JP2003144973A

JP2003144973A - 遠心分離装置

Info

Publication number: JP2003144973A
Application number: JP2001344216A
Authority: JP
Inventors: Toyoshige Mori; 豊重毛利
Original assignee: Horyo Corp
Current assignee: Horyo Corp
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2003-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】フィルタを用いることなく、固形物の混入し
た処理液Ｗを、固形物と液体に分離することができ、フ
ィルタの目詰りの心配の無い遠心分離装置を提供する。【解決手段】遠心分離装置は、垂直回転軸線を有する
回転分離筒12と、分離筒12の軸線上から半径方向外向き
に飛散させるように処理液Ｗを供給する供給手段と、分
離筒12の下端開口縁部にそって設けられている処理液Ｗ
流下防止部材34とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、遠心分離装置、
例えば、河川、湖沼に堆積しているヘドロ、製鉄工場か
ら排出される鉄粉、石炭等を含む汚水、土木工事にとも
なう泥水のような汚泥原水を、水分と半脱水固形物とに
分離するのに用いられる遠心分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の用途には、フィルタプレ
ス、遠心ドラム式脱水機のような種々なタイプの装置が
使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
いずれのタイプのものも、フィルタを用いており、これ
が目詰りし易いため、短期間でフィルタを清掃するか、
交換する必要があり、面倒であった。

【０００４】この発明の目的は、フィルタを用いること
なく、固形物の混入した処理液を、固形物と液体に分離
することができ、フィルタの目詰りの心配の無い遠心分
離装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明による遠心分離
装置は、垂直回転軸線を有する回転分離筒と、分離筒の
軸線上から半径方向外向きに飛散させるように分離筒内
に処理液を供給する供給手段と、分離筒の下端開口縁部
にそって設けられている処理液流下防止部材とを備えて
いるものである。

【０００６】この発明による遠心分離装置では、分離筒
内に、供給手段によって供給された処理液は、分離筒内
面上において、遠心力によって液体および固体の内外の
２層に分離され、摩擦係数の大きい固体は分離筒内面に
付着し、摩擦係数の小さい液体は、流下防止部材によっ
て分離筒下端開口からの流出が阻止されるため、上向き
の流れとなって、分離筒上端開口から排出され、分離筒
内面上には、これに付着されられた固体のみが残存させ
られる。したがって、固形物と液体との混合物である処
理液を、フィルタを用いることなく、また、面倒な操作
をすることなく、液体と固形物に確実かつ簡単に分離す
ることができる。

【０００７】さらに、分離筒の内面が、その上端から下
端にかけて横断面一様な円筒面に形成されていると、分
離される処理液は、分離筒の内面上で均一に分散させら
れる。したがって、処理液を効率良く分離させることが
できる。

【０００８】また、分離筒の上端開口縁部に分離液体流
出制御手段が設けられていることが好ましい。分離筒の
上端開口から一度に大量の分離液体が流出すると、流出
する分離液体に分離固体が混在する可能性があるが、制
御手段によって分離液体の流出量を制御することによ
り、これを防止することができる。もし仮に、分離筒内
面上に処理液の強い流れがあり、制御手段が無いと、処
理液は分離されることなく流される恐れがあるが、この
ような構成を採用すると、その心配が無い。

【０００９】また、分離筒の上端全体が、開口されてい
ても良い。そうすると、分離筒をシンプルな構造とする
ことができるが、これは、分離し易い処理液を処理する
のに適している。

【００１０】また、分離筒内面のなす円筒面の径が、そ
の上端から下端にかけて、一定であると、分離される処
理液を、分離筒の内面上で一層均一に分散させることが
できる。

【００１１】また、遠心分離装置に、分離筒内に収容さ
れかつ分離筒の軸線を中心として回転自在である分離筒
内面付着固形物掻取部材が備わっていると、分離された
固形物を分離筒内面から掻き落とすことができる。

【００１２】また、遠心分離装置に、分離筒および掻取
部材を、所定間隔をおいて、同速度および異速度で交互
に回転させる回転手段が備わっていると、分離筒および
掻取り部材が同速度で回転している間に、処理液の分離
動作が行われ、分離された液体は分離筒の上端開口から
排出されるし、分離筒および掻取部材が異速度で回転さ
せられると、掻取り部材によって分離筒内面に付着した
固形物が掻き落とされる。したがって、処理液の分離動
作を一連連続動作で行うことができる。

