(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の上層部に浮上した物体を回収する装置であって、
底部及び周壁部を有し前記液体及び物体を流通させるとともにその流量を制限するための窓部が前記周壁部に設けられた有底筒状のハウジングと、
前記ハウジングの内側において前記周壁部との間に間隙を有して配置され、前記周壁部に沿って上下方向に移動可能で前記液体よりも比重が小さい筒状のフロートと、
前記ハウジングに対して固定され、前記ハウジングの内部の前記フロートの上端縁よりも下方位置において開口部が設けられた排出用管路と、
を有してなることを特徴とする浮上物体回収装置。
【請求項２】
前記排出用管路は、その下端部が前記ハウジングの底部に固定されており、その上端縁が前記周壁部の上端縁よりも上方に突出している、
請求項１記載の浮上物体回収装置。
【請求項３】
前記ハウジングには、前記周壁部の上端縁に連接する蓋部材が設けられており、
前記排出用管路は前記蓋部材に固定されている、
請求項１記載の浮上物体回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体の上層部に浮上した他の液体又は固体などの物体を回収する装置に関し、例えば、水系切削液又は水系研削液などの水系クーラント液に混入した油分を回収し、クーラント液から油を分離してクーラント液の浄化を行うために利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来において、切削又は研削などの機械加工において、切削液又は研削液などの水系クーラント液が使用される。使用済の水系クーラント液には油が混入し、混入した油はクーラント液の機能に種々の悪影響を及ぼす。悪影響の例として、クーラント液の冷却能力の低下、環境汚染、クーラント液の腐敗による悪臭などがある。クーラント液に混入した油を分離してクーラント液を浄化するためには、クーラント液内の油分をできるだけ高い効率で回収する必要がある。
【０００３】
従来において、クーラント液内の油分を回収するために、円盤状スキマー、ベルトスキマーなどが用いられている。これらは、回転する円盤又は循環するベルトなどによって、クーラント液の上層部に浮上した油を吸着させて別の場所に運び、別の場所で油を回収する。
【０００４】
また、クーラント液にフロートを浮かべ、クーラント液の液面よりも低い位置で開口するノズルをそのフロートに取り付け、クーラント液の上層部に浮上した油をノズルの開口部から吸引して排出する装置が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した前者の装置、つまりスキマーを用いた装置では、油分の回収速度が極めて遅く、クーラント液と油を分離して浄化するのに多大の時間を要する。
【０００６】
また、後者の装置、つまり浮上ノズルを用いた装置では、ノズルがクーラント液の液面の位置に応じて上下移動するため、クーラント液の吸引のためのポンプ装置とノズルとの間に可撓性を有したホースを用いる必要がある。そのため、ホースの経年変化又は劣化によって寿命が短くなり、ホースの交換など種々の面倒なメンテナンスを定期的に行う必要がある。
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、クーラント液に混入した油など液体の上層部に浮上した物体を高速で回収することができ、メンテナンスの不要な浮上物体回収装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る装置は、液体の上層部に浮上した物体を回収する装置であって、底部及び周壁部を有し前記液体及び物体を流通させるとともにその流量を制限するための窓部が前記周壁部に設けられた有底筒状のハウジングと、前記ハウジングの内側において前記周壁部との間に間隙を有して配置され、前記周壁部に沿って上下方向に移動可能で前記液体よりも比重が小さい筒状のフロートと、前記ハウジングに対して固定され、前記ハウジングの内部の前記フロートの上端縁よりも下方位置において開口部が設けられた排出用管路と、を有してなる。
【０００９】
