WO2014038518A1 - 混合液分離装置 - Google Patents

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liquid
oil
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友喜 板橋
義隆 木村
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リックス株式会社
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    • B01D17/0214Separation of non-miscible liquids by sedimentation with removal of one of the phases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
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    • B23Q11/1069Filtration systems specially adapted for cutting liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the present invention relates to a mixed liquid separation apparatus for separating a predetermined substance from a mixed liquid in which different components are mixed after use such as cleaning and lubrication in factory equipment such as machine tools.
  • coolants mainly composed of industrial water are used for various purposes such as lubrication and cooling during processing, cleaning and degreasing after processing.
  • Various components such as cutting agents and cleaning agents are added to these coolants according to the purpose of use, and after use, in the state of drained liquid mixed with foreign matter such as chips and oil supplied for lubrication. Collected. The collected drainage is circulated and used after removing foreign substances.
  • various apparatuses have been used as such equipment for drainage treatment (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 employs the following screw pipe type liquid separation mechanism.
  • a rod-shaped inner member that rotates relative to the outer member is coaxially arranged inside the cylindrical outer member.
  • a spiral guide wall provided on the outer periphery of the inner member is in sliding contact with the inner peripheral surface of the outer member.
  • the outer member and the inner member are relatively rotated while the lower part of the screw pipe is infiltrated into the mixed liquid to be separated.
  • the guide wall rotates while being in sliding contact with the inner peripheral surface of the outer member, and the separation target substance such as oil floating on the liquid surface of the mixed liquid is transferred upward along the spiral surface of the guide wall and separated. Collected.
  • the above-described prior art has the following inconveniences when used in a machine device that generates solid foreign matters such as cutting powder and sludge, such as a cutting machine.
  • the mixed liquid to be processed contains solid foreign matters such as swarf and sludge in addition to the floating oil to be originally separated.
  • solid foreign matters such as swarf and sludge in addition to the floating oil to be originally separated.
  • the above-mentioned liquid separation mechanism is operated, such solid foreign substances adhere to the spiral guide wall together with oil.
  • the screw pipe is operated in a state where such solid foreign matter is adhered, in the process of moving the guide wall upward, the solid foreign matter is caught in the sliding contact portion between the guide wall and the outer member, thereby causing a problem of clogging. appear.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and provides a mixed liquid separation apparatus capable of realizing high liquid separation efficiency at low cost for a mixed liquid containing solid foreign matters such as chips and sludge.
  • the purpose is to do.
  • the mixed liquid separation device of the present invention includes at least two kinds of liquid substances having different viscosities and specific gravity, and has a specific gravity smaller than that of the first substance and has a viscosity on the surface of the first substance among the substances.
  • a mixed liquid separation apparatus that separates and extracts the second substance from a mixed liquid in which a high second substance floats to form a surface layer, and a lower part is inserted into a storage tank that stores the mixed liquid Arranged in a vertical position, separating the second substance from the first substance and transferring it upward, a liquid recovery part for collecting the transferred second substance in a container,
  • the liquid separation and transfer section is provided by rotating a cylindrical rod-shaped shaft portion and a belt member whose inner end surface is in sliding contact with the outer peripheral surface of the shaft portion in a spiral manner along the outer peripheral surface in a plurality of stages.
  • a helical body, and a rotational drive unit that relatively rotates the helical body and the shaft portion; It has, by the relative rotation of the
  • the second substance is floated on the surface of the first substance from the mixed liquid in a state where the second substance having a specific gravity smaller than that of the first substance and having a higher viscosity floats to form a surface layer.
  • the mixed liquid separation device that is separated and taken out has the following configuration. That is, the liquid separation transfer unit is arranged in a vertical posture in which a lower part is inserted into a storage tank for storing the mixed liquid, and separates the second substance from the first substance and transfers it upward.
  • This liquid separation and transfer section includes a cylindrical rod-shaped shaft portion, and a spiral body provided by rotating a belt member whose inner end surface is in sliding contact with the outer peripheral surface of the shaft portion in a spiral manner along the outer peripheral surface of the shaft portion.
  • the rotation drive unit is configured to relatively rotate them.
  • the second substance adhering to the belt member can be pushed up along the outer peripheral surface of the shaft portion by relative rotation, and is high in cost at a low cost for a mixed liquid containing solid foreign matters such as chips and sludge. Liquid separation efficiency can be realized.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a mixed liquid separation device according to an embodiment of the present invention. It is a fragmentary sectional view (1st Embodiment) of the liquid mixture separator of one Embodiment of this invention.
  • (A), (b) is explanatory drawing explaining the function of the liquid separation transfer part in the liquid mixture separator of one Embodiment of this invention. It is explanatory drawing explaining the function of the liquid collection
  • (A)-(c) is explanatory drawing explaining the structure and function of the foreign material discharge part in the liquid mixture separator of one Embodiment of this invention.
  • (B) is a partial view seen from the arrow of the AA line of (a). It is a fragmentary sectional view (2nd Embodiment) of the liquid mixture separator of one Embodiment of this invention.
  • the liquid processing apparatus 1 includes a storage tank 3 that stores a coolant liquid 2 to be processed.
