(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口を備えた導入通路、及び出口を備えたプール室を上部に備えたケーシング本体（サイクロン本体）と、このケーシング本体の上部室に設けた第１羽根、及び整流板と、前記ケーシング本体の上部室と下部室に跨る遠心領域と、前記ケーシング本体の上部室に垂下した清澄液を導く中空通路を備えた回転軸と、この回転軸に開設し、かつ前記中空通路に繋がる開口と、該回転軸を駆動する駆動部と、で構成し、
前記第１羽根、及び前記整流板を支持する回転板を、前記回転軸に設け、この回転板の平面視して反時計回り方向への高速回転を介して、前記回転板の上面に設けた前記第１羽根の中心近傍に発生する負圧領域と、さらにこの第１羽根の外周方向へ向かって（前記第１羽根が設けられた前記回転板の上面において、前記ケーシング本体の内周壁に向かって）発生する前記遠心領域とをそれぞれ備えていることを特徴とする遠心分離方式を取り入れたサイクロン装置。
【請求項２】
前記回転板の上面端に、上向きに取り付けた前記第１羽根の角度は、前記回転板の放射方向に対して３０°〜４５°の偏倚角度として取付けることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離方式を取り入れたサイクロン装置。
【請求項３】
前記上部室（分離室内部）の部屋は、前記回転板を境とし、前記第１羽根による遠心部と前記整流板による分離部に区分し、上側の前記遠心部では、異物を、中心近傍に集め、及び前記分離部では、中心近傍へ集まった異物を遠心力の働きで、前記内周壁に向かって放射方向へ飛ばすことを特徴とする請求項１に記載の遠心分離方式を取り入れたサイクロン装置。
【請求項４】
前記回転板の下側では上方から降りてきた第１処理液が旋回しながら前記内周壁を、こするように下方へ導かれ、さらに下方まで行った前記第１処理液は、再度上昇するとともに、この時発生した渦流を、大きな曲面形態のついた前記整流板で整流し、再度下方へ流すことを特徴とする請求項１に記載の遠心分離方式を取り入れたサイクロン装置。
【請求項５】
前記分離室内の分離効率を上げるため、この分離室内の前記上部室の前記内周壁を下開きのテーパー状に拡開することで、前記第１羽根で前記内周壁に飛ばした前記第１処理液、及び／又は、前記異物（スラッジ）のスムーズな下降を図ることを特徴とする請求項３又は４に記載の遠心分離方式を取り入れたサイクロン装置。
【請求項６】
前記第１羽根の前記回転軸の前記中空通路に穴をあけ、この中を分離された前記清澄液（クリーン液）が通り、この回転軸に開設した前記開口より、前記プール室に一旦放出され、このプール室の側壁に開設された、前記出口を備えた出口通路を通って外部に流す構造とすることを特徴とする請求項３に記載の遠心分離方式を取り入れたサイクロン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来の（遠心分離機方式）サイクロン装置を改良し、いままで分別が難しかった切粉の微細粒子（１〜５μｍ）が分別できる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のサイクロン装置は、サイクロン装置に外部から汚液を注入し、ポンプで装置の周面方向（内壁面）に圧力をかけて回転させ、その時発生する遠心力で周壁に集まる異物は回転しながら下方へ落下する構造であり、圧力を強くしても分別できる粒子は粗く、例えば、１０〜２０μｍ程度であった。
【０００３】
また、文献（１）では、円筒ケーシングの周壁に導入された切削加工の研削液（旋回流）に、旋回エネルギーを与えるケーシングの軸方向に向かって、長い羽根を付設した構造である（特開２００９−０１８２７８号公報）。しかし、この発明は、ケーシングの軸方向の略全体に羽根を有することで、分離領液が狭くなり、効率化の点で改良が考えられる。
