JP6376814B2 - 吸引装置及び異物回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体に浮上する油、スラッジ、又はごみ等の異物を吸引する吸引装置、及びこの吸引装置を用いた異物回収装置に関する。

例えば工作機械のクーラント液には、加工物から持ちこまれる油や工作機械本体摺動部からの潤滑油等の油が含まれており、クーラントタンク内で油がクーラント液との比重差によって浮上する。この浮上油をそのままにしておくと、クーラント液の劣化・腐敗が進行し、結果的に加工品の加工品質の低下・作業環境の悪化につながる。このため、浮上油を分離・回収する必要がある。洗浄ラインでの洗浄液又はその他の業種の処置加工液にも、浮上油や液表層を浮遊する微細スラッジが生ずるので、これらを分離・回収する必要がある。

異物回収装置の１種として、液体に浮上する浮上油を吸引する吸引装置と、吸引した浮上油を液体と油とに分離する分離槽と、を備えるものが知られている（特許文献１参照）。吸引装置は、浮上油を吸引する吸引パイプを備える。吸引パイプはフロートによって液体の所定の位置に浮上する。吸引パイプには、ホースを介して吸引ポンプが接続される。浮上油は吸引ポンプの負圧により、吸引パイプに吸い込まれる。浮上油は、吸引パイプに接続されるホース、吸引ポンプを介して分離槽に送られる。分離槽では、比重差によって回収した浮上油を油と液体とに分離する。分離槽で分離されたきれいな液体は、クーラントタンクに戻される。分離槽で分離された油は、廃油口から排出される。

図７は、特許文献１に開示された従来の吸引装置の斜視図を示す。図中符号５１は、Ｌ字形に曲げられた吸引パイプ、符号５２はフロート、符号５３は吸引パイプの外側に上下方向に移動可能に嵌められた吸引ノズルである。吸引パイプ５１には、放射状に張り出す３本のアーム５４が結合される。３本のアーム５４の先端に３個のフロート５２が結合される。

フロート５２が支持する吸引パイプ５１の高さは、時間の経過と共に変動する。吸引ポンプで吸い込んだ浮上油に空気が含まれたり、フロート５２に浮上油が付着したりすると、吸引パイプ５１の高さが変動する。吸引パイプ５１の高さが変動しても、できるだけ液面近傍で浮上油を吸引できるように吸引ノズル５３が設けられる。吸引ノズル５３は、液面近傍の油を効率的に吸い込めるように、液面近傍に浮上する。吸引パイプ５１の先は、図示しないホースに連結される。ホースの他端は吸引ポンプに連結される。

特許第４８３７８０３号

しかし、従来の吸引装置にあっては、吸引パイプ５１の先に連結されるホースの重み、剛性、特にねじれが原因で、吸引パイプ５１を垂直に保つことが難しいという課題がある。ホースには、吸引ポンプの負圧に耐えられるように剛性が高いものが用いられるから、ホースがねじれると、ホースにつられて吸引パイプ５１が傾く。吸引パイプ５１が傾くと、吸引ノズル５３の上面も水平面から傾くので、空気や浮上油以外のクーラント液を無駄に吸引してしまう。

そこで、本発明の目的は、吸引パイプの傾きを防止できる吸引装置を提供することにある。

以下、本発明を説明する。なお、本発明の理解を容易にするために、添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

上記課題を解決するために、本発明の１態様は、液体に浮上する異物を吸引する吸引装置（１）であって、Ｌ字形に曲げられた吸引パイプ（５）と、前記吸引パイプ（５）を液体中に浮かせることができるように、前記吸引パイプ（５）のＬ字形を構成する垂直部（５ａ）を支持するフロート（６）と、前記吸引パイプ（５）のＬ字形を構成する水平部（５ｂ）に前記水平部（５ｂ）の中心線（３０）の回りを回転可能に配置され、吸引ポンプ（１１）に接続されるホース（８）に連結されるホース連結部（２８）と、を備え、前記ホース連結部（２８）は、前記吸引パイプ（５）の前記水平部（５ｂ）の外側に回転可能に嵌められる筒形のカラー（２８，２８ａ，２８ｂ）であり、前記カラー（２８，２８ａ，２８ｂ）の外側にホース（８，８´）が差し込まれる吸引装置である。

