JP2015123419A - 油水分離フィルター、油水分離エレメント、除水装置及び油水分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
広範囲の粘度の油の除水に優れる油水分離フィルター、油水分離エレメント、除水装置及び油水分離方法を提供する。
【解決手段】
水分を含む油から水分を分離する、親水性繊維が集合した繊維集合体１０−３を備え、繊維集合体１０−３に水分１０−１０ａを含む油１０−９を通過させると、油１０−９に含まれる水分１０−１０ａが繊維集合体１０−３の内部で凝集し、凝集した水分１０−１０ａは繊維集合体１０−３から離脱することなく親水性繊維を伝って繊維集合体１０−３内を下方に移動する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、油水分離フィルター、油水分離エレメント、除水装置及び油水分離方法に関する。

従来、潤滑油中に含まれる水分の除去手段としては、(a) 遠心分離方式、(b) コアレッサータイプ方式、(c) 吸着方式の３つが知られている（特許文献１〜４参照）。
(a) 遠心分離方式は、比重差を利用して、遠心力により強制的に潤滑油と水分を分離する方式である。しかし、この遠心分離方式は、遠心分離機の高速運転、及び、汚染物（機器の損傷物や劣化物等）の自動排出機構、等のために定期的なメンテナンスを必要とする。
(b) コアレッサータイプ方式は、軽油等の燃料油やＶＧ３２のタービン油のように油の粘度が低く（通常２〜５ｃＳｔで最大でも１０ｃＳｔ以下）、汚染物をほとんど含まない油の除水に適用されており、濾過精度の高い濾過層を有するフィルターを通すことにより、油中の水滴を粗大化して沈殿させて油から除去する方式である（特許文献１参照）。この方式の除水メカニズムとしては、水滴が微小な場合、油中の水滴間に静電反発力が働くことから、水滴が油中に分散するが、微細繊維からなるフィルターを通すことで、水滴同士が衝突したり、水滴がフィルター繊維に付着することで、微小水滴の凝集・粗大化が生じ、その粗大化した水滴が繊維から離脱し油の中に流出した後、粗大化した水滴が比重差から油中を落下し、容器底部に溜まる仕組みとなしたものである。一般に、多量の水の処理には不向きで、１００００ｐｐｍ（１％）以下程度の水分の除去に適用されており、多量の水が混入している場合は十分な粗大化効果が得られない。そのため、フィルターの材質、繊維径および密度等を最適化したフィルター素材が提案されている（特許文献２〜４）が、基本的に、繊維径をより細くし、密度を大きくする、つまり濾過精度を高くすることで除水効率を高めようとしている。
(c) 吸着方式は、吸水ポリマーや白土・ゼオライト等の吸着材を通過させ、水分のみを吸着除去する方式である。しかし、この方式においては、吸着材に吸着できる水分量が限られるため、高濃度の水の吸着には不向きであり、通常は２０００ｐｐｍ以下の水分を対象とする。又、吸着材の交換も必要であり、ランニングコストも高くつく。

一方、製鉄所の熱間圧延工程では、赤熱した鉄片や鉄塊を圧延するため、圧延ロールや搬送ロールに水を吹付けて冷却し、熱による破損を防止している。しかるに、その吹付ける水に対して保護手段を備えているにもかかわらず、吹付けられた水はこれらロールの軸受に侵入し、軸受の潤滑油中に混入する。潤滑油中に水が混入すると、潤滑特性が劣化するため、潤滑油中の水分量が多くなると軸受装置の損傷を招く。このため、製鉄所の熱間圧延ロールや搬送ロールの軸受装置用の潤滑油においては、特に、水分の混入が激しく、汚染物を多く含む粘度の高い潤滑油の水分含有量を適正に維持することができる効率的、経済的な潤滑油の除水装置が望まれている。具体的には、製鉄所の熱間圧延ロールや搬送ロールの軸受装置用潤滑油には、以下に記載する特徴がある。
例えば、圧延鋼材の製造規模にもよるが、潤滑油への水の混入量は、多い場合１０００リットル／日に達し、これに対応する給油タンクの規模は、およそ１５０００〜３５０００リットルであり、潤滑油は設備の潤滑系と給油タンク間を循環する。このようなケースの場合、給油タンクから除水装置に送られる潤滑油は、ほとんどが水となる場合があり、このような多量の水を効果的に可能な限り除水して系外へ排出しなければならない。又、給油タンクから除水装置に送られる潤滑油が除水処理された後、除水が不十分で水分含有量の高い状態で戻り油として給油タンクに戻された場合、この水分含有量の高い潤滑油が潤滑系に給油されると、水分は潤滑系でエマルジョン化し除去されにくくなるため、エマルジョン化した水分も効率よく除去しなければならない。さらに、除水装置において分離排出される水に含まれる油分が多くなると、排水処理設備の油分分離装置や活性汚泥浄化装置の負荷が大きくなり、処理可能な排水量が減少するため、可能な限り油分の少ない状態で排出することが望まれる。
一般に、製鉄所の熱間圧延設備における熱間圧延ロールや搬送ロールの軸受装置においては、過酷な荷重を受けるために高い潤滑性能が要求され、１５０ｃＳｔ以上の高粘度のギヤ油が用いられる。

