JP2002119891A - 分離板型遠心分離機及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水分検出器として誘電率の変化を観て清浄油
中の水分を監視し、予め設定した水分値（トリガ値）に
対応する誘電率と同等あるいはそれを超えた場合に主弁
を操作して分離水等の重液を排出するようにしているた
め、水分検知器自体が高価であり、しかも気泡等の外乱
の影響を受け易かった。 【解決手段】 本発明の分離板型遠心分離機１０は、回
転体蓋１４と仕切板２２間の隙間を流れる清浄油Ｌを排
出する第２の求心ポンプ２６を設けると共にこの求心ポ
ンプ２６と原液給液管１１を連結管２７を介して連通
し、且つ、連結管２７から原液給液管１１内へ還流する
清浄油Ｌの一部の圧力を検出する圧力センサ３４を連結
管２７に設け、圧力センサ３４の検出値に基づいて分離
室１７内に蓄積される分離水Ｈの排出時期を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分離板型遠心分離
機及びその運転方法に関し、更に詳しくは互いに比重の
近い重液と軽液を分離する、いわゆるクラリファイア運
転によって分離された重液の排出時期を安定的且つ確実
に検知することができる分離板型遠心分離機及びその運
転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】分離板型遠心分離機は、例えば潤滑油や
燃料油等の油に懸濁物質や水が混入した被処理油（以
下、「原液」と称す。）を遠心分離して比重の大きいス
ラッジや水を重液として分離して比重の小さい油（軽
液）を清浄化するもので、一般に船舶等の潤滑油、燃料
油を清浄化する場合に広く使用されている。この分離板
型遠心分離機は、例えば、上端が開口した回転胴と、こ
の回転胴の上端開口に嵌着されて回転体を形成する回転
体蓋と、上記回転胴内に挿入された状態で上下に移動し
て上記回転体の側部に形成された排出口を開閉する主弁
と、この主弁と上記仕切板間に形成された分離室内に上
下に所定間隔を空けて積層された複数の分離板とを備
え、原液給液管から分離室内に供給された被処理液を分
離板を介して互いに軽液と重液に遠心分離し、分離室内
で分離された軽液及び重液をそれぞれ個別に排出する。

【０００３】近年、船舶用の重油は高密度化しており、
比重が０．９９１を超える重油が市場に広く出回ってい
る。このように比重の大きな重油を清浄化する場合には
一般にクラリファイア運転により処理されている。クラ
リファイア運転とは分離板型遠心分離機を用いて被処理
油を軽液（重油）と重液の二つの液相に遠心分離する運
転方法のことを云う。クラリファイア運転に対してピュ
リファイア運転がある。ピュリファイア運転とは被処理
油を固形物からなる固相と二つの連続する液相（比重の
大きい水相及び比重の小さい油相）の三相に遠心分離す
る運転方法のことを云う。クラリファイア運転ではピュ
リファイア運転で必要とされる被処理油の比重に応じた
比重板の調整が不要であることから、高密度重油の他
に、一般の重油、あるいは潤滑油等の鉱物油の処理に広
く利用されている。

