WO2013150901A1 - 浮上油、浮上スラッジの回収装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

　液面変動に追従して液面上面に浮遊するオイル、スラッジを効率良く吸引することができ、かつ極めて低コストな設備によってその効果を達成することができる浮上油、浮上スラッジの回収方法およびその装置を提供する。そのための手段として、タンク内の浮上油、スラッジ、液（混合液）を流入させる流入口と該流入口に接続するフレキシブルホースまたは流入管とその流入口をタンク液面に位置するための２個以上のフロートを固定し、かつサクション密閉室をフレキシブルホースまたは流入管の流入口から混合液が大気圧で流れ込むための落差を得るために少なくとも３０ｍｍ以上下方に配設すると共に、該サクション密閉室が常に大気圧を維持するための通気管または流入管を設けたことを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収方法およびその装置にある。

Description

浮上油、浮上スラッジの回収装置およびその方法

　本発明は、液面の浮上油やスラッジ等の浮上物を回収する浮上油、浮上スラッジの回収装置およびその方法に関するものである。

　従来から浮上油回収装置を使って油水混合液から油と水を分離する方法は知られている。このような浮上油回収装置では、工作機械クーラントタンクや洗浄液タンクに溜まった油水混合液をポンプで吸い上げて流入管を介して分離槽内に送り込む、この分離槽内で水と油を比重差の違いを利用して上下に分離する。分離された油は油排出口を介して回収容器に回収される。回収された油は廃液として適宜処分される。油を除去した残りの液は、分離槽から貯留タンクに戻されて再利用される。

　また、特開２０１１－２５５３８１号公報（特許文献１）に開示されているように、吸引口を液面下の最適位置に無調整で保持する液面追従式吸引装置で、この液面追従式吸引装置により、水の混入量を大幅に減らした浮上油を速く回収できるようにした浮上油回収装置で、この液面追従式吸引装置にあっては、吸込みパイプの吸込み口側端部に調整パイプを上下移動自在に配設したことにより、調整パイプの吸込み口を液面に対して常時適正な位置に保持されているから浮上油の回収を効率よく行うことができると共に、回収された浮上油に含まれる水の混入量を大幅に減少できるというものである。

　また、特開２０１０－２６４３５５号公報（特許文献２）に開示されているように、吸引口を液面下に設置して、バキューム能力の高いポンプにより吸引する方法である。
また、特開２０１０－７５９１８号公報（特許文献３）に開示されているように、浮上油を効率よく汲み上げることが可能な浮上油回収装置で、円盤と円盤上に立設された複数の固定細棒と、複数の固定細棒上に固定された吸引管とを備える吸い込み冶具が提案されている。

　また、特開２００６－１４２１９４号公報（特許文献４）に開示されているように、回収油の含水率を低減させることができるようにした浮上油回収ノズルおよび浮上油回収装置であって、浮上油を吸引する吸引管と、この吸引管の端部に配置され、吸引管の管口を水面上に浮かせる浮体と、浮体の上部に配置される吸引部カバーとを備え、この吸引部カバーの周縁には、吸引部カバーと液体表面の間の吸引隙間を調整するための遮蔽板が設けられる浮上油回収ノズルが提案されている。

　また、特開２００４－３０５８４７号公報（特許文献５）に開示されているように、使用済処理液の温度が高い場合でも、また、吸引口からポンプ本体位置までのレベル差が大きい場合でも浮上油を効率的かつ確実に回収するため、ピストンを連続的に往復駆動させることにより、浮上油を間欠的に吸引回収することができる浮上油回収装置が提案されている。

　さらに、特開２００４－９０４５号公報（特許文献６）は、負圧の吸引力を利用し、簡単な構造で効率よく液面浮上油を吸い上げるもので、エジュクター等の負圧発生装置で発生させた、負圧の吸引力を利用し、その吸い上げようとする液面が変動しても、滑らかに追従し液面の浮上油を安定して吸い上げることのできるように、吸上げ案内管自体が、追従する吸込みフロートノズルの支持と案内の役割を兼ねる構造の浮上油吸上げノズルユニットが提案されている。

特開２０１１－２５５３８１号公報 特開２０１０－２６４３５５号公報 特開２０１０－７５９１８号公報 特開２００６－１４２１９４号公報 特開２００４－３０５８４７号公報 特開２００４－９０４５号公報

