(57)【要約】【目的】循環使用される脱脂処理用アルカリ液の濃度を常時監視し、同アルカリ液濃度が所定値以下に低下した時にはアルカリ剤を注入してアルカリ液の濃度を所定値に調整する脱脂処理用アルカリ液を精製できるようにした再利用システムを提供する。【構成】アルカリ液を貯留する貯留タンクと、前記タンク内のアルカリ液の濃度を検出する検出手段と、前記検出手段からの情報にもとづいて前記アルカリ液の濃度を所定の濃度に保つために同アルカリ液にアルカリ剤を注入する手段とを備え、貯留槽内、あるいは貯留槽から排出された前記アルカリ液の濃度を検出し、アルカリ液の濃度が所定値より低下した時は、その情報に基づいて前記アルカリ剤注入手段から所定量のアルカリ剤を前記アルカリ液に注入することにより、前記アルカリ液の濃度を所定値（ｐＨ８〜１０）に調整するものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍛造加工、切削加工等の金属加工において、加工後の製品の脱脂に使用する脱脂処理用アルカリ液の再利用システムであって、前記再利用システムは、前記アルカリ液を貯留する貯留槽と、前記槽内から汲み上げたアルカリ液を電解及び／又は油水沈殿分離するための電解槽及び／又は油水沈殿分離器と、前記電解槽及び／又は油水沈殿分離器で処理されたアルカリ液を前記貯留槽に還流する流路と、前記貯留槽または流路内のアルカリ液の濃度を検出する検出手段と、前記検出手段からの情報にもとづいて前記アルカリ液の濃度を所定の濃度に保つために同アルカリ液にアルカリ剤を注入するポンプとを備え、貯留槽内の前記アルカリ液の濃度を検出し、アルカリ液の濃度が所定値より低下した時は、その情報に基づいて前記アルカリ剤注入用のポンプから所定量のアルカリ剤を前記アルカリ液に注入して前記アルカリ液の濃度を所定値に調整することをとともに、前記アルカリ液を電解及び／又は油水沈殿分離することによりアルカリ液を浄化することを特徴とする脱脂処理用アルカリ液の再利用システム。
【請求項２】
前記電解槽は、前記アルカリ液を電解して油分を酸化する機能を有し、前記油水沈殿分離器は、前記電解槽で処理されたアルカリ液中の油水を分離するとともに、混入物を沈殿分離する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の脱脂処理用アルカリ液の再利用システム。
【請求項３】
前記脱脂処理用アルカリ液の再利用システムは、貯留槽と、ポンプと、電解槽及び／又は油水沈殿分離器と、貯留タンクが連続して流路で連結されていることを特徴とする請求項１または請求項２に脱脂処理用アルカリ液の再利用システム。
【請求項４】
前記アルカリ液の濃度を検出する検出手段は、前記貯留槽に還流する流路内に設けてあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱脂処理用アルカリ液の再利用システム。
【請求項５】
前記アルカリ剤が水酸化カリウム溶液（苛性カリ溶液）である事を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱脂処理用アルカリ液の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鍛造加工、切削加工、メッキ加工、その他金属加工に欠かせない脱脂処理用アルカリ液の再利用技術（寿命の延長）に関するものであり、特に循環使用される脱脂処理用アルカリ液の濃度を常時監視し、同アルカリ液濃度が所定値以下に低下した時にはアルカリ剤を注入してアルカリ液の濃度を所定値に調整するとともに、必要に応じて同アルカリ液を電解することにより同アルカリ液中に混入している油分を酸化し、それを油水分離器で浄化することにより脱脂処理用アルカリ液を精製できるようにした再利用システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、処理排水を再利用する技術として特許文献１に示すようなものが知られている。
この特許文献１に記載されているものは、メッキ処理を行なった後に発生する廃水を、沈降処理により分離処理して、生成した清澄水をｐＨ調整し、このｐＨ調整の清澄水を各槽に対応する数値に変換して供給する廃水の再利用管理システムである。このシステムでは、ｐＨ調整水をアルカリ脱脂槽後の水洗用としてｐＨ８．５〜１０．５程度で供給し、また、酸処理後の水洗用として、ｐＨ４〜７程度で供給している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１２９３９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記文献に記載された技術は、脱脂表面処理で発生したアルカリ溶液廃水を沈降装置で分離処理した清澄水をｐＨ調整して再利用する方法であるが、金属表面に付着した油をアルカリ溶液で脱脂した脱脂処理後のアルカリ液は汚れが酷く、さらにアルカリ液中に混入している油分を沈降分離で簡単に処理することが非常に難しく、上記技術では脱脂処理したアルカリ液の再利用は困難であった。さらに洗浄用のアルカリ液の寿命が短いなど問題点もある。
