JP6007309B1 - 濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一次濾過されたクリーン液と二次濾過されたスーパークリーン液とを液使用部に供給することができ、かつ、槽内の掃除が不要な濾過装置を提供する。【解決手段】濾過装置１０は、第１のコンベア２０を備えた一次コンベア槽１１と、一次コンベア槽１１内の液中で回転する一次ドラムフィルタ３０と、第２のコンベア５０を備えた二次コンベア槽４０と、二次コンベア槽４０内の液（クリーン液）中で回転する二次ドラムフィルタ６０とを有している。一次コンベア槽１１から第１の開口４１を通って二次コンベア槽４０に流入したクリーン液は、連通口８１を経て第１のクリーン槽８０に流入し、第１のポンプ（低圧ポンプ）８５によって低圧側供給系に供給される。二次ドラムフィルタ６０によって濾過された液（スーパークリーン液）は、第２の開口９１を通って第２のクリーン槽９０に流入し、第２のポンプ９５（高圧ポンプ）によって高圧側供給系に供給される。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば工作機械に使用されるクーラントのように削り屑や微粒子等が混入している液を浄化するための濾過装置に関する。

切削や研磨等の機械加工を行なう工作機械では、被加工物や工具にクーラントが供給されている。使用されたクーラントには、削り屑や微粒子等が混入している。このようなクーラントを浄化し再循環させるために、従来より種々の濾過装置が提案されている。例えば特許文献１，２に記載されている濾過装置は、濾過槽と、スラッジ搬出用のコンベアと、フィルタとして機能するメッシュドラムなどを備えている。濾過装置によって浄化されたクーラントは工作機械に供給され、被加工物や工具を冷却したり、工作機械の内部を洗い流すために使用される。

特許第２９０４３３４号公報 特許第３３８９１２６号公報

工具等に形成された狭い流路を通じてクーラントを噴出させるためには、クーラントを高圧ポンプによって流路に送り込む必要がある。しかし狭い流路には粒子等の異物が詰まりやすい。詰まりを防止するためにフィルタをポンプに設けると、ポンプの構成が複雑になり、またフィルタを定期的に交換する必要がある。しかも使用済みのフィルタを産業廃棄物として処理せざるをえず、コストがかかるという問題もある。また従来の濾過装置は、工作機械から排出された汚れたクーラントを濾過槽内に流入させて貯留するため、濾過槽内にスラッジが溜まることが避けられず、槽内を度々掃除する必要があり手間がかかるという問題もあった。

従って本発明の目的は、濾過精度が高く、槽内の掃除が不要でかつ一次濾過されたクリーン液と二次濾過されたスーパークリーン液とを、必要に応じて工作機械等の低圧側供給系あるいは高圧側供給系に供給することが可能な濾過装置を提供することにある。

１つの実施形態に係る濾過装置は、一次コンベア槽と、一次ドラムフィルタと、二次コンベア槽と、二次ドラムフィルタと、駆動部と、第１のクリーン槽と、第１のポンプと、第２のクリーン槽と、第２のポンプとを具備している。
前記一次コンベア槽は第１のコンベアを有し、濾過すべき液が前記一次コンベア槽内に供給される。前記一次ドラムフィルタは、前記一次コンベア槽の液中に配置されかつ前記第１のコンベアのチェーンによって回転し、前記一次コンベア槽内の液を濾過するための一次流通孔を有している。
前記二次コンベア槽は、前記一次コンベア槽に隣り合って配置され、第２のコンベアを有し、前記一次コンベア槽との間に形成された第１の開口を通じて前記一次ドラムフィルタの内部と連通し、前記一次ドラムフィルタによって濾過されたクリーン液が流入する。前記二次ドラムフィルタは、前記二次コンベア槽のクリーン液中に配置され、かつ、前記第２のコンベアのチェーンによって回転し、前記二次コンベア槽内のクリーン液をさらに濾過するための二次流通孔を有している。前記駆動部は、前記第１のコンベアと前記第２のコンベアとを駆動する。
前記第１のクリーン槽は、前記二次コンベア槽と連通し、前記二次コンベア槽内の前記クリーン液が流入する。前記第１のポンプは、前記第１のクリーン槽内の前記クリーン液を第１の液使用部に供給する。前記第２のクリーン槽は、前記二次コンベア槽に隣り合って配置され、前記二次コンベア槽との間に形成された第２の開口を通じて前記二次ドラムフィルタの内部と連通し、前記二次ドラムフィルタによって濾過されたスーパークリーン液が流入する。前記第２のポンプは、前記第２のクリーン槽内の前記スーパークリーン液を第２の液使用部に供給する。

