專利名稱：過濾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于過濾包含微顆粒的污染液的過濾裝置。
背景技術(shù)：
例如，在進行精密加工的機床中，為了潤滑或冷卻加工部，使用冷卻劑(coolant)等液體。伴隨著工件的加工，這種液體不但有切下的粉末等混入，而且有粉塵、碳等微顆粒混入，逐漸被污染，不可避免地成為被污染的液體。
為了過濾污染液，例如，提出了如下過濾器裝置，以機床產(chǎn)生的切屑作為過濾元件，用電磁線圈使之磁化，從而捕捉污染液中的磁性體雜質(zhì)。在日本特開平11-77479號公報中說明了現(xiàn)有技術(shù)中的過濾器裝置。
上述現(xiàn)有技術(shù)中的過濾器裝置，由于使用由切屑構(gòu)成的過濾元件，過濾精度的偏差大。另外，可過濾的微顆粒限于由磁性材料構(gòu)成的切屑等金屬性的微顆粒，對碳或鋁等非磁性體微顆粒，特別是數(shù)十μm左右的超微顆粒不能發(fā)揮過濾能力。
另外，在使用由切屑構(gòu)成的過濾元件的情況下，由于切屑的表面狀態(tài)非常粗糙，當(dāng)過濾能力降低時，為了恢復(fù)過濾能力而洗滌過濾元件是非常困難的。由于這樣，即使過濾元件(切屑)本身沒有成本，但必需頻繁地更換過濾元件(切屑)，因此，存在繁瑣和成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了有效地進行洗滌，過濾件的表面光滑較好。但是，根據(jù)一般常識，為了提高過濾性能，優(yōu)選在過濾件的表面上存在大量凹凸或多孔，所以，不在過濾件中使用表面光滑的材料。即認(rèn)為不能兼顧過濾效率和洗滌的容易性這兩者。但是，本發(fā)明者深入研究發(fā)現(xiàn)，如在本說明書中詳細所述的那樣，通過組合由表面光滑的鋼球等構(gòu)成的球形的磁性金屬球和磁鐵，可得到適合于精密過濾并且容易洗滌的高性能的過濾裝置。
本發(fā)明的目的在于提供一種不但能夠除去有磁性的微顆粒，還能夠除去非磁性的微顆粒，并且能夠容易進行清洗的過濾裝置。
本發(fā)明的一種過濾裝置，是用于過濾包含微顆粒的污染液的過濾裝置，其包括導(dǎo)入上述污染液的過濾槽；磁性球過濾件，集合由磁性材料構(gòu)成的多個球形的金屬球，各金屬球在可互相運動的狀態(tài)下被收容在上述過濾槽的內(nèi)部；磁鐵，可以相對于上述磁性球過濾件在第一位置和第二位置相對移動，通過在上述第一位置上將磁場給予上述金屬球，使上述各金屬球之間磁性吸附，進行互相固定，在上述第二位置上解除上述各金屬球之間的磁性吸附；和用于使上述磁鐵在上述第一位置和上述第二位置相對移動的保持單元。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)將磁場給予磁性球過濾件時，各金屬球在互相接觸的狀態(tài)下被固定，向著球面之間的接觸點形成深處狹小的狹小間隙。由于在該間隙等中能夠捕捉微顆粒，因此不論磁性、非磁性的微顆粒都可捕捉。并且，由于在磁性球過濾件中使用表面光滑的金屬球，在進行洗滌時，在解除磁場使金屬球之間成為可運動的狀態(tài)下能夠容易使金屬球表面捕捉的微顆粒與金屬球分離，能夠有效地進行洗滌。
在這個說明書中所述的“球”雖然為理想的幾何學(xué)上所說的球形的立體，但是即使其直徑(球徑)或球度，由于球體制造時的誤差等不可避免的因素多少有些偏差也無妨礙。上述金屬球的一個例子為表面經(jīng)過精加工的光滑的鋼球。優(yōu)選這些鋼球的直徑互相相等。但是也可以混合直徑互不相同的多種鋼球。
上述金屬球可以收容在由形成為波形的網(wǎng)眼部件構(gòu)成的間壁板之間。在這種情況下，使網(wǎng)眼部件的孔徑比上述鋼球的直徑小。利用這種結(jié)構(gòu)，能夠避免鋼球塞住網(wǎng)眼部件的孔，可確保液體通過的開口部。
上述過濾槽具有在上述磁性球過濾件的下側(cè)形成的污染液室和在上述磁性球過濾件的上側(cè)形成的清潔液室。在這種情況下，洗滌上述磁性球過濾件時，上述清潔液室內(nèi)的清潔液，經(jīng)過上述磁性球過濾件落下到上述污染液室中。由上述金屬球之間的間隙所捕捉的微顆粒，被這種液體沖洗并送至污泥處理裝置等中。這樣，能夠根據(jù)需要利用過濾槽內(nèi)的清潔液，容易地洗滌磁性球過濾件，使之恢復(fù)過濾能力。在這種情況下，由于能夠仍舊利用過濾裝置進行洗滌，運轉(zhuǎn)成本低。