  • the coolant liquid 2 sucked through the suction pipe 4 by the liquid feed pump 5 is fed to the machine tool 8 to be supplied with the liquid through the liquid feed pipe 7 (arrow a).
  • the machine tool 8 includes a processing mechanism 9 that performs a cutting process on the workpiece 10.
  • the coolant 2 fed to the machine tool 8 is supplied to the cutting part of the workpiece 10 for cooling and lubrication through the machining mechanism 9 and falls as a droplet 2a (arrow b), and receives the coolant. 11 is collected.
  • oil and fat components 12 such as lubricating oil used in the mechanism portion of the processing mechanism 9 and solid foreign matters 13 such as cutting waste generated in the cutting process are mixed.
  • the liquid mixture containing such mixed components is collected in the storage tank 3 via the return pipe 14 (arrows c and d).
  • the fat component 12 having a specific gravity smaller than that of the coolant liquid 2 and a higher viscosity is floated to form a surface layer.
  • the oil / fat component 12 is an organic substance, which rots with time and deteriorates the coolant liquid 2. Therefore, the liquid processing apparatus 1 is provided with a mixed liquid separation device 6 having a function of separating the fat and oil component 12 from the mixed liquid containing the mixed components, and the fat and oil component 12 stays in the storage tank 3. It is preventing.
  • the mixed liquid contains at least two kinds of liquid substances having different viscosities and specific gravity, and has a specific gravity smaller than that of the first substance and has a viscosity on the surface of the coolant liquid 2 which is the first substance among these substances.
  • the fat component 12 which is a high second substance floats and forms a surface layer, and the mixed liquid separation device 6 has a function of separating and extracting the fat component 12 from the mixed liquid in such a state. ing.
  • the mixed liquid separation device 6 has a configuration in which a vertically long liquid separation transfer unit 20 is arranged in a vertical posture in the storage tank 3.
  • the liquid separation transfer unit 20 includes a lower part 20a, an intermediate part 20b, and a rotation drive part 20c.
  • the lower part 20 a is inserted into the coolant liquid 2 stored in the storage tank 3 through an opening provided in the upper cover 3 a on the upper surface of the storage tank 3.
  • the attachment member 27 provided on the upper part of the lower part 20 a to the upper surface of the upper cover 3 a
  • the coolant liquid 2 in the storage tank 3 contains oil and fat components 12 and mixed components of solid foreign matters 13.
  • the oil and fat components 12 are in a state of floating on the liquid surface of the coolant liquid 2.
  • the liquid separation / transfer part 20 is mainly composed of a cylindrical rod-shaped shaft part 23 and a spiral body 24.
  • the spiral body 24 has a belt member 24a whose inner end surface is in sliding contact with the outer peripheral surface 23a (see FIG. 4) of the shaft portion 23, and is spirally wound around the outer peripheral surface 23a of the shaft portion 23 in a plurality of stages. It is provided.
  • a plurality of spirals means that a plurality of band members 24a are arranged in the axial direction of the shaft portion 23, and not only when the spiral is one, but also when there are multiple spirals. It may be.
  • the lower end portion of the shaft portion 23 is fixedly supported via a connecting plate 25 by a plurality of support rods 26 extending downward from the attachment member 27.
  • the spiral body 24 is rotated relative to the fixed shaft portion 23 by the rotation driving unit 20c.
  • the spiral body 24 has an exposed range in which the space between the band members is opened in the outer circumferential direction, and in the intermediate part 20b, the spiral body 24 is closed in the outer circumferential direction by the tubular cover member 28. It is surrounded by.
  • the rotation drive unit 20 c has a configuration in which the motor 30 is arranged in a vertical posture on the top surface of the top plate 29 and the rotation drive is transmitted to the spiral body 24. In a state where the lower part 20 a is infiltrated into the coolant liquid 2, the rotation driving unit 20 c is driven to rotate the spiral body 24 relative to the shaft part 23. Thereby, the oil and fat component 12 which forms the surface layer of the coolant liquid 2 and floats is separated from the coolant liquid 2 in a mixed liquid state and transferred upward.
  • a disc-shaped receiving container 21 is attached to the upper end portion of the intermediate portion 20b, and the upper surface of the disc-shaped receiving container 21 has a recess for receiving the separated oil and fat component 12.
  • a liquid recovery part 22 is formed and disposed in such a shape that the shaft part 23 and the spiral body 24 are inserted vertically. The oil / fat component 12 separated from the coolant liquid 2 by the liquid separation transfer unit 20 and transferred upward is recovered by the liquid recovery unit 22 into the receiving container 21.
  • An output shaft 30 a of the motor 30 extends downward from the top plate 29 and is connected to a vertical transmission shaft 36 supported by a bearing member 34 via a coupling portion 35.
  • the bearing member 34 is held by a horizontal intermediate plate 33 disposed below the top plate 29.
  • the intermediate plate 33 and the top plate 29 are supported by a plurality of connecting bolts 32 (see FIG. 6A) fixedly fastened to the peripheral edge of the receiving container 21.
  • a cover member 31 that closes and surrounds the inside is mounted between the top plate 29 and the receiving container 21.
  • a connecting plate 37 extending horizontally from the transmission shaft 36 and rotating together with the transmission shaft 36.
