(57)【要約】      （修正有）【課題】クーラントタンクで循環するクーラント液表面の浮上油を効率的に回収でき、かつ加工点に戻さない浮上油回収システムを提供する。【解決手段】クーラントタンク流路に効率よく浮上油を滞留、集積させるためのＶ字パーティション５を設置することによって浮上油が加工点に戻ることを防ぎ、かつ浮上油集積位置にオイルスキマー１のベルトが接液するように設置し、またオイルスキマー１のベルト両面にスクレーパーを設置したり、プーリーに溝や突起を設置することによって、浮上油の回収効率を上げる。パーティションは、その開度（二枚のパーティションが作る鋭角度、およびパーティション底部とタンク底部によって作られる間隙）を調整することによって浮上油をより効率的に滞留、集積させることができ、オイルスキマーが回収しきれなかった浮上油の加工点への戻りを無くすることで、システム全体の浮上油回収効率を上げる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クーラント液を一方向に循環させるための流路を形成する仕切り板を設けたクーラントタンクに設置して使用する浮上油回収システムにおいて、∨字パーティションをタンク底部に間隙を開けた状態で流路途中に設置し、浮上油を一箇所に滞留、集積させ、かつ当該集積位置にオイルスキマーを設置することを特徴とする浮上油回収システム。
【請求項２】
請求項１の浮上油回収システムにおいて、∨字パーティションの開度が６０〜１２０°であって、かつ底部との間隙が１０〜２００ｍｍであることを特徴とする浮上油回収システム。
【請求項３】
請求項２の浮上油回収システムにおいて、オイルスキマーのベルトの表側だけでなく裏側に付着した浮上油も回収するためのスクレーパーを設置することを特徴とする浮上油回収システム。
【請求項４】
請求項２あるいは請求項３の浮上油回収システムにおいて、オイルスキマーのベルトを回転させるプーリーに溝あるいは突起を設置することを特徴とする浮上油回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明はクーラント処理装置に設置されるオイルスキマーの浮上油回収の効率化に資する部品の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】高度なものづくり技術、たとえば航空機部品や次世代自動車などの精密工作現場では、加工精度維持のため多量のクーラント液が使用される。特に難削材加工の場合、加工熱による製品の歪み防止、加工治具・主軸の変形防止、防錆のためには多量のクーラント液を絶えず加工点に注ぎ続けなければならない。【０００３】クーラント液には工作機械の加工中において、給油される潤滑油が混ざり、次第に汚れ、時間と共に腐敗する。その結果、工作精度の低下、工作機械の停止、ラインの停止が起こる。劣化したクーラント液は廃棄するか、浄化して循環利用しなければならない。【０００４】クーラント液を浄化する場合、主に浮上油を、手動で除去するか、あるいはオイルスキマーなどの装置によって自動的に除去される。しかしながら多量のクーラント液を使用する場合、大きなタンク内では多く流れるクーラント液の表面に浮上する油（浮上油）を効率的に回収することは容易ではない。逆にタンクを小さくすると、クーラント液は撹拌され、油の浮上を妨げるため、同じく効率的に回収することができない。【０００５】浮上油を回収する一般的な手法のひとつであるオイルスキマーは、基本構造として浮上油を吸着回収するためのベルトと、ベルトを回転させる駆動部、およびベルトに吸着回収した油を掻き取るスクレーパーからなる。ベルトは駆動部によってクーラントタンク内のクーラント液に沈み、表面の浮上油を吸着しつつ、再び上部に戻り、スクレーパーによって浮上油が回収される。【０００６】浮上油回収方法として一般的な手法のひとつであるオイルスキマーの浮上油回収効率を上げるため、様々な技術と装置が開発されている。オイルスキマーの基本構造は変えずに、設置位置（特願２０１１−０３６８１６）、ベルトの素材、幅などの仕様の改良する方法や、あるいはベルトではなく大面積の回転円盤（特開平０７−０２４４５５）を使用するものなどがある。【０００７】たとえば、回収効率を上げるため設置位置を工夫したり、浮上油の回収位置までの誘導や集積を試みる方法が開発されている（特願２０１１−０３６８１６）。しかしこうした試みも、各部品ごとの供給であり、クーラントタンク全体を視野に入れた浮上油回収システムとしての検討は少ない。クーラント液に混ざる切削屑を回収するチップコンベア−、あるいは浮上油を回収するオイルスキマー、そしてそれらを設置する処理タンクなどがそれぞれ別のメーカーから提供され、現場ではそれらを組み合わせ、独自のノウハウとして使用しているのが現状である。そのため、処理性能が最適化されておらず、浮上油回収システム全体が現場の現状に即した最適なものになっていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０７−０２４４５５
