異物粒子分離装置
【課題】
微小な磁性粒子や、被処理流体との比重の差が小さい磁性粒子などの除去効率を向上させる。
【解決手段】
切削屑等の磁性粒子ｊを含むクーラント液は、導入口３からサイクロン式分離除去装置１に導入される。比重がかなり小さい粒子、油成分、浮遊カーボン等は浮上物排出口２１からダスト分離用タンク１０３へと排出された後、比重が比較的大きい磁性粒子ｊが遠心力により分離されて、第１排出口３１からダスト分離用タンク１０３へと排出され、続いて、比重が比較的小さい磁性粒子ｊがさらに遠心力により分離されて、第２排出口４からダスト分離用タンク１０３へと排出される。浮上物および磁性粒子ｊが分離された後の被処理流体は、筒状排出管６から排出されて、スーパクリーンタンクへと導かれる。
微小な磁性粒子や、被処理流体との比重の差が小さい磁性粒子などの除去効率を向上させる。
【解決手段】
切削屑等の磁性粒子ｊを含むクーラント液は、導入口３からサイクロン式分離除去装置１に導入される。比重がかなり小さい粒子、油成分、浮遊カーボン等は浮上物排出口２１からダスト分離用タンク１０３へと排出された後、比重が比較的大きい磁性粒子ｊが遠心力により分離されて、第１排出口３１からダスト分離用タンク１０３へと排出され、続いて、比重が比較的小さい磁性粒子ｊがさらに遠心力により分離されて、第２排出口４からダスト分離用タンク１０３へと排出される。浮上物および磁性粒子ｊが分離された後の被処理流体は、筒状排出管６から排出されて、スーパクリーンタンクへと導かれる。
【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】
従来の磁性粒子分離装置は、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磁性粒子（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、磁性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】
このような磁性粒子分離装置において、磁性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磁性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）に変位させて磁性粒子に作用する磁力を弱めることで、該磁性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の磁性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、必ずしも磁性粒子の分離が十分ではなく、特に、微小な磁性粒子や、被処理流体との比重の差が小さい磁性粒子は、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て装置全体の浄化能力の低下を招きやすい。このため、磁性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、特に微小な磁性粒子や、被処理流体との比重の差が小さい磁性粒子などの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】
上記の課題を解決するため、請求項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内の異物粒子を分離して下方に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における、上記サイクロン式処理容器に被処理流体が導入される導入口と、上記排出管の開口部との上下位置の間の部分に、上記遠心力によって上記内周面近傍に移動した異物粒子をサイクロン式処理容器外に排出するための排出口が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
上記のように、被処理流体の導入口と、排出管の開口部との間に、遠心力によってサイクロン式処理容器の内周面近傍に移動した異物粒子を排出する排出口が設けられていることによって、サイクロン式処理容器に流入した被処理流体に含まれる比重が比較的大きな異物粒子は、まず上記排出口から排出される。それゆえ、その下流側でのサイクロン式処理容器や排出管の内外径などを比較的比重の小さな異物粒子の除去に適するように設定することができ、全体として、種々の比重の異物粒子が混在する被処理流体に対する除去効率を大幅に高めることが容易にできる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、
請求項１の異物粒子分離装置であって、
上記排出口が形成された位置の内周面よりも内周側に配置された、上記内周面と同心状の仕切り円筒壁と、
上記内周面と上記円筒壁との間における、被処理流体の下降方向側を塞ぐフランジ部と、
を備え、
上記内周面と、上記円筒壁と、上記フランジ部とによって、上記排出口に連通する円環状の流路が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、遠心力によってサイクロン式処理容器の内周面近傍に移動した異物粒子を上記円環状の流路で確実に捕捉し排出口から排出させることが容易にできる。
【００１２】
また、請求項３の発明は、
請求項１の異物粒子分離装置であって、
上記排出管における、上記導入口と上記排出口との上下位置の間の部分に、外径が上記導入口部分よりも大きい膨出部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、被処理流体の導入口から導入された被処理流体に含まれる異物粒子が、上記膨出部によってサイクロン式処理容器の内周面近傍に移動しやすくなるので、一層、異物粒子の除去を容易にすることができる。
【００１４】
また、請求項４の発明は、
請求項１の異物粒子分離装置であって、
さらに、上記サイクロン式処理容器の内周面に形成された螺旋突起、上記サイクロン式処理容器の内周面に形成された螺旋溝、上記排出管の外周面に形成された螺旋突起、および上記排出管の外周面に形成された螺旋溝のうち少なくとも何れかを有すること特徴とする。
【００１５】
これにより、上記排出口から比較的大きな異物粒子が排出された後の被処理流体の旋回速度を増速させることなどが容易にでき、より小さな異物粒子の除去効率も高めることが容易にできる。
【００１６】
また、請求項５の発明は、
請求項１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の上部に浮上した浮上物を回収するべく該処理容器の上側に配設され、底壁部が該サイクロン式処理容器の上壁部で構成された浮上物回収タンクをさらに備え、
上記サイクロン式処理容器の上壁部には、上記浮上物を上記浮上物回収タンク内へと導くための回収用貫通孔が形成され、
上記サイクロン式処理容器の上壁部の下面には、上記浮上物を上記貫通孔から上記浮上物回収タンク内へと案内する案内部材が設けられており、
上記浮上物回収タンクには、該タンク内に流入した上記浮上物を含む被処理流体を排出するための浮上物排出口が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、上記導入口からサイクロン式処理容器内に導入された被処理流体はその内側周側壁面に沿って渦流され、この被処理流体に含まれる異物のうち比重の小さい浮上物は、その浮力によって該処理容器内の上部に浮上集約される。浮上集約された浮上物は、上記案内部材により回収用貫通孔から浮上物回収タンク内に導かれるとともに、該回収タンクに設けられた浮上物排出口から排出される。そうして、比重の小さい浮上物が除去された被処理流体は、サイクロン式処理容器内の内側周側壁面（逆円錐状部）に沿って旋回流動しながら下降していくことで、次第に増速され、この過程で、比重の大きい異物粒子は強い遠心力を受けて該内側周側壁面近傍に集約される。集約された異物粒子は、自重により下側に落下するとともに上記排出口から排出されて回収容器等で回収される。一方、サイクロン式処理容器の上記逆円錐状部の中心部には、異物粒子等が除去されたクリーンな被処理流体が残ることとなり、このクリーンな被処理流体は、被処理流体の旋回流動に伴う中心部の上昇流によって上記排出管から処理容器外（異物粒子分離装置外）へと排出される。こうして、遠心力の作用し易い比重の大きな異物粒子と遠心力の作用し難い比重の小さい浮上物との双方を確実に分離除去することができる。
【００１８】
また、上記浮上物回収タンクは、その底壁部をサイクロン式処理容器の上壁部として該処理容器の上側に配設されるものであり、こうすることで、装置全体のコンパクト化を図ることができる。
【００１９】
また、バグフィルタ等のろ過式の装置のようにフィルタの交換作業を必要としないので、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００２０】
また、請求項６の発明は、
請求項１の異物粒子分離装置であって、
さらに、上記排出管の内部に配置され、該排出管の開口部よりも下方に開口部が形成された中心部排出管が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７の発明は、
請求項６の異物粒子分離装置であって、
上記排出管と、上記中心部排出管とを、間に被処理流体が流入し得るように連結して、上記中心部排出管を固定する固定部材が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項８の発明は、
請求項６の異物粒子分離装置であって、
上記中心部排出管の開口部周辺に、上記中心部排出管と上記排出管との間に流入する被処理流体と、上記中心部排出管内に流入する被処理流体とを分離する円環状部材、円板状部材、および円錐面状部材の少なくとも何れかが設けられていることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項９の発明は、
請求項６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は、上記排出管の開口部よりも下方に、内径が下方位置ほど縮径する逆円錐状部を有し、
上記中心部排出管の開口部は、上記逆円錐状部付近に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１０の発明は、
請求項９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は、さらに、上記逆円錐状部の下方に配置され、内径が下方位置ほど拡径する円錐状部を有し、
上記中心部排出管の開口部は、上記円錐状部付近に配置されていることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１１の発明は、
請求項６の異物粒子分離装置であって、
上記中心部排出管の開口部から被処理流体が吸引されるように構成されていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【００２６】
