JP5545304B2

JP5545304B2 - クーラントタンク掃除機

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Publication number: JP5545304B2
Application number: JP2012016935A
Authority: JP
Inventors: 一雄三井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2032-01-30
Also published as: JP2013154432A

Description

本発明は、クーラントタンク掃除機に関するものである。

加工機械に用いるクーラント液は金属の切削加工等で使用され、使用済みのクーラント液には切削粉等が含まれている。使用済みのクーラント液はクーラントタンクに貯留され、排出して堆積した切削粉等を取り除くことで再び利用することができる。使用済みクーラント液中の切削粉等を分離回収して浄化するには様々な方法があり、粉末を沈殿させる方法やクーラント液をフィルタでろ過する方法がある。他に磁気分離器や粉末分離器（サイクロン）を使う方法もあり、この中で粉末分離器の使用は、液体中から微細粉末を回収できる方法である。切削粉等を分離回収して浄化したクーラント液は、ポンプを通じて元のクーラントタンクに戻され、再び加工用クーラント液として供給される。

これまでのクーラント液の浄化装置について、工作機械から排出されるクーラント液を貯溜するタンクと、加工チップを含んだクーラント液を分離、除去するサイクロンにクーラント液を供給するポンプとを備えたクーラント液の浄化、回収装置が特許文献１に開示されている。

特開２００１−１３７７４３号公報

従来のクーラントタンク掃除機は、クーラントタンク内に堆積固化した異物を直接吸引して取り除くことができないばかりか、フィルタの目詰まり、部品交換、メンテナンスが必要で手間も掛かり、廃棄部品も発生する。フィルタを使わない遠心分離装置では、強い遠心力を利用して切削粉等とクーラント液を分離している。しかし、遠心力によって微細な切削粉等を取り除くためには液体を高速回転させなければならず、クーラント液が乳化して傷んでしまい、再びクーラント液として利用することができなくなる事例が発生している。また、クーラントタンク掃除機自体が加工機械と一体となっていたり、加工機械の傍に固定されたりして動かせなく、移動できないために共有して利用することが難しく、不都合なことが多い。

そこで本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、粉末分離器、ポンプ、沈殿タンクおよび回収容器を含むクーラント液から切削粉等を含む加工機械排出物を分離する装置において、クーラントタンク内に堆積して固まった切削粉を含む加工機械排出物を効率よく短時間で分離して、クーラント液を再びクーラント液として利用可能とし、かつ装置全体を移動可能にしたクーラントタンク掃除機を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明のクーラントタンク掃除機は次の構成を備える。すなわち本発明は、切削粉を含む加工機械排出物が混入したクーラント液から前記加工機械排出物を分離するクーラントタンク掃除機において、前記加工機械排出物が混入したクーラント液が導入され、前記加工機械排出物とクーラント液とを分離する粉末分離器と、記粉末分離器において前記加工機械排出物が分離されたクーラント液を吸引するポンプと、前記粉末分離器において分離された前記加工機械排出物を貯留する沈殿タンクと、前記加工機械排出物を回収する回収容器とを具備し、前記沈殿タンク内に前記回収容器を設け、該回収容器が前記加工機械排出物とクーラント液を分離する網状の容器であり、前記粉末分離器、前記ポンプ、前記沈殿タンクおよび前記回収容器は移動可能な一体のユニットとして設けられていて、前記粉末分離器と前記ポンプを繋ぎ、前記粉末分離器で分離されたクーラント液をポンプへ送る第１のクーラント液回収配管と、前記沈殿タンクと前記ポンプを繋ぎ、前記回収容器で分離されたクーラント液をポンプへ送る第２のクーラント液回収配管と、前記第１のクーラント液回収配管と前記第２のクーラント液回収配管とのポンプ側端部を連結して第１のクーラント液回収配管または第２のクーラント液回収配管のいずれか一方からクーラント液がポンプに導入されるように切り換えられる分離回収切換弁とを具備することを特徴とする。この構成によれば、クーラントタンク内に堆積した加工機械排出物とクーラント液とを吸引し、液体を高速回転させなくても微細な切削粉を含む加工機械排出物を取り除くことができ、加工機械排出物を取り除きながらクーラント液を元のクーラントタンクに戻すことができる。また、粉末分離器、ポンプおよび沈殿タンクを含むユニットを加工機械の近く等の好適な場所に動かすことができるクーラントタンク掃除機を提供することができる。

