JP5537847B2 - 油水分離モジュールおよびそれを備えた油水分離装置 - Google Patents
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Description
(1)第1の発明に係る油水分離モジュールは、液体から油脂を分離するための油水分離モジュールであって、親油性材料を含む複数の裁断片の集合体により構成され、互いに対向する第1および第2の部分を有する弾性のフィルタ材と、フィルタ材の第1の部分上に配置され、複数の孔を有する分散板と、フィルタ材を収容する網状の袋とを備え、フィルタ材は、液体が第1の部分から第2の部分に向かう方向に供給される油水分離処理中に網状の袋内で第1の部分から第2の部分に向かう方向に圧縮され、油水分離処理終了後に網状の袋内で第2の部分から第1の部分に向かう方向に伸張されるように構成されるものである。
この油水分離モジュールにおいては、弾性のフィルタ材が親油性材料を含む複数の裁断片の集合体により構成される。複数の裁断片間の隙間に流路が形成される。
この場合、弾性のフィルタ材は、網状の袋内で長さ方向において圧縮および伸張が可能となる。
油水分離処理中には、液体が分散板の複数の孔を通してフィルタ材の第1の部分に均一に供給される。それにより、フィルタ材の複数の裁断片間の隙間により形成される流路に液体が流れ込む。親油性材料は、油脂に対する親和性を有するので、フィルタ材内を流動する液体の油脂が複数の裁断片に吸着される。それにより、液体から油脂が分離され、油脂が分離された液体がフィルタ材内の流路を通ってフィルタ材の第2の部分から流出する。
油脂を吸着したフィルタ材の領域では、流路が小さくなる。そのため、液体の供給圧力によりフィルタ材が液体の流れ方向に圧縮される。この場合、油脂を吸着していないフィルタ材の領域では、油脂を吸着したフィルタ材の領域に比べて流路断面積が大きい。また、液体の供給圧力によりフィルタ材が第1の部分から第2の部分の方向に加圧される。それにより、順次供給される液体は、油脂を吸着したフィルタ材の領域を通過して油脂を吸着していないフィルタ材の領域を流動し、フィルタ材の第2の部分から流出する。したがって、油脂を吸着したフィルタ材の領域が徐々に第2の部分に近づくように拡大する。
油水分離処理終了後には、フィルタ材が液体の流れ方向に伸張する。それにより、フィルタ材の複数の裁断片間の隙間が広がる。その結果、フィルタ材の第1の部分から第2の部分に至る流路が復元される。
したがって、再度油水分離処理が行われると、フィルタ材の第1の部分に流れ込む液体が、油脂を吸着したフィルタ材の領域を通過して油脂を吸着していないフィルタ材の領域まで円滑に流動する。その結果、通過流量の低下が抑制される。
そのため、液体からの油脂の分離を繰り返し行った場合でも、液体から油脂を確実に分離することができる。
また、網状の袋に複数の裁断片を詰め込むことにより油水分離モジュールを容易に作製することができる。
さらに、この油水分離モジュールは、複数の裁断片の集合体からなるフィルタ材、分散板および網状の袋という少ない構成要素を用いて作製可能であるとともに簡単な構成を有する。
上記のように、この油水分離モジュールによれば、簡単な構成で通過流量の低下を抑制しつつ確実に液体から油脂を分離することができる。
(2)親油性材料はポリプロピレン材料を含んでもよい。この場合、フィルタ材の複数の裁断片の間の隙間に液体が流れ込むことにより、フィルタ材内を流動する液体の油脂が複数の裁断片に確実に吸着される。それにより、液体から油脂が確実に分離される。
(3)網状の袋は、複数の裁断片の集合体を略円柱状に保持し、油水分離処理の開始前におけるフィルタ材の第1の部分から第2の部分までの最大長さが長さ方向に垂直な断面の外径よりも大きくてもよい。
この場合、フィルタ材を容易に作成することができる。また、フィルタ材の第1の部分と第2の部分との間の流路を容易に形成することができる。
また、伸張時のフィルタ材の第1の部分から第2の部分までの長さが長さ方向に垂直な断面の外径よりも大きいので、液体から油脂を分離する際にはフィルタ材の第1の部分側に油脂を吸着した領域が層状に形成され、フィルタ材の第2の部分側に油脂を吸着していない領域が層状に形成される。
それにより、フィルタ材の一部に第1の部分から第2の部分に達するように油脂を吸着した領域が形成されることが防止される。したがって、再度液体から油脂を分離する際に、フィルタ材の第1の部分からフィルタ材内に流入する液体の全てが、油脂を吸着した領域を通過して油脂を吸着していない領域に供給される。
そのため、液体からの油脂の分離を繰り返し行った場合でも、液体から油脂を確実に分離することができる。
(4)複数の裁断片は、不織布を略均一な大きさに引きちぎるように裁断されることにより不規則な立体形状を有し、不規則に絡み合うように集合体を形成してもよい。
この場合、フィルタ材の複数の裁断片は不規則な立体形状を有する。これによりこ、フィルタ材の複数の裁断片間に適度な隙間が形成される。これにより、フィルタ材に弾性が付与される。
