(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮遊する異物が混入している処理液が貯留される浮上分離槽と、
前記浮上分離槽内の処理液の液面に沿って旋回して、液面に浮上している異物を掻き寄せる少なくとも一つのスキマーと、
前記処理液の液面近傍に開口を有し、前記スキマーにより掻き寄せられた前記異物を液面から除去するためのスカムボックスと、を備えた浮上分離装置であって、
旋回する前記スキマーが前記スカムボックスから旋回方向に離間すると前記処理液の水位を下げ、前記スキマーが前記スカムボックスに旋回方向に近接すると前記処理液の水位を上げる水位切換調整手段を備えたことを特徴とする浮上分離装置。
【請求項２】
前記スカムボックスの前記開口には、前記スキマーが近付いて来る側に他の部分より低い堰が形成されていること
を特徴とする請求の範囲第１項に記載の浮上分離装置。
【請求項３】
前記水位切換調整手段は、前記処理液を前記浮上分離槽から外部へ排出する排出路と、
前記スキマーの位置を検出する少なくとも１つのスキマー検出スイッチと、
前記排出路上に設けられ、前記スキマー検出スイッチからの検出信号で前記排出路を開閉する電磁バルブと、を備えていること
を特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の浮上分離装置。
【請求項４】
前記下げられる水位が、前記堰より下に設定され、
前記上げられる水位が、前記堰より上かつ前記スカムボックスの上端より下に設定されていること
を特徴とする請求の範囲第２項または第３項に記載の浮上分離装置。
【請求項５】
前記スキマーの長手方向の幅は前記堰の長手方向の幅よりも長いこと
を特徴とする請求の範囲第２項から第４項のうちいずれか１項に記載の浮上分離装置。
【請求項６】
浮遊する異物が混入している処理液が貯留される浮上分離槽と、
前記処理液の液面に浮上した前記異物を旋回させて掻き寄せる少なくとも１つのスキマーと、
前記スキマーによって掻き寄せられた前記異物を前記浮上分離槽の外部に排出するスカムボックスと、を備え、前記浮上分離槽内の処理液に浮上した前記異物を取り除く浮上分離装置による浮上分離方法であって、
旋回する前記スキマーが前記スカムボックスから旋回方向に離間したときに前記処理液の水位を下げ、前記スキマーが前記スカムボックスに旋回方向に近接したときに前記処理液の水位を上げて前記異物を取り除くこと
を特徴とする浮上分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮遊する異物が混入している処理液から異物を分離する浮上分離装置および浮上分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、自動車などの生産ラインにおいては、車体などのワークに塗装を施す塗装工程を有している。この塗装工程では、塗装ブースにおいて、塗装ガンから塗料を噴き付けることにより、ワークに塗料を塗着させている。このとき、ワークに塗着しなかった余剰塗料は、塗装ブース内を流下するエアによって床面に降下させられる。塗装ブースの床面には、工業用水の供給路と、排水路と、工業用水および余剰塗料を排水路に収集させるための傾斜面と、を有する余剰塗料捕集部が設けられている。余剰塗料は、工業用水（以下、「処理液」という）により洗い流されて捕集され、塗装ブース外に配設された浮上分離装置の浮上分離槽に排出される。その処理液は、浮上分離槽内において、塗料が分離され、ポンプにより再び塗装ブースの床面に供給されて循環されている。【０００３】
処理液から余剰塗料を塗料スラッジ（以下、「異物」という）として分離させる浮上分離装置としては、第１浮上分離槽と第２浮上分離槽の２つの分離槽を備えるものが知られている。この装置では、異物を含む処理液は、予め凝集剤が添加された第１浮上分離槽に供給され、異物を浮上分離させる。その第１浮上分離槽の異物含有の処理液は、第２浮上分離槽に導入されて、異物の凝集、すなわち処理液からの異物の分離がさらに促進される。【０００４】
図６は、従来の浮上分離装置におけるスキマーの設置状態を示す要部拡大図である。
第２浮上分離槽には、図６に示すように、異物を外部に排出する開口が液面近傍に位置するようにスカムボックス２００が配置され、このスカムボックス２００の開口に向けて旋回して液面に浮上した異物を掻き寄せるスキマー１００が設けられている。
ところがその異物は、粘着性が高く、スカムボックス２００の堰に付着し易い。装置の正常な作動を維持するために、堰やスキマー１００などに付着した異物を定期的に除去するという多大な労力が必要となる。【０００５】
また、異物をスカムボックス２００内に流れ易くするためには、浮上分離槽内の液面の高さを堰より高く設定すると良いが、その場合には、常時、異物含有の処理液がスカムボックス２００内に流入されるようになる。そうすると、スカムボックス２００の下流側に設けられた異物濾過槽に大量の異物含有の処理液が供給され、処理液が槽内のメッシュ金網の処理能力を超えオーバーフローするという問題がある。
さらに、大量の異物含有の処理液がスカムボックス２００から排出されると、第２浮上分離槽に供給する処理液の量が増加し、それに伴い凝集剤の量も増加することになるので、設備費が嵩むという問題点がある。【０００６】
このように、必要以上の処理液が排出されることを防止する装置としては、例えば、日本国特開２００２−１６６２７１号公報（特に段落００２０〜００２４、図１〜図４）に開示されたものが知られている。この文献には、スキマーアームが異物を掻き寄せて、スカムボックスに接近すると、第１センサがそれを検出し、異物排出管の電磁弁を開いて異物を排出して、スカムボックス上をスキマーアームが通過してスカムボックスへの異物の流入が終了すると第２センサがそれを検出して前記異物排出管の電磁弁を閉じて、必要以上の処理液が排出されることを防止している。【０００７】
