特許 7348695 クーラントタンク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-12

(45)【発行日】2023-09-21

(54)【発明の名称】クーラントタンク

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/00 20060101AFI20230913BHJP

   B04C 3/00 20060101ALI20230913BHJP

【ＦＩ】

B23Q11/00 U

B04C3/00 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2023037132

(22)【出願日】2023-03-10

【審査請求日】2023-03-27

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】523088936

【氏名又は名称】中栄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】中村 友悟

【審査官】小川 真

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０３６１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２３３７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３０５５４２１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０７－００７８５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】韓国公開特許第１０－２００７－０００３２８３（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １１／００、１１／１０

Ｂ２４Ｂ ５５／０３、５５／１２、５７／００

Ｂ０４Ｃ ３／００

Ｂ０１Ｄ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工機から排出されるクーラント液が流入される有底円筒状のタンク本体と、前記タンク本体内に前記クーラント液の渦流を発生させる渦流発生手段と、前記クーラント液に混入する不純物を前記クーラント液から分離する分離手段と、前記タンク本体から前記分離手段に前記クーラント液を流すための管路と、を備え、
前記管路は、
前記タンク本体の底面の反対側から前記タンク本体内の前記クーラント液中に延伸されるとともに、前記タンク本体と同軸上に位置していること、
前記タンク本体内の前記クーラント液中の先端部に、前記クーラント液を吸引するための開口部を備えること、
前記タンク本体は、前記底面に向かって前記タンク本体の径を縮小させる縮径部を備えること、
前記タンク本体は、前記タンク本体と同軸上に、前記底面から突設する円錐状の整流部材を備えること、
前記開口部は、前記整流部材の頂点の近傍に位置すること、
を特徴とするクーラントタンク。

【請求項2】

請求項１に記載のクーラントタンクにおいて、
前記管路を、前記タンク本体内で、同心状に覆う筒状体を備えること、
前記筒状体は、
前記クーラント液の前記渦流の発生前の液面よりも下にスリットを備えること、
前記開口部と同一方向に開口していること、
を特徴とするクーラントタンク。

【請求項3】

請求項１または２に記載のクーラントタンクにおいて、
前記開口部は、ラッパ状に拡径されていること、
を特徴とするクーラントタンク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クーラントタンクに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、切削機や研削機、研磨機等の加工機に対し、クーラント液を循環供給するクーラントタンクが知られている。

【0003】

クーラント液には加工機で発生する切り屑や砥粒等の不純物が混入するところ、これを放置すると、不純物が塊となり、加工機に対してクーラント液を循環供給するための配管が詰まるおそれがある。そうすると、加工機に対するクーラント液の循環供給が阻害され、加工機の動作に悪影響を及ぼす。したがって、可能な限りクーラント液から不純物を取り除くことが求められている。

【0004】

クーラント液から不純物を取り除く技術としては、例えば、特許文献１に開示されるクーラント清浄装置が知られている。特許文献１に開示されるクーラント清浄装置では、加工機から流出されたクーラント液は、磁気分離器に流入される。これにより、クーラント液は、液中の磁性体の切り屑が吸着分離された上で、円形のクーラントタンクに貯留される。さらに、磁気分離器で分離されずにクーラント液中に残存した切り屑は、クーラント液とともに、クーラントタンクの底部から再び磁気分離器に送られて再処理がなされるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００２－３２１１３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

クーラント液に混入した不純物は、クーラント液中の油分と結合することで、クーラント液の液面に浮遊することがある。したがって、上記従来技術に係るクーラント清浄装置のように、クーラントタンクの底部から再び磁気分離器に送る構成では、液面に浮遊する不純物を十分に回収することができないという問題がある。

【0007】

本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、クーラント液の液面に浮遊する不純物を回収可能なクーラントタンクを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明のクーラントタンクは次のような構成を有している。

