WO2023286419A1 - サイクロン型異物分離装置 - Google Patents

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cyclone
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defoaming
type foreign
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敏之 蚊野
武 仲谷
憲司 右田
洋彰 山本
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日本スピンドル製造株式会社
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C3/06—Construction of inlets or outlets to the vortex chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/24—Multiple arrangement thereof
    • B04C5/26—Multiple arrangement thereof for series flow
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse 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 cyclone type foreign matter separation device for separating foreign matter such as metal powder from processing liquid such as coolant by centrifugal force.
  • water-soluble coolant is supplied to the cutting part for cooling and lubrication of the cutting part and efficient discharge of cutting waste. For this reason, the coolant is mixed with foreign matter such as cutting scrap metals and abrasives.
  • This cyclone-type contaminant separation apparatus comprises a cyclone body having a contaminant discharge opening at its lower end, a treatment liquid introduction pipe having an introduction port that opens in the tangential direction inside the cyclone body, and an upper part provided on the top of the cyclone body. It includes a case, a treated liquid discharge pipe that opens to the upper case, and a communication pipe that communicates the inside of the cyclone main body with the inside of the upper case.
  • the cyclone main body includes a cylindrical portion and a conical cylindrical portion extending downward from the lower end of the cylindrical portion while gradually decreasing in diameter.
  • the coolant When the coolant is injected into the cylindrical portion of the cyclone main body from the inlet of the coolant, the coolant descends along the inner surface of the cyclone main body as a swirling flow. As a result, a vortex is generated inside the cyclone body, and foreign matter, which has a large specific gravity relative to the coolant, is sprayed against the inner surface of the cyclone body by centrifugal force and separated from the coolant. , and discharged from the foreign object discharge port to be collected.
  • This ascending vortex includes a columnar air layer that extends from the foreign object outlet through the communicating pipe into the upper case, and a purified coolant layer that rises along the peripheral surface of this air layer.
  • the coolant forming the cooled coolant layer is guided into the upper case along with the rising vortex, discharged from the upper case to the treated liquid discharge pipe, and reused.
  • Patent Document 1 proposes a cyclone-type foreign matter separation device as shown in FIG.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the cyclone-type foreign matter separating apparatus proposed in Patent Document 1.
  • a clean chamber S in a clean case (upper case) 104 has a vortex flow.
  • a gas-liquid separation pipe (defoaming pipe) 107 into which the gas flows is arranged coaxially with the axial center O of the cyclone main body 102 .
  • a first reservoir 121 for temporarily storing the coolant that has passed through the gas-liquid separation pipe 107 is provided at the bottom of the upper case 104 so as to surround the gas-liquid separation pipe 107, and this first reservoir
  • a second storage portion 122 is provided to temporarily store the coolant flowing from 121 .
  • the coolant that has been purified by separating foreign matter in the cyclone main body 102 flows from the communicating pipe 106 into the gas-liquid separating pipe 107, but the coolant is in a columnar shape. Since the coolant rises along the circumference of the air layer, only this coolant passes through the small holes 107 a of the gas-liquid separation pipe 107 and flows into the first reservoir 121 . Therefore, only the coolant that has flowed into the gas-liquid separation pipe 107 can be extracted independently, and air is prevented from being entrained in the coolant, thereby preventing bubbling of the coolant.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a cyclone-type foreign matter separating apparatus that effectively suppresses foaming due to bubbles in the treatment liquid and has a high defoaming effect.
  • the present invention provides a cyclone main body, an upper case provided on the upper part of the cyclone main body, a communicating pipe for communicating the inside of the cyclone main body and the inside of the upper case, and a and an antifoaming pipe inserted into the antifoaming pipe, wherein the antifoaming pipe is provided with a vortex retaining means for retaining a vortex generated in the antifoaming pipe.
  • the vortex retaining means is configured by, for example, a slit for introducing a vortex swirling along the outer periphery of the defoaming pipe into the inside of the defoaming pipe.
  • the processing liquid swirling in the antifoaming pipe flows out through the small holes of the antifoaming pipe to the outside, An air layer (bubbles) remains in the defoaming pipe. Therefore, the processing liquid and air do not mix, and the defoaming pipe exerts a high defoaming effect, effectively preventing foaming of the processing liquid.
  • the vortex holding means is constituted by a slit
  • a vortex swirling along the outer circumference of the defoaming pipe is introduced into the defoaming pipe from the slit, and the strength of the vortex in the defoaming pipe is increased by the introduced vortex. is maintained, a high antifoaming effect can be obtained by the antifoaming pipe.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a cyclone-type foreign matter separating apparatus according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a main part of a cyclone-type foreign matter separating device according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is a plan view of the cyclone type foreign matter separating apparatus according to Embodiment 1 of the present invention (view in the direction of arrow A in FIG. 2).
