JP6126050B2 - 分離槽 - Google Patents

Description

本発明は、油が比重差によって液体の液面に浮上することで油を液体から分離する分離槽に関する。

従来から、加工対象物を冷却したり、刃具に対する加工対象物の潤滑を良くしたり、加工対象物から切削屑や研削屑を排除したりするために、加工対象物に対してクーラント（水溶性切削液）を供給しつつ切削や研削等の加工を施す加工機が広く知られている。こうした加工機においては、クーラントの使用量及び廃棄量を低減するために、クーラントを使用可能とされる期間を長くすることが望まれている。しかしながら、加工に用いられた使用済みのクーラント中には、加工対象物の微細な切削屑や研削屑、加工機に用いられている潤滑油等の油等が混入していることがある。クーラントに混入されている切削屑や研削屑、油等は、クーラントの腐敗を促進させる。

そこで、近年では、クーラントに混入されている切削屑や研削屑を捕捉したり、クーラントに混入されている油を分離したりして、クーラントを浄化する浄化装置が開発されている。浄化装置は、クーラントに混入されている切削屑や研削屑を捕捉するフィルタ装置と、クーラントから油を分離する分離槽と、加工機の貯留タンク内の使用済みのクーラントをフィルタ装置及び分離槽へと順に送るポンプとを備えている。

フィルタ装置は、切削屑や研削屑を捕捉する濾材を有する。そして、クーラントが濾材を通過する際に、濾材によって切削屑や研削屑が捕捉される。
分離槽としては、例えば、特許文献１に開示されているものが知られている。分離槽内では、比重差によって油がクーラントの液面に浮上する。クーラントの液面に浮上した油は、排出管を介して廃油回収タンクに導かれる。そして、油が分離されて浄化されたクーラントは加工機の貯留タンクに戻されて、加工対象物に対して再び供給される。

特開２００４−３０５８４７号公報

ところで、クーラントには界面活性剤が含まれているため、クーラントは泡立ち易い性質を持っている。よって、加工機のポンプの循環によって貯留タンクの液面に気泡が発生し易くなる場合がある。また、クーラントの液面に浮上した油を回収するために貯留タンクの液面付近のクーラントを吸い込むときにも空気を吸い込んで分離槽へ送られるため、分離槽内では、クーラントと共に送られた空気が気泡となって、クーラントの液面に浮上した油の液面に浮上してくる場合がある。すると、気泡は、クーラントの液面に浮上した油と共に排出管を介して廃油回収タンクに導かれる。気泡の表面を覆う膜の成分は主にクーラントであることから、気泡が排出管を介して廃油回収タンクに導かれる分だけ、クーラントが無駄に廃油回収タンクに回収されてしまうことになる。すなわち、分離槽での液体からの油の分離効率が低下してしまっている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、液体からの油の分離効率を向上させることができる分離槽を提供することにある。

上記課題を解決する分離槽は、油が混入された液体が供給される本体部を有するとともに、前記本体部内で、油が比重差によって液体の液面に浮上することで油を液体から分離する分離槽であって、前記本体部内には、有蓋筒状の多孔質部材が設けられており、前記本体部は、前記多孔質部材の内部に前記本体部内側の開口が位置するとともに油が混入された液体を前記多孔質部材の内部に供給する供給部と、前記供給部における前記本体部内側の開口よりも重力方向の上側に前記本体部内側の開口が位置するとともに前記多孔質部材を通過して前記本体部内で油が分離された液体を排出する液体排出部と、前記液体排出部における前記本体部内側の開口よりも重力方向の上側に前記本体部内側の開口が位置するとともに液体の液面に浮上した油を排出する油排出部と、を有し、前記多孔質部材の一部が、前記油排出部における前記本体部内側の開口よりも重力方向の上側に位置している。

