(57)【要約】【課題】専用の駆動源を必要とせず、簡便な構成であり、かつ、効率良く液体に混入した固体不純物を分離することが可能な分離装置を提供する。【解決手段】液体に混入した固体不純物を分離する分離装置１に、該液体を圧送する圧送経路の中途部に直列的に連通接続されるループ配管２と、該ループ配管の外半部に一端が連通接続される導入配管３と、該導入配管の他端が連通接続される分離容器４と、該分離容器に一端が連通接続され、該圧送経路において該導入配管が該ループ配管の外半部に連通接続される位置よりも下流側となる位置に他端が連通接続される戻り配管５と、を具備した。【選択図】図１
2007000714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に混入した固体不純物を分離する分離装置であって、
該液体を圧送する圧送経路の中途部に直列的に連通接続されるループ状通路と、
該ループ状通路の外半部に一端が連通接続される導入通路と、
該導入通路の他端が連通接続される分離室と、
該分離室に一端が連通接続され、前記圧送経路において前記導入通路が前記ループ状通路の外半部に連通接続される位置よりも下流側となる位置に他端が連通接続される戻り通路と、
を具備する分離装置。
【請求項２】
前記ループ状通路の断面形状を該ループ状通路の内半部から外半部に延びた略楕円形状とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項３】
前記分離室の形状を底広とする請求項１または請求項２に記載の分離装置。
【請求項４】
前記導入通路が前記ループ状通路の外半部に連通接続される位置に、該ループ状通路の外半部を流れる液体を前記導入通路に導くための分離部材を設けた請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の分離装置。
【請求項５】
前記分離部材を前記ループ状通路に着脱可能に固定するとともに、前記導入通路が該ループ状通路の外半部に連通接続される位置に前記分離部材を外部に取り出すための開閉可能な開口部を設けた請求項４に記載の分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に混入した固体不純物を分離する分離装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、研削盤の研削砥石と被研削物（ワーク）との接触部にはクーラントと呼ばれる液体が供給される。クーラントは水または油をベースとして種々の添加物を添加した液体であって、研削砥石と被研削物との接触部の冷却、潤滑、切り粉および脱落砥粒の除去等を目的とするものである。
このような研削盤の多くは上記クーラントを内部で循環して繰り返し使用しているため、クーラントには被研削物から発生する切り粉や研削砥石から脱落した脱落砥粒が混入し、クーラント中の切り粉および脱落砥粒の混入量が増加する。その結果、切り粉が研削砥石に目詰まりして研削速度が低下したり、脱落砥粒が研削中の被研削物と研削砥石の隙間に入り込んで被研削物の表面にスクラッチと呼ばれるキズを発生させたりするといった問題が発生する。
このような問題を解消するために、従来はクーラントの循環経路の中途部に分離装置を設け、クーラントから切り粉や脱落砥粒を分離・回収することにより、クーラント中の切り粉および脱落砥粒の混入量の増加を抑制し、クーラントの交換頻度を抑制している。
【０００３】
上記従来の分離装置としては、（１）フィルター式の分離装置、（２）マグネット式の分離装置、（３）サイクロン式の分離装置、等が挙げられる。例えば、特許文献１および特許文献２に記載の如くである。
【特許文献１】実用新案登録第２５９１３８４号公報
【特許文献２】特開平７−３２８８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、（１）フィルター式の分離装置の場合、フィルターのメッシュを細かくするとすぐに目詰まりを起こすため、頻繁にフィルターを交換しなければならず、作業性が良くない。逆に、フィルターのメッシュを粗くすると微細な切り粉や脱落砥粒がフィルターを通過してしまい、効率良く切り粉や脱落砥粒を分離することができない。また、フィルター式の分離装置は、最終的には切り粉や脱落砥粒が目詰まりを起こしたフィルターが産業廃棄物として発生するため、廃棄物の発生を極力抑制するという環境問題対策の観点から好ましくない。
