JP3648177B2 - 環境対応型クーラント装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械等で使用された切削油や研削油等のクーラントを濾過してクーラントに含まれる切屑や砥粒等の混合異物を除去し、クーラントを再使用可能に再生するクーラント用濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、切削機械や研削盤等の工作機械において、工具やワークの摩擦を減らすと共に加工部を冷却する等のために使用された切削油や研削油等のクーラントを再使用する工夫がなされている。工作機械から排出されたクーラントは、工作機械における加工で生じた大小様々な切屑や砥粒等の混合異物（スラッジ）を含んだダーティ液となっている。ダーティ液からスラッジを除去することで再生されたクーラントが、工作機械等に戻して再使用されている。クーラントからスラッジを除去するには、通常、スクレーパコンベヤやエレメント交換式のフィルタが用いられている。ダーティ液を浄化する濾過精度は、クーラントが供給される用途に応じて区分して設定されている。例えば、スクレーパコンベヤによって一次処理されたクーラントは、濾過精度が低いので、マシンのベッドの洗浄や切屑流しに用いられており、一次処理の後に二次フィルタで処理されたクーラントは、濾過精度が高いので、工作機械の加工部における加工用のクーラントや高圧クーラントに使用されている。
【０００３】
従来のスクレーパコンベヤを用いた濾過装置の一例が図３，図４に示されており、図３はその概略を示す側面図及びＡ−Ａ断面図、そして図４は図３に示す一次フィルタの斜視図である。図３に示すように、符号１ａで示す濾過装置は、その主要な本体部がクーラントタンク１ｂ内に収容された状態に置かれている。濾過装置１ａは、ダーティ液が投入される本体ケースとしてのダーティ液槽２と、ダーティ液槽２から斜め上方にケース状に延びる傾斜部１７とを備えている。ダーティ液槽２の底面２ａはその一端が傾斜部１７の斜面１８と接続して上方に延びている。傾斜した延長の上端はダーティ液槽２内のダーティ液の液面レベルＬより上方に位置し、この端部に排出口３が形成されている。排出口３の下方には、排出されたスラッジを受け入れるスラッジ収容箱４が設けられている。切削機械や研削盤等の工作機械６から排出されたダーティ液は、工作機械６から延びた排油ダクト７を通じて投入口５からダーティ液槽２に投入される。ダーティ液中の比較的比重が大きなスラッジ（砥粒も含まれる）は、沈殿してダーティ液槽２の底面２ａ上に堆積して沈殿スラッジＳ１となるが、軽量又は微小なスラッジは沈殿することなくダーティ液中に浮遊する。
【０００４】
濾過装置１ａには、ダーティ液槽２の底面２ａ上に堆積した沈殿スラッジＳ１を掻き取るために、スクレーパコンベヤ１０が設けられている。スクレーパコンベヤ１０は、多数個のスクレーパ１１（一部にのみ符号を付す）と、各スクレーパ１１を走行移動させるため、平行に配置された左右一対のチェーン１２，１２とで構成されている。各スクレーパ１１は、長方形に形成されたプレート形状を有しており、左右の両端がそれぞれ左右のチェーン１２，１２に連結されている。チェーン１２，１２は、駆動側スプロケット１３と従動側スプロケット１４とに掛け渡されており、駆動側スプロケット１３は駆動モータ１５によって駆動チェーン１６を介して駆動される。従って、駆動モータ１５によってチェーン１２，１２が駆動されると、各スクレーパ１１はダーティ液槽２の底面２ａを摺接しながら走行して沈殿スラッジＳ１を掻き取り、更に、傾斜部１７の斜面１８上を摺接しながら走行して、沈殿スラッジＳ１を排出口３からスラッジ収容箱４内へと排出する。
【０００５】
ダーティ液槽２内には、筒形フィルタ２１から成るフィルタ装置２０が設けられている。筒形フィルタ２１は図示では一つだけ設けられているが、クーラント量に応じて、二つ以上の筒形フィルタを設けてもよい。筒形フィルタ２１は、図４に示すように、周壁に多数の細孔２４が形成されたパンチングメタル２３から成っている。筒形の両端部では、ダーティ液槽２の側壁に支持された中空の支持軸２６の周りに軸受によって環状の端板２５が嵌合することで、筒形フィルタ２１が閉塞され、且つ、支持軸２６に回転自在に保持されている。少なくとも一方の端板２５にはスプロケット（図示せず）が取り付けられ、このスプロケットがスクレーパコンベヤ１０のチェーン１２に噛み合わされているので、スクレーパコンベヤ１０が駆動されることで走行するチェーン１２によって、筒形フィルタ２１が回転される。
