JP6893547B2 - 油分離回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば工作機械などに付設され、処理液中の油分を微細気泡の浮揚作用により浮上分離させて回収する油分離回収装置に関する。

例えば工作機械などにより、金属などの切削加工を行う際には、工具と加工ワークの摩耗抑制および冷却を目的として切削油（クーラント）が使用される。切削油には、廃液時の環境負荷が低い水溶性クーラント液がある。

工作機械では機械摩耗を抑制するため、工作機械の摺動面に潤滑油や作動油を注入するのが一般的である。工作機械での切削加工時、工作機械の摺動面に供給された水溶性クーラント液は、潤滑油や作動油と共に洗い流される。

水溶性クーランド液は成分の９０％以上が水であるが、タンクに回収された水溶性クーラント液には、潤滑油や作動油の油分が混入する。また、潤滑油や作動油以外にも、加工ワークに付着している油分が加工時に洗い流されて水溶性クーラント液に混入する。

水溶性クーラント液に混入された油分は、タンク内で浮上して油膜を形成する。油膜は、水溶性クーラント液と空気とを遮断し、嫌気性バクテリア（空気が嫌いなバクテリア）を大量に発生させる環境を作る。さらに、油分がバクテリアの餌となり、バクテリアの大量発生による悪臭の原因となる。

そのため、タンクに回収された水溶性クーラント液から油分を分離する必要がある。このことから、工作機械などで使用される処理液から油分を分離する油水分離装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１で開示された油水分離装置は、処理液中の油分を微細気泡の浮揚作用により浮上分離するものである。この油水分離装置は、油水分離室と、浮上油回収室と、廃液排水室とからなる油水分離タンクで構成されている。

特開２０１１−２００２５号公報

一般的に、処理液から油分を分離する手法として、ベルトスキマー式や遠心分離式などの各種装置が用いられている。

しかしながら、前者のベルトスキマー式装置は油水分離能力が劣り、後者の遠心分離式装置は設備サイズが大きく高価であり、また、メンテナンス性が劣るために小規模工場には不向きである。

ところで、前述の特許文献１で開示された油水分離装置は、油水分離タンクを構成する油水分離室、浮上油回収室および廃液排水室が横並び状態で配置されている。

そのため、この特許文献１の油水分離装置についても、前述の遠心分離式装置と同様、設置スペースが大きくなる。その結果、小規模工場などで省スペース化が図れず、設置スペースの有効利用が困難となる。

そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、省スペース化が図れて設置スペースの有効利用が可能で、小型簡易でメンテナンス性に優れた高性能な油分離回収装置を提供することにある。

本発明の油分離回収装置は、処理液が収容された貯留槽と、処理液に微細気泡を発生させて微細気泡に処理液中の油分を吸着させた状態で、貯留槽から供給された処理液中の油分を微細気泡の浮揚作用により浮上分離させて回収する分離槽とを備えている。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明における分離槽は、下方に位置する一次分離室と、上方に位置する二次分離室とからなり、一次分離室と二次分離室とを仕切り板により上下に仕切ると共に、一次分離室と二次分離室とを仕切り板の開口部により連通させ、仕切り板を一次分離室の吸入口から開口部へ上方に向けて傾斜させたことを特徴とする。

本発明の油分離回収装置では、貯留槽の処理液に微細気泡を発生させて微細気泡に処理液中の油分を吸着させ、油吸着の微細気泡が混入された処理液を貯留槽から分離槽の一次分離室へ供給する。

一次分離室では、処理液中の油分を微細気泡の浮揚作用により浮上分離した状態で、処理液を仕切り板に沿って一次分離室の吸入口から仕切り板の開口部へ移動させる。一次分離室から処理液が移動してきた二次分離室では、油吸着の微細気泡を消泡させながら処理液中の油分を回収する。

本発明では、分離槽の一次分離室と二次分離室とを上下方向に配置したことにより、小規模工場などで省スペース化が図れて設置スペースの有効利用が可能となる。また、仕切り板を上方に向けて傾斜させた斜面構造としたことで、微細気泡の浮揚作用により油吸着の微細気泡で処理液中の油分を効率よく移動させることができる。