本発明の１態様によれば、吸引パイプのＬ字形を構成する水平部にホースを回転可能に連結できるので、ホースがねじれても、ホースのねじれのトルクを極力ゼロに近づけることができる。このため、ホースのねじれが吸引パイプに伝わって吸引パイプが傾くのを防止できる。

本発明の実施形態の異物回収装置の概要図である。 本発明の第１の実施形態の吸引装置の平面図である。 本発明の第１の実施形態の吸引装置の垂直断面図である。 ホースを接続することによる吸引パイプの傾きを示す模式図である（図４（ａ）はホースを接続する前の状態を示し、図４（ｂ）はホースを接続した後の状態を示す）。 本発明の第２の実施形態の吸引装置の側面図である。 本発明の第２の実施形態の吸引装置の垂直断面図である。 従来の吸引装置の斜視図である。

以下添付図面に基づいて、本発明の実施形態の異物回収装置を説明する。図１は、本実施形態の異物回収装置の概要図を示す。異物回収装置は、吸引装置１と、分離槽２と、を備える。吸引装置１は、クーラントタンク４内に配置され、クーラント液の表層に浮上する浮上油を吸引する。分離槽２は、吸引装置１が回収した浮上油を比重差によってクーラント液と油とに分離する。分離槽２で分離された油は、缶等の容器３に回収される。分離槽２で分離されたきれいなクーラント液は、クーラントタンク４に戻される。

吸引装置１、分離槽２の概要は以下のとおりである。吸引装置１は、フロート６によって所定の高さに浮上する吸引パイプ５と、吸引パイプ５の外側に設けられる筒状の吸引ノズル１９と、を備える。吸引パイプ５はＬ字型形に曲げられていて、吸引パイプ５の下端部の先端にはホース８が接続される。ホース８はクーラントタンク４の底を這い、クーラントタンク４の壁４ａに乗り、クーラントタンク４の外部に取り出される。ホース８は柔軟性を保つようにゴム製であり、吸引ポンプ１１の負圧に耐えられるように補強材で補強されている。ホース８の比重は１より大きく、ホース８の内側にはクーラント液が充満しているので、ホース８はクーラントタンク４内で沈む。ホース８の他端は、ストレーナ１０を介して吸引ポンプ１１の吸込み側に接続される。

吸引ポンプ１１には、例えばエアー駆動ダイヤフラムポンプ等が用いられる。吸引ポンプ１１の吐出側は、吐出管を介して分離槽２の投入装置１２に接続される。吸引ポンプ１１の吸引負圧によって、クーラントタンク４の浮上油が吸引装置１から吸引される。吸引された浮上油は、分離槽２の投入装置１２から回収液貯留部２１に投入される。

分離槽２の回収液貯留部２１では、時間の経過と共に比重差によって油が上に、きれいなクーラント液が下に分離される。回収液貯留部２１と水分回収部２２とは連通管１３を介して連通する。連通管１３は、回収液貯留部２１の浮上した油の表面の高さを調整するために設けられる。回収液貯留部２１で浮上した油は、堰１４を通過して油分回収部２３に排出される。きれいなクーラント液は、連通管１３から水分回収部２２に排出される。水分回収部２２に回収されたクーラント液は、戻し管１５を介してクーラントタンク４に戻される。

吸引装置１の詳細な構造は以下のとおりである。図２は、本発明の第１の実施形態の吸引装置の平面図を示し、図３は、第１の実施形態の吸引装置の断面図を示す。図３において、フロート６はIII-III線断面図で示され、ホース８はIII-III´線断面図で示される。

図３に示すように、吸引パイプ５は、Ｌ字形に曲げられて、Ｌ字形を構成する垂直部５ａ及び水平部５ｂを備える。曲げの曲率半径は、特に限定されるものではなく、曲率半径の小さいエルボを使用することも、曲率半径の大きいベンドを使用することもできる。曲げの角度も９０度に限られることはなく、流れをよくするために、９０度よりも僅かに大きくすることもできる。

吸引パイプ５を液体中で浮かせることができるように、吸引パイプ５の垂直部５ａはフロート６に支持される。図２に示すように、フロート６は、吸引パイプ５の垂直部５ａに連結される連結具６ｂと、連結具６ｂにねじ等の結合手段によって結合されるフロート本体６ａと、を備える。連結具６ｂは、リング形の中央部２５と、中央部２５から円周方向に１８０度均等間隔を空けて半径方向に張り出す２本のアーム２４と、を備える。２本のアーム２４の先端部には、２個のフロート本体６ａがねじ等の結合手段によって結合される。フロート本体６ａは、中空の球体からなる。フロート本体６ａは、吸引パイプ５の垂直部５ａの周囲に円周方向に１８０度の均等間隔を空けて配置される。