【０００６】
中空の支持軸２６は、その周壁において導通孔（図示せず）を介して筒形フィルタ２１の内部に開口している。ダーティ液槽２には、筒形フィルタ２１の外周面に摺接する状態にスクレーパ２７が配置されており、パンチングメタル２３の細孔２４を塞ぐスラッジを掻き取ってパンチングメタル２３の目詰まりを防止している。スクレーパ２７によって掻き取られたスラッジは、ダーティ液槽２の底面２ａ上に沈降し、沈殿スラッジＳ１となってスクレーパコンベヤ１０で排出される。ダーティ液中のスラッジは、筒形フィルタ２１によって濾過され、濾過後のクリーン液は、導通孔から中空の支持軸２６を通じてクーラントタンク１ｂへ流れ込む。クーラントタンク１ｂ内のクリーン液は、筒形フィルタ２１によって一次処理された一次クリーン液である。なお、一次クリーン液の液面レベルは、液面センサ２９によって検出されている。
【０００７】
比較的比重が小さく筒形フィルタ２１のパンチングメタル２３の細孔２４を通過する微小なスラッジは、ダーティ液槽２から支持軸２６を通じてクーラントタンク１ｂに流入し、長期に渡って浮遊している間に沈殿してスラッジＳ３として堆積する。この微小なスラッジは、一部が沈殿し切らずに一次クリーン液中に浮遊しており、その結果、浮遊するスラッジによって、クーラントタンク１ｂ内のクリーン液を汲み上げて仕切弁９を通して工作機械６に戻すクーラントポンプ８が目詰まりしたり、工作機械６での加工不良等のトラブルが発生するおそれがある。従って、クーラントタンク１ｂ内を頻繁に清掃したりクーラントの更液を行う必要があり、そのための作業の負担やコストが増加する等の問題点がある。そのため、一次フィルタとしての筒形フィルタ２１に加えて、別途、二次フィルタとしてエレメント交換式のフィルタで更に濾過しようとすると、二次フィルタのエレメント交換作業が必要となり、そのための管理と作業とで作業者の負担は勿論のこと、エレメント交換のためのコスト負担が大きくなる。
【０００８】
微小なスラッジを取り除く方法として、筒形フィルタ２１のパンチングメタル２３の細孔２４を一層細かく形成することが考えられるが、微小なスラッジを捕捉して濾過精度を向上しようとすると、パンチングメタル２３に形成する細孔２４の孔径は、例えば、０．５〜０．７５ｍｍ程度に小さくする必要がある。一般に、金属薄板に形成する孔の径は、打ち抜き加工上、その金属薄板の板厚よりも小さくすることは困難であるとされている。微小なスラッジを取り除くために０．５ｍｍ程度の孔径の細孔を形成するとなると、パンチングメタルの厚さも０．５ｍｍ程度に薄くする必要があり、パンチングメタル２３自体の強度が低下する。そのようなパンチングメタルを筒形フィルタ２１に適用すると、例えば、目詰まり防止用のスクレーパ２７が摺接するのに対して長期に渡って強度的に耐えることが困難になり、変形したり破れたりする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、ダーティ液に含まれる比重が比較的大きいスラッジについてはダーティ液槽の底面に沈殿させてスクレーパコンベヤで処理し、沈殿しきれないスラッジが浮遊するダーティ液をローリングフィルタ等の一次フィルタとその後の二次フィルタとで二段階に濾過し、その二段階の濾過に際して、一次フィルタの濾過負担と、一次フィルタを通過した微小スラッジを含む一次クリーン液を、途中で微小スラッジの沈殿や堆積というメンテナンスが必要な事態を生じさせることなく、二次フィルタへ供給する仕方とを工夫する点で解決すべき課題がある。
【００１０】
