JP2009166176A - Water-soluble coolant cleaning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、切削加工機や研削加工機などに用いられる水溶性切削液または水溶性研削液(以下、両方を総称して水溶性クーラントと称する)の中に溶け込んだ陽イオンや混入した金属微粒子を除去する必要性のあるエマルジョンタイプなどの水溶性クーラントに用いられる水溶性クーラント浄化装置に関する。 The present invention relates to a cation or a mixed metal fine particle dissolved in a water-soluble cutting fluid or water-soluble grinding fluid (hereinafter collectively referred to as a water-soluble coolant) used in a cutting machine or a grinding machine. The present invention relates to a water-soluble coolant purifying apparatus used for a water-soluble coolant such as an emulsion type that needs to remove water.
従来技術のクーラント浄化装置として、工作機械の加工機に供給されるクーラント中の金属イオンを回収除去してクーラントを浄化する装置であって、クーラントの循環経路に設けられた貯留タンク内に、直流電源に接続された少なくとも一対の陰極と陽極が配置されてなり、電気化学作用により、陰極表面に金属イオンが析出回収するように構成されたクーラント浄化装置が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、特許文献1の水溶性クーラント浄化装置は、陰極と陽極の各1枚を一対としているため、互いに対向した側の陰極一面と陽極一面だけにしか殆ど電解作用が及ばず、陽イオンを析出させる能力が低い問題がある。 However, since the water-soluble coolant purifying apparatus of Patent Document 1 has a pair of a cathode and an anode, the electrolysis only affects only one cathode and one anode facing each other, and deposits cations. There is a problem that the ability to make is low.
また、水溶性クーラント中の陽イオンの分布状態を均一にするため攪拌装置を設けているので、陽イオンを陰極に回収し、陽イオンの濃度が薄くなった処理後の液は、攪拌装置によって未処理の液と混合され再び両電極間に供給されてしまう。結果、効率良く陽イオンの析出回収が出来ない問題がある。 In addition, since a stirrer is provided to make the cation distribution in the water-soluble coolant uniform, the cation is recovered at the cathode, and the treated liquid whose cation concentration is reduced is It is mixed with the untreated liquid and supplied again between both electrodes. As a result, there is a problem that cations cannot be collected and recovered efficiently.
また、水溶性クーラントを介在して対向した陰極と陽極に電流を流すと、電流は各電極の角部に集中し対極して流れる。このため、矩形平板の電極の周辺部には陽イオンが良好に析出されるが、広範な中央部では電流密度が周囲より低くなる。結果、面積が広い割に析出効率が悪い問題がある。 In addition, when a current is passed through the cathode and anode facing each other with a water-soluble coolant interposed therebetween, the current is concentrated at the corners of each electrode and flows oppositely. For this reason, cations are favorably deposited on the periphery of the rectangular plate electrode, but the current density is lower than the periphery in a wide central portion. As a result, there is a problem that the deposition efficiency is poor for a large area.
さらに陰極板に析出した陽イオンが成長拡大すると、該陰極板は隣接する陽極板に短絡し、それ以後は析出回収できなくなる問題がある。 Further, when the cations deposited on the cathode plate grow and expand, there is a problem that the cathode plate is short-circuited to the adjacent anode plate and thereafter cannot be collected.
また、直流電源として定電圧電源を使うと液中の陽イオン濃度が薄く、電気抵抗が大きい場合には、電流値が低下し、逆に液中の陽イオン濃度が濃く、電気抵抗が小さい場合には大きな電流が流れる。従って、必要な時に必要な所定の電流値を得られず、析出回収、吸着回収が安定しない問題がある。 In addition, when a constant voltage power supply is used as a DC power supply, if the cation concentration in the liquid is thin and the electric resistance is large, the current value decreases, and conversely, the cation concentration in the liquid is high and the electric resistance is small. A large current flows through. Therefore, there is a problem that a predetermined current value required when necessary cannot be obtained, and precipitation recovery and adsorption recovery are not stable.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、水溶性クーラント中の陽イオン及び金属微粒子や異物微粒子を析出及び吸着回収することにより水溶性クーラントの性能を長期間維持すると共に、電極板が長期間使用でき、しかも析出回収と吸着回収が安定した析出水溶性クーラント浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and maintains the performance of the water-soluble coolant for a long period of time by precipitating and adsorbing and recovering cations, metal fine particles and foreign particles in the water-soluble coolant, and electrode plates It is an object of the present invention to provide a precipitation water-soluble coolant purifying apparatus that can be used for a long period of time and in which precipitation recovery and adsorption recovery are stable.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、水溶性クーラントに溶け込んだ陽イオンおよび混入した金属微粒子の少なくとも一つを除去する水溶性クーラント浄化装置であって、水溶性クーラントに浸漬され、且つ直流電源の一方の極に接続される陰極板及び他方の極に接続される陽極板と、陰極板と陽極板とを互いに対向して設置する固定具と、
供給手段によって供給される水溶性クーラントが、陰極板に設けた貫通孔と陽極板に設けた貫通孔とを通って排出される電解槽と、陰極板と陽極板の極性を反転させる極性変更手段と、陰極板と陽極板の表面に析出および吸着した物質の少なくともいずれか一つを剥離または分離させて電解槽の底側に沈殿させる回収手段と、を備える。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 is a water-soluble coolant purifying apparatus that removes at least one of cations dissolved in a water-soluble coolant and mixed metal fine particles, and is immersed in the water-soluble coolant. A cathode plate connected to one pole of the DC power source and an anode plate connected to the other pole, and a fixture for installing the cathode plate and the anode plate facing each other,
An electrolytic cell in which water-soluble coolant supplied by the supply means is discharged through a through hole provided in the cathode plate and a through hole provided in the anode plate, and polarity changing means for reversing the polarity of the cathode plate and the anode plate And a collecting means for separating or separating at least one of the cathode plate and the substance deposited and adsorbed on the surface of the anode plate and depositing it on the bottom side of the electrolytic cell.
