JP2023120104A - 微細物濃度検出装置及び微細物濃度検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】液体や微細物に触れることなく、自動的かつ確実に、処理する液体に混入する微細物を除去するとともに、処理する液体の微細物濃度を検出することができる。【解決手段】液体に混入する微細物を除去する除去手段１０と、除去手段１０に供給される液体の流量を検出する流量検出手段２０と、除去された微細物を溜める容器３０と、容器３０に溜められた微細物を検出する微細物検出手段４０と、を備え、流量検出手段２０から得られる液体流量情報と、微細物検出手段４０から得られる微細物情報と、に基づき除去手段１０に供給される液体の微細物濃度を得る演算手段５０を含む。【選択図】図１

Description

この発明は、処理する液体に混入する微細物を除去するとともに、処理する液体の微細物濃度を検出することができる微細物濃度検出装置及び微細物濃度検出システムに関する。

例えば、機械加工では、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等の微細物が含まれる。この微粉末状の切削クズ等の微細物が含まれる切削液を遠心分離装置に供給し、遠心分離装置により切削液から微細物を分離し、分離された微細物を沈澱部に沈殿させ、微細物を除去して切削液を機械加工へ供給し、または供給タンクに戻して機械加工へ供給している（例えば、特許文献１）。

特開２０２１－６３７９４号公報

分離された微細物は、定期的に排出、または自動的に排出されているが、機械加工に供給される切削液に混入する微細物濃度が高くなると、切削加工精度が低下し、また工作機械のノズルなどの詰まりが発生するなどのトラブルが発生する原因となる。

このため、定期的に供給タンク内の微細物量を測定するためには、一定量のサンプル液を採取し、別途分析をしなければならず、手間がかかるのと同時に、分析には時間を要す手法が多く、現状の供給タンク内の微細物濃度を測定するためにはタイムラグがあった。

また、微細物濃度が非常に低い液では、多量のサンプル採取し、分析しなければ、十分な精度の分析結果が得られないという課題があった。また、供給タンク内の微細物濃度を測定する意味として、微細物濃度が高い場合は、液交換、または供給タンク内清掃を行い、先にあげたトラブルを未然に防ぐことが挙げられるが、前述したように測定には時間を要するため、トラブルの未然防止の意味では、タイムラグがありすぎるという課題があった。

また、工作機以外の例えば非常にアルカリ性の高い強力な洗浄液を使用した洗浄装置に付与されたタンクなどは、その液質のため、人間が手で取り扱うには危険であり、分析にも慎重な作業が必要であった。

この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、液体や微細物に触れることなく、自動的かつ確実に、処理する液体に混入する微細物を除去するとともに、処理する液体の微細物濃度を検出することができる微細物濃度検出装置及び微細物濃度検出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、
液体に混入する微細物を除去する除去手段と、
前記除去手段に供給される液体の流量を検出する流量検出手段と、
除去された微細物を溜める容器と、
前記容器に溜められた微細物を検出する微細物検出手段と、を備え、
前記流量検出手段から得られる液体流量情報と、前記微細物検出手段から得られる微細物情報と、に基づき前記除去手段に供給される液体の微細物濃度を得る演算手段を含むことを特徴とする微細物濃度検出装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記演算手段により得られる液体の微細物濃度を報知する報知手段を、含むことを特徴とする請求項１に記載の微細物濃度検出装置である。

請求項３の記載の発明は、
前記流量検出手段は、流量センサにより前記除去手段に供給される液体の流量を検出する構成であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微細物濃度検出装置である。

請求項４の記載の発明は、
前記流量検出手段は、圧力センサにより前記除去手段に供給される液体の流量を検出する構成であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微細物濃度検出装置である。

請求項５の記載の発明は、
前記容器に排出経路を接続し、
前記排出経路に開閉バルブを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の微細物濃度検出装置である。

請求項６の記載の発明は、
前記容器に前記除去手段から除去する微細物を導入する導入経路を接続し、
前記導入経路に開閉バルブを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の微細物濃度検出装置である。

請求項７の記載の発明は、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の微細物濃度検出装置と、
前記微細物濃度検出装置へ微細物を含む液体を供給する供給経路と、
前記微細物濃度検出装置から微細物を除去した液体を前記供給経路へ戻す戻し経路と、を含むことを特徴とする微細物濃度検出システムである。

