JP6612401B1 - フィルタ式スラッジ回収装置 - Google Patents

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【課題】フィルタ内に捕捉回収されたスラッジの脱液効果を向上させることができるフィルタ式スラッジ回収装置を提供する。【解決手段】タンク20内のスラッジ液をフィルタハウジング1内に流入させ、スラッジ液をフィルタハウジング1内のフィルタ14で濾過し、濾過したスラッジ液をタンク20に戻すフィルタ式スラッジ回収装置において、フィルタ14は、濾過後のスラッジ液が通過可能な金属フィルタを有する略筒状のフィルタ本体14aと、内径部に濾過後のスラッジ液が通過可能な金属フィルタ17cを有し、外径部はスラッジ液が通過不可能な底板フィルタ17と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、加工液や工作機械のクーラント液に混在するスラッジを液中から回収分離するフィルタ式スラッジ回収装置に関する。
工作機械のクーラント液タンク内には、被加工材の切削粉や研磨粉からなるスラッジが浮遊沈殿するので、これらのスラッジを液中から回収するために、掻き出しコンベアをタンク内に設け外部に排出すると同時に、タンク廻りのクーラント液循環配管途中にフィルタやサイクロンからなるインライン濾過機を設け、スラッジ回収分離を行っている。
しかしながら、これらの対策をしてもスラッジの回収分離が十分ではなく、タンク内にスラッジが徐々に沈降堆積していき、結果的に被加工材の加工品質に悪影響を与えることになるため、従来、定期的にクーラントタンク内の液をダンプアウトし新液に交換することが行われていた。
当然、旧液の産廃処理費用、新液費用がコストにかかる。このため、近年、タンク内スラッジの回収除去がユーザー自身により簡単に行えて、すぐには目詰まりしにくく安定した濾過ができ、捕捉したスラッジを適度に脱水した状態で取り出せるフィルタ式スラッジ回収装置の利便性、有用性が認識されはじめた。そして、その装置技術が例えば、特許文献1,2に示されている。
特許文献1には、ダイヤフラムポンプによりタンク内から吸引されたスラッジ混じりの液(スラッジ液)を、フィルタハウジングの上部で旋回させ、予備分離可能な円筒バッグフィルタを内装した分離機で分離し、さらにポンプの脈動効果によりスラッジが濾布に付着・堆積で目詰まりを生じることを防止したスラッジ回収装置が開示されている。
特許文献2には、電動式気液移送ポンプを用いタンク内から吸引したスラッジ液から、濾過フィルタユニット内のバッグフィルタでスラッジを捕捉し、溜まったスラッジを当該フィルタから取り出す前に、吸引ノズルを空中に出してポンプを空運転させ、吸い込んだエアーによりスラッジの脱液を行い、軽量化したスラッジ固形分として取り出す濾過装置が開示されている。
特開2015−142953 特開2014−87745
しかし、特許文献1,2の発明においては、消耗品であるバッグフィルタを用いているので、使用回数に限度があり、使用コストや環境面からも、バッグフィルタではない完全リサイクル型フィルタを用いたスラッジ回収装置が求められている。
また、一般にクーラント液には、油性・水溶性とあり、油性クーラント液の場合、粘性等の問題でバッグフィルタではすぐに目詰まりし濾過が困難であることから、特許文献1,2とも同様に難しく、油性クーラント液のスラッジも分離濾過ができるスラッジ回収装置が求められている。
さらに、特許文献2の発明では、バッグフィルタ内に捕捉回収されたスラッジを吸引ノズルから吸引したエアーで脱液するとしているが、円筒バッグフィルタの中にほぼ一様に堆積し、水分を含んだスラッジ層が厚くなればなるほど、通気抵抗は増える。つまり捕捉したスラッジ量が増えれば、スラッジ層上部からの吸引エアーがスラッジ層内部まで十分に通らないため、脱液が期待したほどは行われない。また、フィルタに吸引されたスラッジ混合液に液分が多い場合、濾過後のスラッジ層の上に液が溜まって残った状態となる。脱液工程での吸引エアー力では、前述の溜まった液が十分排出ができないで液が残ったままの状態が維持される。この結果、バッグフィルタ取り出し運搬時、周辺に液が落ち、作業環境の悪化を招くことになることが懸念される。
