特開 2024-46982 クーラント処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024046982

(43)【公開日】2024-04-05

(54)【発明の名称】クーラント処理装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/00 20060101AFI20240329BHJP

【ＦＩ】

B23Q11/00 U

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022152387

(22)【出願日】2022-09-26

(71)【出願人】

【識別番号】303024138

【氏名又は名称】株式会社ニイガタマシンテクノ

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】藤田 修司

(72)【発明者】

【氏名】伊庭 有希成

【テーマコード（参考）】

3C011

【Ｆターム（参考）】

3C011BB32

(57)【要約】

【課題】タンクにスラッジが堆積することを抑制でき、クーラントを効率よくろ過することができるクーラント処理装置を提供する。
【解決手段】クーラントＣが貯留されるタンク１と、タンク１に設けられた流路１１に、クーラントＣの水流Ｆを生じさせる水流発生部２と、流路１１に配置され、水流Ｆに乱流Ｔを発生させる乱流発生部３と、流路１１のクーラントＣをろ過するろ過装置と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

クーラントが貯留されるタンクと、
前記タンクに設けられた流路に、クーラントの水流を生じさせる水流発生部と、
前記流路に配置され、前記水流に乱流を発生させる乱流発生部と、
前記流路のクーラントをろ過するろ過装置と、を備える、
クーラント処理装置。

【請求項2】

前記乱流発生部は、前記流路の壁面に配置され、前記水流の向きに沿って凹凸する凹凸形状をなす、
請求項１に記載のクーラント処理装置。

【請求項3】

前記乱流発生部は、波形の板状部材である、
請求項２に記載のクーラント処理装置。

【請求項4】

前記水流発生部は、前記流路に配置され、クーラントに浸漬されるスクリューモータである、
請求項１から３のいずれか１項に記載のクーラント処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クーラント処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、工作機械において切削に用いられたクーラント（切削油剤）から、切屑や切粉等の異物を除去するクーラント処理装置が知られている（例えば、特許文献１）。

【0003】

特許文献１のクーラント処理装置は、クーラントを貯留するタンクと、チップコンベアと、タンク内にクーラントを噴射するクーラント噴射機構部と、クーラントに含まれるスラッジを分離するサイクロン式ろ過装置と、を備えている。
クーラント処理装置において異物が除去され清浄化されたクーラントは、工作機械へ送られて切削に再利用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６７５４７１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来のクーラント処理装置では、タンクの壁面（底壁や側壁など）に切粉等からなるスラッジが堆積しやすかった。タンクに堆積したスラッジは、ろ過装置によって回収することが難しい。

【0006】

本発明は、タンクにスラッジが堆積することを抑制でき、クーラントを効率よくろ過することができるクーラント処理装置を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

〔本発明の態様１〕
クーラントが貯留されるタンクと、前記タンクに設けられた流路に、クーラントの水流を生じさせる水流発生部と、前記流路に配置され、前記水流に乱流を発生させる乱流発生部と、前記流路のクーラントをろ過するろ過装置と、を備える、クーラント処理装置。

【0008】

本発明のクーラント処理装置では、水流発生部が、タンクの流路にクーラントの流れ（水流）を発生させる。そして、乱流発生部が、クーラントの水流に乱流を発生させることで、流路の底壁や側壁などの壁面にスラッジが溜まりにくくされている。すなわち、乱流により、流路の壁面付近にスラッジが溜まることが抑えられ、スラッジの堆積が抑制される。

【0009】

また乱流により、スラッジはクーラントの水流中に浮遊しやすくされている。このため、クーラントとともにスラッジをろ過装置に送りやすくなり、ろ過装置におけるスラッジの回収効率が高められる。

【0010】

以上より本発明によれば、タンクにスラッジが堆積することを抑制でき、クーラントを効率よくろ過することができる。

【0011】

〔本発明の態様２〕
前記乱流発生部は、前記流路の壁面に配置され、前記水流の向きに沿って凹凸する凹凸形状をなす、態様１に記載のクーラント処理装置。

【0012】

この場合、乱流発生部が、クーラントの水流の向きに沿って凹凸する凹凸形状をなしているので、水流の中に安定して乱流が発生させられる。また、乱流発生部は、流路の底壁や側壁等の壁面に配置されているので、流路の壁面付近において乱流が生じやすくなる。このため、流路の壁面付近にスラッジが溜まることがより安定して抑えられる。

