(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切粉及び液体を含む被処理物を収容する収容部と、
前記収容部の側部に設けられた送出口に接続される円筒状の押し出し部と、
前記収容部内及び前記押し出し部内に回転可能に配置され、前記収容部内の被処理物を前記押し出し部へ搬送するスクリュー軸と、
前記押し出し部の下流側に接続され、前記押し出し部から押し出された被処理物を圧縮する圧縮部とを備え、
前記圧縮部は、基端側から先端側に向かって上方へ屈曲する筒状の部材であり、前記圧縮部の下部には排液口が設けられ、
前記押し出し部は、外管と、その外管の内周面に沿って内周面全体を埋めるように並べた状態で固定された複数の棒材とから構成され、前記押し出し部の内周面には、前記複数の棒材間の隙間によって軸方向に延びるガイド溝が設けられていることを特徴とする液体分離装置。
【請求項２】
前記押し出し部内に位置する前記スクリュー軸のスクリューのピッチは、前記収容部内に位置する前記スクリュー軸のスクリューのピッチよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液体分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削液等の液体が付着した切粉から液体を分離する液体分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械を用いて金属材料等を加工する場合には、切削液や冷却液等の液体が付着した切粉が発生する。液体が付着した切粉は、液体分離装置によって液体が分離されて、再利用又は廃棄されている。上記液体分離装置としては、例えば特許文献１に開示される装置が知られている。
【０００３】
特許文献１の液体分離装置は、第１分離手段を備えるスクリューコンベアと、第２分離手段を備えるスクレーパコンベアとを備えている。上記液体分離装置に投入された、被処理物（液体が付着した切粉）は、スクリューコンベアにより搬送される途中、第１ろ過孔を有する第１分離手段にて、第１ろ過孔を通過不能な比較的大きな切粉と、第１ろ過孔を通過可能な切粉及び液体とに分離される。第１ろ過孔を通過した切粉及び液体は、スクレーパコンベア上に排出されるとともに、スクレーパコンベアにより搬送される途中、第２ろ過孔を有する第２分離手段にて、第２ろ過孔を通過不能な切粉と、第２ろ過孔を通過可能な液体とに分離される。そして、スクリューコンベア及びスクレーパコンベアの各排出口からは、液体が分離された切粉が排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−８６３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の液体分離装置は、二つのコンベアを備えているため、装置が大型化するという問題がある。
本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、単純な構成で、切粉及び液体を含む被処理物から液体を分離することのできる液体分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために請求項１に記載の液体分離装置は、切粉及び液体を含む被処理物を収容する収容部と、前記収容部の側部に設けられた送出口に接続される円筒状の押し出し部と、前記収容部内及び前記押し出し部内に回転可能に配置され、前記収容部内の被処理物を前記押し出し部へ搬送するスクリュー軸と、前記押し出し部の下流側に接続され、前記押し出し部から押し出された被処理物を圧縮する圧縮部とを備え、前記圧縮部は、基端側から先端側に向かって上方へ屈曲する筒状の部材であり、前記圧縮部の下部には排液口が設けられている。
【０００７】
圧縮部に搬送された被処理物は、圧縮部が上方へ屈曲する形状とされていることから、圧縮部内の通路が被処理物で満たされた状態となるまで、圧縮部内に保持される。このとき、圧縮部内の被処理物には、被処理物自身の荷重と、押し出し部から送り出される後続の被処理物による押圧荷重とが作用する。これら二つの荷重に挟まれた状態となることによって、圧縮部内にて被処理物が圧縮されて、被処理物から液体が絞り出される。そして、絞り出された液体は、排液口を通じて圧縮部外へと排出されて、圧縮部内の被処理物から分離される。このように、単純な構成で、被処理物から液体を分離することができる。
【０００８】
また、前記押し出し部は、外管と、その外管の内周面に沿って内周面全体を埋めるように並べた状態で固定された複数の棒材とから構成され、前記押し出し部の内周面には、前記複数の棒材間の隙間によって軸方向に延びるガイド溝が設けられている。そのため、押し出し部内におけるスクリュー軸の推力が高められて、被処理物を効率的に圧縮部へと搬送することができる。
【０００９】
