JPH08112613A - クーラント液濃度測定装置及びこれを用いたクーラント液調整システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正確に濃度測定可能なクーラント液濃度測定
装置，及びこれを用いたクーラント液調整システムを提
供する。 【構成】 クーラント配管３ａから分岐して濃度測定用
の独立配管１２を形成し、消泡ポンプ１３及び水流が上
向きになる濃度測定室１４を設け、ここに超音波濃度セ
ンサー１６を設置する。消泡ポンプ１３により消泡され
るので、正確な濃度が測定できる。濃度測定室１４に洗
浄用配管１７を設けて、時折この中に純水を流して濃度
センサー１６を洗浄する。このクーラント液濃度測定装
置１１と、オイル補給手段３１，タンクのクーラント液
面測定装置，純水補給制御回路とを組み合わせることに
より、簡易な機構で、クーラント液の濃度及び総量が所
定値に維持されるように調整することができる（図示省
略）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、クーラント液濃度測
定装置及びこれを用いたクーラント液調整システムに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム板の熱間圧延等、金属板の
圧延には、冷却，潤滑，付着物の洗浄等の目的で、多量
のクーラント液がクーラント配管により輸送，供給され
て、用いられているが、クーラント液の濃度測定は人手
によりオフラインで行っている。即ち、クーラント液を
クーラントタンク等から採取し、これを試験室に持ち帰
って、クーラント液の濃度（ニートオイルの純水に対す
る比率）を、硫酸分解法，加熱脱水重量法等を用いて測
定している。そして、次に、クーラント液の濃度を所定
範囲内に収めるためには、純水とニートオイルとをいか
なる比率にしてクーラントタンクのクーラント液の減少
量を補えばよいかを計算し、これに基づいて、純水（イ
オン交換して金属イオン等の不純物を取り除いた水）と
ニートオイルとをクーラントタンクに補給している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、クーラント濃
度の測定には、多くの人手と時間を要し、従ってまた高
コストになるという問題があった。

【０００４】従ってまた、頻繁に濃度測定を行うことが
できず、通常１日１回の濃度測定及びこれに基づく純水
とニートオイルとの補給を行っていたので、補給の直前
と直後とで大きな濃度差があり、製品の表面品質が補給
の前後で大きく異なり、製品品質の不均一化が生じると
いう問題があった。

【０００５】ところで、クーラント液は多くの泡を含ん
だり、スカム（ニートオイル成分である金属石鹸が凝固
したもの）が発生したりする等、インラインによる濃度
の機械的測定が難しく、濃度測定を機械化するためには
多くの困難な問題が存在する。

【０００６】そこで本発明の目的は、これらの問題を解
消したクーラント液濃度測定装置を提供することにあ
る。またこのクーラント液濃度測定装置を利用した、ク
ーラント液調整システムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のクーラント液濃度測定装置は、クーラント
液が流れる独立配管と、独立配管に設けた、消泡ポンプ
と、消泡ポンプに続いて、流路が上向きになるように設
けられた、濃度測定室と、濃度測定室に設けられた濃度
測定手段と、濃度測定室を洗浄する洗浄装置とを有す
る。

【０００８】上記目的を達成するために、本発明のクー
ラント液調整システムは、第１項のクーラント液濃度測
定装置と、クーラント配管上の、ミルへの吐き出し圧力
を与えるクーラントポンプの手前側に配置された、オイ
ル補給手段と、クーラント液濃度測定装置の測定値に基
づいて、クーラント液濃度が所定の値となるように、オ
イル補給手段に指令するオイル補給制御回路と、クーラ
ントタンク内のクーラント液面の高さを測定するクーラ
ント液面測定装置と、クーラントタンクへの純水補給手
段と、クーラント液面測定装置の測定値に基づいて、ク
ーラント液面が所定の高さとなるように、純水補給手段
に指令する純水補給制御回路とを有する。

【０００９】

【作用】独立配管に流されたクーラント液は消泡ポンプ
により消泡されて濃度測定室に入り、濃度測定室を充満
する。濃度測定手段はこの充満したクーラント液に十分
に浸ってまた泡が存在しない状態で、この液の濃度を測
定する。時折、洗浄装置により濃度センサーに付着した
スカム等の汚れを除去する。

