JP2010274221A - フィルタ装置および流体浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】流体に含まれる微粉末状クズ、また流体中の異物や混入物、汚染物質等の微細物を捕捉する。
【解決手段】フィルタ装置１０は、流体が入る入口部２２ａと流体が出る出口部２２ｂを有するエレメントケース２０と、入口部２２ａと出口部２２ｂとの間に形成される流体流路Ｂ２に配置されるエレメントＡ２と、エレメントケース２０の内部に溜まる微細物Ｃ２を排出する排出部とを有し、エレメント３０は、芯材３１と、芯材３１に設けられる複数本の線材３３で構成したブラシ部３２と、を含み、ブラシ部３２は、流体流路Ｂ２を流れる流体に含まれる微細物Ｃ２を捕捉可能である。流体浄化システムは、遠心力により流体に含まれる微細物を分離する遠心分離装置１と、遠心分離装置１の後段に配置したフィルタ装置１０と、を含み、フィルタ装置１０は、遠心分離装置１により分離した残りの微細物Ｃ２を除去する。
【選択図】図１

Description

この発明は、流体に含まれる微粉末状クズ、また流体中の異物や混入物、汚染物質、糸状や繊維状などの軽いごみ、藻等の微細物を捕捉するフィルタ装置および流体浄化システムに関するものである。

例えば、機械加工装置では、供給タンクから切削液を供給しながら切削加工が行なわれ、切削液には微粉末状の切削クズ、異物や混入物、汚染物質等の微細物が含まれる。

この微細物が含まれる切削液をフィルタ装置に供給し、このフィルタ装置で微細物を除去して切削液を供給タンクに戻している（例えば特許文献１）。

特開２００１−１３７７４３号公報

このようなフィルタ装置として、例えばフィルタ膜によって微細物を捕捉して除去したり、沈殿によって除去するものがあるが、いずれも切削液に含まれる微細物を、確実に除去することができない等の問題がある。

また、フィルタ膜が目詰まりを起こすことがあり、詰まってしまった場合まずフィルタ装置の分解作業をし、そのフィルタ膜を洗浄しなければならない。この洗浄作業や使用不能になると交換作業が発生する。

また、フィルタ膜は大抵繰り返し使用すると、濾過精度は悪くなり、詰まり易くなるため、フィルタ膜の殆どが使い捨てフィルタ膜であり、コストがかかる。

さらに、遠心分離装置などで微細物を除去するものがあるが、糸状や繊維状などの軽いごみは除去漏れが生じ、さらに清浄化しても藻が発生するなどの問題がある。

この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、微細物を確実に除去することが可能で、交換することなく簡単な洗浄作業でよく、低コストであるフィルタ装置および流体浄化システムを提供することを目的としている。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。

請求項１に記載の発明は、流体が入る入口部と流体が出る出口部を有するエレメントケースと、
前記入口部と出口部との間に形成される流体流路に配置されるエレメントと、
前記エレメントケースの内部に溜まる微細物を排出する排出部とを有し、
前記エレメントは、
芯材と、
前記芯材に設けられる複数本の線材で構成したブラシ部と、
を含み、
前記ブラシ部は、前記流体流路を流れる流体に含まれる微細物を捕捉可能であることを特徴とするフィルタ装置である。

請求項２に記載の発明は、前記複数本の線材を扱いて捕捉した微細物を除去する清掃手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置である。

請求項３に記載の発明は、前記複数本の線材を回転して捕捉した微細物を除去する清掃手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置である。

請求項４に記載の発明は、遠心力により流体に含まれる微細物を分離する遠心分離装置と、
前記遠心分離装置の後段に配置した請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のフィルタ装置と、を含み、
前記フィルタ装置は、
前記遠心分離装置により分離した残りの微細物を除去することを特徴とする流体浄化システムである。

前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。

請求項１に記載の発明では、ブラシ部によって、流体流路を流れる流体に含まれる微細物を捕捉し、微細物を確実に除去することが可能で、交換することなく簡単な洗浄作業でよく、低コストである。

請求項２に記載の発明では、ブラシ部の複数本の線材を扱いて捕捉した微細物を除去し、ブラシ部の清掃を行うことで交換することなく簡単な洗浄作業でよく、低コストである。

請求項３に記載の発明では、ブラシ部の複数本の線材を回転して捕捉した微細物を除去し、ブラシ部の清掃を行うことで交換することなく簡単な洗浄作業でよく、低コストである。

