JP4022275B2 - 浮上物体回収装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体の上層部に浮上した他の液体又は固体などの物体を回収する装置に関し、例えば、水系切削液又は水系研削液などの水系クーラント液に混入した油分を回収し、クーラント液から油を分離してクーラント液の浄化を行うために利用される。
【0002】
【従来の技術】
従来において、切削又は研削などの機械加工において、切削液又は研削液などの水系クーラント液が使用される。使用済の水系クーラント液には油が混入し、混入した油はクーラント液の機能に種々の悪影響を及ぼす。悪影響の例として、クーラント液の冷却能力の低下、環境汚染、クーラント液の腐敗による悪臭などがある。クーラント液に混入した油を分離してクーラント液を浄化するためには、クーラント液内の油分をできるだけ高い効率で回収する必要がある。
【0003】
従来において、クーラント液内の油分を回収するために、円盤状スキマー、ベルトスキマーなどが用いられている。これらは、回転する円盤又は循環するベルトなどによって、クーラント液の上層部に浮上した油を吸着させて別の場所に運び、別の場所で油を回収する。
【0004】
また、クーラント液にフロートを浮かべ、クーラント液の液面よりも低い位置で開口するノズルをそのフロートに取り付け、クーラント液の上層部に浮上した油をノズルの開口部から吸引して排出する装置が用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した前者の装置、つまりスキマーを用いた装置では、油分の回収速度が極めて遅く、クーラント液と油を分離して浄化するのに多大の時間を要する。
【0006】
また、後者の装置、つまり浮上ノズルを用いた装置では、ノズルがクーラント液の液面の位置に応じて上下移動するため、クーラント液の吸引のためのポンプ装置とノズルとの間に可撓性を有したホースを用いる必要がある。そのため、ホースの経年変化又は劣化によって寿命が短くなり、ホースの交換など種々の面倒なメンテナンスを定期的に行う必要がある。
【0007】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、クーラント液に混入した油など液体の上層部に浮上した物体を高速で回収することができ、メンテナンスの不要な浮上物体回収装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係る装置は、液体の上層部に浮上した物体を回収する装置であって、底部及び周壁部を有し前記液体及び物体を流通させるとともにその流量を制限するための窓部が前記周壁部に設けられた有底筒状のハウジングと、前記ハウジングの内側において前記周壁部との間に間隙を有して配置され、前記周壁部に沿って上下方向に移動可能で前記液体よりも比重が小さい筒状のフロートと、前記ハウジングに対して固定され、前記ハウジングの内部の前記フロートの上端縁よりも下方位置において開口部が設けられた排出用管路と、を有してなる。
【0009】
請求項2の発明に係る装置では、前記排出用管路は、その下端部が前記ハウジングの底部に固定されており、その上端縁が前記周壁部の上端縁よりも上方に突出している。
【0010】
請求項3の発明に係る装置では、前記ハウジングには、前記周壁部の上端縁に連接する蓋部材が設けられており、前記排出用管路は前記蓋部材に固定されている。
【0011】
次に、回収装置の作用を図2及び図3を参照して説明する。
図2において、使用済のクーラント液CLの上層部には油OLが浮上している。クーラント液CL及び油OLは、ハウジング11のスリット113a〜d、及びハウジング11とフロート12との間の間隙を通って内部に流入し、内部を満たしている。フロート12は、クーラント液CL及び油OLにより浮力を受け、その上端縁が液面FLよりも上方に突出した状態で静止している。
【0012】
配管用ネジ132に接続されたポンプによって吸引を行うと、ハウジング11内のクーラント液CLなどは排出用穴131から排出用管路13に流入し、吸引されて外部へ排出される。
【0013】
これによって、図3に示すように、ハウジング11内における液面FLが低下し、これにともなってフロート12が下方へ移動する。そうすると、フロート12の上端縁がハウジング11の外部の液面FLよりも低くなり、外部の油OLはフロート12の上端縁を乗り越えて内部に流入する。ハウジング11の内部に流入した油OLは、排出用穴131から吸引されて排出される。
【0014】
このとき、フロート12の上端縁からは油OLとともにクーラント液CLも流入するが、スリット113a〜dによる流量の規制と吸引される流量とのバランスに応じてフロート12の位置が定まる。また、ハウジング11とフロート12との間の間隙からもクーラント液CLが流入する。したがって、排出用管路13からは油OLとクーラント液CLとの混合液が排出される。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る回収装置1の正面図、図2及び図3は回収装置1の正面断面図である。なお、図2は油OLを吸引していないときの状態を示し、図3は油OLを吸引しているときの状態を示す。
