(57)【要約】      （修正有）【課題】防錆効果を発揮しつつ生成効率が高く、消費電力を抑制して、低コストで多量に金属加工用電解水を生成することができる金属加工用電解水溶生成装置を提供する。【解決手段】金属加工用電解水溶液生成装置１は、供給部２と、電解槽３と、陽極循環部３Ｂａと、ｐＨ促進剤添加部４と、アルカリ電解水吐出部３Ａａと、金属加工液添加部５と、制御部１０とを備える。制御部１０は、ｐＨ促進剤添加部４によるｐＨ促進剤の添加を陽極循環部３Ｂａの流量に対して０．０２〜０．０４％とすると共に、金属加工液添加部５による水溶性の金属加工液の添加をアルカリ電解水吐出部３Ａａの流量に対して１〜２０％とするように制御する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨ９．５〜１３．１のアルカリ電解水を生成すると共にこのアルカリ電解水に対して金属加工液を添加して金属加工用電解水溶液を生成する装置であって、水の供給部と、この供給部から供給された水を電解する電解槽と、この電解槽の陽極側出口から入口に接続された陽極循環部と、この陽極循環部の循環路途中に設けられたｐＨ促進剤添加部と、前記電解槽の陰極側出口に設けられたアルカリ電解水吐出部と、このアルカリ電解水吐出部の吐出経路途中に設けられた金属加工液添加部と、前記ｐＨ促進剤添加部によるｐＨ促進剤の添加を前記陽極循環部の流量に対して０．０２〜０．０４％とすると共に、前記金属加工液添加部による水溶性の金属加工液の添加を前記アルカリ電解水吐出部の流量に対して１〜２０％とするように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする金属加工用電解水溶液生成装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、加工性に優れると共に、経時変化でねばついたりすることを抑制でき、さらには脱脂に要する作業負荷及び廃油処理の負担を軽減し、そのうえ油臭や腐敗臭によって作業者の不快感が伴うことのない金属加工用電解水溶液を、消費電力の低下とｐＨ促進剤の少添加と、生成時間の短縮、及び金属加工用電解水溶液の生成量とのバランスを良好に図って得ることのできる金属加工用電解水溶液生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削、研削、圧延、転造、プレス、引き抜きなどによる金属材料の加工に際しては、冷却性付与および潤滑性付与を主な目的とし、併せて切削性、防錆性などの改善をも目的として、金属加工油が使用されている。
【０００３】
金属加工油は、冷却性により優れた低粘度加工油(水溶性加工油)と潤滑性により優れた高粘度加工油(不水溶性加工油)とに大別される。金属加工油の冷却性と潤滑性とは、互いに反する性質なので、実用的には、被加工材料の種類と形状、加工方法、加工速度などに応じて、添加物の種類と量、油との乳化状態を作る水の配合比などを適宜選択して、両特性の程度を調整している。
【０００４】
従来使用されてきた金属加工油は、不水溶性加工油および水溶性加工油のいずれであっても、相当な量の油を必ず含むので、種々の問題を伴う。例えば、ネジの転造に際して多量に使用されているスピンドル油の場合には下記の（１）〜（５）の問題がある。なお、転造加工以外の金属加工においても、従来の金属加工油を使用する限り、下記（１）〜（５）のような問題点を回避することは出来ない。
【０００５】
（１）飛散したあるいは滴り落ちたスピンドル油により、転造装置が汚れ、作業場の床が滑りやすくなるので、時間をかけて清掃を行う必要がある。（２）スピンドル油は、臭気を発し、人の皮膚を刺激するので、作業員は、健康管理のため、手袋、マスクなどを装着する必要がある。
【０００６】
（３）転造加工後のネジを後工程（電解亜鉛メッキ、溶融亜鉛メッキ、塗装などの工程）に送る前に、煩雑な脱脂処理が必要である。（４）脱脂処理には、人体に有害な化学薬品を使用する必要がある。（５）スピンドル油の廃液処理が高コストであるなどの問題点がある。