また、この構成によれば、一台のポンプでクーラント液から切削粉を含む加工機械排出物を分離でき、更に切削粉を含む加工機械排出物から水分を取り除いて切削粉を含む加工機械排出物を容易に回収することができる。

また、本発明において、前記一体のユニットとして設けられている前記粉末分離器、前記ポンプ、前記沈殿タンクおよび前記回収容器は車輪を用いて移動可能となることが好ましい。これによれば、クーラントタンク掃除機を容易に移動させることができる。

また、本発明において、前記ポンプのベーンが溶剤に耐性のある樹脂製であり、ポンプが自吸式ポンプであることが好ましい。これによれば、呼び水を必要とせず、吸引力が強く、異物を吸引しても損傷が少ないクーラントタンク掃除機を提供できる。

本発明に係るクーラントタンク掃除機によれば、粉末分離器で分離された切削粉を含む加工機械排出物を回収する回収容器を沈殿タンク内に設けて微細な切削粉を含む加工機械排出物を取り除くことができ、粉末分離器、ポンプおよび沈殿タンクは移動可能な一体のユニットとすることで、加工機械と一体化しなくてもよく、クーラント液を浄化するのに好適な場所に移動させることができる。

本発明に係るクーラントタンク掃除機の形態の一例を示す部分断面図であり、（ａ）はクーラントタンク掃除機全体図であり、（ｂ）は分離回収切換弁とポンプ部分の平面図である。本発明の実施形態に係る粉末分離器および沈殿タンクの構成の一例を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る粉末分離器および沈殿タンクの構成の一例を示す正面図であり、開閉蓋を開けて回収容器を取り出した状態である。本発明の実施形態に係る粉末分離器および沈殿タンクの構成の一例を示す正面図であり、開閉蓋を閉じた状態である。本発明の実施形態に係る第２の蓋と板枠の構成の一例を示す平面図である。本発明の実施形態に係る開閉蓋の構成の一例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１に本実施形態に係るクーラントタンク掃除機１の構成の一例を示す。本実施形態のクーラントタンク掃除機１は切削粉を含む加工機械排出物（以下、単に切削粉等と称する場合がある）が混入したクーラント液から切削粉を含む加工機械排出物を分離するものである。また、本実施形態のクーラントタンク掃除機１は、粉末分離器２と、ポンプ３と、沈殿タンク４と、回収容器６とを具備し、粉末分離器２、ポンプ３、沈殿タンク４および回収容器６は移動可能な一体のユニットとして設けられている。また、沈殿タンク４内に設けた回収容器６に切削粉を含む加工機械排出物を移動させる構成である。ここで、加工機械排出物の種類は特に限定されなく、切削粉の他に砥粒、加工チップ、スラッジ、汚泥、砂等が含まれる。粉末分離器２で取り除かれる固体物質はクーラント液の比重より大きいものであり、例えば鉄、銅、アルミ、黄銅、カーボンスラッジ等である。

更に、一体のユニットとして設けられている粉末分離器２、ポンプ３、沈殿タンク４および回収容器６は車輪７０を用いて移動可能となる。

本実施形態の粉末分離器２は、液体サイクロン（ハイドロサイクロン）であり、切削粉等の固体を含むクーラント液から切削粉等を分離してクーラント液を浄化でき、フィルタを使用しないため目詰まり等のトラブルを起こすことがない。粉末分離器２内ではクーラント液が円周方向に渦巻いて流れ、粉末分離器２の下方から切削粉等の固体が排出され、クーラント液が上方から排出される。また遠心分離装置とは異なり、強い遠心力が掛からず、適度な遠心力によって固液を分離しているので、クーラント液を傷めることがない。このため、クーラント液は劣化せずにクーラント液の寿命を延ばすことができる。

本実施形態の粉体分離器２には配管２１が設けられ、配管２１にはノズル９が接続されている。これにより、加工機械排出物を含んだクーラント液を貯留しているクーラントタンク８から加工機械排出物と共にクーラント液をノズル９の端部の開口から吸引し、配管２１を通じてクーラント液が粉末分離器２に送ることができる。このとき、クーラントタンク内の加工機械排出物が堆積して固まっている場所に直接ノズルを挿入し、ノズルを移動させて崩しながら加工機械排出物の固まりを直接吸引することができる。

