JPH07148665A - ウォータジェット加工装置の廃液処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウォータジェットの受水タンク内に溜ったア
ブレシブを人手によらず、ウォータジェットを中断する
ことなく回収でき、廃液の放流前の水質を容易に改善で
き、ポンプの羽根車等が摩耗や破損することがなく、２
次的な廃棄物を出すことなく処理できるウォータジェッ
ト加工装置の廃液処理装置を提供すること。 【構成】 ノズル２２からの固液混合流体を受ける受水
タンク５と、エジェクタ８，１８と、分離機１２と、小
タンク１７と、沈殿槽１，２０とを具備し、該沈殿槽１
の上澄み液を遠心ポンプ２で吸い上げ受水タンク５や小
タンク１７に送り、受水タンク５内で散水２３し底板９
に付着したアブレシブを含む固形物や廃液を洗い流すと
共に、エジェクタ８でアブレシブを含む固形物と一緒に
吸引して分離機１２に送り、小タンク１７でエジェクタ
１８により底部に沈下したアブレシブを含む固形物と一
緒に吸引して分離機に送るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はウォータジェット加工装
置の廃液処理装置に関し、特に高圧に加圧した液体
（水）に研磨材として固体粒子（アブレシブ）を分散混
合させた固液混合流体をノズルから対象物に噴射して対
象物の切断等の加工を行なうアブレシブウォータジェッ
ト加工装置の廃液処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】ノズルから高圧で噴射するウォータジェッ
トを用いて対象物の切断等の加工を行なうウォータジェ
ット加工技術には、ウォータジェットのみを用いるもの
と、ウォータジェットに前記アブレシブを混入させたも
のを用いるものとがある。このアブレシブには、硬度の
高い、ガーネット、アルミナ、鋳鉄等の粒子が用いられ
ている。

【０００３】アブレシブウォータジェットで対象物の切
断等の加工を行なうと、使用済のアブレシブと対象物の
切り粉と廃液が発生する。廃液に混ざった状態のアブレ
シブは、砂漠の砂のように振るまう。即ち、廃液を撹拌
すれば、液中を舞い、廃液を除けばしっかりと固まって
流動しない。一方廃液は汚濁水（汚濁度４００）であ
る。この廃液は前記アブレシブが砕けた微粒子と被切断
物の微細な切り粉を含んでいる。この廃液を一定時間放
置すれば、比較的重い粒子は沈下するが、微細な粒子は
沈下速度が極めて遅いために濁度等の変化は遅く、排水
基準を大きく上回ってしまう。

【０００４】アブレシブウォータジェットで切断等の加
工を行なうと、アブレシブと廃液がジェットを受ける受
水タンクに溜っていく。これを取り除くため、作業者が
該受水タンク内に入ってアブレシブを受水タンクの外へ
かき出す必要がある。アブレシブウォータジェットによ
る切断では、例えば１時間に２５ｋｇのアブレシブが使
用され、１２０リットルの廃液が出る。この状態で１日
８時間使用すると２００ｋｇのアブレシブと９６０リッ
トルの廃液を処理しなければならないことになる。従っ
て、このような大量のアブレシブや廃液を処理するため
には、アブレシブの移送や廃液の濾過装置等が必要にな
る。

【０００５】アブレシブウォータジェットには例えば比
重４、硬度１０程度のアブレシブが用いられている。ア
ブレシブの移送に関しては、例えば特公平３−１９０３
３号公報に開示されているもののように、遠心ポンプで
あるスラリーポンプやサンドポンプが使用されることが
多い。しかしながらアブレシブウォータジェットに用い
られるアブレシブは上記のように砂礫等に比べて比重が
大きく、硬度も高く、濃度も高いために、ポンプの損
傷、寿命の面で問題が生じる。即ち高い硬度を持つアブ
レシブが高速で回転するポンプの羽根車やシール部分を
摩耗させてしまうのである。

