(57)【要約】      （修正有）【課題】多量の異物が混入している液体の濾過を行なっても異物が内部で詰り難く、詰った場合でも容易に異物を除去できるサイクロン装置を提供する。【解決手段】下端が小径の下部ノズル孔２となる円錐形渦流室３と、円錐形渦流室３内の上部円筒部４に接線方向から異物を含んだ液を供給する導入管５と、下部ノズル孔２と連通する排出口６と、円錐形渦流室３の軸中央上部に配置され、円錐形渦流室３内で濾過されたクリーン液体を外部に取出す導出管７とを設けたサイクロン分離器１において、反転上昇流が発生する位、下部ノズル孔２の径を大きくした円錐形渦流室３と、その下に旋回流を減衰させる槽部８と、槽部８末端に円錐形渦流室３内で反転上昇流が発生する位の排出口６を具備したサイクロン分離器１を備え、このサイクロン分離器１に液を圧送供給するためのポンプを異物通過径の大きいボルテックス構造のポンプとしたサイクロン装置。【選択図】図１
2010240508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部渦流室と、テーパー状の下端が通過面積の小さい排出管を設けないと渦流室内で上昇反転流が発生しない通過面積の大きい下部渦流室とからなり、前記上部渦流室に偏心して設けられた導入管と、前記上部渦流室の中心部に設けられた液を外部に取出す導出管と、前記下部渦流室の下流に渦流を減衰させる減衰槽と、前記減衰槽下流に前記減衰槽より通過面積の小さい排出管を備えたサイクロン分離器を具備するサイクロン装置。
【請求項２】
下部渦流室の下端の通過面積は、排出管の通過面積より大きいことを特徴とする請求項１記載のサイクロン装置。
【請求項３】
減衰槽の通過面積は、下部渦流室の下端通過面積より同等または大きいことを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項記載のサイクロン装置。
【請求項４】
上記サイクロン分離器に液供給するポンプは、ボルテックス構造のポンプを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のサイクロン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属の切り屑や研削用の砥粒などを多く含有しているクーラント液などを濾過するサイクロン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属工作機械の加工部分の潤滑や冷却に使用されたクーラント液は、金属の切屑や砥粒などを多く含有しているため、サイクロン装置などで含有物質を濾過して再使用するようにしている。
【０００３】
上記サイクロン装置は、図２のように、サイクロン分離器１の内部が、下部窄まりでその下端が小径の下部ノズル孔２となる円錐形渦流室３に形成され、円錐形渦流室３内上部の円筒状部４に接線方向からクーラント液を供給する導入管５と、下部ノズル孔２と連通する排出口６と、前記サイクロン分離器１内部の最上部で円錐形渦流室３の軸中央に配置され、円錐形渦流室３内で濾過されたクリーン液体を、外部に取出す導出管７とを設けた構造になっている。
【０００４】
このようなサイクロン分離器１は、導入管５から円錐形渦流室３内の上部円筒状部４に、接線方向から流速のあるクーラント液を供給すると、渦流室３,４の作用によって旋回しながら渦流となって下向きに流れ、クーラント液に含まれた異物は遠心力で渦流室３,４の内壁に沿って沈降し、ダーティ液として下部ノズル孔２から排出口６を介して外部に取出されると共に、異物が分離されたクリーン液は、上昇渦流により上部の導出管７から外部に取出されて再使用される。
【０００５】
ところで、上記したサイクロン分離器１においては、多量の異物が混入した液を供給すると、渦流室３,４の作用により多量の異物が分離され、サイクロン分離器１の内部円錐渦流室３内壁に沿って沈降して行き、下部窄まりで異物が詰ってしまう場合がある。
【０００６】
上記のように、下部窄まりで異物が詰ってしまった場合は、例えば排出口６より逆洗水を逆流させて逆洗し、下部窄まりで詰った異物を除去するようにしたものがある。