上記液体分離装置において、前記押し出し部内に位置する前記スクリュー軸のスクリューのピッチは、前記収容部内に位置する前記スクリュー軸のスクリューのピッチよりも小さいことが好ましい。この場合には、押し出し部内におけるスクリュー軸の推力が高められて、被処理物を効率的に圧縮部へと搬送することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の液体分離装置によれば、単純な構成で、切粉及び液体を含む被処理物から液体を分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の液体分離装置の断面図。
【図２】押し出し管及び排出管の断面図。
【図３】（ａ）は図２の３−３線断面図、（ｂ）は押し出し管の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の液体分離装置を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、液体分離装置は、切粉及び液体を含む被処理物を内部に収容する収容部１０を備えている。収容部１０は、上部に開口を有する横長の箱状部材であり、その断面形状は、下側から上側に向かって拡幅する略Ｖ字形状をなしている。収容部１０は、長手方向（図１の左右方向）における前端側から後端側に向かって下降傾斜するように傾けられた状態として、基台Ｂの上に支持されている。
【００１３】
収容部１０の前壁１１及び後壁１２には、送出口１１ａ及び取付孔１２ａがそれぞれ貫通形成されている。収容部１０の下部には、送出口１１ａ及び取付孔１２ａを通じて収容部１０を長手方向に貫通するスクリュー軸２０が配置されている。スクリュー軸２０は、その後端部において、収容部１０の後壁１２に回転可能に軸支されている（図１においては、軸受の図示を省略している。）。また、スクリュー軸２０の後端部は、収容部１０の後壁１２に固定されたモータＭに駆動連結されている。
【００１４】
収容部１０内において、収容部１０の底とスクリュー軸２０のスクリュー部分の先端との間には、収容部１０の長手方向全体にわたって内底１３が取り付けられている。内底１３における後端側の部位には、液体の通過を許容するろ過孔１４が設けられている。このろ過孔１４を通じて、収容部１０に収容された被処理物に含まれる液体の一部が内底１３の下側に分離される。そして、収容部１０の底には、内底１３の下側に分離された液体を排出するための第１排液口１５が設けられている。
【００１５】
収容部１０の前壁１１には、円筒状の押し出し管３０が取り付けられている。押し出し管３０は、送出口１１ａに対応する位置に取り付けられ、送出口１１ａを介して押し出し管３０の内部と収容部１０の内部とが連通されている。そして、押し出し管３０の内部に、収容部１０の送出口１１ａから突出するスクリュー軸２０の前端部分が収容されている。
【００１６】
ここで、押し出し管３０の内部に位置するスクリュー軸２０のスクリューのピッチＬ１は、収容部１０の内部に位置するスクリュー軸２０のスクリューのピッチＬ２よりも小さくなるように設定されている。例えば、上記ピッチＬ２に対して、上記ピッチＬ１が５０〜９０％の範囲となるように設定することが好ましい。
【００１７】
図２及び図３に示すように、押し出し管３０は、円筒状の外管３１と、外管３１の内周面に固定される複数の棒材３２とから構成されている。各棒材３２は、その長さが外管３１の軸方向長さに等しい円柱状の部材であり、全て同一形状をなしている。各棒材３２は、その長さ方向を外管３１の軸方向に揃え、外管３１の内周面に沿って内周面全体を埋めるように並べた状態として、外管３１に固定されている。これにより、押し出し管３０の内周面には、隣接する棒材３２間の隙間によって形成される、軸方向に延びる断面略三角形状のガイド溝３３が設けられる。なお、図２においては、棒材３２の断面の図示を省略している。
【００１８】
図１及び図２に示すように、押し出し管３０の後端部には、圧縮部としての排出管４０が取り付けられている。排出管４０は、基端側から先端側に向かって上方へ屈曲するように形成されるとともに、その先端４０ａが上方に向かって開口するように形成されている。更に、排出管４０は、その内部に形成される通路の通路断面が、基端側から先端側に向かって徐々に増加するように形成されている。
【００１９】
排出管４０の基端側の下部には、第２排液口４１が設けられている。そして、排出管４０の内周面には、第２排液口４１内に切粉が入ることを規制するための規制蓋４２が設けられている。規制蓋４２は、第２排液口４１の開口部分の周囲及び上部を覆うように形成されるとともに、排出管４０の先端側の位置にのみ、第２排液口４１に通じる取入口４２ａが形成されている。
【００２０】
排出管４０の先端４０ａには、規制部材４３が取り付けられている。規制部材４３は、その外観形状が略四半球状となるように形成され、先端４０ａの開口縁に沿って、同開口における押し出し管３０側の約半分を覆っている。また、図１に示すように、収容部１０の上部開口には、収容部１０内への被処理物の投入を容易とするためのホッパー１６が取り付けられている。
【００２１】
次に、本実施形態の作用について記載する。
