JP2015003282A - フィルターエレメント、及びこれを利用した濾過装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1では、その図1に示されるように、放電加工装置11で汚濁した加工液が汚濁液槽13に一旦溜められ、この汚濁液槽13の汚濁液をポンプ35で濾過フィルタ37に供給される。そして、濾過フィルタ37で濾過した処理済の加工液は清浄液槽38に溜められ、この清浄液槽38の加工液はポンプ41により、再び放電加工装置11に戻されるようになっている。
外圧式は、例えば、密封された筐体の中に円筒状のフィルターが収容されており、この筐体の内側であって、かつ、フィルターの外側の内部空間に、汚濁液をポンプで供給するようになっている。そして、当該円筒状のフィルターの外側の内部空間に圧力を加えながら、フィルターの内側に向かって汚濁液を通過させ、そして、フィルターの内側から濾過処理済の液体を取り出している。
この内圧式では、筐体に多数の貫通孔が形成されて、そこから処理済の加工液等が自然と排出されるため、外圧式に比べて、加工液等を送るために加える圧力が小さくて済むという利点がある。そして、この圧力が小さくて済む内圧式では、筐体内の圧力により蓋体が外れてしまう恐れが外圧式に比べて少なく、また、利用するポンプが小さくて済むという利点もあった。このため、特許文献1でも、この内圧式のものを利用している。
また、内圧式フィルターエレメントの上流及び下流側では、処理前の加工液を送るためのポンプ35と、処理後の加工液を送るためのポンプ41の2台が必要であった。
このようなことから、内圧式フィルターエレメントが用いられる濾過装置は大型化せざるを得なかった。また、このように濾過装置が大型であると、濾過作業を事業とする所謂メンテナンス事業者にとっては、自前の濾過装置を金属加工機械が設置された客先に搬送して、客先において濾過作業を行うことも大変であった。
ここで、フィルター部の外周側面に沿って内部空間を設けるようにして、フィルター部を包囲する筒状の筐体が設けられ、そして蓋体は内部空間も覆うようになっている。そうすると、フィルター部を通過してきた濾過処理後の液を筐体内の内部空間に溜めることができる。
そして、この内部空間を覆う蓋体又は筐体は、内部空間と連通する排出口を有する。従って、ポンプで注入室に被濾過液を供給し続ければ、その圧力によって、内部空間に溜められた被濾過液を排出口から排出でき、例えば、この排出口に配管等を繋げば、被濾過液をそのまま金属加工機械に送ることもできる。
このように、本発明によれば、従来フィルターエレメントとは別に必要であった清浄液槽や、この清浄液槽から金属加工機械に加工液を供給するための専用のポンプを不要とすることができ、その分、小型化された濾過装置とすることができる。
一つ目は、ポンプの力を大きくする必要が生じ、内圧式フィルターエレメントであっても比較的大型又は高額のポンプを用いる必要性が生じたことである。
二つ目は、従来の内圧式フィルターエレメントに比較して、高い圧力が筐体内に加えられるため、蓋体が外れる(蓋体とフィルター部との間に隙間が生じることも含む。以下、同じ。)恐れが高まったことである。
これらの更なる課題は、内圧式フィルターエレメントが有するそもそもの技術的効果を損なわせるものであり、そこで以下に記述する種々の手段により、これらの課題を解決している。
そうすると、フィルター部と筐体との間の内部空間は、排出口とは反対側が狭くて高い内圧を有し、排出口に向かうに従って広くなり、徐々に内圧が弱まっていく。このため、内部空間内の被濾過液は、排出口の反対側から排出口に向かう流れを有するようになり、排出口に向かって円滑な流れを作ることができる。
また、筐体は円筒状であるため、被濾過液は円筒状の内周側面に沿って、その流れが大きく阻害されることもなく、その点でも円滑な被濾過液の流れができる。
従って、比較的小さな圧力であっても、被濾過液を供給口から排出口まで導き易く、フィルターエレメントに使用するポンプも小型化のものを採用できる。
そうすると、フィルター部は、環状体の周側面が連続して襞状に折られたフィルターを有するため、濾過面積を増やして、濾過効率を上げることができる。
この点、襞状に折られたフィルターであると、その外側の内部空間は、広い空間と狭い空間が交互に連続して形成されるため、被濾過液の流れの乱れや滞留等の現象が生じる恐れがある。しかし、この好ましい発明では、フィルターの外周側に円筒状の仕切り板が配設されている。従って、内部空間において、広い空間と狭い空間が交互に連続するような事態を可及的に回避し、被濾過液のより円滑な流れを作ることができる。
