特許 7177518 濾過装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-15

(45)【発行日】2022-11-24

(54)【発明の名称】濾過装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/00 20060101AFI20221116BHJP

   B01D 33/06 20060101ALI20221116BHJP

【ＦＩ】

B23Q11/00 U

B01D33/06 A

B01D33/06 D

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020104443

(22)【出願日】2020-06-17

(65)【公開番号】P2021194750

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2021-03-11

(73)【特許権者】

【識別番号】594116932

【氏名又は名称】コイケエンジニアリングアンドサービス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100073287

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 聞一

(72)【発明者】

【氏名】新原 徹

【審査官】増山 慎也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０４２７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１６７５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１８４１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０６３５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－１２８３１８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １１／００

Ｂ０１Ｄ ３３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クーラントタンクの汚泥槽と清浄槽との間に配管接続される濾過装置であって、
円筒状のフィルタで中心を共有する内槽と外槽に区画形成した円柱型の濾過タンクを設け、該濾過タンクの上端には、清浄槽側の配管を接続する濾過済み切削液の吐出口及び底部の中心軸線上に設けた端末開口部を連通する流路と、汚泥槽側の配管を接続する使用済み切削液の圧入口とを有し、濾過タンクの上端にフィルタの上端を回転自在に接続し、内槽に開設した上端開口部と濾過タンクの端末開口部とを連通させ、内槽の閉塞且つ回転自在に支持された下端よりも下方に設けた外槽の下端中心に切り屑を貯留するスラッジポットを接続し、汚泥槽の使用済み切削液を外槽内に圧入するクーラントポンプを汚泥槽側の配管に接続し、圧入口に連続する円弧状の下り流路を外槽内の上端に形成し、該外槽内の下り流路下方のフィルタの外周面上部に複数の羽根を放射突設したことを特徴とする濾過装置。

【請求項2】

前記端末開口部と内槽の上端開口部の夫々には、これらの各開口部端面間に介装される円板状の抜止めフランジを外方突設した自己潤滑性材料から成る筒状の管継手の各差込み口を挿嵌し、内槽に開設した下端開口部の端面とこれを載置可能に濾過タンク内に設けた座板間に介装される円板状の鍔部を外方突設した自己潤滑性材料から成る滑り軸受ブッシュを座板上の中心に突設した凸部に外嵌すると共に、内槽の下端開口部に挿嵌したことを特徴とする請求項１記載の濾過装置。

【請求項3】

円筒体に複数の羽根を放射突設した羽根車をフィルタの上部に外嵌したことを特徴とする請求項１又は２記載の濾過装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、旋盤、マシニングセンタ等の工作機械のクーラントタンクに装備される濾過装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の工作機械において、工作物の加工時に使用された切削液は、切り屑と共にチップコンベヤへ流し込まれ、該チップコンベヤで、工場内における占有面積を小さくすべく工作機械の下方に一部を配置させたクーラントタンク内の汚濁槽へ流入される。

【0003】

汚濁槽内には金網状の回転式ドラムを横臥配置し、該ドラムの外側から内側へ切削液が流入することで切り屑と分離する様に構成された濾過装置を設置している。

【0004】

濾過装置にて切り屑と分離された切削液は、クーラントタンク内で汚濁槽と区画すると共に、ドラム内と連通する様に形成された清浄槽に排出され、該清浄槽から切削液供給装置によって工作機械の切削液として再使用される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００５－２２００７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記濾過装置では、耐用期間の経過による劣化等によって所望の濾過機能を達成できなくなった時にドラムを交換するが、この場合、クーラントタンクが工作機械の下方に配置されていることや、ドラム自体が比較的大型であったり、ドラムの交換のために分解が必要な部品が多かったりなど作業が甚だ面倒で手間を要するといった課題を有している。

