JP2017160830A

JP2017160830A - 貯水タンク

Info

Publication number: JP2017160830A
Application number: JP2016045519A
Authority: JP
Inventors: 正臣松本; Masaomi Matsumoto
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2017-09-14
Also published as: CN107175538A; KR20170105424A; TW201732123A

Abstract

【課題】渦を発生させることなく、送出ポンプで適切に水を送出すること。【解決手段】貯水タンク（１１）は、水供給源から供給された水を貯留して送出ポンプ（１４）で水処理システムに送出するものであり、水供給源から供給された水を下限水位（Ｌ１）から上限水位（Ｌ２）までの所定量貯留し、底板（４３）に開口した送出口（４６）を通じて送出ポンプで水が送出されるタンク本体（４１）と、下限水位より下でタンク本体の底板に接触しない高さで送出口を覆うサイズに形成され、送出口の上方においてタンク本体に貯留されている水が該送出口から送出される際に発生する渦を防止する渦防止プレート（４７）とを備える構成にした。【選択図】図３

Description

本発明は、送出ポンプで送出される水を貯留する貯水タンクに関する。

一般に研削装置や切削装置等の加工装置は、加工水やスピンドルの冷却水等を供給する水処理システムに接続されている（例えば、特許文献１参照）。水処理システムでは、貯水タンクに貯留された水が送出ポンプによって送出され、加工水や冷却水として加工装置の各部に供給されている。このような貯水タンクは貯水量が管理されており、通常は貯水タンク内の水位が送出ポンプで送出するのに必要な規定水位以上に保たれている。また、貯水タンクの水位が下がって規定水位を下回ると、貯水タンクから加工装置への加工水や冷却水の供給が停止される。

特開２００７−１２７３４３号公報

ところで、貯水タンク内の水位が送出ポンプで送出するのに必要な下限水位（規定水位）以上であれば、下限水位付近であっても送出ポンプによって貯水タンクから水が送出され続ける。しかしながら、貯水タンク内の水位が下限水位付近では、貯水タンクの底部の送出口に向かう水流によって渦が生じ、渦によって水面から巻き込まれた気泡が送出ポンプ内や流路内に気泡が混入してしまう。この気泡の混入によって送出ポンプが空回りして水を送出できなくなったり、十分な送出圧が得られなくなったりするという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、渦を発生させることなく、送出ポンプで適切に水を送出することができる貯水タンクを提供することを目的とする。

本発明の貯水タンクは、水供給源から供給された水を貯留し、送出ポンプで送出口から水処理する水処理システムへ送出する貯水タンクであって、水供給源から供給された水を下限水位から上限水位までの所定量貯留するタンク本体と、該タンク本体の底板に開口し送出ポンプを介して水を水処理システムへ送出する送出配管に連通する送出口と、少なくとも該送出口を覆うサイズに形成され、該下限水位より下で該タンク本体の底板に接触しない高さで該送出口の上方に配設され、該タンク本体に貯留されている水が該送出口から送出される際に発生する渦を防止する渦防止プレートと、を備える。

この構成によれば、送出ポンプによってタンク本体に貯留された水が送出口から水処理システムに送出される。下限水位付近では、タンク本体の水が送出口に流れ込むことで水面に渦が生じ易くなるが、送出口の上方が渦防止プレートによって覆われているため水面に渦が現れることがない。このため、タンク本体内の水位が下限水位に近づいても、渦によって水面から気泡が巻き込まれることがなく、送出ポンプへの気泡を防止して水処理システムに対して適切に水を送出することができる。

本発明によれば、渦防止プレートによって送出口の上方を覆って水面での渦の発生を抑えることで、送出ポンプに気泡が混入することがなく、送出ポンプで適切に水処理システムに水を送出することができる。

本実施の形態の水処理システムの模式図である。比較例の貯水タンクの渦発生状態の説明図である。本実施の形態の第１貯水タンクの模式図である。本実施の形態の渦防止プレートによる渦防止構造の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態の貯水タンクを備えた水処理システムについて説明する。図１は、本実施の形態の水処理システムの模式図である。図２は、比較例の貯水タンクの渦発生状態の説明図である。なお、以下の説明では、加工水用の貯水タンクと冷却水用の貯水タンクを有する水処理システムについて説明するが、この構成に限定されない。水処理システムは、少なくとも１つの貯水タンクを有していればよく、図１に示す水の供給システムに限定されない。

図１に示すように、水処理システム１は、水供給源２からの水を定温に調整して加工装置３に供給するものであり、加工用の水を供給する第１系統１０とスピンドル冷却用の水を供給する第２系統２０と備えている。第１系統１０では、加工装置３のノズル（不図示）等に加工用の水が供給されて加工箇所が冷却及び洗浄される。供給後の加工用の水は加工装置３のウォータケース（不図示）等を介して外部に排水される。加工用の水は加工対象のワーク等にも吹き付けられるため、加工精度に影響が生じないように一定温度に調整されている。