【0013】

〔本発明の態様３〕
前記乱流発生部は、波形の板状部材である、態様２に記載のクーラント処理装置。

【0014】

この場合、タンクの流路に対して、乱流発生部を例えば後付け等で簡単に設置することができる。具体的には、乱流発生部を例えば流路の底壁に置いたり、流路の側壁に取り付けたりすることにより、設備費用を抑えつつ上述の優れた作用効果を得ることができる。

【0015】

〔本発明の態様４〕
前記水流発生部は、前記流路に配置され、クーラントに浸漬されるスクリューモータである、態様１から３のいずれか１つに記載のクーラント処理装置。

【0016】

上記構成と異なり、例えばタンクの外部に設けたポンプ等を用いて、流路にクーラントの水流を発生させようとすると、ポンプの配管抵抗等によってクーラントの温度が上昇しやすくなる傾向がある。クーラントの温度が所定以上に上昇させられた場合、工作機械での精密な切削加工にクーラントが再利用されたときに、加工精度に影響する可能性がある。

【0017】

本発明の上記構成によれば、水流発生部が、クーラントに浸漬されるスクリューモータであるので、配管抵抗等によってクーラントの温度上昇が生じることはない。クーラントが低い温度で良好に維持されるので、工作機械での精密な切削加工にクーラントが再利用されても、加工精度に影響するようなことが抑えられる。
またスクリューモータは、ポンプのような配管工事等が不要であり、流路の任意の場所への設置が容易であって、取り扱い性がよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明の前記態様のクーラント処理装置によれば、タンクにスラッジが堆積することを抑制でき、クーラントを効率よくろ過することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、本実施形態のクーラント処理装置を模式的に示す平面図（上面図）である。

【図2】図２は、図１のII-II断面を示す断面図である。

【図3】図３は、乱流発生部を示す斜視図である。

【図4】図４は、本実施形態の変形例のクーラント処理装置を模式的に示す平面図（上面図）である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の一実施形態のクーラント処理装置１０について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態のクーラント処理装置１０を模式的に示す平面図（上面図）である。クーラント処理装置１０は、工作機械（図示省略）において切削に用いられたクーラントから、スラッジを回収し清浄化する装置である。清浄化されたクーラントは、工作機械へ送られて、再び切削に利用される。クーラント処理装置１０は、例えば、工作機械に併設される。

【0021】

図１に示すように、クーラント処理装置１０は、クーラントＣが貯留されるタンク１と、水流発生部２と、乱流発生部３と、ろ過装置４と、を備える。特に図示しないが、クーラント処理装置１０は、さらに、工作機械からタンク１へ送られるクーラントＣ中の切屑等を除去し搬送するチップコンベアと、タンク１への切屑等の流入を阻止するフィルターと、を備えていてもよい。
工作機械からチップコンベア及びフィルターを通過してタンク１に流入するクーラントＣには、切屑よりも細かな切粉等からなるスラッジが含まれている。

【0022】

タンク１は、槽などと言い換えてもよい。タンク１は、クーラントＣが流れる流路１１を有する。流路１１は、例えば、タンク１の内部を壁材等で仕切ることにより形成されている。本実施形態では流路１１が、環状をなしており、具体的には、図１に示す上面視で四角形状をなしている。

【0023】

本実施形態においては、図１に示す上面視で、流路１１が周回する方向を周方向と呼ぶ。クーラントＣは、環状の流路１１に沿って周回するように循環して流れており、本実施形態においては、図１に示す上面視で時計回りに循環している。

【0024】

流路１１は、互いに間隔をあけて向かい合う一対の側壁１１ａと、一対の側壁１１ａの下端部に接続されて上側を向く底壁１１ｂと、を有する。一対の側壁１１ａ及び底壁１１ｂは、流路１１の壁面を構成している。

【0025】

また、流路１１は、上面視で直線状に延びる直線部１２と、周方向に隣り合う直線部１２の端部同士を繋ぐコーナ部１３と、を有する。直線部１２及びコーナ部１３は、それぞれ、複数設けられる。直線部１２及びコーナ部１３は、周方向に交互に並んで配置される。

