JP2007090202A - ろ過装置およびろ過方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回収離型剤中の酸化スケール分離に好適なろ過装置およびろ過方法を提供する。
【解決手段】容器１内に不純物をろ過するフィルタ３を配置し、フィルタ３で区画される一方の室に入口配管４を介して不純物を含む原液を供給し、フィルタ３で区画される他方の室から出口配管５を介してフィルタ３で不純物をろ過した液を排出するろ過装置において、容器１内の液を流動させる流動手段７を設けるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体中の不純物を捕集して液体を浄化するろ過装置およびろ過方法に関し、特に、黒鉛粉等の潤滑剤を分散させた水溶液または油性液からなる熱間・温間鍛造用の離型剤の回収および再生に好適なろ過装置およびろ過方法に関するものである。

鍛造装置から回収した離型剤中には、鋼塊から剥がれ落ちた酸化鉄の皮膜（スケール）や熱間鍛造装置から漏れた作動油といった不純物が混入しており、これらの酸化スケールや油分を除去することにより、離型剤として再使用可能とする熱間鍛造用離型剤の再使用方法が提案されている（特許文献１参照）。

これは、回収した離型剤を攪拌しながらマグネットセパレータに供給して、回収離型剤中の酸化スケールを磁力によって吸着することで除去するようにしている。
国際公開ＷＯ００／０３８２０公報

しかしながら、上記従来例のように、必要に応じてタンク内の回収液の一部をポンプによりマグネットセパレータに供給して回収液に含まれる酸化スケールを分離し、酸化スケール分離済みの回収液は再び回収タンクに戻される方法では、回収タンク内の回収液中の酸化スケール成分を徐々にしか低減させることができない不具合がある。また、離型剤の噴射口にスプレーノズルを用いる際、噴射口孔り大きい不純物（ゴミ、潤滑剤の燃えカス等）も除去する必要がある。

これを解消するために、フィルタを備えるろ過装置に回収液を供給してフィルタにより回収液中の酸化スケールを分離する方法も考えられるが、離型剤は黒鉛等を主成分とする微粒子の潤滑剤を分散させた水溶液で構成されているため、その流動状態が停止すると黒鉛等の潤滑剤成分と酸化スケールとが混ざり合った状態で沈殿を開始し、その沈殿物は、不純物を除去することを困難とするだけでなく、フィルタを目詰まりさせたり、ろ過容器内に泥状に固まる不具合が予想される。この不具合は、必要に応じて使用されるろ過装置では頻繁に発生し、常時使用しているろ過装置でも、不純物除去が進むにつれ、フィルタの一部が目詰まりし始め、目詰まりした部位に発生する。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、回収離型剤中の酸化スケール分離に好適なろ過装置およびろ過方法を提供することを目的とする。

本発明は、容器内に不純物をろ過するフィルタを配置し、フィルタで区画される一方の室に入口配管を介して不純物を含む原液を供給し、フィルタで区画される他方の室から出口配管を介してフィルタで不純物をろ過した液を排出するろ過装置において、容器内の液を流動させる流動手段を設けるようにした。

したがって、本発明では、容器内で流動手段により液を流動させながらフィルタによりろ過するため、液に含まれる微粒子の容器内への沈殿を抑制でき、不必要にフィルタを目詰まりさせることなくフィルタ全面を使用でき、ろ過容器内に泥状に固まる不具合を解消できる。

以下、本発明のろ過装置およびろ過方法の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。

図１、２は、本発明を適用したろ過装置の第１実施例を示す横断面図および縦断面図、図３はろ過装置を適用するろ過システムの概略図、図４はろ過装置の第２実施例を示す断面図、図５はろ過装置の第３実施例の概略図、図６はろ過装置の第４実施例の概略図である。

図１、２において、第１実施例のろ過装置は、円筒状の容器を構成するドラム１と、ドラム１内を仕切る仕切り壁２に取付けられてドラム１内を２つの室に仕切る筒状のフィルタ３と、フィルタ３に仕切られた一方の室にドラム１底部から不純物を含んだろ過前の液体を供給する入口配管４と、フィルタ３に仕切られた他方の室を構成するドラム１の他方の底部からフィルタ３ろ過後の液体を排出する出口配管５と、ドラム１を回転自在に支持する回転支持装置６と、回転可能となったドラム１を回転駆動する回転駆動装置７と、を備える。

