JP4794267B2

JP4794267B2 - 沈殿分離装置

Info

Publication number: JP4794267B2
Application number: JP2005294295A
Authority: JP
Inventors: 満大兼久; 守弘渡辺
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Finetech Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Finetech Ltd
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2025-10-07
Also published as: JP2007098341A

Description

この発明は、工作機械等のクラーント液のごとく切削切粉、スラッジなどの異物が混入した汚濁液より、当該異物を分離回収して清浄なクーラント液を再生できる沈殿分離装置に関し、異物の分離回収効率に優れ、清掃などのメンテナンスフリーが可能で、既存の沈殿分離槽にも容易に装着できる沈殿分離装置に関する。

切削や研削加工時にワークやバイトの冷却並びに加工屑の回収のために、水や水に特定油分を含ませて所要性状となした液体をクーラント液として使用することが一般的である。使用後のクーラント液は加工屑等の異物を分離除去して再生利用される。また、加工屑は、例えば金属材料は同じ材料として再利用可能なために分離回収される。

一方、使用したクーラントには加工屑のほか、ごみ等やワークの防錆油、工作機械の潤滑油などの種々油分が混合しているため、これをそのまま長時間貯溜、あるいは沈殿槽内に滞留させると、腐敗により異臭が発生し、クーラントの潤滑性能が低下するだけでなく、その後の環境、衛生上の問題等が生じるため、装置や沈殿槽を頻繁に清掃する必要が生じる。

従来より、クーラントから加工屑や油分除去するために種々装置が提案され、例えば網目フィルターによる濾過は微細屑が分離できず、濾過紙は微細屑を濾過可能であるが、多大の時間とコストを要し、磁気分離装置は砥粒が充分に処理できない等種々の問題があった。

特許文献1には、使用したクーラントの貯溜槽を円形槽にし、その中心底部にモータ内蔵ポンプの吸上口を開口し、該ポンプの吐出管をサイクロンに接続し、またこの吐出管に分岐管を接続して円形槽内に接線方向に開口させることにより、使用済みのクーラントが投入される円形槽内では、ポンプ吸上口方向の渦流ができ、加工屑を含むクーラントを吸上げ、吐出管よりサイクロン上方円筒部内に加圧して接線方向供給でき、サイクロン内部では渦流にてクーラントよりも重い加工屑を遠心力で分離して同下部から落下させる構成が提案されている。前記個液分離装置は、円形貯溜槽ではある程度クーラント中に集屑はできるが、効率よく分離はできず、基本的にサイクロンで分離し、サイクロンを出たクーラントはさらに濾過や個液分離を必要とする。

また、クーラントの処理装置として、磁性体の加工屑などを含有したクーラントを、マグネットドラムによりクーラント中の磁性体の切り屑を吸着分離する磁気分離器で処理した後、クーラントは円形クーラントタンクの接線方向から当該タンクの内壁に沿うように流入させて渦流を発生させ、磁気分離器で捕集できなかったクーラント中の微細屑などを渦流共に徐々に沈降させて該タンク中央部底面に集積させてこれを吸引分離する構成が提案(特許文献2)されている。
特開2001-137743 特開2002-103172

濾過分離手段を複数段有する構成、すなわちスラッジ沈殿槽並びにサイクロン装置を組み合せた構成、さらに磁気分離器とスラッジ沈殿槽を組み合せた構成は、切粉の分離回収率を高くすることができるが、複数の濾過装置の設置箇所が必要であるとともにそれらの維持管理に多大のコストと手間を要し、対費用効果の面で好ましいとは言い難い構成である。

この発明は、工作機械等のクーラント液のごとく切削切粉、スラッジなどの異物が混入した汚濁液より、当該異物を分離回収して清浄なクーラント液を再生できる個液分離システムにおいて、磁気分離器、各種フィルター装置などと組み合せが可能であり、特に微細切粉などの異物の沈殿分離能力にすぐれ、異臭の原因となる異物を槽内に滞留させることがない沈殿分離装置の新規構成を提案することを目的とし、また、異物の分離効率を大きく向上させることが可能な構成からなり、かつ従来の底面が円形タンクのみならず、底面が矩形の既存装置にも適用可能な構成からなり、すぐれた個液分離システムが実現できる沈殿分離装置の提供を目的としている。

