(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
比重の小さい主液体に該主液体よりも比重の大きい液体が界面を形成して混合した混合液体において、主液体から比重の大きい液体を分離する装置であって、
内部に液体通路を有する中空な筒状の胴部と、該胴部の前端に設けられ該胴部の液体通路に対し混合液体を供給する流入通路と、前記胴部の後端に設けられ分離された液体を該胴部から排出する排出通路とを備えた本体部と、
該本体部内において、前記混合液体における比重の大きい液体を沈降させる沈降部材と、
前記本体部内において、該沈降部材と前記流入通路との間に設けられた整流部材とからなり、
前記流入通路は、前記本体部の下方に設けられており、その軸方向が前記液体通路に対して上傾した状態となるように配設されており、
前記整流部材は、前記流入通路の軸方向の延長線と交差する部位に、流体を透過させない衝突部を備えており、
前記沈降部材は、上面が上流側から下流側に向かって非上傾の沈降面となるように配設された板状の部材であって、その上面の幅方向における中央が凹んだ断面視Ｖ字状に形成されたものである
ことを特徴とする沈降型液液分離器。
【請求項２】
前記沈降面は、上流側から下流側に向かって下傾している
ことを特徴とする請求項１記載の沈降型液液分離器。
【請求項３】
前記排出通路は、前記胴部の後端下部に設けられた比重の大きい液体を排出する下部排出通路を有しており、
前記整流部材の下端と、前記本体部の胴部の下部内面との間には隙間が形成されており、
該隙間は、
該隙間を通過する前記混合液体が前記本体部の液体通路の軸方向に沿って移動する位置に形成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の沈降型液液分離器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沈降型液液分離器に関する。さらに詳しくは、油と水のように、比重の異なる液体が界面を形成して混合した混合液体を各液体に分離する沈降型液液分離器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水と油などのように比重の異なる液体が界面を形成して混合した混合液体を各液体に分離する装置として、比重差を利用した重力沈降操作を行う装置が開発されている（例えば特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献１には、油水分離槽内に仕切り部材を設けて流路を蛇行させた油水分離装置が開示されている。この技術は、仕切り部材に混合液体を衝突させることにより油水の分離を促進させるとともに、流路を蛇行させて混合液体の流速を低下させることにより油水分離の重力沈降を促進させている。
【０００４】
また、特許文献２には、整流板と、流路に対して傾斜した傾斜流路を有する傾斜流路集合体とを備え、両者を混合液体の流路に設けた懸濁液分離装置が開示されている。この装置では、整流板によって混合液体を平行層流とし、この平行層流となった混合液体を傾斜流路内に流入させて比重の大きい懸濁流体を沈降分離させている。そして、この文献では分散媒と懸濁流体の相対的な比重によって、傾斜流路集合体の傾斜流路を変える旨の記載もある。
【０００５】
しかるに、特許文献１の技術では、混合液体の流れ方向に対して直交するように仕切り部材が設けられているため、流路抵抗が大きく、連続的に混合液体を各液体に分離する処理効率が低くなる。
【０００６】
一方、特許文献２の技術では、懸濁流体を沈降分離させる流路が傾斜流路となっているので特許文献１の技術に比べて流路抵抗は小さくできるが、以下の問題がある。
【０００７】
まず、特許文献２には、比重の小さい液体（以下、単に主液体という）に、この主液体よりも比重の大きい液体（以下、沈降液体という）が混合している場合には、混合液体の流れ方向に対して上傾した傾斜流路を有する傾斜流路集合体を使用する旨の記載がある。かかる場合、沈降液体は傾斜流路内で沈降し傾斜流路の傾斜を滑り落ちるように排出されるが、沈降液体が傾斜を滑り落ちる方向は混合液体の流れの方向と逆向きである。すると、沈降液体は混合液体の流れに逆らって移動しなければならず、傾斜流路から沈降液体を排出する排出効率が低下するとともに、沈降液体と混合液体が干渉して、分離した沈降液体が主液体に再混合する可能性がある。
しかも、特許文献２の技術では、傾斜流路後端から主液体を吸引するので、沈降液体を排出する排出効率が低下すると、主液体とともに沈降液体も吸引してしまう可能性が高く、この場合には、分離した主液体と沈降液体とが確実に再混合してしまう。
【０００８】