【００１０】クーラント液調整システムにおいて、オイ
ル補給制御回路により、クーラント液濃度測定装置のデ
ータに基づいて、オイル補給手段からオイルがクーラン
トポンプの手前側のクーラント配管に補給される。一
方、純水補給制御回路により、クーラント液面測定装置
のデータに基づいて、純水補給手段から純水がクーラン
トタンクに補給される。これらの双方により、クーラン
ト液の量及び濃度の調整が行われる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１２】図２において、クーラントタンク１のクリ
ーンタンク１ａからミル２へ向かうクーラント配管３ａ
が配管され、ノズル４により、クーラント液は、ミル
２，及びミル２によって圧延される圧延材（図示省略）
に吹きつけられる。このクーラント配管３ａのノズル４
部の手前側には、ノズル４部から一定の圧力でクーラン
ト液を吐き出し可能なように、大きな力の加圧用のポン
プ（以下クーラントポンプという）６が備えられてい
る。ミル２の下方に液受け部７が配置され、液受け部７
からクーラントタンク１のダーティタンク１ｂへ向かう
クーラント配管３ｂが配管されている。クーラントタン
ク１のダーティタンク１ｂからクリーンタンク１ａへ向
かうクーラント配管３ｃが配管され、途中にフィルタポ
ンプ８及びフィルタ９が備えられている。クリーンタン
ク１ａ及びダーティタンク１ｂは仕切壁１ｃにより隣り
合っており、クリーンタンク１ａをオーバーフローした
クーラント液はダーティタンク１ｂに戻るようになって
いる。

【００１３】次に本発明の濃度測定装置１１は、図２に
示すように、クリーンタンク１ａとクーラントポンプ６
との間のクーラント配管３ａにおいて、独立配管１２を
分岐させ、この独立配管１２の延長線上に形成してい
る。そして、図１に示すように、まず、独立配管１２
に、腐食膨潤の恐れのないロータリポンプからなる消泡
ポンプ１３を配置し、これに引き続いて、断面略円形又
は矩形の中空の濃度測定室１４を、流路が上向きになる
ように配置する。濃度測定室１４の中空部の水平断面積
は独立配管１２の内部断面積より大きくなっている。そ
して濃度測定室１４の上方に下流側独立配管１２を設け
て、これを再びクーラントタンク１のダーティタンク１
ｂへ戻している。濃度測定室１４内には、超音波濃度セ
ンサーからなる濃度測定手段１６が差し込まれている。
超音波濃度センサー１６には、超音波の発信及び受信部
が設けられており（図示省略）、この発信及び受信部が
濃度測定室１４を下方から上方へ向かって流れるクーラ
ント液流と十分に交差するように、超音波濃度センサー
１６の位置が定められている。また超音波濃度センサー
１６には温度測定器が設けられておりクーラント液の温
度を測定することができるようになっている（図示省
略）。

【００１４】次に洗浄装置１５について説明する。濃度
測定室１４には、純水が上側から下側へ流れるように、
濃度測定室１４の上部に入り、下部から出ていく、洗浄
用配管１７が接続されている。洗浄用配管１７には高速
で純水が流され、濃度測定室１４へ入った純水は濃度セ
ンサー１６、特にその発信及び受信部、及び濃度測定室
１４の内壁を強い力で洗浄して、洗浄廃液は下部側洗浄
用配管１７から排出する。下部側洗浄用配管１７は排水
ピットに接続される（図示省略）。独立配管１２には消
泡ポンプ１３の前側及び濃度測定室１４の後側に電磁弁
１８，１９が設けられている。洗浄用配管１７には、濃
度測定室１４の前後に電磁弁２１，２２が設けられてい
る。なお、電磁弁１８，１９，２１，２２には手動弁１
１８，１１９，１２１，１２２が併設されており、これ
らの手動弁は通常閉じられている。次に洗浄制御回路２
３が設けられており、これに設けられた、サイクルタイ
マー２４がポンプスイッチ２６，クーラント系電磁弁開
閉回路２７，洗浄タイマー２８，純水系電磁弁開閉回路
２９と接続されている。消泡ポンプ１３の駆動モータ１
３ａがポンプスイッチ２６と接続されている。独立配管
１２の電磁弁１８，１９はクーラント系電磁弁開閉回路
２７に接続され、洗浄用配管１７の電磁弁２１，２２は
純水系電磁弁開閉回路２９に接続されている。

【００１５】このように、濃度測定装置１１を独立配管
１２上に形成したので、消泡ポンプ１３及び洗浄装置１
５を設けることを可能にしている。なお、私たちは最
初、クーラントタンク１に直接濃度センサー１６を配設
して濃度を図ることを試みたが、多量の泡等の存在によ
り正確な濃度を測ることができず、このように、独立配
管１２を形成して、この上に濃度測定装置１１を設けた
ものである。