本実施形態の粉体分離器２の上方に液体排出口２２が設けられ、液体排出口２２とポンプ３を繋ぐ第１のクーラント液回収配管３１、ポンプ３からクーラントタンク８にクーラント液を供給する配管３２が設けられている。ポンプ３は切削粉等を取り除いたクーラント液を吸引できる性能を持つ。粉末分離器２で切削粉等が分離して浄化されたクーラント液を含む液体はポンプ３によって吸引され、クーラントタンク８に供給される。このとき、液体排出口２２から第１のクーラント液回収配管３１を通じてポンプ３に吸引され、ポンプ３から配管３２を通じて加工機械のクーラントタンク８に供給される。

またポンプ３は、その吸引力でクーラントタンク８から切削粉等を含むクーラント液を吸引し、粉末分離器２で旋回流を起こし、適度な遠心力によってクーラント液を浄化させるものである。このため、粉末分離器２によって切削粉等が分離されて浄化されたクーラント液を吸引する位置にポンプ３は配置されていることが好ましい。これにより、ポンプへの固形物の流入を減らしてポンプが劣化しにくくなり、ポンプの寿命を長くすることができるからである。この位置にポンプを配置することは、切削粉等が含まれるクーラント液を吸引して粉末分離器に押し込んでいないことであり、切削粉等やその他異物が含まれるクーラント液をポンプに通さないことである。これは、切削粉等を含むクーラント液を吸引する位置にポンプがあるクーラントタンク掃除機とは異なるものである。

本実施形態のクーラントタンク掃除機１には、粉末分離器２の下方にある固体排出口２３と、沈殿タンク４からクーラント液が排出される除水口４３と、除水口４３とポンプ３を繋ぐ第２のクーラント液回収配管６３とが設けられている。更に、沈殿タンク４内に回収容器６が設けられている。粉末分離器２で分離された切削粉等は粉末分離器２の下方にある固体排出口２３から排出され、沈殿タンク４に切削粉等を移動して沈殿タンク４内の回収容器６に貯留される。粉末分離器２で分けられた切削粉等には少量のクーラント液が含まれていて、このクーラント液をポンプ３で吸引して分離することができる。回収容器６は、切削粉等とクーラント液を分離する網状の容器であり、粒径の小さい切削粉等でも回収できるものである。このためクーラント液は網状の回収容器６から抜け落ち、沈殿タンク４内にはクーラント液のみが溜まり、沈殿タンク４の下方にある除水口４３からクーラント液が排出される。ポンプ３は沈殿タンク内の回収容器６で切削粉等が取り除かれたクーラント液を吸引して、吸引したクーラント液はポンプ３から配管３２を通じて加工機械のクーラントタンク８に供給して戻される。回収容器６の網目の大きさ、網目形状は切削粉等を回収でき、かつポンプ吸引で液体を滴り落とすことができれば特に限定されなく、２ｍｍ程度の網目の大きさであれば分離時間の経過と共に回収物が積み重なって細かい粒子を取り除ける。

粉末分離器２で分離されたクーラント液を吸引する第１のクーラント液回収配管３１と、沈殿タンク内４で分離されたクーラント液を吸引する第２のクーラント液回収配管６３とは１台のポンプ３に繋がれている。それぞれの経路は、３方弁である分離回収切換弁６４によって切り換えできる。これにより、１台のポンプ３の使用で粉末分離器２を運転させて固液分離している時、または回収容器６内の切削粉等から液体を吸引して液抜きしている時で経路を換えてクーラント液をクーラントタンク８に戻すことができる。液体排出口２２上方の第１のクーラント液回収配管３１には大気と通じる開放弁６５が設けられている。粉末分離器２を用いて固液分離する時は開放弁６５を閉じ（図１（ａ）のＡ位置）、分離回収切換弁６４を動かして（図１（ｂ）のＡ位置）第１のクーラント液回収配管３１とポンプ３を連通させる。この後、ポンプ３を稼働させることで粉末分離器２の分離運転が始まり、クーラント液をクーラントタンク８に戻すことができる。また、回収容器６内の切削粉等から液体を吸引して液抜きしている時は開放弁６５を開き（図１（ａ）のＢ位置）、分離回収切換弁６４を動かして（図１（ｂ）のＢ位置）第２のクーラント液回収配管６３とポンプ３を連通させる。この後、ポンプ３を稼働させることで除水が始まり、クーラント液をクーラントタンク８に戻すことができる。この除水回収時はポンプを２０秒程度動かして停止させればよい。

ポンプ３のベーンが溶剤に耐性のある樹脂製である。樹脂は天然ゴムや合成ゴムの他、熱硬化性樹脂等であり、吸引力が強く、異物を吸収してもダメージを受けにくいポンプである。更にポンプが呼び水を必要としない自吸式ポンプである。これにより、ポンプ内が空であってもポンプを駆動すればクーラント液を吸引できる。