第２系統２０では、スピンドル４内のウォータジャケット（不図示）等にスピンドル冷却用の水が供給されて、スピンドルシャフトで発生する摩擦熱が冷却される。スピンドル冷却用の水は、スピンドルシャフトを冷却すればよいため、加工用の水のような純度や温度調整が不要であり、水処理システム１と加工装置３の間で循環されている。このように、加工装置３の稼働時には、水供給源２からの水が第１系統１０を通じて加工装置３に供給され続けると共に、第２系統２０で水が循環してスピンドル４の摩擦熱を冷却し続けている。

第１系統１０には、第１貯水タンク（貯水タンク）１１から加工装置３に至る第１流路１２が設けられている。第１流路１２上には、上流から下流に向かって第１貯水タンク１１、第１送出ポンプ（送出ポンプ）１４、第１圧力検出手段１５、水温調整手段１６、第１フィルタ１７が順に設けられている。第１貯水タンク１１には水供給源２から供給された加工用の水が貯留されており、第１貯水タンク１１内の水は第１送出ポンプ１４によって第１貯水タンク１１から加工装置３に送出されている。

第１送出ポンプ１４の送出圧は第１圧力検出手段１５によって検出され、第１圧力検出手段１５の検出結果に応じて第１送出ポンプ１４の送出圧が調整されている。第１流路１２上の第１送出ポンプ１４の下流では、水温調整手段１６によって水の温度が所定温度に調整される。水温調整手段１６は、チラー等の第１冷却手段１８とヒータ等の加熱手段１９とから成り、第１冷却手段１８の冷却と加熱手段１９の加熱を組み合わせて水が所定温度に調整される。所定温度になった水は第１フィルタ１７を通過して、加工用の水として加工装置３内のノズルに供給される。

第２系統２０には、第２貯水タンク（貯水タンク）２１から加工装置３のスピンドル４に至る第２流路２２と、加工装置３のスピンドル４から第２貯水タンク２１に至る循環流路２３とが設けられている。第２流路２２上には、上流から下流に向かって第２貯水タンク２１、第２送出ポンプ（送出ポンプ）２４、第２圧力検出手段２５、第２冷却手段２６、第２フィルタ２７が設けられている。第２貯水タンク２１には加工装置３のスピンドル冷却用の水が貯留されており、第２貯水タンク２１内の水は第２送出ポンプ２４によって第２貯水タンク２１から加工装置３のスピンドル４に送出されている。

第２送出ポンプ２４の送出圧は第２圧力検出手段２５によって検出され、第２圧力検出手段２５の検出結果に応じて第２送出ポンプ２４の送出圧が調整されている。第２流路２２上の第２送出ポンプ２４の下流では、チラー等の第２冷却手段２６によって水の温度が所定温度に冷却される。所定温度に冷却された水は第２フィルタ２７を通過して、スピンドル冷却用の水として加工装置３内のスピンドル４に供給される。また、スピンドル冷却後の水は、循環流路２３を通じて第２貯水タンク２１内に戻されて、第２貯水タンク２１とスピンドル４との間で循環されている。

また、第１系統１０には、水温調整手段１６の下流で第１流路１２から分岐して第２貯水タンク２１に連通する定温水供給流路３１が設けられ、定温水供給流路３１を通じて第１流路１２から第２貯水タンク２１に所定温度に調整された水が供給される。第２系統２０には、第２送出ポンプ２４の下流で第２流路２２から分岐して第２貯水タンク２１の水を外部へ排水する排水流路３２が設けられている。第１流路１２から定温水供給流路３１への分岐箇所には、第２貯水タンク２１への給水用の第１電磁弁３３が配設され、第２流路２２から排水流路３２への分岐箇所には、第２貯水タンク２１の排水用の第２電磁弁３４が配設されている。

このように構成された水処理システム１では、所定のタイミングで、第２電磁弁３４が開かれて第２貯水タンク２１内の水が所定量だけ排水されると共に、第１電磁弁３３が開かれて第１流路１２内の水が第２貯水タンク２１に所定量だけ供給される。第２貯水タンク２１内の水が所定量ずつ入れ替わりながら、第２貯水タンク２１と加工装置３のスピンドル４との間で水が循環されている。よって、第２貯水タンク２１とスピンドル４とで循環する水の不純物濃度の上昇が抑えられると共に、第２貯水タンク２１内のスピンドル冷却用の水が自動的に交換されている。