そこで、本発明の第1の目的は、フィルタ内に捕捉回収されたスラッジの脱液効果を向上させることができるフィルタ式スラッジ回収装置を提供することにある。
ところで、一般に、フィルタ内に捕捉されたスラッジが溜まり、満杯になれば吸引ポンプの停止を手動で行うが、操作員が付ききりで操作を行うのではなく、いわゆるセミオート式、すなわち満杯時自動停止機能を持ったスラッジ回収装置が求められている。
特許文献2の発明では、フィルタ内の堆積スラッジが所定量に達するとセンサで検知し、脱液工程に移るとの表記があるものの、具体的な実現可能なセンサ検知方法は明記されていない。フィルタ内に流入するスラッジ液は非定常流れであり、フィルタ内での液と堆積スラッジの境界面もまた流動的なため、フィルタ内での堆積スラッジの満杯自動検知を経済的かつ実用的な方法で確実に行うことが難しい。
このため、一般にはスラッジ満杯を、フィルタの外から操作員が判断するしかなく、場合によっては満杯に気づかなく手動停止が遅れ、ポンプの過負荷運転に伴うポンプ故障や、液のフィルタ内への過流入に伴うフィルタシール部からの外部への漏れ出しトラブルにつながっていた。
そこで、本発明の第2の目的は、回収スラッジ満杯時の自動停止機能を有し、また回収スラッジ取り出し運搬時、スラッジが多い場合でもスラッジ回収装置の吸引エアーを用いて十分に脱液できるスラッジ回収装置を提供することにある。
上記第1の目的を達成するために、本発明の第1の態様は、タンク内のスラッジ液をフィルタハウジング内に流入させ、前記スラッジ液を前記フィルタハウジング内のフィルタで濾過し、濾過した前記スラッジ液を前記タンクに戻すフィルタ式スラッジ回収装置において、前記フィルタは、濾過後の前記スラッジ液が通過可能な金属フィルタを有する略筒状のフィルタ本体と、内径部に濾過後の前記スラッジ液が通過可能な金属フィルタを有し、外径部は前記スラッジ液が通過不可能な底板フィルタと、を備え、前記フィルタハウジングがポンプの吸い込み側と接続されており、混合液流入管から前記フィルタの前記底板フィルタに向かって前記スラッジ液を垂直下向きに噴出供給して、前記フィルタ内に内径部に窪みのあるスラッジ堆積層を形成し、前記フィルタハウジングの上蓋を外した状態で前記ポンプを空運転し、スラッジ堆積層を脱水するフィルタ式スラッジ回収装置である。
上記第2の目的を達成するために、本発明の第2の態様は、開閉可能な上蓋を有するフィルタハウジングと、前記フィルタハウジング内に配置されるフィルタと、タンク内から吸い込んだスラッジ液を前記フィルタハウジングに流入させ、前記フィルタハウジング内の前記フィルタで濾過した前記スラッジ液を前記タンクに循環させるポンプと、前記上蓋に取り付けられ、前記フィルタハウジング内の前記スラッジ液の液面に追従するフロートを有するポンプオンオフ装置と、を備え、前記フィルタハウジング内の前記スラッジ液の液面が上昇し、前記ポンプオンオフ装置が前記ポンプの運転を停止させた状態で、前記フィルタハウジングの前記上蓋を開いて前記ポンプの運転を再開させ、スラッジの脱液を行うフィルタ式スラッジ回収装置である。
本発明の第1の態様によれば、フィルタハウジング内に流入するスラッジ液は、フィルタの底板フィルタの内径部の金属フィルタに衝突し、濾過される。その際、液分は通過流出していくが、フィルタを通過できないスラッジは次から次へと来るスラッジ液により底板フィルタにとどまることができないで、筒状のフィルタ本体へと押しやられ、堆積していくと同時に液分が、フィルタ本体の金属フィルタを通過して流出する。この濾過現象が安定して繰り返される結果、スラッジ液の良好な分離が行われると同時に、ちょうど底板フィルタの内径部に相当する部分がそっくり孔状の窪みとなったいわばドーナッツ状の堆積スラッジが形成される。径方向中心部に窪みのあるスラッジが形成されるため、吸引エアーによるスラッジ脱液を行うにおいて、形成スラッジの層厚が大きい場合でも、既述の窪み部分からエアーがスラッジ堆積層内部まで浸透していくことができ、脱水効果が得られる。
