JP2011126005A - 冷却・洗浄液体用の再生装置および再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】混濁液体（15）をろ過して清浄な冷却・洗浄液体に再生するための再生装置に自動洗浄装置を持たせ、再生装置内における詰まりを回避可能とすることにある。
【解決手段】冷却・洗浄液体用の再生装置（２）は、混濁液体（15）のための送給管（27）と接続している第１容器（20）と、再生された冷却・洗浄液体のために送給管（38）と接続している第２容器（21）と、第２容器（21）に配置されているフィルタ素子（30）と、第１および第２容器（20，21）を互いに接続する導管（31）とを有する。再生装置（２）には、送給管（38）を導管（31）とバイパス接続するバイパス導管（41）が更に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前段に記載した冷却・洗浄液体用の再生装置と、請求項11の前段に記載した冷却・洗浄液体用の再生方法に関する。

ダイヤモンド粒子を被覆した工具（いわゆる「ダイヤモンド工具」）、例えばダイヤモンド・コアドリルビットやダイヤモンド・ソーによる加工に際しては、摩擦、摩耗等の対策として、ダイヤモンド工具を加工領域において冷却し、過熱によるダイヤモンド工具の損傷を回避する必要がある。また、ダイヤモンド工具の切削刃は加工時に冷却液によって冷却される。これは、加工工程を支持し、切削刃の耐用寿命を延ばすためである。さらに上記液体は、ダイヤモンド工具による切削屑等の固形物を加工領域から除去する機能も有する。本明細書においては、このような目的で送給される液体を「冷却・洗浄液体」と称し、固形物が混入した液体を「混濁液体」と称する。

特許文献１（日本特許第4080626号明細書）は、混濁液体をろ過して清浄な冷却・洗浄液体に再生するための既知の再生装置を記載しており、再生した冷却・洗浄液体を電動工具、例えばコアドリル装置に送給することを開示している。この再生装置は、気密かつ液密にシールされた二個の容器を有する。使用に際しては、第１容器が負圧発生装置により負圧容器として機能し、第２容器が過圧発生装置により過圧容器として機能する。負圧容器は、導管を介して過圧容器と接続される。混濁液体は、負圧発生装置により吸引管を経て負圧容器に吸引される。この負圧容器は、混濁液体を予備ろ過するためにも使用される。導管中に配置される過圧発生装置は、予備ろ過された混濁液体を、導管を通して負圧容器から過圧容器に送給する。過圧容器の蓋にはフィルタ素子が備えられており、そのフィルタ素子の表面は、予備ろ過された混濁液体と接触する。過圧発生装置で発生させた正圧によって、予備ろ過された混濁液体はフィルタ素子内部に流入する。予備ろ過された混濁液体中に残留している固形物は、フィルタ素子に付着する。これにより再生された冷却・洗浄液体はフィルタ素子内部に溜められ、正圧により送給管を経て工具まで送給可能である。

送給管、導管および過圧発生装置に混濁液体または予備ろ過された混濁液体が流通する。混濁液体および予備ろ過された混濁液体は、共に管および過圧発生装置を詰まらせる可能性がある固形物を含んでいる。再生装置の機能性を保証し、十分な量の冷却・洗浄液体を送給するために、管および過圧発生装置を定期的に洗浄する必要がある。

既知の再生装置の取扱方法は、長めの作業中断の前および作業日の終了後に、上述した両容器を洗浄し、フィルタ素子を再生することを想定している。既知の再生装置は、送給管、導管および過圧発生装置を作業者が手動で洗浄しなくてはならず、自動洗浄機能が備わっていないという問題点を有する。

本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消し、再生装置に自動洗浄機能を持たせ、再生装置内における詰まりを回避可能とすることにある。

この課題は、本発明によれば、独立請求項に記載した特徴を有する再生装置および再生方法によって解決可能である。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載した通りである。

