JP5557264B1 - 浮上油吸引装置及び分離槽 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな分離槽で油と液体の高い分離効率を実現できる分離槽を提供する。
【解決手段】本発明は、液体と油が混合した混合液を比重差によって液体と油とに分離する分離槽（２）であって、比重差によって混合液を第一の油と第一の液体とに分離する一段目の分離槽（２−１）と、比重差によって前記第一の油を第二の油と第二の液体とに分離すると共に、前記第一の液体と前記第二の液体とを分離ボックス（５１）にて合流させる二段目の分離槽（２−２）と、比重差によって前記分離ボックス（５１）内の前記第一の液体及び前記第二の液体を第三の油と第三の液体とに分離すると共に、前記第二の油と前記第三の油とを排出槽（５２）にて合流させる三段目の分離槽（２−３）と、を備え、前記排出槽（５２）内の前記第二の油及び前記第三の油を分離した油として排出し、前記第三の液体を分離した液体として排出する分離槽（２）である。
【選択図】図８

Description

本発明は、液体と油が混合した混合液の浮上油を吸引する浮上油吸引装置、及び浮上油吸引装置が回収した浮上油を液体と油とに分離する分離槽に関する。

例えば工作機械のクーラントには機械油等の油が含まれており、クーラントタンク内で油がクーラントとの比重差によって浮上する。この浮上油をそのままにしておくと、クーラントが汚れたり、クーラントが腐敗したりする。このため、浮上油を回収分離する必要がある。工作機械だけでなく、洗浄機、脱脂工程を行うメッキ加工装置、グリーストラップ、下水処理場、食品工場等においても液体の表層部に油が浮上するので、これを回収分離する必要がある。

典型的な浮上油回収分離装置は、浮上油を吸引する浮上油吸引装置と、浮上油吸引装置が回収した浮上油を液体と油とに分離する分離槽と、を備える（特許文献１参照）。浮上油吸引装置は、回収ポンプを用いてクーラントタンク等のタンクに浮上する浮上油を吸引する。浮上油吸引装置が回収した浮上油は分離槽に送り込まれる。浮上油中には油だけでなくクーラント液等の液体も含まれるからである。分離槽では、比重差によって回収した浮上油を油と液体とに分離する。分離槽で分離されたきれいな液体はタンクに戻される。分離槽で分離された油は廃油口から排出される。

以下に図１０及び図１１を参照しつつ、浮上油吸引装置、分離槽の概要を順番に説明する。浮上油吸引装置においては、液体の表層部に浮上した浮上油を吸引できるように、吸引口が液体の表面に追従して上下することが要請される。特許文献１に記載の浮上油吸引装置においても、図１０に示すように、吸引口となる調整パイプ６１が液体の表面に追従して上下するようになっている。特許文献１に記載の浮上油吸引装置は、液体内に上下方向に配置されるパイプ６２と、パイプ６２の周囲に上下方向にスライド可能に設けられる調整パイプ６１と、を備える。パイプ６２は図示しないフロートによって所定の高さに浮上する。パイプ６２には回収ポンプが接続される。図１０（ａ）に示すように、回収ポンプを作動させる前には調整パイプ６１がパイプ６２に対して下降している。図１０（ｂ）に示すように、回収ポンプを作動させると、パイプ６２と調整パイプ６１との間の隙間に液体が流入し、液体の上昇流によって調整パイプ６１が液体の表面近傍まで上昇する。

次に、分離槽の概要を説明する。図１１の分離槽の断面図に示すように、浮上油吸引装置が回収した浮上油は投入装置６３から分離槽６４の回収液貯留部６５に投入される。浮上油吸引装置が回収した浮上油には空気が含まれる。投入装置６３には浮上油から空気を抜くための開口６６が設けられる。開口６６から浮上油が飛び散らないように、開口６６は整流板６７で塞がれており、空気は通過し、液体は整流板６７と衝突して下方に落下する。