（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許  第２８５８９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の逆洗方法では、下部窄まりで異物が詰まることが前提の不具合回避方法であり、一時的に濾過前の液がそのままクリーン液として導出管７より取出されてしまう場合があり、また、システム的にも複雑になってしまう。
さらに、詰った異物は、サイクロン分離器1内部の円錐形下部窄まりの形で楔状に詰り、逆洗だけでは詰り不具合を回避できない場合がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の異物が詰ってから異物を除去するのではなく、根本的に異物を詰り難くすることを目的とする。
また、万一、異物が詰った場合においても容易に異物を取り除くことができる構造ととなる。
【００１０】
上記のように、分離された異物が、下部窄まりで詰ってしまった場合、濾過機能が無くなって供給される濾過前の液がそのままクリーン液として導出管７より取出されてしまう。
【００１１】
上記のように、濾過されずそのまま異物が混入した液が、クリーン液として導出管７より取出されてしまうと、クリーン液の供給先である金属加工機械の加工部分の潤滑低下や、加工物の精度低下などの不具合が生じる場合がある。
【００１２】
上記のように、サイクロン分離器１内部に分離された異物などが詰ってしまい濾過機能が無くなった場合、サイクロン分離器１内部の異物を除去するためにはクーラント液を供給するポンプなどを停止させ、また、金属加工機械なども停止する必要があり、サイクロン分離器１を分解しなければならず、手間とコストがかかる問題がある。
【００１３】
また、サイクロン分離器にクーラント液を供給するポンプ自体が異物により内部で詰り、サイクロン分離器に液を供給できない場合もある。
【００１４】
そこで、この発明の課題は、上記のような多量の異物が混入している液をサイクロン分離器に供給しても、サイクロン分離器内部の渦流室に異物が詰り難くなるようにしても液量の変化が無く、濾過精度低下が少く、また、万一、異物が詰った場合においても容易に異物を取り除くことができる構造のサイクロン分離器を提供し、そのサイクロン分離器に液を供給するポンプにおいても異物が詰り難いポンプが設けられていることを特徴とするサイクロン装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記のような課題を解決するため、この発明は、サイクロン分離器内部の円錐形渦流室下部窄まり下端の下部ノズル孔を大きな径とし、大きな径の下部ノズル孔とほぼ同径の円筒状の旋回流減衰槽部を設け、その下端に旋回流減衰槽部径より小さい径の排出口を設けたものである。
また、異物が万一詰っても旋回流減衰槽部や、排出口部を取り外し可能な構造とすることで、詰った異物を容易に除去できる構造としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、サイクロン分離器内部の渦流室に異物が詰るのは、円錐形渦流室の下部窄まりでその下端が小径の下部ノズル孔となっているからで、下部ノズル孔を大きな径とすることで、まず異物通過を良くさせ、円錐形渦流室の下部窄まりでの詰りを防ぎ、大きな径の下部ノズル孔とほぼ同径の円筒状の旋回流を減衰させる旋回流減衰槽部を設けることにより異物自体の旋回も減衰するので、サイクロン分離器内圧での旋回による異物滞留時間が短くなり異物が能率よく排出される。
【００１７】
しかし、大きな径の旋回流減衰槽部と同等径のまま排出すると、サイクロン分離器内部渦流室で反転する上昇渦流が発生せず、上部の導出管から液は出なくなり導入管より供給された濾過前のクーラント液がそのまま排出口から出てしまうことになる。
一般的な液体サイクロン分離器においては、下部ノズル孔径が大きくなり過ぎると濾過前のクーラント液がそのまま排出口から出てしまう。
そこで大きな径とした下部ノズル孔とほぼ同径の円筒状の旋回流減衰槽部下端に小さい径の排出口を設けることにより反転する上昇渦流が発生し、液量変化をなくすことができる。  
【００１８】
また、万一異物が詰っても、従来の液体サイクロン分離器は、円錐形渦流室の下部窄まりでその下端が小径の下部ノズル孔となっていることで、詰った異物の形状が楔状となり、排出口から棒などで突き上げても異物除去は出来ない場合があり、サイクロン分離器を分解しないと異物除去できない場合がある。
