JPH11197404A

JPH11197404A - 油水分離方法及び装置

Info

Publication number: JPH11197404A
Application number: JP838098A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Tsubouchi; 宏泰坪内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 1999-07-27
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: JP3491667B2

Abstract

(57)【要約】【課題】機械加工時に使用される潤滑油中の水分を除
去する。【解決手段】貯留容器１内に、使用済の潤滑油である
油水混合液５を貯留する。この油水混合液５中に、ドラ
イエアを微細な気泡６として供給する。そして、ドライ
エアである気泡６に、油水混合液５中の水分を吸着させ
る。また、水分を吸着した気泡６と油水混合液５とを、
これらの比重差のみを利用して分離する。以上の手順に
より、油水混合液中から水分だけを分離、除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油水混合液を油と
水とに分離するための方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば切削若しくは研削機械の作動部位
（ベアリング、回転軸、歯車等）を、オイルバス潤滑、
オイル強制潤滑等で潤滑する場合には、潤滑油に対し、
切削、研削加工時に用いる水溶性クーラントや、外部と
の温度差で生じる結露等の混入が生ずる。このように水
分が混入した潤滑油は潤滑性能が低下することから、前
記作動部位に、潤滑不良や錆の発生等が生じ易くなる。
よって、機械装置の潤滑油の循環経路には、油水分離装
置を取付ける必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の油水
分離装置に採用されている油水分離方法としては、遠心
分離法、吸着分離法、電解分離法等が上げられる。この
うち、遠心分離法は、油と水とを遠心力により分離する
ものであるが、油水分離性が不十分であり、かつ、設備
が大型化する等の欠点がある。また、吸着分離法は、水
を吸着するフィルタを用いて油水分離をするものである
が、フィルタコストおよびフィルタの交換工数が大きく
なる等の欠点がある。また、電解分離法は、油水混合液
に電界をかけ、ごみや水分を凝縮して除去するものであ
るが、運転コストが高く、油水分離性が十分でない等の
欠点があった。すなわち、上記従来の手法を用いた油水
分離装置は、設備のサイズ、部品点数、油水分離能力、
メンテナンス性の点で、更なる改善が望まれるものであ
った。

【０００４】また、一般に潤滑油、作動油等として使用
される油には、各種の添加剤が含まれており、該添加剤
に界面活性剤が含まれている場合には、油と水とがエマ
ルション化し、従来の油水分離方式では油と水との分離
が不可能であった。

【０００５】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、単純な原理で確実に油
水分離を行い、かつ、その手法に係る油水分離装置の小
型軽量化、低コスト化、メンテナンスフリー化等を図る
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の請求項１に係る油水分離方法は、油水混合液
中にドライエアを微細な気泡状にして供給し、水分をド
ライエアに吸着させ、該水分を吸着したエアと前記油水
混合液との比重差を利用して該エアを除去し、水分と油
液とを分離してなることを特徴とする。

【０００７】本発明によると、油水混合液中にドライエ
アを供給し、液中の水分をドライエアによって吸着する
ことにより、油水混合液中から水分のみを抽出する。こ
のとき、ドライエアを微細な気泡状として供給すること
により、ドライエアと油水混合液との接触面積を増大さ
せ、水分の吸着率を向上させる。さらに、油水混合液と
水分を吸着したエアとの比重差を利用して、該水分を吸
着したエアを油水混合液から除去する。よって、油液の
みが残り、水分と油液との分離が完了する。

【０００８】また、本発明の請求項２に係る油水分離方
法によると、前記油水混合液を容器に貯留し、前記エア
を該容器の底部から供給することが望ましい。この構成
の場合には、ドライエアが、容器に貯留された油水混合
液中に供給されると、容器の底面から液面まで浮上する
間、油水混合液にドライエアが接触することになる。す
なわち、容器に貯留された油水混合液中の大部分にドラ
イエアが接触することになるので、水分除去量を増加さ
せることができる。

【０００９】また、上記課題を解決するための請求項３
に係る油水分離装置は、油水混合液の貯留容器に、気泡
発生手段とエア放出手段とを設け、該気泡発生手段にド
ライエアを供給するエア供給手段を備えることを特徴と
する。

【００１０】本発明によると、貯留容器に貯留された油
水混合液に対して、エア供給手段より供給されるドライ
エアを、気泡発生手段を用いて放出する。そして、気泡
となったドライエアが油水混合液中を浮上する際に、液
中の水分を吸着する。さらに、水分を吸着したエアが前
記油水混合液との比重差によって分離する。このエア
を、エア放出手段から放出することにより、油水混合液
中から水分のみを除去する。