なお、仕切り板には複数の貫通孔があるため、そこから被濾過液を内部空間に送ることができる。
そうすると、注入室には、上端部に接続された上蓋と下端部に接続された下蓋とを連結する連結体が収容されているため、この連結体で上蓋と下蓋が高い内圧で外れてしまう恐れを防止できる。
そして、この連結体はフィルターからなる第2のフィルター部であるため、被濾過液の通過を可能にすると共に、そこでも被濾過液の濾過が可能となる。
ところで、注入室は筐体内でも圧力が高い領域であり、さらに、その注入室内に収容された第2のフィルター部は、その内側領域に対応して供給口が配置されている(当該内側領域と供給口が連通している)。そうすると、第2のフィルター部の内側領域は最も高い圧力を有する領域でとなる。しかし、本好ましい手段では、第2のフィルター部のフィルターは第1のフィルター部に比べて引張強度が大きいため、上蓋と下蓋との連結状態を維持し易い。しかも、このフィルターは第1のフィルター部に比べて目が粗いため、圧力により受ける影響も軽減され、その変形を防止することができる。このようにして、第2のフィルター部では、その変形及びそれに伴う蓋体の外れを防止できる。
従って、この圧力解放部から第2のフィルター部の内側の圧力を逃がして、第2のフィルター部の変形や、それに伴う蓋体の外れをより有効に防止できる。
そして、この台車に搭載されたフィルターエレメントは、フィルター部の外周側面に沿って内部空間を設けるようにして、フィルター部を包囲する筒状の筐体が設けられ、蓋体は内部空間を覆い、筐体又は蓋体は、内部空間と連通することで、フィルター部を通過してきた被濾過液を排出するための排出口を有する。このため、既に説明したように、従来フィルターエレメントとは別に必要であった清浄液槽や、この清浄液槽から金属加工機械等に液を供給するための専用のポンプを不要とすることができ、その分、小型化された濾過装置を形成できる。従って、濾過装置を金属加工機械が配置されている場所に容易に搬送できる。
また、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1乃至図3は本発明の好ましい実施形態に係るフィルターエレメント10である。なお、理解の便宜のため、図1では周側面の一部を切り欠いて図示している。また、図3では、各部品・部位の厚みを省略して図示している。
フィルターエレメント10は、金属加工機械から排出された被濾過液(即ち、濾過対象液)を濾過するためのものであり、フィルタ装置、濾過ユニット等とも呼ばれる。
このフィルターエレメント10に用いられる被濾過液は、フィルターエレメント10と金属加工機械との間で循環して使用されるものであり(図6参照)、例えば、ワイヤ放電加工機等で加工に用いられる加工液、工作機械で加工に用いられる切削油等であり、本実施形態では、ワイヤ放電加工機の加工液を例にして説明している。
そして、フィルターエレメント10は、図2及び図3に示すように、注入室12と、フィルター部20と、蓋体30とを備えている。
本実施形態のフィルター部20は、図2及び図3に示すように、全体的に円筒状とされたフィルター23を有している。
フィルター23は、平面視が環状体であり、その周側面が襞状(プリーツ状ともいう)に連続して折られて、多数の襞状部24を有している。なお、襞状部24はそのプリーツライン24aが高さH1方向に沿うように折り曲げ加工されている(以下、このようなフィルターを「プリーツフィルター」と言う)。そして、互いに隣接する襞状部24,24どうしの間には空間S1が形成され、この空間S1の体積は本実施形態ではいずれの領域でも同様とされている。
なお、本発明のフィルター23は以上の構成に限られるものではなく、例えば、濾紙表面に凹凸加工をしたものや、湿潤強化したもの、或いは不織布を用いることもできる。
具体的には、蓋体30は金属製であり、水に浸漬しても接着力が低下せず、かつ、加熱等して剥離可能なエポキシ樹脂系等の接着剤を用いて、フィルター23の上端部23bに接着された上蓋31と、下端部23cに接着された下蓋32を有している。
図の上蓋31及び下蓋32は後述する筐体40からの分解が可能であり、これによりフィルター23等を交換可能としている。
なお、本実施形態では上蓋31と下蓋32の双方を、後述する筐体40から分解可能なように別部材としているが、本発明はこれに限られず、いずれか一方のみを別部材としてもよく、例えば、下蓋32と筐体40を一体的に形成して、上蓋31のみを取り外せるようにしてもよい。