特開昭６２−４９９１５号公報 特開昭６３−１５６５０８号公報 特開平３−６５２０７号公報 特開２０００−２８８３０３号公報

しかしながら、前記した従来の各種方式により、製鉄所の熱間圧延設備における熱間圧延ロールや搬送ロールの軸受装置のような過酷な条件下で使用される１５０ｃＳｔ以上の高粘度の潤滑油の除水を行おうとすると、以下に記載する問題が生じる。
(a) 遠心分離方式：
この方式は、潤滑油に含まれる水の割合が大きく変動すると、遠心分離機の可動部の負荷が高くなるため、故障が多くならざるを得なく、複雑な機構を有するためその修理には多大な時間を要する。その間は更油や手作業による潤滑油供給タンクの水切りで、潤滑油の水分含有量を管理限界内に保つことが要求されることから、コストや人件費の増加を伴うという問題が生じる。
(b) コアレッサータイプ方式：
この方式は、高粘度の油に適用すると、コアレッサーから排出される際の水滴の粗大化の効率が悪く、除水効率が低くなることが知られている。また、１５０ｃＳｔ以上の高粘度の油に適用すると、濾過精度の高いフィルターでは油が通過せず、除水できない。油を通すため、単にフィルターの濾過精度を低くしても十分に除水できない。そこで、特許文献１では、油を加熱し、粘度を下げた状態で、コアレッサーを通して水を分離する方法も提案しているが、循環して使用する製鉄設備の潤滑油においては、加熱により粘度が下がった状態では所定の潤滑性能を発揮できない為、潤滑油を加熱して粘度を下げる方法は取ることができない。更に、加熱により油が劣化するおそれもある。また、大量の水が含まれる場合、フィルターが水で目詰まりして抵抗が大きくなり、油が通過しなくなったり、通過した水滴が沈降することなく、油と共に流出して除水効率が低くなる問題がある。
(c) 吸着方式：
この方式は、高粘度の油に分散した水は吸着材に吸着され難いことと、吸着材に吸着できる水分量が限られることから、製鉄所の熱間圧延設備における熱間圧延ロールや搬送ロールの軸受装置のような大量の水を含む潤滑油の水除去処理には全く適用できない。

本発明は広範囲の粘度の油の除水に優れる油水分離フィルター、油水分離エレメント、除水装置及び油水分離方法を提供しようとするものである。

本発明者らは、前記した従来技術の諸課題を効率よく、かつ経済的に解決する手段について鋭意検討した結果、高粘度の油を除水するためには、従来のフィルターにより凝集、粗大化させた水滴を、フィルターから出た時点で油の中で沈降させるコアレッサーでは限界があり、コアレッサーから離脱した水滴が油に巻込まれて流出することが除水効率を低下させている点にあることも知見し、コアレッサーから、油の流れにまかせて水滴を離脱させることなく、コアレッサーの内部でフィルター内の繊維を伝わせ、油の流れに影響されることなく水を回収すればよいことを見出し、本発明を創案したものである。
なお、従来のコアレッサーと類似な構成であるが、異なる原理で除水するため、本発明ではコアレッサーを「除水エレメント」と呼ぶ。

本発明に係る油水分離フィルターは、水分を含む油から水分を分離する、親水性繊維が集合した繊維集合体を備える油水分離フィルターであって、前記繊維集合体に前記水分を含む油を通過させると、前記油に含まれる水分が前記繊維集合体の内部で凝集し、凝集した水分は前記繊維集合体から離脱することなく前記親水性繊維を伝って前記繊維集合体内を重力によって下方に移動することを特徴とするものである。
ここで、前記親水性繊維の繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下であり、前記繊維集合体のかさ密度が０．０８ｇ／ｃｍ^３以上０．１６ｇ／ｃｍ^３以下であることを好ましい態様とするものであり、前記繊維集合体はシート状であり、厚みが４ｍｍ以上１６ｍｍ以下であること、および前記繊維集合体が脱脂綿であることを更に好ましい態様とするものである。
本発明に係る油水分離フィルター適用する油としては、粘度１５０ｃＳｔ以上の潤滑油が好適である。
次に、本発明に係る油水分離エレメントは、内側に前記水分を含む油が導入され、複数の貫通穴を有し、直立して設けられた筒体と、前記筒体の外表面に設けられた前記油水分離フィルターと、を備えることを特徴とするものである。
本発明に係る除水装置は、油水分離槽と、前記油水分離槽内に設けられた前記油水分離エレメントと、前記筒体内に前記水分を含む油を導入する導入手段と、前記油水分離エレメントによって分離された油分と水分をそれぞれ前記油水分離槽から排出する油分排出手段および水分排出手段と、を備えることを特徴とするものである。更に、前記除水装置は、前記油水分離槽内に設けられた除水エレメント取付台を備え、前記除水エレメント取付台と前記油水分離槽との間に貯水空間が形成され、前記除水エレメントは、前記除水エレメント取付台の上面上に設けられ、前記除水エレメント直下に空間を有さないことが望ましい。
本発明に係る油水分離方法は、水分を含む油を、親水性繊維が集合した繊維集合体を通過させて、前記油に含まれる水分を前記繊維集合体の内部で凝集させ、凝集した水分を前記繊維集合体から離脱させることなく前記親水性繊維を伝わせて前記繊維集合体内を重力により下方に移動させて、前記水分を含む油から水分を取り除くことを特徴とするものである。

