JP7315490B2 - 消泡装置 - Google Patents

Description

本発明は、消泡装置に関するものである。

例えば、金属加工等においては、潤滑剤や冷却材として機能する加工液を連続的に加工位置に対して供給しながら加工を行う。このような加工液は、例えば濾過装置によってスラッジを分離された後に、再度加工位置に供給される。つまり、加工液は、例えば特許文献１に開示されているように、濾過装置を介して循環されている。このような加工液を循環する加工液循環システムは、フィルタの他に、加工液を圧送する供給ポンプや、加工液を貯留する加工液タンク等を備えている。

特開平９－２９６３６号公報

ところが、上述のように循環される加工液は、供給ポンプの圧力が高い場合、フィルタの通過した場合、循環流路が狭隘化している場合、加工液タンクの液面の上方位置から加工液タンクに返流される場合等、様々な状況において発泡する。このように発生した泡は、加工液タンクに貯留された加工液の液面上に堆積する。このような泡の堆積量が経時的に増加すると、加工液タンクから泡が溢れる可能性がある。このため、従来においては、加工液タンクに貯留する加工液の量を泡の堆積を想定して予め少なくしておく等の対策をする必要があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、液体を貯留するタンクにて泡の堆積を抑制可能とすることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、消泡装置であって、基台ユニットと、上記基台ユニットに支持されたモータと、上記モータに接続されると共に先端を下方に向けた状態で上記基台ユニットの下方に延出されたブラシとを備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記ブラシが、上記モータ側を根本部とされた軸部と、上記軸部から上記軸部の径方向に沿って突出された複数の毛材とを備えるという構成を採用する。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記軸部の先端部側領域に配置された上記毛材の長さ寸法と、上記軸部の根本部側領域に配置された上記毛材の長さ寸法とよりも、上記先端部側領域と上記根本部側領域との間に位置する中央領域に配置された上記毛材の長さ寸法が短いという構成を採用する。

第４の発明は、上記第２または第３の発明において、上記複数の毛材が、上記軸部を中心とする螺旋状に配列されているという構成を採用する。

第５の発明は、上記第４の発明において、上記複数の毛材が、上記ブラシが回転されることで泡を下方に向けて移動可能な方向に巻かれた螺旋状に配列されているという構成を採用する。

第６の発明は、上記第１～第５いずれかの発明において、上記基台ユニットが、上記モータが固定された上側基台と、上記上側基台の下方に配置された下側基台と、上記上側基台と上記下側基台とに接続されると共に上記上側基台と上記下側基台との離間距離を調節する離間距離調節部とを備えるという構成を採用する。

第７の発明は、上記第１～第６いずれかの発明において、上記モータの回転数を変更可能とするモータ制御部を備えるという構成を採用する。

本発明によれば、ブラシを泡の堆積層に入れ、この状態でモータによってブラシを回転させることによって、泡を剪断して消失あるいは微細化することができる。このため、本発明によれば、液体を貯留するタンクにて泡の堆積を抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態における消泡装置の概略構成を模式的に示す側面図である。 本発明の一実施形態における消泡装置が備えるブラシの拡大図である。 本発明の一実施形態における消泡装置を加工液タンクに設置した状態を示す模式図であり、（ａ）が動作前の様子を示し、（ｂ）が動作中の様子を示している。

以下、図面を参照して、本発明に係る消泡装置の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の消泡装置１の概略構成を模式的に示す側面図である。本実施形態の消泡装置１は、加工液タンクＴ（図３参照）に貯留された加工液の液面上に堆積した泡の増加を抑制するものであり、図１に示すように、基台ユニット２と、モータ３と、カップリング４と、ブラシ５と、収容ケース６と、モータコントローラ７（モータ制御部）とを備えている。