【００１３】また、供給手段が、分離筒の軸線上をのび
て分離筒とともに回転しうる垂直状供給筒を有してお
り、供給筒の周壁に処理液出口があけられていると、供
給された処理液は、遠心力とノズル効果により、分離筒
内空間を放射状に分散されて霧状となって飛ぶように分
離筒内面に注がれる。

【００１４】また、流下防止部材が、分離筒の下端に上
端が連なる上広りテーパ状に形成されていると、掻き落
とされる固形物を分離筒の外まで速やかに導くことがで
きる。

【００１５】また、分離筒の外周の少なくとも一部に近
接して磁石が配置されていると、固形物に鉄粉のように
磁性体が含まれている場合、磁性体を、遠心力のみなら
ず、磁石による吸引力によって、分離筒内面上に効率よ
く吸引付着させることができる。とくに、永久磁石を、
分離筒の外周の一部に配置するか、電磁石を採用して、
ＯＮ・ＯＦＦ制御するようにすれば、分離筒の回転中
は、磁性体を吸引付着させることができるし、分離筒の
静止中は、磁石の影響を受けること無く、磁性体を分離
筒内面上から掻き取ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照してつぎに説明する。

【００１７】図１を参照すると、遠心分離装置は、中空
状装置ボディ11と、ボディ11内に収容されている垂直円
筒状分離筒12と、分離筒12の軸中心をのびている垂直状
処理液供給筒13と、供給筒13に取付けられている掻取羽
根14とを備えている。

【００１８】ボディ11は、垂直筒状胴壁21と、胴壁21の
上端に設けられている水平板状頂壁22とを備えている。

【００１９】胴壁21内面の下端近くからＬ字状樋23が立
上がっている。樋23の内側と連通するように胴壁21下端
近くに液体排出パイプ24が設けられている。

【００２０】樋23の垂直壁の外周の一部には、分離筒12
の高さにほぼ等しい長さの垂直棒状磁石25が分離筒12の
胴壁外面と相対するように取付けられている。

【００２１】胴壁21下端開口中心には垂直筒状下ベアリ
ングハウジング26が分離筒12軸線と同軸となるように複
数の放射状固定支持アーム27（図示は１つ）によって支
持されている。一方、頂壁22中央部には垂直筒状上ベア
リングハウジング28が分離筒12軸線と同軸となるように
設けられている。

【００２２】分離筒12の上端開口には水平円板状天板31
が被覆されている。天板31の中心部には垂直状中空回転
軸32が上方突出状に設けられている。回転軸32は、分離
筒12軸線と同軸と同軸であって、上ラジアルベアリング
33を介して上ベアリングハウジング28内にこれの上方に
突出させられるように通されている。

【００２３】分離筒12の下端には上広がりテーパ状処理
液流下防止部材34の上端が連なっている。流下防止部材
34下端開口中心には環状回転ディスク35が複数の放射状
可動支持アーム36によって支持されている。回転ディス
ク35は、分離筒12軸線と同軸であって、スラストベアリ
ング39を介して下ベアリングハウジング26に支持されて
いる。

【００２４】天板31の周縁部には、分離筒12半径方向に
のびた複数の長孔状液体排出孔37が一定間隔をおいて設
けられている。全ての排出孔37を被覆するように天板31
の周縁部には横断面Ｌ字状円環状カバー38が設けられて
いる。天板31周縁部上面とカバー38水平壁下面の間には
流出量制御間隙Ｃが形成されている。

【００２５】回転軸32の上方突出端には従動プーリ61が
固定されている。一方、ボディ11胴壁21外面上端近くに
はモータ62が垂直上向きに装備されている。モータ62の
出力軸には駆動プーリ63が固定されている。従動プーリ
61および駆動プーリ63にはベルト64が掛け回されてい
る。

【００２６】処理液供給筒13は、互いにはめ合わされた
大径散布管41および小径導入管42よりなる。散布管41の
下端部は、分離筒12の下端レベルまで達している。導入
管42の上端部は、散布管41より上方に突出させられてい
る。導入管42の下端部は、散布管41の高さの中程まで達
している。