上記のように、下端位置を異ならせた２重の排出管と中心部排出管とを設け、中心部排出管の開口部の下方で被処理流体中に発生した気泡やこれに伴う微小な異物粒子を中心部排出管に流入させ、排出管から排出される浄化後の被処理流体中に混入するのを防止することによって、微小な異物粒子の除去効率を大幅に向上させることができる。特に、中心部排出管の開口部から被処理流体が吸引される場合には、排出管の開口部から中心部排出管の開口部の間で下方に向かう被処理流体の流れが生じ、これによって、遠心力で外周側に寄せられた異物粒子も下方に押し流されやすくなるので、一層、異物粒子の除去効率を向上させることも容易にできる。
【発明の効果】
【００２７】
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】
【００２８】
【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】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】図３のV−V線断面図である。
【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。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
《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。
【００３１】
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ｊ（異物粒子）と、クーラント液とを分離し、該磁性粒子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、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。
【００３２】
工作機械１０１から排出されたダーティ液（磁性粒子ｊを除去する前の被処理流体）は先ず、ダスト分離用タンク１０３に導かれ、磁性粒子ｊがバッフル板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内へと導かれて貯留される。なお、必ずしも上記のように工作機械１０１から排出されたダーティ液がダスト分離用タンク１０３を介してダーティタンク１０２に送られるのに限らず、工作機械１０１から直接ダーティタンク１０２に貯留されるようにしてもよい。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サイクロン式分離除去装置１の導入口３へと導かれる。
【００３３】
サイクロン式分離除去装置１では、比重がかなり小さい粒子、油成分、浮遊カーボン等は浮上物排出口２１からダスト分離用タンク１０３へと排出された後、比重が比較的大きい磁性粒子ｊが遠心力により分離されて、第１排出口３１からダスト分離用タンク１０３へと排出され、その後に、比重が比較的小さい磁性粒子ｊがさらに遠心力により分離されて、第２排出口４からダスト分離用タンク１０３へと排出される。このようにして浮上物および磁性粒子ｊが分離された後の被処理流体は、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、サイクロン式分離除去装置１の浮上物排出口２１や第１、第２排出口３１・４から排出されたダスト（磁性粒子ｊ）は、ダスト分離用タンク１０３へと戻される。
【００３４】
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、磁性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に供給されてクーラント液として使用される。
【００３５】
尚、スーパクリーンタンク１０４の底部１０４ｃは例えば３°以上に傾斜して設けられ、サイクロン式分離除去装置１によっても除去されなかったダストをスーパクリーンタンク１０４内の深部に沈殿させるようになっている。また、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、主として仕切り壁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。これに伴って、上記スーパクリーンタンク１０４内の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、上記仕切り壁１０４ｆには、戻り管１０４ｂと同程度の高さ位置に浮遊物排出孔１０４ｄが形成され、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、ダーティタンク１０２へと戻されるようになっている。ここで、上記浮遊物排出孔１０４ｄの大きさを適切に設定することにより、浮上物を確実に排出するとともに、仕切り壁１０４ｆの下方を回り込む流れを確保して、沈殿したダストも確実に排出されるようにすることができる。なお、スーパクリーンタンク１０４の上壁部１０４ａから垂下された仕切り壁１０４ｅを設けて、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することにより、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。
【００３６】
−サイクロン式分離除去装置の構成−
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からなるサイクロン式処理容器２と、該サイクロン式処理容器２の上側に配設される浮上物回収タンク１５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及び浮上物回収タンク１５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。より具体的には、本体部２ａの内側空間１３は、仕切り板１８により上下に仕切られており、この仕切り板１８がサイクロン式処理容器２の上壁部を構成するとともに、浮上物回収タンク１５の底壁部を構成している。
【００３７】
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，２ｄ等を形成した槽体からなるものであって、後述するように、磁性粒子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磁性粒子ｊを分離する。
【００３８】
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の下側に連設され、円筒状部２ｆよりも内径が小さい円筒状部２ｂと、該円筒状部２ｂ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，２ｂ、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の内周面における仕切り板１８よりも下側の部分とされ、円筒状部２ｂ、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。
【００３９】
上記円筒状部２ｆの上端部（つまりサイクロン式処理容器２の上端部）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。ここで、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。
【００４０】
また、円筒状部２ｆの下部には、サイクロン式処理容器２に流入した後、遠心力によって速やかに外周側に移動する比重が比較的大きな磁性粒子ｊを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）へと排出するための第１排出口３１が形成されている。この第１排出口３１は、図３に併せて示すように、サイクロン式処理容器２における円筒状部２ｆの内周面に対して、その接線方向から貫通して開口している。より詳細には、該第１排出口３１は、上記導入口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、該第１排出口３１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。
【００４１】
また、円筒状部２ｆの下部、すなわち上記第１排出口３１と同程度の高さ位置には、旋回流動する被処理流体を内周側と外周側とに分離する仕切り円筒壁３２ａと、フランジ部３２ｂとを有する仕切り部材３２が設けられ、上記仕切り円筒壁３２ａと、フランジ部３２ｂと、円筒状部２ｆの内周面とによって、第１排出口３１に連通するドーナツ状の流路が形成されるようになっている。これにより、導入口３からサイクロン式処理容器２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磁性粒子ｊが、確実に第１排出口３１から排出されるようになっている。一方、残りの被処理流体は、仕切り円筒壁３２ａの内周側から下方に向けて、さらに旋回下降流動するようになっている。
【００４２】
円筒状部２ｆの下方に位置する円筒状部２ｂの内径は、上記仕切り円筒壁３２ａの内径とほぼ同じぐらいに設定されている。なお、後述する筒状排出管延長部７の螺旋突起７ｂが設けられていることを考慮して、流路面積がより正確に一定になるようにしてもよい。また、円筒状部２ｂに代えて、下方ほど縮径して遠心力を強く作用させる逆円錐状部を設けてもよい。円錐状部２ｃは、上端が上記円筒状部２ｂと同じ内径で、下方に向けて拡径し、下端は、逆円錐状部２ｄと同じ内径に設定されている。磁性粒子ｊは、後述するように、上記逆円錐状部２ｄの上端部に分離集約されるようになっている。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とが設けられている。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、磁性粒子ｊを排出するための第２排出口４が設けられている。
【００４３】
これらの円筒状部２ｂ、逆円錐状部２ｄ、及び円錐状部２ｃ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なっている。尚、円筒外筒５は、例えば側壁部２ｉの外周（例えば、後述する筒状排出管延長部７における１ピッチ以上の螺旋突起７ｂが形成されている範囲）に、被処理流体中の磁性粒子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。
【００４４】
円筒外筒５は、その上端部の外周面に形成された雄ねじ部９ｂを本体部２ａの下端部に形成された雌ねじ部９ａに螺合してねじ込み固定されている。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を本体部２ａにねじ込む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。なお、例えば流体渦流部２ｅの上端部と、円筒外筒５の上端部と、本体部２ａとの間に、面取り加工による溝部等を形成し、Ｏリング等をセットして、これらの接続部から被処理流体が漏出するのを確実に防止するようにしてもよい。また、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。