本発明によれば、広範囲の粘度の油の除水に優れる油水分離フィルター、油水分離エレメント、除水装置及び油水分離方法が提供される。
本発明の特定の機能を有する油水分離フィルター、除水エレメント（油水分離エレメント）、及びこの除水エレメントを採用した潤滑油の除水装置は、除水エレメントから油の流れにまかせて水滴を離脱させることなく、除水エレメントの内部で重力により油水分離フィルター内の繊維を伝わせて下方に移動させ、エレメント式油水分離槽内に沈降させる方式を採用したことにより、多量の水分の混入が激しい環境下で使用される１５０ｃＳｔ以上の高粘度の潤滑油の除水を効率的、経済的に行うことができる。従って、例えば製鉄所の熱間圧延設備における熱間圧延ロールや搬送ロールの軸受装置のような過酷な条件下で使用される１５０ｃＳｔ以上の高粘度の潤滑油の除水装置として、極めて有用性に富むものである。

本発明の一実施例に係る潤滑油の除水装置のシステム構成を示すフロー図である。 図１に示す潤滑油の除水装置の油水分離槽内に設置された除水エレメントを拡大して示す図で、（ａ）は一部を破断して示す正面図、（ｂ）は図（ａ）イ−イ断面図である。 図２に示す本発明の除水エレメントの動作説明図である。 図１に示す潤滑油の除水装置の重力式油水分離槽を示す概略斜視図である。 図４に示す重力式油水分離槽の概略縦断面図である。 本発明の実施例における試験装置を示す概略図である。 本発明との比較例における試験装置を示す概略図である。 本発明の除水エレメントの脱脂綿シートのかさ密度と水分離能力の関係を調べるために、図６に示す試験装置を用いて行った実施例の脱脂綿シートのかさ密度と５０時間運転後のタンク内の油の含水率の関係を示す図である。 同じく除水エレメントの脱脂綿シートのかさ密度と目詰まりの関係を調べるために、図６に示す試験装置を用いて行った実施例の脱脂綿シートのかさ密度と２０時間運転後の水分離エレメント容器入口の圧力と目詰まりの関係を示す図である。 同じく除水エレメントの脱脂綿シートの厚みと水分離能力の関係を調べるため、図６に示す試験装置を用いて行った脱脂綿シートの厚みと５０時間運転後のタンク内の油の含水率の関係を示す図である。

本発明の一実施の形態の除水エレメントと該除水エレメントを用いた本発明の一実施の形態の除水装置の構成を図１に基づいて説明する。なお、ここでは製鉄所の圧延機の軸受装置用潤滑油に適用した場合を例にとり説明する。
図１に示す本発明の一実施の形態に係る潤滑油の除水装置のシステムは、大きく分けて除水エレメント式油水分離槽１、重力式油水分離槽２、潤滑油の給油タンク３、プレフィルター槽４、潤滑油の給油配管５−１及び戻り油配管５−２から成る循環経路により構成されている。図示しない圧延機の軸受け６とは、圧延機戻り油配管６−１、圧延機給油配管６−２、圧延機給油ポンプ６−３から成る循環経路により構成されている。
図示しない圧延機の軸受６から回収された含水潤滑油は配管６−１を介し給油タンク３に送られ、次いで、給油タンク３から給油配管５−１を介して循環ポンプＰによりプレフィルター槽４を経由して除水エレメント式油水分離槽１に送られ、ここで除水された潤滑油は戻り油配管５−２を介して再び給油タンク３に循環移送され、圧延機給油ポンプ６−３により圧延機給油配管６−２を介して圧延機に供給される仕組みとなっている。なお、給油タンク３から潤滑油を循環させる循環ポンプＰとしては、粘度の高い潤滑油から、潤滑性を有さない水や液体まで問題なく移送できること、及び、潤滑油と水の混合液を吸入しても、微細な水滴又は油滴にまで砕いて混和しないこと、等の観点から、スクリュウポンプ（モノーポンプ）が好適である。又、循環経路に配設されたプレフィルター槽４は、潤滑油中の大きな汚染物質（例えば、１００μｍ以上の摩耗粒子等）をプレフィルター４−１により除去するためのものである。

