JPH07708A - 油分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極間に印加する電圧を低く抑えつつ、油の
回収効率を高める。 【構成】 油が混在した混合液２２が供給される容器２
７内に、上下面を貫通する多数の通路２９ａを有する第
１の電極２９を配置し、容器２７内の第１の電極２９の
下方に、混合液２２が通過可能な多数の迷路状通路３２
ａを有し上下方向の厚みが第１の電極２９よりも大きな
第２の電極３２を配置し、第１の電極２９と第２の電極
３２との間に電源部３６によって電圧を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば切削液、洗浄
液、水、ビルジ廃水等に混入した油を、これらの液体か
ら分離する油分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属材料を機械加工する際には、切削部
の冷却性向上、被削性向上、刃具寿命向上等のために切
削液が用いられる。切削液は、工作機械に付設されたタ
ンク内に貯溜されており、使用された切削液はフィルタ
によって異物が除去された後、再びタンクに戻され、再
利用される。

【０００３】工作機械においては、各部の潤滑のために
潤滑油が使用されており、使用された切削液がタンクに
戻される際には、この潤滑油が切削液に混入してしま
う。したがって、同じ切削液を長期間にわたり繰返して
使用する場合は、切削液に多量の油が混入することにな
り、切削液の性能を劣化させるという問題が生じる。ま
た、切削液に油が混入すると、切削液が腐敗し悪臭が発
生するという問題がある。

【０００４】これに対処するため、従来ではタンクに貯
溜された切削液を定期的に交換することが行われている
が、その交換コストおよび切削液の廃棄処理コストが高
くなり、多くの工作機械を有する生産工場では大きな問
題となっている。そこで、同じ切削液を長期にわたって
使用することが可能な油分離装置が開発されている。

【０００５】図７は、従来の油分離装置の一例を示して
いる。図７において、タンク１内には機械加工に使用さ
れた切削液２が貯溜されている。タンク１内の切削液２
の液面に浮上した油は、切削液２とともに浮子状回収部
３を介してポンプ５により汲み上げられ、注油口８を介
して容器７内に供給される。容器７内に供給された切削
液２には、＋電極９および−電極１２によって電圧が印
加され、これにより切削液２に混入している油の粒子は
静電凝集する。

【０００６】静電凝集によって大きくなった油の粒子は
切削液２と分離され、分離された油は切削液２の液面に
浮上し、油排出口１０から容器７の外部に排出される。
油と分離された容器７内の切削液２は、排出口１５から
容器７の外に排出され、タンク１内に戻される。タンク
１内に戻された切削液２は、図示されないポンプによっ
て機械加工を行う工作機械側に供給され、機械加工に使
用された切削液２は、異物が除去された後に、再びタン
ク１内に戻される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示す油分離装置には、まだ解決すべき問題が存在する。
油が混入した切削油２がタンク１から容器７に供給さ
れ、電極９、１２による静電凝集によって油分子の凝集
が行われるが、凝集した油は単に比重差によって電極
９、１２に沿って浮上するだけであり、油の回収効率が
悪いという問題がある。油の回収効率を向上させるに
は、電極９、１２間に印加する電圧を高くし静電凝集効
果を高めればよいが、切削液２は水溶性であるので感電
対策の点で問題がある。

【０００８】油分離装置の先行技術として、特開平４−
５９００２号公報が知られているが、この場合も静電凝
集のみによる油の回収であるので、油の回収効率が悪
い。また、本公報の油分離装置では電極に交流電圧を印
加しているので、直流電圧に比べて高い電圧が要求さ
れ、感電対策の点で同様に問題がある。

【０００９】本発明は、上記の問題に着目し、電極間に
印加する電圧を低く抑えつつ、油の回収効率を高めるこ
とが可能な油分離装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係る油分離装置は、油が混入した混合液が下
方から供給される容器と、前記容器内に配置され、上下
面を貫通する多数の通路を有する第１の電極と、前記容
器内の前記第１の電極の下方に配置され、前記混合液が
第１の電極に向って通過可能な多数の迷路状通路を有
し、かつ前記第１の電極よりも上下方向に大きな厚みを
有する第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極との
間に電圧を印加する電源部と、を備えたものから成る。

【００１１】

【作用】このように構成された油分離装置においては、
油が混入した混合液が下方から容器内に供給される。第
１の電極と第２の電極との間には、電圧が印加されてい
るので、第１の電極と第２の電極との間に存在する混合
液中の油の粒子は、静電凝集するとともに静電界によっ
て第１の電極側に吸引される。第２の電極は、第１の電
極の下方に位置しているので、この間に存在する油の粒
子は比重による浮上力と静電界による吸引力とによって
浮上が著しく促進される。第１の電極側に吸引された油
の粒子は、第１の電極の通路を介してさらに浮上し液面
に到達する。

