JP6612401B1 - フィルタ式スラッジ回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタ内に捕捉回収されたスラッジの脱液効果を向上させることができるフィルタ式スラッジ回収装置を提供する。【解決手段】タンク２０内のスラッジ液をフィルタハウジング１内に流入させ、スラッジ液をフィルタハウジング１内のフィルタ１４で濾過し、濾過したスラッジ液をタンク２０に戻すフィルタ式スラッジ回収装置において、フィルタ１４は、濾過後のスラッジ液が通過可能な金属フィルタを有する略筒状のフィルタ本体１４ａと、内径部に濾過後のスラッジ液が通過可能な金属フィルタ１７ｃを有し、外径部はスラッジ液が通過不可能な底板フィルタ１７と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、加工液や工作機械のクーラント液に混在するスラッジを液中から回収分離するフィルタ式スラッジ回収装置に関する。

工作機械のクーラント液タンク内には、被加工材の切削粉や研磨粉からなるスラッジが浮遊沈殿するので、これらのスラッジを液中から回収するために、掻き出しコンベアをタンク内に設け外部に排出すると同時に、タンク廻りのクーラント液循環配管途中にフィルタやサイクロンからなるインライン濾過機を設け、スラッジ回収分離を行っている。

しかしながら、これらの対策をしてもスラッジの回収分離が十分ではなく、タンク内にスラッジが徐々に沈降堆積していき、結果的に被加工材の加工品質に悪影響を与えることになるため、従来、定期的にクーラントタンク内の液をダンプアウトし新液に交換することが行われていた。

当然、旧液の産廃処理費用、新液費用がコストにかかる。このため、近年、タンク内スラッジの回収除去がユーザー自身により簡単に行えて、すぐには目詰まりしにくく安定した濾過ができ、捕捉したスラッジを適度に脱水した状態で取り出せるフィルタ式スラッジ回収装置の利便性、有用性が認識されはじめた。そして、その装置技術が例えば、特許文献１，２に示されている。

特許文献１には、ダイヤフラムポンプによりタンク内から吸引されたスラッジ混じりの液（スラッジ液）を、フィルタハウジングの上部で旋回させ、予備分離可能な円筒バッグフィルタを内装した分離機で分離し、さらにポンプの脈動効果によりスラッジが濾布に付着・堆積で目詰まりを生じることを防止したスラッジ回収装置が開示されている。

特許文献２には、電動式気液移送ポンプを用いタンク内から吸引したスラッジ液から、濾過フィルタユニット内のバッグフィルタでスラッジを捕捉し、溜まったスラッジを当該フィルタから取り出す前に、吸引ノズルを空中に出してポンプを空運転させ、吸い込んだエアーによりスラッジの脱液を行い、軽量化したスラッジ固形分として取り出す濾過装置が開示されている。

特開２０１５−１４２９５３ 特開２０１４−８７７４５

しかし、特許文献１，２の発明においては、消耗品であるバッグフィルタを用いているので、使用回数に限度があり、使用コストや環境面からも、バッグフィルタではない完全リサイクル型フィルタを用いたスラッジ回収装置が求められている。

また、一般にクーラント液には、油性・水溶性とあり、油性クーラント液の場合、粘性等の問題でバッグフィルタではすぐに目詰まりし濾過が困難であることから、特許文献１，２とも同様に難しく、油性クーラント液のスラッジも分離濾過ができるスラッジ回収装置が求められている。

さらに、特許文献２の発明では、バッグフィルタ内に捕捉回収されたスラッジを吸引ノズルから吸引したエアーで脱液するとしているが、円筒バッグフィルタの中にほぼ一様に堆積し、水分を含んだスラッジ層が厚くなればなるほど、通気抵抗は増える。つまり捕捉したスラッジ量が増えれば、スラッジ層上部からの吸引エアーがスラッジ層内部まで十分に通らないため、脱液が期待したほどは行われない。また、フィルタに吸引されたスラッジ混合液に液分が多い場合、濾過後のスラッジ層の上に液が溜まって残った状態となる。脱液工程での吸引エアー力では、前述の溜まった液が十分排出ができないで液が残ったままの状態が維持される。この結果、バッグフィルタ取り出し運搬時、周辺に液が落ち、作業環境の悪化を招くことになることが懸念される。

