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発明の名称 分離装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−714(P2007−714A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−181407(P2005−181407)
出願日 平成17年6月22日(2005.6.22)
代理人 【識別番号】100080621
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 寿一郎
発明者 佐藤 正秋 / 寺内 博明
要約 課題
専用の駆動源を必要とせず、簡便な構成であり、かつ、効率良く液体に混入した固体不純物を分離することが可能な分離装置を提供する。

解決手段
液体に混入した固体不純物を分離する分離装置1に、該液体を圧送する圧送経路の中途部に直列的に連通接続されるループ配管2と、該ループ配管の外半部に一端が連通接続される導入配管3と、該導入配管の他端が連通接続される分離容器4と、該分離容器に一端が連通接続され、該圧送経路において該導入配管が該ループ配管の外半部に連通接続される位置よりも下流側となる位置に他端が連通接続される戻り配管5と、を具備した。
特許請求の範囲
【請求項1】
液体に混入した固体不純物を分離する分離装置であって、
該液体を圧送する圧送経路の中途部に直列的に連通接続されるループ状通路と、
該ループ状通路の外半部に一端が連通接続される導入通路と、
該導入通路の他端が連通接続される分離室と、
該分離室に一端が連通接続され、前記圧送経路において前記導入通路が前記ループ状通路の外半部に連通接続される位置よりも下流側となる位置に他端が連通接続される戻り通路と、
を具備する分離装置。
【請求項2】
前記ループ状通路の断面形状を該ループ状通路の内半部から外半部に延びた略楕円形状とする請求項1に記載の分離装置。
【請求項3】
前記分離室の形状を底広とする請求項1または請求項2に記載の分離装置。
【請求項4】
前記導入通路が前記ループ状通路の外半部に連通接続される位置に、該ループ状通路の外半部を流れる液体を前記導入通路に導くための分離部材を設けた請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の分離装置。
【請求項5】
前記分離部材を前記ループ状通路に着脱可能に固定するとともに、前記導入通路が該ループ状通路の外半部に連通接続される位置に前記分離部材を外部に取り出すための開閉可能な開口部を設けた請求項4に記載の分離装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体に混入した固体不純物を分離する分離装置の技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、研削盤の研削砥石と被研削物(ワーク)との接触部にはクーラントと呼ばれる液体が供給される。クーラントは水または油をベースとして種々の添加物を添加した液体であって、研削砥石と被研削物との接触部の冷却、潤滑、切り粉および脱落砥粒の除去等を目的とするものである。
このような研削盤の多くは上記クーラントを内部で循環して繰り返し使用しているため、クーラントには被研削物から発生する切り粉や研削砥石から脱落した脱落砥粒が混入し、クーラント中の切り粉および脱落砥粒の混入量が増加する。その結果、切り粉が研削砥石に目詰まりして研削速度が低下したり、脱落砥粒が研削中の被研削物と研削砥石の隙間に入り込んで被研削物の表面にスクラッチと呼ばれるキズを発生させたりするといった問題が発生する。
このような問題を解消するために、従来はクーラントの循環経路の中途部に分離装置を設け、クーラントから切り粉や脱落砥粒を分離・回収することにより、クーラント中の切り粉および脱落砥粒の混入量の増加を抑制し、クーラントの交換頻度を抑制している。
【0003】
上記従来の分離装置としては、(1)フィルター式の分離装置、(2)マグネット式の分離装置、(3)サイクロン式の分離装置、等が挙げられる。例えば、特許文献1および特許文献2に記載の如くである。
【特許文献1】実用新案登録第2591384号公報