ところで、図２に示すように、一般的な貯水タンク６１にはタンク本体６２内の底板６３に送出口６４が開口されており、タンク内の水位が低くなるにつれて送出口６４に流れ込む水流によって水面Ｓに渦Ｖが生じ易くなっている。貯水タンク６１の水位は送出ポンプ６５を作動させるのに必要な下限水位Ｌ１以上に保たれているが、下限水位Ｌ１付近まで水位が下がると水面Ｓに渦Ｖが生じ始める。この水面Ｓに生じた渦Ｖに気泡Ｂが巻き込まれて、水流と共に気泡Ｂが送出ポンプ６５や管路等に入り込むことで、送出ポンプ６５が空回りしたり、送出圧が低下したりするという不具合が生じる。

そこで、本実施の形態の第１、第２貯水タンク１１、２１では、タンク内に設けた渦防止プレート４７（図３参照）によって水面での渦の発生を防止している。これにより、第１、第２貯水タンク１１、１２内の水面に渦が発生することがなく、第１、第２送出ポンプ１４、２４への気泡の混入を防止して適切な送出圧で加工装置３に向けて水を送出し続けることが可能になっている。

以下、図３を参照して、本実施の形態の第１貯水タンクについて説明する。図３は本実施の形態の第１貯水タンクの模式図である。なお、以下の説明では、第１貯水タンクを例示して説明するが、第２貯水タンクも同様な構成である。

図３に示すように、第１貯水タンク１１は、水供給源２（図１参照）から供給された水を貯留して、第１送出ポンプ１４で送出口４６から水処理システム１（図１参照）へ送出するように構成されている。第１貯水タンク１１のタンク本体４１は、上面を開放した箱状に形成されており、水供給源２から供給された水を下限水位Ｌ１から上限水位Ｌ２までの所定量貯留している。タンク本体４１の側板４２には、タンク内の下限水位Ｌ１を検出する下限センサ４４と上限水位Ｌ２を検出する上限センサ４５とが設けられている。なお、下限水位Ｌ１は、第１送出ポンプ１４によって加工装置３まで水を送出可能な水位に設定されている。

タンク本体４１の底板４３には送出口４６が開口しており、この送出口４６が第１送出ポンプ１４を介して水処理システム１（図１参照）へ水を送出する送出配管５１の管路内に連通している。タンク本体４１の側板４２には、送出口４６の上方に少なくとも送出口４６を覆うサイズの渦防止プレート４７が配設され、渦防止プレート４７によってタンク本体４１に貯留されている水が送出口４６から送出される際の渦の発生が防止される。また、渦防止プレート４７は、下限水位Ｌ１より下でタンク本体４１の底板４３に接触しない高さに配設され、常に水面Ｓと送出口４６の間に介在している。

なお、渦防止プレート４７が側板４２に配設される高さに応じて、渦防止プレート４７のサイズが変更されることが好ましい。通常、水面Ｓに発生する渦の径は水面Ｓから送出口４６に向かって小さくなるため、渦防止プレート４７が低い位置に配設されるのに伴って渦防止プレート４７のサイズを小さくすることができる。また、渦防止プレート４７の高さは、タンク本体４１のメンテナンス時に送出口４６からオペレータの手が入る程度の空間が設けられることが好ましい。また、タンク本体４１の側板４２には供給口４８が開口しており、この供給口４８を介して水供給源２から水が供給される。

第１貯水タンク１１では、上記の下限センサ４４及び上限センサ４５によって、タンク本体４１への水の供給及びタンク本体４１からの水の送出が調整されている。すなわち、上限センサ４５で第１貯水タンク１１の水位が上限水位Ｌ２まで上がったことが検出されると、第１貯水タンク１１への水の供給が停止される。下限センサ４４で第１貯水タンク１１の水位が下限水位Ｌ１まで下がったことが検出されると、第１貯水タンク１１からの水の送出が停止される。下限水位Ｌ１付近であっても下限水位Ｌ１に達するまでは第１送出ポンプ１４が作動するが、渦防止プレート４７に渦の発生が抑えられて第１送出ポンプ１４への気泡の混入が防止されている。

以下、図４を参照して、渦防止プレートによる渦防止構造について説明する。図４は、本実施の形態の渦防止プレートによる渦防止構造の説明図である。なお、図４においても、第１貯水タンクを例示して説明するが、第２貯水タンクも同様な構成である。

図４Ａに示すように、第１貯水タンク１１には十分な水位が確保されており、第１送出ポンプ１４によって送出口４６から水が送出されている。送出口４６の上方には渦防止プレート４７が配設されているため、渦防止プレート４７を避けるようにして送出口４６に水が流れ込んでいる。送出口４６の上方では渦防止プレート４７を迂回するように流の向きが変えられているが、送出口４６から渦防止プレート４７が十分に離れているため、送出口４６から水が送出され難くなることがない。そして、第１送出ポンプ１４によって第１貯水タンク１１から水が送出され続けることで、第１貯水タンク１１内の水位が徐々に下がって下限水位Ｌ１に近づけられる。