  • 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line BB of FIG. 2;
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line CC of FIG. 2;
  • FIG. It is a front view of an antifoaming pipe.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a cyclone-type foreign matter separating apparatus according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a main part of a cycl
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view taken along line DD of FIG. 6; It is a perspective view of the defoaming pipe upper part.
  • FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a main part of a cyclone-type foreign matter separating device according to Embodiment 2 of the present invention;
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view taken along line EE of FIG. 9;
  • 1 is a vertical cross-sectional view of a cyclone-type contaminant separating apparatus proposed in Patent Document 1.
  • FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a main part of a cyclone-type foreign matter separating device according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view taken along line EE of FIG. 9
  • 1 is a vertical cross-sectional view of a cyclone-type contaminant separating apparatus proposed in Patent Document 1.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a cyclone type foreign matter separating apparatus according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of the cyclone type foreign matter separating apparatus
  • FIG. 3 is a plan view of the cyclone type foreign matter separating apparatus.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view along the BB line in FIG. 2
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view along the CC line
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view taken along line DD of FIG. 6
  • FIG. 8 is a perspective view of the upper portion of the defoaming pipe.
  • the cyclone type foreign matter separating apparatus 1 separates and removes metal foreign matter such as chips from a water-soluble coolant supplied to a processing section of a machine tool for cutting metal materials by centrifugal force. Yes, it is structured as follows:
  • the cyclone type foreign matter separation apparatus 1 includes a cyclone body 2, a treatment liquid introduction pipe 3 connected to the outer periphery of the cyclone body 2, and an upper case provided on the top of the cyclone body 2. 4, a treated liquid discharge pipe 5 connected to the upper case 4, and a cylindrical communication pipe arranged coaxially with the axial center O of the cyclone main body 2 to allow the inside of the cyclone main body 2 and the inside of the upper case 4 to communicate with each other. It is composed of a pipe 6 and an defoaming pipe 7 arranged vertically coaxially with the axial center O of the cyclone main body 2 in the upper case 4 .
  • the cyclone main body 2 is composed of a cylindrical portion 2A and a conical cylindrical portion 2B extending downward from the lower end of the cylindrical portion 2A while gradually decreasing in diameter. , are arranged coaxially and vertically. At the lower end of the conical cylindrical portion 2B, a circular foreign matter discharge port 8 is opened for discharging foreign matter separated from the coolant to the outside.
  • the upper portion of the cylindrical portion 2A of the cyclone main body 2 has a circular inlet 3a that opens in the direction of the tangent line T at the point p on the outer periphery of the cylindrical portion 2A (tangential direction). (see FIGS. 1 and 2) is mounted at a position offset from the axial center O of the cyclone body 2 by ⁇ shown in FIG.
  • the cylindrical container-shaped upper case 4 is provided above the cyclone main body 2 with a partition wall 9 interposed therebetween.
  • the upper case 4 is configured in the shape of a cylindrical container by covering the upper and lower surfaces of a cylindrical side wall 4A with a disc-shaped cover 4B and the partition wall 9, respectively. It constitutes a space for temporarily storing clean coolant.
  • a side wall 4A of the upper case 4 is provided with the processing liquid discharge pipe 5 having a discharge port 5a opening toward the axial center O of the upper case 4. As shown in FIG. As shown in FIG.
  • a ring-shaped flange 10 fixed to the inner periphery of the upper end of the side wall 4A is provided with a plurality of covers 4B (eight in the illustrated example (see FIG. 3)).
  • the top surface of the upper case 4 is covered with the lid 4B by being attached with the bolts 11. As shown in FIG.
  • the communicating pipe 6 is arranged vertically in the upper part of the cyclone body 2, and its upper end is a circular hole 9a formed in the center of the partition wall 9 (see FIG. 2). is inserted from below and fixed to the partition wall 9 by welding or the like.
  • the inner peripheral surface of the lower end portion of the communicating pipe 6 forms a tapered guide surface 6a that expands downward.
  • the antifoaming pipe 7 is formed by rounding a punching metal having a large number of small circular holes 7a and molding it into a cylindrical shape.
  • the upper case 4 is abutted against the center of the lower surface of the lid 4B of the upper case 4 and fixed to the lid 4B with bolts 12.
  • a threaded seat 13 is fitted in the upper end of the antifoaming pipe 7. By screwing the bolt 12 into the threaded seat 13, which is inserted through the central portion of the lid 4B from above, the The upper end of bubble tube 7 is fixed to lid 4B. 1 and 2, the lower end of the defoaming pipe 7 is inserted into the communicating pipe 6 from above. A cylindrical gap ⁇ is formed between them.
  • the large number of circular holes 7a formed in the defoaming pipe 7 allow passage of only the coolant from which foreign matter has been removed and prevent the passage of air bubbles contained in the coolant. It is set to 0.5 mm to 2.5 mm, preferably 1.0 mm.
  • a metal mesh or the like may be used instead of the punching metal.