　上述したように、液面変動に追従して液面上面に浮遊する浮上油を効率良くサクションするために、フロートでサクション部を浮かして浮上油を回収するフロートサクション方法には数多くの方法が提案されているが、そのいずれもがフロートでサクション部からバキューム能力の高いバキューム式ポンプにより吸引する方法によって行われている。この方法は、サクション配管とポンプ吸引口を配管で直結する構造であって、この構造では混合液に空気が混入するため、吸引するするにはどうしてもバキューム式ポンプが必要であった。したがって、これらのいずれの方法もバキューム式ポンプに特殊な能力が必要なためコスト高が避けられないという問題があった。

　一方、浮上油を回収する方法としてベルト式、円盤式等の油を回転物に付着させて回収する方法も提案され、この方法は低コストではあるが、しかしその回収能力はフロートサクション方法に比べ遙に性能および効率が低いという問題がある。そのため、上述したフロートサクション方法は性能および効率が優れている。しかしその難点は上述のようにコストが高いために一般使用者には受け入れられないのが現状である。

　上述したような問題を解消するために発明者は鋭意開発を進めた結果、フロートサクション配管とポンプを配管で直結せずに混合液の汲み上げに低水位水中ポンプ（モーター部が水中から露出していて連続運転可能、かつ露出モーター強制冷却構造）または浸漬式で空運転可能なシールレス（メカシールの無い）ポンプ（クーラントポンプ）を使用できる構造にすることにより、従来解決出来なかった浮上油、スラッジ等の浮上物を大気圧で流れ込むことを可能とした極めて低コストを実現した装置を提供するものである。

　すなわち、液面に浮上する浮上油、スラッジ、液（混合液）を大気圧による自然落差で回収するためのポンプケースをタンク内に設置し、そのタンク内に低水位水中ポンプまたはクーラントポンプを配設し、自然落差でポンプケースに導入された混合液をホースに接続する混合液落下口をポンプケース内水位より高い位置に常に保持するように浸漬部底部に設けた吸引口から混合液を吸引する場合、または、上記ポンプケースをタンク内に設置したものに限定することなく、水中ポンプを直接タンク内に設置したもの、または、水中ポンプ本体をフロートにより水面上に浮かして浮上油、浮上スラッジを回収し、引続き、別置きの浮上油分離タンクまたは分離装置に供給する装置を提供するものである。

　その要旨とするところは、
（１）タンク内の浮上油、スラッジ、液（混合液）を流入させる流入口と該流入口に接続するフレキシブルホースとその流入口をタンク液面に位置するための２個以上のフロートを固定し、かつ低水位水中ポンプまたはクーラントポンプの浸漬部を囲むポンプケースと該ポンプケースはホースに接続する混合液落下口から混合液が大気圧で流れ込むための落差を得るに必要な位置に配設すると共に、該混合液落下口をポンプケース内水位より高い位置に保持するように設けたことを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収装置。

　（２）前記（１）に記載のポンプケースのホース接続部の混合液落下口が低水位水中ポンプまたはクーラントポンプ最低吸入水位液面より５ｍｍ以上、上部に当たる大気圧に流れ込むに必要な位置に配設したことを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収装置。
（３）前記（１）または（２）に記載の浮上油、浮上スラッジの回収装置において、流入口と混合液落下口までの落差を３０ｍｍ以上とすることを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収装置。

（４）前記（１）～（３）のいずれか１項に記載の装置であって、ポンプケース内のホース接続部にポンプ運転と同調する自動弁を設け、運転停止時のポンプモータへの浸水を防止することを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収装置。
（５）前記（１）～（４）のいずれか１項に記載の装置であって、低水位水中ポンプまたはクーラントポンプから吐き出された混合液と浮上油、スラッジ、その混合液を分離するための油水分離およびスラッジ回収タンクと接続させたことを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収装置。

　（６）前記（５）に記載の油水分離およびスラッジ回収タンクにおいて、浮上油およびスラッジを比重分離し、該回収タンク底部に沈殿したスラッジを自動排出させたことを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収装置。

　（７）タンク内の浮上油、スラッジ、液（混合液）を流入させる流入口と該流入口に接続するフレキシブルホースまたは流入管とその流入口をタンク液面に位置するための２個以上のフロートを固定し、かつサクション密閉室をフレキシブルホースまたは流入管の流入口から混合液が大気圧で流れ込むための落差を得るために少なくとも３０ｍｍ以上下方に配設すると共に、該サクション密閉室が常に大気圧を維持するための通気管または流入管を設けたことを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収方法。