【特許文献２】特開２０００−０７２０８４
【特許文献３】特開２０００−０７９３８９
【特許文献４】特願２０１１−０３６８１６
【特許文献５】特開２０１２−１８３５１３
【特許文献６】実用新案登録３１６２３０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】浮上油の回収効率を制限する要因として、オイルスキマー側の仕様上の要因と、浮上油の誘導方法における要因の大きく二つに分けることができる。オイルスキマー側の仕様上の要因としては、浮上油を吸着回収するベルトの材質、幅、設置位置などである。また浮上油の誘導方法における要因として、クーラントタンクの形状、クーラント液の循環方法、クーラントタンクに設置する仕切り板の設置位置、形状などである。【００１０】オイルスキマー側の仕様を改良して浮上油の回収効率を上げる工夫として、大面積の回転円盤を採用した技術がある（特開平０７−０２４４５５）。しかし装置が大型化してしまい、装置を小型化して作業環境を改善しようとする現場の要求に対応できない課題がある。また、ベルトを用いず、かつ装置を大型化させない手法としてポンプを用いる方法も開発されている（特開２０１２−１８３５１３）。しかしこの手法はまさに、回収位置、すなわちポンプによる浮上油吸引位置に浮上油を誘導させることが必須要件となる。また、ポンプが回収した浮上油をタンク外に送液する配管をタンクに設置する工事が必要となる。【００１１】浮上油の誘導方法における要因については、浮上油を循環させつつ、オイルスキマーの浮上油回収位置に浮上油を誘導させる方法が提案されている（特願２０１１−０３６８１６）。しかし、本件は、オイルスキマーが回収しきれなかった浮上油が再度クーラント液に混入し、クーラント液と共に再び加工点に戻る欠点がある。また、クーラント液を循環させる仕切りを利用した浮上油の誘導方法の場合、流路幅によっては、必ずしも浮上油がオイルスキマーのベルト付近を通過するとは限らず、かつベルト幅に狭められた流路は、結果的にクーラント液の通過速度を上げ、オイルスキマーの浮上油回収効率を下げる結果にもつながる。浮上油の誘導方法では、別分野において様々に提案されているが（特開２０００−０７２０８４、特開２０００−０７９３８９）、いずれも海上や湖沼に流出した浮上油を回収する目的で開発されたものであり、いわゆるクーラント液表面に浮遊する浮上油をオイルスキマーで回収する目的で最適化された技術ではなく、適用できない。【００１２】装置の大型化を防ぎ、かつ浮上油を誘導する工夫を組み合わせた技術として、特許文献６（実用新案登録３１６２３０３号）がある。クーラントタンクにクーラント液を所定の速度で循環させる仕切り板を設け、さらに浮上油が集積する位置に油回収器を設置し、油回収器はウェイトによって常にクーラント液水面に浮遊し、浮上油を吸引回収できる。回収された浮上油は、回収器下部のパイプを通り排出される。しかし本手法は、すでにクーラントタンクを設置して運用している作業現場の場合、設置工事が必要な装置である。また、油回収器部はクーラント液の流れの影響を受けて設置位置の制御が難しく、場合によっては浮上油の集積位置から離れてしまい回収効率が下がる。【００１３】作業現場にて主に要請されているシステムとは、回収効率が良く、小型で、かつ導入とメンテナンスが容易な装置である。そうした課題を達成するためには、既存の装置を活用し、仕様の変更を最小限にし、かつ簡便な部品を設置することで回収効率を上げることのできるシステムの構築である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】当社では、従来より提供してきた切削屑回収用のチップコンベアー・マグネットセパレーターの納入先の要望に応じ、クーラント液処理装置の改良に従事してきた。たとえばチップコンベアーの回収精度を上げるため、処理タンクに設置されている循環ポンプの仕様、取付位置を変更したり、タンク内に仕切り板を設けクーラント液の流れを最適化したり、あるいはオイルスキマーの性能向上のため当社独自の仕切り板を別途開発し、提供してきた。