JP2021112739A - 不純物除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固形不純物および油性不純物を含む水性液の再生処理と、濾過材再生とを並行して行うこと。【解決手段】固形不純物および油性不純物を含む水性液を濾紙２００に付着するよう減圧濾過する濾過タンクユニット１０と、固形不純物を濾紙２００から取り除くスラッジタンクユニット２０と、油性不純物を含む水性液を親水撥油フィルタ４１により分離除去する二相分離ユニット４０と、スラッジタンクユニット２０を通過した濾過材２００を、内部が減圧となる回転ドラムの外周に沿って連続走行させ固形不純物および油性不純物を含まない水性液により減圧逆洗浄する逆洗浄タンクユニット３０と、逆洗浄タンクユニット３０で濾紙２００を通過した水性液を受け入れ逆洗浄タンクユニット３０に循環させるチャンバーユニット７０と、原反ロールから繰り出す濾紙２００をタンクユニット１０、２０、３０の順に連続走行させる濾過材走行手段とを備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、水性液から固形不純物と油性不純物を除去することができる不純物除去装置に関する。

砥石を使って鋼材を削る研削盤などの研削用工作機械による研削加工においては、工作物の被加工面に焼付・変色が生じることが無いようにするためのクーラント液が供給される。研削加工後のクーラント液は、研削屑である切粉、砥石から剥離した砥粒（以下、これらをスラッジと総称する）などの固形分、および潤滑油や防錆油などの不純油を含んでいる。クーラント液を使い続けると、研削精度の低下、ひいては工作物の加工品質の低下を惹き起こす。

そこで、研削用工作機械には、クーラント液に含まれるスラッジなどの固形分を分離・除去するためのスラッジ除去設備や、不純油を除去するための油水分離設備が併設される。

以下の特許文献１−５の説明で使用する符号は、各特許文献中で使用している符号である。

特許文献１に示される切削液の濾過装置は、濾過タンク（タンク本体）１と、濾過タンク１内を仕切板４で区画されかつ底部同士が連通する右方の狭い流入部２並びに左方の広い濾過部３と、濾過部３の底部からタンク左側壁部に沿って設けられた無端走行する無端な排出コンベア１４と、排出コンベア１４上に配設された複数のバツフルプレート（傾斜板）１２と、バツフルプレート１２の上側に設けられ無端走行する無端なスクリーンベルト濾材２７と、スクリーンベルト濾材２７の下側走行部分と上側走行部分との間に設けられた溢流口９とを有する。

この濾過装置によれば、被処理液を、流入部２より濾過部３に流入させ、複数のバツフルプレート１２により形成される傾斜空間を整流となって上昇させ、この過程で被処理液中の粗粒度の切削屑を沈降（一次分離）し、この切削屑をバツフルプレート１２上を滑落し、濾過タンク１内底面から左側面部に沿って設けられた無端走行する排出コンベア１４上に受け止められ折返し部１４ａに搬送されスクレーパ１５で掻落されスラツジボツクス１６内に回収する。

さらに、この濾過装置によれば、バツフルプレート１２を通過した被処理液をスクリーンベルト濾材２７の下側走行部分を通過させ、この際に微細粒度の切削屑をスクリーンベルト濾材２７で捕捉（二次分離）し、浄化した被処理液を排出口９よりオーバーフローさせる。濾過を繰り返すと、スクリーンベルト濾材２７のメッシュ孔に微細粒度の切削屑が詰まりフィルタ精度が低下するので、切削屑を取り除くため、非濾過時にブラシローラ４０でスクリーンベルト濾材２７をブラッシングするとともに、逆洗ノズル３９でスクリーンベルト濾材２７の裏面に浄化液を噴射する。

特許文献２に示される連続濾過装置は、ロール体３から引き出される濾過フィルタ４が、供給用ローラ２０を介して濾過ドラム１０の外周面に巻き付けられた後、排出用ローラ３０を介して汚濁槽２の外部に導かれており、濾過ドラム１０と排出用ローラ３０が回転することにより、濾過フィルタ４を連続的に濾過ドラム１０に巻き付けて移動しつつ、真空ポンプ５の負圧により汚濁液１の固形物と浄化液体とを分離し、濾過フィルタ４に付着した固形物を濾過フィルタ４と共に回収容器７０内に回収することができる。使用済みの濾過フィルタ４は、固形物が付着した状態で焼却処理される。

特許文献３に示される第１の実施の形態に係るフィルタ装置５０は、一対のろ過プレート（メッシュプレート）２１，２２の間に複数の繊維糸１００を張り巡らしてなるフィルタ部２０が液体を流す流路に配置されたろ過室１１を備え、ろ過時には操作軸２３によりろ過プレート２１を可動し、一対のろ過プレート２１，２２の間隔を狭めて複数の繊維糸１００を圧縮状態にして圧縮状態の繊維糸１００により液体をろ過し、液体に混入する微細物を捕捉して除去する装置である。

圧縮状態の繊維糸１００によって微細物を捕捉して除去するために目詰まりを起こすことがある。このために、一方側の流路１ａから液体を他方側の流路１ｂに流し、また他方側の流路１ｂから液体を一方側の流路１ａに流すなどして洗浄するが、この洗浄時には操作軸２３によりろ過プレート２１を可動し、一対のろ過プレート２１，２２の間隔を広げて複数の繊維糸１００の圧縮状態を開放して繊維糸１００を洗浄する。

特許文献３に示される第７の実施の形態に係るフィルタ装置５０のフィルタ部２０は、外側から中心側に向けて段階的に一対のろ過プレート２１，２２の間に張り巡らした複数の繊維糸１００の径を小さくし、外側から液体が供給されてろ過し、ろ過した液体を中心側から排出する。また、外側と内側で異なる機能の２種類以上の繊維糸を配置することで、１本のエレメントで様々な濾過に対応することができ、例えば外側から油水分離（油吸着）し、固形物除去し、脱色することができる。