【００２７】散布管41の上端部は、回転軸32内に挿入さ
れている。同上端部と回転軸32の間には、軸受ブッシュ
43が介在させられている。散布管41と回転軸32の間にお
いて、伝動トルクが一定値以下では、ブッシュ43の摩擦
力によって相互間のトルクが伝達されるが、一定値を超
えると、ブッシュ43がスリップして、同トルクの伝達が
遮断されるようになっている。

【００２８】散布管41の下端部には閉鎖壁44が設けられ
ている。散布管41周壁の下端近くには、４つの処理液出
口45が等間隔で設けられている。各出口45の下縁部は、
閉鎖壁44上面と同レベルとしている。

【００２９】閉鎖壁44上面には、出口45と同じ高さの４
つの放射状攪拌羽根46が等間隔で設けられている。各羽
根46は、閉鎖壁44中央から各出口45間中央に向かっての
びている（図２）。

【００３０】閉鎖壁44下面には、これと一体的に支持軸
47が供給筒13と同軸となるように設けられている。支持
軸47は、下ベアリングハウジング26および回転ディスク
35内にこれの下方に突出させられるように通されてい
る。回転ディスク35と支持軸47の間には下ラジアルアリ
ング48が介在させられている。支持軸47の下方突出部に
は電磁ブレーキ49が取付けられている。

【００３１】掻取羽根14は、散布管41から反対方向に突
き出すように設けられた一対ずつの上アーム51および下
アーム52と、上下のアーム51、52の同じ側にあるもの同
士に渡し止められた一対の垂直縦長方形板状掻取刃53と
よりなる。

【００３２】両掻取刃53の先端は、分離筒12内面に僅か
な間隔をおいて相対させられている。両掻取刃53の先端
に近いほぼ半分の部分には複数の切欠54が間隔をおいて
形成されている。一方の掻取刃53の切欠54と、他方の掻
取刃53の切欠54とでは高さが互い違いとなっていて、双
方の掻取刃53の切欠54部分を重ね合わせると、重ね合わ
せた部分は、１つの平板を形成するようになっている。

【００３３】図４および５を参照しながら、分離動作を
つぎに説明する。

【００３４】図４(a)に示すように、モータ42を駆動す
ることにより、分離筒12を回転させる。このときに、分
離筒12と散布管41の間には大きなトルク差が生じないた
め、分離筒12とともに散布管41が回転させられる。

【００３５】図４(b)に示すように、分離筒12および散
布管41が所定の回転速度に達すると、回転を維持したま
ま、図示しないポンプを駆動し、導入管42を通じて散布
管41内に処理液Ｗを供給する。供給された処理液Ｗは、
回転する攪拌羽根46によって攪拌されて霧状となり、遠
心力によって放射状に飛散させられる。飛散させられる
霧状処理液Ｗは、各出口45を通じて散布管41から散布さ
れ、分離筒12内面上に注がれる。

【００３６】図５(c)に示すように、分離筒12内面上に
おいて、処理液Ｗは次第に厚みを増していくが、流下防
止部材34によって下向きの流れを妨げられるため、上向
きに分離筒12内面を伝って流れる。

【００３７】分離筒12内に処理液Ｗが供給されると、分
離動作が始まるが、供給を開始してから一定時間が経過
すると、供給は中断するが、分離筒12および散布管41の
回転は持続される。

【００３８】この間に、図６に詳細に示すように、処理
液Ｗのうち、比重の大きい固形物は、分離筒12内面近く
で層Ｓをなし、この固形物層Ｓの上で、比重の小さい液
体は層Ｌをなす。これらの固形物層Ｓおよび液体層Ｌの
うち、固形物層Ｓは、摩擦係数が大きいため、分離筒12
内面上に留まって付着堆積する。一方、液体層Ｌは、摩
擦係数が小さいため、一部の液体は固形物層Ｌの上を上
向きに流れＦ1、残りの液体は、固形物層Ｓ内に浸透す
る。固形物層Ｓ内に浸透した液体も同様に上向きに流れ
るがＦ2、この間に、固形物層Ｓによって濾過される。
これにより、固形物と液体の一層の分離が促進される。