図３に示すように、吸引パイプ５の垂直部５ａには上下一対のワッシャ２６ａ，２６ｂが溶接等によって結合される。フロート６の連結具６ｂは、ワッシャ２６ａ，２６ｂ間に垂直部５ａの中心線２７の回りを回転可能に挟まれる。吸引パイプ５は、フロート６に対して垂直部５ａの中心線２７の回りを相対的に回転可能である。

吸引パイプ５の垂直部５ａの上端部には、上下方向に移動可能に吸引ノズル１９が嵌められる。吸引ノズル１９は、液面近傍に浮上する。吸引ノズル１９を浮上させる原理は、特に限定されるものではなく、例えば、吸引ノズル１９の材質に比重が１より小さい樹脂を用いることもできるし、吸引ポンプ１１を作動させるときに発生するクーラント液の流れを利用することもできるし、吸引ノズル１９を専用のフロートで浮かせることもできる。

吸引パイプ５の水平部５ｂの外側には、ホース連結部としての円筒形のカラー２８が嵌められる。カラー２８と吸引パイプ５の水平部５ｂとの間には隙間が空き、カラー２８は水平部５ｂに対して水平部５ｂの中心線３０の回りを回転可能である。カラー２８は樹脂製又はステンレス等の金属製である。典型的なホース８の内径は、例えばφ１３．５ｍｍ、φ１９ｍｍの２種類である。吸引パイプ５の外径は、例えばφ１２ｍｍである。内径φ１３．５ｍｍのホース８を使用する場合、カラー２８の強度を考慮して金属製のカラー２８を使用する。内径φ１９ｍｍのホース８を使用する場合、カラー２８の肉厚が確保できるので、後述する傾き防止のために、比重が１よりも小さい樹脂製のカラー２８を使用する。カラー２８の外側にホース８が差し込まれる。ホース８は止め輪２９でカラー２８に結合される。

吸引パイプ５の水平部５ｂには、カラー２８が垂直部５ａに向かって水平部５ｂの軸方向に移動するのを制限する環状のストッパ３１が溶接等の結合手段によって結合される。吸引パイプ５の垂直部５ａと水平部５ｂとが交差する部分は湾曲する。カラー２８が垂直部５ａに向かって移動し、湾曲部に到達すると、カラー２８の自由な回転が妨げられる。ストッパ３１は、カラー２８の移動を制限して、カラー２８の自由な回転を保証する。水平部５ｂの先端には、カラー２８の抜け防止用のストッパ３２が設けられる。抜け防止用のストッパ３２は、水平部５ｂの先端部を拡開することによって形成される。

ホース８の他端部は、上述のようにストレーナ１０を介して吸引ポンプ１１に接続される。吸引ポンプ１１を作動させると、吸引ポンプ１１の負圧によって吸引ノズル１９から浮上油が吸い込まれる。浮上油は、吸引パイプ５、ホース８、ストレーナ１０を経由して吸引ポンプ１１に至る。

本実施形態の吸引装置によれば、以下の効果を奏する。吸引パイプ５のＬ字を構成する水平部５ｂにホース８を回転可能に連結するので、ホース８がねじれても、ホース８のねじれのトルクを極力ゼロに近づけることができる。このため、ホース８のねじれが吸引パイプ５に伝わって吸引パイプ５が傾くのを防止できる。

吸引パイプ５の垂直部５ａは、フロート６に垂直部５ａの中心線２７の回りを回転可能に支持されるので、図２に示すように、吸引装置を平面視したとき、ホース８を任意の角度に向けても、ホース８に無理な力がかかることを防止できる。フロート６とホース８の位置関係は、クーラントタンク４の開口部の位置、ホース８の引き回しに応じて千差万別である。ホース８に無理な力がかかることを防止することで、吸引パイプ５が傾くのをより防止できる。

吸引パイプ５の外側にカラー２８を嵌め、カラー２８の外側にホース８を差し込むことで、浮上油の流れの途中に流路の径が狭まる部分を無くすことができ、スラッジが詰まるのを防止することができる。なお、流路の径が狭まる部分を無くすことは、粘性が高い流体を流す流路には、極めて大事なことである。水道水等の粘性が低い流体の場合には、径が狭まる部分があっても大体は問題なく流れる。しかし、浮上油等の粘性が高い流体の場合には、径が狭まる部分があると、そこにスラッジがあっという間に溜まり、浮上油が流れなくなるからである。