【００４５】
サイクロン式処理容器２、および後に詳述する浮上物回収タンク１５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。
【００４６】
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（仕切り板１８であって浮上物回収タンク１５の底壁部）及び浮上物回収タンク１５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。換言すると、上記筒状排出管６は、浮上物回収タンク１５を串刺すようにその中心部を通って上下方向に延設されている。
【００４７】
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磁性粒子ｊが外周方向に移動して、第１排出口３１から効率よく排出され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。
【００４８】
筒状排出管延長部７の下部の外周には、被処理流体の旋回および下降流動に対応する方向の螺旋突起７ｂが形成されている。より具体的には、螺旋突起７ｂは、例えば断面形状が矩形、リード角が３０°で、２条形成されている。ここで、螺旋突起７ｂの方向（右ネジ方向か左ネジ方向か）は、例えば旋回流動の方向に応じて決定すればよい。
【００４９】
筒状排出管延長部７の下端部に設けられた流体排出口７ｃの高さ位置は、逆円錐状部２ｄの上端とほぼ同じ高さ位置か、その近傍（例えば、逆円錐状部２ｄの上端よりも上側で円筒状部２ｂの下端よりも下側）に位置するように設けられている。
【００５０】
後述するように、磁性粒子ｊが除去されたクリーンな被処理流体は、流体排出口７ｃから、筒状排出管延長部７および筒状排出管６内を通ってサイクロン式分離除去装置１外へと導かれる。なお、流体排出口７ｃが設けられた筒状排出管延長部７の下端部の外周面は（僅かに）外側に拡径させて、流体に、より確実に遠心力を作用させるようにしてもよい。
【００５１】
上記浮上物回収タンク１５は、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、比重の小さい磁性粒子、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）を回収するためのものであって、上述のように、底壁部がサイクロン式処理容器２の上壁部（仕切り板１８）で構成されている。
【００５２】
浮上物回収タンク１５の内周面１５ａは、上記サイクロン式処理容器２の円筒状部２ｆと同軸の円筒状をなしていて、上下方向において径寸法が略一定となるように形成されている。
【００５３】
また、浮上物回収タンク１５の内周面１５ａには、回収した浮上物を含む被処理流体を該浮上物回収タンク１５外（サイクロン式分離除去装置１外）へと排出するための浮上物排出口２１が形成されている。この浮上物排出口２１は、図３に併せて示すように、該浮上物回収タンク１５の内周面１５ａに対してその接線方向から貫通して開口している。より詳細には、該浮上物排出口２１は、上記導入口３に対して、サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃ（浮上物回収タンク１５の中心軸）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。
【００５４】
上記浮上物回収タンク１５の底壁部（つまりサイクロン式処理容器２の上壁部）を構成する仕切り板１８は、仕切り部１８ａと、ボス部１８ｂとから構成され、ボス部１８ｂが筒状排出管６に嵌挿されることによって取付けられている。仕切り板１８には、該サイクロン式処理容器２の上部に浮上した浮上物を浮上物回収タンク１５内に導くための回収用貫通孔が形成されている。
【００５５】
この回収用貫通孔は、複数のスリット１９からなり、各スリット１９は、上側から見てサイクロン式処理容器２（円筒状部２ｆ）の中心部側から径方向外側に延びるとともに、該サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃ（円筒状部２ｆの中心軸）周りに周方向に等間隔（本実施形態では９０°間隔）に配設されている。
【００５６】
各スリット１９は、仕切り板１８の該各スリット１９に対応する部分を切り欠いて下側に折り曲げることで形成されている。該仕切り板１８の該折り曲げた部分である折曲げ片２０は、図４に示すように各スリット１９から回収タンク１５内へと浮上物を案内する案内用折曲げ片２０ａ（本実施形態では、４つの折曲げ片２０のうちの３つ）と、図５に示すように仕切り板１８の下面近傍の流れ（サイクロン式処理容器２内の上端部の流れ）を整流するための整流用折曲げ片２０ｂとで構成されている。
【００５７】
上記案内用折曲げ片２０ａは、仕切り板１８のスリット１９に対応する部分をその幅方向の旋回下流側（被処理流体の旋回方向の下流側であって、図４の右側）の側縁部に沿って（側縁部を基端部として）、旋回上流側が下方に傾斜するように折り曲げることで形成されている。
【００５８】
一方、上記整流用折曲げ片２０ｂは、仕切り板１８のスリット１９に対応する部分をその幅方向の旋回上流側（被処理流体の旋回方向の上流側であって、図５の左側）の側縁部に沿って（側縁部を基端部として）、旋回下流側が下方に傾斜するように折り曲げることで形成されている。
【００５９】
なお、実施形態では、案内用折曲げ片２０ａと整流用折曲げ片２０ｂとを設けたが、旋回流の渦流形成状態によれば、案内用折曲げ片２０ａだけとして、整流用折曲げ片２０ｂを省略することもあり得る。
【００６０】
また、サイクロン式分離除去装置１としては、必ずしも浮上物回収タンク１５を備えず、遠心分離による磁性粒子ｊの除去などを主とするようにしてもよい。
【００６１】
−サイクロン式分離除去装置の動作−
以上のように構成されたサイクロン式分離除去装置１における磁性粒子ｊの分離回収動作について説明する。
【００６２】
先ず、磁性粒子ｊを含む被処理流体が、高速で、導入口３（図２参照）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周りに旋回運動することで旋回流が生じる。ここで、被処理流体中に含まれる比重の小さい浮上物は、これを浮上させようとする浮力によって、サイクロン式処理容器２内の上部に浮上集約されることとなる。この浮上集約された浮上物は、被処理流体が筒状排出管６周りに旋回流動する過程で、スリット１９から浮上物回収タンク１５内へと流入する。より具体的には、サイクロン式処理容器２内の上端部（仕切り板１８の下面近傍）に集約された浮上物は、被処理流体の旋回流動により該処理流体と共にその旋回上流側から旋回下流側へと流れる中で、上記案内用折曲げ片の案内面に衝突することでその進路を上方へと変更し、浮上物回収タンク１５内へと導かれる。浮上物回収タンク１５内へと導かれた浮上物を含む被処理流体は、その旋回慣性により該浮上物回収タンク１５内においてもその内周面１５ａに沿って上記筒状排出管６周りに旋回流動して、上記浮上物排出口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。
【００６３】
一方、上記導入口３からサイクロン式処理容器２内に流入した被処理流体のうち、浮上物回収タンク１５内に流入しなかった残りの流体（つまり比重の小さい浮上物が除去された被処理流体）は、旋回流動しながら下降し、遠心力に加えて、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、特に、比重が比較的大きな磁性粒子ｊが外周方向、すなわち仕切り円筒壁３２ａの外周側に移動して、第１排出口３１から効率よく排出される。これにより、例えば５０％程度の磁性粒子ｊが除去される。
【００６４】
残りの被処理流体は、仕切り円筒壁３２ａの内周側から下方に向けて、旋回下降流動し、筒状排出管延長部７の外周に形成された螺旋突起７ｂによって旋回速度が増速される。そこで、上記第１排出口３１から排出されなかった比較的小さな磁性粒子ｊは、より強い遠心力が作用して径方向外側に移動し、内周面２ｇに沿って旋回しながら下降する。そして、筒状排出管延長部７の下端部付近では、磁性粒子ｊは、内周面２ｇ側（径方向外側）に分離され、磁性粒子ｊが極めて少なくなったクリーンな流体は円筒状部２ｂの中心部寄りに残ることとなる。ここで、磁性粒子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、１μｍ〜５μｍの磁性粒子が、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、僅かに磁性粒子が含まれている可能性があるからである。
【００６５】
そして、被処理流体は、主として５μｍ以上の磁性粒子ｊが内周面２ｇ側に偏って分離された状態のまま円錐状部２ｃに導かれる。円錐状部２ｃにおいては、被処理流体の旋回流速は若干低下するものの、上記のように既に内周面２ｇ側に偏った状態にある磁性粒子ｊは、さらに径方向外側へと移動する。
【００６６】
そうして、円錐状部２ｃを通過した被処理流体中の磁性粒子ｊは、逆円錐状部２ｄの上端部に流入すると、その径方向外側への流動慣性力により逆円錐状部２ｄの上端部に分離集約される。上記逆円錐状部２ｄの上端部に分離集約された磁性粒子ｊは、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、第２排出口４から排出され、該排出された磁性粒子ｊは、図示しない回収容器内に回収される。
【００６７】
一方、逆円錐状部２ｄに流入した被処理流体は、旋回流動（渦流）するとともに、中心部の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７ｃ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。
【００６８】
上記のように、サイクロン式処理容器２に流入した被処理流体に含まれる比重が比較的大きな磁性粒子ｊ（異物粒子）は、まず第１排出口３１から排出される。それゆえ、その下流側の円筒状部２ｂおよび筒状排出管延長部７の内外径や螺旋突起７ｂのリード角などを比重の小さな磁性粒子の除去に適するように設定することができ、全体として、種々の比重の磁性粒子ｊが混在する被処理流体に対する除去効率を大幅に高めることが容易にできる。
【００６９】
なお、上記の例では、筒状排出管延長部７の外周に螺旋突起７ｂを設けた例を示したが、必ずしも螺旋突起７ｂを設けなくてもよく、また、逆に、螺旋溝を設けてもよい。また、これらとともに、またはこれらに代えて、円筒状部２ｂの内周面に螺旋突起や螺旋溝を設けるなどしてもよい。
【００７０】
《発明の実施形態２》
サイクロン式分離除去装置１に供給される被処理流体はポンプ１０５（図１）によって加圧されるが、その際に混入した空気などによって、サイクロン式分離除去装置１内に気泡が生じることがある。このような気泡がサイクロン式処理容器２の下方で生じる場合には、浄化後の被処理流体と伴にスーパクリーンタンク１０４に送られることがある。そして、この場合、例えば５μｍ〜１０μｍ以下程度などの微小な粒子は、上記のような気泡の吸着作用によって、該気泡と伴にスーパクリーンタンク１０４に送られることがある。