また、特許文献２には、混合液体の流れ方向に対して傾斜流路が下傾している例も記載されている。そして、この構成は比重の大きい液体（以下、単に主液体という）に、この主液体よりも比重の小さい液体（以下、浮上液体という）が混合している混合液体において、主液体から浮上液体を分離除去する場合に使用される旨が記載されている。かかる構成の場合には、傾斜流路内で浮上した浮上液体は、傾斜流路の上面に沿って浮き上がり傾斜流路から排出されるのであるが、この場合も、浮上液体の移動方向と混合液体の流れの方向とが逆向きになる。すると、浮上液体は混合液体の流れに逆らって移動しなければならず、傾斜流路から浮上液体を排出する排出効率が低下するし、浮上液体と主液体とが再混合してしまう可能性がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２５２５０３号
【特許文献２】特許第３６８１００３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事情に鑑み、比重の異なる液体が混合した混合液体、とくに比重の小さい流体の割合が多い混合液体を効率よく各液体に分離することができる沈降型液液分離器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１発明の沈降型液液分離器は、比重の小さい主液体に該主液体よりも比重の大きい液体が界面を形成して混合した混合液体において、主液体から比重の大きい液体を分離する装置であって、内部に液体通路を有する中空な筒状の胴部と、該胴部の前端に設けられ該胴部の液体通路に対し混合液体を供給する流入通路と、前記胴部の後端に設けられ分離された液体を該胴部から排出する排出通路とを備えた本体部と、該本体部内において、前記混合液体における比重の大きい液体を沈降させる沈降部材と、前記本体部内において、該沈降部材と前記流入通路との間に設けられた整流部材とからなり、前記流入通路は、前記本体部の下方に設けられており、その軸方向が前記液体通路に対して上傾した状態となるように配設されており、前記整流部材は、前記流入通路の軸方向の延長線と交差する部位に、流体を透過させない衝突部を備えており、前記沈降部材は、上面が上流側から下流側に向かって非上傾の沈降面となるように配設された板状の部材であって、その上面の幅方向における中央が凹んだ断面視Ｖ字状に形成されたものであることを特徴とする。
第２発明の沈降型液液分離器は、第１発明において、前記沈降面は、上流側から下流側に向かって下傾していることを特徴とする。
第３発明の沈降型液液分離器は、第１または第２発明において、前記排出通路は、前記胴部の後端下部に設けられた比重の大きい液体を排出する下部排出通路を有しており、前記整流部材の下端と、前記本体部の胴部の下部内面との間には隙間が形成されており、該隙間は、該隙間を通過する前記混合液体が前記本体部の液体通路の軸方向に沿って移動する位置に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明によれば、つぎの効果を奏する。
ａ）整流部材によって混合液体を層流状態に近づければ、混合液体の分離が促進され、整流部材を通過した後、比重の大きい液体（沈降液体）は徐々に沈降し、沈降部材が設けられている領域では、沈降した沈降液体は沈降部材の沈降面上に付着する。沈降面上に付着した沈降液体は沈降面上で合体するが、沈降部材の沈降面は上流側から下流側に向かって非上傾であるから、混合液体によって沈降面上の混合液体を押し流す抵抗が小さく、沈降部材から沈降液体を効率よく排出することができる。よって、沈降部材において主液体から沈降液体を分離する液体分離効率を高めることができ、分離した沈降液体と比重の小さい主液体が再混合することも防ぐことができる。また、沈降部材が板状の部材であり、その上面が沈降面となるように配設されている。すると、板状の部材を混合液体の流動方向と直交するように配設した場合に比べて混合液体の流動抵抗を少なくすることができ、処理効率を高くすることができる。しかも、沈降面に付着した沈降液体は、本体部の前端から後端に向かって流れつつ幅方向の中央に向かって流れる。すると、沈降面上を流れる沈降液体を迅速に合体させることができるので、沈降液体が沈降面から浮上して主液体に再混合する可能性をより低くすることができる。
ｂ）流入通路に対して上向きに流入した混合液体が整流部材と衝突するから、衝突後、沈降液体が下方に移動しやすくなるので、混合液体の分離を促進することができる。
ｃ）外部から流入通路を通って流入する混合液体が整流部材を素通りすることを防ぐことができるから、沈降部材に供給される前に、混合液体の分離を促進することができる。