【０００４】ところで、クラリファイア運転の場合には
被処理油から分離されたスラッジ以外の重質分、例えば
分離水等をピュリファイア運転のように連続的に排出す
ることができない。そこで、回転体内で分離、充満した
分離水を間欠的に外部へ排出するために、一般には水分
検知器を用いて清浄油中の水分の誘電率を検出し、誘電
率の変化に基づいて主弁を開いて分離水を排出し、清浄
油中への水分の混入を防止している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
分離板型遠心分離機の場合には、水分検出器として誘電
率の変化を観て清浄油中の水分を監視し、予め設定した
水分値（トリガ値）に対応する誘電率と同等あるいはそ
れを超えた場合に主弁を操作して分離水等の重液を排出
するようにしているため、以下のような種々の課題があ
った。 一般に鉱物油（例えば、船舶用等の燃料油や潤滑油）
の場合には被処理油に含有されている水分量が通常１％
未満であるため、水分検出器を用いて誘電率を検出して
もその変化率が極めて小さく、感度の高い水分検出器で
なければ変化率を確実に検出することができなかった。
水分検知器の検出感度を高めれば水分検出器のコストが
自ずと高くなる。 また、誘電率の変化率は被処理油の種類によって異な
るため、それぞれの被処理油に即した回路特性を持つ水
分検知器を用意したり、水分検出器の誘電率を個々に設
定し直す必要があり、その取扱いが煩雑である。しか
も、微小な誘電率変化を高精度に検知しなくてはならな
いため、水分検知器の分解能を保つためのハード面の制
約や、品種切替あるいは温度補正等の回路が必要になり
回路構成が複雑になりがちであった。 更に、誘電率を検出する水分検知器は清浄油内の気
泡、測定温度等の外乱に弱いため、このような外乱の影
響を除去する消泡対策（例えば、０．２ＭＰａ程度の背
圧をかける等）等の対策が別途必要になり、水分検知器
のコストに加えて更なるコスト高を招いていた。しか
も、被処理油の処理量は常時変動し、あるいは分離固形
分、分離水等の量が変動するため、外乱対策の実効性に
問題があった。 また、被処理油に含有される水分量が１％未満と少な
いため、分離水として蓄積するまでに長時間を要し、そ
の間に清浄化油に水分を同伴したり、あるいは誤動作を
招いたりする虞もある。 更に云えることは、誘電率を利用した水分検出器はそ
れ自体高価であり、しかも上述のように被処理油に即し
て誘電率を設定しなければならない煩雑さがある。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、気泡等の外乱や被処理液の種類あるいは処
理量に依存することなく、重液の排出時期を確実に検出
することができ、しかも誘電率を水分検知器として用い
た場合よりもコスト的に安価に製造することができる分
離板型遠心分離機及びその運転方法を提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の分離板型遠心分離機は、上端が開口した回転胴と、こ
の回転胴の上端開口に嵌着されて回転体を形成する回転
体蓋と、この回転体蓋に対して隙間を介して配置された
仕切板と、上記回転胴内に挿入された状態で上下に移動
して上記回転体の側部に形成された排出口を開閉する主
弁と、この主弁と上記仕切板間に形成された分離室内に
上下に所定間隔を空けて積層された複数の分離板とを備
え、原液給液管から上記分離室内に供給された被処理液
を上記分離板を介して互いに比重の近い軽液と重液に遠
心分離し、上記分離室内の軽液を第１の求心ポンプを介
して外部へ排出すると共に上記分離室内の重液を上記排
出口から間欠的に外部へ排出する分離板型遠心分離機に
おいて、上記回転体蓋と上記仕切板間の隙間を流れる処
理液を排出する第２の求心ポンプを設けると共に第２の
求心ポンプと上記原液給液管を連結管を介して連通し、
且つ、上記連結管から上記原液給液管内へ還流する軽液
の一部の圧力を検出する圧力センサを上記連結管に設
け、上記圧力センサの検出値に基づいて上記分離室内に
蓄積される重液の排出時期を検知することを特徴とする
ものである。

【０００８】また、本発明の請求項２に記載の分離板型
遠心分離機は、請求項１に記載の発明において、第２の
求心ポンプの液導入部を上記分離室内の上記軽液の自由
表面より外側に配置したことを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明の請求項３に記載の分離板型
遠心分離機の運転方法は、被処理液を分離板型遠心分離
機の分離室内の複数の分離板を用いて互いに比重の近い
軽液と重液に遠心分離し、上記分離室内で分離した軽液
を第１の求心ポンプを介して外部へ排出すると共に、上
記分離室内で分離して蓄積された重液を間欠的に外部へ
排出する分離板型遠心分離機の運転方法において、上記
分離室内で分離された軽液の一部を第２の求心ポンプを
介して上記被処理液側へ戻す工程と、上記被処理液側へ
戻る軽液の圧力を圧力センサを介して検出する工程と、
上記圧力センサの検出値に基づいて上記分離室内の重液
の排出時期を検知する工程とを備えたことを特徴とする
ものである。