しかしながら、上記文献のような浮上分離装置では、異物の排出時に、排水により沈殿槽内の水位が低下するため、旋回するスキマーアームがスカムボックス上を通過して異物を排出する際、スキマーアームで掻き寄せた異物がスカムボックスの開口部のテーパー状の堰に擦り付けられる。このとき、処理液が塗装排水や廃油などである場合には、スキマーとスカムボックスの縁とで押し潰されて粘度の高いダマとなって堰の側壁や上面やスキマーに付着して固化する。この付着した異物は、スカムボックスの堰などに蓄積されて肥大化し、異物含有の処理液の排出が困難になるという問題点がある。
また、図６に示す従来の浮上分離装置のスキマー１００においても、異物は、スキマー１００とスカムボックス２００とによって押し潰されて、スキマー１００とスカムボックス２００とに付着して蓄積されて肥大化し、異物除去性能を低下させるという問題点がある。【０００８】
従って、前記従来技術の問題点を解決する装置を提供することが望まれている。
【発明の開示】
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を行った。その結果、過剰な処理液の流出を防止するとともに、スカムボックスの堰に異物が付着することを防止する浮上分離装置および浮上分離方法を実現し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の諸側面として、次のような浮上分離装置及び方法を提供する。
［１］浮遊する異物が混入している処理液が貯留される浮上分離槽と、前記浮上分離槽内の処理液の液面に沿って旋回して、液面に浮上している異物を掻き寄せる少なくとも一つのスキマーと、前記処理液の液面近傍に開口を有し、前記スキマーにより掻き寄せられた前記異物を液面から除去するためのスカムボックスと、を備えた浮上分離装置であって、旋回する前記スキマーが前記スカムボックスから旋回方向に離間すると前記処理液の水位を下げ、前記スキマーが前記スカムボックスに旋回方向に近接すると前記処理液の水位を上げる水位切換調整手段を備えたことを特徴とする浮上分離装置。
［２］前記スカムボックスの前記開口には、前記スキマーが近付いて来る側に他の部分より低い堰が形成されていることを特徴とする［１］に記載の浮上分離装置。
［３］前記水位切換調整手段は、前記処理液を前記浮上分離槽から外部へ排出する排出路と、前記スキマーの位置を検出する少なくとも１つのスキマー検出スイッチと、前記排出路上に設けられ、前記スキマー検出スイッチからの検出信号で前記排出路を開閉する電磁バルブと、を備えていることを特徴とする［１］または［２］に記載の浮上分離装置。
［４］前記下げられる水位が、前記堰より下に設定され、前記上げられる水位が、前記堰より上かつ前記スカムボックスの上端より下に設定されていることを特徴とする［２］または［３］に記載の浮上分離装置。
［５］前記スキマーの長手方向の幅は前記堰の長手方向の幅よりも長いことを特徴とする［２］から［４］のうちいずれか１項に記載の浮上分離装置。
［６］浮遊する異物が混入している処理液が貯留される浮上分離槽と、前記処理液の液面に浮上した前記異物を旋回させて掻き寄せる少なくとも１つのスキマーと、前記スキマーによって掻き寄せられた前記異物を前記浮上分離槽の外部に排出するスカムボックスと、を備え、前記浮上分離槽内の処理液に浮上した前記異物を取り除く浮上分離装置による浮上分離方法であって、旋回する前記スキマーが前記スカムボックスから旋回方向に離間したときに前記処理液の水位を下げ、前記スキマーが前記スカムボックスに旋回方向に近接したときに前記処理液の水位を上げて前記異物を取り除くことを特徴とする浮上分離方法。
【００１１】
［１］および［６］によれば、浮遊する異物が混入している処理液は、浮上分離槽に送られて貯留されると、異物が処理液の液面に浮上して、処理液から分離する。浮上分離槽内の処理液混合物の液面近傍には、液面に沿って旋回するスキマーによって掻き寄せられた浮遊する異物を液面から排出するための開口を有するスカムボックスが設置されている。
そして、旋回しているスキマーがスカムボックスから旋回方向に離間した位置になると、水位切換調整手段が処理液を浮上分離槽の外部に送ってその水位を下げる。このため、スキマーが異物をスカムボックスに落し込まないときは、処理液がスカムボックスから外部に廃棄されることを阻止して、過剰な処理液が浮上分離槽から流出することを防止できる。
スキマーがスカムボックスに旋回方向に近接したときには、浮上分離槽の外部に送っていた処理液の流出を停止させるなどして、前記水位切換調整手段が処理液の水位を上げるように制御する。このように水位切換調整手段によって処理液の水位を調整することにより、旋回しているスキマーが異物をスカムボックスの開口に掻き寄せて落し込むときに、異物がスカムボックスの堰より高くなった液面に浮上している。このため、スキマーは、異物を押し潰してスカムボックスに付着させることがなく、かつ、掻き寄せた異物を効率的に開口に落し込ませて廃棄させることができる。
したがって、スカムボックスから過剰に処理液が流出されて廃棄される量を削減でき、再利用される処理液の量を増加させることができる。
【００１２】
［２］によれば、スキマーによって掻き寄せられて液面に浮上している異物は、スキマーが近付いて来る側の開口が、他の部分より低く形成された堰からなるため、スムーズに堰からスカムボックス内に流れ込むようになる。
【００１３】
