KR20230154880A - 세정액 중의 유분 제거 방법 - Google Patents
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Abstract
범용의 이물질 분리용 필터 엘리먼트에 의해 세정액 중의 미세한 유분을 효율적으로 제거할 수 있는, 세정액 중의 유분 제거 방법을 제공한다.
필터 엘리먼트(22)의 외주면(22a)에는, 필터 엘리먼트(22)의 축선 방향의 거의 전체 길이에 걸쳐 복수의 환상 돌출부(22d)가 형성되어 있기 때문에, 환상 돌출부(22d)와 환상 돌출부(22d) 사이의 환상 홈(22e)에 작은 와류(40)가 무수히 발생한다. 이 와류(40)는 세정액의 점성에 의해 세정액이 환상 홈(22e)을 따라 흐르는 코안다 효과에 의해 발생한다. 와류(40)는 부압으로 되기 때문에, 물보다 가벼운 미세한 유분(41)이 물로부터 분리되어 친유성 필터 엘리먼트(22)의 섬유에 포집된다.
필터 엘리먼트(22)의 외주면(22a)에는, 필터 엘리먼트(22)의 축선 방향의 거의 전체 길이에 걸쳐 복수의 환상 돌출부(22d)가 형성되어 있기 때문에, 환상 돌출부(22d)와 환상 돌출부(22d) 사이의 환상 홈(22e)에 작은 와류(40)가 무수히 발생한다. 이 와류(40)는 세정액의 점성에 의해 세정액이 환상 홈(22e)을 따라 흐르는 코안다 효과에 의해 발생한다. 와류(40)는 부압으로 되기 때문에, 물보다 가벼운 미세한 유분(41)이 물로부터 분리되어 친유성 필터 엘리먼트(22)의 섬유에 포집된다.
Description
본 발명은 세정액 중의 유분을 제거하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기계 가공된 기계 가공 부품 등을 세정하는 세정액 중의 미세한 유분을 제거할 수 있는, 세정액 중의 유분 제거 방법에 관한 것이다.
기계 부품은, 기계 가공 등의 가공 과정에서 발생한 절삭 부스러기, 연삭 부스러기 등을 제거할 필요가 있다. 이를 위한 세정액은, 유성, 수용성이 알려져 있다. 인화성, 폭발성이 없는 등으로부터 수용성 세정액이 사용되는 경우가 많다. 이를 위한 세정 방법 및 장치는 여러 가지가 제안되어 있으며, 세정액에 침지하는 세정, 세정액에 의한 스프레이 세정, 에어 분사 등에 의한 세정이다. 이 수용성 세정액은 가능한 한 유분을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 유분이 친유성의 피세정물에 부착하고, 이 유분 중에 미세한 친유성의 이물질이 포함되어 있으면, 결과적으로, 세정 효과가 낮아지기 때문이다. 이를 위해 세정액 중의 유분을 제거하는 유수(油水) 분리 필터도 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 특허문헌 2). 이들 유수 분리 필터는, 유분을 미세하게 하기 위해서, 무기 분말, 무기 섬유 등을 사용하는 것으로, 적층된 특수 필터 구조이다.
한편, 세정액의 유분 제거는 아니지만, 연료의 여과체로서, 환상으로 직경, 폭이 다른 스펀지의 여과판을 적층하여, 여과 면적을 크게 한 연료 여과기도 제안되어 있다(특허문헌 3). 이들 원통형 연료 여과기는 연료를 연료 여과기의 반경 방향으로 흘려 연료를 여과한다. 한편, 본 출원인은 통 형상의 필터 엘리먼트를 탑재한 액체 저장 장치의 여과 장치를 제안하였다(특허문헌 4). 이 필터 엘리먼트에는, 친유성이 높은 폴리프로필렌(PP), 폴리우레탄(PU) 등의 부직포가 사용되고 있다. 이 액체 저장 장치의 여과 장치는, 세정액 중의 유분 제거는, 주로 오일 스키머(skimmer)로 제거하는 것이다.
폴리프로필렌계 등의 부직포는, 친유성이 있기 때문에 높은 흡유성을 나타내는 것은 알려져 있지만, 물과 미세한 유분(유적)이 충분히 혼합되어 있는 미량 유분의 제거에는 성능을 발휘할 수 없다. 이를 위해 특허문헌 1 및 2 등에 기재되어 있는 것과 같은, 미량 유분의 제거 성능이 높은 필터를 사용하면 좋지만, 특수한 구조, 성분을 갖는 필터를 사용하여야 한다. 또한, 특수한 구조, 성분을 갖는 이들 필터를, 환경에 부하를 가하지 않고 안전하게 폐기 처분하는 것은 간단하지 않고, 비용도 든다. 특허문헌 3에 기재된 연료 여과기는, 연료를 여과체의 반경 방향으로 흘려 여과하는 것이지만, 세정액 중의 미세한 유분을 제거할 수 있는 것은 아니다. 또한, 특허문헌 4에 기재된 여과 장치는, 오일 스키머로 세정액 중의 유분을 제거하고 있다. 이 여과 장치는, 필터 엘리먼트의 외주에서, 축선 방향으로 세정액을 흘려, 칩(chip) 등의 이물질을 제거하여 막힘을 방지하는 것이다. 즉, 필터 엘리먼트에서 유분을 제거하는 목적이 아니라, 유분은 별도 배치된 오일 스키머로 제거하는 것이다. 이 오일 스키머는 세정액 중에 부상하고 있는 유분을 제거할 수 있지만, 세정액 중의 미소한 유분은 제거할 수 없다. 본 발명은 상기와 같은 문제로부터 다음과 같은 문제점을 해결한다.