本発明の第2の態様によれば、タンク内のスラッジ回収時にポンプの運転に伴い、フィルタ内では、濾過及び捕捉スラッジの堆積が進み、順次流入してくるスラッジ液により液面は上昇していく。同液面がフロートのレベルに達すると、フロートに働く浮力によりポンプオンオフ装置がポンプを自動停止させる。ポンプ停止後、フィルタハウジングの上蓋を開くと、フロートが自重で下降し、ポンプオンオフ装置がポンプの吸引運転を再開させる。これにより、オープンになったフィルタハウジング上面より大気のエアーが吸引され、スラッジの脱液が効果的に行われる。
本発明の第1の実施形態のフィルタ式スラッジ回収装置の概略構成図である。 上記スラッジ回収装置のフィルタの分解斜視図である。 上記スラッジ回収装置のフィルタの断面図である。
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態のフィルタ式スラッジ回収装置を説明する。図1は、本実施形態のフィルタ式スラッジ回収装置の概要構成図を示す。本実施形態のフィルタ式スラッジ回収装置は、加工液や工作機械クーラント液のタンク20内に混在するスラッジを回収分離する。タンク20は、例えば図外の工作機械等から流入した切削粉、研磨粉、砥粒などのスラッジが混在した加工液あるいはクーラント液の循環タンクであり、操業生産品質維持のためには、当該タンク20内のスラッジ除去が求められる。
図1に示す本実施形態のスラッジ回収装置は、主としてフィルタハウジング1に内装されたフィルタ14と、ポンプとしてのダイアフラムポンプ13と、これらを接続する可撓性配管31とを、台車11に設置して一体ユニット化されている。
円筒状のフィルタハウジング1は、外フランジ3により台車11に固定保持されており、上端部にはOリング等パッキン付きの脱着式の上蓋2を、パッチン錠6を介して装着している。
フィルタハウジング1内には、完全リサイクル使用可能なフィルタ14がぶら下がった状態で保持されている。フィルタハウジング1の混合液流入管5の出口とほぼ同じ高さの内筒面には、内フランジ4が接合されており、この内フランジ4にフィルタ14の上端の外フランジ15を預け載せることによって、前記フィルタ14をフィルタハウジング1の中で保持する。
フィルタハウジング1の上部には、上蓋2の下面に取り付けられた自動停止用の駆動エアー開閉用メカニカルバルブ8、レバー9、フロート10の必要動作スペースを含めた取り付け空間が確保されている。
フィルタハウジング1の底部には、スムースな液流を形成するよう鉛直真下方向に開いた濾過液排出口7が設けられ、途中ホースなどの可撓性配管31を介し、ダイアフラムポンプ13の吸い込み側と接続されている。ポンプ13の吸引負圧はフィルタハウジング1内のフィルタ14のフィルタ本体14a及び底板フィルタ17の内径部のフィルタ面に作用している。
ダイアフラムポンプ13の吸引負圧により、タンク20内の吸引管18の吸込口18aから、液下層の沈殿スラッジ22aあるいは液中浮遊スラッジ22bと液21の混合液(スラッジ液)が吸引され、同混合液は途中ホースなどの可撓性配管を経由しフィルタハウジング1の上蓋2に貫通接合された混合液流入管5からフィルタ14へと噴出、流入する。混合液流入管5の出口端は、フィルタ14の上端まで伸びる。混合液流入管5からスラッジ液が、フィルタ14の内面に向かって垂直下向きに噴出供給される。混合液流入管5の出口からの噴出流は、フィルタ14の上部に配設された自働停止機器類に干渉しないようになっている。
フィルタ14は、その上端の外フランジ15が、フィルタハウジング1内のフランジ4にかぶさって載っており、フィルタハウジング1内でぶらさがった状態で保持されている。
