JP2007244925A - 遠心型液液分離装置及び分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の遠心型液液分離装置は装置が複雑で、円滑な回転を行い得ないため、効率的な液液分離が達成できなかった。本発明は、構造が簡単で、振動などを生じさせることなく、効率良く液液分離を行える遠心型液液分離装置及び方法を提供することを目的とする。
【解決手段】外筒１内に、回転体２を回転自在に装着してあり、前記回転体が、周縁部に上下方向の複数の貫通孔８を有しかつ前記外筒より小径の弾性体であり、当該回転体の回転によりその周縁部が前記外筒内面に密着する遠心型液液分離装置。高速回転により前記回転体に遠心力が作用して円周方向に膨張する。この膨張により前記回転体の周面が前記外筒の内壁に接触しかつ自由に変形して両者が密着し回転中の回転体に振動が生じたりすることがなく、安定した液液分離が可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠心型液液分離装置及び分離方法に関し、より詳細には簡便な構造で、油水等の比重の異なる複数の液を効率良く分離するための装置及び方法に関する。

遠心分離は、固体と液体、又は比重の異なる複数の固体の分離方法として広く利用されている。従来の遠心分離装置は、非常に多くのタイプの装置が開発され利用されているが、比較的構造の簡単な遠心分離装置として、回転する分離タンクの上部の開口部から固形分を含有する被処理水を導入し、比重の大きい固形分を遠心力で分離タンクの内壁に押し付け、一方被処理水中の液体は比重が小さいため分離タンクの内壁に沿って移動し、前記開口部から取り出して固形分と液体を分離するタイプの装置がある。

これらの固体を含む遠心分離以外に、比重差の異なる液体の分離、つまり遠心型の液液分離がある。この遠心分離では、従来の比重の大きい固形分を遠心力で分離タンクの内壁に押し付けて分離するという手法を採用できないため、特殊な分離手段が必要になっている。
例えば特開平６−２８５３８９号公報では、円筒形の分離板軸の周囲に、複数の縦通分離板を放射状に設置している（段落０００７、００１０及び図１及び２）。この装置では、原液は放射状に配列された縦通分離板５の間を軸方向に流れる。そして軸方向に流れながら、比重の大きい液体（以下重液という）は遠心力の作用を受けて前記分離板に沿って半径方向外径側に移動し、一方比重の小さい液体（以下軽液という）は逆に内径側に移動して、２種類の液体が分離される。この装置は構造が複雑であるとともに、重液及び軽液の分離が不十分になりやすいという欠点がある。つまり両液は軸方向に流れながら、複数の縦通分離板に沿って、重液が外向きに、軽液が内向きにそれぞれ比重差で移動するという現象に依存している。固液分離であれば、前述した通り、固体が内壁に押し付けられて分離が可能になるが、液液分離の場合には効果的な分離が達成できない。

このように従来の遠心型液液分離装置では、満足できる結果が得られず、各種廃液などが十分に分離されないまま廃棄されていた。
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑み、比較的簡単な構造で効率的に液液分離を達成し得る遠心型液液分離装置を提供することを目的とする。

本発明装置は、円筒形の外筒内に、回転体を回転自在に装着した遠心型液液分離装置において、前記回転体が、周縁部に上下方向の複数の貫通孔を有しかつ前記外筒より小径の弾性体であり、当該回転体の回転によりその周縁部が前記外筒内面に密着することを特徴とする遠心型液液分離装置であり、本発明方法は、その底面から上方に向かい次いで円周方向に折り曲げられて形成された重液取出管を、その上面から下方に向かい次いで円周方向に折り曲げられて形成された軽液取出管をそれぞれ有しかつ周縁部に上下方向の複数の貫通孔を有し更に前記外筒より小径の弾性体である回転体を、円筒形の外筒内に装着した遠心型液液分離装置を高速回転させて、前記回転体の周縁部を前記外筒内面に密着させて前記外筒を上室及び下室に区画し、当該装置の前記上室に、重液と軽液の混合液である原液を供給し、当該原液中の重液を前記上室から前記貫通孔を通して前記下室に導いて前記重液を前記軽液から分離し、分離された重液を前記重液取出管から、かつ軽液を前記軽液取出管からそれぞれ装置外に取り出すことを特徴とする遠心型液液分離方法である。

