異物粒子分離装置
【課題】低コストでコンパクトな設備で、被処理流体中の異物粒子の除去効率を向上させる。
【解決手段】被処理流体浄化システムは、異物粒子分離装置１を備えている。被処理流体はダーティタンクから異物粒子分離装置１に供給され、比重が比較的小さい粒子等は浮上物排出口２５から排出され、比重の重い異物粒子ｊが遠心力により分離されて、バイパス流路２０でサイクロン分離部１１の下側に導かれ、比重の重い異物粒子ｊが分離された後の被処理流体が、サイクロン分離部１１で更に異物粒子ｊとクリーンな被処理流体に分離され、これらの異物粒子ｊは、排出口４から排出される。浄化処理後の被処理流体が、筒状排出管６を通って異物粒子分離装置１外に排出されて、スーパクリーンタンクへと導かれる。
【解決手段】被処理流体浄化システムは、異物粒子分離装置１を備えている。被処理流体はダーティタンクから異物粒子分離装置１に供給され、比重が比較的小さい粒子等は浮上物排出口２５から排出され、比重の重い異物粒子ｊが遠心力により分離されて、バイパス流路２０でサイクロン分離部１１の下側に導かれ、比重の重い異物粒子ｊが分離された後の被処理流体が、サイクロン分離部１１で更に異物粒子ｊとクリーンな被処理流体に分離され、これらの異物粒子ｊは、排出口４から排出される。浄化処理後の被処理流体が、筒状排出管６を通って異物粒子分離装置１外に排出されて、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、異物粒子を排除した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に示す被処理流体浄化システムは、サイクロン式処理容器を２つ直列に並べられて、被処理流体が、第１番目のサイクロン式処理容器に供給されて異物粒子が分離された後に、第２番目のサイクロン式処理容器に供給されて、さらに異物粒子が分離されるように構成され、被処理流体中の異物粒子の浄化率を向上させるようにしたものが知られている。
【０００４】
具体的には、特許文献１では、被処理流体はダーティタンクから１番目のサイクロン式処理容器に供給され、異物粒子が遠心力により分離されて排出口から排出され、異物粒子分離後の被処理流体が、筒状排出管から２番目のサイクロン式処理容器に導かれる。この２番目のサイクロン式処理容器では、１番目のサイクロン式処理容器では除去しきれなかった異物粒子が、同様に遠心力により分離されて排出口から排出されるとともに、比重が比較的小さい粒子等は浮上物排出口から排出され、浄化処理後の被処理流体が、筒状排出管からスーパクリーンタンクへと導かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−８３７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、被処理流体はダーティタンクから１番目のサイクロン式処理容器に供給され、比重の大きい異物粒子が遠心力により分離されて排出口から排出され、この後の被処理流体が、筒状排出管から２番目のサイクロン式処理容器に導かれる。２番目のサイクロン式処理容器では、１番目のサイクロン式処理容器では除去しきれなかった異物粒子が、同様に遠心力により分離されて排出口から排出されるとともに、比重が比較的小さい粒子等は浮上物排出口から排出され、浄化処理後の被処理流体が、筒状排出管からクリーンタンクへと導かれるようになっている。従って、かなりの浄化率で異物粒子を分離除去できるが、複数のサイクロン式処理容器を並設するために設備が大がかりとなると共にコストアップになるという不具合を有する。また、サイクロン式処理容器自身での異物粒子の処理効率を高めることができず、比較的比重の軽い微小な異物粒子を分離除去することができなかった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、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。更に、低コストでコンパクトな設備で得られるようにす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の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サイクロン式処理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上側の内周壁に開口され、被処理流体が旋回流になって該サイクロン式処理容器内に導入される導入口と、
該導入口の下方位置に該内周壁から内周方向に向かって突出し、下方向への被処理流体の流路を狭める突出壁と、
該突出壁から下側の内周壁に、該排出管の該開口部の下方位置まで伸びて設けられた旋回筒状部を備えるサイクロン分離部と、
該サイクロン分離部の該旋回筒状部をバイパスして該突出壁の上面と該サイクロン分離部の下端部とを連通するように設けられたバイパス流路と、
入口を該旋回筒状部の旋回表面に有し、出口を該サイクロン分離部の該下端部に有し、半径方向外側で且つ下方に向かって設けられ、該旋回筒状部の該旋回表面側に集まる異物粒子を下方に案内する複数の案内通路部と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
これにより、導入口から導入されて旋回下降流動する被処理流体中の異物粒子の一部は、遠心力の影響により、内周壁の外周側に移動する。そこで、バイパス流路の流入口を通ってサイクロン分離部の旋回筒状部をバイパスしてサイクロン分離部の下端部まで送られる。そして、バイパス流路を通らなかった被処理流体は、下降流動しながらサイクロン分離部に導かれ、このサイクロン分離部で、被処理流体が旋回しながら下降流動するにつれて異物粒子は徐々に外周側（旋回筒状部の旋回表面側）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、サイクロン処理部に導かれる前に予め遠心力で異物粒子を分離除去するので、被処理流体中の比較的比重の大きい異物粒子がバイパス流路で分離除去される傾向にあり、この比較的比重の大きな異物粒子が除去された被処理流体がサイクロン処理容器に導かれるようになる。従って、サイクロン処理容器では、比較的比重の大きな異物粒子を徐供した後の被処理流体で更に遠心力で分離除去が促進されるので、被処理流体中の異物粒子の浄化率が大幅に向上させることが、簡単な構成で実現できる。
【００１０】
第２の発明は、請求項１の異物粒子分離装置において、上記案内通路部は、溝部からなることを特徴とする。
【００１１】
これにより、サイクロン分離部の外周に集約した異物粒子を効率的に分離できる。
【００１２】
第３の発明は、請求項１の異物粒子分離装置において、上記案内通路部は、貫通路からなることを特徴とする。
【００１３】
これにより、サイクロン分離部の外周に集約した異物粒子を確実に分離でき、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。
【００１４】
第４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該サイクロン分離部の該旋回筒状部の該旋回表面に、下方に向けて徐々に拡径するテーパー壁が設けられ、該テーパー壁の下端部から、内周方向に向かって伸びた内向き壁を備えることを特徴とする。
【００１５】
これにより、サイクロン分離部での異物粒子をテーパー壁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、請求項４に記載の異物粒子分離装置において、該案内通路部の該入口が、該テーパー壁の該下端部を含んで、テーパー壁の一部と該内向き壁の一部を含むことを特徴とする。
【００１７】
これにより、テーパー壁の下端部に集約した異物粒子を効果的に分離でき、異物粒子の分離を促進できる。
【００１８】
第６の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該バイパス流路の該上面には、該上面に設けられた該流入口に向かって徐々に深くなった第１傾斜溝が、円周方向に向かって設けられていることを特徴とする。
【００１９】
これにより、異物粒子がスムーズに流入口に導かれ、分離除去効率が向上すると共に、乱流も起こり難くきれいな旋回流を得られやすい。
【００２０】
第７の発明は、請求項１ないし６のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該サイクロン分離部の該旋回筒状部の該旋回表面には、該案内通路部の該入口に向かって徐々に深くなった第２傾斜溝が、円周方向に向かって設けられていることを特徴とする。
【００２１】
これにより、異物粒子がスムーズに入口に導かれ、分離除去効率が向上すると共に、乱流も起こり難くきれいな旋回流を得られやすい。
【００２２】
第８の発明は、請求項１ないし７のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該サイクロン分離部の下端部であって、該排出管の開口部に対向する位置には、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。
【００２３】
これにより、サイクロン分離部の内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内周壁から外周側に離れるので、排出管の開口部から離れるようになり、該開口部から排出管に巻き込まれる可能性を低く抑えることができる。
【００２４】
第９の発明は、請求項１ないし８のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該旋回筒状部の該旋回表面に対向する該排出管の外周面に、第１螺旋溝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。
【００２６】
第１０の発明は、請求項１ないし９のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該導入口と該突出壁との間に相当する位置であって、該排出管の外周面に突出部が設けられ、該突出部に第２螺旋溝が形成されていることを特徴とする
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、予め比重の大きな異物粒子を一層分離でき、異物粒子の除去効率を向上させることが容易にできる。
【００２７】
第１１の発明は、請求項１ないし１０のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該排出管の下方位置であって、該開口部に対向する位置に、底面、該底面から立ち上がった囲い壁及び該囲い壁の下端に開口した排出孔からなる下方分離壁が設置されていることを特徴とする。