先ず、切粉及び液体を含む被処理物がホッパー１６に投入されて、収容部１０内に所定量の被処理物が収容される。収容部１０内において、自重により切粉から自然に分離した液体は、傾斜して配置された収容部１０の内底１３の後端側に溜まるとともに、ろ過孔１４を通じて内底１３の下側へと移動して、収容部１０内の被処理物と完全に分離される。内底１３の下側へと移動した液体は、第１排液口１５を通じて所定の液体貯蔵部へと送られる。一方、収容部１０内の被処理物は、モータＭにより回転駆動されるスクリュー軸２０によって、収容部１０内を送出口１１ａに向かって搬送され、更に押し出し管３０を通過して排出管４０へと次々に搬送される。
【００２２】
ここで、排出管４０が上方へ屈曲する形状とされていることから、排出管４０に搬送された被処理物は、排出管４０内の通路が被処理物で満たされた状態となるまで、排出管４０内に保持される。そのため、排出管４０内の被処理物には、被処理物自身の荷重と、押し出し管３０から送り出される後続の被処理物による押圧荷重とが作用することになる。
【００２３】
その結果、排出管４０内の被処理物は、上記二つの荷重に挟まれた状態となることで圧縮されて、被処理物から液体が絞り出される。そして、排出管４０内で絞り出された液体は、第２排液口４１を通じて排出管４０外へと排出されて、排出管４０内の被処理物から分離される。第２排液口４１から排出された液体は、第１排液口１５から排出された液体と同様に所定の液体貯蔵部へと送られる。
【００２４】
排出管４０の容量を超える被処理物が排出管４０へ搬送されると、被処理物は、排出管４０の開口から押し出される。ここで、排出管４０の開口は、上方に向かって開口させている。そのため、図１において破線で示すように、排出管４０の外部（上部）にも一定量の被処理物が保持される。その結果、排出管４０内の被処理物には、排出管４０内の被処理物の荷重に加えて、排出管４０の外部に保持される被処理物の荷重も作用することになる。これにより、排出管４０内における圧縮効果が高められる。
【００２５】
排出管４０の外部に押し出された被処理物が規制部材４３の内側全体にまで達すると、規制部材４３の内面によって、被処理物の押し出される方向が上向き方向から横向き方向へと変更される。そして、押し出された被処理物は、排出管４０の上部から落下するとともに、所定の回収容器に回収される。なお、押し出された被処理物は、上記圧縮により液体が除去されて切粉の塊の状態となっている。
【００２６】
ところで、上記のとおり、本実施形態の液体分離装置の稼働時においては、排出管４０内に多量の被処理物が常に保持されることになる。そのため、後続する被処理物を排出管４０内へ次々に搬送可能とするために、スクリュー軸２０には、排出管４０内の被処理物の荷重に抗して、排出管４０内の被処理物全体を更に押し込むに足る推力が要求される。
【００２７】
そこで、本実施形態では、押し出し管３０の内周面に、軸方向に延びるガイド溝３３を設けている。押し出し管３０内において、排出管４０側からの荷重とスクリュー軸２０による押し込みとの板挟みにあった被処理物は、径方向外方へ逃げようとする。このとき、押し出し管３０の内周面にガイド溝３３が存在することによって、径方向外方へ逃げた被処理物がガイド溝３３に入り込むとともに、ガイド溝３３内を排出管４０側へと移動するようになる。その結果、押し出し管３０内の被処理物を効率的に排出管４０側に搬送することが可能となっている。
【００２８】
更に、押し出し管３０の内部に位置するスクリュー軸２０のスクリューのピッチＬ１を、収容部１０の内部に位置するスクリュー軸２０のスクリューのピッチＬ２よりも小さくしている。これにより、押し出し管３０内においては、スクリュー軸２０の各スクリュー間に存在する被処理物の量が少なくなって、各スクリューに作用する負荷が小さくなる。その結果、スクリュー軸２０の推力が被処理物に伝わりやすくなっている。このように、本実施形態においては、スクリュー軸２０の推力を高めるための構成が採用されている。
【００２９】
また、材質や形状の異なる切粉１〜５を含む被処理物１〜５について、本実施形態の液体分離装置を用いて分離処理を行った。その結果、下記表１に示すように、被処理物の含水率を約２８〜３８％から５〜２０％にまで低減させることができた。
【００３０】
【表１】
0005883828.tif 000002
次に、本実施形態の効果について記載する。
【００３１】
（１）液体分離装置は、被処理物を収容する収容部１０と、収容部１０の側部に設けられた送出口１１ａに接続される押し出し管３０と、収容部１０内の被処理物を押し出し管３０へ搬送するスクリュー軸２０と、押し出し管３０から押し出された被処理物を圧縮する排出管４０とを備えている。排出管４０は、基端側から先端側に向かって上方へ屈曲するように形成されている。排出管４０の下部には第２排液口４１が設けられている。上記構成によれば、単純な構成で、被処理物から液体を分離することができる。
【００３２】