【００７１】
実施形態２のサイクロン式分離除去装置１は、上記のような気泡等が混入した被処理流体も分離して、より清浄度の高い被処理流体が得られるようにするものである。この実施形態２のサイクロン式分離除去装置１は、前記実施形態１のサイクロン式分離除去装置１と比べて、図６に示すように、筒状排出管６および筒状排出管延長部７の内部に、さらに２重に中心部排出管４１が設けられている。そして、中心部排出管４１の下端（開口）を筒状排出管延長部７の下端（開口）よりも下方に位置させることによって、流体渦流部２ｅの比較的下方部で発生した気泡等を含む被処理流体を中心部排出管４１に流入させることにより、筒状排出管延長部７に流入するのを防止し得るようになっている。
【００７２】
より詳しくは、筒状排出管６は、上部にエルボ６ａが形成されて、浄化された被処理流体が側方に排出されるようになっている。エルボ６ａの上部にはボス部６ｂが設けられている。一方、中心部排出管４１には有頂円筒状のカラー４１ａが挿通され、該カラー４１ａが上記ボス部６ｂに嵌合されて押しねじ４２で締め付けられることにより、中心部排出管４１が筒状排出管６に固定されている。筒状排出管６とカラー４１ａとの間にはＯリング４３が設けられて、筒状排出管６内の被処理流体の漏出が防止されるようになっている。
【００７３】
中心部排出管４１の下端は、上記のように筒状排出管延長部７の下端よりも下方に位置し、柱部材４４ａと、ドーナツ状の円環ブロック４４ｂとを有する固定部材４４によって、筒状排出管延長部７に固定されている。すなわち、上記柱部材４４ａの上端が筒状排出管延長部７の下端部に接続されるとともに、円環ブロック４４ｂの上端内周部が中心部排出管４１の下端部に接続されることによって、筒状排出管延長部７と中心部排出管４１とが正確に同心状になるように位置決めされるとともに、中心部排出管４１の下端部の振動なども防止されるようになっている。また、円環ブロック４４ｂの内周面４４ｃは、下方ほど拡径する円錐状に形成され、筒状排出管延長部７に流入する浄化された被処理流体と、中心部排出管４１に流入する気泡等を含む被処理流体とが、より確実に分離されるようになっている。
【００７４】
なお、上記被処理流体の分離が適切に行われる場合には、円環ブロック４４ｂは必ずしも設けなくてもよく、または、これに代えて円板状部材や円錐面状部材が設けられてもよい。また、中心部排出管４１の下端部が正確に位置決めされ、固定される場合には、必ずしも柱部材４４ａによって筒状排出管延長部７に固定されなくてもよい。
【００７５】
また、中心部排出管４１に流入する気泡等を含む被処理流体は、導入口３に供給される被処理流体の圧力によって排出されるようにしてもよいし、中心部排出管４１の下流側で吸引されて強制的に排出されるようにしてもよい。上記のように吸引される場合には、円環ブロック４４ｂの周囲で下方に向かう流れによって、遠心力で内周面２ｇに寄せられた磁性粒子ｊも下方に押し流されやすくなるので、一層、筒状排出管延長部７から排出される被処理流体中に混入しにくくなる。
【００７６】
上記のように下端位置を異ならせた２重の筒状排出管６および筒状排出管延長部７と中心部排出管４１とを設け、被処理流体中の気泡やこれに伴う微小な異物粒子を中心部排出管４１に流入させることによって、微小な異物粒子の除去効率を大幅に向上させることができる。
【００７７】
《発明の実施形態３》
上記実施形態２で説明したように気泡等に伴う異物粒子を除去する効果は、必ずしも
比重の大きな異物粒子を排出する第１排出口３１を設けない場合でも得ることができる。実施形態３のサイクロン式分離除去装置１は、図７に示すように、中心部排出管４１の下端部が、実施形態２よりもさらに下方の円錐状部２ｃの付近に設定され、気泡等が筒状排出管延長部７に流入しにくいようになっている。中心部排出管４１の固定は、筒状排出管延長部７の下端部に設けられた放射状のリブ６ｃによってなされるようになっている。また、中心部排出管４１の下端部には、釣鐘状の分離ブロック４５が取り付けられ、やはり気泡や磁性粒子などの分離効率を向上させ得るようになっている。
【００７８】
ここで、特に限定されないが、図７の例では、中心部排出管４１に流入した気泡等を含む被処理流体は、ボス部６ｂから、エルボ３６、および開閉バルブ３７を介して排出されるようになっている。また、流体渦流部２ｅは、実施形態１のように底部が一体的に形成された円筒外筒ではなく、無底円筒状の円筒外筒５が本体部２ａと底部２ｊとの間に挟持され、ロングボルト２ｋによって固定されている。
【００７９】
なお、中心部排出管４１の下端位置は、上記に限らず、例えば図７に２点差線で示すように、より下方の逆円錐状部２ｄの位置に設定したりしてもよく、また、ボス部６ｂおよびリブ６ｃに対して中心部排出管４１を摺動可能に設け、被処理流体や異物粒子の性状、流量、気泡の発生位置や程度などに応じて、装置の製造時やユーザの使用時に設定可能にしてもよい。また、上記のような構成において、実施形態１で説明したような第１排出口３１も設けてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
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
２ｂ 円筒状部
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
２ｊ 底部
２ｋ ロングボルト
３ 導入口
４ 第２排出口
５ 円筒外筒
６ 筒状排出管
６ａ エルボ
６ｂ ボス部
６ｃ リブ
７ 筒状排出管延長部
７ａ 膨出部
７ｂ 螺旋突起
７ｃ 流体排出口
８ Ｏリング
９ａ 雌ねじ部
９ｂ 雄ねじ部
１０ 永久磁石
１１ 円周溝
１２ 円周溝
１３ 内側空間
１５ 浮上物回収タンク
１５ａ 内周面
１６ 薄肉スペーサ
１７ 厚肉スペーサ
１８ 仕切り板
１９ スリット
２０ 折曲げ片
２０ａ 案内用折曲げ片
２０ｂ 整流用折曲げ片
２１ 浮上物排出口
２２ ヨーク
２２’ ヨーク
３１ 第１排出口
３２ 仕切り部材
３２ａ 仕切り円筒壁
３２ｂ フランジ部
３６ エルボ
３７ 開閉バルブ
４１ 中心部排出管
４１ａ カラー
４２ 押しねじ
４３ Ｏリング
４４ 固定部材
４４ａ 柱部材
４４ｂ 円環ブロック
４４ｃ 内周面
４５ 分離ブロック
６１ フレーム
６２Ａ 圧力計
６２Ｂ 圧力計
６３ ドレインカップ
６４ バルブ
６５ 絞り弁
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
１０３ｃ 仕切り壁
１０３ｄ 排出口
１０４ スーパクリーンタンク
１０４ａ 上壁部
１０４ｂ 戻り管
１０４ｃ 底部
１０４ｄ 浮遊物排出孔
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
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】
従来の磁性粒子分離装置は、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磁性粒子（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、磁性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】
このような磁性粒子分離装置において、磁性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磁性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）に変位させて磁性粒子に作用する磁力を弱めることで、該磁性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の磁性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、必ずしも磁性粒子の分離が十分ではなく、特に、微小な磁性粒子や、被処理流体との比重の差が小さい磁性粒子は、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て装置全体の浄化能力の低下を招きやすい。このため、磁性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、特に微小な磁性粒子や、被処理流体との比重の差が小さい磁性粒子などの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】
上記の課題を解決するため、請求項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内の異物粒子を分離して下方に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における、上記サイクロン式処理容器に被処理流体が導入される導入口と、上記排出管の開口部との上下位置の間の部分に、上記遠心力によって上記内周面近傍に移動した異物粒子をサイクロン式処理容器外に排出するための排出口が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
上記のように、被処理流体の導入口と、排出管の開口部との間に、遠心力によってサイクロン式処理容器の内周面近傍に移動した異物粒子を排出する排出口が設けられていることによって、サイクロン式処理容器に流入した被処理流体に含まれる比重が比較的大きな異物粒子は、まず上記排出口から排出される。それゆえ、その下流側でのサイクロン式処理容器や排出管の内外径などを比較的比重の小さな異物粒子の除去に適するように設定することができ、全体として、種々の比重の異物粒子が混在する被処理流体に対する除去効率を大幅に高めることが容易にできる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、
請求項１の異物粒子分離装置であって、
上記排出口が形成された位置の内周面よりも内周側に配置された、上記内周面と同心状の仕切り円筒壁と、
上記内周面と上記円筒壁との間における、被処理流体の下降方向側を塞ぐフランジ部と、
を備え、
上記内周面と、上記円筒壁と、上記フランジ部とによって、上記排出口に連通する円環状の流路が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、遠心力によってサイクロン式処理容器の内周面近傍に移動した異物粒子を上記円環状の流路で確実に捕捉し排出口から排出させることが容易にできる。
【００１２】
また、請求項３の発明は、
請求項１の異物粒子分離装置であって、
上記排出管における、上記導入口と上記排出口との上下位置の間の部分に、外径が上記導入口部分よりも大きい膨出部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、被処理流体の導入口から導入された被処理流体に含まれる異物粒子が、上記膨出部によってサイクロン式処理容器の内周面近傍に移動しやすくなるので、一層、異物粒子の除去を容易にすることができる。