第２発明によれば、沈降面上に付着した沈降液体は、沈降液体の移動方向は混合液体の移動方向と同じ方向に沿って沈降面を滑り落ちるように移動するので、沈降部材から沈降液体を排出する効率をより高くすることができる。しかも、沈降液体が混合液体の移動方向と同じ方向に沿って自重で移動するので、混合液体によって沈降面上の混合液体を押し流す抵抗がより小さくなる。すると、分離した沈降液体と比重の小さい主液体が再混合することをより効果的に防ぐことができる。
第３発明によれば、混合流体の流れに追従するように、沈降液体を排出通路に向かって移動させることができる。したがって、沈降液体が整流部材よりも上流側に溜まることを防ぐことができるので、長期間連続して処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本実施形態の沈降型液液分離器は、油等の比重の小さい主液体に水やアルコール等の主液体よりも比重の大きい液体（以下、沈降液体という）が界面を形成して混合した混合液体を各液体に分離する装置であって、化学プラントや処理装置等のように混合液体を連続処理する必要がある設備に適した装置である。
【００１４】
図１は本実施形態の沈降型液液分離器の概略断面図である。図２は（Ａ）は図１のＡ−Ａ線断面矢視図であり、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面矢視図であり、（Ｃ）は沈降部材２１の概略平面図である。
【００１５】
図１において、符号１０は本実施形態の沈降型液液分離器１（以下、単に分離器１という）の本体部を示している。この本体部１０は中空な円筒状の胴部１１と、この胴部１１の軸方向の両端に設けられた鏡板１２，１３とからなる中空な容器である。この本体部１０は、例えば、本実施形態の分離器１が化学プラントにおいて使用される場合であれば、胴部１１の内径、つまり、液体通路10hの径が数ｍ程度、軸方向の長さが胴部１１の内径に対し数倍程度のものが使用されるが、本体部１０は上記のごとき大きさに特に限定されず、処理する液体の量や物性等によって自由に決定できる。
【００１６】
前記胴部１１の左端（前端）に設けられている鏡板１２（以下、前端鏡板１２という）の下部には、本体部１０内に混合液体を供給する流入通路12aが設けられている。この流入通路12aは、その内径が前記胴部１１の直径よりも小さく、胴部１１の内径の約１／３以下となるように形成されている。
なお、胴部１１の前端部上方には、気体排出部11bが設けられている。この気体排出部11bには、本体部１０内部と外部との間を連通遮断し得る器具（例えば、バルブ等）が設けられており、本体部１０内に溜まった気体を適宜排出することができるように構成されている。
【００１７】
一方、本体部１０の右端部には、本体部１０内から外部に液体を排出する排出通路11a，13aが設けられている。
【００１８】
前記胴部１１の右端（後端）に設けられている鏡板１３（以下、後端鏡板１３という）の上部には、上部排出通路13aが配設されている。この上部排出通路13aは、混合液体に含まれる比重の小さい主液体を排出する通路であり、常時主液体が外部に排出されている。
【００１９】
また、胴部１１の右端（後端）下部には、下部排出通路11aが設けられている。この下部排出通路11aは、主液体から分離された沈降流体を外部に排出する通路である。この下部排出通路11aには、本体部１０内部と外部との間を連通遮断し得る器具（例えば、バルブ等）が設けられており、所定の期間毎に下部排出通路11aから沈降流体を排出するようになっている。具体的には、沈降液体は、液体通路10h下部にある程度の量が溜まったときに下部排出通路11aから外部に排出されるようになっている。この場合、液体通路10h下部に溜まった沈降液体によって下部排出通路11aが覆われた状態において、下部排出通路11aを液体通路10hに連通させることになるから、主液体が直接下部排出通路11aに流入することを防ぐことができ、下部排出通路11aから主液体が流出する可能性を低くすることができる。
【００２０】
以上のごとき構成であるから、本体部１０前端の流入通路12aから混合液体を供給すれば、本体部１０内を前端から後端に向かって混合液体が流れ、後端の排出通路11a，13aから処理された液体を排出することができるのである。
【００２１】
