WO2022123868A1 - 気泡含有液体製造装置 - Google Patents

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WO2022123868A1
WO2022123868A1 PCT/JP2021/035869 JP2021035869W WO2022123868A1 WO 2022123868 A1 WO2022123868 A1 WO 2022123868A1 JP 2021035869 W JP2021035869 W JP 2021035869W WO 2022123868 A1 WO2022123868 A1 WO 2022123868A1
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WO
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bubble
flow path
filter
coolant
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/035869
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English (en)
French (fr)
Inventor
太志 吉田
輝海 森
陽介 畑山
Original Assignee
Ｋｙｂ株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/50—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
    • B01D29/66—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
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    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B55/00—Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
    • B24B55/02—Equipment for cooling the grinding surfaces, e.g. devices for feeding coolant
    • B24B55/03—Equipment for cooling the grinding surfaces, e.g. devices for feeding coolant designed as a complete equipment for feeding or clarifying coolant

Definitions

  • the present invention relates to a bubble-containing liquid manufacturing apparatus.
  • Patent Document 1 discloses a conventional bubble-containing liquid manufacturing apparatus.
  • a gas-liquid mixed fluid is circulated between two plate-shaped members having concavo-convex surfaces facing each other, and bubbles are made finer by shear flow or turbulence to form a UFB (ultra fin bubble). Perform the treatment to contain.
  • UFB ultra fin bubble
  • the above-mentioned bubble-containing liquid manufacturing apparatus is applied as a device for containing bubbles in a coolant which is a liquid used for processing by a machine tool such as a grinder, sludge contained in the coolant is applied. And chips may clog the uneven surface of the plate-shaped member, and it may not be possible to sufficiently contain air bubbles.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and it is an object to be solved to provide a bubble-containing liquid manufacturing apparatus capable of stabilizing the treatment.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus is an apparatus provided in a flow path through which a coolant used in a machine tool flows, and the coolant flowing through this flow path contains bubbles.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus includes a bubble-containing processing unit, a pump unit, and a filtration unit.
  • the bubble-containing treatment unit executes the bubble-containing treatment on the inflowing coolant and discharges it to the flow path on the downstream side.
  • the pump section is provided integrally with the bubble-containing processing section, and delivers the coolant to the flow path on the bubble-containing processing section side.
  • the filtration unit performs a filtration process on the inflowing coolant.
  • the above machine tool is intended for all machines that supply coolant to a machining point, such as a grinding machine, a lathe, a milling machine, and a machining center.
  • the filtration unit may have a plurality of filters arranged in parallel in the flow path.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus may be provided with a switching unit.
  • the switching unit can individually switch the communication state between each of the plurality of filters and the flow path.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus may be provided with a backwash flow path.
  • the backwash flow path is connected to the filtration unit, and the washing water for washing the filter flows.
  • a washing water tank for storing washing water may be provided on the downstream side of the filtration unit in the backwashing flow path.
  • the wash water tank may have a reservoir for storing contaminants contained in the wash water from which the filter has been washed.
  • the switching unit when the switching unit switches between the communication state and the non-communication state between one of the filters and the coolant flow path, the switching unit communicates the filter with the backwash flow path in a non-communication state. You can switch from state to communication state.
  • the switching unit with the other filter of the plurality of filters before switching the filter of one of the plurality of filters and the flow path of the coolant from the communicating state to the non-communicating state.
  • the flow path of the coolant can be switched from the non-communication state to the communication state.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 1 is provided in the flow path P through which the coolant used for the grinding machine G as a machine tool flows.
  • the grinding machine G performs processing while supplying coolant to the processing point.
  • the grinding machine G is provided with a coolant tank Tc for storing the coolant.
  • the flow path P is a circulation flow path in which the coolant in the coolant tank Tc is circulated and returned to the coolant tank Tc again.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 1 performs a process of containing bubbles in the coolant flowing through the flow path P.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 1 includes a bubble-containing processing unit 10, a pump unit 20, and a filtration unit 30. These are connected by the flow path P. Further, as shown in FIG. 2, the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 1 includes a washing water tank 40. The wash water tank 40 is connected to the filtration unit 30 by a backwash flow path R described later. Each part of the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 1 is controlled by the control unit 50.
  • the bubble-containing processing unit 10 includes a casing 11 and a rotating body 12.
  • the casing 11 is formed in a cylindrical shape.
  • the casing 11 is formed with a first inflow portion 13, a second inflow portion 14, and an outflow portion 15.
  • the first inflow portion 13 and the outflow portion 15 are formed by opening in the wall portions at both ends in the axial direction of the casing 11.
  • the coolant flowing through the flow path P flows into the casing 11 from the first inflow section 13, and flows out from the outflow section 15 to the flow path P on the downstream side.
  • the second inflow portion 14 is formed on the peripheral wall of the casing 11. The second inflow portion 14 introduces compressed air into the casing 11.
  • the rotating body 12 is formed in a cylindrical shape and is rotatably housed in the casing 11 around the axis of the casing 11.
  • An annular gap C is formed between the outer peripheral surface of the rotating body 12 and the inner peripheral surface of the casing 11, and the coolant flows through this gap C. That is, the gap C between the outer peripheral surface of the rotating body 12 and the inner peripheral surface of the casing 11 constitutes the flow path P.
  • a large number of dimples are formed on the outer peripheral surface of the rotating body 12 and the inner peripheral surface of the casing 11. Shear force is applied to the coolant in the casing 11 by flowing through the gap C in a state where the rotating body 12 is rotated by the motor 16. As a result, the bubbles in the coolant are miniaturized to generate UFB.
  • the pump unit 20 sends out the coolant to the flow path P on the bubble-containing processing unit 10 side.
  • the pump unit 20 is provided integrally with the bubble-containing processing unit 10.
  • the pump portion 20 has a base portion 21 and a plurality of wing portions 22.
  • the base portion 21 is attached to an end portion of the rotating body 12 corresponding to the upstream side of the flow path P, and rotates integrally with the rotating body 12.
  • the base portion 21 has a disk shape having an outer diameter equivalent to the outer diameter of the rotating body 12.
  • the plurality of blade portions 22 are provided integrally with the base portion 21 so as to project from the end face corresponding to the upstream side of the flow path P in the base portion 21.
  • the pump unit 20 constitutes a centrifugal pump (centrifugal pump), and the plurality of blade units 22 correspond to centrifugal impellers. That is, the pump unit 20 forms a flow of coolant in the centrifugal direction from the center (rotational axis) of the base unit 21.
  • the plurality of wing portions 22 apply a turning force to the coolant to increase energy, suck the coolant into the casing 11 from the first inflow portion 13, and form the inner peripheral surface of the casing 11 constituting the flow path P.
  • the coolant is sent to the annular gap C between the rotating body 12 and the outer peripheral surface.
  • the pump unit 20 forms a discharge pressure for transferring the coolant toward the annular gap C on the downstream side of the pump unit 20 and the outflow unit 15.
  • the filtration unit 30 is arranged in the flow path P on the upstream side of the pump unit 20.
  • the filtration unit 30 filters the coolant supplied from the grinding machine G side, which is the upstream side.
  • the filtration unit 30 includes two filters, a first filter 31 and a second filter 32.
  • the first filter 31 and the second filter 32 are arranged in parallel with the flow path P on the upstream side of the pump unit 20.
  • the filters 31 and 32 are configured to have a filter medium made of stainless mesh (stainless steel).
  • switching valves 31A and 31B are provided on the upstream side and the downstream side of the first filter 31, respectively.
  • the switching valves 31A and 31B switch the communication state between the first filter 31 and the flow path P.
  • the switching valves 31A and 31B switch between a state in which the coolant flowing in the flow path P flows through the first filter 31 and a state in which the coolant does not flow.
  • switching valves 32A and 32B are provided on the upstream side and the downstream side of the second filter 32, respectively.