  • the defoaming pipe 7 is provided with a vortex retaining means for retaining a vortex m (see FIGS. 1 and 2) generated in the defoaming pipe 7, which will be described later.
  • a slit 14 is formed along the vertical direction in a part of the outer periphery. This slit 14 is for introducing a vortex flow of coolant containing air swirling along the outer periphery of the antifoaming pipe 7 into the inside of the antifoaming pipe 7 as will be described later. As shown, it opens on a vertical plane passing through the axial center O of the defoaming pipe 7 .
  • the antifoaming pipe 7 is composed of two types of semi-cylindrical pipes 7A and 7B which are eccentric and have different diameters.
  • a slit 14 is formed along the vertical direction between each free edge of 7B along the vertical direction.
  • the two types of cylindrical pipes 7A and 7B having large and small diameters, which constitute the antifoaming pipe 7, are integrally formed in this embodiment, but they are formed separately and joined together. can be Moreover, it is desirable that the slits 14 are formed over the entire length of the defoaming pipe 7 in the vertical direction.
  • the ends of two types of cylindrical pipes 7A and 7B are connected to each other by a plurality (four in the illustrated example) of brackets 7b arranged at suitable intervals in the vertical direction.
  • the upper end of the defoaming pipe 7 is formed with two upper and lower circular scale discharge holes 7c having an inner diameter larger than that of the small hole 7a.
  • the included relatively large scale scale that cannot pass through the small holes 7a is discharged out of the defoaming pipe 7 through the scale discharge holes 7c.
  • the coolant containing foreign matter is injected tangentially into the cylindrical portion 2A of the cyclone main body 2 from the inlet 3a of the treatment liquid introducing pipe 3 at a predetermined speed. be done. Then, as shown in FIG. 1, the coolant containing the foreign matter descends along the inner surfaces of the cylindrical portion 2A and the conical cylindrical portion 2B of the cyclone body 2 due to the centrifugal force while swirling. As a result, a vortex M is generated inside the cyclone main body 2 around the axis O, and the centrifugal force generated by this vortex M separates foreign matter contained in the coolant.
  • the vortex flow M of coolant descending while swirling along the inner surface of the cyclone main body 2 receives an upward force near the foreign matter discharge port 8 and turns upward. Therefore, as shown in FIG. 1, a vortex m is generated on the axis O inside the cyclone main body 2 toward the inside of the upper case 4 from the foreign object discharge port 8 .
  • the vortex m includes a cylindrical air layer having a vacuum cavity in the center and a cylindrical coolant layer surrounding this air layer. It reaches the defoaming pipe 7 from the discharge port 8 through the communicating pipe 6 .
  • the coolant layer constitutes the surface layer portion of the vortex m, and rises from the foreign matter outlet 8 toward the defoaming pipe 7 along the periphery of the air layer. Since the inner peripheral surface of the lower end of the communicating pipe 6 constitutes the guide surface 6a as described above, the upward vortex m is smoothly guided to the communicating pipe 6 and the opening of the lower end of the defoaming pipe 7 is smoothly guided. It is introduced into the antifoaming pipe 7 from the part.
  • the clean coolant that occupies the surface layer portion passes through the many small holes 7a of the antifoaming pipe 7 and flows into the interior of the upper case 4. It is temporarily stored in the bottom of the upper case 4 . In this way, the air contained in the vortex m is separated from the coolant in the defoaming pipe 7, and only the coolant is discharged outside the defoaming pipe 7, so that the air and the coolant are mixed inside the upper case 4.
  • the antifoaming pipe 7 could extract only the coolant alone. Therefore, the coolant is prevented from bubbling inside the upper case 4 due to air bubbles.
  • the defoaming pipe 7 exerts a high defoaming effect and effectively prevents the coolant from foaming.
  • the clean coolant temporarily stored in the upper case 4 and containing no air bubbles flows into the processing liquid discharge pipe 5 from the discharge port 5a opened in the side wall 4A of the upper case 4, and the processing liquid is discharged. It is discharged from the tube 5 to the outside of the upper case 4 and reused.
  • the coolant flowing out of the antifoaming pipe 7 also contains some air bubbles, this coolant is drawn into the antifoaming pipe 7 again through the slit 14, and the drawn-in coolant flows out of the antifoaming pipe 7 again.
  • a further antifoaming effect can be obtained by Therefore, the defoaming effect can be further enhanced by forming the slit 14 over the entire length of the defoaming pipe 7 in the vertical direction.
  • the strength of the vortex m generated in the defoaming pipe 7 flows into the defoaming pipe 7 from the slit 14 constituting the vortex retaining means. Since it is held by the eddy current flowing in and the air is effectively separated from the coolant in the antifoaming pipe 7 , only the coolant is extracted from the antifoaming pipe 7 . Therefore, air is not mixed in the removed coolant to generate air bubbles, and the defoaming effect of the defoaming pipe 7 is enhanced.
  • FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of a cyclone type foreign matter separating apparatus main part according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view taken along line EE of FIG.