前記第１のポンプの一例は、前記クリーン液を低圧側の液使用部（例えば工作機械のシャワークーラント噴射部）に供給する低圧ポンプである。また前記第２のポンプの一例は、前記第１のポンプよりも高い圧力で前記スーパークリーン液を高圧側の液使用部（例えば工作機械のスルースピンドルクーラント噴射部）に供給する高圧ポンプである。

本発明の濾過装置によれば、一次ドラムフィルタによって一次濾過されたクリーン液を工作機械等の低圧側供給系に供給することができる。また二次ドラムフィルタによってさらに高精度に濾過されたスーパークリーン液を高圧側供給系に供給することができる。しかも濾過精度が高く、槽内の掃除を度々行う不要がなくメンテナンスが容易である。

１つの実施形態に係る濾過装置を模式的に示す斜視図。 図１に示された濾過装置の平面図。 図２中のＦ３−Ｆ３線に沿う濾過装置の断面図。 図３中のＦ４−Ｆ４線に沿う濾過装置の断面図。 同濾過装置の一部を示す斜視図。

以下に本発明の１つの実施形態に係る濾過装置について、図１から図５を参照して説明する。
図１は、切削や研磨等の機械加工を行う工作機械１と濾過装置１０とを模式的に示している。工作機械１の一例は、比較的低圧（例えば１ＭＰａ未満）の液を第１の液使用部１ａに供給する低圧側供給系２と、比較的高圧（例えば１．５〜３．０ＭＰａ）の液を第２の液使用部１ｂに供給する高圧側供給系３とを含んでいる。低圧側供給系２は、被加工物Ｗやその周囲に向けて、液（例えばシャワークーラント）を噴射する。

これに対し高圧側供給系３は、工具Ｔに形成された狭い流路に高圧の液（例えばスルースピンドルクーラント）を供給する。高圧側供給系３は流路断面積が小さい流路内を高圧の液が流れるため、高精度に濾過された液を供給する必要がある。第１の液使用部１ａと第２の液使用部１ｂから排出される液Ｑ１には削り屑や微粒子等の除去対象物が含まれているため、戻り流路４を経て濾過装置１０に供給される。

以下に濾過装置１０について説明する。
図１に濾過装置１０の概略が示されている。図２は濾過装置１０の平面図、図３は図２中のＦ３−Ｆ３線に沿う断面図、図４は図３中のＦ４−Ｆ４線に沿う断面図、図５は濾過装置１０の一部を示す斜視図ある。

濾過装置１０は、一次コンベア槽１１と、一次ドラムフィルタ３０と、二次コンベア槽４０と、二次ドラムフィルタ６０と、駆動部７０と、第１のクリーン槽８０と、第１のポンプ８５と、第２のクリーン槽９０と、第２のポンプ９５等を含んでいる。
一次コンベア槽１１は、液流入口１２とスラッジ掻き上げ部１３とを有している。工作機械１から送られてくる濾過すべき液Ｑ１は、液流入口１２から一次コンベア槽１１内に供給される。スラッジ掻き上げ部１３は一次コンベア槽１１の端部から斜め上方に延び、最上部にスラッジ排出部１４が形成されている。

一次コンベア槽１１に第１のコンベア２０が配置されている。第１のコンベア２０は、一次コンベア槽１１の底部１１ａからスラッジ掻き上げ部１３を経て、スラッジ排出部１４にわたる範囲に配置されている。第１のコンベア２０は、一対のチェーン２１，２２と、チェーン２１，２２に取付けられた複数のスクレーパ２３とを有している。チェーン２１，２２は、駆動側スプロケット２５，２６とガイド部材２７，２８とに巻き掛けられている。スラッジ掻き上げ部１３にはチェーン２１，２２の張り具合を調整するためのチェーンテンショナ２９が設けられている。