［３］によれば、水位切換調整手段は、スキマーが所定の位置にあるときをスキマー検出スイッチで検出して、このスキマー検出スイッチからの検出信号で電磁バルブが排出路を開閉し、浮上分離槽内の処理液を排出路から外部へ排出させ、あるいは排出を止めることができる。水位切換調整手段は、例えば、スキマーがスカムボックスから旋回方向に離間するときに電磁バルブが開き、処理液を排出路から外部に排出して水位を下げ、スキマーがスカムボックスに旋回方向に近接すると電磁バルブを閉めて処理液の水位を上げるように制御する。そうすると、旋回するスキマーは、スカムボックスの堰に近付くにしたがって水位が上昇して、液面に浮上する異物を掻き寄せてスカムボックスの開口から異物を落し込むことができるようになり、そのときのみ異物を廃棄するため、異物を多く含有した処理液を開口から廃棄する時間を削減して、廃棄される処理液の量を減少させることができる。
【００１４】
［４］によれば、水位が下げられる場合は水位が堰より下に保たれるため、スキマーが異物を集める際に過剰な処理液が浮上分離槽から流出することがない。また水位が上げられる場合は水位が堰より上に保たれるため、スキマーが異物を開口に流し込む際に堰に付着することがない。
【００１５】
［５］によれば、スキマーの幅が堰の幅よりも長く設定されている。このため、スキマーが堰上を通過するときにスキマーが堰の左右に位置するスカムボックスの側壁の前端部に摺接してスキマーが堰の上面に当接することがなく、異物が堰に押しつぶされることがない。
【００１６】
本発明に係る浮上分離装置および浮上分離方法によれば、異物含有の処理液から異物を分離するときに、過剰に処理液が流出することを防止できるとともに、スカムボックスの堰に異物が付着することを防止できる。
【００１７】
前記した本発明の諸側面及び効果、並びに、他の効果及び更なる特徴は、添付の図面を参照して後述する本発明の例示的かつ非制限的な実施の形態の詳細な説明により、一層明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る浮上分離装置を備えた塗装設備の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る浮上分離装置の要部拡大概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る浮上分離装置のスキマーの設置状態を示す要部拡大図である。
【図４】図２のＸ−Ｘ断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る浮上分離装置を示す要部斜視図である。
【図６】従来の浮上分離装置におけるスキマーの設置状態を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、図１〜図５を参照して、発明を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）を説明する。
以下、本発明の実施形態の一例として、自動車の車体を塗装したときに、塗装ブースの床面に降下した未固着の余剰塗料を工業用水（処理液）で洗い流し、その余剰塗料（異物）が混入した処理液から異物を浮上分離する場合を例に挙げて説明する。なお、工業用水は処理液、処理液に混入された余剰塗料である塗料スラッジは異物として説明する。また、「液面に浮遊（浮上）する異物」及びそれに相当する表現は、液体の表面（液面レベルより上）に浮遊している異物のみならず、液面に近い液体内（液面レベルより下）に存在する異物を含みうるものである。再利用のために浮上分離が行われる、異物を含む処理液を「処理液混合物」と称することもある。【００２０】
＜＜塗装設備＞＞
図１に示すように、塗装設備１は、車体Ｗを搬送装置２１で搬送しながら塗装ロボット２２で塗装し、車体Ｗに塗着しなかった余剰塗料を塗装ブース２３の床面２３ａに降下させて、処理液で洗い流しながら収集し、処理液に混入した塗料を異物として分離して、処理液混合物を浄化し循環させて再利用する設備である。塗装設備１は、自動車の塗装ラインにおいて、車体Ｗを塗装する塗装装置２と、車体Ｗに塗着しなかった余剰塗料（異物）を含む処理液から異物を分離するための浮上分離システムＡと、処理液又は処理液混合物を所望の各所に送るための流通路８と、を主として備えて構成されている。【００２１】
塗装装置２は、車体Ｗを収容可能な塗装ブース２３と、この塗装ブース２３内に車体Ｗを搬送する搬送装置２１と、この搬送装置２１により搬送される車体Ｗに対し塗料を噴霧して塗装作業を行う塗装ロボット２２と、を備えてなる。【００２２】
前記搬送装置２１は、例えば、塗装ブース２３内に敷設されたレール２１ａと、駆動モータを搭載した搬送台車２１ｂと、搬送台車２１ｂの移動量を検出するセンサ（図示せず）と、塗装ロボット２２の動作および搬送台車２１ｂの搬送を制御する制御装置（図示せず）と、から構成されている。【００２３】
塗装ロボット２２は、搬送装置２１の位置に基づき、制御装置（図示せず）にメモリされたデータによって制御されて車体Ｗを塗装するものであり、塗料を噴射する塗装ガン（塗料噴射装置）２２ａを備えたアームを有する。
塗装ガン２２ａは、図示しないタンクに貯蔵された塗料を、塗料供給管を介して塗装ロボット２２のアームの先端から噴射するものである。【００２４】
塗装ブース２３は、余剰塗料（異物）の分散を防止するとともに、塗装装置２から排出される余剰塗料（異物）を含む処理液を収集するためのものである。この塗装ブース２３は、降下した処理液が排水口２３ｂに自動的に収集するように形成された傾斜を有する床面２３ａと、この床面２３ａの最も低い場所に配設された排水口２３ｂと、エアを下向きに噴射して車体Ｗに定着しなかった余剰塗料を床面２３ａに降下させるためのエア噴出装置２４が設置された天井面２３ｃとを備えている。