圖1為本發(fā)明的一個實施方式的過濾裝置的縱截面圖；圖2為沿著圖1中的F2-F2線的過濾裝置的縱截面圖；圖3為放大表示圖1所示的過濾裝置的過濾件單元的一部分的截面圖；圖4為示意性地表示具有圖1所示的過濾裝置的過濾設(shè)備在過濾時的狀態(tài)的截面圖；圖5為表示圖1所示的過濾裝置的磁性球過濾件在過濾時的作用的側(cè)視圖；圖6為示意性地表示具有圖1所示的過濾裝置的過濾設(shè)備在洗滌時的狀態(tài)的截面圖；圖7為表示圖1所示的過濾裝置的磁性球過濾件在洗滌時的作用的側(cè)視圖；圖8為表示包含磁性體微顆粒的污染液在過濾前和過濾后的微顆粒數(shù)的圖；圖9為表示包含非磁性體微顆粒的污染液在過濾前和過濾后的微顆粒數(shù)的圖。
具體實施例方式
以下，參照圖1～圖9說明本發(fā)明的一個實施方式。
圖1和圖2所示的過濾裝置10具有過濾槽11和過濾件單元12。過濾槽11的材料為鐵系等的磁性材料。在過濾槽11的上部設(shè)置有筐體蓋13。在過濾槽11的內(nèi)部形成有位于過濾件單元12的下側(cè)的污染液室15和位于過濾件單元12的上側(cè)的清潔液室16。清潔液室16的上部由間隔壁17氣密地閉塞。
在過濾槽11的下部形成有向污染液室15開口的污染液入口20。包含需要過濾的微顆粒的污染液從污染液入口20導(dǎo)入污染液室15中。在過濾槽11的上部形成有向清潔液室16開口的清潔液出口21。
如圖2所示，清潔液管22與清潔液出口21連接。具有作為大氣壓開放單元的氣體閥23的氣體供給管24與清潔液管22連接。通過開放氣體閥23，能夠使清潔液室16向大氣開放。壓縮氣體的供給源也可以與氣體供給管24連接。在這種情況下，能夠?qū)嚎s氣體供給至清潔液室16內(nèi)。在過濾槽11的底部設(shè)置有具備排放閥25的排放口26。
過濾件單元12的結(jié)構(gòu)如以下所述。
圖3為放大表示過濾件單元12的一部分的截面圖。該過濾件單元12具有由形成為波形的網(wǎng)眼部件(沖孔金屬)構(gòu)成的間壁板30、31；作為由這些間壁板30、31所包圍的盒體的過濾件收容部32；和收容在過濾件收容部32中的磁性球過濾件33。
作為間壁板30、31的材料的網(wǎng)眼部件的孔徑d(如圖3所示)比后述的金屬球35的直徑小。作為一個例子，在金屬球35的直徑為2.2mm或2.8mm的情況下，網(wǎng)眼部件的孔徑d為1.5mm。這樣，能夠避免在網(wǎng)眼部件上形成的孔被金屬球35塞住，必然能夠確保液體通過的開口部。
磁性球過濾件33集合由磁性材料構(gòu)成的多個球形的金屬球(例如鋼球)35。這些金屬球35在過濾件收容部32的內(nèi)部，在不給予磁場的自由狀態(tài)的基礎(chǔ)上，可以相互相對地運動。即具有裕量地收容各金屬球35，使得在上側(cè)的間壁板30和金屬球35之間存在一定程度的間隙。這些金屬球35為表面經(jīng)過光滑地精加工的鋼球。
這些金屬球35是外觀近似滾珠軸承(ball bearing)的轉(zhuǎn)動體(球)。關(guān)于金屬球35的表面粗糙度或直徑偏差等，即使不是滾珠軸承程度的精度，也能夠充分地使用。收容在過濾件收容部32中的全部的金屬球35的直徑互相相同。但也存在將直徑不同的多種鋼球混合使用比較好的情況。
在該過濾件單元12中形成有磁鐵收容部40。將形成為有底容器狀的磁鐵導(dǎo)向裝置41插入磁鐵收容部40中。磁鐵導(dǎo)向裝置41從磁鐵收容部40延伸至過濾槽11的上部附近。
磁鐵45收容在磁鐵導(dǎo)向裝置41中。磁鐵45的一個例子為強力的永久磁鐵。該磁鐵45可以沿著磁鐵導(dǎo)向裝置41在上下方向相對移動，可相對于磁性球過濾件33，橫跨在圖1實線所示的下部的第一位置A和圖1的雙點劃線所示的上部的第二位置B進行移動。當(dāng)磁鐵45相對于磁性球過濾件33在第一位置A時，通過將磁場給予金屬球35，使各金屬球35之間磁性吸附，進行相互固定。另外，當(dāng)磁鐵45移動至第二位置B時，各金屬球35彼此的磁性吸附被解除，金屬球35成為可運動狀態(tài)。