【0007】

そこで、本発明では、切り屑処理に使用されるチップコンベヤや切削液を濾過するドラムなどの大型設備に比して、濾過能力が劣ることがなく、設置スペースを飛躍的に削減できる濾過装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題に鑑み、本発明に係る濾過装置は、クーラントタンクの汚泥槽と清浄槽との間に配管接続される濾過装置であって、円筒状のフィルタで中心を共有する内槽と外槽に区画形成した円柱型の濾過タンクを設け、該濾過タンクの上端には、清浄槽側の配管を接続する濾過済み切削液の吐出口及び底部の中心軸線上に設けた端末開口部を連通する流路と、汚泥槽側の配管を接続する使用済み切削液の圧入口とを有し、濾過タンクの上端にフィルタの上端を回転自在に接続し、内槽に開設した上端開口部と濾過タンクの端末開口部とを連通させ、内槽の閉塞且つ回転自在に支持された下端よりも下方に設けた外槽の下端中心に切り屑を貯留するスラッジポットを接続し、汚泥槽の使用済み切削液を外槽内に圧入するクーラントポンプを汚泥槽側の配管に接続し、圧入口に連続する円弧状の下り流路を外槽内の上端に形成し、該外槽内の下り流路下方のフィルタの外周面上部に複数の羽根を放射突設したことを特徴とする。
また、前記端末開口部と内槽の上端開口部の夫々には、これらの各開口部端面間に介装される円板状の抜止めフランジを外方突設した自己潤滑性材料から成る筒状の管継手の各差込み口を挿嵌し、内槽に開設した下端開口部の端面とこれを載置可能に濾過タンク内に設けた座板間に介装される円板状の鍔部を外方突設した自己潤滑性材料から成る滑り軸受ブッシュを座板上の中心に突設した凸部に外嵌すると共に、内槽の下端開口部に挿嵌したことを特徴とする。
更に、円筒体に複数の羽根を放射突設した羽根車をフィルタの上部に外嵌したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

要するに本発明は、上記構成より成るので、クーラントポンプの運転で濾過タンクの外槽に圧入口を通じて圧入された汚泥槽内の使用済み切削液は、先ず円弧状の下り流路を通過することにより、螺旋下降流となって旋回しながら流下し、下り流路下方のフィルタ上部の羽根に案内され、フィルタ自体を回転させることができる。
そして、外槽内全体の使用済み切削液は、一連の螺旋下降流となって外槽の内周面に沿って下方へ流動し、その螺旋下降流と共に羽根によってフィルタが自転するため、フィルタ周囲の使用済み切削液中の大部分の切り屑はフィルタの回転で生じた遠心力により分離されると共に、外槽内を下方へ螺旋誘導され、外槽下部に沈殿されてスラッジポットに貯留される。
また、フィルタ内に圧入された使用済み切削液は、フィルタを通過することで濾過され、濾過済み切削液として内槽に流入し、その上端開口部を通じて清浄槽へ流動する。
フィルタの自転で生じた遠心力により、細かい切り屑であっても、フィルタに近寄り難く螺旋下降流に巻き込れてスラッジポット内へ流下排出されるため、切り屑はフィルタ外周面に付着し難く、フィルタ外周面の目詰まりを防止できる。
よって、本発明によれば、クーラントタンクの汚泥槽と清浄槽との間に濾過タンクとクーラントポンプを配管接続するだけのため、従来の大型設備に比し設置スペースを飛躍的に削減できる。
また、外槽内で回転するフィルタにより、フィルタ周囲の切り屑を遠心分離して螺旋下降流へ誘導でき、この様に多くの切り屑を流下させた使用済み切削液をフィルタで濾過するため、回転式ドラムで濾過する従来品に比し濾過能力が劣ることがなく、しかもフィルタ外周面に切り屑が付着し難いため、フィルタの寿命を延ばすことができ、フィルタのランニングコストを大幅に低減できる。

【0010】

また、前記端末開口部と内槽の上端開口部の夫々には、これらの各開口部端面間に介装される円板状の抜止めフランジを外方突設した自己潤滑性材料から成る筒状の管継手の各差込み口を挿嵌し、内槽に開設した下端開口部の端面とこれを載置可能に濾過タンク内に設けた座板間に介装される円板状の鍔部を外方突設した自己潤滑性材料から成る滑り軸受ブッシュを座板上の中心に突設した凸部に外嵌すると共に、内槽の下端開口部に挿嵌したので、管継手と滑り軸受ブッシュの材質特性によりフィルタの上下をガタつきなく円滑に回転できる様に軸受けでき、外槽内のフィルタ周囲の使用済み切削液に正常な遠心力を付与して切り屑を付着し難くできると共に、この様に回転自在に支持されたフィルタを管継手にて清浄槽に簡単に接続でき、フィルタで濾過した切削液を清浄槽へ流動させられる。

【0011】

更に、円筒体に複数の羽根を放射突設した羽根車をフィルタの上部に外嵌したので、フィルタに簡単に複数の羽根を放射突設できる等その実用的効果甚だ大である。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】濾過装置の一使用例を示す概略図である。

【図2】濾過タンクの正面図である。

【図3】濾過タンクの側面図である。

【図4】濾過タンクの分解斜視図である。

【図5】濾過タンクの縦断面図である。

【図6】図５のＡ－Ａ断面図である。

【図7】図５のＢ－Ｂ断面図である。

【図8】図５のＣ－Ｃ断面図である。

【図9】図５のＤ－Ｄ断面図である。

【図10】濾過時の切削液の流れを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下本発明の実施の一形態例を図面に基づいて説明する。
図１に示す様に、本発明に係る濾過装置１は、工作機械に装備されたクーラントタンクCTにおいて、該クーラントタンクCT内を仕切板で区画した汚泥槽DCT と清浄槽CCT との間に配管接続し、汚泥槽DCT 内の使用済み切削液DCを圧入濾過することにより切り屑と分離して得られた濾過済み切削液CCを清浄槽CCT へ吐出する。