請求項２の発明に係る装置では、前記排出用管路は、その下端部が前記ハウジングの底部に固定されており、その上端縁が前記周壁部の上端縁よりも上方に突出している。
【００１０】
請求項３の発明に係る装置では、前記ハウジングには、前記周壁部の上端縁に連接する蓋部材が設けられており、前記排出用管路は前記蓋部材に固定されている。
【００１１】
次に、回収装置の作用を図２及び図３を参照して説明する。
図２において、使用済のクーラント液ＣＬの上層部には油ＯＬが浮上している。クーラント液ＣＬ及び油ＯＬは、ハウジング１１のスリット１１３ａ〜ｄ、及びハウジング１１とフロート１２との間の間隙を通って内部に流入し、内部を満たしている。フロート１２は、クーラント液ＣＬ及び油ＯＬにより浮力を受け、その上端縁が液面ＦＬよりも上方に突出した状態で静止している。
【００１２】
配管用ネジ１３２に接続されたポンプによって吸引を行うと、ハウジング１１内のクーラント液ＣＬなどは排出用穴１３１から排出用管路１３に流入し、吸引されて外部へ排出される。
【００１３】
これによって、図３に示すように、ハウジング１１内における液面ＦＬが低下し、これにともなってフロート１２が下方へ移動する。そうすると、フロート１２の上端縁がハウジング１１の外部の液面ＦＬよりも低くなり、外部の油ＯＬはフロート１２の上端縁を乗り越えて内部に流入する。ハウジング１１の内部に流入した油ＯＬは、排出用穴１３１から吸引されて排出される。
【００１４】
このとき、フロート１２の上端縁からは油ＯＬとともにクーラント液ＣＬも流入するが、スリット１１３ａ〜ｄによる流量の規制と吸引される流量とのバランスに応じてフロート１２の位置が定まる。また、ハウジング１１とフロート１２との間の間隙からもクーラント液ＣＬが流入する。したがって、排出用管路１３からは油ＯＬとクーラント液ＣＬとの混合液が排出される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る回収装置１の正面図、図２及び図３は回収装置１の正面断面図である。なお、図２は油ＯＬを吸引していないときの状態を示し、図３は油ＯＬを吸引しているときの状態を示す。
【００１６】
図１及び図２において、回収装置１は、ハウジング１１、フロート１２、及び排出用管路１３からなる。
ハウジング１１は、炭素鋼、ステンレス鋼、又はアルミニウム合金などの金属材料からなり、底部１１１及び周壁部１１２を有した有底円筒状のものである。周壁部１１２には、周方向の４箇所の均等位置に、軸方向の上半分程度の長さのスリット１１３ａ〜ｄが設けられている。スリット１１３ａ〜ｄは、液体を流通させるとともにその流量を制限するためのものである。スリット１１３ａ〜ｄの幅寸法は、排出用管路１３から吸引される液体の流量に応じて設定される。なお、スリット１１３ａ〜ｄの全部又は一部を「スリット１１３」と記載することがある。
【００１７】
フロート１２は、その外形が円筒状であり、その直径はハウジング１１の周壁部１１２の直径よりも若干小さく、その長さは周壁部１１２の長さの半分程度の長さである。フロート１２は、ハウジング１１と同様な金属材料からなる板材によって中空に形成され、全体の比重が使用する液体よりも若干小さい。したがって、フロート１２を静止した液体に浮かべたとき、自由状態でその上端部が液面より突出し、液体はフロート１２の上端縁を乗り越えて流動することはできない。フロート１２は、ハウジング１１の内側において、その外周面が周壁部１１２の内周面との間に間隙を有し、周壁部１１２に沿って上下方向に移動可能に配置されている。フロート１２とハウジング１１との間の間隙は、ここにゴミその他の浮遊物が噛み込んだり液体の粘性によってフロート１２が自由に上下移動できなくなるのを防止するため、適当に広くしておく必要があり、通常、３〜５ｍｍ程度に設定する。
【００１８】
排出用管路１３は、金属材料からなり、その下端部がハウジング１１の底部１１１の中央に溶接によって固定されている。排出用管路１３には、下端から少し上方位置であってフロート１２の上端縁よりも常に下方である位置において周方向の４箇所に排出用穴１３１，１３１…が設けられている。排出用管路１３の上端縁は、ハウジング１１の周壁部１１２の上端縁よりも上方に突出しており、上端部の外周には配管用ネジ１３２が形成されている。