  • the switching valves 32A and 32B switch the communication state between the second filter 32 and the flow path P. That is, the switching valves 32A and 32B switch between a state in which the coolant flowing through the flow path P flows through the second filter 32 and a state in which the coolant does not flow through the second filter 32.
  • Each switching valve 31A, 31B, 32A, 32B is an automatic valve driven by an actuator.
  • Each switching valve 31A, 31B, 32A, 32B is driven and controlled by the control unit 50.
  • the first filter 31 and the second filter 32 can individually switch the communication state with the flow path P by the switching valves 31A, 31B, 32A, 32B and the control unit 50. That is, each switching valve 31A, 31B, 32A, 32B and the control unit 50 function as a switching unit according to the present invention.
  • the first filter 31 and the second filter 32 are provided with differential pressure gauges 31C and 32C, respectively.
  • the differential pressure gauges 31C and 32C measure the differential pressure in the flow paths P on the upstream side and the downstream side of each of the filters 31 and 32. For example, when the filtration process is executed in the filters 31 and 32 and the filter medium is clogged, a relatively large differential pressure is measured. On the other hand, immediately after cleaning the filters 31 and 32, the clogging of the filter medium is cleared and a relatively small differential pressure is measured. The differential pressure gauges 31C and 32C feed back the measured differential pressure to the control unit 50.
  • the filtration unit 30 is connected to the wash water tank 40 by the backwash flow path R.
  • the first filter 31 and the second filter 32 of the filtration unit 30 are washed with the washing water flowing through the backwashing channel R.
  • the backwash flow path R is a circulation flow path through which wash water flows in the order of the wash water tank 40, the water pump 41 for backwash, and the filtration unit 30.
  • the backwash flow path R is connected to the filtration unit 30 in parallel with the flow path P.
  • each switching valve 31A, 31B, 32A, 32B is a three-way valve. As shown in FIG. 2, the backwash flow path R is connected to each switching valve 31A, 31B, 32A, 32B. When the first filter 31 and the flow path P are in a non-communication state, the switching valves 31A and 31B allow the first filter 31 to communicate with the backwash flow path R. Similarly, when the second filter 32 and the flow path P are in a non-communication state, the switching valves 32A and 32B allow the second filter 32 to communicate with the backwash flow path R.
  • the wash water tank 40 stores wash water for backwashing that cleans the first filter 31 and the second filter 32. As shown in FIG. 2, the washing water tank 40 forms an inflow port 40A and an outflow port 40B.
  • the inflow port 40A communicates with the downstream side of the filtration unit 30 in the backwash flow path R, and the washing water that has washed the filters 31 and 32 flows into the inflow port 40A.
  • the inflow port 40A is open to the upper part on one end side of the washing water tank 40.
  • the outlet 40B is open to the bottom of the wash water tank 40 and the other end side.
  • the outlet 40B communicates with the upstream side of the filtration unit 30 in the backwash flow path R.
  • a water pump 41 for backwashing is provided between the filtration portions 30 of the outlet 40B. The water pump 41 sucks the washing water in the washing water tank 40 flowing out from the outlet 40B and sends it to the filtration unit 30 side.
  • the water pump 41 is driven and controlled by the control unit 50.
  • two partition plates 40C and 40D are provided between the inflow port 40A and the outflow port 40B in the washing water tank 40.
  • the partition plate 40C is provided so as to extend in the vertical direction at a position closer to the inflow port 40A.
  • the upper end of the partition plate 40C extends to a height substantially equal to the upper end edge of the washing water tank 40.
  • the lower end of the partition plate 40C is in the form of forming a gap with the bottom surface of the washing water tank 40.
  • the upper end of the partition plate 40D is located at a height closer to the outlet 40B than the upper end edge of the washing water tank 40, and the lower end is connected to the bottom surface of the washing water tank 40.
  • the washing water flowing in from the inflow port 40A flows below the partition plate 40C, flows above the partition plate 40D, and flows out from the outflow port 40B.
  • the bottom portion on the upstream side of the partition plate 40D is a deposit portion 40E.
  • the deposit section 40E is an example of a storage section according to the present invention.
  • a discharge port 40F is formed on the bottom surface of the wash water tank 40 in the deposit portion 40E.
  • a water supply port 40G is formed in the upper portion on the downstream side of the partition plate 40D.
  • a deposit sensor (sensor) 42 for detecting the deposit and a water level sensor 43 for detecting the water level of the wash water in the wash water tank 40 are arranged.
  • the deposit sensor 42 detects the deposit in the wash water tank 40.
  • the water level sensor 43 detects the water level in the washing water tank 40.
  • the deposit sensor 42 is arranged above the deposit portion 40E. Specifically, the deposit sensor 42 is arranged near the bottom surface in the space between the two partition plates 40C and 40D and above the discharge port 40F. In the process of flowing the washing water in the washing water tank 40, contaminants such as sludge contained in the washing water are separated. Among the separated contaminants, those having a higher specific gravity than the washing water are deposited on the bottom surface of the washing water tank 40. The deposit is deposited on the bottom deposit 40E in the space on the inflow port 40A side of the partition plate 40D. As shown in FIG. 2, the bottom surface of the washing water tank 40 is provided so as to be inclined so as to be lowered from the end portion on the inflow port 40A side toward the end portion on the outflow port 40B side. As a result, the deposits in the wash water tank 40 gather and accumulate near the partition plate 40D. The deposit sensor 42 can detect that the deposit in the deposit portion 40E has accumulated to a predetermined height.
  • the detection result by the deposit sensor 42 is fed back to the control unit 50.
  • the control unit 50 executes control to automatically discharge the deposit in the wash water tank 40 based on the detection result of the deposit sensor 42.
  • a discharge valve 44 is provided in the flow path connected to the discharge port 40F.
  • the discharge valve 44 is an automatic valve and is driven and controlled by the control unit 50.
  • the control unit 50 opens the discharge valve 44 to discharge the deposit.
  • the discharged sediment is separated from water and recovered in the recovery tank 45.
  • the water level sensor 43 is a float type sensor arranged in a space on the downstream side of the partition plate 40D.
  • the detection result by the water level sensor 43 is fed back to the control unit 50.
  • the control unit 50 executes control to automatically supply the washing water into the washing water tank 40 based on the detection result of the water level sensor 43.
  • a water supply valve 46 is provided in the flow path connected to the water supply port 40G.
  • the water supply valve 46 is an automatic valve and is driven and controlled by the control unit 50.
  • the control unit 50 opens the water supply valve 46 to replenish the washing water.
  • the control unit 50 opens the discharge valve 44 and executes control to discharge the washing water together with the deposit. do.
  • the motor 16 is driven to rotate the rotating body 12.
  • the coolant is sucked from the coolant tank Tc of the grinding machine G by the action of the pump unit 20, and the coolant flows through the flow path P.
  • the coolant flows from the coolant tank Tc of the grinding machine G through the flow path P in the order of the filtration unit 30, the pump unit 20, and the bubble-containing processing unit 10.
  • the flow path P forms a circulation flow path in which the coolant is circulated in the order of the coolant tank Tc, the filtration unit 30, the pump unit 20, and the bubble-containing processing unit 10.
  • the coolant flowing in from the first inflow section 13 passes through the annular gap C between the inner peripheral surface of the casing 11 and the outer peripheral surface of the rotating body 12 via the pump section 20.
  • the coolant has a shearing force due to the relative movement of the outer peripheral surface of the rotating body 12 on which a large number of dimples are formed and the inner peripheral surface of the casing 11 together with the compressed air flowing in from the second inflow portion 14 in the annular gap C. Is given (bubble-containing treatment).
  • a coolant containing fine bubbles such as UFB (air bubble-containing coolant) is generated.
  • UFB air bubble-containing coolant
  • the coolant flowing through the flow path P is subjected to the filtration treatment in the filtration unit 30 on the upstream side of the bubble-containing processing unit 10 before the bubble-containing treatment is performed in the bubble-containing processing unit 10.
