JP6514784B2 - 吸引ノズル及び液体回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体中に含まれる固体混入物を分離しながら該液体を吸引するための吸引ノズル、及び該吸引ノズルを備えた液体回収装置に関する。

使用済みの切削油や潤滑油などの固体混入物が含まれうる液体を回収する液体回収装置においては、通常、容器内に溜められた使用済みの液体内にストレーナとも呼ばれる吸引ノズルを沈め、この吸引ノズルを介して吸引ポンプにより液体を吸引して所定の別の容器内に搬送して回収するようにする（特許文献１）。回収された液体は、必要に応じて固体混入物の除去を行うなどしてから、再利用されることが多い。

このような液体回収装置における吸引ノズルは、ポンプに接続される接続口と、容器内に配置されたときに下面となる側に大きく開口した吸引口とを有する。例えば引用文献２には、車両の潤滑油を回収して循環させるための装置に使用される吸引ノズル（ストレーナ）が開示されており、この吸引ノズルには吸引口に網状の金属部材が簡易的なフィルタとして配置されていて比較的に大きな固体混入物を除去するようにしている。

このような吸引ノズルを備えた液体回収装置は、工場の切削加工現場における使用済みの切削油の回収にもよく利用されている。

特開平８−１９６８２６号公報 特開平１１−１２８６２１号公報

上述のような使用済みの切削油や潤滑油などの液体には金属粉などの固体混入物が含まれており、吸引ノズルに配置された網状の金属部材により大きな混入物は分離除去されるとしても、細かな固体混入物は含まれたままの状態で吸引ポンプによって吸引されることになる。そのため、吸引ポンプとしてダイアフラム式やピストン式などの可動部を有する機械式のポンプを利用すると、吸引した液体中に含まれる固体混入物によってポンプの可動部が傷つけられたり可動部の隙間に入り込んだりするなどして、ポンプの性能が低下し、場合によっては故障するおそれもある。

特に工場で使用された切削液には多量の金属粉が含まれているため、このような液体を吸引するための吸引ポンプには上述のような機械式のポンプを使用することが困難であるため、通常はエジェクター効果を利用した可動部を持たないポンプが利用されている。しかしながら、エジェクター式のポンプは大きな騒音を発する上に、多量の圧縮空気を消費し、エネルギー効率が悪いという欠点があった。

このような回収される液体中の固体混入物の問題を解消するために、吸引ノズルにより小さい混入物を除去できる微細なフィルタを配置することも考えられるが、あまりに細かなフィルタを配置すると、今度は吸引時の流体抵抗が大きくなり、結局出力の大きなポンプを使用することになりかねない。

そこで本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、流体抵抗をそれほど大きくすることなく液体中に含まれる固体混入物の除去性能を向上させることができる吸引ノズル、及びそのような吸引ノズルを備える液体回収装置を提供することを目的とする。

すなわち本発明は、
吸引ポンプに接続されて、液体中に含まれる固体混入物を分離しながら該液体を吸引するための吸引ノズルであって、
該吸引ポンプに流体接続される接続口と、
液体を吸引するための吸引口と、
当該吸引ノズルが吸引を行うための設置状態にあるときに略鉛直方向に延在するように設けられた鉛直流路と、
該鉛直流路の長手軸線に整合して該鉛直流路の下方に設けられ、該鉛直流路と連通するように上方に開口した混入物沈殿凹部と、
該混入物沈殿凹部よりも上方の位置において該鉛直流路から側方に延びる側方流路と、を備え、
該吸引口から吸引された液体が、該側方流路を通って該鉛直流路に導かれ、該鉛直流路内を上方に流れて該接続口にまで至るようにされた、吸引ノズルを提供する。

当該吸引ノズルにおいては、鉛直流路の下方において上方に開口した混入物沈殿凹部が設けられており、固体混入物を含む流体が該鉛直流路を上方に向かって流れる際に固体混入物を重力によって下方に沈めて混入物沈殿凹部に沈殿させるようにすることにより、吸引された液体から固体混入物を分離することが可能となる。これにより、当該吸引ノズルを介して吸引された液体中の固体混入物の含有量を低減させることができるようになるため、固体混入物を含有する液体を吸引するために、従来必要とされていた消費エネルギーが大きいエジェクター式のポンプではなく、消費エネルギーが小さいダイアフラム式などの機械式ポンプを使用することが可能となる。また、当該吸引ノズルによる固体混入物の分離構造は、同程度の分離機能を果たすフィルタを使用する場合に比べて、流体抵抗の増加を小さくすることができるため、効率よく吸引を行うことができ出力が小さなポンプを使用することも可能となる。

