(57)【要約】比重の異なる、混合しない二つの液体、たとえば油と水、を分離する装置であって、分離すべき液体それぞれのためのあふれ口（１１、１２）を有する第一の分離タンク（２）、入口（１４）が、最大比重の液体のための第一の分離タンク（２）のあふれ口（１２）に管（１３）によって接続されている凝集フィルター（３）、および凝集フィルター（３）の出口（１９）に接続されている第二の分離タンク（４）、を有する装置において、凝集フィルター（３）が接続されているあふれ口（１２）が、高さの差Ｈ１だけ、凝集フィルター（３）の入口（１４）よりも高く配置され、この高さの差が、第一の分離タンク（２）と凝集フィルター（３）との間の管内の液体質量が、凝集フィルター（３）における圧力降下と第二の分離タンク（４）内の液体の逆圧とに打ち勝つのに必要な圧力を与えるようなものである、ことを特徴とする装置。
2004500228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
比重の異なる、混合しない二つの液体、たとえば油と水、を分離する装置であって、
分離すべき液体それぞれのためのあふれ口（１１、１２）を有する第一の分離タンク（２）と、
入口（１４）が、最大比重の液体のための第一の分離タンク（２）のあふれ口（１２）に管（１３）によって接続されている凝集フィルター（３）と、
および
凝集フィルター（３）の出口（１９）に接続されている第二の分離タンク（４）と、
を有する装置において、
凝集フィルター（３）が接続されているあふれ口（１２）が、高さの差Ｈ１だけ、凝集フィルター（３）の入口（１４）よりも高く配置され、
この高さの差が、第一の分離タンク（２）と凝集フィルター（３）との間の管内の液体質量が、凝集フィルター（３）における圧力降下と第二の分離タンク（４）内の液体の逆圧とに打ち勝つのに必要な圧力を与えるようなものである、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
第一の分離タンク（２）の、最大比重の液体のためのあふれ口（１２）が、高さの差がＨ２となるように、第二の分離タンク（４）の、最大比重の液体のためのあふれ口（２６）よりも高い位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記高さの差Ｈ２が大体数１０ｍｍと数１００ｍｍとの間にあることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
特に強く流量と収容ろ過材の表面とに依存する、凝集フィルター（３）における圧力降下ができるかぎり小さく保たれることを特徴とする請求項１から３の中のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
第一の分離タンク（２）が、該タンクが十分に長い滞留時間を保証し、したがって管（１３）を通って凝集フィルター（３）に流れる液体の粘性が十分に小さく、したがって凝集フィルター（３）における圧力降下が割合に小さくなるように、作られていることを特徴とする請求項１から４の中のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
凝集フィルター（３）における圧力降下が９８ｍｂａｒよりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
捕集器（１）に接続されており、該捕集器にコンプレッサー設備の凝縮液が集められ、また該捕集器が大気圧にあり、このとき、前記凝縮液が最大比重の液体であり、分離すべき他の液体が油であることを特徴とする請求項１から６の中のいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
第二の分離タンク（４）に接続されている活性炭フィルター（５）を有することを特徴とする請求項１から７の中のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
割合に小型の二つの別個の要素に分けられており、一方が、第一の分離タンク（２）であり、他方が、上部に接続された第二の分離タンク（４）を有する凝集フィルター（３）であり、また場合によっては凝集フィルター（３）が活性炭フィルター（５）に接続されていることを特徴とする請求項１から８の中のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