前記ドラム１は、円筒板１Ａと底板１Ｂとが一体に形成された有底円筒状に形成された本体部分と、本体部分の開口を閉じるようにボルト等の固定手段１Ｄにより固定された蓋１Ｃとにより、円筒状の容器を構成している。前記蓋１Ｃは、円筒板の開口に固定したフランジに固定手段１Ｄを介して固定されるよう構成され、固定手段１Ｄを外すことにより本体部分から離脱可能であり、開口状態では、本体部分の内部のフィルタ３等の清掃や取外しが可能となる。底板１Ｂの中央には入口配管４が開口し、蓋１Ｃの中央には出口配管５が開口している。また、底板１Ｂには円筒板に跨って排出管１Ｅが接続されており、ドラム１の回転位置を調整して排出管１Ｅをドラム１容器の最下位置に位置させた状態で排出管１Ｅを開口させることにより、ドラム１容器内の内容物を排出可能としている。

前記ドラム１の円筒板１Ａの外周には、一対のレール６Ａが周状に固定され、一対のレール６Ａは回転支持装置６のローラ６Ｂにより回転可能に支持されている。円筒板１Ａの外周には、また、リング歯車７Ａが周状に固定され、回転駆動装置７のピニオン７Ｂに噛合うことによりドラム１は回転駆動されるよう構成している。ドラム１の円筒板１Ａの内壁には、リング状の仕切り壁２が固定され、仕切り壁２の内周には有底円筒状のフィルタ３の開口端に固定のフランジをボルト等の固定手段により固定して備える。

前記フィルタ３は、有底円筒状にフィルタ面を備える。フィルタ面を構成するメッシュの大きさは、離型剤に分散された黒鉛等の微粒子の通過を許容する一方は、鋼塊から剥がれ落ちた前記黒鉛より粒子が大きい酸化鉄の皮膜（酸化スケール）等の不純物の通過を阻止する大きさに設定している。離型剤の噴射口にスプレーノズルを用いる場合には、噴射口孔より小さいものを選定する。

前記入口配管４および出口配管５は、ドラム１と共に回転可能な部分と、回転しない供給管および排出管と、の間をロータリジョイント４Ａ、５Ａを介して接続することにより、両者の相対回転を許容するよう構成している。

前記回転支持装置６は、基礎に配置した転動可能な複数対のローラ６Ｂを備え、ローラ６Ｂを前記ドラム１の夫々のレール６Ａに対して、複数箇所（図では、２箇所）で転動可能に接触させて、ドラム１をその場で回転可能に支持している。したがって、前記回転駆動装置７によりドラム１を回転駆動すると、ドラム１はローラ６Ｂにレール６Ａを接触させた状態で回転される。

以上の構成のろ過装置の動作について以下に説明する。

図３は本実施形態のろ過装置が適用される離型剤の再生システムを示し、鍛造装置から排出された不純物を含む離型剤を貯留する回収タンク１０と、不純物を分離した離型剤を再使用するために貯留する再使用液供給タンク１１と、を備え、本実施形態のろ過装置は回収タンク１０に貯留する離型剤から不純物を分離して再使用液供給タンク１１に供給する過程で使用される。夫々のタンク１０、１１には攪拌装置１０Ａ、１１Ａが設置され、離型剤に分散されている微粒子からなる潤滑剤が沈殿しないように常時攪拌されている。

前記ろ過装置を作動させる場合には、回収タンク１０に貯留している離型剤をポンプ１０Ｂにより汲み上げてろ過装置の入口配管４に供給し、ろ過装置のドラム１内に導入する。同時に回転駆動装置７を作動させてドラム１を回転駆動する。

ドラム１内に導入された離型剤は、分散された微粉末からなる潤滑剤と酸化スケール等の不純物を分散して含むものであり、フィルタ３を通過する際に、分散された微粉末からなる潤滑剤はフィルタ３のメッシュを通過可能であるが、酸化スケール等の粒子径が大きい不純物はフィルタ３のメッシュ通過が阻止され、フィルタ３の片側に付着したり、離型剤中に再び分散されたりする。フィルタ３を通過した不純物が分離された離型剤は出口から再使用液供給タンク１１に供給される。

ドラム１と一体となったフィルタ３は、回転駆動装置７によりドラム１と共に回転されているため、離型剤の液面内に位置する時と液面外に位置する時とが交互に繰返され、通過する離型剤に対するフィルタ３作用面を順次新しくする。このため、離型剤に対する不純物分離機能をフィルタ３全面で発揮させることができる。