また、（２）マグネット式の分離装置の場合、被研削物が鉄鋼材料等の磁性体である場合には除去可能であるが、脱落砥粒は通常はセラミックス等の非磁性体であるため、これを除去することが不可能である。
さらに（３）サイクロン式の分離装置の場合、クーラントを圧送する際の圧力損失が大きくなるためにクーラントの圧送経路の中途部に直列的に設けることが不可能であり、クーラントを貯溜するタンク等に並列的に設けるとともにクーラントを回転させて該クーラントに遠心力を付与するための専用の駆動源（モータ等）を必要とする。従って、設備が大型化するとともに導入コストが高い。
【０００５】
本発明は以上の如き状況に鑑み、専用の駆動源を必要とせず、簡便な構成であり、かつ、効率良く液体に混入した固体不純物を分離することが可能な分離装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、
液体に混入した固体不純物を分離する分離装置であって、
該液体を圧送する圧送経路の中途部に直列的に連通接続されるループ状通路と、
該ループ状通路の外半部に一端が連通接続される導入通路と、
該導入通路の他端が連通接続される分離室と、
該分離室に一端が連通接続され、前記圧送経路において前記導入通路が前記ループ状通路の外半部に連通接続される位置よりも下流側となる位置に他端が連通接続される戻り通路と、
を具備するものである。
【０００８】
請求項２においては、
前記ループ状通路の断面形状を該ループ状通路の内半部から外半部に延びた略楕円形状とするものである。
【０００９】
請求項３においては、
前記分離室の形状を底広とするものである。
【００１０】
請求項４においては、
前記導入通路が前記ループ状通路の外半部に連通接続される位置に、該ループ状通路の外半部を流れる液体を前記導入通路に導くための分離部材を設けたものである。
【００１１】
請求項５においては、
前記分離部材を前記ループ状通路に着脱可能に固定するとともに、前記導入通路が該ループ状通路の外半部に連通接続される位置に前記分離部材を外部に取り出すための開閉可能な開口部を設けたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
請求項１においては、液体に混入した固体不純物を効率良く分離することが可能である。
また、自身は専用の駆動源を必要とせず、装置の製造コストを抑えることが可能である。
【００１４】
請求項２においては、ループ状通路の外半部に切り粉や脱落砥粒を効率良く移動させることが可能であり、液体に混入した固体不純物を更に効率良く分離することが可能である。
【００１５】
請求項３においては、分離室の底部に近付くほど液体の流速が小さくなり、より微細な固体不純物を効率良く沈殿させて分離することが可能である。
【００１６】
請求項４においては、固体不純物が濃縮された液体を効率良く分離室に移動させることが可能である。
【００１７】
請求項５においては、分離部材を容易に交換することが可能であり、メンテナンス性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では、図１を用いて本発明に係る分離装置の実施の一形態である分離装置１が設けられる研削盤１００の全体構成について説明する。
【００１９】
研削盤１００は本体１０１、研削砥石１０２、貯溜タンク１０３、配管１０４、圧送ポンプ１０５、配管１０６、配管１０７、ノズル１０８等を具備する。
【００２０】
本体１０１は研削盤１００の主たる構造体であり、研削砥石１０２を回転可能に軸支するとともに、ワーク１１０を所定の姿勢に支持しつつ研削砥石１０２に近接する方向および研削砥石１０２から離間する方向に移動させる。
【００２１】
研削砥石１０２は被研削物たるワーク１１０に接触してワーク１１０を所定の形状に研削するものである。研削砥石１０２は図示せぬモータにより回転駆動される。
本実施例の場合、ワーク１１０の材質は鉄鋼材料であり、研削砥石１０２の材質はセラミックスである。
【００２２】
貯溜タンク１０３はクーラントを貯溜するための容器である。貯溜タンク１０３は配管１０４により研削盤１００の本体１０１と接続される。
ここで、クーラントは水または油をベースとして種々の添加物を添加した液体であって、研削砥石１０２とワーク１１０との接触部の冷却、潤滑、切り粉および脱落砥粒の除去等を目的とするものである。
【００２３】
圧送ポンプ１０５はクーラントを圧送するものであり、配管１０６の中途部に設けられる。配管１０６の一端は貯溜タンク１０３に接続され、他端にはフランジ１０６ａが形成される。