また、上蓋31は供給口14を有するが、下蓋32に供給口14が配置されても構わない。なお、図の供給口14は、カプラ(流体継手)33の中心軸CL1に沿って貫通した貫通孔であり、この中心軸CL1とフィルターエレメント10の中心軸CL2とが略合わせられている。カプラ33は上蓋31を貫通しており、ナット34で留められている。
ここで、フィルターエレメント10は内圧式であるにも拘らず、フィルター部20の外側に筐体40を有している。
この筐体40は、その周側面に孔などは空いておらず、図3に示すように、フィルター部20の外周側面に沿って内部空間S2を設けるようにして、フィルター部20を包囲する円筒状とされている。即ち、筐体40の内面40aとフィルター部20の外周側面との間には、全周にわたって所定の間隔Wが設けられ、これにより、フィルター部20を通過してきた被濾過液(濾過処理後の加工液)は、この内部空間S2に溜まることになる。
また、蓋体30は内部空間S2と直接、連通した排出口18を有している。図の排出口18はカプラ(流体継手)35の中心軸CL3に沿って貫通した貫通孔であり、カプラ35は内部空間S2に対応した上蓋31の周縁部の位置で貫通しており、ナット36で留められている。排出口18の直径φ2は供給口の直径φ3と同様であり、図では20mmとされている。
これにより、内部空間S2に溜められた被濾過液を排出口18から外部に排出することができる。即ち、ポンプ(不図示)で、注入室12に被濾過液を注入し続ければ、その圧力で、被濾過液はフィルター部20を通過して内部空間S2に入り、その後、排出口18から外部に排出される。
なお、本実施形態の排出口18は上蓋31に配置されているが、本発明はこのような態様に限られず、例えば筐体40に配置されても構わない。また、本実施形態の変形例である図5に示すように、排出口18は下蓋32に配置されるのがより好ましい。すなわち、フィルターエレメント10は使用後、供給口14からエアーを噴き入れて、フィルター部20に付着して残った被濾過液を排出するメンテナンスを行うのが好ましく、この際、排出口18を下蓋32にすることで、当該残液の排出を容易にすることができる。
すなわち、フィルター部20は、フィルター23の外周側に、内部空間S2と仕切るようにして、複数の貫通孔26aを有する円筒状の仕切り板26を有している。この仕切り板26は、ギザギザに折られたフィルター23で乱れた被濾過液の流れを、内部空間S2内において整流するための部材であり、金属製である。
貫通孔26aは仕切り板26の厚み方向を貫通する孔であり、図3の矢印F2に示すように、ここから被濾過液が内部空間S2側に向かって噴出するようになっている。
この複数の貫通孔26aは、図1乃至図3に示すように、仕切り板26の周側面に万遍なく形成され、偏ることなく一様に被濾過液を内部空間S2に噴出させ、また、被濾過液の流れF2を水平方向にガイドする流路部26bを形成するようにして、全面に千鳥状に配列されている。一つの貫通孔26aの直径は約6mmであり、複数の貫通孔26aの全面積は仕切り板26の面積の凡そ半分(約51%)とされている。なお、メンテナンスを考慮すると、貫通孔26aは仕切り板26の下端周縁部(下蓋32側の端部)に配置されるとよい。
また、仕切り板26は、平面視おいて、円筒状の筐体40と相似形であり、これにより内部空間S2に凸凹部分が出来るだけ生じないようにし、被濾過液の流れを整えている。
すなわち、図2に示すように、注入室12には、上蓋31と下蓋32とを連結する連結体50が収容され、これにより上蓋31及び下蓋32が外れる恐れを防止している。
そして、この連結体50は、単に上蓋31と下蓋32を連結するだけではなく、濾過が可能なフィルターからなっており、従って、上述したフィルター部20は第1のフィルター部20であり、この第1のフィルター部20より内側の連結体50は第2のフィルター部50となる。
このような第2のフィルター部50は、基本的に第1のフィルター部20と同様のプリーツフィルターではあるが、第1のフィルター部20に比べて、引張強度が大きく、かつ、目の粗いフィルターからなっている。
図の第2のフィルター部50のフィルターは不織布であり、ポリエステル樹脂等をスパンボンド法で溶出・紡績して長い合成繊維を形成し、出来るだけその合成繊維の長さ方向と図2の上下方向(つまり、上蓋31と下蓋32を結ぶ方向)とを対応させるようにして、多数の合成繊維を熱溶着等して形成された不織布を用いている。このような不織布は引張強度を大きく形成でき、例えば東レ株式会社のアクスター(商標)等が利用できる。また、第2のフィルター部50のフィルターの濾過精度は約10μmであり、第1のフィルター部20の濾過精度0.5μmの約20分の1とされている。