本発明の油分離回収装置は、処理液を撹拌することにより分離槽へ吐出するポンプを貯留槽に設けた構造を備えている。

本発明におけるポンプは、処理液の吸入量を絞り込む流量調整部が付設され、その流量調整部の絞り込みにより、ポンプ内で撹拌される処理液に微細気泡を発生させるようにした構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、流量調整部によりポンプへの処理液の吸入量を絞り込むことで、ポンプ内で撹拌される処理液に微細気泡を容易に発生させることができる。

本発明における仕切り板は、一次分離室の処理液と接触する下面に、一次分離室の吸入口から開口部へ向けて蛇行する油分離通路を隔壁板により形成し、隔壁板を油分離通路の蛇行方向に対して傾斜するように配設した構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、油分離通路を隔壁板により蛇行するように形成することで、一次分離室の吸入口から開口部へ向けて長い油分離通路を確保することができる。また、隔壁板を油分離通路の蛇行方向に対して傾斜させることにより、油分離通路の処理液が流れ易くなる。

本発明における仕切り板は、二次分離室の処理液と接触する上面に、開口部から二次分離室の排出口へ向けて蛇行する消泡通路を隔壁板により形成し、隔壁板を消泡通路の蛇行方向に対して平行に配設した構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、消泡通路を隔壁板により蛇行するように形成することで、開口部から二次分離室の排出口へ向けて長い消泡通路を確保することができる。また、隔壁板を消泡通路の蛇行方向に対して平行にすることにより、消泡通路の処理液が消泡し易くなる。

本発明によれば、分離槽の一次分離室と二次分離室とを上下方向に配置したことにより、小規模工場などで省スペース化が図れて設置スペースの有効利用が可能となる。また、仕切り板を上方に向けて傾斜させた斜面構造としたことで、微細気泡の浮揚作用により油吸着の微細気泡で処理液中の油分を効率よく移動させることができる。その結果、小型簡易でメンテナンス性に優れた高性能な油分離回収装置を容易に実現できる。

本発明の実施形態で、油分離回収装置を示す概略構成図である。 図１のＡ矢視図である。 図１のＢ矢視図である。

本発明に係る油分離回収装置の実施形態を図面に基づいて以下に詳述する。

以下の実施形態では、例えば工作機械などにおける切削加工時に使用される水溶性クーラント液を処理液として例示するが、水溶性クーラント液以外の処理液、つまり、油分を分離する必要がある他の処理液についても適用可能である。

図１は油分離回収装置の全体構成を模式的に示し、図２は図１のＡ矢視、図３は図１のＢ矢視である。図中、油分１８を含む処理液１１の流れを黒色矢印で示し、油分１８を含まない処理液１１の流れを白色矢印で示す。

この実施形態における油分離回収装置は、図１に示すように、処理液１１が収容された貯留槽１２と、処理液１１に含まれた油分１８を分離させて回収する分離槽１３とで構成されている。

油分１８を含まない処理液１１は、貯留槽１２から管路１５を介して工作機械１６に供給される。一方、工作機械１６で使用された処理液１１は、管路１７を介して貯留槽１２に回収される。なお、管路１７は、パイプ状、樋状など種々のものがある。また、管路１７を使用せずに処理液１１を垂れ流す場合もある。

貯留槽１２に回収された処理液１１には、潤滑油や作動油などの油分１８が混入されている。処理液１１に混入された油分１８は、浮遊油分（油膜）として貯留槽１２に収容された処理液１１の表層に形成される。

貯留槽１２には、内部に羽根車１９を有するポンプ２０が配設され、ポンプ２０の外周に流量調整部２１が付設されている。流量調整部２１は、上下動可能に配置された有底の筒体２２で構成され、筒体２２は、処理液１１の吸入量を絞り込むためのスリット２３を有する。なお、図１では単段式の羽根車１９を例示しているが、多段式の羽根車もある。

流量調整部２１の筒体２２を上下動させることにより、処理液１１に対するスリット２３の開口面積を調整することで、ポンプ２０への処理液１１の吸入量の絞り込みを可能としている。なお、ポンプ２０の内部と筒体２２の内部とは連通している。