【0026】

本実施形態では、コーナ部１３に位置する一対の側壁１１ａのうち、外側に位置する外側壁１１ｃが、上面視で凹曲線状をなしている。すなわち、コーナ部１３の外側壁１１ｃは、凹曲面状をなしている。

【0027】

水流発生部２は、タンク１に設けられた流路１１に、クーラントＣの水流Ｆを生じさせる。具体的に、本実施形態の水流発生部２は、流路１１に配置され、クーラントＣに浸漬されるスクリューモータである。

【0028】

水流発生部２は、流路１１に周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。水流発生部２は、流路１１に、例えば３つ以上設けられる。各水流発生部２から生じる水流Ｆの向きは、例えば、各水流発生部２が配置される流路１１の部分（一部）が延びる方向に沿っている。本実施形態では、各水流発生部２から生じる水流Ｆの向きが、互いに異なっている。各水流発生部２から発生させられる水流Ｆによって、クーラントＣは、流路１１の周回形状に沿って周回するように循環する。

【0029】

図２に示すように、水流発生部２は、筒状のケーシング２１と、ケーシング２１の内部に配置される回転羽根２２と、ケーシング２１に対して回転羽根２２を回転させるモータ機構（図示省略）と、モータ機構に接続される配線部材２３と、を有する。

【0030】

乱流発生部３は、流路１１に配置され、クーラントＣの水流Ｆに乱流Ｔを発生させる。乱流発生部３は、流路１１の壁面に配置され、水流Ｆの向きに沿って凹凸する凹凸形状をなす。具体的に、本実施形態の乱流発生部３は、水流Ｆの向きに沿って凹凸する波形状をなしている。

【0031】

本実施形態では、図１及び図２に示すように、乱流発生部３が流路１１の底壁１１ｂに配置されている。ただしこれに限らず、乱流発生部３は、流路１１の側壁１１ａに配置されていてもよい。乱流発生部３は、底壁１１ｂ及び側壁１１ａの少なくともいずれかに配置される。

【0032】

また本実施形態では、図１に示すように乱流発生部３が、周方向に並んで複数設けられている。各乱流発生部３は、流路１１の各直線部１２に配置されている。ただしこれに限らず、乱流発生部３は、流路１１のコーナ部１３に配置されていてもよい。乱流発生部３は、直線部１２及びコーナ部１３の少なくともいずれかに配置される。より好ましくは、乱流発生部３は、流路１１の周方向全域にわたって配置される。

【0033】

図２に示すように、乱流発生部３は、流路１１の壁面（本実施形態では底壁１１ｂ）から離れる向きに突出する凸部３１と、流路１１の壁面に近づく向きに窪む凹部３２と、を有する。本実施形態では乱流発生部３が、凸部３１と凹部３２とをそれぞれ複数有している。これらの凸部３１と凹部３２とは、水流Ｆの向きに沿って交互に配列している。

【0034】

図３に示すように、凸部３１は、水流Ｆの向きと交差する方向に延びるリブ状である。また、凹部３２は、水流Ｆの向きと交差する方向に延びる溝状である。本実施形態では凸部３１及び凹部３２が、それぞれ、水流Ｆと略直交する方向に延びている。

【0035】

図２に示すように、凸部３１は、凸部３１が延在する方向と垂直な断面の形状が、凸曲線状をなす。すなわち、凸部３１は、凸曲面状をなしている。凹部３２は、凹部３２が延在する方向と垂直な断面の形状が、凹曲線状をなす。すなわち、凹部３２は、凹曲面状をなしている。

【0036】

図２に示すように、乱流発生部３の断面視において、隣接する凸部３１と凹部３２とは、互いに接するように（共通する接線を有するように）段差なく滑らかに接続されている。この断面視において、隣接する凸部３１と凹部３２との組は、正弦曲線を描くように波形に形成されている。本実施形態においては、この断面視で、凸部３１の頂部（最突出部）と凹部３２の谷部（最深部）との間の高さ寸法（すなわち、波の振幅寸法）が、例えば、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。

