(57)【要約】【課題】チタン合金のようにバラけた金属切削屑でも、表面に付着した切削油を確実に除去し、効率良く乾燥できる金属切削屑の洗浄装置とを提供する。【解決手段】金属切削屑Ｗを洗浄するための洗浄液Ｌが充填された洗浄液槽２と、該洗浄液槽２内に配置された超音波発振手段ｕｗと、前記洗浄液槽２との間で前記洗浄液Ｌを循環させつつ浄化および加熱する浄化手段１６，１８，２０と、上記洗浄液槽２を真空雰囲気下に置くための真空手段１４と、を含み、上記洗浄液Ｌ中には、複数の蓄熱材１１が没入されている、金属切削屑Ｗの洗浄装置１。【選択図】  図１
2019048255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空雰囲気下にあり、且つ所定温度に加熱された洗浄液中に金属切削屑を浸漬し、前記洗浄液中に超音波を放射する洗浄ステップと、
その後、上記金属切削屑を、真空雰囲気下において乾燥させる乾燥ステップと、を備え、
少なくとも、上記乾燥ステップ中における上記金属切削屑に、複数の蓄熱材を混在している、
ことを特徴とする金属切削屑の洗浄方法。
【請求項２】
前記蓄熱材は、金属あるいはセラミックからなり、球形、長円球形、楕円球形、正１２面体形状、あるいは、正２０面体形状を呈している、
ことを特徴とする請求項１に記載の金属切削屑の洗浄方法。
【請求項３】
前記洗浄ステップ中および乾燥ステップ中において、前記金属切削屑は、水平方向に沿った回転軸を有し、且つ該回転軸と直交する垂直断面の外形が、正多角形あるいは円形である回転多孔体の内部に挿入されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の金属切削屑の洗浄方法。
【請求項４】
金属切削屑を洗浄するための洗浄液が充填された洗浄液槽と、
上記洗浄液槽内に配置された超音波発振手段と、
上記洗浄液槽との間で前記洗浄液を循環させつつ浄化および加熱する浄化手段と、
上記洗浄液槽を真空雰囲気下に置くための真空手段と、を含み、
上記洗浄液槽中には、複数の蓄熱材が装入されている、
ことを特徴とする金属切削屑の洗浄装置。
【請求項５】
前記洗浄槽の内側には、水平方向に沿った回転軸を有し、且つ該回転軸と直交する垂直断面の外形が、正多角形あるいは円形であると共に、前記金属切削屑を前記蓄熱材共に投入する回転多孔体が配置されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の金属切削屑の洗浄装置。
【請求項６】
前記回転多孔体の内側には、前記金属切削屑を分散および攪拌する攪拌板が前記回転軸と平行状に配置されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の金属切削屑の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属切削屑の表面に付着した切削油を確実に除去し、更に効率良く乾燥できる洗浄方法、およびこれに用いる洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、金属屑から油脂分などを分離除去し、前記金属屑を再利用するため、金属屑を立方体形状に圧縮成型した成型物を真空室内に装入して不活性雰囲気中で予熱し、更に真空雰囲気中で加熱することにより、上記圧縮成型物に含まれていた油脂分を低温度で蒸発させると共に、該圧縮成型物を酸化させずに、そのまま再利用可能とする金属屑等の脱水（脱油）方法およびその装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、チタン合金から金属部材を切削加工した場合、発生する金属切削屑は、一般的な鋼材のように、円弧形状やコイル形状のような形態とならず、直線形状あるいは異形状となるので、予め、前記のような立体的な圧縮成型物に成型することが困難である。そのため、チタン合金からなる金属切削屑を、メッシュ状の箱体中に装入した状態で、加熱された洗浄液中に浸漬して、該金属切削屑の表面に付着した切削油を除去している。
