異物粒子分離装置、および被処理流体浄化システム
【課題】特に微小な異物粒子や、被処理流体との比重の差が小さい異物粒子の被処理流体からの除去効率を向上させる。
【解決手段】被処理流体が旋回下降流動する円筒状の流路には、被処理流体を内周側と外周側とに分流させる分離円筒１１が設けられている。この分離円筒１１には、上下方向に細長いスリット１１ａが形成され、遠心力が作用した被処理流体中の異物粒子ｊが分離円筒１１の外周側に移動して、円錐状部２ｃの下端部付近に集約され、クリーンな被処理流体と再度混ざりにくくなるようになっている。筒状排出管延長部７の下端の流体排出口７ｄは、上記スリット１１ａの下端よりも下方で、分離円筒１１の下端よりも上方に位置するように設定されている。
【解決手段】被処理流体が旋回下降流動する円筒状の流路には、被処理流体を内周側と外周側とに分流させる分離円筒１１が設けられている。この分離円筒１１には、上下方向に細長いスリット１１ａが形成され、遠心力が作用した被処理流体中の異物粒子ｊが分離円筒１１の外周側に移動して、円錐状部２ｃの下端部付近に集約され、クリーンな被処理流体と再度混ざりにくくなるようになっている。筒状排出管延長部７の下端の流体排出口７ｄは、上記スリット１１ａの下端よりも下方で、分離円筒１１の下端よりも上方に位置するように設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば工作機械等において切削加工時や研削加工時に生じるスラッジ（加工屑）等をクーラント液（被処理流体）から分離・除去するためなどに使用される異物粒子分離装置に関し、特に、異物粒子を含む被処理流体を内周面に沿って旋回下降流動させ、その旋回下降流動によって生じる遠心力により被処理流体内の異物粒子を分離して排出するサイクロン式処理容器を備えた異物粒子分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の異物粒子分離装置は、サイクロン式処理容器の内周面が下側ほど縮径する逆円錐状に形成されていて、該サイクロン式処理容器の上部側壁の導入開口から該容器内に導いたクーラント液をその内周面に沿って旋回流動させることでその遠心力により異物粒子を該内周面近傍に集約して分離する。そして、このクーラント液の旋回流動に伴いその旋回中心部に生じる上昇流によって、異物粒子を含まない浄化処理されたクーラント液を該旋回中心部に配設された排出管から容器外へと排出する。
【０００３】
このような異物粒子分離装置において、異物粒子をより効率良く分離・除去するための技術が種々提案されており、例えば特許文献１に示す装置では、サイクロン式処理容器の外周面に沿って上下方向の略全体に亘って磁石を配設することで、旋回流動に伴う遠心力に加えてこの磁石の磁気吸引力でもって磁性粒子を含む異物粒子をサイクロン式処理容器の内周面近傍に集約するようにしている。
【０００４】
この磁石は、サイクロン式処理容器の外周を囲むリング状の２分割体からなり、各分割体は、エアシリンダ等のアクチュエータ機構により互いに接近／離間する方向に変位可能に構成されている。そして、内周面近傍に集約された異物粒子の量が所定量以上になったときには、アクチュエータ機構により該各分割体を径方向の外側（互いに離間する方向）に変位させて異物粒子に含まれる磁性粒子に作用する磁力を弱めることで、該異物粒子を自重によりサイクロン式処理容器の下側の回収容器へと落下させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の異物粒子分離装置のように、旋回流動に伴う遠心力に加えて磁気吸引力でもって磁性粒子を含む異物粒子をサイクロン式処理容器の内周面近傍に集約するようにしても、必ずしも異物粒子の分離が十分ではなく、特に、磁性粒子に限らず微小な異物粒子や、被処理流体との比重の差が小さい異物粒子は、サイクロン式処理容器の中心部の上昇流に巻き込まれて排出管から容器外へと排出され、装置全体の浄化能力の低下を招きやすい。このため、異物粒子の除去効率を大幅に向上させることは困難という問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、特に微小な異物粒子や、被処理流体との比重の差が小さい異物粒子であっても、被処理流体からの除去効率を大幅に向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、
異物粒子を含む被処理流体を内周面に沿って旋回下降流動させ、その旋回下降流動によって生じる遠心力により被処理流体中の異物粒子を分離して下方の異物粒子排出口から排出するサイクロン式処理容器と、
上記サイクロン式処理容器の中心部にて上下方向に延び、下端に該サイクロン式処理容器の内部に開口する開口部を有し、浄化後の被処理流体を該サイクロン式処理容器の上方から該容器外へと導く浄化後被処理流体排出管と、
を備えた異物粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器の内周面と上記浄化後被処理流体排出管の外周面との間に形成される円筒状の被処理流体流路中に、被処理流体を内周側と外周側とに分流させるとともに、内周側と外周側とを連通させる貫通孔が形成された分離円筒が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、旋回下降流動する被処理流体中の異物粒子は、遠心力の影響により分離円筒の貫通孔を通って分離円筒の外周側に移動する。そこで、例えば分離円筒の上部付近で外周側に移動した異物粒子は、再度内周側に移動しにくいので、被処理流体が旋回しながら下降流動するにつれて徐々に外周側に集約され、内周側の清浄な被処理流体中に異物粒子が混入する可能性が低くなる。そして、浄化後被処理流体排出管の下端部付近、特に分離円筒の貫通孔の下端よりも下方では、異物粒子は分離円筒の内周側には移動できない。すなわち、分離円筒の内周側の被処理流体に異物粒子が混入することが防止されるので、浄化後被処理流体排出管から排出される被処理流体における異物粒子の除去効率を向上させることが容易にできる。
【００１０】
第２の発明は、
第１の発明の異物粒子分離装置であって、
上記浄化後被処理流体排出管の開口部は、上記分離円筒の下端と、上記分離円筒における上記貫通孔の最下端との間に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、浄化後被処理流体排出管の開口部の上下位置付近で分離円筒の外周側に存在する異物粒子が浄化後被処理流体排出管から排出される被処理流体に混入することが確実に防止される。
【００１２】
第３の発明は、
第１および第２の発明のうち何れか１つの発明の異物粒子分離装置であって、
上記円筒状の被処理流体流路は、被処理流体の導入口が設けられている位置から、下方に向けて、順に、第１拡径部、縮径部、および第２拡径部を有し、上記分離円筒は、上記第２拡径部付近に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、被処理流体中の異物粒子に、より強い遠心力を作用させて、一層、異物粒子の除去効率を向上させることが容易にできる。
【００１４】
第４の発明は、
第１から第３の発明のうち何れか１つの発明の異物粒子分離装置であって、
上記貫通孔は、長手方向が上下方向または円周方向のスリット状に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
これにより、異物粒子を分離円筒の外周側に移動させて分離されやすくすることができる。
【００１６】
第５の発明は、
第４の発明の異物粒子分離装置であって、
上記分離円筒におけるスリットは長手方向が円周方向に形成されるとともに、上下方向に隣り合うスリットの円周方向の位置が、互いに異なっていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、分離円筒の内周面に沿って旋回下降流動する被処理流体中の異物粒子が、何れかのスリットから分離円筒の外周側に移動しやすくなる。
【００１８】
第６の発明は、
第４の発明の異物粒子分離装置であって、
上記分離円筒におけるスリットは長手方向が上下方向に形成されるとともに、分離円筒の内周面に、螺旋溝が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
これにより、分離円筒の内周面に沿って旋回下降流動する被処理流体中の異物粒子を螺旋溝に捕捉してスリットに導き、より確実に分離円筒の外周側に移動させることができる。
【００２０】
第７の発明は、
第１から第６の発明のうち何れか１つの発明の異物粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器における分離円筒が設けられている付近の内周面には、下方ほど拡径する円錐状部が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
これにより、分離円筒の貫通孔を通って外周側に移動した異物粒子は、下方に移動するほど、さらに遠心力によって分離円筒の外周面から外周側に離れるので、再度分離円筒の内周側に移動する可能性を低く抑えることができる。
【００２２】
第８の発明は、
第１から第７の発明のうち何れか１つの発明の異物粒子分離装置であって、
浄化後被処理流体排出管の下流側、および異物粒子排出口の下流側の少なくとも一方に、流量および圧力の少なくとも一方を調整するバルブが設けられていることを特徴とする。
【００２３】
これにより、異物粒子の比重に適合するように、サイクロン式処理容器内で被処理流体の流速や流量、被処理流体中の異物粒子に作用する遠心力を調整し、異物粒子の除去効果を高めることが容易にできる。
【００２４】
第９の発明は、
第１から第８の発明のうち何れか１つの発明の異物粒子分離装置であって、
上記浄化後被処理流体排出管の外周面に螺旋状の凹凸が形成されていることを特徴とする。
【００２５】
これにより、被処理流体の旋回速度を増速させて、より強い遠心力を異物粒子に作用させることができる。
【００２６】
第１０の発明は、
第１から第９の発明のうち何れか１つの発明の異物粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器における、被処理流体の導入口が設けられている位置の上方位置に、サイクロン式処理容器の上部に浮上した浮上物を回収して排出する浮上物排出口が設けられていることを特徴とする。
【００２７】
これにより、被処理流体中に含まれる比重の小さい浮上物も、浮上物排出口から排出することにより除去することができる。
【００２８】
第１１の発明は、
第１から第１０の発明のうち何れか１つの発明の異物粒子分離装置と、
前処理分離装置とを有し、これらの装置によって異物粒子を除去する被処理流体浄化システムであって、
上記前処理分離装置は、被処理流体の旋回流動中心軸から偏心して水平方向に設けられた被処理流体の導入口と、被処理流体の旋回流動中心軸から偏心して水平方向に設けられ、遠心力によって外周方向に移動した異物粒子を含む被処理流体を排出する異物粒子排出口と、被処理流体の旋回流動中心軸に沿って設けられ、被処理流体を上方に導く浄化後被処理流体排出管とを有し、
上記前処理分離装置の浄化後被処理流体排出管から排出された被処理流体が、上記サイクロン式分離除去装置に供給されるように構成されていることを特徴とする。
【００２９】
これにより、前処理分離装置によって、比較的比重の大きな異物粒子をある程度除去することが比較的容易にでき、そのような前処理が行われた被処理流体を異物粒子分離装置に供給することによって、異物粒子分離装置で、より小さな異物粒子の除去を効率よく行わせ、種々の比重の異物粒子が混在する被処理流体に対する全体的な除去効率を大幅に高めることなどが容易にできる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、サイクロン式処理容器の中央部などに存在する特に微小な異物粒子や、被処理流体との比重の差が小さい異物粒子などであっても、被処理流体からの除去効率を大幅に向上させることが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態１の被処理流体浄化システムの構成を示す全体図である。