  • the upper end portion of the spiral body 24 is fixed to the connection plate 37 with bolts 38.
  • the spiral body 24 is rotationally driven via the transmission shaft 36.
  • the spiral body 24 rotates relative to the shaft portion 23. And by this relative rotation, the fat and oil component 12 adhering to the belt member 24a is pushed up along the outer peripheral surface 23a of the shaft portion 23 and transferred upward.
  • the liquid recovery part 22 arranged at the upper end of the shaft part 23 is provided with a closed enclosing member 40 that encloses a predetermined number (three in this case) of the belt members 24a from the outside in the upper part of the spiral body 24.
  • the closing enclosing member 40 is connected by a connecting plate 37 and a connecting rod 39 and rotates together with the transmission shaft 36.
  • the closed surrounding member 40 is a substantially cylindrical member whose inner peripheral surface is in sliding contact with the outer end surface of the band member 24a. In the surrounding range of the closed surrounding member 40, the space 41 between the band members 24a is closed from the outside. Is done.
  • the lower part of the inner peripheral surface of the closed surrounding member 40 is taper-cut, and the end of the outer peripheral surface is a lower end portion 40a having an acute cross section.
  • the clearance gap for the oil-fat component 12 to flow out is ensured.
  • the fat and oil component 12 that has moved upward by the liquid separation transfer unit 20 and reached the liquid recovery unit 22 enters the closed enclosure member 40, and by the push-up action of the band member 24a, the upper surface side of the closed enclosure member 40, and The liquid is discharged from the gap between the lower end portion 40a and the bottom surface 21a and collected in the receiving container 21.
  • FIG. 4A shows a state in which the lower part of the lower part 20 a has entered the coolant liquid 2.
  • the oil and fat component 12 exists in a floating state, and the solid foreign matter 13 floats in the coolant liquid 2. Since these oil and fat components 12 have high viscosity and are likely to adhere, the solid surface 13 of the belt member 24a located near the surface of the coolant liquid 2 and the outer peripheral surface 23a of the shaft portion 23 are accompanied by the surrounding solid foreign matters 13. Adhere.
  • the spiral body 24 is attached to the upper surface 24b by the above-described push-up operation because the space 41 (see FIG. 3) between the band members 24a is an exposed range opened in the outer peripheral side direction.
  • the solid foreign substance 13 existing in the space 41 is detached from the space 41 whose outer peripheral side is open and falls (arrow g).
  • the discharge of the solid foreign matter 13 transferred upward together with the fat and oil component 12 from the space 41 is not hindered.
  • the configuration in which the spiral body 24 on the outer peripheral side of the fixed shaft portion 23 is rotationally driven is adopted, so that the coolant liquid 2 in the vicinity of the spiral body 24 is rotated by the rotation of the spiral body 24. Is induced.
  • This annular flow increases the probability that the oil / fat component 12 floating on the surface layer of the coolant liquid 2 is attached to and trapped by the belt member 24a or the outer peripheral surface 23a, thereby improving the separation efficiency of the oil / fat component 12. It is possible.
  • the oil component 12 moving upward is discharged to the bottom surface 21a through the gap between the lower end portion 40a of the closing enclosure member 40 and the bottom surface 21a of the receiving container 21 (arrow h). Or, it is collected in the receiving container 21 by two paths (discharge section) of the overflow path (arrow i) that is lifted up by the band member 24a to the upper surface of the closed surrounding member 40 and overflows.
  • a guide pipe 21c extending downward and a communicating discharge port 21b are provided in the vicinity of the outer periphery of the receiving container 21, a guide pipe 21c extending downward and a communicating discharge port 21b are provided. The fat and oil component 12 collected in the receiving container 21 is guided to the guide pipe 21c through the discharge port 21b, and is dropped and collected in a collection box 43 disposed below.
  • the discharge port 21 b provided on the bottom surface 21 a of the receiving container 21 also serves as a discharge port for discharging the solid foreign matter 13 discharged from the liquid recovery unit 22 together with the fat and oil component 12 downward. That is, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), the mounting surface 40b formed by partially cutting the side surface of the closing enclosure member 40 is provided with a sliding contact portion 42a at the end. A scraping member 42 is fixed by a bolt 44. The scraping member 42 is disposed in the receiving container 21 by sliding the sliding contact portion 42a on the flat bottom surface 21a.
  • the closing enclosure member 40 is connected to a connection plate 37 (see FIG. 3) via a connection rod 39, and the closing enclosure member 40 is rotated by the relative rotation drive of the rotation drive unit 20c. As a result, the scraping member 42 slides in the rotational direction with the sliding contact portion 42a in sliding contact with the bottom surface 21a.
  • the shaft portion 23 may be rotated with respect to the fixed spiral body 24.
  • the shaft portion 123 is directly connected to the output shaft 30 a of the motor 30 via the coupling portion 35, and the spiral body 24 is fixedly coupled to the intermediate plate 33 via the bolt 138 and the fixing plate 137.
  • the spiral body 24 and the shaft portion 123 can be rotated relative to each other, and the fat and oil component 12 can be pushed up along the outer peripheral surface of the shaft portion 123 by the spiral body 24 as in the first embodiment.