  • the same reference numerals are given to the same elements as those shown in 8, and the description thereof will be omitted hereafter.
  • the cyclone type foreign matter separating apparatus 1A is characterized in that a round pipe 15 is arranged vertically along the vertical direction at the center of the axis of the defoaming pipe 7.
  • the configuration is the same as that of the cyclone type foreign matter separating apparatus 1 according to No. 1.
  • the swirling strength of the vortex m rising while swirling in the defoaming pipe 7 is maintained or reinforced by the vortex flowing into the defoaming pipe 7 from the slit 14. 10
  • the coolant contained in the vortex m is separated from the air and extracted from the antifoaming pipe 7.
  • the swirling strength of the vortex m in the defoaming pipe 7 is increased, and as a result, the defoaming effect of the defoaming pipe 7 is also enhanced.
  • the round pipe 15 is arranged vertically along the vertical direction at the axial center of the defoaming pipe 7, but instead of the round pipe 15, a solid round bar (not shown) is used. Even if it is arranged vertically along the vertical direction at the axial center of the defoaming pipe 7, the same effect as described above can be obtained.
  • the present invention is applied to a cyclone-type foreign matter separating apparatus for separating foreign matter such as metal shavings contained in coolant.
  • the present invention is also applicable to a cyclone-type foreign matter separating device for separating and removing foreign matter other than shavings.

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Abstract

処理液の気泡による泡立ちを効果的に抑える消泡効果が高いサイクロン型異物分離装置を提供すること。 【課題】円筒部２Ａと該円筒部２Ａの下端から下方に向かって漸次縮径しながら延びる円錐筒部２Ｂとを備えるサイクロン本体２と、円筒部２Ａ内に接線方向に向かって開口する導入口３ａを備える処理液導入管３と、サイクロン本体２の上部に設けられた上部ケース４と、上部ケース４に開口する処理液排出管５と、サイクロン本体２の軸中心Ｏと同軸に配されてサイクロン本体２の内部と上部ケース４の内部とを連通させる連通管６と、サイクロン本体２の軸中Ｏと同軸に上部ケース１４内に垂直に配されるとともに、その下端部が連通管６内に挿入された多孔性の消泡パイプ７を備えるサイクロン型異物分離装置１において、消泡パイプ７に、該消泡パイプ７内に発生する渦流を保持するための渦流保持手段（スリット１４）を設ける。

Description

サイクロン型異物分離装置
　本発明は、クーラントなどの処理液から金属粉などの異物を遠心力によって分離するためのサイクロン型異物分離装置に関する。
　例えば、工作機械を用いて金属材料を切削加工する場合には、切削部の冷却や潤滑、切削屑の効率的な排出などのために水溶性のクーラントが切削部に供給される。このため、クーラントには切削屑の金属類や研磨剤などの異物が混入する。