  • the first filter 31 and the second filter 32 remove contaminants such as sludge in the coolant.
  • problems caused by contaminants such as sludge are suppressed in the pump unit 20 and the bubble-containing processing unit 10 on the downstream side of the filtration unit 30.
  • the bubble-containing processing unit 10 employs a method of applying a shearing force by relative movement of the outer peripheral surface of the rotating body 12 on which a large number of dimples are formed and the inner peripheral surface of the casing 11.
  • the coolant before the bubble-containing treatment is filtered to remove contaminants such as sludge, thereby suppressing a decrease in the efficiency of the bubble-containing treatment.
  • the two filters of the first filter 31 and the second filter 32 are alternately used. As a result, even if the filter medium of one filter is clogged, the bubble-containing treatment can be continuously performed using the other filter.
  • the switching of the two filters 31 and 32 is executed by controlling the opening and closing of the four switching valves 31A, 31B, 32A and 32B by the control unit 50. For example, when performing a filtration process using the first filter 31, the control unit 50 opens the switching valves 31A and 31B on the upstream side and the downstream side of the first filter 31, and the upstream side and the downstream side of the second filter 32. The switching valves 32A and 32B are closed (see FIG. 2).
  • the first filter 31 is in a state of communicating with the flow path P
  • the second filter 32 is in a state of not communicating with the flow path P.
  • the four switching valves 31A, 31B, 32A, 32B are controlled to open and close by the control unit 50, and the pump unit 20 and the bubble-containing processing unit via one of the first filter 31 and the second filter 32 are controlled. Ensure the flow of coolant to 10.
  • the control unit 50 switches between the two filters 31 and 32 based on the measured values by the differential pressure gauges 31C and 32C. For example, when the filtration process is performed using the first filter 31, the control unit 50 refers to the measured value fed back from the differential pressure gauge 31C corresponding to the first filter 31. When the value measured by the differential pressure gauge 31C is equal to or higher than a predetermined threshold value, the control unit 50 determines that the filter medium of the first filter 31 is clogged to a certain extent. In this case, the control unit 50 closes the switching valves 31A and 31B corresponding to the first filter 31 and opens the switching valves 32A and 32B corresponding to the second filter 32.
  • the first filter 31 is in a non-communication state with respect to the flow path P
  • the second filter 32 is in a communication state with respect to the flow path P.
  • the flow of the coolant in the flow path P is switched from the flow that has passed through the first filter 31 to the flow that has passed through the second filter 32.
  • the communication state with the flow path P of the first filter 31 and the second filter 32 is changed.
  • the filter in the non-communication state with the flow path P is switched to the non-communication state. That is, in the present embodiment, when switching the communication state between the filters 31 and 32 and the flow path P, the two switching valves in the closed state among the four switching valves 31A, 31B, 32A and 32B are first. Then, the other two switching valves are changed from the open state to the closed state.
  • the backwash flow path R is connected to each of the switching valves 31A, 31B, 32A, 32B, respectively.
  • the filter that is not in communication with the flow path P by switching the switching valves 31A, 31B, 32A, 32B is with respect to the backwash flow path R. It becomes a communication state.
  • the backwashing process with washing water is executed on the filter that has been switched from the non-communication state to the communication state with respect to the backwash flow path R.
  • the wash water flows through the filters 31 and 32 in the direction opposite to the flow direction of the coolant. As a result, sludge and the like accumulated on the surface of the filter media of the filters 31 and 32 are cleaned.
  • the backwashing process is performed as follows. First, the water pump 41 for backwashing shown in FIG. 2 is driven. In the case of the present embodiment, the water pump 41 is driven and controlled by the control unit 50. The control unit 50 executes control to start the water pump 41 after the flow paths are switched by the switching valves 31A, 31B, 32A, 32B.
  • the washing water in the washing water tank 40 is sent to the filtration unit 30 via the water pump 41.
  • the washing water flows through the filter in the backwashing flow path R of the first filter 31 and the second filter 32 in a communicating state. At this time, the washing water flows through the filters 31 and 32 in the direction opposite to the flow direction of the coolant.
  • the washing water sent from the water pump 41 is distributed in the order of the switching valve 31B, the first filter 31, and the switching valve 31A.
  • sludge and the like on the surface of the filter medium are washed away by the washing water, and the clogging of the filter medium is eliminated.
  • Whether or not the clogging of the filter medium is cleared is determined based on the measured values of the differential pressure gauges 31C and 32C.
  • the control unit 50 stops the drive of the water pump 41 to end the backwashing process.
  • a mixture such as sludge contained in the washing water is separated.
  • a mixture having a smaller specific density than the washing water is separated by the partition plate 40C and has a higher specific density than the washing water. Large contaminants are separated by the divider 40D.
  • the control unit 50 executes control to discharge the deposit of the deposit unit 40E based on the detection result of the deposit sensor 42. Specifically, the control unit 50 opens the discharge valve 44 when the deposit sensor 42 detects that the deposit has accumulated to a predetermined height on the deposit unit 40E. As a result, the deposit deposited on the deposit portion 40E is discharged together with the washing water. The discharged sediment is further separated from the washing water and recovered in the recovery tank 45. Further, the control unit 50 closes the discharge valve 44 after the deposit in the deposit 40E is reduced to a predetermined height or less based on the detection result of the deposit sensor 42.
  • the washing water in the washing water tank 40 is gradually reduced due to being discharged or evaporated as the deposit is discharged from the discharge valve 44.
  • the water level in the wash water tank 40 is monitored by the water level sensor 43.
  • the control unit 50 replenishes the washing water tank 40 with washing water based on the detection result of the water level sensor 43.
  • the control unit 50 opens the water supply valve 46 to replenish the washing water.
  • the control unit 50 executes control to stop the water supply by closing the water supply valve 46 when the water level sensor 43 detects that the washing water is replenished in the washing water tank 40 and the water level exceeds a predetermined water level. do.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 1 is provided in the flow path P through which the coolant used for the grinding machine G as a machine tool flows, and bubbles flow in the coolant flowing through the flow path P. Is contained.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 1 includes a bubble-containing processing unit 10, a pump unit 20, and a filtration unit 30.
  • the bubble-containing processing unit 10 executes the bubble-containing treatment on the inflowing coolant and discharges it to the flow path P on the grinding machine G side on the downstream side.
  • the pump unit 20 is provided integrally with the bubble-containing processing unit 10, and delivers the coolant to the annular gap C as a flow path on the bubble-containing processing unit 10 side.
  • the filtration unit 30 is arranged in the flow path P on the upstream side of the pump unit 20 and performs a filtration process of the coolant supplied from the grinding machine G side on the upstream side.
  • the coolant filtered by the filtration unit 30 is sent to the bubble-containing processing unit 10 via the pump unit 20. Therefore, clogging due to sludge or the like in the bubble-containing processing unit 10 can be suppressed. Further, since the coolant after filtration is introduced into the pump unit 20, the discharge flow rate and the delivery pressure of the coolant by the pump unit 20 are higher than the case where the coolant before filtration containing a relatively large amount of contaminants is introduced. Stabilization can be achieved.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 1 can stabilize the processing.
  • the filtration unit 30 has a first filter 31 and a second filter 32 arranged in parallel with the flow path P.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 1 switches between the first filter 31 and the second filter 32 for use. Therefore, the processing can be continuously performed without stopping the apparatus.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 1 includes switching valves 31A, 31B, 32A, 32B and a control unit 50 as switching units.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 1 controls the opening and closing of the switching valves 31A, 31B, 32A, and 32B by the control of the control unit 50, so that the communication state between the first filter 31 and the second filter 32 and the flow path P is reached. Can be switched individually. Therefore, even if the filtration capacity of one of the first filter 31 and the second filter 32 is reduced, it is possible to easily switch to the other filter.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 1 is provided with a backwash flow path R.
  • the backwash flow path R is connected to the filtration unit 30, and wash water for washing the first filter 31 and the second filter 32 flows through the backwash flow path R. Therefore, maintenance of the filter can be easily performed.