特許文献４に示されるクーラント清浄装置には、クーラントを貯液するとともにクーラント内に残留するスラッジとクーラントとを分離する第一タンク２１と、クーラント２１内に残留するスラッジに吸着してスラッジをクーラント液面に浮上させるためのマイクロバブルを第一タンク２１内で発生させるマイクロバブル発生装置２３と、第一タンク２１内で濾過されたクーラント液面付近の残存スラッジをクーラントとともに回収する第一タンク用回収装置３１と、第一タンク用回収装置３１で回収されたクーラントから残存スラッジを除去するとともに、残存スラッジと分離されたクーラントを前記第一タンクに戻すフィルタ装置４１とを備えている。

特許文献５に示される研削スラッジの分離装置は、研削スラッジ（Ｓ）を含む研削液（Ｌ）が供給される分離槽（４）と、分離槽（４）内に配設されて、上面に研削スラッジ（Ｓ）を磁気的な吸引力と自重とで沈降させる非磁性プレート（５）と、非磁性プレート（５）の裏面に配設されて、非磁性プレート（５）の表面に磁気的な吸引力で研削スラッジ（Ｓ）を吸引して排出方向に移動させる磁気コンベア（６）とを備え、液面浮遊している浮遊研削スラッジ（ＦＳ）を集める集積手段（２１）と、集められた浮遊研削スラッジ（ＦＳ）を研削液（Ｌ）に浸漬して引き上げる浮遊研削スラッジ回収手段（２２）と、引き上げられた研削スラッジを凝縮する凝縮手段（３０）とを備えており、もって、クーラント液や研削油などの研削液に混入したスラッジを磁気的な吸引力と自重とで沈降させる方式を採用している。

特開昭５８−１７０５１１号公報 特開２００６−３０５４３０号公報 特開２０１６−８７５１９号公報 特開２０１３−１６３２４９号公報 特許第５４７９０４６号公報

本発明者が研削用工作機械で使用した後のクーラント液に含まれるスラッジの粒度分布を測定したところ、クーラント液に混入しているスラッジの粒子径は、概ね１μｍ以上であることが判明した。

ところが、１μｍ〜数μｍ程度の微細な粒子径のスラッジは、磁気的な吸引力や自重によって沈降させる従来方式では除去することが困難であるため、本発明者は、保留粒子径が１μｍ〜数μｍ程度の濾紙を使ってクーラント液を濾過する方式について検討した。

しかし、保留粒子径が１μｍ〜数μｍ程度の濾紙を使ってクーラント液中のスラッジを濾過しようとすると濾過に長い時間が掛かってしまい、スラッジ除去の作業性が低下するという課題が生じる。

また、一般に濾過材として濾紙を用いるスラッジ除去方式では、濾紙の目詰まりによって一回のみの使用で濾紙を廃棄しなければならないので、濾紙を頻繁に交換する手間によるメンテナンス時間の増大、濾紙コストの増大、環境負荷の増大などを招来するという課題も生じる。

さらに、研削用工作機械で使用した後のクーラント液には、スラッジのような固形物以外にも不純油分（潤滑油、防錆油など）が混入している。従って、汚れたクーラント液を清澄なクーラント液に戻して再使用するためには、スラッジ除去設備とは別に不純油を除去する設備も必要となるので、設備が大型化するという課題もある。

さらに、従来の濾過装置が採用している分離方式（遠心分離、液体サイクロン、マグネット分離など）では、１〜数μｍ程度の微細なスラッジの効率的な分離は難しく、捕集できなかったスラッジは、次第にタンク底部に沈殿するため、頻繁なタンク清掃作業、クーラント液の交換頻度および交換作業による機械停止が必要になるという課題もある。

特許文献１に示される濾過装置は、非濾過時にブラシローラ４０でスクリーンベルト濾材２７をブラッシングするとともに、逆洗ノズル３９でスクリーンベルト濾材２７の裏面に浄化液を噴射することにより、スクリーンベルト濾材２７のメッシュ孔に微細粒度の切削屑による目詰まりを解消するようになっているが、浄化液の噴射が均一に万遍なく行えるものではないので、スクリーンベルト濾材２７のメッシュ孔の目詰まりの割合が次第に多くなり濾過効率が低下するという課題がある。定期的にスクリーンベルト濾材２７を交換することができれば、この課題を解消することができるが、濾過装置は、スクリーンベルト濾材２７が交換不能または交換が極めて難しい構成であるのでこの課題を解消することができない。

本発明は、上述した諸課題を解決するためになされたものであって、原反ロールから濾過材を繰り出し、濾過に用いた後に減圧逆洗浄によりメッシュ孔の目詰まりを解消した状態に再利用可能な原反ロールとして巻き取ることができるとともに、この濾過材と油性不純物分離フィルタとを併用することで、水性液から固形不純物と油性不純物を除去することができる不純物除去装置を提供することにある。

本発明の第１の態様に係る不純物除去装置は、固形不純物および油性不純物を含む水性液を濾過材により減圧濾過し、前記水性液から前記固形不純物を除去する濾過タンクユニットと、前記濾過タンクユニットで前記濾過材に付着した前記固形不純物を前記濾過材から取り除くスラッジタンクユニットと、前記濾過タンクユニットで前記濾過材を通過した前記油性不純物を含む前記水性液を親水撥油フィルタにより濾過し、前記水性液から前記油性不純物を除去する二相分離ユニットと、前記スラッジタンクユニットで前記固形不純物が除去された前記濾過材を、前記二相分離ユニットの前記親水撥油フィルタを通過した前記水性液により減圧逆洗浄する逆洗浄タンクユニットと、前記逆洗浄タンクユニットで前記濾過材を通過した前記水性液を前記逆洗浄タンクユニットに前記減圧逆洗浄のために循環送水するチャンバーユニットと、前記濾過材を、原反ロールから繰り出して前記濾過タンクユニットから前記スラッジタンクユニットを経て前記逆洗浄タンクユニット内を走行し再使用可能な別の原反ロールとして巻き取る濾過材走行手段とを備える。