分離槽６４の回収液貯留部６５においては、時間の経過と共に比重差によって油が上に浮き、きれいな液体が油の下に溜まる。回収液貯留部６５と水分回収部６８とは連通管６９を介して連通している。回収液貯留部６５の油の表面の高さは連通管６９によって一定の高さに維持される。回収液貯留部６５と油分回収部７１との間には堰７０が設けられており、堰７０を超えた油が油分回収部７１に排出される。油分回収部７１に排出された油は容器に回収される。きれいな液体は連通管６９を介して水分回収部６８に溜められる。水分回収部６８に溜められた液体はタンクに戻される。

特許第４８３７８０３号

従来の浮上油吸引装置及び分離槽には以下の課題がある。浮上油の上面には泡が浮き、泡と共に浮上油の表面張力によって微細金属又は微細ごみが浮く。泡をそのままにしておくとタンクからあふれてしまうので、泡の吸引が重要な課題になってきている。しかし、特許文献１に記載の浮上油吸引装置にあっては、泡を吸おうとして、調整パイプの上面を浮上油の表面近くに浮上させれば、泡よりも下の浮上油を効率的に吸うことができなくなり、浮上油を吸おうとして調整パイプの位置を下げれば、泡を効率的に吸うことができなくなる。また、液体の上昇流を利用して調整パイプを浮上させているので、調整パイプの位置の調整が困難であるという問題もある。

そこで、本発明の第一の課題は、混合液の浮上油及び浮上油の表面に浮く泡を効率的に吸引できる浮上油吸引装置を提供することにある。

次に、分離槽の投入装置の課題を説明する。図に示すように、従来の分離槽の投入装置は浮上油に含まれる空気を排出できるようになっている。しかし、浮上油に含まれる泡を消泡することができない。このため、泡がそのまま投入装置から分離槽の回収液貯留部に投入される。このため、回収液貯留部が泡まみれになったり、多量の泡が堰を超えて油分回収部に溜まったりするという課題がある。

そこで、本発明の第二の課題は、吸引した泡を消泡することができる投入装置を提供することにある。

次に、分離槽の課題を説明する。従来の分離槽においては、回収液貯留部と油分回収部との間に堰が設けられており、堰を越えた油が油分回収部に溜められるようになっている。しかし、油だけでなく油のすぐ下の層の液体も堰をオーバーフローするので、油の分離効率が低いという課題がある。

そこで、本発明の第三の課題は、油を高い分離効率で排出することができる堰を提供することにある。

最後に、分離槽のもう一つの課題を説明する。分離槽で分離された油は回収され、分離されたきれいな液体はタンクに戻される。きれいな液体はクーラント液等として再利用されるので、油と液体を高い分離効率で分離することが要請される。分離槽を複数設け、油と液体の比重差による分離を繰り返せば分離効率を高くすることができる。しかし、分離槽の大型化を招いてしまう。

そこで、本発明の第四の課題は、コンパクトな分離槽で油と液体の高い分離効率を実現できる分離槽を提供することにある。

以下本発明を説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。

上記第四の課題を解決するために、本発明は、液体と油が混合した混合液を比重差によって液体と油とに分離する分離槽（２）であって、比重差によって混合液を第一の油と第一の液体とに分離する一段目の分離槽（２−１）と、比重差によって前記第一の油を第二の油と第二の液体とに分離すると共に、前記第一の液体と前記第二の液体とを分離ボックス（５１）にて合流させる二段目の分離槽（２−２）と、比重差によって前記分離ボックス（５１）内の前記第一の液体及び前記第二の液体を第三の油と第三の液体とに分離すると共に、前記第二の油と前記第三の油とを排出槽（５２）にて合流させる三段目の分離槽（２−３）と、を備え、前記排出槽（５２）内の前記第二の油及び前記第三の油を分離した油として排出し、前記第三の液体を分離した液体として排出する分離槽（２）である。