【００１４】
また、請求項４の発明は、
請求項１の異物粒子分離装置であって、
さらに、上記サイクロン式処理容器の内周面に形成された螺旋突起、上記サイクロン式処理容器の内周面に形成された螺旋溝、上記排出管の外周面に形成された螺旋突起、および上記排出管の外周面に形成された螺旋溝のうち少なくとも何れかを有すること特徴とする。
【００１５】
これにより、上記排出口から比較的大きな異物粒子が排出された後の被処理流体の旋回速度を増速させることなどが容易にでき、より小さな異物粒子の除去効率も高めることが容易にできる。
【００１６】
また、請求項５の発明は、
請求項１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の上部に浮上した浮上物を回収するべく該処理容器の上側に配設され、底壁部が該サイクロン式処理容器の上壁部で構成された浮上物回収タンクをさらに備え、
上記サイクロン式処理容器の上壁部には、上記浮上物を上記浮上物回収タンク内へと導くための回収用貫通孔が形成され、
上記サイクロン式処理容器の上壁部の下面には、上記浮上物を上記貫通孔から上記浮上物回収タンク内へと案内する案内部材が設けられており、
上記浮上物回収タンクには、該タンク内に流入した上記浮上物を含む被処理流体を排出するための浮上物排出口が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、上記導入口からサイクロン式処理容器内に導入された被処理流体はその内側周側壁面に沿って渦流され、この被処理流体に含まれる異物のうち比重の小さい浮上物は、その浮力によって該処理容器内の上部に浮上集約される。浮上集約された浮上物は、上記案内部材により回収用貫通孔から浮上物回収タンク内に導かれるとともに、該回収タンクに設けられた浮上物排出口から排出される。そうして、比重の小さい浮上物が除去された被処理流体は、サイクロン式処理容器内の内側周側壁面（逆円錐状部）に沿って旋回流動しながら下降していくことで、次第に増速され、この過程で、比重の大きい異物粒子は強い遠心力を受けて該内側周側壁面近傍に集約される。集約された異物粒子は、自重により下側に落下するとともに上記排出口から排出されて回収容器等で回収される。一方、サイクロン式処理容器の上記逆円錐状部の中心部には、異物粒子等が除去されたクリーンな被処理流体が残ることとなり、このクリーンな被処理流体は、被処理流体の旋回流動に伴う中心部の上昇流によって上記排出管から処理容器外（異物粒子分離装置外）へと排出される。こうして、遠心力の作用し易い比重の大きな異物粒子と遠心力の作用し難い比重の小さい浮上物との双方を確実に分離除去することができる。
【００１８】
また、上記浮上物回収タンクは、その底壁部をサイクロン式処理容器の上壁部として該処理容器の上側に配設されるものであり、こうすることで、装置全体のコンパクト化を図ることができる。
【００１９】
また、バグフィルタ等のろ過式の装置のようにフィルタの交換作業を必要としないので、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００２０】
また、請求項６の発明は、
請求項１の異物粒子分離装置であって、
さらに、上記排出管の内部に配置され、該排出管の開口部よりも下方に開口部が形成された中心部排出管が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７の発明は、
請求項６の異物粒子分離装置であって、
上記排出管と、上記中心部排出管とを、間に被処理流体が流入し得るように連結して、上記中心部排出管を固定する固定部材が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項８の発明は、
請求項６の異物粒子分離装置であって、
上記中心部排出管の開口部周辺に、上記中心部排出管と上記排出管との間に流入する被処理流体と、上記中心部排出管内に流入する被処理流体とを分離する円環状部材、円板状部材、および円錐面状部材の少なくとも何れかが設けられていることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項９の発明は、
請求項６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は、上記排出管の開口部よりも下方に、内径が下方位置ほど縮径する逆円錐状部を有し、
上記中心部排出管の開口部は、上記逆円錐状部付近に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１０の発明は、
請求項９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は、さらに、上記逆円錐状部の下方に配置され、内径が下方位置ほど拡径する円錐状部を有し、
上記中心部排出管の開口部は、上記円錐状部付近に配置されていることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１１の発明は、
請求項６の異物粒子分離装置であって、
上記中心部排出管の開口部から被処理流体が吸引されるように構成されていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【００２６】
上記のように、下端位置を異ならせた２重の排出管と中心部排出管とを設け、中心部排出管の開口部の下方で被処理流体中に発生した気泡やこれに伴う微小な異物粒子を中心部排出管に流入させ、排出管から排出される浄化後の被処理流体中に混入するのを防止することによって、微小な異物粒子の除去効率を大幅に向上させることができる。特に、中心部排出管の開口部から被処理流体が吸引される場合には、排出管の開口部から中心部排出管の開口部の間で下方に向かう被処理流体の流れが生じ、これによって、遠心力で外周側に寄せられた異物粒子も下方に押し流されやすくなるので、一層、異物粒子の除去効率を向上させることも容易にできる。
【発明の効果】
【００２７】
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】
【００２８】
【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】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】図３のV−V線断面図である。
【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。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
《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。
【００３１】
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ｊ（異物粒子）と、クーラント液とを分離し、該磁性粒子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、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。
【００３２】
工作機械１０１から排出されたダーティ液（磁性粒子ｊを除去する前の被処理流体）は先ず、ダスト分離用タンク１０３に導かれ、磁性粒子ｊがバッフル板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内へと導かれて貯留される。なお、必ずしも上記のように工作機械１０１から排出されたダーティ液がダスト分離用タンク１０３を介してダーティタンク１０２に送られるのに限らず、工作機械１０１から直接ダーティタンク１０２に貯留されるようにしてもよい。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サイクロン式分離除去装置１の導入口３へと導かれる。
【００３３】
サイクロン式分離除去装置１では、比重がかなり小さい粒子、油成分、浮遊カーボン等は浮上物排出口２１からダスト分離用タンク１０３へと排出された後、比重が比較的大きい磁性粒子ｊが遠心力により分離されて、第１排出口３１からダスト分離用タンク１０３へと排出され、その後に、比重が比較的小さい磁性粒子ｊがさらに遠心力により分離されて、第２排出口４からダスト分離用タンク１０３へと排出される。このようにして浮上物および磁性粒子ｊが分離された後の被処理流体は、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、サイクロン式分離除去装置１の浮上物排出口２１や第１、第２排出口３１・４から排出されたダスト（磁性粒子ｊ）は、ダスト分離用タンク１０３へと戻される。
【００３４】
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、磁性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に供給されてクーラント液として使用される。
【００３５】
尚、スーパクリーンタンク１０４の底部１０４ｃは例えば３°以上に傾斜して設けられ、サイクロン式分離除去装置１によっても除去されなかったダストをスーパクリーンタンク１０４内の深部に沈殿させるようになっている。また、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、主として仕切り壁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。これに伴って、上記スーパクリーンタンク１０４内の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、上記仕切り壁１０４ｆには、戻り管１０４ｂと同程度の高さ位置に浮遊物排出孔１０４ｄが形成され、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、ダーティタンク１０２へと戻されるようになっている。ここで、上記浮遊物排出孔１０４ｄの大きさを適切に設定することにより、浮上物を確実に排出するとともに、仕切り壁１０４ｆの下方を回り込む流れを確保して、沈殿したダストも確実に排出されるようにすることができる。なお、スーパクリーンタンク１０４の上壁部１０４ａから垂下された仕切り壁１０４ｅを設けて、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することにより、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。
【００３６】
−サイクロン式分離除去装置の構成−
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からなるサイクロン式処理容器２と、該サイクロン式処理容器２の上側に配設される浮上物回収タンク１５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及び浮上物回収タンク１５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。より具体的には、本体部２ａの内側空間１３は、仕切り板１８により上下に仕切られており、この仕切り板１８がサイクロン式処理容器２の上壁部を構成するとともに、浮上物回収タンク１５の底壁部を構成している。