【0014】

この濾過装置１は、円筒状のフィルタ２で中心を共有する内槽３と外槽４に区画形成した円柱型の濾過タンク５を設けている。
尚、図１～３では濾過タンク５内を明確に表すため、濾過タンク５（外槽４）を示す外形線を仮想線（二点鎖線）で示す。

【0015】

フィルタ２は、軽量な多孔質セラミックを所定肉厚を有する円筒状に形成したもの、或いは積層金網を円筒状に形成して多孔質構造と成したものなど、円筒状で所定の濾過機能と後述の如く自転可能な程度に軽量で剛性を有するものであれば何ら限定されない。

【0016】

また、フィルタ２の外周面上部には、複数（図示例では６枚）の羽根6aを放射状に突設している。

【0017】

具体的には、扁平な円筒体6bの円周方向で等間隔置きに有する母線に沿って方形板状の羽根6aを突設した合成樹脂製の羽根車６をフィルタ２の上部に外嵌し、円筒体6bを３方向よりビス７止めすることにより簡単容易にフィルタ２に複数の羽根6aを一体化している。

【0018】

濾過タンク５は、所定容積を有する円筒状の透明プラスチック製から成る胴部８の上下口の夫々に上蓋９と下蓋10をリングパッキン11で以て水密状に接合している。

【0019】

濾過タンク５の上端である上蓋９は、内槽３と外部の清浄槽CCT に連通する直角流路12と、外槽４と外部の汚泥槽DCT に連通する円弧（図示例では優弧）状の下り流路13を設けている（図６～８参照）。

【0020】

直角流路12は、上蓋９の一側部（図２、５において左側部）に開設した濾過済み切削液CCの吐出口14と、上蓋９の底部の中心軸線上に設けた清浄槽CCT に連通する端末開口部15とを直角に連通して成り、上蓋９の底部中央には、フィルタ２の外径より若干大径で円形の端末開口部15の端面16を凹設している。

【0021】

また、上蓋９の上部の中心部位には直角流路12に連通する貫通孔17を設けている。

【0022】

そして、端末開口部15と内槽３の上端開口部3aの夫々には、これらの各開口部端面16、2a間に介装される円板状の抜止めフランジ18ａを外方突設した自己潤滑性材料（例えば、ポリアセタール）から成る筒状の管継手18の各差込み口18ｂを挿嵌することにより、管継手18の材質特性にて端末開口部15に対し内槽３（フィルタ２）の上方開口端部3aを回転自在に連通接続する。

【0023】

一方、上蓋９の他側部（図２、５において右側部）には、吐出口14と同一直線上にあり、且つ隔壁19にて吐出口14と遮断された使用済み切削液DCの圧入口20を設けている。

【0024】

下り流路13は、圧入口20奥方の隔壁19近傍に設けた圧入口20との連通孔20ａを始端として端末開口部端面16周囲に平面視右回り（図６では左回り）に上蓋９底部に凹設した優弧状の溝であって、該溝の底となる上部をその始端から終端に向かって徐々に下向きに傾斜させることにより、外槽４内の上端に圧入口20に連続する一連の下降流路を構成している。

【0025】

下蓋10は皿状に形成され、その中心にねじ孔からなる排出口21を設けると共に、該排出口21の上方には、フィルタ２を載置してフィルタ２内側の内槽３下端を閉塞すると共に、フィルタ２を回転自在に支持する円盤状の座板22を配置している。

【0026】

座板22は、フィルタ２外径と同径に形成され、下蓋10の内側周縁の四方から中心に向かって上方突設した脚部23で支持されている。

【0027】

座板22の中心軸線上には、内槽３（フィルタ２）に開設した下端開口部3bより若干小径な円柱状の凸部22ａを上方突設している。

【0028】

そして、下端開口部3bの端面2bの全面に当接する円板状の鍔部24ａを外方突設した自己潤滑性材料（例えば、ポリアセタール）から成る滑り軸受ブッシュ24を下端開口部3bに挿嵌することにより、滑り軸受ブッシュ24の材質特性にてフィルタ２の下端を座板22上で凸部22ａを中心に回転自在に支持する。

【0029】

一方、凸部22ａ上端に軸棒25の基端を螺着することにより、該軸棒25を上方垂直に立設し、該軸棒25は、その先端に設けた雄ねじ部25ａが上蓋９の貫通孔17を貫通突出している。