【０００７】
従って、油を使用しないあるいは油の使用量を大幅に低減した金属加工油の開発が切望されてきたが、現在のところ、加工性の向上と良好な取扱性を具備したものは、現状、実用化されるには至っていない。  
【０００８】
油を含むことなく、あるいは油の含有量を大幅に低減しつつ、加工性の向上と良好な取扱性を具備した金属加工油の生成について調査したところ、こうした技術に関連する技術として、以下の特許文献１〜３が存在した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３１２７３５号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１２２３４２号公報
【特許文献３】特開２００５−３１９４２７号公報
【００１０】
特許文献１では、カリウム５００〜３０００ｐｐｍを含むｐＨ１２．５〜１３．５の電解水に対し、SiO2１０００〜５０００ｐｐｍとP2O5３００〜２０００ｐｐｍとを配合した金属加工用電解水溶液が示されている。
【００１１】
特許文献２，３では、上記特許文献１で示されるｐＨ１２．８以上のアルカリ電解水をｐＨ促進剤を用いることなく生成する装置に関し、陽極と陰極との間に隔膜が設けられた電解槽に水道水を供給して、該電解槽における陰極の供給側と排出側を循環用配管で繋いで、循環させる構成が示されている。
【００１２】
しかしながら、特許文献１ではｐＨ促進剤としてK2CO3 （無水炭酸カリウム＝炭酸カリウム）を添加することでｐＨ１２．５〜１３．５の電解水を得ることとしているから、この添加されたｐＨ促進剤によって、耐蝕性が悪くなり、水素よりイオン化傾向の高い鉄、亜鉛、アルミニウムなどの酸化を助長して錆びを発生させやすくなる。
【００１３】
一方、特許文献２，３ではｐＨ促進剤を添加せずにｐＨ１２．８以上のアルカリ電解水を得る点で上記特許文献１のように材料によっては錆びやすくなることを防止できるものの、単位時間あたりの生成効率が悪く、これに伴って消費電力も高くなり、コスト高となるという問題があった。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１４】
解決しようとする問題点は、特許文献１ではｐＨ促進剤を添加して得たアルカリ電解水は材料によっては錆びを発生させやすい点、特許文献２，３ではｐＨ促進剤を添加しないでアルカリ電解水を得る場合は生成効率が悪く、消費電力も高く、結果、コスト高となる点、であり、総じて従来では、防錆効果を発揮しつつ生成効率が高くかつ消費電力を抑制して低コストで多量に金属加工用電解水を生成するには至らなかった点である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本考案の金属加工用電解水溶液生成装置は、上記課題を解決するために、水の供給部と、この供給部から供給された水を電解する電解槽と、この電解槽の陽極側出口から入口に接続された陽極循環部と、この陽極循環部の循環路途中に設けられたｐＨ促進剤添加部と、電解槽の陰極側出口に設けられたアルカリ電解水吐出部と、このアルカリ電解水吐出部の吐出経路途中に設けられた金属加工液添加部と、ｐＨ促進剤添加部によるｐＨ促進剤の添加を陽極循環部の流量に対して０．０２〜０．０４％とすると共に、金属加工液添加部による水溶性の金属加工液の添加をアルカリ電解水吐出部の流量に対して１〜２０％とするように制御する制御部と、を備えたことを主要な特徴とする。
【考案の効果】
【００１６】
本考案は、金属加工用電解水溶液を生成する際に、通水された水、特に電解槽の陽極から吐出された酸性水を循環させる点で無駄を抑制でき、さらに、陽極循環部の流量に対してｐＨ促進剤を、耐錆が低下することのない範囲に制御されて添加されるので、消費電力を抑制でき、さらには生成時間の短縮化が図れるという利点がある。
【００１７】