なお、上述した上部排出通路13aから排出される主液体とは、沈降液体がほとんど含まれない状態のものだけを意味するのではなく、流入通路12aから供給される混合液体に比べて沈降液体の割合が減少した状態のものを含んでいるのはいうまでもない。例えば、流入通路12aから供給される混合液体において、混合している沈降液体の割合が流量比で約３％の場合であれば、流量比で約１％以下の沈降液体を含む主液体も、本明細書における上部排出通路13aから排出される主液体に含まれる。つまり、混合している沈降液体の割合が、流入通路12aから供給される混合液体中の沈降液体の割合に比べて６０％以上低下している主液体も、本明細書における上部排出通路13aから排出される主液体に含まれる。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の分離器１では、分離効果を高めるために、本体部１０の液体通路10h内に、整流部材２２と沈降部材２１とを設けている。
【００２３】
図１に示すように、整流部材２２は、本体部１０の胴部１１前端部に設けられている。この整流部材２２は、胴部１１を前端部と後部とに分離するように配設された板状の部材であって複数の貫通穴22hが形成されている（図２（Ａ））。
このため、流入通路12aから本体部１０の液体通路10h内に供給された混合液体は整流部材２２の複数の貫通穴22hを通過して後部に流入するので、混合液体を層流状態に近づけた状態で胴部１１後端に向かって流すことができる。
【００２４】
なお、整流部材２２は上記のごとき部材に限られず、混合液体の流速を均一に近づけ、層流状態に近づけることができるものであればとくに制限されず、例えば、金網などで代替してもよい。
【００２５】
また、図１に示すように、前記整流部材２２と前記上部排出通路13aとの間には、液体通路10h内の上下方向に沿って、２つの沈降部材２１，２１が設けられている。この２つの沈降部材２１，２１は、互いに平行となるように並んで設けられた板状の部材であって、その上面（沈降面21s）が水平となるように配設されている。
【００２６】
以上のごとき構成であるから、液体通路10hにおいて２つの沈降部材２１，２１が設けられている領域では、混合液体は２つの沈降部材２１，２１の間、および各沈降部材２１と胴部１１の内面との間を流れる。すると、２つの沈降部材２１，２１間の距離および各沈降部材２１と胴部１１の内面との間の距離は胴部１１の直径に比べて十分に短いので、この領域を流れる混合液体中の沈降液体が沈降面21sや胴部１１の内面等に接触するまでの距離（沈降距離）を短くすることができる。
よって、混合液体中の沈降液体を、沈降部材２１がない場合に比べて迅速に主液体から分離させることができ、混合液体中に存在する沈降液体が十分に沈降できず主液体とともに上部排出通路13aから排出される可能性を低くすることができる。
しかも、胴部１１の内面だけでなく沈降部材２１の沈降面21sでも沈降液体を接触させて液滴を集合させることができるから、沈降面21s上の沈降液体が主液体に混合する可能性を低くすることができる。
【００２７】
また、沈降部材２１の沈降面21sに沈降し集合した沈降液体は、胴部１１の内面と沈降部材２１との間や沈降部材２１間を流れる混合液体によって、沈降部材２１の後端に向かって押し流され、沈降部材２１の後端から排出される。このとき、沈降部材２１の沈降面21sが水平であり混合液体が沈降面21s上の沈降液体を押し流す抵抗が小さくなるから、沈降部材から沈降液体を効率よく排出することができるし、分離した沈降液体と比重の小さい主液体が再混合することも防ぐことができる。
【００２８】
さらに、図１に示すように、沈降部材２１は、その前端（図１では左端）が整流部材２２から一定の距離だけ離れた状態となるように配設されている。
このため、整流部材２２を通過した混合液体は、沈降部材２１の位置に到達する前に層流化が十分に進行するので、沈降部材２１が設けられている領域での沈降流体の沈降をスムースに行わせることができる。
しかも、沈降部材２１は、その後端（図１では右端）が上部排出通路13aから一定の距離だけ離れた状態となるように設置されているから、沈降部材２１の後端から排出される沈降液体が主液体とともに上部排出通路13aに流入することを防ぐことができる。
【００２９】
なお、沈降部材２１の断面形状はとくに制限されないが、図２（Ｂ）に示すように、その幅方向（本体部１０の幅方向）における中央が凹んだ断面視Ｖ字状に形成されていれば、沈降面21sに付着した沈降液体は、本体部１０の前端から後端に向かって流れつつ幅方向の中央に向かって流れる。すると、沈降面21s上を流れる沈降液体を迅速に合体させることができるので、沈降液体が沈降面21sから浮上して主液体に再混合する可能性をより低くすることができる。
【００３０】
さらになお、図２（Ｃ）に示すように、沈降部材２１の適所に表裏を貫通する孔21hを形成しておけば、沈降面21sを流れる沈降液体を迅速に下方に移動させることができ、沈降面21s上に溜まっている沈降液体の量が多くなりすぎることを防ぐことができる。すると、沈降面21s上の沈降液体が混合液体の流動の抵抗となることを少なくすることができるし、沈降面21s上の沈降液体と混合液体とが干渉し、分離した沈降液体と主液体とが再混合することも防ぐことができる。