【図２】サイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】分離円筒１１の横断面図である。
【図５】前処理分配装置５０の構成を示す縦断面図である。
【図６】実施形態２のサイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【図７】実施形態３のサイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線断面図である。
【図９】実施形態４のサイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【図１０】実施形態５の分離円筒１１の構成を示す縦断面図である。
【図１１】実施形態６の分離円筒１１の構成を示す縦断面図である。
【図１２】実施形態７の分離円筒１１の構成を示す縦断面図である。
【図１３】実施形態８の前処理分配装置５０の構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、他の実施形態と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００３３】
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係る被処理流体浄化システム１００を示し、本実施形態では一例として、この被処理流体浄化システム１００を、工作機械１０１のクーラント液（被処理流体）の浄化システムに適用した例を示す。
【００３４】
すなわち、上記被処理流体浄化システム１００は、工作機械１０１において、クーラント液（すなわち被処理流体）の中に混入する切粉、或いは該切粉と砥粒との溶着したもの等からなる切削屑である磁性粒子等を含む異物粒子ｊと、クーラント液とを分離し、該異物粒子ｊを分離回収する場合に適用したものである。より具体的には、この被処理流体浄化システム１００は、ダーティタンク１０２と、前処理分配装置５０と、サイクロン式分離除去装置１（異物粒子分離装置）と、ダスト分離用タンク１０３と、コンベア式のダスト分離装置１０８と、スーパクリーンタンク１０４とを備えている。
【００３５】
工作機械１０１から排出されたダーティ液（異物粒子ｊを除去する前の被処理流体）は、先ず、ダーティタンク１０２内へと導かれて貯留される。ダーティタンク１０２内に貯留された被処理流体は、ポンプ１０５により汲み上げられて前処理分配装置５０に送られ、後述する比較的簡便な遠心分離作用により、比重が特に大きな異物粒子ｊが除去されてダスト分離用タンク１０３に排出され、異物粒子ｊが除去された被処理流体がサイクロン式分離除去装置１へと導かれる。
【００３６】
サイクロン式分離除去装置１では、後に詳述するように、比重が比較的大きな異物粒子ｊは、遠心力により分離されて排出口４からダスト分離用タンク１０３へと排出され、異物粒子ｊが分離された浄化処理後の被処理流体は、筒状排出管６から排出されてスーパクリーンタンク１０４へと導かれる。
【００３７】
上記排出口４から排出された異物粒子ｊは、ダスト分離用タンク１０３内でバッフル板２８２の右方から下方に回り込んで該ダスト分離用タンク１０３の底部に沈殿すると、ダスト分離装置１０８により回収されてダストボックス１０７に排出される。尚、ダスト分離装置１０８は、例えば特開２００３−２５１５４２号公報に示す公知の構造を有するものとされ、ここではその説明を省略する。ダスト分離用タンク１０３内の上層の被処理流体は、その水位が所定水位ｈ１に達すると、排出口１０３ｄから戻り管１０３ｂを介してダーティタンク１０２へと戻され、再度、前処理分配装置５０およびサイクロン式分離除去装置１へと導かれる。
【００３８】
一方、サイクロン式分離除去装置１の筒状排出管６からスーパクリーンタンク１０４に導かれて貯留された、異物粒子除去後のクリーンな被処理流体は、ポンプ１１５により工作機械１０１に供給され、クーラント液として使用される。ここで、スーパクリーンタンク１０４内の被処理流体は、その水位が所定水位ｈ２に達すると、上壁部１０４ａから垂下された仕切り壁１０４ｆの下方を回り込み、側壁との間を上昇して戻り管１０４ｂからダーティタンク１０２へと戻されるようになっている。この流れに伴って、サイクロン式分離除去装置１によっても除去されずスーパクリーンタンク１０４内で深部に沈殿したダストもダーティタンク１０２へと戻される。また、スーパクリーンタンク１０４内で表面に浮いた油分や軽いダスト等の浮上物も、仕切り壁１０４ｆの下方を回り込む被処理流体の流れによって、戻り管１０４ｂからダーティタンク１０２へと戻される。なお、図２に示すように、下端が仕切り壁１０４ｆよりも低い仕切り壁１０４ｅを仕切り壁１０４ｆよりもポンプ１１５の吸入口側に設け、浮上物がより工作機械１０１に送られにくいようにしてもよい。上記のような構成により、スーパクリーンタンク１０４内でのダストや浮上物の蓄積を極力抑制できるので、常時クリーンな液を工作機械１０１に供給することがより容易にでき、工作機械１０１の稼働を止めることなく、連続して使用可能にすることができる。
【００３９】
−サイクロン式分離除去装置１の構成−
サイクロン式分離除去装置１は、図２に示すように、ステンレス、アルミニウムや樹脂等の非磁性体等からなるサイクロン式処理容器２と、サイクロン式処理容器２内の浄化後の被処理流体を該サイクロン式処理容器２外（サイクロン式分離除去装置１外）へと排出する筒状排出管６とを備えている。該サイクロン式処理容器２は、上端部が閉塞された略円筒状の本体部２ａと、該本体部２ａの下端部に接続される略円筒状の流体渦流部２ｅとで構成されている。
【００４０】
このサイクロン式処理容器２は、上下方向に延びる内周面２ｇに、円筒状部２ｆ、円錐状部２ｃ、および逆円錐状部２ｄを形成した槽体からなるものであって、後述するように、異物粒子ｊを含む被処理流体を該内周面２ｇに沿って旋回流動させることでその遠心力により該異物粒子ｊを分離する。
【００４１】
より詳細には、サイクロン式処理容器２の内周面２ｇは、その上端部に形成されて内径が上下方向の全体に亘って略一定となる上記円筒状部２ｆと、該円筒状部２ｆの下方に交互に形成された２組の円錐状部２ｃ、および逆円錐状部２ｄとからなる。上記円筒状部２ｆ、円錐状部２ｃ、及び逆円錐状部２ｄの軸心は一致しており、この軸心が、サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃとされる。そして、この中心軸１Ｃは、被処理流体の旋回中心軸に略一致している。尚、円筒状部２ｆは、上記本体部２ａの内周面とされ、円錐状部２ｃ、及び逆円錐状部２ｄは、上記流体渦流部２ｅの内周面とされている。
【００４２】
上記円筒状部２ｆには、図３に示すように、上記サイクロン式処理容器２内に被処理流体を導入するための導入口３が形成されている。この導入口３は、該円筒状部２ｆに対してその接線方向から貫通して開口するとともに、該開口からサイクロン式処理容器２内に流入する被処理流体を該円筒状部２ｆの中心軸（サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃ）周りに図３における反時計回り方向（ｒ）に旋回流動させるように構成されている（なお、図２に示す断面には、実際には導入口３は現れないが、図２では、便宜上、ほぼ同図の断面に投影した位置に表している。）。こうして、被処理流体は、該円筒状部２ｆにおいて反時計回り方向に旋回流動されることで、その勢いで流体渦流部２ｅ内においても同方向（反時計回り方向）に旋回流動される。なお、例えば導入口３の位置に応じて被処理流体を時計回り方向に旋回流動させるようにしてもよいことは言うまでもない。
【００４３】
サイクロン式処理容器２の中心部には、上下方向に延びる筒状排出管６、および該筒状排出管６の下端部に螺合された筒状排出管延長部７が配設され、これらの筒状排出管６、および筒状排出管延長部７がサイクロン式処理容器２の内外を連通することで、該サイクロン式処理容器２内のクリーンな被処理流体を該サイクロン式処理容器２外（サイクロン式分離除去装置１外）へと導くように構成されている。より詳細には、筒状排出管６は、サイクロン式処理容器２の上壁部（本体部２ａの上端部）を貫通して該サイクロン式処理容器２外（サイクロン式分離除去装置１外）へと延設されている。筒状排出管６と筒状排出管延長部７との螺合部は、被処理流体のサイクロン式処理容器２への導入口３よりも下方の位置に設定されるとともに、外径が導入口３の位置よりも大きい膨出部７ａが形成され、比重が比較的大きな異物粒子ｊが外周方向に移動しやすくなるようになっている。上記膨出部７ａの上下部分における中心軸１Ｃに対するテーパー角は、例えば４５°に設定されている。
【００４４】
上記筒状排出管延長部７における膨出部７ａの下方にはくびれ部７ｂが形成されるとともに、その外周付近には、絞りリング９が設けられ、被処理流体の旋回流動半径が縮径されて被処理流体中の異物粒子ｊに大きな遠心力が作用するようになっている。
【００４５】
絞りリング９の下方には、上記絞りリング９の内径よりも大きな内径で、かつ、下方ほど拡径する円錐状部２ｃが配置されている。また、筒状排出管延長部７には、くびれ部７ｂよりも外径がわずかに拡径した拡径部７ｃが形成されている。すなわち、例えば被処理流体の流路の横断面における平均径は、筒状排出管延長部７の膨出部７ａの部分で拡径し、くびれ部７ｂの部分で縮径し、拡径部７ｃの部分で再度拡径するようになっている。さらに、拡径部７ｃと円錐状部２ｃとの間に形成される円筒状の被処理流体流路には、被処理流体の旋回下降流を内周側と外周側とに分流させる分離円筒１１が設けられている。分離円筒１１には、図２および図４に示すように上下方向に細長いスリット１１ａが円周方向に等間隔な４箇所に形成され、遠心力が作用した被処理流体中の異物粒子ｊが分離円筒１１の外周側に移動して、円錐状部２ｃの下端部付近に集約され、クリーンな被処理流体と再度混ざりにくくなるようになっている。スリット１１ａの上下方向および幅方向の端縁は、被処理流体が旋回下降流動する方向に対応して斜面状に形成されている。なお、これに限らず、分離円筒１１の円筒面に垂直な端縁に形成してもよい。分離円筒１１は、上端に設けられたフランジ部１１ｂが絞りリング９と円錐状部２ｃとに挟まれるようにして固定されている。分離円筒１１の下端は、円錐状部２ｃと逆円錐状部２ｄとの接続部よりも若干下方位置になるように設定されている。分離円筒１１の下端部の形状は、円錐状部２ｃの下端部および逆円錐状部２ｄの上端部の形状に対応して、下方に向けて一旦わずかに拡径した後、縮径する形状に形成されている。筒状排出管延長部７の下端の流体排出口７ｄは、上記スリット１１ａの下端よりも下方で、分離円筒１１の下端よりも上方に位置するように設定されている。
【００４６】
円錐状部２ｃおよび逆円錐状部２ｄの下方には、さらにもう１組、同様の円錐状部２ｃと逆円錐状部２ｄとが設けられ、下方側の逆円錐状部２ｄの下端（つまりサイクロン式処理容器２（流体渦流部２ｅ）の底部）には、異物粒子ｊを排出するための排出口４が設けられている。
【００４７】
これらの円錐状部２ｃおよび逆円錐状部２ｄが構成される流体渦流部２ｅは、円筒外筒５に嵌合挿入されて着脱可能に構成されている。円筒外筒５は、その上端部付近に形成されたフランジ部５ａに挿通されるボルト１０によって本体部２ａに固定されている。円筒外筒５の底部内には、流体渦流部２ｅを上方に押し上げるコイルばね３１１が設けられている。このように、円筒外筒５をボルト１０によって本体部２ａに固定することにより流体渦流部２ｅが上方に押し付けられ、組み付けられるので、組付性及びメンテナンス性に優れる。特に、異物粒子ｊが砥粒などを含む場合に、アグレッシブ磨耗等が生じにくいように耐磨耗性を持たせた部材と交換することなども容易にできる。上記円筒外筒５の材質は、例えば側壁部２ｉの外周面２ｈにおける筒状排出管延長部７の下端付近の上下方向位置）に、被処理流体中の磁性粒子を含む異物粒子ｊを外周方向に向けて吸引する磁石が設けられる場合には、ステンレス、合成樹脂等の非磁性体で構成することが考えられるが、そのような磁石が設けられる場合でも、その磁力の作用上で影響が無ければ、鋼管としてもよい。また、本体部２ａ及び流体渦流部２ｅは別体で構成しているが、一体でもよい。円筒外筒５とサイクロン式処理容器２との間、各側壁部２ｉどうしの間、および最下方の側壁部２ｉと円筒外筒５との間にはＯリング８が設けられ、被処理流体の漏出が確実に防止されるようになっている。なお、上記の例では、流体渦流部２ｅは４つの側壁部２ｉに分割されている例を示すが、これに限らず、一体でもよいし、２分割などでもよい。また、円錐状部２ｃおよび逆円錐状部２ｄは１段だけ設けるなどしてもよい。