また、請求項2に記載の発明は、回収手段は、陰極板及び陽極板を配備した水溶性クーラントが流れる電解部の下側に位置する沈殿部と、電解槽を電解部と沈殿部とに区画し、物質が通過する通路を有する仕切部材と、通路を開閉する開閉手段と、を備える。 Further, the invention according to claim 2 is characterized in that the collecting means includes a precipitation part located below the electrolysis part in which the water-soluble coolant in which the cathode plate and the anode plate are arranged, and an electrolytic cell as the electrolysis part and the precipitation part. The partition member which has a channel | path which divides and a substance passes, and the opening-and-closing means which opens and closes a channel | path are provided.
また、請求項3に記載の発明は、陰極板と陽極板の少なくともいずれか一方の電極板の対向面が他方の電極板の対向面に対向して配置される。 According to a third aspect of the present invention, the facing surface of at least one of the cathode plate and the anode plate is disposed to face the facing surface of the other electrode plate.
また、請求項4に記載の発明は、陰極板と陽極板は、析出性能および吸着性能を確保し、物質による目詰まりしない大きさの複数個の貫通孔が設けられる。 According to a fourth aspect of the present invention, the cathode plate and the anode plate are provided with a plurality of through-holes having a size that ensures deposition performance and adsorption performance and is not clogged by substances.
また、請求項5に記載の発明は、陰極板と陽極板は、析出性能および吸着性能を確保し、物質による陰極板と陽極板とが短絡しない間隔で設置される。
In the invention according to
また、請求項6に記載の発明は、直流電源は、定電流直流電源である。 In the invention according to claim 6, the DC power source is a constant current DC power source.
請求項1に記載の発明では、直流電源をオンにし、互いに対向した陰極板と陽極板に所定時間、所定値の電流を通電すると、水溶性クーラントの液に溶け込んでいる陽イオンが電解作用により陰極板に析出回収される。水溶性クーラントの液に漂う金属微粒子や異物微粒子は、電界におけるクーロン力によって両電極板に吸着回収される。所定時間通電した後、極性変更手段により電流の流れを逆方向に換える。即ち、陰極板と陽極板の極性を反転させて反転前の陰極板と陽極板の表面に析出および吸着した物質のうち少なくともいずれか一つを剥離または分離させる。分離した物質は、回収手段により電解槽の底側の沈殿部に重力で沈殿し回収され、浄化の1サイクルを終了する。以後、再び浄化のサイクルを繰返す。従来技術の液攪拌装置よる処理後の液と未処理の液とを混合し陽イオン濃度を均一にする必要はない。従って、陽イオン濃度および金属微粒子や異物微粒子の含有率の低い水溶性クーラントを電解槽から排出し、切削加工機や研削加工機等の加工機に供給できる。結果、水溶性クーラントの性能を長期間維持する水溶性クーラント浄化装置を提供できる。 In the first aspect of the present invention, when the DC power supply is turned on and a current of a predetermined value is applied to the cathode plate and the anode plate facing each other for a predetermined time, the cation dissolved in the water-soluble coolant is caused by electrolytic action. Deposited and collected on the cathode plate. Metal particles and foreign particles floating in the water-soluble coolant are adsorbed and collected on both electrode plates by the Coulomb force in the electric field. After energization for a predetermined time, the current flow is changed in the reverse direction by the polarity changing means. That is, the polarity of the cathode plate and the anode plate is reversed, and at least one of the substances deposited and adsorbed on the surfaces of the cathode plate and the anode plate before the inversion is peeled or separated. The separated substance is collected and collected by gravity in the sedimentation section on the bottom side of the electrolytic cell by the collecting means, and one cycle of purification is completed. Thereafter, the purification cycle is repeated again. It is not necessary to make the cation concentration uniform by mixing the liquid after the treatment by the liquid agitator of the prior art and the untreated liquid. Therefore, a water-soluble coolant having a low cation concentration and a low content of metal fine particles and foreign particles can be discharged from the electrolytic bath and supplied to a processing machine such as a cutting machine or a grinding machine. As a result, it is possible to provide a water-soluble coolant purifying apparatus that maintains the performance of the water-soluble coolant for a long period of time.
また、前述したように陰極板と陽極板の極性を反転させて反転前の陰極板と陽極板の表面に析出および吸着した物質のうち少なくともいずれか一つを剥離または分離させ、回収手段により電解槽の底側に重力で沈殿させ回収する。結果、陰極板と陽極板の両表面は、析出物、吸着物の付着物が除去され元の金属地金が露出し、両電極板の対向面が互いに短絡することなく適正な間隔を維持でき、電極板を長期間使用できる水溶性クーラント浄化装置を提供できる。 Further, as described above, the polarity of the cathode plate and the anode plate is reversed, and at least one of the substances deposited and adsorbed on the surface of the cathode plate and the anode plate before the reversal is separated or separated, and electrolysis is performed by the recovery means. Precipitate by gravity at the bottom of the tank and collect. As a result, both the surfaces of the cathode plate and the anode plate are free of deposits and adhering substances and the original metal ingot is exposed, and the opposing surfaces of both electrode plates can be maintained at an appropriate distance without short-circuiting each other. It is possible to provide a water-soluble coolant purification device that can use the electrode plate for a long period of time.