従って、内側領域S3が圧力の最も高い領域であっても、第2のフィルター部50は、その大きい引張強度により、上蓋31と下蓋32との連結状態を維持し易く、また、目の粗さにより、圧力により受ける影響も軽減され、変形及びそれに伴う蓋体30の外れを防止できる。
金属体52は、その厚み方向に貫通した複数の開口部37を有しており、開口部37から被濾過液を外側に向かって噴出させている。この開口部37は被濾過液の整流が可能なように、仕切り板26と同様に全面に一様に形成されている。
また、金属体52は、その上下端部が上蓋31及び下蓋32と接着剤で接続され、内側領域S3が最も高い圧力を有する領域であっても、上蓋31と下蓋32との連結を確実なものにしている。即ち、本実施形態では、上蓋31と下蓋32との連結は、分解可能なように接着剤が用いられているが、各部材(第1のフィルター部20、第2のフィルター部52、金属体52、及び筐体40)の上下端部と蓋体30の接着により行われている。
そこで、本実施形態では、金属体52と第2のフィルター部50との間に間隔W4を設け、少しでもその勢いによる影響を少なくしようとしている。
さらに、第2のフィルター部50は、その内側の圧力を外側の注入室12に逃がすための圧力解放部55を有している。図3の場合、圧力解放部55は第2のフィルター部50の不織布に形成された切れ目又は切り欠きであり、領域S2−1と領域S2−2とを結ぶ仮想線GLと直交する方向に沿って2個所に配置されている。これにより、第2のフィルター部50の変形及びそれに伴う蓋体30の外れをより確実に防止できる。
なお、第2のフィルター部50は、圧力解放部55を設けるとその濾過性能を下げざるを得ないが、少なくとも第1のフィルター部20のフィルター23を折り曲げ加工する際の曲げ角度θ1に比べて小さな角度θ2となるようにフィルターを折り曲げ加工することで、密となるフィルターを形成し、これにより拿捕した夾雑物を逃がし難くしている。また、このように小さな角度θ2とすることで、より強度の高い第2のフィルター部50を形成することも出来る。
次に、上述したフィルターエレメント10を利用した濾過装置60について、図6乃至図8を用いて説明する。
図6は図1のフィルターエレメント10を用いた濾過装置60、及びそれに近接した金属加工機械70の概略図、図7は図6の濾過装置60の側面図、図8は図6の濾過装置10の平面図である。
これらの図に示されるように、濾過装置10は、台車62と、この台車62に搭載されたフィルターエレメント10及びポンプ64を有している。
図6に示すように、台車62は、棚部68を有して2段になっており、棚部68の上に複数のフィルターエレメント10−1,10−2が搭載されている。なお、フィルターエレメント10−1,10−2は共に図1乃至図4で説明したフィルターエレメントと同じ構成態様であり、枠体72に挟まれて固定されている。
ポンプ64は電源部65により駆動可能となっており、本実施形態では1台のみであり、吸引量40L/min、吸引圧力3Mpa、0.75kWのモータ容量を有する真空ポンプが用いられている。
また、このポンプ64には圧力スイッチ74が接続されており、所要の圧力が下がるとスイッチをONにしてポンプ64を駆動させるようにしているが、所要の圧力を上回るとスイッチをOFFにしてポンプ64を止め、これにより、フィルターエレメント10の破壊(蓋体の外れ等)を防止している。この所要の圧力は設定変更が可能であり、本実施形態の場合、2.2MPaで設定されている。
このように、汚濁液槽80内の被濾過液RKは、ポンプ64によって、硬質パイプ78、フレキシブルホース76を通じて吸い込まれ、そして、2台のフィルターエレメント10に送られる。
具体的には、フレキシブルホース76は配管82に接続されており、この配管82はポンプ64及び圧力スイッチ74より下流側で、図7及び図8に示すように2つの配管83,84に分岐され、配管83がフィルターエレメント10−2の供給口14に、配管84がフィルターエレメント10−1の供給口14に、それぞれフレキシブルチューブ67を介して着脱可能に接続されている。