請求項４に記載の発明では、フィルタ装置が、遠心分離装置により分離した残りの微細物を除去することで、微細物をより確実に除去することが可能である。

流体浄化システムの一例を示す図である。 遠心分離装置の断面図である。 フィルタ装置の断面図である。 フィルタ装置の清掃状態を示す断面図である。 ブラシ部の実施を示す図である。 ブラシ部の実施を示す図である。 ブラシ部の実施を示す図である。 フィルタ装置の２例を示す図である。 フィルタ装置の３例を示す図である。 フィルタ装置の４例を示す図である。

以下、この発明のフィルタ装置および流体浄化システムの実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。

この発明のフィルタ装置および流体浄化システムは、製薬、化学、食品、飲料の原料他の流体に含まれる微細物の除去に、また自動車、工作機、加工業の切削液の流体に含まれる切削粉等の微細物の除去に、また各工場、水処理等の循環水、排水の流体に含まれる微細物の除去に、また半導体、バイオ等の流体に含まれる不純物等の微細物の除去に、また洗浄水、溶剤等の流体に含まれる異物である微細物の除去等に使用される。このように、液体、気体の流体に含まれる微細物を捕捉して除去するものに広く使用される。

［流体浄化システム］
この流体浄化システムの一例を図１に示す。この実施の形態では、工作機、加工業の切削液に含まれる切削粉等の微細物の回収に用いる場合について説明する。この実施の形態では、流体として液体に含まれる微粉末状クズの微細物を除去する場合について用いているが、気体に含まれる微細物を除去する場合にも同様に用いることができる。また、微細物であればよく、微粉末状クズに限定されない。

図１に示す流体浄化システムの例は、原料他をポンプにより各機器に供給する経路に配置され、遠心力により流体に含まれる微細物を分離する遠心分離装置１と、遠心分離装置１の後段に配置したフィルタ装置１０と、を備え、フィルタ装置１０は、遠心分離装置１により分離した残りの微細物を除去する。例えば、糸状や繊維状などの軽いごみ、さらに切削液に発生する藻の微細物を除去して切削液を供給タンク等に戻す。

フィルタ装置１０は、流体流路を流れる流体に含まれる微細物を捕捉し、微細物を確実に除去することが可能で、交換することなく簡単な洗浄作業でよく、低コストである。

以下、この流体浄化システムに備えられる遠心分離装置１およびフィルタ装置１０について説明する。

［遠心分離装置］
この実施の形態の遠心分離装置１の実施の形態について説明する。図２は遠心分離装置の断面図である。

この実施の形態の遠心分離装置１は、テーパ下部を有する密閉筒体２を複数段状に設け、流体に含まれる微細物を沈降させるフィルタ部Ａ１と、このフィルタ部Ａ１で沈降する微細物を沈殿させる沈殿部Ｂ１とを有している。

この遠心分離装置１は、テーパ下部２ａに連通孔２ｂを有する密閉筒体２を上下方向に２個接続しているが、２個に限定されず複数個接続する構成であれば良い。この密閉筒体２は、断面円状の筒体であり、アルミニウム等の金属で形成され、軽量で強度がある。

最下部の密閉筒体２のテーパ下部２ａには、沈殿部Ｂ１を構成する沈殿カップ３が接続されている。この沈殿カップ３は、蓋体３ａとカップ本体３ｂから構成され、蓋体３ａを最下部の密閉筒体２のテーパ下部２ａに固定し、この蓋体３ａにカップ本体３ｂがねじ部３ｃによって着脱可能になっている。カップ本体３ｂを蓋体３ａから取り外すことで、カップ本体３ｂに沈殿した微細物Ｃ１を一度に排出することができる。

この沈殿カップ３の蓋体３ａは、ステンレス等の金属で形成され、最下部の密閉筒体２のテーパ下部２ａに溶接により固定されている。沈殿カップ３のカップ本体３ｂは、透明樹脂で形成され、内部の微細物Ｃ１の沈殿状態を外部から確認することができるようになっている。

そして、最上部の密閉筒体２には、軸芯Ｌから偏位した側部に流体入口２ｃを設けると共に、軸芯Ｌに対応する上部に流体出口２ｄが設けられ、流体入口２ｃから微細物Ｃ１を含む流体４を所定流速で供給し、微細物Ｃ１が分離された流体４が流体出口２ｄから排出される。

