエレメント外壁に付着している不純物
を剥離することによりフィルタエレメントを浄化するよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械などの加
工に使用されるクーラント液をろ過により再使用可能に
するろ過方法及びろ過装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】切削加工用クーラント液などのろ過装置
として、これまでカートリッジ式のフィルタエレメント
を内蔵した装置が多く採用されてきた。この種のろ過装
置のエレメントにはステンレス製織金網、繊維質多孔
材、多孔質セラミックス、多孔質焼結金属、多孔質樹脂
など、さまざまなエレメントが使用されている。クーラ
ント液は、前述のエレメントを有するフィルタでろ過さ
れ、清浄液は再利用される。クーラント液中に存在する
不純物は、継続的なろ過を行う過程でエレメント表面、
内部に堆積し、ろ過流量の低下をきたす。この場合には
多孔質肉厚部材からなるフィルタエレメントは、内部に
蓄積した粒子を容易に洗浄・排出することが困難であり
エレメントは廃棄処分、又はフィルタ本体より抜き出し
た後、高圧洗浄、化学洗浄、超音波洗浄等の処理を経て
再生使用する。

【０００３】一方、薄肉、高強度な部材からなるフィル
タエレメントの場合は、エレメントろ過層内に粒子が溜
まる割合は少なく、主としてエレメントの表層に粒子が
捕捉されることが多い。従って、この種のフィルタエレ
メントを使用するフィルタにあっては、フィルタユニッ
トからエレメントを抜き出すことなく定期的にろ過方向
とは逆向きに洗浄エア又は洗浄液を流すことによりいわ
ゆる逆流洗浄を行い、エレメントを再生使用する方法が
とられている。

【０００４】フィルタエレメントを逆流洗浄再生使用す
る手段の一つとして、ろ過液を回収した後にフィルタの
内側から外側にエアを吹き付けてフィルタを逆流洗浄す
る方法が提案されている（特開２０００−３４２９１
２）。

【０００５】エアを用いた逆流洗浄の他の手段として、
小型のフィルタユニットにおいて処理液出口にエア逆圧
を掛け、エアのエネルギによりフィルタ内に残留する処
理液と共にエアを噴出させてフィルタの逆流洗浄を行う
方法がある。この方法では、表層部の付着物は剥離脱落
するが逆流洗浄液の量が少ない為、剥離し難い付着物の
場合はフィルタ表面の一部分からエアが抜ける現象（以
下「ブレイクスルー」という。）を生じ易く、均一な逆
流洗浄効果が得がたい。ブレイクスルーを繰り返し行う
逆流洗浄を続行すると、ブレイクスルー部以外のエレメ
ント表面は徐々に目詰まりが進行し、結果的にはろ過流
量の低下をきたし逆流洗浄周期の短縮やフィルタ寿命低
下に至る。そこで、前記逆流洗浄液の量を増す方法とし
てろ過済み切削液を貯める貯留タンクをろ過タンクの内
層に連通して設け、逆流洗浄時に圧縮空気を貯留タンク
に供給することにより、貯留タンクの切削液をろ過タン
クの内層に圧入させフィルタを洗浄する装置が提案され
ている（特開２０００−２３７９２９）。

【０００６】また、フィルタで再生された再生クーラン
トをマシン側へ圧送する圧送系統を利用して、マシンの
停止中に再生クーラントを前記フィルタに逆方向に通過
させフィルタを洗浄する方法が提案されている（特開２
００１−１０５２７７）。

【０００７】また、原水の圧力によりエゼクタで透過膜
一次側に負圧を発生させ、処理水を透過膜２次側より透
過膜一次側に逆流させ、透過膜一次側に付着した物質を
剥離させる水処理用ろ過装置が提案されている（特開平
６−２０５９４８）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】特開２０００−３４２
９１２に示されるエアによる逆流洗浄方法は、剥離性能
の高いスラッジでは効果が大きいが、液中の不純物が直
接フィルタエレメントに付着する場合には剥離効果は著
しく低下する。又、水抜き工程を含むので逆流洗浄サイ
クルタイムが長くバッチ処理となり、継続的な処理液供
給の為には大きな処理液リザーバタンクの設置又はフィ
ルタの並列設置が必要となる。