本発明は、混濁液体をろ過して清浄な冷却・洗浄液体に再生するための再生装置を提案するものであり、該装置は、混濁液体用の送給管と接続している第１容器と、再生された冷却・洗浄液体と接続している第２容器と、この第２容器に配置されているフィルタ素子と第１容器および第２容器を接続する導管とを有する。

本発明においては、送給管を導管とバイパス接続するバイパス導管が設けられている。その際、望ましくは、バイパス導管が制御弁を備え、この制御弁を制御装置によって液体の流れを許容する開放状態と、液体の流れを阻止する閉鎖状態との間で調整可能とする。

望ましい実施形態に従えば、送給管に制御弁が備えられ、この制御弁を制御装置によって、液体の流れを許容する開放状態と、液体の流れを阻止する閉鎖状態との間で調整可能とする。その際、制御弁は流れ方向に見てバイパス導管の下流側に配置されている。制御弁によって、冷却・洗浄液体のコアドリル装置への送給を中断することができるため、冷却・洗浄液体を過圧発生装置等の洗浄用に使用することが可能となる。

別の望ましい実施形態によれば、第２容器が導管に配置されている過圧発生装置と連係動作し、バイパス導管が流れ方向において過圧発生装置の上流側の導管に通じている。この構成により、過圧発生装置等が確実に洗浄される。

別の望ましい実施形態によれば、導管を送給管と接続する更なるバイパス導管が設けられている。その際、望ましくは、この更なるバイパス導管が制御弁を備え、この制御弁を制御装置によって、液体の流れを許容する開放状態と、液体の流れを阻止する閉鎖状態との間で調整可能に構成する。

更に別の望ましい実施形態においては、流れ方向に見て第２容器の上流側にフィルタ素子が配置される。この実施形態は、フィルタ素子によりろ過された固形物を、フィルタ素子内部に滞留させ得る利点を有する。

望ましい代案としての実施形態によれば、フィルタ素子は流れ方向に見て第２容器の下流側に配置される。

望ましくは、送給管に圧力測定のための圧力スイッチおよび／またはメンブレン式アキュムレータが設けられている。圧力スイッチによって、一定の圧力値を超えた際に、制御装置が自動的にメンブレン式アキュムレータに蓄えられた冷却・洗浄液体を放出することが可能となる。メンブレン式アキュムレータに蓄えられた冷却・洗浄液体は、特にフィルタ素子の洗浄に適している。

本発明は、上述した構成の再生装置を用いる冷却・洗浄液体の再生方法を更に提案するものであり、該再生方法は、過圧発生装置の使用に際して制御弁を閉鎖し、バイパス導管を制御弁により一定時間開放するものである。送給管内の制御弁は、ドリル装置への冷却・洗浄液体の送給を中断し、その結果として冷却・洗浄液体は、開放された制御弁を介して導管に流入する。これにより、導管および導管内に配置されている過圧発生装置が冷却・洗浄液体により洗浄される。

本発明の第１実施形態に係る再生装置をコアドリル装置との接続状態で示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る再生装置を図１のコアドリル装置との接続状態で示す説明図である。

以下、本発明を図示の実施形態について更に詳述する。なお、図中、特に言及しない限り、構造または機能において対応する構成要素は同一の参照数字を付して表す。

図１に示す電動工具は、コアドリル装置１として形成され、冷却・洗浄液体をろ過するための本発明に係る再生装置２と接続されている。

コアドリル装置１は駆動ユニット３を含み、この駆動ユニット３は、切削刃４を備えるドリルビット５を、回転軸６を介して回転方向７に駆動するものである。冷却・洗浄液体は、駆動ユニット３の流入口８を経て送給される。流入口８は、送給管９を介して再生装置２の流出口10と接続されている。代案として、冷却・洗浄液体を、その流れ方向に見て駆動ユニット３の下流側に配置されている吸込みヘッドまたはフラッシュヘッドに送給してもよい。