本発明の第２の態様に係る不純物除去装置は、前記第１の態様において、前記水性液は、工作機械で使用する水性クーラント液である。

本発明の第３の態様に係る不純物除去装置は、前記第２の態様において、前記水性液は、前記工作機械から前記不純物除去装置に送られ、前記濾過タンクユニットによって前記固形不純物が除去され、前記二相分離ユニットによって前記油性不純物が除去された後、前記工作機械に循環送水される。

本発明の第４の態様に係る不純物除去装置は、前記第１〜第３のいずれかの態様において、前記濾過タンクユニットは、内部が減圧される回転ドラムを備えており、前記回転ドラムの外周に沿って連続走行する前記濾過材に対して前記回転ドラムの外側から内側に向かって前記水性液を通過させることにより、前記水性液から前記固形不純物を除去する。

本発明の第５の態様に係る不純物除去装置は、前記第１〜第４のいずれかの態様において、前記逆洗浄タンクユニットは、内部が減圧される回転ドラムを備えており、前記回転ドラムの外周に沿って連続走行する前記濾過材に対して前記回転ドラムの外側から内側に向かって前記水性液を通過させることにより、前記濾過材を逆洗浄する。

本発明の第６の態様に係る不純物除去装置は、前記第１〜第５のいずれかの態様において、前記水性液は、前記濾過タンクユニットに設けられた円錐形状の断面を有するスラッジポットを通じて前記濾過タンクユニット内に供給される。

本発明の第７の態様に係る不純物除去装置は、前記第１〜第６のいずれかの態様において、前記水性液は、前記逆洗浄タンクユニットに設けられた円錐形状の断面を有するスラッジポットを通じて前記チャンバーユニットから前記逆洗浄タンクユニット内に供給される。

本発明の第８の態様に係る不純物除去装置は、前記第１〜第７のいずれかの態様において、前記親水撥油フィルタは、鉛直に立てた状態で前記二相分離ユニット内に収容される。

本発明の第９の態様に係る不純物除去装置は、前記第１〜第８のいずれかの態様において、前記濾過材の保留粒子径は、１μｍ〜数百μｍである。

本発明の第１０の態様に係る不純物除去装置は、前記第９の態様において、前記濾過材の保留粒子径は、１μｍ〜数十μｍである。

本発明の第１１の態様に係る不純物除去装置は、前記第１〜第１０のいずれかの態様において、前記濾過タンクユニットに前記水性液を送る配管経路の途中、前記逆洗浄タンクユニットに前記水性液を循環送水する経路の途中および工作機械に清澄クーラント液を送る経路の途中の少なくとも一箇所に、１００μｍ以下の直径を有する気泡を発生するファインバブル発生装置を設ける。

本発明の第１２の態様に係る不純物除去装置は、前記第４の態様において、前記濾過タンクユニットの前記回転ドラムには、円弧状の外周部に複数の通気孔が設けられた濾過用減圧コラムが内蔵されており、前記回転ドラムの外周部のうち、前記濾過材と接触する箇所と、前記濾過用減圧コラムの円弧状の外周部は、重なるように配置されている。

本発明の第１３の態様に係る不純物除去装置は、前記第１の態様において、前記逆洗浄タンクユニットの前記回転ドラムには、円弧状の外周部に複数の通気孔が設けられた逆洗浄用減圧コラムが内蔵されており、前記回転ドラムの外周部のうち、前記濾過材と接触する箇所と、前記逆洗浄用減圧コラムの円弧状の外周部は、重なるように配置されている。

本発明の第１４の態様に係る不純物除去装置は、前記第１〜第１３のいずれかの態様において、前記濾過タンクユニットの内部および前記逆洗浄タンクユニットの内部には、前記濾過材の走行をガイドするガイドローラが収容されており、前記ガイドローラの表面は、水分を吸収する多孔質体で構成されている。

本発明によれば、原反ロールから濾過材を繰り出し、濾過に用いた後に減圧逆洗浄によりメッシュ孔の目詰まりを解消した状態に再利用可能な原反ロールとして巻き取ることができるとともに、この濾過材と油性不純物分離フィルタとを併用することで、水性液から固形不純物と油性不純物を除去することができる不純物除去装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る不純物除去装置の全体構成を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る不純物除去装置の全体構成を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る不純物除去装置に装着された濾過材の走行経路 を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る不純物除去装置におけるクーラント液の経路を 示す配管図である。 図１に示す不純物除去装置に備わる濾過タンクユニットの外観斜視図である 。 図５に示す濾過タンクユニットの内部構造を示す斜視図である。 図６に示す濾過タンクユニットに備わる濾過用回転ドラムの内部構造を示す 斜視図である。 図１に示す不純物除去装置に備わるスラッジタンクユニットの外観斜視図で ある。 図１に示す不純物除去装置に備わるスラッジタンクユニットの外観斜視図で ある。 図１に示す不純物除去装置に備わる二相分離ユニットの内部構造を示す斜 視図である。 図１に示す不純物除去装置に備わる逆洗浄タンクユニットの内部構造を示 す斜視図である。 図１に示す不純物除去装置に備わる逆洗浄タンクユニットに備わる逆洗浄 用回転ドラムの内部構造を示す斜視図である。 図１に示す不純物除去装置に備わるチャンバーユニットの外観斜視図であ る。 本発明の他の実施の形態に係る不純物除去装置におけるクーラント液の経 路を示す配管図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下では本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。

（実施の形態１）
本実施の形態の不純物除去装置は、例えば平面研削盤のなどの工作機械に接続ホースを介して接続されており、当該工作機械で使用されたクーラント液中の固形分（スラッジなど）や不純油分を除去して清澄なクーラント液を再生し、工作機械に戻す装置である。ここでのクーラント液は、工作機械分野で一般に用いられている水性のクーラント液（原液を水で希釈して使用するクーラント液）を想定している。

図１および図２は、本実施の形態に係る不純物除去装置の全体構成を示す図、図３は、図１および図２に示す不純物除去装置に装着された濾紙の走行経路を示す図、図４は、図１および図２に示す不純物除去装置におけるクーラント液の経路を示す配管図である。