【００３７】
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，２ｄ等を形成した槽体からなるものであって、後述するように、磁性粒子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磁性粒子ｊを分離する。
【００３８】
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の下側に連設され、円筒状部２ｆよりも内径が小さい円筒状部２ｂと、該円筒状部２ｂ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，２ｂ、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の内周面における仕切り板１８よりも下側の部分とされ、円筒状部２ｂ、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。
【００３９】
上記円筒状部２ｆの上端部（つまりサイクロン式処理容器２の上端部）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。ここで、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。
【００４０】
また、円筒状部２ｆの下部には、サイクロン式処理容器２に流入した後、遠心力によって速やかに外周側に移動する比重が比較的大きな磁性粒子ｊを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）へと排出するための第１排出口３１が形成されている。この第１排出口３１は、図３に併せて示すように、サイクロン式処理容器２における円筒状部２ｆの内周面に対して、その接線方向から貫通して開口している。より詳細には、該第１排出口３１は、上記導入口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、該第１排出口３１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。
【００４１】
また、円筒状部２ｆの下部、すなわち上記第１排出口３１と同程度の高さ位置には、旋回流動する被処理流体を内周側と外周側とに分離する仕切り円筒壁３２ａと、フランジ部３２ｂとを有する仕切り部材３２が設けられ、上記仕切り円筒壁３２ａと、フランジ部３２ｂと、円筒状部２ｆの内周面とによって、第１排出口３１に連通するドーナツ状の流路が形成されるようになっている。これにより、導入口３からサイクロン式処理容器２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磁性粒子ｊが、確実に第１排出口３１から排出されるようになっている。一方、残りの被処理流体は、仕切り円筒壁３２ａの内周側から下方に向けて、さらに旋回下降流動するようになっている。
【００４２】
円筒状部２ｆの下方に位置する円筒状部２ｂの内径は、上記仕切り円筒壁３２ａの内径とほぼ同じぐらいに設定されている。なお、後述する筒状排出管延長部７の螺旋突起７ｂが設けられていることを考慮して、流路面積がより正確に一定になるようにしてもよい。また、円筒状部２ｂに代えて、下方ほど縮径して遠心力を強く作用させる逆円錐状部を設けてもよい。円錐状部２ｃは、上端が上記円筒状部２ｂと同じ内径で、下方に向けて拡径し、下端は、逆円錐状部２ｄと同じ内径に設定されている。磁性粒子ｊは、後述するように、上記逆円錐状部２ｄの上端部に分離集約されるようになっている。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とが設けられている。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、磁性粒子ｊを排出するための第２排出口４が設けられている。
【００４３】
これらの円筒状部２ｂ、逆円錐状部２ｄ、及び円錐状部２ｃ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なっている。尚、円筒外筒５は、例えば側壁部２ｉの外周（例えば、後述する筒状排出管延長部７における１ピッチ以上の螺旋突起７ｂが形成されている範囲）に、被処理流体中の磁性粒子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。
【００４４】
円筒外筒５は、その上端部の外周面に形成された雄ねじ部９ｂを本体部２ａの下端部に形成された雌ねじ部９ａに螺合してねじ込み固定されている。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を本体部２ａにねじ込む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。なお、例えば流体渦流部２ｅの上端部と、円筒外筒５の上端部と、本体部２ａとの間に、面取り加工による溝部等を形成し、Ｏリング等をセットして、これらの接続部から被処理流体が漏出するのを確実に防止するようにしてもよい。また、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。
【００４５】
サイクロン式処理容器２、および後に詳述する浮上物回収タンク１５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。
【００４６】
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（仕切り板１８であって浮上物回収タンク１５の底壁部）及び浮上物回収タンク１５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。換言すると、上記筒状排出管６は、浮上物回収タンク１５を串刺すようにその中心部を通って上下方向に延設されている。
【００４７】
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磁性粒子ｊが外周方向に移動して、第１排出口３１から効率よく排出され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。
【００４８】
筒状排出管延長部７の下部の外周には、被処理流体の旋回および下降流動に対応する方向の螺旋突起７ｂが形成されている。より具体的には、螺旋突起７ｂは、例えば断面形状が矩形、リード角が３０°で、２条形成されている。ここで、螺旋突起７ｂの方向（右ネジ方向か左ネジ方向か）は、例えば旋回流動の方向に応じて決定すればよい。
【００４９】
筒状排出管延長部７の下端部に設けられた流体排出口７ｃの高さ位置は、逆円錐状部２ｄの上端とほぼ同じ高さ位置か、その近傍（例えば、逆円錐状部２ｄの上端よりも上側で円筒状部２ｂの下端よりも下側）に位置するように設けられている。
【００５０】
後述するように、磁性粒子ｊが除去されたクリーンな被処理流体は、流体排出口７ｃから、筒状排出管延長部７および筒状排出管６内を通ってサイクロン式分離除去装置１外へと導かれる。なお、流体排出口７ｃが設けられた筒状排出管延長部７の下端部の外周面は（僅かに）外側に拡径させて、流体に、より確実に遠心力を作用させるようにしてもよい。
【００５１】
上記浮上物回収タンク１５は、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、比重の小さい磁性粒子、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）を回収するためのものであって、上述のように、底壁部がサイクロン式処理容器２の上壁部（仕切り板１８）で構成されている。
【００５２】
浮上物回収タンク１５の内周面１５ａは、上記サイクロン式処理容器２の円筒状部２ｆと同軸の円筒状をなしていて、上下方向において径寸法が略一定となるように形成されている。
【００５３】
また、浮上物回収タンク１５の内周面１５ａには、回収した浮上物を含む被処理流体を該浮上物回収タンク１５外（サイクロン式分離除去装置１外）へと排出するための浮上物排出口２１が形成されている。この浮上物排出口２１は、図３に併せて示すように、該浮上物回収タンク１５の内周面１５ａに対してその接線方向から貫通して開口している。より詳細には、該浮上物排出口２１は、上記導入口３に対して、サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃ（浮上物回収タンク１５の中心軸）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。
【００５４】
上記浮上物回収タンク１５の底壁部（つまりサイクロン式処理容器２の上壁部）を構成する仕切り板１８は、仕切り部１８ａと、ボス部１８ｂとから構成され、ボス部１８ｂが筒状排出管６に嵌挿されることによって取付けられている。仕切り板１８には、該サイクロン式処理容器２の上部に浮上した浮上物を浮上物回収タンク１５内に導くための回収用貫通孔が形成されている。
【００５５】
この回収用貫通孔は、複数のスリット１９からなり、各スリット１９は、上側から見てサイクロン式処理容器２（円筒状部２ｆ）の中心部側から径方向外側に延びるとともに、該サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃ（円筒状部２ｆの中心軸）周りに周方向に等間隔（本実施形態では９０°間隔）に配設されている。
【００５６】
各スリット１９は、仕切り板１８の該各スリット１９に対応する部分を切り欠いて下側に折り曲げることで形成されている。該仕切り板１８の該折り曲げた部分である折曲げ片２０は、図４に示すように各スリット１９から回収タンク１５内へと浮上物を案内する案内用折曲げ片２０ａ（本実施形態では、４つの折曲げ片２０のうちの３つ）と、図５に示すように仕切り板１８の下面近傍の流れ（サイクロン式処理容器２内の上端部の流れ）を整流するための整流用折曲げ片２０ｂとで構成されている。
【００５７】
上記案内用折曲げ片２０ａは、仕切り板１８のスリット１９に対応する部分をその幅方向の旋回下流側（被処理流体の旋回方向の下流側であって、図４の右側）の側縁部に沿って（側縁部を基端部として）、旋回上流側が下方に傾斜するように折り曲げることで形成されている。
【００５８】
一方、上記整流用折曲げ片２０ｂは、仕切り板１８のスリット１９に対応する部分をその幅方向の旋回上流側（被処理流体の旋回方向の上流側であって、図５の左側）の側縁部に沿って（側縁部を基端部として）、旋回下流側が下方に傾斜するように折り曲げることで形成されている。
【００５９】
なお、実施形態では、案内用折曲げ片２０ａと整流用折曲げ片２０ｂとを設けたが、旋回流の渦流形成状態によれば、案内用折曲げ片２０ａだけとして、整流用折曲げ片２０ｂを省略することもあり得る。
【００６０】