また、本考案は、金属加工液をアルカリ水吐出部の流量に対して添加量を制御すると共に水道水を電解槽に通水しつつ金属加工用電解水溶液を生成するので、連続かつ即時的に、多量の金属加工用電解水溶液を生成できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本考案の金属加工用電解水溶液生成装置の概略構成を示す図である。（実施例１）
【考案を実施するための形態】
【００１９】
本考案の金属加工用電解水溶液生成装置は、ｐＨ促進剤の添加量について考察したところ、電解槽の陽極循環路において、該陽極循環流量に対して０．０２〜０．０４％程度であれば、これによりｐＨが促進されたアルカリ電解水は耐蝕性を悪化させない点を知見すると共に、陽極側を循環させてかつ前記程度のｐＨ促進剤を添加することで、ｐＨ９．５〜１３．１のアルカリ電解水を低電流値でかつ短時間で生成可能であることを知見した。
【００２０】
ところで、上記のとおり、一般的な水溶性加工油、例えば鉱油、潤滑補助剤、防錆剤、界面活性剤を含有するいわゆるＡ−１種エマルジョンタイプの加工油は、希釈する水と油分の蒸発点の相違により、必然的に水分の蒸発が油分に較べて速く、油分濃度が上昇することが知られている。
【００２１】
すなわち、Ａ−１種エマルジョンタイプの加工油は、使用するにしたがって（経時劣化で）ねばついたり、酸化するので、次工程の脱脂に要する作業負荷が高くなり、また、油臭や腐敗臭によって作業者の不快感が伴い、さらに、廃油処理の負担が伴っていた。
【００２２】
そこで、本考案の金属加工用電解水溶液生成装置は、鉱油のような不水溶性の金属加工液を採用せず水溶性のものを採用し、かつ、これをｐＨ９．５〜１３．１のアルカリ電解水に添加するから、難水溶性の金属加工液であっても確実に溶解し、上記の問題は劇的に改善される。
【００２３】
さらに、本考案の金属加工用電解水溶液生成装置は、金属加工液の添加量を制御部が用途に応じて適切に制御すると共に、上記ｐＨ促進剤の添加量を防錆効果を低減させないように適切に制御するから、生成された金属加工用電解水溶液は、加工油としての性能を従来以上に飛躍的に向上させると共に、従来の加工油に較べてクリーンなものとすることができ、こうした金属加工用電解水溶液を連続かつ即時的に多量に生成することができのである。
【実施例１】
【００２４】
以下に、本考案の金属加工用電解水溶液生成装置のより具体的な構成を図１を参照して説明する。図１は、本考案の金属加工用電解水溶液生成装置（以下、生成装置と記す）の装置構成を概略的に説明する図である。
【００２５】
生成装置１は、ｐＨ９．５〜１３．１のアルカリ電解水を生成すると共にこのアルカリ電解水に対して金属加工液を添加して金属加工用電解水溶液を生成する装置であって、特に後述する制御を行う制御部１０を備えた点が特徴的な構成である。
【００２６】
２は、例えば水道水を供給するための供給部である。この供給部２は、例えば一旦水道水を供給路に、該水道水の不純物を取り除くためのろ過フィルター２ａ、活性炭フィルター２ｂが順に接続され、さらに、これらを通過した後の水道水をさらに軟水化して本例ではここで貯留するためのタンクの機能を兼ねた軟水器２ｃとを有する。
【００２７】
供給部２は、ろ過フィルター２ａ、活性炭フィルター２ｂ、軟水器２ｃを備えて、これらを定期的に清掃することで、水道水中のごみや赤錆を除去することができ、全体の配管や後述する電解槽３にＣａスケールが付着することを防止することができ、長期に亘って安定的にアルカリ電解水ひいては金属加工用電解水溶液を生成することができる。
【００２８】
３は、陰極３Ａと陽極３Ｂとが対向配置され、これら陰極３Ａａと陽極３Ｂとの間にイオン透過性の隔膜３Ｃが設けられた電解槽であり、供給された水道水を電気分解するものである。前記供給部２からの水道水は、制御部１０により供給路の開閉が制御される電磁弁２ｄ、該供給路の流量を検知して該制御部１０へその検知信号を出力する流量センサ２ｅを経て、電解槽３の陰極３Ａ側に供給される。