【0016】
図1及び図2において、回収装置1は、ハウジング11、フロート12、及び排出用管路13からなる。
ハウジング11は、炭素鋼、ステンレス鋼、又はアルミニウム合金などの金属材料からなり、底部111及び周壁部112を有した有底円筒状のものである。周壁部112には、周方向の4箇所の均等位置に、軸方向の上半分程度の長さのスリット113a〜dが設けられている。スリット113a〜dは、液体を流通させるとともにその流量を制限するためのものである。スリット113a〜dの幅寸法は、排出用管路13から吸引される液体の流量に応じて設定される。なお、スリット113a〜dの全部又は一部を「スリット113」と記載することがある。
【0017】
フロート12は、その外形が円筒状であり、その直径はハウジング11の周壁部112の直径よりも若干小さく、その長さは周壁部112の長さの半分程度の長さである。フロート12は、ハウジング11と同様な金属材料からなる板材によって中空に形成され、全体の比重が使用する液体よりも若干小さい。したがって、フロート12を静止した液体に浮かべたとき、自由状態でその上端部が液面より突出し、液体はフロート12の上端縁を乗り越えて流動することはできない。フロート12は、ハウジング11の内側において、その外周面が周壁部112の内周面との間に間隙を有し、周壁部112に沿って上下方向に移動可能に配置されている。フロート12とハウジング11との間の間隙は、ここにゴミその他の浮遊物が噛み込んだり液体の粘性によってフロート12が自由に上下移動できなくなるのを防止するため、適当に広くしておく必要があり、通常、3〜5mm程度に設定する。
【0018】
排出用管路13は、金属材料からなり、その下端部がハウジング11の底部111の中央に溶接によって固定されている。排出用管路13には、下端から少し上方位置であってフロート12の上端縁よりも常に下方である位置において周方向の4箇所に排出用穴131,131…が設けられている。排出用管路13の上端縁は、ハウジング11の周壁部112の上端縁よりも上方に突出しており、上端部の外周には配管用ネジ132が形成されている。
【0019】
クーラント液CLは、図示しない適当なタンクに蓄えられており、回収装置1は、そのタンクの底面上に載置され、又は必要に応じてその状態で固定される。排出用管路13の上端の配管用ネジ132には、配管接続された管路を通じて液体を吸引するためのポンプが接続される。
【0020】
回収装置1の各部の寸法の一例を挙げれば次の通りである。ハウジング11の外径は90mm、長さは180mm、各スリット113a〜dの長さは90mm、幅は吸引用のポンプの流量が20リッター/minのときに10mm、10リッター/minのときに5mm、フロート12の長さは90mm、周壁部112の内周面とフロート12の外周面との間の間隙は約3mm、排出用管路13の外径は21.7mm、排出用穴131の位置は下端から20mmである。
【0021】
次に、回収装置1の作用を説明する。
図2において、使用済のクーラント液CLの上層部には油OLが浮上している。通常時における油OL(又はクーラント液CL)の液面FLの位置がスリット113a〜dの上端よりやや下方位置となるように、回収装置1はタンクに固定されている。この状態において、クーラント液CL及び油OLは、ハウジング11のスリット113a〜d、及びハウジング11とフロート12との間の間隙を通って内部に流入し、内部を満たしている。したがって、フロート12は、クーラント液CL及び油OLにより浮力を受け、その上端縁が液面FLよりも上方に突出した状態で静止している。
【0022】
そこで、配管用ネジ132に接続されたポンプによって吸引を行うと、ハウジング11内のクーラント液CLなどは排出用穴131から排出用管路13に流入し、吸引されて外部へ排出される。
【0023】
これによって、図3に示すように、ハウジング11内における液面FLが低下し、これにともなってフロート12が下方へ移動する。そうすると、フロート12の上端縁がハウジング11の外部の液面FLよりも低くなり、外部の油OLはフロート12の上端縁を乗り越えて内部に流入する。ハウジング11の内部に流入した油OLは、排出用穴131から吸引されて排出される。
【0024】
このとき、フロート12の上端縁からは油OLとともにクーラント液CLも流入するが、スリット113a〜dによる流量の規制と排出用管路13から吸引される流量とのバランスによって、フロート12の上端縁が油OLの層の下面つまりクーラント液CLの上面近辺となるように設定することにより、油OLとともに流れ込むクーラント液CLの量を少なくすることができる。また、ハウジング11とフロート12との間の間隙からもクーラント液CLが流入し、排出用管路13から排出される。したがって、排出用管路13からは油OLとクーラント液CLとの混合液が排出される。
【0025】
