JPH08904A - 油水分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エアドライヤ等で発生するエマルジョン化し
ているドレンを、ドレン排出装置に至る前に、油と水に
分離する。 【構成】 絶縁基体に、ドレンに含まれている油分が静
電気力等によって凝集する陰陽両電極を形成して電極基
板３とし、これをエアドライヤのクーラー５２のドレン
パン５８上に、滴下するドレンを受けるようにし、かつ
そのドレンが電極基板３上を流下する際、両電極に触れ
る配置で設ける。ドレンが電極基板３上を流下して、所
定の直流電圧の印加されている電極に接触している間、
油分等の粒子が凝集されるのでエマルジョン化している
ドレン中の油は水と分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油水分離装置に関し、
詳しくは、圧縮空気から凝縮（結露）、分離されて発生
するドレンに含まれている油（油分）と水（水分）とを
分離するための油水分離装置（以下、単に「装置」とも
いう）に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種のエアツールなどに圧縮空気（以
下、単に空気ともいう）を供給する際には、その空気中
に含まれる水分や油分を除去して乾燥した空気とする必
要がある。図５は、このための装置としての代表的なエ
アドライヤ５０の一例を示す縦断面概念図である。この
ものにおいて、図示しないコンプレッサー等の圧縮空気
源に連通する圧縮空気の入り口５１から入った湿った空
気は、クーラー（熱交換室）５２に入り、冷却器（冷却
配管５４）５３により冷却、除湿されて乾燥した空気と
された後、加熱器５５により加熱されて出口５６に至
り、二次側配管５７を経てエアツール（図示しない）に
供給されるようになっている。この冷却過程では、圧縮
空気中の水分などが結露し、クーラー５２の底部のドレ
ンパン５８にドレンとなって落下するが、落下したドレ
ンは、廃水配管中５９を流下して付設されたドレン排出
装置（ドレン排出器）６０に至り、そこから外部に排出
されるようになっている。

【０００３】ところで、油と水が単に混ざった状態の液
は、比重差などにより容易に両者が自然分離するが、こ
うして発生するドレンは、その多くが、油と水との自然
分離が困難なエマルジョン化したものとなっており、環
境保全上等より、そのまま廃棄処理できないものであっ
た。このため、従来は、ドレン排出装置から外部にドレ
ンを排出した後、これを別工程で油分と水分とに分離し
てから処理していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来にお
いては、エアドライヤ等で発生したドレンは、エマルジ
ョン化したままの状態でドレン排出装置から排出されて
いたために、次工程で、油と水とに分離（処理）する必
要があり、その処理が面倒といった問題があった。

【０００５】一方、本願出願人は、ドレン排出装置の内
部に、ドレンの導入口と排出口との間を仕切る形で、バ
ブルポイント圧が導入口の受けるガスの圧力より大きい
多孔質体を設けてなる種々のドレン排出装置（特開平３
−１４０６９９、同４−１８７２０１、実開平５−３８
３７０など）を提案している。これらは、多孔質体の細
孔内に浸透（吸収）したドレンを排出（押出）してガス
を通過させるためには、導入口が受けるガス圧の方が、
毛細管現象によるドレンの吸収力を上回る圧力すなわち
多孔質体のバブルポイント圧より大きくなければならな
い、ということを利用したものである。この装置によれ
ば、導入口が受けるガス圧の方が多孔質体のバブルポイ
ント圧より小さい限り、ガス漏れを起こすことなく、ド
レンは連続して多孔質体の細孔内に浸透していき、導入
口側と排出口側との圧力差により押出されるようにして
その細孔内を通過し、連続的かつ自動的に排出口より排
出されるようになっており、新タイプのドレン排出装置
として注目されている。

【０００６】こうした技術の中、特開平４−１８７２０
１号や実開平５−３８３７０号公報記載の技術において
は、多孔質体を油用と水用とに上下に分けて配置してお
り、かつ油と水とを別途に排出するように構成されてい
る。これらのものは、ドレン排出装置の内部で、ドレン
に含まれる油を比重差により浮上させ、油と水とを上下
２層に分離し、それぞれを別個の多孔質体を通過させか
つ別個の排出口から排出するようにしたものである。し
かし、こうしたドレン排出装置といえども、油がエマル
ジョンとなったものが流入すると、油と水とが自然に分
離するのに長時間がかかるため、その間に、油分が水用
の多孔質体の細孔に付着して目詰まりを起こし、多孔質
体におけるドレンの通過面積（細孔）を減少させてしま
い、その排出能力を低下させてしまうことがあった。