図2に示すように、フィルタ14は、濾過後のスラッジ液が通過可能な金属フィルタを有する略筒状のフィルタ本体14aを備える。フィルタ本体14aの下端部には、内フランジ16を介して脱着式の円盤状の底板フィルタ17が取り付けられる。フィルタ本体14aの内フランジ16と底板フィルタ17は、互いに円周部の凹凸の爪の噛み合わせにより、凹凸嵌合が可能な構造となっている。なお、図2では、内フランジ16をわかり易く示すために、フィルタ本体14aの一部を破断している。
底板フィルタ17は、上段リング17aと、外周部に凹凸爪を持つ下段リング17bと、両者間のスペーサーリング17dと、を備える。フィルタ本体14aの下端の内フランジ16の内径円周部の凹凸爪16aと下段リング17bの凹凸爪17eの噛み合わせにより脱着が可能である。
底板フィルタ17の内径部には、フィルタ本体14aと同等の金属フィルタ17cが設けられる。底板フィルタ17の外径部は、スラッジ液が通過不可能である。
フィルタ14の底板フィルタ17の金属フィルタ17cとフィルタハウジング1の底部の濾過液排出口7との距離が近くなるように配設して、金属フィルタ17cから液がよりスムースに吸引通過し、フィルタハウジング1から流出するようにしている。
以上により、混合液流入管5から下向きに噴出供給されたスラッジ液は、フィルタ14の底板フィルタ17の内径部の金属フィルタ17cに衝突し、濾過される。その際、液分は通過流出していくが、金属フィルタ17cを通過できないスラッジは次から次へと来るスラッジ液により底板フィルタ17にとどまることができないで、フィルタ本体14aの内面へと押しやられ、堆積していくと同時にスラッジに含まれていた液分が、フィルタ本体14aの金属フィルタを通過流出していく。
図3に模式的に示すように、この濾過現象が安定して繰り返される結果、スラッジ液の良好な分離が行われると同時に、ちょうど底板フィルタ17の金属フィルタ17cに相当する部分がそっくり孔状の窪みとなったいわばドーナッツ状のスラッジ堆積層28が形成される。
ちなみに、円筒金属フィルタであっても底板フィルタ17が全面一様に金属フィルタの場合、あるいは全面目くら板の場合、濾過堆積後のスラッジは、径方向ほぼ一様高さのものとなり窪みは形成されない。
径方向中心部に窪みのあるスラッジ堆積層28が形成されるため、次に上部方向からの吸引エアーによるスラッジ脱水を行うにおいて、形成スラッジの層厚が大きい場合でも、既述の窪み部分からエアーがスラッジ堆積層内内部まで浸透していくことができ、脱水効果が得られる。
取り外し式の上蓋2を外した状態でポンプ13を空運転すれば、フィルタ14内の堆積スラッジ上面から大気のエアーが吸い込まれ、前述の窪み等からの通気により脱水が促進される。
以上のとおり、フィルタ14内ではスラッジ液の濾過が行われ、捕捉されたスラッジは堆積し、濾過液はフィルタハウジング1の底部の排出口7からダイアフラムポンプ13を経由し、途中ホース等を介し、タンク20内に戻し口19から流入する。
これらの一連の吸引、濾過が繰り返されることによりタンク20内のスラッジ22aあるいは22bの回収除去が行われる。22aもしくは22bのどちらを主に回収するかは、吸込口18aをタンク20内に保持する深さにより決まる。
次に、スラッジ満杯回収時の、装置自動停止機能の手段について記述する。本回収装置は油性クーラント液も対象のため、火気対策を考慮し電気駆動制御機器を一切使用しない空圧系機器のみによるスラッジ満杯検知、ポンプ自動停止、復帰に関する発明実施手段を提供する。
すなわち、フィルタハウジング1の上蓋2の下面に、フロート付きレバー9を備えたポンプオンオフ装置としての駆動エアー開閉用メカニカルバルブ8を設け、かつそのフロート10の下端がフィルタ14の上端より少し下がった状態となるよう配設している。
そして、上蓋2を貫通している混合液流入管5および同じく上蓋2を貫通して取り付けられたメカニカルバルブ8のイン・アウトのエアーチューブソケットに、前述のフロート付きレバー9がスイング動作時に干渉しないように、各部位を配設している。