【０００４】
さらに、文献（２）では、インペラとガイド要素の協働で、スラリーを過圧に曝して、旋回流を強める構造とし、分離チャンバーの入口側にステータ手段を付設する（特表２０００−５０８９６８号公報）。しかし、この発明は、取付板より延設した先端部を備えたインペラと、整流を意図するクロス形態のインペラの組み合わせであり、水性スラリーに過度の旋回流を付与することから、フロックの生成と、泡の発生が顕著となり易く、溶液の再利用に問題が発生する可能性が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０１８２７８号公報
【特許文献２】特表２０００−５０８９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のサイクロン方式は比較的簡単な構造で安価であり一般的に広く採用されている。また文献（１）・（２）を含めて、さらに細かな粒子（１〜５μｍ）まで分別できる装置が望まれている。
【０００７】
上記に鑑み、本発明は、第１羽根（遠心羽根）・整流板（整流羽根）を設け、第１羽根は、軸心の放射方向に対し、偏倚し、かつ第１羽根を外部からの動力で高速回転させ、横に広がる遠心力を利用して切削加工液を、ケーシング本体周壁に強く押付け、かつ整流板で、整流しながら、順次、高速で回転落下させることで、従来取れなかった微粒子を固液分離することを意図する。また、溶液の再利用を阻害する泡発生がなく、問題がない遠心分離装置（サイクロン装置）を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、入口を備えた導入通路、及び出口を備えたプール室を上部に備えたケーシング本体（サイクロン本体）と、このケーシング本体の上部室に設けた第１羽根、及び整流板と、ケーシング本体の上部室と下部室に跨る遠心領域と、ケーシング本体の上部室に垂下した清澄液を導く中空通路を備えた回転軸と、この回転軸に開設し、かつ中空通路に繋がる開口と、該回転軸を駆動する駆動部と、で構成し、
第１羽根、及び整流板を支持する回転板を、回転軸に設け、この回転板の平面視して反時計回り方向への高速回転を介して、回転板の上面に設けた第１羽根の中心近傍に発生する負圧領域と、さらにこの第１羽根の外周方向へ向かって（第１羽根が設けられた回転板の上面において、ケーシング本体の内周壁に向かって）発生する遠心領域とをそれぞれ備えていることを特徴とする遠心分離方式を取り入れたサイクロン装置である。
【００１１】
請求項２の発明は、図２、図３のように、回転板の上面端に、上向きに取り付けた第１羽根の角度は、回転板の放射方向に対して３０°〜４５°の偏倚角度として取付けることを特徴とする遠心分離方式を取り入れたサイクロン装置である。
【００１２】
請求項３の発明は、上部室（分離室内部）の部屋は、回転板を境とし、第１羽根による遠心部と整流板による分離部に区分し、上側の遠心部では、異物を、中心近傍に集め、及び分離部では、中心近傍へ集まった異物を遠心力の働きで、内周壁に向かって放射方向へ飛ばすことを特徴とする遠心分離方式を取り入れたサイクロン装置である。
【００１３】
請求項４の発明は、図２、図３のように回転板の下側では上方から降りてきた第１処理液が旋回しながら内周壁を、こするように下方へ導かれ、さらに下方まで行った第１処理液は、再度上昇するとともに、この時発生した渦流を、大きな曲面形態のついた整流板で整流し、再度下方へ流すことを特徴とする遠心分離方式を取り入れたサイクロン装置である。
【００１４】
請求項５の発明は、分離室内の分離効率を上げるため、分離室内の上部室の内周壁を下開きのテーパー状に拡開することで、第１羽根で内周壁に飛ばした第１処理液、及び／又は、異物（スラッジ）のスムーズな下降を図ることを特徴とする遠心分離方式を取り入れたサイクロン装置である。
【００１５】