このように、ポンプによって吸引することにより、排出用管路13から油OLとクーラント液CLとの混合液が連続的に排出される。排出される油OLの流量は、フロート12の上下方向の位置によって調整される。例えば、フロート12の上端縁の位置を低くして外部の液面FLとの間の落差を大きくすれば流量は増大する。この場合、油OLとともに流入するクーラント液CLの量も多くなる。但し、スリット113a〜dによる流量の制限があるので、ポンプによる吸引量が多過ぎるとハウジング11の内部の液面FLが低下し過ぎて空気を吸引することになるので好ましくない。ポンプが空気を吸引しないように、スリット113a〜d及びフロート12の形状寸法、ポンプの吸引量などが設定されている。通常、ハウジング11の外部の液面FLとフロート12の上端縁との間の落差が10mm程度になるように設定される。
【0026】
また、フロート12がハウジング11内の液面FLに応じて自由に上下移動するためには、周壁部112とフロート12との間の摩擦を少なくする必要がある。周壁部112とフロート12との間の間隙を数mm程度と比較的大きく設定することにより、油OL又はクーラント液CLの粘性による摩擦を軽減し、且つこれらの間にゴミなどの異物が噛み込まないようにし、浮力によるフロート12の自由移動が確保されている。
【0027】
上述の回収装置1によると、クーラント液CLの上層部に浮上している油OLを連続的に大量に回収することができる。例えば、液面の表面積が1m2 の場合に0.1〜1cmの厚さの油層を5〜10分程度で回収することができる。しかも、可撓性のホースなどのようなメンテナンスを要する部材が用いられていないので、メンテナンスが不要である。
【0028】
また、フロート12がハウジング11の内部に配置されているので、クーラント液CLが波打ったりした場合でもその波がハウジング11によって阻止され、フロート12への影響が少ない。そのため、フロート12の位置が不測に上下動するようなことがなく、動作が安定である。
【0029】
上述の実施形態においては、フロート12が金属材料によって中空に形成されているが、クーラント液CLよりも比重の小さい材料、例えばポリプロピレンなどの合成樹脂を用いて中空にすることなく製作することができる。
【0030】
次に、他の実施形態の回収装置1Aについて説明する。
図4は本発明に係る他の実施形態の回収装置1Aの正面断面図である。
回収装置1Aは、ハウジング11A、フロート12A、及び排出用管路13Aからなる。これらハウジング11A、フロート12A、及び排出用管路13Aは、基本的な構造及び機能は上述の回収装置1と同様であるので、主として相違点について説明する。
【0031】
ハウジング11Aには、円筒状の周壁部112の上端縁に連接する蓋部材114が設けられている。排出用管路13Aは、蓋部材114の中央に設けられた穴を貫通し、且つ蓋部材114に溶接によって固定されている。排出用管路13Aの下端の開口部133は、底部111よりも若干高い位置に設けられている。
【0032】
この回収装置1Aは、スリット113の設けられた範囲内に液面FLが来るように、配管用ネジ132を利用して排出用管路13Aを固定配管に接続し固定することによって取り付けられる。つまり、上述の回収装置1がタンクの底面上に載置して取り付けられるのに対し、この回収装置1Aは、排出用管路13Aを利用しぶら下げるようにして取り付けることができる。
【0033】
排出用管路13Aを介して吸引することによって、ハウジング11A内の油OL及びクーラント液CLは開口部133から吸引され、排出される。ハウジング11Aの内部の液面FLが低下するため、フロート12Aが下方へ移動し、その上端縁が外部の液面FLよりも低くなって油OLがフロート12A内へ流入する。
【0034】
回収装置1Aによると、上述の回収装置1と同様の作用によって、クーラント液CLの上層部に浮上している油OLを連続的に大量に回収することができる。しかも、可撓性のホースなどのようなメンテナンスを要する部材が用いられていないので、メンテナンスが不要である。
【0035】
次に、回収装置1,1Aによって回収した混合液から油OLを分離し、クーラント液CLを浄化する全体の浄化システムについて説明する。
図5は本発明に係る回収装置1を用いた浄化システムSTの回路図、図6は油水分離槽2の断面図である。
【0036】
図5において、浄化システムSTは、クーラント液CLを収納したタンクTK1、タンクTK1の内部に設置された回収装置1、ポンプPM1、クーラント液CL中に分散した油OLを分離するための油水分離槽2、回収タンクTK2、ドレン7、クーラント液用のポンプPM2、及び管路LN1〜5などからなる。
【0037】
タンクTK1に収納されたクーラント液CLは、管路LN4を介しポンプPM2によって工作機械MCに供給された後、使用済のクーラント液CLとして管路LN5を介してタンクTK1に戻る。使用済のクーラント液CLは、クーラント液CLに油OLが分散した状態であるが、タンクTK1内において油OLの多くは徐々にクーラント液CLの上層に浮上する。
【0038】