【特許文献2】特開平7−328888号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、(1)フィルター式の分離装置の場合、フィルターのメッシュを細かくするとすぐに目詰まりを起こすため、頻繁にフィルターを交換しなければならず、作業性が良くない。逆に、フィルターのメッシュを粗くすると微細な切り粉や脱落砥粒がフィルターを通過してしまい、効率良く切り粉や脱落砥粒を分離することができない。また、フィルター式の分離装置は、最終的には切り粉や脱落砥粒が目詰まりを起こしたフィルターが産業廃棄物として発生するため、廃棄物の発生を極力抑制するという環境問題対策の観点から好ましくない。
また、(2)マグネット式の分離装置の場合、被研削物が鉄鋼材料等の磁性体である場合には除去可能であるが、脱落砥粒は通常はセラミックス等の非磁性体であるため、これを除去することが不可能である。
さらに(3)サイクロン式の分離装置の場合、クーラントを圧送する際の圧力損失が大きくなるためにクーラントの圧送経路の中途部に直列的に設けることが不可能であり、クーラントを貯溜するタンク等に並列的に設けるとともにクーラントを回転させて該クーラントに遠心力を付与するための専用の駆動源(モータ等)を必要とする。従って、設備が大型化するとともに導入コストが高い。
【0005】
本発明は以上の如き状況に鑑み、専用の駆動源を必要とせず、簡便な構成であり、かつ、効率良く液体に混入した固体不純物を分離することが可能な分離装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【0007】
即ち、請求項1においては、
液体に混入した固体不純物を分離する分離装置であって、
該液体を圧送する圧送経路の中途部に直列的に連通接続されるループ状通路と、
該ループ状通路の外半部に一端が連通接続される導入通路と、
該導入通路の他端が連通接続される分離室と、
該分離室に一端が連通接続され、前記圧送経路において前記導入通路が前記ループ状通路の外半部に連通接続される位置よりも下流側となる位置に他端が連通接続される戻り通路と、
を具備するものである。
【0008】
請求項2においては、
前記ループ状通路の断面形状を該ループ状通路の内半部から外半部に延びた略楕円形状とするものである。
【0009】
請求項3においては、
前記分離室の形状を底広とするものである。
【0010】
請求項4においては、
前記導入通路が前記ループ状通路の外半部に連通接続される位置に、該ループ状通路の外半部を流れる液体を前記導入通路に導くための分離部材を設けたものである。
【0011】
請求項5においては、
前記分離部材を前記ループ状通路に着脱可能に固定するとともに、前記導入通路が該ループ状通路の外半部に連通接続される位置に前記分離部材を外部に取り出すための開閉可能な開口部を設けたものである。
【発明の効果】
【0012】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【0013】
請求項1においては、液体に混入した固体不純物を効率良く分離することが可能である。
また、自身は専用の駆動源を必要とせず、装置の製造コストを抑えることが可能である。
【0014】
請求項2においては、ループ状通路の外半部に切り粉や脱落砥粒を効率良く移動させることが可能であり、液体に混入した固体不純物を更に効率良く分離することが可能である。
【0015】
請求項3においては、分離室の底部に近付くほど液体の流速が小さくなり、より微細な固体不純物を効率良く沈殿させて分離することが可能である。
【0016】
請求項4においては、固体不純物が濃縮された液体を効率良く分離室に移動させることが可能である。
【0017】
請求項5においては、分離部材を容易に交換することが可能であり、メンテナンス性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下では、図1を用いて本発明に係る分離装置の実施の一形態である分離装置1が設けられる研削盤100の全体構成について説明する。
【0019】
研削盤100は本体101、研削砥石102、貯溜タンク103、配管104、圧送ポンプ105、配管106、配管107、ノズル108等を具備する。
【0020】
本体101は研削盤100の主たる構造体であり、研削砥石102を回転可能に軸支するとともに、ワーク110を所定の姿勢に支持しつつ研削砥石102に近接する方向および研削砥石102から離間する方向に移動させる。
【0021】
研削砥石102は被研削物たるワーク110に接触してワーク110を所定の形状に研削するものである。研削砥石102は図示せぬモータにより回転駆動される。
本実施例の場合、ワーク110の材質は鉄鋼材料であり、研削砥石102の材質はセラミックスである。
【0022】
貯溜タンク103はクーラントを貯溜するための容器である。貯溜タンク103は配管104により研削盤100の本体101と接続される。