また、ドラム１は回転駆動装置７により回転されているため、図２に示すように、その円筒状の内壁面が一方では上昇し、他方では下降する。このため、ドラム１内の離型剤はドラム１内壁面の回転による移動に対して、壁面と接触する外周部分は壁面と同じ速い速度で移動し、壁面から離れるに連れて壁面からの引き摺り力が減少してその移動速度が遅くなる。また、壁面に引き摺られて移動している外周部の液においても、壁面が離型剤の液面より高くなる側では、壁面から離脱されて液面表面を壁面から離れる方向（ドラム中央側）に向かって流れ、また、壁面が離型剤の液面より低くなる側では、離型剤を液面下方に引込み、液面表面を（ドラム中央側から）壁面側に引寄せる方向に向かって流れる。ドラム１の底面や蓋内面においても、同様の作用が生じている。

同時に、ドラム１と共に回転するフィルタ３の表面においても、ドラム１内面と同様に、フィルタ３の表面と接触する部分はフィルタ面と同じ速い速度で移動し、フィルタ面から離れるに連れてフィルタ面からの引き摺り力が減少してその移動速度が遅くなる。また、フィルタ面に引き摺られて移動している離型剤においても、フィルタ面が離型剤の液面より高くなる側では、フィルタ面から離脱されて液面表面をフィルタ面から離れる方向に向かって流れ、また、フィルタ面が離型剤の液面より低くなる側では、離型剤を液面下方に引込み、液面表面をフィルタ面に引寄せる方向に向かって流れる。フィルタ３の底面においても、同様の作用が生じている。

以上の作用により、ドラム１内のフィルタ３通過前および通過後のいずれの室の離型剤においても、ドラム１壁面とフィルタ３表面との接触による循環流が発生する。このため、離型剤に分散させている微粉末の潤滑剤が、ドラム１内で離型剤が静止されることにより生ずる沈殿を防止できる。

離型剤に対する不純物の分離作業が必要量だけ終了した場合には、ポンプ１０Ｂを停止させて回収タンク１０からの離型剤供給を停止させる。しかしながら、ろ過装置内には既に供給された離型剤が存在するため、回転駆動装置７を停止させず、ドラム１の回転は継続される。このため、ろ過装置を使用していない時においても、ドラム１内の離型剤に含まれる微粒子からなる潤滑材が沈殿することを防止することができる。

ろ過作動が長期間において見込まれない場合や予め設定した所定量のろ過作動を行った後には、ドラム１内清掃およびフィルタ３再生が実施される。この場合には、ドラム１を所定角度に停止させて、ドラム１内の離型剤をタンク１２にドレーン口１Ｅから排出させてからドレーン口１Ｅを閉じ、回転駆動装置７によりドラム１を回転させ、洗浄液、例えば、洗浄水タンク１３からの洗浄水をバルブ１４を切換えて出口配管５から所定量だけドラム１内に導入する。ドラム１から入口配管４への洗浄水の排出を停止させた状態で、所定時間ドラム１を回転させる。ドラム１内では、洗浄水によりドラム１内壁面に付着した離型剤および不純物が洗い流され、フィルタ３に付着した離型剤および不純物も洗浄水に洗い流されて、洗浄水中に洗い流された離型剤及び不純物が混合される。この状態で、ドラム１を所定角度に停止させ、ドラム１内の洗浄水を排水としてドレーン口１Ｅから排出させて洗浄が完了する。

なお、ドラム１内に内蔵させているフィルタ３の目詰まりが発生している場合においても、上記の洗浄作業が開始され、ドラム１内およびフィルタ３の洗浄が実行される。この場合におけるフィルタ３の詰りによる不純物除去効率の低下は、例えば、ろ過装置の前後の配管に圧力計を設置しておき、その差圧により判断して、洗浄するか否かを判断してもよい。また、フィルタ３の目詰まり頻度を下げるため、タンク１０に国際特許ＷＯ００／０３８２０に記載されているようなマグネットセパレータを付加したり、ポンプ１０Ｂとドラム１との間の経路にマグネットフィルタを配置してもよい。

図４はろ過装置の第２実施例を示し、図１に示す実施例のろ過装置においては水平に位置させたドラム１を備えるものであったが、本実施例におけるドラム１は、その軸心を傾斜させて配置している。このように傾斜させて配置したドラム１を備えるろ過装置においても、ドラム１の回転に起因するドラム１内の離型剤の循環流が発生して、第１実施例と同様に、離型剤中に分散された微粒子からなる潤滑材の沈殿を抑制することができる。

なお、以上に記載した実施例において、ろ過装置のフィルタ３として、ドラム１の軸心と同心状態で一個の有底円筒状のフィルタ３を用いるものについて説明しているが、図示しないが、複数個（２個以上）の有底円筒状のフィルタをドラム１の軸心回りに等角度間隔で配置するものであってもよく、その場合には、フィルタ自体によって、新たにドラム１内の離型剤を掻き混ぜる作用が追加され、離型剤のドラム１内での流動がより一層強くすることができ、潤滑剤の沈殿をより一層防止することができ、また、同一の攪拌状態を得るためのドラム１自体の回転速度を低下させることができる。