【００１２】容器内に供給された混合液の一部は、多数
の迷路状通路を有する第２の電極内にも流入する。第２
の電極は、第１の電極よりも上下方向の厚みが大である
ので、容器内に供給された混合液が第２の電極の迷路状
通路を通過する途中では、混合液に混入している油分子
（油の粒子）同士が合体し、その大きさが大となる。

【００１３】このように、混合液の一部を第２の電極を
通過させることにより油分子同士を強制的に合体させ、
合体した油分子を静電界によって第１の電極側に吸引す
るので、従来装置に比べて油の浮上を著しく促進させる
ことが可能となる。したがって、第１の電極と第２の電
極間に印加する電圧を低く抑えても、油の回収効率を十
分に高めることが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明に係る油分離装置の望ましい
実施例を、図面を参照して説明する。

【００１５】第１実施例 図１ないし図５は、本発明の第１実施例を示しており、
とくに機械加工に用いられる切削液に適用した場合を示
している。図１において、２１はタンクを示している。
タンク２１には、混合液としての切削液２２が貯溜され
ている。タンク２１内には、切削液２２の液面上を浮遊
する油回収部２３が配置されている。油回収部２３に
は、液面上に浮上している油を吸込む多数の孔２４が設
けられている。

【００１６】タンク２１の上面には、ポンプ２５が取付
けられている。ポンプ２５は、フレキシブルホース２６
を介して油回収部２３と接続されている。タンク２１の
上面には、ポンプ２５に隣接して容器２７が配置されて
いる。容器２７は、金属製であり大地とアースされてい
る。容器２７は、上方に開口している。

【００１７】容器２７の側面には、注入口２８が設けら
れている。注入口２８は、ポンプ２５の吐出側と接続さ
れている。注入口２８は、後述する第１の電極２９と第
２の電極３２との間に位置している。ポンプ２５によっ
て汲上げられたタンク２１内の切削液２２は、注入口２
８から容器２７内に供給されるようになっている。容器
２７の上部内面には、絶縁体３１が固定されている。絶
縁体３１には、導電体からなる第１の電極２９が保持さ
れている。

【００１８】第１の電極２９は、水平方向に延びる板状
の導電部材から構成されている。第１の電極２９は、上
下面を貫通する多数の通路２９ａを有している。容器２
７の下部内面には、絶縁体３３が固定されている。絶縁
体３３には、導電体からなる第２の電極３２が保持され
ている。第２の電極３２は、第１の電極２９の下方に配
置され、油の粒子２２ａが混入した切削液２２が通過可
能な多数の迷路状通路３２ａを有している。第２の電極
３２は、第１の電極２９に比べて上下方向の厚みＴが著
しく大となっている。

【００１９】第２の電極３２は、図２に示すように、ス
ポンジのような多孔体から構成するのが望ましい。多孔
体からなる第２の電極３２は、たとえばニッケル合金か
ら構成されている。第２の電極３２は、切削液２２が通
過可能な多数（無数）の迷路状通路を有する導電体であ
れば使用可能であり、たとえば家庭で使用される金属製
のたわし状のものであってもよいし、金網を多数重ね合
わせたものであってもよい。

【００２０】第１の電極２９よりも上方に位置する容器
２７の側面部分には、油排出口３０が設けられている。
油排出口３０は、図示されないドラム缶等の油回収容器
に接続されている。容器２７の他方の側面には、排出通
路３４が形成されている。排出通路３４は、容器２７の
側面に沿って上方に延びている。第１の電極２９よりも
下方に位置する容器２７の側面部分には、排出通路３４
と容器２７内とを連通する流出口４０が形成されてい
る。排出通路３４の上部には、油が除去された切削液２
２を排出する排出口３５が設けられている。油排出口３
０は、切削液２２の排出口３５よりも少し高い位置に配
置されている。

【００２１】第１の電極２９と第２の電極３２との間に
は、電源部３６によって電圧が印加されている。電源部
３６は、直流電圧を出力する機能を有している。第１の
電極２９は、電源部３６のプラス極に接続されており、
第２の電極３２は、電源部３６のマイナス極に接続され
ている。本実施例では、第１の電極２９と第２の電極３
２との間には、３．０２〜３．３３Ｖ程度の低い電圧が
印加されるようになっている。この状態では、第１の電
極２９と第２の電極３２との間には、９ｍＡ以下の電流
が流れるようになっており、電気分解による水素ガスが
発生しないようになっている。

【００２２】つぎに、第１実施例における作用について
説明する。工作機械によって金属材料が切削加工される
際には、切削加工部分に切削液２２が供給される。使用
された切削液２２は、工作機械の底部に落下した後、タ
ンク２１に戻される。タンク２１に戻される切削液２２
には、工作機械側の潤滑油が多少混入することになる。