粉末分離器２、沈殿タンク４、回収容器６の配置は、粉末分離器２の下方に沈殿タンク４、沈殿タンク４の中に回収容器６となっている。粉末分離器２の下部の形状は下方に向かうにしたがって小径となるような漏斗状あることが好ましく、このようにすることで分離された切削粉等が自重で滑り、粉末分離器２から沈殿タンク４へ落下する構成となっている。また切削粉等を自重で滑って落下させ、固体排出口２３内で切削粉等が引っ掛かって留まらせないような配管の内径としている。

図２から図４に、粉末分離器および沈殿タンク４の実施形態を示す。図２は粉末分離器および沈殿タンクの斜視図である。図３は開閉蓋を開けて回収容器を取り出した状態での粉末分離器および沈殿タンクの正面図、図４は開閉蓋を閉じた状態での粉末分離器および沈殿タンクの正面図である。沈殿タンク４の上部には密閉でき、開閉できる開閉蓋４４が取り付けられている。このことで、開閉蓋４４を開けて粉末分離器２や固体排出口２３、沈殿タンク４の点検作業がしやすくなり、異物を取り除きやすくなる。

本実施形態に係る粉末分離器２、固体排出口２３および開閉蓋４４は、図２から図４に示すように、開閉蓋４４と粉末分離器２と固体排出口２３とがシンプルな一体構造になっている。

本実施形態に係る蝶番４５は、開閉蓋４４と第２の蓋４４ａに取り付けられ、開閉蓋４４開閉させる構造にしてある。より具体的には蝶番４５の一方である蝶番の支持板４５ａが開閉蓋４４に、もう一方の蝶番４５ｂが第２の蓋４４ａに取り付けられている。第２の蓋４４ａは、沈殿タンク４の一部を塞いで沈殿タンクと一体化して固定されている。また、第２の蓋４４ａは沈殿タンク４の上部に取り付けられている。更に開閉蓋４４と第２の蓋４４ａの間には第２の蓋４４ａと一体となった板枠５１がある。開閉蓋４４は、第２の蓋４４ａと開閉蓋４４の間のゴムパッキン５２を圧縮して密閉している。このとき、図３、図４に示すデンデンボルト４７と蝶ナット４８を含むナット類（締込金具）を用いて締め付けることが好ましい。開閉蓋４４にはデンデンボルト用の取付座５０を取り付け、蝶番の箇所も同様にデンデンボルトを利用して締め付けてもよい。このことで、確実に開閉蓋４４を締め付け、かつ開閉でき、工具を使わずに簡単に締め付け開放ができる構造となる。ただし、密閉できるものであればデンデンボルトと蝶ナットだけに限られなく、デンデンボルトの数と位置は特に限定されない。板枠５１にはデンデンボルトの一端にあるリング部を支持する支持部５３が設けられている。

図５は本発明の実施形態に係る第２の蓋４４ａと板枠５１の構成の一例を示す平面図であり、図６は本発明の実施形態に係る開閉蓋４４の構成の一例を示す平面図である。第２の蓋４４ａには図５の斜線部分に示す沈殿タンク４に通じる穴があり、少なくとも固体排出口２３の空間断面積（図６の斜線部分）以上の大きさに空いている。板枠５１はこの第２の蓋４４ａに設けられた穴の部分を取り囲んでいる。

回収容器６は沈殿タンク４内に収まり、沈殿タンク４はデンデンボルト４７、蝶ナット４８等からなる金具を用いることで、開閉蓋４４を締め付けて密閉できる。金具を緩めて外すと開閉蓋４４を開くことができ、図２および図３に示すように、開閉方向に粉末分離器２は倒れて開閉蓋４４は開く。回収容器６は、開閉蓋４４を開けることで取り出せ、沈殿タンク内で分離された切削粉等を回収することができる。

配管２１、３２は自由に動かしやすい状態であることが好適であり、例えばホースのように配管自体を変形しやすいものにしてもよい。このことで、加工機械ごとにクーラントタンクの位置が変わっても、その場所に合わせて異物を含むクーラント液を吸引して、浄化されたクーラント液を供給することができる。

クーラントタンク掃除機１は粉末分離器２と沈殿タンク４が空の状態でもクーラント液を吸引できることが特徴であり、掃除機のように金属加工機械に備え付けられたクーラントタンク８内の底に堆積した切削粉等の異物を粉末分離器２で分離して、取り除くことができる。