そうした体系的な対策の結果、従来のオイルスキマーの装置仕様や寸法をそのままに、浮上油の回収効率の大幅な向上を達成できた。【００１５】しかし各要素技術を個別に改良するだけでは限界があり、現場からも全システムの導入が求められてきた。また、当社内の検討でも、全システムの検討によって廃液ゼロを達成できる可能性があることが分かってきた。そのためクーラント処理システムの開発を検討した。具体的には、これまで個別に検討してきた以下の装置の浄化性能を最大限生かせるクーラント液処理タンクを新たに設計し、複数の工程を備える複合型クーラント処理装置について様々に工夫し、鋭意開発を行った。【００１６】その結果、タンク内で循環するクーラント液の浮上油には、流れに応じて局部的に集積する性質を持つことを見出し、その性質を利用した回収方法が最も低コストに実現可能であることに着目し、浮上油をより効率的に集積させるパーティションの設置を試みた。パーティションの基本構造は、クーラント液の表面に浮上している浮上油を集積させ、一か所に滞留させるためのパーティションであり、下部には浄化されたクーラント液を循環させるための隙間がある。当該パーティションをタンクに設置することで、オイルスキマーが浮上油を回収しきれない場合でもパーティションによって集積位置にとどまり、クーラント液だけがパーティションの下部を通ってタンク内を循環し、その結果、浄化されたクーラント液だけが加工点に戻り再利用できることが分かった。【００１７】また、当該パーティションによって形成される浮上油の集積位置にオイルスキマーを設置することで、オイルスキマーの浮上油回収効率が大幅に向上することも発見した。さらに回収効率を上げるため、様々な形状のパーティションを試作し、浮上油の集積方法を検討した結果、∨字形状が最もシンプルでかつ効果的であり、その∨字には適切な開度が存在することが判明した。そして適切な条件のパーティションで集積された浮上油は、当該集積位置にオイルスキマーを設置することで、驚くべき回収効率を達成できることがわかった。【００１８】さらに上記パーティションを設置した浮上油回収システム基本構造を基に、浮上油回収効率の向上を模索する中で、オイルスキマーのベルトに付着する浮上油は多量であるものの、オイルスキマー内部のプーリーによってベルトの裏側に付着している浮上油が押し出され、下部に落下してしまうことがあった。この課題を克服するため様々な工夫を検討する中で、プーリーに溝や突起を加工すると、ベルトに多量に付着した浮上油が落下することを大幅に低減することができることを見出した。プーリーに加工された溝や突起は、ベルトとプーリーの間に間隙を作り、油が押し出されることを防ぐ。さらに、オイルスキマーのベルトの表側だけでなく裏側にも多量に付着した浮上油を確実に回収するため、ベルトの両側にスクレーパーを設置することで、浮上油をさらに効率よくに回収することができることを発見した。以上のようなパーティション、および改良したプーリーとスクレーパーを組み合わせることで、それらが相乗的かつ連動して効果を発揮し、浮上油を大幅に効率的に回収できることを見出し、その結果、浮上油が加工点に戻らなくなったことが確認され、本発明に至った。
【発明の効果】
【００１９】本発明を採用することにより、より効率的にかつシステム全体の大型化を防ぎながら、浮上油を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】  浮上油回収システム構造図
【図２】  オイルスキマーと溝付プーリー
【発明を実施するための形態】
【００２１】浮上油回収システム６は、オイルスキマー１とクーラントタンク２とポンプ４とパーティション５とそのほか付帯設備からなる。オイルスキマー１を設置したクーラントタンク２には、工作機械で使用されたクーラント液が送り込まれ、浄化されたあと、再び工作機械に戻される。ただし、本図は一例にすぎず、実際のクーラントタンクの形状、構造はこれに限るものではない。発明者らは、まずクーラントタンク２内でクーラント液を循環させる手法を発明し、循環速度や循環のための流路を鋭意検討してきた。本発明では、その流路にオイルスキマー１を設置する際、設置位置にパーティション５を設けることによって、浮上油を滞留させ、浮上油の回収率を向上させるものである。