タンク20内の液中浮遊スラッジ22bあるいは液下層沈殿スラッジ22aの回収時、ポンプ13の吸引運転に伴い、フィルタハウジング1内では混合液流入管5よりスラッジ液が噴出流入され、フィルタ14では、濾過及び捕捉スラッジの堆積が進み、スラッジ堆積層の上に順次流入してくるスラッジ液により液面は上昇していく。
スラッジ堆積層がフィルタ14の略満杯レベルに達するに伴って、液相面がフロート10のレベルに達すると、フロート10に働く浮力によりレバー9は上昇スイングし、その結果メカニカルバルブ8内のエアー回路は閉となり、ポンプ13は自動停止する。
停止後、スラッジの性状にもよるがフィルタ14内の上部に溜まったスラッジ液は重力により、液分は一部がフィルタを濾過通過するので若干液面は下がるが、このままではフィルタ14の上部にスラッジ液が溜まった状態である。
ポンプ13の自動停止後、フィルタハウジング1から上蓋2を外して、台車11上の上蓋置き台12に載せると、上蓋2に取り付けられるフロート付きレバー9は自重により下降スイングし、その結果メカニカルバルブ8のエアー開となり、ポンプ13は吸引運転を再開し、オープンになったフィルタ14の上面より大気のエアーが吸引されスラッジの脱液が行われる。脱液後のスラッジは、そのままフィルタ14ごと取り出し、周囲への飛散も無く決められたスラッジ回収箱に排出される。
以上により、回収スラッジがフィルタ14内で満杯時、自動停止を行うスラッジ回収装置が提供される。
さらに、本実施形態のスラッジ回収装置は、タンク20内の液表層の浮上スラッジの回収が可能なように、互いに結ばれた複数個のフロート23の中央部に吸引ノズル24とそれに接合した吸引曲管25からなる吸引ユニット23〜25をタンク20の液面に配備すると共に、その吸引曲管25から途中ホースを介しフィルタハウジング1の上蓋2に設けた開閉コック26と連結している。
開閉コック26は、上蓋2を貫通して、鉛直方向に専用の混合液流入管27に接合している。フィルタハウジング1内の吸引負圧により、吸引ユニット23〜25から自動的に吸引された液表層スラッジ22cの混合液は、開閉コック26を経由後、フィルタ14内に流入し、記述の通り濾過される。
当該流入管27は既述の混合液流入管5と同様に、自動停止用のメカニカルバルブ8や関連機器と干渉の無きよう、また同じく自動停止用のフロート10に流入スラッジ液が直接当たらないよう、流入管27の下端も既述流入管5の下端同様に、フィルタ14の上端まで伸びている。
これらにより、フィルタ14内の吸引負圧により、自動的に吸引ノズル24から吸引回収された液表層の浮上スラッジ液は、途中ホース、開閉コック26を経由し流入管27からフィルタ14内に、流入し、濾過分離される。
タンク20内の液表層浮上スラッジの回収は、液中浮遊スラッジあるいは液下層沈殿スラッジ回収運転の際に、開閉コック26の開により同時に行える。
本実施形態のフィルタ式スラッジ回収装置によれば、以下の効果を奏する。
フィルタ14の底板フィルタ17をリングフィルタ構造にしたことから、スラッジ回収のための安定した濾過が得られると同時に、中央部に窪みのある捕捉堆積スラッジが形成され、窪みの効果により、吸引エアーを用いてスラッジ内部まで通気脱液されたスラッジの回収ができる。
また、フィルタ14の底板フィルタ17が取り外し式であるため、一般にみられるフィルタの底部の円周隅部周りにこびり付いたスラッジも、当該底板フィルタ17を取り外せば、簡単に除去清掃できるため利便性が高い。
フィルタハウジング1の上蓋2の下面にフロート付きレバー9を備えたメカニカルバルブ8を設け、スラッジ満杯時フィルタ14内の液面上昇に伴い、ポンプ13の自動停止を可能にしている。これにより、より安全なスラッジ回収装置の運転が可能となると同時に作業員の負荷低減にもつながり、より実用性の高いスラッジ回収装置が提供できる。