【００４８】
浄化後の被処理流体が排出される筒状排出管６の下流には、浄化後の被処理流体の流量、および／または圧力を調整する流量調整バルブ３１が設けられている。一方、遠心分離された異物粒子ｊの排出口４の下流には、異物粒子ｊと伴に排出される被処理流体の流量、および／または圧力を調整する流量調整バルブ３２が設けられている。
【００４９】
−サイクロン式分離除去装置１の動作−
以上のように構成されたサイクロン式分離除去装置１における異物粒子ｊの分離回収動作について説明する。
【００５０】
先ず、異物粒子ｊを含む被処理流体が、高速で、導入口３（図２、図３参照）からサイクロン式処理容器２内に導入される。導入された被処理流体は、該サイクロン式処理容器２の内周面２ｇの円筒状部２ｆに沿って筒状排出管６周りに旋回流動しながら下降し、遠心力が作用するとともに、加えて、筒状排出管６と筒状排出管延長部７との螺合部に形成された膨出部７ａの作用によって外周方向に向かう力が作用する。そこで、比重が比較的大きな異物粒子ｊは、外周方向に移動する。
【００５１】
被処理流体が旋回流動しながら、さらに下降すると、被処理流体の旋回半径は、絞りリング９と筒状排出管延長部７のくびれ部７ｂとによって縮径し、異物粒子ｊには一層強い遠心力が作用する。被処理流体が絞りリング９よりも下方に下降すると、異物粒子ｊは、上記遠心力の影響により分離円筒１１のスリット１１ａを通って分離円筒１１の外周側に移動する。そして、例えば分離円筒１１の上部付近で外周側に移動した異物粒子ｊは、再度内周側に移動しにくいので、被処理流体が旋回しながら下降流動するにつれて徐々に外周側に集約され、内周側の清浄な被処理流体中に異物粒子が混入する可能性が低くなる。特に、筒状排出管延長部７の下端部付近、すなわち分離円筒１１のスリット１１ａの下端よりも下方では、異物粒子ｊは分離円筒１１の内周側には移動できない。そこで、分離円筒１１の内周側の被処理流体は、異物粒子ｊが極めて少なくなったクリーンな流体となる。ここで、異物粒子ｊが極めて少なくなったクリーンな流体と表現した理由は、例えば１μｍ〜５μｍの異物粒子が、軽いためにクリーンな流体と共に筒状排出管延長部７に導かれることがあり、僅かに異物粒子が含まれている可能性があるからである。
【００５２】
分離円筒１１の外周側に移動した異物粒子ｊは、円錐状部２ｃと逆円錐状部２ｄとの接合部付近に分離集約され、いずれ団塊状になってその自重により逆円錐状部２ｄの傾斜面に沿って落下し、排出口４からダスト分離用タンク１０３に排出される。
【００５３】
一方、分離円筒１１の内周側でスリット１１ａの下端よりも下方に下降した被処理流体には上向き軸方向の力が作用して、流体排出口７ｄから筒状排出管延長部７および筒状排出管６を通ってスーパクリーンタンク１０４へと供給される。
【００５４】
また、筒状排出管６、および排出口４の下流に設けられた流量調整バルブ３１，３２により、浄化後の被処理流体や分離された異物粒子を含む被処理流体の流量および／または圧力を調整することによって、サイクロン式処理容器２内での被処理流体の流速や流量、被処理流体中の異物粒子に作用する遠心力を異物粒子ｊの比重や大きさに適合するように調整して、異物粒子の高い除去効果を得ることができる。
【００５５】
−前処理分配装置５０の構成−
前処理分配装置５０は、比較的簡便な遠心分離作用により、比重が特に大きな異物粒子ｊを除去するために、ダーティタンク１０２とサイクロン式分離除去装置１との間に設けられている。この前処理分配装置５０は、図５に示すように、内周面に逆円錐状部５１ａが形成されたボディ５１と、その上下を覆う底部５４、および排出管部５６とから構成されている。
【００５６】
ボディ５１には、その中心軸５０Ｃに対して、それぞれ例えば図５における紙面奥行き方向に偏心して設けられた導入口５２と、排出口５３とが設けられている。（なお、図５では、便宜上、導入口５２および排出口５３をほぼ同図の断面に投影した位置に表している。）底部５４は、ボディ５１の下部にボルト５５によって取り付けられる一方、排出管部５６は、ボディ５１の上部にボルト５７によって取り付けられている。底部５４の上面中央部付近はわずかに凸に形成され、遠心力や自重によって逆円錐状部５１ａの内周面下部付近に移動した異物粒子ｊが中央部に移動しにくいようになっている。排出管部５６は、フランジ５６ａと排出管５６ｂとを有している。排出管５６ｂは、軸心が中心軸５０Ｃと一致するように設けられ、逆円錐状部５１ａの下部中央付近の被処理流体を上方に導き、前処理分配装置５０の外部に排出するようになっている。
【００５７】
ここで、排出口５３や排出管５６ｂの下流側に流量調節弁を設けて、異物粒子ｊの除去効率と、サイクロン式分離除去装置１に送られる被処理流体の流量とを最適化できるようにしてもよい。
【００５８】
−前処理分配装置５０の動作−
上記のように構成された前処理分配装置５０では、偏心して設けられた導入口５２から流入した被処理流体は、旋回しながら下降流動する。そこで、被処理流体中の比較的比重が大きな異物粒子は、遠心力によって外周方向に移動し、例えば常時、排出口５３から排出されてダスト分離用タンク１０３に送られる。一方、異物粒子が分離された被処理流体は、逆円錐状部５１ａの中央部付近から排出管５６ｂに流入し、上方に排出されてサイクロン式分離除去装置１に送られる。
【００５９】
このような前処理分配装置５０を用いることにより、簡潔、かつ小型な構成でも、比較的比重の大きな異物粒子をある程度除去することが比較的容易にできる。そして、このような前処理が行われた被処理流体をサイクロン式分離除去装置１に供給することによって、サイクロン式分離除去装置１で、より小さな異物粒子の除去を効率よく行わせ、種々の比重の異物粒子が混在する被処理流体に対する全体的な除去効率を大幅に高めることなどが容易にできる。
【００６０】
《発明の実施形態２》
サイクロン式分離除去装置１の他の例について、図６に基づいて説明する。本実施形態のサイクロン式分離除去装置１は、実施形態１のサイクロン式分離除去装置１と比べて、主として、下方分離壁１２を備えている点が異なる。
【００６１】
上記下方分離壁１２は、流体排出口７ｄの下方で、分離円筒１１の下部内側に配置された円筒壁１２ａと、底部壁１２ｂとを有している。この下方分離壁１２は、例えば円筒壁１２ａの外周側に放射状に４箇所程度設けられた支持部１２ｄが、分離円筒１１の下端部に形成された切り欠きを通して円錐状部２ｃと逆円錐状部２ｄとの間に挟まれるようにして固定されている。上記円筒壁１２ａは頂角が鋭角な円錐状に形成される一方、１２ｂは頂角が鈍角な逆円錐状に形成されている。底部壁１２ｂの中央部には、下方分離壁１２の内側に入り込んで底に溜まった異物粒子ｊを下方に落とし込む孔１２ｃが形成されている。
【００６２】
このような下方分離壁１２が設けられていることにより、旋回流動の遠心力によって分離円筒１１のスリット１１ａから分離円筒１１の外周側に移動した異物粒子ｊが分離円筒１１の下端で分離円筒１１の内周側に回り込むことが、円筒壁１２ａおよび底部壁１２ｂによって阻止されるので、異物粒子ｊがクリーンな被処理流体に混入して流体排出口７ｄから排出されるのをより確実に防止することができる。また、スリット１１ａから分離円筒１１の外周側に移動せず、分離円筒１１の内周側を旋回下降流動する被処理流体中に含まれる異物粒子ｊを円筒壁１２ａの外周側に分離することもできる。
【００６３】
なお、下方分離壁１２は、上記のように支持部１２ｄが円錐状部２ｃと逆円錐状部２ｄとの間に挟まれるようにして固定されるのに限らず、分離円筒１１に固定されるなどしてもよい。また、円筒壁１２ａおよび底部壁１２ｂの形状や位置は特に限定されず、筒状排出管延長部７および分離円筒１１の形状や位置等に応じて異物粒子ｊの分離効率が高くなるように適宜決定すればよい。また、必ずしも底部壁１２ｂを設けるのに限らず、円筒壁１２ａを設けるだけでも、異物粒子ｊが分離円筒１１の下端から内周側に回り込むのを防止する効果をある程度得ることはできる。
【００６４】
また、上記のような下方分離壁１２の有無に係わらず、図６に併せて示すように、分離円筒１１の上部の絞りリング９に、その上面側と下面側とを連通させる連通路９ａを例えば４箇所程度形成してもよい。このような連通路９ａを形成することによって、筒状排出管延長部７の膨出部７ａ付近で外周方向に移動した異物粒子ｊを直接分離円筒１１の外周側に送り出すことができ、より異物粒子ｊの分離効率を高めることが容易にできる。
【００６５】
《発明の実施形態３》
サイクロン式分離除去装置１のまた他の例について、図７、図８に基づいて説明する。本実施形態のサイクロン式分離除去装置１では、下方分離壁１２が円筒壁１２ａに設けられた支持部１２ｄによって支持されているのではなく、底部壁１２ｂの下方に取り付けられた管部１２ｅに設けられた支持部１２ｆによって支持されている。より詳しくは、底部壁１２ｂの下面中心部には下方に延びる管部１２ｅが取り付けられている。管部１２ｅ内の孔１２ｃは底部壁１２ｂの底部中心部に形成された孔に連通している。管部１２ｅの下部に設けられた支持部１２ｆは、上下に２分割された側壁部２ｉにおける逆円錐状部２ｄの間に挟まれるようにして固定されている。
【００６６】
上記のように底部壁１２ｂの下方に管部１２ｅが取り付けられていることによって、底部壁１２ｂの底部に溜まった異物粒子ｊは、実施形態２よりも下方まで導かれて、排出口４から排出される。それゆえ、一層、流体排出口７ｄから排出されるクリーンな被処理流体に混入することが防止される。
【００６７】
《発明の実施形態４》
サイクロン式分離除去装置１のさらに他の例について、図９に基づいて説明する。本実施形態のサイクロン式分離除去装置１は、実施形態１のサイクロン式分離除去装置１と比べて、分離円筒１１のスリット１１ａが、上下方向に細長い形状ではなく、横方向、すなわち分離円筒１１の円周に沿う方向に細長い形状に形成されている点が異なる。このような横方向のスリット１１ａが形成されている場合でも、やはり、遠心力が作用した異物粒子ｊをスリット１１ａを通して分離円筒１１の外周側に移動させることにより、異物粒子ｊを除去する効果は同様に得られる。
【００６８】
また、筒状排出管延長部７における膨出部７ａおよび拡径部７ｃの外周面が螺旋状の凹凸を有するように形成され、被処理流体の旋回速度を増速させて、より強い遠心力を異物粒子ｊに作用させ、比較的小さな異物粒子ｊも、より確実に分離円筒１１の外周側に移動させるようになっている。
【００６９】
さらに、サイクロン式処理容器２の本体部２ａの上部には、本体部２ａの内周面に対してその接線方向から貫通して開口する浮上物排出口２１が形成されている。より詳細には、該浮上物排出口２１は、導入口３に対して、サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃを挟んで略相対向する位置に形成されており、該浮上物排出口２１の軸心方向は、該導入口３の軸心方向に対して垂直な関係にある。また、筒状排出管６におけるサイクロン式処理容器２の内側上部には、仕切り部材１８が設けられている。この仕切り部材１８は、円筒状の仕切り円筒壁１８ａと、孔１８ｄが形成された円板状の円板部１８ｂと、筒状排出管６に嵌挿されるボス部１８ｃとから成っている。このような浮上物排出口２１、および仕切り部材１８が設けられていることによって、サイクロン式処理容器２内の上部に浮上した比較的比重の小さい浮上物（例えば、比重の小さい異物粒子、油成分、浮遊カーボン、浮遊ゴミ等であり、以下「浮上物」と称する。）が回収され、サイクロン式処理容器２外（サイクロン式分離除去装置１外）へと排出されるようになっている。すなわち、被処理流体中に含まれる比重の小さい浮上物は、その浮力によって、サイクロン式処理容器２内の上部に浮上集約され、被処理流体が筒状排出管６周りに旋回流動する過程で、浮上物排出口２１から接線方向に排出され、サイクロン式分離除去装置１外へと導かれる。