在第一位置A和第二位置B上相對移動磁鐵45用的保持單元具有安裝在各磁鐵45上的升降桿50；連接各升降桿50的上端部之間的水平方向的連接部件51；和固定在連接部件51上并向上方延伸的操作部件52等。操作部件52由手動或者利用圖中沒有示出的制動器沿上下方向被驅(qū)動，能夠使磁鐵45在上述第一位置A和第二位置B上移動。
圖4和圖6表示具有上述過濾裝置10的過濾設(shè)備60的概要。該過濾設(shè)備60具有污染液箱61、清潔液箱62、上述過濾裝置10和污泥處理裝置63等。如圖4所示，包含要過濾的微顆粒的污染液Q1經(jīng)過泵65、管路66和閥67，供給到過濾裝置10的污染液入口20。過濾裝置10的清潔液室16內(nèi)的清潔液Q2經(jīng)過閥70和管路71由清潔液箱62回收。
如圖4所示，在過濾污染液Q1的過濾工序中，打開閥67、70，關(guān)閉排放閥25。利用泵65，將污染液箱61內(nèi)的污染液Q1供給過濾裝置10的污染液室15。另外，通過將過濾件單元12的磁鐵45移動至上述第一位置A(如圖1所示)，將磁場給予磁性球過濾件33。
如圖5所示，利用該磁場，各金屬球35在互相接觸的狀態(tài)下被固定，由此，向著各金屬球35的球面之間的接觸點C，形成深處狹小的“楔子狀”的狹小間隙G。當(dāng)污染液Q1在各金屬球面35之間的接觸點C附近流動時，微顆粒S進入該間隙G的深處等，微顆粒S被捕捉。由于這樣，不論是磁性、非磁性的微顆粒S都能被捕捉。在該微顆粒S為磁性體的情況下，能夠由磁鐵45使微顆粒S附著在帶有磁性的金屬球35的表面上。
當(dāng)由磁性球過濾件33所捕捉的微顆粒S的量增加時，過濾性能降低。為了恢復(fù)過濾性能，實施洗滌工序。如圖6所示，在洗滌工序中，關(guān)閉閥67、70，打開氣體閥23(如圖2所示)，由此，將清潔液室16的內(nèi)部向大氣開放。另外，停止泵65，打開排放閥25。將過濾件單元12的磁鐵45移動至上述第二位置B(圖1所示)。由此，在到此為止的過濾工序中給予磁性球過濾件33的磁場被解除，如圖7夸張地所示的那樣，各金屬球35之間成為可運動的狀態(tài)。
這樣，清潔液室16內(nèi)的清潔液Q2利用自重通過過濾件單元12，向著污染液室15落下。這時，通過從氣體供給管24(如圖2所示)，將壓縮氣體供給清潔液室16，利用氣體壓力，快速地將清潔液室16內(nèi)的清潔液Q2向污染液室15壓出。
通過使清潔液Q2從清潔液室16向污染液室15流動，可利用清潔液Q2沖洗金屬球35的表面。即，如圖7所示，球面間的間隙G’擴大。因此，到此為止在金屬球35間被捕捉的微顆粒S能夠從金屬球35的光滑的表面離開，能夠容易而有效地進行洗滌。大量含有從排放口26排出至污泥處理裝置63中的微顆粒等的污泥，由污泥處理裝置63從液體中分離并進行回收。
如上所述，本實施方式的過濾裝置10當(dāng)過濾能力降低時，根據(jù)需要，能夠利用過濾槽11內(nèi)的清潔液Q2，容易而迅速地進行磁性球過濾件33的洗滌，能夠在短時間內(nèi)恢復(fù)過濾能力。并且由于仍利用過濾裝置10本身進行洗滌，所以運轉(zhuǎn)成本低。
圖8表示在使用上述過濾裝置10實際過濾樣品液的情況下，利用光學(xué)顯微鏡觀察過濾前和過濾后的液體中的微顆粒數(shù)的結(jié)果。樣品液為混入有磁性體微顆粒(FCD、切屑)的油性冷卻液，流量為30升/分鐘。
在過濾前的污染液中，觀察到許多按等價圓直徑為2.6μm～56.8μm大小的磁性體微顆粒。但在過濾后的清潔液中，只不過觀察到少數(shù)的2.6μm～5.8μm的磁性體微顆粒，確認(rèn)能夠充分地除去從比較大的微顆粒至10μm附近的超微顆粒。在這個例子中，污染液的SS濃度(mg/升)為299ppm，清潔液的SS濃度為4ppm，微顆粒的除去率(切下的粉末除去率)為98.7％。