図１および図２に示すように、不純物除去装置１００は、濾過タンクユニット１０、スラッジタンクユニット２０、逆洗浄タンクユニット３０、二相分離ユニット４０、濾紙供給ユニット（濾過材走行手段）５０、濾紙巻き取りユニット（濾過材走行手段）６０、チャンバーユニット７０、クーラント液を送水する送水ポンプ８０Ａおよび真空ポンプ８０Ｂ、配電盤８１並びにこれらを支持するフレーム８２などを備えている。

濾紙供給ユニット５０のリール５１には、ロール状に巻かれた濾紙２００が装着される。図３に示すように、リール５１から引き出された濾紙２００は、濾過タンクユニット１０、スラッジタンクユニット２０、逆洗浄タンクユニット３０を経由して濾紙巻き取りユニット６０のリール６１に巻き取られる。

工作機械で使用したクーラント液に含まれるスラッジの粒子径は概ね１μｍ〜数百μｍである。従って、不純物除去装置１００に用いられる濾紙２００の好ましい保留粒子径は、１μｍ〜数百μｍであり、より好ましくは１μｍ〜数十μｍ、さらに好ましくは１μｍである。また、濾紙（紙製の濾過材）２００に代えて、保留粒子径が上記と同一の濾布（袋状のものを含む）などの濾過材を使用することもできる。

以下、不純物除去装置１００の構成および不純物除去装置１００を用いたスラッジ除去工程について詳細に説明する。

不純物除去装置１００を操作・管理する作業者は、予め濾紙供給ユニット５０のリール５１に装着したロール状の濾紙２００の先端部分を手動で引き出し、当該先端部分を濾過タンクユニット１０、スラッジタンクユニット２０および逆洗浄タンクユニット３０を経由して濾紙巻き取りユニット６０のリール６１に巻き取っておく。

不純物除去装置１００が稼動すると、濾紙２００は、濾紙供給ユニット５０および濾紙巻き取りユニット６０にそれぞれ備わる合計二つのモータ（図示せず）によって連続走行し、適正なテンションおよび速度に制御されながら濾過タンクユニット１０に送られる。

走行中の濾紙２００を最適なテンションおよび速度に制御することにより、濾紙２００への過大なテンションの発生が防止され、濾紙２００の安定した走行が可能となる。濾紙２００のテンションおよび走行速度は、クーラント液や濾紙２００の汚染度によって任意に調整可能である。

＜濾過処理工程＞
図５は、濾過タンクユニット１０の外観斜視図、図６は、濾過タンクユニット１０の内部構造を示す斜視図である。

不純物除去装置１００が稼動すると、固形分および不純油分を含む汚染クーラント液は、送水ポンプ８０Ａによって工作機械のクーラントタンクから不純物除去装置１００に送られ、濾過タンクユニット１０の底部に設けられた断面が円錐形状のスラッジポット１２を通って濾過タンクユニット１０の内部に貯蔵される。

汚染クーラント液を工作機械から不純物除去装置１００へ送る送水経路にはエジェクタ８３（図４参照）が組み込まれている。汚染クーラント液がエジェクタ８３を通過するとエジェクタ８３内に負圧が発生するので、この負圧を真空ポンプ８０Ｂにより発生させた負圧と合流させることで、本濾過処理工程での減圧濾過に使用する負圧力を増加させ、濾過効率を高めることができる。

スラッジポット１２に流入した汚染クーラント液は、円錐形状の内壁に沿って渦流状に流れる。そのため、遠心力によってスラッジポット１２の内壁に衝突した汚染クーラント液中の固形分のうち、サイズの大きい固形分は、自重によってスラッジポット１２の底部に沈殿する。これにより、濾紙２００による濾過処理工程に先立ってサイズの大きい固形分を事前に分離できるので、濾紙２００の負荷やダメージを低減することができる。スラッジポット１２の底部に沈殿した固形分は、定期的に廃棄される。

濾過タンクユニット１０内には、濾過用回転ドラム１１と、液面検出センサ１４ａ、１４ｂと、濾紙２００の走行をガイドするガイドローラ１６、１７が収容されている。濾過用回転ドラム１１は、汚染クーラント液が通過する複数個の吸引孔１５を外周部に沿って配置した円筒形状の容器であり、濾紙２００の走行と同期しながら回転する。

濾紙２００は、濾過用回転ドラム１１の外周部に一定角度で巻き付けられて走行する。このため、濾過用回転ドラム１１の外周部のうち、濾紙２００と接触していない箇所では汚染クーラント液や不要な空気が濾紙２００を通過せずに濾過用回転ドラム１１内に直接流入してしまう。

その対策として、図７に示すように、濾過用回転ドラム１１には、濾過用減圧コラム１３が内蔵されている。

濾過用減圧コラム１３は、その内部が真空ポンプ８０Ｂによって減圧されており、且つ円弧状の外周部のみに通気孔１８が設けられている。また、濾過用回転ドラム１１の外周部のうち、濾紙２００と接触している箇所と、濾過用減圧コラム１３の円弧状の外周部は、重なるように配置されている。さらに、濾過用回転ドラム１１の内周面と濾過用減圧コラム１３との隙間は、シール材（図示せず）によって密閉され、汚染クーラント液や不要な空気が濾過用回転ドラム１１内に流入しない構造になっている。

そのため、濾過タンクユニット１０内の汚染クーラント液は、濾紙２００を通過した汚染クーラント液のみが通気孔１８を通じて濾過用減圧コラム１３内に吸引される。一方、濾過用回転ドラム１１に巻き付いた濾紙２００には汚染クーラント液に含まれていたスラッジなどの固形分が付着する。

濾過用回転ドラム１１の濾過用減圧コラム１３内に減圧吸引されたクーラント液は不純油分を含んでいるため、配管（図示せず）を通じて後述する二相分離ユニット４０に送られる。

このように、保留粒子径が小さい濾紙２００を用いて汚染クーラント液を減圧濾過することにより、大気圧下での自然濾過方式では困難な効率的濾過が可能となり、汚染クーラント液に含まれる殆どの固形分を短時間で除去することができる。