また、上記実施例において、ろ過装置に回収した離型剤を供給する場合において、回収タンク１０に付設したポンプ１０Ｂにより供給するようにしているが、図示しないが、離型剤の粘度が低い場合には、回収タンク１０より下方にろ過装置を配置し、入口配管４に配置したバルブの開閉によって離型剤の供給および供給停止を切換えるようにしてもよく、また、離型剤の粘度が高い場合には、回収タンク１０に強力なポンプを配置して離型剤をろ過装置に圧送するようにしてもよい。

図５に示すろ過装置の第３実施例では、使用するフィルタとして平面状のフィルタ８を用いている構成で、第１、２実施例と相違しているが、その他の構成は、第１、２実施例と同様に構成している。この実施例においては、フィルタ８の離型剤との接触による循環流の発生が若干弱まるが、ドラム１内面の離型剤に対する循環流発生の作用には変化がなく、ドラム１内壁面による循環流により、離型剤中に分散された微粒子の潤滑剤の沈殿を抑制することができる。

上記実施例において、ろ過装置のフィルタ８として、１枚の平面状のフィルタ８を用いるものについて説明しているが、図示しないが、複数枚の平面状のフィルタを直列状態でドラム１内に配列するものであってもよく、その場合には、入口配管４側から出口配管５側に向けて、メッシュの大きさを多段階に変化させ、一段目のフィルタで最も大きい粒子の不純物の通過を阻止し、２段目のフィルタでその次に大きい粒子の不純物の通過を阻止させ、順次メッシュの大きさを小さくしたものを配置するようにする。このように多段階にメッシュの大きさを変えることにより、出口配管５から洗浄液を導入しての洗浄時には、最終段のフィルタを通過しない大きさの粒子までの不純物をドラム１入口側に戻して排出させることができる。

図６に示す改良された第４実施例のろ過装置においては、ドラム１の内壁面および／またはフィルタ３内面にフィン９を多数設けたものであり、その他の構成は省略しているが第１、２実施形態と同様に構成している。

このろ過装置においては、ドラム１（および／またはフィルタ３）の内壁面に多数のフィン９を配置しているため、ドラム１（および／またはフィルタ３）の内壁面に接触している離型剤の外周側を内壁面と共に強制的に回転移動させることができる。このため、離型剤に強い循環流を発生させることができ、離型剤のより確実な攪拌が可能となる。

前記ドラム１（および／またはフィルタ３）の内壁面に設けるフィン９は、ドラム１の軸芯に平行な平板状のフィンであっても、前記攪拌効果を十分に発揮するものであるが、このフィン９をドラム１（および／またはフィルタ３）の内壁面に螺旋状に捻った構造とする場合には、離型剤のドラム１内およびフィルタ３内での流動が、ドラム１の回転方向に生ずるのみでなくドラム１の軸方向にも発生させることができる。このため、潤滑剤からなる微粒子が離型剤中に均一に分散されることになり、より一層沈殿等の不具合の発生を抑制することができる。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）容器１内に不純物をろ過するフィルタ３を配置し、フィルタ３で区画される一方の室に入口配管４を介して不純物を含む原液を供給し、フィルタ３で区画される他方の室から出口配管５を介してフィルタ３で不純物をろ過した液を排出するろ過装置において、容器１内の液を流動させる流動手段７を設けるようにした。即ち、容器１内で流動手段７により液を流動させながらフィルタ３によりろ過するため、液に含まれる微粒子の容器内への沈殿を抑制でき、フィルタ３を不必要に目詰まりさせることなくフィルタ３の全面を使用でき、ろ過容器１内に泥状に固まる不具合を解消できる。この場合における、流動手段７としては、容器、１即ち、ドラム１を回転させることにより得ることができるが、ドラム１を回転させない場合には、容器１内に攪拌手段を配置するものであってもよい。

（イ）第１、２実施例のように、流動手段７によりろ過装置を構成する容器１を回転させることにより容器１内の液を流動させる、即ち、容器１を円筒状のドラム１に形成し、内部に同心に配置され若しくは軸心回りに複数個が等間隔に配置された有底円筒状のフィルタ３を備え、前記ドラム１および／またはフィルタ３は、ドラム１軸心回りに回転されることによりドラム１内の液を流動させるものであることにより、フィルタ３の全面を利用して不純物をろ過することができる。

