JP2009000630A - ダーティー液処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ドラム形濾過装置の駆動系を簡略化することができるダーティー液処理装置を提供する。
【解決手段】 ダーティー液処理装置10は、ダーティー槽20と、コンベア30と、マグネットドラム40を有するドラム形濾過装置21などを含んでいる。ドラム形濾過装置21の流入口60,61がマグネットドラム40の軸線方向に沿って開口している。コンベア30は、ダーティー槽20の底部20aに沈んでいる除去対象物Sを排出部27に向けて掻き出す。このコンベア30は、ダーティー槽20の底部20aに沿って移動する下側部分30aと、下側部分30aの上を通る上側部分30bとを有している。マグネットドラム40は、その軸線がコンベア30の移動方向Fに対して直角となるように、コンベア30の下側部分30aと上側部分30bとの間に水平に配置されている。マグネットドラム40は、コンベア30のチェーン33によって駆動される。
【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば削り屑や微細なスラッジ等が混入しているダーティー液を浄化するダーティー液処理装置に関する。
切削や研削等の機械加工を行なう工作機械などでは、ワークを冷却するクーラントなどの液が使用される。この液には、機械加工によって発生した削り屑(切粉)や、微細なスラッジ等の異物が混入している。この削り屑やスラッジ等を含むダーティー液を再使用するために、ダーティー液から削り屑やスラッジ等を除去するためのダーティー液処理装置が用いられている。
本発明者達は長年にわたってダーティー液処理装置の研究開発を行ってきた結果、その一環として、例えば下記特許文献1に示されるように、マグネットドラムを備えた濾過装置とコンベアとを組合わせてなる高性能のダーティー液処理装置の開発に成功した。このダーティー液処理装置は、ダーティー槽の液面付近の流通部(オーバーフロー部)に配置されたマグネットドラム(濾過用ドラム部材)を有し、ダーティー液中の微細な磁性スラッジをマグネットドラムの外周面に吸着させるようにしている。また前記コンベアは、ダーティー槽の底部に沈んでいる比較的大きな削り屑等をダーティー槽の外部の排出部に向けて掻き出すスクレーパを備えている。
特開2005−66820
前記ダーティー液処理装置は、濾過用ドラム部材の回転軸(軸線)がコンベアの移動方向と平行となるように配置されている。このためコンベアを駆動する機構と、濾過用ドラムを回転させる機構の2種類の駆動系が必要であるために、駆動系が複雑となり、ダーティー液処理装置が大きくなるという問題がある。
また従来のダーティー液処理装置は、濾過用ドラム部材がコンベアの移動方向と平行に配置されているため、ドラム形濾過装置の流入口がコンベアの移動方向に沿って横に長い形状となる。ダーティー槽の上方には、処理すべきダーティー液をダーティー槽内に供給するためのダーティー液吐出口が配置されている。このためドラム形濾過装置の流入口がコンベアの移動方向に沿って横に長い形状であると、コンベアの移動方向にスペースが十分取れない場合に、前記流入口の一方の端が、他方の端と比較して、ダーティー液吐出口の近くに位置する。このためダーティー液吐出口からダーティー槽内に供給されたダーティー液中の比較的大きな削り屑が流入口に入り込む可能性があり、濾過用ドラム部材の負担が大きくなることが懸念される。
従って本発明の目的は、ドラム形濾過装置の駆動系を簡略化できるとともに、ダーティー槽に供給された液中の比較的大きな削り屑がドラム形濾過装置に流入することを抑制できるダーティー液処理装置を提供することにある。