【００２３】タンク２１に戻された切削液２２に混入し
ている油は、比重差により液面に浮上する。液面に浮上
した油は、切削液２２とともに油回収部２３によって吸
引され、ポンプ２５を介して容器２７内に供給される。
容器２７内に供給された切削液２２の一部は、多数の迷
路状通路３２ａを有する第２の電極３２内にも流入する
ことになる。

【００２４】容器２７内に切削液２２が供給された状態
では、第１の電極２９と第２の電極３２との間には直流
電圧が印加されているので、油分子２２ａの静電凝集が
行われるとともに、図３および図４に示すように、切削
液２２中の油分子２２ａが静電力によって第１の電極２
９側に吸引される。したがって、第２の電極３２の迷路
状通路３２ａ内に流入した切削液２２中の油分子２２ａ
も第１の電極２９側に吸引されることになる。

【００２５】第２の電極３２は、ニッケル合金からなる
多孔体から構成されており、第２の電極３２の迷路状通
路３２ａは非常に狭くなっているので、第２の電極３２
に流入した切削液２２は迷路状通路３２ａを流れる途中
で油分子同士が合体し、油分子２２ａが大きくなる。し
たがって、第２の電極３２から抜け出た油分子２２ａは
容器２７内に供給される切削液２２中の油分子２２ａに
比べて著しく大きなものとなる。この油分子２２ａの合
体の効果は、多孔体からなる第２の電極３２の厚みＴが
大きいほど良い結果が得られる。

【００２６】第２の電極３２から抜け出た油分子２２ａ
は、マイナスの電荷が帯電するので、図４に示すよう
に、油分子は同電位の第２の電極３２によって反発され
る。第２の電極３２の上方には、プラス極となる第１の
電極２９が位置しているので、第２の電極３２によって
反発された油分子２２ａは、静電力によって第１の電極
２９側に吸引される。油分子２２ａが吸引される方向
は、油分子２２ａが比重差によって浮上する方向と一致
するので、油分子２２ａの浮上が著しく促進される。

【００２７】切削液２２中の油分子２２ａの浮上が促進
されることにより、第１の電極２９の近傍は油の濃度が
高くなり、油は第１の電極２９の通路２９ａを介して第
１の電極２９の上方に浮上する。第１の電極２９の上方
に浮上した油は、油排出口３５を介して図示されないド
ラム缶等の容器に導かれる。

【００２８】油分子２２ａが著しく少なくなった切削液
２２は、比重差によって沈降し、第２の電極３２を介し
て容器２７の下部に流出する。容器２７の下部に流出し
た切削液２２は、流出口４０から排出通路３４を介して
上方に流れ、排出口３５から排出される。排出口３５か
ら排出された切削液２２は、図示しない管路を介してタ
ンク２１内に戻される。

【００２９】表１は、第１の電極２９と第２の電極３２
との間に印加する電圧と各電極間に流れる電流との関係
を示している。表１における直列抵抗値は、第１の電極
２９と第２の電極３２との間の値を示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１に示すように、通電電流値が９．８２
ｍＡを超えると、切削液２２の電気分解によって第１の
電極２９側に水素ガスが発生する。本実施例では、通電
電流を９ｍＡ以下に抑えることにより、水素ガスの発生
を防止するようにしている。また、印加電圧も３．３３
Ｖ以下に抑えることができ、作業者への感電のおそれも
なくなる。

【００３２】表２は、切削液２２からの油の回収の程度
を測定した結果を示している。表２のＡはポンプ２５の
出口側における含油量を示し、Ｂは各電極間に所定の電
圧を印加した場合の排出口３５における含油量を示して
いる。なお、切削液２２の処理能力は、２０リットル／
ｍｉｎとした。

【００３３】

【表２】

【００３４】このように、本実施例では第２の電極３２
によって切削液２２中の油分子２２ａを合体させ、かつ
静電力によって第２の電極３２を通過した油分子２２ａ
の浮上を促進させるようにしているので、油の回収効率
を著しく高めることが可能となる。したがって、各電極
２９、３２間に印加する電圧を低く抑えつつ、油の回収
効率を高めることが可能となり、感電に対する安全性も
十分確保される。

【００３５】なお、本実施例においては、第１の電極２
９と第２の電極３２との間に直流電圧を印加する構成と
したが、油の回収効率は交流電圧を印加した場合でも同
様に高められる。したがって、交流電圧を印加する構成
とした場合は、油の回収効率が増加する分だけ印加電圧
を低下させることも可能となり、感電に対する安全性を
高めることができる。