本発明の潤滑油の除水装置を構成する除水エレメント式油水分離槽１に適用される本発明の除水エレメント１０は、例えば図２、図３に示すように、側面に多数の細孔１０−２を有する筒体１０−１に油水分離フィルター１０−３を巻きつけて綿糸等により固定し、その筒体１０−１に固定された油水分離フィルター１０−３の外側に蛇腹状に折ったステンレス金網１０−４を被せ、さらにその外側に、側面に多数の細孔１０−６を有する筒体からなる保護カバー１０−５として被せ、センターポスト１０−８及びエレメント押え金具１０−７により固定された構造となしたものを用いることができる。この除水エレメント（油水分離エレメント）１０は、当該除水エレメント１０からの分離水１０−１０が除水エレメント取付台１０−１１の上面を伝って当該取付台の端部から流下して油水分離槽１の槽底に溜まるように、除水エレメント取付台１０−１１に立設されている。
ここで、油水分離フィルター１０−３は繊維が集合した繊維集合体を備えたものであり、用いる繊維としては、水滴を捕獲しやすいように親水性の強い繊維が好適であることから、綿繊維、レーヨン、表面を給水処理したアクリル繊維等が望ましく、その中でも特に化学的、機械的に強い脱脂綿が望ましい。具体的には、繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下、繊維集合体のかさ密度が０．０８ｇ／ｃｍ^３以上０．１６ｇ／ｃｍ^３以下であることが望ましい。また、繊維集合体はシート状であり、その厚みが４ｍｍ以上１６ｍｍ以下であることが望ましい。その理由は、繊維径が１０μｍ未満では高粘度の油の流れで圧縮され、濾過精度が高くなり、油が流れなくなってしまうことと、繊維に捕獲された水滴が容易に脱落して油と共に流出し除水効率が下がるためである。
他方、３０μｍを超えると繊維集合体の単位体積当たりの繊維表面が小さくなるため繊維が水滴を捕獲する量が小さくなり、除水効率が下がるためである。又、繊維集合体のかさ密度が０．０８ｇ／ｃｍ^３未満では水滴が繊維に捕獲されることなく流出し、他方、０．１６ｇ／ｃｍ^３を超えると流体抵抗が大きくなりすぎるためである。さらに、繊維集合体の厚みは、４ｍｍ未満と薄すぎると繊維に捕獲された水滴が、油の流れにより脱落して油と共に流出してしまい、他方、１６ｍｍを超えると、流体抵抗のため繊維集合体が使用中に圧縮されてかさ密度が高くなり、流体抵抗が大きくなるためである。流体抵抗が大きくなることは、油が流れなくなることを意味し、結果として除水効率を低下させる。また、一般に繊維集合体は不織布とし、繊維を熱的又は機械的又は科学的な作用によって繊維同士を接着させるが、本発明では接着させないことが望ましい。繊維同士の接着部が、水滴が繊維を伝って下方に移動する際の抵抗となるためである。

上記構成の除水エレメント１０の場合は、図１〜図３に示すように給油配管５−１を通ってきた水分を含む高粘度の潤滑油１０−９は、図２の筒体１０−１の細孔１０−２を通って油水分離フィルター１０−３を通過する。このとき、適当な流量を選定することで、油水分離フィルター１０−３内を通過する水分（水滴）１０−１０ａ（図３）は当該フィルター内の繊維に捕獲され、凝集しつつも油の流れにつられて繊維から離脱することなく、重力により繊維を伝って下方向に移動し、油水分離フィルター１０−３の下端即ち除水エレメント１０から分離して当該エレメント式油水分離槽１の槽底に溜まるように構成されている。
なお、従来のコアレッサーはフィルター下部が空隙となり、水が溜まる空間が大きくなるように形成されているが、高粘度の潤滑油に適用する場合、水（水滴）が油の中で浮かぶ状況が生じると、油の流れにつられて水（水滴）が外部に流出し、除水効率を低下させる。このため、本発明では図１に示すように除水エレメント取付台１０−１１に除水エレメント１０を備えることで、前記除水エレメント直下に空間をなくし、除水エレメント１０からの分離水１０−１０を除水エレメント取付台１０−１１の上面から流下させて除水エレメント取付台と油水分離槽１との間の貯水空間に溜めることで、油の流れによる影響を受けないようにし、分離水の流出を防ぎ除水効率の向上をはかることができる。