【０００９】エアを用いた逆流洗浄の他の手段として提
案されている特開２０００−２３７９２９では、貯留タ
ンクの切削液出口から貯留している切削液を圧縮空気に
より逆流させているが、一般に液体の流れに対して圧縮
空気の流速は遥かに早い為、貯留タンクの切削液が排出
される前に圧縮空気が先行してエレメントに到達し、前
述のブレイクスルー現象を生じる可能性が高い。

【００１０】再生クーラントをフィルタに逆方向に通過
させるフィルタを洗浄する方法（特開２００１−１０５
２７７）では、フィルタを洗浄するためにはマシンを停
止させねばならず、またクーラントを通過させるだけで
の洗浄では衝撃力がなくフィルタ表面の付着物を完全に
剥離させることは困難である。

【００１１】透過膜一次側に負圧を発生させ、処理水を
逆流させる方法（特開平６−２０５９４８）も、処理水
を逆流させるだけでの洗浄であり、衝撃力がなく透過膜
表面の付着物を完全に剥離させることは困難である。

【００１２】逆流洗浄手段としては、処理液を高圧ポン
プで逆流させる方法、旋回手段を設けたエレメントに対
してろ過方向と逆の方向から高圧ノズルによる洗浄方法
もあるが、いずれも大型装置に対して用いられる手段で
あり、洗浄液の最終処理を含め多大な費用と設置スペー
スを必要とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、クーラント液をフィルタエレメントによりろ過する
ろ過方法において、ろ過作用停止中にベルヌイの定理を
利用したバキュームジェネレータに圧縮空気を供給し、
バキュームジェネレータの吐出ポートからの圧縮空気と
管路等に残留しているクーラント液との混合流体を、ク
ーラント液のろ過時とは逆の方向にフィルタ本体のろ過
液出口及び逆洗ミスト入口兼用ポートに流入させ、フィ
ルタ本体に内蔵されたフィルタエレメントの内壁に衝突
させることによりフィルタエレメントの外壁に付着して
いる不純物を剥離する。次に連続して圧縮空気を供給す
ることによりバキュームジェネレータにより吸引管路を
経て吸引されたクリーンタンクからの清浄なクーラント
液と圧縮空気とのミスト状混合流体をフィルタ本体に逆
流させ、フィルタエレメントの内壁に衝突したミスト状
混合流体がフィルタエレメント外壁に付着している不純
物を剥離することによりフィルタエレメントを浄化する
ようにした。

【００１４】さらに、前記のフィルタエレメントの浄化
方法において、フィルタ本体の両端にろ過液出口及び逆
洗ミスト入口兼用ポートを設けるとともにバキュームジ
ェネレータ及び清浄クーラント液の吸引管路を２つ設
け、フィルタ本体の両端のポートに前記ミスト状混合流
体を逆流させフィルタエレメントを浄化するようにし
た。