この発明の目的は、ダーティ液を二段階で濾過するに際して、一次フィルタに過大な濾過負担を負わせないことで一次フィルタに長期に渡って使用可能とする強度を確保し、一次フィルタを通過後の一次クリーン液の二次フィルタへの供給の仕方を工夫することで、二次処理後には微小スラッジを含まない高度にクリーンなクーラントに再生し、再生クーラントを汲み上げる送りポンプがスラッジによって目詰まりを起こすのを防止すると共に工作機械での加工不良等のトラブルを防止し、更に、二次フィルタに送られる一次クリーン液から微小スラッジが沈殿したり堆積したりする現象を回避して、微小スラッジを頻繁に清掃するという作業やクーラントの更液作業を行う必要もなくして、メンテナンス作業の負担を軽減し、運転コストを低下させることができるクーラント用濾過装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明による環境対応型クーラント装置は、工作機械からのスラッジが混入したクーラントがダーティ液として投入されるダーティ液槽、ダーティ液槽の底面に沈殿したスラッジを掻き取って外部に排出するスクレーパコンベヤ、ダーティ液槽内に配設されてスラッジを濾過する一次フィルタ、一次フィルタの出口側に接続され且つ一次フィルタを通過した微細なスラッジを含む一次クリーン液を全量送る送液手段、及び送液手段によって送られる一次クリーン液を濾過してクーラントとして再使用可能な二次クリーン液に再生する二次フィルタから構成されている。
【００１２】
この環境対応型クーラント装置によれば、工作機械からのスラッジを含むダーティ液がダーティ液槽に投入されると、比較的比重の大きなスラッジはダーティ液から沈殿し、ダーティ液槽の底面に沈殿して沈殿スラッジを形成する。ダーティ液槽内に配置されているスクレーパコンベヤは、ダーティ液槽の底面に沿って移行する排出行程で沈殿スラッジを掻き取って外部に排出する。一次フィルタは、例えば、微小スラッジを通過させるような、所定以上の大きさのスラッジを濾過するフィルタであるので、強度を犠牲にして目を細かくして過大な濾過負担を強いられることがなく、長期に渡って使用し続けることができる強度を備えることが可能である。一次クリーン液の全量はそのまま直ちに微細な二次フィルタに供給されるので、一次クリーン液が一旦タンクに貯留されて一次クリーン液から微小スラッジが堆積しメンテナンスが必要になるという事態も生じない。ダーティ液は、一次フィルタと二次フィルタとで高い精度で濾過され、再使用可能なクリーン液に再生される。
【００１３】
この環境対応型クーラント装置において、前記一次フィルタは、板厚が略１．０ｍｍであり且つ孔径が略１．０ｍｍの多数の孔が打抜き形成されたパンチングメタルを筒状に成形したローリングフィルタとすることができる。パンチングメタルの板厚が略１．０ｍｍあれば、筒状に成形したときに相当の強度、例えば、パンチングメタルの目詰まりを防止するためにスラッジを掻き落とすスクレーパを筒状の外周面に摺接させても、十分の強度が確保される。また、送液手段は、ローリングフィルタの筒状内部に連通した中空の支持軸と二次フィルタの導入側とに接続された送液パイプ、及び送液パイプの途中に配置された送液ポンプを備えることができる。ローリングフィルタによって濾過されて筒状内部に入った一次クリーン液は、送液ポンプによって中空の支持軸から送液パイプを通じて吸い出されて、二次フィルタに供給される。
【００１４】
更に、この環境対応型クーラント装置において、二次クリーン液を、ダーティ液槽の上に配設された二次クリーン液槽に貯留し、二次クリーン液槽からクーラントとして工作機械に戻すことが好ましい。ダーティ液槽の上に二次クリーン液槽を配設することにより、環境対応型クーラント装置は、全体としてコンパクトに構成され、ダーティ液槽から二次クリーン液槽へ、及び二次クリーン液槽から工作機械への必要な配管が最小限に抑えられ、製造コストも軽減される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、この発明の実施例を説明する。図１は環境対応型クーラント装置の側面図である。図１において、スクレーパコンベヤそれ自体の構造は図３に示すものと同様であってよいので、同じ構成要素や部位については図３において付されたのと同じ符号を付すことで、再度の詳細な説明を省略する。図２に示す一次フィルタである筒形フィルタについては、パンチングメタル等の強度に関する事項、及び二次フィルタへの送液する方法が異なる以外、図４に示す筒形フィルタと同様の構造を有している。
【００１６】