また、工作機械から送られてきた使用済みの汚染クーラント液には異臭の原因となる細菌も混入しているが、細菌のサイズは概ね１μｍ程度であることから、汚染クーラント液に混入している細菌も濾過タンクユニット１０内を走行する濾紙２００によって捕集される。

濾紙２００に付着した固形分は、後述するスラッジ除去工程および逆洗浄工程によって濾紙２００から除去されるが、再生された濾紙２００を繰り返して使い続けると、濾紙２００の内部に微細な固形分が蓄積して目詰まりを引き起こすようになり、濾紙２００の濾過性能が次第に低下する。

そのため、濾過タンクユニット１０には、濾過用回転ドラム１１の内部圧力を検知して濾紙２００の再生限界を監視する圧力センサ（図示せず）が取り付けられている。そして、これらの圧力センサが濾紙２００の目詰まりに起因する濾過用回転ドラム１１内の圧力上昇を検出すると、不純物除去装置１００が稼動を停止して濾紙２００の交換を促すようになっている。

本濾過処理工程で固形分が付着した濾紙２００は、ガイドローラ１７によってガイドされ、濾過タンクユニット１０に隣接するスラッジタンクユニット２０に送られる。

濾過タンクユニット１０からスラッジタンクユニット２０に送られる濾紙２００には固形分が付着しているだけでなく、水分（クーラント液）も含まれている。しかし、水分を多量に含んだ濾紙２００は、走行中に皺が発生し、走行が不安定になり易い。

そこで、ガイドローラ１７には、濾紙２００に含まれる水分を適正に管理するための水分管理機構が設けられている。具体的には、ガイドローラ１７の表面は多孔質体となっており、濾紙２００がガイドローラ１７に押し付けられる際、濾紙２００に含まれる水分の一部が多孔質体に吸収されるようになっている。また、多孔質体に吸収された水分は、ガイドローラ１７の回転軸を通じて外部に排出される。なお、ガイドローラ１７は、濾紙２００の固形分が付着していない面と接触する（図６参照）ので、濾紙２００に付着している固形分がガイドローラ１７の表面に付着することはない。

このように、濾紙２００に含まれる水分の一部をガイドローラ１７を通じて取り除くことにより、過剰な水分の含有による濾紙２００の皺の発生を抑制し、濾紙２００を安定に走行させることができる。なお、この水分管理機構は、濾過用回転ドラム１１の下流に位置するガイドローラ１７だけでなく、濾過用回転ドラム１１の上流に位置するガイドローラ１６にも設けられる。
＜スラッジ除去処理工程＞
図８および図９はスラッジタンクユニット２０の外観斜視図である。スラッジタンクユニット２０は、歯車列機構（図示せず）によって濾紙２００の走行方向と逆の方向に回転するロール状のブラシ２１と、濾紙２００の走行をガイドするガイドローラ２２、２３が収容されている。また、スラッジタンクユニット２０の底部には、手動で出し入れ可能なスラッジ廃棄タンク２４が収容されている。

濾過タンクユニット１０からスラッジタンクユニット２０に送られた濾紙２００は、ガイドローラ２２、２３によってブラシ２１の表面に押し付けられる。これにより、濾紙２００に付着した固形分のうち、濾紙２００の表面部分に付着した固形分がブラシ２１によって掻き取られる。ブラシ２１の回転速度および回転方向は、濾紙２００の表面に付着した固形分の量に応じて適宜調整される。

濾紙２００の表面から掻き取られた固形分は、ブラシ２１の下方のスラッジ廃棄タンク２４に落下する。スラッジ廃棄タンク２４は、作業者によって定期的に引き出され（図９参照）、内部に溜まった固形分が所定の廃棄場所に搬送される。

このように、濾紙２００の表面部分に付着したスラッジなどの固形分は、スラッジタンクユニット２０内で除去されるが、濾紙２００の表面部分および内部（内層）には依然として微細な固形分が残留している。そのため、この濾紙２００を不純物除去装置１００で繰り返し使用すると、濾過処理工程で濾紙２００が目詰まりを引き起こし、汚染クーラント液から固形分を濾別することが困難または非効率になる。

そこで、スラッジタンクユニット２０で大部分の固形分が除去された濾紙２００は、後述する逆洗浄タンクユニット３０に送られ、濾紙２００の表面および内部に残留した微細な固形分を除去する処理に付される。

＜二相分離処理工程＞
図１０は、二相分離ユニット４０の内部構造を示す斜視図である。前述した濾過処理工程で濾過タンクユニット１０の濾過用回転ドラム１１に減圧吸引されたクーラント液（大部分の固形分が除去されたクーラント液）は、真空ポンプ８０Ｂによって二相分離ユニット４０に送られる。

二相分離ユニット４０に送られたクーラント液は、二相分離ユニット４０内の親水撥油フィルタ４１を通過することによって不純油分が除去される。また、濾過処理工程で濾別できなかったクーラント液中の微細な残留固形分も親水撥油フィルタ４１によって濾別される。

図１０に示すように、親水撥油フィルタ４１は、鉛直に立てた状態で二相分離ユニット４０内に収容される。これにより、親水撥油フィルタ４１に付着した微細な固形分は自重によって二相分離ユニット４０の底部に沈殿するので、固形分が親水撥油フィルタ４１に再付着することによる親水撥油フィルタ４１の目詰まりを抑制することができる。

二相分離ユニット４０には、二相分離ユニット４０内の液面レベルを検知して親水撥油フィルタ４１の使用限界を監視する液面検出センサ４２ａ、４２ｂが取り付けられている。これらの液面検出センサ４２ａ、４２ｂが親水撥油フィルタ４１の目詰まりに起因する液面レベルの変化を検出すると、不純物除去装置１００が稼動を停止し、親水撥油フィルタ４１の交換を促す。

濾過処理工程および二相分離工程を経て再生された清澄なクーラント液は、不純物除去装置１００に接続された工作機械へ送られて再使用されるが、一部は後述する逆洗浄タンクユニット３０へ送られる。

