JP6934262B2 - 濾過装置 - Google Patents

Description

本発明は、機械で使用される液体を濾過して当該液体中の不純物を除去する濾過装置に関する。

マシニングセンタ、研磨機、金属加工機、バリ取り機、洗浄機等といった各種の機械で使用される油性または水性の液体（例えば、作動液、切削液、潤滑剤、冷却剤、洗浄剤等）に混入する不純物を多孔質のフィルタにより濾過して除去する濾過装置が公知である。

下記先行技術文献に開示されている濾過装置は、機械の稼働中に同機械内のタンクに蓄えている液体を汲み上げて濾過装置内のダーティタンクに導き、ダーティタンク内に展開したフィルタに通過させることで液体中の不純物を濾し取った後、その液体をフィルタの下流に設置したポンプにより圧送し機械のタンクに再供給するものである。

同一のフィルタを用い続けていると、濾し取った不純物によってフィルタの孔または目が徐々に詰まってゆく。フィルタの孔または目がある程度以上詰まった状態で、フィルタの下流のポンプが液体を吸引する結果、フィルタとポンプとの間の流路内の圧力が低下して、液体中に気泡が発生、混入する。さすれば、ポンプが吸引して吐出する液体の流量が低減し、必要量の液体を機械のタンクに供給できなくなる懸念が生じる。また、気泡を多く含む液体を機械に供給してしまうと、当該機械の作動不良を招くことにもなりかねない。

それ故、フィルタの孔または目が詰まる前に、適宜フィルタを交換する必要がある。下記先行技術文献に開示されている濾過装置では、ロールに巻き回しているフィルタを当該ロールから引き出してダーティタンク内に張り、かつそのフィルタを巻き取る態様の交換機構が配設されている。フィルタを交換する契機は、フィルタの下流かつ吸引ポンプの上流の箇所の圧力の低下を圧力センサを介して検出したときである。

"真空ろ過装置"、［ｏｎｌｉｎｅ］、コニテク株式会社、［令和１年１１月２９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://konitech.co.jp/production/79.html＞

従前の濾過装置にあって、必要十分な量の液体を恒常的かつ確実に機械のタンクに供給できるようにするためには、フィルタの交換を実施する条件となる液体の圧力の低下量を小さく設定しなければならない。その帰結として、フィルタの交換の頻度が増加し、フィルタの消費量が増えて不経済となる不利を招く。

さらに、孔または目の細かいフィルタを使用することが制限される。フィルタの孔または目が細かいと、フィルタの下流における液体の圧力の低下が顕著となり、液体中に気泡が混入しやすくなるからである。孔または目の粗いフィルタを使用する場合、微細な不純物を液体から除去できず、その微細な不純物が機械の正常な稼働や寿命に悪影響を及ぼす可能性がある。

本発明は、濾過装置のフィルタの下流の箇所の液体の圧力の低下を抑制して液体への気泡の混入を効果的に抑止することを所期の目的とする。

本発明では、機械で使用される液体を濾過して当該液体中の不純物を除去するためのフィルタと、前記フィルタで濾過した後の液体を吸引し吐出して前記機械に供給するべく圧送する吸引ポンプと、前記吸引ポンプが吐出した液体の少なくとも一部を前記フィルタの下流かつ吸引ポンプの上流の箇所に還流させる還流路と、前記還流路を開閉する制御弁とを具備する濾過装置を構成した。

加えて、前記吸引ポンプが吐出した液体を内部に一時的に貯留する貯留部を具備し、前記還流路が、前記液体を前記貯留部から前記フィルタの下流かつ前記吸引ポンプの上流の箇所へと導くものとすることが好ましい。

また、前記フィルタの下流かつ前記吸引ポンプの上流の箇所における液体の圧力を検出する圧力センサ（または、圧力スイッチ）を具備し、前記圧力センサが検出した液体の圧力に応じて前記制御弁を開閉するものとしてもよい。

前記フィルタを交換する交換機構を具備する濾過装置において、前記交換機構により前記フィルタを交換する際に前記制御弁を開弁するようにすれば、フィルタの下流の液体の圧力の低下に伴い交換しようとするフィルタが貼り付いてしまう問題を有効に回避できる。

本発明によれば、濾過装置のフィルタの下流の箇所の液体の圧力の低下を抑制して液体への気泡の混入を効果的に抑止することができる。

本発明の一実施形態の濾過装置の構造を模式的に示す図。 同実施形態の濾過装置においてフィルタの下流の液体の圧力が低下したときの動作を示す図。 同実施形態の濾過装置においてフィルタを交換するときの動作を示す図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態の濾過装置は、各種機械で使用される液体に混入した不純物を、機械の稼働を停止することなく除去して当該機械に再供給するためのものである。

