JP2009018278A - サイクロン式濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイクロン式濾過装置において、簡易な構成によって遠心力の増大ひいては分離能力の向上を実現する。
【解決手段】円筒部１１と、この円筒部の下端に設けられて下方に向かって縮経する円錐部１２とを有する分離槽１３と、分離槽内で旋回流を生じさせるべく、円筒部の内周面の接線方向に液体を導入する導入管１５と、円筒部と同軸をなして分離槽内に収容され、下部の開口１６ａから流入する液体をその上部から分離槽の外に導く導出管１６とを備えたサイクロン式濾過装置５において、導出管が分離槽に対して回転自在に支持され、導出管を旋回流の旋回方向に回転駆動するモータ（駆動手段）４２を備えた構成とし、導出管を旋回流の旋回方向に回転させることでその旋回を促進する。
【選択図】図２

Description

本発明は、サイクロン式濾過装置に係り、液体中に混入した異物を効果的に遠心分離する技術に関する。

従来、工作機械で研削加工するにあたって、使用済みの研削液から再生装置によって研削くずや砥粒等の異物を取り除くことにより、研削液を循環利用する技術が存在する。この種の再生装置として研削液中の異物を遠心分離するサイクロン式濾過装置がある。サイクロン式濾過装置では、例えば、円筒部と円錐部を有し、下端に異物排出口が設けられたサイクロン本体（分離槽）と、異物を含む液をサイクロン本体内で旋回流を生じさせるように導入する導入管と、サイクロン本体内で生じる旋回流の軸中央部に配置され、異物が取り除かれた液をサイクロン本体の外に導くための溢流上昇管（導出管）とを備えたものが知られている（特許文献１参照）。

特開２００３−２１０９０８号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたような従来技術は、サイクロン本体内で生じる旋回流の遠心力により固液分離を行って異物を除去するものであり、その分離能力は遠心力の大きさに左右されることになる。しかしながら、遠心力の大きさを決定する供給ポンプの吐出圧（即ち、異物を含む液の流速）やサイクロン本体の内径等には実用上の制約があるため、これにより、従来のサイクロン式濾過装置の分離能力には一定の限界がった。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、簡易な構成によって遠心力を増大させ、これにより、分離能力の向上を実現としたサイクロン式濾過装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、円筒部（１１）と、この円筒部の下端に設けられて下方に向かって縮経する円錐部（１２）とを有する分離槽（１３）と、前記分離槽内で旋回流を生じさせるべく、前記円筒部の内周面の接線方向に液体を導入する導入管（１５）と、前記円筒部と同軸上に前記分離槽内に収容され、下部の開口から流入する液体をその上部から前記分離槽の外に導く導出管（１６）とを備えたサイクロン式濾過装置であって、前記導出管が前記分離槽に対して回転自在に支持され、前記導出管を前記旋回流の旋回方向に回転駆動する駆動手段（４２）を更に備えた構成とする。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記導出管は、前記旋回流に旋回エネルギを付与する羽根（５１）をその外周に有する構成とすることができる。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記導出管は円筒状を呈し、前記羽根は、前記導出管の外周面に固着されるとともに前記導出管の軸方向に延在する複数の平板部材である構成とすることができる。

上記課題を解決するためになされた第４の発明は、前記導出管の外周面から一定の幅で突出する垂直部（５１ａ）と、当該垂直部の下端から前記導出管の外周面側に向かって幅が狭まるように傾斜した傾斜部（５１ｂ）とを有する構成とすることができる。

上記課題を解決するためになされた第５の発明は、その下部に前記羽根が設けられていない部位を有する構成とすることができる。

上記第１の発明によれば、導出管を旋回流の旋回方向に回転させるという簡易な構成によって旋回を促進することで、遠心力を増大させ、これにより、分離能力の向上を実現するという優れた効果を奏する。遠心力を増大させることで、比較的比重が軽い微粒子も補足可能となる。上記第２の発明によれば、旋回流の旋回を促進する効果を高め、より安定的に遠心力の増大ひいては分離能力の向上を実現可能となる。上記第３の発明によれば、簡易な構成の導出管によって旋回流に旋回エネルギを付与する効果を高めることができる。上記第４及び第５の発明によれば、導出管の下部に位置する開口付近での乱流の発生を抑制し、導出管に導かれる液体（即ち、異物が取り除かれた後の液体）に異物が混入することを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係るサイクロン式濾過装置を採用した濾過システムの構成図であり、図２はサイクロン式濾過装置の詳細構成を示す断面図であり、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図である。

