JP5956574B2 - 表層液回収装置 - Google Patents
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Description
本発明は、表層液回収装置に関する。表層液回収装置は、例えば切削用液などの液体との比重差によって切削用液の表層液に浮上した機械油や異物などを表層液から分離するために用いられる。
この種の表層液回収装置として、下記特許文献１および特許文献２に記載された技術が提案されている。これらの表層液回収装置は、分離タンクに接続して用いられる。分離タンクは、切削用液などの液体の表層液から機械油や異物等（以下単に「異物」と称す）を分離するためのものである。表層液回収装置は、分離タンクに表層液を移送するよう、分離タンクに接続して用いられる。
表層液回収装置は、液面の水位に追随して液体の表層液を吸込むよう構成された吸込口部と、該吸込口部から流入した表層液を分離タンクへ移送するための移送ポンプとを備える。該移送ポンプを駆動する電動機として、コンデンサ起動電動機や、かご形三相誘導電動機等の交流誘導電動機が採用されている。
ところで近年、この種の表層液回収装置を用いる一対象である工作機械用切削液槽は、小型化、あるいは低水面化がなされる傾向にある。したがって、工作機械用切削液槽の小型化あるいは低水面化に倣って、表層液回収装置もまた、小型化が望まれている。
しかしながら、一般に表層液回収装置には交流誘導電動機が用いられており、交流誘導電動機は低効率である。このため、移送ポンプとして必要な効率を確保するためには、相応の交流誘導電動機が用いられる。そうなると交流誘導電動機が大型化してしまい、交流誘導電動機が大型化した分だけ移送ポンプも大型化せざるをえない。このような理由から、交流誘導電動機を用いる表層液回収装置では、表層液回収装置の小型化が難しかった。
そこで本発明は、小型化を図り得る表層液回収装置の提供を目的とする。
本発明の表層液回収装置は、液槽内にある液体の液面の水位に追随して前記液体の表層液を吸込むよう構成された吸込口部と、該吸込口部から流入した表層液を、液体と該液体に混入している異物とに分離する分離部へ移送するための、インペラを備えた移送ポンプと、液送領域を形成するための外筐体である一端側部、および駆動部を収容した駆動部収容領域を形成する外筐体である他端側部が隔壁を介して配置された装置本体と、移送ポンプを駆動させる駆動部である直流ブラシレスモータと、駆動部側への異物の侵入を抑制する密封装置と、を備え、移送ポンプは隔壁に形成された挿通孔を挿通した回転駆動軸を備え、インペラは回転駆動軸に取付けられた状態で一端側部に配置され、インペラは隔壁側の側面に環状の脚部を備え、脚部を挿入する環状凹部が隔壁に形成され、密封装置は円盤状のシール本体および環状のリップシールを備え、インペラにおける脚部の径方向内方に、シール本体を挿入する環状の挿入凹部が形成され、リップシールは脚部の内方にあって、挿通孔の外周辺部に接触されている。
本発明の表層液回収装置に係る一態様として、回転駆動軸は、滑り軸受により軸心回りに回転自在に支持されている構成を採用することができる。
本発明の表層液回収装置に係る他態様として、前記回転駆動軸は、セラミックにより形成されている構成を採用することができる。
以下、本発明の一実施形態に係る表層液回収装置を、図１および図２を用いて説明する。これらの図に示すように、表層液回収装置１は、液槽（工作機械用切削液槽）２内にある液体（切削用液）のうち表層液３を吸い込んで、吸い込んだ表層液３から異物を分離するための分離部（以下「分離タンク」と称する）４に移送するためのものである。表層液回収装置１は、装置本体５と、吸込口部８と、吸込管９と、移送ポンプ１０とを備えている。
装置本体５は、一端側部１５と他端側部１７とから一体的に形成されている。一端側部１５は、液送領域１４を形成する外筐体である。他端側部１７は、移送ポンプ１０の駆動部を収容する駆動部収容領域１６を形成するための外筐体である。
一端側部１５および他端側部１７は、隔壁１８によって区画されている。隔壁１８は、環状部１９と蓋部２０とから構成されている。環状部１９は、一端側部１５と他端側部１７との対向面間に外周部が挟まれることで固定される。蓋部２０は、環状部１９の中心に形成された中心開口に螺合することで、環状部１９に取付けられている。