【０００６】ウォータジェット用廃液濾過装置として
は、ウォータジェットの受水タンクから廃液が自然流下
する位置に濾過水槽を設け、該濾過水槽の中にバケット
型の１次フィルタを配置した構成のものがある。廃液は
この１次フィルタを通して濾過水槽に入り、その際廃液
中にある粗い粒子（３０μｍ以上）は除去されこの１次
フィルタ内に残る。濾過水槽に入った廃液がある水位以
上を示す量になるとセンサが作動し、ポンプが始動し、
濾過水槽内の廃液はポンプに吸い上げられ、２次フィル
タに入り、０．５μｍのフィルタで濾過され、放流され
るようになっている。

【０００７】上記ウォータジェット用廃液濾過装置にお
いては、濾過水槽内から１次フィルタを人手で引き上げ
回収する必要がある。また、２次フィルタは使い捨ての
消耗品となり、コスト面と環境面（廃液処理の為に２次
的な廃棄物を出すこと）で不都合がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の現状に
おいて、下記のような解決すべき課題がある。 （１）ウォータジェットの受水タンク内に溜ったアブレ
シブを簡単に人手によらず移送できること。 （２）受水タンク内に溜ったアブレシブを移送する際、
アブレシブウォータジェットの使用を中断することな
く、移送できること。 （３）移送したアブレシブから水分を除去（脱水）し
て、アブレシブの回収ができること。 （４）廃液は例えば汚濁度４００と、汚濁しているた
め、放流する前に水質の改善が行なえること。 （５）そのために、廃液を自由に移送できること。 （６）移送手段はアブレシブによる摩耗、破損に耐える
ものであること。 （７）２次的な廃棄物を出すことなく廃液処理ができる
こと。

【０００９】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記課題を解決できるウォータジェット加工装置の
廃液処理装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、高圧に加圧させた液体に固体粒子を分散混合
させた固液混合流体をノズルから噴射して対象物を加工
するウォータジェット加工装置の廃液処理装置であっ
て、図３に示すように、ノズル２２からの固液混合流体
を受ける受水タンク５と、該受水タンク５に収容された
固液混合流体や固形物を含む液体を吸引し受水タンク５
外に移送する第１のエジェクタ８と、該第１のエジェク
タ８で移送される液体を収容し下部に堆積する固体粒子
を含む固形物をかき上げて分離する分離機１２と、該分
離機１２で分離されない固体粒子や固形物を含む液体を
収容する小タンク１７とを具備することを特徴とする。

【００１１】また、上記ウォータジェット加工装置の廃
液処理装置に、図３に示すように、小タンク１７に収容
され、底部に沈殿した固体粒子や固形物を含む液体を吸
引し、分離機１２に移送する第２のエジェクタ１８と、
該小タンク１７においてオーバーフローした固形物を含
む液体を収容し固体粒子を含む固形物を沈殿させる第１
の沈殿槽１と、該第１の沈殿槽１の上澄み液を吸い上げ
受水タンク５及び小タンク１７に送る遠心ポンプ２とを
設け、該受水タンク５に送られた液は該受水タンク５内
で散水２３し、壁面や底面に付着した固体粒子や固形物
を洗い流すと共に、第１のエジェクタ８に送り固体粒子
や固形物を含む液体を吸引して分離機１２に送り、小タ
ンクに送られた液は前記第２のエジェクタ１８で底部に
沈下した前記固体粒子や固形物を含む液を吸引して前記
分離機１２に送ることを特徴とする。