【００２８】
これにより、分離除去された異物粒子が、開口部から排出管に混入することを抑制できると共に、下方分離壁内に入ってくる異物粒子も遠心力で外に出されるので、異物粒子を効果的に分離できる。
【００２９】
第１２の発明は、請求項１ないし１１のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該排出管の下流側、および該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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
第１３の発明は、請求項１ないし１２のいずれか１つの異物粒子分離装置において、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。
【００３３】
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。
【発明の効果】
【００３４】
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。特に、コンパクトな構成で被処理流体からの異物粒子の除去効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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】実施形態１の異物粒子分離装置の構成を示す縦断面図である。
【図３】図２の異物粒子分離装置を９０°異なる角度で断面にした縦断面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】実施形態１のバイパス流路の流入口の部分平面図である。
【図７】実施形態１のバイパス流路の流入口の部分断面図である。
【図８】実施形態１の支持プレートの平面図である。
【図９】実施形態２の異物粒子分離装置の構成を示す縦断面図である。
【図１０】図１０の異物粒子分離装置を９０°異なる角度で断面にした縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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。
【００３７】
《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。
【００３８】
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、異物粒子分離装置１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。
【００３９】
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異物粒子分離装置１へと導かれる。
【００４０】
異物粒子分離装置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、バイパス流路を通って排出口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、筒状の排出管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。
【００４１】
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、異物粒子分離装置１へと導かれる。
【００４２】
一方、異物粒子分離装置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。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１０４ｃ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１０４ｃ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。この流れに伴って、異物粒子分離装置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。なお、図１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。
【００４３】
−異物粒子分離装置１の構成−
異物粒子分離装置１は、図２及び図３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（異物粒子分離装置１外）へと排出する排出管とを備えている。この排出管は、サイクロン式処理容器２の中心部に設けられ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からなる。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。
【００４４】
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２ｂとで構成されている。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２ｈに、旋回筒状部２ｃ、旋回筒状部２ｄ、円筒状部２ｅ、逆円錐状部２ｆ、円錐状部２ｇおよび逆円錐状部２ｆ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２ｈ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ｊを分離する。
【００４５】
より詳細には、サイクロン式処理容器２の内周面２ｈの上端部に形成された旋回筒状部２ｃは、導入口３より上側に円錐状部２ｃ１と、該円錐状部２ｃ１に連続した逆円錐状部２ｃ２とからなり、油分等の軽いものが上方に導かれ、重いものが下方に導かれ易くなっている。この旋回筒状部２ｃは別体で形成され、本体部２ａの内周面に嵌め込まれる構成であって、旋回筒状部２ｃの表面は窒化処理、熱処理等の耐摩耗性の表面処理が施されており、交換可能になっている。旋回筒状部２ｃの下側に突出壁９を介して、旋回筒状部２ｃよりも内径が小さい旋回筒状部２ｄが設けられ、この旋回筒状部２ｄの内側を流れる旋回下降流動によって、旋回筒状部２ｄの外周側（旋回表面側）に集まる異物粒子ｊと内周側に集まるクリーンな処理液への分離が行われる。旋回筒状部２ｄの下側には、内径が上下方向の全体に亘って略一定となる円筒状部２ｅが設けられ、円筒状部ｅの下側に逆円錐状部２ｆが形成され、該逆円錐状部２ｆの下側に円錐状部２ｇが形成され、円錐状部２ｇの下側に逆円錐状部２ｆが形成されている。旋回筒状部２ｃ、２ｄ、円筒状部２ｅ、逆円錐状部２ｆ、円錐状部２ｇおよび逆円錐状部２ｆ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、旋回筒状部２ｃと一部の旋回筒状部２ｄは、上記本体部２ａの内周面とされ、旋回筒状部２ｄの残りと円筒状部２ｅ、逆円錐状部２ｆ、円錐状部２ｇ及び逆円錐状部２ｆは、上記流体渦流部２ｂの内周面とされている。
【００４６】
上記旋回円筒状部２ｃには、図４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、旋回円筒状部２ｃ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旋回円筒状部２ｃの中心軸（サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃ）周りに図４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及び図３に示す断面には、実際には導入口３は現れないが、図２及び図３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、旋回円筒状部２ｃ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２ｂ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。
【００４７】
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、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（異物粒子分離装置１外）へと導く排出管として構成されている。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（異物粒子分離装置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。また、膨出部７ａの外周には、第１螺旋溝７１が形成され、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、より確実にサイクロン分離部１１の外周側に移動させるようになっている。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。第１螺旋溝７１は、リード角が３０°で、２条形成されている。ここで、第１螺旋溝７１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。
【００４８】
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が形成されている。くびれ部７ｂの下方には、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。拡径部７ｃの外周には、第２螺旋溝７２が形成され、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、より確実にサイクロン分離部１１の外周側に移動させるようになっている。第２螺旋溝７２は、リード角が３０°で、２条形成されている。ここで、第２螺旋溝７２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。拡径部７ｃの下側には、再びくびれ部７ｄが設けられ、くびれ部７ｄの下側には再び拡径部７ｅが設けられ、拡径部７ｅの下側には傾斜縮小部７ｆ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の部分で再度拡径し、くびれ部７ｄの部分で又縮径し、拡径部７ｅ部分で又拡径するようになっている。そして、傾斜縮小部７ｆで内側に向けた流れを促進するようになっている。
【００４９】
後述するように、異物粒子ｊが除去されたクリーンな被処理流体は、流体排出口７ｈ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７ｈが設けられた筒状排出管延長部７の下端部の内周面は（僅かに）外側に拡径させた案内傾斜部７ｇを設けて、流体が、より滑らかに流体排出口７ｈに導かれるようになっている。