又、除水エレメント式油水分離槽１には、前記除水エレメント１０により分離された水１０−１０が槽底に溜まりつづけ、その油水境界面が上昇したことを検知する水検知器１−１が設置されている。そして、水検知器１−１が油水境界面の上昇を検知すると、除水エレメント式油水分離槽１と重力式油水分離槽２とを連結する配管に取付けられた電磁弁Ｖ１が作動し、油水分離槽１の底部に溜まった水や水分含有量の高い潤滑油を重力式油水分離槽２へ移送させる仕組みとなっている。前記水検知器１−１の本体は、通常、ＰＴＦＥやＰＰで絶縁された電極で構成され、電極間にある液体の導電率もしくは誘電率の違いを検出して、２液の境界を検出するもので、水は油に比べて導電率、誘電率共に大きいので、この方法により効果的に２液の境界を検出することができるが、この種の水検知器は、絶縁材であるＰＴＦＥやＰＰで絶縁された電極の表面が長期間の使用により汚れると誤動作を起こしてしまう可能性がある。
例えば、絶縁材の表面に導電率もしくは誘電率の高い物質が多量に付着すると、水検知器１−１は油側にあっても水側にあるのと同様の出力を出してしまうことがある。このような場合、除水エレメント式油水分離槽１から重力式油水分離槽２へ油含有量の高い水分が移送され、結果的に工場内等での排水処理の負荷を高めてしまうことになる。このため、本発明のシステムでは、後述する重力式油水分離槽２側に設置する油検知器２−１１により前記水検知器１−１の誤動作防止をはかることとした。

重力式油水分離槽２は、図１、図４、図５に示すように、内部に隔壁２−１を有するとともにこの隔壁により底部が連結する２つの区分された部屋を有するもので構成され、その２つの区分された部屋は、前記油水分離槽１から移送されてくる水や水分含有量の高い潤滑油（油・水混合液）を重力差により分離し、油水分離専用の部屋と水専用の部屋となる構成となしている。又、その槽底部には前記油水分離槽１から移送されてくる水や水分含有量の高い潤滑油を取り入れるための油・水混合液（含水潤滑油）の入口２−２を有している。この入口２−２から導入される油・水混合液（含水潤滑油）の油分が多い場合は、図５に示すように入口２−２側の油水分離専用の部屋の上部は油の層２−３の占有率が増加し、水専用の部屋は水の層２−４となる構造となっている。さらに、槽の上部には水の層２−４の表面から水を流出させるための高さの低い水出口２−５、及び、油の層２−３の表面から油を流出させるための高さの高い油出口２−６が配設されている。そして、前記それぞれの出口に対応して、その周囲に配管抵抗の影響を排除するための水出口ポケット２−７と油出口ポケット２−８が配設され、それぞれのポケットには水排出管２−９、油排出管２−１０が設けられている。さらに又、油出口ポケット２−８には、油の層２−３が油出口２−６から油出口ポケット２−８へ流出したときにそれを検知する油検知器２−１１が設置されている。Ｖ２は油排出管２−１０に設けられた開閉弁である。

上記した本発明の除水装置を用いた図１に示すシステム構成において、循環ポンプＰにより除水エレメント式油水分離槽１に導入された高粘度の含水潤滑油は、前記したように本発明の除水エレメント１０を通過するとき、潤滑油中の水（水滴）がフィルター１０−３内で油から分離するとともに当該フィルター繊維から離脱することなくフィルター繊維を伝って沈降し、その分離された水１０−１０が槽底に溜まる。そして、その水１０−１０が槽底に溜まりつづけて油水境界面が上昇すると、水検知器１−１が油水境界面の上昇を検知し電磁弁Ｖ１を作動させ、除水エレメント式油水分離槽１の底部に溜まった水や水分含有量の高い潤滑油を重力式油水分離槽２へ移送させる。これにより、除水エレメント式油水分離槽１から戻り油配管５−２を介して給油タンク３へ循環される戻り油中への異常な水分混入が防止されると共に、排水中への異常な油分混入の防止をはかることができる。
なお、除水エレメント式油水分離槽１で分離された水１０−１０の重力式油水分離槽２への移送は、以下の方法により行うことができる。
(1).水検知器１−１が油水境界面の上昇を検知したとき、電磁弁Ｖ１を設定時間（例えば、５秒）だけ開いて油水分離槽１の底部に溜まった水を重力式油水分離槽２へ移送する。
(2).水検知器１−１を上位検知器（図示せず）と下位検知器（図示せず）の二つで構成し、上位検知器が水を検知したとき（この時、下位検知器も水を検知していることはいうまでもない。）、電磁弁Ｖ１を開いて油水分離槽１内の水を重力式油水分離槽２へ移送し、下位検知器が水を検知しなくなったときに電磁弁Ｖ１を閉じて水の移送を停止する。

除水エレメント式油水分離槽１から重力式油水分離槽２へ移送された水は、水排出管２−９を経由して、例えば工場の排水処理施設等で処理されて工場外へ排出される。又、重力式油水分離槽２内に溜まった油（水又は水分含有量の高い潤滑油）は、油排出管２−１０を経由して、所望の水分含有量とするために脱水処理をするか、あるいはそのまま給油タンク３に戻され、潤滑系の潤滑油として給油されることとなる。さらに、重力式油水分離槽２内に溜まった油は、隔壁２−１で区分された部屋（油室）で浮上し、槽上部に設けられた油出口２−６から油出口ポケット２−８へ流れ出す。このとき、油出口ポケット２−８の油排出管２−１０に設けられた開閉弁Ｖ２が閉じられているため、油出口ポケット２−８の中の油面レベルは高くなる。この油面レベルが設定値になると、油出口ポケット２−８に設置された油検知器２−１１が作動し、制御システム（図示せず）により油水分離槽１の循環ポンプＰが停止するようになっている。