　クーラントは、繰り返して使用されるため、このクーラントに混入した異物を該クーラントを再使用する前に除去しておく必要がある。この異物を除去する手段の１つとして、サイクロン型異物分離装置が知られている。このサイクロン型異物分離装置は、下端に異物排出口が開口するサイクロン本体と、このサイクロン本体の内部に接線方向に開口する導入口を備える処理液導入管と、サイクロン本体の上部に設けられた上部ケースと、この上部ケースに開口する処理液排出管と、サイクロン本体の内部と上部ケースの内部とを連通させる連通管とを含んで構成されている。
　上記サイクロン型異物分離装置においては、サイクロン本体は、円筒部と該円筒部の下端から下方に向かって漸次縮径しながら延びる円錐筒部とを備えており、異物を含むクーラントが処理液導入管の導入口からサイクロン本体の円筒部に噴射されると、このクーラントは、旋回流となってサイクロン本体の内面に沿って降下する。これによってサイクロン本体の内部には渦流が発生し、クーラントに対して比重が大きな異物が遠心力によってサイクロン本体の内面に噴き付けられてクーラントから分離され、この分離された異物は、サイクロン本体の内面に沿って降下して異物排出口から排出されて回収される。
　そして、サイクロン本体の内面に沿って降下する渦流は、異物排出口の付近で上昇に転じ、サイクロン本体の軸中心上には、異物排出口から上部ケースへと向かう渦流が発生する。この上昇する渦流は、異物排出口から連通管を通って上部ケース内へと至る柱状の空気層と、この空気層の周面に沿って上昇する浄化されたクーラント層とを含んでおり、浄化されたクーラント層を構成するクーラントは、上昇する渦流と共に上部ケース内に導かれ、この上部ケース内から処理液排出管へと排出されて再度の使用に供される。
　しかしながら、以上のサイクロン型異物分離装置においては、連通管の出口が上部ケースの内部に直接開口しているため、この連通管の出口で空気層とクーラント層とが互いに混ざり合う。このため、クーラントに空気が取り込まれ、上部ケースの内部でクーラントが激しく泡立って多量の空気の泡が発生するという問題がある。
　そこで、特許文献１には、図１１に示すようなサイクロン型異物分離装置が提案されている。
　すなわち、図１１は特許文献１において提案されたサイクロン型異物分離装置の縦断面図であり、図示のサイクロン型異物分離装置１０１においては、クリーンケース（上部ケース）１０４内のクリーン室Ｓに、渦流が流れ込む気液分離管（消泡パイプ）１０７がサイクロン本体１０２の軸中心Ｏと同軸に配置されている。また、上部ケース１０４内の底部に、気液分離管１０７を通過したクーラントを一時的に貯留する第１の貯留部１２１が気液分離管１０７を取り囲むように設けるとともに、この第１の貯留部１２１から流れ込むクーラントを一時的に貯留する第２の貯留部１２２が設けられている。
　以上のように構成されたサイクロン型異物分離装置１０１によれば、サイクロン本体１０２内で異物が分離されて浄化されたクーラントは、連通管１０６から気液分離管１０７に流れ込むが、クーラントは、柱状の空気層の周囲に沿って上昇するため、このクーラントのみが気液分離管１０７の小孔１０７ａを通過して第１の貯留部１２１に流入する。このため、気液分離管１０７に流れ込んだクーラントのみを単独で抜き取ることができ、このクーラントへの空気の巻き込みが防がれるためにクーラントの泡立ちが防がれる。
特開２００５－００７２１２号公報
　しかしながら、特許文献１において提案された図１１に示すサイクロン型異物分離装置１０１においては、気液分離管１０７内において渦流の強さが減衰し、或いは渦流が消滅するため、該気液分離管１０７におけるクーラントと空気との分離効果が小さく、クーラントの気泡による泡立ちを効果的に抑える消泡効果が小さいという問題がある。
　本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、処理液の気泡による泡立ちを効果的に抑える消泡効果が高いサイクロン型異物分離装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明は、サイクロン本体と、前記サイクロン本体の上部に設けられた上部ケースと、前記サイクロン本体の内部と前記上部ケースの内部とを連通させる連通管と、前記連通管内に挿入された消泡パイプと、を備えるサイクロン型異物分離装置において、前記消泡パイプに、該消泡パイプ内に発生する渦流を保持するための渦流保持手段を設けたことを特徴とする。ここで、渦流保持手段は、例えば、消泡パイプの外周に沿って旋回する渦流を当該消泡パイプの内部に導入するためのスリットによって構成される。
　本発明によれば、消泡パイプ内に発生する渦流の強さが渦流保持手段によって保持されるため、消泡パイプ内を旋回する処理液が該消泡パイプの小孔から外部に流出し、消泡パイプ内には空気層（気泡）が留まる。このため、処理液と空気とが混ざり合うことがなく、消泡パイプによる高い消泡効果が発揮されて処理液の泡立ちが効果的に防がれる。ここで、渦流保持手段をスリットによって構成した場合、消泡パイプの外周に沿って旋回する渦流がスリットから消泡パイプ内に導入され、この導入された渦流によって消泡パイプ内の渦流の強さが維持されるため、消泡パイプによる高い消泡効果が得られる。