駆動ユニット３の流入口８と接続し、作業者によって手動で操作される調整装置11により、冷却・洗浄液体の駆動ユニット３への流入量を調整することが可能である。調整装置11は、冷却・洗浄液体が駆動ユニット３に流入可能な開放位置と、冷却・洗浄液体の駆動ユニット３への流入を遮断する閉鎖位置との間で調整可能な遮断装置として構成される。代案として、調整装置11は、冷却/洗浄液体の流入量を、０％（閉鎖状態）と100％（開放状態）との間で段階的または連続的に調整可能に構成することも可能である。

穿孔時、すなわち、ドリルビット５が回転軸６を介して駆動され、切削刃４を穿孔方向12に向けた状態で、穿孔すべき基盤13に貫入する間、ドリルビット５を、冷却・洗浄液体によってすすぎ、穿孔領域を冷却する。穿孔すべき基盤13上には、捕集手段14が配置される。この捕集手段14は、穿孔領域を包囲し、固形物が混入し、加熱された冷却・洗浄液体を捕集する。この段階における冷却・洗浄液体を、混濁液体15と称する。捕集手段14は、吸引管16を介して再生装置２の流入口17に接続する。

再生装置２は、第１容器20および第２容器21を含む。再生装置２をコンパクトに形成するために、第２容器21は第１容器20内に配置される。両容器20，21とも、蓋22, 23により気密かつ液密にシールされる。代案として、両容器20，21を並べて配置してもよい。

穿孔に際し、第１容器20は、捕集手段14から混濁液体15を第１容器20まで搬送する吸引装置24と協働する。吸引装置24は、例えば負圧を発生させる装置（以下、「負圧発生装置」と称する。）として構成される。第１容器20は、以下、「負圧容器」と称する。負圧発生装置24は吸引管25に配置され、その一端は負圧容器20に接続され、他端は大気26に開放している。収納装置14に対して、負圧容器20内に作用する負圧により、混濁液体15が、吸引管16および送給管27を介して、負圧容器20まで吸引搬送される。送給管27の一端は再生装置２の流入口17に接続し、他端は負圧容器20に通じている。

負圧容器20は、混濁液体15の予備ろ過手段としても機能する。混濁液体15に混入している基盤の切削屑は、負圧容器20内で重力により沈殿し、負圧容器20の底部に固形物28として堆積する。堆積した固形物28上には、予備ろ過された混濁液体29が溜められる。

第２容器21内にはフィルタ素子30が配置され、このフィルタ素子30は導管31を介して負圧容器20と接続されている。負圧容器20内で重力沈降によって堆積した固形物28がフィルタ素子30に到達するのを阻止するために、負圧容器20内に位置する導管31の部分は、負圧容器20の底部から離れた立ち上がり管として形成されている。導管31には、過剰圧力を発生させる装置32（以下、「過圧発生装置」と称する。）として、例えば圧力ポンプが配置されている。過圧発生装置32は、１〜６バールの過剰圧力を発生させる。第２容器21は、以下、「過圧容器」と称する。

過剰圧力により、予備ろ過された混濁液体29が、導管31を通して、負圧容器20からフィルタ素子30に流入する。導管31の流れ方向33に見て過圧発生装置32の上流側に逆止弁34が設けられており、予備ろ過された混濁液体29が負圧容器20に逆流するのを防止する。

フィルタ素子30の過剰圧力により、予備ろ過された混濁液体29は、その流れ方向35において、フィルタ素子30を経て容器21に流入する。予備ろ過された混濁液体29に含まれている固形物は、重力により、フィルタ素子30の底部に沈殿するか、またはフィルタ素子30に付着する。再生された冷却・洗浄液体36は過圧容器21に溜まり、この液体36はコアドリル装置１に送給することが可能となる。これにより、再生循環が完了する。再生された冷却・洗浄液体36は、圧力差により、送給管38を経て流れ方向37に流れる。送給管38は、一端が過圧容器21に、他端が再生装置２の流出口に接続している。送給管９は、コアドリル装置１と接続している。