図１〜図２を参照すると、この発明による環境対応型クーラント装置１においては、工作機械６からのダーティ液が投入されるダーティ液槽２は、装置の基部を占めており、一側で傾斜部１７が斜め上方に延びている。ダーティ液槽２では、ダーティ液中の比較的比重が大きいスラッジが沈殿してダーティ液槽２の底面２ａ上に堆積する。底面２ａに堆積したスラッジＳ１は、スクレーパコンベヤ１０によって、傾斜部１７を通って排出口３から濾過装置の外のスラッジ収容箱４に排出される。ダーティ液槽２内には、クーラント用濾過装置１の一次フィルタとして、筒形フィルタ２１が配置されている。
【００１７】
筒形フィルタ２１は、図４に示したフィルタと同様の構造を有しているが、孔径１．０ｍｍの多数の細孔２４が打抜き形成されたパンチングメタル２３を筒状に成形したローリングフィルタである。細孔２４の打抜き径が１．０ｍｍ程度の大きな値であるので、打抜き加工が施されるパンチングメタル２３としては、肉厚が１．０ｍｍ程度の比較的厚い金属シートを用いることができる。筒形フィルタ２１は強度が確保された頑丈な構造となっているので、筒形フィルタ２１がスラッジで目詰まりを起こすのを防止するためにスクレーパ２７を摺接させて常時クリーニングを掛けても、筒形フィルタ２１には、パンチングメタル２３が変形や破損する等の強度不足に起因した不具合を生じることがない。一次フィルタ２０では、パンチングメタル２３に形成される細孔２４の孔径に応じたスラッジを確実に濾過することができる。しかしながら、パンチングメタル２３の細孔２４は微小孔ではないので、微細なスラッジは筒形フィルタ２１では濾過されない。
【００１８】
筒形フィルタ２１の中空の支持軸２６から延びる送液パイプ２８（図２参照）は、送液ポンプ４７、仕切弁４８及び送液パイプ４９を通じて、二次処理を行う二次フィルタ５０に接続されている。従って、一次フィルタ２０で濾過された一次クリーン液は、送液パイプ２８に流れ込み、送液ポンプ４７によって全量吸引されてそのまま直ちに二次フィルタ５０に送り込まれる。一次クリーン液は、二次フィルタ５０に送られる前にタンクに貯留するということがないので、一次クリーン液に含まれる微小スラッジがタンクに沈殿して堆積し、その除去処理等のメンテナンスを迫られるという事態が本来的に生じない。
【００１９】
二次フィルタ５０は、例えば、サイクロン濾過装置等のエレメント不要な高性能フィルタである。二次フィルタ５０では、微小スラッジが濾過され、例えば、１０μｍ程度の高い濾過精度が得られる。また、二次フィルタ５０ではエレメントの交換作業が不要であるので、産業廃棄物が出ることもない。二次フィルタ５０で濾過されたクーラントは、二次クリーン液として送液パイプ５１を通じて二次クリーン液槽５２に移される。二次フィルタ５０で濃縮された濃縮ダーティ液は、小型沈殿コンベヤ５８によって処理され、濾過された微小スラッジＳ２はスラッジ収容箱５３に排出される。二次クリーン液は、高精度に濾過された再生クーラントであり、クーラントポンプ５７のポンプ作用によってそのままクーラントパイプ５６を経て工作機械６の加工部に送られて再使用される。
【００２０】
二次クリーン液槽５２に配設されている液面センサ５４は、二次クリーン液槽５２内の二次クリーン液の液面レベルＬ２を検出し、送液ポンプ４７及びクーラントポンプ５７の運転制御のための情報を与えている。二次クリーン液槽５２でオーバーした二次クリーン液は、送液パイプ５５によってダーティ液槽２に戻される。二次クリーン液槽５２は、ダーティ液槽２の上に配設されているので、環境対応型クーラント装置１は、全体としてコンパクトに構成され、配管についても、ダーティ液槽２と二次クリーン液槽５２との間における送液パイプ２８，４９、及び二次クリーン液槽５２から工作機械６へのクーラントパイプ５６のように、必要な配管が最小限の長さに抑えられ、クーラント用濾過装置１の製造コストの軽減に寄与している。
【００２１】