본 발명의 목적은, 범용의 이물질 분리용의 필터 엘리먼트에 의해 세정액 중의 미세한 유분을 효율적으로 제거할 수 있는, 세정액 중의 유분 제거 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 특수한 유수 분리 전용의 여과 장치를 사용하지 않고, 세정액 중의 미세한 유분을 효율적으로 제거할 수 있는, 세정액 중의 유분 제거 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 다음 수단을 이용한다.
즉, 본 발명 1에 따른, 세정액 중의 유분 제거 방법은, 소정의 세정 작업을 행하기 위해 세정 부위에 공급되는 세정액을 저장하기 위한 용기인 세정액 저장 탱크와, 상기 세정액 저장 탱크에 설치되어, 상기 세정액 저장 탱크에 저장되어 있는 세정액을 흡인하여, 토출구로부터 토출하고, 상기 세정 부위에 상기 세정액을 공급하기 위한 공급용 펌프와, 상기 세정액 저장 탱크에 인접 설치된 필터 장치와, 상기 필터 장치에 내장되어 공동으로 연통한 원통형이며, 상기 세정액을 여과하기 위한 필터 엘리먼트를 구비한 세정액 저장 장치에 있어서, 상기 공급용 펌프로부터 공급되는 세정액을 상기 필터 엘리먼트의 원통형 축선과 평행한 방향으로 그리고 원통형의 외주면만을 따라 흐르게 하고, 상기 세정액 중의 유분을 상기 필터 엘리먼트에 포집(capture)시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명 2에 따른 세정액 중의 유분 제거 방법은, 본 발명 1에 있어서, 상기 필터 엘리먼트는, 상기 필터 엘리먼트의 외주면으로부터 내주면을 향해 공극률이 작아지는 섬유 밀도 구배를 갖는 부직포인 것을 특징으로 한다.
본 발명 3에 따른 세정액 중의 유분 제거 방법은, 본 발명 1 또는 2에 있어서, 상기 필터 엘리먼트의 외주면에는 복수의 환상 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명 4에 따른 세정액 중의 유분 제거 방법은, 본 발명 1 내지 3에 있어서, 상기 세정액 저장 장치는, 상기 세정 작업을 중단하고 있을 때만, 상기 세정액을 상기 필터 엘리먼트의 외주면만을 따라서 흐르게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명 5에 따른 세정액 중의 유분 제거 방법은, 본 발명 4에 있어서, 상기 세정액 저장 장치는, 상기 공급용 펌프의 토출구와 상기 필터 장치(20)의 입구부를 연통하기 위한 제1 유통회로(24)와, 상기 필터 장치(20)의 출구부로부터 상기 세정 부위로 2차 여과된 상기 세정액을 공급하기 위한 제2 유통회로(25)와, 상기 제2 유통회로(25)에 설치되고, 상기 제2 유통회로(25)를 개폐하기 위한 제1 개폐 밸브(26)와, 상기 필터 장치(20)에 설치되고, 상기 필터 장치(20) 내의 상기 세정액을 상기 필터 장치(20)의 외부로 배출하기 위한 드레인 포트(21d)와, 상기 필터 장치(20)의 상기 드레인 포트(21d)로부터 상기 세정액 저장 탱크로 상기 세정액을 환류시키기 위한 드레인 회로(27)와, 상기 드레인 회로(27)에 설치되고, 상기 드레인 회로(27)의 개폐를 행하기 위한 제2 개폐 밸브(28)와로 이루어지고, 상기 필터 엘리먼트에 의한 상기 유분의 포집은, 상기 제1 개폐 밸브(26)를 폐쇄 상태로, 그리고 상기 제2 개폐 밸브를 개방 상태로 함으로써, 상기 세정액이 상기 필터 장치(20) 내주부와 상기 필터 엘리먼트의 외주면 사이의 공간을 흐르게 함으로써, 상기 필터 엘리먼트의 친유성 섬유에 의해 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세정액 중의 유분 제거 방법은, 범용의 이물질 분리용 필터 엘리먼트를 사용하여 세정액 중의 미세한 유분을 효율적으로 제거할 수 있기 때문에, 제조 비용 및 운영 비용을 삭감할 수 있어, 환경적으로 용이하고 안전하게 필터 엘리먼트를 폐기 처분할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 세정액 저장 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 세정액 저장 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1의 좌측면도이다.
도 4는 도 1의 세정액 저장 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이며, 세정 부위에 세정액을 분사한 상태를 개략적으로 나타낸 설명도이다.
도 5는 도 1의 세정액 저장 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이며, 세정액 중의 유분을 필터 엘리먼트에 포집시킨 상태를 개략적으로 나타낸 설명도이다.
도 6은 도 5의 필터 엘리먼트가 세정액 중의 유분을 포집하는 상태를 개략적으로 나타낸 필터 엘리먼트의 확대 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태의 필터 엘리먼트가 세정액 중의 유분을 포집하는 상태를 개략적으로 나타낸 필터 엘리먼트의 확대 종단면도이다.