【0009】

（１）加工機から排出されるクーラント液が流入される有底円筒状のタンク本体と、前記タンク本体内に前記クーラント液の渦流を発生させる渦流発生手段と、前記クーラント液に混入する不純物を前記クーラント液から分離する分離手段と、前記タンク本体から前記分離手段に前記クーラント液を流すための管路と、を備え、前記管路は、前記タンク本体の底面の反対側から前記タンク本体内の前記クーラント液中に延伸されるとともに、前記タンク本体と同軸上に位置していること、前記タンク本体内のクーラント液中の先端部に、前記クーラント液を吸引するための開口部を備えること、前記タンク本体は、前記底面に向かって前記タンク本体の径を縮小させる縮径部を備えること、前記タンク本体は、前記タンク本体と同軸上に、前記底面から突設する円錐状の整流部材を備えること、前記開口部は、前記整流部材の頂点の近傍に位置すること、を特徴とする。

【0010】

上記クーラントタンクによれば、渦流発生手段によりクーラント液の渦流を発生させると、液面を浮遊する不純物は、渦流の中央部（タンク本体の中央部）に集まる。これは、遠心力により渦流の中央部（タンク本体の中央部）でクーラント液の圧力が低くなり、その外周でクーラント液の圧力が高くなることから、不純物が圧力の低い方に集まるためであると考えられる。

【0011】

加えて、タンク本体は、底面に向かってタンク本体の径を縮小させる縮径部を備えているため、渦流の遠心力により、タンク本体内のクーラント液は縮径部に乗り上げる。これにより、タンク本体の外周付近では、クーラント液の液面がせり上がり、その逆にタンク本体の中央部では液面が低下する。つまり、不純物が集まる中央部の液面が低下する。

【0012】

さらに、タンク本体から分離手段にクーラント液を流すための管路は、タンク本体の底面の反対側から（つまりタンク本体の上方から）タンク本体内のクーラント液中に延伸されるとともに、タンク本体と同軸上に位置していること、タンク本体内のクーラント液中の先端部に、クーラント液を吸引するための開口部を備えること、を特徴とするため、上記のように渦流によって不純物が集まる中央部の液面が低下すれば、開口部から、液面に浮遊する不純物をクーラント液とともに吸引することが可能となる。そして、クーラント液とともに吸引された不純物は、分離手段によりクーラント液から分離される。

【0015】

上記クーラントタンクのように、タンク本体と同軸上に底面から突設する円錐状の整流部材を設けると、渦流を発生させたときに、不純物が集まる中央部の液面を、より効果的に低下させることが可能であることを、本願発明者は実験により発見した。整流部材３４を設けた場合に、設けない場合よりもタンク本体３の中央部の液面が低下するのは、整流部材３４周辺のクーラント液の渦流Ｖの周速と、タンク本体３の外周付近のクーラント液の渦流Ｖの周速との差が、より大きくなるためと考えられる。タンク本体３の中央部の液面が低下することによって、クーラント液中の管路の開口部から、液面に浮遊する不純物を、より確実に吸引することができる。

【0016】

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載のクーラントタンクにおいて、前記管路を、前記タンク本体内で、同心状に覆う筒状体を備えること、前記筒状体は、前記クーラント液の前記渦流の発生前の液面よりも下にスリットを備えること、前記開口部と同一方向に開口していること、を特徴とする。

【0017】

渦流を発生させてから液面が低下しきるまでの間、中央部に集まってくる不純物が管路の外周面に付着してしまい、回収できなくなるおそれがある。上記クーラントタンクによれば、管路を、タンク本体内で、同心状に覆う筒状体を備えており、当該筒状体は、タンク本体内のクーラント液の液面よりも下にスリットを備えているため、渦流により中央部に集まろうとする不純物は、液面が下がり始めてから、スリットを通して、筒状体の内部（筒状体と管路の間の空間）に流れ込む。さらに、筒状体は、管路の開口部と同一方向に開口しているため、当該開口を介して、筒状体の内部に流れ込んだ不純物を 管路の開口部から吸引することが可能である。よって、不純物が管路に付着することを防止することができる。