【００１５】また、上記課題を解決するため、クーラン
ト液をフィルタエレメントによりろ過するろ過装置にお
いて、加工に供されたクーラント液を回収するダーティ
タンクと、ダーティタンクからフィルタ本体にクーラン
ト液を送り込むポンプと、フィルタエレメントを内蔵し
一次液入口ポート、ろ過液出口及び逆洗ミスト入口兼用
ポート、洗浄液出口ポートとを有するフィルタ本体と、
フィルタエレメントによりろ過されたクーラント液を滞
留させるクリーンタンクと、ろ過されたクーラント液を
クリーンタンクに導く管路と並列に配置された吸引管路
と、当該吸引管路に設けられたベルヌイの定理を利用し
たバキュームジェネレータと、バキュームジェネレータ
のクリーンタンク側ポートに負圧を発生させるためバキ
ュームジェネレータに接続された圧縮空気供給装置及び
フィルタ本体の洗浄液出口ポートに接続されフィルタエ
レメントから剥離された不純物を回収するスラッジ処理
装置とからフィルエレメント浄化装置を構成した。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例を図１、図
２及び図３に基づいて説明する。図１は本発明によるろ
過システムの回路図である。図１において、１は加工に
供されたクーラント液を回収するダーティタンク、２は
ろ過されたクーラント液を滞留させるクリーンタンクで
ある。３はダーティタンク１からクーラント液をフィル
タ本体５の一次液入口５ａに送り込むポンプである。４
はポンプ３から吐出されたクーラント液をフィルタ本体
５の一次液入口ポート５ａと、ダーティタンク１への帰
還管路６とに分岐切換する３ポート電磁切換弁である。
７は３ポート電磁切換弁４とフィルタ本体５との間の管
路８を流れるクーラント液の圧力を測定する圧力計であ
る。９はフィルタ本体５の洗浄液出口ポート５ｃからの
不純物を含んだ汚液をスラッジ処理装置１０へ導く管路
１１に設けられ、管路１１を開放又は閉鎖する２ポート
電磁切換弁である。１２はろ過液出口及び逆洗ミスト入
口兼用ポート５ｂから吐出されるろ過されたクーラント
液をクリーンタンク２へ導く管路１３に設けられ、管路
１３を開放又は閉鎖する２ポート電磁切換弁である。１
４はフィルタ本体５と２ポート電磁切換弁１２との間の
管路１３を流れるクーラント液の圧力を測定する圧力計
である。

【００１７】１５は圧縮空気供給装置で、圧縮空気を後
述のバキュームジェネレータ１６の圧縮空気供給ポート
１６ａに供給する。１７は圧縮空気の管路１８に設けら
れ管路１８を開放又は閉鎖する２ポート電磁切換弁であ
る。１９は管路１８のクーラント液がバキュームジェネ
レータ１６を経由して圧縮空気供給装置１５へ流入する
のを防止する逆止弁である。以下、圧縮空気供給装置１
５、２ポート電磁切換弁１７、逆止弁１９及び管路１８か
ら構成される回路を圧縮空気供給回路という。

【００１８】１６はバキュームジェネレータであって、
圧縮空気供給ポート１６ａと排気ポート１６ｃとの通路
にくびれた部分を設け、当該くびれた部分に吸気ポート
１６ｂを連通させたもので、圧縮空気供給ポート１６ａ
へ供給した圧縮空気が排気ポート１６ｃから高速で排気
するときに、吸気ポート１６ｂに接続された管路２０が
ベルヌイの定理により負圧になることを利用した真空圧
を発生させる装置である。管路２０に設けられた逆止弁
２１は圧縮空気がクリーンタンクに流入するのを防止す
るために取り付けられている。

【００１９】フィルタ本体５の構造を図２に示す。フィ
ルタ本体５はフィルタハウジング２２、フィルタエレメ
ント２３、ハウジングヘッド２４及びハウジングボトム
２５から構成されている。ハウジングヘッド２４には一
次液入口ポート５ａと、ろ過液出口及び逆洗ミスト入口
兼用ポート５ｂが設けられており、ハウジングボトム２
５には洗浄液出口ポート５ｃが設けられている。ハウジ
ングヘッド２４に設けられたろ過液出口・逆洗ミスト入
口兼用ポート５ｂはフィルタエレメント２３の内壁に通
じている。一次液入口ポート５ａ及び洗浄液出口ポート
５ｃは相互に連通するとともにフィルタエレメント２３
の外壁に通じている。

【００２０】次に本発明によるクーラント液のろ過作用
及び逆流洗浄によるフィルタエレメント２３の浄化作用
について説明する。まず、クーラント液のろ過作用につ
いて説明する。クーラント液をろ過するときは、図１に
おいて３ポート電磁切換弁４が励磁されポンプ３から吐
出されたクーラント液をフィルタ本体５の一次液入口ポ
ート５ａに導く。洗浄液出口側の２ポート電磁切換弁９
は閉弁し、ろ過液出口側の２ポート電磁切換弁１２は開
弁している。圧縮空気供給回路の２ポート電磁切換弁１
７は閉弁し、圧縮空気は管路１８には流入しない。