床面２３ａには、この床面２３ａに降下した塗料を洗い流す処理液を供給するための処理液供給路８１の開口端に設置されて処理液を噴射するノズル８１ａが複数設置されている。【００２５】
＜＜浮上分離システム＞＞
図１に示すように、浮上分離システムＡは、塗装装置２から排出される異物（余剰塗料）が混入している処理液混合物を、処理液と異物とに分離して、処理液を再利用させるシステムである。この浮上分離システムＡは、処理液混合物中の異物を浮上させて異物と処理液とに分離する第１回目の分離を行う第１浮上分離装置３と、この第１浮上分離装置３で分離した処理液混合物（異物を多く含有した処理液）をさらに異物と処理液に分離する第２回目の分離を行う第２浮上分離装置４と、この第２浮上分離装置４で分離した異物を脱水処理して濾過する第３の分離を行う濾過槽９と、から構成されている。【００２６】
＜第１浮上分離装置＞
第１浮上分離装置３は、処理液混合物中の異物を液面に浮上させて分離し、第１浮上分離槽３１の下層の澄んだ処理液を処理液供給路８１を介してノズル８１ａに供給し、異物を多く含有した液面の処理液混合物をフロート式ポンプＰ２によって供給路８３を介して第２浮上分離槽４１に送る装置である。この第１浮上分離装置３は、排出路８２と、第１浮上分離槽３１と、フロート式ポンプＰ２と、供給路８３と、帰還路８４と、処理液供給路８１と、汲み上げポンプＰ１とから主に構成されている。【００２７】
排出路８２は、前記排水口２３ｂに接続されて、この排水口２３ｂから排出された処理液混合物を第１浮上分離槽３１に引き込むための管である。
第１浮上分離槽３１は、排出路８２および帰還路８４から送られて来た処理液混合物を貯留して、この処理液混合物中に含まれる異物を浮上させる貯留槽であり、塗装設備１の稼動時に、約３００トンの処理液混合物を貯留可能に構成されている。なお、この第１浮上分離槽３１の容量は、塗装ブース２３の大きさや、塗装ブース２３の床面２３ａを覆うように流れる処理液の量や、余剰塗料の量や、塗料と処理液との分離に要する時間などによって適宜な量に決定される。この第１浮上分離槽３１の上方には、前記排出路８２と、後記する帰還路８４と、フロート式ポンプＰ２と、供給路８３と、が配設されている。なお、第１浮上分離槽３１は、第２浮上分離槽４１およびオーバーフロー槽６より低い位置に配置されている。【００２８】
処理液供給路８１は、一端が第１浮上分離槽３１の下層に接続され、他端が汲み上げポンプＰ１を介して前記ノズル８１ａに接続されている。
汲み上げポンプＰ１は、この処理液供給路８１に接続されて第１浮上分離槽３１の底面近傍の澄んだ処理液を汲み上げてノズル８１ａに供給するためのものである。【００２９】
フロート式ポンプＰ２は、第１浮上分離槽３１内の処理液混合物の液面に吸引口を配置して、その液面に浮上した異物や処理液混合物を、エアを含みながら吸引し、気泡を形成しながら供給路８３を介して第２浮上分離槽４１に送るためのポンプである。フロート式ポンプＰ２は、例えば、図示しない架台によって第１浮上分離槽３１の処理液混合物の液面上に設置されている。なお、フロート式ポンプＰ２は、処理液混合物の液面に吸引口が配置されているため、第１浮上分離槽３１内の処理液から異物を取り除く機能も備えている。また、フロート式ポンプＰ２で生成された気泡は、第２浮上分離槽４１に送られたときに、供給路８３内での異物の凝集の促進、および、供給路８３内の内壁への異物の固着を防止している。【００３０】
＜第２浮上分離装置＞
図１に示すように、第２浮上分離装置４は、前記フロート式ポンプＰ２で吸引して供給路８３から送られてきた処理液混合物を第２浮上分離槽４１に貯留させて、水位切換調整手段７で処理液をオーバーフロー槽６に送って水位を調整しながら異物除去手段５で異物を濾過槽９に排出して除去させる装置である。この第２浮上分離装置４は、供給路８３と、第２浮上分離槽４１と、異物除去手段５と、オーバーフロー槽６と、水位切換調整手段７とを備えてなる。この第２浮上分離装置４には、異物除去手段５の一部を構成するスキマー５２およびスカムボックス５３が少なくとも備えられている。
なお、第２浮上分離装置４は、特許請求の範囲に記載の「浮上分離装置」に相当する。【００３１】
＜＜供給路＞＞
前記供給路８３は、フロート式ポンプＰ２で吸引した異物を多く含む処理液混合物を、フィードウェル４３内に送って吐出するための管である。この供給路８３は、一端がフロート式ポンプＰ２に接続され、他端部が第２浮上分離槽４１およびフィードウェル４３の側面を貫通して、他端がフィードウェル４３内の下層中央部に、開口端を上向きにして配置されている。供給路８３の中間部には、加圧ポンプＰ３を介してオーバーフロー槽６に接続されているエア含有処理液供給路８６が接続されている。
その加圧ポンプＰ３は、オーバーフロー槽６から供給された処理液に、大気から取り込んだエアを混合してバブリングするためのものである。加圧ポンプＰ３によってエアを含んだ処理液は、供給路８３に送り込まれて、処理液混合物と攪拌させ、異物の凝集・成長を促進して、その異物が第２浮上分離槽４１に送られたときに液面に浮上し、異物処理筒４４の内周側に向かって流れ、スキマー５２によって効率よく掻き寄せられるように流れる。【００３２】
＜＜第２浮上分離槽＞＞
図２に示すように、第２浮上分離槽４１は、第１浮上分離槽３１（図１参照）に貯留され浮遊する異物を多く混入している処理液混合物が供給されて貯留される貯留槽であり、処理液から異物を分離するために設けられている。第２浮上分離槽４１は、槽本体４２内に宙釣り状態に異物処理筒４４が設置された２槽形式の貯留槽である。第２浮上分離槽４１には、槽本体４２と、フィードウェル４３と、異物処理筒４４と、処理筒支持部材４５と、オーバーフロー堰４２ａと、異物除去手段５と、排出路８５と、オーバーフロー槽６とが設置されるとともに、濾過槽９が近傍に設けられている。