この実施例においては、以上のように、クーラントにスラッジが混入したダーティ液は、先ず、ダーティ液槽２に投入され、比較的大きく重量の重いスラッジは底面２ａに堆積して沈殿スラッジＳ１となる。ダーティ液槽２に設けられた筒形フィルタ２１は、一次フィルタとしてダーティ液中に漂うスラッジを回収し、スラッジはスクレーパ２７で掻き落とされて沈殿スラッジＳ１となる。これらの沈殿スラッジＳ１はスクレーパコンベヤ１０によって掻き取られて排出口３から濾過装置の外へ排出される。筒形フィルタ２１を濾過されずに通過した微小スラッジを含む一次クリーン液は、全量が送りポンプ４７によって直ちに二次フィルタ５０に送り込まれる。二次フィルタ５０では微小スラッジを含む一次クリーン液を高精度で濾過し、濾過された微小スラッジを機外に排出して、得られた二次クリーン液は再使用可能な再生クーラントとして工作機械等の用途に供される。
【００２２】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成されているので、次のような効果を奏する。即ち、この環境対応型クーラント装置においては、ダーティ液槽に投入されるダーティ液に含まれるスラッジのうち、比較的比重の大きなスラッジは、ダーティ液槽の底面に沈殿して沈殿スラッジを形成し、スクレーパコンベヤの排出行程で掻き取られて外部に排出される。一次フィルタで濾過された一次クリーン液は、全量がそのまま直ちに微細な二次フィルタに供給され、二次フィルタで高い精度で濾過されて、再使用可能なクリーン液に再生される。従って、一次フィルタには微細なスラッジまで濾過するという過大な濾過負担を負わせる必要がなく、一次フィルタを、例えば、板厚が比較的厚いパンチングメタルを採用することで強度が高い頑丈な構造に構成でき、その寿命を長く維持することができる。また、二次処理後には微小スラッジをも含まない高度にクリーンなクーラントに再生することで、再生クーラントを汲み上げるクーラントポンプがスラッジによって目詰まりを起こすことがなく、工作機械での加工不良等のトラブルが防止できる。更に、一次フィルタで濾過された一次クリーン液は、一旦タンクに貯留されることがないので、一次クリーン液から微細なスラッジが堆積するというような事態は本来的に生じることがなく、タンク内を頻繁に清掃するといったメンテナンスや、クーラントの更液が必要なくなり、作業の負担が軽減され、運転コストや管理コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】環境対応型クーラント装置の概略説明図。
【図２】図１に示された環境対応型クーラント装置に用いられる一次フィルタ及び送液手段の一部を示す斜視図。
【図３】従来の濾過装置の一例を示す概略図。
【図４】図３に示された濾過装置に用いられる一次フィルタの斜視図。
【符号の説明】
１ 環境対応型クーラント装置
２ ダーティ液槽
２ａ 底面
６ 工作機械
１０ スクレーパコンベヤ
１１ スクレーパ
２０ フィルタ装置（一次フィルタ）
２１ 筒形フィルタ（ローリングフィルタ）
２３ パンチングメタル
２４ 細孔
２６ 支持軸
２８ 送液パイプ
４７ 送液ポンプ
４９ 送液パイプ
５０ 二次フィルタ
５２ 二次クリーン液槽
Ｓ１ 沈殿スラッジ
Ｓ２ 微小スラッジ

Claims (1)

1. 工作機械からのスラッジが混入したクーラントがダーティ液として投入されるダーティ液槽と、ダーティ液槽の底面に沈殿したスラッジを掻き取って外部に排出するスクレーパコンベヤと、ダーティ液槽内に配設されてスラッジを濾過する一次フィルタと、ダーティ液槽の上部に配設された二次クリーン液槽と、一次フィルタの出口側に接続され且つ一次フィルタを通過した微細なスラッジを含む一次クリーン液を二次フィルターに向けて全量送る送液手段と、二次フィルターで濾過された二次クリーン液を貯留する二次クリーン液槽と、二次クリーン液を二次クリーン液槽からクーラントとして工作機械に戻すポンプを備え、前記一次フィルタは、板厚が略１．０ｍｍであり且つ孔径が略１．０ｍｍの多数の孔が打抜き形成されたパンチングメタルを筒状に成形したローリングフィルタであって、前記送液手段は、ローリングフィルタの筒状内部に連通した中空の支持軸と二次フィルタの導入側とに接続された送液パイプ及び送液パイプの途中に配置された送液ポンプを備え、前記二次クリーン液槽は液面センサと二次クリーン液槽でオーバーフローした二次クリーン液をダーティ液槽に戻す配管を備える環境対応型クーラント装置。

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