請求項６の発明は、第１羽根の回転軸の中空通路に穴をあけ、この中を分離された清澄液（クリーン液）が通り、回転軸に開設した開口より、プール室に一旦放出され、プール室の側壁に開設された、出口を備えた出口通路を通って外部に流す構造とすることを特徴とする遠心分離方式を取り入れたサイクロン装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のサイクロン装置の全体の断面図である。
【図２】本発明の回転羽根の上面図である。
【図３】本発明の回転羽根の側面図である。
【図４】本発明のアンギュラベアリングの組み合わせ図である。
【図５】本発明の実施例を示す。
【図６】本発明の回転軸の回転数を制御し、分級を自動制御する方法である。
【図７】本発明の別の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の遠心分離機方式サイクロン装置について図を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１９】
図１に示した如く、本発明のサイクロン装置は、上面が閉塞されたケーシング本体１の上面外側にはプーリー２を備えてあり、プーリー２は、自身に装着されたベルト３を介してモータ４に連結されている。プーリー２には、回転軸５が垂下されていて、この回転軸５は、ケーシング本体１の上部より上部室１００に至り、ケーシング本体１は、上側より下側に向かって、入口６ａと、傾斜通路６ｂとを備えた導入通路６と、この導入通路６に対峙する出口７ａを備えた出口通路７と、回転板８とを備えている。そして、回転軸５には中空通路５０が開設されており、この中空通路５０の上端は、出口通路７に至り、かつ中空通路５０に設けた開口５１は、出口通路７に繋がる。
【００２０】
従って、回転軸５の中空通路５０を上昇した第２処理液（清澄処理液）は、中空通路５０に繋がる、回転軸５の上部にある開口５１を経由し、当該回転軸５の外壁５２とケーシング本体１の内周壁１０２（図示しないが、周壁も可能）で形成されたプール室１０３に、一旦入り、その後、出口通路７の出口７ａより配管４０を経由して貯留タンク４１に導かれる。
【００２１】
尚、回転軸５は、上下対のベアリング９、９を介在してケーシング本体１の上部に垂下されている。また、上部室１００は導入通路６と前記プール室１０３で区画されている。
【００２２】
図中１０は回転軸５の下側に外嵌されたカラーで、このカラー１０には回転板８が支持されており、図１に図示するように回転板８は、回転軸５に固止されている。従って、回転板８は回転軸５の回転と同期する。
【００２３】
この回転板８の上面８ａには、図２と図３に示す第１羽根１２が複数枚設けられる。この第１羽根１２は、平面視して、湾曲形状で、かつ上面８ａを基点として、上方に向かってテーパー形状とし、攪拌効率を図る。また、ケーシング本体１の上部に向かって、渦巻流を発生させつつ、ケーシング本体１の内周面と回転板８との隙間より、（イ）から（ロ）に向かって下方に導く。そして、円周方向の先端部１２ａが、平面視して放射線方向に略３０°〜４５°偏倚した位置関係であって、回転方向に向かって、先端部１２ａが遅れて回る構想を採用し、処理液に遠心力を与え易い特性を備える。また、第１羽根１２は回転板８の円周方向に偏って設けられている（回転板８の中心部位に、第１羽根１２を取付けない）。上面８ａを面８ａ１とする。従って、導入通路６より供給される処理液は、傾斜通路６ｂを利用して回転板８の負圧領域８００に落ちる。この負圧領域８００に、処理液を流し落とすことで、処理液に、より遠心力を与え易い特性を備える。尚、８ｂは回転板８の中心に設けた、回転軸８用の穴である。
【００２４】