第一の分離タンク（２）と凝集フィルター（３）との間にあって、これら二つの要素の接続部分を形成する管（１３）が柔軟であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、比重の異なる、混合しない二つの液体、たとえば油と水、を分離する装置、特にコンプレッサー設備の凝縮液から油を分離する装置であって、
分離すべき液体それぞれのためのあふれ口を有する第一の分離タンクと、
入口が、最大比重の液体のための第一の分離タンクのあふれ口に管によって接続されている凝集フィルターと、
および
凝集フィルターの出口に接続されている第二の分離タンクと、
を有する装置、に関する。
【０００２】
前記の装置は、油潤滑コンプレッサー、および関連機器たとえば圧縮空気乾燥機、圧力容器、およびフィルター、を有する設備で使用され、これらの機器の凝縮液分離器のあとに設置される。
【０００３】
前分離器または分離タンクは比重の違いを利用して運転される。この分離タンクにおいては、浮いている大きな乳濁油滴と遊離油とが分離される。凝集フィルターはろ過材を有し、このろ過材を通って凝縮液が流れ、このろ過材において、微細な乳濁油滴が合体して大きな油滴になり、この大きな油滴が、凝集フィルター上部に接続された第二の分離タンクにおいて、比重の違いの結果として、水から分離される。
【０００４】
場合によっては、すなわち非常に低い残留油含有率しか許容されない場合には、活性炭フィルターを分離タンクのあとに設置し、凝集フィルター通過後に残留している油を活性炭表面に吸着させるようにすることもある。
【０００５】
前記装置は、公知のように、大気圧で運転されている。これらの装置は、効率の低い凝集フィルターを特徴とし、したがって主として前分離と活性炭フィルターとに重点が置かれる。凝集フィルターの効率が低いため、活性炭フィルターは急速に飽和し、したがってすぐに交換しなければならない。
【０００６】
このような理由で、活性炭に吸着させなければならない残留油を減少させるために、油の前分離ができるだけ効率的であるようにしなければならない。したがって、第一の分離器を割合に大きく作って、凝縮液ができるだけ長くこの分離器内に滞留するようにする。
【０００７】
また、割合に大きな活性炭量が選択され、交換と交換との間隔ができるだけ長くなるようにされる。
【０００８】
凝縮液に加圧して圧力下で凝集フィルターを通過させることにより、凝集フィルターの効率をかなり改善することができる。特に、割合に粘性の大きな油／水乳濁液の場合、割合に大きな圧力が必要である。
【０００９】
凝縮液に加圧して圧力下で通過させるようにすることが絶対的に必要な小型で効率的な凝集フィルターが公知である。これらの凝集フィルターは、芯に巻かれた数層のろ紙から作られることを特徴とする。
【００１０】
このフィルターは、ろ過材を通る液体の流れの向きに、まず、処理すべき液体に浮いているごみの粒子を捕集するいくつかの層を有し、その次に数層の別のろ過材を有する。このろ過材は、非常に細かい油滴が大きめの油滴となるのを保証するものでなければならない。そのようなろ過材は、通常、良好な親油性を有する撥水性の物質から成る。油滴はこの物質の繊維に付着し、液体中に浮いている油滴と衝突する。各衝突ごとに油滴はどんどん大きくなり、ろ過材の付着力をふりきって液体流によって運ばれるのに十分な大きさとなる。
【００１１】
これのためにコンプレッサー設備の圧力を使用するというのは自然であり、凝縮液から油を分離する装置を、直接、コンプレッサー設備の圧力下で凝縮液分離器に結合する装置が公知である。
【００１２】
そのような公知の直接結合の場合、コンプレッサー設備と装置とが互いに逆の影響をおよぼすことがあり、これが不利益をもたらしうる。
【００１３】
たとえば、凝縮液分離器が圧縮空気を通過させる場合、この圧縮空気は装置内に達し、したがって油の分離ができなくなる。
【００１４】
たとえば凝集フィルターがふさがれて分離装置が十分に作動しない場合、凝縮液分離器はもはや凝縮液を排出することができず、したがって設備によって供給される圧縮空気はもはや乾燥されない。
【００１５】