도 2는 도 1의 세정액 저장 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1의 좌측면도이다.
도 4는 도 1의 세정액 저장 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이며, 세정 부위에 세정액을 분사한 상태를 개략적으로 나타낸 설명도이다.
도 5는 도 1의 세정액 저장 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이며, 세정액 중의 유분을 필터 엘리먼트에 포집시킨 상태를 개략적으로 나타낸 설명도이다.
도 6은 도 5의 필터 엘리먼트가 세정액 중의 유분을 포집하는 상태를 개략적으로 나타낸 필터 엘리먼트의 확대 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태의 필터 엘리먼트가 세정액 중의 유분을 포집하는 상태를 개략적으로 나타낸 필터 엘리먼트의 확대 종단면도이다.
[세정액 저장 장치의 제1 실시형태]
이하, 본 발명의 제1 실시형태의 세정액 저장 장치를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 세정액 저장 장치의 정면도이고, 도 2는 도 1의 세정액 저장 장치의 평면도이다. 도 3은 도 1의 좌측면도이고, 도 4는 도 1의 세정액 저장 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이며, 세정 부위에 세정액을 분사하고 있는 상태를 개략적으로 나타낸 설명도이다. 도 5는 도 1의 세정액 저장 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이며, 세정액 중의 유분을 필터 엘리먼트에 포집한 상태를 개략적으로 나타낸 설명도이다. 도 6은 도 5의 필터 엘리먼트가 세정액 중의 유분을 포집하는 상태를 개략적으로 나타낸 필터 엘리먼트의 확대 종단면도이다. 또한, 본 발명의 실시형태의 세정액이란, 세정 장치로 피세정물을 노즐 등으로부터 분사하거나, 또는 침지하여 세정을 행하기 위한 세정액이다.
도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 실시형태의 세정액 저장 장치(1)는, 바구니 형 필터 엘리먼트(14), 필터 장치(20), 이 필터 장치(20) 내에 수납된 필터 엘리먼트(22), 제1 개폐 밸브(26), 제2 개폐 밸브(28) 등으로 구성되어 있다. 바닥면에 설치된 오일 팬(30)의 상부에는 세정액 저장 탱크(10)가 설치되어 있다. 오일 팬(30)은, 새로운 세정액으로 교환할 때 등, 세정액이 바닥면에 쏟아져 바닥면이 오염되는 것을 방지하기 위한 것이다. 세정액 저장 탱크(10)는, 평면에서 볼 때 내부의 모서리부가 R 형상을 하고 있는 용기이며, 세정액이 저장되어 있다. 세정액 저장 탱크(10)의 상부에는, 덮개 본체(31)가 설치되어 있다. 이 덮개 본체(31)는 소정의 크기로 분할되어 세정액 저장 탱크(10) 상부의 개구부를 덮기 위한 것으로, 세정액 저장 탱크(10) 내에 쓰레기, 분진 등 이물질이 들어가는 것을 방지하고 있다.
세정액 저장 탱크(10)의 상부에는 필터 버킷(13)이 배치되어 있다. 필터 버킷(13) 내에는 바구니 형 필터 엘리먼트(14)가 배치되어 있다. 이 바구니 형 필터 엘리먼트(14)는, 예를 들면 나일론으로 제조된 메쉬 바구니, 종이 필터로 제조된 바구니 등으로 구성된다. 이 바구니 형 필터 엘리먼트(14)는, 세정 장치로 기계 부품 등의 세정 작업을 행한 후의 오염된 더러운 세정액이 세정액 저장 탱크(10)로 돌아올 때, 더러운 세정액을 수용하여, 절삭분 등을 1차 여과하는 것이다. 또한, 후술하는 필터 장치(20)의 필터 엘리먼트(22)의 세정을 행하여, 오염된 더러운 세정액을 수용하여 1차 여과하는 것도 있다. 이 1차 여과에 의해, 공급용 펌프(11)에서 흡인 가능한 레벨로 여과된 세정액으로 할 수 있다. 또한, 바구니 형 필터 엘리먼트(14)에 포집된 이물질은 이물질이 소정량 이상 쌓여 있다고 판단되었을 때 또는 소정 기간마다 취출하여 작업자가 폐기 처분 작업을 수행한다.
덮개 본체(31)에는 공급용 펌프(11)가 설치되어 있다. 공급용 펌프(11)는, 세정액 저장 탱크(10) 내에 저장된 세정액을 흡입구로부터 흡입하고, 세정액을 토출구로부터 토출한다. 오일 팬(30)의 상부이며, 세정액 저장 탱크(10)에 인접한 위치에 필터 장치(20)가 설치되어 있다. 또한, 덮개 본체(31)에는 세정액 저장 탱크(10) 내의 세정액을 교반하기 위한 교반용 펌프(12)가 설치되어 있다. 이 교반용 펌프(12)를 설치하고, 세정액을 교반함으로써, 세정액의 액체 온도를 균일화함과 동시에, 세정액 저장 탱크(10) 내의 혼입된 이물질이 침전되기 어려워지고, 필터 엘리먼트(22)의 세정을 행하였을 때, 바구니 형 필터 엘리먼트(14)로 포집하기 쉬워진다.
