(57)【要約】【課題】  エネルギコストを低減し、廃油剤に含まれる、揮発性有機化合物で大気を汚染させない新しい水溶性切削油剤の循環システムの提供。【解決手段】  少なくとも一台の切削、研削若しくは研磨を行う装置に循環使用している水溶性切削油剤の一部若しくは全部を抜き出し、凍結濃縮することにより、純度の高い水からなる低温の回収水と、濃縮された水溶性切削油剤成分に分離し、前記低温の回収水は循環使用している水溶性切削油剤に希釈・冷却用として戻し加えることにより、システムの省水化をはかると共に、前記濃縮され減容化された水溶性切削油剤は廃棄する。【選択図】  図１
2005138249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一台の切削、研削若しくは研磨を行う装置（以下切削等装置）に循環使用している水溶性切削油剤の一部若しくは全部を抜き出し、凍結濃縮することにより、純度の高い水からなる低温の回収水と、濃縮された水溶性切削油剤成分に分離し、前記低温の回収水は循環使用している水溶性切削油剤に希釈・冷却用として戻し加えることにより、システムの省水化をはかると共に、前記濃縮され減容化された水溶性切削油剤は廃棄することを特徴とする水溶性切削油剤の循環システム。
【請求項２】
少なくとも一台の切削等装置、水溶性切削油剤供給槽、該供給槽より前記切削等装置に水溶性切削油剤を循環供給するポンプ、前記切削等装置と水溶性切削油剤供給槽とポンプとを配管により連結して形成された循環経路、前記水溶性切削油剤供給槽より水溶性切削油剤を抜き出し凍結濃縮する凍結濃縮装置、前記水溶性切削油剤供給槽と凍結濃縮装置間とを結合する水溶性切削油剤抜き出し経路、前記凍結濃縮装置と凍結濃縮装置間とを結合する回収水戻入経路とを有してなり、前記循環経路を流れて循環使用している水溶性切削油剤の一部若しくは全部を、水溶性切削油剤供給槽から抜き出し経路により抜き出し、凍結濃縮装置に導き、回収水を戻入経路により供給槽に戻し、濃縮された水溶性切削油剤成分を廃棄経路へ導くことを特徴とする水溶性切削油剤の循環システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶性切削油剤の循環システムに関する。更に詳しくは、循環使用している水溶性切削油剤を取り出し、水分を分離して濃縮・減容化した水溶性切削油剤成分を廃棄し、水分を戻入して使用する、省エネルギ、省水化された水溶性切削油剤の循環システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械加工工場では多数台の切削、研削若しくは研磨を行う装置（以下切削等装置）を運転して金属などの加工を行っているが、該工程ではワークを冷却、潤滑するために大量の切削油剤を使用している。そこで使われる切削油は、ＪＩＳ規格にも定められているように、不水溶性切削油と水溶性切削油に大別することができる。不水溶性切削油は鉱油および脂肪油を主成分として、これに極圧添加剤などを加えた組成物である。水溶性切削油は、’（１）乳化タイプ、（２）水溶液タイプ、（３）その中間タイプとがあり、（１）は鉱油若しくは油脂を界面活性剤で水中に乳化した水性エマルジョン、（２）は水溶性化合物の水溶液を主成分とし、これに腐蝕防止、防錆、腐敗防止などの機能を有する成分を添加した組成物となっている。（３）は（１）と（２）の混成型である。
【０００３】
不水溶性切削油は優れた潤滑性や防錆性を有し、高度な仕上げ面を必要とする加工に使用されるが、冷却性に欠けるため加工工程の生産性が低い点、コスト的に不利な点が難点である。一方、水溶性切削油は、組成物の比熱が大きいので、冷却性にすぐれ、加工速度の面では利点があるが、対象金属によっては防錆・腐食性で問題があり、組成物の成分の劣化・腐敗、水溶液濃度やｐHが変化しやすいなどの欠点があるため、循環使用する水溶性切削油の管理をよくする必要がある。しかし、これらの欠点を克服して、水溶性切削油の利点を生かす技術の開示が数多くなされている。（例えば、特許文献１、２、３及び４参照。）そして、これら水溶性切削油の性能の向上と相俟って使用量が増加している。