以下本発明を詳細に説明する。
本発明は、比重差を有する複数の液体の混合液（少量の固形分が混入して懸濁液となっていても良い）を比重差を利用して分離する遠心型分離装置と方法である。液体の数は通常２種類であるが、３種類以上でも良く、３種類の場合は、２種類の混合液と１種類の液体とに分離される。
遠心分離前の原液は比重差を有する混合液であれば特に限定されないが、各種廃液（排液）、例えばアルミのダイカスト成型時の廃液、離型剤の廃液、食品廃水、原子力発電所の使用済み廃液、排塗料や排インクや排絵具液、鉱物油を使用する機器等の洗浄廃液、及び切削液などが含まれる。分離された比重の大きい液体（以下重液という）及び比重の小さい液体（以下軽液という）はそのまま廃棄されるか、リサイクルに回される。

従来型として、円筒形の外筒内に回転体を装着し、この回転体を外筒とともに回転させ、この回転体上に固液混合物を供給し、遠心分離により液体と固体に分離する遠心分離装置がある。しかしこの装置では、前記外筒及び回転体とも金属製の剛体であるため、接触面における密着が不十分で、振動が生じて回転体の回転にムラが生じる等の問題があった。

本発明ではこの問題点を解消するために、回転体をゴムや樹脂などの弾性体とし、耐油性及び耐薬品性であることが望ましい。当該回転体の形状はその直径が前記外筒の内径より若干小径の円柱状とし、その周縁部には、上下方向の複数の貫通孔を形成しておく。この複数の貫通孔は前記回転体の回転時に円滑な回転が達成できるように等間隔に形成することが望ましい。前記回転体の実際の直径は、後述する外筒内面との密着力等を考慮して、１５０〜３００ｍｍが望ましく、２００〜２５０ｍｍがより望ましい。
外筒は前記回転体よりやや内径の大きい円筒状とし、その材質は、金属や硬質樹脂などの変形しない又は殆ど変形しない材料を使用する。前記回転体周縁と前記外筒内縁間の回転体停止時の間隙は５〜８ｍｍが好ましいが、これに限定されない。

前記外筒内に前記回転体を位置させたまま両者を高速回転させると、当該回転体に遠心力が作用して円周方向に膨張する。この膨張により前記回転体の周面が前記外筒の内壁に接触する。この接触は弾性体である回転体と剛体の外筒との接触であるため、前記回転体が自由に変形して、つまり前記外筒の表面の凹凸に対応して回転体が変形し両者が密着する。この密着力により回転中の回転体に振動が生じたりすることがなく、安定した回転、従って安定した液液分離が可能になる。
これにより、前記外筒内が前記回転体より上の上室と、前記回転体より下の下室に分離され、両室は前記複数の貫通孔により連通する。

この高速回転を維持したまま前記上室に比重差の異なる液体の混合液を供給すると、混合液中の重液は、遠心力が強く加わって円周方向に移動して少なくとも一部は前記外筒の内面に接触する。この重液は回転体の貫通孔を通って外筒の下室に達する。
この分離された重液は混合液量が少ない場合には下室に滞留させたままとし、回転終了後に取り出しても良いが、混合液量が本遠心型液液分離装置の容量に対して大きいときは、高速回転させたまま装置外に取り出すことが好ましい。例えば前記回転体の底面に装置外に通じる取出管を形成しておくと、分離され体積の増えた重液を強制的に前記取出管から装置外へ取り出すことができる。

一方前記混合液中の軽液には、前記重液ほどの遠心力が加わらないため、回転体の上面の中心付近に滞留する。この滞留軽液は混合液量が少ない場合には滞留させたままとし、重液と分離した後に取り出しても良いが、混合液量が本遠心型液液分離装置の容量に対して大きいときは、装置外に取り出すようにすることが好ましい。例えば前記回転体の上面に装置外に通じる取出管を形成しておくと、分離された軽液を前記取出管から装置外へ取り出すことができる。