上記分離槽において、前記多孔質部材は有蓋筒状であるとともに、前記多孔質部材の蓋部とは反対側が開口しており、前記多孔質部材の前記蓋部寄りは、前記油排出部における前記本体部内側の開口よりも重力方向の上側に位置しており、前記供給部における前記本体部内側の開口寄りが前記多孔質部材の開口を介して前記多孔質部材の内部に挿入されており、前記供給部の周りには、前記多孔質部材の開口を閉塞する閉塞部が設けられていることが好ましい。

上記分離槽において、前記多孔質部材は有蓋筒状であるとともに、前記多孔質部材の蓋部とは反対側が開口しており、前記多孔質部材の前記蓋部とは反対側は、前記油排出部における前記本体部内側の開口よりも重力方向の上側に位置しており、前記供給部における前記本体部内側の開口寄りが前記多孔質部材の開口を介して前記多孔質部材の内部に挿入されており、前記供給部の周りには、前記多孔質部材の開口を閉塞する閉塞部が設けられていることが好ましい。

上記分離槽において、前記供給部における前記本体部内側の開口が重力方向の上側に向けて開口していることが好ましい。

この発明によれば、液体からの油の分離効率を向上させることができる。

実施形態における浄化装置を示す模式図。 分離槽を模式的に示す断面図。 別の実施形態における分離槽を模式的に示す断面図。

以下、分離槽を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。本実施形態の分離槽は、浄化装置に組み込まれている。浄化装置は、加工機による加工対象物への切削や研削等の加工の際に、加工対象物を冷却するために用いられた液体であるクーラントを浄化するものである。

図１に示すように、浄化装置１０は、クーラントに混入されている切削屑や研削屑を捕捉するフィルタ装置１２と、クーラントに混入される油をクーラントから分離する分離槽２０と、分離槽２０でクーラントから分離された油を回収する廃油回収タンク１３とを有する。

加工機の貯留タンク１１内は、クーラントを貯留する領域が金網等のフィルタ１１ｋによって第１領域１１ａと第２領域１１ｂとに仕切られている。第１領域１１ａは、供給路１４を介して加工機本体１５に接続されている。供給路１４には、加圧ポンプ１６が設けられている。そして、第１領域１１ａに貯留されているクーラントは、加圧ポンプ１６の駆動によって供給路１４を介して加工機本体１５に供給される。これにより、加工機本体１５による加工対象物への切削や研削等の加工の際に加工対象物がクーラントによって冷却される。

加工機本体１５において用いられた使用済みのクーラントは排出路１７を介して第２領域１１ｂに排出される。この場合、使用済みのクーラントには、加工対象物の切削屑や研削屑、加工機本体１５に用いられている潤滑油等の油が混入している。したがって、第２領域１１ｂに貯留されるクーラントは、加工対象物の切削屑や研削屑、油が混入された状態になっている。

貯留タンク１１の第２領域１１ｂは、第１配管３１を介してフィルタ装置１２に接続されている。フィルタ装置１２は、第２配管３２を介して分離槽２０に接続されている。分離槽２０は、第３配管３３を介して貯留タンク１１の第１領域１１ａに接続されている。また、分離槽２０は、第４配管３４を介して廃油回収タンク１３に接続されている。

第２配管３２にはポンプ１８が設けられている。そして、ポンプ１８が駆動することにより、貯留タンク１１の第２領域１１ｂ内のクーラントが、第１配管３１を介してフィルタ装置１２を通過するとともに、第２配管３２を介して分離槽２０に送られる。

フィルタ装置１２は、濾材１２ａを有する。そして、クーラントが濾材１２ａを通過する際に、濾材１２ａによって、クーラントに混入されている切削屑や研削屑が捕捉される。

図２に示すように、分離槽２０は、油が混入されたクーラントが供給される本体部２１を有する。本体部２１内には、有蓋円筒状の多孔質部材２２が設けられている。多孔質部材２２は、例えば、ポリエステルフェルト等の親油性の低い深層濾過性の素材により形成されている。多孔質部材２２の蓋部２２ｅとは反対側は開口している。多孔質部材２２は、複数の孔が形成されたパンチングメタルよりなる有蓋円筒状のガード部材２３の内周面に密着した状態で設けられている。ガード部材２３の蓋部２３ｅとは反対側は開口している。多孔質部材２２は、ガード部材２３に対して、多孔質部材２２の蓋部２２ｅとガード部材２３の蓋部２３ｅとが接触するように配置されている。