請求項８の記載の発明は、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の微細物濃度検出装置と、
前記微細物濃度検出装置へ微細物を含む液体を供給する供給経路と、
前記微細物濃度検出装置から微細物を除去した液体を排出する排出経路と、を含むことを特徴とする微細物濃度検出システムである。

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乃至請求項８に記載の発明では、液体に混入する微細物を除去する除去手段と、除去手段に供給される液体の流量を検出する流量検出手段と、除去された微細物を溜める容器と、容器に溜められた微細物を検出する微細物検出手段と、を備え、流量検出手段から得られる液体流量情報と、微細物検出手段から得られる微細物情報と、に基づき除去手段に供給される液体の微細物濃度を得る演算手段を含み、液体や微細物に触れることなく、自動的かつ確実に、処理する液体中の微細物を除去するとともに、処理する液体の微細物濃度を検出することができる。

第１の形態の微細物濃度検出装置の概略構成図である。 微細物濃度検出のフロー図である。 第２の形態の微細物濃度検出装置の概略構成図である。 第３の形態の微細物濃度検出装置の概略構成図である。 第４の形態の微細物濃度検出装置の概略構成図である。 第５の形態の微細物濃度検出装置の概略構成図である。 第６の形態の微細物濃度検出装置の概略構成図である。 第１の形態の微細物濃度検出システムの概略構成図である。 第２の形態の微細物濃度検出システムの概略構成図である。 第３の形態の微細物濃度検出システムの概略構成図である。 第４の形態の微細物濃度検出システムの概略構成図である。

以下、この発明の微細物濃度検出装置及び微細物濃度検出システムの実施の形態について説明する。この実施の形態は微細物濃度検出装置及び微細物濃度検出システムの好ましい形態を示すものであるが、この発明はこれに限定されない。

この発明の微細物濃度検出装置及び微細物濃度検出システムは、製薬、化学、食品、飲料の原料他の微細物の除去に、また自動車工業、工作機、工作機械、工作機器などによる加工業の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、排水から半導体、バイオ等の不純物等の微細物の除去に、また洗浄水、溶剤等の異物である微細物の除去等に使用され、液体に含まれる微細物を分離除去するものに広く使用される。

（第１の形態）
［微細物濃度検出装置］
第１の形態の微細物濃度検出装置を、図１及び図２に示す。図１は微細物濃度検出装置の概略構成図、図２は微細物濃度検出のフロー図である。

この微細物濃度検出装置１は、液体に混入する微細物を除去する除去手段１０と、除去手段１０に供給される液体の流量を検出する流量検出手段２０と、除去された微細物を溜める容器３０と、容器３０に溜められた微細物を検出する微細物検出手段４０と、演算手段５０と、報知手段６０と、を備える。

除去手段１０には、微細物を含む液体を供給する供給経路１１と、微細物を除去した液体を排出する排出経路１２が接続される。この除去手段１０は、例えば遠心分離装置で構成され、供給経路１１から微細物を含む液体が供給され、この液体から遠心力によって微細物を分離し、このようにして除去された微細物を容器３０に溜める。微細物を除去した液体は、除去手段１０から排出経路１２へ排出される。

除去手段１０は、遠心分離装置で構成されるが、遠心分離装置に限定されることなく、例えば濾過膜で液体中の微細物を除去するフィルタでもよい。

流量検出手段２０は、流量センサ２１で構成される。この流量センサ２１により検出される流量とは、単位時間にある任意の断面を通過する流体の容積あるいは質量（または重量）のことであるが、その流量センサ２１の測定原理は、オリフィス、フローノズル、ベンチュリー管、ピトー管などを利用した差圧流量計を始め、電磁流量計、超音波流量計、面積流量計など多種のセンサである。

微細物検出手段４０は、容器３０の所定位置に設けられた超音波センサ４１で構成され、超音波センサ４１は、送波器により超音波を対象物に向け発信し、その反射波を受波器で受信することにより、対象物の有無を検出する。超音波センサ４１は、容器３０の所定位置に設けられており、対象物の微細物を検出することで、容器３０に溜められた微細物量を検出することができる。微細物検出手段４０は、検出する対象物は、微細物であればよく、微粉末状クズに限定されない。また、微細物検出手段４０は、超音波センサ４１に限定されず、例えば光電センサ、近接センサ、静電容量センサなどを用いて微細物を検出することができる。