【0030】

そして、上蓋９上で雄ねじ部25ａをロックナット26により締結することで、上蓋９と下蓋10間に胴部８を挟着一体化した濾過タンク５を構成し、上蓋９の端末開口部端面16と下蓋10の座板22間に端末開口部15と回転自在に接続したフィルタ２を配置している。

【0031】

これにより、濾過タンク５は、胴部８内をフィルタ２で内外槽３、４に区画し、内槽３と直角流路12を連通すると共に、外槽４と下り流路13を連通し、外槽４内の下り流路13下方には、フィルタ２に外嵌した羽根車６を配している。

【0032】

なお、上蓋９は、ロックナット26との間に介在したリングパッキン27により貫通孔17を水密閉塞している。

【0033】

また、濾過タンク５において、上蓋９上部右側より圧入口20内に連通する様に開設したねじ孔28には、圧力計29の計測部を水密状に螺挿し、該圧力計29を外槽４に接続し、外槽４内の圧力を確認する様に成している。

【0034】

さらに、内槽３の閉塞された下端（座板22）よりも下方の外槽４下端（下蓋10）中心に有する排出口21には、濾過装置１で使用済み切削液DCから分離した切り屑を貯留するスラッジポット30をボール弁31を介して着脱自在に接続している。

【0035】

このスラッジポット30は、切り屑の貯留量が視認できる透明プラスチック製の胴部30ａを有し、切り屑が所定量貯留した時に、ボール弁31を閉じ、該ボール弁31よりスラッジポット30を離脱し、その中の切り屑を取り出す様にしている。

【0036】

また、内槽３は、これに開設した上端開口部3aと連通する吐出口14に接続した配管32を介して清浄槽CCT に接続している。

【0037】

そして、圧入口20には、外槽４内に使用済みの切削液DCを圧入するクーラントポンプ33を配管34を介して接続し、該クーラントポンプ33の吸込み側を汚泥槽DCT に接続している。

【0038】

上記構成の濾過装置１にあっては、クーラントポンプ33の運転で外槽４に圧入口20を通じて圧入された汚泥槽DCT 内の使用済み切削液DCは、先ず円弧状の下り流路13を通過することにより、螺旋下降流となって旋回ながら流下し、下り流路13下方のフィルタ２上部の羽根６に案内され、フィルタ２自体を回転（自転）させるられる。

【0039】

フィルタ２は、管継手18と滑り軸受ブッシュ24の材質特性により、その上下をガタつきなく円滑に回転できる様に軸受けされ、外槽４内のフィルタ２周囲の使用済み切削液DCに正常な遠心力を付与できると共に、この様に回転自在であっても管継手18を通じて清浄槽CCT に接続できる。

【0040】

そして、外槽４内全体の使用済み切削液DCは、一連の螺旋下降流となって外槽４の内周面に沿って下方へ流動し、その螺旋下降流と共に羽根６によってフィルタ２が自転するため、フィルタ２周囲の使用済み切削液DC中の大部分の切り屑はフィルタ２の回転で生じた遠心力により分離されると共に、外槽４内を下方へ螺旋誘導され、外槽４下部に沈殿されて排出口27からスラッジポット30に貯留される。

【0041】

また、フィルタ２内に圧入された使用済み切削液DCは、フィルタ２を通過することで濾過され、濾過済み切削液CCとして内槽３に流入し、その上端開口部3aに連通する吐出口14から配管32を通じて清浄槽CCT へ流動する。

【0042】

フィルタ２の自転で生じた遠心力により、細かい切り屑であっても、フィルタ２に近寄り難く螺旋降下流に巻き込まれてスラッジポット30内へ流下排出されるため、切り屑はフィルタ２外周面に付着し難く、フィルタ２外周面の目詰まりを防止できる。

【0043】

上記濾過中において、フィルタ２の濾過機能が低下すると、使用済み切削液DCのフィルタ２への浸透量が減少し、外槽４内の圧力が正常値より上昇するため、この圧力上昇が圧力計29で確認された場合には、フィルタ２を交換する。

【符号の説明】

【0044】

１ 濾過装置
２ フィルタ
2a 上端開口部端面
2b 下端開口部端面
３ 内槽
3a 上端開口部
3b 下端開口部
４ 外槽
５ 濾過タンク
６ 羽根車
6a 羽根
6b 円筒体
９ 上端
13 下り流路
15 端末開口部
16 端末開口部端面
18 管継手
18ａ 抜止めフランジ
18ｂ 差込み口
20 圧入口
22 座板
22ａ 凸部
24 滑り軸受ブッシュ
24ａ 鍔
30 スラッジポット
32 配管
33 クーラントポンプ
34 配管
CT クーラントタンク
DC 使用済み切削液
CCT 清浄槽
DCT 汚泥槽

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】