図４Ｂに示すように、第１貯水タンク１１内の水位が下限水位Ｌ１付近になった場合であっても、第１貯水タンク１１内の水位が下限水位Ｌ１に達するまでは第１送出ポンプ１４が停止されない。このとき、水面Ｓと送出口４６との間が渦防止プレート４７に遮られているため、第１貯水タンク１１の送出口４６に向かう水流によって、二点鎖線に示すような渦Ｖが生じることがない。すなわち、渦防止プレート４７によって送出口４６に向かう螺旋状の流れが阻害されているため、送出口４６の真上の水面Ｓに渦Ｖを発生させるような流れが起こることがない。

このため、渦Ｖによって表面Ｓから気泡が巻き込まれないため、渦Ｖによって気泡が送出口４６を通じて第１送出ポンプ１４に入り込むことがない。よって、第１送出ポンプ１４が空回りすることがなく、加工装置３（図１参照）に向けて適切に水を送出することが可能になっている。さらに、第１送出ポンプ１４によって第１貯水タンク１１から水が送出されると、第１貯水タンク１１の水位が下限水位Ｌ１まで下がったことが下限センサ４４に検出されて、水供給源２（図１参照）から供給口４８を通じて第１貯水タンク１１内に水が供給される。これにより、第１貯水タンク１１の水位が上限水位Ｌ２まで上がったことが上限センサ４５に検出されるまでは第１貯水タンク１１内の水位が上昇される。

以上のように、本実施の形態の第１、第２貯水タンク１１、２１では、第１、第２送出ポンプ１４、２４によってタンク本体４１に貯留された水が送出口４６から加工装置３に向けて送出される。下限水位Ｌ１付近では、タンク本体４１の水が送出口４６に流れ込むことで水面Ｓに渦Ｖが生じ易くなるが、送出口４６の上方が渦防止プレート４７によって覆われているため水面Ｓに渦が現れることがない。このため、タンク本体４１内の水位が下限水位Ｌ１に近づいても、渦Ｖによって水面Ｓから気泡が巻き込まれることがなく、第１、第２送出ポンプ１４、２４への気泡を防止して水処理システム１に対して適切に水を送出することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態において、水処理システム１として加工装置３に水を供給する供給システムを例示して説明したが、この構成に限定されない。水処理システムは、水を処理するシステムであればよく、例えば貯水タンクに貯留された排水を濾過して再利用するリサイクルシステムであってもよい。

また、上記した実施の形態において、タンク本体４１が上面を開放した箱状に形成されたが、この構成に限定されない。タンク本体４１は、水供給源２から供給された水を下限水位Ｌ１から上限水位Ｌ２までの所定量貯留する構成であればよく、例えば円筒状に形成されていてもよい。

また、上記した実施の形態において、渦防止プレート４７は平坦な板状に形成されたが、この構成に限定されない。渦防止プレート４７は、タンク本体４１内の渦Ｖを遮るように配設されていれば、どのような形状に形成されていてもよい。例えば、渦防止プレート４７は、網状に形成されてもよいし、プレートを貫通するスリットや細孔等が形成されていてもよい。また、渦防止プレート４７の材質は限定されず、金属、合成樹脂、その他の材質で形成されてもよい。

また、上記した実施の形態において、渦防止プレート４７がタンク本体４１の側板４２に配設されたが、この構成に限定されない。渦防止プレート４７は送出口４６の上方に配設されていればよく、例えば渦防止プレート４７はタンク本体４１の底板４３から上方に突出したアームを介して底板４３に支持されてもよい。

以上説明したように、本発明は、渦を発生させることなく、送出ポンプで適切に水を送出することができるという効果を有し、特に、切削装置や研削装置等の加工装置用の加工水や冷却水を貯留する貯水タンクに有用である。

１水処理システム
２水供給源
３加工装置
４スピンドル
１１第１貯水タンク（貯水タンク）
１４第１送出ポンプ（送出ポンプ）
２１第２貯水タンク（貯水タンク）
２４第２送出ポンプ（送出ポンプ）
４１タンク本体
４３タンク本体の底板
４６タンク本体の送出口
４７渦防止プレート
５１送出配管
Ｌ１下限水位
Ｌ２上限水位

Claims

水供給源から供給された水を貯留し、送出ポンプで送出口から水処理する水処理システムへ送出する貯水タンクであって、
水供給源から供給された水を下限水位から上限水位までの所定量貯留するタンク本体と、
該タンク本体の底板に開口し送出ポンプを介して水を水処理システムへ送出する送出配管に連通する送出口と、
少なくとも該送出口を覆うサイズに形成され、該下限水位より下で該タンク本体の底板に接触しない高さで該送出口の上方に配設され、該タンク本体に貯留されている水が該送出口から送出される際に発生する渦を防止する渦防止プレートと、を備える貯水タンク。