【００３１】
つぎに、本実施形態の分離器１による混合液体の分離処理について説明する。
まず、処理される混合液体は、流入通路12aから本体部１０内の液体通路10hに供給される。液体通路10hは流入通路12aに比べてその断面積が大きいので、混合液体の流速が低下する。沈降液体は混合液体中に界面を形成し液滴の状態で混合しているが、混合液体の流速低下により沈降液体が沈降しやすい状態となる。
しかも、混合液体は整流部材２２を通過することによって層流状態に近づけられるので、沈降液体はより一層沈降しやすい状態となる。
【００３２】
整流部材２２を通過し沈降液体が沈降しやすくなった混合液体は、沈降部材２１が設けられている領域を通過する。このとき沈降液体は混合液体中を沈降しながら本体部１０の前端から後端に向かって流れ、沈降部材２１の沈降面21s上や胴部１１の内面上に接触する。すると、沈降面21s等に接触した沈降液体は沈降面21s等に付着して、混合液体中の主液体の流れに追従できなくなり、混合液体の主液体から分離される。
沈降液体の分離は沈降部材２１が設けられている領域を通過している間に進行するので、混合液体が沈降部材２１後端に向かって流れていくにつれ、混合液体中の沈降液体の割合が徐々に減少していく。すると、沈降部材２１から混合液体が排出されるときには、主液体に混合している沈降液体の割合が低い状態となる。そして、この沈降液体の割合が低下した主液体が本体部１０の後端に到達すると、主液体は上部排出通路13aから排出されるのである。
【００３３】
一方、沈降し胴部１１の内面に接触した沈降液体は、本体部１０の内面上で集合しながら本体部１０後端底部まで移動して溜まっていく。また、沈降部材２１の沈降面21s上に接触した沈降液体は、沈降部材２１の沈降面21s上で集合しながら沈降部材２１の後端に向かって移動し、沈降部材２１の後端まで到達する。そして、沈降部材２１の後端から下方に沈降し、やがて本体部１０後端底部に溜まっていく。
すると、時間の経過とともに本体部１０後端底部に溜まっている沈降液体の量が増加するので、所定の量以上に沈降液体が溜まったときに下部排出通路11aを通して液体通路10hと外部との間を連通すれば、沈降流体のみ下部排出通路11aから排出することができる。そして、溜まっている沈降流体を下部排出通路11aから適宜排出すれば、過剰に溜まった沈降液体が主液体と再混合したり、沈降液体が主液体とともに上部排出通路13aから流出したりすることを防止することができる。
【００３４】
以上のごとく、本実施形態の分離器１によれば、混合液体中の比重の小さい主液体から比重の大きい沈降液体を効果的に分離することができ、しかも、沈降液体が主液体に再混合することを防止できる。
【００３５】
上記の例では、沈降部材２１の沈降面21sが水平に配設される場合を説明したが、図４に示すように、沈降面21sは本体部１０の前端から後端に向かうに従って下傾するように配設されていてもよい。言い換えれば、沈降面21sは、混合液体の流動方向に沿って上流側から下流側に向かって下傾するように配設されていてもよい。
沈降部材２１の沈降面21sをかかる構成とした場合でも、沈降部材２１の沈降面21s上で集合した沈降液体は混合液体の流れに後押しされて移動するが、それに加えて、沈降部材２１はその自重によっても沈降面21s上を本体部１０の後端に向かって滑り落ちるように移動する。すると、沈降部材２１が自重で移動する方向と、沈降液体の移動方向と沈降部材２１間を流れる混合液体の移動方向とが同じ方向になるから、沈降面21sが水平である場合よりも、沈降部材２１の後端から沈降液体を効率よくかつ迅速に排出することができる。
しかも、沈降部材２１は本体部１０の前端から後端に向かうに従って下傾するように配設されているが、その下傾している角度は本体部１０の軸方向に対してせいぜい３〜１５度程度である。すると、混合液体の流動方向と直交するように板状の部材が配設される場合に比べて、沈降部材２１が存在することによる流動抵抗の増加を抑えることができるので、混合液体の処理効率を高くすることができる。
【００３６】
また、上記の例では、沈降部材２１を２枚設けた場合を示しているが、沈降部材２１を設ける数は特に制限されず、１枚でもよいし３枚以上でもよい。
そして、沈降部材２１は、上述したような板状の部材に限られず、混合液体の流動方向に沿って上流側から下流側に向かって上傾していない上面（非上傾の上面）、つまり、水平な上面や、混合液体の流動方向に沿って上流側から下流側に向かって下傾した上面を有する部材であれば採用することができる。例えば、水平に配設した筒状の部材等や、混合液体の流動方向に沿って上流側から下流側に向かって下傾した筒状の部材等も使用することができる。