この最上部の密閉筒体２の流体入口２ｃから微細物Ｃ１を含む流体４を所定流速で供給することで流体４の渦巻きが生じ、密閉筒体２の中で遠心状態となり、その作用により微細物Ｃ１が外側へ、微細物Ｃ１の取り除かれたきれいな流体が中心方向から流体出口２ｄ方向へ流れていき、この渦巻きを複数個の密閉筒体２で減速させることで、微細物Ｃ１が沈降することでテーパ下部２ａにガイドされて連通孔２ｂに導かれて順次下側の密閉筒体２に入り、最下部の密閉筒体２の連通孔２ｂから沈殿カップ３に入り、微細物Ｃ１が沈殿カップ３に沈殿する。

このように、微細物Ｃ１を含む流体４を所定流速で最上部の密閉筒体２に供給して渦巻きを生じさせ、この渦巻きを複数個の密閉筒体２で減速させて微細物Ｃ１を沈降させて沈殿カップ３に確実に沈殿して沈殿させることができる。

従って、最上部の密閉筒体２から微細物Ｃ１を分離した流体４が排出され、流体出口２ｄから微細物Ｃ１がつられて排出することが防止でき、小型で、かつ簡単な装置で、短時間に大量の微細物Ｃ１を沈殿させて確実に除去することができる。

また、この実施の形態のフィルタ部Ａ１は、別体に形成した密閉筒体２を複数段状に接続して構成することで、フィルタ部Ａ１を簡単に製造することができる。
［フィルタ装置の１例］
次に、この実施の形態のフィルタ装置１０の実施の形態について説明する。図３は遠心分離装置の断面図である。

この実施の形態のフィルタ装置１０は、エレメントケース２０の内部に流体流路Ｂ２が形成され、このエレメントケース２０の内部にフィルタエレメントＡ２が配置される構成であり、このフィルタ装置１０は鉛直方向に配置される。

エレメントケース２０は、円筒２２と、上キャップ２３と、下キャップ２４とを有する。円筒２２には、下側に入口部２２ａが形成され、上側に出口部２２ｂが形成されている。入口部２２ａと出口部２２ｂとの取り付け位置は、エレメントケース２０の軸芯と対応する位置に配置し、流体流路Ｂ２をストレートに流れるようにしてもよく、偏位した位置に配置し、流体流路Ｂ２を螺旋状に流れるようにしてもよい。

上キャップ２３は、円筒２２の上部にシール材２５を介して螺着されている。上キャップ２３の中央部には、円筒２２の内側に突出して清掃パイプ部２３ａが形成され、円筒２２の外側に突出して取付部２３ｂが形成されている。

下キャップ２４は、円筒２２の下部にシール材２６を介して螺着されている。下キャップ２４の中央部には、排出開口部２４ａが形成され、この排出開口部２４ａに排出バルブ２７が接続され、これらでエレメントケース２０の内部に溜まる微細物Ｃ２を排出する排出部を構成している。

フィルタエレメントＡ２のエレメント３０は、芯材３１と、ブラシ部３２と、を含む。芯材３１は、樹脂で所定長さの棒状に形成され、頭部に取付ねじ３１ａが固定されている。芯材３１は、取付ねじ３１ａを取付部２３ｂに螺着して取り付け、清掃パイプ部２３ａに挿通されている。清掃パイプ部２３ａが、複数本の線材３３を扱いて捕捉した微細物Ｃ２を除去する清掃手段を構成している。

ブラシ部３２は、芯材３１の先端部に設けられる複数本の線材３３で構成され、円筒２１の入口部２２ａと、出口部２２ｂとの間に配置され、流体流路Ｂ２を流れる流体に含まれる微細物Ｃ２を捕捉可能である。この実施の形態では、ブラシ部３２が、樹脂などの柔軟性を有する線材３３で構成されているが、これに限定されず金属線などの線材３３を用いることもできる。

芯材３１に複数本の線材３３を設ける製造方法としては、芯材３１を１本の金属線を中央で折り曲げた状態にし、この折り曲げた２本の金属線の間に複数本の線材３３を並べておき、２本の金属線をねじることで製造することができる。また、芯材３１を１本の樹脂棒とし、複数本の線材３３を一体に成形することができる。