【００５０】
旋回筒状部２ｃの下端部の外周付近（導入口の下方位置）には、内周壁から内周方向に向かって突出した突出壁９が設けられている。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異物粒子ｊが内側に寄ってこないようにするために、突出壁９の内周上側には、仕切り壁９ｂが設けられている。突出壁９によって、下方向への被処理流体の流路が狭められ、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。突出壁９の下方には、旋回筒状部２ｄを有するサイクロン分離部１１が設けられている。旋回筒状部２ｄの旋回表面には、上記突出壁９の内径から連続したテーパー壁１３が設けられている。テーパー壁１３は、４〜8°の僅かな傾斜角度で、旋回筒状部２ｄの長さの約２／３の長さに形成され、テーパー壁１３の下端部には略水平な内向き壁１４が内周方向に向かって伸びて設けられている。テーパー壁１３の下端部から内向き壁１４にかけて入口１６ａを有し、サイクロン分離部１１の下端面１１ａに出口１６ｂを有する案内通路部１６が、半径方向外側に且つ下方に向かって傾斜溝として形成されている。図６及び図７に示すように、更に、案内通路部１６の入口１６ａに向かって徐々に深くなった第２傾斜溝２２がテーパー壁１３及び内向き壁１４（即ち旋回筒状部２ｄの旋回表面）に円周方向に設けられており、旋回流の被処理流体ｊが入口１６ａにスムーズに入り易くなっている。この第２傾斜溝２２の傾斜角度は約４〜８°で、第２傾斜溝２２の長さはその幅の２〜５倍程度に設けることが好ましい。なお、案内通路部１６は直線的に設けられているが、旋回流の方向に応じて円周方向に傾斜した案内通路としても良い。テーパー壁１３と筒状排出管延長部７との間に導かれた被処理流体は旋回下降流動によって、テーパー壁１３のほうに異物粒子が集約され、テーパー壁１３の下端部付近に集まる。この集まった異物粒子が案内通路部１６を通って更に半径方向外側で且つ下方に導かれるようになっている。なお、案内通路部１６は傾斜溝として設けたが、これに限られるものではなく、例えば」貫通路として設けても良い。
【００５１】
円筒状部２ｅの下方には、逆円錐状部２ｆ、円錐状部２ｇ及び逆円錐状部２ｆが設けられ、下方側の逆円錐状部２ｆの下端（つまりサイクロン式処理容器２（流体渦流部２ｂ）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。
【００５２】
これらの円筒状部２ｅ、逆円錐状部２ｆ、円錐状部２ｇ及び逆円錐状部２ｆが構成される流体渦流部２ｂ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２ｂ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２ｂ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２ｊの外周面２ｉ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、被処理流体中の異物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２ｂ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２ｊどうしの間、および最下方の側壁部２ｊ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２ｂは４つの側壁部２ｊ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２ｇおよび逆円錐状部２ｆは１段だけ設けるなどしてもよい。
【００５３】
また、旋回筒状部２ｃの下部には、サイクロン式処理容器２に流入されて後、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異物粒子ｊがサイクロン式処理容器２のサイクロン分離部１１をバイパスしてサイクロン分離部１１の下方に導かれるためのバイパス流路２０が設けられている。
【００５４】
バイパス流路２０の流入口２０ａは突出壁９の上面９ａに開口され、流出口２０ｂはサイクロン分離部１１の下端面１１ａに開口され、これらの流入口２０ａと流出口２０ｂとを直線的に連通するようにサイクロン分離部１１の旋回筒状部２ｄの壁内を下方に貫通して、バイパス流路２０が設けられている。なお、バイパス流路２０は直線的に下方に伸びて設けられているが、旋回流の方向に応じて円周方向に傾斜した流路としても良い。
【００５５】
図５に示すように、バイパス流路２０は、１８０°間隔で２か所設けられ、案内通路部１６がこれらのバイパス流路２０と９０°円周方向にずれて２か所設けられている。
【００５６】
仕切り壁９ｂ、突出壁９の上面９ａと旋回筒上部２ｃの逆円錐状部２ｃ２とによって、バイパス流路２０の流入口２０ａ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異物粒子ｊが、確実に流入口２０ａからサイクロン分離部１１の下端面に、サイクロン分離部１１をバイパスして導かれるようになっている。更に、流入口２０ａに向かって徐々に深くなった第１傾斜溝２１が円周方向に設けられており、旋回流の被処理流体ｊが流入口２０ａにスムーズに入り易くなっている。この第１傾斜溝２１の傾斜角度は約４〜８°で、第１傾斜溝２１の長さは第１傾斜溝２１の開口幅の２〜５倍程度に設けることが好ましい。一方、残りの被処理流体は、仕切り壁９ｂ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。
【００５７】
図２及び図３に示すように、流体排出口７ｈの下方位置には、下方分離壁１２が設けられている。下方分離壁１２は、流体排出口７ｈの下方で、円筒状部2ｅ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。円筒壁１２ａの下端部に放射状に４箇所程度排出孔１２ｃが設けられている。下方分離壁１２の内側に入り込んだ異物粒子ｊも遠心力で旋回しているので、旋回流動を利用して排出孔１２ｃから下方分離壁１２の外側に排出するようになっている。なお、排出孔１２ｃは底部壁１２ｂにも設けても良い。下方分離壁１２には、底部壁１２ｂの中心に下方に向けて設けられた支持部１２ｄが設けられている。円筒状部２ｅの下端面と逆円錐状部２ｆの上端部に形成された段部との間に支持される支持プレート１２ｅの中心部に設けられた貫通孔１２ｈに上記支持部１２ｄが通されて、支持部１２ｄの外周に設けられたネジ部にナット１２ｆが螺合されて、下方分離壁１２自体が固定されている。なお、支持プレート１２ｅには、図８に示すように、切り欠け部１２ｇが４か所設けられ、円筒状部２ｅの外周に集まった異物粒子ｊが逆円錐状部２ｆのほうに落下する抵抗になることを出来るだけ少なくするようになっている。
【００５８】
なお、下方分離壁１２は、図２及び図８に示すように、上記のように支持部１２ｄが円筒状部２ｅと逆円錐状部２ｆとの間に挟まれるようにして固定されるのに限らず、円筒状部２ｅ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およびサイクロン分離部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がサイクロン分離部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。
【００５９】
本体部２ａの上面には、油分等の比較的比重の軽い浮上物（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）を回収するための浮上物排出口２５が設けられている。なお、側面に接線方向から貫通して開口するように設けても良い。
【００６０】
また、サイクロン式分離除去装置１としては、必ずしも浮上物排出口２５を備えず、遠心分離による異物粒子ｊの除去などを主とするようにしてもよい。
【００６１】
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。
【００６２】
−異物粒子分離装置１の動作−
以上のように構成された異物粒子分離装置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。
【００６３】
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４参照）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２ｈの旋回筒状部２ｃに沿って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、逆円錐状部２ｃ１の円錐形状によって上方向への流れが促進され、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。そして、浮上物排出口２５からサイクロン式処理容器２の外に排出される。一方、浮上物排出口２５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。特に、膨出部７ａに形成された第１螺旋溝７１により旋回流が促進される。それによって、比重が比較的大きな異物粒子ｊは、集中的に外周方向に移動し、流入口２０ａからバイパス流路２０に流れ込む。これにより、例えば５０％程度の異物粒子ｊが除去される。
【００６４】
