(57)【要約】【課題】油分が水蒸気とともに真空蒸発槽の外に排出されることを防止できて、しかも装置が小型で済む油水分離方法及び油水分離装置を提供することである。【解決手段】真空蒸発槽に貯留した被処理液（ドレン）を真空中で加熱することによって水分を低温で蒸発させ、水と油分とを分離させるものであり、真空蒸発槽１０として槽内上部にポケット状の仕切り壁１１で区画した油分分離室１２を有するものを用い、真空蒸発槽内で仕切り壁１１の上縁部より少し下った位置に液面がくるようにドレンを貯留し、ドレンを加熱することで液面が上昇した場合にドレンから分離し液面に浮遊する油分を含むドレンを油分分離室１２に溢流させて受け、ドレンにおける水分の蒸発を促進させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空蒸発槽に貯留した被処理液を真空中で加熱することによって水分を低温で蒸発させ、水と油分とを分離させる油水分離方法において、
真空蒸発槽として槽内上部にポケット状の仕切り壁で区画した油分分離室を有するものを用い、該真空蒸発槽内に該仕切り壁の上縁部より少し下った位置に液面がくるように被処理液を貯留し、該被処理液を加熱することで液面が上昇した場合に該被処理液から分離し該液面に浮遊する油分を含む被処理液を該油分分離室に溢流させて受け、該被処理液における水分の蒸発を促進させることを特徴とする油水分離方法。
【請求項２】
上記請求項１に記載の油水分離方法において、油分分離室から真空蒸発槽の下部に弁を介して該油分分離室に溢流した油分を含む被処理液を戻すことを所望回数行った後に油分分離室から排出用の配管を介して油分を排出することを特徴とする油水分離方法。
【請求項３】
真空蒸発槽に貯留した被処理液を真空中で加熱することによって水分を低温で蒸発させ、水と油分とを分離させる油水分離装置において、
真空蒸発槽として槽内上部にポケット状の仕切り壁で区画した油分分離室と槽内に貯留する被処理液を加熱する加熱器を有するものを用い、該油分分離室から該真空蒸発槽の下部に弁を介して槽内の該被処理液から分離し該液面に浮遊し該油分分離室に溢流した油分を含む被処理液を戻す配管を設けてあることを特徴とする油水分離装置。
【請求項４】
上記請求項３に記載の油水分離装置において、真空蒸発槽は槽内に貯留している被処理液の液面位置を検出する液面計を備え、該液面計で検出した液面位置で槽内に被処理液を供給貯留せしめ該配管にある弁を開閉制御して該油分分離室に溢流した油分を含む被処理液を槽内に戻すようになされていることを特徴とする油水分離装置。
【請求項５】
上記請求項３に記載の油水分離装置において、該配管の該油分分離室から弁の間に該油分分離室に溢流した油分を含む被処理液を貯留する補助糟を設けていることを特徴とする油水分離装置。
【請求項６】
上記請求項４に記載の油水分離装置において、真空蒸発槽内にポケット状の仕切り壁で区画した油分分離室を上下に多段に有し、各油分分離室は該補助糟と弁を備えた配管で連通してあり、各弁は各油分分離室に溢流した油分を含む被処理液を該補助糟に排出するように開閉制御されるものであることを特徴とする油水分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油水分離方法と油水分離装置に関し、特に、真空蒸発による油水分離方法を用いた油水分離に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
給油式空気圧縮装置などから排出される潤滑油を含んだ被処理液（以下、ドレンと略記）はそのまま廃棄すると環境汚染に繋がるので、油水分離装置で水分と油分を分離したうえで油分は適宜に回収し、水分は排水溝に廃棄することが行なわれている。
【０００３】
図４は真空蒸発槽に貯留したドレンを真空中で加熱することによって水分を低温で蒸発させ、水と油分を分離させる従来の油水分離装置を示しており、真空蒸発槽１０は真空発生機７０の吸気側と接続し、内部にドレンを加熱する加熱器１４を設けている。真空蒸発槽１０に配管４８，４９及び弁３５を介して一定量のドレンを供給した後に、弁３３が締まっている状態で真空発生機７０を運転し加熱器１４も運転すると、ドレンが真空状態での水の沸点に達し、ドレン中の水が蒸発して真空発生機７０から大気中へ排出され、真空蒸発槽１０内には最終的に油分だけが残留する。この操作を繰り返し、真空蒸発槽１０内に残留した油分を定期的に配管４６，４７、弁３４から排出する。
【特許文献１】