【０００４】
循環使用している水溶性切削油剤の管理において、もっとも基本的な事項を挙げると、循環使用中水分が蒸発するので、液濃度の調整；切削時、摩擦熱、剪断熱が発生して温度が上昇するので、一定温度維持のための冷却；劣化した水溶性切削油剤の抜き出し廃棄、新品との入れ替えが必要である。
【０００５】
従来、加工工場では、たとえば図２に示すようなフローのシステムで、適正濃度と温度を維持し、一定の基準値を超えて劣化した溶液は抜き出し廃棄し新品と交換する。即ち、複数の切削等装置３と水溶性切削油剤供給槽２とクーラー１０とポンプ４を含む循環経路５をつくり、蒸発した分の水を加え、クーラーで適温に冷却して循環する。図示してはいないが、別の分析手段で循環している水溶性切削油剤の劣化の度合いを検出し、一定の基準値を超えていれば、一部または全部を抜き出し、新品と交換する。抜き出した廃油剤は廃棄するが、そのまま廃棄すれば容量が大きく（通常固形分１０％以下の水溶液）廃棄コストが嵩む。そこで、別途蒸発装置で濃縮減容して廃棄する。前記クーラーで使用する冷熱エネルギと、特にこの蒸発に使う熱エネルギ（大きな水の蒸発潜熱）とでエネルギコストが大きい。また蒸発工程では、廃油剤に含まれる、揮発性有機化合物が大気中に逸散し、環境負荷を高める。本発明では、この濃縮方法として、従来の蒸発式ではなく、凍結濃縮法を用いることに着眼した。凍結濃縮法は種種の工業に利用されており、たとえば、特許文献５では、有機溶剤を含む排ガスの分離工程に利用した例が開示されているが、本発明に関する水溶性切削油剤の循環システムへの利用は未だその例を見ていない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−４１２８５公報
【特許文献２】特開平１１−２０９７７４号公報
【特許文献３】特開平１０−１６８４７号公報
【特許文献４】特開平９−３１６４８２号公報
【特許文献５】特開２００１−２５９３５６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明は上記従来の技術の問題点に鑑み、新しい水溶性切削油剤の循環システムの提供を目標とする。更に詳しくは、該循環システムのエネルギコストを低減し、廃油剤に含まれる、揮発性有機化合物で大気を汚染させない新しい水溶性切削油剤の循環システムの提供を目標とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の水溶性切削油剤の循環システムは、少なくとも一台の切削、研削若しくは研磨を行う装置（以下切削等装置）に循環使用している水溶性切削油剤の一部若しくは全部を抜き出し、凍結濃縮することにより、純度の高い水からなる低温の回収水と、濃縮された水溶性切削油剤成分に分離し、前記低温の回収水は循環使用している水溶性切削油剤に希釈・冷却用として戻し加えることにより、システムの省水化をはかると共に、前記濃縮され減容化された水溶性切削油剤は廃棄することを特徴とする。
【０００９】
循環使用している水溶性切削油剤の一部若しくは全部を抜き出すとは、間歇部分的に抜き出し新品と交換する方法でも、一旦循環を停止して、全てを採りかえる方法いずれでもよい。その抜き出しのタイミングは、別途該水溶性切削油剤の劣化度合いの分析により決定することができる。
【００１０】
凍結濃縮による分離では、前記抜き出した水溶性切削油剤を、氷点以下に維持した伝熱手段に接触させと、水溶性切削油剤の一部が凍結し、凍結凝固した氷晶部分は、純度の高い水の結晶となる。未凝固の液体部分は、水溶性切削油剤が濃縮された液体として分離する。そして、前記氷晶部分を融解して低温の希釈・冷却用水として取り出し利用し、前記水溶性切削油剤が濃縮された液体は廃棄物として、排出する。ここで氷晶部分が融解する熱は、切削等の工程で発生した循環切削油剤の冷却に利用することができる。
【００１１】