図１ないし図３に、本実施形態の濾過装置の構造を模式的に示している。本濾過装置は、機械内のタンク０から液体を吸引して吐出する汲上ポンプ１と、汲上ポンプ１が圧送し流路９１を通じてタンク０から流出する液体を受け容れるダーティタンク２と、ダーティタンク２内に張られ液体を濾過する多孔質のフィルタ３と、フィルタ３の下流にあってフィルタ３を通過した液体を吸引して吐出する吸引ポンプ４と、ダーティタンク２（におけるフィルタ３の下方の空間２２）から吸引ポンプ４までの間の流路９２内における液体の圧力を検出する圧力センサ（または、圧力スイッチ）８と、吸引ポンプ４が圧送し流路９３を流通して機械のタンク０へと向かう液体を一時的に貯留する貯留部６と、貯留部６とタンク０とを繋ぐ供給路９４とは別に存在し貯留部６に貯留した液体の少なくとも一部をダーティタンク２におけるフィルタ３の下流の箇所に還流させる還流路９５と、還流路９５を開閉する制御弁７とを主たる構成要素とする。

フィルタ３は、ダーティタンク２の内部を上下に区画する。流路９１を経由してフィルタ３の上方の空間２１に流れ込む液体は、フィルタ３を通過して当該フィルタ３の下方の空間２２２２に落下する。その過程で、液体に混入している不純物がフィルタ３に濾し取られてフィルタ３上に残留する。

本濾過装置には、液体の濾過に用いるべきフィルタ３を適宜交換するための交換機構が付随している。補足すると、フィルタ３は長尺なフィルム状をなしており、予めロール３１に巻かれている。そして、そのロール３１から引き出されたフィルタ３の部分が、ダーティタンク２内に展開される。液体の濾過に用いるフィルタ３を交換する際には、フィルタ３の先端をダーティタンク２の外方に向けて引っ張り、またはフィルタ３を巻き取るようにして、フィルタ３を移送する。この操作により、ダーティタンク２の内部を仕切るフィルタ３の部分を変位させる、即ち液体の濾過に用いるフィルタ３の部分を変更することができる。

吸引ポンプ４は、その吸込ポートがダーティタンク２におけるフィルタ３の下方の空間２２に連通している流路９２に接続され、その吐出ポートが貯留部６及び機械のタンク０に向かって延伸する流路９３に接続されている。吸引ポンプ４は、ダーティタンク２におけるフィルタ３の下方の空間２２に所在する液体を吸込ポートから吸い込み、吐出ポートから吐出する。ひいては、ダーティタンク２におけるフィルタ３の上方の空間２１に所在する液体を、フィルタ３の下方の空間２２の側へ吸引する。圧力センサ８は、吸引ポンプ４の吸込ポートに向かう流路９２内の液体の圧力を検出する。

吸引ポンプ４から貯留部６までの間の流路９３上には、当該流路９３を開閉する開閉弁５を設置している。開閉弁５は、例えばソレノイドバルブである。開閉弁５は、吸引ポンプ４を駆動しながら液体をフィルタ３により濾過している間は開弁する。翻って、吸引ポンプ４を停止して液体の濾過に用いるフィルタ３を交換する際には閉弁する。

貯留部６は、フィルタ３により不純物を濾し取った後の液体を機械のタンク０に再供給する前に一旦貯留する部位である。液体が貯留部６内に一時滞留することにより、仮にその液体に気泡が混入したとしても、気泡が液体から放出され、機械のタンク０に供給するべき液体に混入している気泡の量を減少させることができる。貯留部６から機械のタンク０へと至る供給路９４の始端は、貯留部６の頂部に連接している。そして、この供給路９４の始端部から上方に伸長する通気路６１を付設している。通気路６１は、供給路９４の始端部の内部を外部に連通せしめる。通気口６１には、逆止弁６２を設置している。この逆止弁６２は、貯留部６に貯留した液体を還流路９５経由でダーティタンク２の下方の空間２２に還流させることで液体の貯留量が減少して貯留部６内の水位が低下するときに自動的に開弁し、外部の大気を通気路６１及び供給路９４の始端部を介して貯留部６内の空間に取り入れる。