【0037】

図３に示すように、本実施形態の乱流発生部３は、波形の板状部材（シート部材）である。乱流発生部３は、例えば、樹脂製または金属製等である。乱流発生部３は、流路１１の底壁１１ｂに載置されたり、側壁１１ａに取り付けられたりすることで、流路１１の壁面に設けられる。

【0038】

図１に示すように、ろ過装置４は、流路１１のクーラントＣをろ過する。ろ過装置４は、例えば、サイクロン式ろ過装置である。ろ過装置４は、チューブや配管等により流路１１に接続されている。流路１１からポンプ１４によってろ過装置４に送られたクーラントＣは、遠心力の作用等により、スラッジと分離される。分離されたスラッジは、ドレンカップ５に溜められ、例えば一定の期間ごとにオペレーターによって回収される。スラッジと分離され清浄化されたクーラントＣは、流路１１に戻されるか、または、図示しない別のクリーン槽などに送られる。なお、クーラントＣがろ過装置４から流路１１に戻される場合、このクーラントＣの流れを、水流Ｆとして流用することができる。

【0039】

ろ過装置４によって清浄化されたクーラントＣは、ポンプ６等により工作機械に送られ、切削に再利用される。

【0040】

以上説明した本実施形態のクーラント処理装置１０では、水流発生部２が、タンク１の流路１１にクーラントＣの流れ（水流）Ｆを発生させる。そして、乱流発生部３が、クーラントＣの水流Ｆに乱流Ｔを発生させることで、流路１１の底壁１１ｂや側壁１１ａなどの壁面にスラッジが溜まりにくくされている。すなわち、乱流Ｔにより、流路１１の壁面付近にスラッジが溜まることが抑えられ、スラッジの堆積が抑制される。

【0041】

また乱流Ｔにより、スラッジはクーラントＣの水流Ｆ中に浮遊しやすくされている。このため、クーラントＣとともにスラッジをろ過装置４に送りやすくなり、ろ過装置４におけるスラッジの回収効率が高められる。

【0042】

以上より本実施形態によれば、タンク１にスラッジが堆積することを抑制でき、クーラントＣを効率よくろ過することができる。

【0043】

また本実施形態では、乱流発生部３が、クーラントＣの水流Ｆの向きに沿って凹凸する凹凸形状をなしているので、水流Ｆの中に安定して乱流Ｔが発生させられる。また、乱流発生部３は、流路１１の底壁１１ｂや側壁１１ａ等の壁面に配置されているので、流路１１の壁面付近において乱流Ｔが生じやすくなる。このため、流路１１の壁面付近にスラッジが溜まることがより安定して抑えられる。

【0044】

また本実施形態では、乱流発生部３が、波形の板状部材である。
この場合、タンク１の流路１１に対して、乱流発生部３を例えば後付け等で簡単に設置することができる。具体的には、乱流発生部３を例えば流路１１の底壁１１ｂに置いたり、流路１１の側壁１１ａに取り付けたりすることにより、設備費用を抑えつつ上述の優れた作用効果を得ることができる。

【0045】

また本実施形態では、水流発生部２が、流路１１に配置され、クーラントＣに浸漬されるスクリューモータである。
上記構成と異なり、例えばタンク１の外部に設けたポンプ等を用いて、流路１１にクーラントＣの水流Ｆを発生させようとすると、ポンプの配管抵抗等によってクーラントＣの温度が上昇しやすくなる傾向がある。クーラントＣの温度が所定以上に上昇させられた場合、工作機械での精密な切削加工にクーラントＣが再利用されたときに、加工精度に影響する可能性がある。

【0046】

本実施形態の上記構成によれば、水流発生部２が、クーラントＣに浸漬されるスクリューモータであるので、配管抵抗等によってクーラントＣの温度上昇が生じることはない。クーラントＣが低い温度で良好に維持されるので、工作機械での精密な切削加工にクーラントＣが再利用されても、加工精度に影響するようなことが抑えられる。
またスクリューモータは、ポンプのような配管工事等が不要であり、流路１１の任意の場所への設置が容易であって、取り扱い性がよい。

【0047】

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。なお、変形例の図示においては、前述の実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付し、下記では主に異なる点について説明する。