　（８）前記（７）に記載のサクション密閉室をフレキシブルホースまたは流入管に連接し、該サクション密閉室の上部に混合液ポンプ吸込部および水中ポンプを設けたことを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収方法にある。

　上述したように、本発明に係る浮上油、浮上スラッジの回収装置により、液面変動に追従して液面上面に浮遊するオイル、スラッジを効率良く吸引することができ、かつ極めて低コストな設備によってその効果を達成することができる極めて優れた装置を提供するものである。

本発明に係る全体的概略を示す正面断面図である。 本発明に係る水中ポンプを使用した場合の正面断面図である。 水中ポンプを直接タンク内に設置した場合の正面断面図である。 水位の深い湖、沼、池等での浮上油、浮上スラッジの回収装置を示す正面断面図である。

　１　タンク
　２　浮上物
　３　タンク液面
　４　混合液流入口
　５　フロート
　６　バランスウェイト
　７　フレキシブルホース
　８　水中ポンプ
　９　混合液ポンプ吸込部
　１０　ポンプケース
　１１　混合液落下口
　１２　ホース接続部
　１３　ポンプケース内水位
　１４　混合液吐出口
　１５　通気管
　１６　流入管
　１７　湖、沼、池等
　１８　サクション密閉室
　１９　クーラントポンプ

　以下、本発明について図面にしたがって具体的に説明する。
図１は、本発明に係る全体的概略を示す正面断面図である。また、図２は、本発明に係る水中ポンプを使用した場合の正面断面図である。この図１および図２に示すように、タンク１内の浮上油、スラッジ等の浮上物２をタンク内液面３より吸引させるためのフロート５を設け、このフロート５は２個以上のバランスウェイト６を配設してフロート５を浮かせ、混合液流入口４の吸引下部に液面変動に追従するためのフレキシブルホース７をジョイントし、そのフレキシブルホース７が穏やかに吸引部より下方に向かう位置でポンプケース１０と接続する。このようにして、ポンプの運転によりポンプケース内の水位がポンプケース内の接続口より下がると浮上油、浮上スラッジの吸引口より吸引された混合液は大気圧による自然落差でポンプケース１０に流入する。ポンプケース１０内に体積した混合液はクーラントポンプ１９で吸引され一定の液面以下に保たれる。

　一方、浮上物２を吸引するために低水位水中ポンプまたはクーラントポンプ１９（以下、水中ポンプ８で説明する）はタンク１内に設置し、その水中ポンプ８の吸込み部９をタンク内液面３と遮断するためのポンプケース１０をタンク１内に設置し、このポンプケース１０の内部に水中ポンプ８を設ける。この水中ポンプ８は低水位運転可能な露出モーター強制冷却構造とする。そして水中ポンプ８の本体を囲むポンプケース１０とこのポンプケース１０はホース接続部１２を介して混合液落下口１１を混合液流入口４から浮上物２が大気圧で流れ込むための落差を得るに必要な位置に配設し、かつ水中ポンプ８の混合液ポンプ吸込み部９のポンプケース内液面１３より上方に位置するように設ける。

　このように、ポンプケース１０内の混合液落下口１１は、混合液流入口４から浮上物２が大気圧で流れ込むための落差を得るに必要な位置に配設すると共に、混合液流入口４での吸引は大気圧による液面差で混合液流入口４から浮上物２が流入させることは必要である。このためには、タンク１の水面と混合液流入口４の浸漬間隔をＸとすると、空気と浮上物２が同時に落差によって渦巻状を生じながら落下するに必要な距離Ｘは１ｍｍ～５ｍｍとする。１ｍｍ未満では空気量が多くなりその効果が十分でなく、また５ｍｍを超えると水の混合量が多くなり、渦巻状を生じながら落下する効果が悪いことから、その範囲を１ｍｍ～５ｍｍとした。また、混合液流入口４と混合液落下口１１までの落差距離をＹとすると、その落差距離Ｙは３０ｍｍ以上とする。３０ｍｍ未満では上記効果が十分でない
ためである。好ましくは５０ｍｍ以上とする。