【０００５】
そこで本発明は、脱脂処理用アルカリ液の寿命の延長を図るとともに、同液中に混入している油分を、同アルカリ液を電解することによって酸化し、酸化物を油水沈殿分離器５を用いて分離することにより清浄な脱脂処理用アルカリ液を得ることができることを目的とする。
【０００６】
金属加工の一つとして鍛造という技術が良く知られている。
鍛造は金属加工の塑性加工法の一種で、金属ハンマー等で叩いて圧力を加える事で、金属内部の空隙を潰し、結晶を微細化し、結晶の方向を整えて強度を高めると共に目的の形状に成型する。古くから刀工の技術が、日本刀等、刃物や火縄銃の銃身の製造法に用いられ、刃物の品質を向上させる努力に伴い技法が発展して来た。
鍛造の種類としては
１）熱間鍛造：素材の変形抵抗を減少させる為に再結晶温度以上の高温に加熱して成型する。
２）冷間鍛造：再結晶温度以下の常温で形成する。仕上がり製品の寸法精度が熱間鍛造より優れている。
３）溶湯鍛造：鋳造の改善工法、凝固収縮による鋳巣の発生を防ぐ為、半凝固状態で加圧する。
等がある。
【０００７】
ところで特に冷間鍛造では素材の潤滑処理が重要で、ブランクが非常に大きな接触圧力（２００〜２５０ｋｇ／ｍｍ2 ）で金型に押し付けられながら変形する為、潤滑の良否が加工の成否に繋がる重要な事柄である。ブランクの潤滑が良好でない時は、金型との間に焼き付きやカジリを生じ、金型の局部的破損や急激な磨耗の要因となり、金型の寿命が著しく短縮するほか、加工そのものが不可能となる場合が多い。
冷間鍛造での潤滑処理では、大きな接触圧力に対応でき、塑性変形と摩擦により生ずる、数百度にも達する加工熱に耐え、数倍から数十倍に増大する表面積の拡大や縮小にも耐える強度を持つ事が必要とされ、且つ付着と除去が容易に行えなければならない。
【０００８】
この様な性質を満たす潤滑剤の保持層として、亜鉛、マンガン、カルシウム等の燐酸塩があり、処理が簡単な事や摩擦係数の点から燐酸亜鉛皮膜が広く利用されている。
そして潤滑処理工程では保持層の脱脂用としてアルカリ剤（苛性ソーダ）溶液が使用されている。
使用されるアルカリ剤として一般的には苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）が使用されるが、浸透性や有機物の分解に際しては苛性カリが最適であると考える。またこの系統では脱脂処理が大きな目的の為、この溶液は汚れが酷く、次の工程にも影響与えてしまうという問題を有している。
【０００９】
また、切削加工に使用する切削油については以下のような問題点が指摘されている。
金属等の切削加工を行なう際に、摩擦抑制と冷却のために使用する油や水等の液体を一般に切削油と称している（鍛造加工や引抜き加工等、切削以外の加工に使用される油を含め加工油と呼ぶ場合もある）。前記切削油は加工点を潤滑・冷却することにより、精度や加工性を向上させ、工具の磨耗を抑制する。また、切り屑を洗い流し、熱による機械等の熱変異防止や機能性の高い機械の信頼性を高める助剤として広く利用されている。
しかし、水溶性の切削油は循環使用するため、劣化が酷く悪臭を発生することが報告され、性能の低下や錆の原因になる事が判明している。その要因は切削油中（油が還元剤として働き）が還元雰囲気となり溶存酸素が除去され切削油の環境が嫌気性となり、嫌気性菌が発生し、この菌が硫化水素ガスや悪臭の発生原因であるからである。またこの菌はカビの発生にも大きく関与していることが判っている。
このようなことから、水溶性切削油の循環使用する方法において、アルカリ剤を添加し、ｐＨ９〜ｐＨ１２．５に調整することによって、嫌気性菌の発生、悪臭ガス、カビの発生を防止することが考えられる。
【００１０】
本発明では、油を含むアルカリ液の精製を行なうために、アルカリ液の電解処理を行い、油分を陽極酸化によって分解して除去するとともにアルカリ液中の油や汚染物を油水沈殿分離器で除去し、さらに、アルカリ液のアルカリ性濃度を検出手段（例えばｐＨ濃度計）で検出し、低下した濃度分のアルカリ剤を自動注入して、清浄な脱脂処理用アルカリ液を得ることができる脱脂処理用アルカリ液の再利用システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため本発明が採用した課題を解決するための手段は、
