JP4561274B2 - 貯蔵タンクの殺菌・脱臭装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削加工や研削加工を行う工作機械に用いられる切削液を貯蔵するクーラントタンクなど、腐敗性の液体又は臭気を伴う液体を貯留するタンクの、オゾン添加による殺菌・脱臭装置に関するものである。

切削加工あるいは研削加工等の機械加工においては、被加工物や工具の冷却及び潤滑を目的として、加工部位に切削液（クーラント）が供給される。切削液としては、鉱物油等の切削油又はこれに添加剤を加えたものが使用されるほか、鉱物油と乳化剤とを混合した水溶性油を水で希釈した水溶性切削液も使用されている。

切削液は、循環させながら繰り返し使用される。このため、工作機械の加工部位に注入された切削液は、加工により発生した切屑とともに工作機械の油受けに捕集され、切屑等が取り除かれた後、クーラントタンクに送られてここで貯蔵される。クーラントタンクに貯蔵された切削液は、ポンプによって再び加工部位へ圧送される。

ところで、切削液はその中に混入した微生物の繁殖により腐敗を起こすことがあり、殊に水溶性切削液を貯蔵するクーラントにおいては、水分の存在により微生物が繁殖しやすく腐敗が生じやすい。切削液が腐敗すると臭気を発生し作業環境を悪化させるばかりでなく、切削液中の油分の性状を変化させる。そのため、油分の粘度等が変わり切削加工における潤滑性などが劣化して、加工性能にも悪影響を及ぼすことになる。

切削液の腐敗に伴う悪影響を防止するには、腐敗の進行の初期段階で新しい切削液を追加して切削液の一部を交換するメインテナンス作業をきめ細かく行う必要があるが、これには手間ひまがかかり、また、新たな切削液のコストや廃液処理のコストが生じる。切削液の腐敗自体を防止する方法としては、切削液への殺菌剤の添加、殺菌作用を有する銅イオン又は銀イオンの電解注入等により微生物全体の繁殖を抑制する方法、あるいは腐敗を引き起こす微生物の繁殖を抑えるため、バクテリアを添加する方法やエアレーション（ばっ気）を行う方法などがある。しかし、殺菌剤等の添加は、殺菌剤等が人体にも有害な物質であるので取り扱いが問題となり、保管、添加のための装置もコスト高となる。さらに、これらの方法は、活性汚泥などの廃液処理装置に損傷を与えるおそれがあるため、使用後の切削液を簡単に廃棄することができない問題がある。

比較的環境への影響が少ない殺菌・脱臭装置として、オゾン（Ｏ_３）を利用した装置が知られており、例えば特開平９−１４０７７７号公報に開示されているように、切削液のクーラントタンクにオゾンを供給して殺菌を行うことも公知である。このようなオゾンによるクーラントタンクの殺菌・脱臭装置の概略図を図５に示す。

クーラントタンク１に貯蔵された切削液は、ごみ、固形物等を除去するストレーナ２を介してポンプ３で汲み上げられ、切削加工等を行う工作機械の加工部位に圧送される。加工部位に供給された切削液は、油受けに回収され切屑等が除去された後、戻り管４からクーラントタンク１に戻される。クーラントタンク１の底部には、オゾンを切削液中に注入するため、多孔質材の散気装置５が設置されており、散気装置５にはオゾナイザー（オゾン発生装置）６からの管路が連結されている。オゾナイザー６には、工場用エア（エア工具の駆動などに用いる圧縮空気）の配管が接続され、ここで電源７からの電力により工場用エアの酸素の一部がオゾンに変換される。このようにして生成されたオゾンを含有する空気は、散気装置５から細かな気泡として切削液中に放出され、オゾンの強力な酸化力により、微生物の繁殖を防ぐとともに臭気成分の分解、脱臭が行われる。
特開平９−１４０７７７号公報

オゾンによる殺菌・脱臭は、その効果が高く、また、生態系などの環境への影響が少ない処理手段であるが、その殺菌・脱臭作用はオゾンと微生物等との直接接触によってもたらされる。図５に示されるクーラントタンクでは、底部に置かれた散気装置から噴出された細かな気泡は切削液中を上昇し、その途中でオゾンが微生物等と接触する。しかし、気泡は短時間の中にクーラントタンクの切削液上面まで到達し、オゾンと微生物等が接触する時間あるいは切削液中に溶解するための時間が長くはないので、十分な殺菌・脱臭作用を行うことなく大気中に放散されてしまう。