ガード部材２３における蓋部２３ｅとは反対側の端部の外周面には雄ねじ２３ａが形成されている。また、多孔質部材２２における蓋部２２ｅとは反対側の端部の外周面からは、円環状のフランジ部２２ｆが突出形成されている。フランジ部２２ｆにおける多孔質部材２２の蓋部２２ｅ側の端面は、ガード部材２３における蓋部２３ｅとは反対側の端面に接触している。

本体部２１は、多孔質部材２２の内部における重力方向の下側に本体部２１内側の開口が位置する管状の供給部２４を有する。供給部２４は、本体部２１の底部から多孔質部材２２の内部に向けて直線状に延びている。そして、供給部２４における本体部２１外側の開口は第２配管３２に接続されるとともに、供給部２４における本体部２１内側の開口寄りが多孔質部材２２の開口を介して多孔質部材２２の内部に挿入されている。そして、供給部２４における本体部２１内側の開口は、多孔質部材２２の内部で、重力方向の上側に向けて開口している。

供給部２４の外周面には、有底円筒状の受け部４０が設けられている。受け部４０は、供給部２４の周りに設けられるとともに供給部２４に固定される円板状の平板部４１と、平板部４１の外周縁全周から突出する筒部４２とから形成されている。筒部４２の内周面には雌ねじ４２ａが形成されている。そして、ガード部材２３の内側に多孔質部材２２を配置した状態で、ガード部材２３の雄ねじ２３ａを筒部４２の雌ねじ４２ａにねじ込むことで、ガード部材２３が受け部４０に取り付けられている。これにより、多孔質部材２２の開口が受け部４０によって閉塞される。よって、受け部４０は、多孔質部材２２の開口を閉塞する閉塞部として機能する。そして、フランジ部２２ｆが、ガード部材２３における蓋部２３ｅとは反対側の端面と受け部４０の平板部４１とに挟持されることにより、多孔質部材２２がガード部材２３の内側で位置決めされている。本実施形態では、多孔質部材２２及びガード部材２３の蓋部２２ｅ，２３ｅが重力方向の上側に位置している。

また、本体部２１は、供給部２４における本体部２１内側の開口よりも重力方向の上側に本体部２１内側の開口が位置する管状の液体排出部２５を有する。液体排出部２５は、供給部２４における本体部２１内側の開口よりも重力方向の上側から本体部２１の底部に向けて直線状に延びている。液体排出部２５における本体部２１外側の開口は、第３配管３３に接続されている。

本体部２１の底部には、液体排出部２５を外側から覆う筒状の区画壁２６が設けられている。区画壁２６と液体排出部２５との間には環状の空間２６ａが形成されている。さらに、区画壁２６における本体部２１の底部寄りには、本体部２１内における区画壁２６よりも外側と空間２６ａとを連通する連通部２６ｂが形成されている。

本体部２１は、液体排出部２５における本体部２１内側の開口よりも重力方向の上側に本体部２１内側の開口が位置する孔状の油排出部２７を有する。油排出部２７は、本体部２１の側部に貫通形成されている。油排出部２７における本体部２１外側の開口は、第４配管３４に接続されている。区画壁２６における本体部２１の底部とは反対寄りは、油排出部２７における本体部２１内側の開口よりも重力方向の上側に突出している。