基台ユニット２は、モータ３、カップリング４、ブラシ５、収容ケース６及びモータコントローラ７を直接的あるいは間接的に支持しており、上側パネル２ａ（上側基台）と、下側パネル２ｂ（下側基台）と、昇降機構２ｃ（離間距離調節部）とを備えている。

上側パネル２ａは、モータ３を下方から直接的に支持する板状の支持台である。この上側パネル２ａは、中央部に上下に貫通する貫通孔２ａ１を備えている。この貫通孔２ａ１は、モータ３の後述するシャフト３ｂ及びカップリング４が配置されている。また、上側パネル２ａの四隅には、昇降機構２ｃの後述するスタッドボルト２ｃ１が挿通される挿通孔２ａ２が設けられている。これらの挿通孔２ａ２は、上側パネル２ａを上方方向に貫通して設けられている。

下側パネル２ｂは、上側パネル２ａの下方に配置されており、上側パネル２ａに対して上方方向に離間された状態で対向配置された板状の支持台である。この下側パネル２ｂは、例えば、加工液タンクＴ（図３参照）の蓋部に載置され、昇降機構２ｃを介して、上側パネル２ａ等を支持している。この下側パネル２ｂは、中央部に上下に貫通する貫通孔２ｂ１を備えている。この貫通孔２ｂ１は、上方から見て、上側パネル２ａの貫通孔２ａ１に重なるように配置されている。この貫通孔２ｂ１には、ブラシ５の後述する軸部５ａが上下方向に挿通されている。また、下側パネル２ｂの四隅には、昇降機構２ｃのスタッドボルト２ｃ１の先端部（下端部）が固定されている。つまり、下側パネル２ｂは、スタッドボルト２ｃ１の先端部に接続されている。

昇降機構２ｃは、スタッドボルト２ｃ１と、皿ナット２ｃ２と、蝶ナット２ｃ３とを備えている。なお、本実施形態において昇降機構２ｃは、４つのスタッドボルト２ｃ１を備えている。また、各々のスタッドボルト２ｃ１に対して１つずつ皿ナット２ｃ２及び蝶ナット２ｃ３が設けられている。つまり、本実施形態において昇降機構２ｃは、スタッドボルト２ｃ１と皿ナット２ｃ２と蝶ナット２ｃ３とからなるユニットを４つ備えている。

スタッドボルト２ｃ１は、上述のように下端が下側パネル２ｂに固定された状態で軸心が鉛直方向に沿うように下側パネル２ｂから上方に延伸されている。各々のスタッドボルト２ｃ１は、先端が上側パネル２ａの上方に位置するように上側パネル２ａの挿通孔２ａ２に挿通されている。皿ナット２ｃ２は、スタッドボルト２ｃ１に対して回転可能に螺合されており、図１に示すように、上側パネル２ａの下方に配置されている。蝶ナット２ｃ３は、スタッドボルト２ｃ１に対して回転可能に螺合されており、図１に示すように、上側パネル２ａの上方に配置されている。これらの皿ナット２ｃ２及び蝶ナット２ｃ３は、スタッドボルト２ｃ１に対して回転させることによって、スタッドボルト２ｃ１の軸心に沿った方向（すなわち上下方向）に移動される。このような皿ナット２ｃ２と蝶ナット２ｃ３によって上側パネル２ａを上下方向から挟み込むことによって、上側パネル２ａのスタッドボルト２ｃ１に対する位置が固定され、さらには上側パネル２ａと下側パネル２ｂとの上下方向の離間距離が固定される。

このような昇降機構２ｃは、皿ナット２ｃ２及び蝶ナット２ｃ３のスタッドボルト２ｃ１に対する位置を移動させることによって、上側パネル２ａと下側パネル２ｂとの離間距離を変更することが可能となっている。つまり、本実施形態において昇降機構２ｃは、上側パネル２ａと下側パネル２ｂとに接続されており、これらの上側パネル２ａと下側パネル２ｂとの離間距離を調節可能としている。