カラー２８に比重が１よりも小さい樹脂を使用することで、ホース８の自重によって吸引パイプ５が傾くのを防止できる。図４を参照しつつこの理由を説明する。図４には、図２の２個のフロート本体を結ぶIII-III線に対してホース８が直交する状態を示す。図２のIII-III線に対してホース８が直交する状態では、ホース８の自重によって吸引パイプ５が最も倒れ易くなる。

図４（ａ）は、吸引パイプ５にホース８を接続しない状態を示す。符号Ｂは、フロート６の浮心であり、符号Ｇは、吸引パイプ５の重心である。実際にはＬ字を構成する水平部５ｂの重さにより、吸引パイプ５の重心Ｇは、図４（ａ）の位置よりも左側に位置するが、ここでは分かり易くするために、垂直部５ａ上に位置すると仮定する。

図４（ａ）に示す状態の吸引パイプ５にホース８とカラー２８を接続すると、Ｇ点回りに図中（Ｆ_ｈ−Ｆ_ｃ）×ｂ_ｈの反時計回りのモーメントが働き、吸引パイプ５が図４（ｂ）に示す状態に傾く。このときの吸引パイプ５の重心Ｇ回りのモーメントＭの釣り合いから、以下の数式１が成立する。
（数１）
Ｍ＝Ｆ´_ｂ×ｂ_ｂ−（Ｆ_ｈ−Ｆ_ｃ）×ｂ_ｈ＝０

また、垂直力のバランスから以下の数式２が成立する。
（数２）
Ｆ´_ｂ＝Ｗ＋（Ｆ_ｈ−Ｆ_ｃ）

ここで、Ｆ_ｂ，Ｆ´_ｂはフロート６の浮力であり、Ｗは吸引パイプ５の自重であり、Ｆ_ｈはホースの自重であり、Ｆ_ｃはカラー２８の浮力である。

ホース８の自重が加わっても、吸引パイプ５の垂直部５ａの傾きを小さくするためには、ｂ_ｂを小さくする必要がある。カラー２８を比重１より小さい樹脂にすることで、カラー２８の浮力Ｆ_ｃを大きくすることができる。このことにより、ｂ_ｂを小さくすることができる。したがって、吸引パイプ５の傾きを小さくすることができる。

図５は、本発明の第２の実施形態の吸引装置を示す。この実施形態では、吸引パイプ５の水平部５ｂに、第１及び第２のカラー２８ａ，２８ｂが取り付けられている点、吸引パイプ５のワッシャ２６ｂに、水平部５ｂとは反対方向に突出するバランサとしての錘３３が取り付けられる点が第１の実施形態と異なる。錘３３は、ホース８の自重とバランスを取り、吸引パイプ５の傾きを防止するために設けられる。なお、図５では、フロート本体６ａ、吸引ノズル１９が省略されている。

第１のカラー２８ａの外径は、第２のカラー２８ｂの外径よりも大きい。第１のカラー２８ａは樹脂製である。第１のカラー２８ａの外径φＡは、例えば内径φ１９ｍｍのホース８を差し込むことができるようにφ１９ｍｍに設定される。図中φＣは吸引パイプ５の外径であり、例えばφ１２ｍｍに設定される。第１のカラー２８ａの内径は、第１のカラー２８ａが水平部５ｂに対して回転できるように、水平部５ｂの外径よりも僅かに大きい。

第２のカラー２８ｂは、ステンレス製である。第２のカラー２８ｂの外径φＢは、例えば内径φ１３．５ｍｍのホース８を差し込むことができるようにφ１３．５ｍｍに設定される。第２のカラー２８ｂの内径は、第２のカラー２８ｂが水平部５ｂに対して回転できるように、水平部５ｂの外径よりも僅かに大きい。第１のカラー２８ａと第２のカラー２８ｂとは、水平部５ｂの軸方向に並べられる。