＜逆洗浄処理工程＞
図１１は、逆洗浄タンクユニット３０の内部構造を示す斜視図である。逆洗浄タンクユニット３０内には、前述した濾過タンクユニット１０の濾過用回転ドラム１１と同様の構造を有する逆洗浄用回転ドラム３１と、濾紙２００の走行をガイドするガイドローラ３６、３７が収容されている。ガイドローラ３６、３７には、前述した濾過タンクユニット１０のガイドローラ１６、１７と同様の水分管理機構が設けられている。

スラッジタンクユニット２０から逆洗浄タンクユニット３０に送られた濾紙２００（表面および内部に微細な固形分が残留した濾紙２００）は、ガイドローラ３６、３７によって逆洗浄用回転ドラム３１の外周部に一定角度で巻き付けられる。逆洗浄用回転ドラム３１は、複数個の吸引孔３５を外周部に沿って配置した円筒形状の容器であり、濾紙２００の走行と同期しながら回転する。

逆洗浄タンクユニット３０には、前述した濾過処理工程および二相分離工程によって固形分および不純油分が除去された清澄なクーラント液が、濾紙２００を逆洗浄するための逆洗水として貯蔵される。この逆洗水（清澄なクーラント液）は、逆洗浄タンクユニット３０の底部に設けられた断面が円錐形状のスラッジポット３２を通って逆洗浄タンクユニット３０の内部に貯蔵される。

逆洗浄タンクユニット３０内の逆洗水は、液面検出センサ３４ａ、３４ｂによって液量が常に一定となるように管理されており、蒸発などによって規定液量よりも低下した場合には、二相分離ユニット４０から清澄なクーラント液が自動供給される。

図１２に示すように、逆洗浄用回転ドラム３１には、前述した濾過タンクユニット１０の濾過用減圧コラム１３と同様の機能を有する逆洗浄用減圧コラム３３が内蔵されている。

逆洗浄用減圧コラム３３は、その内部が真空ポンプ８０Ｂによって減圧されており、且つ円弧状の外周部のみに通気孔３８が設けられている。また、逆洗浄用回転ドラム３１の外周部のうち、濾紙２００と接触している箇所と、逆洗浄用減圧コラム３３の円弧状の外周部は、重なるように配置されている。さらに、逆洗浄用回転ドラム３１の内周面と逆洗浄用減圧コラム３３との隙間は、シール材（図示せず）によって密閉され、逆洗水や不要な空気が逆洗浄用回転ドラム３１内に流入しない構造になっている。そのため、逆洗浄タンクユニット３０内の逆洗水は、濾紙２００を通過した逆洗水のみが通気孔３８を通じて逆洗浄用減圧コラム３３内に吸引される。

逆洗水の送水経路にはエジェクタ８３（図４参照）が組み込まれている。逆洗水がエジェクタ８３を通過するとエジェクタ８３内に負圧が発生するので、この負圧を真空ポンプ８０Ｂにより発生させた負圧と合流させることで、本逆洗浄処理工程での減圧濾過に使用する負圧力を増加させ、濾過効率を高めることができる。

逆洗浄用回転ドラム３１の外周部に沿って走行する濾紙２００は、逆洗浄タンクユニット３０から逆洗浄用回転ドラム３１に向かって吸引される逆洗水によって逆洗浄され、表面および内部に残留した微細な固形分が除去される。

一方、濾紙２００を通過して逆洗浄用減圧コラム３３内に吸引された逆洗水（濾紙２００から取り除かれた微細な固形分を含有する逆洗水）は、図１３に示すチャンバーユニット７０へ送られて一時貯蔵され、その後、逆洗浄タンクユニット３０の底部のスラッジポット３２を通って逆洗浄タンクユニット３０内へ循環送水される。

図１３に示すように、チャンバーユニット７０には、逆洗水をチャンバーユニット７０内に吸入するための吸水管７２が設けられており、その下方にはチャンバーユニット７０内の逆洗水を逆洗浄タンクユニット３０の底部のスラッジポット３２内へ循環送水するための排水管７１が設けられている。

吸水管７２を通じてチャンバーユニット７０内に送られた逆洗水に含まれる微細な固形分は、逆洗水がチャンバーユニット７０内に貯蔵されている間にチャンバーユニット７０の底部に沈殿する。そのため、排水管７１を通じて逆洗浄タンクユニット３０内へ循環送水される逆洗水は、固形分を含まない清澄な逆洗水となる。チャンバーユニット７０の底部に沈殿した固形分は、定期的に廃棄される。

また、チャンバーユニット７０から逆洗浄タンクユニット３０内へ循環送水される逆洗水は、逆洗浄タンクユニット３０の底部のスラッジポット３２を通って逆洗浄タンクユニット３０内に送られる。そのため、万一チャンバーユニット７０から逆洗浄タンクユニット３０内へ循環送水される逆洗水中に微量の固形分が含まれていても、当該固形分は、遠心力によってスラッジポット３２の内壁に衝突し、スラッジポット３２の底部に沈殿するので、逆洗浄タンクユニット３０内へ循環送水される逆洗水は、固形分を含まない清澄な逆洗水となる。

このようにして固形分および不純油分が取り除かれ、再使用可能となった濾紙２００は、濾紙巻き取りユニット６０のリール６１に巻き取られる。

濾紙供給ユニット５０および濾紙巻き取りユニット６０には、リール５１、６１に巻かれた濾紙２００の量を検出するセンサ（図示せず）が取り付けられている。そして、リール５１に装着された濾紙２００の残量が僅かになると、濾紙２００の走行方向が反転し、濾紙巻き取りユニット６０のリール６１に巻き取られた再生済みの濾紙２００が高速で走行してリール５１に巻き取られる（復路走行）。また、リール６１に巻き取られた再生済みの濾紙２００の残量が僅かになると、濾紙２００の復路走行が停止される。なお、濾紙２００の復路走行中は、濾過タンクユニット１０での濾過処理および逆洗浄タンクユニット３０での逆洗浄処理は行われない。

次に、濾紙供給ユニット５０のリール５１から再生済みの濾紙２００が適正なテンションおよび走行速度で引き出され（往路走行）、前述した濾過処理工程、スラッジ除去工程、二相分離工程および逆洗浄工程が繰り返される。なお、濾紙２００が往路走行中または復路走行中に万一破断した場合は、不純物除去装置１００が稼動を停止して濾紙２００の交換を促す。