蓋部２０の中心には、移送ポンプ１０が有する回転駆動軸１３の一端部側を、液送領域１４に突出するよう挿通させ得る挿通孔２３が形成されている。蓋部２０の一端面において、挿通孔２３の外周部に、移送ポンプ１０が有するインペラ１１の脚部１１ａを挿入するための環状凹部２４が、挿通孔２３と同心に形成されている。このように、インペラ１１は、回転駆動軸１３に片持ち支持されている。
蓋部２０の他端面において、挿通孔２３の外周部に、移送ポンプ１０が有する軸受２９を装着するための装着凹部２１が、挿通孔２３と同心に形成されている。装着凹部２１は、挿通孔２３に連通するよう形成されている。隔壁１８から装置本体５の他端側部１７の内部に向けて延長される筒体部２５が、他端側部１７と同心の部材として、隔壁１８に一体的に形成されている。
液送領域１４は、隔壁１８を挟んで取付けられる一端側部１５および他端側部１７のうち、一端側部１５の内部空間であり、表層液３を吸込口部８から流入させて分離タンク（分離部）４へ移送する機能を有する液送経路である。また一端側部１５は、インペラ１１を内装する領域として用いられている。
装置本体５の他端側部１７は、インペラ１１を回転駆動させる駆動部１２を内装した、前記駆動部収容領域１６を形成しており、しかも駆動部１２のケースを兼用している。筒体部２５の奥壁２６の中心に、軸受３０を装着するための装着凹部２２が形成されている。
吸込口部８は蛇腹筒６の上部に取付けられており、蛇腹筒６の伸縮動作により、液槽２内の液面７の水位に追随するよう構成されている。吸込口部８の上部は開口とされており、表層液は、該開口から吸い込まれる。吸込管９は、装置本体５の一端側部１５と蛇腹筒６の下部とを連通接続するよう構成されている。吸込管９は、上方及び側方に向けて開放するようエルボー管状に形成されている。吸込管９は、上方に向けて開放している端部を蛇腹筒６の下部に連通させ、且つ側方に向けて開放されている端部を装置本体５の一端側部１５に形成された吸引側取付部３５に連通させている。
移送ポンプ１０は、装置本体５の内部に配置されている。移送ポンプ１０は、前記インペラ１１と、インペラ１１をその軸心回りに回転駆動させる前記駆動部（電動機）１２とを備えている。インペラ１１は、軸心回りに回転することで、表層液３を吸込口部８から蛇腹筒６、一端側部１５へ流入させて、分離タンク４側へ向けて移送させる機能を有する。駆動部１２は、インナーロータ型の直流ブラシレスモータを備える。該直流ブラシレスモータは、回転駆動軸１３と、回転駆動軸１３の外周部に配置された永久磁石２７と、永久磁石２７の外周部に配置された誘導コイル２８と、回転駆動軸１３を受ける軸受２９，３０とを備える。
回転駆動軸１３は、セラミック製であり、蓋部２０の中心に形成された挿通孔２３に挿通されている。インペラ１１は、液送領域１４に突出した回転駆動軸１３の一端部に外嵌して固定されている。回転駆動軸１３の途中部分は、蓋部２０の装着凹部２１に内装された前記軸受２９によって軸心回りに回転自在に支持されている。回転駆動軸１３の他端部は、筒体部２５の奥壁２６の装着凹部２２に装着された前記軸受３０によって軸心回りに回転自在に支持されている。各軸受２９，３０は、滑り軸受である。永久磁石２７は筒体部２５の胴部２５ａの外周部に固定されている。永久磁石２７と誘導コイル２８とは、筒体部２５の胴部２５ａを間に置いて径方向内外で対向配置されている。
表層液回収装置１は、密封装置３１を備える。密封装置３１は、駆動部１２側への異物の侵入を抑制する。インペラ１１と回転駆動軸１３との間で且つインペラ１１と蓋部２０との間に、駆動部１２（筒体部２５の内部）側へ異物の侵入を抑制する密封装置３１が設けられている。インペラ１１の側面で脚部１１ａの径方向内方には、密封装置３１を装着する挿入凹部３４が形成されている。密封装置３１は環状に形成され、回転駆動軸１３を外嵌するよう挿通されている。密封装置３１は、円盤状のシール本体３２と、シール本体３２の側面から一方側に突出する環状のリップシール３３とから一体的に形成されている。密封装置３１のリップシール３３が挿通孔２３の外周辺部に接触されていることで、挿通孔２３から異物が侵入する状態を抑制できる。
なお、装置本体５と分離タンク４とは、装置本体５に形成された一端側部１５の吐出側取付部３６に取付けられる吐出管３７によって連通接続されている。分離タンク４には、表層液３を液槽２に戻すための再帰管３８が接続されている。駆動部１２には、直流電源（図示せず）に駆動部１２を電気的に接続するための電源コード３９が接続されている。