【０００７】このようなことからも理解されるが、油分
と水分とが分離困難なエマルジョン化したドレンの排出
にあたっては、ドレン排出装置に至る前に、油と水に分
離しておき、エマルジョン化していない状態のものとし
ておくことが、以後のドレンの処理上、重要である。本
発明は、こうした点に鑑みて案出したものであって、エ
アドライヤ等で発生するドレンを、ドレン排出装置に至
る前に、油と水とに分離することのできる油水分離装置
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】上記課題を解決するた
め、本発明に係る油水分離装置は、ドレン排出装置に至
る前の圧縮空気源に連通する空間内に、発生するドレン
に含まれている油分が凝集する電極を、前記ドレンが触
れる配置で設けてなることを特徴とする。前記空間とし
ては、エアドライヤの内部、とくにクーラー内が好まし
い。また、これらにおいて、前記電極は絶縁基体に形成
され、かつ前記ドレンがその電極に触れて流下するよう
に該絶縁基体が配置されるものとしてもよいし、前記空
間内に、前記ドレンが溜まるドレン溜めを形成し、該ド
レン溜めに溜まるドレン中に前記電極を液没する配置と
してもよい。

【０００９】

【作用】上記の構成により、油分が凝集する電極（陰陽
両電極又は単に電極ともいう）に電圧が印加されると、
その陰陽両極の周辺には電場が発生する。ドレンがこの
陰陽両電極に触れると、静電気力（クーロン力）等によ
ってドレン中に含まれる油分（油滴）や鉄さびなどの粒
子が電極に凝集されて水と分離し、成長して粒子塊とな
る。つまり、ドレンが電極に触れると、ドレンに含まれ
る粒子のうち、正荷電粒子は陰（負）極へ、また、負荷
電粒子は陽（正）極へ、それぞれ静電気力等によって凝
集される。一方、非荷電粒子は、粒子凝集用の電極の両
電極間で静電誘導をおこし、各粒子の引力によって数珠
球状に繋がって両電極間に凝集される。このように、本
発明によれば、ドレンがエマルジョンとなっていても、
電極に触れると油分等がそれに凝集するため、ドレン排
出装置に至る前に油と水が分離される。したがって、ド
レン排出装置から排出されるドレンは、エマルジョン化
したものでなく油と水との混合体であり、したがって、
比重差等により簡易に自然分離するから以後のドレンの
処理が容易となる。

【００１０】

【実施例】本発明に係る油水分離装置を具体化した実施
例について、図１ないし図３を参照して詳細に説明す
る。ただし、本例においては電極１がエアドライヤ５０
のクーラー（熱交換室）５２の低部、つまりドレンパン
５８と冷却配管５４との間に配置されており、次のよう
に構成されている。なお、エアドライヤ５０について
は、図５に示したものと基本的に共通するため、同一部
位には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００１１】電極１は、図３に示すように、陰陽各電極
１ａ，１ｂが矩形板状の絶縁基体２上のほぼ全体に、所
定のピッチの櫛歯状で形成されており、各電極１ａ，１
ｂが所定の間隔となるように互い違いで配置され、本例
では陰陽両電極１と絶縁基体２でもって電極基板３を形
成している。そして本例では、この電極基板３が図１及
び図２に示したようにクーラー５２のドレンパン５８上
の空間に、その長手方向に所定の勾配（傾斜）を付され
て上下に３枚配置されている。ただし、この電極基板
３，３は、クーラー５２内で冷却されることにより結露
するドレンが、その電極１上に滴下し、順次、流下する
ように配置されており、本例では一番上の電極基板３が
右に下傾して設けられ、中間のものが左に下傾して設け
られ、そして、一番下のものが右に下傾して設けられ、
それぞれの電極基板３，３上をドレンが流れ落ちるよう
に左右両端部が支持手段にて支持されている。なお、一
番上を除く電極基板３，３はそれぞれ上方端部が平面
視、上の電極基板３の下方端部より飛び出るように配置
され、流れ落ちるドレンを受けるようにされている。そ
して、ドレンパン５８の排出口５８ａには、所定の流れ
勾配で廃水配管５９が接続され、端部にドレン排出装置
６０が開閉弁６１を介して接続されている。

【００１２】本例における電極基板３は、アルミナ基板
（３００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１ｍｍ）に、スクリー
ン印刷により銅ペースト（電極）を図３に示す櫛歯状に
印刷し、窒素雰囲気中、８５０℃で１０分間焼成して製
造したものである。因みに、本例の電極（線）の幅は約
０．５ｍｍで、陰陽各電極の（櫛歯）ピッチは約１ｍｍ
（陰陽電極間の間隙約０．５ｍｍ）となるように配置さ
れている。なお、各電極基板３の陰陽各電極１ａ，１ｂ
は、それぞれ一端部（基端部）が、絶縁を保持してエア
ドライヤ５０外に導出され、図示しない開閉スイッチを
介して外部の直流電源に接続されている。