モータ３は、不図示のステータコアやロータリコアを有するモータ本体部３ａと、モータ本体部３ａによって生成された回転動力を外部に出力するためのシャフト３ｂとを備えている。このモータ３は、外部電源からの電力供給によって回転動力を生成して出力する。このようなモータ３は、モータ本体部３ａが上側パネル２ａの上面に載置された状態で、上側パネル２ａに固定されている。また、モータ３は、シャフト３ｂがモータ本体部３ａから下方に向けて突出される姿勢にて、上側パネル２ａに固定されている。

カップリング４は、シャフト３ｂの先端（下端）に固定されており、シャフト３ｂとブラシ５とを接続している。このカップリング４は、モータ本体部３ａに対して上下方向に一定の隙間を空けて配置されている。このため、シャフト３ｂが回転される場合にカップリング４がモータ本体部３ａに対して摺動して回転抵抗が増加することを防止することができる。

ブラシ５は、図１に示すように、モータ３に接続されると共に先端を下方に向けた状態で基台ユニット２の下方まで延出されている。図２は、ブラシ５の拡大図である。この図に示すように、ブラシ５は、軸部５ａと、複数の毛材５ｂとを備えている。

軸部５ａは、軸心が鉛直方向に沿うように配置された棒状部材である。この軸部５ａは、最上部の根本部がカップリング４を介してモータ３のシャフト３ｂと接続されている。つまり、軸部５ａは、先端部が下方に向けられた状態で根本部がカップリング４に固定されている。毛材５ｂは、軸部５ａから軸部５ａの径方向（水平方向）に沿って突出されている。これらの毛材５ｂは、金属等で形成された可撓性を有する直線状の線材からなる。また、毛材５ｂは、図１に示すように、軸部５ａの先端部から下側パネル２ｂに到達しない一定の高さ位置の範囲に亘って設けられている。このようなブラシ５は、モータ３のシャフト３ｂが回転されることによって、軸部５ａを中心として毛材５ｂが軸部５ａの周方向に移動される。

また、図２に示すように、軸部５ａの毛材５ｂが設けられた範囲にて最も上方の領域を根本部側領域Ｒ１とし、最も下方の領域を先端部側領域Ｒ２とし、根本部側領域Ｒ１と先端部側領域Ｒ２とに上下方向に挟まれた領域を中央領域Ｒ３とする。この場合に、先端部側領域Ｒ２に配置された毛材５ｂの長さ寸法と、根本部側領域Ｒ１に配置された毛材５ｂの長さ寸法とよりも、中央領域Ｒ３に配置された毛材５ｂの長さ寸法が短くされている。つまり、本実施形態においては、軸部５ａの軸心方向にて、上部と下部の領域に配置された毛材５ｂよりも、中央部の領域に配置された毛材５ｂの長さ寸法が短くされている。

さらに、図２の仮想線で示すように、複数の毛材５ｂは、軸部５ａを中心として螺旋状に配列されている。本実施形態においては、図２の矢印に示すように、平面視にてブラシ５が軸部５ａを中心として右回りに回転される。また、複数の毛材５ｂは、ブラシ５が上記のように右回りに回転されることで、毛材５ｂに当たる泡を下方に向けて移動させるように配列されている。つまり、複数の毛材５ｂは、ブラシ５が回転されることで泡を下方に向けて移動可能な方向に巻かれた螺旋状に配列されている。より具体的には、本実施形態において複数の毛材５ｂは、平面視にて右回りに軸部５ａを中心とする周方向に進行するに連れて、軸部５ａの先端（下端）側に設けられるように配置されることで螺旋状とされている。

なお、図２においては、１本ずつの毛材５ｂが螺旋状に配列された様子を示している。しかしながら、このような構造に限定されるものではなく、毛材５ｂを螺旋状に配列するとは、例えば毛材５ｂの束を螺旋状に配列するような場合も含む。