貯留部６からダーティタンク２の下方の空間２２までの間の還流路９５上に設置した制御弁７は、例えばソレノイドバルブである。制御弁７を開弁すると、還流路９５が開通し、貯留部６に蓄えている液体の少なくとも一部が、機械のタンク０ではなくダーティタンク２の下方の空間２２に還流する。制御弁７を閉弁すると、還流路９５が閉鎖されて、貯留部６からダーティタンク０の下方の空間２２に向けた液体の還流が制止される。制御弁７の開度を拡縮操作すれば、還流路９５を通じた液体の還流量を制御することができる。貯留部６から機械のタンク０に積極的に液体を供給するためには、制御弁７を閉弁し、または制御弁７の開度を縮小して、タンク０に向かう供給路９４を流通する液体の流量を増大させる。

本濾過装置の制御を司る制御部（図示せず）は、圧力センサ８を介して検出した液体の圧力の多寡に応じて、開閉弁５及び制御弁７、並びにフィルタ３の交換機構を操作制御する。機械の稼働を継続しながら機械が使用する液体を濾過処理する平常時には、汲上ポンプ１及び吸引ポンプ４を駆動しつつ、開閉弁５を開弁し、制御弁７を閉弁する。このときの液体の流れを、図１上に実線の矢印で表している。液体の流れない流路については、鎖線で表している。貯留部６に貯留した濾過後の液体は、機械のタンク０に供給される一方、ダーティタンク２におけるフィルタ３の下方の空間２２に向かって還流しない。

濾過処理中に流路９２内の圧力に関する所定の条件が成立した場合、例えば、流路９２内の圧力の単位時間あたりの低下量が閾値を超え（急激にまたは大きく圧力が低下し）、及び／または、流路９２内の圧力が下限値を下回った場合には、それまで閉弁していた制御弁７を開弁して、貯留部６からダーティタンク２におけるフィルタ３の下方の空間２２に液体を還流させる。これにより、ダーティタンク２の下方の空間２２内及び流路９２内の圧力を増大させて、当該空間２２内及び流路９２内で気泡が発生することを防止する。なお、このときの液体の流れを、図２上に実線の矢印で表している。制御弁７の開度、換言すれば還流路９５を通じて還流する液体の流量は、流路９２内の圧力の単位時間あたりの低下量が大きいほど大きくし、及び／または、流路９２内の圧力とその下限値との差分が大きいほど大きくすることが好ましい。流路９２内の圧力が十分な大きさに回復したならば、制御弁７を閉弁する。

また、濾過処理中に流路９２内の圧力に関する所定の条件が成立した場合、例えば、流路９２内の圧力が下限値を下回った場合には、フィルタ３が目詰まりを起こしていると考えられ、濾過処理を中断してフィルタ３の交換を実施する。その際には、吸引ポンプ４を（必要であれば、汲上ポンプ１も）停止させるとともに、開弁していた開閉弁５を閉弁する。併せて、制御弁７を開弁し、貯留部６からダーティタンク２におけるフィルタ３の下方の空間２２に液体を還流させ、ダーティタンク２の下方の空間２２内及び流路９２内の圧力を増大させる。これは、フィルタ３がダーティタンク２の底に向かって引っ張られ、フィルタ３の引き出し操作が妨げられるのを避けるための処置である。なお、このときの液体の流れを、図３上に実線の矢印で表している。液体の流れない流路については、鎖線で表している。その上で、交換機構を制御して、これまで濾過に使用していたフィルタ３の部分をダーティタンク２の内部空間から引きずり出し、または巻き取る操作を実行し、未使用の新たなフィルタ３の部分をロール３１から繰り出してダーティタンク２の内部空間に配置する。フィルタ３をロール３１から引き出す量、換言すればフィルタ３の交換量は、流路９２内の圧力とその下限値との差分が大きいほど大きくすることが好ましい。フィルタ３の交換が完了したならば、濾過処理を再開するべく、開閉弁５を開弁して吸引ポンプ４（及び、汲上ポンプ１）を起動し、制御弁７を閉弁する。

本実施形態では、機械で使用される液体を濾過して当該液体中の不純物を除去するためのフィルタ３と、前記フィルタ３で濾過した後の液体を吸引し吐出して前記機械に供給するべく圧送する吸引ポンプ４と、前記吸引ポンプ４が吐出した液体の少なくとも一部を前記フィルタ３の下流かつ吸引ポンプ４の上流の箇所２２に還流させる還流路９５と、前記還流路９５を開閉する制御弁７とを具備する濾過装置を構成した。