演算手段５０は、コンピュータにより構成され、流量検出手段２０からの液体の流量を検出する液体流量情報と、微細物量検出手段４０からの除去した微細物情報と、に基づき除去手段１０に供給される液体の微細物濃度を得る。即ち、除去手段１０に供給される液体の総液体流量と、液体の総液体流量に対して容器３０に溜められた微細物量と、に基づいて液体の微細物濃度を得る。濃度とは、単位体積中に含まれるある物質の量であり、液体の微細物濃度は、液体の単位体積中に含まれる微細物の量である。

報知手段６０は、表示装置で構成されが、表示装置に限定されない。例えば、用紙に印字するプリンタでもよい。表示装置は、演算手段５０により得られる液体の微細物濃度を表示して報知する。

［微細物濃度検出のフロー］
微細物濃度検出のフローは、ステップａにおいて、供給経路１１から微細物を含む液体を、除去手段１０へ供給開始し、ステップｂにおいて、運転時間計測を開始する。

除去手段１０では、液体から遠心力によって微細物を分離し、除去された微細物を容器３０に溜め、微細物を除去した液体は、除去手段１０から排出経路１２へ排出され、ステップｃにおいて、流量検出手段２０により除去手段１０に供給される液体の流量を検出し、この流量計測を開始する。

ステップｄにおいて、微細物検出手段４０は、容器３０に溜められた微細物を検出しており、微細物を検出するまでステップｂへ移行して微細物の検出を繰り返す。微細物を検出すると、ステップｅへ移行する。

ステップｅにおいて、検出までの微細物量を算出し、ステップｆにおいて、検出までの運転時間に基づく液体の総流量と、運転開始から容器３０に溜められた微細物量とから除去手段１０に供給される液体の微細物濃度を算出し、この液体の微細物濃度を表示して終了する（ステップｇ）。このようにして、液体や微細物に触れることなく、自動的かつ確実に、処理する液体に混入する微細物を除去するとともに、処理する液体の微細物濃度を検出することができる。

（第２の形態）
［微細物濃度検出装置］
第２の形態の微細物濃度検出装置を、図３に示す。図３は微細物濃度検出装置の概略構成図である。

この微細物濃度検出装置１は、第１の形態と同様に構成されるが、流量検出手段２０は、圧力センサ２２で構成される。除去手段１０には、微細物を含む液体を供給する供給経路１１と、微細物を除去した液体を排出する排出経路１２が接続されており、この供給経路１１に圧力センサ２２を備え、排出経路１２にも圧力センサ２２を備える。

この実施の形態では、供給経路１１に配置した圧力センサ２２と、排出経路１２に配置した圧力センサ２２とにより、除去手段１０に供給される液体の流量を検出する構成である。容器３０に溜められた微細物の検出し、検出までの運転時間に基づく液体の総流量と、運転開始から容器３０に溜められた微細物量とから除去手段１０に供給される液体の微細物濃度を算出する。

（第３の形態）
［微細物濃度検出装置］
第３の形態の微細物濃度検出装置を、図４に示す。図４は微細物濃度検出装置の概略構成図である。

この微細物濃度検出装置１は、第１の形態と同様に構成されるが、容器３０に排出経路３１を接続し、排出経路３１に開閉バルブ３２を備える。開閉バルブ３２は、モータまたは電磁石（ソレノイド）または空気圧で開閉する構成であり、運転時には開閉バルブ３２が閉じており、除去手段１０において除去された微細物は、容器３０に溜まる。容器３０に微細物が所定量溜まると、開閉バルブ３２を開いて排出経路３１を介して容器３０に溜まる微細物を排出する。

（第４の形態）
［微細物濃度検出装置］
第４の形態の微細物濃度検出装置を、図５に示す。図５は微細物濃度検出装置の概略構成図である。

この微細物濃度検出装置１は、第２の形態と同様に構成されるが、容器３０に排出経路３１を接続し、排出経路３１に開閉バルブ３２を備える。開閉バルブ３２は、モータまたは電磁石（ソレノイド）または空気圧で開閉する構成であり、運転時には開閉バルブ３２が閉じており、除去手段１０において除去された微細物は、容器３０に溜まる。容器３０に微細物が所定量溜まると、開閉バルブ３２を開いて排出経路３１を介して容器３０に溜まる微細物を排出する。