しかし、上記金属切削屑を洗浄した後で、乾燥処理する際に該金属切削屑の温度が低下していることから、その表面に付着した洗浄液を蒸発させるために、比較的長時間を要するので、処理効率が低下する、という問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１２６７６４号公報（第１〜１７頁、図１〜９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、チタン合金のようにバラけ易い金属切削屑の表面に付着した切削油を洗浄液中で除去した後に、効率良く乾燥処理が施せる金属切削屑の洗浄方法、およびこれに用いる洗浄装置を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、洗浄処理および乾燥処理すべき金属切削屑中に蓄熱材を混在させる、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明による金属切削屑の洗浄方法（請求項１）は、真空雰囲気下にあり、且つ所定温度に加熱された洗浄液中に金属切削屑を浸漬し、前記洗浄液中に超音波を放射する洗浄ステップと、その後、上記金属切削屑を、真空雰囲気下において乾燥させる乾燥ステップと、を備え、少なくとも、上記乾燥ステップ中における上記金属切削屑に、複数の蓄熱材を混在している、ことを特徴とする。
【０００７】
前記洗浄方法によれば、以下の効果（１）、（２）が奏せられる。
（１）前記洗浄ステップでは、真空雰囲気下において、複数の蓄熱材が混在した金属切削屑に対し、かかる金属切削屑が浸漬されていると共に、予め加熱された洗浄液中で超音波が照射されるので、該金属切削屑の表面に付着した切削油を界面活性化作用によって、確実に除去することができる。
（２）前記乾燥ステップでは、加熱された前記洗浄液による浸漬は解除されているが、前記複数の蓄熱材および金属切削屑自体に蓄熱された熱エネルギーを有し、且つ真空雰囲気下に置かれているため、前記金属切削屑の表面に付着している洗浄液を、迅速に蒸発させて気化（除去）させることができる。
【０００８】
尚、前記金属切削屑は、例えば、チタン合金からなり、長辺が約５〜１０ｍｍ、短辺が約１〜５ｍｍ程度のものが例示される。
また、前記真空雰囲気は、例えば、約１０-３〜１０-4気圧である。
更に、前記洗浄液には、環境上の観点から炭化水素系の溶剤を添加した水溶液が推奨されるが、塩素系あるいはフッ素系の洗浄剤を用いても良い。
また、前記洗浄液の加熱温度は、約５０〜９８℃である。
更に、前記超音波の周波数は、約３０〜５０ＫＨｚ（例えば、約４０ＫＨｚ）である。
また、前記金属切削屑に対する前記蓄熱材の混在は、前記乾燥ステップだけではなく、その前に行う前記洗浄ステップにおいても連続して用いても良い。
更に、前記乾燥ステップの熱源は、前記金属切削屑自体、前記蓄熱材、および後述する回転多孔体に個別に蓄えられた熱エネルギーからなる。
また、前記蓄熱材を構成する金属には、防錆上および耐摩耗性の観点からステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）が推奨され、セラミックの場合には、例えば、アルミナが推奨される。
加えて、前記蓄熱材の総数（複数）は、２〜１０個の範囲で適宜選定される。
【０００９】
また、本発明には、前記蓄熱材は、金属あるいはセラミックからなり、球形、長円球形、楕円球形、正１２面体形状、あるいは、正２０面体形状を呈している、金属切削屑の洗浄方法（請求項２）も含まれる。
これによれば、比較的小さな表面積で且つ比較的大きな体積を有する蓄熱材を用いるため、前記乾燥ステップにおける金属切削屑の表面に付着した洗浄液を、効果的に加熱して、蒸発させられるので、前記効果（２）を一層確実に得られる。
尚、前記正１２面体は、１２個の正五角形を球状にしたものであり、正２０面体は、２０個の正三角形を球状にしたものであると共に、それらの「形状」とは、互いに隣接する面同士間の稜線が断面アール形に丸くされたものを含む。
【００１０】
更に、本発明には、前記洗浄ステップ中および乾燥ステップ中において、前記金属切削屑は、水平方向に沿った回転軸を有し、且つ該回転軸と直交する垂直断面の外形が、正多角形あるいは円形である回転多孔体の内部に挿入されている、金属切削屑の洗浄方法（請求項３）も含まれる。
これによれば、チタン合金の切削屑のように、互いに絡みにくくバラけ易い金属切削屑であっても、複数の前記蓄熱材と共に回転多孔体の内側に装入することによって、前記洗浄ステップと乾燥ステップとを取り扱い易く、且つ効果的に施すことが可能となる（以下、効果（３）という）。
【００１１】