  • a washing water tank 40 for storing washing water is provided on the downstream side of the filtration unit 30 in the backwashing flow path R.
  • the washing water tank 40 has a deposit portion 40E for depositing contaminants contained in the washing water from which the first filter 31 and the second filter 32 have been washed. Therefore, the contaminants contained in the wash water from which the first filter 31 and the second filter 32 have been washed can be separated, and the wash water having a relatively small amount of contaminants can be used to separate the first filter 31 and the second filter 32. Can be backwashed. As a result, the cleaning of the first filter 31 and the second filter 32 can be performed more efficiently.
  • control unit 50 as a switching unit switches between the communication state and the non-communication state between one of the first filter 31 and the second filter 32 and the flow path P, the control unit 50 and the one of the filters are backwashed.
  • the road R is switched from the non-communication state to the communication state.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus 1 is convenient because the flow path P can be switched and the backwash flow path R can be switched at the same time.
  • control unit 50 as a switching unit sets the first filter 31 and the second filter 31 and the second filter 31 and the second filter 32 before switching one of the first filter 31 and the second filter 32 and the flow path P from the communicating state to the non-communicating state.
  • the other of the filters 32 and the flow path P are switched from the non-communication state to the communication state. This allows the coolant flow in the original filter to continue until the coolant flow in the switched filter is established. As a result, smooth switching of the filter can be realized without causing a problem such as a so-called water hammer phenomenon.
  • bubble-containing liquid manufacturing apparatus an apparatus in which bubbles are contained in the coolant used in the grinding machine is exemplified, but this is not essential.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus according to the present invention may contain bubbles in a coolant used in other machine tools such as lathes, milling machines, and machining centers.
  • the manufactured bubble-containing coolant is returned to the coolant tank of the grinding machine, which is a machine tool, but the bubble-containing coolant may be directly supplied to the machining point of the machine tool. .. Further, the bubble-containing liquid processing apparatus may be provided independently of the machine tool. In this case, the produced bubble-containing coolant may be introduced into a coolant tank of a machine tool or the like in a batch manner or via a pipe constituting another flow path.
  • the embodiment in which the bubble-containing processing unit is configured to have a rotating body is exemplified, but this is not essential.
  • the bubble-containing treatment unit does not have a rotating body, but simply has a flow path provided with a large number of convex portions, concave portions, and the like. It suffices as long as it applies.
  • the embodiment in which the pump unit constitutes a centrifugal pump is illustrated, but this is not essential.
  • the structure of the pump portion for example, another pump structure such as a vane pump or a cascade pump (vortex pump) may be adopted.
  • the filtration unit may be configured to have, for example, one or three or more filters.
  • the embodiment in which the filtration unit has a plurality of filters arranged in parallel and is provided with a switching valve and a control unit as a switching unit for switching and using the plurality of filters has been exemplified.
  • a plurality of filters arranged in parallel may be in a form in which the filtration process is executed at the same time without being switched. In this case, the filtration area can be freely set according to the number of filters used.
  • a mode in which a plurality of filters in the filtration unit are arranged in parallel in the flow path is exemplified, but this is not essential.
  • the filtration unit has a plurality of filters, for example, they may be arranged in series in the flow path, or may be arranged in parallel and in series.