本発明のサイクロン分離器は、旋回流減衰槽部と排出口部を取り外し可能な構造とすること及び、円錐形渦流室の下部窄まりが浅く、詰った異物の楔形状も浅いことにより、旋回流減衰槽部もしくは、排出口部を取り外し、棒で突き上げるだけで、容易に異物を取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】は本発明に係わるサイクロン分離器の縦断正面図
【図２】は従来のサイクロン分離器を示す縦断正面図
【図３】は本発明に係わるサイクロン装置の一実施例の形態を示す回路図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係わるサイクロン分離器１であるが、この発明のサイクロン分離器１は円錐形渦流室３の下部窄まりでその下端が小径の下部ノズル孔２径を渦流室上部円筒状部４径の３割〜５割程度の径（好ましくは４割程度の径）にし、その下に前記下部ノズル孔２と同等径で、長さが円錐部下部ノズル孔２径の１倍〜５倍（好ましくは２倍）程度の旋回流を減衰させるための円筒状旋回流減衰部８を設け、その下端に小さい径の排出口６を設ける。
【００２１】
なお、万一、異物が詰った場合でも図２従来のサイクロン分離器1の場合、円錐形渦流室３の下部窄まりでその下端が小径の下部ノズル孔径２であるので、詰った異物自体の形状も下部で窄まった楔形状となり、排出口６より逆洗や棒状の物で突き上げても排出口６より異物が排出されず取り除くことが難しかったが、本発明のサイクロン分離器１は、旋回流減衰槽部８と排出口６を取り外し可能な構造とすること及び、円錐形渦流室３の下部窄まりが浅く、詰った異物の楔形状も浅いことより、旋回流減衰槽部８もしくは排出口部６を取り外して棒で突き上げるだけで容易に異物を取り除くことができる。
【００２２】
上記図1サイクロン分離器１で処理する異物を含有する流体として、クーラント液を例示したが、その他の異物を含有する液体の濾過にも使用することができる。
【００２３】
また、上記図１サイクロン分離器１に液を供給するポンプ９も、異物の詰り難い異物通過径の大きいボルテックス構造のポンプ９で液を圧送することにより、濾過装置
としての図３サイクロン装置全体が異物の詰り難い装置となる。
【００２４】
図３は、サイクロン装置の一実施例の形態であるが、金属工作機械の加工部分の潤滑や冷却に使用された後の金属の切り屑や研削用砥粒などが多く含有しているクーラント液はダーティ液として工作機械からクーラントタンク１１の間切りされたダーティ液槽に流れ込む。このダーティ液を濾過して再利用するために、上記サイクロン分離器１にポンプ９で液を圧送するが、金属の切り屑などの異物が多く含有している場合でも異物が詰り難いボルテックス構造のポンプ９で圧送する。
サイクロン分離器１で濾過されたクリーン液はクーラントタンク１１の間切りされた
クリーン液槽へ流し、一般的な異物通過径の小さいクーラントポンプ１０により金属工作機械へ再利用される。
【実施例】
【００２５】
研削工程で排出される鉄の削り屑と砥粒が混じった異物であるスラッジ２０ｋｇを２００Ｌのクーラント液に投入し、図２従来のサイクロン分離器１にポンプで圧送供給したところ、サイクロン円錐形渦流室３内部の下部窄まりで異物が詰り、本来濾過されたクリーン液を外部に取出す導出管７より、供給されたままの濾過されていないクーラント液がクリーン液として排出された。
【００２６】
異物の詰りを除去するために、排出口６より棒で突き上げたが異物である繊維状の鉄の切り屑と砥粒が固まって詰っており、排出口６より排出することはできなかった。
【００２７】
そこで、上記図２従来サイクロン分離器１を分解したところ、小径の下部ノズル孔２を頂点として円錐形渦流室３内部いっぱいに異物が詰り、その異物を円錐形渦流室３内より取り外すと円錐形の言わば、楔状に固く詰っていた。
【００２８】
詰りに至った異物の挙動としては、ボルテックス構造のポンプ９で一度に多量の異物が混じったクーラント液をサイクロン分離器１の導入管５より圧力０.２ＭＰａで流入させることで比重ないし粒子径の大きい異物は強い遠心力を受けて上部の円筒状部４渦流室、円錐形渦流室３の周縁側に多く集まり、旋回しながら下部ノズル孔２に向かって下っていくが、旋回することで渦流室内の滞留時間が長くなるので次々に多量の異物が流入してくると小さい径の下部ノズル孔２部で最も異物密度が高くなり効率良く排出されずに下部ノズル孔２部付近を起点に異物が渦流室内に詰ってしまう。