一方、本発明による金属切削屑の洗浄装置（請求項４）は、金属切削屑を洗浄するための洗浄液が充填された洗浄液槽と、上記洗浄液槽内に配置された超音波発振手段と、上記洗浄液槽との間で前記洗浄液を循環させつつ浄化および加熱する浄化手段と、上記洗浄液槽を真空雰囲気下に置くための真空手段と、を含み、前記洗浄液槽中には、複数の蓄熱材が装入されている、ことを特徴とする。
上記洗浄装置によれば、以下の効果（４）を得ることが可能となる。
（４）前記効果（１）、（２）を奏する前記洗浄方法を確実に行うことができる。
尚、前記洗浄液槽は、前記洗浄液を排出した際には、乾燥室にもなり得る。
また、前記浄化手段は、例えば、内部を溢流可能な仕切壁で分割した洗浄液用の浄化槽と、該浄化槽と前記洗浄液槽との間に配置した洗浄剤用の蒸留器および凝縮器とを含んでいる。
更に、前記真空手段は、例えば、真空ポンプである。
【００１２】
また、本発明には、前記洗浄槽の内側には、水平方向に沿った回転軸を有し、且つ該回転軸と直交する垂直断面の外形が、正多角形あるいは円形であると共に、前記金属切削屑を前記蓄熱材と共に投入する回転多孔体が配置されている、金属切削屑の洗浄装置（請求項５）も含まれる。
これによれば、前記効果（３）を更に奏し得る前記洗浄方法を確実に行うことができる。
尚、前記回転多孔体は、例えば、メッシュシートや、パンチングメタルを、全体が六角柱体や八角柱体の立体形状に成形したものである。
また、前記回転多孔体の回転軸は、仮想のものであっても良い。
【００１３】
更に、本発明には、前記回転多孔体の内側には、前記金属切削屑を分散および攪拌する攪拌板が前記回転軸と平行状に配置されている、金属切削屑の洗浄装置（請求項６）も含まれる。
これによれば、前記回転多孔体の内側において、前記金属切削屑を分散および攪拌しつつ、複数の前記蓄熱材と適宜接触し易くなるので、前記効果（１）〜（３）を一層顕著に奏し得る洗浄装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による洗浄装置と洗浄ステップとを示す垂直断面の概略図。
【図２】（Ａ）は図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った断面図、（Ｂ）は上記洗浄装置に用いる回転多孔体の垂直断面図。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明に用いる蓄熱材を示す斜視図。
【図４】本発明による洗浄装置と乾燥ステップとを示す垂直断面の概略図。
【図５】上記乾燥ステップを示す図２（Ａ）と同様な垂直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明による洗浄装置１と、これを用いた洗浄ステップとを示す垂直断面の概略図、図２（Ａ）は、図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った断面図である。
上記洗浄装置１は、図１、図２（Ａ）に示すように、全体が直方体形状を呈し、且つ上面に開閉ドア３を有する洗浄液槽２と、該洗浄液槽２の内側に配置された超音波発振器（超音波発振手段）ｕｗと、前記洗浄液槽２の内側において水平方向に沿った仮想の回転軸Ｃを回転中心として回転可能に配置された回転多孔体４と、上記洗浄液槽２内に充填された洗浄液Ｌを循環させつつ浄化および加熱する浄化手段（１６，１８，２０）と、上記洗浄液槽２内を真空雰囲気化する真空ポンプ（真空手段）１４と、を備えている。
【００１６】
前記洗浄液槽２の内側には、例えば、炭化水素系の溶剤を添加した水溶液からなる洗浄液Ｌが、前記回転多孔体４を没するレベルで充填されている。
また、前記回転多孔体４は、全体が六角柱を呈するメッシュ体からなる本体５と、該本体５の両端面を個別に閉塞する円盤形で且つ一対の端板６と、該端板６ごとの円周面に沿って取り付けられ且つ外周面に凹溝８を有するリング形の一対の円環体７と、図２（Ｂ）に示すように、本体５の内側において前記回転軸Ｃに対し平行で、且つ点対称に配置された３枚（複数）の攪拌板９とを備えている。
尚、前記本体５の一部には、金属切削屑Ｗと蓄熱材１１とを内側に装入するための出入口が形成されている。
上記回転多孔体４は、図１、図２（Ａ）に示すように、前記洗浄液槽２の底面上に配置された左右一対ずつ合計４個の駆動ローラー１０を、前記円環体７ごとの凹溝８内に進入させて支持されていると共に、前記駆動ローラー１０の回転運動に従って、前記回転軸Ｃを中心にして回転可能とされている。
尚、上記駆動ローラー１０は、適宜動力を受けて回転可能とされている。
【００１７】