上記構成において、駆動部（電動機）１２には、直流ブラシレスモータが用いられている。このため、表層液回収装置１は、商用電源を備えていない限られた使用場所において使用することができるといった利点がある。
電源コード３９を直流電源に接続して駆動部１２を駆動すると、インペラ１１が回転駆動軸１３とともに回転して、移送ポンプ１０の揚程力により吸込口部８が液面７の水位に追随しつつ吸込口部８から機械油等を含む表層液３が吸い込まれる。表層液３は蛇腹筒６から液送領域１４に吸い込まれ、続いて液送領域１４から吐出管３７へ移動し、さらに分離タンク４内へ送られる。そして、分離タンク４内で機械油等が比重差によって除去（分離）され、機械油等が除去された表層液３は、再帰管３８から再び液槽２へ戻される。なお、インペラ１１は、回転駆動軸１３に片持ち支持された構造になっていることで、表層液３が液送領域１４から吐出管３７へ移動する際に、移動の障害となる部材が無い。このため、表層液３の移動が極めて円滑に行われる。以上の動作が繰り返されることにより、表層液３は常時的に異物を除去した状態が確保され、液槽２内の液体（切削用液）が良好な状態で使用できる。
そして、直流ブラシレスモータは、同じ効率のコンデンサ起動電動機や、かご形三相誘導電動機等の交流誘導電動機に比べて小型である。このため、表層液３の回収に必要な移送ポンプの効率を確保しつつ、表層液回収装置１全体が小型化できる。
また、工作機械の切削用液が表層液３である場合では、表層液３には機械油のみならず、工作機械を切削した際に発生する金属粉（鉄粉等の磁性体粉）が含まれる。ところで、表層液回収装置１の駆動部１２には、直流ブラシレスモータが用いられており、筒体部２５には永久磁石２７が内装されている。そして、表層液３に混入した金属粉が永久磁石２７に付着すると、移送ポンプ１０の効率が低下したり、駆動しなくなったりする。しかしながら、表層液回収装置１では、インペラ１１と回転駆動軸１３との間で且つインペラ１１と蓋部２０との間に密封装置３１が設けられている。このため、駆動部１２側へ機械油、あるいは異物が侵入する状態を確実に抑制でき、移送ポンプ１０の効率の低下や故障を防止できる。
以上、本実施形態に係る表層液回収装置１は、液槽２内にある液体の液面の水位に追随して液体の表層液３を吸込むよう構成された吸込口部８と、吸込口部８から流入した表層液３を、液体と、液体に混入している異物とに分離する分離タンク４へ移送するための移送ポンプ１０とを備え、移送ポンプ１０は、移送ポンプ１０を駆動させる駆動部として、直流ブラシレスモータを備えている。
そのため、直流ブラシレスモータの駆動により移送ポンプ１０が駆動して、液槽２内にある液体の表層液３が吸込口部８から吸い込まれ、表層液３は分離タンク４へ移送されて液体と異物とに分離される。直流ブラシレスモータは、同じ効率のコンデンサ起動電動機や、かご形三相誘導電動機等の交流誘導電動機に比べて小型である。このため、表層液回収装置１全体を小型化したうえで、表層液３の回収に必要な移送ポンプの効率が確保される。また、直流ブラシレスモータを用いることによれば、商用電源のない場所でも、蓄電池を用いて表層液回収装置１の使用が可能になる。
また、本実施形態の表層液回収装置１では、直流ブラシレスモータは、回転駆動軸１３を備え、回転駆動軸１３は、滑り軸受により軸心回りに回転自在に支持されている。このため、表層液回収装置１（駆動部１２）は、異物の影響を受けにくい。したがって、その分だけ表層液回収装置１の故障が抑えられて、長寿命になる。
また、本実施形態の表層液回収装置１では、回転駆動軸１３は、セラミックにより形成されている。このため、表層液回収装置１（駆動部１２）は異物の影響を受けにくい。したがって、その分だけ表層液回収装置１の故障が抑えられて、長寿命になる。
また、本実施形態の表層液回収装置１では、移送ポンプ１０は、インペラ１１を備え、インペラ１１は、回転駆動軸１３回りに回転するよう回転駆動軸１３に連結され、直流ブラシレスモータ側への異物の侵入を抑制する密封装置３１が、インペラ１１と回転駆動軸１３との間に設けられている。
この構成により、密封装置３１により直流ブラシレスモータ側へ異物が侵入されるのを抑制できるから、異物による移送ポンプ１０の故障を抑制することができ、表層液回収装置１の寿命が延びる。