【００２９】
次に、アルミの切削後の切り屑３ｋｇを２００Ｌのクーラント液に投入し、図２従来のサイクロン分離器１にポンプで圧送供給したところ、前記同様にサイクロン円錐形渦流室３内部に異物が詰ってしまった。
【００３０】
次に、図１本発明のサイクロン分離器１においても同様に、上記と同条件の異物混入液を圧送供給したところ詰りなく、排出口６より分離された異物が排出され、濾過されたクリーン液が外部に取出す導出管７より排出された。
【００３１】
上記図１本発明のサイクロン分離器１において詰りなく、異物が排出されたのは下部ノズル孔２径が図２従来サイクロン分離器1より大きい径であり、下部ノズル孔２での異物密度が従来サイクロン分離器1より低い状態で且つ、下部ノズル孔２の下に設けた旋回流減衰槽部８で多量に異物が混じったクーラント液の旋回流を減衰させることで、異物自体も旋回によるサイクロン分離器１内部での滞留時間が短くなり、効率良く排出口６より排出されて行くことによる。
【００３２】
異物の詰り難いサイクロン分離器１の一例として、構造的にサイクロン上部円筒状部４径がφ１００ｍｍで円錐部下部ノズル孔２の径がφ４０ｍｍとした。その下に内径φ４０ｍｍで、長さが８０ｍｍの旋回流減衰槽８を取り付け、その下に内径φ１５ｍｍの排出口６を設け上記のように濾過させた。
この寸法比は、多少寸法外でも同様の効果はある。
【００３３】
また、サイクロン分離器１に液を供給するためのポンプ９は、羽根車とケーシングの隙間が広い、異物の詰り難い構造であるボルテックス構造のポンプ９にて液を供給した。
【００３４】
このような多量に異物が混入した液を、サイクロン分離器１に供給するポンプ９が従来の一般的なクーラントポンプであるクローズ羽根のポンプや、異物通過径の小さなセミオープン羽根のクーラントポンプなどを使用すると、ポンプの内部で異物が詰る場合があり、サイクロン分離器１に液を供給することができなくなる。
【００３５】
なお、本発明サイクロン分離器１の円錐形渦流室３の下部窄まりでその下端が小径の下部ノズル孔２径を従来のサイクロン分離器１より大きくしても濾過精度変化がないことの確認のため、前記詰り状態を確認したサイクロン分離器１で実験を行なった。
＜実験条件＞
サイクロン装置・・・図１本発明サイクロン装置及び、図２従来サイクロン装置
異物・・・・・・・・炭化珪素微粉（比重約３.２）
液・・・・・・・・・水
原液供給圧力・・・・０.２ＭＰａ
上記条件にて供給液を濾過し、サイクロン分離器１のクリーン液を導出管より採取して異物の除去率を測定する。
【表１】
2010240508.tif 000003
上記のような結果となり、一般的な液体サイクロン装置の濾過が望まれる異物粒子径である１０μｍ以上の異物除去率において差がないことがわかる。
【００３６】
また、本発明サイクロン分離器１の下部ノズル孔２とほぼ同径の円筒状の旋回流減衰槽部８下端に径を大きくする前の小径の下部ノズル孔と同等径を有している排出口６を設けることにより、濾過後の液であるクリーン液量に変化がないことの確認のため、上記実験と同じ条件にてクリーン液量の測定を行なった結果を下記に示す。
【表２】
2010240508.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００３７】
例えば工作機械から排出される金属の切り屑や研削用の砥粒などの異物を多く含有しているクーラント液の濾過用として、従来のサイクロン分離器を使用し、一度に上記異物が多量に含んだクーラント液を供給すると、サイクロン円錐形渦流室内部で詰ってしまうが、本発明サイクロンは、異物が詰り難い構造であるので上記の様な異物が多量に含んだクーラント液の濾過用サイクロン装置として利用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１        サイクロン分離器
２        下部ノズル孔
３        円錐形渦流室
４        円筒状部
５        導入管
６        排出口
７        導出管
８        旋回流減衰部
９        ボルテックス構造のクーラントポンプ
【図１】
2010240508.tif 000005
【図２】
2010240508.tif 000006
【図３】
2010240508.tif 000007