　この大気圧でポンプケース１０内に流れ込んだ浮上油、スラッジ等の浮上物２はポンプケース１０底部に堆積しつつ、徐々にポンプケース内液面１３が上昇することとなる。水中ポンプ８を運転しポンプケース内混合液下口が大気中に露出すると吸引作動が働き浮上物等の混合液を吸引し混合液吐出口１４から外部に排出させる。これによりフレキシブルホース７に接続する混合液落下口１１を常にタンク内液面１３より高い位置に保持する。

　より具体的には、混合液落下口１１とポンプケース１０内液面１３との距離をＺとすると、そのＺの値を５ｍｍ以上の上部位置に混合液落下口１１を管理し、常に混合液落下口１１をポンプケース１０内の大気圧の位置に配設しておきこの大気圧の状態で流れ込むことが必要がある。しかし、５ｍｍ未満では大気圧の状態を十分に保持することができず落下する効果が十分でないことから５ｍｍ以上とした。好ましくは２０ｍｍ以上とする。このようにすることで従来解決出来なかった浮上油、スラッジ等の浮上物を大気圧で流れ込むことを可能とした極めて低コストでの処理装置を提供するものである。

　また、浮上油、スラッジの混入している、例えば工作機械に切削液を供給するためのタンクは切削液の臭い匂えの発生、切削液の寿命に弊害のあるこの浮上油、スラッジを除去する必要がある。タンク１はそのための貯蔵タンクでもある。水中ポンプ８に吸引された浮上油、スラッジの混合液はタンク１上の配設された油水分離タンクに供給され最終的には処理される。なお、図１に示す符号９は、ポンプケース１０内に流れ込んだ浮上油、スラッジ等の浮上物２をポンプ８により吸引するための混合液ポンプ吸引口である。

　図３は、水中ポンプを直接タンク内に設置した場合の正面断面図である。この図３に示すように、ポンプケース１０を水中ポンプ８の混合液ポンプ吸込部９にサクション密閉室１８とした場合であって、タンク１内の浮上油、スラッジ等の浮上物２をタンク内液面３より吸引させるためのフロート５を設け、このフロート５は２個以上のバランスウェイト６を配設してフロート５を浮かせ、混合液流入口４の吸引下部に液面変動に追従するためのフレキシブルホース７をジョイントし、そのフレキシブルホース７が穏やかに吸引部より下方に向かう構成とした。この構成については、図１、２と同一である。

　上記、フレキシブルホース７はホース接続部１２を介して混合液落下口１１を通気管１５の下部に設置させ、常に混合液流入口４から浮上物２が大気圧による液面差で混合液流入口４から浮上物２を流入させる。一方、混合液流入口４からの浮上物２は、サクション密閉室１８内に堆積し、徐々に液面が上昇するにつれて、混合液ポンプ吸込部９より混合液はポンプ８によって吸引され混合液吐出口１４から吐出される。これによって、フレキシブルホース７の接続部１２は常に一定の液面以下の低い位置に保たれる。

　図４は、水位の深い湖、沼、池等での浮上油、浮上スラッジの回収装置を示す正面断面図である。この図４に示すように、水中ポンプ本体を含めた装置全体をフロート５により水面上に浮かせる。そのためには、フロート５は少なくとも２個以上、好ましくは３個以上の大型フロートを必要とする。また、図３に示すフレキシブルホース７に替えて流入管１６とし、この流入管１６の口径が大きく十分に空気が流入し、サクション密閉室１８を大気圧に維持出来る場合には、図３に示すような流入口の口径が小さい場合のような通気管１５は必要なく、流入管１６が通気管１５の役目をする。ただし、図４の場合であっても流入管１６の口径が小さくサクション密閉室１８が大気圧を保持できない場合は通気管１５をも必要とする。なお、符号１７は湖、沼、池等を示す。

　以上のように、本発明による浮上油、浮上スラッジの回収装置は、水中ポンプをタンク内液面と遮断するためのポンプケースをタンク内に設置し、そのポンプケースにクーラン
トポンプを設置し、かつフロートと連結された浮上油、スラッジの流入口をホースで繋ぎ、穏やかに下方に向かう位置でポンプケースと接続することにより、吸引された混合液は大気圧による自然落差でポンプケースに流入されポンプケース内に堆積した混合液は水中ポンプで吸引され一定の液面以下を保つように構成した。