そこで、本発明の第１の目的は、フィルタ内に捕捉回収されたスラッジの脱液効果を向上させることができるフィルタ式スラッジ回収装置を提供することにある。

ところで、一般に、フィルタ内に捕捉されたスラッジが溜まり、満杯になれば吸引ポンプの停止を手動で行うが、操作員が付ききりで操作を行うのではなく、いわゆるセミオート式、すなわち満杯時自動停止機能を持ったスラッジ回収装置が求められている。

特許文献２の発明では、フィルタ内の堆積スラッジが所定量に達するとセンサで検知し、脱液工程に移るとの表記があるものの、具体的な実現可能なセンサ検知方法は明記されていない。フィルタ内に流入するスラッジ液は非定常流れであり、フィルタ内での液と堆積スラッジの境界面もまた流動的なため、フィルタ内での堆積スラッジの満杯自動検知を経済的かつ実用的な方法で確実に行うことが難しい。

このため、一般にはスラッジ満杯を、フィルタの外から操作員が判断するしかなく、場合によっては満杯に気づかなく手動停止が遅れ、ポンプの過負荷運転に伴うポンプ故障や、液のフィルタ内への過流入に伴うフィルタシール部からの外部への漏れ出しトラブルにつながっていた。

そこで、本発明の第２の目的は、回収スラッジ満杯時の自動停止機能を有し、また回収スラッジ取り出し運搬時、スラッジが多い場合でもスラッジ回収装置の吸引エアーを用いて十分に脱液できるスラッジ回収装置を提供することにある。

上記第１の目的を達成するために、本発明の第１の態様は、タンク内のスラッジ液をフィルタハウジング内に流入させ、前記スラッジ液を前記フィルタハウジング内のフィルタで濾過し、濾過した前記スラッジ液を前記タンクに戻すフィルタ式スラッジ回収装置において、前記フィルタは、濾過後の前記スラッジ液が通過可能な金属フィルタを有する略筒状のフィルタ本体と、内径部に濾過後の前記スラッジ液が通過可能な金属フィルタを有し、外径部は前記スラッジ液が通過不可能な底板フィルタと、を備え、前記フィルタハウジングがポンプの吸い込み側と接続されており、混合液流入管から前記フィルタの前記底板フィルタに向かって前記スラッジ液を垂直下向きに噴出供給して、前記フィルタ内に内径部に窪みのあるスラッジ堆積層を形成し、前記フィルタハウジングの上蓋を外した状態で前記ポンプを空運転し、スラッジ堆積層を脱水するフィルタ式スラッジ回収装置である。

上記第２の目的を達成するために、本発明の第２の態様は、開閉可能な上蓋を有するフィルタハウジングと、前記フィルタハウジング内に配置されるフィルタと、タンク内から吸い込んだスラッジ液を前記フィルタハウジングに流入させ、前記フィルタハウジング内の前記フィルタで濾過した前記スラッジ液を前記タンクに循環させるポンプと、前記上蓋に取り付けられ、前記フィルタハウジング内の前記スラッジ液の液面に追従するフロートを有するポンプオンオフ装置と、を備え、前記フィルタハウジング内の前記スラッジ液の液面が上昇し、前記ポンプオンオフ装置が前記ポンプの運転を停止させた状態で、前記フィルタハウジングの前記上蓋を開いて前記ポンプの運転を再開させ、スラッジの脱液を行うフィルタ式スラッジ回収装置である。

本発明の第１の態様によれば、フィルタハウジング内に流入するスラッジ液は、フィルタの底板フィルタの内径部の金属フィルタに衝突し、濾過される。その際、液分は通過流出していくが、フィルタを通過できないスラッジは次から次へと来るスラッジ液により底板フィルタにとどまることができないで、筒状のフィルタ本体へと押しやられ、堆積していくと同時に液分が、フィルタ本体の金属フィルタを通過して流出する。この濾過現象が安定して繰り返される結果、スラッジ液の良好な分離が行われると同時に、ちょうど底板フィルタの内径部に相当する部分がそっくり孔状の窪みとなったいわばドーナッツ状の堆積スラッジが形成される。径方向中心部に窪みのあるスラッジが形成されるため、吸引エアーによるスラッジ脱液を行うにおいて、形成スラッジの層厚が大きい場合でも、既述の窪み部分からエアーがスラッジ堆積層内部まで浸透していくことができ、脱水効果が得られる。