これと並行して、上層の油OL及びクーラント液CLは、ポンプPM1により吸引され、回収装置1の作用によって管路LN1に排出され、油水分離槽2に送り込まれる。クーラント液CLと油OLとの混合液は、油水分離槽2においてクーラント液CLと油OLとに分離され、油OLは排出口PT1から回収タンクTK2に排出され、クーラント液CLは排出口PT2から排出され管路LN2を通ってタンクTK1に戻る。
【0039】
図6を参照して、油水分離槽2の内部には、デミスター式の油分分離カートリッジ5、及び仕切り板51が設けられている。油分分離カートリッジ5には、混合液の上昇流が通過するようにデミスター(金属メッシュを多層に成形したもの)が配置されている。仕切り板51によって、油水分離槽2の内部が、油分分離カートリッジ5から浮上する油OLの存在する大きい部屋である油滴室52と、油分分離カートリッジ5から浮上する油OLの流入しない小さい部屋であるクーラント室53とに仕切られる。
【0040】
油分分離カートリッジ5は、混合液中の小さな油滴がデミスター内を上方に向けて通過する際に衝突を繰り返し、油の粒子がその親和力によって大きな油の粒子に成長しうることを利用するものである。デミスターの上部付近においては、油OLは数mm程度の大きさの油滴に成長する。大きく成長した油滴は、比重差による浮力によって浮上し、油滴室52内においてクーラント液CLの上層部に蓄積され、排出口PT1から溢れて回収タンクTK2内に排出される。油OLが分離されたクーラント液CLは、仕切り板51により隔離されたクーラント室52に下方から流入し、排出口PT2から溢れて排出され、その位置エネルギーによる自然流によってタンクTK1に戻る。
【0041】
回収タンクTK2に回収される油OLは、その濃度が99%程度と純度が高いので、廃油として燃焼させることによって容易に処理することができる。
このように、タンクTK1内のクーラント液CLの上層部に浮上している油OL又はクーラント液CL中に分散している油OLを高効率で除去し、クーラント液CLを高速で浄化することができる。
【0042】
また、通常、クーラント液CLは多量の固形物質をも含むが、本実施形態の浄化システムSTにおいては、油分分離カートリッジ5を採用することによって長期間のメンテナンスフリーが実現されている。
【0043】
上述の実施形態において、スリット113の形状、寸法、個数などは、適宜変更することができる。またスリット113に代えて、又はスリット113とともに、多数の穴などを設けてもよい。その他、回収装置1、油水分離槽2、及び浄化システムSTの全体又は各部の構造、形状、寸法、材質などは、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。
【0044】
なお、本発明は、クーラント液CL以外の種々の液体の上層に浮上した種々の液体又は固体の回収に適用することができる。例えば、池の水面や海面に浮上した油、ゴミ、屑などの回収に適用することができる。
【0045】
【発明の効果】
請求項1乃至請求項3の発明によると、クーラント液に混入した油などのように、液体の上層部に浮上した物体を高速で回収することができ、メンテナンスの不要な浮上物体回収装置を提供することができる。
【0046】
請求項2の発明によると、クーラント液が収納されたタンクの底面上に回収装置を載置して取り付けることができる。
請求項3の発明によると、クーラント液が収納されたタンクの上方において、排出用管路を利用してぶら下げるようにして回収装置を取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る回収装置の正面図である。
【図2】回収装置の正面断面図である。
【図3】回収装置の正面断面図である。
【図4】本発明に係る他の実施形態の回収装置の正面断面図である。
【図5】本発明に係る回収装置を用いた浄化システムの回路図である。
【図6】油水分離槽の断面図である。
【符号の説明】
1 回収装置
11,11A ハウジング
12,12A フロート
13,13A 排出用管路
14 蓋部材
111 底部
112 周壁部
113 スリット(窓部)
131 排出用穴(開口部)
133 開口部
OL 油(物体)
CL クーラント液(液体)
Claims (3)
- 液体の上層部に浮上した物体を回収する装置であって、
底部及び周壁部を有し前記液体及び物体を流通させるとともにその流量を制限するための窓部が前記周壁部に設けられた有底筒状のハウジングと、
前記ハウジングの内側において前記周壁部との間に間隙を有して配置され、前記周壁部に沿って上下方向に移動可能で前記液体よりも比重が小さい筒状のフロートと、
前記ハウジングに対して固定され、前記ハウジングの内部の前記フロートの上端縁よりも下方位置において開口部が設けられた排出用管路と、
を有してなることを特徴とする浮上物体回収装置。 - 前記排出用管路は、その下端部が前記ハウジングの底部に固定されており、その上端縁が前記周壁部の上端縁よりも上方に突出している、
請求項1記載の浮上物体回収装置。 - 前記ハウジングには、前記周壁部の上端縁に連接する蓋部材が設けられており、
前記排出用管路は前記蓋部材に固定されている、
請求項1記載の浮上物体回収装置。
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