さらには、タンク20内の液中浮遊スラッジ22b、液下層沈殿スラッジ22aの回収だけでなく、同時に液表層の浮上スラッジ22cも回収できるため、よりスラッジ回収が完璧に行える。
なお、本発明は上記実施形態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他の実施形態に具現化可能である。
上記実施形態では、ダイヤフラムポンプ13は、エアー駆動式であるが、電動ポンプの場合も同様にレバーのスイング運動によりポンプのオンオフは可能であり、本発明はエアー駆動式のポンプに限定するものではない。
上記実施形態において、フィルタ14の替わりに、金属製網かごの中に入れた例えばポリエステル製のバグフィルタを用いることもできる。再使用、スラッジ脱水面で制約はあるものの、満杯時自動停止機能、タンク内の液表層の浮上スラッジの回収機能が実現可能である。
本発明により、部品加工、食品加工、製薬、印刷、その他幅広い業界の産業従事者に、より実現性の高いスラッジ回収装置を提供できる。
1…フィルタハウジング
2…上蓋
8…駆動エアー開閉用メカニカルバルブ(ポンプオンオフ装置)
13…ポンプ
14…フィルタ
14a…フィルタ本体
17…底板フィルタ
17c…金属フィルタ
20…タンク
18…吸引管
23…フロート
24…吸引ノズル
23〜25…浮上スラッジ吸引ユニット

Claims (3)

  1. タンク内のスラッジ液をフィルタハウジング内に流入させ、前記スラッジ液を前記フィルタハウジング内のフィルタで濾過し、濾過した前記スラッジ液を前記タンクに戻すフィルタ式スラッジ回収装置において、
    前記フィルタは、濾過後の前記スラッジ液が通過可能な金属フィルタを有する略筒状のフィルタ本体と、内径部に濾過後の前記スラッジ液が通過可能な金属フィルタを有し、外径部は前記スラッジ液が通過不可能な底板フィルタと、を備え、
    前記フィルタハウジングがポンプの吸い込み側と接続されており、
    混合液流入管から前記フィルタの前記底板フィルタに向かって前記スラッジ液を垂直下向きに噴出供給して、前記フィルタ内に内径部に窪みのあるスラッジ堆積層を形成し、
    前記フィルタハウジングの上蓋を外した状態で前記ポンプを空運転し、スラッジ堆積層を脱水するフィルタ式スラッジ回収装置。
  2. タンク内のスラッジ液をフィルタハウジング内に流入させ、前記スラッジ液を前記フィルタハウジング内のフィルタで濾過し、濾過した前記スラッジ液を前記タンクに戻すフィルタ式スラッジ回収装置において、
    前記フィルタは、濾過後の前記スラッジ液が通過可能な金属フィルタを有する略筒状のフィルタ本体と、内径部に濾過後の前記スラッジ液が通過可能な金属フィルタを有し、外径部は前記スラッジ液が通過不可能な底板フィルタと、を備え、
    前記底板フィルタは、前記フィルタ本体に脱着可能であり、
    前記底板フィルタは、上段リングと、外周部の凹凸爪を持つ下段リングと、両者間のスペーサーリングと、を備え、
    前記フィルタ本体の下端の内フランジの内径円周部の凹凸爪と前記下段リングの凹凸爪の噛み合わせにより脱着が可能であるフィルタ式スラッジ回収装置。
  3. 開閉可能な上蓋を有するフィルタハウジングと、
    前記フィルタハウジング内に配置されるフィルタと、
    タンク内から吸い込んだスラッジ液を前記フィルタハウジングに流入させ、前記フィルタハウジング内の前記フィルタで濾過した前記スラッジ液を前記タンクに循環させるポンプと、
    前記上蓋に取り付けられ、前記フィルタハウジング内の前記スラッジ液の液面に追従するフロートを有するポンプオンオフ装置と、を備え、
    前記フィルタハウジング内の前記スラッジ液の液面が上昇し、前記ポンプオンオフ装置が前記ポンプの運転を停止させた状態で、前記フィルタハウジングの前記上蓋を開いて前記ポンプの運転を再開させ、スラッジの脱液を行うフィルタ式スラッジ回収装置。
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