【００７０】
《発明の実施形態５》
分離円筒１１に横方向に細長く形成されるスリット１１ａは、図１０に示すように上下位置で互い違いになるようにしてもよい。すなわち、旋回下降流動する被処理流体の旋回速度と下降速度とに応じて、スリット１１ａにおける円周方向および上下方向の位置や密度を設定することにより、異物粒子ｊを分離円筒１１の外周側に移動させる程度を増大させることが容易にできる。
【００７１】
《発明の実施形態６》
また、スリット１１ａが上下方向に細長く形成される場合に、さらに、図１１に示すように分離円筒１１の内周面に螺旋溝１１ｃを形成してもよい。このような螺旋溝１１ｃが形成されることにより、被処理流体の旋回速度を増速させて、より強い遠心力を異物粒子ｊに作用させ、比較的小さな異物粒子ｊをより確実に除去できるようにすることができる。また、分離円筒１１の内周面に沿って旋回下降する異物粒子ｊを螺旋溝１１ｃに捕捉してスリット１１ａに導き、より確実に異物粒子ｊを分離円筒１１の外周側に移動させることもできる。
【００７２】
なお、螺旋溝１１ｃの断面形状は、図１１のような楔形に限らず、角形や円弧状などに形成してもよい。
【００７３】
《発明の実施形態７》
また、分離円筒１１にスリット１１ａを形成するのに限らず、図１２に示すように、多数の孔１１ｄを例えば螺旋に沿う位置に形成してもよい。すなわち、分離円筒１１の内周部と外周部とが連通していれば、遠心力によって外周方向に移動した異物粒子ｊを分離円筒１１の外周部に移動させて内周側のクリーンな被処理流体に再度混入する可能性を低く抑えることができる。
【００７４】
《発明の実施形態８》
前処理分配装置５０の他の例について、図１３に基づいて説明する。本実施形態の前処理分配装置５０は、有底円筒状のボディ５１と、その上方を覆う蓋部材６５とを備えて構成されている。
【００７５】
ボディ５１には、その中心軸５０Ｃに対して、例えば図１３における紙面手前方向に偏心して設けられた導入口５２が設けられている。（なお、図１３に示す断面には、実際には導入口５２は現れないが、図１３では、便宜上、ほぼ同図の断面に投影した位置に表している。）また、ボディ５１の下部および上部には、それぞれ、ボディ５１の内周面に対してその接線方向から貫通して開口する排出口５３ａ，５３ｂが形成されている。より詳細には、該排出口５３ａ，５３ｂは、導入口５２に対して、ボディ５１の中心軸５０Ｃを挟んで略相対向する位置に形成されており、該排出口５３ａ，５３ｂの軸心方向は、該導入口５２の軸心方向に対して垂直な関係にある。
【００７６】
蓋部材６５は、被処理流体を上方に導く排出口６４を有し、ボルト６６によってボディ５１に固定されている。
【００７７】
ボディ５１内には、内周壁部材６１と、仕切り円筒壁７４と、内周面に逆円錐状部６３ａが形成された内周壁部材６３とが同心状に設けられ、蓋部材６５によりコイルばね６７を介して下方に押しつけられることにより固定されている。
【００７８】
内周壁部材６１は、略円筒状をなし、内周面には、上下方向の中央部付近を境に、下方側に円錐状部６１ａ、上方側に逆円錐状部６１ｂが形成されている。円錐状部６１ａには、ボディ５１の導入口５２に対応する導入口６１ｃが形成され、上記導入口５２と導入口６１ｃとが連通するように、回り止めボルト６２によって回転方向の位置決めがなされるようになっている。
【００７９】
仕切り円筒壁７４は、内周壁部材６１との間に、排出口５３ｂに連通するドーナツ状の流路を形成するようになっている。これにより、導入口５２からボディ５１内に流入し遠心力によって外周側に移動した比重が比較的大きな異物粒子ｊが、容易に排出口５３ｂから排出されるようになっている。
【００８０】
ボディ５１の内部には、また、底部にナット７２によって固定されたシャフト７１が設けられている。このシャフト７１は、上下方向の中央部付近に螺旋部７１ａが形成されるとともに、上端部には、内周壁部材６３の逆円錐状部６３ａに対応する円錐状部７１ｂが形成されている。シャフト７１の下部には、シャフト７１に嵌挿された仕切り円筒壁７３が設けられている。
【００８１】
上記のように構成された前処理分配装置５０では、偏心して設けられた導入口５２から流入した被処理流体は、シャフト７１の周りを旋回しながら、比較的大部分が上昇流動し、一部は下降流動する。そこで、被処理流体中の比較的比重が大きな異物粒子ｊは、遠心力によって、円錐状部６１ａおよび逆円錐状部６１ｂの内周面に向けて外周方向に移動し、排出口５３ａ，５３ｂから排出されてダスト分離用タンク１０３に送られる。特に、旋回しながら上昇流動する被処理流体は、シャフト７１の螺旋部７１ａによって旋回速度が増速され、より強い遠心力が異物粒子ｊに作用する。それゆえ、比較的小さな異物粒子ｊも、外周方向に移動して排出口５３ｂから排出されやすくなる。
【００８２】
異物粒子ｊが分離された被処理流体は、内周壁部材６３の逆円錐状部６３ａとシャフト７１の円錐状部７１ｂとの間に形成される流路を上昇して排出口６４から上方に排出され、サイクロン式分離除去装置１に送られる。
【００８３】
このような前処理分配装置５０を用いることにより、やはり、簡潔、かつ小型な構成でも、比較的比重の大きな異物粒子ｊをある程度除去することが比較的容易にできる。
【００８４】
なお、上記各実施形態、および変形例で説明した構成要素は、論理的に可能な範囲で、種々組み合わせてもよい。具体的には、例えば、実施形態２、３(図６、図７)で説明したような下方分離壁１２を、実施形態４〜７(図９〜図１２)で説明したように横方向に細長いスリット１１ａ等が形成された分離円筒１１を有するサイクロン式分離除去装置１に設けたりしてもよい。また、実施形態２（図６）で説明したような絞りリング９の連通路９ａを他の実施形態の絞りリング９に形成してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１ サイクロン式分離除去装置
２ サイクロン式処理容器
２ａ 本体部
２ｃ 円錐状部
２ｄ 逆円錐状部
２ｅ 流体渦流部
２ｆ 円筒状部
２ｇ 内周面
２ｈ 外周面
２ｉ 側壁部
３ 導入口
４ 排出口
５ 円筒外筒
５ａ フランジ部
６ 筒状排出管
７ 筒状排出管延長部
７ａ 膨出部
７ｂ くびれ部
７ｃ 拡径部
７ｄ 流体排出口
８ Ｏリング
９ 絞りリング
９ａ 連通路
１０ ボルト
１１ 分離円筒
１１ａ スリット
１１ｂ フランジ部
１１ｃ 螺旋溝
１１ｄ 孔
１２ 下方分離壁
１２ａ 円筒壁
１２ｂ 底部壁
１２ｃ 孔
１２ｄ 支持部
１２ｅ 管部
１２ｆ 支持部
１８ 仕切り部材
１８ａ 円筒壁
１８ｂ 円板部
１８ｃ ボス部
１８ｄ 孔
２１ 浮上物排出口
３１ 流量調整バルブ
３２ 流量調整バルブ
５０ 前処理分配装置
５１ ボディ
５１ａ 逆円錐状部
５２ 導入口
５３ 排出口
５３ａ 排出口
５３ｂ 排出口
５４ 底部
５５ ボルト
５６ 排出管部
５６ａ フランジ
５６ｂ 排出管
５７ ボルト
６１ 内周壁部材
６１ａ 円錐状部
６１ｂ 逆円錐状部
６１ｃ 導入口
６２ 回り止めボルト
６３ 内周壁部材
６３ａ 逆円錐状部
６４ 排出口
６５ 蓋部材
６６ ボルト
７１ シャフト
７１ａ 螺旋部
７１ｂ 円錐状部
７２ ナット
７３ 仕切り円筒壁
７４ 仕切り円筒壁
１００ 被処理流体浄化システム
１０１ 工作機械
１０２ ダーティタンク
１０３ ダスト分離用タンク
１０３ｂ 戻り管
１０３ｄ 排出口
１０４ スーパクリーンタンク
１０４ａ 上壁部
１０４ｂ 戻り管
１０４ｅ 仕切り壁
１０４ｆ 仕切り壁
１０５ ポンプ
１０７ ダストボックス
１０８ ダスト分離装置
１１５ ポンプ
２８２ バッフル板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば工作機械等において切削加工時や研削加工時に生じるスラッジ（加工屑）等をクーラント液（被処理流体）から分離・除去するためなどに使用される異物粒子分離装置に関し、特に、異物粒子を含む被処理流体を内周面に沿って旋回下降流動させ、その旋回下降流動によって生じる遠心力により被処理流体内の異物粒子を分離して排出するサイクロン式処理容器を備えた異物粒子分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の異物粒子分離装置は、サイクロン式処理容器の内周面が下側ほど縮径する逆円錐状に形成されていて、該サイクロン式処理容器の上部側壁の導入開口から該容器内に導いたクーラント液をその内周面に沿って旋回流動させることでその遠心力により異物粒子を該内周面近傍に集約して分離する。そして、このクーラント液の旋回流動に伴いその旋回中心部に生じる上昇流によって、異物粒子を含まない浄化処理されたクーラント液を該旋回中心部に配設された排出管から容器外へと排出する。
【０００３】
このような異物粒子分離装置において、異物粒子をより効率良く分離・除去するための技術が種々提案されており、例えば特許文献１に示す装置では、サイクロン式処理容器の外周面に沿って上下方向の略全体に亘って磁石を配設することで、旋回流動に伴う遠心力に加えてこの磁石の磁気吸引力でもって磁性粒子を含む異物粒子をサイクロン式処理容器の内周面近傍に集約するようにしている。
【０００４】
この磁石は、サイクロン式処理容器の外周を囲むリング状の２分割体からなり、各分割体は、エアシリンダ等のアクチュエータ機構により互いに接近／離間する方向に変位可能に構成されている。そして、内周面近傍に集約された異物粒子の量が所定量以上になったときには、アクチュエータ機構により該各分割体を径方向の外側（互いに離間する方向）に変位させて異物粒子に含まれる磁性粒子に作用する磁力を弱めることで、該異物粒子を自重によりサイクロン式処理容器の下側の回収容器へと落下させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の異物粒子分離装置のように、旋回流動に伴う遠心力に加えて磁気吸引力でもって磁性粒子を含む異物粒子をサイクロン式処理容器の内周面近傍に集約するようにしても、必ずしも異物粒子の分離が十分ではなく、特に、磁性粒子に限らず微小な異物粒子や、被処理流体との比重の差が小さい異物粒子は、サイクロン式処理容器の中心部の上昇流に巻き込まれて排出管から容器外へと排出され、装置全体の浄化能力の低下を招きやすい。このため、異物粒子の除去効率を大幅に向上させることは困難という問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、特に微小な異物粒子や、被処理流体との比重の差が小さい異物粒子であっても、被処理流体からの除去効率を大幅に向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、
異物粒子を含む被処理流体を内周面に沿って旋回下降流動させ、その旋回下降流動によって生じる遠心力により被処理流体中の異物粒子を分離して下方の異物粒子排出口から排出するサイクロン式処理容器と、
上記サイクロン式処理容器の中心部にて上下方向に延び、下端に該サイクロン式処理容器の内部に開口する開口部を有し、浄化後の被処理流体を該サイクロン式処理容器の上方から該容器外へと導く浄化後被処理流体排出管と、
を備えた異物粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器の内周面と上記浄化後被処理流体排出管の外周面との間に形成される円筒状の被処理流体流路中に、被処理流体を内周側と外周側とに分流させるとともに、内周側と外周側とを連通させる貫通孔が形成された分離円筒が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、旋回下降流動する被処理流体中の異物粒子は、遠心力の影響により分離円筒の貫通孔を通って分離円筒の外周側に移動する。そこで、例えば分離円筒の上部付近で外周側に移動した異物粒子は、再度内周側に移動しにくいので、被処理流体が旋回しながら下降流動するにつれて徐々に外周側に集約され、内周側の清浄な被処理流体中に異物粒子が混入する可能性が低くなる。そして、浄化後被処理流体排出管の下端部付近、特に分離円筒の貫通孔の下端よりも下方では、異物粒子は分離円筒の内周側には移動できない。すなわち、分離円筒の内周側の被処理流体に異物粒子が混入することが防止されるので、浄化後被処理流体排出管から排出される被処理流体における異物粒子の除去効率を向上させることが容易にできる。