残りの被処理流体は、仕切り壁９ｂ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第２螺旋溝７２によって旋回速度が増速される。そこで、上記流入口２０ａからバイパス流路２０に持ち込まれなかった比較的小さな異物粒子ｊは、より強い遠心力が作用して径方向外側に移動し、下降する。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、突出壁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。被処理流体が突出壁９よりも下方に下降すると、この被処理流体の中の比較的比重の重い異物粒子ｊは、上記遠心力の影響により旋回筒状部２ｄのテーパー壁１３のほうに分離移動し、異物粒子ｊが極めて少なくなった比較的クリーンな流体は筒状排出管延長部７の外周近くに集まる。テーパー壁１３に集まる異物粒子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。この異物粒子ｊは、テーパー壁１３に沿って下降し、テーパー壁１３の下端部と内向き壁１４との間で集まって旋回するようになる。そして、第２傾斜溝２２に導かれながら入口１６ａから案内通路部１６に流れ込み、出口１６ｂからサイクロン分離部１１の下方に移動する。テーパー壁１３より下側に移動する比較的クリーンな被処理流体は更に旋回しながら下降するので、この旋回下降に伴って、更に異物粒子ｊが分離されて外側に移動する。この移動した異物粒子ｊは、円錐状部１５に沿って更に外側に移動しながら下降することで、筒状排出管延長部７の外周を沿って下降する被処理流体は更にクリーンになる。ここで、異物粒子ｊが極めて少なくなった比較的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。比較的クリーンな流体は、筒状排出管延長部７の下端部に形成された傾斜縮小部７ｆに沿って下降し、筒状排出管延長部７の下端部で逆向きに方向を変えて、案内傾斜部７ｇを通って流体排出口７ｈに導かれる。流体排出口７ｈ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。この向きを変える流れの中で、被処理流体は旋回下降しているので、クリーンな液に対して相対的に比重のある１μｍ〜５μｍの異物粒子は下方位置側に移動する傾向にあるので、下方分離壁１２の中にたまるようになる。
【００６５】
また、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案内通路部１６を通ってサイクロン分離部１１の下端部１１ａに移動した異物粒子ｊやバイパス流路２０を通ってサイクロン分離部１１の下端部１１ａに移動した異物粒子ｊ等がサイクロン分離部１１の下端でサイクロン分離部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７ｈ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、円錐状部１５のほうに移動した異物粒子ｊが、円筒壁１２ａの内周側（筒状排出管延長部７の流体排出口７ｈの方向）に移動することを阻止することもできる。
【００６６】
円筒状部２ｅの下端外周から逆円錐状部２ｆの上端部に分離集約された異物粒子ｊは、いずれ団塊状になってその自重により逆円錐状部２ｆの傾斜面に沿って落下し、円錐状部２え及び逆円錐状部２ｆを通って、排出口４から排出され、排出された異物粒子ｊは、図示しない回収容器内に回収される。
【００６７】
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異物粒子ｊは、まずバイパス流路２０で分離されて、サイクロン分離部１１を通らないルートでサイクロン分離部１１の下端面１１ａに導かれる。それゆえ、サイクロン分離部１１での分離は、比較的比重の軽い異物粒子ｊを分離するように設定できるので、例えば、その下流側の旋回筒状部２ｄ、筒状排出管延長部７の内外径や第２第２螺旋溝７２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。
【００６８】
《発明の実施形態２》
異物粒子分離装置１の他の例について、図９及び図１０に基づいて説明する。実施形態２の異物粒子分離装置１は、実施形態１の異物粒子分離装置１と比べて、主として、サイクロン分離部１１の構造が異なる。実施形態２では、実施形態１と同じ部位の説明は省略し異なる部位のみ説明し、説明を簡略化する。
【００６９】
実施形態２では、突出壁９の仕切り壁９ｂの内周面が、滑らかな形状で絞られており、その延長線上で、サイクロン分離部１１の旋回筒状部２ｄの上端部に設けられた内周面２ｄ１に繋がっている。内周面２ｄ１の長さは僅かであり、直ぐに内径が小さい内周面２ｄ２になっており、内周面２ｄ2の下端部に円錐状部１５が設けられている。内周面２ｄ２は、全長さの約２／３の長さに亘って設けられている。案内通路部５６が、内周面２ｄ２に半径方向外側に向かって約７〜１０°の傾斜角度で、１８０°間隔で２ヶ所で設けられている。案内通路部５６の入口５６ａは内周面２ｄ１と内周面２ｄ２の段差部から内周面２ｄ２の長さに亘って大きく開けられており、案内通路部５６の出口５６ｂは、サイクロン分離部１１の下端部１１ａに開口されており、遠心力で案内通路部５６内に移動した異物粒子ｊをサイクロン分離部１１の下端部１１ａに速やかに導くようになっている。
【００７０】
なお、第１螺旋溝７１、第２螺旋溝７２の断面形状は、楔形に限らず、角形や円弧状などに形成してもよい。
【００７１】
なお、上記実施形態では、案内通路部１６，５６は、溝として設けたが、溝に限らず、貫通孔の通路として形成しても良い。
【００７２】
案内通路部及びバイパス流路は、各２つずつ設けたが、この数に限られるものではなく、被処理流体の種別や流量等によって適切に選定すればよいものであって、多くしても、逆に少なくしても良い。
【００７３】
実施形態１と実施形態２とを組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００７４】
１ 異物粒子分離装置
２ サイクロン式処理容器
２ａ 本体部
２ｂ 流体渦流部
２ｃ 旋回筒状部
２ｃ１ 逆円錐状部
２ｃ２ 円錐状部
２ｄ 旋回筒状部
２ｅ 円筒状部
２ｆ 逆円錐状部
２ｇ 円錐状部
２ｈ 内周面
２ｉ 外周面
２ｊ 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 くびれ部
７ｅ 拡径部
７ｆ 傾斜縮小部
７ｇ 案内傾斜部
７ｈ 流体排出口
８ Ｏリング
９ 突出壁
９ａ 上面
９ｂ 仕切り壁
１０ ボルト
１１ サイクロン分離部
１１ａ 下端面
１２ 下方分離壁
１２ａ 円筒壁
１２ｂ 底部壁
１２ｃ 排出孔
１２ｄ 支持部
１２ｅ 支持プレート
１２ｆ ナット
１２ｇ 切り欠け部
１２ｈ 貫通孔
１３ テーパー壁
１４ 内向き壁
１５ 円錐状部
１６ 案内通路部
１６ａ 入口
１６ｂ 出口
２０ バイパス流路
２０ａ 流入口
２０ｂ 流出口
２１ 第１傾斜溝
２２ 第２傾斜溝
７１ 第１螺旋溝
７２ 第２螺旋溝
２５ 浮上物排出口
３１ 流量調整バルブ
３２ 流量調整バルブ
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
１０４ スーパクリーンタンク
１０５ ポンプ
１０７ ダストボックス
１０８ ダスト分離装置
ｊ 異物粒子
【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、異物粒子を排除した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に示す被処理流体浄化システムは、サイクロン式処理容器を２つ直列に並べられて、被処理流体が、第１番目のサイクロン式処理容器に供給されて異物粒子が分離された後に、第２番目のサイクロン式処理容器に供給されて、さらに異物粒子が分離されるように構成され、被処理流体中の異物粒子の浄化率を向上させるようにしたものが知られている。
【０００４】
具体的には、特許文献１では、被処理流体はダーティタンクから１番目のサイクロン式処理容器に供給され、異物粒子が遠心力により分離されて排出口から排出され、異物粒子分離後の被処理流体が、筒状排出管から２番目のサイクロン式処理容器に導かれる。この２番目のサイクロン式処理容器では、１番目のサイクロン式処理容器では除去しきれなかった異物粒子が、同様に遠心力により分離されて排出口から排出されるとともに、比重が比較的小さい粒子等は浮上物排出口から排出され、浄化処理後の被処理流体が、筒状排出管からスーパクリーンタンクへと導かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−８３７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、被処理流体はダーティタンクから１番目のサイクロン式処理容器に供給され、比重の大きい異物粒子が遠心力により分離されて排出口から排出され、この後の被処理流体が、筒状排出管から２番目のサイクロン式処理容器に導かれる。２番目のサイクロン式処理容器では、１番目のサイクロン式処理容器では除去しきれなかった異物粒子が、同様に遠心力により分離されて排出口から排出されるとともに、比重が比較的小さい粒子等は浮上物排出口から排出され、浄化処理後の被処理流体が、筒状排出管からクリーンタンクへと導かれるようになっている。従って、かなりの浄化率で異物粒子を分離除去できるが、複数のサイクロン式処理容器を並設するために設備が大がかりとなると共にコストアップになるという不具合を有する。また、サイクロン式処理容器自身での異物粒子の処理効率を高めることができず、比較的比重の軽い微小な異物粒子を分離除去することができなかった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、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。更に、低コストでコンパクトな設備で得られるようにす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の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サイクロン式処理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上側の内周壁に開口され、被処理流体が旋回流になって該サイクロン式処理容器内に導入される導入口と、
該導入口の下方位置に該内周壁から内周方向に向かって突出し、下方向への被処理流体の流路を狭める突出壁と、
該突出壁から下側の内周壁に、該排出管の該開口部の下方位置まで伸びて設けられた旋回筒状部を備えるサイクロン分離部と、
該サイクロン分離部の該旋回筒状部をバイパスして該突出壁の上面と該サイクロン分離部の下端部とを連通するように設けられたバイパス流路と、
入口を該旋回筒状部の旋回表面に有し、出口を該サイクロン分離部の該下端部に有し、半径方向外側で且つ下方に向かって設けられ、該旋回筒状部の該旋回表面側に集まる異物粒子を下方に案内する複数の案内通路部と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
これにより、導入口から導入されて旋回下降流動する被処理流体中の異物粒子の一部は、遠心力の影響により、内周壁の外周側に移動する。そこで、バイパス流路の流入口を通ってサイクロン分離部の旋回筒状部をバイパスしてサイクロン分離部の下端部まで送られる。そして、バイパス流路を通らなかった被処理流体は、下降流動しながらサイクロン分離部に導かれ、このサイクロン分離部で、被処理流体が旋回しながら下降流動するにつれて異物粒子は徐々に外周側（旋回筒状部の旋回表面側）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、サイクロン処理部に導かれる前に予め遠心力で異物粒子を分離除去するので、被処理流体中の比較的比重の大きい異物粒子がバイパス流路で分離除去される傾向にあり、この比較的比重の大きな異物粒子が除去された被処理流体がサイクロン処理容器に導かれるようになる。従って、サイクロン処理容器では、比較的比重の大きな異物粒子を徐供した後の被処理流体で更に遠心力で分離除去が促進されるので、被処理流体中の異物粒子の浄化率が大幅に向上させることが、簡単な構成で実現できる。