【００２９】
電解槽３における陽極３Ｂ側の出口から入口には、陽極循環部３Ｂａが設けられている。この陽極循環部３Ｂａには、循環する酸性水の流量を検知してその検知信号を制御部１０へ出力する流量センサ３Ｂｂと、循環する酸性水を陽極３Ｂ側へ供給するポンプ３Ｂｃが順に設けられている。
【００３０】
また、電解槽３における陰極３Ａ側の出口には、アルカリ電解水吐出部３Ａａが設けられている。このアルカリ電解水吐出部３Ａａには、吐出されたアルカリ電解水の流量を検知してその検知信号を制御部１０へ出力する流量センサ３Ａｂと、後述する金属加工液添加部５から金属加工液を該アルカリ電解水吐出部３Ａａの流路上に添加するポンプ３Ａｃが設けられている。
【００３１】
４は、陽極循環部３Ｂａにおけるポンプ３Ｂｃに接続され、ｐＨ促進剤として例えば炭酸カリウム水溶液が貯留されたｐＨ促進剤添加部であり、このｐＨ促進剤添加部４からポンプ３Ｂｃによって陽極循環部３ＢａにｐＨ促進剤が連続的かつ調整可能に添加される。また、ｐＨ促進剤添加部４内には、制御部１０に接続され、液量が残り僅かになったことを検知する液量センサ４ａが設けられている。
【００３２】
５は、アルカリ電解水吐出部３Ａａにおけるポンプ３Ａｃに接続され、例えば水溶性の脂肪酸系潤滑補助剤、合成系潤滑補助剤、アミン系防錆補助剤のうち少なくとも１種を選択した金属加工液が貯留された金属加工液添加部であり、この金属加工液添加部５からポンプ３Ａｃによってアルカリ電解水吐出部３Ａａに金属加工液が連続的かつ調整可能に添加される。また、金属加工液添加部５内には、制御部１０に接続され、液量が残り僅かになったことを検知する液量センサ５ａが設けられている。
【００３３】
なお、金属加工液は、例えば、脂肪酸系潤滑補助剤としてはオレイン酸等、合成系潤滑補助剤としてはポリオール等、アミン系防錆補助剤としてはアルカノールアミン等、を使用すればよい。
【００３４】
６は、本実施例では、アルカリ電解水吐出部３Ａａの電解槽３とは反対の端部が接続され、金属加工用電解水溶液を貯留する生成タンクである。この生成タンク６内には、内容量の満水を水位で検知する水位センサ６ａが設けられている。
【００３５】
７は、電解槽３に接続されて制御部１０によって該電解槽３に対する電流を調整する電流調整器で、８は、電流調整器７に接続されて制御部１０により電解槽３に直流電源を供給する直流電源装置である。また、９は、制御部１０と接続された操作スイッチ及び表示モニタ（不図示）等を総称した操作部であり、９ａは起動スイッチ、９ｂは停止スイッチ、９ｃは金属加工液調整スイッチ、９ｄはｐＨ促進剤調整スイッチで、ある。
【００３６】
１０は、電磁弁２ｄ、流量センサ２ｅ，３Ａｂ，３Ｂｂ、ポンプ３Ａｃ，３Ｂｃ、液量センサ４ａ，５ａ、水位センサ６ａ、電流調整器７、直流電源装置８、操作部９、が信号送受が可能に電気的接続がなされ、該操作部９の諸操作に基づいてプログラムされた生成装置１全体の制御を行う制御部である。
【００３７】
例えば、ｐＨ９．５〜１３．１のアルカリ電解水を生成しようとした際、１５Ａ〜２０Ａより高い電流値で電解槽３を稼働すれば、ある程度の時間の短縮化は可能であるが、毎分１〜３リットルの量を生成することができず、また、時間がかかるということはそれだけ消費電力が増大することになる。
【００３８】
一方、ｐＨ９．５〜１３．１のアルカリ電解水を毎分１〜３リットル程度の量を生成しようとした際、ｐＨ促進剤を多量に添加すれば、ある程度の消費電力の低下と時間の短縮は望めるが、これでは耐蝕性を欠くこととなる。
【００３９】
本考案の生成装置１においては、制御部１０により、上記の消費電力の低下とｐＨ促進剤の少添加と、生成時間の短縮、及び金属加工用電解水溶液の生成量とのバランスを図るようにしている。つまり、制御部１０は、ｐＨ促進剤添加部４からのｐＨ促進剤の添加を陽極循環部３Ｂａの流量に対して０．０２〜０．０４％とすると共に、金属加工液添加部５からの水溶性の金属加工液の添加をアルカリ電解水吐出部３Ａａの流量に対して１〜２０％とするように制御する。