第１のコンベア２０の下側部分２０ａは、一次コンベア槽１１の底部１１ａとスラッジ掻き上げ部１３の底面に沿って、スラッジ排出部１４に向かって移動する。一次コンベア槽１１の底部１１ａに沈んでいる削り屑等のスラッジは、第１のコンベア２０のスクレーパ２３によってスラッジ排出部１４に搬送され、スラッジ排出部１４の下方に配置された回収ボックスに向けて落下する。

一次コンベア槽１１内に一次ドラムフィルタ３０が配置されている。一次ドラムフィルタ３０は液Ｑ１の中に完全に浸かっている。一次ドラムフィルタ３０の両端にスプロケット３１，３２が設けられている。スプロケット３１，３２は第１のコンベア２０の上側部分２０ｂのチェーン２１，２２に噛合っている。このため第１のコンベア２０が図５中の矢印Ａ１方向に移動すると、一次ドラムフィルタ３０が矢印Ａ２で示す方向に回転する。なお一次ドラムフィルタ３０の数は一つに限ることはなく、濾過容量に応じて一次ドラムフィルタ３０が複数配置されてもよい。

一次ドラムフィルタ３０は、例えば厚さ０．５ｍｍのステンレス鋼製のパンチングメタルを円筒形に成形してなり、多数の一次流通孔３５（図２と図４に一部のみ示す）を有している。一次ドラムフィルタ３０の径は、例えばφ１５０ｍｍである。一次流通孔３５の孔径は、例えばφ０．５ｍｍまたはφ０．７ｍｍである。一次コンベア槽１１内の液Ｑ１が一次ドラムフィルタ３０の外周側から内周側に向かって一次流通孔３５を流れることにより、液Ｑ１が一次濾過される。一次ドラムフィルタ３０の周面に掻き板３７が接している。

一次コンベア槽１１に隣り合って二次コンベア槽４０が配置されている。一次コンベア槽１１と二次コンベア槽４０との間に形成された仕切壁１１ｂに第１の開口４１が形成されている。二次コンベア槽４０は第１の開口４１を通じて一次ドラムフィルタ３０の内部と連通している。このため一次ドラムフィルタ３０によって濾過されたクリーン液Ｑ２が二次コンベア槽４０に流入する。

二次コンベア槽４０の底部４０ａは一次コンベア槽１１の底部１１ａと実質的に同じ高さである。二次コンベア槽４０にスラッジ掻き上げ部４３が形成されている。スラッジ掻き上げ部４３は、一次コンベア槽１１のスラッジ掻き上げ部１３と同様に二次コンベア槽４０の端部から斜め上方に延び、最上部にスラッジ排出部４４が形成されている。

二次コンベア槽４０に第２のコンベア５０が配置されている。第２のコンベア５０は、二次コンベア槽４０の底部４０ａからスラッジ掻き上げ部４３を経てスラッジ排出部４４にわたる範囲に配置されている。第２のコンベア５０は、一対のチェーン５１，５２と、チェーン５１，５２に取付けられた複数のスクレーパ５３とを有している。チェーン５１，５２は、駆動側スプロケット５５，５６とガイド部材５７，５８とに巻き掛けられている。スラッジ掻き上げ部４３にはチェーン５１，５２の張り具合を調整するためのチェーンテンショナ５９が設けられている。

第２のコンベア５０の下側部分５０ａは、二次コンベア槽４０の底部４０ａとスラッジ掻き上げ部４３の底面に沿って、スラッジ排出部４４に向かって移動する。二次コンベア槽４０の底部４０ａに沈んでいる削り屑等のスラッジは、第２のコンベア５０のスクレーパ５３によってスラッジ排出部４４に搬送され、スラッジ排出部４４の下方に配置された回収ボックスに向けて落下する。