好ましくは、該鉛直流路の横断面が該接続口の横断面よりも大きいようにすることができる。

このような構成により、鉛直流路内での液体の流速が遅くなるため、より効率的に固体混入物を沈殿させることが可能となる。

好ましくは、該側方流路の横断面が該接続口の横断面よりも大きいようにすることができる。

このような構成により、鉛直流路に流入する液体の流速が遅くなるため、鉛直流路内での乱流の発生を抑制することが可能となる。

好ましくは、
該吸引口及び該接続口が形成された中空状のノズル本体と、
該鉛直流路及び該側方流路を有し、該鉛直流路が該接続口に流体接続された状態で該ノズル本体内に配置される流路部材と、
該ノズル本体内において、該吸引口と該流路部材の該側方流路との間に配置されたフィルタと、を備え、
該ノズル本体と該流路部材と該フィルタとが、互いに取り外し可能に取り付けられているようにすることができる。

側方流路の上流側にフィルタを設けることで、該フィルタによって比較的に大きな固体混入物を予め分離除去しておき、鉛直流路においては比較的に小さい固体混入物だけを分離するようになるので、混入物沈殿凹部が固定混入物によっていっぱいになるまでの期間を長くすることができ、メンテナンスの間隔を長くすることが可能となるとともに、複数の手段により固体混入物を分離除去するようにすることでより高い分離除去性能を有するようにすることが可能となる。また、ノズル本体と流路部材とフィルタとが取り外し可能となっていることにより、各部材の清掃や交換を容易に行うことが可能となる。

好ましくは、該ノズル本体の内周面と該流路部材の外周面との間に環状の空間が形成され、該フィルタが環状とされて該環状の空間内に配置されるようにすることができる。

さらに好ましくは、該フィルタが、該吸引口に面する下面と、該下面の周縁から上方に延びる側面とを有し、該側面と該ノズル本体の内周面との間に該吸引口に連通した環状隙間を有するようにすることができる。

このような構成により、吸引された液体が触れるフィルタの表面積が大きくなるため、液体がフィルタを通過する際の流体抵抗を小さくすることが可能となる。また、液体がフィルタ内に進入する場所が分散されることにより、固体混入物によるフィルタの目詰まりが生じにくくなり、フィルタを長期間使用することが可能となる。

好ましくは、
該流路部材の下面に取り外し可能に取付けられた板状部材をさらに備え、
該流路部材は該ノズル本体に取り外し可能に螺合され、
該板状部材は該フィルタを下方から支持して該フィルタを該ノズル本体内に保持するようにすることができる。

このような構成により、ノズル本体と流路部材とフィルタとを分解する作業が容易になる。

具体的には、該板状部材は、多数の円孔を有し、該吸引口を覆うように配置されており、該吸引口から吸引された液体が該円孔を通過してから該フィルタに至るようにすることができる。

この板状部材によって比較的大きな固体混入物がノズル本体内に吸引されることを防止することが可能となる。

好ましくは、該側方流路が該鉛直流路の周方向で相互に間隔をあけて複数設けられ、各側方流路が該鉛直流路に対して放射状に延びるようにすることができる。

また本発明は、
上記のいずれかの吸引ノズルと、
該吸引ノズルの該接続口と流体接続される吸引ポンプと、
を備える液体回収装置を提供する。

以下、本発明に係る液体回収装置の実施形態を添付図面に基づき説明する。

本発明の実施形態に係る液体回収装置の使用状態を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る吸引ノズルの側面断面図である。 図２の吸引ノズルの底面図である。 図１の液体回収装置における吸引装置の構成図である。なお、電気配線は省略されている。