ここで、クーラントは水または油をベースとして種々の添加物を添加した液体であって、研削砥石102とワーク110との接触部の冷却、潤滑、切り粉および脱落砥粒の除去等を目的とするものである。
【0023】
圧送ポンプ105はクーラントを圧送するものであり、配管106の中途部に設けられる。配管106の一端は貯溜タンク103に接続され、他端にはフランジ106aが形成される。
配管107の一端にはフランジ107aが形成され、他端にはノズル108が設けられる。ノズル108は研削砥石102とワーク110との接触部の近傍に配置される。
【0024】
配管106の他端(フランジ106aが形成されている方の端部)および配管107の一端(フランジ106aが形成されている方の端部)には後述する分離装置1が接続される。
【0025】
圧送ポンプ105を作動させると、貯溜タンク103に貯溜されたクーラントは、配管106、分離装置1、配管107を経てノズル108から噴射され、研削砥石102とワーク110との接触部に供給される。
ワーク110を研削砥石102に押し付けて研削する際にはワーク110から切り粉が発生するとともに研削砥石102から砥石の一部が脱落して脱落砥粒が発生するため、これらがクーラントに混入する。研削砥石102とワーク110との接触部に供給されたクーラントは配管104を経て貯溜タンク103に戻される。
このように、クーラントは研削盤100の内部を循環して繰り返し使用される。
【0026】
以下では分離装置1の構成について説明する。
図1に示す如く、分離装置1は研削盤100で使用されるクーラントから切り粉および脱落砥粒を分離するための装置であり、主としてループ配管2、導入配管3、分離容器4、戻り配管5等を具備する。
【0027】
なお、本発明に係る分離装置は液体に混入した固体不純物を分離する用途に広く適用可能であって、本実施例の如くクーラントから切り粉および脱落砥粒を分離する用途に限定されるものではない。例えば、ガラスを研磨するための研磨液に混入したガラスの微粉末や半導体用シリコンウェーハの研磨液に混入するシリコンの微粉末を分離する用途にも適用可能である。
本出願における「液体」は、水、油、有機溶剤その他液状のもの、またはこれらの混合物、またはこれらに何らかの添加物を添加したものを広く指すものとする。よって、クーラントは本出願における液体の実施の一形態である。
また、本出願における「固体不純物」はサイズがサブミクロン程度から数ミリ程度までの固体を指すものとする。よって、切り粉および脱落砥粒は本出願における固体不純物の実施の一形態である。
【0028】
図1および図2に示す如く、ループ配管2はその一端にフランジ2a、他端にフランジ2bが形成された金属管を中途部においてループ状に曲げた部材であり、フランジ2a側のストレート部21、ループ状に曲げられたループ部22、フランジ2b側のストレート部23からなる。ループ配管2のフランジ2aは配管106のフランジ106aにボルト締結され、ループ配管2のフランジ2bは配管107のフランジ107aにボルト締結される。
従って、ループ配管2は研削盤100のクーラントの圧送経路(配管106、配管107およびノズル108からなる)の中途部に直列的に連通接続されることとなる。
ループ配管2(本実施例の場合は、特にループ部22)の内部空間は、本発明に係る「ループ状通路」の実施の一形態である。
なお、本実施例ではループ状に曲げられた金属管であるループ配管2によりループ状通路を形成したが、これに限定されず、例えばブロック状の部材の内部にループ状の孔を穿設することによってもループ状通路を形成することが可能である。
【0029】
図1および図3に示す如く、導入配管3はその一端がループ配管2のループ部22の外半部の終端部、言い換えればループ部22とストレート部23との境界部に連通接続される管状の部材である。
導入配管3の内部空間は、本発明に係る「導入通路」の実施の一形態である。
なお、本実施例では管状の部材である導入配管3により導入通路を形成したが、これに限定されず、例えばブロック状の部材の内部に孔を穿設することによっても導入通路を形成することが可能である。
【0030】
図1および図3に示す如く、分離容器4はその内部にクーラントを貯溜するための空間が形成される容器であり、該内部空間の上部に導入配管3の他端が連通接続される。
分離容器4の形状(より厳密には、分離容器4の内部空間の形状)は、上部が略円柱形状、上下中央部は略円錐台形状、下部が該上部よりも直径が大きい略円柱形状であり、底広である。