第２配管３２及び供給部２４を介して多孔質部材２２の内部に供給されたクーラントは、多孔質部材２２及びガード部材２３の各孔を通過して本体部２１の内部に収容される。クーラントに混入されている油は、図２においてドットハンチングで示すように、比重差によってクーラントの液面に浮上する。これにより、油がクーラントから分離される。そして、重力方向においてクーラントの液面が液体排出部２５における本体部２１内側の開口を越えると、本体部２１内で油が分離されたクーラントが、連通部２６ｂ及び空間２６ａを介して液体排出部２５から第３配管３３に排出される。第３配管３３に排出されたクーラントは、第３配管３３を通過して貯留タンク１１の第１領域１１ａに戻されて、第１領域１１ａに貯留される。

重力方向においてクーラントの液面に浮上した油が油排出部２７に達すると、油が油排出部２７から第４配管３４に排出される。すなわち、油の液面は、油排出部２７に合わせて形成される。第４配管３４に排出された油は、第４配管３４を通過して廃油回収タンク１３に排出され、廃油回収タンク１３に回収される。

多孔質部材２２及びガード部材２３の一部である蓋部２２ｅ，２３ｅ寄りは、油排出部２７における本体部２１内側の開口よりも重力方向の上側に位置している。したがって、多孔質部材２２及びガード部材２３の蓋部２２ｅ，２３ｅ寄りは、クーラントの液面に浮上した油よりも重力方向の上側に突出している。

次に、本実施形態の作用について説明する。
例えば、クーラントには界面活性剤が含まれているため、クーラントは泡立ち易い性質を持っている。よって、加工機の加圧ポンプ１６の循環によって貯留タンク１１の液面に気泡が発生し易くなる場合がある。その場合、ポンプ１８によって貯留タンク１１の第２領域１１ｂから送られるクーラントは、気泡と共に送られる。そして、第２配管３２及び供給部２４を介して多孔質部材２２の内部に供給されたクーラントに気泡が混入している場合がある。なお、気泡の表面を覆う膜の成分は主にクーラントであり、気泡の膜の表面には油（油滴）が付着している。このような気泡は、多孔質部材２２の内部で、比重差によってクーラントの液面に浮上している油の液面に浮上する。そして、油の液面に浮上した気泡は、クーラントの液面に浮上した油よりも重力方向の上側に突出している多孔質部材２２の一部に接触することで崩壊し、気泡が崩壊したことにより生じた気体は、多孔質部材２２及びガード部材２３の各孔を通過して大気へ放出される。

気泡が崩壊したことにより生じるクーラント及び油は、多孔質部材２２の内周面及び外周面を伝ってクーラントの液面に戻って、比重差によって油のみがクーラントの液面に浮上する。そして、重力方向においてクーラントの液面が液体排出部２５における本体部２１内側の開口を越えると、本体部２１内で油が分離されたクーラントが液体排出部２５から排出される。さらに、重力方向においてクーラントの液面に浮上した油が油排出部２７に達すると、油が油排出部２７から排出される。よって、クーラントの液面に浮上した気泡が油と共に油排出部２７から排出されてしまうことが抑制される。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）多孔質部材２２の一部が、油排出部２７における本体部２１内側の開口よりも重力方向の上側に位置している。これによれば、油排出部２７に合わせて油の液面が形成され、この油の液面に浮上した気泡は、クーラントの液面に浮上した油よりも重力方向の上側に突出している多孔質部材２２の一部に接触することで崩壊し、気泡が崩壊したことにより生じた気体は、多孔質部材２２を通過して大気へ放出される。そして、気泡が崩壊したことにより生じるクーラント及び油は、多孔質部材２２を伝ってクーラントの液面に戻って、比重差によって油のみがクーラントの液面に浮上する。よって、クーラントの液面に浮上した気泡が油と共に油排出部２７から排出されてしまうことを抑制することができるため、分離槽２０でのクーラントからの油の分離効率を向上させることができる。