【００１０】また、本発明の請求項４に記載の分離板型
遠心分離機の運転方法は、請求項３に記載の発明におい
て、第２の求心ポンプを介して上記被処理液側へ戻る軽
液の圧力を上記被処理液の圧力より高く設定したことを
特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１に示す実施形態に基づ
いて本発明を説明する。尚、図１は本発明の分離板型遠
心分離機の一実施形態を示す構成図である。

【００１２】本実施形態の分離板型遠心分離機は、図１
に示すように、分離板型遠心分離機本体１０と、この分
離板型遠心分離機本体１０を制御するコントローラ５０
とを備えている。そこで、まず分離板型遠心分離機１０
について説明する。この分離板型遠心分離機１０は、同
図に示すように、鉛直方向の原液給液管１１を中心に駆
動機構（図示せず）によって高速回転するカップ状の回
転胴１２と、この回転胴１２の上端開口に締結リング１
３によって嵌着されて回転体を形成する截頭円錐状の回
転体蓋１４と、この回転体蓋１４の下側で上下に摺動し
回転体蓋１４の下端のパッキング１４Ａに対して離接し
て排出口１５を開閉する主弁１６と、この主弁１６と回
転体蓋１４とで形成された分離室１７と、この分離室１
７内に上下に所定間隔を空けて複数枚積層された截頭円
錐状の分離板１８とを備え、クラリファイア運転により
原液給液管１１から分離室１７内に導入された被処理油
（例えば、１％未満の水分を含有している）を分離板１
８を介して互いに比重の近い軽液（例えば比重０．９９
１を超える清浄化油）Ｌと重液（例えば分離水）Ｈに遠
心分離する。尚、上記排出口１５は回転胴１２の周方向
等間隔に形成されている。

【００１３】上記分離板１８と原液給液管１１の間には
ロート状に開いた拡径部を有する案内筒１９が配設さ
れ、この案内筒１９を経由して原液給液管１１からの被
処理油を分離室１７内へ導く。そして、回転体蓋１４の
上端面には中央開口を有する偏平な筒体が第１のチャン
バー２０として配設され、分離室１７内で遠心分離され
た清浄油Ｌを図１に矢印で示すように分離板１８に従っ
て半径方向内方へ移動して行き、分離室１７からオーバ
ーフローさせて第１のチャンバー２０内に溜める。ま
た、第１のチャンバー２０を囲み軸心を共有する第２の
チャンバー２１が回転体蓋１４の上端面に配設されてい
る。分離室１７内には回転体蓋１４の下端近傍から上端
までその内周面に沿って仕切板２２が配設され、この仕
切板２２と回転体蓋１４間には所定の隙間が形成されて
いる。そして、回転体蓋１４の上端面には第２のチャン
バー２１に連通する複数の連通孔２３が回転体蓋１４上
端面に周方向等間隔に形成され、回転体蓋１４と仕切板
２２間の隙間を流路として案内された清浄油Ｌが連通孔
２３から第２のチャンバー２１内へ導かれるようになっ
ている。つまり、被処理油の水分の含有量が１％未満で
あるため、分離室１７内に分離水Ｈがある程度溜まるま
では清浄油Ｌが分離室１７から回転体蓋１４と仕切板２
２間の隙間に回り込み、隙間を流路とする。