本発明の一実施形態に係る液体回収装置１は、図１に示すように、回収する液体Ｆが溜められた容器Ｃ内に置かれる吸引ノズル１０と、吸引用チューブ２によって吸引ノズル１０と流体接続された吸引装置５０とからなる。吸引装置５０にはさらに吐出用チューブ４が接続されており、この吐出用チューブ４は回収後の液体を入れる回収タンクＴ内に延びるように配置されている。容器Ｃ内に溜められた使用済みの切削油などの液体Ｆを回収する際には、吸引ノズル１０を容器Ｃ内において少なくとも部分的に液体Ｆ内に浸かるように設置し、吸引ノズル１０を介して吸引装置５０により液体Ｆを吸引し、吸引した液体をさらに吐出用チューブ４を介して回収タンクＴ内に吐出する。後述するように、当該吸引ノズル１０は使用済みの切削油に含まれる金属粉などの固体混入物を分離除去する機能を有するため、液体中の固体混入物の含有量は吸引ノズル１０を通過することにより大幅に減少する。したがって、吸引装置５０内に吸引される液体中にはほとんど固体混入物が含まれなくなる。回収タンクＴ内に回収された液体は、既に固体混入物の含有量が少なくなっているが必要に応じてさらに不純物の除去を行うなどして、通常は再利用される。

吸引ノズル１０は、図２に示すように、中空状のノズル本体１２と、ノズル本体１２内に配置された流路部材１４及びろ過フィルタ１６とを有する。ノズル本体１２は、吸引装置５０に流体接続される接続口１７と、容器Ｃの底面Ｃａに接触する支持下面１８と、この支持下面１８に開口した吸引口２０とを有する。ノズル本体１２には雌ねじ部２２が形成されていて、流路部材１４は雄ねじ部２４をノズル本体１２の雌ねじ部２２に螺合することによりノズル本体１２に取り外し可能に取り付けられる。ノズル本体１２と流路部材１４とはシール部材２５により密封係合し、雄ねじ部２２と雌ねじ部２４との間の隙間を通って液体が漏れないようにしている。流路部材１４は、支持下面１８に対して垂直方向、すなわち当該吸引ノズル１０が容器Ｃ内に置かれて吸引を行うための設置状態にあるときの鉛直方向に延在するように形成された鉛直流路２６と、鉛直流路２６の下方に設けられた混入物沈殿凹部２８と、混入物沈殿凹部２８よりも上方の位置において鉛直流路２６から側方に延びる側方流路３０とを有する。混入物沈殿凹部２８は、鉛直流路２６の長手軸線Ｌに整合して鉛直流路２６の下方に設けられ、鉛直流路２６に向かって上方に開口するように形成されている。混入物沈殿凹部２８は、当該実施形態においては、鉛直流路２６と同一の直径を有する円形の凹部となっている。側方流路３０は、同一高さにおいて周方向で相互に間隔をあけて４つ設けられており、各側方流路３０は鉛直流路２６に対して放射状に形成されている。ノズル本体１２の内周面３２と流路部材１４の外周面３４との間には環状の空間が形成され、環状の形状を有するろ過フィルタ１６はこの環状の空間内に配置されている。ろ過フィルタ１６は、ノズル本体１２の吸引口２０に面する下面３５から上方に延びる外周面３６を有しており、ろ過フィルタ１６の外周面３６とノズル本体１２の内周面３２との間には吸引口２０に連通した環状隙間３８が形成された状態となる。

吸引ノズル１０は、さらに、吸引口２０を覆うように配置されたパンチングメタル４０と金属メッシュ４２とを有する。これらパンチングメタル４０と金属メッシュ４２とは、ネジ４４によって流路部材１４に取り外し可能に取り付けられている。パンチングメタル４０は、図３に示すように、多数の円孔４６が開けられた金属製の円板状部材であり、金属メッシュ４２はパンチングメタル４０と略同径のシート状に金属が編み込まれた部材である。パンチングメタル４０は、ろ過フィルタ１６及び金属メッシュ４２をノズル本体１２内に保持すると共に、固体混入物に対する一段目のフィルタとしての機能を果たす。またパンチングメタル４０の上に保持された金属メッシュ４２は固体混入物に対する二段目のフィルタとしての機能を果たす。

ノズル本体１２の支持下面１８には、４つの溝４８が形成されており、当該吸引ノズル１０が容器Ｃ内に設置されたときにこれら溝４８によって容器Ｃの底面Ｃａとの間に隙間が形成されるようになっている。