도 4, 5 등에 나타내는 필터 장치(20)는, 세정액 중 이물질의 2차 여과(정밀 여과)와 세정액 중의 미량 유분의 제거를 행하기 위한 것으로, 2개의 기능을 구비하고 있다. 필터 장치(20)는, 필터 장치(20)의 하우징을 구성하는 필터 장치 본체(21)와, 필터 장치 본체(21)에 내장되어 있는 필터 엘리먼트(22)와, 필터 엘리먼트(22)의 하방측에 설치되어 있고, 필터 장치(20)를 제1 챔버(20A), 제2 챔버(20B)로 구획하기 위한 격벽부(23)와, 필터 장치 본체(21)의 상부 개구부를 덮고 있는 상부 덮개(21e) 등으로 구성되어 있다. 필터 장치 본체(21)에는, 필터 엘리먼트(22)를 수납하고 있는 제1 챔버(20A) 내에, 1차 여과된 세정액을 유입시키기 위해 하부에 배치된 입구부(21b)와, 제2 챔버(20B) 내로부터 2차 여과(정밀 여과)된 깨끗한 세정액을 유출시키기 위해 상부에 배치된 출구부(21c)가 설치되어 있다. 필터 장치 본체(21)의 상부 덮개(21e)에는, 제1 챔버(20A)로부터 필터 장치(20)의 외부에, 필터 엘리먼트(22)의 세정과 미량 유분을 제거한 더러운 세정액을 유출시키기 위한 드레인 포트(21d)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 제1 챔버(20A)의 하부에 제2 챔버(20B)를 구비한 구성의 필터 장치(20)로서 설명하고 있지만, 제1 챔버(20A)의 상부 측에 제2 챔버(20B)를 구비한 구성의 필터 장치이어도 좋다.
공급용 펌프(11)와 필터 장치(20)의 사이에는, 공급용 펌프(11)의 토출구와 필터 장치(20)의 입구부(21b)를 연통시켜, 공급용 펌프(11)가 토출한 세정액을 필터 장치(20)에 송출하기 위해, 세정액을 유통시키는 제1 유통회로(24)가 설치되어 있다(도 4, 5 참조). 공급용 펌프(11)로부터 토출된 세정액은, 제1 유통회로(24) 내를 흐르고, 필터 장치(20) 내로 유입한다. 미세한 유분 제거 시에는, 필터 엘리먼트(22)는, 입구부(21b)로부터 유입한 세정액을 필터 엘리먼트(22)의 축선과 평행한 방향으로, 또한 원통형의 외주면을 따라 흐르게 하고, 세정액 중의 미량 유분을 필터 엘리먼트(22)에 포집되어, 드레인 포트(21d)로부터 유출된다. 또한, 기계 부품 등의 세정 중에, 필터 엘리먼트(22)는, 입구부(21b)로부터 유입된 1차 여과된 세정액을 필터 엘리먼트(22)의 반경방향으로 흐르게 하고, 이물질을 2차 여과(정밀 여과)하고, 출구부(21c)로부터 깨끗한 세정액으로서 유출시키기 위한 것이다. 필터 엘리먼트(22)는, 필터 장치 본체(21) 내에 복수 개(예를 들면, 7개) 설치되어 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 필터 엘리먼트(22)는, 친유성이 있는 폴리프로필렌계 등의 부직포로 성형되어 있고, 외주면(22a)으로부터 내주면(22c)을 향하여(반경 방향), 공극률이 작아지는 섬유 밀도 구배를 가지며, 소정의 여과 정밀도(필터로 포집 대상인 입자 직경을 미크론으로 나타낸 값)을 갖는 것이다. 또한, 필터 엘리먼트(22)의 외주면(22a)에는, 필터 엘리먼트(22)의 축선 방향의 거의 전체 길이에 걸쳐 복수의 환상 돌출부(22d)가 동일 간격으로 형성되어 있다(도 6 참조). 또한, 부직포에 의한 필터 엘리먼트(22)의 제조 방법은, 여러 가지 방법이 공지되어 있고, 본 발명의 요지도 아니기 때문에 상세히 설명하지 않는다.
필터 엘리먼트(22)는, 통상(세정 중)은 외주면(22a) 측으로부터 내주면(22c) 측으로 1차 여과된 세정액이 통과할 때(반경 방향), 깨끗한 액체 성분만을 통과시켜 세정액에 함유되어 있는 이물질을 통과시키지 않음으로써 세정액을 여과한다. 필터 엘리먼트(22)에 의해 2차 여과(정밀 여과)된 세정액은, 필터 엘리먼트(22)가 제2 챔버(20B) 측으로 돌출하도록 설치된 단부(22b)로부터 제2 챔버(20B) 내로 유입된다(도 4 참조). 이 실시형태의 필터 엘리먼트(22)는, 예를 들어 10 미크론의 여과 정밀도를 갖는다. 또한, 여과 정밀도를 높이고 싶은 경우에는, 5 미크론, 3 미크론 등의 것으로 할 수 있다.