【００１４】更に、第１のチャンバー２０内には静止し
た第１の求心ポンプ２４が臨み、この第１の求心ポンプ
２４を介して第１のチャンバー２０内に蓄積された軽液
Ｌを排出し、軽液排出管２５を介して外部の軽液用の貯
留タンク（図示せず）へ導く。また、第２のチャンバー
２１には静止した第２の求心ポンプ２６が臨むように設
けられ、第２のチャンバー２１内に流れ込んだ清浄油Ｌ
を第２の求心ポンプ２６によって排出するようになって
いる。分離室１７内の清浄油Ｌの自由表面は分離室１７
から第１のチャンバー２０へオーバーフローする時の堰
１７Ａによって規定され、清浄油Ｌと分離水Ｈの界面は
第２の求心ポンプ２６の液導入位置（外径位置）によっ
て規定される。第２の求心ポンプ２６の外径位置は分離
室１７内の清浄油Ｌの自由表面より外側に設定され、第
２のチャンバー２１内の清浄油Ｌが第２の求心ポンプ２
６内に圧入するようになっている。第２の求心ポンプ２
６は連結管２７を介して原液給液管１１に連結され、第
２の求心ポンプ２６及び連結管２７を介して清浄油Ｌを
原液給液管１１へ戻すようにしてある。

【００１５】また、回転胴１２の下部２８の内面は主弁
１６の形状に即して形成されている。そして、主弁１６
と回転胴１２の下部２８の間には隙間２９が形成され、
この隙間２９に配管３０を介して閉弁作動水を導入して
主弁１６を回転体蓋１４の下端に押し付けて排出口１５
を閉じる。また、回転胴１２の下部２８には半径方向で
摺動する副弁３１が配設され、この副弁３１を配管３２
から導入する開弁作動水により半径方向内方へ摺動させ
て副弁３１を開き、隙間２９の閉弁作動水を排出して主
弁１６を開き、分離室１７内の分離水Ｌを排出口１５か
ら排出する。分離水Ｌを排出した後、開弁作動水の供給
を止め、供給ラインに溜まった水を水抜きノズル３３か
ら抜き出す。副弁３１が閉じると、供給されている閉弁
作動水により主弁１６が閉じ、被処理油を処理する状態
になる。

【００１６】而して、図１に示すように本実施形態では
上記連結管２７には圧力センサ３４が取り付けられ、こ
の圧力センサ３４はコントローラ５０に接続されてい
る。圧力センサ３４によって連結管２７内を流れる清浄
油Ｌの圧力を検出し、この検出値をコントローラ５０へ
出力する。このコントローラ５０は圧力センサ３４の検
出値に基づいて閉弁作動水の配管３０及び開弁作動水の
配管３２にそれぞれ取り付けられた制御弁３０Ａ、３２
Ａを制御し、それぞれの作動水を介して上述のように主
弁１６を開閉する。また、連結管２７には圧力センサ３
４の検出値を表示する圧力ゲージ３４Ａが取り付けら
れ、圧力ゲージ３４Ａを介して清浄油Ｌの液圧を知るこ
とができる。更に、連結管２７には圧力調整弁３５が取
り付けられ、この圧力調整弁３５を介して連結管２７内
を流れる清浄油Ｌの圧力を適宜調整できる。本実施形態
では圧力調整弁３５によって連結管２７内の圧力を例え
ば０．２ＭＰａに設定されている。この圧力は原液給液
管１１へ導入される被処理油の圧力よりも高く設定され
ている。そして、被処理油の分離処理が進み、分離室１
７内に分離水Ｈが蓄積され、分離水Ｈで回転体蓋１４と
仕切板２２間の隙間を満たし、この隙間をシールする
と、隙間における液流がなくなり、圧力センサ３４によ
る検出値がゼロになる。圧力センサ３４はゼロ圧力を検
出すると、この検出信号をコントローラ５０へ出力し、
コントローラ５０を介して制御弁３０Ａ、３２Ａを操作
し、主弁１６を開閉して分離水Ｈを外部へ排出するよう
にしてある。

【００１７】次に、本発明の分離板型遠心分離機の運転
方法を上記分離板型遠心分離機１０の動作と共に説明す
る。被処理油を分離板型遠心分離機１０の原液給液管１
１へ供給すると、被処理油は原液給液管１１から案内筒
１９内を経由し、案内筒１９の下端から分離室１７内へ
流入する。この時、回転胴１２、回転体蓋１４及び主弁
１６が高速で回転しているため、遠心力で被処理油は分
離室１７内で分離水（スラッジを含む）Ｈと清浄油Ｌに
分離する。被処理油を連続的に供給すると、分離室１７
内で分離された清浄油Ｌが分離板１８に沿って半径方向
内方へ徐々に移動し、分離室１７から第１のチャンバー
２０へオーバーフローして第１のチャンバー２０内に清
浄油Ｌが溜まる。やがて、清浄油Ｌは第１のチャンバー
２０から第１の求心ポンプ２４を介して軽液排出管２５
へ送り込まれ、所定の貯留タンクへ連続的に排出され
る。