さらには、陰極板と陽極板を適正な間隔で対向せることで、適正な容量の直流電源で析出回収と吸着回収が安定した水溶性クーラント浄化装置を提供できる。 Furthermore, by making the cathode plate and the anode plate face each other at an appropriate interval, it is possible to provide a water-soluble coolant purifying apparatus in which precipitation recovery and adsorption recovery are stable with a DC power source having an appropriate capacity.
また、請求項2に記載の発明では、回収手段は、陰極板及び陽極板を配備した水溶性クーラントが流れる電解部の下側に位置する沈殿部と、電解槽を電解部と沈殿部とに区画し、物質が通過する通路を有する仕切部材と、通路を開閉する開閉手段と、を備えている。従って、剥離工程(開閉手段:開、直流電源:逆方向オン)で両電極板から剥離あるいは分離された物質は、通路を通過して沈殿部に沈殿し始める。引続く沈殿工程(開閉手段:開、直流電源:オフ)で、電解部で剥離、分離した物質は沈殿部に重力で沈殿し回収される。結果、付着工程(開閉手段:閉、直流電源:正方向オン)において、陽イオンおよび金属微粒子や異物微粒子の少ない、水溶性クーラントを長期間交換することなく電解槽から排出して切削加工機や研削加工機の加工物に供給できる。 Further, in the invention according to claim 2, the recovery means includes a precipitation part positioned below the electrolysis part in which the water-soluble coolant in which the cathode plate and the anode plate are arranged, and the electrolytic cell as an electrolysis part and a precipitation part. The partition member which has the channel | path which partitions off and a substance passes, and the opening-and-closing means which opens and closes a channel | path are provided. Therefore, the substance peeled or separated from both electrode plates in the peeling process (opening / closing means: open, DC power source: reverse direction on) starts to pass through the passage and precipitate in the precipitation part. In the subsequent precipitation step (opening / closing means: open, DC power source: off), the material separated and separated in the electrolysis part is precipitated and collected in the precipitation part by gravity. As a result, in the adhesion process (opening / closing means: closed, DC power supply: positive direction on), the water-soluble coolant with a small amount of cations, metal fine particles and foreign particles is discharged from the electrolytic cell for a long period of time without being replaced. It can be supplied to workpieces of grinding machines.
また、請求項3に記載の発明では、陰極板と陽極板の少なくともいずれか一方の電極板の対向面が、他方の極板の対向面に対向して配置される。従って、陰極板と陽極板の少なくともいずれか一方の電極板の両面を電解作用の対向面に使い、この両面が他方の電極板の対向面に対向するように配置することで、陽イオンの析出と剥離、金属微粒子や異物微粒子の吸着と分離が効率よく行われ、水溶性クーラントの性能を長期間維持する水溶性クーラント浄化装置を提供できる。 In the invention described in claim 3, the facing surface of at least one of the cathode plate and the anode plate is disposed to face the facing surface of the other electrode plate. Accordingly, by using both surfaces of at least one of the cathode plate and the anode plate as opposed surfaces for electrolysis and arranging the both surfaces so as to face the opposed surfaces of the other electrode plate, cation precipitation is achieved. It is possible to provide a water-soluble coolant purifying apparatus that can efficiently perform separation and separation, adsorption and separation of fine metal particles and foreign particles, and maintain the performance of the water-soluble coolant for a long period of time.
また、請求項4に記載の発明では、水溶性クーラントを介在して対向する陰極板と陽極板との間で電解作用を働かせると、電流は電極板の角部に集中する。本発明では、析出および吸着の性能を確保し、析出および吸着した物質による目詰まりのない複数個の貫通孔を設けている。従って、貫通孔を両電極板の全面に略均等に分布させることで、電極全面に略均等(電極板全面を巨視的に見て)に電流が流れ、また水溶性クーラントがスムーズに流れる。結果、効率良く陽イオンおよび金属微粒子や異物微粒子を析出および吸着できる。
Further, in the invention described in
また、請求項5に記載の発明では、水溶性クーラントの電気伝導率は水溶性クーラントに含まれる陽イオンの濃度や界面活性剤の濃度および種類によって刻々と変化する。これに伴い、水溶性クーラントを介在した陽極板と陰極板との通電条件(電圧値と電流値)も刻々と変化し、また陰極板と陽極板との間隔によっても通電条件は変わる。従って、陰極板と陽極板の対向面は、析出および吸着の性能を確保し、析出および吸着した物質による陰極板と陽極板とが短絡しない所定の間隔で設置することによって、通電条件が一定の範囲に安定する。結果、適正な容量の直流電源で析出回収と吸着回収の安定した水溶性クーラント浄化装置を提供できる。
In the invention described in
また、請求項6に記載の発明では、電解作用あるいはクーロン力は電流値に比例する。直流電源は定電流直流電源であり、溶性クーラント中の陽イオンの濃度には依存せず陰極板と陽極板間に一定電流が流れので、析出回収と吸着回収の安定した水溶性クーラント浄化装置を提供できる。 In the invention described in claim 6, the electrolytic action or Coulomb force is proportional to the current value. The DC power supply is a constant current DC power supply, and a constant current flows between the cathode and anode plates regardless of the concentration of cations in the soluble coolant. Can be provided.
以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明に係る水溶性クーラント浄化装置は、水溶性クーラント中に溶け込んだ陽イオンや混入した金属微粒子を除去する必要性のある水溶性クーラントに用いるものであり、所謂エマルジョンタイプやソリュブルタイプ等々の水溶性クーラントが例示できる。 The water-soluble coolant purifying apparatus according to the present invention is used for a water-soluble coolant that needs to remove cations dissolved in the water-soluble coolant or mixed metal fine particles, so-called emulsion type and soluble type water-soluble coolants. An example of a reactive coolant is illustrated.