本発明において、除水エレメント式油水分離槽１の水検知器１−１と、重力式油水分離槽２の油検知器２−１１の機能は、前記したように水検知器１−１は除水エレメント式油水分離槽１の槽底に溜まった水を検知して電磁弁Ｖ１を開き、水又は水分含有量の高い潤滑油を重力式油水分離槽２側へ移送させる機能を有し、油検知器２−１１は重力式油水分離槽２内の油面レベルを検知して油水分離槽１の運転を停止させる機能を有することから、水検知器１−１での水検知は非異常時での動作であり、油検知器２−１１での油検知は除水エレメント式油水分離槽１から移送されてくる水の中に油が混入していることを示す異常時での動作である、ということがわかる。
他方、油水分離槽１に配設されている水検知器１−１の性能の低下、誤動作は、油水分離槽１の運転時に正確かつ簡便に判定することを困難ならしめ、除水エレメント式油水分離槽１からの排水中の油分濃度もしくは戻り油中の水分濃度でしか正確に判定することができない上、分離排水中の油分が増えると工場排水等の浄化システムに負荷を与えることとなる。さらに、水検知器１−１の誤動作が著しい場合は、除水エレメント式油水分離槽１の分離水排出口から水分を含まない潤滑油を排出してしまうこともあり得る。このため、本発明に係るシステム構成においては、除水エレメント式油水分離槽１と重力式油水分離槽２を併設し、除水エレメント式油水分離槽１からの分離排水を外部に放出する前に、重力式油水分離槽２に導き、ここで油分の分離とともに除水エレメント式油水分離槽１の水検知器１−１の性能の劣化や誤動作を知るようにした。これによりメンテナンス（管理）フリーの実現が可能となる。

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は下記実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更・実施することは、全て本発明の技術的範囲に含まれる。

［実施例１〜１３］
図６Ａに示す試験装置を用い、除水エレメントのフィルター繊維の材質、繊維同士の状態、繊維径、フィルターのかさ密度、フィルターの厚みを変化させて水分離能力の関係を調べた。図６に示す試験装置において、２１は油タンク、２２は潤滑油循環ポンプ、２３は潤滑油加熱器、２４は温度調節器、２５は撹拌機、２６は定量注水ポンプ、２７は水分離エレメント容器、２８はサンプル口、２９は水タンク、３０は除水エレメント取付台Ａ、３１は除水エレメント取付台Ｂをそれぞれ示す。なお、フィルターの内径は直径３０ｍｍ、フィルターの長さは４５０ｍｍである。
本実施例では、潤滑油（粘度１００〜６８０ｃＳｔ）の温度を４０℃に保ち、潤滑油の流量は２４ｌ／ｈとし、油タンクへの注水量は４８ｍｌ／ｈとした。試験は５０時間行い、５０時間運転後にサンプル口２８より採取した油の水分量を表１に示す。なお、潤滑油には５０００ｐｐｍ以上の水分量が含まれると、所定の潤滑性が得られないため、５０００ｐｐｍ以上の水分量は不良となる。

［比較例１〜１０］
実施例１〜１３と同じ試験装置を使用し、繊維径、フィルターかさ密度及びフィルター厚みが本発明の規定値より外れたフィルター繊維を用いて水分離能力の関係を調べた。その結果を表１に併せて示す。