【0018】

（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載のクーラントタンクにおいて、前記開口部は、ラッパ状に拡径されていること、を特徴とする。

【0019】

液面が下がると、管路の開口部からクーラント液とともに空気を吸引してしまうおそれがある。空気を吸引すると、分離手段における不純物の分離効率が低下するおそれがある。上記クーラントタンクによれば、開口部がラッパ状に拡径されていることで、液面の余計な低下をせき止めるため、空気の吸引を防止することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明のクーラントタンクによれば、クーラント液の液面に浮遊する不純物を回収可能である。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本実施形態に係るクーラントタンクの正面図である。

【図2】本実施形態に係るクーラントタンクの平面図である。

【図3】図２のＡ－Ａ断面図である。

【図4】（ａ）は、管路を開口部とは反対側から見た斜視図であり、（ｂ）は、管路を開口部の側から見た斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明のクーラントタンクの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るクーラントタンク１の正面図である。図２は、本実施形態に係るクーラントタンク１の平面図である。図３は、図２のＡ－Ａ断面図である。なお、図３中の液面ＬＳ１１は、渦流Ｖを発生させる前のクーラント液の液面を表し、液面ＬＳ１２は、渦流Ｖを発生させたときのクーラント液の液面を表している。図４（ａ）は、管路５を開口部５１とは反対側から見た斜視図であり、図４（ｂ）は、管路５を開口部５１の側から見た斜視図である。

【0023】

（クーラントタンクの構成について）
まず、本実施形態に係るクーラントタンク１の構成について説明する。クーラントタンク１は、図１－図２に示すように、磁気分離器２と、タンク本体３と、第１クーラントポンプ４と、管路５と、サイクロン式セパレータ６（分離手段の一例）と、沈殿槽７と、クリーン槽８と、第２クーラントポンプ９と、を主要な構成要素としている。

【0024】

磁気分離器２は、クーラント液中の磁性体の不純物（切り屑等）を取り除くための機器である。磁気分離器２は、加工機１１（図１参照）に接続されており、加工機１１から排出されたクーラント液が、磁気分離器２に流入されるようになっている。なお、加工機１１とは、特に限定されないが、例えば切削機や研削機、研磨機等である。

【0025】

磁気分離器２は、クーラント液が流入されると、内部のマグネットドラムによりクーラント液中の磁性体の不純物を吸着分離することで、クーラント液の処理を行う。そして、処理後のクーラント液は、タンク本体３に流入される。ここで、クーラント液中に含まれる非磁性体の不純物（例えば砥粒等）は、磁気分離器２によっては分離できないため、クーラント液とともにタンク本体３に流入される。

【0026】

タンク本体３は、クーラント液を貯留可能な有底円筒状の筐体であり、クーラントタンク１が動作していない状態でも内部にクーラント液が貯留された状態である（図３中の液面ＬＳ１１参照）。タンク本体３は、厚み３ｍｍの鋼材（例えばＳＳ４００）により形成されている。タンク本体３の大きさは、求められるクーラント液の貯留量に基づき定まるものであり、特に限定されるものではないが、例えば、直径Ｄ１１（図３参照）が約１２００～１５００ｍｍ、高さＤ１２（図３参照）が約３５０ｍｍとされている。

【0027】

タンク本体３は、図３に示すように、底面３１に向かってタンク本体３の径を縮小させる縮径部３２を備えている。これにより、底面３１の直径Ｄ２１が、タンク本体３の直径Ｄ１１よりも小さくなっている。底面３１の直径Ｄ２１は、管路５の直径Ｄ４１よりも大きいことが望ましく、本実施形態においては、タンク本体３を製造可能な範囲で最も小さい値である２００ｍｍとしている。また、縮径部３２の、軸方向の長さＤ２２は、タンク本体３の高さＤ１２に対して２５～３５％の範囲で定められており、本実施形態においては、約１００ｍｍである。