  • the filters are arranged in series, the coarseness of the filter media may be made different for each filter, for example, the coarseness of the filter media in the filter may be gradually made finer toward the downstream side.
  • the bubble-containing liquid manufacturing apparatus may be in the form of manually cleaning by attaching and detaching the filter medium of the filter without providing a backwash flow path.
  • a deposit portion for depositing sludge or the like is exemplified, but this is not essential. That is, the sludge or the like in the storage portion may be stored in the storage portion, such as floating on the liquid surface of the coolant or floating in the coolant.
  • the embodiment in which the filtration unit is arranged on the upstream side of the bubble-containing processing unit is illustrated, but this is not essential.
  • the filtration unit may be arranged at any position in the flow path, for example, on the downstream side of the bubble-containing processing unit.

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Abstract

処理の安定化を図ることができる気泡含有液体製造装置を提供する。　気泡含有液体製造装置（１）は、研削盤（Ｇ）（工作機械）に使用されるクーラントが流通する流路（Ｐ）に設けられ、この流路（Ｐ）を流通するクーラントに気泡を含有させる。気泡含有液体製造装置（１）は、気泡含有処理部（１０）、ポンプ部（２０）、及びろ過部（３０）を備える。気泡含有処理部（１０）は、流入したクーラントに対して気泡含有処理を実行して下流側の流路（Ｐ）に排出する。ポンプ部（２０）は、気泡含有処理部（１０）と一体に設けられ、気泡含有処理部（１０）側の流路としての環状の隙間（Ｃ）にクーラントを送出する。ろ過部（３０）は、流入したクーラントに対してろ過処理を行う。

Description

気泡含有液体製造装置
　本発明は、気泡含有液体製造装置に関する。
　特許文献１は従来の気泡含有液体製造装置を開示している。この気泡含有液体製造装置は、凹凸状面を対向させた２枚の板状部材の間に気液混合流体を流通させ、せん断流れや乱流によって気泡を微細化してＵＦＢ（ｕｌｔｒａ　ｆｉｎｅ　ｂｕｂｂｌｅ）を含有させる処理を行う。
特開２０１０－１４９１２０号公報
　しかしながら、上述のような気泡含有液体製造装置を、研削盤等の工作機械による加工に用いる液体であるクーラント（ｃｏｏｌａｎｔ）に気泡を含有させる装置として適用した場合、クーラント内に含まれるスラッジ（ｓｌｕｄｇｅ）や切粉が板状部材の凹凸状面に目詰まりし、十分に気泡を含有させることができなくなってしまうおそれがあった。
　本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、処理の安定化を図ることができる気泡含有液体製造装置を提供することを解決すべき課題としている。
　本発明に係る気泡含有液体製造装置は、工作機械に使用されるクーラントが流通する流路に設けられ、この流路を流通するクーラントに気泡を含有させる装置である。気泡含有液体製造装置は、気泡含有処理部、ポンプ部、及びろ過部を備えている。気泡含有処理部は、流入したクーラントに対して気泡含有処理を実行して下流側の流路に排出する。ポンプ（ｐｕｍｐ）部は、気泡含有処理部と一体に設けられ、気泡含有処理部側の流路にクーラントを送出する。ろ過部は、流入したクーラントに対してろ過処理を行う。
　なお、上記工作機械とは、研削盤、旋盤、フライス盤（ｍｉｌｌｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ）、マシニングセンタ（ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｃｅｎｔｅｒ）等、加工点にクーラントを供給して加工する機械全般を意図している。
　気泡含有液体製造装置において、ろ過部は、流路に並列に配置された複数のフィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）を有し得る。
　気泡含有液体製造装置は切替部を備え得る。切替部は、複数のフィルタのそれぞれと流路との連通状態を個別に切り替え自在である。
　気泡含有液体製造装置は逆洗流路を備え得る。逆洗流路は、ろ過部に接続され、フィルタを洗浄する洗浄水が流通する。
　気泡含有液体製造装置において、逆洗流路におけるろ過部の下流側には、洗浄水を貯留する洗浄水タンク（ｔａｎｋ）が設けられ得る。この洗浄水タンクは、フィルタを洗浄した洗浄水に含まれる混入物を貯留する貯留部を有し得る。
　気泡含有液体製造装置において、切替部は、複数のフィルタのうちの一方のフィルタとクーラントの流路とを連通状態から非連通状態に切り替える際には、当該フィルタと逆洗流路とを非連通状態から連通状態に切り替え得る。
　気泡含有液体製造装置において、切替部は、複数のフィルタのうちの一方のフィルタとクーラントの流路とを連通状態から非連通状態に切り替えるよりも先に、複数のフィルタのうちの他方のフィルタとクーラントの流路とを非連通状態から連通状態に切り替え得る。
実施形態に係る気泡含有液体製造装置が設けられた流路の構成を模式的に示す図である。 実施形態に係るろ過部の構成を模式的に示す図である。 実施形態に係る気泡含有処理部の構成を模式的に示す図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
　図１に示すように、気泡含有液体製造装置１は、工作機械としての研削盤Ｇに使用されるクーラントが流通する流路Ｐに設けられている。研削盤Ｇは、加工点にクーラントを供給しつつ加工を行う。研削盤Ｇには、クーラントを貯留するクーラントタンクＴｃが設けられている。流路Ｐは、このクーラントタンクＴｃ内のクーラントを流通させてクーラントタンクＴｃに再び戻す循環流路である。気泡含有液体製造装置１は、この流路Ｐを流通するクーラントに気泡を含有させる処理を行う。
　図１に示すように、気泡含有液体製造装置１は、気泡含有処理部１０、ポンプ部２０、及びろ過部３０を備えている。これらは流路Ｐによって接続されている。また、図２に示すように、気泡含有液体製造装置１は洗浄水タンク４０を備えている。洗浄水タンク４０は、後述する逆洗流路Ｒによってろ過部３０に接続されている。これら気泡含有液体製造装置１の各部は制御部５０によって制御される。
　図３に示すように、気泡含有処理部１０は、ケーシング（ｃａｓｉｎｇ）１１及び回転体１２を有して構成されている。ケーシング１１は円筒状に形成されている。ケーシング１１には、第１流入部１３、第２流入部１４、及び流出部１５が形成されている。第１流入部１３及び流出部１５は、ケーシング１１の軸方向両端の壁部に開口して形成されている。流路Ｐを流通するクーラントは、第１流入部１３からケーシング１１に流入し、流出部１５から下流側の流路Ｐに流出する。第２流入部１４はケーシング１１の周壁に形成されている。第２流入部１４は、ケーシング１１内に圧縮空気を導入する。
　回転体１２は、円筒状に形成され、ケーシング１１の軸周りに回転自在にケーシング１１内に収納されている。回転体１２の外周面とケーシング１１の内周面との間には環状の隙間Ｃが形成されており、この隙間Ｃをクーラントが流通する。すなわち、回転体１２の外周面とケーシング１１の内周面との間の隙間Ｃは流路Ｐを構成する。回転体１２の外周面及びケーシング１１の内周面にはそれぞれ多数のディンプルが形成されている。ケーシング１１内のクーラントは、モータ（ｍｏｔｏｒ）１６によって回転体１２が回転した状態で隙間Ｃを流通することによってせん断力が付与される。これにより、クーラント中の気泡が微細化されてＵＦＢが生成される。
　ポンプ部２０は、気泡含有処理部１０側の流路Ｐにクーラントを送出する。ポンプ部２０は、気泡含有処理部１０と一体に設けられている。具体的には、図３に示すように、ポンプ部２０は、ベース（ｂａｓｅ）部２１と、複数の翼部２２とを有する。ベース部２１は、回転体１２における流路Ｐの上流側に対応する端部に取り付けられており、回転体１２と一体的に回転する。ベース部２１は、回転体１２の外径と同等の外径を有する円板形状をなしている。複数の翼部２２は、ベース部２１における流路Ｐの上流側に対応する端面から突出するようにベース部２１と一体的に設けられる。
　ポンプ部２０は、遠心ポンプ（渦巻きポンプ）を構成し、複数の翼部２２は、遠心羽根車に対応する。つまり、ポンプ部２０は、ベース部２１の中心（回転軸心）からその遠心方向に向かうクーラントの流れを形成する。複数の翼部２２は、クーラントに旋回力を与えてエネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）を増加させ、第１流入部１３からケーシング１１内にクーラントを吸い込んで、流路Ｐを構成するケーシング１１の内周面と回転体１２の外周面との間の環状の隙間Ｃへとクーラントを送出する。ポンプ部２０は、ポンプ部２０よりも下流側の環状の隙間Ｃ、流出部１５へ向けてクーラントを移送する吐出圧力を形成する。