また、液体から油脂を分離する際には、フィルタ材の内部を流れる液体が複数の裁断片の表面に十分かつ確実に接触する。それにより、フィルタ材を流れる液体から十分かつ確実に油脂を分離することができる。
(5)分散板の複数の孔は均等に配置されてもよい。
これにより、液体から油脂を分離する際には、液体が分散板の複数の孔を通してフィルタ材の第1の部分へ十分均一に供給される。それにより、フィルタ材の第1の部分から油脂を吸着した領域が層状に形成される。特に、第1の部分が平面形状を有する場合には、油脂を吸着した領域の底面がフィルタ材の第1の部分の平面にほぼ平行な状態を維持しつつ下方に移動する。したがって、油脂を吸着した領域の下流側に油脂を吸着していない領域が位置するので、油脂を吸着した領域を通過した液体から油脂を確実に分離することができる。
(6)フィルタ材は、0.03MPa以上0.095MPa以下の液体の供給圧力で油水分離処理を間欠的に実行することにより油水分離処理中のフィルタ材の圧縮状態から油水分離処理終了後のフィルタ材の伸張状態への移行が繰り返し行われる場合に、伸張状態のフィルタ材の長さに対する圧縮状態から伸張状態への長さの変化量の割合が0.07以上0.22以下の範囲内になるように構成されてもよい。
これにより、フィルタ材が液体の流れ方向と逆方向に伸張することにより、フィルタ材の複数の裁断片間の隙間が確実に広がる。それにより、フィルタ材の第1の部分から第2の部分に至る流路が復元される。その結果、通過流量の低下が十分に抑制される。
(7)第2の発明に係る油水分離装置は、第1の発明に係る油水分離モジュールと、油水分離モジュールを収容し、油水分離モジュールの第1の部分に液体を供給するための第1の液体口を有するとともに、油水分離モジュールの第2の部分から流出する液体を排出する第2の液体口を有する収容部材とを備えるものである。
この油水分離装置においては、収容部材の第1の液体口に液体が供給されることにより、油水分離モジュールのフィルタ材の第1の部分に液体が供給される。それにより、油水分離モジュールの内部で液体から油脂が分離される。油脂が分離された液体は、フィルタ材の第2の部分から収容部材の第2の液体口を通して排出される。
この油水分離装置は、第1の発明に係る油水分離モジュールを備える。したがって、簡単な構成で通過流量の低下を抑制しつつ確実に液体から油脂を分離することができる。
(8)油水分離装置は、収容部材の第1の液体口に液体を加圧して供給する加圧装置をさらに備えてもよい。
これにより、加圧装置を動作させることにより、収容部材の第1の液体口を通して油水分離モジュールに液体を供給することができる。そして、油水分離モジュールにより液体から油脂を分離する際に、収容部材の内部でフィルタ材の第1の部分に大気圧よりも高い圧力を加えることができる。
それにより、フィルタ材内を流れる液体を第1の部分から第2の部分の方向に十分に加圧することができる。その結果、フィルタ材を通過する液体の通過流量の低下を十分に抑制できる。
(9)加圧装置は、液体を間欠的に収容部材の第1の液体口に供給してもよい。
この場合、フィルタ材への液体の供給が一旦停止されることにより、圧縮されたフィルタ材が液体の流れ方向と逆方向に伸張する。それにより、フィルタ材内の複数の裁断片間の隙間が広がる。その結果、フィルタ材の第1の部分から第2の部分に至る流路が復元される。
これにより、再度加圧装置が動作することによりフィルタ材へ液体が供給される際に、液体が円滑にフィルタ材内を流動する。したがって、液体の通過流量の低下が十分かつ確実に抑制される。
(10)収容部材の少なくとも一部は、透明な材料により形成されてもよい。
この場合、油水分離装置の使用者はケーシングの透明な部分を視認することにより、容易に油水分離モジュールの汚染状態を確認することができる。したがって、油水分離装置のメンテナンスが容易となる。
[2]参考形態
(1)第1の参考形態に係る油水分離モジュールは、液体から油脂を分離するための油水分離モジュールであって、親油性材料を含む複数の裁断片の集合体により構成され、互いに対向する第1および第2の部分を有する弾性のフィルタ材と、フィルタ材の第1の部分上に配置され、複数の孔を有する分散板と、分散板をフィルタ材の第1の部分上に保持するとともに、フィルタ材の第1の部分から第2の部分までの最小の長さが長さ方向に垂直な断面の最大幅よりも大きい形状にフィルタ材を保持する保持部材とを備えるものである。
図1は、本発明の一実施の形態に係る油水分離モジュールを備えた油水分離装置を示す模式図である。図1(a)に油水分離装置1の側面図が示され、図1(b)に油水分離装置1の上面図が示されている。また、図2は、図1の油水分離ユニット100の組み立て斜視図である。
図3は、図2の油水分離モジュール40の作製手順を示す斜視図である。
図5は図1の油水分離ユニット100の縦断面図であり、図6は図5の油水分離ユニット100による油水分離処理を示す図である。図5および図6においては、油水分離処理時に油水分離ユニット100の内部を流れる廃液W1および浄化液W2の流れが白抜きの点線矢印で示されている。