本発明によれば、コンパクトな分離槽の中に三段階の分離が可能になり、分離効率の高い液体及び油を排出することができる。

本発明の一実施形態の浮上油吸引装置及び分離槽の全体模式図である。 本実施形態の浮上油吸引装置の側面図である。 吸引ノズルの詳細図である（図３（ａ）は吸引ノズルの平面図を示し、図３（ｂ）は吸引ノズルの側面図を示す） 本実施形態の浮上油吸引装置の模式図である。 本実施形態の投入装置の詳細図である（図５（ａ）は正面図を示し、図５（ｂ）は側面図を示す） 本実施形態の分離槽の堰を示す図である（図６（ａ）は堰が取り付けられる受け板の斜視図を示し、図６（ｂ）は受け板に取り付けられた堰の斜視図を示し、図６（ｃ）は堰の垂直断面図を示す）。 堰の受け板の上に取り付けられる上下二段の分離プレートの垂直断面図を示す（図７（ａ）は上段分離プレートを曲げた例を示し、図７（ｂ）は下段分離プレートを曲げた例を示す）。 本実施形態の分離槽の三段階の分離を示す図である（図８（ａ）は分離槽の平面図を示し、図８（ｂ）は分離槽の模式図を示す）。 本実施形態の分離槽の側面図である。 従来の浮上油吸引装置の断面図である（図１０（ａ）は調整パイプが下降した状態を示し、図１０（ｂ）は調整パイプが上昇した状態を示す）。 従来の分離槽の模式図である。

以下添付図面に基づいて、本発明の一実施形態の浮上油吸引装置及び分離槽を説明する。図１は、本実施形態の浮上油吸引装置１及び分離槽２の全体模式図を示す。浮上油吸引装置は、例えば工作機械のクーラントタンク内の浮上油を回収するのに用いられる。分離槽２は、浮上油吸引装置１が回収した浮上油を比重差によってクーラントと油とに分離する。分離槽で分離された油は缶等の容器３に回収される。分離槽で分離されたきれいなクーラントはクーラントタンク４に戻される。

浮上油吸引装置１は、フロート６によって所定の高さに浮上するパイプ５と、パイプ５の外側に設けられる筒状の吸引ノズル１９と、を備える。パイプ５の下端部はＬ字状に曲げられていて、パイプ５の下端部の先端にはホース８が接続される。ホース８の他端は吸込み管９に接続される。吸込み管９はストレーナ１０を介して回収ポンプ１１の吸込み側に接続される。回収ポンプ１１には例えばエアーを駆動源にするダイヤフラムポンプ等が用いられる。回収ポンプ１１の吐出側は吐出管を介して分離槽２の投入装置１２に接続される。回収ポンプ１１を作動させると、クーラントタンクの浮上油が浮上油吸引装置１から吸引される。回収された浮上油は分離槽２の投入装置１２から回収液貯留部２１に投入される。

分離槽２の回収液貯留部２１では、時間の経過と共に比重差によって油が上にきれいなクーラントが下に分離される。回収液貯留部２１と水分回収部２２とは連通管１３を介して連通する。連通管１３は回収液貯留部２１の浮上した油の表面の高さを調整するために設けられる。回収液貯留部２１で浮上した油は堰１４を通過して油分回収部２３に排出される。きれいなクーラントは連通管１３から水分回収部２２に排出される。水分回収部２２に回収されたクーラントは戻し管１５を介してクーラントタンク４に戻される。なお、図１には分かり易くするために１段階の分離が示されているが、実際には３段階の分離が行われる。

以下に、浮上油吸引装置１、分離槽２の投入装置１２、分離槽２の堰１４、及び３段階の分離の詳細を順番に説明する。

図２は、浮上油吸引装置１の側面図を示す。図中点点がクーラント上に浮上する浮上油を示す。浮上油吸引装置１は、クーラント内に上下方向に配置されるパイプ５と、パイプ５の周囲に上下方向にスライド可能に設けられる吸引ノズル１９と、を備える。パイプ５はフロート６によって浮上油の表面から所定高さ下方に浮上する。吸引ノズル１９は、比重が１より小さい樹脂製のノズル本体７と、比重が１より大きい錘１８と、を備え、浮上油の表面近傍に浮上する。