特開平１１―３４３９７６号公報（第２―４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
真空蒸発槽１０の内部では水よりも比重の小さい油がドレン液面６０に集まり、繰り返し運転回数が多くなる程、ドレン液面６０における油分が多くなる。そうすると、水の蒸発によってドレン液面６０が乱れ、液面近傍の油分が飛散し、ドレン液面面積当たりの水蒸発量が多くなるほど油分の飛散は激しくなる。運転条件によっては水蒸気とともに油分が真空発生機７０から排出され、周囲環境を油で汚染する。
【０００５】
周囲環境を汚染しないようにするためにはドレン液面面積当たりの水蒸発量を少なくする必要があり、そうすると装置が大型になる。装置自体の設置面積は限定されることが多いから、真空蒸発槽は小型にすることが望まれる。
【０００６】
それゆえ本発明の目的は、油分が水蒸気とともに真空蒸発槽の外に排出されることを防止できて、しかも装置が小型で済む油水分離方法及び油水分離装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明方法の特徴は、真空蒸発槽に貯留した被処理液を真空中で加熱することによって水分を低温で蒸発させ、水と油分とを分離させる油水分離方法において、真空蒸発槽として槽内上部にポケット状の仕切り壁で区画した油分分離室を有するものを用い、該真空蒸発槽内に該仕切り壁の上縁部より少し下った位置に液面がくるように被処理液を貯留し、該被処理液を加熱することで液面が上昇した場合に該被処理液から分離し該液面に浮遊する油分を含む被処理液を該油分分離室に溢流させて受け、該被処理液における水分の蒸発を促進させることにある。
【０００８】
上記目的を達成する本発明装置の特徴は、真空蒸発槽に貯留した被処理液を真空中で加熱することによって水分を低温で蒸発させ、水と油分とを分離させる油水分離装置において、真空蒸発槽として槽内上部にポケット状の仕切り壁で区画した油分分離室と槽内に貯留する被処理液を加熱する加熱器を有するものを用い、該油分分離室から該真空蒸発槽の下部に弁を介して槽内の該被処理液から分離し該液面に浮遊し該油分分離室に溢流した油分を含む被処理液を戻す配管を設けてあることにある。
【０００９】
さらに上記目的を達成する本発明装置の特徴は、真空蒸発槽は槽内に貯留している被処理液の液面位置を検出する液面計を備え、該液面計で検出した液面位置で槽内に被処理液を供給貯留せしめ該配管にある弁を開閉制御して該油分分離室に溢流した油分を含む被処理液を槽内に戻すようになされていることにある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１により本発明の一実施形態について説明する。
図１において、油水分離装置は、内部にポケット状の仕切り壁１１で区画した油分分離室１２と加熱器１４を備えた真空蒸発槽１０がある。真空蒸発槽１０の槽外に、液面制御用フロートスィッチ１６を内蔵する液面計１５を設けてあり、真空系を構成するエゼクタ１７，水タンク１８，水ポンプ１９，冷凍機２０とこれらを接続する配管４１，５０〜５３と、ドレン供給系である配管４８，４９，弁３５と、油水廃液排出系である配管４６，４７，弁３４と、油分分離室１２と真空蒸発槽１０の下部との接続系である配管４２，４３，弁３１と、油水廃液排出系である配管４５，弁３２と、真空解除用の弁３３と、水タンク１８に設けた分離水排出系である配管５４とから成る。
【００１１】
この装置の運転は水タンク１８に予め水を供給しておき、全ての弁を閉じた後に水ポンプ１９を起動するとエゼクタ１７での空気排出によって真空蒸発槽１０内が真空になる。この状態で図示しないドレンタンクに連通している配管４８，４９の途中にある弁３５を開くと、ドレンが真空蒸発槽１０内に流入する。液面６０が仕切り壁１１の上縁よりもわずかに低い位置まで上昇すると、フロートスィッチ１６がこれを検出して図示しない制御盤へ伝達し、制御盤から弁３５に閉信号を送ることで、弁３５を閉じてドレン供給・貯留を終了する。次に、通常は電気ヒータが使われる加熱器１４を作動してドレンを加熱し、冷凍機２０を作動してエゼクタ１７，水タンク１８，水ポンプ１９，冷凍機２０を循環するとともにドレンの蒸発した水分を吸収する循環水の温度上昇を防止する。
【００１２】