【0028】

また、底面３１は、図３に示すように、板材３３が溶接されることで、タンク本体３のその他の部分よりも板厚が厚くされている。板材３３は、材質をＳＳ４００等とする、厚み６ｍｍの円盤状の板材である。板材３３は外周部が溶接されることで（溶接部Ｗ）固定されている。つまり、底面３１の板厚は、９ｍｍと厚くされている。底面３１の板厚を厚くしているのは、補強が目的である。クーラント液の渦流Ｖ（図２参照。詳細は後述）が発生されると、クーラント液中の不純物により、底面３１が摩耗するおそれがあるからである。なお、板厚９ｍｍの鋼材を用いてタンク本体３を製造しても同様の補強効果が得られるが、上記のように底面３１のみ補強するとした方が、タンク本体３の製造が容易である。

【0029】

さらに、底面３１には、タンク本体３と同軸上に、円錐状の整流部材３４が突設されている。整流部材３４の直径Ｄ３１は、底面３１の直径よりも小さく、かつ、管路５の直径Ｄ４１よりも大きいことが望ましく、本実施形態においては約１５０ｍｍである。また、整流部材３４の高さＤ３２は、縮径部３２の軸方向の長さＤ２２の半分程度が望ましく、本実施形態においては約３０～５０ｍｍである。

【0030】

タンク本体３と同軸上に、第１クーラントポンプ４に接続された管路５が位置されている。管路５は、タンク本体３の底面３１の反対側（図１および図３中の上側）からタンク本体３内のクーラント液中に延伸されている。

【0031】

管路５は、直径Ｄ４１が５０ｍｍの金属製のパイプである。なお、直径Ｄ４１の大きさは、５０ｍｍに限定されない。管路５は、クーラント液中の先端部が開口部５１となっている。これにより、管路５は、第１クーラントポンプ４が動作することで、開口部５１からクーラント液およびクーラント液中の不純物を吸引することができる。また、開口部５１は、先端に向かってラッパ状に拡径されている拡径部５３を備えている。また、開口部５１は、整流部材３４の頂点Ｐの近傍に位置されている。具体的には、拡径部５３と頂点Ｐの軸方向における位置が重なる程度の位置である。このようにすることで、開口部５１の開口面積が整流部材３４によって狭められるため、クーラント液を吸引する力を増すことができる。

【0032】

また、管路５は、図３および図５に示すように、タンク本体３内で管路５を同心状に覆う、円筒状の筒状体５２を備えている。筒状体５２は、筒状体５２の外周面と内周面を貫通するスリット５２ａが設けられている。このスリット５２ａは、筒状体５２の周方向に等間隔に３つ設けられている。ただし、スリット５２ａの個数はあくまで例示であり、３つに限定されるものではない。また、このスリット５２ａの、筒状体５２における軸方向の位置は、図３に示すように、クーラント液の渦流Ｖの発生前の液面ＬＳ１１よりも下に位置するようにされている。また、筒状体５２は、管路５の開口部５１と同一方向に開口している。この開口を第２開口部５２ｂとする。

【0033】

第１クーラントポンプ４は、ホースＨ１１（図２参照）によりサイクロン式セパレータ６に接続されている。よって、管路５が吸引したクーラント液および不純物は、ホースＨ１１を介してサイクロン式セパレータ６に流入される。

【0034】

サイクロン式セパレータ６は、内部で螺旋流を発生させることで、遠心力により不純物とクーラント液とを分離する。このように、サイクロン式セパレータ６は遠心力により不純物を分離するものであるため、非磁性体の不純物を確実にクーラント液から分離することが可能である。