送給管27、導管31、第１バイパス導管42、第１制御弁および過圧発生装置には、いずれも混濁液体15または予備ろ過された混濁液体29が流通する。混濁液体15および予備ろ過された混濁液体29は上述した各管、第１制御弁42および過剰発生装置32を詰まらせる可能性のある固形物を含むため、管27,31,40、第１制御弁および過圧発生装置32を定期的に洗浄する必要がある。送給管および導管27,31,40、第１制御弁42および過圧発生装置32の洗浄は、流れ方向の転換を通じて再生された冷却・洗浄液体36および予備ろ過された混濁液体29によりなされる。その際、再生装置２は洗浄モード状態にある。

本発明の再生装置２は、第１バイパス導管40および第２バイパス導管41を備える。第１バイパス導管40は、導管31と送給管27とを接続し、流れ方向33に見て過圧発生装置32の下流側において、導管31から分岐する。第１バイパス導管40および送給管27の接続は、再生装置２における流入口17のすぐ上流側で確立される。これは、送給管27を入念に洗浄するためである。第２バイパス導管は、送給管38と導管31とを接続し、流れ方向37から見て流出口10の上流側で送給管38から分岐し、流れ方向33に見て、過圧発生装置32および逆止弁34の上流側において、導管31から分岐する。

第１および第２バイパス導管40,41を介して再生された冷却・洗浄液体36および予備ろ過された混濁液体29の流れ方向を転換するために、三個の制御弁42，43，44が設けられており、各制御弁は制御装置45によって開放状態と閉鎖状態との間で調整可能とされている。第１バイパス導管40は、上記三個の制御弁のうち、第１制御弁42（「洗浄弁」とも称する。）を介して閉鎖可能である。第１制御弁42は、第１バイパス導管の流入口に配置されている。流れ方向37に見て第２バイパス導管41の下流側に配置されている第２制御弁43を介して、再生された冷却・洗浄液体の送給管９およびコアドリル装置１への送給を調整可能とする。第３制御弁44は第２バイパス導管41に配置され、第２バイパス導管41を閉鎖するために機能する。過圧発生装置32が発する圧力を測定するために、送給管38に圧力スイッチ46が配置されており、制御装置45と接続されている。

再生装置２は、互いに異なる少なくとも二種の動作モード、すなわち作業モードおよび洗浄モードを有する。作業モードにおいては、再生装置２が再生された冷却・洗浄液体をコアドリル装置１に送給し、混濁液体15を捕集手段14から吸引する。作業モードにおいて、第１および第２バイパス導管40,41は、いずれも閉鎖状態にある第１および第３制御弁42，44によって、遮断状態にある。第２制御弁43は開放状態にあるため、再生された冷却・洗浄液体36が第２制御弁43を介して送給管９に流入することができる。

再生装置２の洗浄モードは、予め設定可能な時間間隔で、または特定の条件下で自動的に実施される。特定の条件とは、例えば再生装置２が待機モードにある場合等である。送給管27、第１バイパス導管40、第１制御弁42、導管31および過圧発生装置32の洗浄は複数のステップで実施される。第１ステップにおいては、第１制御弁42、第１バイパス管40および送給管27を大まかに予備的にすすぐ。制御装置45により送給管38の第２制御弁43が閉鎖される。これにより、再生装置２によって再生された冷却・洗浄液体36のコアドリル装置１への送給が中断される。

圧力スイッチ46により送給管38内の圧力を測定し、予定された圧力値を超えた場合、制御装置45に再生装置の作動を司るコマンド・パルスを伝達する。代案として、予め設定した時間の経過後に、コマンド・パルスを伝達してもよい。これにより制御装置45が短時間にわたって、第１バイパス導管40に配置されている第１制御弁42を開放する。この際に、導管31から予備ろ過された混濁液体29が第１バイパス導管40、送給管27に流通後、負圧容器20に流入する。予め設定した時間の経過後、制御装置45によって第１制御弁42を閉鎖する。