発明者らは、切削切粉、スラッジなどの異物が混入した汚濁液より、特に微細切粉などの異物を効率よく沈殿させて分離回収する沈殿分離装置の構成について鋭意検討した結果、槽内の液に渦流などの水流を起こすための液噴射機構を備えた沈殿槽に、吸引ポンプの吸引口を同心中心に回転自在にプロペラを配置して槽底面上の異物を掃き集める機構を設けることで、汚濁液より当該異物を沈殿分離回収する効率が著しく向上し、異物を槽内に滞留させることがなく、異臭等の問題を生じないことを知見し、この発明を完成した。

すなわち、この発明は、汚液を溜めて液中の異物を沈殿分離させる沈殿槽と、沈殿槽内の液に水流を起こすための水流手段と、沈殿槽底面に沈殿した異物を液とともに吸引回収するための吸引口を槽外より液中に配置する吸引部と、該吸引口を同心中心に回転自在にプロペラを配置して槽底面上の異物を掃き集める掃底部とを有することを特徴とする沈殿分離装置である。

また、発明者らは、上記構成の沈殿分離装置において、
プロペラは、板状で各々回転軸の接線方向に固着される構成、
プロペラは、先端部が回転方向と逆方向に折れ曲がり部を有する構成、
プロペラは、その一部又は全部に槽底面上に当接するスクレパーを備える構成、
沈殿槽は、プロペラの回転範囲より所要大径部分の底面が他底面部より深い凹部からなる構成、
沈殿槽は、プロペラの回転範囲より所要大径部分の底面が他底面部より深い凹部からなり、回転中心に向かう傾斜面である構成、
沈殿槽は、底面外形が矩形あるいは略矩形状である構成、を併せて提案する。

この発明によると、従来、汚液を溜めて液中の異物を沈殿分離させる沈殿槽として一般的に多用されている底面外形が矩形で平坦な水槽に、槽内の液に水流を起こすための液噴射手段と、吸引ポンプの吸引口を同心中心に回転自在にプロペラを配置した掃底部とを、後付け装置として組み込むことが容易にできるため、既存の個液分離システムの分離能の向上を図ることができる。

この発明によると、装置における動力は、槽内の液に水流を起こすための液噴射手段と吸引ポンプのみであり、掃底部の回転プロペラは水流により適宜回転することで、沈殿中や沈殿した異物を集めて吸引口方向へと移動させることができるため、単に溜め置いて沈殿させる沈殿槽や従来の円形槽で渦流を形成させて沈殿させる構成と比較して異物の分離回収能が一段とすぐれている。

この発明によると、例えば予め前段の磁気分離器、各種フィルター装置などで比較的寸法の大きな切削切粉やスラッジなどの異物を汚濁液より除去した場合、この沈殿分離装置において、微細な切削切粉やスラッジなどの異物を効率よく吸引ポンプの吸引口へと集めることができ、これを吸引分離除去できるため、当該沈殿槽のプロペラを配置した掃底部外の位置から汲み出した清浄液は、そのままあるいは簡単な濾過を施すことでクーラントとして再使用できる。

この発明による沈殿分離装置の構成例を図面に基づいて説明する。図1と図2は、通常の工場などで設置が容易となる、水深の浅い矩形の沈殿槽を用いた構成例である。ここでは、沈殿槽1内壁の四隅を丸めてある。矩形の沈殿槽1は、その短辺側に清浄液槽2とを一体化して所要寸法の矩形の液槽3が形成され、その四隅には床に載置するためのキャスターと高さ調整具が装着されている。

沈殿槽1に投入される前の汚濁液は、公知の磁気分離装置、ドラム濾過装置、あるいは単純沈殿装置などで比較的寸法の大きな切削切粉やスラッジなどの異物を除去される。

沈殿槽1では、ポンプ10で槽内の液を汲み上げて、槽内の短辺と長辺の各壁面沿いに配置する4か所の噴射ノズル15より噴射し、図2では時計回りの渦流を形成して槽内の中央部底に異物を沈殿させる構成からなる。