十分に重液と軽液に分離された後は、回転体及び外筒の回転を停止する。これにより弾性体である回転体は膨張した状態から元に戻り外筒との間に間隙が生じる。従って回転が停止しあるいは回転が弱くなったときに回転体上面に軽液が存在すると、この軽液が前記間隙を通って下室に流下して分離された重液と混合してしまう。従って回転を停止する際には、軽液及び重液の少なくともいずれかを全て装置外に取り出しておくことが望ましい。例えば軽液を全て分離除去した後には、重液が下室内に残るが、外筒底面に開閉可能な取出口を設けておき、回転停止後にこの取出口を開放すると分離された重液のみを取出すことができる。

通常の遠心型液液分離では、原液に液体以外に少量の固形分が混入していることがあり、これらの固形分は液液分離後に回転体の上面や貫通孔内面あるいは外筒側面や底面に強固に付着していることが多い。本発明の遠心型液液分離装置では、高速回転停止後に回転体が外筒から離間しているため、上室側に水流を流すだけで簡単に前記固形分を除去して洗浄を完了できる。

本発明は上述の通り構成され、弾性体である回転体を使用することにより、回転体と外筒を密着させた状態で遠心型液液分離を行うことができる。回転体を高速回転させると、回転体が膨張して回転体の周縁が自動的に外筒内面に強く押し付けられ、表面の凹凸に従って変形し、貫通孔を除いて隙間なく密着する。これにより回転体と外筒が互いに振動等を起こすことなく、一体となって高速回転するため、重液と軽液の分離を円滑に行うことができる。しかも回転体を別個に支持する必要がなく、外筒と回転体のみで装置を構成できるため、従来装置と比較してその構造が大幅に簡略化できる。

次に本発明に係る遠心型液液分離装置の一例を添付図面に基づいて説明するが、これは本発明を限定するものではない。
図１は、本発明に係る遠心型液液分離装置の要部を例示する一部破断斜視図、図２は前記遠心型液液分離装置の一連の作動状況を示す斜視図及び縦断面図で、図２Ａは回転体の回転前の状況を、図２Ｂは回転体が回転している状況を、図２Ｃは定常的に回転している回転体に原液を供給した状況を、図２Ｄは回転体の回転を停止した状況を、それぞれ示す斜視図である。更に図２Ａ−１は図２ＡのＡ−１線縦断面図、図２Ｂ−１は図２ＢのＢ−１線縦断面図、図２Ｃ−１は図２ＣのＣ−１線縦断面図、図２Ｃ−２は図２ＣのＣ−２線縦断面図、及び図２Ｄ−１は図２ＤのＤ−１線縦断面図で、図３は遠心型液液分離装置の他の例を示す縦断面図である。

底面及び天板を有する縦方向の長寸円筒形の外筒１内には短寸円柱状の回転体２（図１では実線で示している）が位置し、図１及び図２Ａ及びＡ−１に示すように、この回転体２は静止時には、前記外筒１の内壁から距離「ｄ」だけ離間している。前記外筒１の底面３の中央には液体排出口４が形成され、天板５中央には下端に分散板６が装着された原液供給管７が設けられている。図示の例では外筒１と回転体２の中心軸を一致させているが、一致していなくても良い。

前記回転体２はゴムや樹脂などの弾性体から成り、その周縁部には、等間隔で計４個の貫通孔８が上下方向に穿設されている。
この回転体２の上面の中心のやや外側には、下方に向かい次いで円周方向に折り曲げられて形成された２本の軽液取出管９が、更に前記回転体２の下面の中心のやや外側には、上方に向かい次いで円周方向に折り曲げられて形成された重液取出管１０がそれぞれ形成されている。前記軽液取出管９及び重液取出管１０にそれぞれ対応する外筒１には同数の軽液取出口１１及び重液取出口１２が形成されている。

図１及び図２Ａ及びＡ−１の停止状態から外筒１及び回転体２に回転力を加えると、弾性体である回転体２が膨張し始め、高速回転すると、図１で一点鎖線で示したように回転体２の周縁が外筒１の内壁に密着し（図２Ｂ及び図２Ｂ−１、なお図２Ｂ〜Ｄでは外筒の底面と天板を省略）、前記軽液取出管９及び重液取出管１０の出口側がそれぞれ前記外筒１の軽液取出口１１及び重液取出口１２と整合する。これにより外筒１内は回転体より上方の上室１３と下方の下室１４とに明確に区画される。