【００２１】フィルタ本体５の一次液入口ポート５ａに
流入したクーラント液はフィルタエレメント２３を通過
した後、ろ過液出口及び逆洗ミスト入口兼用ポート５ｂ
から流出し、管路１３を経てクリーンタンク２に貯留さ
れる。クーラント液がフィルタエレメント２３を通過す
る際、クーラント液に含まれる不純物がフィルタエレメ
ント２３の外壁に付着し、ろ過液出口及び逆洗ミスト入
口兼用ポート５ｂから清浄なクーラント液が流出する。

【００２２】次に逆流洗浄によるフィルタエレメント２
３の浄化作用について説明する。フィルタエレメント２
３を浄化するときは、図１において３ポート電磁切換弁
４は消磁されポートが切り換わり、フィルタ本体５の一
次液入口ポート５ａはブロックされ、ポンプ３から吐出
されたクーラント液は管路６を経てダーティタンク１に
戻り、ろ過作用は停止する。洗浄液出口側の２ポート電
磁切換弁９は開弁し、ろ過液出口側の２ポート電磁切換
弁１２は閉弁している。

【００２３】次に、圧縮空気供給回路にある２ポート電
磁切換弁１７を開弁すると、圧縮空気供給装置１５から
の圧縮空気がバキュームジェネレータ１６を経由してフ
ィルタ本体５のろ過液出口・逆洗ミスト入口兼用ポート
５ｂにろ過作用時とは逆方向に高速で流入する。フィル
タ本体５のろ過液出口・逆洗ミスト入口兼用ポート５ｂ
に流入した圧縮空気は管路及びフィルタ本体５内に残留
していたクーラント液とともにフィルタエレメント２３
の内壁に高速で衝突し、フィルタエレメント２３の外壁
に付着している不純物を剥離する。

【００２４】さらに、圧縮空気がバキュームジェネレー
タ１６に高速で流入し続けるとバキュームジェネレータ
１６の真空圧発生作用により管路２０が負圧となり、ク
リーンタンク２からろ過されたクーラント液が吸引され
る。吸引された清浄なクーラント液は圧縮空気と混合
し、ミスト状となってフィルタ本体５のろ過液出口・逆
洗ミスト入口兼用ポート５ｂに高速で流入する。ろ過液
出口・逆洗ミスト入口兼用ポート５ｂに流入した圧縮空
気と清浄なクーラント液のミスト状の混合流体は高速で
フィルタエレメント２３の内壁に衝突しフィルタエレメ
ント２３の外壁に付着している不純物を剥離することに
より、フィルタエレメント２３の浄化作用を行う。

【００２５】フィルタエレメント２３の外壁から剥離さ
れた不純物はフィルタ本体５の洗浄液出口ポート５ｃか
ら２ポート電磁切換弁９、管路１１を経てスラッジ処理
装置１０へ排出される。

【００２６】クーラント液のろ過作用及びフィルタエレ
メント２３の浄化作用の動作切換は図３に示すタイムチ
ャートに従って行う。すなわち、起動指令によりポンプ
３が作動し、３ポート電磁切換弁４が励磁され、ろ過動
作が始まる。このとき、２ポート電磁切換弁９は閉弁さ
れ、２ポート電磁切換弁１２は開弁され、２ポート電磁
切換弁１７は閉弁されている。所定のろ過動作時間Ｔ１
経過後、３ポート電磁切換弁４が消磁されるとともに、
２ポート電磁切換弁９が開弁され、２ポート電磁切換弁
１２が閉弁された後、切換時間Ｔ２をおいて２ポート電
磁切換弁１７が開弁され、圧縮空気が管路１８に流入
し、逆流洗浄によるフィルタエレメント２３の浄化動作
が始まる。