필터 장치 본체(21)의 출구부(21c)와 세정 장치(도시하지 않음)의 세정 부위(Wa) 사이에는 제2 유통회로(25)가 설치되어 있다. 제2 유통회로(25)의 도중에는, 제1 개폐 밸브(26)가 설치되어 있다. 이 실시형태의 제1 개폐 밸브(26)는 솔레노이드 밸브이며, 하나의 솔레노이드(26a)를 통전(energize)하고, 다른 솔레노이드(26b)를 소자(demagnetize)함으로써 제2 유통회로(25)는 폐쇄 상태가 된다. 즉, 제2 유통회로(25)가 제1 개폐 밸브(26)의 위치에서 차단된 상태가 되어, 세정액이 세정 장치 측으로 송출되지 않는다. 또한, 다른 솔레노이드(26b)를 통전하고, 한 솔레노이드(26a)를 소자함으로써, 제2 유통회로(25)는 개방 상태가 된다. 다시 말하면, 제2 유통회로(25) 도중의 제1 개폐 밸브(26)가 연통한 상태가 되고, 깨끗한 세정액이 세정 장치 측으로 송출되어 세정 노즐(도시하지 않음)로부터 분사된다.
필터 장치(20)는, 필터 엘리먼트(22)의 외주면(22a) 측으로부터 내주면(22c) 측으로 세정액을 통과시키면, 세정액 중의 이물질은 제거될 수 있지만, 세정액 중의 미세한 유분은 충분히 제거될 수 없다. 세정액에 포함되는 미세한 유분이 증가하여, 친유성의 피세정물에 부착하고, 이 유분 중에 미세한 이물질이 포함되어 있으면, 세정 효과가 낮아진다. 그 때문에, 이 세정액 저장 장치(1)에서는, 필터 엘리먼트(22)의 세정과 미세한 유분의 제거를 행하기 위한 기능이 설치되어 있다. 즉, 필터 장치(20)는, 소정 시간 동안 2차 여과(정밀 여과)를 행하고 있으면, 필터 엘리먼트(22)의 외주면(22a)에 이물질이 부착되어, 필터 엘리먼트(22)에 막힘이 발생한다. 필터 엘리먼트(22)의 막힘은, 외주면(22a) 측으로부터 내주면(22c) 측으로의 세정액의 통과, 유입을 저해하고, 세정 장치에 충분한 양이 송출되지 않아 세정 성능의 저하를 초래한다. 따라서 필터 장치(20)의 상부 덮개(21e)의 드레인 포트(21d)와 세정액 저장 탱크(10) 사이에는 드레인 회로(27)가 제공되어 있다. 드레인 회로(27)의 도중에는, 제2 개폐 밸브(28)가 제공되어 있다.
이 실시형태의 제2 개폐 밸브(28)는 솔레노이드 밸브이며, 한 솔레노이드(28a)를 통전하고, 다른 솔레노이드(28b)를 소자함으로써 드레인 회로(27)는 폐쇄 상태가 된다. 바꾸어 말하면, 드레인 회로(27)가 차단된 상태가 되어, 필터 장치 본체(21) 내의 세정액이 세정액 저장 탱크(10) 측에 드레인 회로(27)를 통해 환류하지 않는다. 또한, 다른 솔레노이드(28b)를 통전하고, 한 솔레노이드(28a)를 소자함으로써, 드레인 회로(27)는 개방 상태가 된다. 바꾸어 말하면, 드레인 회로(27)가 연통된 상태가 되고, 필터 장치 본체(21) 내의 세정액이, 세정액 저장 탱크(10) 측에 드레인 회로(27)를 통하여 환류 가능하게 된다. 또한, 제1 개폐 밸브(26) 및 제2 개폐 밸브(28)는 도시하지 않은 제어 장치에 의해 제어된다. 예를 들면, 조작 패널(도시하지 않음)에, 「세정」과 「유분 제거」로 전환하는 전환 스위치를 제공하고, 이 전환 스위치를 선택함으로써, 제1 개폐 밸브(26), 제2 개폐 밸브(28)가 제어 장치에 의해 제어되는 것이 좋다. 또한, 본 실시형태의 설명에서는, 제1 개폐 밸브, 제2 개폐 밸브를 솔레노이드 밸브로서 설명하고 있지만, 수동식의 제1 개폐 밸브, 제2 개폐 밸브이도 좋다.
세정액 저장 탱크(10)에는, 저장되어 있는 세정액의 액면의 높이를 표시하기 위한 액면계(17)가 설치되어 있다(도 1 참조). 이 형태의 액면계(17)는, 액면에 떠 있는 스테인리스제의 플로트(17a)가 상하 이동함으로써 액면의 높이를 표시하는 플로트식 액면계이다. 이 액면계(17)에는, 액면의 상한 위치, 하한 위치에 도달한 것을 검지하여 신호를 발하도록 되어 있다. 예를 들어, 하한 위치는 세정액 가온체(18)의 상면 위치보다 소정량 높은 위치로 설정되어 있다.
또한, 세정액 저장 탱크(10)에는 저장되어 있는 세정액의 온도를 측정하기 위한 측온체(19)가 설치되어 있다. 또한, 세정액 저장 탱크(10)에는 세정액을 소정의 온도로 하기 위한 세정액 가온체(액체 가온체)(18)가 제공되어 있다. 본 실시형태의 세정액 가온체(18)는, 엠프티(empty) 방지 기능을 갖는 스테인리스 히터이다. 즉, 세정액 저장 탱크(10) 내의 세정액은, 측온체(19)에서 측정된 온도 데이터에 기초하여 세정액 가온체(18)가 제어 장치(미도시)에 의해 제어되고, 소정의 온도 범위 내의 액체로 된다.