この高速回を維持したまま、原液供給管７から軽液と重液の混合液である原液１５を供給すると、図Ｃ−１及び図Ｃ−２に示すように原液１５は分散板６に衝突して円周方向へ飛散する。この原液１５中の軽液及び重液はその比重差により遠心分離され、軽液１６は回転体２上面中央付近に集まり、重液１７は円周方向に移動して外筒１内面に接触する。前記軽液１６は、上面中央付近に形成された軽液取出管９を通って円周方向に移動して軽液取出口１１から取り出される。又前記外筒内面に接触した重液１７は回転体２周縁の貫通孔８を通って下方に移動し、下室１４に達する。下室１４内の重液１７は後続の重液１７により下室１４の内方に移動させられ、前記重液取出管１０から外筒１の外へ取り出される。

このようにして所定量の重液１７と軽液１６が遠心分離され装置内に重液のみを存在させた後に、外筒１及び回転体２の回転を停止する。これにより膨張していた回転体２は元の大きさに収縮し、図２Ａと同じ図２Ｄの状態に戻り、下室１４内に残存する重液１７が液体排出口４から取り出される。
この状態で原液供給管７から洗浄液１８を供給すると、この洗浄液１８は回転体２の上面を含む上室１３内を洗浄し、その後外筒１と回転体２の間隙を通って両者を洗浄しながら下室１４に達し、下室１４を洗浄した後、液体排出口４から取り出される。図２Ｄの状態では外筒１と回転体２の間隙が生じているため、洗浄液は大きな抵抗を受けることなく、上室１３から下室１４へ移動して円滑な洗浄を可能にする。

なお前記外筒１と回転体２の回転開始時に、軽液取出管９の出口側と軽液取出口１１、及び重液取出管１０の出口側と重液取出口１２とをそれぞれ整合させることが困難になることがある。
この場合には、例えば図３に示すように、回転前の回転体２の軽液取出管９の出口側に、金属製等の円筒管１９の一端を挿入し、他端を外筒１の軽液取出口１１に係合させておけば良い。回転体２が回転して膨張が始まっても、前記円筒管１９は軽液取出口１１に係合し、軽液の取出管が確保できる。重液取出管１０の出口側と重液取出口１２についても同様である。

本発明に係る遠心型液液分離装置の要部を例示する一部破断斜視図。 図１の遠心型液液分離装置の一連の作動状況を示す斜視図及び縦断面図。 他の遠心型液液分離装置の態様を例示する縦断面図。

符号の説明

１ 外筒
２ 回転体
８ 貫通孔
９ 軽液取出管
１０ 重液取出管
１３ 上室
１４ 下室
１５ 原液
１６ 軽液
１７ 重液
１９ 円筒管

Claims (5)

1. 円筒形の外筒内に、回転体を回転自在に装着した遠心型液液分離装置において、前記回転体が、周縁部に上下方向の複数の貫通孔を有しかつ前記外筒より小径の弾性体であり、当該回転体の回転によりその周縁部が前記外筒内面に密着することを特徴とする遠心型液液分離装置。
2. 弾性体がゴム又は樹脂である請求項１記載の遠心型液液分離装置。
3. 回転体底面から上方に向かい次いで円周方向に折り曲げられて形成された重液取出管を有する請求項１記載の遠心型液液分離装置。
4. 回転体上面から下方に向かい次いで円周方向に折り曲げられて形成された軽液取出管を有する請求項１から３までのいずれか１項記載の遠心型液液分離装置。
5. その底面から上方に向かい次いで円周方向に折り曲げられて形成された重液取出管を、その上面から下方に向かい次いで円周方向に折り曲げられて形成された軽液取出管をそれぞれ有しかつ周縁部に上下方向の複数の貫通孔を有し更に前記外筒より小径の弾性体である回転体を、円筒形の外筒内に装着した遠心型液液分離装置を高速回転させて、前記回転体の周縁部を前記外筒内面に密着させて前記外筒を上室及び下室に区画し、当該装置の前記上室に、重液と軽液の混合液である原液を供給し、当該原液中の重液を前記上室から前記貫通孔を通して前記下室に導いて前記重液を前記軽液から分離し、分離された重液を前記重液取出管から、かつ軽液を前記軽液取出管からそれぞれ装置外に取り出すことを特徴とする遠心型液液分離方法。

Images