貯留槽１２では、ポンプ２０内の処理液１１を羽根車１９で撹拌することにより管路２４を介して分離槽１３へ吐出する。この時、流量調整部２１の絞り込みにより、ポンプ２０からの吐出量がポンプ２０への吸入量を上回るため、羽根車１９で撹拌された処理液１１に微細気泡を発生させることができる。

処理液１１に混入された油分１８を微細気泡２５に吸着させ、微細気泡２５の浮揚作用により処理液中の油分１８を浮上分離することは、一般的に泡沫分離と称される。泡沫分離とは、様々な物質が気泡の気液界面に吸着する性質を利用し、気泡をフィルタとして液体中より目的物質を分離・除去する浮上分離の一種である。

このように、気泡化することで油分１８の浮揚が促進され、油分離能力がより一層向上して油分離回収装置の高性能化が図れる。また、気泡化による空気の混入でもって、嫌気性バクテリア（空気が嫌いなバクテリア）の抑制が可能となる。

分離槽１３は、下方に位置する一次分離室２６と、上方に位置する二次分離室２７とからなり、一次分離室２６と二次分離室２７とを仕切り板２８により上下に仕切る構造を具備する。

また、分離槽１３は、一次分離室２６と二次分離室２７とを仕切り板２８の開口部２９により連通させ、仕切り板２８を一次分離室２６の吸入口３０から開口部２９へ上方に向けて傾斜させた構造を具備する。

このように、分離槽１３では、一次分離室２６と二次分離室２７とを上下方向に配置した二層構造としたことにより、小規模工場などで省スペース化が図れて設置スペースの有効利用が可能となる。

また、仕切り板２８を上下に向けて傾斜させた斜面構造としたことで、微細気泡２５の浮揚作用により油吸着の微細気泡２５で処理液中の油分１８を効率よく移動させることができ、微細気泡２５の浮揚力のアップにより油分離能力を高めることができる。

その結果、小規模工場などで省スペース化が図れて設置スペースの有効利用が可能で、小型簡易でメンテナンス性に優れた高性能な油分離回収装置を容易に実現できる。

仕切り板２８は、図２に示すように、一次分離室２６の処理液１１と接触する下面に、一次分離室２６の吸入口３０から開口部２９へ向けて蛇行する油分離通路３１を隔壁板３２により形成し、隔壁板３２を油分離通路３１の蛇行方向に対して傾斜するように配設している。

このように、油分離通路３１を隔壁板３２により蛇行するように形成することで、一次分離室２６の吸入口３０から開口部２９へ向けて長い油分離通路３１を確保することができる。また、隔壁板３２を油分離通路３１の蛇行方向に対して傾斜させることにより、油分離通路３１の処理液１１が流れ易くなる。

ここで、隔壁板３２を油分離通路３１の蛇行方向に対して傾斜させるとは、蛇行する油分離通路３１の一部である直線部分において、処理液流れの上流側を幅狭とし、かつ、その下流側を幅広とすることを意味する（図２参照）。

また、仕切り板２８は、図３に示すように、二次分離室２７の処理液１１と接触する上面に、開口部２９から二次分離室２７の排出口４６，４９へ向けて蛇行する消泡通路３３を隔壁板３４により形成し、隔壁板３４を消泡通路３３の蛇行方向に対して平行に配設している。

このように、消泡通路３３を隔壁板３４により蛇行するように形成することで、開口部２９から二次分離室２７の排出口４６，４９へ向けて長い消泡通路３３を確保することができる。また、隔壁板３４を消泡通路３３の蛇行方向に対して平行にすることにより、消泡通路３３の処理液１１が消泡し易くなる。

ここで、隔壁板３４を消泡通路３３の蛇行方向に対して平行にするとは、蛇行する消泡通路３３の一部である直線部分において、処理液流れの上流側と下流側とを略同一幅とすることを意味する（図３参照）。

一次分離室２６には、油分離通路３１の最終段に仕切り壁３５が設けられている。仕切り壁３５の下部に隙間があり、この隙間を介して一次分離室２６と連通する処理液回収部３６が一次分離室２６と隣接して形成されている。