本発明の実施の形態１に係るサイクロン型異物分離装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係るサイクロン型異物分離装置要部の縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係るサイクロン型異物分離装置の平面図（図２の矢視Ａ方向の図）である。 図２のＢ－Ｂ線拡大断面図である。 図２のＣ－Ｃ線拡大断面図である。 消泡パイプの正面図である。 図６のＤーＤ線拡大断面図である。 消泡パイプ上部の斜視図である。 本発明の実施の形態２に係るサイクロン型異物分離装置要部の縦断面図である。 図９のＥ－Ｅ線拡大断面図である。 特許文献１において提案されたサイクロン型異物分離装置の縦断面図である。
　以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
　＜実施の形態１＞
　図１は本発明の実施の形態１に係るサイクロン型異物分離装置の縦断面図、図２は同サイクロン型異物分離装置要部の縦断面図、図３は同サイクロン型異物分離装置の平面図（図２の矢視Ａ方向の図）、図４は図２のＢ－Ｂ線拡大断面図、図５は図２のＣ－Ｃ線拡大断面図、図６は消泡パイプの正面図、図７は図６のＤ－Ｄ線拡大断面図、図８は消泡パイプ上部の斜視図である。
　本実施の形態に係るサイクロン型異物分離装置１は、金属材料を切削加工する工作機械の加工部に供給される水溶性のクーラントから切削屑などの金属の異物を遠心力によって分離除去するものであり、以下のように構成されている。
　すなわち、サイクロン型異物分離装置１は、図１に示すように、サイクロン本体２と、該サイクロン本体２の外周に接続された処理液導入管３と、サイクロン本体２の上部に設けられた上部ケース４と、この上部ケース４に接続された処理液排出管５と、サイクロン本体２の軸中心Ｏと同軸に配されてサイクロン本体２の内部と上部ケース４の内部とを連通させる円筒状の連通管６と、上部ケース４内に、サイクロン本体２の軸中心Ｏと同軸に垂直に配置された消泡パイプ７を含んで構成されている。
　上記サイクロン本体２は、円筒部２Ａと、該円筒部２Ａの下端から下方に向かって漸次縮径しながら延びる円錐筒部２Ｂとで構成されており、これらの円筒部２Ａと円錐筒部２Ｂは、同軸且つ垂直に配置されている。そして、円錐筒部２Ｂの下端は、クーラントから分離された異物を外部に排出するための円孔状の異物排出口８が開口している。
　また、サイクロン本体２の円筒部２Ａの上部には、図３に示すように、円筒部２Ａの外周の点ｐにおける接線Ｔの方向（接線方向）に向かって開口する円孔状の導入口３ａ（図１及び図２参照）を備える前記処理液導入管３がサイクロン本体２の軸中心Ｏに対して図３に示すεだけオフセットした位置に取り付けられている。
　そして、サイクロン本体２の上部には、図２に示すように、隔壁９を介して円筒容器状の前記上部ケース４が設けられている。この上部ケース４は、円筒状の側壁４Ａの上面と下面を円板状のカバー４Ｂと前記隔壁９によってそれぞれ覆うことによって円筒容器状に構成されており、その内部は、異物が分離除去された清浄なクーラントを一時的に貯留しておくための空間を構成している。そして、上部ケース４の側壁４Ａには、上部ケース４の軸中心Ｏに向かって開口する排出口５ａを備える前記処理液排出管５が取り付けられている。なお、図２に示すように、上部ケース４においては、側壁４Ａの上端内周に固着されたリング状のフランジ１０にカバー４Ｂが複数本（図示例では、８本（図３参照））のボルト１１によって取り付けられることによって、当該上部ケース４の上面が蓋体４Ｂによって覆われている。
　前記連通管６は、図１及び図２に示すように、サイクロン本体２内の上部に垂直に配置されており、その上端は、隔壁９の中心に形成された円孔９ａ（図２参照）に下方から差し込まれて溶接などによって隔壁９に固定されている。なお、図２に詳細に示すように、連通管６の下端部内周面は、下方に向かって拡径するテーパ状のガイド面６ａを構成している。連通管６がガイド面６ａを有することによって、渦流ｍを連通管６内に引き込み易くすることができる。
　前記消泡パイプ７は、図６及び図８に示すように、多数の円孔状の小孔７ａが形成されたパンチングメタルを丸めて円筒状に成形したものであって、その上端部は、図２に示すように、上部ケース４の蓋体４Ｂの下面の中心部に突き当てられてボルト１２によって蓋体４Ｂに固定されている。具体的には、消泡パイプ７の上端部内にはネジ座１３が嵌着されており、このネジ座１３に、蓋体４Ｂの中心部に上方から挿通する前記ボルト１２をねじ込むことによって、消泡管７の上端部が蓋体４Ｂに固定されている。そして、図１及び図２に示すように、消泡パイプ７の下端部は、連通管６の内部に上方から差し込まれており、この連通管６の下端部外周と消泡パイプ７の内周との間には、円筒状の隙間δが形成されている。
　ところで、消泡パイプ７に形成された多数の円孔７ａは、異物が除去されたクーラントのみの通過を許容し、クーラントに含まれる空気の気泡の通過を阻止するものであって、その内径は０．５ｍｍ～２．５ｍｍ、望ましくは１．０ｍｍに設定されている。なお、消泡パイプ７には、パンチングメタルに代えて金網などを使用しても良い。
　ところで、消泡パイプ７には、図６～図８に示すように、該消泡パイプ７内に発生する後述の渦流ｍ（図１及び図２参照）を保持するための渦流保持手段を構成するスリット１４が外周の一部に上下方向に沿って形成されている。こ－のスリット１４は、後述のように消泡パイプ７の外周に沿って旋回する空気を含んだクーラントの渦流を当該消泡パイプ７の内部に導入するためのものであって、図７に示すように、消泡パイプ７の軸中心Ｏを通る垂直面上に開口している。