【００１６】次に本発明のクーラント液調整システム３
０について説明する。図１，図２に示すように、オイル
補給手段３１が、クーラントポンプ６の手前側のクーラ
ント配管３ａに接続して設けられている。即ち、ニート
オイルタンク３２とクーラント配管３ａとが、オイル補
給用配管３３により接続されており、オイル補給用配管
３３上に電磁弁３４及びオイル補給用ポンプ３６が設け
られている。

【００１７】オイル補給制御回路３７には、ＣＰＵ３８
が組み込まれており、同回路３７内の濃度計算回路３
９，濃度設定器４１及び補給指令回路４２に接続されて
いる。ＣＰＵ３８は、洗浄制御回路２３のサイクルタ
イマー２４が駆動している時間の間，オイル補給後、
そのオイルがクーラント液に十分に混ざってオイル濃度
が平均化されるまでの第１の設定時間の間、及び洗浄
サイクルタイマー２４のサイクル完了後の、再びクーラ
ント液を濃度測定室１４に流し始めてから、残存する純
水と混ざることによる薄い濃度状態が解消可能な所定時
間が経過するまでの、第２の設定時間の間には、オイル
補給をしないように、制御する（図示省略）。濃度設定
器４１には目標濃度及び補給開始濃度が設定される。補
給指令回路４２は補給量設定器４３，電磁弁３４及びオ
イル補給用ポンプのモータ３６ａに接続されている。補
給量設定器４３には１回あたりのオイル補給量が設定さ
れる。濃度計算回路３９は中継器４４を経て濃度センサ
ー１６に接続され、また記録計４６に接続されている。
記録計４６は、監視し易いように、地上に置かれてい
る。

【００１８】クーラント液面測定装置４７は、図２に示
すように、ダーティタンク１ｂの位置に設けられてお
り、下限値測定手段４８ａと上限値測定手段４８ｂを有
しており、液面が下限値測定手段４８ａの位置より下が
ると、同手段４８ａにより液面が下限値より下回ったこ
とが検知され、液面が上限値測定手段４８ｂの位置より
上がると、同手段４８ｂにより液面が上限値より上回っ
たことが検知される。

【００１９】純水補給手段４９は、ダーティタンク１ｂ
への純水補給用配管５１を設けることにより、形成され
ており、純水補給用配管５１には電磁弁５２が設けられ
ている。

【００２０】純水補給制御回路５３は、クーラント液面
測定装置４７及び電磁弁５２に接続されており、クーラ
ント液面測定装置４７から、液面が下限値より下回った
という信号が送られると、電磁弁を開く信号を電磁弁５
２に送り、液面が上限値より上回ったという信号が送ら
れると、電磁弁を閉じる信号を電磁弁５２に送る。

【００２１】次に上述した実施例の装置１１，３０の動
作について説明する。

【００２２】クリーンタンク１ａのクーラント液はクー
ラント配管３ａを通ってクーラントポンプ６により圧力
を上昇されてノズル４より、ミル２及び圧延板に吹きつ
けられ、圧延工程の冷却，潤滑，付着物の洗浄等を行
う。この際クーラント液の一部が圧延板に付着してしま
い、またクーラント液の一部が、特に純水が、蒸発す
る。残りのクーラント液は液受け部７に落下してクーラ
ント配管３ｂを通ってクーラントタンク１のダーティタ
ンク１ｂに回収される。そして、ダーティタンク１ｂの
クーラント液はフィルタポンプ８により駆動されて、フ
ィルタ９により漉されてクリーンタンク１ａに移動す
る。

【００２３】次にクーラント配管３ａを流れるクーラン
ト液の一部は、独立配管１２を通って、消泡ポンプ１３
により泡が消された後、濃度測定室１４を下側から上側
へ向かって流れ、濃度測定室１４を出た後、下流側独立
配管１２を通って、再びクーラントタンク１に戻されて
いる。そして、濃度測定室１４内では濃度センサー１６
によりここを流れるクーラント液に超音波を発して超音
波伝搬速度が測られており、またここを流れるクーラン
ト液の温度が測られており、これらのデータが濃度計算
回路３９に送られている。なお、消泡ポンプ１３により
泡が消されており、また濃度測定室１４ではクーラント
液が下側から上側に流れるので、また濃度測定室１４の
水平断面積が独立配管１２の内部断面積より大きいの
で、濃度測定室１４では泡が生じ難く、また濃度測定室
１４には常にクーラント液が充満して濃度センサー１６
との非接触が生じないので、これらにより、正確な超音
波速度及び温度の測定を可能にしている。