　ろ過部３０は、ポンプ部２０の上流側の流路Ｐに配置される。ろ過部３０は、上流側である研削盤Ｇ側から供給されるクーラントのろ過処理を行う。図２に示すように、本実施形態の場合、ろ過部３０は、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２の２つのフィルタを有して構成されている。これら第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２は、ポンプ部２０の上流側における流路Ｐに並列に配置されている。フィルタ３１，３２は、ステンレスメッシュ（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　ｍｅｓｈ）製のろ材を有して構成されている。
　図２に示すように、第１フィルタ３１の上流側及び下流側には、切替弁３１Ａ，３１Ｂがそれぞれ設けられている。切替弁３１Ａ，３１Ｂは、第１フィルタ３１と流路Ｐの連通状態を切り替える。換言すると、切替弁３１Ａ，３１Ｂは、流路Ｐを流通するクーラントが第１フィルタ３１を流通する状態と流通しない状態とに切り替える。同様に、第２フィルタ３２の上流側及び下流側には、切替弁３２Ａ，３２Ｂがそれぞれ設けられている。切替弁３２Ａ，３２Ｂは、第２フィルタ３２と流路Ｐの連通状態を切り替える。すなわち、切替弁３２Ａ，３２Ｂは、流路Ｐを流通するクーラントが第２フィルタ３２を流通する状態と流通しない状態とに切り替える。
　各切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、アクチュエータ（ａｃｔｕａｔｏｒ）によって駆動される自動弁である。各切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、制御部５０によって駆動制御される。これら各切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ及び制御部５０により、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２は、流路Ｐとの連通状態を個別に切り替え自在である。すなわち、各切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ及び制御部５０は、本発明に係る切替部として機能する。
　図２に示すように、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２には、それぞれ差圧計３１Ｃ，３２Ｃが設けられている。差圧計３１Ｃ，３２Ｃは、各フィルタ３１，３２の上流側と下流側の流路Ｐにおける差圧を計測する。例えば、フィルタ３１，３２においてろ過処理が実行されてろ材の目詰まりが進行した場合には、比較的大きな差圧が計測される。一方、フィルタ３１，３２を洗浄した直後等においては、ろ材の目詰まりが解消されて比較的小さな差圧が計測される。各差圧計３１Ｃ，３２Ｃは、計測した差圧を制御部５０にフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）する。
　図２に示すように、ろ過部３０は、逆洗流路Ｒによって洗浄水タンク４０と接続されている。ろ過部３０の第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２は、逆洗流路Ｒを流通する洗浄水によって洗浄される。逆洗流路Ｒは、洗浄水タンク４０、逆洗用の送水ポンプ４１、ろ過部３０の順に洗浄水が流通する循環流路である。逆洗流路Ｒは、ろ過部３０に対して流路Ｐと並列に接続されている。
　本実施形態において、各切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは三方弁である。図２に示すように、逆洗流路Ｒは、各切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂに接続されている。切替弁３１Ａ，３１Ｂは、第１フィルタ３１と流路Ｐとを非連通状態にした場合には、第１フィルタ３１を逆洗流路Ｒに連通させる。同様に、切替弁３２Ａ，３２Ｂは、第２フィルタ３２と流路Ｐとを非連通状態にした場合には、第２フィルタ３２を逆洗流路Ｒに連通させる。
　洗浄水タンク４０は、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２を洗浄する逆洗用の洗浄水を貯留する。図２に示すように、洗浄水タンク４０は、流入口４０Ａ及び流出口４０Ｂを形成している。流入口４０Ａは、逆洗流路Ｒにおけるろ過部３０の下流側に連通しており、フィルタ３１，３２を洗浄した洗浄水が流入する。流入口４０Ａは、洗浄水タンク４０の一端側における上部に開口している。流出口４０Ｂは、洗浄水タンク４０と他端側における底部に開口している。流出口４０Ｂは、逆洗流路Ｒにおけるろ過部３０の上流側に連通している。流出口４０Ｂのろ過部３０の間には逆洗用の送水ポンプ４１が設けられている。送水ポンプ４１は、流出口４０Ｂから流出する洗浄水タンク４０内の洗浄水を吸入してろ過部３０側へと送水する。送水ポンプ４１は制御部５０によって駆動制御される。
　図２に示すように、洗浄水タンク４０における流入口４０Ａと流出口４０Ｂの間には、２つの仕切板４０Ｃ，４０Ｄが設けられている。仕切板４０Ｃは、流入口４０Ａ寄りの位置において上下方向に延びて設けられている。仕切板４０Ｃの上端は、洗浄水タンク４０の上端縁と略同等の高さまで延びている。仕切板４０Ｃの下端は、洗浄水タンク４０の底面との間に隙間を形成する形態である。一方、仕切板４０Ｄは、流出口４０Ｂ寄りの位置において、上端が洗浄水タンク４０の上端縁よりも低い高さに位置し、下端が洗浄水タンク４０の底面に接続されている。洗浄水タンク４０において、流入口４０Ａから流入した洗浄水は、仕切板４０Ｃの下方を流通するとともに、仕切板４０Ｄの上方を流通し、流出口４０Ｂから流出する。仕切板４０Ｄの上流側底部は堆積部４０Ｅとされている。堆積部４０Ｅは、本発明に係る貯留部の例示である。堆積部４０Ｅにおける洗浄水タンク４０の底面には排出口４０Ｆが形成されている。また、仕切板４０Ｄの下流側上部には給水口４０Ｇが形成されている。
　洗浄水タンク４０内には、堆積物を検知する堆積物センサ（ｓｅｎｓｏｒ）４２と、洗浄水タンク４０内の洗浄水の水位を検知する水位センサ４３と、が配置されている。堆積物センサ４２は、洗浄水タンク４０内の堆積物を検知する。水位センサ４３は、洗浄水タンク４０内の水位を検知する。
　堆積物センサ４２は堆積部４０Ｅの上方に配置されている。具体的には、堆積物センサ４２は、２つの仕切板４０Ｃ，４０Ｄの間の空間における底面近傍であって排出口４０Ｆの上方に配置されている。洗浄水タンク４０内を洗浄水が流通する過程において、洗浄水中に含まれるスラッジ等の混入物が分離される。分離された混入物のうち、洗浄水よりも比重の大きいものについては洗浄水タンク４０の底面に堆積する。堆積物は、仕切板４０Ｄの流入口４０Ａ側の空間における底部の堆積部４０Ｅに堆積する。図２に示すように、洗浄水タンク４０の底面は、流入口４０Ａ側の端部から流出口４０Ｂ側の端部に向かって低くなる形態で傾斜して設けられている。これにより、洗浄水タンク４０内の堆積物は、仕切板４０Ｄ寄りに集まって堆積する。堆積物センサ４２は、堆積部４０Ｅにおける堆積物が所定高さまで堆積したことを検知可能である。
　堆積物センサ４２による検知結果は制御部５０にフィードバックされる。制御部５０は、堆積物センサ４２の検知結果に基づいて、洗浄水タンク４０内の堆積物を自動的に排出する制御を実行する。具体的には、図２に示すように、排出口４０Ｆに連なる流路には排出弁４４が設けられている。排出弁４４は自動弁であり、制御部５０によって駆動制御される。制御部５０は、洗浄水タンク４０内の堆積物が所定の高さまで堆積したことを堆積物センサ４２が検知した場合には、排出弁４４を開放して堆積物を排出する。排出された堆積物は、回収タンク４５において水と分離されて回収される。
　水位センサ４３は、仕切板４０Ｄよりも下流側の空間に配置されたフロート（ｆｌｏａｔ）式のセンサである。水位センサ４３による検知結果は制御部５０にフィードバックされる。制御部５０は、水位センサ４３の検知結果に基づいて、洗浄水タンク４０内に洗浄水を自動的に供給する制御を実行する。具体的には、図２に示すように、給水口４０Ｇに連なる流路には給水弁４６が設けられている。給水弁４６は自動弁であり、制御部５０によって駆動制御される。制御部５０は、洗浄水タンク４０内の水位が所定の高さまで低下したことを水位センサ４３が検知した場合には、給水弁４６を開放して洗浄水を補充する。また、制御部５０は、水位センサ４３によって洗浄水タンク４０内の水位が所定以上であることが検知された場合には、排出弁４４を開放して堆積物とともに洗浄水を排出する制御を実行する。
　次に、上記構成の気泡含有液体製造装置１の動作について説明する。
　最初に、気泡含有処理部１０を起動する。具体的には、モータ１６を駆動して回転体１２を回転させる。すると、ポンプ部２０の作用によってクーラントが研削盤ＧのクーラントタンクＴｃから吸い込まれ、流路Ｐをクーラントが流通するようになる。クーラントは、研削盤ＧのクーラントタンクＴｃから、ろ過部３０、ポンプ部２０、気泡含有処理部１０の順に流路Ｐを流通する。流路Ｐは、クーラントタンクＴｃ、ろ過部３０、ポンプ部２０、及び気泡含有処理部１０の順にクーラントを循環させる循環流路を形成している。
　気泡含有処理部１０では、第１流入部１３から流入したクーラントは、ポンプ部２０を経てケーシング１１の内周面と回転体１２の外周面との間の環状の隙間Ｃを流通する。クーラントは、環状の隙間Ｃにおいて、第２流入部１４から流入する圧縮空気とともに、多数のディンプル（ｄｉｍｐｌｅ）が形成された回転体１２の外周面及びケーシング１１の内周面の相対移動によってせん断力が付与される（気泡含有処理）。これにより、クーラント中の気泡が微細化され、ＵＦＢ等の微細気泡を含有したクーラント（気泡含有クーラント）が生成される。生成された気泡含有クーラントは、ポンプ部２０の作用によってクーラントタンクＴｃへ送出される。