【００１０】
第２の発明は、
第１の発明の異物粒子分離装置であって、
上記浄化後被処理流体排出管の開口部は、上記分離円筒の下端と、上記分離円筒における上記貫通孔の最下端との間に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、浄化後被処理流体排出管の開口部の上下位置付近で分離円筒の外周側に存在する異物粒子が浄化後被処理流体排出管から排出される被処理流体に混入することが確実に防止される。
【００１２】
第３の発明は、
第１および第２の発明のうち何れか１つの発明の異物粒子分離装置であって、
上記円筒状の被処理流体流路は、被処理流体の導入口が設けられている位置から、下方に向けて、順に、第１拡径部、縮径部、および第２拡径部を有し、上記分離円筒は、上記第２拡径部付近に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、被処理流体中の異物粒子に、より強い遠心力を作用させて、一層、異物粒子の除去効率を向上させることが容易にできる。
【００１４】
第４の発明は、
第１から第３の発明のうち何れか１つの発明の異物粒子分離装置であって、
上記貫通孔は、長手方向が上下方向または円周方向のスリット状に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
これにより、異物粒子を分離円筒の外周側に移動させて分離されやすくすることができる。
【００１６】
第５の発明は、
第４の発明の異物粒子分離装置であって、
上記分離円筒におけるスリットは長手方向が円周方向に形成されるとともに、上下方向に隣り合うスリットの円周方向の位置が、互いに異なっていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、分離円筒の内周面に沿って旋回下降流動する被処理流体中の異物粒子が、何れかのスリットから分離円筒の外周側に移動しやすくなる。
【００１８】
第６の発明は、
第４の発明の異物粒子分離装置であって、
上記分離円筒におけるスリットは長手方向が上下方向に形成されるとともに、分離円筒の内周面に、螺旋溝が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
これにより、分離円筒の内周面に沿って旋回下降流動する被処理流体中の異物粒子を螺旋溝に捕捉してスリットに導き、より確実に分離円筒の外周側に移動させることができる。
【００２０】
第７の発明は、
第１から第６の発明のうち何れか１つの発明の異物粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器における分離円筒が設けられている付近の内周面には、下方ほど拡径する円錐状部が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
これにより、分離円筒の貫通孔を通って外周側に移動した異物粒子は、下方に移動するほど、さらに遠心力によって分離円筒の外周面から外周側に離れるので、再度分離円筒の内周側に移動する可能性を低く抑えることができる。
【００２２】
第８の発明は、
第１から第７の発明のうち何れか１つの発明の異物粒子分離装置であって、
浄化後被処理流体排出管の下流側、および異物粒子排出口の下流側の少なくとも一方に、流量および圧力の少なくとも一方を調整するバルブが設けられていることを特徴とする。
【００２３】
これにより、異物粒子の比重に適合するように、サイクロン式処理容器内で被処理流体の流速や流量、被処理流体中の異物粒子に作用する遠心力を調整し、異物粒子の除去効果を高めることが容易にできる。
【００２４】
第９の発明は、
第１から第８の発明のうち何れか１つの発明の異物粒子分離装置であって、
上記浄化後被処理流体排出管の外周面に螺旋状の凹凸が形成されていることを特徴とする。
【００２５】
これにより、被処理流体の旋回速度を増速させて、より強い遠心力を異物粒子に作用させることができる。
【００２６】
第１０の発明は、
第１から第９の発明のうち何れか１つの発明の異物粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器における、被処理流体の導入口が設けられている位置の上方位置に、サイクロン式処理容器の上部に浮上した浮上物を回収して排出する浮上物排出口が設けられていることを特徴とする。
【００２７】
これにより、被処理流体中に含まれる比重の小さい浮上物も、浮上物排出口から排出することにより除去することができる。
【００２８】
第１１の発明は、
第１から第１０の発明のうち何れか１つの発明の異物粒子分離装置と、
前処理分離装置とを有し、これらの装置によって異物粒子を除去する被処理流体浄化システムであって、
上記前処理分離装置は、被処理流体の旋回流動中心軸から偏心して水平方向に設けられた被処理流体の導入口と、被処理流体の旋回流動中心軸から偏心して水平方向に設けられ、遠心力によって外周方向に移動した異物粒子を含む被処理流体を排出する異物粒子排出口と、被処理流体の旋回流動中心軸に沿って設けられ、被処理流体を上方に導く浄化後被処理流体排出管とを有し、
上記前処理分離装置の浄化後被処理流体排出管から排出された被処理流体が、上記サイクロン式分離除去装置に供給されるように構成されていることを特徴とする。
【００２９】
これにより、前処理分離装置によって、比較的比重の大きな異物粒子をある程度除去することが比較的容易にでき、そのような前処理が行われた被処理流体を異物粒子分離装置に供給することによって、異物粒子分離装置で、より小さな異物粒子の除去を効率よく行わせ、種々の比重の異物粒子が混在する被処理流体に対する全体的な除去効率を大幅に高めることなどが容易にできる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、サイクロン式処理容器の中央部などに存在する特に微小な異物粒子や、被処理流体との比重の差が小さい異物粒子などであっても、被処理流体からの除去効率を大幅に向上させることが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態１の被処理流体浄化システムの構成を示す全体図である。
【図２】サイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】分離円筒１１の横断面図である。
【図５】前処理分配装置５０の構成を示す縦断面図である。
【図６】実施形態２のサイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【図７】実施形態３のサイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線断面図である。
【図９】実施形態４のサイクロン式分離除去装置１の構成を示す縦断面図である。
【図１０】実施形態５の分離円筒１１の構成を示す縦断面図である。
【図１１】実施形態６の分離円筒１１の構成を示す縦断面図である。
【図１２】実施形態７の分離円筒１１の構成を示す縦断面図である。
【図１３】実施形態８の前処理分配装置５０の構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、他の実施形態と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００３３】
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係る被処理流体浄化システム１００を示し、本実施形態では一例として、この被処理流体浄化システム１００を、工作機械１０１のクーラント液（被処理流体）の浄化システムに適用した例を示す。
【００３４】
すなわち、上記被処理流体浄化システム１００は、工作機械１０１において、クーラント液（すなわち被処理流体）の中に混入する切粉、或いは該切粉と砥粒との溶着したもの等からなる切削屑である磁性粒子等を含む異物粒子ｊと、クーラント液とを分離し、該異物粒子ｊを分離回収する場合に適用したものである。より具体的には、この被処理流体浄化システム１００は、ダーティタンク１０２と、前処理分配装置５０と、サイクロン式分離除去装置１（異物粒子分離装置）と、ダスト分離用タンク１０３と、コンベア式のダスト分離装置１０８と、スーパクリーンタンク１０４とを備えている。
【００３５】
工作機械１０１から排出されたダーティ液（異物粒子ｊを除去する前の被処理流体）は、先ず、ダーティタンク１０２内へと導かれて貯留される。ダーティタンク１０２内に貯留された被処理流体は、ポンプ１０５により汲み上げられて前処理分配装置５０に送られ、後述する比較的簡便な遠心分離作用により、比重が特に大きな異物粒子ｊが除去されてダスト分離用タンク１０３に排出され、異物粒子ｊが除去された被処理流体がサイクロン式分離除去装置１へと導かれる。
【００３６】
サイクロン式分離除去装置１では、後に詳述するように、比重が比較的大きな異物粒子ｊは、遠心力により分離されて排出口４からダスト分離用タンク１０３へと排出され、異物粒子ｊが分離された浄化処理後の被処理流体は、筒状排出管６から排出されてスーパクリーンタンク１０４へと導かれる。
【００３７】
上記排出口４から排出された異物粒子ｊは、ダスト分離用タンク１０３内でバッフル板２８２の右方から下方に回り込んで該ダスト分離用タンク１０３の底部に沈殿すると、ダスト分離装置１０８により回収されてダストボックス１０７に排出される。尚、ダスト分離装置１０８は、例えば特開２００３−２５１５４２号公報に示す公知の構造を有するものとされ、ここではその説明を省略する。ダスト分離用タンク１０３内の上層の被処理流体は、その水位が所定水位ｈ１に達すると、排出口１０３ｄから戻り管１０３ｂを介してダーティタンク１０２へと戻され、再度、前処理分配装置５０およびサイクロン式分離除去装置１へと導かれる。
【００３８】
一方、サイクロン式分離除去装置１の筒状排出管６からスーパクリーンタンク１０４に導かれて貯留された、異物粒子除去後のクリーンな被処理流体は、ポンプ１１５により工作機械１０１に供給され、クーラント液として使用される。ここで、スーパクリーンタンク１０４内の被処理流体は、その水位が所定水位ｈ２に達すると、上壁部１０４ａから垂下された仕切り壁１０４ｆの下方を回り込み、側壁との間を上昇して戻り管１０４ｂからダーティタンク１０２へと戻されるようになっている。この流れに伴って、サイクロン式分離除去装置１によっても除去されずスーパクリーンタンク１０４内で深部に沈殿したダストもダーティタンク１０２へと戻される。また、スーパクリーンタンク１０４内で表面に浮いた油分や軽いダスト等の浮上物も、仕切り壁１０４ｆの下方を回り込む被処理流体の流れによって、戻り管１０４ｂからダーティタンク１０２へと戻される。なお、図２に示すように、下端が仕切り壁１０４ｆよりも低い仕切り壁１０４ｅを仕切り壁１０４ｆよりもポンプ１１５の吸入口側に設け、浮上物がより工作機械１０１に送られにくいようにしてもよい。上記のような構成により、スーパクリーンタンク１０４内でのダストや浮上物の蓄積を極力抑制できるので、常時クリーンな液を工作機械１０１に供給することがより容易にでき、工作機械１０１の稼働を止めることなく、連続して使用可能にすることができる。
【００３９】
−サイクロン式分離除去装置１の構成−
サイクロン式分離除去装置１は、図２に示すように、ステンレス、アルミニウムや樹脂等の非磁性体等からなるサイクロン式処理容器２と、サイクロン式処理容器２内の浄化後の被処理流体を該サイクロン式処理容器２外（サイクロン式分離除去装置１外）へと排出する筒状排出管６とを備えている。該サイクロン式処理容器２は、上端部が閉塞された略円筒状の本体部２ａと、該本体部２ａの下端部に接続される略円筒状の流体渦流部２ｅとで構成されている。
【００４０】