本発明のダーティー液処理装置は、ダーティー液を収容するダーティー槽と、処理すべきダーティー液を前記ダーティー槽内に吐出するダーティー液吐出口と、前記ダーティー槽の液面よりも高い位置に設けられた排出部と、前記ダーティー槽の底部に沈んでいる除去対象物を前記排出部に向けて掻き出すためのスクレーパおよびチェーンを有し、前記ダーティー槽の底部から前記排出部に向けて移動する下側部分と前記下側部分の上を通って前記下側部分の始端に向かう上側部分を有するコンベアと、前記ダーティー槽内に配置された濾過用ドラム部材を有しかつこの濾過用ドラム部材に向けて前記ダーティー槽内のダーティー液を流入させる流入口を有するドラム形濾過装置とを具備し、前記流入口が前記濾過用ドラム部材の軸線方向に沿って開口し、前記濾過用ドラム部材は、その軸線が前記コンベアの移動方向に対し直角となるよう前記コンベアの前記下側部分と上側部分との間に水平な姿勢で配置され、かつ、前記コンベアの前記チェーンの動きを前記濾過用ドラム部材に伝えて該ドラム部材を前記コンベアに連動して回転させる駆動系を備えていることを特徴とするダーティー液処理装置である。
前記濾過用ドラム部材の一例はマグネットドラムであり、前記流入口が前記ダーティー液吐出口に対して反対方向を向いているとよい。また前記コンベアの前記チェーンと前記濾過用ドラム部材の被動部との間に、前記チェーンの動きを前記濾過用ドラム部材に伝えて該ドラム部材を回転させるアイドラースプロケットが配置されていてもよい。なお、ダーティー槽の仕様によっては、前記流入口が前記ダーティー液吐出口の方向を向いていてもよい。また前記アイドラースプロケットを用いずに、前記コンベアのチェーンの動きを前記濾過用ドラム部材に伝えるようにしてもよい。
本発明によれば、ダーティー槽内に配置された濾過用ドラム部材をコンベアのチェーンによって回転させることができるため、駆動系が簡略化し、ダーティー液処理装置をコンパクトに構成することができる。また濾過用ドラム部材がコンベアの移動方向に対し直角となるよう水平な姿勢で配置され、ドラム形濾過装置の流入口が濾過用ドラム部材に沿って開口している。このためドラム形濾過装置の流入口を、その全長にわたってダーティー液吐出口から十分離すことができ、比較的大きな削り屑がドラム形濾過装置の流入口に入り込むことを抑制できる。
以下に本発明の一実施形態に係るドラム形濾過装置を備えたダーティー液処理装置について、図1から図4を参照して説明する。
図1は、例えばマシニングセンターのような工作機械1に使用されるクーラントから異物を除去して再使用する液循環システム2を示している。工作機械1から排出される汚れたクーラントはダーティー液Dの一例である。ダーティー液D中には、例えば切削等によって発生したアルミニウム合金の削り屑や鉄系金属などの削り屑、カーボン等の非金属微粒子などが混入している。
液循環システム2は、ダーティー液処理装置10と、工作機械1から出たダーティー液Dをダーティー液処理装置10に供給するダーティー液供給管11と、ダーティー液処理装置10によって処理されたクリーン液Cを工作機械1に供給するクリーン液供給管12と、ポンプ13などを有している。
ダーティー液処理装置10は、ダーティー液Dを収容するダーティー槽20と、ダーティー槽20の内部に設置されたドラム形濾過装置21と、ダーティー槽20に並設されたクリーン槽22を有している。ダーティー槽20の一端側(図1において左側)の上方にダーティー液吐出口11aが配置されている。
ダーティー槽20の他端側(図1において右側)に、斜め上方に向かって延出する掻き上げ部25が形成されている。掻き上げ部25の上部に、回転駆動機構26と、排出部27が設けられている。排出部27は、ダーティー槽20の液面Qよりも高い位置にある。
ダーティー槽20の底部20aから掻き上げ部25にわたって、コンベア30が設けられている。コンベア30は、上側のスプロケット31と下側のスプロケット32との間を無端走行する巻掛け伝動体の一例であるチェーン33と、チェーン33に取り付けた複数のスクレーパ34とを有している。チェーン33は、モータを駆動源とする回転駆動機構26によって、図1に矢印Fで示す方向に移動するとともに、その移動がダーティー槽20の底部20aに設けられたガイド部材35(図2に示す)によって案内されるようになっている。
スクレーパ34は、チェーン33の長手方向に所定の間隔を存して並んでいる。これらスクレーパ34によって、ダーティー槽20の底部20aに沈降している削り屑やスラッジ等の除去対象物を、掻き上げ部25を経て排出部27に搬出するようになっている。排出部27に到達した除去対象物は、排出部27から回収ボックス37に向けて落下する。