　より詳細には、図７に示すように、消泡パイプ７は、互いに偏心した大小異径の２種の半円筒状パイプ７Ａ，７Ｂによって構成されており、２種の半円筒状パイプ７Ａ，７Ｂの上下方向に沿う各自由端縁の間に、上下方向に沿うスリット１４が形成されている。ここで、消泡パイプ７を構成する大小異径の２種の円筒状パイプ７Ａ，７Ｂは、本実施の形態では一体に形成されているが、これらを別体に構成して両者を接合しても良い。また、スリット１４は、消泡パイプ７の上下方向全長に亘って形成されていることが望ましいが、本実施の形態では、消泡パイプ７の形状を維持するために、図６及び図８に示すように、２種の円筒状パイプ７Ａ，７Ｂの端縁同士を、上下方向に適当な間隔で配置された複数（図示例では、４つ）のブラケット７ｂで連結している。
　また、図６及び図８に示すように、消泡パイプ７の上端部には、小孔７ａよりも大きな内径を有する上下２つの円孔状のスケール排出孔７ｃが形成されており、クーラントに含まれる比較的大きなスケール（小孔７ａを通過することができない大きさのスケール）は、スケール排出孔７ｃを通って消泡パイプ７外へと排出される。
　次に、以上のように構成されたサイクロン型異物分離装置１の作用について説明する。
　本実施の形態に係るサイクロン型異物分離装置１において、異物を含んだクーラントは、処理液導入管３の導入口３ａからサイクロン本体２の円筒部２Ａ内に接線方向に向かって所定の速度で噴射される。すると、この異物を含んだクーラントは、図１に示すように、旋回しながら遠心力によってサイクロン本体２の円筒部２Ａと円錐筒部２Ｂの内面に沿って降下する。この結果、サイクロン本体２の内部には、軸中心Ｏを中心とする渦流Ｍが発生し、この渦流Ｍに基づく遠心力によってクーラントに含まれる異物が分離される。つまり、クーラントよりも比重の大きな異物にはクーラントに作用する遠心力よりも大きな遠心力が作用するため、この遠心力の差によって異物がクーラントから分離されてサイクロン本体２の内面に吹き付けられ、この異物は、旋回しながら自重によってサイクロン本体２の内面に沿って降下し、円錐筒部２Ｂの下端に開口する異物排出口８からサイクロン本体２の外部へと排出されて回収される。
　他方、サイクロン本体２の内面に沿って旋回しながら降下するクーラントの渦流Ｍは、異物排出口８の付近で上向きの力を受けて上昇に転じる。このため、図１に示すように、サイクロン本体２の内部には、軸中心Ｏ上に異物排出口８から上部ケース４内に向かう渦流ｍが発生する。
　ここで、渦流ｍには、中心に真空の空洞部を有する円筒状の空気層と、この空気層を取り囲む円筒状のクーラント層が含まれているが、これらの空気層とクーラント層は、異物排出口８から連通管６を通って消泡パイプ７へと達する。ここで、クーラント層は、渦流ｍの表層部分を構成しており、空気層の周囲に沿って異物排出口８から消泡パイプ７に向かって上昇する。なお、連通管６の下端部内周面は、前述のようにガイド面６ａを構成しているため、上方に向かう渦流ｍは、連通管６へとスムーズに案内されて消泡パイプ７の下端開口部から該消泡パイプ７内へと導入される。
　そして、上昇する渦流ｍが消泡パイプ７内へと流入すると、その表層部分を占める清浄なクーラントが消泡パイプ７の多数の小孔７ａを通過して上部ケース４の内部へと流れ込んで該上部ケース４内の底部に一時的に貯留される。このように消泡パイプ７において渦流ｍに含まれる空気とクーラントとが分離され、クーラントのみが消泡パイプ７の外部へと排出されるため、上部ケース４の内部において空気とクーラントとが混ざり合う以前に、消泡パイプ７によってクーラントのみを単独で抜き取ることができる。このため、上部ケース４の内部において、クーラントが空気の気泡によって泡立つことがない。すなわち、消泡パイプ７によって高い消泡効果が発揮されてクーラントの泡立ちが効果的に防がれる。そして、上部ケース４の内部に一時的に貯留されている気泡を含まない清浄なクーラントは、上部ケース４の側壁４Ａに開口する排出口５ａから処理液排出管５へと流れ込み、この処理液排出管５から上部ケース４の外部へと排出されて再度の使用に供される。
　ところで、渦流ｍは、その全てが消泡パイプ７内に導入されて旋回を繰り返す訳ではなく、その一部は、消泡パイプ７の外周に沿って旋回しながら上昇する。このため、連通管６と消泡パイプ７との間に形成された円筒状の隙間δにおいては、図４に示すように、この隙間δを図示矢印方向（図４の反時計方向）に旋回する渦流は、図５に矢印ａにて示すように、消泡パイプ７の外周の一部に形成されたスリット１４を通って当該消泡パイプ７内へと流入し、消泡パイプ７内の渦流ｍの旋回を補強或いは維持する。このため、消泡パイプ７内での渦流ｍの旋回の強さが減衰することがなく、消泡パイプ７による消泡効果が高められ、上部ケース４の内部に一時的に貯留されているクーラントの泡立ちが確実に防がれる。