図1は、水溶性クーラント浄化装置の説明図である。図1の水溶性クーラント浄化装置1は、クーラント供給部2と、クーラント浄化部3とを供給管13および排出管14とが接続して構成される。
FIG. 1 is an explanatory view of a water-soluble coolant purifying apparatus. The water-soluble coolant purification apparatus 1 in FIG. 1 is configured by connecting a coolant supply unit 2 and a coolant purification unit 3 to a
クーラント供給部2は、水溶性クーラント5が入った貯留タンク15と、水溶性クーラント5をクーラント浄化部3に送る供給手段10と、加工機(図示せず)の加工物(図示せず)に水溶性クーラント5を供給する行き側循環パイプ17と戻り側循環パイプ18を備えた循環ポンプ16とから構成される。加工機は、切削加工機または研削加工機である。水溶性クーラント5は、切削加工機の場合、水溶性切削液が使われ、研削加工機の場合は水溶性研削液が使われる。水溶性切削液と水溶性研削液の両方を総称して水溶性クーラントと称する。
The coolant supply unit 2 includes a storage tank 15 containing the water-
供給手段10は、供給ポンプ11と、供給ポンプ11の吸込側および吐出側にそれぞれ配備される吸入管12と、供給管13と、電解槽120と貯留タンク15とを連通する排出管14とから構成される。
The supply means 10 includes a
クーラント浄化部3は、電気系統と機械系統とから構成される。電気系統は制御装置21(極性変更手段)と、直流電源22と、陰極板31、32、陽極板41と、各電極板31、32、41と直流電源22とをそれぞれ接続する電線23、24、25とから構成される。直流電源22は、電流が一定である定電流直流電源である。
The coolant purifying unit 3 includes an electric system and a mechanical system. The electric system includes a control device 21 (polarity changing means), a
機械系統は、供給手段10により貯留タンク15の水溶性クーラント5が供給される電解槽120と、電解槽120内に設けられ陰極板31、32と陽極板41を固定する固定具130と、固定具130に設けられる回収手段100と、回収手段100の下側に設けられる排出手段50とから構成される。電解槽120に供給される水溶性クーラント5は、加工中、溶け込んだ陽イオンあるいは混入した金属微粒子や異物微粒子を多く含む。
The mechanical system includes an
固定具130は、略U字形状の絶縁材からなる。固定具130の底板131(仕切部材)は、電解槽120の底側に位置する沈殿部122と、沈殿部122の上側に位置し、陰極板31、32及び陽極板41を配備し、供給される水溶性クーラント5が流れる電解部121とに電解槽120を区画する。
The
回収手段100は、通路132を備えた底板131と、通路132を開閉する弁110(開閉手段)と、沈殿部122とから構成される。弁110は、弁110に設けられるヒンジ111を支点に揺動回転することにより通路132が開閉される。
The collecting means 100 includes a
排出手段50は、沈殿部122の下端に設けた第1排出弁51と、第1排出弁51に接続され、第1排出弁51の下側に位置する中間溜部53と、中間溜部53に接続され、中間溜部53の下側に位置する第2排出弁52とから構成される。第2排出弁52の排出口52aの下方には、容器4が適時、配備される。
The discharge means 50 includes a first discharge valve 51 provided at the lower end of the
陰極板31、32と陽極板41のそれぞれの下側辺は、底板131に設けた溝133に挿入される。陽極板41の両方の対向面41aと41bは、それぞれ陰極板31の対向面31aと、陰極板32の対向面32aに対向する。陰極板31、32と陽極板41には,それぞれ複数個の貫通孔33、34、42が設けられる。
The lower side of each of the
図2は、図1の陰極板31を矢印Bから視た部分拡大図である。図2に示すように陰極板31には、複数個の貫通孔33が全面に亘り略均等に設けられる。陰極板32および陽極板41も、陰極板31と同じようにそれぞれ貫通孔34(図1)、貫通孔42(図1)が全面に亘り略均等に設けられる。後述するように、貫通孔33、34、42の口径は、陰極板32および陽極板41の析出性能および吸着性能を確保し、陰極板31、32と陽極板41から剥離あるいは分離した物質による目詰まりしない大きさである。
FIG. 2 is a partially enlarged view of the
図3は、図1の固定具130の斜視図である。図3に示すように固定具130は、略U字形状をなし、固定具130の下側の底板131と、底板13の両側から立上る側板134、135とを備える。
FIG. 3 is a perspective view of the
図4は、図1のA矢視図である。図4に示すように陰極板31、32と陽極板41の側辺は、それぞれ側板134に設けた溝136と、側板135に設けた溝137に装着され、固定される。前述したように陰極板31の対向面31aと陰極板32の対向面32aは、それぞれ陽極板41の対向面41aと対向面41bに対向する。
4 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. As shown in FIG. 4, the sides of the
側板134の外側の側面と側板135の外側の側面は、電解槽120の内面に篏合固定される。そして供給手段10(図1)により供給管13から供給される水溶性クーラン5は、側板134の内側の側面と、側板135の内側の側面との間の開口範囲Lに限定して流れる。即ち、水溶性クーラン5が、開口範囲Lに亘り、順次、側板134と側板135の間の流路138、陰極板31の貫通孔33(図1)、陰極板31と陽極板41との間隙に形成される間隙流路139、陽極板41の貫通孔42(図1)、陰極板32と陽極板41との間隙に形成される間隙流路140、側板134と側板135の間の流路141を通って、排出管14から排出される。