コンベア30は、下側部分(往路部分)30aと上側部分(復路部分)30bとを有している。コンベア30の下側部分30aは、ダーティー槽20の底部20aに沿って、排出部27に向けて移動する。コンベア30の上側部分30bは、排出部27から下側部分30aの上を通って下側部分30aの始端30cであるスプロケット32に向って移動するようになっている。
ダーティー槽20の内部にドラム形濾過装置21が配置されている。図2と図3に示されるように、ドラム形濾過装置21の一例は、ダーティー液D中に浸漬された円筒形のマグネットドラム40と、マグネットドラム40の内側に配置されたマグネット41(図4に示す)と、コンベア30のチェーン33によって回転するアイドラースプロケット44と、上側の液案内板45と、下側の液案内板46と、スリット47を有する集液管48などを備えている。マグネットドラム40は、濾過用ドラム部材の一例である。
マグネットドラム40は、ステンレス鋼などの非磁性材料あるいは弱磁性材料からなる円筒体であり、その内側に強力なマグネット41が、マグネットドラム40の内周面との間に隙間を存して配置されている。マグネット41は、図示しないフレームを介してダーティー槽20に固定されている。
図4に示すように、マグネット41は、マグネットドラム40の回転方向Aに関して前側に位置する先端41aと、後側に位置する後端41bとを有している。このマグネット41は、マグネットドラム40の内周面に沿って円弧状(径方向の断面が略C形)に配置されている。マグネット41の先端41aはマグネットドラム40の上部付近に位置している。マグネット41の後端41bは、マグネット41の先端41aよりも低い位置にあり、マグネットドラム40の下部付近に位置している。このマグネット41は、後述する液流路53,54に沿って配置されている。
マグネットドラム40は、マグネット41に対し、軸線Xを中心に矢印A方向(図4に示す)に相対的に回転することができる。このマグネットドラム40は、マグネット41と対向している領域がマグネット41の磁界の影響を受ける磁場領域40aとなる。マグネット41と対向していない領域は、マグネット41の磁界の影響を受けないために非磁場領域40bとなる。
図2と図3に示すように、マグネットドラム40は、その回転中心である軸線Xがコンベア30の移動方向Fに対して直角となるように、コンベア30の下側部分30aと上側部分30bとの間に、水平な姿勢で配置されている。
マグネットドラム40の外周面には、マグネットドラム40の径方向に突出する突起部42が設けられている。この突起部42は、マグネットドラム40の回転方向Aに関して複数個所(例えば周方向に等間隔で3箇所)に設けられている。それぞれの突起部42は、マグネットドラム40の軸線X方向に延び、マグネットドラム40の略全長にわたっている。
突起部42の一例は、一辺が3〜5mmの角材からなるが、丸棒あるいは平板をはじめとして種々の形態の材料によって構成することができる。これらの突起部42は、マグネット41によって磁化されないように、非磁性体材料または弱磁性体によって形成される。突起部42の寸法や数については、前記実施形態に制約されることはなく、要するにマグネットドラム40に捕捉される磁性スラッジに応じて、突起部42の寸法や数が選定される。
マグネットドラム40の側部に、アイドラースプロケット44と噛み合う被動部50が設けられている。コンベア30のチェーン33が矢印F方向に移動すると、チェーン33の移動に伴い、アイドラースプロケット44を介してマグネットドラム40が回転する。アイドラースプロケット44と、マグネットドラム40の被動部50とは、チェーン33の矢印F方向の動きをマグネットドラム40の回転運動に変換するための駆動系を構成している。
図4に示すように、液案内板45,46は、マグネットドラム40の外周面に沿って円弧状に湾曲している。上側の液案内板45とマグネットドラム40との間に、マグネットドラム40の外周面に沿って上側の液流路53が形成されている。下側の液案内板46とマグネットドラム40との間に、マグネットドラム40の外周面に沿って下側の液流路54が形成されている。図4中の矢印Bは、液が流れる方向を示している。