このサイクロン式処理容器２は、上下方向に延びる内周面２ｇに、円筒状部２ｆ、円錐状部２ｃ、および逆円錐状部２ｄを形成した槽体からなるものであって、後述するように、異物粒子ｊを含む被処理流体を該内周面２ｇに沿って旋回流動させることでその遠心力により該異物粒子ｊを分離する。
【００４１】
より詳細には、サイクロン式処理容器２の内周面２ｇは、その上端部に形成されて内径が上下方向の全体に亘って略一定となる上記円筒状部２ｆと、該円筒状部２ｆの下方に交互に形成された２組の円錐状部２ｃ、および逆円錐状部２ｄとからなる。上記円筒状部２ｆ、円錐状部２ｃ、及び逆円錐状部２ｄの軸心は一致しており、この軸心が、サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃとされる。そして、この中心軸１Ｃは、被処理流体の旋回中心軸に略一致している。尚、円筒状部２ｆは、上記本体部２ａの内周面とされ、円錐状部２ｃ、及び逆円錐状部２ｄは、上記流体渦流部２ｅの内周面とされている。
【００４２】
上記円筒状部２ｆには、図３に示すように、上記サイクロン式処理容器２内に被処理流体を導入するための導入口３が形成されている。この導入口３は、該円筒状部２ｆに対してその接線方向から貫通して開口するとともに、該開口からサイクロン式処理容器２内に流入する被処理流体を該円筒状部２ｆの中心軸（サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃ）周りに図３における反時計回り方向（ｒ）に旋回流動させるように構成されている（なお、図２に示す断面には、実際には導入口３は現れないが、図２では、便宜上、ほぼ同図の断面に投影した位置に表している。）。こうして、被処理流体は、該円筒状部２ｆにおいて反時計回り方向に旋回流動されることで、その勢いで流体渦流部２ｅ内においても同方向（反時計回り方向）に旋回流動される。なお、例えば導入口３の位置に応じて被処理流体を時計回り方向に旋回流動させるようにしてもよいことは言うまでもない。
【００４３】
サイクロン式処理容器２の中心部には、上下方向に延びる筒状排出管６、および該筒状排出管６の下端部に螺合された筒状排出管延長部７が配設され、これらの筒状排出管６、および筒状排出管延長部７がサイクロン式処理容器２の内外を連通することで、該サイクロン式処理容器２内のクリーンな被処理流体を該サイクロン式処理容器２外（サイクロン式分離除去装置１外）へと導くように構成されている。より詳細には、筒状排出管６は、サイクロン式処理容器２の上壁部（本体部２ａの上端部）を貫通して該サイクロン式処理容器２外（サイクロン式分離除去装置１外）へと延設されている。筒状排出管６と筒状排出管延長部７との螺合部は、被処理流体のサイクロン式処理容器２への導入口３よりも下方の位置に設定されるとともに、外径が導入口３の位置よりも大きい膨出部７ａが形成され、比重が比較的大きな異物粒子ｊが外周方向に移動しやすくなるようになっている。上記膨出部７ａの上下部分における中心軸１Ｃに対するテーパー角は、例えば４５°に設定されている。
【００４４】
上記筒状排出管延長部７における膨出部７ａの下方にはくびれ部７ｂが形成されるとともに、その外周付近には、絞りリング９が設けられ、被処理流体の旋回流動半径が縮径されて被処理流体中の異物粒子ｊに大きな遠心力が作用するようになっている。
【００４５】
絞りリング９の下方には、上記絞りリング９の内径よりも大きな内径で、かつ、下方ほど拡径する円錐状部２ｃが配置されている。また、筒状排出管延長部７には、くびれ部７ｂよりも外径がわずかに拡径した拡径部７ｃが形成されている。すなわち、例えば被処理流体の流路の横断面における平均径は、筒状排出管延長部７の膨出部７ａの部分で拡径し、くびれ部７ｂの部分で縮径し、拡径部７ｃの部分で再度拡径するようになっている。さらに、拡径部７ｃと円錐状部２ｃとの間に形成される円筒状の被処理流体流路には、被処理流体の旋回下降流を内周側と外周側とに分流させる分離円筒１１が設けられている。分離円筒１１には、図２および図４に示すように上下方向に細長いスリット１１ａが円周方向に等間隔な４箇所に形成され、遠心力が作用した被処理流体中の異物粒子ｊが分離円筒１１の外周側に移動して、円錐状部２ｃの下端部付近に集約され、クリーンな被処理流体と再度混ざりにくくなるようになっている。スリット１１ａの上下方向および幅方向の端縁は、被処理流体が旋回下降流動する方向に対応して斜面状に形成されている。なお、これに限らず、分離円筒１１の円筒面に垂直な端縁に形成してもよい。分離円筒１１は、上端に設けられたフランジ部１１ｂが絞りリング９と円錐状部２ｃとに挟まれるようにして固定されている。分離円筒１１の下端は、円錐状部２ｃと逆円錐状部２ｄとの接続部よりも若干下方位置になるように設定されている。分離円筒１１の下端部の形状は、円錐状部２ｃの下端部および逆円錐状部２ｄの上端部の形状に対応して、下方に向けて一旦わずかに拡径した後、縮径する形状に形成されている。筒状排出管延長部７の下端の流体排出口７ｄは、上記スリット１１ａの下端よりも下方で、分離円筒１１の下端よりも上方に位置するように設定されている。
【００４６】
円錐状部２ｃおよび逆円錐状部２ｄの下方には、さらにもう１組、同様の円錐状部２ｃと逆円錐状部２ｄとが設けられ、下方側の逆円錐状部２ｄの下端（つまりサイクロン式処理容器２（流体渦流部２ｅ）の底部）には、異物粒子ｊを排出するための排出口４が設けられている。
【００４７】
これらの円錐状部２ｃおよび逆円錐状部２ｄが構成される流体渦流部２ｅは、円筒外筒５に嵌合挿入されて着脱可能に構成されている。円筒外筒５は、その上端部付近に形成されたフランジ部５ａに挿通されるボルト１０によって本体部２ａに固定されている。円筒外筒５の底部内には、流体渦流部２ｅを上方に押し上げるコイルばね３１１が設けられている。このように、円筒外筒５をボルト１０によって本体部２ａに固定することにより流体渦流部２ｅが上方に押し付けられ、組み付けられるので、組付性及びメンテナンス性に優れる。特に、異物粒子ｊが砥粒などを含む場合に、アグレッシブ磨耗等が生じにくいように耐磨耗性を持たせた部材と交換することなども容易にできる。上記円筒外筒５の材質は、例えば側壁部２ｉの外周面２ｈにおける筒状排出管延長部７の下端付近の上下方向位置）に、被処理流体中の磁性粒子を含む異物粒子ｊを外周方向に向けて吸引する磁石が設けられる場合には、ステンレス、合成樹脂等の非磁性体で構成することが考えられるが、そのような磁石が設けられる場合でも、その磁力の作用上で影響が無ければ、鋼管としてもよい。また、本体部２ａ及び流体渦流部２ｅは別体で構成しているが、一体でもよい。円筒外筒５とサイクロン式処理容器２との間、各側壁部２ｉどうしの間、および最下方の側壁部２ｉと円筒外筒５との間にはＯリング８が設けられ、被処理流体の漏出が確実に防止されるようになっている。なお、上記の例では、流体渦流部２ｅは４つの側壁部２ｉに分割されている例を示すが、これに限らず、一体でもよいし、２分割などでもよい。また、円錐状部２ｃおよび逆円錐状部２ｄは１段だけ設けるなどしてもよい。
【００４８】
浄化後の被処理流体が排出される筒状排出管６の下流には、浄化後の被処理流体の流量、および／または圧力を調整する流量調整バルブ３１が設けられている。一方、遠心分離された異物粒子ｊの排出口４の下流には、異物粒子ｊと伴に排出される被処理流体の流量、および／または圧力を調整する流量調整バルブ３２が設けられている。
【００４９】
−サイクロン式分離除去装置１の動作−
以上のように構成されたサイクロン式分離除去装置１における異物粒子ｊの分離回収動作について説明する。
【００５０】
先ず、異物粒子ｊを含む被処理流体が、高速で、導入口３（図２、図３参照）からサイクロン式処理容器２内に導入される。導入された被処理流体は、該サイクロン式処理容器２の内周面２ｇの円筒状部２ｆに沿って筒状排出管６周りに旋回流動しながら下降し、遠心力が作用するとともに、加えて、筒状排出管６と筒状排出管延長部７との螺合部に形成された膨出部７ａの作用によって外周方向に向かう力が作用する。そこで、比重が比較的大きな異物粒子ｊは、外周方向に移動する。
【００５１】
被処理流体が旋回流動しながら、さらに下降すると、被処理流体の旋回半径は、絞りリング９と筒状排出管延長部７のくびれ部７ｂとによって縮径し、異物粒子ｊには一層強い遠心力が作用する。被処理流体が絞りリング９よりも下方に下降すると、異物粒子ｊは、上記遠心力の影響により分離円筒１１のスリット１１ａを通って分離円筒１１の外周側に移動する。そして、例えば分離円筒１１の上部付近で外周側に移動した異物粒子ｊは、再度内周側に移動しにくいので、被処理流体が旋回しながら下降流動するにつれて徐々に外周側に集約され、内周側の清浄な被処理流体中に異物粒子が混入する可能性が低くなる。特に、筒状排出管延長部７の下端部付近、すなわち分離円筒１１のスリット１１ａの下端よりも下方では、異物粒子ｊは分離円筒１１の内周側には移動できない。そこで、分離円筒１１の内周側の被処理流体は、異物粒子ｊが極めて少なくなったクリーンな流体となる。ここで、異物粒子ｊが極めて少なくなったクリーンな流体と表現した理由は、例えば１μｍ〜５μｍの異物粒子が、軽いためにクリーンな流体と共に筒状排出管延長部７に導かれることがあり、僅かに異物粒子が含まれている可能性があるからである。
【００５２】
分離円筒１１の外周側に移動した異物粒子ｊは、円錐状部２ｃと逆円錐状部２ｄとの接合部付近に分離集約され、いずれ団塊状になってその自重により逆円錐状部２ｄの傾斜面に沿って落下し、排出口４からダスト分離用タンク１０３に排出される。
【００５３】
一方、分離円筒１１の内周側でスリット１１ａの下端よりも下方に下降した被処理流体には上向き軸方向の力が作用して、流体排出口７ｄから筒状排出管延長部７および筒状排出管６を通ってスーパクリーンタンク１０４へと供給される。
【００５４】
また、筒状排出管６、および排出口４の下流に設けられた流量調整バルブ３１，３２により、浄化後の被処理流体や分離された異物粒子を含む被処理流体の流量および／または圧力を調整することによって、サイクロン式処理容器２内での被処理流体の流速や流量、被処理流体中の異物粒子に作用する遠心力を異物粒子ｊの比重や大きさに適合するように調整して、異物粒子の高い除去効果を得ることができる。
【００５５】
−前処理分配装置５０の構成−
前処理分配装置５０は、比較的簡便な遠心分離作用により、比重が特に大きな異物粒子ｊを除去するために、ダーティタンク１０２とサイクロン式分離除去装置１との間に設けられている。この前処理分配装置５０は、図５に示すように、内周面に逆円錐状部５１ａが形成されたボディ５１と、その上下を覆う底部５４、および排出管部５６とから構成されている。
【００５６】
ボディ５１には、その中心軸５０Ｃに対して、それぞれ例えば図５における紙面奥行き方向に偏心して設けられた導入口５２と、排出口５３とが設けられている。（なお、図５では、便宜上、導入口５２および排出口５３をほぼ同図の断面に投影した位置に表している。）底部５４は、ボディ５１の下部にボルト５５によって取り付けられる一方、排出管部５６は、ボディ５１の上部にボルト５７によって取り付けられている。底部５４の上面中央部付近はわずかに凸に形成され、遠心力や自重によって逆円錐状部５１ａの内周面下部付近に移動した異物粒子ｊが中央部に移動しにくいようになっている。排出管部５６は、フランジ５６ａと排出管５６ｂとを有している。排出管５６ｂは、軸心が中心軸５０Ｃと一致するように設けられ、逆円錐状部５１ａの下部中央付近の被処理流体を上方に導き、前処理分配装置５０の外部に排出するようになっている。
【００５７】
ここで、排出口５３や排出管５６ｂの下流側に流量調節弁を設けて、異物粒子ｊの除去効率と、サイクロン式分離除去装置１に送られる被処理流体の流量とを最適化できるようにしてもよい。
【００５８】
−前処理分配装置５０の動作−
上記のように構成された前処理分配装置５０では、偏心して設けられた導入口５２から流入した被処理流体は、旋回しながら下降流動する。そこで、被処理流体中の比較的比重が大きな異物粒子は、遠心力によって外周方向に移動し、例えば常時、排出口５３から排出されてダスト分離用タンク１０３に送られる。一方、異物粒子が分離された被処理流体は、逆円錐状部５１ａの中央部付近から排出管５６ｂに流入し、上方に排出されてサイクロン式分離除去装置１に送られる。