なお、本出願における「底広」の形状は、上記分離容器4の形状に限定されず、上部から下部にかけて水平断面積が広くなる形状を広く含むものとする。また、分離容器の水平断面積は略円錐形状のように下部に行くに従って徐々に広くなっても良く、直径が大きい円柱の上に直径の大きい円柱を積層した形状の如く段階的に広くなっても良い。
分離容器4の底部には排出口4aが設けられ、メンテナンス時等に排出口4aからクーラントや切り粉、脱落砥粒等を外部に排出することが可能である。
分離容器4の内部空間は、本発明に係る「分離室」の実施の一形態である。
なお、本実施例では底広の形状の分離容器4により分離室を形成したが、これに限定されず、例えばブロック状の部材の内部に底広の空間を穿設することによっても導入通路を形成することが可能である。
【0031】
図1および図3に示す如く、戻り配管5はその一端が分離容器4の内部空間の上部に連通接続され、他端がループ配管2のストレート部23の中途部に連通接続される管状の部材である。
戻り配管5の内部空間は、本発明に係る「戻り通路」の実施の一形態である。
なお、本実施例では管状の部材である戻り配管5により戻り通路を形成したが、これに限定されず、例えばブロック状の部材の内部に孔を穿設することによっても戻り通路を形成することが可能である。
【0032】
以下では、研削盤100のクーラントに混入した切り粉および脱落砥粒を分離装置1を用いて分離する方法について説明する。
研削盤100を用いて被研削物を所定の形状に研削するとき、圧送ポンプ105が作動し、クーラントは貯溜タンク103から圧送経路(配管106、配管107およびノズル108からなる)を経てノズル108から噴射され、研削砥石102とワーク110との接触部に供給される。そして、切り粉および脱落砥粒が混入したクーラントは貯溜タンク103に戻される。
よって、貯溜タンク103から圧送経路(配管106、配管107およびノズル108からなる)により圧送されるクーラントには、切り粉および脱落砥粒が混入している。
【0033】
配管106を経てループ配管2に圧送されてきたクーラントがループ部22を通過するとき、該クーラントにはループ部22の内半部からループ部22の外半部(図2中の斜線を施した部分)に向かって遠心力が作用する。クーラントに混入している切り粉や脱落砥粒はクーラントよりも比重が大きいので、切り粉や脱落砥粒はループ部22の外半部に向かって移動しつつ、ループ部22の外半部に沿ってループ部22の下流側に圧送される。
すなわち、ループ部22を通過するクーラントのうち、ループ部22の外半部を通過するものは、ループ部22の内半部を通過するものに比べて切り粉や脱落砥粒の混入量が多くなっており、切り粉や脱落砥粒が濃縮された状態となっている。
【0034】
なお、図4に示す如く、ループ配管2のループ部22の断面形状をループ配管2の内半部から外半部に延びた略楕円形状とすることにより、ループ部22の外半部に切り粉や脱落砥粒を効率良く移動させることが可能である。
【0035】
ループ部22の外半部を通過するクーラント(切り粉や脱落砥粒が濃縮された部分)は、ループ部22の外半部の終端部に連通接続された導入配管3を通過して分離容器4に移動する。
【0036】
このとき、図5に示す如く、導入配管3がループ配管2の外半部に連通接続される位置に、ループ配管2の外半部を流れるクーラントを導入配管3に導くための板状の部材である分離板6を設けることにより、切り粉や脱落砥粒が濃縮されたクーラントを効率良く分離容器4に移動させることが可能である。
また、分離板6はクーラントが圧送されているときには切り粉や脱落砥粒が常に衝突する状態となるため、摩耗しやすい。従って、分離板6は鉄鋼材料等、耐摩耗性に優れた材料で構成することが望ましい。
さらに、分離板6をループ配管2に着脱可能に固定するとともに、図6に示す如く、導入配管3がループ配管2の外半部に連通接続される位置に分離板6を外部に取り出すための開口部7を設け、さらに蓋8を設けて開口部7を開閉可能とすることにより、分離板6を容易に交換することが可能であり、メンテナンス性に優れる。
【0037】
なお、本実施例の分離板6は本発明に係る「分離部材」の実施の一形態であるが、本発明に係る分離部材の形状は分離板6の如き板状に限定されず、ループ状通路の外半部を流れる液体を導入通路に導くことが可能であれば別の形状でも良い。
また、分離板6を別体として設けなくとも、ループ配管2に連通接続される導入配管3の端部のうち、クーラントの圧送方向の下流側がループ配管2の内部に突出していれば分離板6と略同様の効果を奏する。
【0038】
分離容器4の容積は大きいので、分離容器4の内部空間に移動したクーラントの流速はループ部22を通過するときに比べて小さい。そのため、クーラントに混入している切り粉や脱落砥粒の大半は分離容器4の底部に沈殿する。