鍛造加工、切削加工等の金属加工において、加工後の製品の脱脂に使用する脱脂処理用アルカリ液の再利用システムであって、前記再利用システムは、前記アルカリ液を貯留する貯留槽と、前記槽内から汲み上げたアルカリ液を電解及び／又は油水沈殿分離するための電解槽及び／又は油水沈殿分離器と、前記電解槽及び／又は油水沈殿分離器で処理されたアルカリ液を前記貯留槽に還流する流路と、前記貯留槽または流路内のアルカリ液の濃度を検出する検出手段と、前記検出手段からの情報にもとづいて前記アルカリ液の濃度を所定の濃度に保つために同アルカリ液にアルカリ剤を注入するポンプとを備え、貯留槽内の前記アルカリ液の濃度を検出し、アルカリ液の濃度が所定値より低下した時は、その情報に基づいて前記アルカリ剤注入用のポンプから所定量のアルカリ剤を前記アルカリ液に注入して前記アルカリ液の濃度を所定値に調整することをとともに、前記アルカリ液を電解及び／又は油水沈殿分離することによりアルカリ液を浄化することを特徴とする脱脂処理用アルカリ液の再利用システムである。
また、前記電解槽は、前記アルカリ液を電解して油分を酸化する機能を有し、前記油水沈殿分離器は、前記電解槽で処理されたアルカリ液中の油水を分離するとともに、混入物を沈殿分離する機能を有することを特徴とする脱脂処理用アルカリ液の再利用システムである。
また、前記脱脂処理用アルカリ液の再利用システムは、貯留槽と、ポンプと、電解槽及び／又は油水沈殿分離器と、貯留タンクが連続して流路で連結されていることを特徴とする脱脂処理用アルカリ液の再利用システムである。
また、前記アルカリ液の濃度を検出する検出手段は、前記貯留槽に還流する流路内に設けてあることを特徴とする脱脂処理用アルカリ液の再利用システムである。
また、前記アルカリ剤が水酸化カリウム溶液（苛性カリ溶液）である事を特徴とする脱脂処理用アルカリ液の処理システムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アルカリ液を電解することによって同液中に混入している油分を酸化させその酸化物を除去することで清浄な脱脂処理用アルカリ液を得るとともに脱脂処理用のアルカリ液の寿命の延長を図ることができる。特にアルカリ液を電解することで相当の油分が酸化され、その酸化した油分は後段の油水沈殿分離器で除去されることになり、清浄なアルカリ液を容易に得ることができる。また、システム内のアルカリ液は常時濃度が検出され、所定の濃度内に収まるように濃度調整が行なわれるため、加工に適したアルカリ液を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、アルカリ液を貯留する貯留槽と、前記槽内のアルカリ液の濃度を検出する検出手段と、前記検出手段からの情報にもとづいて前記アルカリ液の濃度を所定の濃度に保つために同アルカリ液にアルカリ剤を注入するパルスポンプとを備え、同貯留槽内、あるいは貯留槽から汲み上げた前記アルカリ液の濃度を検出し、アルカリ液の濃度が所定値より低下した時は、その情報に基づいて前記アルカリ剤注入手段から所定量のアルカリ剤を前記アルカリ液に注入することにより、前記アルカリ液の濃度を所定値（ｐＨ８〜１０）に調整する。さらに、同システム内にアルカリ液を電解する電解槽または油水沈殿分離器、あるいは電解槽および油水沈殿分離器とを共に備えることにより、アルカリ液を電解して油分を酸化させ、それを油水沈殿分離器で分離しアルカリ液を精製するようにしている。
【実施例】
【００１４】
以下に本発明に係る実施の形態を図面と共に説明すると、図１は、本発明に係る脱脂処理用アルカリ液の連続再利用システムの構成図である。
図中、１は脱脂処理に使用した処理済のアルカリ液を貯留するアルカリ液貯留槽、２は同槽からアルカリ液を吸引するポンプ、３は同アルカリ液を電解する電解槽、４は前記電解槽３の電解電流を制御する電源、１０は前記電源４やパルスポンプ８（後述する）の制御を行なう演算処理制御器である。前記電解槽３には手動または自動のドレンコックが設けられ電解槽３内に沈殿した沈殿物を排出することができる。また前記演算処理制御器１０では周波数制御等を行なう。５はアルカリ液の油水分離と沈殿分離を行う油水沈殿分離器、６はアルカリ液の濃度を検出する検出手段、７はアルカリ剤タンク、８はアルカリ剤タンクからアルカリ剤を吸引するためのパルスポンプ、９はアルカリ液の濃度を検出する検出手段からの出力を演算処理制御器１０に出力する濃度制御器９であり、これらの構成要素は、図示の様な流路（実践）および電気回路（２点鎖線）でそれぞれ接続され、脱脂処理用アルカリ液の連続再利用システムを構成している。なお、パスルポンプ８、ポンプ２、電源４、検出手段６等は必要に応じて演算処理制御器１０（パソコン等）に接続され、本発明の目的に沿うように制御されることになる。
【００１５】