また、サイクロン式分離除去装置１としては、必ずしも浮上物回収タンク１５を備えず、遠心分離による磁性粒子ｊの除去などを主とするようにしてもよい。
【００６１】
−サイクロン式分離除去装置の動作−
以上のように構成されたサイクロン式分離除去装置１における磁性粒子ｊの分離回収動作について説明する。
【００６２】
先ず、磁性粒子ｊを含む被処理流体が、高速で、導入口３（図２参照）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周りに旋回運動することで旋回流が生じる。ここで、被処理流体中に含まれる比重の小さい浮上物は、これを浮上させようとする浮力によって、サイクロン式処理容器２内の上部に浮上集約されることとなる。この浮上集約された浮上物は、被処理流体が筒状排出管６周りに旋回流動する過程で、スリット１９から浮上物回収タンク１５内へと流入する。より具体的には、サイクロン式処理容器２内の上端部（仕切り板１８の下面近傍）に集約された浮上物は、被処理流体の旋回流動により該処理流体と共にその旋回上流側から旋回下流側へと流れる中で、上記案内用折曲げ片の案内面に衝突することでその進路を上方へと変更し、浮上物回収タンク１５内へと導かれる。浮上物回収タンク１５内へと導かれた浮上物を含む被処理流体は、その旋回慣性により該浮上物回収タンク１５内においてもその内周面１５ａに沿って上記筒状排出管６周りに旋回流動して、上記浮上物排出口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。
【００６３】
一方、上記導入口３からサイクロン式処理容器２内に流入した被処理流体のうち、浮上物回収タンク１５内に流入しなかった残りの流体（つまり比重の小さい浮上物が除去された被処理流体）は、旋回流動しながら下降し、遠心力に加えて、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、特に、比重が比較的大きな磁性粒子ｊが外周方向、すなわち仕切り円筒壁３２ａの外周側に移動して、第１排出口３１から効率よく排出される。これにより、例えば５０％程度の磁性粒子ｊが除去される。
【００６４】
残りの被処理流体は、仕切り円筒壁３２ａの内周側から下方に向けて、旋回下降流動し、筒状排出管延長部７の外周に形成された螺旋突起７ｂによって旋回速度が増速される。そこで、上記第１排出口３１から排出されなかった比較的小さな磁性粒子ｊは、より強い遠心力が作用して径方向外側に移動し、内周面２ｇに沿って旋回しながら下降する。そして、筒状排出管延長部７の下端部付近では、磁性粒子ｊは、内周面２ｇ側（径方向外側）に分離され、磁性粒子ｊが極めて少なくなったクリーンな流体は円筒状部２ｂの中心部寄りに残ることとなる。ここで、磁性粒子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、１μｍ〜５μｍの磁性粒子が、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、僅かに磁性粒子が含まれている可能性があるからである。
【００６５】
そして、被処理流体は、主として５μｍ以上の磁性粒子ｊが内周面２ｇ側に偏って分離された状態のまま円錐状部２ｃに導かれる。円錐状部２ｃにおいては、被処理流体の旋回流速は若干低下するものの、上記のように既に内周面２ｇ側に偏った状態にある磁性粒子ｊは、さらに径方向外側へと移動する。
【００６６】
そうして、円錐状部２ｃを通過した被処理流体中の磁性粒子ｊは、逆円錐状部２ｄの上端部に流入すると、その径方向外側への流動慣性力により逆円錐状部２ｄの上端部に分離集約される。上記逆円錐状部２ｄの上端部に分離集約された磁性粒子ｊは、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、第２排出口４から排出され、該排出された磁性粒子ｊは、図示しない回収容器内に回収される。
【００６７】
一方、逆円錐状部２ｄに流入した被処理流体は、旋回流動（渦流）するとともに、中心部の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７ｃ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。
【００６８】
上記のように、サイクロン式処理容器２に流入した被処理流体に含まれる比重が比較的大きな磁性粒子ｊ（異物粒子）は、まず第１排出口３１から排出される。それゆえ、その下流側の円筒状部２ｂおよび筒状排出管延長部７の内外径や螺旋突起７ｂのリード角などを比重の小さな磁性粒子の除去に適するように設定することができ、全体として、種々の比重の磁性粒子ｊが混在する被処理流体に対する除去効率を大幅に高めることが容易にできる。
【００６９】
なお、上記の例では、筒状排出管延長部７の外周に螺旋突起７ｂを設けた例を示したが、必ずしも螺旋突起７ｂを設けなくてもよく、また、逆に、螺旋溝を設けてもよい。また、これらとともに、またはこれらに代えて、円筒状部２ｂの内周面に螺旋突起や螺旋溝を設けるなどしてもよい。
【００７０】
《発明の実施形態２》
サイクロン式分離除去装置１に供給される被処理流体はポンプ１０５（図１）によって加圧されるが、その際に混入した空気などによって、サイクロン式分離除去装置１内に気泡が生じることがある。このような気泡がサイクロン式処理容器２の下方で生じる場合には、浄化後の被処理流体と伴にスーパクリーンタンク１０４に送られることがある。そして、この場合、例えば５μｍ〜１０μｍ以下程度などの微小な粒子は、上記のような気泡の吸着作用によって、該気泡と伴にスーパクリーンタンク１０４に送られることがある。
【００７１】
実施形態２のサイクロン式分離除去装置１は、上記のような気泡等が混入した被処理流体も分離して、より清浄度の高い被処理流体が得られるようにするものである。この実施形態２のサイクロン式分離除去装置１は、前記実施形態１のサイクロン式分離除去装置１と比べて、図６に示すように、筒状排出管６および筒状排出管延長部７の内部に、さらに２重に中心部排出管４１が設けられている。そして、中心部排出管４１の下端（開口）を筒状排出管延長部７の下端（開口）よりも下方に位置させることによって、流体渦流部２ｅの比較的下方部で発生した気泡等を含む被処理流体を中心部排出管４１に流入させることにより、筒状排出管延長部７に流入するのを防止し得るようになっている。
【００７２】
より詳しくは、筒状排出管６は、上部にエルボ６ａが形成されて、浄化された被処理流体が側方に排出されるようになっている。エルボ６ａの上部にはボス部６ｂが設けられている。一方、中心部排出管４１には有頂円筒状のカラー４１ａが挿通され、該カラー４１ａが上記ボス部６ｂに嵌合されて押しねじ４２で締め付けられることにより、中心部排出管４１が筒状排出管６に固定されている。筒状排出管６とカラー４１ａとの間にはＯリング４３が設けられて、筒状排出管６内の被処理流体の漏出が防止されるようになっている。
【００７３】
中心部排出管４１の下端は、上記のように筒状排出管延長部７の下端よりも下方に位置し、柱部材４４ａと、ドーナツ状の円環ブロック４４ｂとを有する固定部材４４によって、筒状排出管延長部７に固定されている。すなわち、上記柱部材４４ａの上端が筒状排出管延長部７の下端部に接続されるとともに、円環ブロック４４ｂの上端内周部が中心部排出管４１の下端部に接続されることによって、筒状排出管延長部７と中心部排出管４１とが正確に同心状になるように位置決めされるとともに、中心部排出管４１の下端部の振動なども防止されるようになっている。また、円環ブロック４４ｂの内周面４４ｃは、下方ほど拡径する円錐状に形成され、筒状排出管延長部７に流入する浄化された被処理流体と、中心部排出管４１に流入する気泡等を含む被処理流体とが、より確実に分離されるようになっている。
【００７４】
なお、上記被処理流体の分離が適切に行われる場合には、円環ブロック４４ｂは必ずしも設けなくてもよく、または、これに代えて円板状部材や円錐面状部材が設けられてもよい。また、中心部排出管４１の下端部が正確に位置決めされ、固定される場合には、必ずしも柱部材４４ａによって筒状排出管延長部７に固定されなくてもよい。
【００７５】
また、中心部排出管４１に流入する気泡等を含む被処理流体は、導入口３に供給される被処理流体の圧力によって排出されるようにしてもよいし、中心部排出管４１の下流側で吸引されて強制的に排出されるようにしてもよい。上記のように吸引される場合には、円環ブロック４４ｂの周囲で下方に向かう流れによって、遠心力で内周面２ｇに寄せられた磁性粒子ｊも下方に押し流されやすくなるので、一層、筒状排出管延長部７から排出される被処理流体中に混入しにくくなる。
【００７６】
上記のように下端位置を異ならせた２重の筒状排出管６および筒状排出管延長部７と中心部排出管４１とを設け、被処理流体中の気泡やこれに伴う微小な異物粒子を中心部排出管４１に流入させることによって、微小な異物粒子の除去効率を大幅に向上させることができる。
【００７７】
《発明の実施形態３》
上記実施形態２で説明したように気泡等に伴う異物粒子を除去する効果は、必ずしも
比重の大きな異物粒子を排出する第１排出口３１を設けない場合でも得ることができる。実施形態３のサイクロン式分離除去装置１は、図７に示すように、中心部排出管４１の下端部が、実施形態２よりもさらに下方の円錐状部２ｃの付近に設定され、気泡等が筒状排出管延長部７に流入しにくいようになっている。中心部排出管４１の固定は、筒状排出管延長部７の下端部に設けられた放射状のリブ６ｃによってなされるようになっている。また、中心部排出管４１の下端部には、釣鐘状の分離ブロック４５が取り付けられ、やはり気泡や磁性粒子などの分離効率を向上させ得るようになっている。
【００７８】
ここで、特に限定されないが、図７の例では、中心部排出管４１に流入した気泡等を含む被処理流体は、ボス部６ｂから、エルボ３６、および開閉バルブ３７を介して排出されるようになっている。また、流体渦流部２ｅは、実施形態１のように底部が一体的に形成された円筒外筒ではなく、無底円筒状の円筒外筒５が本体部２ａと底部２ｊとの間に挟持され、ロングボルト２ｋによって固定されている。
【００７９】
なお、中心部排出管４１の下端位置は、上記に限らず、例えば図７に２点差線で示すように、より下方の逆円錐状部２ｄの位置に設定したりしてもよく、また、ボス部６ｂおよびリブ６ｃに対して中心部排出管４１を摺動可能に設け、被処理流体や異物粒子の性状、流量、気泡の発生位置や程度などに応じて、装置の製造時やユーザの使用時に設定可能にしてもよい。また、上記のような構成において、実施形態１で説明したような第１排出口３１も設けてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
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
２ｂ 円筒状部
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
２ｊ 底部
２ｋ ロングボルト
３ 導入口
４ 第２排出口
５ 円筒外筒
６ 筒状排出管
６ａ エルボ
６ｂ ボス部
６ｃ リブ
７ 筒状排出管延長部
７ａ 膨出部
７ｂ 螺旋突起
７ｃ 流体排出口
８ Ｏリング
９ａ 雌ねじ部
９ｂ 雄ねじ部
１０ 永久磁石