ドレンの温度が真空蒸発槽１０の圧力における水の沸点に達すると水が蒸発し始め、ドレン液面が仕切り壁１１の上縁である液面６２まで上昇し、さらに上昇しようとする。この時、水よりも比重の小さく液面に浮遊した油分を含むドレン（油分濃度の高いドレン）は仕切り壁１１の上縁を越えて油分分離室１２に入り（溢流し）、更に配管４２に流入する。それで液面６２部分の油膜は殆ど消えて水分は蒸発しやすくなって、水蒸気は配管４１を通ってエゼクタ１７内で水になり、水タンク１８に達した後に配管５４から清浄な水の状態で排出される。水の蒸発が進行し、ドレン液面が真空蒸発槽１０の下位である符号６１で示す位置まで低下すると、これを液面計１５で検出したことが伝達された図示していない制御盤は加熱器１４を停止し、蒸発を停止させる。
【００１３】
次にこの制御盤はさらに弁３１を開いて、油分分離室１２や配管４２の油分が濃厚なドレン（油分濃度の高いドレン）を真空蒸発槽１０内に戻し、すぐに弁３１を閉じる。続いて、弁３５を開いてドレン液面が符号６０に達するまでドレンを供給し貯留する。この状態では油分分離室１２や配管４２から真空蒸発槽１０内に戻した油分濃度の高いドレン（油分の濃厚なドレン）の油分がドレン液面近傍に集まっている。その後、加熱器１４を作動すると徐々に水の蒸発が始まり、ドレン液面が符号６２まで上昇する。液面６２近傍の油分濃度が高いドレンは粘性が高くなっていて一部が仕切り壁１１を越えると残りも引っ張られて油分分離室１２に入り（溢流し）、配管４２に流入する。
【００１４】
以上の一連の操作を繰り返すと、油分分離室１２に流入するドレンの油分濃度は毎回上昇する。しかし、濃厚な油分は油分分離室１２に溢流するから、真空蒸発槽１０内に残るドレンの油分濃度は低い。従って、液面には水蒸気の通過に障害となる油膜がなく、液面の波立ちが少なくなるので油の飛散が少なく、水蒸気とともに真空蒸発槽１０の外部に排出される油分は無くなるので環境汚染を発生しない。真空蒸発槽１０の床面積を小さくして、ドレン液面単位面積当りの水蒸気発生量を増加しても液面には水蒸気の通過に障害となる油膜がなく水蒸気は容易に蒸発し、期待とおりの油水分離ができる。
【００１５】
そして、一定回数の操作を繰り返した後に加熱器１４を停止し、弁３１を閉じた状態で弁３３を開くと、空気が真空蒸発槽１０内に流入する。その後、水ポンプ１９を停止する。続いて、弁３２を開くと油分分離室１２や配管４２内の油分濃度の高いドレンが配管４５，４７，弁３２を通って排出される。最後に弁３２，３３を閉じる。そして、水ポンプ１９を運転し、真空蒸発槽１０内が真空になると弁３５を開き、ドレンを供給した後に加熱器１４を作動させ、上記した通常の運転を繰り返す。なお、通常運転では真空蒸発槽１０内のドレン液表面の油分濃度が高くなり油分が飛散することを防止するために、真空蒸発槽１０内のドレンは水分濃度の高い状態を保つようにしており、液面６１が液面６０の５０％以下になる運転は行わない。また、配管４６，４７，弁３４からのドレン排出は、真空蒸発槽１０内部の掃除や部品交換の際のみに行う。
【００１６】
次に、図２に示した本発明の第２の実施形態について説明する。
図２の実施形態で図１の実施形態と同様なものには、説明の簡略化のために同一符号を付けている。図２の実施形態で図１の実施形態と異なることは、配管４２に補助糟１３を設け、油分分離室１２と補助槽１３とを接続する配管４２に弁３０を設け、補助槽１３と真空蒸発槽１０の下部とを配管４３と弁３１で接続し、補助槽１３に油水廃液排出系である配管４４，４５，弁３２と真空解除用の弁３６を設けたことにある。
【００１７】
この装置の運転で加熱器１４，水ポンプ１９、冷凍機２０を運転する際には弁３０のみを開放している。真空蒸発槽１０内におけるドレンの温度が槽内圧力に応じた水の沸点に達すると、水が蒸発し始め、ドレン液面が上昇するので、液面に浮遊した油分は仕切り壁１１の上縁を越えて油分分離室１２に入り、更に弁３０，配管４２を通って補助槽１３に流入して貯留される。ドレンの水が蒸発し、符号６１まで液面が下ったら、弁３１を開いて補助槽１３内のドレンを真空蒸発槽１０内に戻し、すぐに弁３１を閉じる。つぎに弁３５を開いてドレン液面が位置６０に達するまでドレンを供給する。この状態ではドレン液面近傍に油分が集まっている。再び、加熱器１４を作動すると徐々に水の蒸発が始まり、ドレン液面が上昇するが、液面６２の油分濃度が高いドレンは粘性が高いので一部が仕切り壁１１を越えると残りも引っ張られて仕切り壁１１を越えて油分分離室１２に入り、補助槽１３に流入する。
【００１８】
以上の一連の操作を繰り返すと、補助槽１３に流入するドレンの油分濃度は毎回上昇する。真空蒸発槽１０内に残るドレンの油分濃度は初期運転時とほとんど変化せず、水蒸気の通過に障害となる油膜がないので、液面の波立ちが少なくて油の飛散が少なく、水蒸気とともに真空蒸発槽１０の外部に排出される油分は無くなるので環境汚染を発生しない。