　一方、水中ポンプをタンク内液面と遮断するためのポンプケースをタンク内に設置したものに限定されず、図３に示す水中ポンプを直接タンク内に設置した場合、すなわち、ポンプケースを水中ポンプ吸引部密閉室とした場合や図４に示すような水位の深い湖、沼、池等での浮上油、浮上スラッジの回収装置として水中ポンプ本体を含めた装置全体をフロートにより水面上に浮かせて浮上油、浮上スラッジを回収するものである。このようにすることで従来解決出来なかった浮上油、スラッジ等の浮上物を大気圧で流れ込むことを可能とした極めて低コストでの処理装置を提供するものである。

　なお、フロートサクションの汲み上げに低水位水中ポンプ（モーター部が水中から露出していて連続運転可能）または浸漬式で空運転可能なシールレス（メカシールの無い）ポンプ（クーラントポンプ）を使用した。しかも特に低水位水中ポンプを主に説明したが、この低水位水中ポンプまたはクーラントポンプに限定するものではなく、フロートサクションの汲み上げに同一効果を生じるポンプであれば本発明に適用可能である。

　また、低水位水中ポンプまたはクーラントポンプから吐き出された混合液と浮上油、スラッジ、その混合液を分離するための油水分離およびスラッジ回収タンクに接続させ、この油水分離およびスラッジ回収タンクで、浮上油およびスラッジを比重分離する。この回収タンクの底部に沈殿したスラッジは、人手にによる掻き出しの場合は底部から一部斜め傾斜の側板を設け、さらにその傾斜板先端にスラッジ水切棚とスラッジ掻きだしシャベルを備えれば効率よく掻き出しが行われる。一方、自動排出に当たっては、例えばスクレーパーとコンベヤ、ギャードモーターの組合せで行う。

　本発明は、上述した実施の形態に制限されるものではなく、特に、ポンプケースを水中ポンプ吸込部密閉室にした場合においても、ポンプ停止時自然落下で水中ポンプの羽根車に液が浸水し揚水が出来れば通気管不要のケースも可能である。このように、本発明の精神および範囲から離脱することなく、様々な変更および変更が可能である。したがって、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

優先権の主張

　本願は、平成２４年４月２日出願の日本国特許出願特２０１２－８３４８８の国内優先に基づく、２０１２年９月７日提出の日本国特許出願特願２０１２－１９６８０５を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
 

Claims (8)

1. タンク内の浮上油、スラッジ、液（混合液）を流入させる流入口と該流入口に接続するフレキシブルホースとその流入口をタンク液面に位置するための２個以上のフロートを固定し、かつ低水位水中ポンプまたはクーラントポンプの浸漬部を囲むポンプケースと該ポンプケースはホースに接続する混合液落下口から混合液が大気圧で流れ込むための落差を得るに必要な位置に配設すると共に、該混合液落下口をポンプケース内水位より高い位置に保持するように設けたことを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収装置。
2. 請求項１に記載のポンプケースのホース接続部の混合液落下口が低水位水中ポンプまたはクーラントポンプ最低吸入水位液面より５ｍｍ以上、上部に当たる大気圧に流れ込むに必要な位置に配設したことを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収装
   置。
3. 請求項１または２に記載の浮上油、浮上スラッジの回収装置において、流入口と混合液落下口までの落差を３０ｍｍ以上とすることを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の装置であって、ポンプケース内のホース接続部にポンプ運転と同調する自動弁を設け、運転停止時のポンプモータへの浸水を防止することを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の装置であって、低水位水中ポンプまたはクーラントポンプから吐き出された混合液と浮上油、スラッジ、その混合液を分離するための油水分離およびスラッジ回収タンクと接続させたことを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収装置。
6. 請求項５に記載の油水分離およびスラッジ回収タンクにおいて、浮上油およびスラッジを比重分離し、該回収タンク底部に沈殿したスラッジを自動排出させたことを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収装置。
7. タンク内の浮上油、スラッジ、液（混合液）を流入させる流入口と該流入口に接続するフレキシブルホースまたは流入管とその流入口をタンク液面に位置するための２個以上のフロートを固定し、かつサクション密閉室をフレキシブルホースまたは流入管の流入口から混合液が大気圧で流れ込むための落差を得るために少なくとも３０ｍｍ以上下方に配設すると共に、該サクション密閉室が常に大気圧を維持するための通気管または流入管を設けたことを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収方法。
8. 請求項７に記載のサクション密閉室をフレキシブルホースまたは流入管に連接し、該サクション密閉室の上部に混合液ポンプ吸込部および水中ポンプを設けたことを特徴とする浮上油、浮上スラッジの回収方法。

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