ＵＳ−Ａ−４．６０８．１６０号明細書には、後続の凝集フィルターを備えた分離タンクを有する、水から油を分離する装置が記載されている。この装置においては、分離タンクと凝集フィルターとの間にポンプが備えられ、該ポンプが分離タンクからの水を押して、圧力下で凝集フィルターを通過させる。
【００１６】
そのような装置を、コンプレッサー設備の凝縮液から油を分離するのに使用する場合、この装置は前記設備から分離することができ、したがって凝縮液は大気圧下の捕集器に集めることができ、それにもかかわらずポンプにより、圧力下で凝集フィルターを通過させることができる。しかし、そのような装置にはポンプを追加しなければならず、これは電流を要し、したがって割合に高価かつかさばる構成となる。
【００１７】
本発明の目的は、比重の異なる、混合しない二つの液体を分離する装置であって、前記のような欠点を有しない装置の提供である。たとえば、この装置は、割合に小型で割合に安価であるように作ることができ、またこの装置においては、必要な圧力を与えるためのポンプその他の外部装置なしで、凝集フィルターの非常に効率的な動作を得ることができ、したがって活性炭フィルターを省くことができ、あるいは非常に小さな残留油含有率しか許容されない場合、使用しうる活性炭フィルターは急速には飽和しない。
【００１８】
特に、本発明の目的は、コンプレッサー設備の凝縮液から油を分離するのに特に適した、前記設備に直接連結する必要のない装置を提供することである。
【００１９】
この目的は、凝集フィルターが接続されているあふれ口が、高さの差Ｈ１だけ、凝集フィルターの入口よりも高く配置され、この高さの差が、第一の分離タンクと凝集フィルターとの間の管内の液体質量が、凝集フィルターにおける圧力降下と第二の分離タンク内の液体の逆圧とに打ち勝つのに必要な圧力を与えるようなものである、本発明によって達成される。
【００２０】
好ましくは、第一の分離タンクの、最大比重の液体のためのあふれ口は、高さの差がＨ２となるように、第二の分離タンクの、最大比重の液体のためのあふれ口よりも高い位置に配置される。
【００２１】
その場合、前記高さの差Ｈ２、すなわち第一の分離タンクの最大比重の液体たとえば水のためのあふれ口と第二の分離タンクの最大比重の液体のためのあふれ口との間の液柱の高さは、たとえば大体数１０ｍｍと数１００ｍｍとの間にある。
【００２２】
当然のことながら、特に強く流量と収容ろ過材の表面とに依存する、凝集フィルターにおける圧力降下は、できるかぎり小さく保たれる。
【００２３】
この目的のために、好ましくは、第一の分離タンクは、また、該タンクが十分に長い滞留時間を保証し、したがって管を通って凝集フィルターに流れる液体の粘性が十分に小さく、したがって圧力降下が割合に小さく、たとえば９８ｍｂａｒよりも小になるようにも、作られる。
【００２４】
この装置は、捕集器に接続することができ、該捕集器にコンプレッサー設備の凝縮液が集められ、また該捕集器が大気圧にあり、このとき、前記凝縮液が最大比重の液体であり、分離すべき他の液体が油である、ようにすることができる。
【００２５】
この装置は、第二の分離タンクに接続されている活性炭フィルターを有することができる。
【００２６】
たとえば、コンプレッサー設備の凝縮液において非常に小さな油含有率が要求される用途の場合、第二の分離タンクの水出口を前記活性炭フィルターに接続することができる。
【００２７】
本発明による装置においては、凝集フィルターを非常に効率の高いものとすることができ、したがって割合に小型の第一の分離タンクまたは前分離器しか必要でなく、この分離タンクまたは前分離器は、液体がコンプレッサーからの凝縮液である場合、遊離油と非常に大きな乳濁油滴の分離だけを目的とする。
【００２８】
したがって、この装置は、割合に小型の二つの別個の要素に分けることができ、一方が、第一の分離タンクであり、他方が、接続された第二の分離タンクまたは後分離器を有する凝集フィルターであり、また場合によっては凝集フィルターが活性炭フィルターに接続されている。このようにすることにより、たとえばコンプレッサーのハウジング内に簡単かつコンパクトに組み込んだ構成とすることができる。
【００２９】