【００１２】また、上記ウォータジェット加工装置の廃
液処理装置に、第１の沈殿槽の上澄み液を収容する第２
の沈殿槽２０及び濾過装置２１を設け、該第２の沈殿槽
２０内で廃液中の粒子の沈殿及び／又は凝縮を行なうと
共に、該濾過装置２１で第２の沈殿槽２０の上澄み液を
濾過して水質を改善し排出することを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記構成を採用することにより、受水タンク５
に収容された固液混合流体や固形物を含む液体は第１の
エジェクタ８により吸引され、分離機１２に移送され
る。分離機１２内ではアブレシブや固形物はかき上げ分
離され、該かき上げ分離で分離されない固形物を含む液
体が小タンク１７へ流入する。該小タンク１７において
オーバーフローした固液混合流体は第１の沈殿槽１に流
れ込み、ここでアブレシブを含む固形物は沈殿し、沈殿
槽１の上澄み液には微小且つ微量のアブレシブを含む固
形物が含まれるのみとなる。該沈殿槽１の上澄み液は遠
心ポンプ２で吸い上げられ、受水タンク５と小タンク１
７に送られる。

【００１４】受水タンク５内に送られた上澄み液の一部
は散水され、壁面に付着したアブレシブを含む固形物を
洗い流すと共に、他の一部は第１のエジェクタ８に送
り、該第１のエジェクタ８でアブレシブを含む固形物と
一緒に吸引して分離機１２に送られる。また、小タンク
１７内に送られた上澄み液は該小タンク１７に設けた第
２のエジェクタ１８に送られ、該第２のエジェクタ１８
で底部に沈下したアブレシブを含む固形物と一緒に吸引
して分離機１２に送られる。

【００１５】図５は廃液中に含まれるアブレシブの粒度
の分布状態を示す図である。同図において、横軸は廃液
中に含まれるアブレシブの粒の大きさ（粒度）、縦軸は
廃液中に含まれるアブレシブの重量を示す。同図におい
て、曲線Ａは廃液中に含まれるアブレシブの粒度分布状
態を示し、曲線Ｎ１は第１のエジェクタ８と分離機１２
の１回の掻き上げにより回収されるアブレシブの粒度分
布状態を示し、曲線Ｎ２〜Ｎ５はそれぞれ第１の沈殿槽
１、遠心ポンプ２及び第２のエジェクタ１８を用いるこ
とによりアブレシブ回収サイクルを形成し、分離機１２
の２回〜５回の掻き上げにより回収されるアブレシブの
粒度の分布状態を示す。

【００１６】廃液中に含まれるアブレシブの粒度分布は
曲線Ａに示すように、粒度の小さいものから大きいもの
まで含まれている。曲線Ｎ１に示すように、第１のエジ
ェクタ８と分離機１２による回収でもある程度のアブレ
シブは回収できるが、第１の沈殿槽１、遠心ポンプ２及
び第２のエジェクタ１８を用いてアブレシブ回収サイク
ルを形成することにより、曲線Ｎ２〜Ｎ５に示すように
分離機１２による掻き上げ回数を多くすることにより、
所定の粒度値Ｍ以上のアブレシブは殆ど回収できる。し
かしながら、粒度が所定値Ｍ以下のアブレシブは殆ど回
収できない。

【００１７】そこで、この所定の粒度値Ｍ以下のアブレ
シブは第１の沈殿槽１で沈殿させたり、更に第１の沈殿
槽１の上澄み液を第２の沈殿槽２０に収容し、この廃液
中の所定の粒度値Ｍ以下のアブレシブを沈殿及び／又は
凝縮させて廃液中から除去し、第２の沈殿槽２０の上澄
み液を濾過装置２１で濾過して水質を改善し排出する。

【００１８】また、第１の沈殿槽１の上澄み液は遠心ポ
ンプ２で吸い上げ受水タンク５や小タンク１７に送る
が、上澄み液には極微小で微量のアブレシブを含む固形
物しか含まれていないから、遠心ポンプ２の損傷を少な
くすることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は請求項２及び３に記載の発明のウォータジ
ェット加工装置の廃液処理装置の構成を示す図で、図２
は斜め上方から見た外観図である。