上側の液案内板45の先端部45aとマグネットドラム40との間に、流入口60が開口している。下側の液案内板46の先端部46aとマグネットドラム40との間にも、流入口61が開口している。これら流入口60,61は、マグネットドラム40の前記軸線Xに沿って、ダーティー槽20の幅方向(コンベア30の移動方向Fと直角な水平方向)に延びている。しかもこれら流入口60,61は、図1に示すようにダーティー液吐出口11aに対して反対方向を向いている。このため流入口60,61は、幅方向の全長L(図3に示す)にわたって、ダーティー液吐出口11aから十分離れた位置に開口する。
流入口60,61がダーティー槽20の幅方向に沿って開口し、しかも流入口60,61がダーティー液吐出口11aに対して反対方向を向いているため、ダーティー液吐出口11aからダーティー槽20内に投入された液D中の比較的大きな削り屑が流入口60,61のところまで移動してくることはない。図4に示すように、上側の液案内板45の先端部45aをマグネットドラム40の中心Pの真上から前方に延出させてもよい。こうすることにより、ダーティー液D中に浮遊しているスラッジが流入口60にさらに入りにくくなる。
図2と図3に示すように、集液管48の両端部がそれぞれダーティー槽20の側壁20b,20cから外側に突出し、オーバーフロー槽65,66を形成している。これらオーバーフロー槽65,66のうちの一方のみが設けられていてもよい。ダーティー槽20の液面Qが所定の高さを越えると、オーバーフロー槽65,66の上端からクリーン液Cが溢れてクリーン槽22に流出することにより、ダーティー槽20の液面Qが一定の高さに保たれる。
図4から図6に示すように、流入口61と向かい合う位置に、ガード板70が設けられている。ガード板70は、マグネットドラム40の非磁場領域40bから剥がれて下方に落ちる除去対象物S1(図6に示す)が流入口61に向かうことを阻止できる位置に配置されている。
なお、前記突起部42とガード板70を設ける代りに、マグネットドラム40の近傍に掻き取り部材(図示せず)を設け、この掻き取り部材の先端をマグネットドラム40の外周面に接触させることによって、マグネットドラム40の外周面に付着しているスラッジを掻き落とすようにしてもよい。
次に前記構成のダーティー液処理装置10の作用について説明する。
工作機械1から排出されるダーティー液Dは、ダーティー液吐出口11aからダーティー槽20に供給される。ダーティー液Dに含まれている比較的大きくて重い除去対象物は、ダーティー液吐出口11aの近傍においてダーティー槽20の底部20aに短時間で沈降する。底部20aに沈んだ除去対象物は、コンベア30のスクレーパ34によって、ダーティー槽20の底部20aから、掻き上げ部25に沿って排出部27まで掻き出され、排出部27から回収ボックス37に落下する。
ダーティー槽20内のダーティー液Dは、ドラム形濾過装置21の流入口60,61から液案内板45,46の内側に流入し、液流路53,54とスリット47を通って集液管48に向かう。その際に、ダーティー液D中に浮遊している微細な磁性体スラッジがマグネット41の磁力によってマグネットドラム40の外周面に吸着される。このマグネットドラム40は全体がダーティー液D中に漬かっているため、マグネットドラム40の上面側もスラッジの吸着面として有効に利用することができる。
ドラム形濾過装置21によって浄化されたクリーン液Cは、スリット47と集液管48を通ってオーバーフロー槽65,66に流入する。そしてオーバーフロー槽65,66の上端から溢れてクリーン槽22に流入する。クリーン槽22に導かれたクリーン液Cは、ポンプ13によって汲み上げられ、クリーン液供給管12を通って再び工作機械1に供給される。
図4に示すように、マグネットドラム40の磁場領域40a(マグネット41と対向する部分)で捕捉された磁性材料からなる除去対象物S1は、マグネットドラム40と共にマグネットドラム40の回転方向Aに移動する。しかしマグネット41の先端41a付近では、強力なマグネット41の磁力によって除去対象物S1がマグネットドラム40の磁場領域40aに吸着されたままとなり、非磁場領域40bの方向に移動しなくなる。このため磁場領域40aと非磁場領域40bとの境界部75付近に除去対象物S1が堆積してゆく。