【００３７】
さらに、整流部材２２は、その下端が本体部１０の胴部１１下部内面と接するように配設してもよいが、その下端と、本体部１０の胴部１１下部内面との間に、隙間22aが形成されるように配設してもよい（図２（Ａ）参照）。
分離器１内では、整流部材２２よりも下流側だけでなく、整流部材２２より上流側において沈降液体が沈降する。このため、整流部材２２の下端と胴部１１下部内面とが連結されている場合には、整流部材２２よりも上流側に沈降液体が溜まる可能性がある。この場合、溜まった沈降液体が流入通路12aから供給される混合流体に混合したりするなどの問題を発生させる可能性がある。すると、前記下部排出通路11aに加えて胴部１１前端下部にも沈降液体を排出する手段を設けなければならないし、かかる手段を設けない場合であれば、沈降液体を排出する除去作業を行うために設備を停止しなければならない。
しかし、図２（Ａ）に示すように、隙間22aが形成されていれば、整流部材２２より上流側において沈降した沈降液体も、混合流体の流れに追従するように、本体部１０下部内面に沿って下部排出通路11aに向かって移動させることができるから、沈降液体が整流部材よりも上流側に溜まることを防ぐことができる。すると、整流部材２２より上流側で溜まった沈降液体を排出する作業を行うために設備を停止する必要がないので、長期間連続して分離器１による処理を行うことができる。また、整流部材２２の位置に溜まった沈降液体を排出する手段を設けなくてもよいから、分離器１の構造を簡単にできる。
【００３８】
また、図２（Ａ）に示すように、整流部材２２の一部分に、穴が形成されていない領域（以下、衝突部ＬＦという）を設けてもよい。この場合、衝突部ＬＦは、前記流入通路12aの軸方向の延長線と交差する位置に、その面積が流入通路12aの断面積よりも大きくなるように形成する。
すると、外部から流入通路12aを通って流入する混合液体の大部分は整流部材２２の衝突部ＬＦに衝突するので、主液体と沈降液体の分離が促進される。しかも、整流部材２２と干渉することなく貫通孔を素通りする混合液体をなくすことができるから、沈降部材に供給される前に、混合液体の層流化と、主液体と沈降液体の分離をより一層促進することができる。
【００３９】
また、流入通路12aをその軸方向が液体通路10hに対して上傾した状態となるように配設すれば、流入通路12aから流入した混合液体は液体通路10hに対して上向きに整流部材２２と衝突する。すると、整流部材２２に衝突後、主液体は上方に移動しやすくなり、一方、沈降液体は下方に移動しやすくなるので、混合液体の分離をより一層促進することができる。流入通路12aを上傾させる角度は、本体部１０の軸方向に対して１０〜３０度程度が混合液体の分離に好ましい。
【００４０】
また、図１に示すように、上部排出通路13aを筒状の部材によって形成し、その一端が後端鏡板１３の内面から突出した突出部13pとなるように配設することが好ましい。この場合、本体部１０後端底部に溜まった沈降液体が上部排出通路13aに向かう主液体の流れに追従して移動し、後端鏡板１３の内面に沿って上部排出通路13aに向かって流れても、上部排出通路13a内に沈降液体が漏洩することを防ぐことができる。具体的にいえば、上部排出通路13aの一端の開口部が後端鏡板１３の内面から離れた位置に配設されているので、突出部13pの位置まで沈降液体が流れてきても、沈降液体が開口部の位置に到達できず、上部排出通路13a内に沈降液体が漏洩することを防ぐことができる。
【００４１】
なお、上部排出通路13aの突出部13pの軸方向の長さ、つまり、後端鏡板１３の内面から突出部13p先端までの長さは、100〜500ｍｍ程度であれば、後端鏡板１３の内面に沿って流れる沈降液体の厚さよりも長くなるので、上部排出通路13a内に沈降液体が漏洩することを十分に防ぐことができる。
【００４２】
さらになお、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上部排出通路13aを後端鏡板１３の内面から突出させる代わりに、後端鏡板１３の内面に、上部排出通路13aに向かう沈降液体の流れを堰き止める遮断壁13wを立設してもよい。この場合でも、後端鏡板１３の内面に形成される上部排出通路13aの開口部の周囲を囲むように遮断壁13wを形成すれば、突出部13pを形成した場合と同様に、上部排出通路13a内に沈降液体が漏洩することを防ぐことができる。
【００４３】