本発明の第２の態様によれば、タンク内のスラッジ回収時にポンプの運転に伴い、フィルタ内では、濾過及び捕捉スラッジの堆積が進み、順次流入してくるスラッジ液により液面は上昇していく。同液面がフロートのレベルに達すると、フロートに働く浮力によりポンプオンオフ装置がポンプを自動停止させる。ポンプ停止後、フィルタハウジングの上蓋を開くと、フロートが自重で下降し、ポンプオンオフ装置がポンプの吸引運転を再開させる。これにより、オープンになったフィルタハウジング上面より大気のエアーが吸引され、スラッジの脱液が効果的に行われる。

本発明の第１の実施形態のフィルタ式スラッジ回収装置の概略構成図である。 上記スラッジ回収装置のフィルタの分解斜視図である。 上記スラッジ回収装置のフィルタの断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態のフィルタ式スラッジ回収装置を説明する。図１は、本実施形態のフィルタ式スラッジ回収装置の概要構成図を示す。本実施形態のフィルタ式スラッジ回収装置は、加工液や工作機械クーラント液のタンク２０内に混在するスラッジを回収分離する。タンク２０は、例えば図外の工作機械等から流入した切削粉、研磨粉、砥粒などのスラッジが混在した加工液あるいはクーラント液の循環タンクであり、操業生産品質維持のためには、当該タンク２０内のスラッジ除去が求められる。

図１に示す本実施形態のスラッジ回収装置は、主としてフィルタハウジング１に内装されたフィルタ１４と、ポンプとしてのダイアフラムポンプ１３と、これらを接続する可撓性配管３１とを、台車１１に設置して一体ユニット化されている。

円筒状のフィルタハウジング１は、外フランジ３により台車１１に固定保持されており、上端部にはＯリング等パッキン付きの脱着式の上蓋２を、パッチン錠６を介して装着している。

フィルタハウジング１内には、完全リサイクル使用可能なフィルタ１４がぶら下がった状態で保持されている。フィルタハウジング１の混合液流入管５の出口とほぼ同じ高さの内筒面には、内フランジ４が接合されており、この内フランジ４にフィルタ１４の上端の外フランジ１５を預け載せることによって、前記フィルタ１４をフィルタハウジング１の中で保持する。

フィルタハウジング１の上部には、上蓋２の下面に取り付けられた自動停止用の駆動エアー開閉用メカニカルバルブ８、レバー９、フロート１０の必要動作スペースを含めた取り付け空間が確保されている。

フィルタハウジング１の底部には、スムースな液流を形成するよう鉛直真下方向に開いた濾過液排出口７が設けられ、途中ホースなどの可撓性配管３１を介し、ダイアフラムポンプ１３の吸い込み側と接続されている。ポンプ１３の吸引負圧はフィルタハウジング１内のフィルタ１４のフィルタ本体１４ａ及び底板フィルタ１７の内径部のフィルタ面に作用している。

ダイアフラムポンプ１３の吸引負圧により、タンク２０内の吸引管１８の吸込口１８ａから、液下層の沈殿スラッジ２２ａあるいは液中浮遊スラッジ２２ｂと液２１の混合液（スラッジ液）が吸引され、同混合液は途中ホースなどの可撓性配管を経由しフィルタハウジング１の上蓋２に貫通接合された混合液流入管５からフィルタ１４へと噴出、流入する。混合液流入管５の出口端は、フィルタ１４の上端まで伸びる。混合液流入管５からスラッジ液が、フィルタ１４の内面に向かって垂直下向きに噴出供給される。混合液流入管５の出口からの噴出流は、フィルタ１４の上部に配設された自働停止機器類に干渉しないようになっている。

フィルタ１４は、その上端の外フランジ１５が、フィルタハウジング１内のフランジ４にかぶさって載っており、フィルタハウジング１内でぶらさがった状態で保持されている。

図２に示すように、フィルタ１４は、濾過後のスラッジ液が通過可能な金属フィルタを有する略筒状のフィルタ本体１４ａを備える。フィルタ本体１４ａの下端部には、内フランジ１６を介して脱着式の円盤状の底板フィルタ１７が取り付けられる。フィルタ本体１４ａの内フランジ１６と底板フィルタ１７は、互いに円周部の凹凸の爪の噛み合わせにより、凹凸嵌合が可能な構造となっている。なお、図２では、内フランジ１６をわかり易く示すために、フィルタ本体１４ａの一部を破断している。