【００５９】
このような前処理分配装置５０を用いることにより、簡潔、かつ小型な構成でも、比較的比重の大きな異物粒子をある程度除去することが比較的容易にできる。そして、このような前処理が行われた被処理流体をサイクロン式分離除去装置１に供給することによって、サイクロン式分離除去装置１で、より小さな異物粒子の除去を効率よく行わせ、種々の比重の異物粒子が混在する被処理流体に対する全体的な除去効率を大幅に高めることなどが容易にできる。
【００６０】
《発明の実施形態２》
サイクロン式分離除去装置１の他の例について、図６に基づいて説明する。本実施形態のサイクロン式分離除去装置１は、実施形態１のサイクロン式分離除去装置１と比べて、主として、下方分離壁１２を備えている点が異なる。
【００６１】
上記下方分離壁１２は、流体排出口７ｄの下方で、分離円筒１１の下部内側に配置された円筒壁１２ａと、底部壁１２ｂとを有している。この下方分離壁１２は、例えば円筒壁１２ａの外周側に放射状に４箇所程度設けられた支持部１２ｄが、分離円筒１１の下端部に形成された切り欠きを通して円錐状部２ｃと逆円錐状部２ｄとの間に挟まれるようにして固定されている。上記円筒壁１２ａは頂角が鋭角な円錐状に形成される一方、１２ｂは頂角が鈍角な逆円錐状に形成されている。底部壁１２ｂの中央部には、下方分離壁１２の内側に入り込んで底に溜まった異物粒子ｊを下方に落とし込む孔１２ｃが形成されている。
【００６２】
このような下方分離壁１２が設けられていることにより、旋回流動の遠心力によって分離円筒１１のスリット１１ａから分離円筒１１の外周側に移動した異物粒子ｊが分離円筒１１の下端で分離円筒１１の内周側に回り込むことが、円筒壁１２ａおよび底部壁１２ｂによって阻止されるので、異物粒子ｊがクリーンな被処理流体に混入して流体排出口７ｄから排出されるのをより確実に防止することができる。また、スリット１１ａから分離円筒１１の外周側に移動せず、分離円筒１１の内周側を旋回下降流動する被処理流体中に含まれる異物粒子ｊを円筒壁１２ａの外周側に分離することもできる。
【００６３】
なお、下方分離壁１２は、上記のように支持部１２ｄが円錐状部２ｃと逆円錐状部２ｄとの間に挟まれるようにして固定されるのに限らず、分離円筒１１に固定されるなどしてもよい。また、円筒壁１２ａおよび底部壁１２ｂの形状や位置は特に限定されず、筒状排出管延長部７および分離円筒１１の形状や位置等に応じて異物粒子ｊの分離効率が高くなるように適宜決定すればよい。また、必ずしも底部壁１２ｂを設けるのに限らず、円筒壁１２ａを設けるだけでも、異物粒子ｊが分離円筒１１の下端から内周側に回り込むのを防止する効果をある程度得ることはできる。
【００６４】
また、上記のような下方分離壁１２の有無に係わらず、図６に併せて示すように、分離円筒１１の上部の絞りリング９に、その上面側と下面側とを連通させる連通路９ａを例えば４箇所程度形成してもよい。このような連通路９ａを形成することによって、筒状排出管延長部７の膨出部７ａ付近で外周方向に移動した異物粒子ｊを直接分離円筒１１の外周側に送り出すことができ、より異物粒子ｊの分離効率を高めることが容易にできる。
【００６５】
《発明の実施形態３》
サイクロン式分離除去装置１のまた他の例について、図７、図８に基づいて説明する。本実施形態のサイクロン式分離除去装置１では、下方分離壁１２が円筒壁１２ａに設けられた支持部１２ｄによって支持されているのではなく、底部壁１２ｂの下方に取り付けられた管部１２ｅに設けられた支持部１２ｆによって支持されている。より詳しくは、底部壁１２ｂの下面中心部には下方に延びる管部１２ｅが取り付けられている。管部１２ｅ内の孔１２ｃは底部壁１２ｂの底部中心部に形成された孔に連通している。管部１２ｅの下部に設けられた支持部１２ｆは、上下に２分割された側壁部２ｉにおける逆円錐状部２ｄの間に挟まれるようにして固定されている。
【００６６】
上記のように底部壁１２ｂの下方に管部１２ｅが取り付けられていることによって、底部壁１２ｂの底部に溜まった異物粒子ｊは、実施形態２よりも下方まで導かれて、排出口４から排出される。それゆえ、一層、流体排出口７ｄから排出されるクリーンな被処理流体に混入することが防止される。
【００６７】
《発明の実施形態４》
サイクロン式分離除去装置１のさらに他の例について、図９に基づいて説明する。本実施形態のサイクロン式分離除去装置１は、実施形態１のサイクロン式分離除去装置１と比べて、分離円筒１１のスリット１１ａが、上下方向に細長い形状ではなく、横方向、すなわち分離円筒１１の円周に沿う方向に細長い形状に形成されている点が異なる。このような横方向のスリット１１ａが形成されている場合でも、やはり、遠心力が作用した異物粒子ｊをスリット１１ａを通して分離円筒１１の外周側に移動させることにより、異物粒子ｊを除去する効果は同様に得られる。
【００６８】
また、筒状排出管延長部７における膨出部７ａおよび拡径部７ｃの外周面が螺旋状の凹凸を有するように形成され、被処理流体の旋回速度を増速させて、より強い遠心力を異物粒子ｊに作用させ、比較的小さな異物粒子ｊも、より確実に分離円筒１１の外周側に移動させるようになっている。
【００６９】
さらに、サイクロン式処理容器２の本体部２ａの上部には、本体部２ａの内周面に対してその接線方向から貫通して開口する浮上物排出口２１が形成されている。より詳細には、該浮上物排出口２１は、導入口３に対して、サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃを挟んで略相対向する位置に形成されており、該浮上物排出口２１の軸心方向は、該導入口３の軸心方向に対して垂直な関係にある。また、筒状排出管６におけるサイクロン式処理容器２の内側上部には、仕切り部材１８が設けられている。この仕切り部材１８は、円筒状の仕切り円筒壁１８ａと、孔１８ｄが形成された円板状の円板部１８ｂと、筒状排出管６に嵌挿されるボス部１８ｃとから成っている。このような浮上物排出口２１、および仕切り部材１８が設けられていることによって、サイクロン式処理容器２内の上部に浮上した比較的比重の小さい浮上物（例えば、比重の小さい異物粒子、油成分、浮遊カーボン、浮遊ゴミ等であり、以下「浮上物」と称する。）が回収され、サイクロン式処理容器２外（サイクロン式分離除去装置１外）へと排出されるようになっている。すなわち、被処理流体中に含まれる比重の小さい浮上物は、その浮力によって、サイクロン式処理容器２内の上部に浮上集約され、被処理流体が筒状排出管６周りに旋回流動する過程で、浮上物排出口２１から接線方向に排出され、サイクロン式分離除去装置１外へと導かれる。
【００７０】
《発明の実施形態５》
分離円筒１１に横方向に細長く形成されるスリット１１ａは、図１０に示すように上下位置で互い違いになるようにしてもよい。すなわち、旋回下降流動する被処理流体の旋回速度と下降速度とに応じて、スリット１１ａにおける円周方向および上下方向の位置や密度を設定することにより、異物粒子ｊを分離円筒１１の外周側に移動させる程度を増大させることが容易にできる。
【００７１】
《発明の実施形態６》
また、スリット１１ａが上下方向に細長く形成される場合に、さらに、図１１に示すように分離円筒１１の内周面に螺旋溝１１ｃを形成してもよい。このような螺旋溝１１ｃが形成されることにより、被処理流体の旋回速度を増速させて、より強い遠心力を異物粒子ｊに作用させ、比較的小さな異物粒子ｊをより確実に除去できるようにすることができる。また、分離円筒１１の内周面に沿って旋回下降する異物粒子ｊを螺旋溝１１ｃに捕捉してスリット１１ａに導き、より確実に異物粒子ｊを分離円筒１１の外周側に移動させることもできる。
【００７２】
なお、螺旋溝１１ｃの断面形状は、図１１のような楔形に限らず、角形や円弧状などに形成してもよい。
【００７３】
《発明の実施形態７》
また、分離円筒１１にスリット１１ａを形成するのに限らず、図１２に示すように、多数の孔１１ｄを例えば螺旋に沿う位置に形成してもよい。すなわち、分離円筒１１の内周部と外周部とが連通していれば、遠心力によって外周方向に移動した異物粒子ｊを分離円筒１１の外周部に移動させて内周側のクリーンな被処理流体に再度混入する可能性を低く抑えることができる。
【００７４】
《発明の実施形態８》
前処理分配装置５０の他の例について、図１３に基づいて説明する。本実施形態の前処理分配装置５０は、有底円筒状のボディ５１と、その上方を覆う蓋部材６５とを備えて構成されている。
【００７５】
ボディ５１には、その中心軸５０Ｃに対して、例えば図１３における紙面手前方向に偏心して設けられた導入口５２が設けられている。（なお、図１３に示す断面には、実際には導入口５２は現れないが、図１３では、便宜上、ほぼ同図の断面に投影した位置に表している。）また、ボディ５１の下部および上部には、それぞれ、ボディ５１の内周面に対してその接線方向から貫通して開口する排出口５３ａ，５３ｂが形成されている。より詳細には、該排出口５３ａ，５３ｂは、導入口５２に対して、ボディ５１の中心軸５０Ｃを挟んで略相対向する位置に形成されており、該排出口５３ａ，５３ｂの軸心方向は、該導入口５２の軸心方向に対して垂直な関係にある。
【００７６】
蓋部材６５は、被処理流体を上方に導く排出口６４を有し、ボルト６６によってボディ５１に固定されている。
【００７７】
ボディ５１内には、内周壁部材６１と、仕切り円筒壁７４と、内周面に逆円錐状部６３ａが形成された内周壁部材６３とが同心状に設けられ、蓋部材６５によりコイルばね６７を介して下方に押しつけられることにより固定されている。
【００７８】
内周壁部材６１は、略円筒状をなし、内周面には、上下方向の中央部付近を境に、下方側に円錐状部６１ａ、上方側に逆円錐状部６１ｂが形成されている。円錐状部６１ａには、ボディ５１の導入口５２に対応する導入口６１ｃが形成され、上記導入口５２と導入口６１ｃとが連通するように、回り止めボルト６２によって回転方向の位置決めがなされるようになっている。
【００７９】
仕切り円筒壁７４は、内周壁部材６１との間に、排出口５３ｂに連通するドーナツ状の流路を形成するようになっている。これにより、導入口５２からボディ５１内に流入し遠心力によって外周側に移動した比重が比較的大きな異物粒子ｊが、容易に排出口５３ｂから排出されるようになっている。
【００８０】
ボディ５１の内部には、また、底部にナット７２によって固定されたシャフト７１が設けられている。このシャフト７１は、上下方向の中央部付近に螺旋部７１ａが形成されるとともに、上端部には、内周壁部材６３の逆円錐状部６３ａに対応する円錐状部７１ｂが形成されている。シャフト７１の下部には、シャフト７１に嵌挿された仕切り円筒壁７３が設けられている。
【００８１】
上記のように構成された前処理分配装置５０では、偏心して設けられた導入口５２から流入した被処理流体は、シャフト７１の周りを旋回しながら、比較的大部分が上昇流動し、一部は下降流動する。そこで、被処理流体中の比較的比重が大きな異物粒子ｊは、遠心力によって、円錐状部６１ａおよび逆円錐状部６１ｂの内周面に向けて外周方向に移動し、排出口５３ａ，５３ｂから排出されてダスト分離用タンク１０３に送られる。特に、旋回しながら上昇流動する被処理流体は、シャフト７１の螺旋部７１ａによって旋回速度が増速され、より強い遠心力が異物粒子ｊに作用する。それゆえ、比較的小さな異物粒子ｊも、外周方向に移動して排出口５３ｂから排出されやすくなる。
【００８２】
異物粒子ｊが分離された被処理流体は、内周壁部材６３の逆円錐状部６３ａとシャフト７１の円錐状部７１ｂとの間に形成される流路を上昇して排出口６４から上方に排出され、サイクロン式分離除去装置１に送られる。
【００８３】
このような前処理分配装置５０を用いることにより、やはり、簡潔、かつ小型な構成でも、比較的比重の大きな異物粒子ｊをある程度除去することが比較的容易にできる。
【００８４】
なお、上記各実施形態、および変形例で説明した構成要素は、論理的に可能な範囲で、種々組み合わせてもよい。具体的には、例えば、実施形態２、３(図６、図７)で説明したような下方分離壁１２を、実施形態４〜７(図９〜図１２)で説明したように横方向に細長いスリット１１ａ等が形成された分離円筒１１を有するサイクロン式分離除去装置１に設けたりしてもよい。また、実施形態２（図６）で説明したような絞りリング９の連通路９ａを他の実施形態の絞りリング９に形成してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１ サイクロン式分離除去装置