図１に戻り、収容ケース６は、上側パネル２ａの上面に固定されており、モータ３を内部に収容している。この収容ケース６は、内部に収容されたモータ３を保護する。モータコントローラ７は、収容ケース６に固定されており、モータ３に対して電気的に接続されている。このモータコントローラ７は、例えばインバータやインバータを駆動する駆動回路を有しており、モータ３の回転数を変更可能としている。

図３は、本実施形態の消泡装置１を加工液タンクＴに設置した状態を示す模式図であり、（ａ）が動作前の様子を示し、（ｂ）が動作中の様子を示している。本実施形態の消泡装置１を用いて加工液タンクＴの内部を泡の堆積を抑える場合には、図３（ａ）に示すように、まず基台ユニット２の下側パネル２ｂを開口Ｔ１が設けられた加工液タンクＴの蓋に載置する。ここでは、ブラシ５が開口Ｔ１を介して加工液タンクＴの内部に挿入されるように本実施形態の消泡装置１を加工液タンクＴの蓋に載置する。

続いて、ブラシ５の高さ位置を調整する。ブラシ５を上昇させる場合には、基台ユニット２の蝶ナット２ｃ３を対となっている皿ナット２ｃ２から遠ざけるように回転させる。つまり、蝶ナット２ｃ３が上方に移動されるように、蝶ナット２ｃ３をスタッドボルト２ｃ１に対して回動させる。その後、皿ナット２ｃ２が上方に移動されるように皿ナット２ｃ２をスタッドボルト２ｃ１に対して回動させる。これによって、皿ナット２ｃ２によって下方から支えられた上側パネル２ａが上方に移動され、上側パネル２ａに支持されたモータ３及びブラシ５が上方に移動される。最後に、蝶ナット２ｃ３を皿ナット２ｃ２に近づけるように回転させて、蝶ナット２ｃ３及び皿ナット２ｃ２で上側パネル２ａを挟持することで上側パネル２ａを固定する。

また、ブラシ５を下降させる場合には、基台ユニット２の皿ナット２ｃ２が下方に移動されるように皿ナット２ｃ２をスタッドボルト２ｃ１に対して回動させる。これによって、皿ナット２ｃ２によって下方から支えられた上側パネル２ａが下方に移動され、上側パネル２ａに支持されたモータ３及びブラシ５が下方に移動される。最後に、蝶ナット２ｃ３を皿ナット２ｃ２に近づけるように回転させて、蝶ナット２ｃ３及び皿ナット２ｃ２で上側パネル２ａを挟持することで上側パネル２ａを固定する。

なお、図３（ａ）に示すように、本実施形態においては、ブラシ５の先端部が加工液Ｘに浸かるようにブラシ５の高さ位置を調節する。より詳細には、加工液Ｘの加工位置に対する供給が開始されると、図３（ｂ）に示すように加工液タンクＴの内部の加工液Ｘの液面が下がるため、下がった液面に対してブラシ５の先端位置が僅かに上に位置されるようにブラシ５の高さ位置を調節する。

加工位置に対して加工液Ｘの供給が開始されると、図３（ｂ）に示すように加工液Ｘの液面が下がると共に、加工液Ｘの循環によって加工液Ｘの液面上に泡が堆積する。ここで、本実施形態の消泡装置１を動作させることでブラシ５を回転させる。このようにブラシ５が回転されると、ブラシ５の毛材５ｂが軸部５ａを中心とする周方向に沿って回転され、接触した泡を剪断する。この結果、泡が消失あるいは微細化され、加工液Ｘの液面上における泡の堆積量が増加することが抑止される。

以上のような本実施形態の消泡装置１は、基台ユニット２と、基台ユニット２に支持されたモータ３と、モータ３に接続されると共に先端を下方に向けた状態で基台ユニット２の下方に延出されたブラシ５とを備えている。このような本実施形態の消泡装置１によれば、ブラシ５を泡の堆積層に入れ、この状態でモータ３によってブラシ５を回転させることによって、泡を剪断して消失あるいは微細化することができる。このため、本実施形態の消泡装置１によれば、加工液Ｘを貯留する加工液タンクＴにて泡の堆積を抑制することが可能となる。