【００１９】
クーラント液ＣＬは、図示しない適当なタンクに蓄えられており、回収装置１は、そのタンクの底面上に載置され、又は必要に応じてその状態で固定される。排出用管路１３の上端の配管用ネジ１３２には、配管接続された管路を通じて液体を吸引するためのポンプが接続される。
【００２０】
回収装置１の各部の寸法の一例を挙げれば次の通りである。ハウジング１１の外径は９０ｍｍ、長さは１８０ｍｍ、各スリット１１３ａ〜ｄの長さは９０ｍｍ、幅は吸引用のポンプの流量が２０リッター／ｍｉｎのときに１０ｍｍ、１０リッター／ｍｉｎのときに５ｍｍ、フロート１２の長さは９０ｍｍ、周壁部１１２の内周面とフロート１２の外周面との間の間隙は約３ｍｍ、排出用管路１３の外径は２１．７ｍｍ、排出用穴１３１の位置は下端から２０ｍｍである。
【００２１】
次に、回収装置１の作用を説明する。
図２において、使用済のクーラント液ＣＬの上層部には油ＯＬが浮上している。通常時における油ＯＬ（又はクーラント液ＣＬ）の液面ＦＬの位置がスリット１１３ａ〜ｄの上端よりやや下方位置となるように、回収装置１はタンクに固定されている。この状態において、クーラント液ＣＬ及び油ＯＬは、ハウジング１１のスリット１１３ａ〜ｄ、及びハウジング１１とフロート１２との間の間隙を通って内部に流入し、内部を満たしている。したがって、フロート１２は、クーラント液ＣＬ及び油ＯＬにより浮力を受け、その上端縁が液面ＦＬよりも上方に突出した状態で静止している。
【００２２】
そこで、配管用ネジ１３２に接続されたポンプによって吸引を行うと、ハウジング１１内のクーラント液ＣＬなどは排出用穴１３１から排出用管路１３に流入し、吸引されて外部へ排出される。
【００２３】
これによって、図３に示すように、ハウジング１１内における液面ＦＬが低下し、これにともなってフロート１２が下方へ移動する。そうすると、フロート１２の上端縁がハウジング１１の外部の液面ＦＬよりも低くなり、外部の油ＯＬはフロート１２の上端縁を乗り越えて内部に流入する。ハウジング１１の内部に流入した油ＯＬは、排出用穴１３１から吸引されて排出される。
【００２４】
このとき、フロート１２の上端縁からは油ＯＬとともにクーラント液ＣＬも流入するが、スリット１１３ａ〜ｄによる流量の規制と排出用管路１３から吸引される流量とのバランスによって、フロート１２の上端縁が油ＯＬの層の下面つまりクーラント液ＣＬの上面近辺となるように設定することにより、油ＯＬとともに流れ込むクーラント液ＣＬの量を少なくすることができる。また、ハウジング１１とフロート１２との間の間隙からもクーラント液ＣＬが流入し、排出用管路１３から排出される。したがって、排出用管路１３からは油ＯＬとクーラント液ＣＬとの混合液が排出される。
【００２５】
このように、ポンプによって吸引することにより、排出用管路１３から油ＯＬとクーラント液ＣＬとの混合液が連続的に排出される。排出される油ＯＬの流量は、フロート１２の上下方向の位置によって調整される。例えば、フロート１２の上端縁の位置を低くして外部の液面ＦＬとの間の落差を大きくすれば流量は増大する。この場合、油ＯＬとともに流入するクーラント液ＣＬの量も多くなる。但し、スリット１１３ａ〜ｄによる流量の制限があるので、ポンプによる吸引量が多過ぎるとハウジング１１の内部の液面ＦＬが低下し過ぎて空気を吸引することになるので好ましくない。ポンプが空気を吸引しないように、スリット１１３ａ〜ｄ及びフロート１２の形状寸法、ポンプの吸引量などが設定されている。通常、ハウジング１１の外部の液面ＦＬとフロート１２の上端縁との間の落差が１０ｍｍ程度になるように設定される。
【００２６】
また、フロート１２がハウジング１１内の液面ＦＬに応じて自由に上下移動するためには、周壁部１１２とフロート１２との間の摩擦を少なくする必要がある。周壁部１１２とフロート１２との間の間隙を数ｍｍ程度と比較的大きく設定することにより、油ＯＬ又はクーラント液ＣＬの粘性による摩擦を軽減し、且つこれらの間にゴミなどの異物が噛み込まないようにし、浮力によるフロート１２の自由移動が確保されている。
【００２７】