この場合、第一の分離タンクと凝集フィルターとの間にある管は、これら二つの要素の接続部分を形成し、柔軟なものとすることができる。そうすることにより、二つの小型要素を別々の場所に配置することができて、たとえばコンプレッサーハウジング内への前記組込みがずっと容易になり、さらに高さの差Ｈ１を簡単に調節することができ、したがってＨ２も自動的に調節される。
【００３０】
以下、本発明の特徴をさらに十分に説明するために、本発明による、比重の異なる、二つの混合しない液体を分離する装置の好ましい実施形態について、この装置を模式的に示す添付の図面を参照しつつ、説明する。これは、単なる一つの例として示すものであり、どのような意味でも本発明を限定するものではない。
【００３１】
図に示す装置は、コンプレッサー設備の凝縮液から油を分離する装置である。凝縮液は捕集器１に集められ、捕集器１は大気につながっている。したがって、捕集器１に集められる油／水乳濁液は大気圧にある。この場合、水が最大比重の液体である。
【００３２】
この装置そのものの主要構成要素は、第一の分離タンク２、その下方にある凝集フィルター３、この凝集フィルター３の上に設置されて該フィルターに接続されている第二の分離タンク４、および凝集フィルターに接続された活性炭フィルター５である。
【００３３】
第一の分離タンク２は、比重の違いを利用する通常の液体分離器である。ここに示す例の場合、分離タンク２は定置タンク６を有し、該タンクは中央の垂直あふれ管７を有している。管７はタンク６の底に固定してあり、また管７には捕集器１が開口している。管７の隣には、垂直隔壁８があり、隔壁８はタンク６の壁に固定してあり、タンク６の頂部側から延びて、あふれ管７の上方からあふれ管７の頂部側の下方、タンク６の底から短い距離のところまで延びている。
【００３４】
この隔壁８はタンク６の内部を二つの空間９と１０に分割しており、ここで、あふれ管７を収容している空間９には、頂部からの油のあふれ口１１が備えてある。他の空間１０には、下部の水あふれ口１２が備えてあり、あふれ口１２には、柔軟またはしなやかな管１３が接続してある。管１３はあふれ口１２を凝集フィルター３の入口１４に接続している。
【００３５】
第一の分離タンク２は凝集フィルター３よりもかなり高い位置に配置してあり、あふれ口１２と入口１４との間には高さの差Ｈ１がある。
【００３６】
この凝集フィルター３は定置容器１５を有し、該容器内には、管状フィルター要素１６が設置してあり、要素１６は底が閉じており、たとえば、容器１５の底に連結してある。
【００３７】
フィルター要素１６は、乳濁した油を油滴に変えるフィルター物質から成るかあるいはこれを有する。たとえば、フィルター要素１６は、水中のごみ粒子を保持するいくつかの外層と、撥水性物質から成るいくつかの層とを有する。この撥水性物質は、良好な親油性を有し、そのため油滴は合体して、水によって第二の分離タンク４まで運ばれるのに十分な大きさとなる。
【００３８】
前記入口１４はこのフィルター要素１６のまわりの空間１７に開口しており、一方このフィルター要素１６の内部の空間１８は、出口１９の頂部において開口している。
【００３９】
前記出口１９は、第二の分離タンク４のあふれ管２０の底に開口している。第二の分離タンク４は、凝集フィルター３のすぐ上に設置してあり、前記分離タンク２と同じように構成されている。
【００４０】
やはり、あふれ管２０がタンク２１の底に取りつけてあり、このあふれ管２０の隣には、前記底の上方小さな距離に隔壁２２が取りつけてある。隔壁２２の片側の空間２３には、頂部に油あふれ口２４が備えてあり、一方空間２５は隔壁２２のもう一つの側の水のための下部あふれ口２６を有している。
【００４１】
第一の分離タンク２の水あふれ口１２と第二の分離タンク４の水あふれ口２６との間には、高さの差Ｈ２があり、これはたとえば数１０〜数１００ｍｍの範囲にある。
【００４２】
水のあふれ口２６は、管２７によって、活性炭の充填された活性炭フィルター５の入口に接続されている。
【００４３】
前記装置は下記のように作動する。
【００４４】
たとえば１００〜５，０００ｍｇ／ｌの油を含むコンプレッサー設備からの凝縮液は、大気圧下で、捕集器１から第一の分離タンク２のあふれ管７に流れ、このあふれ管７からあふれる。このとき、遊離油と大きな乳濁油滴が分離され、浮き上がりはじめる。したがって、タンク６の頂部には、遊離油と大きな乳濁油滴から成る層２８が形成され、この層は、厚さ増大につれて、あふれ口１１から排出される。