【００２４】濃度計算回路３９では送られてきた速度及
び温度のデータを基に、クーラント液の濃度が計算さ
れ、この結果はＣＰＵ３８に送られる。ＣＰＵ３８は濃
度設定器４１により設定された補給開始濃度と比較して
この濃度となった場合には、補給指令回路４２に信号を
送り、補給指令回路４２は補給量設定器４３により設定
された補給量だけニートオイルを補給するように、電磁
弁３４及びオイル補給用ポンプのモータ３６ａへ、信号
を送る。この信号が送られると、電磁弁３４が開き、ま
たポンプ３６が駆動して、ニートオイルタンク３２から
ニートオイルが、クーラントポンプ６の手前側のクーラ
ント配管３ａに補給される。この補給されたニートオイ
ルは、配管３ａのクーラント液と共にクーラントポンプ
６に送られて十分に攪拌されるので、クーラント液内に
十分に溶かされることが可能である。その後、これらは
ノズル４から吹き出される。そして、液受け部７，クー
ラント配管３ｂ，ダーティタンク１ｂ，クーラント配管
３ｃ，クリーンタンク１ａ，クーラント配管３ａへと巡
回し、これを複数回繰り返すことにより、クーラント液
濃度が平均化する。この間、ＣＰＵ３８は、第１の設定
時間が経過するまでは、目標濃度に達していない濃度が
測定されていても、オイルの再補給を行わないように制
御される。第１の設定時間経過後、濃度が目標濃度に達
していない場合には、再び、上記と同様にしてオイルの
補給が行われる。このようにしてオイルの補給が行わ
れ、濃度が目標濃度に達したときに、オイルの補給が停
止される。そして、次に補給開始濃度が測定されたとき
に再びオイル補給が開始される。

【００２５】濃度センサー１６による濃度の測定は常時
行われており、濃度計算回路３９により計算された濃度
は記録計４６の記録紙４６ａに常時記録されている。

【００２６】次に、濃度測定室１４は定期的に洗浄装置
により洗浄される。即ち、予め定められた一定時間毎
に、洗浄制御回路２３のサイクルタイマー２４が作動
し、まず、ポンプスイッチ２６が消泡ポンプのモータ１
３ａのスイッチをオフし、次に、クーラント系電磁弁回
路２７が駆動して独立配管１２の電磁弁１８，１９が閉
じられる。そして、純水系電磁弁開閉回路２９が駆動し
て洗浄用配管１７の電磁弁２１，２２が開かれ、洗浄タ
イマー２８が駆動して、純水が高速で洗浄用配管１７に
流される。これにより純水が、濃度測定室１４内を強い
力で流れ、濃度センサー１６、特にその発信及び受信
部、及び内壁面を、洗い流して、これらに付着している
スカム等の汚れを、洗浄する。純水が濃度測定室１４内
を上側から下側へ流れるので、落下のエネルギーが加わ
って純水には大きなエネルギーが与えられ、より効率的
な洗浄が行われる。また純水で洗浄するので、金属イオ
ンを含む硬水を用いた場合に生じるオイル劣化等の弊害
が生じない。洗浄廃水は下流側洗浄用配管１７を通っ
て、排水ピットに回収され、この廃液は、所定の処理を
されて廃棄される。洗浄タイマー２８が停止すると、純
水の供給が停止し、純水系電磁弁開閉回路２９を駆動し
て電磁弁２１，２２が再び閉じられる。次に、クーラン
ト系電磁弁開閉回路２７が駆動して電磁弁１８，１９が
開かれ、次にポンプスイッチ２６がオンされて消泡ポン
プ１３が駆動され、サイクルタイマー２４の一連の動作
が完了する。これにより、再び濃度測定室１４へクーラ
ント液が流れ、スカム等が付着していない状態での濃度
センサー１６による濃度測定が可能になる。濃度センサ
ー１６による濃度測定は洗浄中も常時行われているが、
洗浄サイクルタイマー２４の駆動中は、オイル補給を行
わないようにＣＰＵ３８で制御されている。また、サイ
クルタイマー完了後に再びクーラント液が流され始める
と、ＣＰＵ３８は、第２の設定時間中、ニートオイルの
補給を行わないように制御される。これらにより、オイ
ル濃度が薄いことによる誤動作で、オイルを補給するこ
とが、防止される。次に洗浄過程において電磁弁１８，
１９，２１，２２が故障した場合には、併設されている
手動弁１１８，１１９，１２１，１２２を手動で開閉す
る。電磁弁のみ場合には、電磁弁が壊れたときに、長時
間を要する電磁弁の交換作業が終わるまで、クーラント
液，純水を流すことができなくなるが、本実施例は手動
弁を併設しているので、このように手動弁を開閉してク
ーラント液，純水を流すことができる。