更に、図１に示すように、前記洗浄液槽２は、その上部に接続した通気管１５を介して、前記真空ポンプ１４と連通可能とされている。
加えて、前記洗浄液槽２の内側に充填された前記洗浄液Ｌは、図１中の矢印で示す複数の管路１７を介して、蒸留器１６、凝縮器１８、および浄化槽２０からなる浄化手段に順次送られる。
上記蒸留器１６では、前記洗浄液Ｌに含まれる炭化水素系の溶剤と、金属切削屑Ｗの表面から除去された切削油と、をこれらの沸点同士間の温度に加熱することで、かかる沸点差の分留作用により蒸発した前記溶剤分を凝縮器１８側に送る。一方、上記蒸留器１６内に残留した切削油は、管路１９から外部に排出される。
【００１８】
また、前記凝縮器１８では、前記蒸留器１６から送られた前記溶剤分の蒸気を冷却することによって、溶媒液Ｌに相変化させている。該溶媒液Ｌは、前記浄化槽２０に送液される。
更に、上記浄化槽２０は、図１に示すように、内側を垂直な仕切堰を挟んで第１浄化部２１と、第２浄化部２２とに２分割されている。前記凝縮器１８から送りられた溶媒液Ｌは、第１浄化部２１内に流入した後、仕切堰を溢流して第２浄化部２２内に流入する。かかる第１・第２浄化部２１，２２内では、上記溶媒液Ｌ中に僅かに残留している前記切削油を、溶媒分との比重差によって底面側に順次沈降させると共に、個別に配置されたヒーターｈ１，ｈ２により溶媒液Ｌを加熱している。そして、加熱された該溶媒液Ｌは、第１・第２浄化部２１，２２内ごとの上方側から、管路２３，２４を経て、前記洗浄液槽２内に環流する。
以上のように、洗浄液Ｌは、洗浄液槽２と浄化手段（１６，１８，２０）との間を循環することより、切削油を除去され、且つ所要の温度に再加熱されている。
【００１９】
前記回転多孔体４の内側には、洗浄すべき金属切削屑Ｗと共に、複数個の蓄熱材１１が混在される。かかる蓄熱材１１は、直径が約５ｃｍのステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）からなり、図３（Ａ）に示すように、球形を呈している。
あるいは、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、外形が長円球形の蓄熱材１２や、楕円球形の蓄熱材１３を用いも良い。更には、外形が正１２面体形状、あるいは、正２０面体形状を呈する蓄熱材（図示せず）としても良い。
【００２０】
以下において、前記洗浄装置１を用いた本発明の洗浄方法について説明する。
予め、前記回転多孔体４の内側に金属切削屑Ｗと複数個の蓄熱材１１とを装入し、洗浄液槽２の内側に約５０〜９８℃の前記洗浄液Ｌを充填し、更に、該洗浄液槽２の内側を前記真空ポンプ１４によって、約１０-３〜１０-4気圧の真空雰囲気にすると共に、前記超音波発振機ｕｗから周波数が約３０〜５０ＫＨｚの超音波を、上記洗浄液Ｌ中に照射させた。
上記の状態で、前記駆動ローラー１０を駆動して、図２（Ａ）中のカーブした矢印で示すように、前記回転多孔体４を前記回転軸Ｃを中心に、一定速度により連続して回転させる洗浄ステップを行った。
【００２１】
前記洗浄ステップでは、複数個の蓄熱材１１が混在する前記金属切削屑Ｗは、真空雰囲気下で、複数枚の前記攪拌板９により、互いに分散および攪拌され、且つ前記超音波を照射されつつ、前記洗浄液Ｌと接触している。その結果、上記金属切削屑Ｗの表面に付着していた切削油は、上記超音波による界面活性化作用を受けて、該金属切削屑Ｗの表面から除去された。
この間において、除去された切削油を含む上記洗浄液Ｌは、前記蒸留器１６、凝縮器１８、および浄化槽２０からなる浄化手段を循環して、切削油を除去されると共に、前記温度域に加熱された後、前記洗浄液槽２内に環流している。
【００２２】
前記洗浄ステップの終了後に乾燥ステップを行った。
先ず、前記洗浄液槽２内から洗浄液Ｌを前記浄化槽２０側に順次排出させると共に、前記真空ポンプ１４を引き続き稼働させた。その結果、図４，図５に示すように、上記洗浄液槽２の内側は、真空雰囲気下で且つ洗浄液Ｌがない状態で、前記回転多孔体４の回転が続けられる乾燥ステップとなった。尚、この洗浄方法では、前記洗浄液槽２は、洗浄液Ｌを排出した後では、乾燥室となっている。
かかる乾燥ステップでは、回転多孔体４の内側で分散されつつ攪拌される前記金属切削屑Ｗは、複数個の蓄熱材１１と接触しつつ、表面に付着している前記洗浄液Ｌが徐々に蒸発（気化）していた。
【００２３】