The outer side surface of the
尚、図1の実施形態の仕切部材である底板131は、側板134、135と一体となって固定具130を形成しているが、底板131と、側板134と、側板135とをそれぞれ別体にして底板131の上面に側板134と、側板135を配備しても良い。また、この場合、側板134と、側板135とを陰極板31、32および陽極板41の上側又は上方で横梁を介在し繋いでも良い。
The
また、水溶性クーラント5の略全流量を固定具130の開口範囲Lに限定して流すように略U字形状の固定具130の側板134、135の外側の側面を電解槽120の内面に篏合固定させているが、固定具130の側板134、135を設けず、固定具130の底板131だけにしても良い。この場合、電解槽120が絶縁材であれば、陰極板31、32の両側辺と陽極板41の両側辺を電解槽120の内周面に接するように配置する。そして電解槽120の水溶性クーラン5の液面より上で各電極板31、32、41を固定具で固定すれば良い。また電解槽120が導電材であれば、陰極板31、32の両側辺および陽極板41の両側辺と電解槽120の内周面の間に絶縁材を設ければ良い。また、底板131は、導電材であれば、各電極板31、32、41と底板131との間に絶縁材を設ければ良い。電解槽120が絶縁材であれば、各電極板31、32、41と底板131との間には絶縁材を設けなくて良い。いずれの場合も、水溶性クーラント5が各電極板31、32、41の両側辺および下側辺から通過しない構成にすれば良い。また各電極板31、32、41の両側辺および下側辺をそれぞれ電解槽120および底板131と電気的に絶縁すれば良い。
Further, the outer side surfaces of the
また、制御装置21は、直流電源22の電流の流れ方向を変更する制御機能と、直流電源22をオン、オフする制御機能と、弁110を開閉する制御機能と、供給ポンプ11および循環ポンプ16を運転する制御機能とを備える。
The
また、図1の実施形態では、一枚の陽極板41の両方の対向面41a、41bに対し二枚の陰極板31、32の対向面31a、32aを対向配置しているが、一枚の陰極板の両方の対向面に対し二枚の陽極板の対向面を対向配置しても良い。
Further, in the embodiment of FIG. 1, the opposing
次に、図1の本発明の実施形態の動作と効果について説明する。 Next, the operation and effect of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described.
水溶性クーラント浄化装置1は、クーラント浄化部3で陽イオンあるいは金属微粒子や異物微粒子が除去され、浄化した水溶性クーラント5が排出管14を通って、貯留タンク15に戻る。そこから循環ポンプ16により、浄化された水溶性クーラント5は行き側循環パイプ17と通って切削加工機あるいは研削加工機などの稼動中の加工機(図示せず)の加工物(図示せず)に供給される。加工中に陽イオンあるいは金属微粒子や異物微粒子が水溶性クーラント5に溶け込み或は混入した溶性クーラント5は、戻り側循環パイプ18を通って、貯留タンク15に戻る。貯留タンク15に戻ったに陽イオンあるいは金属微粒子や異物微粒子が多く含まれる水溶性クーラント5は、供給手段10により供給管13から電解槽120に供給される。電解槽120に供給された陽イオンあるいは金属微粒子や異物微粒子を多く含む水溶性クーラント5は、クーラント浄化部3において浄化され、排出管14から排出され、貯留タンク15の循環ポンプ16の吸入側近傍に戻る。
In the water-soluble coolant purifying apparatus 1, cations, metal fine particles, and foreign particles are removed by the coolant purifying unit 3, and the purified water-
クーラント浄化部3に供給された金属微粒子や異物微粒子を多く含む水溶性クーラント5は、クーラント浄化部3で、順次、付着工程、剥離工程と、沈殿工程の1サイクルの作動がなされ、浄化される。以下、各工程について説明する。
The water-
(付着工程)
弁110を閉状態で直流電源22をオンにし、陽極板41から水溶性クーラント5を介在して陰極板31、32に所定時間、所定値の電流を流すと、電解槽120に供給された水溶性クーラント5は電解作用により、水溶性クーラント5に溶け込んでいる陽イオンが陰極板31、32に析出回収される。また、水溶性クーラント5に漂う金属微粒子や異物微粒子は、電界におけるクーロン力によって両電極板31、32と41に吸着回収される。
(Adhesion process)
When the
(剥離工程)
付着工程の終了後、次に制御装置21により電流の流れ方向を換え、所定時間、通電すると共に弁110を開く。即ち、陰極板31、32と陽極板41の極性を反転させて反転前の陰極板31、32と陽極板41の表面に析出および吸着した物質のうち少なくともいずれか一つを剥離または分離させる。剥離または分離した物質は、重力により通路132を通過して沈殿部122に沈殿して行く。
(Peeling process)
After the adhering step, the
(沈殿工程)
弁110は開状態を維持し、制御装置21で直流電源22をオフにする。剥離または分離した物質は、回収手段110により継続して通路132を通過し沈殿部122に沈殿する。所定時間経過すると、電解部121で剥離または分離した物質は、電解部121から沈殿部122に移動し沈殿部122に回収されて沈殿工程が終了する。
(Precipitation process)
The
このようにして、付着工程、剥離工程、沈殿工程は、水溶性クーラント5を浄化する1サイクルを形成し、サイクルが繰返される。
Thus, an adhesion process, a peeling process, and a precipitation process form one cycle which purifies water-
尚、剥離工程では、弁100を開状態にすることが好ましいが、閉状態にしておいても良い。この場合、沈殿工程の時間が長くなる。
In the peeling process, the
沈殿部122に沈殿した物質は、排出手段50により適時、排出される。即ち、第1排出弁51を開き、中間溜部53に重力で移動したあと、第1排出弁51を閉じる。次に第2排出弁52を開き排出口52aから容器4に排出される。その後、第2排出弁52を閉じる。
The substance that has settled in the