なお、遮断壁13wは、必ずしも上部排出通路13aの開口部の周囲を囲むように配設する必要はなく、例えば、図３（Ｃ）に示すように、上部排出通路13aの下方に遮断壁13wを立設してもよい。後端鏡板１３の内面に沿った下方から上方に向かう沈降液体の流れを遮るように遮断壁13wを設ければ、一旦沈降した沈降液体が上部排出通路13aに漏洩することを防ぐことができる。
ただし、かかる構成の遮断壁13wでは、混合液体の流速が速い場合や混合液体が大量に流れてきた場合等には、沈降液体が遮断壁13wをまわりこんで上部排出通路13aに漏洩する可能性は否定できない。
よって、図３（Ｃ）に示すような構成の遮断壁13wは、混合液体の流速が遅く沈降液体のまわりこみが発生しないような条件で使用する場合に使用することが好ましい。
【実施例１】
【００４４】
つぎに、比重の異なる２種類の液体を混合した混合液体を本発明の沈降型液液分離器によって分離する場合における液体通路内の混合液体の流れおよび濃度分布を数値シミュレーションした。
【００４５】
数値シミュレーションは、図１の構造を有する本発明の沈降型液液分離器（沈降面が水平な沈降部材を有する分離機）、図４の構造を有する本発明の沈降型液液分離器（沈降面が下傾した沈降部材を有する分離機）、および、本発明の沈降型液液分離器から整流部材および沈降部材を取り除いた分離器（比較例）について実施した。
【００４６】
計算は、ANSYS CFXにより行った。計算条件は以下のとおりである。
混合液体：油（密度600〜700kg/ｍ3、粘度0.2〜0.4cp）と水の混合液体
混合割合：油に対し、流量比で２％の水を混合した
混合流体のレイノルズ数：入口約1300000、液体通路平均約200000
水の液滴径：100μm、200μm
【００４７】
図５、図６および図７に数値シミュレーションの結果を示す。
図５は比較例の分離器内の状況の計算結果であり、（Ａ）は流速分布、（Ｂ）は液滴径100μmの場合における水の濃度分布、（Ｃ）は液滴径200μmの場合における水の濃度分布の計算結果である。図６は沈降面が水平な本発明の分離器内の状況の計算結果であり、（Ａ）は流速分布、（Ｂ）は液滴径100μmの場合における水の濃度分布、（Ｃ）は液滴径200μmの場合における水の濃度分布の計算結果である。図７は沈降面が下傾している本発明の分離器内の状況の計算結果であり、（Ａ）は流速分布、（Ｂ）は液滴径100μmの場合における水の濃度分布、（Ｃ）は液滴径200μmの場合における水の濃度分布の計算結果である。
なお、図５（Ｂ）、（Ｃ）、図６（Ｂ）、（Ｃ）および図７（Ｂ）、（Ｃ）では、色が濃い領域が水の濃度の高い領域を示している。
【００４８】
図５（Ａ）に示すように、比較例では、入り口から流入した液体はある程度の速度を持った状態で分離器の中間ぐらいまで流れていることが確認できる。
これに対し、図６（Ａ）および図７（Ａ）に示すように、本発明の分離器では、入り口から流入した液体は整流部材によって堰き止められその後方は流速が低い領域となっていることが確認できる。
このことから、本発明の分離器では、整流部材を設けることによって、混合液体の流速を断面内で均一に低下させることができ、混合液体が排出されるまでの間に、水が沈降するための十分な時間を確保できていることが確認できる。
【００４９】
また、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、比較例では、本発明の分離器に比べて、全体的に位置による濃度差が小さいことから、水と油の分離が十分にされていないことが確認できる。しかも、水の濃度の高い領域は、本体部の上部における前端から中間の領域と、本体部の後端部に広く見られ、本体部の底部内面近傍では僅かしか見られないので、水が油から十分に分離されていないと推察される。しかも、本体部の後端部では、上部排出通路の周囲に水の濃度の高い領域が存在しているので、油とともに排出される水の流量が多くなることが予想される。なお、今回の計算結果では、比較例において、油とともに排出される水の流量は、液滴径が100μmの場合には流量比で１％程度であり、液滴径が200μmの場合には１％程度である。
【００５０】
これに対し、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、沈降面が水平な本発明の分離器では、水の液滴径に係わらず、位置によって濃度の高い部分と低い部分がはっきりと現れており、水と油の分離が十分に行われていることが確認できる。また、水の濃度の高い領域は、沈降部材の上面や本体部の底部内面に現れ、水の濃度の低い領域は、沈降部材が設けられている位置から後方における本体部の上部や、沈降部材の下面近傍に現れている。このことから、沈降部材により水と油の分離が促進されて、水の沈降が進んでいることが確認できる。しかも、水の濃度の高い領域は、本体部の底部内面に沿って本体部前端から後端まで広がっていることから、整流部材と沈降部材を設けた効果により、分離器の前端側の領域から水の分離が十分に行われていることが確認できる。