上述の回収装置１によると、クーラント液ＣＬの上層部に浮上している油ＯＬを連続的に大量に回収することができる。例えば、液面の表面積が１ｍ2 の場合に０．１〜１ｃｍの厚さの油層を５〜１０分程度で回収することができる。しかも、可撓性のホースなどのようなメンテナンスを要する部材が用いられていないので、メンテナンスが不要である。
【００２８】
また、フロート１２がハウジング１１の内部に配置されているので、クーラント液ＣＬが波打ったりした場合でもその波がハウジング１１によって阻止され、フロート１２への影響が少ない。そのため、フロート１２の位置が不測に上下動するようなことがなく、動作が安定である。
【００２９】
上述の実施形態においては、フロート１２が金属材料によって中空に形成されているが、クーラント液ＣＬよりも比重の小さい材料、例えばポリプロピレンなどの合成樹脂を用いて中空にすることなく製作することができる。
【００３０】
次に、他の実施形態の回収装置１Ａについて説明する。
図４は本発明に係る他の実施形態の回収装置１Ａの正面断面図である。
回収装置１Ａは、ハウジング１１Ａ、フロート１２Ａ、及び排出用管路１３Ａからなる。これらハウジング１１Ａ、フロート１２Ａ、及び排出用管路１３Ａは、基本的な構造及び機能は上述の回収装置１と同様であるので、主として相違点について説明する。
【００３１】
ハウジング１１Ａには、円筒状の周壁部１１２の上端縁に連接する蓋部材１１４が設けられている。排出用管路１３Ａは、蓋部材１１４の中央に設けられた穴を貫通し、且つ蓋部材１１４に溶接によって固定されている。排出用管路１３Ａの下端の開口部１３３は、底部１１１よりも若干高い位置に設けられている。
【００３２】
この回収装置１Ａは、スリット１１３の設けられた範囲内に液面ＦＬが来るように、配管用ネジ１３２を利用して排出用管路１３Ａを固定配管に接続し固定することによって取り付けられる。つまり、上述の回収装置１がタンクの底面上に載置して取り付けられるのに対し、この回収装置１Ａは、排出用管路１３Ａを利用しぶら下げるようにして取り付けることができる。
【００３３】
排出用管路１３Ａを介して吸引することによって、ハウジング１１Ａ内の油ＯＬ及びクーラント液ＣＬは開口部１３３から吸引され、排出される。ハウジング１１Ａの内部の液面ＦＬが低下するため、フロート１２Ａが下方へ移動し、その上端縁が外部の液面ＦＬよりも低くなって油ＯＬがフロート１２Ａ内へ流入する。
【００３４】
回収装置１Ａによると、上述の回収装置１と同様の作用によって、クーラント液ＣＬの上層部に浮上している油ＯＬを連続的に大量に回収することができる。しかも、可撓性のホースなどのようなメンテナンスを要する部材が用いられていないので、メンテナンスが不要である。
【００３５】
次に、回収装置１，１Ａによって回収した混合液から油ＯＬを分離し、クーラント液ＣＬを浄化する全体の浄化システムについて説明する。
図５は本発明に係る回収装置１を用いた浄化システムＳＴの回路図、図６は油水分離槽２の断面図である。
【００３６】
図５において、浄化システムＳＴは、クーラント液ＣＬを収納したタンクＴＫ１、タンクＴＫ１の内部に設置された回収装置１、ポンプＰＭ１、クーラント液ＣＬ中に分散した油ＯＬを分離するための油水分離槽２、回収タンクＴＫ２、ドレン７、クーラント液用のポンプＰＭ２、及び管路ＬＮ１〜５などからなる。
【００３７】
タンクＴＫ１に収納されたクーラント液ＣＬは、管路ＬＮ４を介しポンプＰＭ２によって工作機械ＭＣに供給された後、使用済のクーラント液ＣＬとして管路ＬＮ５を介してタンクＴＫ１に戻る。使用済のクーラント液ＣＬは、クーラント液ＣＬに油ＯＬが分散した状態であるが、タンクＴＫ１内において油ＯＬの多くは徐々にクーラント液ＣＬの上層に浮上する。
【００３８】
これと並行して、上層の油ＯＬ及びクーラント液ＣＬは、ポンプＰＭ１により吸引され、回収装置１の作用によって管路ＬＮ１に排出され、油水分離槽２に送り込まれる。クーラント液ＣＬと油ＯＬとの混合液は、油水分離槽２においてクーラント液ＣＬと油ＯＬとに分離され、油ＯＬは排出口ＰＴ１から回収タンクＴＫ２に排出され、クーラント液ＣＬは排出口ＰＴ２から排出され管路ＬＮ２を通ってタンクＴＫ１に戻る。
【００３９】