沈殿槽1内の液に水流を起こすための水流手段は、上記の液噴射ノズルのほか、小型のスクリュウプロペラを用いるなど公知のいずれの手段をも採用できる。また、渦流方向も例えばポンプ主軸回転方向に応じて適宜選定できる。

沈殿槽1では、槽中央上部より液中に配置するポンプ11は、その下端部に沈殿槽1底面に沈殿した異物を吸引回収するための吸引口12を有し、吸引口12の上部の胴部13に回転自在にプロペラ14を軸支してある。

沈殿槽1で吸引口12からの液は、異物を含むため別途フィルターで濾過して異物を分離回収し、濾過後の液は沈殿槽1に戻す。また、沈殿槽1で図示しないポンプで槽1内の清浄液を例えば他の濾過装置で濾過し、濾過後の液は清浄液槽2へ投入する。

清浄液槽2のポンプ17で汲み上げられた清浄液は、例えば再度加工装置へクーラント液として供給される。また、清浄液は別のポンプ18で汲み上げられて前記濾過装置のフィルターの逆洗浄液として使用され、再度沈殿槽1へ投入することも可能である。

前記の吸引口12を同心中心に回転自在にプロペラ14を配置した構成の掃底部は、槽1底面上の異物を掃き集めることができる。すなわち、このプロペラ14は、ここでは板厚み端面を底面に向けた矩形板状で槽底には当接せずに前記の時計回りの渦流れにて同様に旋回し、該矩形板の厚み端面に部分的に設けるスクレパー14aにて、槽底面上の異物を掃くように構成することで、沈殿槽1底面に沈殿した異物、沈殿中の異物をを吸引口12へと集める機能を有している。

図3に示すごとく、プロペラ14はここでは3枚の板状で、各々基端部が胴部13の回転軸の接線方向に固着されることにより、槽1底面上の異物を掃き集める効果が向上する。また、プロペラ14は、先端部が回転方向と逆方向に折れ曲がり部14bを有することで、水流を受け易くその回転力が向上し、安定的に回転することで槽1底面上の異物を掃き集める効果が向上する。

また、プロペラ14は多数枚が好ましく、例えば3〜10枚程度配置でき、その枚数に応じて上記のごとく板状基端部が胴部13の回転軸の接線方向に固着したり、例えばインボリュート曲線を含む曲げ板型の構成を採用するなど、種々の構成を採用できる。

また、プロペラ14は、その一部又は全部に槽底面上に当接するスクレパー14aを備えることができる。ここでは図3に示すごとく、3つのプロペラ14の外側、中央部、内側と3分割長さに相当する長さのスクレパー14aをそれぞれ装着位置を変えて配置することで、3つのプロペラ14が1回転することでその回転範囲の全部をを掃底できるよう構成してある。なお、多数枚のプロペラを用いる場合、スクレパーを設けるプロペラを1枚おきに特定する等の構成を採用することも可能である。

沈殿槽1は、通常の工場などでピット等が不要でコンパクトな設置が容易となる水深の浅い矩形の槽を用いた構成例を示したが、必要な場合、水深の深いものなど底面形状が円形の他、どのような形状でも適用可能である。

沈殿槽1は、ここでは製造や設置が容易となる平坦な底面を有する例を示したが、例えば平坦な底面において、プロペラ14の回転範囲より所要大径部分の底面が他底面部より一段と深い凹部からなる構成を採用することも可能であり、前記凹部縁が緩やかに傾斜する構成、あるいは前記凹部全体が浅いすり鉢状のプロペラ回転中心へ向かう傾斜面である構成を採用することも可能である。