【００１０】
第２の発明は、請求項１の異物粒子分離装置において、上記案内通路部は、溝部からなることを特徴とする。
【００１１】
これにより、サイクロン分離部の外周に集約した異物粒子を効率的に分離できる。
【００１２】
第３の発明は、請求項１の異物粒子分離装置において、上記案内通路部は、貫通路からなることを特徴とする。
【００１３】
これにより、サイクロン分離部の外周に集約した異物粒子を確実に分離でき、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。
【００１４】
第４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該サイクロン分離部の該旋回筒状部の該旋回表面に、下方に向けて徐々に拡径するテーパー壁が設けられ、該テーパー壁の下端部から、内周方向に向かって伸びた内向き壁を備えることを特徴とする。
【００１５】
これにより、サイクロン分離部での異物粒子をテーパー壁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、請求項４に記載の異物粒子分離装置において、該案内通路部の該入口が、該テーパー壁の該下端部を含んで、テーパー壁の一部と該内向き壁の一部を含むことを特徴とする。
【００１７】
これにより、テーパー壁の下端部に集約した異物粒子を効果的に分離でき、異物粒子の分離を促進できる。
【００１８】
第６の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該バイパス流路の該上面には、該上面に設けられた該流入口に向かって徐々に深くなった第１傾斜溝が、円周方向に向かって設けられていることを特徴とする。
【００１９】
これにより、異物粒子がスムーズに流入口に導かれ、分離除去効率が向上すると共に、乱流も起こり難くきれいな旋回流を得られやすい。
【００２０】
第７の発明は、請求項１ないし６のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該サイクロン分離部の該旋回筒状部の該旋回表面には、該案内通路部の該入口に向かって徐々に深くなった第２傾斜溝が、円周方向に向かって設けられていることを特徴とする。
【００２１】
これにより、異物粒子がスムーズに入口に導かれ、分離除去効率が向上すると共に、乱流も起こり難くきれいな旋回流を得られやすい。
【００２２】
第８の発明は、請求項１ないし７のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該サイクロン分離部の下端部であって、該排出管の開口部に対向する位置には、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。
【００２３】
これにより、サイクロン分離部の内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内周壁から外周側に離れるので、排出管の開口部から離れるようになり、該開口部から排出管に巻き込まれる可能性を低く抑えることができる。
【００２４】
第９の発明は、請求項１ないし８のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該旋回筒状部の該旋回表面に対向する該排出管の外周面に、第１螺旋溝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。
【００２６】
第１０の発明は、請求項１ないし９のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該導入口と該突出壁との間に相当する位置であって、該排出管の外周面に突出部が設けられ、該突出部に第２螺旋溝が形成されていることを特徴とする
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、予め比重の大きな異物粒子を一層分離でき、異物粒子の除去効率を向上させることが容易にできる。
【００２７】
第１１の発明は、請求項１ないし１０のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該排出管の下方位置であって、該開口部に対向する位置に、底面、該底面から立ち上がった囲い壁及び該囲い壁の下端に開口した排出孔からなる下方分離壁が設置されていることを特徴とする。
【００２８】
これにより、分離除去された異物粒子が、開口部から排出管に混入することを抑制できると共に、下方分離壁内に入ってくる異物粒子も遠心力で外に出されるので、異物粒子を効果的に分離できる。
【００２９】
第１２の発明は、請求項１ないし１１のいずれか１つの異物粒子分離装置において、該排出管の下流側、および該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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
第１３の発明は、請求項１ないし１２のいずれか１つの異物粒子分離装置において、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。
【００３３】
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。
【発明の効果】
【００３４】
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。特に、コンパクトな構成で被処理流体からの異物粒子の除去効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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】実施形態１の異物粒子分離装置の構成を示す縦断面図である。
【図３】図２の異物粒子分離装置を９０°異なる角度で断面にした縦断面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】実施形態１のバイパス流路の流入口の部分平面図である。
【図７】実施形態１のバイパス流路の流入口の部分断面図である。
【図８】実施形態１の支持プレートの平面図である。
【図９】実施形態２の異物粒子分離装置の構成を示す縦断面図である。
【図１０】図１０の異物粒子分離装置を９０°異なる角度で断面にした縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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。
【００３７】
《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。
【００３８】
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、異物粒子分離装置１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。
【００３９】
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異物粒子分離装置１へと導かれる。
【００４０】
異物粒子分離装置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、バイパス流路を通って排出口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、筒状の排出管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。
【００４１】
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、異物粒子分離装置１へと導かれる。
【００４２】
一方、異物粒子分離装置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。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１０４ｃ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１０４ｃ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。この流れに伴って、異物粒子分離装置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。なお、図１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。
【００４３】
−異物粒子分離装置１の構成−
異物粒子分離装置１は、図２及び図３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（異物粒子分離装置１外）へと排出する排出管とを備えている。この排出管は、サイクロン式処理容器２の中心部に設けられ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からなる。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。
【００４４】
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２ｂとで構成されている。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２ｈに、旋回筒状部２ｃ、旋回筒状部２ｄ、円筒状部２ｅ、逆円錐状部２ｆ、円錐状部２ｇおよび逆円錐状部２ｆ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２ｈ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ｊを分離する。
【００４５】