しかも、沈降面が水平な本発明の分離器では、油とともに排出される水の流量は、液滴径が100μmの場合には流量比で0.36％程度であり、液滴径が200μmの場合には0.08％程度であり、いずれも比較例に対して７０％以上改善される。
【００５１】
さらに、図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、沈降面が下傾した本発明の分離器においても、水の液滴径に係わらず、位置によって濃度の高い部分と低い部分がはっきりと現れており、水と油の分離が十分に行われていることが確認できる。また、水の濃度の高い領域は、沈降面が水平な本発明の分離器と同様に、沈降部材の上面や本体部の底部内面に現れ、水の濃度の低い領域は、沈降部材が設けられている位置から後方における本体部の上部や、沈降部材の下面近傍に現れている。また、水の濃度の高い領域が、本体部の底部内面に沿って本体部前端から後端まで広がっており、整流部材と沈降部材を設けた効果によって分離器の前端側の領域からの水の分離が十分に行われていることが確認できる。
とくに、沈降面が下傾した本発明の分離器では、沈降面が水平な本発明の分離器と比べて、沈降部材の下流側上面や本体部の下流側底部内面に水の濃度の高い領域が広く現れている。このことから、沈降面が下傾した本発明の分離器では、沈降液体の排出が沈降部材の後端から効率よく行われていると推察できる。
しかも、沈降面が下傾した本発明の分離器では、油とともに排出される水の流量は、液滴径が100μmの場合には流量比で0.25％程度であり、液滴径が200μmの場合には0.06％程度であり、いずれも比較例に対して８０％以上改善されており、沈降面が水平である本発明の分離器と比較しても１０％以上改善されている。
【００５２】
以上のごとく、整流部材および沈降部材を設けた本実施形態の沈降型液液分離器は、比重の小さい主液体からこの主液体に混合された比重の大きい沈降液体を分離する効果が高いことが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の沈降型液液分離器は、化学プラントや処理装置等における混合液体の分離に適しており、とくに、連続して分離処理を行う設備における分離器として適している。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本実施形態の沈降型液液分離器の概略断面図である。
【図２】（Ａ）は図１のＡ−Ａ線断面矢視図であり、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面矢視図であり、（Ｃ）は沈降部材２１の概略平面図である。
【図３】（Ａ）は遮断壁13wを設けた沈降型液液分離器の概略断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図であり、（Ｃ）は遮断壁13wの一例を示した図である。
【図４】他の実施形態の沈降型液液分離器の概略断面図である。
【図５】比較例の分離器内の状況の計算結果であり、（Ａ）は流速分布、（Ｂ）は液滴径100μmの場合における水の濃度分布、（Ｃ）は液滴径200μmの場合における水の濃度分布の計算結果である。
【図６】沈降面が水平な本発明の分離器内の状況の計算結果であり、（Ａ）は流速分布、（Ｂ）は液滴径100μmの場合における水の濃度分布、（Ｃ）は液滴径200μmの場合における水の濃度分布の計算結果である。
【図７】沈降面が下傾している本発明の分離器内の状況の計算結果であり、（Ａ）は流速分布、（Ｂ）は液滴径100μmの場合における水の濃度分布、（Ｃ）は液滴径200μmの場合における水の濃度分布の計算結果である。
【符号の説明】
【００５５】
１        沈降型液液分離器
１０        本体部
１０ｈ      液体通路
１１        胴部
１１ａ      下部排出通路
１２ａ      流入通路
１３ａ      上部排出通路
２１        沈降部材
２１ｓ      沈降面
２２        整流部材
ＬＦ        衝突部
【図１】
0005548338.tif 000002
【図２】
0005548338.tif 000003
【図３】
0005548338.tif 000004
【図４】
0005548338.tif 000005
【図５】
0005548338.tif 000006
【図６】
0005548338.tif 000007
【図７】
0005548338.tif 000008