図３に示すように、ノズル本体７は、パイプ５が挿入される貫通孔７ａ１が形成される底部７ａと、内周面７ｂ１が上方から下方に向かって徐々に径が小さくなるテーパに形成されるテーパ部７ｂと、を備える。内周面７ｂ１の下端の内径は底部７ａの貫通孔７ａ１の内径よりも大きい。ノズル本体７のテーパ部７ｂの上面に泡を吸う上面開口部１６が形成される。ノズル本体７のテーパ部７ｂの上面よりも所定高さ下方の側面に浮上油を吸う側面開口部１７が形成される。側面開口部１７は円周方向に細長い一対のスリットからなる。

ノズル本体７は比重が１より小さい樹脂からなり、吸引ノズル１９は自身の浮力で浮くので、吸引ノズル１９の上面開口部１６の内径を大きくしても浮く。また、吸引ノズル１９の上面開口部１６はテーパ部７ｂの上面に形成される。このため、大きな内径の上面開口部１６で泡を効率的に吸引することができる。

ノズル本体７の下部には、比重が１より重い錘１８が取り付けられる。錘１８は例えばノズル本体７の下面にねじ込まれるステンレス製ボルトからなる。錘１８はノズル本体７の下面に円周方向に均等間隔を空けて複数設けられる。錘１８は吸引ノズル１９の浮き沈みを調整し、吸引ノズル１９の直立姿勢を安定させるために設けられる。吸引ノズル１９の浮き沈みは、吸引ノズル１９の上面が浮上油に浸かり、空気の吸い込みを極力避けるように調整される。

図２に示すように、パイプ５には上下一対のワッシャ２５ａ，２５ｂが溶接等によって結合される。フロート６は、パイプ５から径方向に突出する複数本の腕部２６と、複数本の腕部２６の先端に装着される複数のフロート本体２７と、を備える。腕部２６は上下一対のワッシャ２５ａ，２５ｂにパイプ５の周りを回転可能に挟まれる。フロート６はパイプ５の周りを円周方向に回転可能である。フロート６の個数は２個、３個等である。

パイプ５の下端部はＬ字状に曲がり、パイプ５の下端部の先端５ａにはホース８（図１参照）が接続される。ホース８がねじれたときにフロート６が傾くおそれがある。フロート６をパイプ５の周りを円周方向に回転可能にすることで、フロート６の自由度が増し、ホース８のねじれによるフロート６の傾きを防止できる。また、ワッシャ２５ｂには、パイプ５の折り曲げられた下端部とは反対方向に突出するバランス錘２８が取り付けられる。パイプ５の折り曲げられた下端部の重量のバランスを取るためである。

パイプ５の上端部にはストッパ２９が取り付けられる。ストッパ２９はノズル本体７の底部７ａに当たり、パイプ５から吸引ノズル１９が上方向に抜けるのを防止する。ストッパ２９は例えば雄ねじであり、パイプ５の対角の位置に二つ設けられる。パイプ５にストッパ２９を設けることで、吸引ノズル１９の吸い込みに与える影響を最小限にすることができる。

図４は、クーラントタンク４に浮かせた浮上油吸引装置１の模式図を示す。浮上油の上の泡は、吸引ノズル１９の上面開口部１６から吸われる。浮上油は吸引ノズル１９の側面開口部１７から吸われる。側面開口部１７は浮上油の高さに設けられる。吸引ノズル１９に二種類の上面開口部１６及び側面開口部１７を形成することで、泡も浮上油も効率的に吸引することができる。吸引ノズル１９の上面開口部１６及び側面開口部１７から吸われた泡及び浮上油はパイプ５を経由して回収ポンプ１１に吸引される。

なお、上記実施形態の浮上油吸引装置１では、吸引ノズル１９の側面開口部１７を側面形状が横方向に細長い四角形のスリットに形成しているが、丸い穴でもよい。

次に、分離槽２の投入装置１２の構造を説明する。図１に示すように、投入装置１２は回収ポンプ１１の吐出側に接続される。浮上油吸引装置１が回収した浮上油は投入装置１２から分離槽２の回収液貯留部２１に投入される。