또한, 세정액 저장 탱크(10)에는, 세정액에 부유, 부상하고 있는 비중이 가벼운 이물질인 부유물, 유분 등을 제거하기 위한 부상물 제거 장치인 오일 스키머(15)가 제공되어 있다. 이 오일 스키머(15)는 세정액 저장 탱크(10) 내의 세정액에 부상하는 부상물을 금속제 벨트(15a)에 부착시켜 세정액 저장 탱크(10)의 상부에 취출하고, 부착된 부상물 등을 긁어 내고 부상물 회수 용기(16)에 회수한다.
이 세정액 저장 장치(1)의 동작을 설명한다. 도 4는 세정 부위에 세정액을 분사하고 있는 상태를 개략적으로 나타낸 설명도이고, 도 5는 필터 엘리먼트의 세정과 미세한 유분의 제거를 행하고 있는 상태를 개략적으로 나타낸 설명도이다. 세정액 저장 장치(1)의 필터 장치(20)를 통해 2차 여과(정밀 여과)된 깨끗한 세정액에 의해, 세정 작업을 행하는 경우에는, 예를 들면 조작 패널(미도시)의 전환 스위치를 「세정」으로 하고, "시작" 버튼 스위치를 누른다. 제어 장치(미도시)는 제1 개폐 밸브(26)를 개방 상태로 하고, 제2 개폐 밸브(28)를 폐쇄 상태로 하고, 공급용 펌프(11)를 기동시킨다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기계 부품 등의 세정 중에는, 공급용 펌프(11)의 펌브압에 의해, 제1 유통회로(24)에 공급된 1차 여과된 세정액은, 제1 유통회로(24) 내를 화살표 f1 방향으로, 필터 장치(20) 내를 화살표 f2, 화살표 f3, 화살표 f4 방향으로, 제2 유통회로(25) 내를 화살표 f5, 화살표 f6 방향으로 흐르고, 세정 부위(Wa)에 공급된다(도 4 참조). 즉, 필터 엘리먼트(22)의 외주면(22a) 측으로부터 내주면(22c) 측으로, 반경 방향인 화살표 f3 방향으로 1차 여과된 세정액이 통과하여 유입할 때, 세정액의 2차 여과(정밀 여과)가 행해진다. 세정 장치에 있어서, 세정 노즐 등으로부터 분출된 세정액은, 피세정물(미도시)의 세정 부위(Wa)에 대한 세정 작업을 행한다. 세정을 행하여 오염된 더러운 세정액은, 도시하지 않은 환류로를 흐르고, 필터 버킷(13), 필터 버킷(13) 내의 바구니 형 필터 엘리먼트(14)를 통해 1차 여과되어, 세정액 저장 탱크(10)로 되돌아간다. 이와 같이, 필터 장치(20)에서 2차 여과(정밀 여과)된 깨끗한 세정액은, 외기에 접촉하지 않고 세정 부위(Wa)에 세정 노즐로부터 분사되어 세정 작업을 행한다. 세정 작업을 중지하는 경우에는, 조작 패널의 "스톱" 버튼 스위치를 누른다
필터 엘리먼트(22)의 세정과 미세한 유분(유적)의 제거를 행하는 경우에는, 예를 들면 조작 패널(미도시)의 전환 스위치를 「유분 제거」로 하고, 「시작」 버튼 스위치를 가압한다. 제어 장치(미도시)는 제1 개폐 밸브(26)를 폐쇄 상태로 하고, 제2 개폐 밸브(28)를 개방 상태로 하고, 공급용 펌프(11)를 기동시킨다. 도 5에 도시한 바와 같이, 공급용 펌프(11)의 작용에 의해 공급된 세정액은, 제1 유통회로(24) 내를 화살표 f1 방향으로, 필터 장치(20) 내를 화살표 f2, 화살표 f10 방향으로, 드레인 회로(27) 내를 화살표 f11, 화살표 f12 방향으로 흐르고, 필터 엘리먼트(22)의 세정과 미세한 유분의 제거를 행한다. 즉, 세정액이 필터 장치 본체(21)의 내주부(21a)와 필터 엘리먼트(22)의 외주면(22a) 사이의 공간을 화살표 f10 방향으로 흐르고, 이 세정액의 흐름에 의해 필터 엘리먼트(22)의 세정과 미세한 유분 제거가 수행된다. 필터 엘리먼트 세정과 미세한 유분의 제거 작업을 중지하는 경우에는, 조작 패널의 「스톱」 버튼 스위치를 가압한다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 공급용 펌프(11)로부터 공급된 세정액은, 필터 엘리먼트(22)의 원통형의 축선과 평행한 방향으로, 또한 원통형의 외주면(22a)을 따라서만 흐른다. 그러나 필터 엘리먼트(22)의 외주면(22a)에는, 필터 엘리먼트(22)의 축선 방향의 거의 전체 길이에 걸쳐, 축선 방향으로 불균등한 복수의 단면 형상이 직사각형인 환상 돌출부(22d)가 형성되어 있다. 따라서, 환형 돌출부(22d)와 환상 돌출부(22d) 사이의 환상 홈(22e)에는 작은 와류(40)가 무수히 발생한다. 이 와류(40)는 세정액의 점성에 의해 세정액이 환상 홈(22e)을 따라 흐르는 코안다(Coanda) 효과에 의해 발생한다. 와류(40)는 부압이기 때문에, 물보다 가벼운 미세한 유분(41)이 물로부터 분리되어, 친유성 필터 엘리먼트(22)의 섬유에 포집된다. 코안다 효과는, 점성 유체의 분사(제트)가 근방의 벽면에 끌려가거나, 돌출부 형상의 벽면 상에서 벽과의 접촉을 유지하도록 거동하는 성질로서 알려져 있고, 그 발생은 벽, 돌출부 형상의 치수와 본질적으로 관계는 없다(미국특허 제2,052,869호 참조). 또한, 본 실시형태의 환상 돌출부(22d)는, 단면 형상이 직사각형이었지만, 세정액에 난류를 형성하는 것이면, 삼각형, 원호(circular arc) 등의 환상 돌출부이어도 좋다. 또한, 환상 돌출부는 필터 엘리먼트(22)의 외주에 나선형으로 형성될 수 있다.