  • the mixed liquid separation device 6 shown in the present embodiment is a second substance having a specific gravity smaller than that of the first substance and a higher viscosity on the surface of the coolant liquid 2 that is the first substance.
  • This is a device that separates and extracts the fat and oil component 12 from the mixed liquid in a state where the fat and oil component 12 floats and forms a surface layer.
  • the liquid separation transfer unit 20 is arranged in a vertical posture in which the lower part 20a is inserted into the storage tank 3 for storing the mixed liquid, and separates the fat component 12 from the coolant liquid 2 and transfers it upward.
  • the liquid separation and transfer unit 20 includes a cylindrical rod-shaped shaft portion, and a spiral body provided with a belt member whose inner end surface is in sliding contact with the outer peripheral surface of the shaft portion in a spiral manner around the outer peripheral surface of the shaft portion.
  • the rotation drive unit is configured to relatively rotate them.
  • the second substance attached to the belt member can be pushed up along the outer peripheral surface of the shaft portion by relative rotation.
  • the present invention is not limited to this. Not. If the second substance having a specific gravity smaller than that of the first substance and having a higher viscosity floats on the surface of the first substance to separate and extract the second substance from the mixed solution in which the surface layer is formed
  • the present invention can also be applied to combinations of other kinds of substances.
  • the present invention can also be applied to a combination in which the first substance is a cleaning liquid and the second substance is an object to be cleaned that floats on the liquid surface of the cleaning liquid.
  • the mixed liquid separation apparatus of the present invention has an effect that high liquid separation efficiency can be realized at a low cost for a mixed liquid containing solid foreign matters such as chips and sludge, and is used for a machine tool. This is useful in the field of liquid processing in which coolant liquid and cleaning liquid used in a cleaning apparatus are collected and reused.

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Abstract

 クーラント液の表面にクーラント液よりも比重が小さく且つ粘度が高い油脂成分が浮遊して表層を形成した状態の混合液から油脂成分を分離して取り出す混合液分離装置において、混合液を貯留する貯留槽に下部が挿入された縦姿勢で配置されて油脂成分をクーラント液から分離して上方に移送する液分離移送部を、内側端面が軸部の外周面に摺接する帯部材を円柱棒状の軸部の外周面に沿って螺旋状に複数段に周回させて設けられた螺旋体と、前記軸部と、回転駆動部とから構成し、帯部材に付着した油脂成分を、螺旋体と軸部との相対回転により軸部の外周面に沿って押し上げる。

Description

混合液分離装置