洗浄工程の第２ステップにおいて、過圧発生装置32および導管31が再生された冷却・洗浄液体により洗浄される。制御装置45が、過圧発生装置32の使用に際して第３の制御弁44を開放する。その際、第１および第２制御弁42，43は閉鎖状態にある。再生された冷却・洗浄液体36が、流れ方向37において送給管38を介して第２バイパス導管41に流入し、そこから流れ方向33に沿って再び過圧発生装置32を経て過圧容器21内に流入する。この第２ステップの循環は、フィルタ素子30および送給管38を介して完了する。

洗浄工程の第３ステップでは、再生された冷却・洗浄液体によって、第１制御弁42の洗浄がなされる。制御装置45により、第１バイパス導管の制御弁42が、短い時間間隔にわたって開放され、この間に再生された冷却・洗浄液体36が、導管31から第１バイパス導管40を経て送給管27に流入後、負圧容器20に流入する。短時間の経過後、制御装置45が第１制御弁42を閉鎖する。その後、過圧発生装置32により一定の時間にわたって圧力が蓄積され、第１制御弁42が短時間にわたり開放される。この第３ステップは、第１制御弁42が再生された冷却・洗浄液体36により十分に洗浄されるまで複数回反復される。

洗浄工程における第３ステップが完了すると、過圧発生装置32が停止される。送給管38およびバイパス導管41に残留している再生された冷却・洗浄液体36が、導管31を介して負圧容器20内に逆流し、その際に導管を洗浄する。

図２は、図１におけるコアドリル装置に第２実施形態に係る冷却・洗浄液体の再生装置50を接続した状態を示すものである。

第２実施形態に係る再生装置50は、作業モードにおいて、フィルタ素子が流れ方向に見て過圧容器21の下流側に配置されている点で、図１に示した第１実施形態の再生装置２とは異なっている。混濁液体15は、負圧発生装置24によって負圧容器20内に搬送され、負圧容器20内で混濁液体15が予備ろ過される。

負圧容器20は、導管51を介して過圧容器21と接続されている。重力沈降によって堆積した固形物28が過圧容器21に到達するのを阻止するために、負圧容器20内に位置する導管51の部分は、負圧容器20の底部から離れた立ち上がり管として形成されている。また導管51には、過圧発生装置32が配置されている。

過圧容器21にはフィルタ素子52が配置され、そのフィルタ素子52の表面部53が予備ろ過された混濁液体29と接触している。過圧容器21における過圧により、予備ろ過された混濁液体29が表面部53に沿う流れ方向54に沿ってフィルタ素子52内に流入する。予備ろ過された混濁液体29に残留している固形物は、フィルタ素子52に付着する。フィルタ素子52内に、再生された冷却・洗浄液体36が溜まり、コアドリル装置２に送給されることが可能となる。フィルタ素子52は、送給管55を介して再生装置50の流出口10と接続されている。再生された冷却・洗浄液体36は、送給管9，55を介して駆動ユニット３に流入する。

更に送給管55には、メンブレン式アキュムレータ56が設けられている。メンブレン式アキュムレータ56は、メンブレンによって分割される第１チャンバおよび第２チャンバから構成される。両チャンバは、互いに異なる媒体で充填されている。例えば、第１チャンバには空気が充填されており、充填された空気は加圧により圧縮可能である。他方、第２チャンバには冷却・洗浄液体が充填されているが、液体は元来が非圧縮性であり、加圧により圧縮性を示すものではない。メンブレン式アキュムレータの性能は、該アキュムレータがフィルタ素子52を洗浄し、上述した洗浄工程を支持するのに十分な量の冷却・洗浄液体36を貯留できるか否かに基づいて選択される。

第２実施形態に係る再生装置50における送給管27、導管51、過圧発生装置32、第１バイパス導管40および第１制御弁42の洗浄は、第１実施形態に係る再生装置２におけるバイパス導管40,41および制御弁42,43,44によって実施される洗浄方式に対応している。