また、本実施形態の表層液回収装置１では、インペラ１１を内装する一端側部１５と、直流ブラシレスモータを内装する他端側部１７と、一端側部１５及び他端側部１７を区画するよう構成され挿通孔２３が形成された隔壁１８とを有した装置本体５を備え、インペラ１１は、一端部及び他端部を備えた回転駆動軸１３の一端部に取り付けられ、回転駆動軸１３の一端部が一端側部１５内に、回転駆動軸１３の他端部が他端側部１７内に配置されるよう、隔壁１８の挿通孔２３に挿通されており、密封装置３１は、インペラ１１と隔壁１８との間に設けられている。
この構成により、シール性が向上して、駆動部１２側へ異物が侵入する状態を確実に抑制でき、移送ポンプ１０の効率の低下や故障を防止できる。
また、本実施形態の表層液回収装置１では、インペラ１１は、側面と、側面に形成される挿入凹部３４とを備え、密封装置３１は、挿入凹部３４内に装着されている。この構成により、シール性が向上して、駆動部１２側へ異物が侵入する状態を確実に抑制でき、移送ポンプ１０の効率の低下や故障を防止できる。
また、本実施形態の表層液回収装置１では、密封装置３１は、円盤状のシール本体３２と、シール本体３２の側面から突出する環状のリップシール３３とを備え、回転駆動軸１３に外嵌装着するよう構成され、インペラ１１は、側面と、側面に形成された挿入凹部３４とを備え、シール本体３２は、挿入凹部３４に収容され、リップシール３３は、隔壁１８の挿通孔２３の外周辺部に接触する。
この構成により、シール性が向上して、駆動部１２側へ異物が侵入する状態を確実に抑制でき、移送ポンプ１０の効率の低下や故障を防止できる。
本実施形態の表層液回収装置１では、インペラ１１は、側面と、側面から突出する脚部１１ａとを備え、隔壁１８は、挿通孔２３の外周部に形成された環状の環状凹部２４を備え、脚部１１ａは、環状凹部２４内に挿入されている。
この構成により、シール性が向上して、駆動部１２側へ異物が侵入する状態を確実に抑制でき、移送ポンプ１０の効率の低下や故障を防止できる。
本発明に係る表層液回収装置１は、上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、本発明に係る表層液回収装置１は、上記した作用効果に限定されるものでもない。
１ 表層液回収装置
２ 液槽
３ 表層液
４ 分離タンク
５ 装置本体
７ 液面
１１ インペラ
１２ 駆動部
１３ 回転駆動軸
１４ 液送領域
１５ 一端側部
１６ 駆動部収容領域
１７ 他端側部
１８ 隔壁
２１ 装着凹部
２２ 装着凹部
２３ 挿通孔
２８ 誘導コイル
２９，３０ 軸受
３１ 密封装置
３４ 挿入凹部
２ 液槽
３ 表層液
４ 分離タンク
５ 装置本体
７ 液面
１１ インペラ
１２ 駆動部
１３ 回転駆動軸
１４ 液送領域
１５ 一端側部
１６ 駆動部収容領域
１７ 他端側部
１８ 隔壁
２１ 装着凹部
２２ 装着凹部
２３ 挿通孔
２８ 誘導コイル
２９，３０ 軸受
３１ 密封装置
３４ 挿入凹部
Claims (3)
- 液槽内にある液体の液面の水位に追随して前記液体の表層液を吸込むよう構成された吸込口部と、
該吸込口部から流入した表層液を、液体と該液体に混入している異物とに分離する分離部へ移送するための、インペラを備えた移送ポンプと、
液送領域を形成するための外筐体である一端側部、および駆動部を収容した駆動部収容領域を形成する外筐体である他端側部が隔壁を介して配置された装置本体と、
移送ポンプを駆動させる駆動部である直流ブラシレスモータと、
駆動部側への異物の侵入を抑制する密封装置と、
を備え、
移送ポンプは隔壁に形成された挿通孔を挿通した回転駆動軸を備え、
インペラは回転駆動軸に取付けられた状態で一端側部に配置され、
インペラは隔壁側の側面に環状の脚部を備え、脚部を挿入する環状凹部が隔壁に形成され、
密封装置は円盤状のシール本体および環状のリップシールを備え、
インペラにおける脚部の径方向内方に、シール本体を挿入する環状の挿入凹部が形成され、
リップシールは脚部の内方にあって、挿通孔の外周辺部に接触されている表層液回収装置。 - 回転駆動軸は、滑り軸受により軸心回りに回転自在に支持されている請求項１記載の表層液回収装置。
- 前記回転駆動軸は、セラミックにより形成されている請求項２記載の表層液回収装置。
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