本実施形態によれば、機械で使用される液体を循環させながら濾過する処理におけるフィルタ３の下流の箇所２２、９２の液体の圧力の低下を抑え、フィルタ３の下流で液体中に気泡が発生、混入することを効果的に抑止することができる。

フィルタ３の孔または目に不純物が堆積した後も、フィルタ３の下流の箇所２２、９２の圧力低下が起こりにくく、気泡が発生しにくくなることから、フィルタ３の交換の頻度を減少させてフィルタ３の消費量を削減することが可能になる。

さらには、孔または目の細かいフィルタ３を使用することが許容され、微細な不純物を液体から除去することも容易となる。

加えて、前記吸引ポンプ４が吐出した液体を内部に一時的に貯留する貯留部６を具備し、前記還流路９５が、前記液体を前記貯留部６から前記フィルタ３の下流かつ前記吸引ポンプ４の上流の箇所２２へと導くものとしているため、仮に液体中に気泡が混入したとしても、その気泡を液中から放出させることができる。これにより、機械のタンク０に再供給する液体に含まれる気泡の量をより一層低減できる。

本濾過装置は、前記フィルタ３の下流かつ前記吸引ポンプ４の上流の箇所９２における液体の圧力を検出する圧力センサ８を具備しており、前記圧力センサ８が検出した液体の圧力に応じて前記制御弁７を開閉する。

また、本濾過装置は、前記フィルタ３を交換する交換機構を具備しており、前記交換機構により前記フィルタ３を交換する際、前記制御弁７を開弁して、フィルタ３の下方の液体の圧力を増大させ、フィルタ３がダーティタンク２の底に向かって引っ張られることを回避する。還流路９５及び制御弁７を有しない従前の濾過装置では、フィルタ３を交換するべく吸引ポンプ４を停止させた後、フィルタ３の下方の液体の圧力が回復するまで一分ないし数分程度待ってから、フィルタ３を移送する必要があった。本濾過装置では、そのような待ち時間は必要でなく、吸引ポンプ４を停止させた後速やかにフィルタ３を移送する操作を開始することができる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、交換機構の具体的態様は、上記実施形態のようなものには限定されない。

その他、各部の具体的な構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

０…機械のタンク
２２…フィルタの下流かつ吸引ポンプの上流の箇所（ダーティタンクにおけるフィルタの下方の空間）
３…フィルタ
４…吸引ポンプ
６…貯留部
７…制御弁
８…圧力センサ
９２…フィルタの下流かつ吸引ポンプの上流の箇所（ダーティタンクと吸引ポンプとの間の流路）
９５…還流路

Claims (3)

1. 機械で使用される液体を濾過して当該液体中の不純物を除去するためのフィルタと、
   前記フィルタで濾過した後の液体を吸引し吐出して前記機械に供給するべく圧送する吸引ポンプと、
   前記吸引ポンプが吐出した液体の少なくとも一部を前記フィルタの下流かつ吸引ポンプの上流の箇所に還流させる還流路と、
   前記還流路を開閉する制御弁と、
   前記吸引ポンプが吐出した液体を内部に一時的に貯留する貯留部とを具備し、
   前記還流路が、前記液体を前記貯留部から前記フィルタの下流かつ前記吸引ポンプの上流の箇所へと導く濾過装置。
2. 機械で使用される液体を濾過して当該液体中の不純物を除去するためのフィルタと、
   前記フィルタで濾過した後の液体を吸引し吐出して前記機械に供給するべく圧送する吸引ポンプと、
   前記吸引ポンプが吐出した液体の少なくとも一部を前記フィルタの下流かつ吸引ポンプの上流の箇所に還流させる還流路と、
   前記還流路を開閉する制御弁と、
   前記フィルタの下流かつ前記吸引ポンプの上流の箇所における液体の圧力を検出する圧力センサとを具備し、
   前記圧力センサが検出した液体の圧力に応じて前記制御弁を開閉する濾過装置。
3. 機械で使用される液体を濾過して当該液体中の不純物を除去するためのフィルタと、
   前記フィルタで濾過した後の液体を吸引し吐出して前記機械に供給するべく圧送する吸引ポンプと、
   前記吸引ポンプが吐出した液体の少なくとも一部を前記フィルタの下流かつ吸引ポンプの上流の箇所に還流させる還流路と、
   前記還流路を開閉する制御弁と、
   前記フィルタを交換する交換機構とを具備し、
   前記交換機構により前記フィルタを交換する際に前記制御弁を開弁する濾過装置。

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