（２）多孔質部材２２の開口が受け部４０によって閉塞されている。これによれば、クーラントに混入されている切削屑や研削屑が多孔質部材２２の開口を介して多孔質部材２２外に排出されてしまうことを防止することができる。よって、多孔質部材２２の内部に供給されたクーラントに混入されている切削屑や研削屑を多孔質部材２２によって効率良く捕捉することができる。

（３）供給部２４における本体部２１内側の開口が重力方向の上側に向けて開口している。これによれば、例えば、供給部２４における本体部２１内側の開口が重力方向に対して交差する方向に向けて開口している場合に比べると、供給部２４を介して多孔質部材２２の内部に供給されたクーラントに気泡が混入している場合、この気泡が、多孔質部材２２の内部で、比重差によって油の液面に浮上し易くなる。その結果、気泡を、クーラントの液面に浮上した油よりも重力方向の上側に突出している多孔質部材２２の一部に接触させて崩壊させ易くすることができる。

（４）油と共に廃油回収タンク１３に排出されてしまうクーラントの量が多くなるほど、廃油回収タンク１３に回収された油の廃棄処理量が増加して廃棄処理費用が高くなるだけでなく、環境への負荷も大きくなる。しかし、本実施形態によれば、油の液面に浮上した気泡が油と共に油排出部２７から排出されてしまうことが抑制されるため、分離槽２０を備えた浄化装置１０において、クーラントが油と共に油排出部２７及び第４配管３４を介して廃油回収タンク１３に排出されてしまうことが抑制される。その結果、廃油回収タンク１３に回収された油の廃棄処理量や環境への負荷を抑えることができる。

（５）油が混入されているクーラントは、多孔質部材２２の内部に供給されて、多孔質部材２２を通過する際に流速が減少し、油は多孔質部材２２に接触することでクーラントの液面に向けて浮上し易くなる。その結果、分離槽２０でのクーラントからの油の分離効率の向上を図ることができる。

（６）例えば、切削屑や研削屑が混入されているクーラントがフィルタ装置１２の濾材１２ａを通過する際に、切削屑や研削屑を濾材１２ａによって捕捉しきれない場合がある。この場合であっても、多孔質部材２２の内部に供給されたクーラントが、多孔質部材２２を通過する際に、クーラントに混入されている切削屑や研削屑を多孔質部材２２によって捕捉することができる。

（７）本体部２１の底部には、液体排出部２５を外側から覆う筒状の区画壁２６が設けられている。区画壁２６における本体部２１の底部とは反対寄りは、油排出部２７における本体部２１内側の開口よりも重力方向の上側に突出している。これによれば、区画壁２６の存在により、クーラントの液面に浮上した油が区画壁２６内に入り込むことが無いため、区画壁２６内において、クーラントの液面に油が浮上し難くなる。よって、液体排出部２５から油がクーラントと共に排出されてしまうことを抑制することができ、分離槽２０でのクーラントからの油の分離効率をさらに向上させることができる。

（８）ガード部材２３の内側に多孔質部材２２を配置した状態で、ガード部材２３の雄ねじ２３ａを筒部４２の雌ねじ４２ａにねじ込むことで、ガード部材２３が受け部４０に取り付けられている。これによれば、例えば、多孔質部材２２を新しい多孔質部材２２に取り換える必要がある場合に、ガード部材２３を受け部４０から取り外すことによって、多孔質部材２２を新しい多孔質部材２２に取り換えることを容易に行うことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 図３に示すように、多孔質部材２２の蓋部２２ｅ及びガード部材２３の蓋部２３ｅとは反対側が、油排出部２７における本体部２１内側の開口よりも重力方向の上側に位置していてもよい。そして、供給部２４Ａにおける本体部２１内側の開口寄りが多孔質部材２２の開口を介して多孔質部材２２の内部に挿入されており、多孔質部材２２の蓋部２２ｅ寄りで供給部２４Ａを折り曲げて、供給部２４における本体部２１内側の開口が重力方向の上側に向けて開口するようにしてもよい。なお、多孔質部材２２の開口は、閉塞部に相当する受け部４０によって閉塞されている。これによれば、気泡が多孔質部材２２の開口を介して多孔質部材２２外に排出されてしまうことを防止することができる。