【００１３】さて次に、このように構成された本例装置
の作用ないし効果について説明する。ただし、各電極基
板３，３の電極１には、直流電圧１０Ｖが印加（通電）
されている。エアドライヤ５０が作動されると、圧縮空
気は、コンプレッサー（図示せず）などの圧縮空気源か
らクーラー５２を経て二次側配管５７に供給されるが
（図中白抜き矢印参照）、水分などがクーラー５２内で
結露し始め、電極基板３上に滴下する。滴下したドレン
は、一番上の電極基板３上を両電極１ａ，１ｂに触れな
がらその傾斜に沿って流下し、そして、その下の電極基
板３上の上方端部（図右）に落ちてその電極基板３上の
両電極１ａ，１ｂに触れながら同様に流下し、一番下の
電極基板３上の上方端部（図左）に落ち、その両電極１
ａ，１ｂに触れながら流下し、排出口５８ａからドレン
排出装置６０に流れる。

【００１４】この流下に際しては、電極（陰陽両電極）
１の周辺には電場が発生しているので、この電極１の周
辺を通過する際に、ドレンに混在する粒子のうち、油分
等からなる正荷電粒子は陰極へ、また、負荷電粒子は陽
極へ、それぞれ静電気力（クーロン力）によって凝集さ
れる。一方、非荷電粒子は、両電極間１ａ，１ｂで静電
誘導をおこし、各粒子の引力によって数珠球状に繋がっ
て両電極間に凝集される。こうして凝集された油分等の
粒子は成長して粒子塊となって流下するので、エマルジ
ョン化していたドレンは油と水とに分離されたものとな
って、ドレン排出装置６０に流入し外部に排出される。
そしてこの状態で排出されたドレンは、油と水の混ざっ
たものであるが、エマルジョン化していないため、比重
差等により油と水に自然状態で簡易に分離するから以後
のドレンの処理が簡易にできる。

【００１５】本例では、エアドライヤ５０のクーラー５
２内にて油水分離装置を具体化したため、配置のための
別途独立の空間を要しないので、設置が容易である。ま
た、ドレンが電極１に触れて流下するように絶縁基体
（電極基板）２を傾斜して配置させたために、ドレンを
円滑に流すことができる。本例では、絶縁基体２をその
長辺方向に沿って傾斜させたが、短辺方向に傾斜させて
もよい。なお、傾斜を小さくするほど、ドレンの流下速
度が小さくなるが、ドレンが滞留する時間つまりドレン
が電極に触れている時間が長くなる分、油水の分離は逆
に効果的に行われる。また、本例では、絶縁基体をセラ
ミック（アルミナ）製としたため、耐久性に優れ、した
がって長期間にわたって安定した使用が確保される。

【００１６】なお、図１において、ドレン排出装置を前
記した特開平４−１８７２０１号や実開平５−３８３７
０号公報記載のもののように多孔質体のバブルポイント
圧を利用したもので、上下に油用の多孔質体と水用の多
孔質体とを備え、油分と水分とを別個に排出するように
したものである場合には、本例装置を経て、そのドレン
排出装置へ流入するドレンは、短時間で油と水とに分離
するから、油分が水用多孔質体へ移行することが有効に
防止される。したがって、水用多孔質体の細孔の目詰ま
りが防止されるとともに、油分と水分とに分離されて排
出されるから、ドレンの処理を極めて容易に行うことが
できる。

【００１７】前例においては、電極をエアドライヤのク
ーラー内のドレンパン上の空間に設けたが、電極を設け
る空間（位置）はこれに限定されるものではない。本発
明に係る装置の電極は、発生するドレンに含まれている
油分が凝集するように、ドレンが触れる配置で設けられ
ていればよいからである。したがって、例えばドレンが
エアドライヤのクーラー内のドレンパン上に溜まるよう
に、ドレンパンがドレン溜め（受け皿）状に形成された
ものである場合には、そのドレン溜めに溜まるドレン中
に電極（上記例では電極基板）を絶縁を保持して液没す
るように配置しておいてもよい。この場合、電極は、別
段、絶縁基体に設けられていなくともよい。また、こう
したドレン溜めは、上記のようにクーラー内に形成する
ことなく、外部のドレン排出装置に至る廃水配管途中に
形成してもよい。