また、ブラシ５を回転させることによって、ブラシ５の周囲の泡がブラシ５の回転に伴って巻回し、加工液Ｘの表層に上方から見てブラシ５を中心とする渦流が形成される。このため、泡が渦流の中心すなわちブラシ５に引き込まれることとなり、多くの泡を効率的に剪断することが可能となる。

さらに、加工液Ｘに対して消泡剤が含まれている場合もある。一般的に消泡剤による消泡効果は、加工液Ｘに流れが形成されることによって高まる。本実施形態の消泡装置１においては、上述のように加工液Ｘの表層に渦流を形成するため、消泡剤の消泡効果を高めることができる。なお、本実施形態の消泡装置１においては、上述のように、泡をブラシ５周りに回転させることで加工液Ｘを流すことができる。このため、ブラシ５を直接的に加工液Ｘに浸漬させなくても加工液Ｘに流れを形成することができる。したがって、ブラシ５が加工液Ｘを攪拌して新たな泡を生じさせることを抑制しながら、消泡剤の消泡効果を高めることができる。

また、本実施形態の消泡装置１においては、ブラシ５が、モータ３側を根本部とされた軸部５ａと、軸部５ａから軸部５ａの径方向に沿って突出された複数の毛材５ｂとを備えている。このような本実施形態の消泡装置１によれば、簡易な構造のブラシ５によって泡を剪断することが可能となる。

また、本実施形態の消泡装置１においては、軸部５ａの先端部側領域Ｒ２に配置された毛材５ｂの長さ寸法と、軸部５ａの根本部側領域Ｒ１に配置された毛材５ｂの長さ寸法とよりも、先端部側領域Ｒ２と根本部側領域Ｒ１との間に位置する中央領域Ｒ３に配置された毛材５ｂの長さ寸法が短い。このため、中央領域Ｒ３にてブラシ５の中心（軸部５ａ）寄りまで泡を取り込み、この取り込んだ泡を逃がすことなく、先端部側領域Ｒ２と根本部側領域Ｒ１とに配置された長い毛材５ｂで上下方向の両側から剪断することができる。したがって、本実施形態の消泡装置１によれば、より効率的に泡の堆積量が増加することを防止できる。

また、本実施形態の消泡装置１においては、複数の毛材５ｂが、軸部５ａを中心とする螺旋状に配列されている。このため、軸部５ａの軸心方向に毛材５ｂを分散して配置することができ、ブラシ５の中心寄りに周囲の泡をより取り込みやすくなる。

さらに、本実施形態の消泡装置１においては、複数の毛材５ｂが、ブラシ５が回転されることで泡を下方に向けて移動可能な方向に巻かれた螺旋状に配列されている。このため、ブラシ５が回転することで泡に対して下方に向かう力が作用し、泡が加工液タンクＴから溢れることをより確実に防止することが可能となる。

また、本実施形態の消泡装置１においては、基台ユニット２が、モータ３が固定された上側パネル２ａと、上側パネル２ａの下方に配置された下側パネル２ｂと、上側パネル２ａと下側パネル２ｂとに接続されると共に上側パネル２ａと下側パネル２ｂとの離間距離を調節する昇降機構２ｃとを備えている。このため、本実施形態によれば、加工液Ｘの液面に合わせてブラシ５の高さ位置を容易に変更することが可能となる。