吸引装置５０は、図４に示すように、吸引ポンプ５２と、タイマー５４と、電源コネクタ５６と、電源スイッチ５８と、これらを収納する防水ケース６０と、を有する。なお図４においては、各機器間の電気配線は省略されているが、各機器は防水ケース６０内において配線により適宜電気的に接続されている。防水ケース６０には、さらに、吸引用チューブ２によって吸引ノズル１０の接続口１７と流体接続される吸引側プラグ６２と、吐出用チューブ４が接続される吐出側プラグ６４とが取り付けられている。吸引ポンプ５２は、これら吸引側プラグ６２と吐出側プラグ６４とに防水ケース６０内においてチューブ６６によって接続されている。タイマー５４は、吸引ポンプ５２の駆動開始時間と駆動停止時間を設定できるようになっており、これにより電源を入れてから所定の時間の間だけ吸引ポンプ５２を駆動させて液体の回収を行うようにすることができる。なお、本実施形態においては、吸引ポンプ５２としてダイアフラム式のポンプを使用している。

図１に示すように吸引ノズル１０を液体Ｆが溜まった容器Ｃ内に設置した状態で、吸引装置５０の電源をＯＮにして吸引ポンプ５２の駆動が開始されると、吸引ノズル１０を介して液体Ｆが吸引され始める。液体Ｆはノズル本体１２の支持下面１８に設けられた溝４８を通ってノズル本体１２内に吸引されて吸引口２０に至り、さらにパンチングメタル４０及び金属メッシュ４２を通過していく。この際にパンチングメタル４０により数ミリメートル以上の大きさの金属片など固体混入物が除去され、また金属メッシュ４２により数百マイクロメートル以上の大きさの固体混入物が除去される。吸引された液体Ｆは、次にろ過フィルタ１６を透過していく。この際に液体Ｆはろ過フィルタ１６の下面３５からだけではなく、ノズル本体１２の内周面３２との間に形成されている環状隙間３８を通って外周面３６から、及び流路部材１４の外周面３４との間に形成された隙間６８も通って内周面７０からも、ろ過フィルタ１６内に進入していく。このようにろ過フィルタ１６内に様々な部分から液体が進入するようにすることにより、ろ過フィルタ１６を透過する際の流体抵抗を小さくすると共に局所的なろ過フィルタ１６の目詰まりが生じにくくなるようにしている。また、ろ過フィルタ１６の外周面３６には周方向に延在する２つの円周溝７２が形成されていて、表面積をさらに増加させるようにしている。このろ過フィルタ１６によって、数十マイクロメートル以上の大きさの固体混入物がさらに除去される。

パンチングメタル４０、金属メッシュ４２、及びろ過フィルタ１６の各フィルタを透過した液体は、流路部材１４の４つの側方流路３０のそれぞれから鉛直流路２６に向かって流れる。鉛直流路２６内に流入した液体はここで流れの向きを上方に変える。側方流路３０及び鉛直流路２６の横断面は接続口１７の横断面に比べて大きくされており、側方流路３０及び鉛直流路２６内での液体の流速は比較的に遅くなる。液体が鉛直流路２６を流れる間に、液体中に含まれる固体混入物は重力により沈んでいき鉛直流路２６の下方に位置する混入物沈殿凹部２８に沈殿する。

このように、当該吸引ノズル１０においては、パンチングメタル４０、金属メッシュ４２、及びろ過フィルタ１６の各フィルタを通過させて比較的に大きな固体混入物を分離除去し、さらに鉛直流路２６において液体に含まれる比較的に細かな固体混入物を沈殿させて分離除去するようにしているので、鉛直流路２６を通過して接続口１７にまで到達して当該吸引ノズル１０を通過した液体中の固体混入物の含有量を極めて少なくすることが可能となる。また、ノズル本体１２と流路部材１４と各フィルタとが容易に分解可能な構成となっているため、流路部材１４の混入物沈殿凹部２８に溜まった固体混入物の除去やフィルタの洗浄及び交換を容易に行うことが可能となっている。なお、本実施形態における吸引ノズル１０においては、パンチングメタル４０、金属メッシュ４２、及びろ過フィルタ１６を使用しているが、これらのフィルタは必ずしも必要ではない。