 本発明は、工作機械などの工場設備において、洗浄や潤滑などの使用後に異種成分が混合状態となった混合液から、所定の物質を分離する混合液分離装置に関するものである。
 機械加工などの製造業では、加工時の潤滑や冷却、加工後の洗浄や脱脂など各種の目的から、工業用水を主成分とするクーラントが使用される。これらのクーラントには、使用目的に応じて切削剤や洗浄剤など各種の成分が添加され、使用後には、切り粉や、潤滑用に供給された油分などの異物が混合した排液の状態で回収される。回収された排液は、異物を除去した後に循環使用される。このような排液処理のための設備として、従来より、各種の装置が用いられている(例えば特許文献1参照)。
 この特許文献1に示す先行技術は、次のようなスクリューパイプ方式の液分離機構が採用されている。円筒形の外側部材の内部に、外側部材に対して相対回転する棒状の内側部材が、同軸配置されている。内側部材の外周に設けられた螺旋状の案内壁を、外側部材の内周面に摺接させている。作動時には、スクリューパイプの下部を、分離しようとする混合液内に浸入させた状態で、外側部材と内側部材を相対回転させる。これにより、案内壁が、外側部材の内周面に摺接しながら回転し、混合液の液面に浮遊した油分などの分離対象物質が、案内壁の螺旋面に沿って上方に移送され、分離回収される。
再公表WO2005/038408号公報
 しかしながら、上述の先行技術は、切削機械などの、切り粉やスラッジなど固形異物を発生する機械装置に使用した場合に、以下のような不都合が発生していた。このような機械装置においては、処理対象となる混合液中には、本来分離されるべき浮遊油分の他に、切り粉やスラッジなどの固形異物が含まれている。このため、前述の液分離機構を作動させると、螺旋状の案内壁には油分とともに、このような固形異物も付着する。このような固形異物が付着した状態でスクリューパイプを作動させると、案内壁を上方に移動させる過程において、固形異物が、案内壁と外側部材との摺接部に噛み込まれて、詰まる不具合が発生する。このような不具合は、油分の回収を妨げて装置効率を低下させるのみならず、噛み込んだ異物によってスクリューパイプの動作不良や異常摩耗を招き、部品寿命の短命化や装置のコストアップを余儀なくされていた。以上説明したように、従来技術においては、切り粉やスラッジなどの固形異物を含む混合液に対しては、低コストで高い液分離効率を実現することが困難であるという問題があった。
 本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、切り粉やスラッジなどの固形異物を含む混合液を対象として、低コストで高い液分離効率を実現することができる混合液分離装置を提供することを目的とする。
 本発明の混合液分離装置は、粘度および比重が異なる少なくとも2種類の液状の物質を含み、前記物質のうちの第1の物質の表面に、前記第1の物質よりも比重が小さく且つ粘度が高い第2の物質が浮遊して表層を形成した状態の混合液から、前記第2の物質を分離して取り出す混合液分離装置であって、前記混合液を貯留する貯留槽に下部が挿入された縦姿勢で配置され、前記第2の物質を第1の物質から分離して上方に移送する液分離移送部と、前記移送された第2の物質を受け容器に回収する液回収部と、を備え、前記液分離移送部は、円柱棒状の軸部と、内側端面が前記軸部の外周面に摺接する帯部材を前記外周面に沿って螺旋状に複数段に周回させて設けられた螺旋体と、この螺旋体と前記軸部とを相対回転させる回転駆動部とを有し、前記帯部材に付着した第2の物質を前記相対回転により前記軸部の外周面に沿って押し上げることを特徴とする。
 本発明によれば、第1の物質の表面に、第1の物質よりも比重が小さく且つ粘度が高い第2の物質が浮遊して、表層を形成した状態の混合液から第2の物質を分離して取り出す混合液分離装置において、次のような構成を有している。すなわち、液分離移送部は、混合液を貯留する貯留槽に下部が挿入された縦姿勢で配置され、第2の物質を第1の物質から分離して上方に移送する。この液分離移送部を、円柱棒状の軸部と、内側端面が軸部の外周面に摺接する帯部材を軸部の外周面に沿って螺旋状に複数段に周回させて設けられた螺旋体と、それらを相対回転させる回転駆動部から構成する。これによって、帯部材に付着した第2の物質を、相対回転により軸部の外周面に沿って押し上げることができ、切り粉やスラッジなどの固形異物を含む混合液を対象として、低コストで高い液分離効率を実現することができる。
本発明の一実施形態である混合液分離装置の液処理系統を説明する説明図である。 本発明の一実施形態の混合液分離装置の全体構成図である。 本発明の一実施形態の混合液分離装置の部分断面図(第1実施形態)である。 (a)、(b)は、本発明の一実施形態の混合液分離装置における液分離移送部の機能を説明する説明図である。 本発明の一実施形態の混合液分離装置における液回収部の機能を説明する説明図である。 (a)~(c)は、本発明の一実施形態の混合液分離装置における異物排出部の構成および機能を説明する説明図である。(b)は、(a)のA-A線の矢印から見た部分図である。 本発明の一実施形態の混合液分離装置の部分断面図(第2実施形態)である。
 本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、符号は、各実施態様に記載の具体的手段との対応を示す一例である。まず図1を参照して、本発明の混合液分離装置が使用される液処理系統の構成を、一例として説明する。図1において示すように、液処理装置1は処理対象のクーラント液2を貯留する貯留槽3を備えている。液送ポンプ5によって吸引管4を介して吸引されたクーラント液2は、液送配管7を介して液供給対象の工作機械8に送給される(矢印a)。工作機械8は、ワーク10に切削加工を行う加工機構9を備えている。工作機械8に送給されたクーラント液2は、加工機構9を介して、ワーク10の切削加工部位に冷却や潤滑を目的として供給され、液滴2aとして落下して(矢印b)、クーラント受け11内に回収される。