【００４５】
微細な乳濁油滴のみを含み、したがって割合に少量の油を含み、したがって割合に粘性の小さな水のみが、隔壁８の下から空間１０内に流れることができる。この液体は、空間１０からあふれ口１２を越えてあふれ、管１３により、凝集フィルター３の入口１４に流れる。
【００４６】
少量の油を含むこの水は、圧力下で押されて凝集フィルター３を通過する。この圧力は、最大高さが水あふれ口１２または第一の分離タンク２の水位と凝集フィルター３の入口１４との間の高さの差Ｈ１に等しい水柱によるものに等しい圧力から、第二の分離タンク４内の液体による逆圧を引いたものに等しい。言い換えると、得られる最大圧力は、前記高さＨ２、すなわち水あふれ口１２と水あふれ口２６との間の高さの差だけの高さを持つ水柱によるものと大体等しい。高さＨ２を持つこの水柱によって生じる圧力は、凝集フィルター３における圧力降下よりも大きく、したがって高さＨ１の水柱は、この圧力降下ばかりでなく、第二の分離タンク４内の液体による逆圧にも打ち勝つのに十分なものである。
【００４７】
前記圧力降下は、たとえば９８ｍｂａｒ（これは１ｍの高さの差Ｈ２に相当する）よりも小さい。これは、一方では、凝集フィルター３の構成、特にフィルター要素１６の選択によるものであり、他方では、油を含む水の割合に小さな粘性によるものである。この小さな粘性は、第一の分離タンク２の構成により、遊離油および大きな乳濁油滴の良好な分離がなされることの結果である。
【００４８】
この分離後にも存在し、凝集フィルター３によって合体して油滴になった油の主要部分は、第二の分離タンク４において水から分離される。特に、あふれ管２０を越えて流れている間に、油は、浮き上がりはじめ、タンク２１の頂部で層２９を形成し、この層があふれ口２４を通ってあふれる。
【００４９】
１０ｐｐｍ未満の油を含む事実上純粋の水が空間２５およびあふれ口２６を通って分離タンク４から流出し、管２７を通って、活性炭フィルター５に流れる。フィルター５において、最終油残分が活性炭フィルターの表面に吸着される。
【００５０】
凝縮液は、ポンプその他の必要なしで、凝集フィルター３における圧力降下に打ち勝つのに十分な圧力下で押されて、凝集フィルター３を通過する。したがって、この凝集フィルター３は小型にすることができ、また高効率で作動しうる。
【００５１】
前記装置は、もっぱらコンプレッサー設備の凝縮液から油を分離することだけを意図しているというわけではない。この装置は、異なる比重を有し、かつ混合しえないものならば、水と油以外の液体の分離にも使用することができる。
【００５２】
本発明は、決して添付の図面に示した前記実施形態のみに限定されるものではない。逆に、異なる比重を有する、混合しない二つの液体を分離する前記装置は、本発明の範囲内にとどまったまま、すべての種類の変形に対応して、製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の装置の模式図である。
【符号の説明】
１　捕集器
２　第一の分離タンク
３　凝集フィルター
４　第二の分離タンク
５　活性炭フィルター
１１　あふれ口
１２　あふれ口
１３　管
１４　入口
１９　出口
２６　あふれ口
Ｈ１　高さの差
Ｈ２　高さの差
【国際公開パンフレット】
2004500228.tif 000003
2004500228.tif 000004
2004500228.tif 000005
2004500228.tif 000006
2004500228.tif 000007
2004500228.tif 000008
2004500228.tif 000009
2004500228.tif 000010
2004500228.tif 000011
2004500228.tif 000012
2004500228.tif 000013
2004500228.tif 000014
2004500228.tif 000015
2004500228.tif 000016
2004500228.tif 000017
2004500228.tif 000018
2004500228.tif 000019
【国際調査報告】
2004500228.tif 000020
2004500228.tif 000021
2004500228.tif 000022