二次コンベア槽４０内に二次ドラムフィルタ６０が配置されている。二次ドラムフィルタ６０は液Ｑ２の中に完全に浸かっている。二次ドラムフィルタ６０の両端にスプロケット６１，６２が設けられている。スプロケット６１，６２は第２のコンベア５０の上側部分５０ｂのチェーン５１，５２に噛合っている。このため第２のコンベアが図３中の矢印Ｂ１方向に移動すると、二次ドラムフィルタ６０が矢印Ｂ２で示す方向に回転する。二次ドラムフィルタ６０の上面は一次ドラムフィルタ３０の上面よりも低い位置にある。なお二次ドラムフィルタ６０の数は一つに限ることはなく、濾過容量に応じて二次ドラムフィルタ６０が複数配置されてもよい。

二次ドラムフィルタ６０は、例えば厚さ０．２ｍｍのステンレス鋼の薄板を円筒形に成形してなり、フォトエッチングによって形成された多数の二次流通孔６５（図４に一部のみ示す）を有している。二次ドラムフィルタ６０の径は一次ドラムフィルタ３０の径よりも小さい。二次ドラムフィルタ６０の径は、例えばφ１００ｍｍである。

二次流通孔６５の孔径は一次流通孔３５の孔径よりも小さい。二次流通孔６５の孔径の一例はφ０．２ｍｍである。二次流通孔６５の総開口面積は一次流通孔３５の総開口面積よりも小さい。二次コンベア槽４０内の液Ｑ２は、二次ドラムフィルタ６０の外周側から二次流通孔６５を通って内周側に流れることにより濾過される。二次ドラムフィルタ６０の周面に掻き板６７が接している。

駆動部７０は、１個のモータ７１（図２に示す）と、モータ７１によって回転する駆動軸７２とを有している。駆動軸７２は、１本の軸本体７３と、第１のコンベア２０を駆動する一対の駆動側スプロケット２５，２６と、第２のコンベア５０を駆動する一対の駆動側スプロケット５５，５６とを有している。これら駆動側スプロケット２５，２６，５５，５６は軸本体７３に固定されている。本実施形態では、モータ７１のトルクが駆動軸７２の一端側から入力することによって全ての駆動側スプロケット２５，２６，５５，５６が同時に回転するため、駆動部７０の構成が簡略化されている。

第１のクリーン槽８０は、二次コンベア槽４０との間の仕切壁４０ｂに形成された連通口８１を通じて二次コンベア槽４０と連通している。このため二次コンベア槽４０内の液Ｑ２（一次濾過されたクリーン液）は、連通口８１を通じて第１のクリーン槽８０に流入する。第１のクリーン槽８０には、液面に浮く油膜を除去する油除去装置（オイルスキマー）８２と、液Ｑ２の液面位置を検出する液面計８３と、第１のポンプ（低圧ポンプ）８５が配置されている。第１のポンプ８５は、二次コンベア槽４０から第１のクリーン槽８０に流入した液Ｑ２（クリーン液）を低圧側供給系２（図１に示す）に供給する機能を有している。

二次コンベア槽４０に隣り合って第２のクリーン槽９０が配置されている。第２のクリーン槽９０の容積は、第１のクリーン槽８０の容積よりも小さい。第２のクリーン槽９０は、二次コンベア槽４０との間の仕切壁４０ｂに形成された第２の開口９１を通じて二次ドラムフィルタ６０の内部と連通している。二次ドラムフィルタ６０によって二次濾過された液Ｑ３（スーパークリーン液）は、第２の開口９１を通じて第２のクリーン槽９０に流入する。第２のクリーン槽９０には、二次濾過された液Ｑ３の液面位置を検出する液面計９２が設けられている。

第２のクリーン槽９０に第２のポンプ（高圧ポンプ）９５が配置されている。第２のポンプ９５は、第２のクリーン槽９０内の液Ｑ３（スーパークリーン液）を第１のポンプ８５よりも高い圧力で高圧側供給系３（図１に示す）に供給する機能を有している。第２のポンプ９５の吐出容量は第１のポンプ８５の吐出容量よりも小さい。