処理液回収部３６には、管路３７を介して貯留槽１２と連通する排出口３８が設けられている。排出口３８は、処理液１１の液面レベルが調整できるように、開口位置を上下調整することが可能なレベリング機構（図示せず）を有する。

処理液回収部３６には、油分１８を含まない処理液１１が一次分離室２６の底部から流入している。排出口３８からオーバーフローする処理液１１は、仕切り壁３５により油分１８を含んでおらず、管路３７により貯留槽１２へ回収される。

なお、処理液回収部３６には、仕切り壁３５に近接して深底仕切り板３９が取り外し可能に配設されている。深底仕切り板３９の下部に隙間があり、この隙間を介して一次分離室２６と処理液回収部３６とが連通している。また、処理液回収部３６から掻き出しレバー４０（図１の破線参照）を一次分離室２６へ挿入可能としている。

必要に応じて、深底仕切り板３９を取り外して掻き出しレバー４０を一次分離室２６に配置し、一次分離室２６の底部に堆積したスラッジを掻き出しレバー４０により処理液回収部３６から掻き出し、分離槽１３の外部のスラッジ受け部４１に回収する。

二次分離室２７には、消泡通路３３の最終段に、処理液１１に含まれる油分１８を回収するための油分回収部４２と、油分１８を含まない処理液１１を回収するための処理液回収部４３とが設けられている。

油分回収部４２は、上部にスリット４４が形成された有底の筒体４５で構成され、筒体４５内の排出口４６が管路４７を介して廃棄容器（図示せず）と連通している。筒体４５は、管路４７に対して上下調整可能で、スリット４４の上下位置を適正に設定するためのレベリング機構（図示せず）を有する。

処理液回収部４３は、消泡通路３３の最終段の底部まで延びる筒体４８で構成され、筒体４８内の排出口４９が管路５０を介して貯留槽１２と連通している。また、筒体４８の下部に消泡通路３３の最終段と連通するスリット５１が形成されている。筒体４８に対して管路５０が上下調整可能で、排出口４９の上下位置を適正に設定するためのレベリング機構（図示せず）を有する。

なお、図１において、油分回収部４２の筒体４５と処理液回収部４３の筒体４８との相互位置関係は、説明の便宜上、図３の矢印Ｃから見た状態で示す。

以上の構成からなる油分離回収装置の動作例を以下に詳述する。

まず、油分１８を含まない処理液１１が貯留槽１２から管路１５を介して工作機械１６に供給される。一方、工作機械１６で使用された処理液１１は管路１７を介して貯留槽１２に回収される。処理液１１に混入した油分１８は、浮遊油分（油膜）として貯留槽１２に収容された処理液１１の表層に形成される。

貯留槽１２では、浮遊油分が存在する処理液１１をポンプ２０内の羽根車１９で撹拌することにより管路２４を介して分離槽１３へ吐出する。この時、流量調整部２１によりポンプ２０への処理液１１の吸入量を絞り込むことにより、羽根車１９で撹拌された処理液１１に微細気泡２５を発生させて微細気泡２５に処理液中の油分１８を吸着させる。

ポンプ２０により、油吸着の微細気泡２５が混入された処理液１１を貯留槽１２から管路２４を介して分離槽１３の一次分離室２６へ供給する。分離槽１３では、一次分離室２６の吸入口３０から供給された処理液１１が仕切り板２８の開口部２９へ移動する。

処理液中の油分１８は、微細気泡２５の浮揚作用により浮上分離した状態で仕切り板２８に沿って一次分離室２６の吸入口３０から仕切り板２８の開口部２９へ移動する。この時、仕切り板２８の下面に隔壁板３２により形成された油分離通路３１に沿って油吸着の微細気泡２５が蛇行しながら一次分離室２６の吸入口３０から仕切り板２８の開口部２９へ移動する。

一方、油分１８を含まない処理液１１は、油吸着の微細気泡２５よりも比重が重いことから、一次分離室２６の下部に貯留する。油分１８を含まない処理液１１は、一次分離室２６から仕切り壁３５の下部および深底仕切り板３９の下部にある隙間を介して処理液回収部３６へ流入し、処理液回収部３６の排出口３８からオーバーフローすることにより管路３７を介して貯留槽１２へ回収される。