（第５の形態）
［微細物濃度検出装置］
第５の形態の微細物濃度検出装置を、図６に示す。図６は微細物濃度検出装置の概略構成図である。

この微細物濃度検出装置１は、第３の形態と同様に構成されるが、容器３０に除去手段１０から除去する微細物を導入する導入経路３３を接続し、この導入経路３３に開閉バルブ３４を備える。運転時には、開閉バルブ３４を開いて除去手段１０から除去する微細物を容器３０に導き、容器３０に溜まる微細物を容器３０から排出する際には、開閉バルブ３４を閉じて開閉バルブ３２を開き、容器３０に溜まる微細物を、排出経路３１を介して排出し、余分な液体が排出されないようにする。

（第６の形態）
［微細物濃度検出装置］
第６の形態の微細物濃度検出装置を、図７に示す。図７は微細物濃度検出装置の概略構成図である。

この微細物濃度検出装置１は、第４の形態と同様に構成されるが、容器３０に除去手段１０から除去する微細物を導入する導入経路３３を接続し、この導入経路３３に開閉バルブ３４を備える。運転時には、開閉バルブ３４を開いて除去手段１０から除去する微細物を容器３０に導き、容器３０に溜まる微細物を容器３０から排出する際には、開閉バルブ３４を閉じて開閉バルブ３２を開き、容器３０に溜まる微細物を、排出経路３１を介して排出し、余分な液体が排出されないようにする。

（第１の形態）
［微細物濃度検出システム］
第１の形態の微細物濃度検出システムを、図８に示す。図８は微細物濃度検出システムの概略構成図である。

この実施の形態の微細物濃度検出システム７０は、第３の形態の微細物濃度検出装置１と、第３の形態の微細物濃度検出装置１へ微細物を含む液体を供給する供給経路７１と、第１の形態の微細物濃度検出装置１から微細物を除去した液体を供給経路７１へ戻す戻し経路７２と、を含む。

供給経路７１は、貯留タンク７３に貯留される液体を、ポンプ７４の駆動により除去手段１０へ供給し、除去手段１０により微細物を除去した液体を、戻す戻し経路７２を介して貯留タンク７３へ戻し、貯留タンク７３から供給経路７１から除去手段１０へ供給し、液体を循環して微細物を含む液体から微細物を除去する。

この実施の形態の微細物濃度検出システム７０は、第１の形態の微細物濃度検出装置１、または第５の形態の微細物濃度検出装置１を備える構成にも、同様に適用される。

（第２の形態）
［微細物濃度検出システム］
第２の形態の微細物濃度検出システムを、図９に示す。図９は微細物濃度検出システムの概略構成図である。

この実施の形態の微細物濃度検出システム７０は、第４の形態の微細物濃度検出装置１と、第４の形態の微細物濃度検出装置１へ微細物を含む液体を供給する供給経路７１と、第４の形態の微細物濃度検出装置１から微細物を除去した液体を供給経路７１へ戻す戻し経路７２と、を含む。

供給経路７１は、貯留タンク７３に貯留される液体を、ポンプ７４の駆動により除去手段１０へ供給し、除去手段１０により微細物を除去した液体を、戻す戻し経路７２を介して貯留タンク７３へ戻し、貯留タンク７３から供給経路７１から除去手段１０へ供給し、液体を循環して微細物を含む液体から微細物を除去する。

この実施の形態の微細物濃度検出システム７０は、第２の形態の微細物濃度検出装置１、または第６の形態の微細物濃度検出装置１を備える構成にも、同様に適用される。

（第３の形態）
［微細物濃度検出システム］
第３の形態の微細物濃度検出システムを、図１０に示す。図１０は微細物濃度検出システムの概略構成図である。

この実施の形態の微細物濃度検出システム７０は、第３の形態の微細物濃度検出装置１と、第３の形態の微細物濃度検出装置１へ微細物を含む液体を供給する供給経路７１と、第３の形態の微細物濃度検出装置１から微細物を除去した液体を排出する排出経路７５と、を含み、一次タンク７６及び二次タンク７７を備える。

供給経路７１は、一次タンク７６に貯留される液体を、ポンプ７４の駆動により第３の形態の微細物濃度検出装置１へ供給し、微細物を除去した液体を、排出経路７５により二次タンク７７へ排出する。