この実施の形態のフィルタ装置１０では、入口部２２ａから流体４が流入し、円筒２２の内部の流体流路Ｂ２を流れて出口部２２ｂから流出する。この円筒２２の内部の流体流路Ｂ２を流体が流れるときに、ブラシ部３２の線材３３によって例えば切削液の含まれる切削粉、ごみなどの微細物Ｃ２を捕捉することができる。この微細物Ｃ２の捕捉状態は、線材３３自体に微細物Ｃ２に付着し、あるいは線材３３同士の間に微細物Ｃ２が入り込み、微細物Ｃ２を確実に除去し、出口部２２ｂから流出する切削液を浄化することができる。

この実施の形態のフィルタ装置１０の清掃は、図４に示すように、流体流路Ｂ２の流体の流れを停止し、エレメント３０の取付ねじ３１ａを取付部２３ｂから外し、取付ねじ３１ａを握ってブラシ部３２を上下動すると、ブラシ部３２の線材３３が清掃パイプ部２３ａに絞られる。

これによって、線材３３に捕捉されている微細物Ｃ２が落下して円筒２２の下部に溜まる。このため、排出バルブ２７を操作して排出開口部２４ａを開放し、微細物Ｃ２を排出開口部２４ａから外部に取り出して回収することができる。

このように、フィルタエレメントＡ２は、交換することなく簡単な洗浄作業でよく、低コストである。また、ブラシ部３２の線材３３が樹脂などの柔軟な部材で形成した場合には、線材３３が変形して異なる径の流体流路Ｂ２にも容易に、しかも流体流路Ｂ２に高密度に配置でき、微細物Ｃ２を確実に捕捉することができる。

また、ブラシ部３２の線材３３の長さは、円筒２２の流体流路Ｂ２の内壁に接する長さに形成されており、線材３３の間を流体が流れるようになっている。この線材３３の密度は、流体流路Ｂ２を流れる流体の抵抗にならないようになっている。

また、この実施の形態では、フィルタエレメントＡ２の清掃時には、手動で上下動させるようになっているが、シリンダなどを用いて自動で上下動させるようにしても良い。また、清掃は、定期的に行われるが、円筒２２の出口部２２ｂから流出する流体の圧力を測定し、所定圧力以下になると、フィルタエレメントＡ２を自動的に上下動するようにしてもよい。

次に、ブラシ部３２の他の実施の形態を、図５乃至図７に基づいて説明する。

図５（ａ）の実施の形態のブラシ部３２は、蛇行するように芯材３１を屈曲させたものであり、線材３３を流体流路Ｂ２に沿って高密度に配置でき、微細物Ｃ２を確実に捕捉することができる。

図５（ｂ）の実施の形態のブラシ部３２は、螺旋状に芯材３１を屈曲させたものであり、線材３３を流体流路Ｂ２に沿って高密度に配置でき、微細物Ｃ２を確実に捕捉することができる。

図５（ｃ）の実施の形態のブラシ部３２は、芯材３１は円盤状としたものであり、芯材３１に線材３３を一体に容易に成形できる。

図６（ａ）の実施の形態のブラシ部３２は、異なる長さの線材３３ａ、３３ｂを混在させた構成である。混在する異なる長さの線材３３ａ、３３ｂの間に微細物Ｃ２が入り込み、微細物Ｃ２を確実に捕捉することができる。

図６（ｂ），（ｃ）の実施の形態のブラシ部３２は、異なる径の線材３３ｃ，３３ｄを混在させた構成である。混在する異なる径の線材３３ｃ，３３ｄの間に微細物Ｃが入り込み、微細物Ｃを確実に捕捉することができる。

また、異なる長さの線材と、異なる径の線材を混在させてもよく、線材の断面形状は、円形に限らず、楕円形、角形など特に限定されない。

図７（ａ）の実施の形態のブラシ部３２は、枝３３ｅ１を有する線材３３ｅで構成している。線材３３ｅの枝３３ｅ１に微細物Ｃ２が付着し、微細物Ｃ２を確実に捕捉することができる。

図７（ｂ）の実施の形態のブラシ部３２は、凹３３ｆ１を有する線材３３ｆで構成している。線材３３ｆの凹３３ｆ１に微細物Ｃ２が付着し、微細物Ｃ２を確実に捕捉することができる。

図７（ｃ）の実施の形態のブラシ部３２は、凸３３ｇ１を有する線材３３ｇで構成している。線材３３ｇの凸３３ｇ１に微細物Ｃ２が付着し、微細物Ｃ２を確実に捕捉することができる。

図７（ｄ）の実施の形態のブラシ部３２は、溝３３ｈ１を有する線材３３ｈで構成している。この溝３３ｈ１は螺旋状に形成してもよく、環状に形成してもよい。線材３３ｈの溝３３ｈ１に微細物Ｃ２が付着し、微細物Ｃ２を確実に捕捉することができる。