【００３６】第２実施例 図６は、本発明の第２実施例を示している。第２実施例
が第１実施例と異なるところは、気泡発生手段の有無の
みであり、その他の部分は第１実施例に準じるので、準
じる部分に第２実施例と同一の符号を付すことにより準
じる部分の説明を省略し、異なる部分についてのみ説明
する。

【００３７】タンク２１からの切削液２２が供給される
容器２７の下部には、気泡発生手段５１が配置されてい
る。気泡発生手段５１は、多孔体５２、逆止弁５３、コ
ンプレッサ５４を備えている。多孔体５２は、容器２７
の底部と第２の電極３２との間に配置されている。逆止
弁５３およびコンプレッサ５４は、容器２７の外側に配
置されている。

【００３８】多孔体５２は、多数の孔を有しており円筒
状に形成されている。多孔体５２の一方の端部は塞がれ
ており、他方は逆止弁５３を介してコンプレッサ５４と
接続されている。逆止弁５３は、切削液２２がコンプレ
ッサ５４側に逆流するのを阻止する機能を有している。
コンプレッサ５４から吐出される圧縮空気は、逆止弁５
３を介して多孔体５２に供給され、多孔体５２の表面か
ら無数の泡が切削油２２中に噴出するようになってい
る。

【００３９】つぎに、第２実施例における作用について
説明する。コンプレッサ５４で圧縮された空気は、逆止
弁５３を介して多孔体５２に供給され、切削液２２中に
は無数の気泡が発生する。この気泡は、油分の粘性とな
じみ易い性質を持っているので、気泡は切削液２２中の
分離されなかった油分子を吸着しながら浮上することに
なる。そのため、容器２７の下部に流出した切削液２２
中の油分子の第２の電極３２側への浮上が促進される。

【００４０】このように、容器２７の下部に流出した切
削液２２を気泡によって強制的に浮上させることによ
り、第２の電極２２への油分の流入量を増加させること
が可能となる。したがって、単に容器２７の下部に切削
液２２を流出する場合に比べて、油の回収能力を高める
ことが可能となる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、つぎの効果が得られ
る。

【００４２】（１）油が混入した混合液が供給される容
器内に、第１の電極を上方に第２の電極を下方に配置
し、第１の電極と第２の電極との間に電源部によって電
圧を印加するようにしたので、両電極間に存在する油の
粒子を静電凝集させることができるとともに、油の粒子
を静電力によって油の浮上方向に吸引することができ
る。

【００４３】（２）第２の電極を第１の電極の厚みより
も大にしたので、油の粒子が第２の電極の迷路状通路を
通過する際には、油の粒子同士の合体を行わせることが
でき、第２の電極を通過した油の粒子の大きさを大きく
することができる。

【００４４】（３）このように、合体によって大きくな
った油の粒子を静電力によって上方に吸引することがで
きるので、油の第１の電極側への浮上を著しく促進させ
ることが可能となり、従来に比べて油の回収効率を大幅
に高めることができる。

【００４５】（４）油の回収効率を大幅に高めることが
できるので、第１の電極と第２の電極との間に印加する
電圧を低く抑えることが可能となり、感電に対する安全
性を高めることができる。

【００４６】（５）混合液をたとえば機械加工に用いる
切削液に適用した場合は、長期にわたって同一切削液を
使用することが可能となり、切削液の交替費用および処
理費用を低減することができる。これは、多くの工作機
械を所有している生産工場においては、著しく有利とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る油分離装置の概略構
成図である。

【図２】図１の装置における第２の電極の斜視図であ
る。

【図３】図１の装置の容器内に配置された電極間に電圧
を印加した際の油分子の帯電状態を示す断面図である。

【図４】図３の拡大断面図である。

【図５】図４の第２の電極における油分子の浮上状態を
示す拡大断面図である。

【図６】本発明の第２実施例に係る油分離装置の概略構
成図である。

【図７】従来の油分離装置の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

２１ タンク ２２ 混合液としての切削液 ２２ａ 油分子 ２７ 容器 ２９ 第１の電極 ３２ 第２の電極 ３２ａ 迷路状通路 ３６ 電源部 ５１ 気泡発生手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 雅博 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 岡上 公彦 大阪府大阪市東淀川区豊新２丁目11番18号 平海工業ビル306 リキッドコンサンド株 式会社内 (72)発明者 梅村 幹男 愛知県西加茂郡藤岡町大字飯野687

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油が混入した混合液が下方から供給され
   る容器と、 前記容器内に配置され、上下面を貫通する多数の通路を
   有する第１の電極と、 前記容器内の前記第１の電極の下方に配置され、前記混
   合液が第１の電極に向って通過可能な多数の迷路状通路
   を有し、かつ前記第１の電極よりも上下方向に大きな厚
   みを有する第２の電極と、 前記第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する電
   源部と、を備えたことを特徴とする油分離装置。