【００２０】本廃液処理装置はノズル２２からのアブレ
シブと水の固液混合流体を受ける受水タンク５と、該受
水タンク５内に設けられた第１のエジェクタ８と、第１
のエジェクタ８で吸引移送される液体を収容し下部に堆
積するアブレシブを含む固形物をかき上げて分離する分
離機１２と、分離機１２で分離されない固体粒子や固形
物を含む液体を収容する小タンク１７と、該小タンク１
７内に設けられた第２のエジェクタ１８と、該小タンク
１７においてオーバーフローした液体を収容しアブレシ
ブを含む固形物を沈殿させる第１の沈殿槽１と、第１の
沈殿槽１においてオーバーフローした上澄み液を収容す
る第２の沈殿槽２０とを具備する。

【００２１】第１の沈殿槽１の上澄み液は遠心ポンプ２
により、配管３及び配管４をを通して、受水タンク５と
小タンク１７に送られる。配管３は受水タンク５内で配
管６と配管７に分岐している。配管７の先端部には散水
２３を発生する孔が形成され、配管６の先端は前記第１
のエジェクタ８に接続されている。第１のエジェクタ８
の後の配管１１は前記分離機１２に接続されている。受
水タンク５の底板９は図示するように、アブレシブを含
む固形物が流下しやすいように約１０度の角度で傾斜し
ており、該底板９の上方で配管７の先端部から散水２３
を発生することにより、底板９の上にあるアブレシブや
加工対象物の切り粉等の固形物や廃液が洗い流される。

【００２２】底板９の下方には溝１０が形成され、該溝
１０内に前記エジェクタ８が配置されている。配管７の
先端部の散水２３で洗い流されたアブレシブや固形物や
廃液、そして散水２３の水は、この溝１０に流れ込み、
エジェクタ８によって吸引され、前記配管を通して、分
離機１２に送られる。

【００２３】分離機１２は容器１３の内部に、底部に堆
積したアブレシブや固形物をかき上げるかき上げ機構１
４が収容されている。かき上げ機構１４はコンベア１４
ａを具備し、該コンベア１４ａ上面に等間隔で幅方向に
かき上げ用の突起部１４ｂが設けられ、コンベア１４ａ
を回転することにより、容器１３の内部に堆積したアブ
レシブや固形物をかき上げ、容器１３の下面に設けた排
出口１５から、その真下に配置された搬出用容器１６内
に投入されるようになっている。第１のエジェクタ８に
よって吸引され、前記分離機１２の容器１３に流れ込ん
だアブレシブや固形物を含む廃液は、該容器１３内でア
ブレシブや固形物は底部に沈殿して堆積する。

【００２４】上記容器１３の底部に堆積したアブレシブ
や固形物は、コンベア１４ａのかき上げ用の突起部１４
ｂでかき取って上方に移送され、この移送に伴って、ア
ブレシブや固形物中に含まれる水分は脱水され、そして
上記のように排出口１５から排出される。

【００２５】分離機１２の容器１３に隣接して小タンク
１７が配設されており、かき上げ機構１４のコンベア１
４ａの隙間からこぼれで掻き上げられなかったアブレシ
ブや固形物は、開口部１４ｃから廃液と共に小タンク１
７へ流入し、アブレシブや固形物は沈下する。前記配管
４の先端は該小タンク１７内に配設された第２のエジェ
クタ１８に接続されている。小タンク１７内に流れ込ん
だアブレシブや固形物は第２のエジェクタ１８で吸引さ
れ、分離機１２の容器１３に戻される。該容器１３の底
部に沈下堆積したアブレシブや固形物は、再びかき上げ
機構１４のコンベア１４ａでかき上げられ排出される。
このことにより、分離機１２の分離効率が高められる。
従って、小タンク１７からオーバーフローする廃液中に
は大きな固形物は含まれなくなる。

【００２６】小タンク１７でオーバーフローした廃液は
第１の沈殿槽１の上部壁面に設けた開口からパイプ１ａ
を通って沈殿槽１に流れ込み、該第１の沈殿槽１でオー
バーフローした廃液は第２の沈殿槽２０の上部壁面に設
けた開口からパイプ２０ａを通って第２の沈殿槽２０に
流れ込む。そして第２の沈殿槽２０でオーバーフローし
た廃液はパイプ２４を通って濾過装置２１に流れ込み、
該濾過装置２１で濾過され放流される。