 回収されたクーラント液2には、加工機構9の機構部に使用された潤滑油などの油脂成分12や、切削加工で発生した切削屑などの固形異物13が混入している。このような混入成分を含む混合液は、戻り配管14を介して貯留槽3に回収される(矢印c、d)。貯留槽3内では、クーラント液2よりも比重が小さく且つ粘度が高い油脂成分12が、浮遊して表層を形成した状態となっている。油脂成分12は有機物であり、時間の経過とともに腐敗してクーラント液2を劣化させる。そのため、液処理装置1には混入成分を含む混合液から、油脂成分12を分離する機能を有する混合液分離装置6が配設されており、貯留槽3内に油脂成分12が滞留することを防止している。
 混合液は、粘度および比重が異なる少なくとも2種類の液状の物質を含み、これらの物質のうちの第1の物質であるクーラント液2の表面に、第1の物質よりも比重が小さく且つ粘度が高い第2の物質である油脂成分12が浮遊して表層を形成した状態であり、このような状態の混合液から、混合液分離装置6は、油脂成分12を分離して取り出す機能を有している。
 次に、図2,図3を参照して、混合液分離装置6の構成を説明する。図2に示すように、混合液分離装置6は、縦長形状の液分離移送部20を、貯留槽3に縦姿勢で配置した構成となっている。液分離移送部20は、下部20a、中間部20bおよび回転駆動部20cを備えている。下部20aは、貯留槽3の上面の上部カバー3aに設けられた開口部を挿通して、貯留槽3に貯溜されたクーラント液2に浸入している。下部20aの上部に設けられた取付け部材27を上部カバー3aの上面に固定することにより、混合液分離装置6全体が貯留槽3に装着される。貯留槽3内のクーラント液2には、油脂成分12、固形異物13の混入成分が含まれており、油脂成分12はクーラント液2の液面に浮遊した状態となっている。
 下部20a、中間部20bにおいて液分離移送部20は、主に円柱棒状の軸部23と螺旋体24とから構成されている。螺旋体24は、帯部材24aを、その内側端面が軸部23の外周面23a(図4参照)に摺接させて、軸部23の外周面23aに沿って螺旋状に複数段に周回させて設けられたものである。ここで螺旋状に複数段とは、帯部材24aが軸部23の軸心方向に複数配列されていることを指しており、螺旋が1条になっている場合のみならず、螺旋が多条であっても良い。下部20aでは、取付け部材27から下方に延出した複数の支持ロッド26によって、連結プレート25を介して、軸部23の下端部が固定支持されている。螺旋体24は、回転駆動部20cによって、固定された軸部23に対して相対回転する。下部20aにおいては、螺旋体24は帯部材相互間の空間が外周側方向に開放された露出範囲となっており、中間部20bにおいては、螺旋体24は管状のカバー部材28によって外周側方向が閉鎖的に包囲されている。
 回転駆動部20cは、頂部プレート29の上面に、モータ30を縦姿勢で配置し、螺旋体24に回転駆動を伝達する構成となっている。下部20aをクーラント液2内に浸入させた状態で回転駆動部20cを駆動して螺旋体24を軸部23に対して相対回転させる。これにより、クーラント液2の表層を形成して浮遊する油脂成分12は、混合液状態のクーラント液2から分離されて上方に移送される。
 中間部20bの上端部には、円板形状の受け容器21が装着され、円板形状の受け容器21の上面には、分離移送された油脂成分12を受ける凹部を有する。受け容器21の上面には、液回収部22が、軸部23及び螺旋体24が上下方向に挿通するような形状に形成されて、配設されている。液分離移送部20によって、クーラント液2から分離されて、上方に移送された油脂成分12は、液回収部22によって受け容器21に回収される。
 ここで図3(第1実施形態)を参照して、回転駆動部20cおよび液回収部22の詳細構造を説明する。モータ30の出力軸30aは、頂部プレート29から下方に延出しており、軸受け部材34によって軸支された垂直な伝動軸36に、カップリング部35を介して連結されている。軸受け部材34は、頂部プレート29の下方に配設された水平な中間プレート33に、保持されている。中間プレート33および頂部プレート29は、受け容器21の周縁部に固定締結された複数の連結ボルト32(図6(a)参照)によって支持されている。さらに頂部プレート29と受け容器21との間には、内部を閉鎖的に包囲するカバー部材31が装着されている。
 中間プレート33の下方には、伝動軸36から水平方向に延出して伝動軸36とともに回転する連結プレート37が設けられている。螺旋体24の上端部は、連結プレート37にボルト38によって固着されている。モータ30を駆動して伝動軸36を回転させることにより、螺旋体24は伝動軸36を介して回転駆動される。このとき、軸部23は下端部を連結プレート25によって固定支持されているので、螺旋体24は、軸部23に対して相対的に回転する。そしてこの相対回転により、帯部材24aに付着した油脂成分12を軸部23の外周面23aに沿って押し上げて上方向に移送する。
 軸部23の上端部に配設された液回収部22は、螺旋体24の上部において、所定段数(ここでは3段)の帯部材24aを外側から閉鎖的包囲する閉鎖的包囲部材40を設けて構成されており、閉鎖的包囲部材40は連結プレート37と連結ロッド39によって結合されて伝動軸36とともに回転するようになっている。閉鎖的包囲部材40は内周面が帯部材24aの外側端面に摺接する略円筒状部材であり、閉鎖的包囲部材40の包囲範囲では、帯部材24a相互の空間41は外側から閉鎖的に包囲される。また閉鎖的包囲部材40の内周面の下部は、テーパカットされて外周面の端部が鋭角断面の下端部40aとなっている。下端部40aと受け容器21の下部21a(図3参照)との間には、油脂成分12が流出するための隙間が確保されている。液分離移送部20によって上方に移動し液回収部22に到達した油脂成分12は、閉鎖的包囲部材40内に進入し、帯部材24aの押し上げ作用によって、閉鎖的包囲部材40の上面側、及び、下端部40aと底面21aとの間の隙間から、吐出されて受け容器21に回収される。