【００２７】所定の圧縮空気供給時間Ｔ３経過後、再び
ろ過動作に切り換わる。このようにろ過動作と逆流洗浄
による浄化動作を繰り返すことにより、フィルタエレメ
ント２３の目詰まりのない長期間のろ過作用を得ること
ができる。

【００２８】あらかじめ、実験によりフィルタエレメン
ト２３の目詰まり状態と図１における管路８及び１３に
接続された圧力計７及び１４の差圧との関係を求め、逆
流洗浄によるフィルタエレメント２３の洗浄が必要にな
る差圧に達すると、ろ過動作から逆流洗浄による浄化動
作に切り換えるようにすることもできる。さらに、圧力
計７及び１３の代わりに管路８と管路１３との間に接点
付差圧計（図示せず）を接続することにより、差圧が所
定値に達すると信号を発し、自動的にろ過動作から逆流
洗浄による浄化動作に切り換えることもできる。

【００２９】次に本発明の第２の実施例について、図４
及び図５に基づいて説明する。図４は第２の実施例にお
けるろ過システムの回路図を示し、図５に第２の実施例
におけるフィルタ本体１０５の構造を示す。図５に示す
ようにフィルタ本体１０５の両端にろ過液出口及び逆洗
ミスト入口兼用ポート１０５ｂ１及び１０５ｂ２を設け
るとともに、図４のろ過システムの回路図に示すよう
に、それぞれのろ過液出口及び逆洗ミスト入口兼用ポー
ト１０５ｂ１及び１０５ｂ２に前記バキュームジェネレ
ータ１６を２個接続したものである。クーラント液のろ
過作用及びフィルタエレメント１２３の逆流洗浄による
浄化作用は第１の実施例と同様である。

【００３０】次に本発明の第３の実施例について図６及
び図７に基づいて説明する。図６は第３の実施例による
ろ過システムの回路図である。本実施例は第１の実施例
におけるろ過システム回路図の管路２０に小型ポンプ２
６及び３ポート電磁切換弁２７を付加したものである。
クーラント液のろ過時は、３ポート電磁切換弁２７は消
磁され、小型ポンプ２６から吐出されるクーラント液は
管路２８を経てクリーンタンク２へ戻る。逆流洗浄によ
るフィルタエレメント２３の浄化時は３ポート電磁切換
弁２７が励磁され、小型ポンプ２６によりバキュームジ
ェネレータ１６の吸気ポート１６ｂに清浄なクーラント
液を供給することにより、クリーンタンク２とバキュー
ムジェネレータ１６との距離が大きいときでも、安定し
たバキュームジェネレータ１６の負圧発生機能による吸
引動作が得られる。なお、小型ポンプ２６の吐出能力は
クリーンタンク２からバキュームジェネレータ１６へク
ーラント液を供給できる能力があれば十分である。図７
は第３の実施例によるクーラント液のろ過作用及びフィ
ルタエレメント２３の浄化作用の動作切換を示すタイム
チャートである。

【００３１】図８に簡易の逆流洗浄によるフィルタエレ
メントの浄化装置を示す。図８において、一次液入口２
０１ａへ流入したクーラント液はフィルタ本体２０１の
フィルタエレメント２０２でろ過された後シリンダ２０
３を通過して二次液出口２０１ｂからクリーンタンク
(図示せず)に貯留される。このとき、洗浄液出口２０１
ｃは閉止されている。

【００３２】逆流洗浄によるフィルタエレメント２０２
の浄化時は、一次液入口２０１ａ及び二次液出口２０１
ｂは共に閉止されて、洗浄液出口２０１ｃは開口されて
いる。圧縮空気入口２０４から供給された圧縮空気によ
りスプリング２０６に抗してピストン２０５が押圧さ
れ、シリンダ２０３内に残存した清浄なクーラント液を
高速で吐出し、フィルタエレメント２０２の内壁に衝突
し外壁に付着した不純物を剥離することによりフィルタ
エレメント２０２の浄化作用を行う。