なお、第２浮上分離槽４１は、特許請求の範囲に記載の「浮上分離槽」に相当する。【００３３】
槽本体４２は、例えば、平面視して四角形の金属製容器からなり、上面が開口している（図５参照）。槽本体４２には、一側面に、槽本体４２内の処理液混合物を所定量に維持するためのオーバーフロー堰４２ａを介してオーバーフロー槽６が隣設され、その対向部に、スカムボックス５３が装着されている。
なお、前記図１において、第２浮上分離装置４および第２浮上分離槽４１の大きさは、誇張して図示してあり、槽本体４２の容量は、第１浮上分離槽３１の容量と比較して小さく、１／１０から１／１００程度になっている。【００３４】
図２に示すように、フィードウェル４３は、前記供給路８３から吐出された第１浮上分離槽３１にあった異物を多く含む処理液混合物が、異物処理筒４４内の下層部中央から上方向に向かって流れるように指向性を持たせるための管である。フィードウェル４３は、上側の開口端が拡開した円筒状の部材であり、下端部が第２浮上分離槽４１の内底中央に閉塞するように溶接されて、垂直に設けられている。フィードウェル４３は、第２浮上分離槽４１内において、処理液混合物内に沈んだ状態で設置されて、上側の略半分が異物処理筒４４内に配置されている。なお、フィードウェル４３の拡開した上端部は、フィードウェル４３内から浮上した異物が異物処理筒４４の内周面に向かって矢印Ｂ方向に流れて、スキマー５２の異物の掻き取り効率を向上させるために形成されている。このフィードウェル４３の下層において、前記供給路８３の吐出口が上向きに配置されて、前記第１浮上分離槽３１内から吸い上げた処理液混合物が、異物処理筒４４内の液面方向に向けて吐出されるようになっている。【００３５】
異物処理筒４４は、第２浮上分離槽４１内に吊り下げられた円筒状の部材であり、外周部に設けた処理筒支持部材４５によって槽本体４２の内壁に固定されている。異物処理筒４４は、下端部が槽本体４２の内底から離間されてフィードウェル４３の周囲に配置され、上端部が処理液混合物の液面から突出した状態に配設されている。異物処理筒４４の下端部は、この異物処理筒４４内の異物が異物処理筒４４の外側に流れ出るのを防止するためと、異物処理筒４４内を矢印Ｃに示すように大回りさせることで、処理液混合物中の異物が凝集して浮上する時間を稼ぎ、異物処理筒４４内でより多く分離させるために、縮径している。【００３６】
処理筒支持部材４５は、異物処理筒４４を槽本体４２内に宙釣り状態に設置するための部材であり、複数の金属製棒状部材からなる。この処理筒支持部材４５は、一端が異物処理筒４４の外周面に溶接され、他端が槽本体４２の内壁に溶接されている。【００３７】
＜＜異物除去手段＞＞
図２に示すように、異物除去手段５は、異物処理筒４４内の処理液混合物の液面に浮上した異物をスキマー５２で掻き寄せてスカムボックス５３内に流し込んで除去する装置である。この異物除去手段５は、モータＭと、スキマーアーム５１と、スキマー５２と、スカムボックス５３とから主に構成されている。【００３８】
モータＭは、スキマーアーム５１を低速で回転させるための駆動源であり、槽本体４２を跨ぐようにして槽本体４２の中央上部に配置されたモータ支持部材１０に設置されている（図５参照）。このモータＭのモータ軸Ｍａは、槽本体４２の中央上部に架設されたブラケット４２ｂに遊挿して、先端がスキマーアーム５１の中央部にボルトによって連結されている。【００３９】
＜スキマーアーム＞
スキマーアーム５１は、異物処理筒４４内の上部周縁に対して回動自在に設置された板部材からなり、モータＭによって処理液混合物の液面の上方を旋回するように水平に設置されている。スキマーアーム５１の長手方向には、一対のスキマー５２（５２ａ，５２ｂ）が横並びになるように設置されている。スキマーアーム５１の両端部には、後記するスキマー検出スイッチ７１，７２を作動させるための作動杆７３，７４が設置されている。【００４０】
＜スキマー＞
スキマー５２は、異物処理筒４４内の処理液混合物に浮上する異物を、液面に沿って旋回して掻き寄せるための部材であり、連結部材５４を介してスキマーアーム５１にボルト締めされている。スキマー５２の長さは、スカムボックス５３の開口５３ａにおける異物処理筒４４の半径方向の長さより長く形成されている。すなわち、スキマー５２は、異物除去堰５３ｂの長さより長く形成されており、異物除去堰５３ｂ上を通過するときに、異物除去堰５３ｂの左右に位置するスカムボックス５３の側壁の前端部に摺接して異物除去堰５３ｂの上面に接触しないように形成されている。
図３に示すように、前記スキマー５２は、可撓性を有する長方形のゴム製板材からなり、下端部５２ｃがスカムボックス５３の異物除去堰５３ｂより僅かに低く、処理液混合物の水位が下降時の液面Ｆ２に僅かに浸る位置であり、かつ、開口５３ａの上端部５３ｃより低い位置に配置されている。【００４１】
＜スカムボックス＞
図４に示すように、スカムボックス５３は、スキマー５２によって掻き寄せられた異物を液面から排出するための角筒状の部材であり、異物を廃棄するために設けられている。スカムボックス５３は、上端に開口５３ａおよび異物除去堰５３ｂを有し、下端に縮径された異物排出口５３ｄを有して、このスカムボックス５３内に流れ込んだ異物を濾過槽９に送るシューターの機能を有する。このスカムボックス５３は、異物処理筒４４および槽本体４２の側壁を貫通した状態で第２浮上分離槽４１に固定されて、上端の開口５３ａが異物処理筒４４の処理液混合物の液面近傍に配置され、下端の異物排出口５３ｄが濾過槽９の上方に配置されている。【００４２】