【００１９】
一定回数の操作を繰り返した後、加熱器１４を停止した時に弁３０を閉じ、弁３１も閉じた状態で弁３２，３６を開くと、弁３６から空気が補助槽１３内に流入し、補助槽１３内のドレンが配管４４，４５，４７，弁３２を通って排出される。その後、弁３２，３６を閉じ、弁３０を開く。これによって補助槽１３の空気が真空系に流入するが、真空蒸発槽１０の容積よりもはるかに小さいので短時間で排出される。つぎに弁３５を開き、ドレンを供給した後に加熱器１４を作動させる。以後は通常の運転を繰り返す。
【００２０】
この実施形態では補助層１３から油分濃度が高くなったドレンを回収する際に真空蒸発槽１０の真空を解除する必要がないので、無駄時間が短く、単位時間当たりの油水分離能力は高い。なお、ドレン供給前に弁３０を閉とし、ドレンを仕切り壁１１よりもわずかに高い位置まで供給した後に弁３０を開にする方法を用いても液面近傍の油分濃度の高いドレンを補助槽１３に貯蔵することが可能である。
【００２１】
次に、図３に示した本発明の第３の実施形態について説明する。
図３の実施形態で図２の実施形態と同様なものには、説明の簡略化のために同一符号を付けている。図３の実施形態で図２の実施形態と異なることは、真空蒸発槽１０が上下に設けた２個の仕切り壁１１ａ，１１ｂでそれぞれ区画した油分分離室１２ａ，１２ｂを有し、各油分分離室１２ａ，１２ｂは配管４２ａ，４２ｂと弁３０ａ，３０ｂで補助槽１３と連通していることである。そして、液面計１５は液面制御用フロートスィッチ１６が仕切り壁１１ｂより僅か上の位置で液面６３を検出すると、図示していない制御盤に液面を伝達する。すると、この制御盤は弁３０ｂを一旦開いて、液面６３が仕切り壁１１ｂより僅か下の位置になり液面６３が波立っても表面に浮遊した油膜が油分分離室１２ｂに溢流しなくなった頃を見計らって弁３０ｂを閉じるようにしてある。
【００２２】
ドレンの供給，真空系の動作は図１，図２の実施形態と同様であり、油水廃液排出系の動作は図２の実施形態と同様である。図３の実施形態で特徴的なところは、水分の蒸発で液面が図示した６３まで低下する間にドレンからさらに分離し液面に浮遊した油膜を油分分離室１２ｂに回収して、液面の波立ちを抑え油の飛散を少なくしているとともに水分蒸発を容易にしていることである。
【００２３】
真空蒸発槽１０内のドレンが液面６１まで低下したら、弁３５を開いて新たにドレンを供給し、以後、以上の処理を繰り返し、油分分離室１２ｂから補助室１３に油分濃度が高いドレンが流れ込む（溢流）ことが不可能な程度に溜まったら、弁３０ａ，３０ｂ，４３を閉めた状態で弁３２，３６を開き、補助室１３から油分濃度が高いドレンを排出回収する。
【００２４】
この実施形態では、ドレンからの水分蒸発中に補助室１３に再度回収され真空蒸発槽１０内の液面での油膜がより薄くなるので、水分の蒸発は一層進み、油水分離能力が高いだけでなく、蒸発液面面積を狭くできることから装置の設置面積も一層小さくて済み、装置の小型化が図られる。
【００２５】
真空蒸発槽１０を縦長なものとし、油分分離室を更に多段に設けて補助糟１３と配管，弁を介して連通すれば、ドレンの処理能力を増加させる一方で装置の小型化も図ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明油水分離方法及び油水分離装置によれば油分が水蒸気とともに真空蒸発槽の外に排出されることを防止できて、しかも装置が小型で済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態になる油水分離装置を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態になる油水分離装置を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態になる油水分離装置を示す図である。
【図４】従来の油水分離装置を示す図である。
【符号の説明】
１０…真空蒸発槽
１１，１１ａ，１１ｂ…仕切り壁
１２，１２ａ．１２ｂ…油分分離室
１３…補助槽
１４…加熱器
１５…液面計
１６…液面制御用フロートスイッチ
１７…エゼクタ
１８…水タンク
１９…水ポンプ
２０…冷凍機
３０，３０ａ，３０ｂ，３１，３２〜３６…弁
６０〜６３…液面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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