このようにして、濾紙２００は、再生限界に達するまで不純物除去装置１００で繰り返し使用される。また、汚染クーラント液も不純物除去装置１００で繰り返し清浄化されて工作機械に戻され、繰り返し使用される。

上述した本実施の形態の不純物除去装置１００によれば、以下のような効果を得ることができる。

原反ロールから濾過材を繰り出し、濾過に用いた後に減圧逆洗浄によりメッシュ孔の目詰まりを解消した状態に再利用可能な原反ロールとして巻き取ることができるとともに、この濾過材と油性不純物分離フィルタとを併用することで、水性液から固形不純物と油性不純物を除去することができる。

固形不純物および油性不純物を含む水性液を減圧濾過すると共に水／油の二相を分離することにより、汚染水性液を清澄な水性液に戻して再使用することができる。

濾過タンクユニット１０の濾過部（濾過用回転ドラム１１）および逆洗浄タンクユニット３０の逆洗浄部（逆洗浄用回転ドラム３１）を回転式ドラム形状にしたので、濾紙２００を停止せず、連続走行させながら濾過処理および逆洗浄処理を並行して行うことが可能となり、高効率の濾過処理および逆洗浄処理を行うことができる。

濾過タンクユニット１０の濾過部（濾過用回転ドラム１１）および逆洗浄タンクユニット３０の逆洗浄部（逆洗浄用回転ドラム３１）を回転式ドラム形状にしたので、平面形状の濾過部および逆洗浄部に比べて面積を小さくすることができる。これにより、濾過タンクユニット１０および逆洗浄タンクユニット３０を小型化することができ、ひいては不純物除去装置１００を小型化（省スペース化）することができる。

濾過処理工程で濾紙２００に付着した固形分をスラッジ除去処理工程および逆洗浄処理工程で除去することにより、濾紙２００を再生することができるので、濾紙２００を長期間に亘って反復使用することができる。

濾紙２００を最適なテンションおよびスピードで走行させることで、濾紙２００への過大なテンションの発生を防止し、安定した走行が可能となるので、濾紙２００のさらなるロングライフ化が可能となる。

濾紙２００による固形分の分離方式を採用したことにより、他の分離方式と比較して固形分の分離効率が高くなり、分離できずに濾過タンクユニット１０および逆洗浄タンクユニット３０の底部や工作機械のクーラント液貯蔵タンクに沈殿する固形分を大幅に減少させることができるので、不純物濾過装置１００および工作機械の清掃、クーラント液の交換頻度および交換作業に伴う装置の停止頻度を低減することができる。

（実施の形態２）
図１４は、本実施の形態の不純物除去装置１００におけるクーラント液の経路を示す配管図である。

本実施の形態の不純物除去装置１００は、工作機械から不純物除去装置１００の濾過タンクユニット１０に汚染クーラント液を送る配管経路の途中、チャンバーユニット７０から逆洗浄タンクユニット３０に逆洗浄水を送る経路の途中および二相分離ユニット４０から工作機械に清澄クーラント液を送る経路の途中にそれぞれファインバブル（マイクロバブル・ナノバブル）発生装置９０を設けている。その他の構成は、前述した実施の形態１の不純物除去装置１００と同じであるため、その説明は省略する。

ここで、ファインバブルとは、１００μｍ以下の直径を有する気泡（ＩＳＯ国際標準規格）であり、マイクロバブルとは、１μｍ〜１００μｍ未満の直径を有する気泡（ＩＳＯ国際標準規格）である。また、ナノバブルとは、ウルトラファインバブルとも云われ、直径１μｍ未満の直径を有する気泡（ＩＳＯ国際標準規格）である。ファインバブル（マイクロバブル・ナノバブル）は、直径が極めて小さく、負電位を帯びているため、微小な固形分を吸着する性質を持っている。

従って、濾過タンクユニット１０に汚染クーラント液を送る配管経路の途中にファインバブル（マイクロバブル・ナノバブル）発生装置９０を接続することにより、汚染クーラント液が濾過タンクユニット１０のスラッジポット１２を通過する際、汚染クーラント液中の微小な固形分をより多くスラッジポット１２の底部に沈殿させることができる。また、除菌効果による汚染クーラント液の悪臭抑制効果も期待できる。

同様に、逆洗浄タンクユニット３０に逆洗浄水を循環送水する経路の途中にファインバブル（マイクロバブル・ナノバブル）発生装置９０を接続することにより、逆洗水（クーラント液）が逆洗浄タンクユニット３０のスラッジポット３２を通過する際、逆洗水中の微小な固形分をスラッジポット３２の底部により多く沈殿させることができる。

これにより、濾紙２００の洗浄効果が向上するので、濾紙２００の再生使用回数を増加させることができ、濾紙２００の除菌効果およびさらなる洗浄効果が期待できる。

また、工作機械に清澄クーラント液を送る経路の途中にファインバブル（マイクロバブル・ナノバブル）発生装置９０を接続することにより、工作機械の加工効率・加工品位の向上などの様々な効果が期待できる。

なお、ファインバブル（マイクロバブル・ナノバブル）発生装置９０は、濾過タンクユニット１０に汚染クーラント液を送る配管経路の途中、逆洗浄タンクユニット３０に逆洗浄水を循環送水する経路の途中および工作機械に清澄クーラント液を送る経路の途中のいずれか一箇所のみ、またはいずれか二箇所に設けてもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

前記実施の形態では、本発明を工作機械で使用したクーラント液中の固形不純物および油性不純物を除去する装置に適用した場合について説明したが、本発明の不純物除去装置は、産業排水や生活排水などの各種水性液に含まれる固形不純物や油性不純物を除去する装置として広く活用することができる。その場合は、固形不純物や油性不純物の種類に応じて濾過材を交換するだけでよいため、機構部品の取り換えは不要である。