図５（ａ）は投入装置１２の正面図を示し、図５（ｂ）は投入装置１２の側面図を示す。図５（ｂ）に示すように、投入装置１２は、箱体３１と、箱体３１の内側に設けられる邪魔板３２と、を備える。箱体３１は、浮上油の流路を形成する天板３１ａ、左右一対の側壁３１ｂ、底板３１ｃと、を備える。箱体３１の下部には、浮上油を回収する浮上油吸引装置１に接続される入口部３３、入口部３３から流入する混合液を排出する第一及び第二の出口部３４，３５が設けられる。第一及び第二の出口部３４，３５には、第一及び第二の出口部３４，３５から下方に向かって突出する排出プレート３６，３７が設けられる。排出プレート３６，３７は浮上油が滝のように落下するのを防止し、排出プレート３６，３７に沿って流れるようにする。

第一の出口部３４と第二の出口部３５との間には、邪魔板３２が設けられる。邪魔板３２は平板状に形成される。邪魔板３２の水平方向の端部が箱体３１の側壁３１ｂに結合される。邪魔板３２の上端部と箱体３１の天板３１ａとの間には３ｍｍ以下、例えば１ｍｍの隙間δが空けられる。邪魔板３２の下端部と箱体３１の底板３１ｃとの間にも隙間が空けられる。邪魔板３２は垂直面内に配置される。

入口部３３から流入した浮上油は、箱体３１の天板３１ａ及び邪魔板３２によって１８０度方向転換し、邪魔板３２の第一の出口３４側の通路を通過して第一の出口部３４から排出される（矢印Ａ１参照）。入口部３３から流入した泡は軽いので、邪魔板３２と箱体３１の天板３１ａとの間の隙間δを通過しようとする。泡は隙間δを通過することによって消泡され、液体に戻される。戻された液体は邪魔板３２の第二の出口３５側の通路を通過して第二の出口部３５から排出される。

次に、分離槽２の堰１４の構造を説明する。図６は堰１４の詳細図を示す。図６（ａ）は堰１４が取り付けられる仕切り壁の受け板４１の斜視図を示し、図６（ｂ）は受け板４１に取り付けられた状態の堰１４の斜視図を示し、図６（ｃ）は堰１４の垂直断面図を示す。

図６（ａ）に示すように、仕切り壁の受け板４１は曲げられる。図６（ｃ）に示すように、受け板４１の裏側には、ナット４２が溶接される。図６（ｂ）及び（ｃ）に示すように、堰１４は、隙間を持って重ねられる第一及び第二の分離プレートとして、上下方向に重ねられる上段及び下段分離プレート４４，４５を備える。上段及び下段分離プレート４４，４５は、受け板４１の上に載せられてボルト４６で締め込まれる。ボルト４６の周りにはコイルスプリング４７が巻かれる。上段及び下段分離プレート４４，４５の間に隙間４８が形成されるように、上段及び下段分離プレート４４，４５の間には図示しないスペーサが介在する。

図６（ｃ）に示すように、比重差によって浮上した油は、上段及び下段分離プレート４４，４５の間の隙間４８を毛細管現象によって通り抜ける。隙間４８は、油が一旦上昇した後、下降するように、山形に形成される。隙間４８を通り抜けた油は重力によって油分回収部２３に排出される。毛細管現象を利用することで、油とクーラントとの分離効率を向上させることができる。

回収液貯留部２１の油量が多い場合は、上段分離プレート４４の上を油が通過する。上段分離プレート４４の上を油が通過するときにも油とクーラントとが分離される。

上側の上段分離プレート４４の一端部４４ａは、上段及び下段分離プレート４４，４５の間の隙間４８が回収液貯留部２１に向かって広がるように上側に曲げられる。油の表面の高さの調整を容易にするためである。図７（ａ）に示すように、上段分離プレート４４の一端部４４ａを上側に曲げることもできるし、図７（ｂ）に示すように、下段分離プレート４５の一端部４５ａを下側に曲げることもできる。