【００１１】さらに、本発明の請求項４に係る油水分離
装置によると、前記油水混合液の貯留容器は、油水混合
液の供給路及び分離された油液の排出路を備えることが
望ましい。この構成により、水分を分離した油水混合液
（すでに、水分の大部分が分離された油液となってい
る）を、前記貯留容器から送り出し、代わりにまだ油水
分離がなされていない混合液を新たに前記貯留容器に送
り込むことにより、連続的な油水分離作業を行う。

【００１２】また、本発明の請求項５に係る油水分離装
置は、前記油水混合液の貯留容器は筒状をなし、少なく
ともその一端部を、前記気泡発生手段又は前記エア放出
手段を形成する透過孔シートで塞いでなることが望まし
い。

【００１３】前記透過孔シートは、例えばフッ素樹脂
（ポリテトラフロロエチレン）からなり連続多孔質構造
をなすものである。また、この孔は非常に微小なもので
ある。そして、気体は通すが液体は通さないというよう
な性質を備えている。本発明では、この透過孔シートで
円筒状をなす貯留容器の少なくとも一端部を塞いでい
る。そして、該透過孔シートにエア供給手段からのエア
を供給することにより、透過孔シートの微小な孔を通過
したエアは、油水混合液中に微小な気泡として放出する
ことができる。すなわち、前記透過孔シートをエア放出
手段として用いることができる。また、前記前記透過孔
シートの、気体を通す性質を利用して、前記貯留容器の
エア放出手段にも利用する。

【００１４】さらに、本発明の請求項６に係る油水分離
装置においては、前記筒状の貯留容器の両端部を前記透
過孔シートで塞ぎ、一端部の透過孔シートには前記エア
供給手段を連結し、他端部の透過孔シートにエアの吸引
手段を設けてなることが望ましい。

【００１５】本発明によると、前記筒状の貯留容器の、
一端部に設けた透過孔シートにエア供給手段を連結して
気泡発生手段に用い、他端部に設けた透過孔シートをエ
ア放出手段に用いる。また、他端部の透過孔シートの外
部にエアの吸引手段を設けることによって、油水混合液
から分離したエアを強制的に前記貯留容器から排出し、
新たなドライエアを容器内に引き込む。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１７】図１には、本発明の第１の実施の形態に係
る油水分離装置を示している。この油水分離装置は、上
面が開口部１ａとなっている貯留容器１の底面に、気泡
発生手段２を設け、気泡発生手段２にドライエアを供給
するエア供給手段３を接続してなるものである。気泡発
生手段２は、セラミックストーン（例えば、鑑賞魚を飼
育するための水槽に入れて気泡を発生させるための焼結
エアストーンや、流体循環設備に用いられる異物除去用
のフィルタ等。）等の連続多孔質構造をなす部材であ
る。よって、その内部にエアを供給すると、表面の微小
な孔からエアが噴出する。そして、液体中では該噴出し
たエアが微小な気泡となる。エア供給手段３は、圧縮空
気４を供給することにより、該圧縮空気中から水蒸気を
分離するフィルタを備えるものである。

【００１８】そして、図示のごとく貯留容器１に油水混
合液５を貯留し、エア供給手段３から気泡発生手段２へ
とドライエアを供給する。気泡発生手段２からは、ドラ
イエアが微小な気泡６となって油水混合液５中に供給さ
れる。気泡６は、油水混合液５の液面へと浮上してい
く。この際、気泡６は油水混合液５中の水分を吸着す
る。気泡６はドライエアであることから、油水混合液５
中の水分の吸着は促進される。そして、水分を吸着した
気泡６は、油水混合液５との比重差により液面に浮上
し、空気中へと放出される。さらに、該水分を含む空気
は、貯留容器１の開口部１ａから自然に容器外へと放出
される。すなわち、開口部１ａが自然のエア放出手段と
なり、油水混合液５から分離した水分を、貯留容器１の
外部へと放出する。よって、貯留容器１には油液のみが
残ることとなる。このように、油水混合液と水分を吸着
したエアとの比重差のみを利用して、油水混合液５中の
水分と油液との分離を行うことができる。

【００１９】図３には、本発明者らが上記油水分離装置
を用いて実施した油水分離実験の結果を示している。本
実験では、貯留容器１に所定量の油水混合液５を貯留
し、一定時間油水分離処理を行った後に、貯留容器１に
残存する油水混合液（水分の混入量が減少した分だけ液
量も減少している）の量を計測する。そして、処理の前
後での油水混合液の量の差分を水分除去量としている。
図３は、単位時間あたりの水分除去量と、気泡のサイズ
との関係を例示したものであるが、気泡のサイズがより
小さいほど、水分除去量が増加していることがわかる。
この結果は、ドライエアをより微細な気泡６として供給
することにより、単位供給量当りのドライエアと油水混
合液との接触面積を増大させ、よって水分の吸着率を向
上させることに起因するものである。