図5に示すようにマグネットドラム40が矢印A方向にさらに回転し、突起部42が前記境界部75付近まで移動してくると、境界部75付近に堆積していた除去対象物S1が、突起部42によって非磁場領域40bに向けて押し出される。押し出された除去対象物S1がマグネット41の磁力の影響を受けない位置まで移動してくると、除去対象物S1は自然にマグネットドラム40の表面から離れる。
前記境界部75付近に停滞していた除去対象物S1は、互いに磁化されてくっつき合い、集合した状態となっているため、液中を沈降しやすい状態となっている。このため図6に示すように、突起部42によって非磁場領域40bに押し出された除去対象物S1は、マグネットドラム40の表面から離れてダーティー槽20内の液D中を落下する。こうして落下した除去対象物S1が再び流入口61に向かうことがないように、流入口61の近くにガード板70が設けられているとよい。
マグネットドラム40から剥れ落ちた除去対象物S1は、コンベア30(図1に示す)の下側部分30aとダーティー槽20の底部20aに向かう。このため、マグネットドラム40から落ちる除去対象物S1がコンベア30の上側部分30bに当たって液D中に再拡散してしまうことを回避できる。こうしてコンベア30の下側部分30aに向けて落とされた除去対象物S1は、コンベア30のスクレーパ34によって削り屑等と一緒に排出部27に向けて掻き出される。
コンベア30のスクレーパ34と共に移動する削り屑やスラッジ等の除去対象物Sは、スクレーパ34と共にダーティー槽20の液面Qを通って上昇し、排出部27に向かう。この液面Qを通る際に、液面Qに浮遊している微粒子がスクレーパ34と共に移動する除去対象物Sに付着し、除去対象物Sと共に排出部27に送られる。
夜間や休日などに工作機械1の運転が停止させられ、ダーティー液処理装置10が停止すると、それまでダーティー槽20の液面Qに浮遊していた微粒子は、時間の経過と共に次第にダーティー液D中を沈降してゆき、ダーティー槽20の底部20aに堆積している削り屑等の除去対象物Sに付着する。
工作機械1の運転が再開され、ダーティー液処理装置10が稼動すると、それまでダーティー槽20の底部20aに堆積していた微粒子および超微粒子を含む削り屑等の除去対象物は、コンベア30のスクレーパ34が移動することに伴い、スクレーパ34によって排出部27に向けて掻き出される。このようにして、ダーティー液D中の超微粒子も十分に除去され、きわめて清浄度の高いクリーン液Cを得ることができる。
本実施形態のドラム形濾過装置21は、コンベア30のチェーン33によってマグネットドラム40を回転させるため、マグネットドラム40を回転させるための駆動系が簡単であり、ドラム形濾過装置21を備えたダーティー液処理装置10をコンパクトに構成することができる。
しかも、コンベア30の下側部分30aと上側部分30bとの間に、マグネットドラム40が水平に配置されている。すなわち、マグネットドラム40の軸線Xがコンベア30のスプロケット31,32の軸線と平行であるため、ダーティー槽20の内部空間を有効に利用することができ、ダーティー槽20の高さと長さを短くすることが可能である。
また本実施形態のドラム形濾過装置21の流入口60,61は、ダーティー液吐出口11aとは反対方向を向いて開口している。そしてこの流入口60,61は、ダーティー槽20の幅方向(コンベア30の移動方向と直角な方向)に延びているから、流入口60,61を、その全長にわたってダーティー液吐出口11aから十分離すことができる。
ダーティー液吐出口11aからダーティー槽20に供給される比較的大きくて重い削り屑等は、ダーティー液吐出口11aの近傍においてダーティー槽20の底部20aに沈む。本実施形態では、流入口60,61がダーティー液吐出口11aから離れた位置にありかつダーティー液吐出口11aに対し反対方向を向いているため、ダーティー液D中の比較的大きな削り屑が流入口60,61に流入することを抑制でき、マグネットドラム40の負担が軽減する。
また前記実施形態では、従来の接触式の掻き取り部材を用いる代りに、マグネットドラム40に設けた突起部42によって、マグネットドラム40に付着している除去対象物を非接触でマグネットドラム40から剥がすことができる。このため従来の掻き取り部材のようにマグネットドラム40と接する箇所(磨耗する箇所)が存在しなくなり、メンテナンスフリーで運転できるという利点がある。