従って、前記沈殿槽1の底面外形や底面形状等に応じて、プロペラの形状を変化させたり、プロペラ長さやプロペラ数等を適宜変更して用いることができる。

詳述した図1〜図3の構成からなる沈殿分離装置の実施例において、水希釈のクーラント液を用いて工作機械で粉状及びカール状の切粉が混入した汚濁液を個液分離処理した。沈殿分離装置に投入される前段で、孔内径0.5mmのパンチングフィルターを用いて前記粉状及びカール状の切粉を除去した。

パンチングフィルター面積は約0.5m²で、フィルター板面は定期的にスクレパーで掻きとる構成である。沈殿分離装置の沈殿槽は容積800lとし、さらに終段として清浄液の濾過に不織布フィルターを使用した精密濾過装置を用いた。その結果、清浄化能力として約200l/minの処理量が得られた。この処理条件下で1年6か月の連続運転を実施した。

比較のため、沈殿槽内の沈殿異物の吸い上げポンプにプロペラを設けない以外は、前段のパンチングフィルター、沈殿槽内の噴射ノズルによる回転水流の形成等の諸条件を同一にして清浄化能力として約200l/minの処理量が得られるように同様に連続操業した。

比較装置は、本実施例の沈殿分離装置と同じ処理量を得るためには、精密濾過装置のフィルターの交換、洗浄インターバルが1/3以下に短くなった。また、沈殿槽内の複数箇所に沈殿異物の滞留が進み、異臭の発生が進行し、定期的に沈殿槽の清掃が必要となった。

すなわち、本発明の実施例では、沈殿槽での微細加工屑の沈殿分離除去する能力が著しく高く、後段の精密濾過装置のフィルターを汚すことが極めて少ないことが明らかになった。また、沈殿槽での沈殿異物の滞留がなく、当然異臭の発生がなく、少なくとも1年6か月間は、沈殿槽の清掃が不要であった。

この発明は、一般的に多用されている底面外形が矩形で平坦な水槽に、槽内の液に水流を起こすための液噴射手段と、吸引ポンプの吸引口を同心中心に回転自在にプロペラを配置した掃底部とを、後付け装置として組み込むことが容易にでき、また、掃底部の回転プロペラは水流により適宜回転して沈殿中や沈殿した異物を集めて吸引口方向へと移動させ、従来装置と比較して異物の分離回収能が一段とすぐれていることから、既存の個液分離システムの分離能の向上を図ることができる。さらに、沈殿槽はもとより、個液分離システム全体のメンテナンスフリーを実現できる。

この発明による沈殿分離装置の構成例を示す正面説明図である。この発明による沈殿分離装置の構成例を示す上面説明図である。 A,Bはこの発明による沈殿分離装置の掃底部の詳細を示す上面説明図と正面説明図である。

符号の説明

1 沈殿槽
2 清浄液槽
3 液槽
10,11,17,18 ポンプ
12 吸引口
13 胴部
14 プロペラ
14a スクレパー
14b 折れ曲がり部
15 噴射ノズル

Claims

汚液を溜めて液中の異物を沈殿分離させる沈殿槽と、
沈殿槽内の液に水流を起こすための水流手段と、沈殿槽底面に沈殿した異物を液とともに吸引回収するための吸引口を槽外より液中に配置する吸引部と、
該吸引口を同心中心に回転自在にプロペラを配置して槽底面上の異物を掃き集める掃底部と
を有し、
前記プロペラは、先端部が回転方向と逆方向に折れ曲がり部を有する沈殿分離装置。
前記プロペラは、板状で各々回転軸の接線方向に固着される請求項１に記載の沈殿分離装置。
前記プロペラは、その一部又は全部に槽底面上に当接するスクレパーを有する請求項１に記載の沈殿分離装置。
前記沈殿槽は、前記プロペラの回転範囲より所要大径部分の底面が他底面部より深い凹部からなる請求項１に記載の沈殿分離装置。
前記沈殿槽は、前記プロペラの回転範囲より所要大径部分の底面が他底面部より深い凹部からなり、回転中心へ向かう傾斜面である請求項１に記載の沈殿分離装置。
前記沈殿槽は、底面外形が矩形あるいは略矩形状である請求項１に記載の沈殿分離装置。