또한, 필터 엘리먼트(22)의 외주면(22a)에 부착된 이물질의 분리가 동시에 행해지고, 분리된 비교적 큰 이물질이 세정액의 흐름을 타고 세정액과 함께 흐르거나, 작은 이물질과 미세한 유분(유적)은 섬유에 포집된다. 필터 엘리먼트(22)의 세정을 행하여 오염된 더러운 세정액은, 도 5의 드레인 회로(27)를 흐르고, 필터 버킷(13), 필터 버킷(13) 내의 바구니 형 필터 엘리먼트(14)를 통해 1차 여과되어, 세정액 저장 탱크(10)에 돌아간다. 세정 장치가 세정 작업을 실시하지 않을 때, 제1 개폐 밸브(26), 제2 개폐 밸브(28)를 전환하는 조작을 행함으로써, 필터 엘리먼트(22)의 세정과 미세한 유분(유적)의 제거를 행할 수 있기 때문에, 세정 장치의 가동률을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 제1 실시형태의 필터 엘리먼트(22)는, 저렴한 폴리프로필렌계 등의 부직포이며, 특수한 구조의 유수 분리 전용의 여과 장치를 사용하지 않고, 세정액 중의 미세한 유분을 효율적으로 제거할 수 있기 때문에, 제조 비용 및 운영 비용을 절감할 수 있고, 환경 친화적이고 안전하게 필터 엘리먼트(22)를 폐기 처리할 수 있다.
[세정액 저장 장치의 제2 실시형태]
도 7은 본 발명의 제2 실시형태의 필터 엘리먼트(220)가 세정액 중의 유분을 제거하는 상태를 개략적으로 나타낸 필터 엘리먼트(220)의 확대 종단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시형태의 필터 엘리먼트(220)의 외주면(220a)에는, 제1 실시형태의 환상 돌출부(22d)가 형성되어 있지 않다. 그러나 필터 엘리먼트(220)는, 친유성이 있는 폴리프로필렌계 등의 부직포로 성형되어 있고, 외주면(220a)으로부터 내주면(220c)을 향해 공극률이 작아지는 섬유 밀도 구배를 갖고 있다. 본 예에서는, 3층의 밀도, 두께가 상이한 섬유의 필터가 적층된 것이다. 따라서, 공급용 펌프(11)로부터 공급된 세정액이 필터 엘리먼트(220)의 원통형의 축선과 평행한 방향으로, 또한 원통형의 외주면(22a)을 따라 흐르면, 섬유 직경이 굵고 공극률이 큰 외주면(220a)의 공극(22f)에 작은 와류(400)가 무수히 생긴다. 이 와류(400)는 세정액의 점성에 의해 공극(22f)을 따라 세정액이 흐르는 코안다 효과에 의해 발생한다. 와류(400)가 부압이 되기 때문에, 물보다 가벼운 미세한 유분(410)이 물로부터 분리되어, 친유성 필터 엘리먼트(220)의 섬유에 포집된다. 또한, 공극률이 상이한 부직포를 다층으로 적층한 것은 공지 기술이다(예를 들면, 일본 특허출원 공개 2013-236985호) 때문에, 그 제법 등에 대해서는 상세히 기재하지 않는다.
[기타 실시형태]
이상, 본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 본 발명은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 필터 엘리먼트는, 외주면(22a) 측으로부터 내주면(22c) 측으로 세정액을 흘러가게 하는 세정액의 여과와, 필터 엘리먼트의 축선과 평행한 방향으로, 또한 원통형의 외주면만을 따라서 세정액을 흘러가게 하는 미세한 유분의 제거 양쪽에 사용하고 있지만, 미세한 유분의 제거에만 사용해도 좋다. 또한, 전술한 필터 엘리먼트는, 도 7에 나타낸 것은, 외주면으로부터 내주면을 향해, 공극률이 작아지는 섬유 밀도로 하기 위해, 섬유의 두께가 상이한 3층의 것을 사용하고 있다. 그러나 본 발명의 목적인 세정액 중의 미세한 유분을 제거하는 목적이면, 필터 엘리먼트를 구성하는 섬유는, 효과적으로 와류가 발생하는 것이면, 적층이 아니라, 연속적으로 밀도를 변화시킨 부직포, 직포이어도 좋다. 또한, 효과적으로 와류가 발생하는 경우, 균일한 밀도, 동일한 두께의 섬유의 것이어도 좋다.