尚、図中１３は整流板で、回転板８の下面８ｃに垂下されており、整流板１３は、上部室１００の裾野まで達する。整流板１３は、下向きに萎む形態で、所謂、半截漏斗形状羽根体であり、傾斜面１３００が曲面形態１３０１を示しており、回転板８に一対か、又は複数枚設けられている。この整流板１３には、第１処理液が当たりながら整流されていき、かつケーシング本体１の下部室１０１に至り、その上方（イ）からの流れと合流して下方（ロ）へと導かれ、この流れが繰り返され、かつ上方（イ）と下方（ロ）に回転しながら、順次、奇麗になって清澄液となり、前述の如く、出口通路７の出口７ａより配管４０を経由して貯留タンク４１に導かれる。前述の処理液の動きの中で、傾斜面１３００、及び／又は、曲面形態１３０１は、第１処理液に当たり、かつケーシング本体１の内周壁１０２に向かって飛ばされる。この流れに、上部室１００からの流れも合流されて、下部室１０１に流下する。何れにしても、ケーシング本体１内の処理液の流れと流下の繰り返しである。
【００２５】
上部室１００と下部室１０１は、上部室１００の裾野の最大内周壁と、下部室１０１の天井開口部（繋がり部）の最大内周壁が繋がり、その姿は、図１を横にした際に、例えば、鯉のぼりの様相を呈しており、それぞれの最大内周壁で遠心分離効果が期待できる。そして、下部室１０１の最大内周壁から収れん部位（裾野）に至る緩やかな絞り形態を利用し、比重分離の効果を図ることと、矢印の如く、清澄液の上昇を図ること等が特徴である。そして、図１の如く、容積は、上部室１００＜下部室１０１で、望ましき容積比は、１：２とする。理由は、比重差の沈降分離を確保するための手段である。
【実施例２】
【００２６】
続いて、処理液の動きを説明すると、例えば、切削加工液（処理液）は、外部タンクからポンプ４２でケーシング本体１内に圧入される。この一例では、導入通路６→傾斜通路６ｂより、下向きで、かつ軸心方向に向かって、開口６ｃからケーシング本体１の負圧領域８００で、かつ第１羽根１２の中心近傍に送られる。この第１羽根１２と、回転軸５はモータ４からの駆動で高速回転しており、負圧領域８００に落下後、さらに処理液は遠心力でケーシング本体１の内周壁１０２に向かって飛ばされ上部室１００内の、ゆるく外側に開いた内周壁１０２に当たり、上からの圧力で第２処理液は旋回しながら下方（ロ）へ落下し、異物の清澄液はケーシング本体１の中心近傍へ集まる。即ち、サイクロン装置のケーシング本体１内で働く各処理液の遠心力は内周壁１０２に行くほど強く、遠心領域８０１となる。また前述の如く、負圧領域８００は、ほとんど遠心力は働かない構造である。そのため、異物等を含んだ重い第１・第２処理液はケーシング本体１の内周壁１０２へ、異物のない清澄液は、ケーシング本体１の中心近傍（負圧領域８００）へ集まる。
【実施例３】
【００２７】
中心部の清澄液は、下部室１０１を上昇していき、回転軸５の中空通路５０を上部に向かって流れ、回転軸５の開口５１より、回転軸５の外壁５２とケーシング本体１の内周壁１０２で形成されたプール室１０３に、一旦入り、その後、出口通路７の出口７ａより配管４０を経由して貯留タンク４１に導かれる。
【実施例４】
【００２８】
尚、第１羽根１２の遠心力で上部室１００の内周壁１０２に当たった第１処理液は渦流となって下降し（上部室１００の下方（ロ）に向かって流れ）、そして上昇する（上部室１００の上方（イ）に向かって流れる）流れと、その後は、前述の如く、整流板１３に当たり、その後、第１処理液は、整流されるとともに、下部室１０１の上方（イ´）からの流れと合流し、下部室１０１の下方（ロ´）へと導かれる。この流れを繰り返して第１処理液は清澄液となり、下部室１０１の上方（イ¨）の中央部に収れんされた清澄液は、前述の如く、回転軸５の中空通路５０等と、開口５１を経由して外部へ送られる。
【実施例５】
【００２９】
下方（ロ）へ沈下した異物４３を含んだ廃液は下部円錐体（図示しない）に当たりながら分離して異物４３のみとなり一旦異物貯留室４４へ蓄積されるが、適時この下側にあるモータバルブ４５を開いて廃棄物として処理される。
【実施例６】
【００３０】