なお、この発明を実施するに当たり、ダーティー槽をはじめとして、コンベアやドラム形濾過装置など、ダーティー液処理装置の構成要素をこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できることは言うまでもない。また、濾過用ドラム部材はマグネットドラムに限らず、他の形態の濾過用ドラム部材が採用されてもよい。
本発明の一実施形態に係るダーティー液処理装置を備えた液循環システムを模式的に示す断面図。 図1中のF2−F2線に沿うダーティー液処理装置の断面図。 図2中の矢印F3方向から見たダーティー液処理装置の一部の平面図。 図1に示されたダーティー液処理装置に使用されるドラム形濾過装置の断面図。 図4に示されたドラム形濾過装置のマグネットドラムが矢印A方向に回転した状態の断面図。 図4に示されたドラム形濾過装置のマグネットドラムが矢印A方向にさらに回転した状態の断面図。
符号の説明
10…ダーティー液処理装置
11a…ダーティー液吐出口
20…ダーティー槽
21…ドラム形濾過装置
27…排出部
30…コンベア
30a…コンベアの下側部分
30b…コンベアの上側部分
33…チェーン
34…スクレーパ
40…マグネットドラム(濾過用ドラム部材)
40a…磁場領域
40b…非磁場領域
42…突起部
44…アイドラースプロケット
45,46…液案内板
60,61…流入口

Claims (4)

  1. ダーティー液を収容するダーティー槽と、
    処理すべきダーティー液を前記ダーティー槽内に吐出するダーティー液吐出口と、
    前記ダーティー槽の液面よりも高い位置に設けられた排出部と、
    前記ダーティー槽の底部に沈んでいる除去対象物を前記排出部に向けて掻き出すためのスクレーパおよびチェーンを有し、前記ダーティー槽の底部から前記排出部に向けて移動する下側部分と前記下側部分の上を通って前記下側部分の始端に向かう上側部分を有するコンベアと、
    前記ダーティー槽内に配置された濾過用ドラム部材を有しかつこの濾過用ドラム部材に向けて前記ダーティー槽内のダーティー液を流入させる流入口を有するドラム形濾過装置とを具備し、
    前記流入口が前記濾過用ドラム部材の軸線方向に沿って開口し、
    前記濾過用ドラム部材は、その軸線が前記コンベアの移動方向に対し直角となるよう前記コンベアの前記下側部分と上側部分との間に水平な姿勢で配置され、かつ、
    前記コンベアの前記チェーンの動きを前記濾過用ドラム部材に伝えて該ドラム部材を前記コンベアに連動して回転させる駆動系を備えていることを特徴とするダーティー液処理装置。
  2. 前記濾過用ドラム部材がマグネットドラムであり、前記流入口が前記ダーティー液吐出口に対して反対方向を向いていることを特徴とする請求項1に記載のダーティー液処理装置。
  3. 前記コンベアの前記チェーンと前記濾過用ドラム部材の被動部との間に、前記チェーンの動きを前記濾過用ドラム部材に伝えて該ドラム部材を回転させるアイドラースプロケットが配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載のダーティー液処理装置。
  4. 前記濾過用ドラム部材が円筒形のマグネットドラムであり、該マグネットドラムの外周面に沿って前記ダーティー液の液流路が形成され、前記マグネットドラムの内側には前記液流路に沿ってマグネットが前記マグネットドラムに対し相対的に固定された状態で配置され、前記マグネットの先端が前記マグネットドラムの上部に位置し、前記マグネットドラムは、前記マグネットと対向する磁場領域と、前記マグネットと対向しない非磁場領域とを有し、かつ、前記マグネットドラムの外周面に該マグネットドラムの径方向に突出し該マグネットドラムと一体に回転する突起部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のダーティー液処理装置。
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