表１に示す結果より、以下のように考察することができる。
（１）．繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下、かさ密度が０．０８ｇ／ｃｍ^３以上０．１６ｇ／ｃｍ^３以下、フィルター厚みが４ｍｍ以上１６ｍｍ以下である脱脂綿からなる本発明のフィルター繊維を用いた実施例１〜１３の本発明の除水装置は、潤滑油の粘度に応じて適正なフィルターを選択することにより、高粘度の潤滑油（１００〜６８０ｃＳｔ）から効率よく除水が可能であることがわかる。
（２）．フィルター繊維の繊維径、フィルターかさ密度及びフィルター厚みが本発明の規定値より外れた比較例１〜１０において、繊維径が１０μｍより小さいフィルター繊維（繊維径５μｍ、８μｍ）を用いた比較例１及び比較例３、繊維径が３０μｍより大きいフィルター繊維（繊維径３５μｍ）を用いた比較例２及び比較例４、フィルターかさ密度が０．０８ｇ／ｃｍ^３未満のフィルター繊維（フィルターかさ密度０．０５ｇ／ｃｍ^３）を用いた比較例５、フィルターかさ密度が０．１６ｇ／ｃｍ^３を超えるフィルター繊維（フィルターかさ密度０．２０ｇ／ｃｍ^３）を用いた比較例６、フィルター厚みが４ｍｍ未満のフィルター繊維（フィルター厚み３ｍｍ）を用いた比較例７、フィルター厚みが１６ｍｍを超えるフィルター繊維（フィルター厚み２０ｍｍ）を用いた比較例８は、それぞれ水分量が過大（６０００〜８０００ｐｐｍ）となるか、油の透過不良が生じることがわかる。又、接着剤により繊維同士を接着したフィルター繊維を用いた比較例９、脱脂綿を疎水処理したフィルターを用いた繊維を用いた比較例１０の場合も、水分量が過大（９０００〜１００００ｐｐｍ）となることがわかる。このように、フィルター繊維の繊維径、フィルターかさ密度及びフィルター厚みが本発明の規定値より外れた比較例のものは、いずれも高粘度の潤滑油（粘度１００〜６８０ｃＳｔ）の除水エレメント式油水分離槽のフィルター繊維としては採用し難い。
なお、従来のコアレッサーを用いて試験を行ったところ、いずれの場合も、１５０ｃＳｔの潤滑油でさえ、油が透過せず、除水することができなかった。

［実施例１４］
実施例１〜１３と同じ試験装置を使用し、除水エレメントの脱脂綿シート（平均繊維径１８μｍ、厚み１０ｍｍ）のかさ密度と目詰まりの関係を調べた。
本実施例では、潤滑油にＶＧ６８０（密度：０．９１３ｇ／ｃｍ^３）を用い、潤滑油の温度を４０℃に保って試験を実施した。その際、水分離エレメントに流す潤滑油の量は２４ｌ／ｈとし、油タンクへの注水量は４８ｍｌ／ｈとした。試験は５０時間行い、５０時間運転後の油タンク内の油の含水率と脱脂綿シートのかさ密度の関係を調べた結果を図７に示す。

［実施例１５］
除水エレメントの脱脂綿シートのかさ密度と目詰まりの関係を調べるため、実施例１〜１３と同じ試験装置を使用し、同実施例と同じ潤滑油にＪＩＳＺ８９０１「試験用粉体２」のＧＢＬ１００（直径１００μｍのガラスビーズ）を２０ｇ混入し、水分離エレメント容器に潤滑油を２０時間流し、２０時間運転後の水分離エレメント容器の入口の圧力を測定し、その圧力測定値と脱脂綿シートのかさ密度の関係を調べた結果を図８に示す。

［比較例１１］
前記表１の本発明の実施例２のフィルターを用い、図６Ｂの試験装置、即ち、図６Ａの除水エレメント取付台Ａ３０に代えて、除水エレメント取付台Ｂ３１に変更した試験装置を用いて試験した結果、フィルター下端から流出した水滴が油に巻込まれ、槽の下部に沈降する前に油の流れと共に流出してしまい、水分量が１０００００ｐｐｍを超えるという結果となった。

［実施例１６］
実施例１〜１３と同じ試験装置を使用し、除水エレメントの脱脂綿シート（平均繊維径１８μｍ）の厚みを変化させた場合の水分離能力の関係を調べた。
本実施例では、脱脂綿シートのかさ密度を０．１ｇ／ｃｍ^３一定として、実施例１４と同様の試験を行った。得られた５０時間運転後のタンク内油の含水率と脱脂綿シートの厚みの関係を調べた結果を図９に示す。

上記実施例１４における５０時間運転後のタンク内の油の含水率と脱脂綿シートのかさ密度の関係、同実施例１５における２０時間運転後の水分離エレメント容器入口の圧力と脱脂綿シートのかさ密度の関係、及び、同実施例１６の脱脂綿シート（平均繊維径１８μｍ）の厚みと水分離能力の関係より、脱脂綿シート（フィルター）のかさ密度を０．０８ｇ／ｃｍ^３〜０．１６ｇ／ｃｍ^３の間に設定することにより十分な水分離能力が得られる上、脱脂綿シートの厚みが４ｍｍ〜１６ｍｍでは水分離能力がほぼ等しく高い値を示したが、脱脂綿シートの厚みが２０ｍｍでは水分離能力が大きく低下することが判明した。上記図７〜図９に示す結果より、本発明では前記したように脱脂綿シート（フィルター）のかさ密度と厚みをそれぞれ０．０８ｇ／ｃｍ^３〜０．１６ｇ／ｃｍ^３、４ｍｍ以上１６ｍｍ以下とした。