この実施の形態の微細物濃度検出システム７０は、第１の形態の微細物濃度検出装置１、または第５の形態の微細物濃度検出装置１を備える構成にも、同様に適用される。

（第４の形態）
［微細物濃度検出システム］
第４の形態の微細物濃度検出システムを、図１１に示す。図１１は微細物濃度検出システムの概略構成図である。

この実施の形態の微細物濃度検出システム７０は、第４の形態の微細物濃度検出装置１と、第４の形態の微細物濃度検出装置１へ微細物を含む液体を供給する供給経路７１と、第４の形態の微細物濃度検出装置１から微細物を除去した液体を排出する排出経路７５と、を含み、一次タンク７６及び二次タンク７７を備える。

供給経路７１は、一次タンク７６に貯留される液体を、ポンプ７４の駆動により第４の形態の微細物濃度検出装置１へ供給し、微細物を除去した液体を、排出経路７５により二次タンク７７へ排出する。

この実施の形態の微細物濃度検出システム７０は、第２の形態の微細物濃度検出装置１、または第６の形態の微細物濃度検出装置１を備える構成にも、同様に適用される。

このように、処理する液体に混入する微細物を除去するとともに、処理する液体の微細物濃度を検出することで、例えば、切削加工において、微細物を除去した切削液を再度循環して使用する場合等に、微細物濃度が原因で生ずる切削加工精度が低下し、また工作機械のノズルなどの詰まりが発生するなどのトラブルが発生することを未然に防止することができる。

また、微細物濃度を測定するためのタイムラグがなく、かつ十分な精度の分析結果が得られ、例えば、微細物濃度が高い場合は、液交換、または供給タンク内清掃を行い、微細物濃度が原因で生ずるトラブルを未然に防ぐことができる。

また、例えば、工作機以外の例えば非常にアルカリ性の高い強力な洗浄液を使用した洗浄装置に付与されたタンクなどにおいて、液体を処理する場合でも、人間が手で取り扱う危険がなく、微細物を除去するとともに、処理する液体の微細物濃度を得ることができる。

この発明は、処理する液体に混入する微細物を除去するとともに、処理する液体の微細物濃度を検出することができる微細物濃度検出装置及び微細物濃度検出システムに適用され、液体や微細物に触れることなく、自動的かつ確実に、処理する液体に混入する微細物を除去するとともに、処理する液体の微細物濃度を検出することができる。

１ 微細物濃度検出装置
１０ 除去手段
１１ 供給経路
１２ 排出経路
２０ 流量検出手段
２１ 流量センサ
２２ 圧力センサ
３０ 容器
３１ 排出経路
３２ 開閉バルブ
３３ 導入経路
３４ 開閉バルブ
４０ 微細物検出手段
４１ 超音波センサ
５０ 演算手段
６０ 報知手段
７１ 供給経路
７２ 戻し経路
７３ 貯留タンク
７４ ポンプ
７５ 排出経路
７６ 一次タンク
７７ 二次タンク

Claims (8)

1. 液体に混入する微細物を除去する除去手段と、
   前記除去手段に供給される液体の流量を検出する流量検出手段と、
   除去された微細物を溜める容器と、
   前記容器に溜められた微細物を検出する微細物検出手段と、を備え、
   前記流量検出手段から得られる液体流量情報と、前記微細物検出手段から得られる微細物情報と、に基づき前記除去手段に供給される液体の微細物濃度を得る演算手段を含むことを特徴とする微細物濃度検出装置。
2. 前記演算手段により得られる液体の微細物濃度を報知する報知手段を、含むことを特徴とする請求項１に記載の微細物濃度検出装置。
3. 前記流量検出手段は、流量センサにより前記除去手段に供給される液体の流量を検出する構成であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微細物濃度検出装置。
4. 前記流量検出手段は、圧力センサにより前記除去手段に供給される液体の流量を検出する構成であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微細物濃度検出装置。
5. 前記容器に排出経路を接続し、
   前記排出経路に開閉バルブを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の微細物濃度検出装置。
6. 前記容器に前記除去手段から除去する微細物を導入する導入経路を接続し、
   前記導入経路に開閉バルブを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の微細物濃度検出装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の微細物濃度検出装置と、
   前記微細物濃度検出装置へ微細物を含む液体を供給する供給経路と、
   前記微細物濃度検出装置から微細物を除去した液体を前記供給経路へ戻す戻し経路と、を含むことを特徴とする微細物濃度検出システム。
8. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の微細物濃度検出装置と、
   前記微細物濃度検出装置へ微細物を含む液体を供給する供給経路と、
   前記微細物濃度検出装置から微細物を除去した液体を排出する排出経路と、を含むことを特徴とする微細物濃度検出システム。