次に本実施形態の濾過装置１０の作用について説明する。
工作機械１から排出された液Ｑ１は、戻り流路４と液流入口１２とを通じて一次コンベア槽１１に供給される。一次コンベア槽１１の底部１１ａに沈んだ削り屑などを含むスラッジは、第１のコンベア２０のスクレーパ２３によって、スラッジ排出部１４に搬送される。一次コンベア槽１１内の液Ｑ１は、一次ドラムフィルタ３０によって一次濾過され、第１の開口４１を通って二次コンベア槽４０に流入する。一次ドラムフィルタ３０に付着したスラッジは、掻き板３７によって掻き落とされる。

一次コンベア槽１１内の液Ｑ１は、一次ドラムフィルタ３０を通って二次コンベア槽４０に流入するため、流路抵抗により二次コンベア槽４０内の液Ｑ２の液面の位置が一次コンベア槽１１内の液Ｑ１の液面よりも低くなる。しかし二次ドラムフィルタ６０の径が一次ドラムフィルタ３０の径よりも小さいため、二次ドラムフィルタ６０の上面が液Ｑ２の上に出てしまうことが回避される。

二次コンベア槽４０に流入した液Ｑ２の多くは、連通口８１を通って第１のクリーン槽８０に流入し、第１のポンプ８５によって低圧側供給系２に送られる。第１のポンプ８５による供給量は、例えば２００リットル／分である。二次コンベア槽４０の底部４０ａに沈んでいるスラッジは、第２のコンベア５０のスクレーパ５３によって、スラッジ排出部４４に搬送される。二次ドラムフィルタ６０に付着したスラッジは、掻き板６７によって掻き落とされる。

二次コンベア槽４０内では、第２のコンベア５０の上側部分５０ｂのスクレーパ５３が液Ｑ２の液面付近を通りながら液面下に移動してゆくため、液面付近を浮遊しているスラッジをスクレーパ５３によって液中に導くことができる。このためスラッジがいつまでも液面に浮遊し続けることが抑制され、液Ｑ２の濾過を能率良く行うことができる。

二次コンベア槽４０内の液Ｑ２の一部は、二次ドラムフィルタ６０によって二次濾過され、第２の開口９１を通って第２のクリーン槽９０に流入する。第２のクリーン槽９０に流入した液Ｑ３（スーパークリーン液）は、第２のポンプ９５によって高圧側供給系３に送られる。第２のポンプ９５による供給量は、例えば２０リットル／分である。

第１のポンプ８５は、二次コンベア槽４０から第１のクリーン槽８０に流入した多量の液Ｑ２を汲み上げて低圧側供給系２に供給するため、低圧であるが吐出量は大きい。これに対し第２のポンプ９５は、二次ドラムフィルタ６０を通って第２のクリーン槽９０に流入した比較的少量のスーパークリーン液Ｑ３を高圧側供給系３に供給するため、高圧であるが吐出量が小さい。このように吐出量が少ない第２のポンプ９５のための第２のクリーン槽９０を、第２のポンプ９５の吐出量に見合った小さな容積にすることができるため、濾過装置１０のコンパクト化に寄与でき工場内の床面積を有効利用することができる。

以上述べたように本実施形態の濾過装置１０は、一次ドラムフィルタ３０によって一次濾過されたクリーン液Ｑ２を第１のポンプ８５によって工作機械等の低圧側供給系２に供給することができるとともに、二次ドラムフィルタ６０によってさらに二次濾過されたスーパークリーン液Ｑ３を第２のポンプ９５によって高圧側供給系３に供給することができる。すなわち使用量の多い低圧系の液使用部には一次濾過された多量のクリーン液Ｑ２を供給でき、流路断面積が小さく使用量が少ない高圧系の液使用部には、二次濾過された比較的少量の高濾過精度のスーパークリーン液Ｑ３を高い圧力で供給することができる。しかも一次コンベア槽１１が第１のコンベア２０と一次ドラムフィルタ３０によって常時清浄化され、二次コンベア槽４０が第２のコンベア５０と二次ドラムフィルタ６０によって常時清浄化された状態となるため、人手により槽内の掃除を度々行う必要がなく、また低圧側供給系２や高圧側供給系３にフィルタを設ける必要性が減るなど、メンテナンスも容易である。