【００２０】また、図４にも油水分離実験の一例を示し
ている。図４は処理時間当りの水分除去量を、ドライエ
アの供給量を変えて比較したものである。図中、四角形
の点で示す実験結果は、丸い点で示す実験結果の２倍の
ドライエア供給量によるものである。同様に、図中、三
角形の点で示す実験結果は、丸い点で示す実験結果の３
倍のドライエア供給量によるものである。この図からわ
かるように、ドライエア供給量を増加させるに従い、単
位時間あたりの水分除去量が増加していることがわか
る。

【００２１】以上説明したように、本発明の第１の実施
の形態に係る油水分離装置によると、油水混合液５中に
ドライエアを微細な気泡６として供給することにより、
液中の水分を気泡６が積極的に吸着する。また、水分を
吸着した気泡６と油水混合液５とを、これらの比重差の
みを利用して分離し、油水混合液中から水分だけを分
離、除去することができる。

【００２２】この際、ドライエアの気泡サイズは、より
小さいほどドライエアと油水混合液との接触面積を増大
させ、水分の吸着率を向上させることができる。また、
ドライエアの供給量はより多いほど水分除去量を増加さ
せることができる。なお、気泡発生手段２を貯留容器１
の底部に配置することにより、気泡容器の底面から液面
まで浮上する間、油水混合液に気泡６が接触することに
なる。すなわち、貯留容器１の油水混合液中の大部分に
対し気泡６を接触させることになるので、水分除去量を
増加させることができる。

【００２３】以上の油水分離装置は、エア供給手段３に
供給される圧縮空気４のエネルギーのみで作動させるこ
とが可能であり、従来の手法による分離装置と異なり、
分離装置自体は電気エネルギーを必要としない。尚、圧
縮空気４は既存の工場内エア配管等から容易に得ること
ができる。また、可動部分がないために、消耗部品が発
生せず、メンテナンス性、信頼性が大幅に向上する。加
えて、油水分離の原理が簡単であることから、装置のサ
イズや形状を自由に設定しても能力に差が出ることがな
い。また、油の種類や粘度にも左右されずに、安定した
油水分離能力を発生することが可能である。

【００２４】続いて、図２を参照しながら、本発明の第
２の実施の形態に係る油水分離装置についての説明を行
う。ここで、第１の実施の形態と同一部分若しくは相当
する部分については同一の符号で示し、詳しい説明は省
略する。

【００２５】本実施の形態に係る油水分離装置の貯留容
器１は円筒状をなし、その長手方向を鉛直方向に配置し
ている。そして、その両端部を透過孔シート７，８で塞
ぎ、シートホルダ９，10で貯留容器１に固定している。
また、エア供給手段３からの給気配管11をシートホルダ
９に固定することにより、ドライエアを透過孔シート７
へと供給する。シートホルダ10は環状をなし、透過孔シ
ート８の周端部を貯留容器１に固定するようになってい
る。さらに、透過孔シート８の外側には、排気ファン12
が設けられている。

【００２６】加えて、円筒状をなす貯留容器１の側部に
は、油水混合液５を貯留容器１内へと供給する供給路13
と、貯留容器１外へ排出する排出路14とを設けている。
なお、透過孔シート７，８は、連続多孔質構造をなし、
液体は通さず気体のみを通す素材からなる膜状部材であ
る。一例としてフッ素樹脂（ポリテトラフロロエチレ
ン）からなる合成繊維等が用いられる。

【００２７】この油水分離装置は、次のような手順によ
って油水分離を行う。エア供給手段３のドライエアは、
透過孔シート７を通過して貯留容器１内の油水混合液５
へと供給される。前述のごとく、透過孔シートは、液体
は通さず気体のみを通す連続多孔質構造の部材であるこ
とから、ドライエアは透過孔シート７を通過する際に微
細な気泡６となって、油水混合液５に供給される。そし
て、気泡６は油水混合液５の液面へと浮上して行く際
に、油水混合液５中の水分を吸着する。水分を吸着した
気泡６は、油水混合液５との比重差により液面に浮上
し、油水混合液５と分離する。そして、透過孔シート８
を通過し、排気ファン12によって、強制的に貯留容器１
から排出される。