図６を参照して、油水分離槽２の内部には、デミスター式の油分分離カートリッジ５、及び仕切り板５１が設けられている。油分分離カートリッジ５には、混合液の上昇流が通過するようにデミスター（金属メッシュを多層に成形したもの）が配置されている。仕切り板５１によって、油水分離槽２の内部が、油分分離カートリッジ５から浮上する油ＯＬの存在する大きい部屋である油滴室５２と、油分分離カートリッジ５から浮上する油ＯＬの流入しない小さい部屋であるクーラント室５３とに仕切られる。
【００４０】
油分分離カートリッジ５は、混合液中の小さな油滴がデミスター内を上方に向けて通過する際に衝突を繰り返し、油の粒子がその親和力によって大きな油の粒子に成長しうることを利用するものである。デミスターの上部付近においては、油ＯＬは数ｍｍ程度の大きさの油滴に成長する。大きく成長した油滴は、比重差による浮力によって浮上し、油滴室５２内においてクーラント液ＣＬの上層部に蓄積され、排出口ＰＴ１から溢れて回収タンクＴＫ２内に排出される。油ＯＬが分離されたクーラント液ＣＬは、仕切り板５１により隔離されたクーラント室５２に下方から流入し、排出口ＰＴ２から溢れて排出され、その位置エネルギーによる自然流によってタンクＴＫ１に戻る。
【００４１】
回収タンクＴＫ２に回収される油ＯＬは、その濃度が９９％程度と純度が高いので、廃油として燃焼させることによって容易に処理することができる。
このように、タンクＴＫ１内のクーラント液ＣＬの上層部に浮上している油ＯＬ又はクーラント液ＣＬ中に分散している油ＯＬを高効率で除去し、クーラント液ＣＬを高速で浄化することができる。
【００４２】
また、通常、クーラント液ＣＬは多量の固形物質をも含むが、本実施形態の浄化システムＳＴにおいては、油分分離カートリッジ５を採用することによって長期間のメンテナンスフリーが実現されている。
【００４３】
上述の実施形態において、スリット１１３の形状、寸法、個数などは、適宜変更することができる。またスリット１１３に代えて、又はスリット１１３とともに、多数の穴などを設けてもよい。その他、回収装置１、油水分離槽２、及び浄化システムＳＴの全体又は各部の構造、形状、寸法、材質などは、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。
【００４４】
なお、本発明は、クーラント液ＣＬ以外の種々の液体の上層に浮上した種々の液体又は固体の回収に適用することができる。例えば、池の水面や海面に浮上した油、ゴミ、屑などの回収に適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項３の発明によると、クーラント液に混入した油などのように、液体の上層部に浮上した物体を高速で回収することができ、メンテナンスの不要な浮上物体回収装置を提供することができる。
【００４６】
請求項２の発明によると、クーラント液が収納されたタンクの底面上に回収装置を載置して取り付けることができる。
請求項３の発明によると、クーラント液が収納されたタンクの上方において、排出用管路を利用してぶら下げるようにして回収装置を取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回収装置の正面図である。
【図２】回収装置の正面断面図である。
【図３】回収装置の正面断面図である。
【図４】本発明に係る他の実施形態の回収装置の正面断面図である。
【図５】本発明に係る回収装置を用いた浄化システムの回路図である。
【図６】油水分離槽の断面図である。
【符号の説明】
１  回収装置
１１，１１Ａ  ハウジング
１２，１２Ａ  フロート
１３，１３Ａ  排出用管路
１４  蓋部材
１１１  底部
１１２  周壁部
１１３  スリット（窓部）
１３１  排出用穴（開口部）
１３３  開口部
ＯＬ  油（物体）
ＣＬ  クーラント液（液体）
【図１】
0004022275.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004022275.tif 000006
【図６】
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