オゾンは不安定な気体であり、最終的には酸素に変化するけれども、オゾンの浄化能力は生成後数十分間継続する。従来のクーラントタンクでは短時間で大気中に放散される結果、オゾンの浄化能力を有効に利用できない。そして、殺菌・脱臭の効果を向上させるため、オゾンを含む気泡を常時連続して噴出するようにすると、装置の運転コストが増加し耐久性は悪化する。本発明は、殺菌・脱臭のためのオゾンが短時間の中に放散されることを防止し、装置の経済性を高めることを課題とする。このような課題は、水溶性切削液を貯蔵するクーラントタンクに限らず、一般的に腐敗性の液体を貯蔵する貯蔵タンクに共通のものである。

上記の課題に鑑み、本発明は、オゾンによる殺菌装置を備えたオゾン添加装置付貯蔵タンクにおいて、貯蔵タンク内にオゾンを貯留する下方が開放された凹所とが形成された保持板を設置し、オゾンが貯蔵タンク内の腐敗性の液体と接触する時間を増大することにより、その有効な利用を図ることを目的とする。すなわち、本発明は、
「腐敗性の液体を貯蔵する貯蔵タンク（１）とオゾン発生装置（６）とを有し、前記オゾン発生装置（６）により生じたオゾンを前記貯蔵タンク（１）に注入し、前記貯蔵タンク（１）の底部からオゾンを上昇させるオゾン添加装置付貯蔵タンクにおいて、
前記貯蔵タンク（１）には、オゾンが上昇する個所に少なくとも１枚の保持板（８）を設置し、
前記保持板（８）は、バーリング加工により下向きのかえり部（８２）が複数形成され、前記下向きのかえり部（８２）により囲まれたオゾンが通過する孔（８１）を有する板と、その周囲に設けられた囲い板（８３）からなり、前記下向きのかえり部（８２）と前記囲い板（８３）とにより、オゾンを貯留する下方が開放された凹所が形成されており、かつ、
前記孔（８１）の断面積が、下方が最小で上方が拡大するように形成されている」
ことを特徴とするオゾン添加装置付貯蔵タンクとなっている。

請求項２に記載のように、保持板として波状の板を利用して本願発明を構成することもできる。この場合には、
「腐敗性の液体を貯蔵する貯蔵タンク（１）とオゾン発生装置（６）とを有し、前記オゾン発生装置（６）により生じたオゾンを前記貯蔵タンク（１）に注入し、前記貯蔵タンク（１）の底部からオゾンを上昇させるオゾン添加装置付貯蔵タンクにおいて、
前記貯蔵タンク（１）には、オゾンが上昇する個所に少なくとも１枚の保持板（８）を設置し、
前記保持板（８）は、連続した凹凸が形成された波状の板（９）と、その周囲に設けられた囲い板からなり、前記波状の板（９）の上方の開放された下向き凸部の最下部には孔（９１）が設けられるとともに、前記波状の板（９）の下方が開放された上向き凸部の下側には、オゾンを貯留する凹所が形成されており、かつ、
オゾンが通過する前記波状の板（９）の上方の開放された下向き凸部の断面積が、下方が最小で上方が拡大するように形成されている」
ことを特徴とするオゾン添加装置付貯蔵タンクとなる。

オゾンを貯蔵タンクに注入するため、請求項３に記載のように、前記貯蔵タンクの底部にオゾンを気泡として噴出する散気装置が設置し、前記散気装置に前記オゾン発生装置からオゾンを導くようにすることができる。

そして、本発明は、請求項４に記載のように、腐敗性の液体である水溶性切削液を貯蔵する貯蔵タンクの殺菌・脱臭装置として好適である。

本発明の貯蔵タンクには、オゾン発生装置により生成したオゾンが貯蔵タンクの底部から上昇する途中に、オゾンを貯留する凹所を形成した保持板が設置されている。上昇するオゾンはこの凹所に捕捉されて貯留され、一定時間滞留することになる。滞留している間には、保持板に貯留されたオゾンは腐敗性の液体と直接接触しており、その一部は液体中にも溶解する。このため、オゾンが腐敗性の液体と接触する時間が増加し、微生物等と接触する機会も増加するので、オゾンの有効活用を図ることができる。