【００１８】図４は、その一例を示す。このものは、外
部のドレン排出装置６０に至る配管５９途中（空間）に
ドレンが溜まるドレン溜め２８を形成し、該ドレン溜め
２８に溜まるドレンＤ中に直線状の電極２１ａ，２１ｂ
をその下部が液没する配置としたものである。このもの
においては、ドレン溜め２８に溜まるドレンＤは、オー
バーフローする形でドレン排出装置６０に流入するが、
その過程で、電極２１に所定の直流電圧を印加すること
で、前記したのと同様にして、エマジョン化しているド
レンＤ中の油分と水分とが分離される。そして、この場
合には、油分の凝集が、ドレンＤが電極２１に触れてい
る間中行われるから、油水の分離が長時間行われる。な
お、図４では、陰陽両電極２１ａ，２１ｂをステンレス
鋼の線体とし、これを所定間隔をおいて垂直状にドレン
Ｄ中に差し込むようにして下方部分を液没させている
が、その全部を液没させるようにしてもよいし、前例の
ように絶縁基体に電極を形成して電極基板としたものを
液没させてもよい。

【００１９】なお、本発明における電極は、ドレンに混
在する油分などからなる粒子が静電気力等によって凝集
する形状、配置のものであればよく、したがって、絶縁
基体に設ける場合でも上記の櫛歯状のものに限定される
ものではなく、適宜の形状、配置のものとすればよい。
また、上記例におけるように、必ずしも絶縁基体の全体
（面）に設ける必要はないが、全体に設けるほど粒子等
の凝集効率が向上するので、油水の分離効果も大きい。
なお、電極を設ける絶縁基体は、絶縁体であればよくプ
ラスチック製でもよい。

【００２０】本発明において印加する直流電圧は、ドレ
ンの流量等の条件に応じて適宜に設定すればよい。また
電極の材質については、銅、ステンレス鋼、白金鍍金を
施したチタンなど適宜の材質を用いることが可能であ
る。さらに、電極は、上記のような平面的な形状でな
く、立体的な網目状に形成したものでもよい。このよう
にすれば、ドレンと電極との接触面積が増し、より効果
的に粒子が凝集するので効率的な油水の分離が行える。
ドレン中に液没させる場合にとくに有効である。

【００２１】なお、静電気力は、２つの荷電体の電荷の
積に比例し、両者間の距離の２乗に反比例するので、電
極の間隔を狭くする（電極の配置を密にする）、あるい
は、印加する電圧を高くすることによって、粒子の凝集
率を上げることができる。つまり、ドレンの排出量やそ
の内容物（油分の含有率等）に応じて、電極の構成や電
圧等は適宜に設定すればよい。さらに、電極には必ずし
も常時印加し続けなくともよく、例えば、ドレンの発生
があるときのみ選択的に電源をオンさせるようにしても
よい。また、電源としては、交流を直流に変換したもの
の他、リチウム電池や太陽電池等を用いてもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、ドレン排出装置に至る
前の圧縮空気源に連通する空間内で、発生したドレンに
含まれる油分が静電気力等によって電極に凝集されるの
で、エマルジョン化していたドレンも油分と水分とに分
離できる。これにより、その後、油と水との混ざったも
のとしてドレン排出装置から排出されても、比重差等に
より両者は自然分離するから、以後のドレンの処理が簡
易にできるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る油水分離装置をエアドライヤのク
ーラー内で具体化した一実施例を示す縦断面概念図であ
る。

【図２】図１におけるクーラー部位の拡大図である。

【図３】図１に使用した電極およびそれを形成した絶縁
基体の拡大平面図である。

【図４】本発明に係る油水分離装置をエアドライヤ外
で、ドレン排出装置に至る前のドレン排出用の配管途中
にて具体化した実施例の縦断面概念図である。

【図５】エアドライヤにてドレンが発生する状態の説明
用の縦断面概念図である。

【符号の説明】

１，２１ 電極 ２ 絶縁基体 ２８ ドレン溜め ５０ エアドライヤ ６０ ドレン排出装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドレン排出装置に至る前の圧縮空気源に
   連通する空間内に、発生するドレンに含まれている油分
   が凝集する電極を、前記ドレンが触れる配置で設けてな
   ることを特徴とする油水分離装置。
2. 【請求項２】 前記空間が、エアドライヤの内部である
   ことを特徴とする請求項１記載の油水分離装置。
3. 【請求項３】 前記電極が絶縁基体に形成され、かつ前
   記ドレンが前記電極に触れて流下するように該絶縁基体
   が配置されてなることを特徴とする請求項１又は２記載
   の油水分離装置。
4. 【請求項４】 前記空間内に、前記ドレンが溜まるドレ
   ン溜めが形成され、該ドレン溜めに溜まるドレン中に前
   記電極が液没する配置とされていることを特徴とする請
   求項１又は２記載の油水分離装置。