以上から、従来技術の液攪拌装置よる処理後の液と未処理の液と混合し陽イオン濃度を均一にする必要はなく、陽イオンおよび金属微粒子や異物微粒子の含有率の低い水溶性クーラント5を電解槽120から排出し、切削加工機や研削加工機等の加工機に供給できる。また、陰極板31、32と陽極板41の少なくともいずれか一方の電極板の両面を電解作用の対向面に使い、この両面が他方の電極板の対向面に対向するように配置することで、陽イオンの析出と剥離、金属微粒子の吸着と分離が効率よく行われる。結果、水溶性クーラント5の性能を長期間維持する水溶性クーラント浄化装置1を提供できる。
From the above, it is not necessary to mix the liquid after the treatment by the liquid agitator of the prior art and the untreated liquid to make the cation concentration uniform, and the water-
また、前述したように回収手段100により電解槽120の沈殿部122に集め回収し、排出手段50により沈殿部122に回収した物質を適時、容器4に排出する。陰極板31、32と陽極板41の表面は、析出物、吸着物の付着物が除去され元の金属地金が露出するので、陰極板31、32の対向面31a、32aと、陽極板41の対向面41a、41bとが短絡することなく適正な間隔を維持できる。結果、新しい陰極板31、32、陽極板41に交換することなく長期間、電極板31、32、41を使用できる水溶性クーラント浄化装置1を提供できる。
Further, as described above, the substance collected and collected in the
さらには、供給ポンプ11により電解槽120に供給される水溶性クーラント5の略全流量は、固定具130の開口範囲Lに限定して流す。溶性クーラン5は、開口範囲Lに亘り、順次、流路138、貫通孔33、間隙流路139、貫通孔42、間隙流路140、流路141を通って、排出管14から排出される。水溶性クーラント5は各電極板31、32、41の略全面に亘り、陽イオンおよび金属微粒子や異物微粒子の含有率の高い未処理の水溶性クーラント5だけを各電極板31、32、41に略均一に接触させることができる。結果、対向する陰極板31、32と陽極板41との間に流れる電流密度は均一になり効率よく陽イオンおよび金属微粒子や異物微粒子を析出回収、吸着回収できる。
Furthermore, the substantially total flow rate of the water-
また、一般的に水溶性クーラントを介在して対向する陰極板と陽極板との間で電解作用を作動させると、電流は電極板の角部に集中する。陰極板31、32と陽極板41は、析出および吸着の性能を確保し、析出および吸着した物質による目詰しない口径の複数個の貫通孔33、34、42を設け、貫通孔33、34、42をそれぞれ各電極板31、32、41の全面に略均等に分布させている。従って、各電極板31、32、41の全面に略均等(電極板全面を巨視的に見て)に電流が流れ、全面に亘り効率良く陽イオンあるいは金属微粒子や異物微粒子が析出および吸着される。貫通孔33、34、42の口径は小さ過ぎると目詰まりを起こし、大き過ぎるとぬれ淵長さが少なくなり析出回収、吸着回収の効率低下を招く。後述する水溶性クーラント5の流量も考慮して、貫通孔33、34、42の口径の直径は、2mm〜10mmとするのが適切な範囲である。好適には直径2mm〜5mmにすると良い。また、貫通孔33、34、42は円形であるが、例えば十字形状の孔など、同じ開口面積に対しぬれ淵長さの長い形状が好ましい。
In general, when an electrolytic action is activated between a cathode plate and an anode plate facing each other with a water-soluble coolant interposed therebetween, current is concentrated at the corners of the electrode plate. The
また、水溶性クーラント5の電気伝導率は水溶性クーラント5に含まれる陽イオンの濃度や界面活性剤の濃度および種類によって刻々と変化する。水溶性クーラント5を介在した陰極板31、32と陽極板41との通電条件(電圧値と電流値)も刻々と変化し、また陰極板31、32と陽極板41との間隔によっても通電条件は変わる。従って、陰極板31、32と陽極板41の対向面は、析出および吸着の性能を確保し、析出および吸着した物質による陰極板31、32と陽極板41が短絡しない、所定の間隔で設置することによって、通電条件が一定の範囲に安定する。結果、直流電源22を大型化することなく、適正な容量の直流電源で析出回収と吸着回収の安定した水溶性クーラント浄化装置1を提供できる。
Moreover, the electrical conductivity of the water-
析出および吸着の性能確保、且電極間の電気的短絡防止する電極間の間隙は、5mmから30mmの範囲であり、通電条件を限定することで直流電源22の容量は適正な容量になる。より好ましくは10mm〜20mmに設定すると良い。
The gap between the electrodes for ensuring the performance of deposition and adsorption and preventing the electrical short circuit between the electrodes is in the range of 5 mm to 30 mm, and the capacity of the
また、電解作用の強さあるいはクーロン力は電流値に比例する。直流電源22は定電流直流電源であるので、水溶性クーラント5の陽イオンの濃度には依存せず、陰極板31、32と陽極板41の間に一定電流が流れ、析出回収と吸着回収の安定した水溶性クーラント浄化装置1を提供できる。尚、陰極板31、32と陽極板41の間の電圧値は、直流電源2の容量に合わせて限界値以上に上昇しないよう制御装置21で制御される。
Further, the strength of electrolysis or Coulomb force is proportional to the current value. Since the
前述の各工程の設定条件について説明する。 The setting conditions of each process described above will be described.