・ 実施形態において、受け部４０の平板部４１に貫通孔が形成されていてもよい。
・ 実施形態において、受け部４０は、供給部２４に固定されていなくてもよく、本体部２１内において、図示しない支持部によって本体部２１に対して支持されていてもよい。

・ 実施形態において、受け部４０を削除してもよい。
・ 実施形態において、例えば、供給部２４における本体部２１内側の開口が重力方向に対して交差する方向に向けて開口していてもよい。

・ 実施形態において、多孔質部材２２の形状は特に限定されるものではなく、例えば、四角筒状であってもよい。
・ 実施形態において、多孔質部材２２の材質は特に限定されるものではなく、例えば、多孔質部材２２は、金属製や樹脂製の多孔質性構造のものであってもよい。また、多孔質部材２２は、表面濾過性の素材のものであってもよい。要は、気泡が多孔質部材２２に接触することで崩壊し、気泡が崩壊したことにより生じた気体が、多孔質部材２２を通過して大気へ放出可能であればよい。

・ 実施形態において、区画壁２６を削除してもよい。
・ 実施形態において、分離槽２０は、クーラントを浄化する浄化装置１０以外の装置に組み込まれていてもよい。要は、油が混入されている液体はクーラントに限らず、油が混入されている液体から油などを比重差によって分離するために分離槽２０が用いられるのであれば、分離槽２０が組み込まれる装置の対象は特に限定されるものではない。

２０…分離槽、２１…本体部、２２…多孔質部材、２２ｅ…蓋部、２４，２４Ａ…供給部、２５…液体排出部、２７…油排出部、４０…閉塞部として機能する受け部。

Claims (4)

1. 油が混入された液体が供給される本体部を有するとともに、前記本体部内で、油が比重差によって液体の液面に浮上することで油を液体から分離する分離槽であって、
   前記本体部内には、有蓋筒状の多孔質部材が設けられており、
   前記本体部は、前記多孔質部材の内部に前記本体部内側の開口が位置するとともに油が混入された液体を前記多孔質部材の内部に供給する供給部と、
   前記供給部における前記本体部内側の開口よりも重力方向の上側に前記本体部内側の開口が位置するとともに前記多孔質部材を通過して前記本体部内で油が分離された液体を排出する液体排出部と、
   前記液体排出部における前記本体部内側の開口よりも重力方向の上側に前記本体部内側の開口が位置するとともに液体の液面に浮上した油を排出する油排出部と、を有し、
   前記多孔質部材の一部が、前記油排出部における前記本体部内側の開口よりも重力方向の上側に位置していることを特徴とする分離槽。
2. 前記多孔質部材は有蓋筒状であるとともに、前記多孔質部材の蓋部とは反対側が開口しており、前記多孔質部材の前記蓋部寄りは、前記油排出部における前記本体部内側の開口よりも重力方向の上側に位置しており、前記供給部における前記本体部内側の開口寄りが前記多孔質部材の開口を介して前記多孔質部材の内部に挿入されており、
   前記供給部の周りには、前記多孔質部材の開口を閉塞する閉塞部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の分離槽。
3. 前記多孔質部材は有蓋筒状であるとともに、前記多孔質部材の蓋部とは反対側が開口しており、前記多孔質部材の前記蓋部とは反対側は、前記油排出部における前記本体部内側の開口よりも重力方向の上側に位置しており、前記供給部における前記本体部内側の開口寄りが前記多孔質部材の開口を介して前記多孔質部材の内部に挿入されており、
   前記供給部の周りには、前記多孔質部材の開口を閉塞する閉塞部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の分離槽。
4. 前記供給部における前記本体部内側の開口が重力方向の上側に向けて開口していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の分離槽。