［実施例１７］
図１に示すシステム構成を有する除水装置を実設備に適用し、油量２００００リットルの高粘度の潤滑油（ＶＧ６８０、密度：０．９１３ｇ／ｃｍ^３）の除水実験を行った。
本実施例では、除水エレメント式油水分離槽内の除水エレメントとして、平均繊維径１８μｍ、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ^３、厚み１０ｍｍの脱脂綿からなるフィルター繊維を用い、循環油量を３６０ｌ／ｈとして実験を行った。
その結果、１週間後の除水エレメント式油水分離槽の入口部位の含水量は２７００ｐｐｍ、戻り油の含水量は３１０ｐｐｍと、高い油水分離効果が得られた。

［実施例１８］
実施例１７と同じ実設備において、油量１５０００リットルの高粘度の潤滑油（ＶＧ３２０、密度：０．９１３ｇ／ｃｍ^３）の除水実験を行った。
本実施例では、除水エレメント式油水分離槽内の除水エレメントとして、実施例１７と同じ平均繊維径１８μｍ、かさ密度０．１ｇ／ｃｍ^３、厚み１０ｍｍの脱脂綿からなるフィルター繊維を用い、循環油量を６００ｌ／ｈとして実験を行った。
その結果、１週間後の除水エレメント式油水分離槽の入口部位の含水量は６２０００ｐｐｍ、戻り油の含水量は１５００ｐｐｍと、本実施例においても高い油水分離効果が得られた。

１ 除水エレメント式油水分離槽
１−１ 水検知器
２ 重力式油水分離槽
２−１ 隔壁
２−２ 入口
２−３ 油の層
２−４ 水の層
２−５ 水出口
２−６ 油出口
２−７ 水出口ポケット
２−８ 油出口ポケット
２−９ 水排出管
２−１０ 油排出管
２−１１ 油検知器
３ 給油タンク
４ プレフィルター槽
４−１ プレフィルター
５−１ 給油配管
５−２ 戻り油配管
６ 軸受
６−１ 圧延機戻り油配管
６−２ 圧延機給油配管
６−３ 圧延機給油ポンプ
１０ 除水エレメント
１０−１ 筒体
１０−２、１０−６ 細孔
１０−３ 油水分離フィルター
１０−４ ステンレス金網
１０−５ 保護カバー
１０−７ エレメント押え金具
１０−８ センターポスト
１０−９ 潤滑油
１０−１０ 水、分離水
１０−１０ａ 水分、水滴
１０−１１ 除水エレメント取付台
２１ 油タンク
２２ 潤滑油循環ポンプ
２３ 潤滑油加熱器
２４ 温度調節器
２５ 撹拌機
２６ 定量注水ポンプ
２７ 水分離エレメント容器
２８ サンプル口
２９ 水タンク
３０ 除水エレメント取付台Ａ
３１ 除水エレメント取付台Ｂ
Ｐ 循環ポンプ
Ｖ１ 電磁弁
Ｖ２ 開閉弁

Claims (9)

1. 水分を含む油から水分を分離する、親水性繊維が集合した繊維集合体を備える油水分離フィルターであって、前記繊維集合体に前記水分を含む油を通過させると、前記油に含まれる水分が前記繊維集合体の内部で凝集し、凝集した水分は前記繊維集合体から離脱することなく前記親水性繊維を伝って前記繊維集合体内を重力によって下方に移動することを特徴とする油水分離フィルター。
2. 前記親水性繊維の繊維径が１０μｍ以上３０μｍ以下であり、前記繊維集合体のかさ密度が０．０８ｇ／ｃｍ^３以上０．１６ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする請求項１記載の油水分離フィルター。
3. 前記繊維集合体はシート状であり、厚みが４ｍｍ以上１６ｍｍ以下である請求項１または２記載の油水分離フィルター。
4. 前記繊維集合体が脱脂綿である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の油水分離フィルター。
5. 前記油が、粘度１５０ｃＳｔ以上の潤滑油である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の油水分離フィルター。
6. 内側に前記水分を含む油が導入され、複数の貫通穴を有し、直立して設けられた筒体と、前記筒体の外表面に設けられた請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の油水分離フィルターと、を備える油水分離エレメント。
7. 油水分離槽と、前記油水分離槽内に設けられた請求項６記載の油水分離エレメントと、前記筒体内に前記水分を含む油を導入する導入手段と、前記油水分離エレメントによって分離された油分と水分をそれぞれ前記油水分離槽から排出する油分排出手段および水分排出手段と、を備える除水装置。
8. 前記油水分離槽内に設けられた除水エレメント取付台を備え、前記除水エレメント取付台と前記油水分離槽との間に貯水空間が形成され、前記除水エレメントは前記除水エレメント取付台の上面上に設けられ、前記除水エレメント直下に空間を有さないことを特徴とする請求項７記載の除水装置。
9. 水分を含む油を、親水性繊維が集合した繊維集合体を通過させて、前記油に含まれる水分を前記繊維集合体の内部で凝集させ、凝集した水分を前記繊維集合体から離脱させることなく前記親水性繊維を伝わせて前記繊維集合体内を重力によって下方に移動させて、前記水分を含む油から水分を取り除くことを特徴とする油水分離方法。

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