より詳細には、サイクロン式処理容器２の内周面２ｈの上端部に形成された旋回筒状部２ｃは、導入口３より上側に円錐状部２ｃ１と、該円錐状部２ｃ１に連続した逆円錐状部２ｃ２とからなり、油分等の軽いものが上方に導かれ、重いものが下方に導かれ易くなっている。この旋回筒状部２ｃは別体で形成され、本体部２ａの内周面に嵌め込まれる構成であって、旋回筒状部２ｃの表面は窒化処理、熱処理等の耐摩耗性の表面処理が施されており、交換可能になっている。旋回筒状部２ｃの下側に突出壁９を介して、旋回筒状部２ｃよりも内径が小さい旋回筒状部２ｄが設けられ、この旋回筒状部２ｄの内側を流れる旋回下降流動によって、旋回筒状部２ｄの外周側（旋回表面側）に集まる異物粒子ｊと内周側に集まるクリーンな処理液への分離が行われる。旋回筒状部２ｄの下側には、内径が上下方向の全体に亘って略一定となる円筒状部２ｅが設けられ、円筒状部ｅの下側に逆円錐状部２ｆが形成され、該逆円錐状部２ｆの下側に円錐状部２ｇが形成され、円錐状部２ｇの下側に逆円錐状部２ｆが形成されている。旋回筒状部２ｃ、２ｄ、円筒状部２ｅ、逆円錐状部２ｆ、円錐状部２ｇおよび逆円錐状部２ｆ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、旋回筒状部２ｃと一部の旋回筒状部２ｄは、上記本体部２ａの内周面とされ、旋回筒状部２ｄの残りと円筒状部２ｅ、逆円錐状部２ｆ、円錐状部２ｇ及び逆円錐状部２ｆは、上記流体渦流部２ｂの内周面とされている。
【００４６】
上記旋回円筒状部２ｃには、図４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、旋回円筒状部２ｃ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旋回円筒状部２ｃの中心軸（サイクロン式処理容器２の中心軸１Ｃ）周りに図４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及び図３に示す断面には、実際には導入口３は現れないが、図２及び図３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、旋回円筒状部２ｃ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２ｂ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。
【００４７】
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、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（異物粒子分離装置１外）へと導く排出管として構成されている。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（異物粒子分離装置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。また、膨出部７ａの外周には、第１螺旋溝７１が形成され、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、より確実にサイクロン分離部１１の外周側に移動させるようになっている。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。第１螺旋溝７１は、リード角が３０°で、２条形成されている。ここで、第１螺旋溝７１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。
【００４８】
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が形成されている。くびれ部７ｂの下方には、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。拡径部７ｃの外周には、第２螺旋溝７２が形成され、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、より確実にサイクロン分離部１１の外周側に移動させるようになっている。第２螺旋溝７２は、リード角が３０°で、２条形成されている。ここで、第２螺旋溝７２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。拡径部７ｃの下側には、再びくびれ部７ｄが設けられ、くびれ部７ｄの下側には再び拡径部７ｅが設けられ、拡径部７ｅの下側には傾斜縮小部７ｆ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の部分で再度拡径し、くびれ部７ｄの部分で又縮径し、拡径部７ｅ部分で又拡径するようになっている。そして、傾斜縮小部７ｆで内側に向けた流れを促進するようになっている。
【００４９】
後述するように、異物粒子ｊが除去されたクリーンな被処理流体は、流体排出口７ｈ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７ｈが設けられた筒状排出管延長部７の下端部の内周面は（僅かに）外側に拡径させた案内傾斜部７ｇを設けて、流体が、より滑らかに流体排出口７ｈに導かれるようになっている。
【００５０】
旋回筒状部２ｃの下端部の外周付近（導入口の下方位置）には、内周壁から内周方向に向かって突出した突出壁９が設けられている。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異物粒子ｊが内側に寄ってこないようにするために、突出壁９の内周上側には、仕切り壁９ｂが設けられている。突出壁９によって、下方向への被処理流体の流路が狭められ、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。突出壁９の下方には、旋回筒状部２ｄを有するサイクロン分離部１１が設けられている。旋回筒状部２ｄの旋回表面には、上記突出壁９の内径から連続したテーパー壁１３が設けられている。テーパー壁１３は、４〜8°の僅かな傾斜角度で、旋回筒状部２ｄの長さの約２／３の長さに形成され、テーパー壁１３の下端部には略水平な内向き壁１４が内周方向に向かって伸びて設けられている。テーパー壁１３の下端部から内向き壁１４にかけて入口１６ａを有し、サイクロン分離部１１の下端面１１ａに出口１６ｂを有する案内通路部１６が、半径方向外側に且つ下方に向かって傾斜溝として形成されている。図６及び図７に示すように、更に、案内通路部１６の入口１６ａに向かって徐々に深くなった第２傾斜溝２２がテーパー壁１３及び内向き壁１４（即ち旋回筒状部２ｄの旋回表面）に円周方向に設けられており、旋回流の被処理流体ｊが入口１６ａにスムーズに入り易くなっている。この第２傾斜溝２２の傾斜角度は約４〜８°で、第２傾斜溝２２の長さはその幅の２〜５倍程度に設けることが好ましい。なお、案内通路部１６は直線的に設けられているが、旋回流の方向に応じて円周方向に傾斜した案内通路としても良い。テーパー壁１３と筒状排出管延長部７との間に導かれた被処理流体は旋回下降流動によって、テーパー壁１３のほうに異物粒子が集約され、テーパー壁１３の下端部付近に集まる。この集まった異物粒子が案内通路部１６を通って更に半径方向外側で且つ下方に導かれるようになっている。なお、案内通路部１６は傾斜溝として設けたが、これに限られるものではなく、例えば」貫通路として設けても良い。
【００５１】
円筒状部２ｅの下方には、逆円錐状部２ｆ、円錐状部２ｇ及び逆円錐状部２ｆが設けられ、下方側の逆円錐状部２ｆの下端（つまりサイクロン式処理容器２（流体渦流部２ｂ）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。
【００５２】
これらの円筒状部２ｅ、逆円錐状部２ｆ、円錐状部２ｇ及び逆円錐状部２ｆが構成される流体渦流部２ｂ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２ｂ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２ｂ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２ｊの外周面２ｉ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、被処理流体中の異物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２ｂ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２ｊどうしの間、および最下方の側壁部２ｊ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２ｂは４つの側壁部２ｊ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２ｇおよび逆円錐状部２ｆは１段だけ設けるなどしてもよい。
【００５３】
また、旋回筒状部２ｃの下部には、サイクロン式処理容器２に流入されて後、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異物粒子ｊがサイクロン式処理容器２のサイクロン分離部１１をバイパスしてサイクロン分離部１１の下方に導かれるためのバイパス流路２０が設けられている。
【００５４】
バイパス流路２０の流入口２０ａは突出壁９の上面９ａに開口され、流出口２０ｂはサイクロン分離部１１の下端面１１ａに開口され、これらの流入口２０ａと流出口２０ｂとを直線的に連通するようにサイクロン分離部１１の旋回筒状部２ｄの壁内を下方に貫通して、バイパス流路２０が設けられている。なお、バイパス流路２０は直線的に下方に伸びて設けられているが、旋回流の方向に応じて円周方向に傾斜した流路としても良い。
【００５５】
図５に示すように、バイパス流路２０は、１８０°間隔で２か所設けられ、案内通路部１６がこれらのバイパス流路２０と９０°円周方向にずれて２か所設けられている。
【００５６】
仕切り壁９ｂ、突出壁９の上面９ａと旋回筒上部２ｃの逆円錐状部２ｃ２とによって、バイパス流路２０の流入口２０ａ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異物粒子ｊが、確実に流入口２０ａからサイクロン分離部１１の下端面に、サイクロン分離部１１をバイパスして導かれるようになっている。更に、流入口２０ａに向かって徐々に深くなった第１傾斜溝２１が円周方向に設けられており、旋回流の被処理流体ｊが流入口２０ａにスムーズに入り易くなっている。この第１傾斜溝２１の傾斜角度は約４〜８°で、第１傾斜溝２１の長さは第１傾斜溝２１の開口幅の２〜５倍程度に設けることが好ましい。一方、残りの被処理流体は、仕切り壁９ｂ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。
【００５７】