各圧力計90の上流にはバルブ92が設けられており、これにより、圧力計90が故障した際、各配管83,84内での被濾過液の流れを止めて、装置10全体を止めることなく、故障した圧力計90のみを交換することができる。また、このバルブ92により、フィルターエレメント10−1,10−2への被濾過液の流量を調整できる。
本濾過装置60の使用後は、硬質パイプ78を汚濁液槽80から取り出すと共に、ジョイント部75を外し、ポンプ64で供給口14からエアーを噴きいれて、フィルターエレメント10−1,10−2の筐体内に残った被濾過液を配管98から排出できるようになっている。
なお、本実施形態では、図8に示すように、供給口14と排出口18は共に上蓋31に配置されているため、フレキシブルチューブ67とフレキシブルチューブ96を接続する際、その接続先を誤認してしまう恐れがある。
そこで、供給口14と排出口18のいずれか一方を上蓋31に、いずれか他方を下蓋32(図2参照)に配置すると好ましく、この際、排出口18を下蓋32に配置するのがより好ましい(図5参照)。これにより、使用後にフィルターエレメント10の筐体内に残った被濾過液を排出口18から容易に排出して、メンテナンスをすることができる。
例えば、図6では、汚濁液槽80から直接、濾過装置60に被濾過液が吸い込まれるようになっているが、汚濁液槽80を例えば遠心分離機等の別の濾過装置で濾過し、その濾過した後の被濾過液を吸い込むようにしてもよい。
Claims (7)
- 金属加工機械から排出される被濾過液が注入される注入室を包囲するように配置され、前記被濾過液を内側から受けるフィルター部と、
前記フィルター部の上端部および下端部に接続され、前記注入室に前記被濾過液を供給するための供給口を有する蓋体と、
を備えたフィルターエレメントであって、
前記フィルター部の外周側面に沿って内部空間を設けるようにして、前記フィルター部を包囲する筒状の筐体が設けられ、
前記蓋体は、前記内部空間を覆うようになっており、
前記筐体又は前記蓋体は、前記内部空間と連通することで、前記フィルター部を通過してきた前記被濾過液を外部に排出するための排出口を有する
ことを特徴とするフィルターエレメント。 - 前記筐体は円筒状であり、
前記フィルター部は、前記筐体の中心軸に対して前記排出口とは反対側に偏心して配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載のフィルターエレメント。 - 前記フィルター部は、環状体の周側面が連続して襞状に折られたフィルターを有し、さらに、前記フィルターの外周側に、前記内部空間と仕切るようにして、複数の貫通孔を有する円筒状の仕切り板を有する
ことを特徴とする請求項2に記載のフィルターエレメント。 - 前記注入室には、前記上端部に接続された上蓋と前記下端部に接続された下蓋とを連結する連結体が収容されており、
前記フィルター部は第1のフィルター部であり、
前記連結体は、前記第1のフィルター部に比べて、引張強度が大きく、かつ、目の粗いフィルターからなる筒状の第2のフィルター部であり、
前記筒状の第2のフィルター部の内側領域に対応して前記供給口が配置されている
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のフィルターエレメント。 - 前記第2のフィルター部は、その内側の圧力を外側の前記注入室に逃がすための圧力解放部を有していることを特徴とする請求項4に記載のフィルターエレメント。
- 金属加工機械から排出される被濾過液が注入される注入室を包囲するように配置され、前記被濾過液を内側から受けるフィルター部が設けられると共に、前記フィルター部の上端部および下端部に接続され、前記注入室に前記被濾過液を供給するための供給口を有する蓋体が設けられたフィルターエレメントと、
前記フィルターエレメントの前記供給口に前記被濾過液を送るポンプと、
前記フィルターエレメント及び前記ポンプが搭載された台車と、
を備え、
前記フィルターエレメントは、
前記フィルター部の外周側面に沿って内部空間を設けるようにして、前記フィルター部を包囲する筒状の筐体が設けられ、
前記蓋体は、前記内部空間を覆うようになっており、
前記筐体又は前記蓋体は、前記内部空間と連通することで、前記フィルター部を通過してきた前記被濾過液を外部に排出するための排出口を有する
ことを特徴とする濾過装置。 - 前記排出口は、前記下端部に接続された下蓋に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の濾過装置。
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