上記のように、本実施の形態に係る油水分離モジュール40を用いた場合には、油水分離モジュール40が伸縮するとともに層状の吸着領域42sが油水分離モジュール40の上端面から下方に徐々に拡大する。これにより、油水分離モジュール40の全体に油脂が吸着されるまで、通過流量の低下を抑制しつつ油水分離処理を繰り返し行うことができる。
以下の実施例では、上記実施の形態に従って2種類のフィルタ片42を用いて2種類の油水分離モジュール40を作製し、2種類の油水分離モジュール40を備えた油水分離装置1により油水分離処理を行った。
図13は油水分離装置1の第1の適用例を示す図である。図13の例では、図1の油水分離装置1が船500の船底530に取り付けられる。この場合、船底530に発生する廃液W1であるビルジから油脂を分離し、得られた浄化液W2を船外に排出することができる。
上記実施の形態において、油水分離ユニット100の筒部材20は断面円形状を有するが、筒部材20の断面形状はこれに限定されない。例えば、筒部材20が断面楕円形状を有してもよいし、断面多角形状を有してもよい。筒部材20が断面楕円形状を有する場合、油水分離モジュール40は断面楕円形状を有する。この場合、楕円の長軸の長さが油水分離モジュール40の最大幅に相当する。また、筒部材20が断面多角形状を有する場合、油水分離モジュール40は断面多角形状を有する。この場合、多角形の最大の対角線の長さが油水分離モジュール40の最大幅に相当する。
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
2 ポンプ
2a,P1 流入ポート
2b,P2 流出ポート
3a,3b,3c 配管
4 バルブ
5 圧力計
6 流量計
9 タンク
9P 攪拌装置
10 上蓋
10s 段差部
11 天板
12 外周壁
20 筒部材
30 下蓋
40 油水分離モジュール
41 網袋
42 フィルタ片
42a 第1フィルタ片
42b 第2フィルタ片
42C フィルタ材
42f 未吸着領域
42s 吸着領域
43 分散板
43g 環状ガイド
43h 貫通孔
44 紐
50 ストレーナ
51 環状部材
52 金網
100 油水分離ユニット
200 実験装置
600 シンク
700 油水分離装置
710 台車
W1 廃液
W2 浄化液
Claims (10)
- 液体から油脂を分離するための油水分離モジュールであって、
親油性材料を含む複数の裁断片の集合体により構成され、互いに対向する第1および第2の部分を有する弾性のフィルタ材と、
前記フィルタ材の前記第1の部分上に配置され、複数の孔を有する分散板と、
前記フィルタ材を収容する網状の袋とを備え、
前記フィルタ材は、液体が前記第1の部分から前記第2の部分に向かう方向に供給される油水分離処理中に前記網状の袋内で前記第1の部分から第2の部分に向かう方向に圧縮され、前記油水分離処理終了後に前記網状の袋内で前記第2の部分から前記第1の部分に向かう方向に伸張されるように構成される、油水分離モジュール。 - 前記親油性材料はポリプロピレン材料を含む、請求項1記載の油水分離モジュール。
- 前記網状の袋は、前記複数の裁断片の集合体を略円柱状に保持し、
前記油水分離処理の開始前における前記フィルタ材の前記第1の部分から前記第2の部分までの最大長さが前記長さ方向に垂直な断面の外径よりも大きい、請求項1または2に記載の油水分離モジュール。 - 前記複数の裁断片は、不織布を略均一な大きさに引きちぎるように裁断されることにより不規則な立体形状を有し、不規則に絡み合うように集合体を形成する、請求項1〜3のいずれかに記載の油水分離モジュール。
- 前記分散板の前記複数の孔は均等に配置される、請求項1〜4のいずれかに記載の油水分離モジュール。
- 前記フィルタ材は、0.03MPa以上0.095MPa以下の液体の供給圧力で前記油水分離処理を間欠的に実行することにより前記油水分離処理中の前記フィルタ材の圧縮状態から前記油水分離処理終了後の前記フィルタ材の伸張状態への移行が繰り返し行われる場合に、前記伸張状態の前記フィルタ材の長さに対する前記圧縮状態から前記伸張状態への長さの変化量の割合が0.07以上0.22以下の範囲内になるように構成される、請求項1〜5のいずれかに記載の油水分離モジュール。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の油水分離モジュールと、
前記油水分離モジュールを収容し、前記油水分離モジュールの前記第1の部分に液体を供給するための第1の液体口を有するとともに、前記油水分離モジュールの前記第2の部分から流出する液体を排出する第2の液体口を有する収容部材とを備える、油水分離装置。 - 前記収容部材の前記第1の液体口に液体を加圧して供給する加圧装置をさらに備える、請求項7記載の油水分離装置。
- 前記加圧装置は、液体を間欠的に前記収容部材の前記第1の液体口に供給する、請求項8記載の油水分離装置。
- 前記収容部材の少なくとも一部は、透明な材料により形成された、請求項7〜9のいずれかに記載の油水分離装置。
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