【００１８】この際、被処理油は水分含有量が１％未満
であるため、被処理油の供給量の割には分離水Ｈは僅か
しか蓄積しない。そのため、分離室１７内で分離した清
浄油Ｌの一部が仕切板２２の下端から回転体蓋１４との
隙間へ流入する。この清浄油Ｌは隙間を流路として回転
体蓋１４の上方へ流れ、第２のチャンバー２１内へ達す
る。そして、第２のチャンバー２１内が清浄油Ｌで満た
されると第２の求心ポンプ２６を介して連結管２７内を
排出される。連結管２７内の清浄油Ｌは回転体の遠心力
と連結管２７の圧力調整弁３５の作用によって原液給液
管１１を流れる被処理油よりも圧力が高くなっている。
この時、連結管２７内の圧力を圧力センサ３４によって
検出し、検出値を圧力センサ３４からコントローラ５０
へ出力し、連結管２７内の清浄油Ｌの圧力を常時監視し
ている。連結管２７内の清浄油Ｌは、給液管１１内の被
処理油よりも圧力が例えば０．２ＭＰａ程度高いため、
被処理油と合流し、再び被処理油と一緒に遠心分離され
る。

【００１９】上述の遠心分離操作が継続すると、やがて
分離水Ｈが分離室１７内に徐々に蓄積され、仕切板２２
と回転体蓋１４間の隙間に充満し、清浄油Ｌの流路であ
った隙間を分離水Ｈで封鎖する。これにより分離水Ｈと
清浄油Ｌの界面での圧力が平衡状態になって仕切板２２
と回転体蓋１４間の隙間における液体（分離水Ｈ）の流
れが止まり、圧力センサ３４による検出値がゼロにな
る。コントローラ５０はこの時の圧力センサ３４のゼロ
検出信号に基づいて分離室１７内の分離水Ｈの排出時期
を認識し、制御弁３２Ａの開指令を出力する。これによ
り制御弁３２Ａが開き、開弁作動水が配管３２を介して
副弁３１を操作して主弁１６を開き、分離水Ｈを排出口
１５から排出する。分離水Ｈを排出するとコントローラ
５０を介して制御弁３２Ａが閉じて開弁作動水の供給を
停止する。次いで、コントローラ５０からの指令により
制御弁３０Ａが開いて主弁１６を閉じ、次の分離操作に
備える。これら一連の動作において、被処理油の水分含
有量が１％未満であるため、分離水Ｈにより連結管２７
内の圧力が圧力調整弁３５の設定値（０．２ＭＰａ）ま
で上昇して分離水Ｈの排出動作を阻害することはない。

【００２０】以上説明したように本実施形態によれば、
被処理油を分離板型遠心分離機１０の分離室１７内へ供
給し、分離板１８を用いて互いに比重の近い清浄油Ｌと
分離水Ｈに遠心分離し、分離室１７内に分離水Ｈが所定
量蓄積した段階で分離水Ｈを外部へ排出する際に、被処
理油を分離室１７内で清浄油Ｌと分離水Ｈに遠心分離し
た後、分離室１７内で分離された清浄油Ｌの一部を連結
管２７を介して被処理油側へ戻す。この際、連結管２７
内の清浄油Ｌの圧力を圧力センサ３４によって検出し、
圧力センサ３４の検出値がゼロになった時の信号に基づ
いてコントローラ５０において分離室１７内の分離水Ｈ
の排出時期を認識することができるため、圧力センサ３
４を用いるだけで分離水Ｈの排出時期を簡単且つ確実に
知ることができ、分離水Ｈを迅速且つ確実に排出するこ
とができる。また、検知器として圧力センサ３４を用い
ているため、誘電率を検出する従来の水分検知器よりも
安価に検知器を得ることができ、しかも、従来の水分検
知器のように被処理油の種類によって種々の調整等が一
切不要で取扱いが簡単であり、また、清浄油内の気泡、
測定温度等の外乱の影響もないため、外乱対策費用が一
切不要で、大幅なコストダウンを図ることができる。