１１ 円周溝
１２ 円周溝
１３ 内側空間
１５ 浮上物回収タンク
１５ａ 内周面
１６ 薄肉スペーサ
１７ 厚肉スペーサ
１８ 仕切り板
１９ スリット
２０ 折曲げ片
２０ａ 案内用折曲げ片
２０ｂ 整流用折曲げ片
２１ 浮上物排出口
２２ ヨーク
２２’ ヨーク
３１ 第１排出口
３２ 仕切り部材
３２ａ 仕切り円筒壁
３２ｂ フランジ部
３６ エルボ
３７ 開閉バルブ
４１ 中心部排出管
４１ａ カラー
４２ 押しねじ
４３ Ｏリング
４４ 固定部材
４４ａ 柱部材
４４ｂ 円環ブロック
４４ｃ 内周面
４５ 分離ブロック
６１ フレーム
６２Ａ 圧力計
６２Ｂ 圧力計
６３ ドレインカップ
６４ バルブ
６５ 絞り弁
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
１０３ｃ 仕切り壁
１０３ｄ 排出口
１０４ スーパクリーンタンク
１０４ａ 上壁部
１０４ｂ 戻り管
１０４ｃ 底部
１０４ｄ 浮遊物排出孔
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
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内の異物粒子を分離して下方に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における、上記サイクロン式処理容器に被処理流体が導入される導入口と、上記排出管の開口部との上下位置の間の部分に、上記遠心力によって上記内周面近傍に移動した異物粒子をサイクロン式処理容器外に排出するための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２】
請求項１の異物粒子分離装置であって、
上記排出口が形成された位置の内周面よりも内周側に配置された、上記内周面と同心状の仕切り円筒壁と、
上記内周面と上記円筒壁との間における、被処理流体の下降方向側を塞ぐフランジ部と、
を備え、
上記内周面と、上記円筒壁と、上記フランジ部とによって、上記排出口に連通する円環状の流路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３】
請求項１の異物粒子分離装置であって、
上記排出管における、上記導入口と上記排出口との上下位置の間の部分に、外径が上記導入口部分よりも大きい膨出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４】
請求項１の異物粒子分離装置であって、
さらに、上記サイクロン式処理容器の内周面に形成された螺旋突起、上記サイクロン式処理容器の内周面に形成された螺旋溝、上記排出管の外周面に形成された螺旋突起、および上記排出管の外周面に形成された螺旋溝のうち少なくとも何れかを有すること特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項５】
請求項１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の上部に浮上した浮上物を回収するべく該処理容器の上側に配設され、底壁部が該サイクロン式処理容器の上壁部で構成された浮上物回収タンクをさらに備え、
上記サイクロン式処理容器の上壁部には、上記浮上物を上記浮上物回収タンク内へと導くための回収用貫通孔が形成され、
上記サイクロン式処理容器の上壁部の下面には、上記浮上物を上記貫通孔から上記浮上物回収タンク内へと案内する案内部材が設けられており、
上記浮上物回収タンクには、該タンク内に流入した上記浮上物を含む被処理流体を排出するための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６】
請求項１の異物粒子分離装置であって、
さらに、上記排出管の内部に配置され、該排出管の開口部よりも下方に開口部が形成された中心部排出管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７】
請求項６の異物粒子分離装置であって、
上記排出管と、上記中心部排出管とを、間に被処理流体が流入し得るように連結して、上記中心部排出管を固定する固定部材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８】
請求項６の異物粒子分離装置であって、
上記中心部排出管の開口部周辺に、上記中心部排出管と上記排出管との間に流入する被処理流体と、上記中心部排出管内に流入する被処理流体とを分離する円環状部材、円板状部材、および円錐面状部材の少なくとも何れか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６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は、上記排出管の開口部よりも下方に、内径が下方位置ほど縮径する逆円錐状部を有し、
上記中心部排出管の開口部は、上記逆円錐状部付近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１０】
請求項９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は、さらに、上記逆円錐状部の下方に配置され、内径が下方位置ほど拡径する円錐状部を有し、
上記中心部排出管の開口部は、上記円錐状部付近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１１】
請求項６の異物粒子分離装置であって、
上記中心部排出管の開口部から被処理流体が吸引されるように構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内の異物粒子を分離して下方に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における、上記サイクロン式処理容器に被処理流体が導入される導入口と、上記排出管の開口部との上下位置の間の部分に、上記遠心力によって上記内周面近傍に移動した異物粒子をサイクロン式処理容器外に排出するための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２】
請求項１の異物粒子分離装置であって、
上記排出口が形成された位置の内周面よりも内周側に配置された、上記内周面と同心状の仕切り円筒壁と、
上記内周面と上記円筒壁との間における、被処理流体の下降方向側を塞ぐフランジ部と、
を備え、
上記内周面と、上記円筒壁と、上記フランジ部とによって、上記排出口に連通する円環状の流路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３】
請求項１の異物粒子分離装置であって、
上記排出管における、上記導入口と上記排出口との上下位置の間の部分に、外径が上記導入口部分よりも大きい膨出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４】
請求項１の異物粒子分離装置であって、
さらに、上記サイクロン式処理容器の内周面に形成された螺旋突起、上記サイクロン式処理容器の内周面に形成された螺旋溝、上記排出管の外周面に形成された螺旋突起、および上記排出管の外周面に形成された螺旋溝のうち少なくとも何れかを有すること特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項５】
請求項１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の上部に浮上した浮上物を回収するべく該処理容器の上側に配設され、底壁部が該サイクロン式処理容器の上壁部で構成された浮上物回収タンクをさらに備え、
上記サイクロン式処理容器の上壁部には、上記浮上物を上記浮上物回収タンク内へと導くための回収用貫通孔が形成され、
上記サイクロン式処理容器の上壁部の下面には、上記浮上物を上記貫通孔から上記浮上物回収タンク内へと案内する案内部材が設けられており、
上記浮上物回収タンクには、該タンク内に流入した上記浮上物を含む被処理流体を排出するための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６】
請求項１の異物粒子分離装置であって、
さらに、上記排出管の内部に配置され、該排出管の開口部よりも下方に開口部が形成された中心部排出管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７】
請求項６の異物粒子分離装置であって、
上記排出管と、上記中心部排出管とを、間に被処理流体が流入し得るように連結して、上記中心部排出管を固定する固定部材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８】
請求項６の異物粒子分離装置であって、
上記中心部排出管の開口部周辺に、上記中心部排出管と上記排出管との間に流入する被処理流体と、上記中心部排出管内に流入する被処理流体とを分離する円環状部材、円板状部材、および円錐面状部材の少なくとも何れか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６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は、上記排出管の開口部よりも下方に、内径が下方位置ほど縮径する逆円錐状部を有し、
上記中心部排出管の開口部は、上記逆円錐状部付近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１０】
請求項９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は、さらに、上記逆円錐状部の下方に配置され、内径が下方位置ほど拡径する円錐状部を有し、
上記中心部排出管の開口部は、上記円錐状部付近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１１】
請求項６の異物粒子分離装置であって、
上記中心部排出管の開口部から被処理流体が吸引されるように構成されていることを特徴とする異物粒子分離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２３０１０１（Ｐ２０１１−２３０１０１Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０５６００（Ｐ２０１０−１０５６００）
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（５９４１９０５７４）岡野機工株式会社 (19)
【出願人】（５９２２０６１１２）小堀▲鉄▼工株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（５９４１９０５７４）岡野機工株式会社 (19)
【出願人】（５９２２０６１１２）小堀▲鉄▼工株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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