JP2004298861A - 微細泡発生器と、それを用いた濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダーティー液中の１０μｍ以下の微粒子をフィルター等の廃棄物である消耗品を使用することなく、しかも少ないエネルギーで微粒子を濾過することのできる濾過装置を提供する。
【解決手段】 微細泡発生器１は、第１の内周面１ａと、第２の内周面１ｂと、吸気孔３とを備えている。１Ｍｐａ以下の低圧で微細泡発生器１にダーティー液Ａを供給すると、吸気孔３は大気中の空気を流入口Ｃから引き込む。この引き込まれた空気とダーティー液Ａは混合されることになり、微細泡を発生させる。この微細泡の表面に、従来の技術では捕捉できなかった１０μｍ以下５μｍ程度迄の微粒子を付着させることにより、ダーティー液を濾過する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、切削液、研削液などの液中の微粒子を濾過する微細泡発生器と、それを用いた濾過装置に関する。

精密研削、又は精密切削加工等においては、高品質な加工が要求されており、加工時のクーラントに微粒子等が混入していると被加工物の表面を傷つけることになり、製品の品質を落とすことになる。特に、研削加工のように加工精度、細かい面粗度が要求される機械加工ではこの要求が強い。このためダーティー液中に含まれている粒径１０μｍ以下の微粒子を濾過することが要望されている。この濾過をフィルターで行うことはできるが、維持費の増大、フィルターの処理等コスト、環境保全の観点から問題がある。また、クーラントが長期間使用されるとクーラントが腐敗し、クリーン度が低下することも問題となっている。

本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、その目的は、ダーティー液中の１０μｍ以下の微粒子を濾過できる微細泡発生器と微粒子濾過装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ダーティー液を低圧で処理することにより、エネルギー消費を少なくしてダーティー液中の微粒子を分離できる微細泡発生器と濾過装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、産業廃棄物を生み出すことなくダーティー液中の微粒子を濾過できる微細泡発生器と濾過装置を提供することにある。

本発明の微細泡発生器は、低圧でダーティー液を第１の内周面から第２の内周面に向かって供給すると、第２の内周面の角隅部に設けた吸気孔より空気を引き込み微細泡を発生する。本発明の微粒子濾過装置は、前記微細泡発生器から噴射して、ダーティー液中の微粒子を分離するための泡放出管と、泡放出管から吐出された微細泡に微粒子を付着させて微粒子を分離するための泡沫分離タンクとから構成する。

さらに本発明では、サイクロン型分離器の入口ノズルとダーティー液供給ポンプとの間に前記微細泡発生器を配置し、前記吸気孔から吸い込まれた空気によって形成される微細泡を、サイクロン型分離器の液排出管からタンク内に吐出される液中に混入させるようにした濾過装置が提供される。

本発明の微細泡発生器と濾過装置によれば、液中の極めて微細な異物を分離のための特殊な素材、フィルター等を使うこともなく、しかも新たな廃棄物を発生することもなく効率的に濾過できる。また、ダーティー液中に微細泡が多量に混入することによって液の腐敗が抑制され、液のクリーン度を保つことができる。

［微細泡発生器］
次に、本発明の実施の形態を説明する。図１及び図２は、本発明の微細泡発生器の実施の形態を示す断面図である。微細泡発生器１は、工作機械に設置された一次処理装置（図示せず）等で濾過されたダーティー液Ａを空気と共に噴射して微細泡Ｂを発生するものである。ダーティー液Ａを加圧して供給するための貫通孔であるダーティー液供給孔と、第１の内周面１ａと、第２の内周面１ｂとは、互いに同軸に配置されている。

第１の内周面１ａと第２の内周面１ｂとの間に段差１ｃが形成されている。段差１ｃの近傍、すなわち第２の内周面１ｂの角隅部２の全周の１ヶ所には、貫通孔である本例では一つの吸気孔３が配置されている。吸気孔３の中心軸線Ｘは、微細泡発生器１の中心軸線４と交差している。吸気孔３の流入口Ｃは微細泡発生器１の外周面に開口し、大気（空気）を吸い込むことができるようになっている。

［微細泡発生器の適用例１］
図３は、本発明の微細泡発生器を工作機械のクーラントの濾過装置に適用したときの第１の実施の形態であり、その外観を示す外観図である。図４は図３の断面図、図５は図４中にＦ５で示す部位の断面図である。濾過装置５は、概略すると微細泡発生器１、泡沫分離タンク６、ポンプ７等から構成されている。