１ コアドリル装置
２ 再生装置
３ 駆動ユニット
４ 切削刃
５ ドリルビット
６ 回転軸
７ 回転方向
８ 流入口
９ 送給管
10 流出口
11 調整装置
12 穿孔方向
13 基盤
14 捕集手段
15 混濁液体
16 吸引管
17 流入口
20 第１容器
21 第２容器
22 第１容器の蓋
23 第２容器の蓋
24 負圧発生装置（吸引装置）
25 吸引管
26 大気
27 送給管
28 固形物
29 混濁液体
30 フィルタ素子
31 導管
32 過圧発生装置（圧力ポンプ）
33 流れ方向
34 逆止弁
35 流れ方向
36 冷却・洗浄液体
37 流れ方向
38 送給管
40 第１バイパス導管
41 第２バイパス導管
42 第１制御弁
43 第２制御弁
44 第３制御弁
45 制御装置
46 圧力スイッチ
50 再生装置
51 導管
52 フィルタ素子
53 表面部
54 流れ方向
55 送給管
56 メンブレン式アキュムレータ

Claims (11)

1. 混濁液体（15）をろ過して清浄な冷却・洗浄液体に再生するための再生装置（２；50）であって、前記混濁液体（15）のための送給管（27）と接続している第１容器（20）と、再生された冷却・洗浄液体（36）のための送給管（38；55）と接続している第２容器（21）と、該第２容器内に配置されているフィルタ素子（30；51）と、前記第１および第２容器（20；21）を接続する導管（31；51）とを含む再生装置において、
   前記送給管（38；55）を前記導管（31；51）とバイパス接続するバイパス導管（41）が設けられていることを特徴とする再生装置。
2. 請求項１記載の装置において、前記バイパス導管（41）が制御弁（44）を有し、該制御弁（44）が、制御装置（45）によって前記制御弁（44）に対する液体の流れを許容する開放状態と、該制御弁（44）に対する液体の流れを阻止する閉鎖状態との間で調整可能であることを特徴とする再生装置。
3. 請求項１または2に記載の装置において、前記送給管（38;55）内に制御弁（43）が配置され、該制御弁（43）が、制御装置（45）によって該制御弁（43）に対する液体の流れを許容する開放状態と、前記制御弁（43）に対する液体の流れを阻止する閉鎖状態との間で調整可能であり、その際、流れ方向（37）に見て前記制御弁（43）が前記バイパス導管（41）の下流側に配置されていることを特徴とする再生装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の装置において、前記第２容器が前記導管（31；51）に配置されている過圧発生装置（32）と連係動作し、前記バイパス導管（41）が流れ方向（33）に見て前記過圧発生装置（32）の上流側において、前記導管（31；51）に接続していることを特徴とする再生装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の装置において、前記導管（31；51）を前記送給管（27）と接続する更なるバイパス導管（40）が設けられていることを特徴とする再生装置。
6. 請求項５記載の装置において、前記更なるバイパス管（40）が制御弁（42）を有し、該制御弁（42）は、制御装置（45）によって前記制御弁（42）に対する液体の流れを許容する開放状態と、該制御弁に対する液体の流れを阻止する閉鎖状態との間で調整可能であることを特徴とする再生装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の装置において、前記フィルタ素子（30）が流れ方向（35）に見て前記第２容器（21）の上流側に配置されていることを特徴とする再生装置。
8. 請求項１〜６の何れか一項に記載の装置において、前記フィルタ素子（52）が流れ方向（54）に見て前記第２容器（21）の下流側に配置されていることを特徴とする再生装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の装置において、前記送給管（38；55）内に圧力測定用の圧力スイッチ（46）が設けられていることを特徴とする再生装置。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の装置において、前記送給管（55）内にメンブレン式アキュムレータ（56）が配置されていることを特徴とする再生装置。
11. 請求項１に記載の、冷却・洗浄液体用の再生装置（2；50）内において冷却・洗浄液体を再生するための方法であって、
    前記送給管（38;55）内の制御弁（43）を過圧発生装置（32）の使用時に閉鎖し、別の制御弁（44）によりバイパス導管（41）を所定の時間にわたって開放することを特徴とする再生方法。

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