底板フィルタ１７は、上段リング１７ａと、外周部に凹凸爪を持つ下段リング１７ｂと、両者間のスペーサーリング１７ｄと、を備える。フィルタ本体１４ａの下端の内フランジ１６の内径円周部の凹凸爪１６ａと下段リング１７ｂの凹凸爪１７ｅの噛み合わせにより脱着が可能である。

底板フィルタ１７の内径部には、フィルタ本体１４ａと同等の金属フィルタ１７ｃが設けられる。底板フィルタ１７の外径部は、スラッジ液が通過不可能である。

フィルタ１４の底板フィルタ１７の金属フィルタ１７ｃとフィルタハウジング１の底部の濾過液排出口７との距離が近くなるように配設して、金属フィルタ１７ｃから液がよりスムースに吸引通過し、フィルタハウジング１から流出するようにしている。

以上により、混合液流入管５から下向きに噴出供給されたスラッジ液は、フィルタ１４の底板フィルタ１７の内径部の金属フィルタ１７ｃに衝突し、濾過される。その際、液分は通過流出していくが、金属フィルタ１７ｃを通過できないスラッジは次から次へと来るスラッジ液により底板フィルタ１７にとどまることができないで、フィルタ本体１４ａの内面へと押しやられ、堆積していくと同時にスラッジに含まれていた液分が、フィルタ本体１４ａの金属フィルタを通過流出していく。

図３に模式的に示すように、この濾過現象が安定して繰り返される結果、スラッジ液の良好な分離が行われると同時に、ちょうど底板フィルタ１７の金属フィルタ１７ｃに相当する部分がそっくり孔状の窪みとなったいわばドーナッツ状のスラッジ堆積層２８が形成される。

ちなみに、円筒金属フィルタであっても底板フィルタ１７が全面一様に金属フィルタの場合、あるいは全面目くら板の場合、濾過堆積後のスラッジは、径方向ほぼ一様高さのものとなり窪みは形成されない。

径方向中心部に窪みのあるスラッジ堆積層２８が形成されるため、次に上部方向からの吸引エアーによるスラッジ脱水を行うにおいて、形成スラッジの層厚が大きい場合でも、既述の窪み部分からエアーがスラッジ堆積層内内部まで浸透していくことができ、脱水効果が得られる。

取り外し式の上蓋２を外した状態でポンプ１３を空運転すれば、フィルタ１４内の堆積スラッジ上面から大気のエアーが吸い込まれ、前述の窪み等からの通気により脱水が促進される。

以上のとおり、フィルタ１４内ではスラッジ液の濾過が行われ、捕捉されたスラッジは堆積し、濾過液はフィルタハウジング１の底部の排出口７からダイアフラムポンプ１３を経由し、途中ホース等を介し、タンク２０内に戻し口１９から流入する。

これらの一連の吸引、濾過が繰り返されることによりタンク２０内のスラッジ２２ａあるいは２２ｂの回収除去が行われる。２２ａもしくは２２ｂのどちらを主に回収するかは、吸込口１８ａをタンク２０内に保持する深さにより決まる。

次に、スラッジ満杯回収時の、装置自動停止機能の手段について記述する。本回収装置は油性クーラント液も対象のため、火気対策を考慮し電気駆動制御機器を一切使用しない空圧系機器のみによるスラッジ満杯検知、ポンプ自動停止、復帰に関する発明実施手段を提供する。

すなわち、フィルタハウジング１の上蓋２の下面に、フロート付きレバー９を備えたポンプオンオフ装置としての駆動エアー開閉用メカニカルバルブ８を設け、かつそのフロート１０の下端がフィルタ１４の上端より少し下がった状態となるよう配設している。

そして、上蓋２を貫通している混合液流入管５および同じく上蓋２を貫通して取り付けられたメカニカルバルブ８のイン・アウトのエアーチューブソケットに、前述のフロート付きレバー９がスイング動作時に干渉しないように、各部位を配設している。