【0035】

分離された不純物は、サイクロン式セパレータ６の図１中の下部から、沈殿槽７に排出される。不純物が分離されたクーラント液（以下、クリーン液という）は、サイクロン式セパレータ６の図１中の上部から排出される。サイクロン式セパレータ６の上部はホースＨ１２（図２参照）によりクリーン槽８に接続されており、サイクロン式セパレータ６から排出されるクリーン液はクリーン槽８に流入する。サイクロン式セパレータ６がクリーン液を排出する量は、特に限定されないが、例えば２４０Ｌ／ｍｉｎである。なお、図１および図２中にはサイクロン式セパレータ６が３台図示されているが、台数は特に限定されるものではない。

【0036】

クリーン槽８に流入したクリーン液は、第２クーラントポンプ９により、加工機１１（図１参照）に送られる。加工機１１に送られるクリーン液の量は、サイクロン式セパレータ６が排出するクリーン液の量よりも少なく設定されており、例えば、１８０Ｌ／ｍｉｎである。そして、加工機１１に送られずに余ったクリーン液は、６０Ｌ／ｍｉｎでタンク本体３に戻される。クリーン液をタンク本体３に流入させるガイド１０（渦流発生手段の一例。図２参照）は、タンク本体３の内周壁に沿って設けられているため、タンク本体３に戻されるクリーン液によって、タンク本体３内のクーラント液に渦流Ｖが発生する。

【0037】

（作用効果について）
上記のような構成を有するクーラントタンク１は、以下のような作用効果を有する。

【0038】

クーラントタンク１を動作させると、第１クーラントポンプ４により、管路５からタンク本体３内のクーラント液の吸引が開始される。さらに第１クーラントポンプ４は、吸引したクーラント液をサイクロン式セパレータ６に流し、サイクロン式セパレータ６において、クーラント液に残存する不純物が分離される。そして、不純物が分離されたクーラント液（クリーン液）は、クリーン槽８に送られる。クリーン槽８に送られたクーラント液は、第２クーラントポンプ９により、加工機１１に送られる。クーラント液は、加工機１１で用いられた後、不純物を含んだ状態で、磁気分離器２に流入される。磁気分離器２は磁性体の不純物をクーラント液から分離し、クーラント液をタンク本体３に流入させる。さらに、タンク本体３に流入されたクーラント液は、第１クーラントポンプ４により、管路５から吸引される。このように、クーラントタンク１は、加工機１１に対し、クーラント液を循環供給する。

【0039】

クリーン槽８において、加工機１１に送られずに余ったクーラント液は、ガイド１０によりタンク本体３に戻される。これにより渦流Ｖ（図２参照）が発生する。

【0040】

渦流Ｖが発生すると、液面に浮遊する不純物は、渦流Ｖの中央部（タンク本体３の中央部）に集まる。これは、遠心力により渦流Ｖの中央部（タンク本体３の中央部）で圧力が低くなり、その外周で圧力が高くなるためであると考えられる。加えて、渦流Ｖの遠心力により、タンク本体内のクーラント液は縮径部３２に乗り上げる。これにより、図３中の液面Ｌ１２に示すように、タンク本体３の外周付近では、クーラント液の液面がせり上がり、その逆にタンク本体３の中央部では液面が低下する。

【0041】

さらに、タンク本体３と同軸上に底面３１から突設する整流部材３４が設けることで、不純物が集まるタンク本体３の中央部の液面を、より効果的に低下させることが可能であることを、本願発明者は実験により発見した。整流部材３４を設けた場合に、設けない場合よりもタンク本体３の中央部の液面が低下するのは、整流部材３４周辺のクーラント液の渦流Ｖの周速と、タンク本体３の外周付近のクーラント液の渦流Ｖの周速との差が、より大きくなるためと考えられる。