【００２８】また、貯留容器１の側部に設けた供給路13
により、未だ油水分離がなされていない混合液５’を貯
留容器１に送り込む。また、排出路14によって、油水分
離が完了した油水混合液５”（このときには、すでに水
分の大部分が分離された油液となっている。）を貯留容
器１から送り出す。

【００２９】上記構成をなす本発明の第２の実施の形態
によると、貯留容器１を塞ぐ透過孔シート７によって気
泡を発生させるので、第１の実施の形態のごとく独立し
た気泡発生手段が不要となる。また、透過孔シート８に
よって、油水混合液５を貯留容器１内に密閉するので、
油水混合液５の容器外への飛散を無くすことができる。
すなわち、透過孔シート８は液体を通さないため、設置
に不適設な場所（例えば、潤滑油の飛散が、該潤滑油を
用いる装置本体に悪影響を及ぼすような場所等）でも、
装置本体の性能を低下させることなく油水分離作業を行
うことができる。また、排気ファン12の設置によって、
油水混合液５から分離したエアを強制的に貯留容器１か
ら排出することができる。すなわち、強制的なエア放出
手段を備えることとなる。したがって、ドライエアの供
給量の増加を促進し、油水分離効率を高めることができ
る。さらに、供給路13によって未処理の油水混合液５’
を供給し、排出路14によって供給処理済の油液５”を排
出することにより、連続的な油水分離作業を行うことが
可能となる。その他第１の実施の形態と同様の作用効果
については、説明を省略する。

【００３０】以上のごとく、本発明の実施の形態に係る
油水分離装置は、構造や油水分離の原理が単純であり、
かつ、消耗部品が少ないことから、常時安定した油水分
離能力を発揮することが可能である。また、装置のサイ
ズや形状は自由に設定することができるので、機械加工
装置の潤滑油の油水分離装置のみならず、様々な設備へ
の応用が可能である。例えば、自動車の燃料タンクに油
水分離装置を設けることにより、結露等によりガソリン
へ混入する水分の除去を行い、ノッキング、エンスト等
の発生を防止することができる。また、ガソリンタンク
内の錆の発生も防止することができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明はこのように構成したので、以下
のような効果を有する。本発明の請求項１に係る油水分
離方法によると、単純な原理で確実に油水分離を行うこ
とが可能となる。また、本発明の請求項２に係る油水分
離方法によると、更なる油水分離効率の向上を図ること
ができる。

【００３２】また、本発明の請求項３に係る油水分離装
置によると、単純な原理で確実に油水分離を行うことが
可能となり、油水分離装置の、小型軽量化、低コスト
化、メンテナンスフリー化等を図ることができる。ま
た、本発明の請求項４に係る油水分離装置によると、連
続的な油水分離作業を行うことが可能となり、さらに使
い勝手の良い装置を提供することが可能となる。また、
本発明の請求項５に係る油水分離装置によれば、独立し
た気泡発生手段が不要となり、かつ、油水混合液の飛散
防止を図ることができる。加えて、本発明の請求項６に
係る油水分離装置によれば、さらに油水分離効率を高め
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る油水分離装置
を示す摸式図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る油水分離装置
を示す摸式図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る油水分離装置
において、油水分離能力を説明するための図である。

【図４】図３と同様に、第１の実施の形態に係る油水分
離装置において、油水分離能力を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１貯留容器１ａ開口部２気泡発生手段３エア供給手段５油水混合液６気泡

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】油水混合液中にドライエアを微細な気泡
状にして供給し、水分をドライエアに吸着させ、該水分
を吸着したエアと前記油水混合液との比重差を利用して
該エアを除去し、水分と油液とを分離してなることを特
徴とする油水分離方法。
【請求項２】前記油水混合液を容器に貯留し、前記エ
アを該容器の底部から供給することを特徴とする請求項
１記載の油水分離方法。
【請求項３】油水混合液の貯留容器に、気泡発生手段
とエア放出手段とを設け、該気泡発生手段にドライエア
を供給するエア供給手段を備えることを特徴とする油水
分離装置。
【請求項４】前記油水混合液の貯留容器は、油水混合
液の供給路及び分離された油液の排出路を備えることを
特徴とする請求項３記載の油水分離装置。
【請求項５】前記油水混合液の貯留容器は筒状をな
し、少なくともその一端部を、前記気泡発生手段又は前
記エア放出手段を形成する透過孔シートで塞いでなるこ
とを特徴とする請求項３又は４記載の油水分離装置。
【請求項６】前記筒状の貯留容器の両端部を前記透過
孔シートで塞ぎ、一端部の透過孔シートには前記エア供
給手段を連結し、他端部の透過孔シートにエアの吸引手
段を設けてなることを特徴とする請求項５記載の油水分
離装置。