２ サイクロン式処理容器
２ａ 本体部
２ｃ 円錐状部
２ｄ 逆円錐状部
２ｅ 流体渦流部
２ｆ 円筒状部
２ｇ 内周面
２ｈ 外周面
２ｉ 側壁部
３ 導入口
４ 排出口
５ 円筒外筒
５ａ フランジ部
６ 筒状排出管
７ 筒状排出管延長部
７ａ 膨出部
７ｂ くびれ部
７ｃ 拡径部
７ｄ 流体排出口
８ Ｏリング
９ 絞りリング
９ａ 連通路
１０ ボルト
１１ 分離円筒
１１ａ スリット
１１ｂ フランジ部
１１ｃ 螺旋溝
１１ｄ 孔
１２ 下方分離壁
１２ａ 円筒壁
１２ｂ 底部壁
１２ｃ 孔
１２ｄ 支持部
１２ｅ 管部
１２ｆ 支持部
１８ 仕切り部材
１８ａ 円筒壁
１８ｂ 円板部
１８ｃ ボス部
１８ｄ 孔
２１ 浮上物排出口
３１ 流量調整バルブ
３２ 流量調整バルブ
５０ 前処理分配装置
５１ ボディ
５１ａ 逆円錐状部
５２ 導入口
５３ 排出口
５３ａ 排出口
５３ｂ 排出口
５４ 底部
５５ ボルト
５６ 排出管部
５６ａ フランジ
５６ｂ 排出管
５７ ボルト
６１ 内周壁部材
６１ａ 円錐状部
６１ｂ 逆円錐状部
６１ｃ 導入口
６２ 回り止めボルト
６３ 内周壁部材
６３ａ 逆円錐状部
６４ 排出口
６５ 蓋部材
６６ ボルト
７１ シャフト
７１ａ 螺旋部
７１ｂ 円錐状部
７２ ナット
７３ 仕切り円筒壁
７４ 仕切り円筒壁
１００ 被処理流体浄化システム
１０１ 工作機械
１０２ ダーティタンク
１０３ ダスト分離用タンク
１０３ｂ 戻り管
１０３ｄ 排出口
１０４ スーパクリーンタンク
１０４ａ 上壁部
１０４ｂ 戻り管
１０４ｅ 仕切り壁
１０４ｆ 仕切り壁
１０５ ポンプ
１０７ ダストボックス
１０８ ダスト分離装置
１１５ ポンプ
２８２ バッフル板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異物粒子を含む被処理流体を内周面に沿って旋回下降流動させ、その旋回下降流動によって生じる遠心力により被処理流体中の異物粒子を分離して下方の異物粒子排出口から排出するサイクロン式処理容器と、
上記サイクロン式処理容器の中心部にて上下方向に延び、下端に該サイクロン式処理容器の内部に開口する開口部を有し、浄化後の被処理流体を該サイクロン式処理容器の上方から該容器外へと導く浄化後被処理流体排出管と、
を備えた異物粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器の内周面と上記浄化後被処理流体排出管の外周面との間に形成される円筒状の被処理流体流路中に、被処理流体を内周側と外周側とに分流させるとともに、内周側と外周側とを連通させる貫通孔が形成された分離円筒が設けられていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項２】
請求項１の異物粒子分離装置であって、
上記浄化後被処理流体排出管の開口部は、上記分離円筒の下端と、上記分離円筒における上記貫通孔の最下端との間に配置されていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項３】
請求項１および請求項２のうち何れか１項の異物粒子分離装置であって、
上記円筒状の被処理流体流路は、被処理流体の導入口が設けられている位置から、下方に向けて、順に、第１拡径部、縮径部、および第２拡径部を有し、上記分離円筒は、上記第２拡径部付近に設けられていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうち何れか１項の異物粒子分離装置であって、
上記貫通孔は、長手方向が上下方向または円周方向のスリット状に形成されていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項５】
請求項４の異物粒子分離装置であって、
上記分離円筒におけるスリットは長手方向が円周方向に形成されるとともに、上下方向に隣り合うスリットの円周方向の位置が、互いに異なっていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項６】
請求項４の異物粒子分離装置であって、
上記分離円筒におけるスリットは長手方向が上下方向に形成されるとともに、分離円筒の内周面に、螺旋溝が形成されていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうち何れか１項の異物粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器における分離円筒が設けられている付近の内周面には、下方ほど拡径する円錐状部が形成されていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のうち何れか１項の異物粒子分離装置であって、
浄化後被処理流体排出管の下流側、および異物粒子排出口の下流側の少なくとも一方に、流量および圧力の少なくとも一方を調整するバルブが設けられていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のうち何れか１項の異物粒子分離装置であって、
上記浄化後被処理流体排出管の外周面に螺旋状の凹凸が形成されていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のうち何れか１項の異物粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器における、被処理流体の導入口が設けられている位置の上方位置に、サイクロン式処理容器の上部に浮上した浮上物を回収して排出する浮上物排出口が設けられていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のうち何れか１項の異物粒子分離装置と、
前処理分離装置とを有し、これらの装置によって異物粒子を除去する被処理流体浄化システムであって、
上記前処理分離装置は、被処理流体の旋回流動中心軸から偏心して水平方向に設けられた被処理流体の導入口と、被処理流体の旋回流動中心軸から偏心して水平方向に設けられ、遠心力によって外周方向に移動した異物粒子を含む被処理流体を排出する異物粒子排出口と、被処理流体の旋回流動中心軸に沿って設けられ、被処理流体を上方に導く浄化後被処理流体排出管とを有し、
上記前処理分離装置の浄化後被処理流体排出管から排出された被処理流体が、上記サイクロン式分離除去装置に供給されるように構成されていることを特徴とする被処理流体浄化システム。
【請求項１】
異物粒子を含む被処理流体を内周面に沿って旋回下降流動させ、その旋回下降流動によって生じる遠心力により被処理流体中の異物粒子を分離して下方の異物粒子排出口から排出するサイクロン式処理容器と、
上記サイクロン式処理容器の中心部にて上下方向に延び、下端に該サイクロン式処理容器の内部に開口する開口部を有し、浄化後の被処理流体を該サイクロン式処理容器の上方から該容器外へと導く浄化後被処理流体排出管と、
を備えた異物粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器の内周面と上記浄化後被処理流体排出管の外周面との間に形成される円筒状の被処理流体流路中に、被処理流体を内周側と外周側とに分流させるとともに、内周側と外周側とを連通させる貫通孔が形成された分離円筒が設けられていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項２】
請求項１の異物粒子分離装置であって、
上記浄化後被処理流体排出管の開口部は、上記分離円筒の下端と、上記分離円筒における上記貫通孔の最下端との間に配置されていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項３】
請求項１および請求項２のうち何れか１項の異物粒子分離装置であって、
上記円筒状の被処理流体流路は、被処理流体の導入口が設けられている位置から、下方に向けて、順に、第１拡径部、縮径部、および第２拡径部を有し、上記分離円筒は、上記第２拡径部付近に設けられていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうち何れか１項の異物粒子分離装置であって、
上記貫通孔は、長手方向が上下方向または円周方向のスリット状に形成されていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項５】
請求項４の異物粒子分離装置であって、
上記分離円筒におけるスリットは長手方向が円周方向に形成されるとともに、上下方向に隣り合うスリットの円周方向の位置が、互いに異なっていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項６】
請求項４の異物粒子分離装置であって、
上記分離円筒におけるスリットは長手方向が上下方向に形成されるとともに、分離円筒の内周面に、螺旋溝が形成されていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうち何れか１項の異物粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器における分離円筒が設けられている付近の内周面には、下方ほど拡径する円錐状部が形成されていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のうち何れか１項の異物粒子分離装置であって、
浄化後被処理流体排出管の下流側、および異物粒子排出口の下流側の少なくとも一方に、流量および圧力の少なくとも一方を調整するバルブが設けられていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のうち何れか１項の異物粒子分離装置であって、
上記浄化後被処理流体排出管の外周面に螺旋状の凹凸が形成されていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のうち何れか１項の異物粒子分離装置であって、
上記サイクロン式処理容器における、被処理流体の導入口が設けられている位置の上方位置に、サイクロン式処理容器の上部に浮上した浮上物を回収して排出する浮上物排出口が設けられていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のうち何れか１項の異物粒子分離装置と、
前処理分離装置とを有し、これらの装置によって異物粒子を除去する被処理流体浄化システムであって、
上記前処理分離装置は、被処理流体の旋回流動中心軸から偏心して水平方向に設けられた被処理流体の導入口と、被処理流体の旋回流動中心軸から偏心して水平方向に設けられ、遠心力によって外周方向に移動した異物粒子を含む被処理流体を排出する異物粒子排出口と、被処理流体の旋回流動中心軸に沿って設けられ、被処理流体を上方に導く浄化後被処理流体排出管とを有し、
上記前処理分離装置の浄化後被処理流体排出管から排出された被処理流体が、上記サイクロン式分離除去装置に供給されるように構成されていることを特徴とする被処理流体浄化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１４３７２２（Ｐ２０１２−１４３７２２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１４２（Ｐ２０１１−５１４２）
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（５９２２０６１１２）小堀▲鉄▼工株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（５９２２０６１１２）小堀▲鉄▼工株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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