なお、本発明を実施するに当たり、一次コンベア槽や二次コンベア槽をはじめとして、濾過装置を構成する一次ドラムフィルタや二次ドラムフィルタ、第１のクリーン槽、第２のクリーン槽、第１のポンプ、第２のポンプ等を種々に変更して実施できることは言うまでもない。

１ａ…第１の液使用部、１ｂ…第２の液使用部、２…低圧側供給系、３…高圧側供給系、Ｑ１…濾過すべき液、Ｑ２…一次濾過されたクリーン液、Ｑ３…二次濾過されたスーパークリーン液、１０…濾過装置、１１…一次コンベア槽、１１ａ…底部、２０…第１のコンベア、２１，２２…チェーン、２３…スクレーパ、２５，２６…駆動側スプロケット、３０…一次ドラムフィルタ、３５…一次流通孔、４０…二次コンベア槽、４０ａ…底部、４１…第１の開口、５０…第２のコンベア、５１，５２…チェーン、５３…スクレーパ、５５，５６…駆動側スプロケット、６０…二次ドラムフィルタ、６５…二次流通孔、７０…駆動部、７１…モータ、７２…駆動軸、７３…軸本体、８０…第１のクリーン槽、８５…第１のポンプ、９０…第２のクリーン槽、９１…第２の開口、９５…第２のポンプ。

Claims (5)

1. 第１のコンベアを有し、濾過すべき液が供給される一次コンベア槽と、
   前記一次コンベア槽の液中に配置されかつ前記第１のコンベアのチェーンによって回転し、前記一次コンベア槽内の液を濾過するための一次流通孔を有した一次ドラムフィルタと、
   前記一次コンベア槽に隣り合って配置され、第２のコンベアを有し、前記一次コンベア槽との間に形成された第１の開口を通じて前記一次ドラムフィルタの内部と連通し、前記一次ドラムフィルタによって濾過されたクリーン液が流入する二次コンベア槽と、
   前記二次コンベア槽のクリーン液中に配置されかつ前記第２のコンベアのチェーンによって回転し、前記二次コンベア槽内のクリーン液をさらに濾過するための二次流通孔を有した二次ドラムフィルタと、
   前記第１のコンベアと前記第２のコンベアとを駆動する駆動部と、
   前記二次コンベア槽と連通し前記二次コンベア槽内の前記クリーン液が流入する第１のクリーン槽と、
   前記第１のクリーン槽内の前記クリーン液を第１の液使用部に供給する第１のポンプと、
   前記二次コンベア槽に隣り合って配置され、前記二次コンベア槽との間に形成された第２の開口を通じて前記二次ドラムフィルタの内部と連通し、前記二次ドラムフィルタによって濾過されたスーパークリーン液が流入する第２のクリーン槽と、
   前記第２のクリーン槽内の前記スーパークリーン液を第２の液使用部に供給する第２のポンプと、
   を具備したことを特徴とする濾過装置。
2. 前記第１のポンプが前記クリーン液を低圧側の液使用部に供給する低圧ポンプであり、前記第２のポンプが前記第１のポンプよりも高い圧力で前記スーパークリーン液を高圧側の液使用部に供給する高圧ポンプであることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
3. 前記駆動部は、１本の軸本体に前記第１のコンベアを駆動するための一対の駆動スプロケットと前記第２のコンベアを駆動するための一対の駆動スプロケットとを有した駆動軸と、
   前記駆動軸の一端側に配置され、前記駆動軸の一端側からトルクを入力することにより前記各駆動スプロケットを同時に回転させる１個のモータとを具備したことを特徴とする請求項１または２に記載の濾過装置。
4. 前記二次ドラムフィルタの径が前記一次ドラムフィルタの径よりも小さく、前記二次流通孔の孔径が前記一次流通孔の孔径よりも小さく、かつ、前記二次流通孔の総開口面積が前記一次流通孔の総開口面積よりも小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の濾過装置。
5. 前記二次ドラムフィルタの上面が前記一次ドラムフィルタの上面よりも低くなるように前記二次ドラムフィルタが前記二次コンベア槽内に配置されたことを特徴とする請求項４に記載の濾過装置。

Images