また、図3に示す如く、本実施例の分離容器4の形状は底広となっているため、分離容器4の底部に近付くほどクーラントの流速が小さくなり、より微細な切り粉や脱落砥粒も効率良く沈殿させることが可能である。
分離容器4に移動し、切り粉や脱落砥粒が沈殿してこれらの混入量が減少したクーラントは、戻り配管5を通過して圧送経路に戻される。
【0039】
一方、ループ部22の内半部を通過するクーラント(切り粉や脱落砥粒の濃度が低減している部分)はストレート部23を経て配管107に圧送される。
【0040】
このように、圧送されてきたクーラントがループ部22を通過することによりクーラントの一部(ループ部22の外半部を通過する部分)に切り粉および脱落砥粒を濃縮させることが可能である。また、当該切り粉および脱落砥粒が濃縮したクーラントは導入配管3を経て分離容器4に移動し、分離容器4の内部にて流速が小さくなるために切り粉および脱落砥粒が沈殿する。従って、クーラントから効率良く切り粉および脱落砥粒を分離することが可能である。
【0041】
以上の如く、本実施例の分離装置1は、
クーラントに混入した切り粉および脱落砥粒を分離する分離装置であって、
クーラントを圧送する圧送経路(配管106、配管107およびノズル108)の中途部に直列的に連通接続されるループ状の金属管からなるループ配管2と、
ループ配管2の外半部に一端が連通接続される導入配管3と、
導入配管3の他端が連通接続される分離容器4と、
分離容器4に一端が連通接続され、該圧送経路において導入配管3がループ配管2の外半部に連通接続される位置よりも下流側となる位置に他端が連通接続される戻り配管5と、
を具備するものである。
このように構成することにより、クーラントに混入した切り粉および脱落砥粒を効率良く分離することが可能である。
また、研削盤100の圧送ポンプ105がクーラントを圧送する力を利用して切り粉および脱落砥粒を分離するため、自身は専用の駆動源を必要とせず、装置の製造コストを抑えることが可能である。
【0042】
なお、本実施例においては戻り配管5の他端が連通接続される位置はストレート部23の中途部であるが、配管107の中途部に連通接続しても略同様の効果を奏する。
ただし、戻り配管5の他端をストレート部23の中途部に接続した場合には、フランジ2aをフランジ106aに締結するボルトおよびフランジ2bをフランジ107aに締結するボルトを外すだけで分離装置1を研削盤100から取り外すことが可能であり、戻り配管5と配管107の中途部との接続部を取り外す作業を必要としないので、その分メンテナンス性に優れる。
【0043】
また、分離装置1は、
ループ配管2の断面形状をループ配管2の内半部から外半部に延びた略楕円形状とするものである。
このように構成することにより、ループ部22の外半部に切り粉や脱落砥粒を効率良く移動させることが可能であり、クーラントに混入した切り粉および脱落砥粒を更に効率良く分離することが可能である。
【0044】
また、分離装置1は、
分離容器4の形状を底広とするものである。
このように構成することにより、分離容器4の底部に近付くほどクーラントの流速が小さくなり、より微細な切り粉や脱落砥粒を効率良く沈殿させて分離することが可能である。
【0045】
また、分離装置1は、
ループ配管2の外半部の導入配管3が連通接続される位置に、ループ配管2の外半部を流れるクーラントを導入配管3に導くための分離板6を設けたものである。
このように構成することにより、切り粉や脱落砥粒が濃縮されたクーラントを効率良く分離容器4に移動させることが可能である。
【0046】
また、分離装置1は、
分離板6をループ配管2に着脱可能に固定するとともに、導入配管3がループ配管2の外半部に連通接続される位置に分離板6を外部に取り出すための開閉可能な開口部7を設けたものである。
このように構成することにより、分離板6を容易に交換することが可能であり、メンテナンス性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明に係る分離装置の一形態が設けられた研削盤を示す模式図。
【図2】ループ配管を示す平面図。
【図3】分離容器を示す側面図。
【図4】ループ配管の断面図。
【図5】ループ配管の要部断面図。
【図6】ループ配管の別実施例を示す図。
【符号の説明】
【0048】
1 分離装置
2 ループ配管
3 導入配管
4 分離容器
5 戻り配管




 

 


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