【００２７】次に、クーラント液面測定装置４７により
常時、ダーティタンク１ｂの液面の高さが監視されてい
る。そして、下限値測定手段４８ａにより液面が下限値
より下回ったことが検知されると、このデータが、純水
補給制御回路５３に伝えられ、純水補給制御回路５３
は、純水補給手段４９の電磁弁５２に電磁弁を開く信号
を送り、これにより純水が純水補給用配管５１を経て、
ダーティタンク１ｂに補給される。そして液面が上昇し
て、上限値測定手段４８ｂにより液面が上限値より上回
ったことが検知されると、同様にして、純水補給制御回
路５３は、電磁弁５２に電磁弁を閉じる信号を送り、こ
れにより、純水の補給が停止され、これを繰り返すこと
により、クーラント液の総量が一定に保たれる。

【００２８】本発明のクーラント液調整システム３０
は、オイル補給と純水補給とをそれぞれ別個に行うた
め、オイル及び純水の補給装置の構成をより簡素にする
ことができる。また純水の補給は、クーラントタンク１
で行うので、ミル２に到達するまでに時間がかかり、ま
た補給したときに他の多量のクーラント液と混ざって薄
い濃度値部分の存在をより速く解消でき、ミル２に濃度
の薄いクーラント液を供給することを防止する。またオ
イルの補給は、クーラントポンプ６の手前側で行うの
で、大きな攪拌力が加えられて、より適切なエマルショ
ンを形成することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明のクーラント液濃度測定装置は以
上のように構成したので、消泡することが可能になり、
また洗浄することが可能になり、クーラント液のインラ
インでの濃度測定が可能になる。これにより濃度測定の
人手，時間，コストを低減することができる。従ってま
た濃度測定の頻度を増すことができ、補給の頻度を増す
ことにより、補給前後の濃度の差を縮小して、製品品質
の安定化を図ることができる。

【００３０】また本発明のクーラント液調整システムは
以上のように構成したので、装置構成が簡素になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のクーラント液濃度測定装
置，及びこれを用いた本発明の一実施例のクーラント液
調整システム（一部）を示す説明図である。

【図２】本発明の一実施例のクーラント液調整システム
の説明図である。

【符号の説明】

１ クーラントタンク ２ ミル ３ａ
クーラント配管 ６ クーラントポンプ １１ クーラント液濃度
測定装置 １２ 独立配管 １３ 消泡ポンプ １４
濃度測定室 １５ 洗浄装置 １６ 濃度測定手段（濃度セン
サー） ３０ クーラント液調整システム ３１ オイル
補給手段 ３７ オイル補給制御回路 ４７ クーラント液
面測定装置 ４９ 純水補給手段 ５３ 純水補給制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 29/02 33/30 (72)発明者 福田 重雄 東京都中央区日本橋室町４丁目３番18号 スカイアルミニウム株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クーラント液が流れる独立配管と、 上記独立配管に設けた、消泡ポンプと、 上記消泡ポンプに続いて、流路が上向きになるように設
   けられた、濃度測定室と、 上記濃度測定室に設けられた濃度測定手段と、 上記濃度測定室を洗浄する洗浄装置とを有することを特
   徴とするクーラント液濃度測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１のクーラント液濃度測定装置
   と、 クーラント配管上の、ミルへの吐き出し圧力を与えるク
   ーラントポンプの手前側に配置された、オイル補給手段
   と、 上記クーラント液濃度測定装置の測定値に基づいて、ク
   ーラント液濃度が所定の値となるように、上記オイル補
   給手段に指令するオイル補給制御回路と、 クーラントタンク内のクーラント液面の高さを測定する
   クーラント液面測定装置と、 クーラントタンクへの純水補給手段と、 上記クーラント液面測定装置の測定値に基づいて、クー
   ラント液面が所定の高さとなるように、純水補給手段に
   指令する純水補給制御回路とを有することを特徴とする
   クーラント液調整システム。