図６は、第１及び第２のカラー２８ａ，２８ｂにホース８，８´を差し込んだ吸引装置の断面図を示す。第１のカラー２８ａ又は第２のカラー２８ｂには選択的にホース８，８´が差し込まれる。ホース８，８´は止め輪２９，２９´で第１のカラー２８ａ又は第２のカラー２８ｂに結合される。図６には、第１のカラー２８ａ及び第２のカラー２８ｂが示されているが、実際にはいずれか一方のみにホース８又は８´が連結される。この実施形態の吸引装置によれば、吸引パイプ５に内径の異なる２種類のホース８，８´を接続することが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な実施形態に変更可能である。

例えば、上記実施形態では、吸引パイプの外側に上下方向に移動可能に吸引ノズルを嵌めているが、吸引ノズルを省略し、吸引パイプの上面から浮上油を吸引することもできる。

上記実施形態では、フロート本体の数が２個の例を説明したが、フロート本体の数を３個以上にすることもできる。確かに、吸引パイプの周囲に３個のフロート本体を配置した場合は、２個のフロート本体を配置した場合に比べて、吸引パイプを安定して支持することができる。しかし、３個のフロート本体を配置しても、吸引パイプの傾きは発生する。また、工作機械のクーラントタンクに吸引装置を入れる場合、開口部が小さいことが多く、スペースを取らない２個のフロート本体のニーズが高い。

上記実施形態では、エアー駆動式の吸引ポンプを用いているが、電気駆動式の吸引ポンプを用いることもできる。

上記実施形態では、ホースを吸引ポンプにストレーナを介して接続しているが、ホースを吸引ポンプに直接接続することもできる。

上記実施形態では、比重差によって油とクーラント液を分離する分離槽を用いているが、油のかきあげ分離をするベルト式オイルスキマーを用いることもできる。

上記実施形態では、吸引装置でクーラント液に浮上する浮上油を吸引する例を説明したが、海水に浮上する重油、プールに浮上するごみ、排液に浮上するスラッジ等の異物を吸引することもできる。

上記実施形態では、吸引装置を工作機械のクーラントタンクに設置する例を説明したが、洗浄機又はメッキ装置のタンク、下水処理場又は食品工場のグリーストラップ、プール、海等に設置することもできる。

１…吸引装置
２…分離槽
３…容器
４…クーラントタンク
５…吸引パイプ
５ａ…垂直部
５ｂ…水平部
６…フロート
６ａ…フロート本体
６ｂ…連結具
８…ホース
１０…ストレーナ
１１…吸引ポンプ
１２…投入装置
１３…連通管
１４…堰
１５…戻し管
１９…吸引ノズル
２１…回収液貯留部
２２…水分回収部
２３…油分回収部
２４…連結具のアーム
２５…連結具の中央部
２６ａ，２６ｂ…ワッシャ
２７…垂直部の中心線
２８…カラー（ホース連結部）
２８ａ…第１のカラー
２８ｂ…第２のカラー
２９…止め輪
３０…水平部の中心線
３１…ストッパ
３２…ストッパ
３３…錘

Claims (6)

1. 液体に浮上する異物を吸引する吸引装置であって、
   Ｌ字形に曲げられた吸引パイプと、
   前記吸引パイプを液体中に浮かせることができるように、前記吸引パイプのＬ字形を構成する垂直部を支持するフロートと、
   前記吸引パイプのＬ字形を構成する水平部に前記水平部の中心線の回りを回転可能に配置され、吸引ポンプに接続されるホースに連結されるホース連結部と、
   を備え、
   前記ホース連結部は、前記吸引パイプの前記水平部の外側に回転可能に嵌められる筒形のカラーであり、
   前記カラーの外側にホースが差し込まれる吸引装置。
2. 前記フロートは、前記吸引パイプが前記フロートに対して前記吸引パイプの前記垂直部の中心線の回りを回転できるように、前記吸引パイプの前記垂直部を支持することを特徴とする請求項１に記載の吸引装置。
3. 前記吸引パイプの前記水平部には、前記カラーが前記吸引パイプの前記垂直部に向かって前記水平部の軸方向に移動するのを制限する環状のストッパが結合されることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸引装置。
4. 前記カラーは、樹脂製又は金属製であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の吸引装置。
5. 前記カラーは、互いに外径が異なる第１及び第２のカラーを備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の吸引装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の吸引装置と、
   前記吸引パイプに連結されるホースと、
   前記ホースに接続される吸引ポンプと、
   前記吸引装置が吸引した異物を比重差によって液体と異物とに分離する分離槽と、を備える異物回収装置。

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