微細泡発生器１は、第１の内周面１ａを有する第１流通部２１と、第２の内周面１ｂを有する第２流通部２２とを有している。第２流通部２２は、ダーティー液が流れる方向に関して第１流通部２１よりも下流側に位置している。第２流通部２２の内径は第１流通部２１の内径よりも大きく、第１流通部２１と第２流通部２２との間に段差１ｃが形成されている。吸気孔３は、段差１ｃの近傍の角隅部２に開口している。

ダーティー液Ａは１Ｍｐａ以下の低圧で微細泡発生器１に供給され、この微細泡発生器１は、ダーティー液の噴射と同時に角隅部２に生じる負圧により、空気を引き込み微細な泡を作る。微細泡発生器１の第２の内周面１ｂの下流側に泡放出管８が連結されている。従って、微細泡発生器１により発生した微細泡は、泡放出管８の下端から放出される。

この微細泡は、例えば１０μｍ以下の粒径の微粒子を付着して泡沫分離タンク６に放出される。泡沫分離タンク６に放出された微細泡は、微粒子を付着させてクーラントの液面上に浮遊する。

クーラントの上層水は、堰である下部隔壁９をオーバーフローして隣室の隔壁室１０に流れる。この下部隔壁９と平行に上部隔壁１１が泡沫分離タンク６に配置されている。下部隔壁９は微細泡が隔壁室１０へ直接的に流れるのを防いでいる。隔壁室１０の上部には、樋１２が配置されている。樋１２は、微細泡をダーティータンク（図示せず）に流すためのものであり、泡沫分離タンク６の側壁に設けられた開口１３から外部に排出される。この結果、この微細泡の表面に従来の技術では捕捉できなかった１０μｍ以下５μｍ程度迄の微粒子を付着させてダーティー液を濾過することができる。

上部隔壁１１の下部は解放されており、クリーン室１４に連通している。従って、クリーン室１４に流入するクーラントは、泡沫分離タンク６の下部で異物を沈殿させた上層のクーラントで、かつ微粒子が混入していないものである。クリーン室１４の下部は、隔壁１５によりコの字型に仕切られたクリーン液取出室１６が形成されている。隔壁１５の上部は水位より低く設定されているので、クリーン室１４の清浄に浄化された上層水であるクーラントのみがポンプ７により汲み出される。ポンプ７により汲み出されたクーラントは、その吐出口１７から工作機械（図示せず）に送られて再びクーラントとして使用される。

［微細泡発生器の適用例２］
図６〜図８は本発明の第２の実施の形態の濾過装置３０を示している。この濾過装置３０は、前記第１の実施の形態の濾過装置５にサイクロン型分離器３１を追加したものである。泡沫分離タンク６やポンプ７等は、第１の実施の形態の濾過装置５と同様に構成されている。

サイクロン型分離器３１は、周知のサイクロンの原理により、入口ノズル３２から導入されたダーティー液Ａを円筒壁３３から円錐壁３４に向かって旋回流を生じさせる。旋回するダーティー液Ａは円錐壁３４の下端付近で上昇渦流に転じて液排出管３５から出てゆくとともに、ダーティー液中の被除去物がスラッジ取出口３６から落下する。入口ノズル３２に連通する流入管４０にダーティー液供給ポンプ４１が接続され、ダーティー液Ａをサイクロン型分離器３１に送るようになっている。

スラッジ取出口３６の下方には、必要に応じてスラッジ回収手段４２（図７に示す）が設けられるが、場合によっては、スラッジ取出口３６から落下する被除去物をダーティー槽４３に戻すようにしてもよい。

サイクロン型分離器３１の入口ノズル３２の上流側、すなわち入口ノズル３２とダーティー液供給ポンプ４１との間に、第１の実施の形態と同様の微細泡発生器１を構成する吸気孔３が形成されている。この吸気孔３から第２流通部２２内に空気を吸い込むことにより、多数の微細泡がダーティー液に混入するとともに、このダーティー液Ａがサイクロン型分離器３１の入口ノズル３２から円筒壁３３の内部に供給される。

吸気孔３から吸い込まれた空気によって形成される微細泡が角隅部２にてダーティー液Ａと混合し、さらにサイクロン型分離器３１の内部においてダーティー液Ａが旋回することに伴い、微細泡がダーティー液Ａと十分に混ざり合う。