配管１０７の一端にはフランジ１０７ａが形成され、他端にはノズル１０８が設けられる。ノズル１０８は研削砥石１０２とワーク１１０との接触部の近傍に配置される。
【００２４】
配管１０６の他端（フランジ１０６ａが形成されている方の端部）および配管１０７の一端（フランジ１０６ａが形成されている方の端部）には後述する分離装置１が接続される。
【００２５】
圧送ポンプ１０５を作動させると、貯溜タンク１０３に貯溜されたクーラントは、配管１０６、分離装置１、配管１０７を経てノズル１０８から噴射され、研削砥石１０２とワーク１１０との接触部に供給される。
ワーク１１０を研削砥石１０２に押し付けて研削する際にはワーク１１０から切り粉が発生するとともに研削砥石１０２から砥石の一部が脱落して脱落砥粒が発生するため、これらがクーラントに混入する。研削砥石１０２とワーク１１０との接触部に供給されたクーラントは配管１０４を経て貯溜タンク１０３に戻される。
このように、クーラントは研削盤１００の内部を循環して繰り返し使用される。
【００２６】
以下では分離装置１の構成について説明する。
図１に示す如く、分離装置１は研削盤１００で使用されるクーラントから切り粉および脱落砥粒を分離するための装置であり、主としてループ配管２、導入配管３、分離容器４、戻り配管５等を具備する。
【００２７】
なお、本発明に係る分離装置は液体に混入した固体不純物を分離する用途に広く適用可能であって、本実施例の如くクーラントから切り粉および脱落砥粒を分離する用途に限定されるものではない。例えば、ガラスを研磨するための研磨液に混入したガラスの微粉末や半導体用シリコンウェーハの研磨液に混入するシリコンの微粉末を分離する用途にも適用可能である。
本出願における「液体」は、水、油、有機溶剤その他液状のもの、またはこれらの混合物、またはこれらに何らかの添加物を添加したものを広く指すものとする。よって、クーラントは本出願における液体の実施の一形態である。
また、本出願における「固体不純物」はサイズがサブミクロン程度から数ミリ程度までの固体を指すものとする。よって、切り粉および脱落砥粒は本出願における固体不純物の実施の一形態である。
【００２８】
図１および図２に示す如く、ループ配管２はその一端にフランジ２ａ、他端にフランジ２ｂが形成された金属管を中途部においてループ状に曲げた部材であり、フランジ２ａ側のストレート部２１、ループ状に曲げられたループ部２２、フランジ２ｂ側のストレート部２３からなる。ループ配管２のフランジ２ａは配管１０６のフランジ１０６ａにボルト締結され、ループ配管２のフランジ２ｂは配管１０７のフランジ１０７ａにボルト締結される。
従って、ループ配管２は研削盤１００のクーラントの圧送経路（配管１０６、配管１０７およびノズル１０８からなる）の中途部に直列的に連通接続されることとなる。
ループ配管２（本実施例の場合は、特にループ部２２）の内部空間は、本発明に係る「ループ状通路」の実施の一形態である。
なお、本実施例ではループ状に曲げられた金属管であるループ配管２によりループ状通路を形成したが、これに限定されず、例えばブロック状の部材の内部にループ状の孔を穿設することによってもループ状通路を形成することが可能である。
【００２９】
図１および図３に示す如く、導入配管３はその一端がループ配管２のループ部２２の外半部の終端部、言い換えればループ部２２とストレート部２３との境界部に連通接続される管状の部材である。
導入配管３の内部空間は、本発明に係る「導入通路」の実施の一形態である。
なお、本実施例では管状の部材である導入配管３により導入通路を形成したが、これに限定されず、例えばブロック状の部材の内部に孔を穿設することによっても導入通路を形成することが可能である。
【００３０】
図１および図３に示す如く、分離容器４はその内部にクーラントを貯溜するための空間が形成される容器であり、該内部空間の上部に導入配管３の他端が連通接続される。
分離容器４の形状（より厳密には、分離容器４の内部空間の形状）は、上部が略円柱形状、上下中央部は略円錐台形状、下部が該上部よりも直径が大きい略円柱形状であり、底広である。
なお、本出願における「底広」の形状は、上記分離容器４の形状に限定されず、上部から下部にかけて水平断面積が広くなる形状を広く含むものとする。また、分離容器の水平断面積は略円錐形状のように下部に行くに従って徐々に広くなっても良く、直径が大きい円柱の上に直径の大きい円柱を積層した形状の如く段階的に広くなっても良い。
分離容器４の底部には排出口４ａが設けられ、メンテナンス時等に排出口４ａからクーラントや切り粉、脱落砥粒等を外部に排出することが可能である。