1: 세정액 저장 장치
10: 세정액 저장 탱크
11: 공급용 펌프 12: 교반용 펌프
13: 필터 버킷 14: 바구니 형 필터 엘리먼트
15: 부상물 제거 장치(오일 스키머) 15a: 금속제 벨트
16: 부상물 회수 용기 17: 액면계
17a: 플로트 18: 액체 가온체(세정액 가온체)
19: 측온체 20: 필터 장치
20A: 제1 챔버 20B: 제2 챔버
21: 필터 장치 본체 21a: 내주부
21b: 입구부 21c: 출구부
21d: 드레인 포트 21e: 상부 덮개
22, 220: 필터 엘리먼트 22a, 220a: 외주면
22b: 단부 22c, 220c: 내주면
22d: 환상 돌출부 22e: 환상 홈
22f: 공극 23: 격벽부
24: 제1 유통회로 25: 제2 유통회로
26: 제1 개폐 밸브 26a, 26b, 28a, 28b: 솔레노이드
27: 드레인 회로 28: 제2 개폐 밸브
30: 오일 팬 31: 덮개 본체
40, 400: 와류 41,410: 유분
Wa: 세정 부위
11: 공급용 펌프 12: 교반용 펌프
13: 필터 버킷 14: 바구니 형 필터 엘리먼트
15: 부상물 제거 장치(오일 스키머) 15a: 금속제 벨트
16: 부상물 회수 용기 17: 액면계
17a: 플로트 18: 액체 가온체(세정액 가온체)
19: 측온체 20: 필터 장치
20A: 제1 챔버 20B: 제2 챔버
21: 필터 장치 본체 21a: 내주부
21b: 입구부 21c: 출구부
21d: 드레인 포트 21e: 상부 덮개
22, 220: 필터 엘리먼트 22a, 220a: 외주면
22b: 단부 22c, 220c: 내주면
22d: 환상 돌출부 22e: 환상 홈
22f: 공극 23: 격벽부
24: 제1 유통회로 25: 제2 유통회로
26: 제1 개폐 밸브 26a, 26b, 28a, 28b: 솔레노이드
27: 드레인 회로 28: 제2 개폐 밸브
30: 오일 팬 31: 덮개 본체
40, 400: 와류 41,410: 유분
Wa: 세정 부위
Claims (5)
- 소정의 세정 작업을 행하기 위해 세정 부위에 공급되는 세정액을 저장하기 위한 용기인 세정액 저장 탱크;
상기 세정액 저장 탱크에 제공되어, 상기 세정액 저장 탱크에 저장되어 있는 세정액을 흡인하고, 토출구로부터 토출하여, 상기 세정 부위에 상기 세정액을 공급하기 위한 공급용 펌프;
상기 세정액 저장 탱크에 인접 설치된 필터 장치; 및
상기 필터 장치에 내장되어 공동으로 연통한 원통형이며, 상기 세정액을 여과하기 위한 필터 엘리먼트;
를 구비한 세정액 저장 장치로서,
상기 공급용 펌프로부터 공급되는 세정액을 상기 필터 엘리먼트의 원통형의 축선과 평행한 방향으로, 또한 상기 원통형의 외주면만을 따라서 흐르게 하여, 상기 세정액 중의 유분을 상기 필터 엘리먼트에 포집하는 것을 특징으로 하는 세정액 중의 유분 제거 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 필터 엘리먼트는, 상기 필터 엘리먼트의 외주면으로부터 내주면을 향해 공극률이 작아지는 섬유 밀도 구배를 갖는 부직포인 것을 특징으로 하는 세정액 중의 유분 제거 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 필터 엘리먼트의 외주면에는 복수의 환상 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세정액 중의 유분 제거 방법. - 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세정액 저장 장치는, 상기 세정 작업을 중단하고 있을 때만, 상기 세정액을 상기 필터 엘리먼트의 외주면을 따라서만 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 세정액 중의 유분 제거 방법. - 제4 항에 있어서,
상기 세정액 저장 장치는,
상기 공급용 펌프의 토출구와 상기 필터 장치(20)의 입구부를 연통하기 위한 제1 유통회로(24);
상기 필터 장치(20)의 출구부로부터 상기 세정 부위에 2차 여과한 상기 세정액을 공급하기 위한 제2 유통회로(25);
상기 제2 유통회로(25)에 제공되고, 상기 제2 유통회로(25)의 개폐를 행하기 위한 제1 개폐 밸브(26);
상기 필터 장치(20)에 제공되고, 상기 필터 장치(20) 내의 상기 세정액을 상기 필터 장치(20)의 외부로 배출하기 위한 드레인 포트(21d);
상기 필터 장치(20)의 상기 드레인 포트(21d)로부터 상기 세정액 저장 탱크로 상기 세정액을 환류시키기 위한 드레인 회로(27); 및
상기 드레인 회로(27)에 제공되고, 상기 드레인 회로(27)의 개폐를 행하기 위한 제2 개폐 밸브(28)를 포함하고;
상기 필터 엘리먼트에 의한 상기 유분의 포집은,
상기 제1 개폐 밸브(26)를 폐쇄 상태로 하고, 또한 상기 제2 개폐 밸브를 개방 상태로 함으로써, 상기 세정액이, 상기 필터 장치(20)의 내주부와 상기 필터 엘리먼트 외주면 사이의 공간을 흐르게 함으로써, 상기 필터 엘리먼트의 친유성 섬유에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 세정액 중의 유분 제거 방법.
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