 図4を参照して、液分離移送部20における、軸部23と螺旋体24との組み合わせによる、油脂成分12の移送動作について説明する。図4(a)は、下部20aの下部がクーラント液2内に浸入した状態を示している。クーラント液2の表層には油脂成分12が浮遊状態で存在しており、さらに固形異物13がクーラント液2内で浮遊している。そしてこれらの油脂成分12は粘度が高くて付着しやすいことから、クーラント液2の表面近傍に位置する帯部材24aの上表面24bや軸部23の外周面23aに、周囲の固形異物13を伴って付着する。
 この状態で、回転駆動部20cによって螺旋体24を所定回転方向(矢印e)に回転させることにより、上表面24bおよび外周面23aに付着した油脂成分12には、外周面23aに沿って上方に移動する押し上げ作用が働く。すなわち図4(b)に示すように、帯部材24aが外周面23aの周囲で水平円周方向(矢印f)に周回移動することにより、油脂成分12には上表面24bによって上方へ移動させる力が作用し、これにより油脂成分12は外周面23aに沿って上方へ押し上げられる。
 このとき下部20aにおいて、螺旋体24は帯部材24a相互間の空間41(図3参照)が外周側方向に開放された露出範囲となっていることから、上述の押し上げ動作によって、上表面24bに付着して空間41内に存在する固形異物13は、上方に移動する過程において、外周側が開放された空間41から離脱して落下する(矢印g)。換言すればこの露出範囲では、油脂成分12とともに上方に移送された固形異物13の空間41から外側への排出が妨げられないようになっている。これにより、固形異物13が従来技術において生じていた不具合、すなわち案内壁との摺接部に固形異物13が噛み込んで詰まる不具合を抑制することができる。
 また本実施形態においては、固定された軸部23の外周側の螺旋体24を回転駆動する構成を採用していることから、螺旋体24の回転に伴って近傍のクーラント液2には連れ廻りによる環状の流動が誘起される。そしてこの環状の流動により、クーラント液2の表層に浮遊する油脂成分12は帯部材24aや外周面23aに接近して付着捕捉される確率が増大し、油脂成分12の分離効率を向上させることが可能となっている。
 次に図5を参照して、液回収部22の機能の詳細を説明する。下部20aにおいて帯部材24aによって捕捉されさらに中間部20bによって上方に移動した油脂成分12は、液回収部22に到達すると閉鎖的包囲部材40の内部を上方に移動する。このとき、帯部材24a間の空間41は閉鎖的包囲部材40によって閉鎖的に包囲されていることから、外部への自由な流動が妨げられる。
 このため、上方へ移動する油脂成分12は、閉鎖的包囲部材40の下端部40aと受け容器21の底面21aとの間の隙間を介して、底面21aに吐出される下方吐出経路(矢印h)、または、閉鎖的包囲部材40の上面まで帯部材24aによって持ち上げられて溢出するオーバーフロー経路(矢印i)の、2つの経路(吐出部)によって受け容器21に回収される。受け容器21の外周近傍には、下方に延出するガイドパイプ21cと、連通した排出口21bが設けられている。受け容器21に回収された油脂成分12は、排出口21bを介してガイドパイプ21cに導かれ、下方に配置された回収ボックス43内に落下して回収される。
 次に、図6を参照して、受け容器21に回収された油脂成分12に含まれる固形異物13を、排出する異物排出部の構成および機能について説明する。受け容器21の底面21aに設けられた排出口21bは、油脂成分12とともに液回収部22から吐出された固形異物13を下方に排出するための排出口を兼ねている。すなわち、図6(a)(b)に示すように、閉鎖的包囲部材40の側面を部分的にカットして形成された取付け面40bには、端部に摺接部42aが設けられた板状の掻き寄せ部材42が、ボルト44によって固着されている。掻き寄せ部材42は、受け容器21内において摺接部42aを平らな底面21a上に摺接させて配設されている。閉鎖的包囲部材40は、連結プレート37(図3参照)に連結ロッド39を介して連結されており、回転駆動部20cの相対回転駆動によって、閉鎖的包囲部材40が回転する。これにより、掻き寄せ部材42は摺接部42aを底面21aに摺接させて、回転方向に摺動する。
 図6(c)に示すように、閉鎖的包囲部材40が回転(矢印k)すると、底面21a上を摺動する掻き寄せ部材42によって、底面21a上に吐出された油脂成分12に含まれる固形異物13は、油脂成分12とともに排出口21bに掻き寄せられ、排出口21bを介して下方に排出される。回転駆動部20cによって回転駆動される閉鎖的包囲部材40、および、閉鎖的包囲部材40に装着された掻き寄せ部材42は、受け容器21において固形異物13を排出口21bに移送して排出させる異物排出部を構成する。この異物排出部は、受け容器21の平らな底面21aに摺接し回転駆動部20cの相対回転によって底面21a上を摺動する掻き寄せ部材42を有し、この掻き寄せ部材42によって底面21a上の固形異物13を排出口21bに掻き寄せるようになっている。
 上述の実施形態における第1実施形態では、螺旋体24と軸部23とを相対回転させる回転駆動部20cとして、固定された軸部23に対して螺旋体24を回転させる構成を採用しているが、固定された螺旋体24に対して軸部23を回転させるようにしてもよい。例えば、図7に示すように、モータ30の出力軸30aにカップリング部35を介して軸部123を直接連結し、螺旋体24をボルト138および固定プレート137を介して中間プレート33に固定結合する。この構成によっても、螺旋体24と軸部123とを相対回転させることができ、第1実施形態と同様に、螺旋体24によって軸部123の外周面に沿って油脂成分12を押し上げることができる。
 上記説明したように、本実施形態に示す混合液分離装置6は、第1の物質であるクーラント液2の表面に、第1の物質よりも比重が小さく且つ粘度が高い第2の物質である油脂成分12が浮遊して、表層を形成した状態の混合液から油脂成分12を分離して取り出す装置である。液分離移送部20は、混合液を貯留する貯留槽3に下部20aが挿入された縦姿勢で配置され、油脂成分12をクーラント液2から分離して上方に移送する。液分離移送部20は、円柱棒状の軸部と、内側端面が軸部の外周面に摺接する帯部材を軸部の外周面に沿って螺旋状に複数段に周回させて設けられた螺旋体と、それらを相対回転させる回転駆動部から構成する。これによって、帯部材に付着した第2の物質を、相対回転により軸部の外周面に沿って押し上げることができるようにしている。