図２及び図３に示すように、流体排出口７ｈの下方位置には、下方分離壁１２が設けられている。下方分離壁１２は、流体排出口７ｈの下方で、円筒状部2ｅ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。円筒壁１２ａの下端部に放射状に４箇所程度排出孔１２ｃが設けられている。下方分離壁１２の内側に入り込んだ異物粒子ｊも遠心力で旋回しているので、旋回流動を利用して排出孔１２ｃから下方分離壁１２の外側に排出するようになっている。なお、排出孔１２ｃは底部壁１２ｂにも設けても良い。下方分離壁１２には、底部壁１２ｂの中心に下方に向けて設けられた支持部１２ｄが設けられている。円筒状部２ｅの下端面と逆円錐状部２ｆの上端部に形成された段部との間に支持される支持プレート１２ｅの中心部に設けられた貫通孔１２ｈに上記支持部１２ｄが通されて、支持部１２ｄの外周に設けられたネジ部にナット１２ｆが螺合されて、下方分離壁１２自体が固定されている。なお、支持プレート１２ｅには、図８に示すように、切り欠け部１２ｇが４か所設けられ、円筒状部２ｅの外周に集まった異物粒子ｊが逆円錐状部２ｆのほうに落下する抵抗になることを出来るだけ少なくするようになっている。
【００５８】
なお、下方分離壁１２は、図２及び図８に示すように、上記のように支持部１２ｄが円筒状部２ｅと逆円錐状部２ｆとの間に挟まれるようにして固定されるのに限らず、円筒状部２ｅ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およびサイクロン分離部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がサイクロン分離部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。
【００５９】
本体部２ａの上面には、油分等の比較的比重の軽い浮上物（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）を回収するための浮上物排出口２５が設けられている。なお、側面に接線方向から貫通して開口するように設けても良い。
【００６０】
また、サイクロン式分離除去装置１としては、必ずしも浮上物排出口２５を備えず、遠心分離による異物粒子ｊの除去などを主とするようにしてもよい。
【００６１】
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。
【００６２】
−異物粒子分離装置１の動作−
以上のように構成された異物粒子分離装置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。
【００６３】
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４参照）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２ｈの旋回筒状部２ｃに沿って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、逆円錐状部２ｃ１の円錐形状によって上方向への流れが促進され、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。そして、浮上物排出口２５からサイクロン式処理容器２の外に排出される。一方、浮上物排出口２５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。特に、膨出部７ａに形成された第１螺旋溝７１により旋回流が促進される。それによって、比重が比較的大きな異物粒子ｊは、集中的に外周方向に移動し、流入口２０ａからバイパス流路２０に流れ込む。これにより、例えば５０％程度の異物粒子ｊが除去される。
【００６４】
残りの被処理流体は、仕切り壁９ｂ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第２螺旋溝７２によって旋回速度が増速される。そこで、上記流入口２０ａからバイパス流路２０に持ち込まれなかった比較的小さな異物粒子ｊは、より強い遠心力が作用して径方向外側に移動し、下降する。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、突出壁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。被処理流体が突出壁９よりも下方に下降すると、この被処理流体の中の比較的比重の重い異物粒子ｊは、上記遠心力の影響により旋回筒状部２ｄのテーパー壁１３のほうに分離移動し、異物粒子ｊが極めて少なくなった比較的クリーンな流体は筒状排出管延長部７の外周近くに集まる。テーパー壁１３に集まる異物粒子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。この異物粒子ｊは、テーパー壁１３に沿って下降し、テーパー壁１３の下端部と内向き壁１４との間で集まって旋回するようになる。そして、第２傾斜溝２２に導かれながら入口１６ａから案内通路部１６に流れ込み、出口１６ｂからサイクロン分離部１１の下方に移動する。テーパー壁１３より下側に移動する比較的クリーンな被処理流体は更に旋回しながら下降するので、この旋回下降に伴って、更に異物粒子ｊが分離されて外側に移動する。この移動した異物粒子ｊは、円錐状部１５に沿って更に外側に移動しながら下降することで、筒状排出管延長部７の外周を沿って下降する被処理流体は更にクリーンになる。ここで、異物粒子ｊが極めて少なくなった比較的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。比較的クリーンな流体は、筒状排出管延長部７の下端部に形成された傾斜縮小部７ｆに沿って下降し、筒状排出管延長部７の下端部で逆向きに方向を変えて、案内傾斜部７ｇを通って流体排出口７ｈに導かれる。流体排出口７ｈ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。この向きを変える流れの中で、被処理流体は旋回下降しているので、クリーンな液に対して相対的に比重のある１μｍ〜５μｍの異物粒子は下方位置側に移動する傾向にあるので、下方分離壁１２の中にたまるようになる。
【００６５】
また、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案内通路部１６を通ってサイクロン分離部１１の下端部１１ａに移動した異物粒子ｊやバイパス流路２０を通ってサイクロン分離部１１の下端部１１ａに移動した異物粒子ｊ等がサイクロン分離部１１の下端でサイクロン分離部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７ｈ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、円錐状部１５のほうに移動した異物粒子ｊが、円筒壁１２ａの内周側（筒状排出管延長部７の流体排出口７ｈの方向）に移動することを阻止することもできる。
【００６６】
円筒状部２ｅの下端外周から逆円錐状部２ｆの上端部に分離集約された異物粒子ｊは、いずれ団塊状になってその自重により逆円錐状部２ｆの傾斜面に沿って落下し、円錐状部２え及び逆円錐状部２ｆを通って、排出口４から排出され、排出された異物粒子ｊは、図示しない回収容器内に回収される。
【００６７】
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異物粒子ｊは、まずバイパス流路２０で分離されて、サイクロン分離部１１を通らないルートでサイクロン分離部１１の下端面１１ａに導かれる。それゆえ、サイクロン分離部１１での分離は、比較的比重の軽い異物粒子ｊを分離するように設定できるので、例えば、その下流側の旋回筒状部２ｄ、筒状排出管延長部７の内外径や第２第２螺旋溝７２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。
【００６８】
《発明の実施形態２》
異物粒子分離装置１の他の例について、図９及び図１０に基づいて説明する。実施形態２の異物粒子分離装置１は、実施形態１の異物粒子分離装置１と比べて、主として、サイクロン分離部１１の構造が異なる。実施形態２では、実施形態１と同じ部位の説明は省略し異なる部位のみ説明し、説明を簡略化する。
【００６９】
実施形態２では、突出壁９の仕切り壁９ｂの内周面が、滑らかな形状で絞られており、その延長線上で、サイクロン分離部１１の旋回筒状部２ｄの上端部に設けられた内周面２ｄ１に繋がっている。内周面２ｄ１の長さは僅かであり、直ぐに内径が小さい内周面２ｄ２になっており、内周面２ｄ2の下端部に円錐状部１５が設けられている。内周面２ｄ２は、全長さの約２／３の長さに亘って設けられている。案内通路部５６が、内周面２ｄ２に半径方向外側に向かって約７〜１０°の傾斜角度で、１８０°間隔で２ヶ所で設けられている。案内通路部５６の入口５６ａは内周面２ｄ１と内周面２ｄ２の段差部から内周面２ｄ２の長さに亘って大きく開けられており、案内通路部５６の出口５６ｂは、サイクロン分離部１１の下端部１１ａに開口されており、遠心力で案内通路部５６内に移動した異物粒子ｊをサイクロン分離部１１の下端部１１ａに速やかに導くようになっている。
【００７０】
なお、第１螺旋溝７１、第２螺旋溝７２の断面形状は、楔形に限らず、角形や円弧状などに形成してもよい。
【００７１】
なお、上記実施形態では、案内通路部１６，５６は、溝として設けたが、溝に限らず、貫通孔の通路として形成しても良い。
【００７２】
案内通路部及びバイパス流路は、各２つずつ設けたが、この数に限られるものではなく、被処理流体の種別や流量等によって適切に選定すればよいものであって、多くしても、逆に少なくしても良い。
【００７３】
実施形態１と実施形態２とを組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００７４】
１ 異物粒子分離装置
２ サイクロン式処理容器
２ａ 本体部
２ｂ 流体渦流部
２ｃ 旋回筒状部
２ｃ１ 逆円錐状部
２ｃ２ 円錐状部
２ｄ 旋回筒状部
２ｅ 円筒状部
２ｆ 逆円錐状部
２ｇ 円錐状部
２ｈ 内周面
２ｉ 外周面
２ｊ 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 くびれ部
７ｅ 拡径部
７ｆ 傾斜縮小部
７ｇ 案内傾斜部
７ｈ 流体排出口
８ Ｏリング
９ 突出壁
９ａ 上面
９ｂ 仕切り壁
１０ ボルト
１１ サイクロン分離部
１１ａ 下端面
１２ 下方分離壁
１２ａ 円筒壁
１２ｂ 底部壁
１２ｃ 排出孔
１２ｄ 支持部
１２ｅ 支持プレート
１２ｆ ナット
１２ｇ 切り欠け部
１２ｈ 貫通孔
１３ テーパー壁
１４ 内向き壁
１５ 円錐状部
１６ 案内通路部
１６ａ 入口
１６ｂ 出口
２０ バイパス流路
２０ａ 流入口
２０ｂ 流出口
２１ 第１傾斜溝
２２ 第２傾斜溝
７１ 第１螺旋溝
７２ 第２螺旋溝