分離容器４の内部空間は、本発明に係る「分離室」の実施の一形態である。
なお、本実施例では底広の形状の分離容器４により分離室を形成したが、これに限定されず、例えばブロック状の部材の内部に底広の空間を穿設することによっても導入通路を形成することが可能である。
【００３１】
図１および図３に示す如く、戻り配管５はその一端が分離容器４の内部空間の上部に連通接続され、他端がループ配管２のストレート部２３の中途部に連通接続される管状の部材である。
戻り配管５の内部空間は、本発明に係る「戻り通路」の実施の一形態である。
なお、本実施例では管状の部材である戻り配管５により戻り通路を形成したが、これに限定されず、例えばブロック状の部材の内部に孔を穿設することによっても戻り通路を形成することが可能である。
【００３２】
以下では、研削盤１００のクーラントに混入した切り粉および脱落砥粒を分離装置１を用いて分離する方法について説明する。
研削盤１００を用いて被研削物を所定の形状に研削するとき、圧送ポンプ１０５が作動し、クーラントは貯溜タンク１０３から圧送経路（配管１０６、配管１０７およびノズル１０８からなる）を経てノズル１０８から噴射され、研削砥石１０２とワーク１１０との接触部に供給される。そして、切り粉および脱落砥粒が混入したクーラントは貯溜タンク１０３に戻される。
よって、貯溜タンク１０３から圧送経路（配管１０６、配管１０７およびノズル１０８からなる）により圧送されるクーラントには、切り粉および脱落砥粒が混入している。
【００３３】
配管１０６を経てループ配管２に圧送されてきたクーラントがループ部２２を通過するとき、該クーラントにはループ部２２の内半部からループ部２２の外半部（図２中の斜線を施した部分）に向かって遠心力が作用する。クーラントに混入している切り粉や脱落砥粒はクーラントよりも比重が大きいので、切り粉や脱落砥粒はループ部２２の外半部に向かって移動しつつ、ループ部２２の外半部に沿ってループ部２２の下流側に圧送される。
すなわち、ループ部２２を通過するクーラントのうち、ループ部２２の外半部を通過するものは、ループ部２２の内半部を通過するものに比べて切り粉や脱落砥粒の混入量が多くなっており、切り粉や脱落砥粒が濃縮された状態となっている。
【００３４】
なお、図４に示す如く、ループ配管２のループ部２２の断面形状をループ配管２の内半部から外半部に延びた略楕円形状とすることにより、ループ部２２の外半部に切り粉や脱落砥粒を効率良く移動させることが可能である。
【００３５】
ループ部２２の外半部を通過するクーラント（切り粉や脱落砥粒が濃縮された部分）は、ループ部２２の外半部の終端部に連通接続された導入配管３を通過して分離容器４に移動する。
【００３６】
このとき、図５に示す如く、導入配管３がループ配管２の外半部に連通接続される位置に、ループ配管２の外半部を流れるクーラントを導入配管３に導くための板状の部材である分離板６を設けることにより、切り粉や脱落砥粒が濃縮されたクーラントを効率良く分離容器４に移動させることが可能である。
また、分離板６はクーラントが圧送されているときには切り粉や脱落砥粒が常に衝突する状態となるため、摩耗しやすい。従って、分離板６は鉄鋼材料等、耐摩耗性に優れた材料で構成することが望ましい。
さらに、分離板６をループ配管２に着脱可能に固定するとともに、図６に示す如く、導入配管３がループ配管２の外半部に連通接続される位置に分離板６を外部に取り出すための開口部７を設け、さらに蓋８を設けて開口部７を開閉可能とすることにより、分離板６を容易に交換することが可能であり、メンテナンス性に優れる。
【００３７】
なお、本実施例の分離板６は本発明に係る「分離部材」の実施の一形態であるが、本発明に係る分離部材の形状は分離板６の如き板状に限定されず、ループ状通路の外半部を流れる液体を導入通路に導くことが可能であれば別の形状でも良い。
また、分離板６を別体として設けなくとも、ループ配管２に連通接続される導入配管３の端部のうち、クーラントの圧送方向の下流側がループ配管２の内部に突出していれば分離板６と略同様の効果を奏する。
【００３８】
分離容器４の容積は大きいので、分離容器４の内部空間に移動したクーラントの流速はループ部２２を通過するときに比べて小さい。そのため、クーラントに混入している切り粉や脱落砥粒の大半は分離容器４の底部に沈殿する。
また、図３に示す如く、本実施例の分離容器４の形状は底広となっているため、分離容器４の底部に近付くほどクーラントの流速が小さくなり、より微細な切り粉や脱落砥粒も効率良く沈殿させることが可能である。