 これにより、固形異物13が機構部に噛み込んで詰まる不具合を抑制することができる。さらに、混合液分離装置6による装置効率を向上させるとともに、異物噛み込みによる動作不良や異常摩耗を防止することが可能となる。すなわち、切り粉やスラッジなどの固形異物13を含む混合液を対象として、低コストで高い液分離効率を実現することができる。
 なお上記実施形態においては、第1の物質がクーラント液2であり、第2の物質はクーラント液2の液面に浮遊する油脂成分12である例を示したが、本発明はこれには限定されない。第1の物質の表面に第1の物質よりも比重が小さく且つ粘度が高い第2の物質が浮遊して表層を形成した状態の混合液から第2の物質を分離して取り出す構成であれば、これ以外の物質種の組み合わせについても本発明を適用することができる。例えば、第1の物質が洗浄液であり、第2の物質が洗浄液の液面に浮遊する被洗浄物である組み合わせについても本発明を適用することができる。
 本発明の混合液分離装置は、切り粉やスラッジなどの固形異物を含む混合液を対象として、低コストで高い液分離効率を実現することができるという効果を有し、工作機械用に用いられるクーラント液や洗浄装置に用いられる洗浄液を回収再使用する液処理分野において有用である。
 本発明は、例示を目的として選択された特定の実施態様を参照して記述されているが、当業者にとっては本発明の基礎概念とその開示範囲から逸脱せずに、数多くのモディフィケーションが為しうることが明らかであろう。
 1  液処理装置
 2  クーラント液
 3  貯留槽
 6  混合液分離装置
 12  油脂成分
 13  固形異物
 20  液分離移送部
 20a  下部
 20c  回転駆動部
 21  受け容器
 21a  底面
 21b  排出口
 22  液回収部
 23  軸部
 23a  外周面
 24  螺旋体
 24a  帯部材
 40  閉鎖的包囲部材
 41  空間
 42  掻き寄せ部材

Claims (10)

  1.  粘度および比重が異なる少なくとも2種類の液状の物質を含み、前記物質のうちの第1の物質の表面に、前記第1の物質よりも比重が小さく且つ粘度が高い第2の物質が浮遊して表層を形成した状態の混合液から、前記第2の物質を分離して取り出す混合液分離装置であって、
     前記混合液を貯留する貯留槽(3)に下部が挿入された縦姿勢で配置され、前記第2の物質を第1の物質から分離して上方に移送する液分離移送部(20)と、
     前記移送された第2の物質を受け容器に回収する液回収部(22)と、を備え、
     前記液分離移送部(20)は、円柱棒状の軸部(23)と、内側端面が前記軸部(23)の外周面に摺接する帯部材(24a)を前記外周面に沿って螺旋状に複数段に周回させて設けられた螺旋体(24)と、この螺旋体(24)と前記軸部(23)とを相対回転させる回転駆動部(20c)とを有し、前記帯部材(24a)に付着した第2の物質を前記相対回転により前記軸部(23)の外周面に沿って押し上げることを特徴とする混合液分離装置。
  2.  前記液回収部(22)は、前記螺旋体(24)の上部において、所定段数の帯部材(24a)の外側端面に摺接して、前記帯部材相互間の空間を外側から閉鎖的に包囲する閉鎖的包囲部材(40)と、前記空間から前記受け容器(21)へ第2の物質を吐出させる吐出部(h、i)とを備えたことを特徴とする請求項1記載の混合液分離装置。
  3.  前記螺旋体(24)において前記液回収部(22)より下方には、前記帯部材相互間の空間が外周側方向に開放された露出範囲が設けられており、この露出範囲では前記第2の物質とともに上方に移送された固形異物(13)の前記空間から外側への排出が妨げられないことを特徴とする請求項2に記載の混合液分離装置。
  4.  前記回転駆動部(20c)は、固定された前記軸部(23)に対して前記螺旋体(24)を回転させることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の混合液分離装置。
  5.  前記回転駆動部(20c)は、固定された前記螺旋体(24)に対して前記軸部(23)を回転させることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の混合液分離装置。
  6.  前記受け容器(21)には、前記第2の物質とともに吐出された固形異物(13)を下方に排出するための排出口(21b)が設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の混合液分離装置。
  7.  前記受け容器(21)において、前記固形異物(13)を前記排出口(21b)に移送して排出させる異物排出部を備えたことを特徴とする請求項6に記載の混合液分離装置。
  8.  前記異物排出部は、前記受け容器(21)の平らな底面(21a)に摺接し前記回転駆動部の相対回転によって前記底面上を摺動する、掻き寄せ部材(42)を有し、この掻き寄せ部材(42)によって、前記底面上の固形異物(13)を前記排出口(21b)に掻き寄せることを特徴とする請求項7に記載の混合液分離装置。
  9.  前記第1の物質はクーラント液であり、前記第2の物質は前記クーラント液の液面に浮遊する油脂成分であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の混合液分離装置。
  10.  前記第1の物質は洗浄液であり、前記第2の物質は前記洗浄液の液面に浮遊する被洗浄物であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の混合液分離装置。
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