図６はモータ４の回転数をインバーター制御で分級できる構想（サイクロン方法）である。（ＳＴ−１）はスタートであり、ケーシング本体１に処理液が導入される。（ＳＴ−２）は回転数を分級する。例えば、５０μｍで分級したい場合の回転数を始めとして、２０μｍで分級したい場合の回転数を予め割り出す（各例があり限定されない）。（ＳＴ−３）は制御機構（図示しない）に学習入力し、この制御機構への学習入力に基づく指令を基にし、必要とする分級精度を確保する。（ＳＴ−４）はモータ４に司令を出す操作である。この操作で、一連の流れが終了する（ＳＴ−５）である。その後は、繰り返しである。即ち、請求項６は、モータ４の回転数をインバーター制御で分級し、例えば、５０μｍで分級したい場合の回転数とか、２０μｍで分級したい場合の回転数を予め割り出し、この割り出した各回転数を、制御機構に入力し、この制御機構で、必要とする分級精度を確保することで、回転数を自動制御するサイクロン方法を提供し、処理液を処理することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、従来分離できなかった微細な１〜５μｍ程度の小さな微粒子も回転羽根を利用して液全体に大きな遠心力を外部からの動力で発生するので今までフィルターなどでしか処理できなかった微細粒子も本装置で分離できるようになり、ランニングコストがほとんどかからず大変経済的に利用可能となる。特に工作機械で使用される切粉を含むクーラント液とか、研削盤で発生した砥粒、研削切粉（粒子）、ガラス研磨粒子を含む処理液の分離等多くの産業機械に使用できる。
【００３２】
本発明の効果は、凡そ、１〜５μｍ程度の微細切粉の分離はいままで非常に難しく、凝集、遠心分離機、フィルターなどで処理していたが運転コストが高く、本機の導入によりこれらは不要になり安価に解決できる。また、微小な異物を含んだ液は腐敗が早く、こまめに液を交換する必要があるが、本発明のサイクロン装置の導入により液寿命の延長が見込まれコストの削減に寄与できる。
【符号の説明】
【００３３】
１  ケーシング本体
１００  上部室
１０１  下部室
１０２  内周壁
１０３  プール室
１０４  壁
２  プーリー
３  ベルト
４  モータ
５  回転軸
５０  中空通路
５１  開口
５２  外壁
６  導入通路
６ａ  入口
６ｂ  傾斜通路
６ｃ  開口
７  出口通路
７ａ  出口
８  回転板
８ａ  上面
８ａ１  面
８ｂ  穴
８ｃ  下面
８００  負圧領域
８０１  遠心領域
９  ベアリング
１０  カラー
１２  第１羽根
１２ａ  先端部
１３  整流板
１３００  傾斜面
１３０１  曲面形態
２１ｃ  下面
４０  配管
４１  貯留タンク
４２  ポンプ
４３  異物
４４  異物貯留室
４５  モータバルブ
【要約】      （修正有）【課題】切粉の微細粒子（１〜５ミクロン）が分別できる、サイクロン装置の提供。【解決手段】微細切粉等異物を分離するため外部からの処理液（汚液）を導入口６ａから取り入れ、回転羽根１２の上部では負圧が発生している回転軸５周辺の第１羽根上に落下させ、ここから強い遠心力で処理液を周面方向壁面に押しあてながら回転降下させ、回転羽根下部では異物を効率的に下方へ沈下させ、液は上方から下方へ、下方から上方へと発生する渦流を回転軸に取り付けた整流板（整流羽根）１３で効率よく整理し、中心部の清澄液を外部に排出するため、回転軸に中空通路５０を設け、さらに水平方向の穴を設けて外部へ送る方法を確立でき、微細切粉を分離できる。【選択図】図１【図１】
0006718006.tif 000002
【図２】
0006718006.tif 000003
【図３】
0006718006.tif 000004
【図４】
0006718006.tif 000005
【図５】
0006718006.tif 000006
【図６】
0006718006.tif 000007
【図７】
0006718006.tif 000008