【００２１】尚、上記実施形態では被処理油として燃料
油を用いた場合について説明したが、本発明は被処理油
に限定されるものではなく、種々の被処理液に対して本
発明を適用することができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項４に記載の発
明によれば、気泡等の外乱や被処理液の種類あるいは処
理量に依存することなく、重液の排出時期を確実に検出
することができ、しかも誘電率を水分検知器として用い
た場合よりもコスト的に安価に製造することができる分
離板型遠心分離機及びその運転方法を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分離板型遠心分離機の一実施形態を示
す構成図である。

【符号の説明】

１０ 分離板型遠心分離機 １１ 原液給液管 １２ 回転胴 １４ 回転体蓋 １５ 排出口 １６ 主弁 １７ 分離室 １８ 分離板 ２４ 第１の求心ポンプ ２６ 第２の求心ポンプ ２７ 連結管 ３４ 圧力センサ ３４Ａ 圧力ゲージ ３５ 圧力調整弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上端が開口した回転胴と、この回転胴の
   上端開口に嵌着されて回転体を形成する回転体蓋と、こ
   の回転体蓋に対して隙間を介して配置された仕切板と、
   上記回転胴内に挿入された状態で上下に移動して上記回
   転体の側部に形成された排出口を開閉する主弁と、この
   主弁と上記仕切板間に形成された分離室内に上下に所定
   間隔を空けて積層された複数の分離板とを備え、原液給
   液管から上記分離室内に供給された被処理液を上記分離
   板を介して互いに比重の近い軽液と重液に遠心分離し、
   上記分離室内の軽液を第１の求心ポンプを介して外部へ
   排出すると共に上記分離室内の重液を上記排出口から間
   欠的に外部へ排出する分離板型遠心分離機において、上
   記回転体蓋と上記仕切板間の隙間を流れる処理液を排出
   する第２の求心ポンプを設けると共に第２の求心ポンプ
   と上記原液給液管を連結管を介して連通し、且つ、上記
   連結管から上記原液給液管内へ還流する軽液の一部の圧
   力を検出する圧力センサを上記連結管に設け、上記圧力
   センサの検出値に基づいて上記分離室内に蓄積される重
   液の排出時期を検知することを特徴とする分離板型遠心
   分離機。
2. 【請求項２】 第２の求心ポンプの液導入部を上記分離
   室内の上記軽液の自由表面より外側に配置したことを特
   徴とする請求項１に記載の分離板型遠心分離機。
3. 【請求項３】 被処理液を分離板型遠心分離機の分離室
   内の複数の分離板を用いて互いに比重の近い軽液と重液
   に遠心分離し、上記分離室内で分離した軽液を第１の求
   心ポンプを介して外部へ排出すると共に、上記分離室内
   で分離して蓄積された重液を間欠的に外部へ排出する分
   離板型遠心分離機の運転方法において、上記分離室内で
   分離された軽液の一部を第２の求心ポンプを介して上記
   被処理液側へ戻す工程と、上記被処理液側へ戻る軽液の
   圧力を圧力センサを介して検出する工程と、上記圧力セ
   ンサの検出値に基づいて上記分離室内の重液の排出時期
   を検知する工程とを備えたことを特徴とする分離板型遠
   心分離機の運転方法。
4. 【請求項４】 第２の求心ポンプを介して上記被処理液
   側へ戻る軽液の圧力を上記被処理液の圧力より高く設定
   したことを特徴とする請求項３に記載の分離板型遠心分
   離機の運転方法。