図７（ｅ）の実施の形態のブラシ部３２は、突条３３ｉ１を有する線材３３ｉで構成している。この突条３３ｉ１は螺旋状に形成してもよく、環状に形成してもよい。線材３３ｈの突条３３ｉ１に微細物Ｃ２が付着し、微細物Ｃ２を確実に捕捉することができる。

図７（ｆ）の実施の形態のブラシ部３２は、細孔３３ｊ１を有する線材３３ｊで構成している。線材３３ｊの細孔３３ｊ１に微細物Ｃ２が入り込み、微細物Ｃ２を確実に捕捉することができる。

［フィルタ装置の２例］
この実施のフィルタ装置の２例を図８に示す。フィルタ装置の２例は、１例と同様に構成されるが、エレメント３０のブラシ部３２を扱き方向に移動する駆動手段５０を備える。この駆動手段５０は、シリンダ５１で構成され、シリンダ５１に駆動でエレメント３０のブラシ部３２を扱き方向に移動する。これによって、エレメント３０は、ブラシ部３２の複数本の線材３３が清掃パイプ部２３ａによってしごかれ、線材３３が捕捉した微細物Ｃ２を除去し、ブラシ部３２の清掃を自動的に行うことができる。

［フィルタ装置の３例］
この実施のフィルタ装置の３例を図９に示す。フィルタ装置の３例は、１例と同様に構成されるが、エレメント３０のブラシ部３２を扱き方向に移動する駆動手段６０を備える。この駆動手段６０は、エレメントケース２０に固定したベース６１のボス部６１ａに回転軸６２を介して操作アーム６３を設け、操作アーム６３の長孔６３ａに芯材３１に固定した支持軸３１ｄを係合している。清掃時に、操作アーム６３を回転軸６２を支点に矢印方向に操作することで、芯材３１を介してブラシ部３２が扱き方向に移動する。これによって、ブラシ部３２の複数本の線材３３が清掃パイプ部２３ａによってしごかれ、線材３３が捕捉した微細物Ｃ２を除去し、ブラシ部３２の清掃を行うことができる。

［フィルタ装置の４例］
この実施のフィルタ装置の４例を図１０に示す。フィルタ装置の４例は、１例と同様に構成されるが、エレメントケース２０にエレメント３０を２個備え、清掃手段７０を構成するモータ７１によりエレメント３０を回転する構成である。このエレメント３０の回転によって、ブラシ部３２の複数本の線材３３に捕捉されている微細物Ｃ２を遠心力で除去し、ブラシ部３２の清掃を自動的に行うことができる。

この発明は、流体に含まれる微粉末状クズ、また流体中の異物や混入物、汚染物質等の微細物を捕捉するフィルタ装置および流体浄化システムに適用可能であり、微細物を確実に除去することが可能で、交換することなく簡単な洗浄作業でよく、低コストである。

１ 遠心分離装置
２ 密閉筒体
Ａ１ フィルタ部
Ｂ１ 沈殿部
Ａ２ フィルタエレメント
Ｂ２ 流体流路
Ｃ１，Ｃ２ 微細物
１０ フィルタ装置
２０ エレメントケース
２２ 円筒
２３ 上キャップ
２４ 下キャップ
３０ エレメント
３１ 芯材
３２ ブラシ部
３３ 線材
５０，６０，７０ 駆動手段

Claims (4)

1. 流体が入る入口部と流体が出る出口部を有するエレメントケースと、
   前記入口部と出口部との間に形成される流体流路に配置されるエレメントと、
   前記エレメントケースの内部に溜まる微細物を排出する排出部とを有し、
   前記エレメントは、
   芯材と、
   前記芯材に設けられる複数本の線材で構成したブラシ部と、
   を含み、
   前記ブラシ部は、前記流体流路を流れる流体に含まれる微細物を捕捉可能であることを特徴とするフィルタ装置。
2. 前記複数本の線材を扱いて捕捉した微細物を除去する清掃手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記複数本の線材を回転して捕捉した微細物を除去する清掃手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
4. 遠心力により流体に含まれる微細物を分離する遠心分離装置と、
   前記遠心分離装置の後段に配置した請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のフィルタ装置と、を備え、
   前記フィルタ装置は、
   前記遠心分離装置により分離した残りの微細物を除去することを特徴とする流体浄化システム。