（ウ）第３実施例のように、流動手段７によりろ過装置を構成する容器を回転させることにより容器１内の液を流動させる、即ち、容器１を円筒状のドラム１に形成し、ドラム１内を入口側と出口側とに区画する板状フィルタ８を１枚若しくは複数枚備え、前記ドラム１および／またはフィルタ８は、ドラム１軸心回りに回転されることによりドラム１内の液を流動させるものであることにより、フィルタ８の全面を利用して不純物をろ過することができる。

（エ）第４実施例のように、ドラム１内壁面および／またはフィルタ３内壁面に、複数のフィン９を配置することにより、ドラム１内でより強い流動を発生させることができ、液のより確実な攪拌が可能となり、液に含まれる微粒子の沈殿を効果的に抑制することができる。

（オ）フィン９として、ドラム１内壁面および／またはフィルタ３内壁面に螺旋状に配置すると、液のドラム１内およびフィルタ３内での流動が、ドラム１の回転方向に生ずるのみでなくドラム１の軸方向にも発生させることができ、例えば、潤滑剤からなる微粒子が液中に均一に分散されることになり、より一層沈殿等の不具合の発生を抑制することができる。

（カ）容器若しくはドラム１の回転は、ろ過装置のろ過作用の中断中であっても作動が続けるようにすると、ろ過の中断中においても、液の停滞が発生せず、微粒子の沈殿を抑制することができる。

本発明のろ過装置は、ろ過すべき液中に潤滑剤として作用する黒鉛の微粒子を分散させた、例えば、鍛造装置に利用される離型剤へ混入した粒径の比較的大きい酸化スケール等の不純物を分離する場合のろ過装置であるが、これに限定されるものでなく、液中に混合した比較的粒径の小さい有効成分と比較的粒径の大きい不純物とが存在する場合における不純物を分離ろ過する場合に広く利用可能である。

本発明の実施形態を示す第１実施例のろ過装置の横断面図。 同じく図１に示すろ過装置の縦断面図。 ろ過装置を適用するろ過システムの構成図。 第２実施例のろ過装置の断面図。 第３実施例のろ過装置の概略横断面図（Ａ）および概略縦断面図。 第４実施例のろ過装置の概略横断面図（Ａ）および概略縦断面図。

符号の説明

１ 容器、ドラム
２ 隔壁
３、８ フィルタ
４ 入口配管
５ 出口配管
６ 回転支持装置
７ 回転駆動装置、流動手段
９ フィン

Claims (9)

1. 容器内に不純物をろ過するフィルタを配置し、フィルタで区画される一方の室に入口配管を介して不純物を含む原液を供給し、フィルタで区画される他方の室から出口配管を介してフィルタで不純物をろ過した液を排出するろ過装置において、
   容器内の液を流動させる流動手段を設けたことを特徴とするろ過装置。
2. 前記流動手段は、ろ過装置を構成する容器を回転させることにより容器内の液を流動させるものであることを特徴とする請求項１に記載のろ過装置。
3. 前記容器は円筒状のドラムに形成され、内部に同心に配置され若しくは軸心回りに複数個が等間隔に配置された有底円筒状のフィルタを備え、
   前記ドラムおよび／またはフィルタは、ドラム軸心回りに回転されることによりドラム内の液を流動させるものであることを特徴とする請求項２に記載のろ過装置。
4. 前記容器は円筒状のドラムに形成され、ドラム内を入口側と出口側とに区画する板状フィルタを１枚若しくは複数枚備え、
   前記ドラムおよび／またはフィルタは、ドラム軸心回りに回転されることによりドラム内の液を流動させるものであることを特徴とする請求項２に記載のろ過装置。
5. 前記ドラム内壁面および／またはフィルタ内壁面には、複数のフィンが配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のろ過装置。
6. 前記フィンは、ドラム内壁面および／またはフィルタ内壁面に螺旋状に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のろ過装置。
7. 前記容器若しくはドラムの回転は、ろ過装置のろ過作用の中断中であっても作動が続けられていることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一つに記載のろ過装置。
8. 容器内に不純物をろ過するフィルタを配置し、フィルタで区画される一方の室に入口配管を介して不純物を含む原液を供給し、フィルタで区画される他方の室から出口配管を介してフィルタで不純物をろ過した液を排出するろ過方法において、
   容器内の液を流動させながらフィルタによりろ過させることを特徴とするろ過方法。
9. 前記容器内の液の流動は、ろ過の中断時においても継続されることを特徴とする請求項８に記載のろ過方法。

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