開口５３ａは、平面視して、異物処理筒４４の半径方向に長い長方形をしており、例えば、右方向（時計方向）に回転するスキマー５２が近付いて来る長辺の一つに前記異物除去堰５３ｂが形成されている。異物除去堰５３ｂは、上端部５３ｃ（開口５３ａの他の部分）より低く形成されている（図３参照）。【００４３】
濾過槽９は、前記スカムボックス５３から排出された異物を濾過して収容するための槽であり、浮上分離システムＡ（図１参照）において、処理液混合物から異物を分離する第３回目の分離を行う装置でもある。この濾過槽９は、異物を脱水処理して溜め置きする籠状のメッシュ金網９１を内設し、底面に濾過された処理液を外部に排出する排出口９ａ（図２参照）を有する。【００４４】
＜＜水位切換調整手段＞＞
図４に示すように、水位切換調整手段７は、スキマー５２がスカムボックス５３から旋回方向に離間すると処理液混合物の水位を液面Ｆ２（図３参照）まで下げ、スキマー５２がスカムボックス５３に旋回方向に近接すると処理液混合物の水位を液面Ｆ１（図３参照）まで上げて、液面を調整するための装置である。この水位切換調整手段７は、処理液を第２浮上分離槽４１からオーバーフロー槽６（外部）へ排出する排出路８５と、スキマー５２の位置を検出するスキマー検出スイッチ７１，７２と、排出路８５上に設けられ、スキマー検出スイッチ７１，７２からの検出信号で開閉する電磁バルブＶと、を備えている。【００４５】
図３に示す液面Ｆ１は、異物除去堰５３ｂの位置より上で、スカムボックス５３の上端部５３ｃより低い位置である。水位がＦ１に上昇したとき、異物は異物除去堰５３ｂより高くなった液面に浮上しており、この状態で、スカムボックス５３内に向かって流速を上げながら勢いを増して流れ、異物除去堰５３ｂに接触して付着することなく、開口５３ａ内に流れ込むようになっている。
一方、液面Ｆ２は、水位が下がった処理液に浮上した異物を掻き寄せるため、スキマー５２の下端部５２ｃより僅かに高く、スキマー５２の下部が浸って処理液混合物に浮上する異物をかき寄せることができる高さで、異物除去堰５３ｂの位置より下の位置である。
なお、処理液混合物の水位が上昇したときの液面Ｆ１と、下降したときの液面Ｆ２との差は、例えば、約２ｃｍである。【００４６】
図４に示すように、スキマー検出スイッチ７１，７２は、スキマー５２がスカムボックス５３に対して前後３０〜４５度の角度範囲の位置になったときに、旋回する作動杆７３，７４が近接して開閉するスイッチである。このスキマー検出スイッチ７１，７２は、異物処理筒４４の外壁面の上部に設置され、電磁バルブＶと電気的にそれぞれ接続されている。
スキマー検出スイッチ７１は、スキマー５２がスカムボックス５３に旋回方向に近接したときに作動して、電磁バルブＶの弁を閉め、第２浮上分離槽４１内の処理液が排出路８５からオーバーフロー槽６に流れることを阻止して、水位を上昇させるためのスイッチである。スキマー検出スイッチ７１は、異物処理筒４４の半径方向に伸びるスカムボックス５３に対して、右方向に回転するスキマー５２が近付いて来る側で異物処理筒４４の外周上のスカムボックス５３と４５度をなす位置に配設されている。
スキマー検出スイッチ７２は、スキマー５２がスカムボックス５３に旋回方向に離間したときに作動して、電磁バルブＶの弁を開き、第２浮上分離槽４１内の処理液が排出路８５からオーバーフロー槽６に流れようにして水位を下降させるスイッチである。スキマー検出スイッチ７２は、異物処理筒４４の半径方向に伸びるスカムボックス５３に対して、右方向に回転するスキマー５２が離れていく側で異物処理筒４４の外周上のスカムボックス５３と４５度をなす位置に配設されている。【００４７】
排出路８５は、異物処理筒４４と槽本体４２との間にある浄化された処理液を、オーバーフロー槽６に送るための管である。排出路８５は、オーバーフロー堰４２ａを貫通して配設されるとともに、一端が異物処理筒４４と槽本体４２との間の処理液内の液面Ｆ２の位置に配置され、他端が電磁バルブＶを介してオーバーフロー槽６の上方に配置されている（図２参照）。すなわち、排出路８５は、処理液が液面Ｆ２より上昇すれば自然に流れ込むような位置に配置されている。排出路８５は、図４に示すように、第２浮上分離槽４１において、スカムボックス５３に対して対向した位置に配置されている。
電磁バルブＶは、排出路８５を開閉して処理液の流動を制御するものである。【００４８】
オーバーフロー槽６は、排出路８５から流れて来た処理液と、槽本体４２内の処理液が増加したときにオーバーフロー堰４２ａを超えて流れ出た処理液と、を一時的に貯留する槽である。オーバーフロー槽６の下層には、処理液を前記第１浮上分離槽３１（図１参照）に戻すための帰還路８４と、エア含有処理液供給路８６とが設置されている。オーバーフロー槽６は、このオーバーフロー槽６内の処理液の水位が、第２浮上分離槽４１内の処理液の水位より低い位置で、第１浮上分離槽３１内の処理液の水位より高い位置になるように設置されている。
帰還路８４は、一端（第一端）側がオーバーフロー槽６の処理液内に配置されて、他端（第二端）側が第１浮上分離槽３１上に配置されるとともに、第二端が第一端より低い位置に配置されて、処理液が自然に第１浮上分離槽３１に流れるようになっている。【００４９】
オーバーフロー堰４２ａは、槽本体４２内の処理液の液面が上限（すなわち液面Ｆ１）を超えたときに、処理液をオーバーフロー槽６に流出させるためのものである。オーバーフロー堰４２ａは、槽本体４２の側壁の一部を開口して、その開口に板材をボルトで固定してなる。このオーバーフロー堰４２ａを構成する板材は、槽本体４２の側壁の一部と、オーバーフロー槽６の側壁の一部とを兼ねるとともに、上端部が処理液の液面の上限高さと略同じ高さの位置（Ｆ１）に配置されている。【００５０】
＜＜作用＞＞
次に、各図を参照しながら塗装設備１の動作を説明する。