更に本発明の別の側面としての、水溶性切削油剤の循環システムは、少なくとも一台の切削等装置、水溶性切削油剤供給槽、該供給槽より前記切削等装置に水溶性切削油剤を循環供給するポンプ、切削等装置と水溶性切削油剤供給槽とポンプとを配管により連結して形成された循環経路、水溶性切削油剤供給槽より水溶性切削油剤を抜き出し、凍結濃縮する凍結濃縮装置、水溶性切削油剤供給槽と凍結濃縮装置間とを結合する水溶性切削油剤抜き出し経路、凍結濃縮装置と凍結濃縮装置間とを結合する回収水戻入経路とを有してなり、前記循環経路を流れて循環使用している水溶性切削油剤の一部若しくは全部を、水溶性切削油剤供給槽から抜き出し経路により抜き出し、凍結濃縮装置に導き、回収水を戻入経路により供給槽に戻し、濃縮された水溶性切削油剤成分を廃棄経路へ導くことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明の効果は、以下のようにまとめることができる。
（１）濃縮用のエネルギ、即ち単位の量の水を除去するためのエネルギが、従来の気化熱（５３９．８ｃａｌ／ｇｒ）から、凝固熱（７９．７ｃａｌ／ｇｒ）に変わるので、大幅な省エネルギとなる。
（２）しかも、一旦消費した凝固熱は、回収冷水のかたちで、直接投入することにより、再び循環経路冷却用の冷熱として利用できる。従って、切削油剤の冷却に使用されているクーラー装置の冷却能力バックアップできるメリットも加わる。
（３）同時に濃度調整用の水としての役割も回収水に担わせるので、新水の消費量が削減される。
（４）濃縮する水溶性切削油剤成分中の有機性揮発分が大気を汚染する懸念がない。
【００１３】
ここまで切削油剤について述べてきたが、機械工場で使用されている、水溶性の洗浄液についても、凍結濃縮による同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１５】
＜装置構成＞
図１は本発明の実施例１のプロセス・フローシートである。図において、１は凍結濃縮装置、２は水溶性切削油剤供給槽、３は工場の複数若しくは単独の切削等装置、４は循環経路５に水溶性切削油剤を循環させるポンプ、水溶性切削油剤供給槽２から、凍結濃縮装置１には水溶性切削油剤抜き出し経路６が接続され、凍結濃縮装置１から水溶性切削油剤供給槽２には回収水戻入経路７が設けられている。更に、凍結濃縮装置１の濃縮液貯留部からは廃油剤を抜き出す廃棄経路８が設けられている。
【００１６】
＜運転操作＞
本実施例システムにおける運転操作を図１を参照して説明する。水溶性切削油剤供給槽２中の水溶性切削油剤をポンプ４を運転して循環経路５を循環させて、切削等装置を潤滑、冷却する。循環する水溶性切削油剤は、温度上昇を監視するとともに、適時にサンプリングしその劣化度合いを検出する。所定の劣化度合いになったら、水溶性切削油剤抜き出し経路６から、所定の抜き出し速度で油剤を抜き出し凍結濃縮装置１に導く。抜き出された油剤は凍結濃縮装置１で濃縮液と（冷）回収水に分離され、濃縮液は廃棄経路８より廃棄し、回収水は冷却及び濃度調整用として回収水戻入経路７より水溶性切削油剤供給槽２中へ戻される。なお、図示にはないが、水溶性切削油剤の抜き出した分は、その量の新品を供給する。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明のシステムにより、機械加工工場の省エネルギ（濃縮用、冷却用）と省資源（加水用）が実現できるとともに、加工コストの低減につながる。更に、揮発性有機化合物の大気放出も防止され、環境負荷の低減にも寄与する。よって、産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１のプロセス・フローシートである。
【図２】従来の水溶性切削油剤を循環使用する加工工場における、プロセス・フローシートである。
【符号の説明】
【００１９】
１    凍結濃縮装置
２    水溶性切削油剤供給槽  
３    切削等装置
４    ポンプ
５    循環経路
６    水溶性切削油剤抜き出し経路
７    回収水戻入経路
８    廃棄経路
１０    クーラー
【図１】
2005138249.tif 000003
【図２】
2005138249.tif 000004