前記脱脂処理に使用した処理済のアルカリ液を貯留するアルカリ液貯留槽１１は、アルカリ液を安全に貯留できる槽であり、アルカリに強い材料により適宜形状に形成されている。前記槽からアルカリ液を吸引するパルスポンプ８は、アルカリに強い材料で構成されている従来公知のポンプを使用することができる。アルカリ液を電解する電解槽３は無隔膜の積層型の電解槽３であり、５〜９０Ｈｚの交流で電解を行うことができる。アルカリ液を交流で電解すると電解槽３中の陽極には油分の有機物が陽極酸化によって付着し、また陰極にはカルシウムやマグネシウムが水酸化物の形態で付着するが、５〜９０Ｈｚ交流で電解を行う操作によって電極に極性変換が起り、電極に付着した付着物質は逆電圧が印加された時には剥離し、沈殿物となってアルカリ液中に混入する。アルカリ液中に混入した付着物質は電解槽３の下流側（後段）に配置した油水沈殿分離器５を通過する時に、沈殿物として除去する事ができる。電解槽３や油水沈殿分離器５内に沈殿した沈殿物は図示せぬドレンを開くことにより適宜排出することができる。なおこのドレンの操作も手動、自動等適宜選択することができる。前記電解槽３の電解電流を制御する電源４は演算処理制御器１０からの指示で電源４が制御されるが、本例では演算処理制御器１０では周波数制御等を行なうようにしてある。前記アルカリ濃度検出手段６は本例では油水沈殿分離器５とアルカリ液貯留槽１とを連通する流路内に設けられている。アルカリ濃度検出手段６は流路中を流れるアルカリ液の濃度を検出ｐＨ電極を使用して検出する。検出出力は濃度測定を行うｐＨ計に接続され、更にその出力は濃度制御器９を介して演算処理を行う演算処理制御器１０に接続され検出濃度が所定値（たとえばｐＨ＝１２．５）であるか否かを検出し、検出結果が所定値以下と判断された場合には、アルカリ剤タンク７中のアルカリ剤を、パルスポンプ８のパルス量を可変して制御し、処理液に注入し、速やかにアルカリ貯留槽のｐＨ調整を行い目的とするｐＨ＝１２．５に調整される。
なお注入すべきアルカリ剤としては、水酸化カリウム溶液（苛性カリ溶液）が望ましい。
【００１６】
上記構成からなる脱脂処理用アルカリ液の再利用システムの作用について説明する。
鍛造加工、切削加工、メッキ加工、その他金属加工で発生した脱脂処理後のアルカリ液は一端アルカリ液貯留槽１に貯留される。貯留槽１内のアルカリ液はアルカリ濃度を検出する検出手段６で濃度が検出され、検出濃度が濃度制御器９を介して演算処理制御器１０に送られ、演算処理制御器１０では検出濃度に応じて前記アルカリ剤タンク７のパルスポンプ８を作動してアルカリ剤をアルカリ液中に注入する。一方、演算処理制御器１０からの指令でポンプ２が作動すると、貯留槽１内に貯留されているアルカリ液が汲み上げられ、電解槽３に送られる。電解槽３には電源４から所定の電流が供給され、電解槽３内でアルカリ液が電解される。この電解によりアルカリ液内の油分が酸化され、アルカリ液が油水沈殿分離器５を通過する際に酸化油分が除去されるとともに、アルカリ液中に混入している不純物が沈殿し、清浄なアルカリ液となって、再びアルカリ液貯留槽１から加工機に供給される。
【００１７】
なお、本例では前記アルカリ剤タンク７からのアルカリ剤は検出手段６と貯留槽１とを接続する流路内に供給されるようになっているが、直接貯留槽内にアルカリ剤を注入することもできる。この場合、貯留槽内には適宜攪拌器を設けることが望ましい。また、検出手段６は直接アルカリ液貯留槽１内設けることもできるし、他のアルカリ液流路に設けることも可能である。
また、電解槽３および油水沈殿分離器５は、必ずしも二つを同時に設定する必要はなく、電解槽３あるいは油水沈殿分離器５のみを流路内に設けることも可能である。
【００１８】
以上、本実施形態の一例を説明したが、本発明はその精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。また、前述の実施例はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。
例えば、必要に応じて電解槽や濾過機を省略したり、電解槽の取り付け位置を変更することなど、使用場所に応じて随時構成を変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、鍛造加工、切削加工、メッキ加工、その他金属加工に欠かせない脱脂処理用アルカリ液の再利用技術（寿命の延長）に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の脱脂処理用アルカリ液の再利用技術に係る実施例のシステム構成図である。
【符号の説明】
【００２１】
１              アルカリ液貯留槽
２              ポンプ
３              電解槽
４              電源
５              油水沈殿分離器
６              アルカリ濃度検出手段
７              アルカリ剤タンク
８              パルスポンプ
９              濃度制御器
１０              演算処理制御器
【図１】
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