まず、準備段階として、所定量の処理液混合物を図１に示す第１浮上分離槽３１に入れて、処理液混合物に異物（塗料）の分離剤を混ぜて、異物を浮上分離するための液体を作製する。
塗装設備１を稼動させる際には、エア噴出装置２４、汲み上げポンプＰ１、フロート式ポンプＰ２、加圧ポンプＰ３およびモータＭを稼動させて、前記処理液を塗装ブース２３と第１浮上分離槽３１と第２浮上分離槽４１との間で循環させる。【００５１】
そして、車体Ｗを、搬送装置２１によって塗装ブース２３内に搬送する。車体Ｗは、塗装ブース２３の基準地点に搬送されると、センサ（図示せず）によってその位置が検出されて、塗装ロボット２２が塗装ガン２２ａから塗料を噴射することによって塗装される。【００５２】
この塗装が行われている際に、余剰塗料がエア噴出装置２４によって床面２３ａに降下させられる。床面２３ａに降下した余剰塗料は、床面２３ａに固着する前に、汲み上げポンプＰ１によってノズル８１ａから噴射された処理液によって洗い流されて、排水口２３ｂから排出路８２を通って第１浮上分離槽３１に送られる。【００５３】
第１浮上分離槽３１では、処理液中の余剰塗料が分離剤の作用により異物として凝集して殆どが液面に浮上する。フロート式ポンプＰ２が液面の処理液混合物を吸引することで、液面に浮上した異物が排出路８２の下方側からフロート式ポンプＰ２側に向かって流動して集まり、供給路８３に入り、フィードウェル４３に送られる。【００５４】
なお、第１浮上分離槽３１の底部付近の処理液は、異物が分離してほとんど含まれていない。この処理液は、汲み上げポンプＰ１によって、処理液供給路８１を経て、再び、塗装装置２に供給されて、床面２３ａに降下した塗料の洗い流しに再利用される。【００５５】
前記フロート式ポンプＰ２によって吸引された液面付近の異物を多く含む処理液混合物は、加圧ポンプＰ３によって供給路８３内に送り込まれたエアからなる気泡と混合されながら、フィードウェル４３内に吐出される。この吐出された処理液混合物は、フィードウェル４３内から矢印Ｂ方向の異物処理筒４４の内周面の液面に向かって流れる。供給路８３内で前記気泡に攪拌されながら凝集が促進させられた異物は、異物処理筒４４内でさらに成長し、液面付近では、粒径の大きいダマ状の異物となって浮上して、異物処理筒４４の内周面に集まる。【００５６】
このように、異物が混入している処理液混合物は、第２浮上分離槽４１内に貯留されると、浮力のある異物が液面に浮上することにより、澄んだ処理液と、異物とに分離する。槽本体４２内において、異物は、異物処理筒４４内の液面に集中し、それ以外の処理液内では殆ど含まれない状態となる。すなわち、異物の含有濃度が極めて低い処理液が、異物処理筒４４とフィードウェル４３との間を矢印Ｃに示すように降下して、異物処理筒４４の下端開口部からこの異物処理筒４４と槽本体４２との間に流れる。【００５７】
異物処理筒４４内の液面では、モータＭによってスキマーアーム５１が回転されて、一対のスキマー５２（５２ａ，５２ｂ）が旋回している。例えば、スキマー５２ｂが図４に示すスカムボックス５３から旋回方向に離間して、作動杆７４がスキマー検出スイッチ７２に近接すると、このスキマー検出スイッチ７２がＯＮして電磁バルブＶを作動させて弁が開く。すると、浄化された処理液は、液面Ｆ１より低い位置に開口部がある排出路８５内に流れ込んでオーバーフロー槽６に送り込まれる。さらに、オーバーフロー槽６内の処理液は、帰還路８４から前記第１浮上分離槽３１に戻される。【００５８】
図４に実線で示すスキマー５２ａがさらに旋回して作動杆７３がスキマー検出スイッチ７１に近接すると、このスキマー検出スイッチ７１がＯＮして電磁バルブＶを作動させて弁が閉まる。すると、槽本体４２の処理液混合物は、供給路８３（図２参照）から連続的に送り込まれているため、スキマー５２ａがスカムボックス５３に旋回方向に近接するにしたがって処理液混合物の水位が上昇する。異物は、前記したように、異物処理筒４４の内周面に集中して集まっている。スキマー５２ａは、処理液混合物の液面に浮上しているその異物を掻き寄せながら旋回して異物除去堰５３ｂから異物をスカムボックス５３内に落し込ませる。【００５９】
スキマー５２ａが異物除去堰５３ｂの近傍を通過するとき、処理液混合物の水位は、図３に示すように、スカムボックス５３内へ異物をスムーズに排出するために、異物除去堰５３ｂの上まで上昇するように調整されており、液面Ｆ１の位置まで上昇する。その結果、異物は、異物除去堰５３ｂより上に位置する処理液混合物の液面Ｆ１まで浮上することによって、スキマー５２の下端部５２ｃより上方の処理液混合物中に存在することになる。このため、異物のダマ（塗料の塊）は、スキマー５２の下端部５２ｃによって、異物除去堰５３ｂの外壁や上面に押し潰して付着させることが回避され、スムーズにスカムボックス５３内に落し込まれて排出されるようになる。さらに、異物除去堰５３ｂ（スキマー５２が近付いて来る側）は、開口５３ａの上端部５３ｃ（開口５３ａの他の部分）より低く形成されているため、スキマー５２が圧接することがなく、異物除去堰５３ｂへの異物の付着を防止できる。
したがって、上記の構成を有するスキマー５２およびスカムボックス５３の開口５３ａは、異物除去の性能が低下することを防止できるとともに、異物除去堰５３ｂやスキマー５２に付着した異物を除去する作業を不要にすることができる。【００６０】
前記スカムボックス５３内に落し込まれた異物は、図２に示すように、濾過槽９内でメッシュ金網９１内に落し込まれて脱水処理され、処理液混合物が濾過される。濾過された処理液は、濾過槽９の内底の排出口９ａから第１浮上分離槽３１に循環して再度使用することが可能である。なお、メッシュ金網９１内の異物は、外部に廃棄される。【００６１】