【００２７】上記のように小タンク１７でオーバーフロ
ーした廃液は沈殿槽１に流れ込み、ここでアブレシブを
含む固形物は沈殿し、沈殿槽１の上澄み液には微小且つ
微量のアブレシブを含む固形物が含まれるのみとなる。
該沈殿槽１の上澄み液は遠心ポンプ２で吸い上げられ、
受水タンク５や小タンク１７に送られるが、上記のよう
に上澄み液には極微小で微量のアブレシブを含む固形物
しか含まれていないから、遠心ポンプ２の損傷も少な
い。また、第１のエジェクタ８及び第２のエジェクタ１
８の摩耗も少ない。

【００２８】第１の沈殿槽１及び第２の沈殿槽２０には
それぞれドレン排出用のバルブ２５，２６が設けられて
いる。このドレン排出用のバルブ２５，２６を開くこと
で第１の沈殿槽１、第２の沈殿槽２０に沈殿した微小な
固形物を定期的に抜くことができる。また、図示しない
が、第２の沈殿槽２０内の水質を調整するために、中和
剤を投入したり、浮遊する粒子を早期に沈下させるため
の凝集剤を投入するようにしてもよい。

【００２９】上記実施例では第１の沈殿槽１、遠心ポン
プ２を設け、該遠心ポンプ２で第１の沈殿槽１の上澄み
液を受水タンク５及び小タンク１７に送り、アブレシブ
回収サイクルを形成し、更に第２の沈殿槽２０、濾過装
置２１を設ける例を説明したが、この第１の沈殿槽１、
遠心ポンプ２、第２の沈殿槽２０及び濾過装置２１は必
ずしも必要なものではなく、場合によっては省略できる
場合もある。

【００３０】図３は請求項１に記載の発明のウォータジ
ェット加工装置の廃液処理装置の構成を示す図で、図４
は斜め上方から見た外観図である。本廃液処理装置は図
１及び図２に示す廃液処理装置の第１の沈殿槽１、遠心
ポンプ２、第２の沈殿槽２０、第２のエジェクタ１８及
び濾過装置２１を省略している。受水タンク５内には配
管３を通して給水され、該給水は配管６を通って第１の
エジェクタ８に供給されると共に配管７を通して散水２
３となる。

【００３１】散水２３によって洗い流されたアブレシブ
や固形物や廃液は第１のエジェクタ８によって吸引さ
れ、配管１１を通って、分離機１２に送られる。分離機
１２の容器１３に流れ込んだアブレシブや固形物や廃液
の内、アブレシブや固形物は容器１３の底部に堆積し、
掻き上げ機構１４の掻き上げ用突起部１４ｂで掻き取ら
れ上方に移送され、排出口１５から排出される。かき上
げ機構１４のコンベア１４ａの隙間からこぼれて掻き上
げられなかったアブレシブや固形物は、開口部１４ｃか
ら廃液と共に小タンク１７へ流入し、沈下する。そして
上澄み液は排出される。

【００３２】本廃液処理装置は図１及び図２に示す廃液
処理装置の第１の沈殿槽１、遠心ポンプ２、第２の沈殿
槽２０、第２のエジェクタ１８及び濾過装置２１を省略
しているから、アブレシブや固形物の回収は図１及び図
２に示す廃液処理装置より劣るが、アブレシブや固形物
が環境汚染を起す恐れが無い物質である場合、更には小
タンク１７から排出される廃液を別な処理装置で処理す
る場合は、このような簡単な構成の廃液処理装置で良
い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
記のような優れた効果が得られる。 （１）ウォータジェットの受水タンク内に溜ったアブレ
シブを簡単に人手によらず、且つアブレシブウォータジ
ェットの使用を中断することなく移送できる。