１０ 濾過タンクユニット
１１ 濾過用回転ドラム
１２ スラッジポット
１３ 濾過用減圧コラム
１４ａ、１４ｂ 液面検出センサ
１５ 吸引孔
１６、１７ ガイドローラ（多孔質体）
１８ 通気孔
２０ スラッジタンクユニット
２１ ブラシ
２２、２３ ガイドローラ
２４ スラッジ廃棄タンク
３０ 逆洗浄タンクユニット
３１ 逆洗浄用回転ドラム
３２ スラッジポット
３３ 濾過用減圧コラム
３４ａ、３４ｂ 液面検出センサ
３５ 吸引孔
３６、３７ ガイドローラ（多孔質体）
３８ 通気孔
４０ 二相分離ユニット
４１ 親水撥油フィルタ
４２ａ、４２ｂ 液面検出センサ
５０ 濾紙供給ユニット（濾過材走行手段）
５１ リール
６０ 濾紙巻き取りユニット（濾過材走行手段）
６１ リール
７０ チャンバーユニット
７１ 排水管
７２ 吸水管
８０Ａ 送水ポンプ
８０Ｂ 真空ポンプ
８１ 配電盤
８２ フレーム
８３ エジェクタ
９０ ファインバブル発生装置
１００ 不純物除去装置
２００ 濾紙

Claims (14)

1. 固形不純物および油性不純物を含む水性液を濾過材により減圧濾過し、前記水性液から前記固形不純物を除去する濾過タンクユニットと、
   前記濾過タンクユニットで前記濾過材に付着した前記固形不純物を前記濾過材から取り除くスラッジタンクユニットと、
   前記濾過タンクユニットで前記濾過材を通過した前記油性不純物を含む前記水性液を親水撥油フィルタにより濾過し、前記水性液から前記油性不純物を除去する二相分離ユニットと、
   前記スラッジタンクユニットで前記固形不純物が除去された前記濾過材を、前記二相分離ユニットの前記親水撥油フィルタを通過した前記水性液により減圧逆洗浄する逆洗浄タンクユニットと、
   前記逆洗浄タンクユニットで前記濾過材を通過した前記水性液を前記逆洗浄タンクユニットに前記減圧逆洗浄のために循環送水するチャンバーユニットと、
   前記濾過材を、原反ロールから繰り出して前記濾過タンクユニットから前記スラッジタンクユニットを経て前記逆洗浄タンクユニット内を走行し再使用可能な別の原反ロールとして巻き取る濾過材走行手段とを備える
   ことを特徴する不純物除去装置。
2. 前記水性液は、工作機械で使用する水性クーラント液である
   ことを特徴する請求項１記載の不純物除去装置。
3. 前記水性液は、前記工作機械から前記不純物除去装置に送られ、前記濾過タンクユニットによって前記固形不純物が除去され、前記二相分離ユニットによって前記油性不純物が除去された後、前記工作機械に循環送水される
   ことを特徴する請求項２記載の不純物除去装置。
4. 前記濾過タンクユニットは、内部が減圧される回転ドラムを備えており、前記回転ドラムの外周に沿って連続走行する前記濾過材に対して前記回転ドラムの外側から内側に向かって前記水性液を通過させることにより、前記水性液から前記固形不純物を除去する
   ことを特徴する請求項１〜３のいずれか一項に記載の不純物除去装置。
5. 前記逆洗浄タンクユニットは、内部が減圧される回転ドラムを備えており、前記回転ドラムの外周に沿って連続走行する前記濾過材に対して前記回転ドラムの外側から内側に向かって前記水性液を通過させることにより、前記濾過材を逆洗浄する
   ことを特徴する請求項１〜４のいずれか一項に記載の不純物除去装置。
6. 前記水性液は、前記濾過タンクユニットに設けられた円錐形状の断面を有するスラッジポットを通じて前記濾過タンクユニット内に供給される
   ことを特徴する請求項１〜５のいずれか一項に記載の不純物除去装置。
7. 前記水性液は、前記逆洗浄タンクユニットに設けられた円錐形状の断面を有するスラッジポットを通じて前記チャンバーユニットから前記逆洗浄タンクユニット内に供給されることを特徴する請求項１〜６のいずれか一項に記載の不純物除去装置。
8. 前記親水撥油フィルタは、鉛直に立てた状態で前記二相分離ユニット内に収容される
   ことを特徴する請求項１〜７のいずれか一項に記載の不純物除去装置。
9. 前記濾過材の保留粒子径は、１μｍ〜数百μｍである
   ことを特徴する請求項１〜８のいずれか一項に記載の不純物除去装置。
10. 前記濾過材の保留粒子径は、１μｍ〜数十μｍである
    ことを特徴する請求項９記載の不純物除去装置。
11. 前記濾過タンクユニットに前記水性液を送る配管経路の途中、前記逆洗浄タンクユニットに前記水性液を循環送水する経路の途中および工作機械に清澄クーラント液を送る経路の途中の少なくとも一箇所に、１００μｍ以下の直径を有する気泡を発生するファインバブル発生装置を設ける
    ことを特徴する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の不純物除去装置。
12. 前記濾過タンクユニットの前記回転ドラムには、円弧状の外周部に複数の通気孔が設けられた濾過用減圧コラムが内蔵されており、前記回転ドラムの外周部のうち、前記濾過材と接触する箇所と、前記濾過用減圧コラムの円弧状の外周部は、重なるように配置されている
    ことを特徴する請求項４記載の不純物除去装置。
13. 前記逆洗浄タンクユニットの前記回転ドラムには、円弧状の外周部に複数の通気孔が設けられた逆洗浄用減圧コラムが内蔵されており、前記回転ドラムの外周部のうち、前記濾過材と接触する箇所と、前記逆洗浄用減圧コラムの円弧状の外周部は、重なるように配置されている
    ことを特徴する請求項１記載の不純物除去装置。
14. 前記濾過タンクユニットの内部および前記逆洗浄タンクユニットの内部には、前記濾過材の走行をガイドするガイドローラが収容されており、
    前記ガイドローラの表面は、水分を吸収する多孔質体で構成されている
    ことを特徴する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の不純物除去装置。

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