スキマー５２ａがスカムボックス５３を乗り越えてスキマー検出スイッチ７２がある地点まで移動するときは、電磁バルブＶが閉まっていて、水位が液面Ｆ１の位置に上昇している（図３参照）。なお、水位が液面Ｆ１よりさらに上昇したときには、浄化された処理液がオーバーフロー堰４２ａからオーバーフロー槽６に流れ落ちて、水位が液面Ｆ１に保たれる。【００６２】
そして、図４に示すように、スキマー５２ａが旋回してさらにスカムボックス５３から旋回方向に離間して、作動杆７３がスキマー検出スイッチ７２に近接すると、スキマー検出スイッチ７２がＯＮして、電磁バルブＶの弁を開き、処理液が排出路８５からオーバーフロー槽６に流れて水位を下降させる。
スキマー５２ａがスキマー検出スイッチ７２をＯＮした後、スカムボックス５３から旋回方向に離間するとき、処理液混合物の水位は、スカムボックス５３内へ処理液混合物の流出を防止するために、異物除去堰５３ｂの下まで下降するように調整されており、液面Ｆ２の位置まで下降する。その結果、スキマー５２が異物をスカムボックス５３内に落し込む作業をしていないときには、処理液混合物が異物除去堰５３ｂからスカムボックス５３内に流れることがない。このため、スカムボックス５３内に流れる処理液混合物の量を少なくすることができる。【００６３】
このように、スキマー５２が異物を掻き寄せるときは、スカムボックス５３から処理液混合物が排出されることを防止するために、電磁バルブＶを開いて槽本体４２からオーバーフロー槽６に排出路８５から処理液を流して水位を液面Ｆ２まで下げ、スカムボックス５３に異物を排出するときは、電磁バルブＶを閉じて槽本体４２からオーバーフロー槽６に処理液が流出するのを停止して水位を液面Ｆ１まで上昇させ、スカムボックス５３内に異物がスムーズに落し込まれるように水位を調整している。【００６４】
第２浮上分離装置４は、スキマーアーム５１が１回転する１サイクルの間に、異物を濾過槽９に排出して除去する動作と、浄化された処理液をオーバーフロー槽６に送る動作と、を２つのスキマー５２ａ，５２ｂと水位切換調整手段７とによって２回行っている。このため、異物を効率よく排出（廃棄）することができるため、排水として廃棄する処理液の量の大幅な削減が実現できる。【００６５】
本実施形態の第２浮上分離装置４によれば、次のような効果を奏する。
（１）  異物除去堰５３ｂは、スカムボックス５３の開口５３ａの上端部５３ｃより低く形成されているので、処理液混合物の液面Ｆ１に浮上した異物が異物除去堰５３ｂの上面より上の位置からスカムボックス５３内に落ち込むように流れるため、処理液混合物の流速が上がり、スムーズに排出できる。
（２）スキマー５２の横幅は、異物除去堰５３ｂの横幅より長く形成されている。これにより、スキマー５２は、異物除去堰５３ｂ上を通過するときに、スキマー５２の両側が異物除去堰５３ｂの左右に位置するスカムボックス５３の側壁の前端部に摺接することにより、異物除去堰５３ｂの上面に当接することがないため、異物を異物除去堰５３ｂに押し潰して付着させることがない。
（３）  スキマー５２で異物をスカムボックス５３に落し込むとき、スキマー検出スイッチ７１で電磁バルブＶの弁を閉じて、処理液混合物の水位を異物除去堰５３ｂより高い液面Ｆ１まで上昇させ異物が異物除去堰５３ｂに接触して付着することが無いので、スカムボックス５３内にスムーズに落ち込むようになる。
（４）  スキマー５２が異物除去堰５３ｂ上を通過するとき、処理液混合物の水位は、異物除去堰５３ｂの上の液面Ｆ１まで上昇するように調整され、異物が処理液混合物に浮かんだ状態で、スカムボックス５３内に向かって流速を上げながら勢いを増して流れ、異物除去堰５３ｂに接触して付着することなく、開口５３ａ内に流れ込む。そのため、スキマー５２の下端部５２ｃによって異物のダマが異物除去堰５３ｂの上面に押し潰すようにして付着されることが回避される。
（５）  スキマー５２が異物を掻き寄せているときは、スキマー検出スイッチ７２で電磁バルブＶの弁を開き、処理液をオーバーフロー槽６に送って水位を下降させ、スカムボックス５３から処理液混合物が排出されることを防止する。このため、スカムボックス５３を介して廃棄される処理液の量を削減しつつ、異物を確実に排出して、処理液を有効に再利用することができる。【００６６】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。【００６７】
＜＜変形例＞＞
例えば、前記実施形態では、工業用水を処理液として説明したが、その処理液は、異物が浮遊する液体であればよく、特に限定されない。一方、異物は、液体でも固体でもよく、浮力がなくてもエアなどによって浮遊するようになるものであればよく、特に限定されない。
すなわち、本発明の浮上分離装置および浮上分離方法は、液体の液面に浮遊する異物を取り除く装置としてあらゆるものに使用できる。【００６８】
また、水位切換調整手段７であるスキマー検出スイッチ７１，７２は、リミットスイッチや近接スイッチなどのスイッチに限定されるものではなく、スキマー５２の位置を検出するものであればよい。例えば、スキマー検出スイッチ７１，７２は、スキマーアーム５１の回転角度を検出するエンコーダや回転スイッチなどや、発光素子と受光素子とによってスキマー５２を検出するものであってもよい。【００６９】
さらに、スキマー５２ａ，５２ｂの数は、２個に限定されるものではなく、浮上分離システムＡの大きさや処理能力や処理液などによって適宜に変更してもよい。スキマー５２ａ，５２ｂの数は、例えば、１個であってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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