分離容器４に移動し、切り粉や脱落砥粒が沈殿してこれらの混入量が減少したクーラントは、戻り配管５を通過して圧送経路に戻される。
【００３９】
一方、ループ部２２の内半部を通過するクーラント（切り粉や脱落砥粒の濃度が低減している部分）はストレート部２３を経て配管１０７に圧送される。
【００４０】
このように、圧送されてきたクーラントがループ部２２を通過することによりクーラントの一部（ループ部２２の外半部を通過する部分）に切り粉および脱落砥粒を濃縮させることが可能である。また、当該切り粉および脱落砥粒が濃縮したクーラントは導入配管３を経て分離容器４に移動し、分離容器４の内部にて流速が小さくなるために切り粉および脱落砥粒が沈殿する。従って、クーラントから効率良く切り粉および脱落砥粒を分離することが可能である。
【００４１】
以上の如く、本実施例の分離装置１は、
クーラントに混入した切り粉および脱落砥粒を分離する分離装置であって、
クーラントを圧送する圧送経路（配管１０６、配管１０７およびノズル１０８）の中途部に直列的に連通接続されるループ状の金属管からなるループ配管２と、
ループ配管２の外半部に一端が連通接続される導入配管３と、
導入配管３の他端が連通接続される分離容器４と、
分離容器４に一端が連通接続され、該圧送経路において導入配管３がループ配管２の外半部に連通接続される位置よりも下流側となる位置に他端が連通接続される戻り配管５と、
を具備するものである。
このように構成することにより、クーラントに混入した切り粉および脱落砥粒を効率良く分離することが可能である。
また、研削盤１００の圧送ポンプ１０５がクーラントを圧送する力を利用して切り粉および脱落砥粒を分離するため、自身は専用の駆動源を必要とせず、装置の製造コストを抑えることが可能である。
【００４２】
なお、本実施例においては戻り配管５の他端が連通接続される位置はストレート部２３の中途部であるが、配管１０７の中途部に連通接続しても略同様の効果を奏する。
ただし、戻り配管５の他端をストレート部２３の中途部に接続した場合には、フランジ２ａをフランジ１０６ａに締結するボルトおよびフランジ２ｂをフランジ１０７ａに締結するボルトを外すだけで分離装置１を研削盤１００から取り外すことが可能であり、戻り配管５と配管１０７の中途部との接続部を取り外す作業を必要としないので、その分メンテナンス性に優れる。
【００４３】
また、分離装置１は、
ループ配管２の断面形状をループ配管２の内半部から外半部に延びた略楕円形状とするものである。
このように構成することにより、ループ部２２の外半部に切り粉や脱落砥粒を効率良く移動させることが可能であり、クーラントに混入した切り粉および脱落砥粒を更に効率良く分離することが可能である。
【００４４】
また、分離装置１は、
分離容器４の形状を底広とするものである。
このように構成することにより、分離容器４の底部に近付くほどクーラントの流速が小さくなり、より微細な切り粉や脱落砥粒を効率良く沈殿させて分離することが可能である。
【００４５】
また、分離装置１は、
ループ配管２の外半部の導入配管３が連通接続される位置に、ループ配管２の外半部を流れるクーラントを導入配管３に導くための分離板６を設けたものである。
このように構成することにより、切り粉や脱落砥粒が濃縮されたクーラントを効率良く分離容器４に移動させることが可能である。
【００４６】
また、分離装置１は、
分離板６をループ配管２に着脱可能に固定するとともに、導入配管３がループ配管２の外半部に連通接続される位置に分離板６を外部に取り出すための開閉可能な開口部７を設けたものである。
このように構成することにより、分離板６を容易に交換することが可能であり、メンテナンス性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る分離装置の一形態が設けられた研削盤を示す模式図。
【図２】ループ配管を示す平面図。
【図３】分離容器を示す側面図。
【図４】ループ配管の断面図。
【図５】ループ配管の要部断面図。
【図６】ループ配管の別実施例を示す図。
【符号の説明】
【００４８】
１    分離装置
２    ループ配管
３    導入配管
４    分離容器
５    戻り配管
【図１】
2007000714.tif 000003
【図２】
2007000714.tif 000004
【図３】
2007000714.tif 000005
【図４】
2007000714.tif 000006
【図５】
2007000714.tif 000007
【図６】
2007000714.tif 000008