【００２２】すなわち、Ｖ字パーティション５をクーラントタンク２の流路に設置することによって、水面を移動する浮上油がエマルジョン化することなく、パーティションのＶ字鋭角部分に滞留、集積される。浮上油の集積はＶ字鋭角部を先頭として滞留、集積されるため、この集積位置に、オイルスキマーの回収用ベルトが接液するように設置することで浮上油の回収率を最大限向上させることができる。
【００２３】パーティション５の底部とタンク２の底部の間隙から浄化されたクーラント液だけが循環し、再利用できる。オイルスキマー１が一時的に回収しきれなかった浮上油はパーティション鋭角部に留まり、再度オイルスキマーによって回収され、回収効率を上げ、また浮上油が再び加工点に戻ることを防ぐことができる。
【００２４】パーティション５の結果、オイルスキマー１のベルト８に付着する浮上油は多量であるものの、ベルト８はオイルスキマー１内部のプーリーによって回転され、プーリーはベルト８の裏側に接触しているため、ベルト８の裏側に付着している浮上油はプーリーに押し出され、下部に落下してしまうことがある。この場合、プーリーに溝や突起を加工すると、ベルト８に多量に付着した浮上油が落下することを大幅に低減することができる。プーリーに加工された溝や突起は、ベルト８とプーリー７の間に間隙を作り、油が押し出されることを防ぐ。そして、オイルスキマー１のベルト８の表側だけでなく裏側にも多量に付着した浮上油を確実に回収するため、ベルト８の両側にスクレーパーを設置することで、浮上油をより効率的に回収することができる。以上のようなパーティション５、プーリー７、スクレーパーを組み合わせることで、浮上油を効率的に回収でき、かつ加工点に戻さない安価なパーティションおよびその他部品を設けた浮上油回収システムを提供することができる。
【実施例１】
【００２５】オイルスキマー１を設置したクーラントタンク２を用いて、クーラント液内の浮上油の回収率を評価した。浮上油の回収率が向上し、かつ浮上油の加工点への戻りが無くなるため、製品の不良率が改善する。クーラントタンク２（２０００×４００×４００ｍｍ）の中央にＶ字パーティション５を設置し、Ｖ字の浮上油集積位置にオイルスキマーを設置した。使用したオイルスキマーは二種類であり、Ａ社製（樹脂ベルト、ベルト幅５０ｍｍ、ベルト送り速度５．３ｍ／ｍｉｎ）とＢ社製（金属ベルト、ベルト幅３０ｍｍ、ベルト送り速度２．８ｍ／ｍｉｎ）である。クーラントタンク２に水道水１６０Ｌを入れ、その水面３に機械油（ノリタケカット）１ｋｇを静かに流した。クーラントタンク内の水道水と油は、ポンプ４（テラル社製ＶＫＮ１１５Ａ）を用いて循環させた。二種類のオイルスキマーを別々に稼働させ、パーティションの有無における浮上油の回収量を評価した。【００２６】その結果、Ａ社の場合、パーティション５を設けない場合は浮上油回収量が１０分あたり０．３５ｋｇであったが、パーティション５（開度９０°）を設けた場合は１．６ｋｇであった。パーティション５を設けない場合は、回収量が小さいだけでなく、エマルジョン化現象も見られた。また、Ａ社とＢ社の比較では、ベルト幅が広くベルト送り速度が速いほど、回収率がよいことがわかった。【００２７】また、パーティション５と同時に、オイルスキマー１のベルト８の表側だけでなく裏側に付着した浮上油も回収するためのスクレーパーを設置し、さらにオイルスキマー１のベルト８を回転させるプーリーに溝（プーリーの円周上に幅１．２７ｍｍ、深さ１．４ｍｍの溝１２か所）を加工した。その結果、溝付プーリー７によって、ベルト８の裏側に付着した浮上油が落下しにくくなり、スクレーパーによってさらに効率的に回収できるようになり、１．６ｋｇの浮上油回収に１０分かかるところを、７分で回収できるようになった。
【産業上の利用可能性】
【００２８】日本は前述の通り、より高度な精密加工機械を重点的に開発、輸出することが技術立国として重要な方向性であるが、そうした工作機械に欠かせない廃液処理装置として合わせてＰＲしてくことで工作機械の性能も正しく発揮され、ユーザーからの高い信頼を得られる。世界から、安定的に働く精密加工機械の提供元として認知を得るためにも、本事業の廃液ゼロ複合型浮上油回収システムは波及的に大きな市場を獲得できる。
【符号の説明】
【００２９】１，オイルスキマー
２，クーラントタンク
３，水面
４，ポンプ
５，パーティション
６，浮上油回収システム
７，プーリー
８，ベルト
【図１】
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【図２】
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