　また、流路Ｐを流通するクーラントは、気泡含有処理部１０において気泡含有処理が施される前に、気泡含有処理部１０よりも上流側のろ過部３０においてろ過処理が施される。ろ過処理では、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２によって、クーラント内のスラッジ等の混入物を除去する。これにより、ろ過部３０下流側のポンプ部２０及び気泡含有処理部１０において、スラッジ等の混入物に起因する不具合が抑制される。特に、本実施形態の場合には、気泡含有処理部１０では、多数のディンプルが形成された回転体１２の外周面及びケーシング１１の内周面の相対移動によってせん断力を付与する方法が採用されている。このため、スラッジ等の混入物を多く含んだクーラントの場合には、これらクーラント内の混入物がディンプル内に詰まることによる処理効率の低下が懸念される。気泡含有液体製造装置１では、気泡含有処理前のクーラントに対してろ過処理を施してスラッジ等の混入物を除去することによって、気泡含有処理の効率低下の抑制を図っている。
　ろ過部３０におけるろ過処理では、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２の２つのフィルタを交互に切り替えて使用する。これにより、一方のフィルタのろ材に目詰まりが生じた場合でも、他方のフィルタを用いて気泡含有処理を連続して行うことができる。２つのフィルタ３１，３２の切り替えは、制御部５０により４つの切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂを開閉制御することによって実行される。例えば、第１フィルタ３１を用いてろ過処理を行う場合、制御部５０は、第１フィルタ３１の上流側及び下流側の切替弁３１Ａ，３１Ｂを開放し、第２フィルタ３２の上流側及び下流側の切替弁３２Ａ，３２Ｂを閉止する（図２参照）。すると、第１フィルタ３１は流路Ｐに連通した状態となり、第２フィルタ３２は流路Ｐに対して非連通状態となる。このように、ろ過処理では、４つの切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂを制御部５０によって開閉制御し、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２の一方を経由したポンプ部２０及び気泡含有処理部１０へのクーラントの流れを確保する。
　本実施形態において、制御部５０は、２つのフィルタ３１，３２の切り替えを差圧計３１Ｃ，３２Ｃによる計測値に基づいて実行する。例えば、第１フィルタ３１を用いてろ過処理を行っている場合、制御部５０は、第１フィルタ３１に対応する差圧計３１Ｃからフィードバックされる計測値を参照する。制御部５０は、差圧計３１Ｃによる計測値が所定の閾値以上である場合、第１フィルタ３１のろ材に一定の目詰まりが生じていると判断する。この場合、制御部５０は、第１フィルタ３１に対応する切替弁３１Ａ，３１Ｂを閉止するとともに、第２フィルタ３２に対応する切替弁３２Ａ，３２Ｂを開放する。すると、第１フィルタ３１が流路Ｐに対して非連通状態となるとともに第２フィルタ３２が流路Ｐに対して連通状態となる。これにより、流路Ｐにおけるクーラントの流れは、第１フィルタ３１を経由した流れから第２フィルタ３２を経由した流れへと切り替えられる。
　また、本実施形態において、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２の流路Ｐとの連通状態の切り替えを行う際には、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２のうち、流路Ｐと連通状態にあるフィルタを非連通状態に切り替えるよりも先に、流路Ｐと非連通状態にあるフィルタを連通状態に切り替える。すなわち、本実施形態において、各フィルタ３１，３２と流路Ｐとの連通状態の切り替えを行う時には、４つの切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂのうちの閉止状態にある２つの切替弁を先に開放状態にし、その後、他の２つの切替弁を開放状態から閉止状態にする。これにより、流路Ｐにおける第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２の一方を経由した流れから他方を経由した流れへの切り替えを円滑に実行可能である。また、４つの切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂの全てが閉止されることが回避され、気泡含有処理を連続して実行することができる。
　また、上述のように、各切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂには逆洗流路Ｒがそれぞれ接続されている。第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２のうち、各切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂを切り替えたことによって流路Ｐに対して非連通状態となったフィルタは、逆洗流路Ｒに対して連通状態となる。そして、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２のうち、逆洗流路Ｒに対して非連通状態から連通状態に切り替えられたフィルタには、洗浄水による逆洗処理が実行される。逆洗処理は、フィルタ３１，３２に対して、クーラントの流れ方向とは反対の方向に洗浄水を流通する。これにより、フィルタ３１，３２のろ材表面に蓄積したスラッジ等を洗浄する。
　逆洗処理は、以下のように実行される。
　最初に、図２に示す逆洗用の送水ポンプ４１を駆動する。本実施形態の場合、送水ポンプ４１は、制御部５０によって駆動制御される。制御部５０は、切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂによって流路の切り替えが行われた後に、送水ポンプ４１を起動する制御を実行する。送水ポンプ４１を駆動すると、洗浄水タンク４０内の洗浄水が送水ポンプ４１を経由してろ過部３０へと送出される。ろ過部３０では、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２のうちの逆洗流路Ｒと連通状態にあるフィルタを洗浄水が流通する。この時、洗浄水は、クーラントの流れ方向とは反対方向にフィルタ３１，３２内を流通する。例えば、第１フィルタ３１に対して逆洗処理を行う場合、送水ポンプ４１から送出された洗浄水は、切替弁３１Ｂ、第１フィルタ３１、切替弁３１Ａの順に流通する。これにより、ろ材表面のスラッジ等が洗浄水に洗い流され、ろ材の目詰まりが解消される。ろ材の目詰まりが解消されたか否かは、差圧計３１Ｃ，３２Ｃの計測値に基づいて判断する。制御部５０は、逆洗処理において差圧計３１Ｃ，３２Ｃの計測値が所定の閾値以下になった場合、送水ポンプ４１の駆動を停止して逆洗処理を終了させる制御を実行する。
　ろ過部３０においてフィルタ３１，３２のろ材を洗浄した洗浄水は、逆洗流路Ｒを流通して洗浄水タンク４０に流入する。洗浄水タンク４０では、洗浄水中に含まれるスラッジ等の混合物が分離される。具体的には、洗浄水は、洗浄水タンク４０内を流入口４０Ａから流出口４０Ｂまで流通する過程において、洗浄水よりも比重の小さい混入物が仕切板４０Ｃによって分離され、洗浄水よりも比重の大きい混入物が仕切板４０Ｄによって分離される。
　洗浄水タンク４０内では、比重の大きな混入物は洗浄水タンク４０の底面に堆積する。堆積した混入物は、洗浄水タンク４０の底面が流出口４０Ｂ側に向けて低くなるように傾斜状に形成されていることから、仕切板４０Ｄの上流側底部の堆積部４０Ｅに集積して堆積する。制御部５０は、堆積物センサ４２の検知結果に基づいて、堆積部４０Ｅの堆積物を排出する制御を実行する。具体的には、制御部５０は、堆積部４０Ｅに所定の高さまで堆積物が堆積したことを堆積物センサ４２が検知すると、排出弁４４を開放する。これにより、堆積部４０Ｅに堆積した堆積物が洗浄水とともに排出される。排出された堆積物は、回収タンク４５において洗浄水と更に分離されて回収される。また、制御部５０は、堆積物センサ４２の検知結果に基づき、堆積部４０Ｅにおける堆積物が所定高さ以下まで減少した後に排出弁４４を閉止する。
　洗浄水タンク４０中の洗浄水は、排出弁４４からの堆積物の排出に伴って排出されたり、蒸発したり等によって徐々に減少する。洗浄水タンク４０内の水位は水位センサ４３によって監視されている。制御部５０は、水位センサ４３の検知結果に基づいて、洗浄水タンク４０内に洗浄水を補充する。制御部５０は、洗浄水タンク４０内の水位が所定の水位以下になったことを水位センサ４３が検知すると、給水弁４６を開放して洗浄水を補充する制御を実行する。また、制御部５０は、洗浄水タンク４０内に洗浄水が補充され、水位が所定の水位以上になったことを水位センサ４３が検知すると給水弁４６を閉止して給水を停止する制御を実行する。
　以上のように、実施形態１に係る気泡含有液体製造装置１は、工作機械としての研削盤Ｇに使用されるクーラントが流通する流路Ｐに設けられ、この流路Ｐを流通するクーラントに気泡を含有させる。気泡含有液体製造装置１は、気泡含有処理部１０、ポンプ部２０、及びろ過部３０を備えている。気泡含有処理部１０は、流入したクーラントに対して気泡含有処理を実行して下流側である研削盤Ｇ側の流路Ｐに排出する。ポンプ部２０は、気泡含有処理部１０と一体に設けられ、気泡含有処理部１０側の流路としての環状の隙間Ｃにクーラントを送出する。ろ過部３０は、ポンプ部２０の上流側の流路Ｐに配置され、上流側である研削盤Ｇ側から供給されるクーラントのろ過処理を行う。
　気泡含有液体製造装置１は、ろ過部３０によってろ過されたクーラントがポンプ部２０を経て気泡含有処理部１０に送出される。このため、気泡含有処理部１０におけるスラッジ等による目詰まりを抑制することができる。また、ろ過後のクーラントがポンプ部２０に導入されるので、混入物が比較的多く含まれるろ過前のクーラントが導入される場合と比較して、ポンプ部２０によるクーラントの吐出流量や送出圧力の安定化を図ることができる。