なお、必要に応じて、深底仕切り板３９を取り外して仕切り壁３５の下方を開放する。この状態で掻き出しレバー４０を一次分離室２６に挿入し、掻き出しレバー４０により一次分離室２６の底部に溜まったスラッジを処理液回収部３６から掻き出してスラッジ受け部４１に回収する。

一方、処理液１１は、一次分離室２６の開口部２９から二次分離室２７の油回収部４２および処理液回収部４３へ移動する。一次分離室２６の開口部２９から浮遊状態で溢れ出てきた油吸着の微細気泡２５は、仕切り板２８の上面に隔壁板３４により形成された消泡通路３３に沿って蛇行しながら一次分離室２６の開口部２９から油回収部４２の排出口４６へ移動する。

処理液１１が消泡通路３３を蛇行しながら移動する間に段階的に油吸着の微細気泡２５が消泡していく。これにより、微細気泡２５に吸着していた油分１８が、消泡通路３３の最終段にある油回収部４２の筒体４５のスリット４４を通って排出口４６から管路４７を介して廃棄容器に回収される。

ここで、蛇行する消泡通路３３において、処理液１１にゴムボール等の浮上物を浮かべるようにしている。これにより、消泡通路３３の表面積（流路の断面積）を調整することで、処理の効率化を図るようにしている。

つまり、投入する浮上物の数を多くすればするほど、消泡通路３３の表面積（流路の断面積）が小さくなる。その結果、消泡通路３３を流れる処理液１１の流速が早くなることから、処理速度がアップする。

一方、油分１８を含まない処理液１１は、油吸着の微細気泡２５よりも比重が重いことから、二次分離室２７の消泡通路３３の底部に貯留する。油分１８を含まない処理液１１は、消泡通路３３の最終段にある処理液回収部４３の筒体４８のスリット５１を通って排出口４９から管路５０を介して貯留槽１２に回収される。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１１ 処理液
１２ 貯留槽
１３ 分離槽
１８ 油分
２０ ポンプ
２１ 流量調整部
２５ 微細気泡
２６ 一次分離室
２７ 二次分離室
２８ 仕切り板
２９ 開口部
３０ 吸入口
３１ 油分離通路
３２ 隔壁板
３３ 消泡通路
３４ 隔壁板
４６，４９ 排出口

Claims (4)

1. 処理液が収容された貯留槽と、前記処理液に微細気泡を発生させて前記微細気泡に処理液中の油分を吸着させた状態で、前記貯留槽から供給された処理液中の油分を微細気泡の浮揚作用により浮上分離させて回収する分離槽とを備え、
   前記分離槽は、下方に位置する一次分離室と、上方に位置する二次分離室とからなり、前記一次分離室と前記二次分離室とを仕切り板により上下に仕切ると共に、一次分離室と二次分離室とを前記仕切り板の開口部により連通させ、仕切り板を一次分離室の吸入口から開口部へ上方に向けて傾斜させ、
   前記仕切り板は、前記一次分離室の処理液と接触する下面に、一次分離室の吸入口から開口部へ向けて蛇行する油分離通路を隔壁板により形成したことを特徴とする油分離回収装置。
2. 前記貯留槽に、処理液を撹拌することにより前記分離槽へ吐出するポンプを設け、前記ポンプは、処理液の吸入量を絞り込む流量調整部が付設され、前記流量調整部の絞り込みにより、前記ポンプ内で撹拌される処理液に微細気泡を発生させるようにした請求項１に記載の油分離回収装置。
3. 前記隔壁板の相対向する部分で形成される前記油分離通路の部分が、処理液の流れの上流側から下流側に向かって漸次に幅広になるように、前記隔壁板を配設した請求項１又は２に記載の油分離回収装置。
4. 前記仕切り板は、前記二次分離室の処理液と接触する上面に、開口部から二次分離室の排出口へ向けて蛇行する消泡通路を隔壁板により形成し、該隔壁板の相対向する部分で形成される前記消泡通路の部分が、処理液の流れの上流側から下流側に向かって同一幅になるように、該隔壁板を配設した請求項１〜３のいずれか一項に記載の油分離回収装置。

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