また、本実施形態の消泡装置１においては、モータ３の回転数を変更可能とするモータコントローラ７を備えている。泡の発生状態は、加工液Ｘの温度や循環流量等の多くのパラメータによって変化する。このため、泡の堆積を抑止する最適なブラシ５の回転数は、加工液タンクＴが設置される現場ごとに変化する。これに対して、本実施形態の消泡装置１によれば、モータコントローラ７によってモータ３の回転数を変化させ、ブラシ５の回転数を変化させることができる。よって、本実施形態の消泡装置１によれば、ブラシ５の回転数を泡の堆積を抑止する最適な値に調節することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、本発明の消泡装置によって加工液タンクＴ内部の泡の堆積を抑止する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、加工液Ｘと異なる液体を貯留するタンクにて液面上に泡が堆積することを防止するための消泡装置として用いることが可能である。

また、上記実施形態においては、ブラシ５が軸部５ａと軸部５ａから径方向に伸びる複数の毛材５ｂとを有している構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、プレート状の基部に対して毛材が設けられたブラシ等の異なる形状のブラシを用いることも可能である。

また、上記実施形態においては、ブラシ５を１つのみ備える構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、ブラシ５を複数備える構成を採用することも可能である。

また、上記実施形態においては、基台ユニット２がブラシ５の高さ位置を調節可能な構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。ブラシ５の高さ位置が固定された構成を採用することも可能である。このような場合には、例えば基台ユニット２を上側パネル２ａのみで構成することも可能である。

１……消泡装置、２……基台ユニット、２ａ……上側パネル（上側基台）、２ａ１……貫通孔、２ａ２……挿通孔、２ｂ……下側パネル（下側基台）、２ｂ１……貫通孔、２ｃ……昇降機構（離間距離調節部）、２ｃ１……スタッドボルト、２ｃ２……皿ナット、２ｃ３……蝶ナット、３……モータ、３ａ……モータ本体部、３ｂ……シャフト、４……カップリング、５……ブラシ、５ａ……軸部、５ｂ……毛材、６……収容ケース、７……モータコントローラ（モータ制御部）、Ｒ１……根本部側領域、Ｒ２……先端部側領域、Ｒ３……中央領域、Ｔ……加工液タンク、Ｔ１……開口、Ｘ……加工液

Claims (5)

1. 基台ユニットと、
   前記基台ユニットに支持されたモータと、
   前記モータに接続されると共に先端を下方に向けた状態で前記基台ユニットの下方に延出されたブラシと
   を備え、
   前記ブラシは、
   前記モータ側を根本部とされた軸部と、
   前記軸部から前記軸部の径方向に沿って突出された複数の毛材と
   を備え、
   前記軸部の先端部側領域に配置された前記毛材の長さ寸法と、前記軸部の根本部側領域に配置された前記毛材の長さ寸法とよりも、前記先端部側領域と前記根本部側領域との間に位置する中央領域に配置された前記毛材の長さ寸法が短い
   ことを特徴とする消泡装置。
2. 基台ユニットと、
   前記基台ユニットに支持されたモータと、
   前記モータに接続されると共に先端を下方に向けた状態で前記基台ユニットの下方に延出されたブラシと
   を備え、
   前記ブラシは、
   前記モータ側を根本部とされた軸部と、
   前記軸部から前記軸部の径方向に沿って突出された複数の毛材と
   を備え、
   前記複数の毛材は、前記軸部を中心とする螺旋状に配列されている
   ことを特徴とする消泡装置。
3. 前記複数の毛材は、前記ブラシが回転されることで泡を下方に向けて移動可能な方向に巻かれた螺旋状に配列されていることを特徴とする請求項２記載の消泡装置。
4. 前記基台ユニットは、
   前記モータが固定された上側基台と、
   前記上側基台の下方に配置された下側基台と、
   前記上側基台と前記下側基台とに接続されると共に前記上側基台と前記下側基台との離間距離を調節する離間距離調節部と
   を備えることを特徴とする請求項１～３いずれか一項に記載の消泡装置。
5. 前記モータの回転数を変更可能とするモータ制御部を備えることを特徴とする請求項１～４いずれか一項に記載の消泡装置。

Images