　また、上部ケース４の内部においても、図５に示すように、消泡パイプ７の外周に沿って矢印方向（図５の反時計方向）に旋回する渦流が存在するが、この渦流は、図５に矢印ｂにて示すように、消泡パイプ７の外周の一部に形成されたスリット１４を通って当該消泡パイプ７内へと流入し、消泡パイプ７内の渦流ｍの旋回を補強或いは維持する。このため、消泡パイプ７内での渦流ｍの旋回の強さが維持されて減衰することがなく、この消泡パイプ７による消泡効果が高められる。なお、消泡パイプ７から流出するクーラントにも多少の気泡が含まれているが、このクーラントをスリット１４から消泡パイプ７内に再び引き込み、この引き込まれたクーラントを消泡パイプ７から再び流出させることによって、さらなる消泡効果を得ることができる。このため、スリット１４を消泡パイプ７の上下方向に全長に亘って形成することによって、消泡効果をさらに高めることができる。
　以上のように、本実施の形態に係るサイクロン型異物分離装置１によれば、消泡パイプ７内に発生する渦流ｍの強さが渦流保持手段を構成するスリット１４から消泡パイプ７内へと流入する渦流によって保持されるため、消泡パイプ７内において空気とクーラントとが効果的に分離され、クーラントのみが消泡パイプ７から抜き取られる。このため、抜き取られたクーラントに空気が混入して気泡が発生することがなく、消泡パイプ７による消泡効果が高められる。
　＜実施の形態２＞
　次に、本発明の実施の形態２を図９及び図１０に基づいて以下に説明する。
　図９は本発明の実施の形態２に係るサイクロン型異物分離装置要部の縦断面図、図１０は図９のＥ－Ｅ線拡大断面図であり、これらの図においては、図１～図８において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
　本実施の形態に係るサイクロン型異物分離装置１Ａは、消泡パイプ７の軸中心部に丸パイプ１５を上下方向に沿って垂直に配置したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１に係るサイクロン型異物分離装置１の構成と同じである。
　本実施の形態に係るサイクロン型異物分離装置１Ａにおいても、消泡パイプ７内を旋回しながら上昇する渦流ｍの旋回の強さがスリット１４から消泡パイプ７内に流入する渦流によって維持或いは補強され、渦流ｍに含まれるクーラントが空気と分離されて消泡パイプ７から抜き取られるが、本実施の形態では、図１０に示すように、消泡パイプ７内の容積が丸パイプ１５の容積分だけ減少するため、消泡パイプ７内における渦流ｍの旋回の強さが高められ、この結果、消泡パイプ７による消泡効果も高められる。
　なお、本実施の形態では、消泡パイプ７の軸中心部に丸パイプ１５を上下方向に沿って垂直に配置したが、この丸パイプ１５に代えて中実の丸棒（図示せず）を消泡パイプ７の軸中心部に上下方向に沿って垂直に配置しても前記と同様の効果が得られる。
　また、以上は本発明をクーラントに含まれる金属の切削屑などの異物を分離するサイクロン型異物分離装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、クーラント以外の任意の処理液に含まれる切削屑以外の異物を分離除去するためのサイクロン型異物分離装置に対しても同様に適用可能である。
　その他、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
　１，１Ａ　　サイクロン型異物分離装置
　２　　　　　サイクロン本体
　２Ａ　　　　サイクロン本体の円筒部
　２Ｂ　　　　サイクロン本体の円錐筒部
　３　　　　　処理液導入管
　３ａ　　　　処理液導入管の導入口
　４　　　　　上部ケース
　５　　　　　処理液排出管
　６　　　　　連通管
　７　　　　　消泡パイプ
　７Ａ，７Ｂ　半円筒状パイプ
　７ａ　　　　消泡パイプの小孔
　８　　　　　異物排出口
　１４　　　　スリット（渦流保持手段）
　１５　　　　丸パイプ
　Ｍ，ｍ　　　渦流
　Ｏ　　　　　サイクロン本体の軸中心

Claims (5)

  1. 　サイクロン本体と、
    　前記サイクロン本体の上部に設けられた上部ケースと、
    　前記サイクロン本体の内部と前記上部ケースの内部とを連通させる連通管と、
    　前記連通管内に挿入された消泡パイプと、
    を備えるサイクロン型異物分離装置において、
    　前記消泡パイプに、該消泡パイプ内に発生する渦流を保持するための渦流保持手段を設けたことを特徴とするサイクロン型異物分離装置。
  2. 　前記渦流保持手段は、前記消泡パイプの外周に沿って旋回する渦流を当該消泡パイプの内部に導入するためのスリットによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のサイクロン型異物分離装置。
  3. 　前記スリットは、前記消泡パイプの外周の一部に上下方向全長に亘って形成されていることを特徴とする請求項２に記載のサイクロン型異物分離装置。
  4. 　前記消泡パイプを、互いに偏心した大小異径の２種の半円筒状パイプによって構成し、２種の前記半円筒状パイプの上下方向に沿う各自由端縁の間に前記スリットを形成したことを特徴とする請求項２または３に記載のサイクロン型異物分離装置。
  5. 　前記消泡パイプの軸中心部に丸パイプまたは丸棒を上下方向に沿って配置したことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のサイクロン型異物分離装置。
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