粉末分離器２および沈殿タンク４は密閉式である。これにより、外部にクーラント液を漏れなくさせることができる。

沈殿タンク４の形状は特に限定されないが、漏斗のように除水口４３に向かって徐々に細くなる形状であることが好ましい。これにより、沈殿タンク４内の回収容器６で切削粉等が分けられてクーラント液が除水口４３に落ちて貯まり、クーラント液をポンプ３で吸引させることができる。

沈殿タンク４を密封することができれば、第２の蓋４４ａを開閉できる構造にして第２の蓋４４ａを開閉蓋４４としてもよい。このとき、開閉蓋４４は沈殿タンク４上部の縁が覆われるような大きさとする。沈殿タンク４に蝶番４５の一方の４５ｂを、開閉蓋４４に蝶番４５の他の一方である支持板４５ａを取り付けて蓋４４を開閉させる構造にする。沈殿タンク４と開閉蓋４４の間のゴムパッキンを圧縮して密閉すればよい。

一体のユニットとして設けられている粉末分離器２、ポンプ３、沈殿タンク４および回収容器６は棚や台等に置かれたり、収納されたり、掛けられたりしている。この棚や台等の下方に車輪７０を付けることで容易に移動させることができる。また、棚や台等を牽引したり押したりして動かしやすくするため、棚や台等にフック（図示せず）や把手７１を付けてもよい。車輪７０は滑り止めさせる機能を備えることで、固定もできるので好ましい。また、装置自体に車輪を付けても問題ない。

沈殿タンク４と回収容器６はフィルタやカートリッジ等の使い捨ての部品を使用しないので、廃棄する部品が出ないのでランニングコストが掛からない。

粉末分離器２の大きさは特に限定されるものではないが、小型化された粉末分離器を用いれば、装置を軽量化できる。また、沈殿タンク４と回収容器６の大きさは、加工機械からの切削粉等の回収許容量を多くするために容積を大きくしてもよく、装置を軽量化して移動しやすくするために容積を小さくしてもよい。

１クーラントタンク掃除機
２粉末分離器
２１配管
２２液体排出口
２３固体排出口
３ポンプ
３１第１のクーラント液回収配管
３２配管
４沈殿タンク
４３除水口
４４開閉蓋
４４ａ第２の蓋
４５蝶番
４７デンデンボルト
４８蝶ナット（締込金具）
５０取付座
５１板枠
５２ゴムパッキン
５３支持部
６回収容器
６３第２のクーラント液回収配管
６４分離回収切換弁
６５開放弁
７０車輪
７１把手
８クーラントタンク
９ノズル

Claims

切削粉を含む加工機械排出物が混入したクーラント液から前記加工機械排出物を分離するクーラントタンク掃除機において、
前記加工機械排出物が混入したクーラント液が導入され、前記加工機械排出物とクーラント液とを分離する粉末分離器と、
前記粉末分離器において前記加工機械排出物が分離されたクーラント液を吸引するポンプと、
前記粉末分離器において分離された前記加工機械排出物を貯留する沈殿タンクと、
前記加工機械排出物を回収する回収容器とを具備し、
前記沈殿タンク内に前記回収容器を設け、該回収容器が前記加工機械排出物とクーラント液を分離する網状の容器であり、前記粉末分離器、前記ポンプ、前記沈殿タンクおよび前記回収容器は移動可能な一体のユニットとして設けられていて、
前記粉末分離器と前記ポンプを繋ぎ、前記粉末分離器で分離されたクーラント液をポンプへ送る第１のクーラント液回収配管と、前記沈殿タンクと前記ポンプを繋ぎ、前記回収容器で分離されたクーラント液をポンプへ送る第２のクーラント液回収配管と、前記第１のクーラント液回収配管と前記第２のクーラント液回収配管とのポンプ側端部を連結して前記第１のクーラント液回収配管または前記第２のクーラント液回収配管のいずれか一方からクーラント液がポンプに導入されるように切り換えられる分離回収切換弁とを具備することを特徴とするクーラントタンク掃除機。
前記一体のユニットとして設けられている前記粉末分離器、前記ポンプ、前記沈殿タンクおよび前記回収容器は車輪を用いて移動可能となることを特徴とする請求項１に記載のクーラントタンク掃除機。
前記ポンプのベーンが溶剤に耐性のある樹脂製であり、ポンプが自吸式ポンプであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクーラントタンク掃除機。