付着工程の時間が長すぎると、析出物あるいは吸着物が多量に陰極板31、32と陽極板41に堆積する。堆積状態によっては電流値が、所定より低くなり析出あるいは吸着の効率が低下したり、陰極板31、32と陽極板41の間が電気的に短絡する。短過ぎると多くの陽イオンあるいは金属微粒子や異物微粒子を析出あるいは吸着できなくなり、水溶性クーラント浄化装置1が有効に活用されない。そこで現実の使用状況や水溶性クーラント5の特性から総合的に判断すると付着工程の時間は3分間〜120分間が好適な範囲である。
If the time for the attaching process is too long, a large amount of precipitates or adsorbed substances are deposited on the
剥離工程の時間は、長過ぎると析出物、吸着物がすでに各電極板31、32、41から剥離、分離が終了しているにも拘らず通電することになり、無駄に電力を消費する。短過ぎると析出物、吸着物を多量に剥離あるいは分離できず、各電極板31、32、41の金属地金が露出せず均一な通電状態が出来なくなる。さらには、次のサイクル以降、各電極板31、32、41の付着量が増大して、陰極板31、32と陽極板41が電気的に短絡する。そこで現実の使用状況や水溶性クーラント5の特性から総合的に判断すると剥離工程の時間は3分間〜90分間が好適な範囲である。
If the time of the peeling process is too long, the precipitate and the adsorbed material are energized even though the separation and separation have already been completed from the
沈殿工程の時間は、長過ぎると剥離、分離した物質が既に電解槽120の沈殿部122に沈殿し終わっているにも拘らず放置することになり時間を無駄に使う。短過ぎると剥離、分離した物質が、電解部121から沈殿部122へ移動中、次のサイクルの付着工程に移り、電解部121に残存している物質が再び各電極板31、32、41に析出あるいは吸着されることになる。結果、析出あるいは吸着の効率が低下する。そこで現実の使用状況や水溶性クーラント5の特性から総合的に判断すると沈殿工程の時間は3分間〜120分間が好適な範囲である。
If the time of the precipitation process is too long, the material separated and separated will be left in spite of having already precipitated in the
次に電流値について説明する。エマルジョンタイプの水溶性クーラントでは、水溶性クーラントに陽イオンが混入すると、該陽イオンによって切削油と界面活性剤の結合が破壊され、油粒は粗大になり浮力が増し、油分は上層に、水分は下層に分離されて水溶性クーラントの本来の機能が失われる。水溶性クーラント5の本来の機能を維持するため、陰極板31、32と陽極板41に通電するが、電流が大き過ぎると強い電解作用により陽イオンの場合と同様に切削油と界面活性剤の結合が破壊され、水溶性クーラント5の本来の機能が失われる。電流が少な過ぎると本来必要な電解作用がなされず、水溶性クーラント5に混入した陽イオンを除去できない。そこで現実の使用状況や水溶性クーラント5の特性から総合的に判断すると、付着工程と剥離工程における陰極板31、32と陽極板41に通電する電流は0.2mA/cm2〜2.5mA/cm2が好適な範囲である。
Next, the current value will be described. In the emulsion-type water-soluble coolant, when cations are mixed in the water-soluble coolant, the cations break the bond between the cutting oil and the surfactant, the oil particles become coarse and the buoyancy increases, and the oil content is absorbed into the upper layer. Is separated into lower layers and the original function of the water-soluble coolant is lost. In order to maintain the original function of the water-
水溶性クーラント5の流量は以下の通りである。水溶性クーラント5に混入した陽イオンを電解作用により除去する場合、電解作用の強さは通電する電気量(電流×時間)に比例する。長時間澱んだ状態で同じ水溶性クーラント5に通電し過ぎると多量の電気量によって切削油と界面活性剤の結合が破壊される。従って、供給流量を調整して長時間、同じ水溶性クーラント5に通電しないようにすることで、切削油と界面活性剤の破壊されることなく結合が維持される。
The flow rate of the water-
そこで現実の使用状況や水溶性クーラント5の特性から総合的に判断すると、付着工程において陰極板31、32と陽極板41に流す水溶性クーラント5の流量は毎分80リットル/m2以上が好適である。適正な流量にすることにより、水溶性クーラント5の長寿命化が可能になる。結果、更液頻度が減少し、水溶性クーラント浄化装置1の稼働率の向上と液廃棄の頻度の低減が出来る。また、使用済みの廃液を社外の専門メーカで特殊な廃棄処理する頻度が減少し廃棄処理が安価になる。
Therefore, judging from the actual use situation and the characteristics of the water-
また、加工物に供給される水溶性クーラント5に含まれる金属微粒子や異物を除去できるので、加工品質が向上する。循環ポンプ16や加工機の摺動部の摩耗を低減できる。さらには、切削油と界面活性剤の長期間、結合が維持されるので、特殊な界面活性剤を使わずに済み、水溶性クーラント原液が安価になる。
Moreover, since metal fine particles and foreign substances contained in the water-
尚、図1では、陽極板41と陰極板31、陽極板41と陰極板32は直流電源22に対し電気的に並列に配線されているが、陽極板41、陰極板31、陰極板32の順次に電流を流す直流電源22に対し電気的に直列に配線しても良い。並列の場合は、電流が直列の場合の略2倍になるが、電圧は直列の場合の略半分になる。直流電源2の電流容量および電圧容量から並列接続、直列接続を決めれば良い。
In FIG. 1, the
(検証試験結果)
以下、本発明の実施形態に基づいてエマルジョンタイプの溶性クーラント中の陽イオンを除去した検証試験結果を説明する。図1〜図3に示される構成の水溶性クーラント浄化装置1を使用し、陰極板31、32と陽極板41にそれぞれ直径3mmの貫通孔33、33、42を規則的に配置した。試験時間は付着工程の通電時間を30分間と、剥離工程の通電時間を15分間と、沈殿工程の時間を30分間とする3つの工程を1サイクルとし、該サイクルを8サイクル、即ち70分間×8サイクル=560分間(9時間20分)連続稼動した。付着工程の陰極板31、32と陽極板41に通過させる水溶性クーラント5の流量を毎分100リットル/m2とした。また実験の精度を上げるため、被試験溶液は純水を用いた。エマルジョンタイプの水溶性クーラントの原液がAタイプと、エマルジョンタイプのBタイプをそれぞれの純水に規定量投入したのち、表1および表2に示される各陽イオンを溶解させ、水溶性クーラントの原液Aタイプの陽イオン溶解液と、水溶性クーラントの原液Bタイプの陽イオン溶解液を作り、前述の試験条件の基で試験を実施した。
(Verification test results)
Hereinafter, a verification test result obtained by removing cations in the emulsion-type soluble coolant according to the embodiment of the present invention will be described. The water-soluble coolant purifying apparatus 1 having the configuration shown in FIGS. 1 to 3 was used, and through