２５ 浮上物排出口
３１ 流量調整バルブ
３２ 流量調整バルブ
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
１０４ スーパクリーンタンク
１０５ ポンプ
１０７ ダストボックス
１０８ ダスト分離装置
ｊ 異物粒子
【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の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サイクロン式処理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上側の内周壁に開口され、被処理流体が旋回流になって該サイクロン式処理容器内に導入される導入口と、
該導入口の下方位置に該内周壁から内周方向に向かって突出し、下方向への被処理流体の流路を狭める突出壁と、
該突出壁から下側の内周壁に、該排出管の該開口部の下方位置まで伸びて設けられた旋回筒状部を備えるサイクロン分離部と、
該サイクロン分離部の該旋回筒状部をバイパスして該突出壁の上面と該サイクロン分離部の下端部とを連通するように設けられたバイパス流路と、
入口を該旋回筒状部の旋回表面に有し、出口を該サイクロン分離部の該下端部に有し、半径方向外側で且つ下方に向かって設けられ、該旋回筒状部の該旋回表面側に集まる異物粒子を下方に案内する複数の案内通路部と、
を有す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において、
上記案内通路部は、溝部からな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において、
上記案内通路部は、貫通路からな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ないし３のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該サイクロン分離部の該旋回筒状部の該旋回表面に、下方に向けて徐々に拡径するテーパー壁が設けられ、該テーパー壁の下端部から、内周方向に向かって伸びた内向き壁を備え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に記載の異物粒子分離装置において、
該案内通路部の該入口が、該テーパー壁の該下端部を含んで、該テーパー壁の一部と該内向き壁の一部を含むことを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該バイパス流路の該上面には、該上面に設けられた該流入口に向かって徐々に深くなった第１傾斜溝が、円周方向に向かって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１ないし６のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該サイクロン分離部の該旋回筒状部の該旋回表面には、該案内通路部の該入口に向かって徐々に深くなった第２傾斜溝が、円周方向に向かって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１ないし７のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該サイクロン分離部の下端部であって、該排出管の開口部に対向する位置には、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９】
請求項１ないし８のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該旋回筒状部の該旋回表面に対向する該排出管の外周面に、第１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１０】
請求項１ないし９のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該導入口と該突出壁との間に相当する位置であって、該排出管の外周面に突出部が設けられ、該突出部に第２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１１】
請求項１ないし１０のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該排出管の下方位置であって、該開口部に対向する位置に、底面、該底面から立ち上がった囲い壁及び該囲い壁の下端に開口した排出孔からなる下方分離壁が設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１２】
請求項１ないし１１のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該排出管の下流側、および該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１３】
請求項１ないし１２のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
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の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サイクロン式処理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上側の内周壁に開口され、被処理流体が旋回流になって該サイクロン式処理容器内に導入される導入口と、
該導入口の下方位置に該内周壁から内周方向に向かって突出し、下方向への被処理流体の流路を狭める突出壁と、
該突出壁から下側の内周壁に、該排出管の該開口部の下方位置まで伸びて設けられた旋回筒状部を備えるサイクロン分離部と、
該サイクロン分離部の該旋回筒状部をバイパスして該突出壁の上面と該サイクロン分離部の下端部とを連通するように設けられたバイパス流路と、
入口を該旋回筒状部の旋回表面に有し、出口を該サイクロン分離部の該下端部に有し、半径方向外側で且つ下方に向かって設けられ、該旋回筒状部の該旋回表面側に集まる異物粒子を下方に案内する複数の案内通路部と、
を有す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において、
上記案内通路部は、溝部からな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において、
上記案内通路部は、貫通路からな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ないし３のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該サイクロン分離部の該旋回筒状部の該旋回表面に、下方に向けて徐々に拡径するテーパー壁が設けられ、該テーパー壁の下端部から、内周方向に向かって伸びた内向き壁を備え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に記載の異物粒子分離装置において、
該案内通路部の該入口が、該テーパー壁の該下端部を含んで、該テーパー壁の一部と該内向き壁の一部を含むことを特徴とする異物粒子分離装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該バイパス流路の該上面には、該上面に設けられた該流入口に向かって徐々に深くなった第１傾斜溝が、円周方向に向かって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１ないし６のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該サイクロン分離部の該旋回筒状部の該旋回表面には、該案内通路部の該入口に向かって徐々に深くなった第２傾斜溝が、円周方向に向かって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１ないし７のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該サイクロン分離部の下端部であって、該排出管の開口部に対向する位置には、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９】
請求項１ないし８のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該旋回筒状部の該旋回表面に対向する該排出管の外周面に、第１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１０】
請求項１ないし９のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該導入口と該突出壁との間に相当する位置であって、該排出管の外周面に突出部が設けられ、該突出部に第２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１１】
請求項１ないし１０のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該排出管の下方位置であって、該開口部に対向する位置に、底面、該底面から立ち上がった囲い壁及び該囲い壁の下端に開口した排出孔からなる下方分離壁が設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１２】
請求項１ないし１１のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
該排出管の下流側、および該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１３】
請求項１ないし１２のいずれか１つの異物粒子分離装置において、
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−８１８９３（Ｐ２０１３−８１８９３Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３２５５（Ｐ２０１１−２２３２５５）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（５０６２９４３７０）株式会社ハマダ (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（５０６２９４３７０）株式会社ハマダ (3)
【Ｆターム（参考）】
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