タンク２０内の液中浮遊スラッジ２２ｂあるいは液下層沈殿スラッジ２２ａの回収時、ポンプ１３の吸引運転に伴い、フィルタハウジング１内では混合液流入管５よりスラッジ液が噴出流入され、フィルタ１４では、濾過及び捕捉スラッジの堆積が進み、スラッジ堆積層の上に順次流入してくるスラッジ液により液面は上昇していく。

スラッジ堆積層がフィルタ１４の略満杯レベルに達するに伴って、液相面がフロート１０のレベルに達すると、フロート１０に働く浮力によりレバー９は上昇スイングし、その結果メカニカルバルブ８内のエアー回路は閉となり、ポンプ１３は自動停止する。

停止後、スラッジの性状にもよるがフィルタ１４内の上部に溜まったスラッジ液は重力により、液分は一部がフィルタを濾過通過するので若干液面は下がるが、このままではフィルタ１４の上部にスラッジ液が溜まった状態である。

ポンプ１３の自動停止後、フィルタハウジング１から上蓋２を外して、台車１１上の上蓋置き台１２に載せると、上蓋２に取り付けられるフロート付きレバー９は自重により下降スイングし、その結果メカニカルバルブ８のエアー開となり、ポンプ１３は吸引運転を再開し、オープンになったフィルタ１４の上面より大気のエアーが吸引されスラッジの脱液が行われる。脱液後のスラッジは、そのままフィルタ１４ごと取り出し、周囲への飛散も無く決められたスラッジ回収箱に排出される。

以上により、回収スラッジがフィルタ１４内で満杯時、自動停止を行うスラッジ回収装置が提供される。

さらに、本実施形態のスラッジ回収装置は、タンク２０内の液表層の浮上スラッジの回収が可能なように、互いに結ばれた複数個のフロート２３の中央部に吸引ノズル２４とそれに接合した吸引曲管２５からなる吸引ユニット２３〜２５をタンク２０の液面に配備すると共に、その吸引曲管２５から途中ホースを介しフィルタハウジング１の上蓋２に設けた開閉コック２６と連結している。

開閉コック２６は、上蓋２を貫通して、鉛直方向に専用の混合液流入管２７に接合している。フィルタハウジング１内の吸引負圧により、吸引ユニット２３〜２５から自動的に吸引された液表層スラッジ２２ｃの混合液は、開閉コック２６を経由後、フィルタ１４内に流入し、記述の通り濾過される。

当該流入管２７は既述の混合液流入管５と同様に、自動停止用のメカニカルバルブ８や関連機器と干渉の無きよう、また同じく自動停止用のフロート１０に流入スラッジ液が直接当たらないよう、流入管２７の下端も既述流入管５の下端同様に、フィルタ１４の上端まで伸びている。

これらにより、フィルタ１４内の吸引負圧により、自動的に吸引ノズル２４から吸引回収された液表層の浮上スラッジ液は、途中ホース、開閉コック２６を経由し流入管２７からフィルタ１４内に、流入し、濾過分離される。

タンク２０内の液表層浮上スラッジの回収は、液中浮遊スラッジあるいは液下層沈殿スラッジ回収運転の際に、開閉コック２６の開により同時に行える。

本実施形態のフィルタ式スラッジ回収装置によれば、以下の効果を奏する。

フィルタ１４の底板フィルタ１７をリングフィルタ構造にしたことから、スラッジ回収のための安定した濾過が得られると同時に、中央部に窪みのある捕捉堆積スラッジが形成され、窪みの効果により、吸引エアーを用いてスラッジ内部まで通気脱液されたスラッジの回収ができる。

また、フィルタ１４の底板フィルタ１７が取り外し式であるため、一般にみられるフィルタの底部の円周隅部周りにこびり付いたスラッジも、当該底板フィルタ１７を取り外せば、簡単に除去清掃できるため利便性が高い。

フィルタハウジング１の上蓋２の下面にフロート付きレバー９を備えたメカニカルバルブ８を設け、スラッジ満杯時フィルタ１４内の液面上昇に伴い、ポンプ１３の自動停止を可能にしている。これにより、より安全なスラッジ回収装置の運転が可能となると同時に作業員の負荷低減にもつながり、より実用性の高いスラッジ回収装置が提供できる。