【００４０】
まず、制御部１０は、毎分１〜３リットルで、ｐＨ９．５〜１３．１のアルカリ電解水を、低電流でしかも短時間で生成するために、ｐＨ促進剤を陽極循環部３Ｂａの流量に対して０．０２〜０．０４％を添加するようにしている。
【００４１】
ｐＨ促進剤を陽極循環部３Ｂａの流量に対して、０．０２％より少ない量で添加する制御であると、毎分１〜３リットルでｐＨ９．５〜１３．１のアルカリ電解水を得る際に高電流を要することとなり、一方、０．０４％より多い量で添加する制御であると、電流値を低下させたり生成時間の短縮化は可能であるが、耐蝕性が悪化する。
【００４２】
そして、ｐＨ促進剤を陽極循環部３Ｂａの流量に対して０．０２〜０．０４％を添加するように制御することで、１〜１５Ａの電流値の範囲で、毎分１〜３リットルの耐蝕性を損なわないアルカリ電解水を得ることができる。
【００４３】
また、制御部１０は、毎分１〜３リットルで生成されたｐＨ９．５〜１３．１のアルカリ電解水（アルカリ電解水吐出部３Ａａから）の流量に対して１〜２０％とすることで、従来のＡ−１種エマルジョンタイプの加工油（１０倍希釈）に対して極めて優れた効果を得ることができる。
【００４４】
毎分１〜３リットルで生成されたｐＨ９．５〜１３．１のアルカリ電解水（アルカリ電解水吐出部３Ａａから）の流量に対して、１％より少ない量で添加する制御であると、加工性が低下し、一方、２０％より多い量で添加する制御であると、アルカリ電解水に対する溶解性が悪化する。
【００４５】
（検証例１） 
本考案の生成装置１によって得た金属加工用電解水溶液（実施例）と、１０倍に希釈したＡ−１種エマルジョンタイプの加工油（比較例）における加工性について検証した結果を示す。
【００４６】
検証条件は、Ｓ４５Ｃ、ＳＵＳ３０４、のそれぞれに、同一ドリルで同一条件の孔を開ける作業を該ドリル寿命に達するまでの回数（工具寿命）で比較した。
【００４７】
実施例は、Ｓ４５Ｃについては４７５７回で、ＳＵＳ３０４については１５５４回で、工具寿命を迎えた。
一方、比較例は、Ｓ４５Ｃについては３３８５回で、ＳＵＳ３０４については１０９０回で、工具寿命を迎えた。
【００４８】
このことから、実施例の金属加工用電解水溶液であれば比較例に較べて少なくとも４０％の工具寿命を向上を図ることが判明した。
【００４９】
（検証例２）
本考案の生成装置１によって得た金属加工用電解水溶液（実施例）と、１０倍に希釈したＡ−１種エマルジョンタイプの加工油（比較例）における取扱性について検証した結果を示す。
【００５０】
検証条件は、同量を６ヶ月放置した実施例と比較例について、透明性（目視）、好気性総菌数（臭い）、硫化物産生菌を比較した。
【００５１】
透明性に関しては、実施例は白濁化が進行するも透明性はあったが、比較例は完全に黄色がかって透明性を失っていた。
【００５２】
好気性菌数（臭い）に関しては、実施例は臭気は無かったが、比較例は不快な激臭が有った。
【００５３】
硫化物産生菌に関しては、実施例は汚染されていなかったが、比較例は汚染が確認され、培地上部に変色が見られた。
【００５４】
以上の検証結果から、本考案の生成装置１の構成であれば、ｐＨ９．５〜１３．１で耐蝕性を損なわないアルカリ電解水を１〜１５Ａの電流値の範囲で毎分１〜３リットル生成することが可能で、かつ、該アルカリ電解水を用いた加工性に優れると共に、経時変化でねばついたりすることを抑制でき、さらには脱脂に要する作業負荷及び廃油処理の負担を軽減し、そのうえ油臭や腐敗臭によって作業者の不快感が伴うことのない金属加工用電解水溶液を毎分１〜３リットルで通水生成することができることが判明した。
【符号の説明】
【００５５】
１  （金属加工用電解水溶液）生成装置
２  供給部
３  電解槽
３Ａａ  アルカリ電解水吐出部
３Ｂａ  陽極循環部
４  ｐＨ促進剤添加部
５  金属加工液添加部
１０制御部
【図１】
0003160664.tif 000003