この濾過システム１は工作機械２で使用する研削液を循環利用するためのものであり、工作機械２で使用された研削液は、供給ポンプ３によって往き管４を介してサイクロン式濾過装置（以下、単に「濾過装置」という。）５に送られ、そこで研削液中の異物（研削くずや砥粒等）が取り除かれた後、再び濾過装置５から戻り管６を介して工作機械２に戻されて再利用される。

濾過装置５は、図２に示すように、円筒部１１と、この円筒部１１の下端に締結されて下方に向かって縮経した形状をなす円錐部１２とからなる分離槽１３を備える。分離槽１３はアングル材で構成された支持体１４によって支持されている。円筒部１１の上部には往き管４からの異物を含む研削液を導入する導入管１５が接続され、研削液が円筒部１１の内周面の接線方向に導入されて分離槽１３内で旋回流を生じさせる。また、分離槽１３内には、下端の開口１６ａから流入する異物除去後の研削液を分離槽１３の外に導く導出管１６が設けられている。ここでは、開口１６ａは導出管１６の下端に設けられているが、開口が導出管１６の下部の外周面に設けられた構成も可能である。

円錐部１２の下端にはバルブ１７が取り付けられており、通常は閉止状態にあるバルブ１７を円錐部１２における異物の堆積状況に応じて適宜開放することにより、堆積した異物を回収容器１８に排出させることが可能である。

導出管１６は、円筒状を呈し、分離槽１３の円筒部１１と同軸上に配置される。導出管１６の上端にはエルボ２２が取り付けられ、そのエルボ２２には、戻り管６と連結される外管２３が接続されている。外管２３はフレーム２４を介して支持体１４に支持される。

また、導出管１６は、分離槽１３の上端に連なる支持胴部３１に設けられた軸受３２，３３と、エルボ２２の下部に設けられた軸受３４とにより、分離槽１３に対して回転自在に支持される。分離槽１３の上壁１３ａには導出管１６とそれを通す開口との間をシールするシール部３５が設けられている。導出管１６の上部にはプーリ４１が取り付けられており、モータ（駆動手段）４２側のプーリ４３との間に巻き掛けられたベルト４４でモータの動力が伝達されることにより、導出管１６が回転駆動される。モータ４２はモータ支持板４５及びフレーム４６を介して支持体１４に支持される。モータ４２の動作は図示しない制御装置によって制御される。

図３に示すように、導出管１６の外周面にはその回転動作によって研削液の旋回流に旋回エネルギを付与する羽根５１が設けられている。羽根５１は、高い耐磨耗性を有する金属材料や樹脂材料等で形成され、一側縁が導出管１６の外周面に接続されて導出管１６の軸方向に延在する複数（ここでは、８枚）の平板部材であり、導出管１６の外周面から概ね半径方向に突出するようにして周方向に所定の角度間隔を置いて配置される。羽根５１の導出管１６への取り付けは、例えば、溶接やねじによる締結等により実施することができる。

羽根５１は、導出管１６の外周面から一定の幅で突出する垂直部５１ａと、垂直部５１ａの下端から導出管１６の外周面側に向かって幅を狭めるように傾斜した傾斜部５１ｂとを有する。これにより、分離槽１３の下方に向けて旋回流に与える旋回エネルギを徐々に低減して導出管１６の下部に位置する開口１６ａ付近での乱流の発生を抑制し、導出管１６に流入するクリーンな研削液に異物が混入することを防止することができる。さらに、羽根５１を導出管１６の先端部まで設けずに、導出管１６の下部に羽根５１を設けない一定の領域を確保することで、導出管１６の開口１６ａ付近での乱流の発生をより確実に抑制することができる。