【0042】

つまり、不純物が集まる中央部の液面が低下する。管路５がタンク本体３と同軸上に位置しているため、低下した液面から、液面に浮遊する不純物を効率的に吸引することが可能である。管路５が、タンク本体３と同軸上に位置しているため、低下した液面ＬＳ１２から クーラント液とともに液面ＬＳ１２に浮く不純物を吸引することができる。

【0043】

また、渦流Ｖが発生すると、タンク本体３の底の側に沈殿する不純物も、渦流Ｖの中央部（タンク本体３の中央部）に集まっていく（図３中の矢印Ｆ１１参照）。これは、遠心力により渦流Ｖの中央部（タンク本体３の中央部）で圧力が低くなり、その外周で圧力が高くなるためであると考えられる。渦流Ｖの中央部（タンク本体３の中央部）に集まった不純物は、整流部材３４に沿うようにして、管路５により吸い上げられる（図３中の矢印Ｆ１２参照）。よって、クーラント液に浮遊する不純物だけでなく、沈殿する不純物も回収可能である。なお、図３中の矢印Ｆ１１および矢印Ｆ１２は、不純物の動きを示すものであり、クーラント液の流れを示すものではない。

【0044】

また、渦流Ｖを発生させてから液面が低下しきるまでの間、タンク本体３の中央部に集まってくる不純物が管路５の外周面に付着してしまい、回収できなくなるおそれがある。しかし、管路５は、管路５を同心状に覆う筒状体５２を備えており、当該筒状体５２は、タンク本体３内のクーラント液の液面ＬＳ１１よりも下にスリット５２ａを備えているため、渦流Ｖにより中央部に集まろうとする不純物は、液面が下がり始めてから、スリット５２ａを通して、筒状体５２の内部（筒状体５２と管路５の間の空間）に流れ込む（図３中の矢印Ｆ１３参照）。さらに、筒状体５２は、管路５の開口部５１と同一方向に開口しているため（第２開口部５２ｂ）、当該開口を介して、筒状体５２の内部に流れ込んだ不純物を 管路５の開口部５１から吸引することが可能である（図３中の矢印Ｆ１４参照）。よって、不純物が管路５に付着することを防止することができる。なお、図３中の矢印Ｆ１３および矢印Ｆ１４は、不純物の動きを示すものであり、クーラント液の流れを示すものではない。

【0045】

また、クーラント液の液面が下がると、管路５の開口部５１からクーラント液とともに空気を吸引してしまうおそれがある。空気を吸引すると、サイクロン式セパレータ６における不純物の分離効率が低下するおそれがある。しかし、管路５は、拡径部５３を備えることで、開口部５１がラッパ状に拡径されているため、拡径部５３により液面の余計な低下をせき止めるため、空気の吸引を防止することができる。

【0046】

なお、上記実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。

【符号の説明】

【0047】

１ クーラントタンク
３ タンク本体
５ 管路
６ サイクロン式セパレータ（分離手段の一例）
１０ ガイド（渦流発生手段の一例）
１１ 加工機
３２ 縮径部
３４ 整流部材
５１ 開口部
５２ 筒状体
５２ａ スリット
５２ｂ 第２開口部
Ｐ 頂点

【要約】

【課題】クーラント液の液面に浮遊する不純物を回収可能なクーラントタンクを提供すること。
【解決手段】加工機１１から排出されるクーラント液が流入されるタンク本体３と、タンク本体３内にクーラント液の渦流Ｖを発生させるガイド１０と、クーラント液に混入する不純物をクーラント液から分離するサイクロン式セパレータ６と、タンク本体３からサイクロン式セパレータ６にクーラント液を流すための管路５と、を備え、管路５は、タンク本体３の上方側からタンク本体３内のクーラント液中に延伸されるとともに、タンク本体３と同軸上に位置していること、タンク本体３内のクーラント液中の先端部に、クーラント液を吸引するための開口部５１を備えること、タンク本体３は、底面３１に向かってタンク本体３の径を縮小させる縮径部３２を備えること。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】