当該吸引ノズル１０を使用することにより、上述のように、液体から固体混入物を除去することができるため、吸引装置５０における吸引ポンプ５２として、可動部が液体に触れる構造を有する機械式のものを使用することが可能となる。そのため、当該実施形態においては、吸引ポンプ５２としてダイアフラム式のものを採用している。このような機械式の吸引ポンプを使用することにより、従来使用されていたエジェクター式のポンプを使用する場合に比べて、吸引装置を非常に小型にすることができるとともに、消費エネルギーも従来の数分の一から数十分の一にまで小さくすることも可能となる。

当該液体回収装置１は、金属粉を含む切削油だけではなく、部品の洗浄に使用した洗浄剤や、機械装置において使用された潤滑油など、固体混入物が含まれる他の液体を回収するための装置として使用することももちろん可能である。

液体回収装置１；吸引用チューブ２；吐出用チューブ４；吸引ノズル１０；ノズル本体１２；流路部材１４；ろ過フィルタ１６；接続口１７；支持下面１８；吸引口２０；雌ねじ部２２；雄ねじ部２４；シール部材２５；鉛直流路２６；混入物沈殿凹部２８；側方流路３０；内周面３２；外周面３４；下面３５；外周面３６；環状隙間３８；パンチングメタル４０；金属メッシュ４２；ネジ４４；円孔４６；溝４８；吸引装置５０；吸引ポンプ５２；タイマー５４；電源コネクタ５６；電源スイッチ５８；防水ケース６０；吸引側プラグ６２；吐出側プラグ６４；チューブ６６；隙間６８；内周面７０；円周溝７２；
液体Ｆ；容器Ｃ；底面Ｃａ；回収タンクＴ；長手軸線Ｌ；

Claims (10)

1. 吸引ポンプに接続されて、液体中に含まれる固体混入物を分離しながら該液体を吸引するための吸引ノズルであって、
   該吸引ポンプに流体接続される接続口と、
   液体を吸引するための吸引口と、
   当該吸引ノズルが吸引を行うための設置状態にあるときに略鉛直方向に延在するように設けられた鉛直流路と、
   該鉛直流路の長手軸線に整合して該鉛直流路の下方に設けられ、該鉛直流路と連通するように上方に開口した混入物沈殿凹部と、
   該混入物沈殿凹部よりも上方の位置において該鉛直流路から側方に延びる側方流路と、を備え、
   該吸引口から吸引された液体が、該側方流路を通って該鉛直流路に導かれ、該鉛直流路内を上方に流れて該接続口にまで至るようにされた、吸引ノズル。
2. 該鉛直流路の横断面が該接続口の横断面よりも大きい、請求項１に記載の吸引ノズル。
3. 該側方流路の横断面が該接続口の横断面よりも大きい、請求項１又は２に記載の吸引ノズル。
4. 該吸引口及び該接続口が形成された中空状のノズル本体と、
   該鉛直流路及び該側方流路を有し、該鉛直流路が該接続口に流体接続された状態で該ノズル本体内に配置される流路部材と、
   該ノズル本体内において、該吸引口と該流路部材の該側方流路との間に配置されたフィルタと、を備え、
   該ノズル本体と該流路部材と該フィルタとが、互いに取り外し可能に取り付けられている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の吸引ノズル。
5. 該ノズル本体の内周面と該流路部材の外周面との間に環状の空間が形成され、該フィルタが環状とされて該環状の空間内に配置された、請求項４に記載の吸引ノズル。
6. 該フィルタが、該吸引口に面する下面と、該下面の周縁から上方に延びる側面とを有し、該側面と該ノズル本体の内周面との間に該吸引口に連通した環状隙間を有する、請求項５に記載の吸引ノズル。
7. 該流路部材の下面に取り外し可能に取付けられた板状部材をさらに備え、
   該流路部材は該ノズル本体に取り外し可能に螺合され、
   該板状部材は該フィルタを下方から支持して該フィルタを該ノズル本体内に保持するようにされた、請求項５又は６に記載の吸引ノズル。
8. 該板状部材は、多数の円孔を有し、該吸引口を覆うように配置されており、該吸引口から吸引された液体が該円孔を通過してから該フィルタに至るようにされた、請求項７に記載の吸引ノズル。
9. 該側方流路が該鉛直流路の周方向で相互に間隔をあけて複数設けられ、各側方流路が該鉛直流路に対して放射状に延びるようにされた、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の吸引ノズル。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の吸引ノズルと、
    該吸引ノズルの該接続口と流体接続される吸引ポンプと、
    を備える液体回収装置。

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