表1は、エマルジョンタイプの水溶性クーラント原液がAタイプの検証試験結果を示す。また、表2は、エマルジョンタイプの水溶性クーラントの原液がBタイプの検証試験結果を示す。水溶性クーラント原液Aタイプでは、マグネシウムイオンと亜鉛イオンが良く低減され、アルミニウムイオン僅か低減されている。水溶性クーラント原液Bタイプでは、マグネシウムイオンと亜鉛イオンが良く低減され、アルミニウムイオンも比較的良く低減されている。以上により、エマルジョンタイプの水溶性クーラントを使い、本発明の効果が検証された。 Table 1 shows the verification test results of the emulsion type water-soluble coolant stock solution of type A. Table 2 shows the verification test result of the emulsion type water-soluble coolant B type. In the water-soluble coolant stock solution A type, magnesium ions and zinc ions are well reduced, and aluminum ions are slightly reduced. In the water-soluble coolant stock solution B type, magnesium ions and zinc ions are well reduced, and aluminum ions are also relatively well reduced. As described above, the effect of the present invention was verified using an emulsion type water-soluble coolant.
尚、マグネシウムイオン濃度は下水汚泥分析方法7.14.2(ICP法)またはJISK0102の51.3により計量し、またアルミニウムイオン濃度は下水汚泥分析方法7.1.2(ICP法)またはJISK0102の58により計量し、また亜鉛イオン濃度は下水汚泥分析方法7.1426.21ICP法)またはJISK0102の53により計量した。 The magnesium ion concentration is measured by sewage sludge analysis method 7.14.2 (ICP method) or 51.3 of JISK0102, and the aluminum ion concentration is determined by sewage sludge analysis method 7.1.2 (ICP method) or JISK0102. 58, and the zinc ion concentration was measured according to sewage sludge analysis method 7.1426.21 ICP method) or 53 of JISK0102.
1 水溶性クーラント浄化装置
5 水溶性クーラント
10 供給手段
21 制御装置(極性変更手段)
22 直流電源
31、32 陰極板
31a、32a、41a、41b 対向面
33、34、42 貫通孔
41 陽極板
100 回収手段
110 弁(開閉手段)
120 電解槽
121 電解部
122 沈殿部
130 固定具
131 底板(仕切部材)
132 通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water-soluble
22
DESCRIPTION OF
132 Passage
Claims (6)
前記水溶性クーラントに浸漬され、且つ直流電源の一方の極に接続される陰極板及び他方の極に接続される陽極板と、
前記陰極板と前記陽極板とを互いに対向して設置する固定具と、
供給手段によって供給される前記水溶性クーラントが、前記陰極板に設けた貫通孔と前記陽極板に設けた貫通孔とを通って排出される電解槽と、
前記陰極板と前記陽極板の極性を反転させる極性変更手段と、
前記陰極板と前記陽極板の表面に析出および吸着した物質の少なくともいずれか一つを剥離または分離させて前記電解槽の底側に沈殿させる回収手段と、を備える、ことを特徴とする水溶性クーラント浄化装置。 A water-soluble coolant purification device that removes at least one of cations and mixed metal fine particles dissolved in a water-soluble coolant,
A cathode plate immersed in the water-soluble coolant and connected to one pole of a DC power source and an anode plate connected to the other pole;
A fixture for installing the cathode plate and the anode plate opposite to each other;
An electrolytic cell in which the water-soluble coolant supplied by the supply means is discharged through a through hole provided in the cathode plate and a through hole provided in the anode plate;
Polarity changing means for inverting the polarity of the cathode plate and the anode plate;
And a recovery means for separating or separating at least one of the cathode plate and the substance deposited and adsorbed on the surface of the anode plate and precipitating it on the bottom side of the electrolytic cell. Coolant purification device.
前記電解槽を前記電解部と前記沈殿部とに区画し、前記物質が通過する通路を有する仕切部材と、
前記通路を開閉する開閉手段と、を備えることを特徴する請求項1に記載の水溶性クーラント浄化装置。 The collection means is a sedimentation part located below the electrolysis part through which the water-soluble coolant in which the cathode plate and the anode plate are arranged,
A partition member that divides the electrolytic cell into the electrolytic section and the precipitation section, and has a passage through which the substance passes;
The water-soluble coolant purifying device according to claim 1, further comprising an opening / closing means for opening / closing the passage.
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JP2008006969A JP2009166176A (en) | 2008-01-16 | 2008-01-16 | Water-soluble coolant cleaning device |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2011173190A (en) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Iwate Univ | Machining system |
JP2016150298A (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-22 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | Electrolysis system |
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2008
- 2008-01-16 JP JP2008006969A patent/JP2009166176A/en active Pending
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