また、保持板の凹所にオゾンが貯留されている間は、この個所において殺菌・脱臭作用が営まれることとなる。したがって、オゾンの供給を停止しても、微生物の繁殖や腐敗の進行を防止することが可能であって、オゾン発生装置の作動、停止を繰り返しながら、これを間欠的に運転することができる。このため、オゾン発生装置の負担が軽減され、耐用年数が増大する。

請求項１の発明では、バーリング加工の施された孔を有する板とその周囲に設けられた囲い板により保持板を構成する。バーリング加工の孔を有する多孔板は、踏み板等に使用される汎用のものであるから、本発明は、保持板に要するコストが小さく経済性の優れたものとなる。請求項２の発明のように、波状の板を保持板に用いた場合でも同様な効果を発揮することとなる。

請求項３に記載のように、貯蔵タンクの底部にオゾンを気泡として噴出する散気装置を設置すると、オゾンと腐敗性の液体との接触面積を増大し殺菌・脱臭効果を向上させることができる。そして、水溶性切削液を貯蔵する貯蔵タンクでは特に腐敗が問題となることから、請求項４に記載のように、本発明はその殺菌・脱臭装置として好適である。

以下、図面に基づいて、本発明のクーラントタンク、つまり、腐敗性の液体を貯蔵するオゾン添加装置付貯蔵タンクについて説明する。図１は、本発明にかかるクーラントタンクの概略図であり、従来例（図５）の部品等に対応するものには、同一の番号が付してある。図２は本発明の保持板の平面図及びＡ−Ａ断面図であり、図３は図２におけるＢ−Ｂ断面を拡大して示す図である。

クーラントタンク１内の切削液は、ポンプ３によって汲み上げられ切削加工等を行う工作機械に送られる。工作機械からは、戻り管４により切削液がクーラントタンク１に戻される。また、クーラントタンクの底部にはオゾンを噴出する散気装置５が設置されており、散気装置５にはオゾナイザー６で生成されたオゾンが供給される。こうした構成は、図５に示す従来例のクーラントタンクと基本的に変わりはない。

本発明のクーラントタンクでは、ほぼ中間の深さの位置に保持板８が設置される。この保持板８は、図２及び図３に示されるように、多数の孔８１が開けられた多孔板の周囲に囲い板８３を溶接等により取付けた構造となっている。多孔板の孔８１には、いわゆるバーリング加工が施されており、図２のＡ−Ａ断面に示されるとおり、孔８１の周囲には、下向きのかえり部８２が設けられている。こうした多孔板はパンチングメタルとも呼ばれ、かえり部８２の滑り止め効果を利用してトラックのステップ等に用いられる汎用のものである。また、多孔板の周囲に取付ける囲い板８３の高さは、かえり部８２の高さとほぼ等しくなっている（図３参照）。

この保持板８を、かえり部８２を下向きにしてクーラントタンク１の中に置くと、保持板８の下側に連続した凹所が全面に亘って形成される。図３の破線の矢印で示すように、クーラントタンク１の底部の散気装置５から噴出されたオゾンは、細かな気泡となって切削液中を上昇し、一部は孔８１を通過するが残りのオゾンはその凹所に一時貯留される。貯留されたオゾンは、ここで切削液と常時直接接触することとなり、オゾンと切削液の接触面積及び時間が大幅に増加し、オゾンが切削液中に溶解する量も増加する。かえり部８２の高さ以上にオゾンが貯留されると、実線の矢印のごとく、孔８１からオゾンは保持板８の上方に流れ出すようになる。

このように、保持板８の下側にオゾンの貯留部が存在し、ここでオゾンと切削液の直接接触が行われるので、オゾンを有効に活用し、殺菌・脱臭効果を向上させることができる。保持板８をクーラントタンク１内に複数個、多段に設置すると、貯留されるオゾンの量が増大し接触面積が増加するので、より一層オゾンの有効活用を図ることが可能となる。また、オゾンの供給が停止されたときも貯留されたオゾンにより殺菌作用を行わせることができるから、オゾンを間欠的に供給しても、十分な殺菌・脱臭効果を得ることとなる。例えば、１０分供給、２０分停止というようなサイクル運転が可能であって、これにより、オゾナイザー６等の長寿命化を達成できる。