（２）排出管４０は、内部に形成される通路の通路断面が、基端側から先端側に向かって徐々に増加するように形成されている。上記構成によれば、出口側（開口側）が広く形成されることにより、排出管４０内の被処理物が開口側へ移動しやすくなる。また、基端側が狭められることにより、基端側における被処理物の圧縮効果も高められる。
【００３３】
（３）押し出し管３０の内周面には、軸方向に延びるガイド溝３３が設けられている。上記構成によれば、押し出し管３０内におけるスクリュー軸２０の推力を高めて、被処理物を効率的に排出管４０へと搬送することができる。
【００３４】
（４）押し出し管３０の内部に位置するスクリュー軸２０のスクリューのピッチＬ１を、収容部１０の内部に位置するスクリュー軸２０のスクリューのピッチＬ２よりも小さくしている。上記構成によれば、押し出し管３０内におけるスクリュー軸２０の推力を高めて、被処理物を効率的に排出管４０へと搬送することができる。
【００３５】
（５）排出管４０の先端４０ａを上方に向かって開口させ、排出管４０から押し出された被処理物が排出管４０の先端に保持されるように構成されている。上記構成によれば、排出管４０内における圧縮効果が高められる。なお、排出管４０から押し出された被処理物を排出管４０の先端に保持可能であれば、排出管４０の先端４０ａが斜め上方に向かって開口する構成であってもよい。
【００３６】
（６）排出管４０の先端４０ａには、規制部材４３が取り付けられている。上記構成によれば、所定量を超える被処理物が排出管４０の先端４０ａに保持され続けることが抑制される。つまり、排出管４０の先端４０ａに保持された被処理物が定期的に取り除かれることになる。その結果、排出管４０の先端４０ａに多量の被処理物が保持されることによって、排出管４０内の被処理物に作用する荷重がスクリュー軸２０の推力を超えて、それ以上の搬送が困難になるという状況を回避することができる。
【００３７】
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。また、次の変更例を互いに組み合わせ、その組み合わせの構成のように上記実施形態を変更することも可能である。
【００３８】
・  排出管４０の形状は、基端側から先端側に向かって上方へ屈曲する屈曲部位を有する形状であればよく、屈曲部位よりも先端側の形状は適宜変更することができる。例えば、屈曲部位よりも先端側に水平方向に延びる部位を設けてもよい。
【００３９】
・  ガイド溝３３は、押し出し管３０の内周面において軸方向に延びる溝であればよく、隣接する棒材３２間に形成される溝に限定されるものではない。例えば、押し出し管３０を外管３１のみから構成し、外管３１の内周面に軸方向に延びるガイド溝３３を凹設してもよい。また、ガイド溝３３の断面形状は特に限定されるものではない。例えば、断面形状が多角形状や半円形状のガイド溝３３としてもよい。
【００４０】
・  上記実施形態では、ガイド溝３３は、押し出し管３０の軸方向全体に形成されていたが、軸方向の一部のみに形成されていてもよい。また、ガイド溝３３を省略してもよい。この場合には、例えば、出力の大きいモータＭを採用することによって、スクリュー軸２０の推力を確保することができる。
【００４１】
・  押し出し管３０の内部に位置するスクリュー軸２０のスクリューのピッチＬ１は、段階的に小さく形成されていてもよい。この場合にも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、収容部１０の内部に位置するスクリュー軸２０のスクリューのピッチＬ２とは無関係に上記ピッチＬ１を設定してもよい。
【００４２】
・  規制部材４３を省略してもよい。この場合には、例えば、排出管４０の先端４０ａに保持された被処理物を、作業者が定期的に取り除くことによって、上記搬送が困難になる状況を回避することができる。
【００４３】
・  排出管４０の先端４０ａを上方以外の方向に開口させてもよい。この場合には、規制部材４３を設ける必要はない。
・  上記実施形態では、収容部１０を傾けて、収容部１０の底が後端側に向かって下降傾斜するように構成していたが、収容部１０の底が水平状態となるように構成してもよい。
【００４４】
次に、上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）前記圧縮部の先端を上方に向かって開口させることにより、前記圧縮部から押し出された被処理物が前記圧縮部の先端に保持されるように構成されている前記液体分離装置。
【００４５】
（ロ）前記圧縮部の先端には、所定量を超える被処理物が保持されることを規制するための規制部が設けられている前記液体分離装置。
【符号の説明】
【００４６】
Ｌ１，Ｌ２…ピッチ、Ｍ…モータ、１０…収容部、１１ａ…送出口、１３…内底、１５…第１排液口、２０…スクリュー軸、３０…押し出し管（押し出し部）、３１…外管、３２…棒材、３３…ガイド溝、４０…排出管（圧縮部）、４１…第２排液口、４３…規制部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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