【００３４】（２）分離機により廃液から水分を簡単に
除去（脱水）でき、アブレシブの回収ができる。しかも
分離機から排出された廃液中の固形物を繰返し分離機に
投入するので回収率が高くなる。

【００３５】（３）廃液の上澄み液散水やエジェクタの
水源として利用するので、新たな廃液の発生がない。

【００３６】（４）廃液の移送手段であるポンプは沈殿
槽の上澄み液を吸い揚げる構成であり、上澄み液に含ま
れるアブレシブ等の固形物粒子は微細で且つ微量である
ため、ポンプの羽根車やエジェクタの摩耗や破損を少な
くすることができる。

【００３７】（５）２次的な廃棄物を出すことなく廃液
処理ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウォータジェット加工装置の廃液処理
装置の構成例を示す図である。

【図２】図１に示すウォータジェット加工装置の廃液処
理装置を斜め上方から見た外観図である。

【図３】本発明のウォータジェット加工装置の廃液処理
装置の構成例を示す図である。

【図４】図３に示すウォータジェット加工装置の廃液処
理装置を斜め上方から見た外観図である。

【図５】廃液中に含まれるアブレシブの粒度の分布状態
を示す図である。

【符号の説明】

１ 沈殿槽 ２ 遠心ポンプ ３ 配管 ４ 配管 ５ 受水タンク ６ 配管 ７ 配管 ８ エジェクタ ９ 底板 １０ 溝 １１ 配管 １２ 分離機 １３ 容器 １４ かき上げ機構 １５ 排出口 １６ 搬出用容器 １７ 小タンク １８ エジェクタ １９ 配管 ２０ 沈殿槽 ２１ 濾過装置 ２２ ノズル ２３ 散水 ２４ パイプ ２５ バルブ ２６ バルブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧に加圧させた液体に固体粒子を分散
   混合させた固液混合流体をノズルから噴射して対象物を
   加工するウォータジェット加工装置の廃液処理装置であ
   って、 前記ノズルからの固液混合流体を受ける受水タンクと、 該受水タンクに収容された前記固液混合流体や固形物を
   含む液体を吸引し該受水タンク外に移送する第１のエジ
   ェクタと、 該第１のエジェクタで移送される液体を収容し下部に堆
   積する前記固体粒子を含む固形物をかき上げて分離する
   分離機と、 該分離機で分離されない前記固体粒子や固形物を含む液
   体を収容する小タンクとを具備することを特徴とするウ
   ォータジェット加工装置の廃液処理装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載のウォータジェット
   加工装置の廃液処理装置であって、 前記小タンクに収容され、底部に沈殿した前記固体粒子
   や固形物を含む液体を吸引し、前記分離機に移送する第
   ２のエジェクタと、 前記該小タンクにおいてオーバーフローした前記固形物
   を含む液体を収容し前記固体粒子を含む固形物を沈殿さ
   せる第１の沈殿槽と、 該第１の沈殿槽の上澄み液を吸い上げ前記受水タンク及
   び前記小タンクに送るポンプとを具備し、 該受水タンクに送られた液は該受水タンク内で散水し、
   壁面や底面に付着した固体粒子や固形物を洗い流すと共
   に、前記第１のエジェクタに送り前記固体粒子や固形物
   を含む液体を吸引して前記分離機に送り、前記小タンク
   に送られた液は前記第２のエジェクタで底部に沈下した
   前記固体粒子や固形物を含む液を吸引して前記分離機に
   送ることを特徴とするウォータジェット加工装置の廃液
   処理装置。
3. 【請求項３】 前記請求項２に記載のウォータジェット
   加工装置の廃液処理装置であって、 前記第１の沈殿槽の上澄み液を収容する第２の沈殿槽及
   び濾過装置を具備し、該第２の沈殿槽内で廃液中の粒子
   の沈殿及び／又は凝縮を行なうと共に、該濾過装置で第
   ２の沈殿槽の上澄み液を濾過して水質を改善し排出する
   ことを特徴とするウォータジェット加工装置の廃液処理
   装置。