なお、上記導出管１６に設けた羽根５１を構成する平板部材の形状、数量、及び配置等は本発明が適用される装置が要求される濾過性能に応じて種々の変更が可能である。例えば、図４に示すように、平板部材の枚数を減らすとともに、平板部材を、図３のような導出管１６の概ね半径方向に突出させた状態から、旋回流の進行方向側に位置をずらして設けることができる。また、羽根５１を省略した構成も可能であり、その場合、導出管１６の外形を円形以外の多角形とすることができる。

上記構成の濾過装置５においては、図５の矢印で示すように、異物を含む研削液は、供給ポンプの吐出圧力によって導入管１５から分離槽１３の内周面の接線方向に流入し、円筒部１１の内周面に沿った旋回流となって流下する。このとき、導出管１６はモータによって旋回流と同一方向に回転駆動されるため、旋回流は、羽根５１よりエネルギを与えられて流速が上昇する。

研削液中の異物６１は、研削液と異物との比重差によって旋回流による遠心力を受け、円筒部１１の内周面側に移動する。その後、旋回流は円筒部１１の下部に達して旋回速度が緩まる一方、異物６１は研削液の流れから離れて沈降して円錐部１２に堆積する。そして、異物６１が除去されたクリーンな研削液は、導入管１５から連続的に導入される研削液によって押し出されるようにして導出管１６の開口１６ａから分離槽１３の外に導かれる。このクリーンな研削液は戻り管を介して工作機械に送られて再利用される。

以上述べたように、本実施形態の濾過装置５では、遠心力の増大ひいては分離能力の向上が実現され、粒径が比較的小さい異物や研削液と比重差の比較的小さい異物（例えば、砥石の粉）についても除去可能となる。また、この濾過装置５では、濾過処理にフィルタを用いておらず、フィルタの定期的な交換に起因するコストは生じないという利点がある。さらに、連続使用によるフィルタの目詰まりや分離能力の低下等により、稼働率が低下したり連続運転が阻害されたりすることもない。

本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、本発明のサイクロン式濾過装置は、上述のような工作機械の研削液に限らず異物を含む種々の液の処理に用いることができる。また、異物は必ずしも固体である必要はなく、処理対象液（研削液等）と比重差のある液体でもよい。また、研削液から異物を取り除く機能を有する他の装置（湿式磁選機等）と組み合わせて利用することも可能である。

本発明に係るサイクロン式濾過装置を採用した濾過システムの構成図 サイクロン式濾過装置の構成を示す断面図 図２のＡ−Ａ断面図 図３の羽根の変更例を示す断面図 分離槽内の研削液の流れを示す模式図

符号の説明

１ 濾過システム
３ 供給ポンプ
４ 往き管
５ サイクロン式濾過装置
６ 戻り管
１１ 円筒部
１２ 円錐部
１３ 分離槽
１５ 導入管
１６ 導出管
１８ 回収容器
３１ 支持胴部
３２，３３，３４ 軸受
４２ モータ
５１ 羽根

Claims (5)

1. 円筒部と、この円筒部の下端に設けられて下方に向かって縮経する円錐部とを有する分離槽と、
   前記分離槽内で旋回流を生じさせるべく、前記円筒部の内周面の接線方向に液体を導入する導入管と、
   前記円筒部と同軸上に前記分離槽内に収容され、下部の開口から流入する液体をその上部から前記分離槽の外に導く導出管と
   を備えたサイクロン式濾過装置であって、
   前記導出管が前記分離槽に対して回転自在に支持され、前記導出管を前記旋回流の旋回方向に回転駆動する駆動手段を更に備えたことを特徴とするサイクロン式濾過装置。
2. 前記導出管は、前記旋回流に旋回エネルギを付与する羽根をその外周に有することを特徴とする請求項１に記載のサイクロン式濾過装置。
3. 前記導出管は円筒状を呈し、前記羽根は、前記導出管の外周面に固着されるとともに前記導出管の軸方向に延在する複数の平板部材であることを特徴とする請求項２に記載のサイクロン式濾過装置。
4. 前記平板部材は、前記導出管の外周面から一定の幅で突出する垂直部と、当該垂直部の下端から前記導出管の外周面側に向かって幅が狭まるように傾斜した傾斜部とを有することを特徴とする請求項３に記載のサイクロン式濾過装置。
5. 前記導出管は、その下部に前記羽根が設けられていない部位を有することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のサイクロン式濾過装置。

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