さらには、タンク２０内の液中浮遊スラッジ２２ｂ、液下層沈殿スラッジ２２ａの回収だけでなく、同時に液表層の浮上スラッジ２２ｃも回収できるため、よりスラッジ回収が完璧に行える。

なお、本発明は上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に具現化可能である。

上記実施形態では、ダイヤフラムポンプ１３は、エアー駆動式であるが、電動ポンプの場合も同様にレバーのスイング運動によりポンプのオンオフは可能であり、本発明はエアー駆動式のポンプに限定するものではない。

上記実施形態において、フィルタ１４の替わりに、金属製網かごの中に入れた例えばポリエステル製のバグフィルタを用いることもできる。再使用、スラッジ脱水面で制約はあるものの、満杯時自動停止機能、タンク内の液表層の浮上スラッジの回収機能が実現可能である。

本発明により、部品加工、食品加工、製薬、印刷、その他幅広い業界の産業従事者に、より実現性の高いスラッジ回収装置を提供できる。

１…フィルタハウジング
２…上蓋
８…駆動エアー開閉用メカニカルバルブ（ポンプオンオフ装置）
１３…ポンプ
１４…フィルタ
１４ａ…フィルタ本体
１７…底板フィルタ
１７ｃ…金属フィルタ
２０…タンク
１８…吸引管
２３…フロート
２４…吸引ノズル
２３〜２５…浮上スラッジ吸引ユニット

Claims (3)

1. タンク内のスラッジ液をフィルタハウジング内に流入させ、前記スラッジ液を前記フィルタハウジング内のフィルタで濾過し、濾過した前記スラッジ液を前記タンクに戻すフィルタ式スラッジ回収装置において、
   前記フィルタは、濾過後の前記スラッジ液が通過可能な金属フィルタを有する略筒状のフィルタ本体と、内径部に濾過後の前記スラッジ液が通過可能な金属フィルタを有し、外径部は前記スラッジ液が通過不可能な底板フィルタと、を備え、
   前記フィルタハウジングがポンプの吸い込み側と接続されており、
   混合液流入管から前記フィルタの前記底板フィルタに向かって前記スラッジ液を垂直下向きに噴出供給して、前記フィルタ内に内径部に窪みのあるスラッジ堆積層を形成し、
   前記フィルタハウジングの上蓋を外した状態で前記ポンプを空運転し、スラッジ堆積層を脱水するフィルタ式スラッジ回収装置。
2. タンク内のスラッジ液をフィルタハウジング内に流入させ、前記スラッジ液を前記フィルタハウジング内のフィルタで濾過し、濾過した前記スラッジ液を前記タンクに戻すフィルタ式スラッジ回収装置において、
   前記フィルタは、濾過後の前記スラッジ液が通過可能な金属フィルタを有する略筒状のフィルタ本体と、内径部に濾過後の前記スラッジ液が通過可能な金属フィルタを有し、外径部は前記スラッジ液が通過不可能な底板フィルタと、を備え、
   前記底板フィルタは、前記フィルタ本体に脱着可能であり、
   前記底板フィルタは、上段リングと、外周部の凹凸爪を持つ下段リングと、両者間のスペーサーリングと、を備え、
   前記フィルタ本体の下端の内フランジの内径円周部の凹凸爪と前記下段リングの凹凸爪の噛み合わせにより脱着が可能であるフィルタ式スラッジ回収装置。
3. 開閉可能な上蓋を有するフィルタハウジングと、
   前記フィルタハウジング内に配置されるフィルタと、
   タンク内から吸い込んだスラッジ液を前記フィルタハウジングに流入させ、前記フィルタハウジング内の前記フィルタで濾過した前記スラッジ液を前記タンクに循環させるポンプと、
   前記上蓋に取り付けられ、前記フィルタハウジング内の前記スラッジ液の液面に追従するフロートを有するポンプオンオフ装置と、を備え、
   前記フィルタハウジング内の前記スラッジ液の液面が上昇し、前記ポンプオンオフ装置が前記ポンプの運転を停止させた状態で、前記フィルタハウジングの前記上蓋を開いて前記ポンプの運転を再開させ、スラッジの脱液を行うフィルタ式スラッジ回収装置。

Images