前記洗浄液Ｌの蒸発作用は、加熱されていた前記洗浄液Ｌから、前記金属切削屑Ｗ自体、複数個の蓄熱材１１、および回転多孔体４に個別に伝熱された熱エネルギーによるものである。特に、前記金属切削屑Ｗと混在している複数個の蓄熱材１１に蓄熱された熱エネルギーによって、当該金属切削屑Ｗの温度降下を確実に抑制できるので、乾燥ステップに要する処理時間を短縮することができた。
従って、洗浄ステップを含む本発明の浄化方法によれば、金属切削屑Ｗから切削油を確実に除去でき、且つ乾燥ステップを効率良く行うことが可能となった。
【実施例】
【００２４】
以下において、本発明による浄化方法の具体的な実施例について説明する。
予め、同じチタン合金（Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖ）からなる金属部材を、同じ条件により切削加工して、１ｋｇずつの金属切削屑Ｗを２グループ用意した。
上記２グループの金属切削屑Ｗに対し、同じ前記洗浄装置１を用いて、個別に前記同様の洗浄ステップと乾燥ステップとを順次行った。
一方のグループの金属切削屑Ｗは、前記回転多孔体４の内側に、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなり、且つ直径が５５ｍｍである３個の蓄熱材１１を混在させて、前記同様の洗浄方法を行った。これに対し、他方のグループの金属切削屑Ｗは、蓄熱材１１を用いずに、前記同様の洗浄方法を行った。
前記一方のグループの金属切削屑Ｗによる洗浄方法を実施例とし、且つ他方のグループの金属切削屑Ｗによる洗浄方法を比較例として、両者の乾燥ステップに要した時間を測定した。それらの結果を、表１に示した。
【００２５】
【表１】
2019048255.tif 000003
【００２６】
表１によれば、実施例の洗浄方法は、比較例の洗浄方法よりも乾燥ステップに要した時間が１０分間短くなっていた。かかる結果は、実施例の洗浄方法では、金属切削屑Ｗに混在させた３個の蓄熱材１１に蓄熱された熱エネルギーにより、該金属切削屑Ｗの温度降下を抑制できたので、乾燥ステップに要する処理時間を短縮することができた、ものと推測される。
【００２７】
以上のような実施例によって、本発明の前記洗浄方法、およびこれに用いた前記洗浄装置１の優位性が裏付けられた。
従って、本発明の前記洗浄方法によれば、前記効果（１）〜（３）を奏することができると共に、前記洗浄装置１によれば、前記効果（４）が得られることが確認された
【００２８】
本発明は、前記実施の形態および実施例に限定されるものではない。
例えば、前記回転多孔体４の本体５は、四角形以上の正多角柱や、円柱形を呈する形態のもでも良い。
また、前記蓄熱材は、長円球形１２または楕円球形１３の外形を有する形態、あるいは、正１２面体または正２０面体を呈する形態としても良い。
更に、前記蓄熱材は、防錆性と耐磨耗製とを併有していれば、前記ステンレス鋼以外の金属、あるいは、アルミナなどのセラミックからなるものとしても良い。
【００２９】
また、前記攪拌板９は、前記回転多孔体の内側に単数を配置したり、２枚、あるいは４枚以上を、前記回転軸Ｃを中心に点対称に配置しても良い。
加えて、前記洗浄装置１では、洗浄ステップと乾燥ステップとを、同一の浄化液槽２内で連続して行ったが、洗浄ステップ専用の浄化液槽と、乾燥ステップ専用の乾燥室とを隣接して併有し、且つ真空雰囲気を保った状態で、金属切削屑Ｗを上記浄化液槽から乾燥室に搬送可能とした構造を有する洗浄装置としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、チタン合金のようにバラけ易い金属切削屑の表面に付着した切削油を洗浄液中で除去し、更に効率良く乾燥処理が施せる金属切削屑の洗浄方法、およびこれに用いる洗浄装置を確実に提供できる。
【符号の説明】
【００３１】
１…………………金属切削屑の洗浄装置
２…………………洗浄液槽
４…………………回転多孔体
９…………………攪拌板
１１〜１３………蓄熱材
１４………………真空ポンプ（真空手段）
１６,１８,２０…浄化手段
Ｌ…………………洗浄液
Ｗ…………………金属切削屑
Ｃ…………………回転軸
ｕｗ………………超音波発振器（超音波発振手段）
【図１】
2019048255.tif 000004
【図２】
2019048255.tif 000005
【図３】
2019048255.tif 000006
【図４】
2019048255.tif 000007
【図５】
2019048255.tif 000008