図４には、保持板の別の実施形態を示す。この実施例の保持板は連続した凹凸を有する波状の板９を、上述の多孔板の代わりに用いたものであり、その周囲にはやはり囲い板が設けられている。波状の板９の下方の頂部、つまり、下向き凸部の最下部には孔９１が開口している。保持板９の上向き凸部の下側には凹所が形成され、下方から上昇するオゾンはこの凹所の中に貯留されるとともに、孔９１を通過して保持板の上方に流出する。この凹所に貯留したオゾンが切削液に直接接触することにより、オゾンの有効な利用が達成できるのは、上述の保持板と同様である。なお、クーラントタンク１上方から大気中に分散されるオゾンは、周囲の空気の脱臭等に利用できるが、濃度が高く作業環境上問題となるようなときは、処理装置により無害化した後大気に放出するのが好ましい。

以上詳述したとおり、本発明は、オゾンによる殺菌装置を備えたオゾン添加装置付貯蔵タンクに、オゾンを貯留する凹所を備えたオゾンの保持板を設置し、オゾンが腐敗性の液体と接触する時間及び面積を増大することにより、オゾンの有効な利用を図るものである。腐敗性の液体としては水溶性の切削液ばかりでなく各種の液体が存在するから、本発明がクーラントタンク以外の貯蔵タンクに適用できることは明らかである。また、オゾンは殺菌のみならず脱臭の効果があるので、臭気を伴う液体を貯蔵する貯蔵タンクに対しても本発明を適用することができる。

本発明に基づくオゾン添加装置付貯蔵タンクの概略図である。 本発明の保持板を示す図である。 図２の保持板の詳細図である。 本発明の保持板の別実施例を示す図である。 従来のオゾン添加装置付貯蔵タンクの概略図である。

符号の説明

１ クーラントタンク（貯蔵タンク）
３ ポンプ
５ 散気装置
６ オゾナイザー（オゾン発生装置）
８ 保持板
８２ かえり部
８３ 囲い板
９ 波状の板

Claims (4)

1. 腐敗性の液体を貯蔵する貯蔵タンク（１）とオゾン発生装置（６）とを有し、前記オゾン発生装置（６）により生じたオゾンを前記貯蔵タンク（１）に注入し、前記貯蔵タンク（１）の底部からオゾンを上昇させるオゾン添加装置付貯蔵タンクにおいて、
   前記貯蔵タンク（１）には、オゾンが上昇する個所に少なくとも１枚の保持板（８）を設置し、
   前記保持板（８）は、バーリング加工により下向きのかえり部（８２）が複数形成され、前記下向きのかえり部（８２）により囲まれたオゾンが通過する孔（８１）を有する板と、その周囲に設けられた囲い板（８３）からなり、前記下向きのかえり部（８２）と前記囲い板（８３）とにより、オゾンを貯留する下方が開放された凹所が形成されており、かつ、
   前記孔（８１）の断面積が、下方が最小で上方が拡大するように形成されていることを特徴とするオゾン添加装置付貯蔵タンク。
2. 腐敗性の液体を貯蔵する貯蔵タンク（１）とオゾン発生装置（６）とを有し、前記オゾン発生装置（６）により生じたオゾンを前記貯蔵タンク（１）に注入し、前記貯蔵タンク（１）の底部からオゾンを上昇させるオゾン添加装置付貯蔵タンクにおいて、
   前記貯蔵タンク（１）には、オゾンが上昇する個所に少なくとも１枚の保持板（８）を設置し、
   前記保持板（８）は、連続した凹凸が形成された波状の板（９）と、その周囲に設けられた囲い板からなり、前記波状の板（９）の上方の開放された下向き凸部の最下部には孔（９１）が設けられるとともに、前記波状の板（９）の下方が開放された上向き凸部の下側には、オゾンを貯留する凹所が形成されており、かつ、
   オゾンが通過する前記波状の板（９）の上方の開放された下向き凸部の断面積が、下方が最小で上方が拡大するように形成されていることを特徴とするオゾン添加装置付貯蔵タンク。
3. 前記貯蔵タンク（１）の底部には、オゾンを気泡として噴出する散気装置（５）が設置され、前記散気装置（５）に前記オゾン発生装置（６）からオゾンが導かれる請求項１又は請求項２に記載のオゾン添加装置付貯蔵タンク。
4. 前記貯蔵タンク（１）が貯蔵する腐敗性の液体は、水溶性切削液である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のオゾン添加装置付貯蔵タンク。

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