【００３３】

【発明の効果】以上、第１の実施例、第２の実施例及び
第３の実施例で説明したように、本発明によればろ過さ
れた清浄なクーラント液と圧縮空気とのミスト状混合流
体をフィルタエレメントに高速で衝突させ洗浄するた
め、フィルタエレメントの交換が不要で、しかもフィル
タエレメントの全面を均一に洗浄することができる。

【００３４】さらに、圧縮空気に比較して液滴やミスト
はフィルタエレメントを通過する抵抗が大きく、局部的
なブレイクスルー現象を引き起こす確率は大幅に減少す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施例によるろ過システム回路図

【図２】 フィルタ本体５の構造図

【図３】 第１の実施例によるろ過作用及びフィルタエ
レメントの浄化作用を示すタイムチャート

【図４】 第２の実施例によるろ過システムの回路図

【図５】 第２の実施例によるフィルタ本体構造図

【図６】 第３の実施例によるろ過システム回路図

【図７】 第３の実施例によるろ過作用及びフィルタエ
レメントの浄化作用を示すタイムチャート

【図８】 簡易の逆流洗浄によるフィルタエレメントの
浄化装置

【符号の説明】

１ ダーティタンク ２ クリーンタンク ３ ポンプ ５ フィルタ本体 １６ バキュームジェネレータ ２３ フィルタエレメント

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 29/38 ５２０Ｃ ５４０

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クーラント液をフィルタエレメントによ
   りろ過するろ過方法において、ろ過作用停止中にベルヌ
   イの定理を利用したバキュームジェネレータに圧縮空気
   を供給し、バキュームジェネレータの吐出ポートからの
   圧縮空気と管路等に残留しているクーラント液との混合
   流体を、クーラント液のろ過時とは逆の方向にフィルタ
   本体のろ過液出口及び逆洗ミスト入口兼用ポートに逆流
   させ、フィルタ本体に内蔵されたフィルタエレメントの
   内壁に衝突させることによりフィルタエレメントの外壁
   に付着している不純物を剥離する。次に連続して圧縮空
   気を供給することによりバキュームジェネレータにより
   吸引管路を経て吸引されたクリーンタンクからの清浄な
   クーラント液と圧縮空気とのミスト状混合流体をフィル
   タ本体に逆流させ、フィルタエレメントの内壁に衝突し
   たミスト状混合流体がフィルタエレメント外壁に付着し
   ている不純物を剥離することによりフィルタエレメント
   を浄化するようにしたことを特徴とするフィルタエレメ
   ント浄化方法。
2. 【請求項２】 フィルタ本体の両端にろ過液出口及び逆
   洗ミスト入口兼用ポートを設けるとともにバキュームジ
   ェネレータ及び清浄クーラント液の吸引管路を２つ設
   け、フィルタ本体の両端のポートに前記ミスト状混合流
   体を逆流させフィルタエレメントを浄化するようにした
   ことを特徴とする請求項第１項記載のフィルタエレメン
   ト浄化方法。
3. 【請求項３】 クーラント液をフィルタエレメントによ
   りろ過するろ過装置において、加工に供されたクーラン
   ト液を回収するダーティタンクと、ダーティタンクから
   フィルタ本体にクーラント液を送り込むポンプと、フィ
   ルタエレメントを内蔵し、一次液入口ポート、ろ過液出
   口及び逆洗ミスト入口兼用ポート、洗浄液出口ポートと
   を有するフィルタ本体と、フィルタエレメントによりろ
   過されたクーラント液を滞留させるクリーンタンクと、
   ろ過されたクーラント液をクリーンタンクに導く管路と
   並列に配置された吸引管路と、当該吸引管路に設けられ
   ベルヌイの定理を利用したバキュームジェネレータと、
   バキュームジェネレータのクリーンタンク側ポートに負
   圧を発生させるためバキュームジェネレータに接続され
   た圧縮空気供給装置及びフィルタ本体の洗浄液出口ポー
   トに接続されフィルタエレメントから剥離された不純物
   を回収するスラッジ処理装置とから構成したことを特徴
   とするフィルエレメント浄化装置。