　したがって、気泡含有液体製造装置１は、処理の安定化を図ることができる。
　また、ろ過部３０は、流路Ｐに並列に配置された第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２を有している。気泡含有液体製造装置１は、これら第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２を切り替えて使用する。このため、装置を停止させることなく継続して処理を行うことができる。
　また、気泡含有液体製造装置１は切替部としての切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ及び制御部５０を備えている。気泡含有液体製造装置１は、制御部５０の制御によって切替弁３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂの開閉を制御することによって、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２のそれぞれと流路Ｐとの連通状態を個別に切り替え自在である。このため、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２のうちの一方のフィルタのろ過能力が低下した場合でも他方のフィルタに容易に切り替えることができる。
　また、気泡含有液体製造装置１は逆洗流路Ｒを備えている。逆洗流路Ｒは、ろ過部３０に接続され、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２を洗浄する洗浄水が流通する。このため、フィルタのメンテナンス（ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）を容易に行うことができる。
　また、逆洗流路Ｒにおけるろ過部３０の下流側には、洗浄水を貯留する洗浄水タンク４０が設けられている。この洗浄水タンク４０は、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２を洗浄した洗浄水に含まれる混入物を堆積させる堆積部４０Ｅを有している。このため、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２を洗浄した洗浄水に含まれる混入物を分離することができ、混入物の比較的少ない洗浄水を利用して第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２の逆洗を行うことができる。これにより、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２の洗浄をより効率的に行うことができる。
　また、切替部としての制御部５０は、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２のうちの一方と流路Ｐとを連通状態から非連通状態に切り替える際には、この一方のフィルタと逆洗流路Ｒとを非連通状態から連通状態に切り替える。このように、気泡含有液体製造装置１は、流路Ｐの切り替えと逆洗流路Ｒの切り替えとを同時に行えるので使い勝手がよい。
　また、切替部としての制御部５０は、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２のうちの一方と流路Ｐとを連通状態から非連通状態に切り替えるよりも先に、第１フィルタ３１及び第２フィルタ３２のうちの他方と流路Ｐとを非連通状態から連通状態に切り替える。これにより、切り替えられる側のフィルタにおけるクーラントの流れを確立させるまで、元のフィルタにおけるクーラントの流れを継続させることができる。その結果、いわゆるウォーターハンマー（ｗａｔｅｒ　ｈａｍｍｅｒ）現象等の不具合を生じさせることなく、フィルタのスムーズ（ｓｍｏｏｔｈ）な切り替えを実現することができる。
　本発明は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、気泡含有液体製造装置として、研削盤に使用されるクーラントに気泡を含有させる装置を例示したが、これは必須ではない。本発明に係る気泡含有液体製造装置は、例えば、旋盤、フライス盤、マシニングセンタ等の他の工作機械に使用されるクーラントに気泡を含有させるものであってもよい。
（２）上記実施形態では、製造した気泡含有クーラントが工作機械である研削盤のクーラントタンクに戻される形態を例示したが、気泡含有クーラントを工作機械の加工点に直接供給するようにしてもよい。また、気泡含有液体処理装置は、工作機械とは別に独立して設けられるものであってもよい。この場合、製造した気泡含有クーラントは、工作機械のクーラントタンク等にバッチ（ｂａｔｃｈ）式にて、又は別の流路を構成する配管を経由して導入されるものであってもよい。
（３）上記実施形態では、気泡含有処理部が回転体を有して構成される形態を例示したが、これは必須ではない。気泡含有処理部は、例えば、回転体を有さず、単に凸状部や凹状部等が多数設けられた流路を有して構成される形態等、クーラントに対して何等かの気泡含有処理を施すものであればよい。
（４）上記実施形態では、ポンプ部が遠心ポンプを構成する形態を例示したが、これは必須ではない。ポンプ部の構造としては、例えば、ベーン（ｖａｎｅ）ポンプやカスケード（ｃａｓｃａｄｅ）ポンプ（渦流ポンプ）などの他のポンプ構造が採用されてもよい。
（５）上記実施形態では、ろ過部に２つのフィルタが設けられた形態を例示したが、これは必須ではない。ろ過部は、例えば、１又は３以上のフィルタを有して構成されていてもよい。
（６）上記実施形態では、ろ過部が並列に配置された複数のフィルタを有し、これら複数のフィルタを切り替えて使用するための切替部としての切替弁及び制御部を備える形態を例示したが、これは必須ではない。例えば、ろ過部において、並列に配置された複数のフィルタは切り替えられることなく、同時にろ過処理を実行する形態であってもよい。この場合、使用するフィルタの数に応じてろ過面積を自在に設定できる。
（７）上記実施形態では、ろ過部における複数のフィルタが流路に並列に配置される形態を例示したが、これは必須ではない。ろ過部が複数のフィルタを有する場合には、例えば、流路に直列に配置されていてもよいし、並列及び直列を組み合わせた配置としてもよい。フィルタが直列に配置される場合、フィルタにおけるろ材の目の粗さを下流側に向けて徐々に細かくする等、ろ材の目の粗さをフィルタ毎に異ならせるようにしてもよい。
（８）上記実施形態では、逆洗流路を備える形態を例示したが、これは必須ではない。本発明に係る気泡含有液体製造装置は、逆洗流路を備えることなく、フィルタのろ材を着脱するなどして手動で洗浄する形態であってもよい。
（９）上記実施形態では、貯留部として、スラッジ等を堆積させる堆積部を例示したが、これは必須ではない。すなわち、貯留部におけるスラッジ等は、クーラントの液面に浮上していたり、クーラント中に浮遊していたり等、貯留部内に貯留されていればよい。
（１０）上記実施形態では、ろ過部が気泡含有処理部の上流側に配置されている形態を例示したが、これは必須ではない。ろ過部は、例えば、気泡含有処理部の下流側等、流路のいずれの位置に配置されていてもよい。
　１…気泡含有液体製造装置、１０…気泡含有処理部、２０…ポンプ部、３０…ろ過部、３１，３２…フィルタ（３１…第１フィルタ、３２…第２フィルタ）、３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ…切替弁（切替部）、４０…洗浄水タンク、４０Ｅ…堆積部（貯留部）、５０…制御部（切替部）、Ｃ…環状の隙間（クーラントの流路）Ｇ…研削盤（工作機械）、Ｐ…流路（クーラントの流路）、Ｒ…逆洗流路

Claims (7)

  1. 　工作機械に使用されるクーラントが流通する流路に設けられ、前記流路を流通する前記クーラントに気泡を含有させる気泡含有液体製造装置であって、
    　流入した前記クーラントに対して気泡含有処理を実行して下流側の前記流路に排出する気泡含有処理部と、
    　前記気泡含有処理部と一体に設けられ、前記気泡含有処理部側の前記流路に前記クーラントを送出するポンプ部と、
    　流入した前記クーラントに対してろ過処理を行うろ過部と、
    を備えていることを特徴とする気泡含有液体製造装置。
  2. 　前記ろ過部は、前記流路に並列に配置された複数のフィルタを有していることを特徴とする請求項１に記載の気泡含有液体製造装置。
  3. 　前記複数のフィルタのそれぞれと前記流路との連通状態を個別に切り替え自在な切替部を備えていることを特徴とする請求項２に記載の気泡含有液体製造装置。
  4. 　前記ろ過部に接続され、前記フィルタを洗浄する洗浄水が流通する逆洗流路を備えていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の気泡含有液体製造装置。
  5. 　前記逆洗流路における前記ろ過部の下流側には、前記洗浄水を貯留する洗浄水タンクが設けられており、
    　前記洗浄水タンクは、前記フィルタを洗浄した洗浄水に含まれる混入物を貯留する貯留部を有していることを特徴とする請求項４に記載の気泡含有液体製造装置。
  6. 　前記複数のフィルタのそれぞれと前記流路との連通状態を個別に切り替え自在な切替部と、
    　前記ろ過部に接続され、前記フィルタを洗浄する洗浄水が流通する逆洗流路と、
    を備えており、
    　前記切替部は、一方の前記フィルタと前記流路とを連通状態から非連通状態に切り替える際には、前記一方の前記フィルタと前記逆洗流路とを非連通状態から連通状態に切り替えることを特徴とする請求項２に記載の気泡含有液体製造装置。
  7. 　前記切替部は、一方の前記フィルタと前記流路とを連通状態から非連通状態に切り替えるよりも先に、他方の前記フィルタと前記流路を非連通状態から連通状態に切り替えることを特徴とする請求項３又は請求項６に記載の気泡含有液体製造装置。
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