【0048】

図４は、前述した実施形態の変形例のクーラント処理装置２０を模式的に示す平面図（上面図）である。この変形例では、乱流発生部３が、流路１１の一対の側壁１１ａにそれぞれ配置されている。より詳しくは、波形の板状部材からなる乱流発生部３が、流路１１の直線部１２及びコーナ部１３にわたって、各側壁１１ａに設けられている。すなわち、乱流発生部３は、環状をなす流路１１の全周にわたって設けられている。

【0049】

また、乱流発生部３の凸部３１は、この乱流発生部３が配置される側壁１１ａから離れる向きに突出している。また、乱流発生部３の凹部３２は、この乱流発生部３が配置される側壁１１ａに近づく向きに窪んでいる。

【0050】

またこの変形例では、水流発生部２Ａ，２Ｂが、流路１１に配置され、クーラントＣに浸漬される筒体やノズル等である。水流発生部２Ａ，２Ｂは、流路１１にクーラントＣの水流Ｆを生じさせる。水流発生部２Ａ，２Ｂは、流路１１に周方向に互いに間隔をあけて複数設けられており、図示の例では３つ以上設けられる。

【0051】

具体的に、複数の水流発生部２Ａ，２Ｂのうち、水流発生部２Ａは、配管部材等によりポンプ１５と接続されている。流路１１からポンプ１５によって吸引されたクーラントＣは、配管部材等を通して水流発生部２Ａから流路１１に戻され、水流Ｆを発生させる。なお図示の例では、ポンプ１５と、複数の水流発生部２Ａとが、分岐された配管部材等によって互いに接続されており、ポンプ１５から複数の水流発生部２Ａへと、クーラントＣがそれぞれ送液されるように構成されている。

【0052】

また、複数の水流発生部２Ａ，２Ｂのうち、水流発生部２Ｂは、配管部材等によりろ過装置４と接続されている。ろ過装置４によってろ過され、清浄化されたクーラントＣは、配管部材等を通して水流発生部２Ｂから流路１１に戻され、水流Ｆを発生させる。
以上説明した図４の変形例によっても、前述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0053】

前述の実施形態及び変形例では、タンク１の流路１１が環状をなしており、具体的には、上面視で四角形状をなす例を挙げたが、これに限らない。流路１１は、例えば、上面視で四角形状以外の多角形状や円形状、楕円形状等であってもよい。また流路１１は、環状でなくてもよい。

【0054】

前述の実施形態及び変形例では、乱流発生部３が、波形の板状部材により構成される例を挙げたが、これに限らない。乱流発生部３は、例えば、流路１１の壁面に直接形成された凸部３１及び凹部３２によって構成されていてもよい。また、乱流発生部３は、波形に限定されない。

【0055】

乱流発生部３の変形例として、下記のような構成を採用してもよい。
すなわち、乱流発生部３は、流路１１に配置されて水流Ｆに乱流Ｔを発生させることが可能な構成を備えていればよいことから、特に図示しないが、例えば乱流発生部３が、流路１１の壁面に水流Ｆの向きに沿って互いに間隔をあけて配置される複数の棒状部材を有していてもよい。この場合、棒状部材が凸部３１に相当し、棒状部材間の隙間が凹部３２に相当する。

【0056】

また、ろ過装置４は、サイクロン式ろ過装置に限らない。ろ過装置４は、サイクロン式ろ過装置以外のろ過装置であってもよい。
また、ろ過装置４の下流側に例えばマグネットセパレータ等を設け、さらにスラッジを除去して清浄化されたクーラントＣを、流路１１に戻してもよい。

【0057】

本発明は、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態及び変形例等で説明した各構成を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態等によって限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明のクーラント処理装置によれば、タンクにスラッジが堆積することを抑制でき、クーラントを効率よくろ過することができる。したがって、産業上の利用可能性を有する。

【符号の説明】

【0059】

１…タンク、２，２Ａ，２Ｂ…水流発生部、３…乱流発生部、４…ろ過装置、１０，２０…クーラント処理装置、１１…流路、１１ａ…側壁（壁面）、１１ｂ…底壁（壁面）、Ｃ…クーラント、Ｆ…水流、Ｔ…乱流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】