圖9表示在使用上述過濾裝置10過濾包含由非磁性體(鋁)構(gòu)成的微顆粒的水溶性樣品液的情況下，用光學(xué)顯微鏡觀察液體中的微顆粒數(shù)的結(jié)果。流量為20升/分鐘。在過濾前的污染液中，觀察到許多2.6μm～50.9μm大小的微顆粒。但在過濾后的清潔液中，只不過觀察到少數(shù)2.6μm～9.8μm的非磁性體微顆粒，確認(rèn)能夠充分地除去從比較大的微顆粒至10μm附近的超微顆粒。在這個例子中，污染液的SS濃度為123ppm，清潔液的SS濃度為2ppm，微顆粒的除去率為98.4％。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性當(dāng)實施本發(fā)明時，在不偏離本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)，能夠適當(dāng)變更過濾槽或磁性球過濾件的金屬球、磁鐵、保持單元等的本發(fā)明的構(gòu)成元件來進行實施。
權(quán)利要求
1.一種過濾裝置，用于過濾包含微顆粒的污染液，其特征在于，包括導(dǎo)入所述污染液的過濾槽(11)；磁性球過濾件(33)，集合由磁性材料構(gòu)成的多個球形的金屬球(35)，各金屬球(35)在可互相運動的狀態(tài)下被收容在所述過濾槽(11)的內(nèi)部；磁鐵(45)，可以相對于所述磁性球過濾件(33)在第一位置和第二位置相對移動，通過在所述第一位置上將磁場給予所述金屬球(35)，使所述各金屬球(35)之間磁性吸附，進行相互固定，在所述第二位置上解除所述各金屬球(35)之間的磁性吸附；和用于使所述磁鐵(45)在所述第一位置和所述第二位置相對移動的保持單元(50)。
2.如權(quán)利要求1所述的過濾裝置，其特征在于構(gòu)成所述磁性球過濾件(33)的所述金屬球(35)為表面光滑的鋼球，并且這些鋼球的直徑互相相等。
3.如權(quán)利要求1所述的過濾裝置，其特征在于構(gòu)成所述磁性球過濾件(33)的所述金屬球(35)為表面光滑的鋼球，并且混合有直徑互相不同的多種鋼球。
4.如權(quán)利要求2所述的過濾裝置，其特征在于所述金屬球(35)收容在由形成為波形的網(wǎng)眼部件構(gòu)成的間壁板(30、31)所包圍的過濾件收容部(32)中，該網(wǎng)眼部件的孔徑比所述鋼球的直徑小。
5.如權(quán)利要求3所述的過濾裝置，其特征在于所述金屬球(35)收容在由形成為波形的網(wǎng)眼部件構(gòu)成的間壁板(30、31)所包圍的過濾件收容部(32)中，該網(wǎng)眼部件的孔徑比所述鋼球的直徑小。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項所述的過濾裝置，其特征在于所述過濾槽(11)具有在所述磁性球過濾件(33)的下側(cè)形成并導(dǎo)入所述污染液的污染液室(15)和在所述磁性球過濾件(33)的上側(cè)形成并收容通過所述磁性球過濾件(33)過濾后的清潔液的清潔液室(16)，在清洗所述磁性球過濾件(33)時，通過使所述清潔液室(16)內(nèi)的清潔液經(jīng)過所述磁性球過濾件(33)落下到所述污染液室(15)中，沖洗附著在所述金屬球上的微顆粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種過濾裝置(10)，該過濾裝置(10)具有導(dǎo)入污染液的過濾槽、使用多個金屬球(35)的磁性球過濾件(33)、磁鐵(45)、和升降桿(50)。磁性球過濾件(33)集合由磁性材料構(gòu)成的多個球形的金屬球(35)，各金屬球(35)在可互相運動的狀態(tài)下被收容在過濾件收容部(32)中。磁鐵(45)可相對于磁性球過濾件(33)在第一位置和第二位置相對移動。通過在所述第一位置上將磁場給予金屬球(35)，磁性地吸附各個金屬球(35)之間，相互固定各金屬球(35)之間。通過在所述第二位置上解除各金屬球(35)之間的磁性吸附，使金屬球(35)成為可運動狀態(tài)。磁鐵(45)利用升降桿(50)在所述第一位置和所述第二位置上相對移動。
文檔編號B01D35/06GK101090762SQ20068000147
公開日2007年12月19日 申請日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者田代實 申請人:株式會社分離