最後に、三段階の分離を説明する。図８（ａ）は、三段階の分離槽２の平面図を示し、図８（ｂ）は、三段階の分離槽２の平面図を模式的に示す。図８（ａ）の符号１２が投入装置１２である。

図８（ａ）に示すように、分離槽２は、一段目の分離槽２−１、二段目の分離槽２−２、及び三段目の分離槽２−３を備える。一段目の分離槽２−１は、浮上油が投入される回収液貯留部２１と、回収液貯留部２１と連通管１３で連通する水分回収部２２と、を備える。回収液貯留部２１では、浮上油を比重差によって第一の油と第一のクーラントとに分離する（図８（ｂ）参照）。分離された第一の油は、堰１４ａを通過して二段目の分離槽２−２の油分回収部２３に排出される。分離された第一のクーラントは、二段目の分離槽２−２の分離ボックス５１に排出される。

二段目の分離槽２−２では、油分回収部２３の第一の油を比重差によって第二の油と第二のクーラントとに分離する（図８（ｂ）参照）。分離された第二の油は堰１４ｂを通過して三段目の分離槽２−３の排出槽５２に排出される。分離された第二のクーラントは分離ボックス５１に排出され、第一のクーラントと合流する。油分回収部２３と分離ボックス５１とは連通管５２で連通する。

分離ボックス５１内の第一及び第二のクーラントは三段目の分離槽２−３の回収液貯留部５３に排出される。三段目の分離槽２−３の回収液貯留部５３では、分離ボックス５１内の第一及び第二のクーラントを比重差によって第三の油と第三のクーラントとに分離する（図８（ｂ）参照）。分離された第三の油は堰１４ｃを通過して排出槽５２に排出される。排出槽５２で合流した第二の油及び第三の油は容器３（図１参照）に回収される。分離された第三のクーラントは水分回収部５４に排出される。水分回収部５４に排出された第三のクーラントは、クーラントタンク４（図１参照）に戻される。回収液貯留部５３と水分回収部５４とは連通管５５で連通する。

図９に示すように、一段目の分離槽２−１、二段目の分離槽２−２、三段目の分離槽２−３には、三段階の分離を重力を利用して自然に行うことができるように、高低差が付けられる。

１…浮上油吸引装置
２…分離槽
２−１…一段目の分離槽
２−２…二段目の分離槽
２−３…三段目の分離槽
５…パイプ
６…フロート
７…ノズル本体
７ｂ…テーパ部
１１…回収ポンプ
１２…投入装置
１４…堰
１６…上面開口部
１７…側面開口部
１８…錘
１９…吸引ノズル
２１…回収液貯留部
２２…水分回収部
２３…油分回収部
２６…腕部
２７…フロート本体
３１…箱体
３１ａ…天板
３２…邪魔板
３３…入口部
３４…第一の出口部
３５…第二の出口部
４４…上段分離プレート（第一の分離プレート）
４５…下段分離プレート（第二の分離プレート）
４８…隙間
５１…分離ボックス
５２…排出槽

Claims (1)

1. 液体と油が混合した混合液を比重差によって液体と油とに分離する分離槽であって、
   比重差によって混合液を第一の油と第一の液体とに分離する一段目の分離槽と、
   比重差によって前記第一の油を第二の油と第二の液体とに分離すると共に、前記第一の液体と前記第二の液体とを分離ボックスにて合流させる二段目の分離槽と、
   比重差によって前記分離ボックス内の前記第一の液体及び前記第二の液体を第三の油と第三の液体とに分離すると共に、前記第二の油と前記第三の油とを排出槽にて合流させる三段目の分離槽と、を備え、
   前記排出槽内の前記第二の油及び前記第三の油を分離した油として排出し、前記第三の液体を分離した液体として排出する分離槽。
   

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