この濾過装置３０では、ダーティー液がサイクロン型分離器３１に導入されることによって液中の比較的大きな被除去物（例えば１０μｍ以上）がサイクロン型分離器３１によって除去される。そののち、微細泡が十分に混ざった液がサイクロン型分離器３１の液排出管３１から出て泡沫分離タンク６に吐出される。泡沫分離タンク６では、液中の微粒子が微細泡に付着して浮き上がり、樋１２からオーバーフローして排出される。このため、サイクロン型分離器３１では除去しきれなかった微細な粒子（例えば１０μｍ未満）も十分除去することができる。

この濾過装置３０によれば、微細泡発生器１とサイクロン型分離器３１と泡沫分離タンク６とを組合わせたことにより、ダーティー液に含まれるきわめて微小な粒子から比較的大きな被除去物に至るまで、短時間に効果的に除去することができる。また、濾過された液中に微細泡（空気）が十分に取り込まれることにより、嫌気性バクテリアの繁殖が抑制される。このため、クーラントのように腐敗しやすい液の腐敗が抑制され、液のクリーン度を保つことができる。

しかもこの濾過装置３０は、サイクロン型分離器３１に微細泡発生器１を組合わせているため、ダーティー液供給ポンプ４１からサイクロン型分離器３１に送られるダーティー液の流れをそのまま利用して、微細泡発生器１の吸気孔３から空気を自動的に吸引し、微細泡を発生させることができる。

すなわちサイクロン型分離器３１に使われるポンプ４１をそのまま利用して自動的に微細泡を形成できるので、わざわざ微細泡発生器１のためのポンプを用意する必要がなく、省設備、省エネルギー化に貢献できるという利点がある。

また、従来のサイクロン型分離器では、クーラントの種類によってはサイクロン型分離器の液排出管から排出される液面に比較的大きな泡（粗大泡）が大量に発生し、この粗大泡が槽の外部に溢れ出るという問題を生じることがあった。

しかしながらこの第２の実施の形態の濾過装置３０によれば、微細泡発生器１によってサイクロン型分離器３１内に前記微細泡を送り込むことにより、サイクロン型分離器３１からタンク６内に排出される液に粗大泡が発生することが抑制され、粗大泡がタンク６等から溢れ出るという問題を解決できることが判った。この点でも第２の実施の形態の濾過装置３０はきわめて優れている。

本発明の微細泡発生器の実施の形態を示す断面図。 図１に示された微細泡発生器が微細泡を発生する状態を模式的に示す断面図。 図１に示された微細泡発生器を工作機械のクーラント濾過装置に適用した第１の実施の形態を示す斜視図。 図３に示された濾過装置の縦断面図。 図４中のＦ５で示す部位を拡大して示す断面図。 本発明の第２の実施の形態を示す濾過装置の斜視図。 図６に示された濾過装置の縦断面図。 図７中のＦ８で示す部位を拡大して示す断面図。

符号の説明

１ａ…第１の内周面
１ｂ…第２の内周面
１ｃ…段差
１…微細泡発生器
２…角隅部
３…吸気孔
５…濾過装置
６…泡沫分離タンク
２１…第１流通部
２２…第２流通部
３０…濾過装置
３１…サイクロン型分離器
３２…入口ノズル
３５…液排出管
４１…ダーティー液供給ポンプ

Claims (3)

1. 中空管の内部に連通する第１および第２の内周面を有し、同軸で二つの貫通孔のこの内周面の間にできる段差の角隅部に吸気孔を設け、前記中空管に１Ｍｐａ以下の低圧の液を供給すると前記角隅部が負圧となり、前記液と空気が混ざり合って微細泡が発生することを特徴とする微細泡発生器。
2. 請求項１に記載の微細泡発生器からダーティー液を噴射してダーティー液中の微粒子を分離するための泡放出管と、この泡放出管から吐出された微細泡に微粒子を付着させて微粒子を分離するための泡沫分離タンクとを有することを特徴とする微粒子濾過装置。
3. ダーティー液中の被除去物を除去するサイクロン型分離器と、
   前記サイクロン型分離器の液排出管から吐出される液を収容するタンクと、
   前記サイクロン型分離器の入口ノズルとダーティー液供給ポンプとの間に設けた微細泡発生器とを有し、
   前記微細泡発生器は、
   第１の内周面を有する第１流通部と、
   前記第１流通部の下流側に形成されかつ前記第１流通部よりも流路断面積が大きく前記第１流通部との間に段差部を形成する第２の内周面を有する第２流通部と、
   前記段差部の第２流通部側に開口し該第２流通部に空気を吸い込む吸気孔とを具備し、
   前記吸気孔から吸い込まれた空気による微細泡を、前記サイクロン型分離器を経て前記液排出管から前記タンク内に吐出される液中に混入させることを特徴とする濾過装置。

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