【００３９】ここで、注目すべきは、固形物層Ｓの固形
物の粒子の堆積具合である。固形物の粒子は、大小様々
である。大きい粒子は、重量が大きくて、速く分離させ
らせる。一方、小さい粒子は、重量が小さくて、遅く分
離させられる。そのため、固形物層Ｓの厚み方向では、
分離筒12内面に近い程、大きな粒子が堆積させられる。
固形物層Ｓの高さ方向では、出口45と相対する部分、す
なわち、分離筒12内面の下端に近い部分程、大きな粒子
が堆積させられる。このことは、液体の濾過効果を促進
することになる。

【００４０】さて、分離筒12内を上向きに流れる液体が
分離筒12上端に達すると、そこから流出することにな
る。このときに、流出する液体は、排出孔37を通過して
流出量制御間隙Ｃを通過させられる。同間隙Ｃが大きす
ぎると、大量の液体が固形物ともどもに流出してしまう
恐れがあるし、同間隙Ｃが小さすぎると、同間隙Ｃに液
体に含まれる固形物が詰まる恐れがある。このようなこ
とを考慮して、処理液Ｗの性質に適するように同間隙Ｃ
の大きさを設定することが好ましい。

【００４１】図３(a)に詳細に示すように、分離筒12上
端面の角の部分には固形物Ｄが付着し易い。付着した固
形物Ｄがカバー38の天面に達するまで堆積したとして
も、堆積物の両側を通って液体は流出することができ
る。もし仮に、図３(b)に示すように、分離筒12上端面
と天板31下面との間に、これの全周わたって一定の間隙
Ｃ′が存在するように構成すると、同間隙Ｃ′が詰まっ
てしまうと、液体はもはや流出することはできない。

【００４２】処理液Ｗの供給を中断してから一定時間が
経過し、分離動作が完了すると、分離筒12および散布管
41を回転させるための動力を停止させ、後は、惰性によ
る回転に任せる。分離筒12および散布管41の回転速度は
漸次減じられていく。

【００４３】図５(d)に示すように、分離筒12および散
布管41の回転が停止する直前になると、ブレーキを作動
させる。そうすると、散布管41、そして、掻取羽根14の
回転は停止させられようとするが、分離筒12はそのまま
回転しようとするため、双方の間に大きなトルクが発生
し、ブッシュ43がスリップして双方の間に回転速度の差
が生じ、分離筒12に対し掻取羽根14が相対的に回転さら
れる。その結果、分離筒12内面に付着している固形物層
Ｓは、掻取羽根14によって掻取られる。掻取られた固形
物は、自重により落下し、分離筒12から流下防止部材34
の内側を通って排出される。以上により、１サイクルの
分離動作が完了する。

【００４４】さらに、図７を参照すると、分離動作を具
体的数値を挙げて説明する一例が示されている。処理液
Ｗの含水率は、ほぼ１００％に近い。１サイクル１０分
である。分離筒12の径は、略１ｍである。このサイズの
分離筒12に１０００ｒｐｍの回転を与えると、分離され
る処理液Ｗには５００Ｇの遠心力が作用する。処理液Ｗ
の供給は、分離筒12の回転を開始してから３０秒経過し
た後から、５分間とし、供給量は、２００ｌ／分とす
る。分離に要する時間は、分離筒12の回転を開始した
後、１分から８分までの７分間とする。ブレーキを作動
させるタイミングは、分離筒12の回転数を検出し、その
回転数が略５ｒｐｍになったときに、回転数が数回転落
ちるまでとする。以上の操作を、処理液Ｗが泥水である
場合に実施したところ、含水率２０〜３０％の固形物が
得られた。

【００４５】例えば、鉄系の切削液を処理する場合、磁
石25が有効に作用する。分離筒12内に処理液Ｗが供給さ
れると、分離筒12内面に、遠心力に加えて、磁石25の吸
引力によって引き寄せられる。磁石25の配置は、１カ所
だけであっても、分離筒12の回転により分離筒12の全周
に配置した場合と同等の効果が生じる。一方、鉄粉を排
出する際は、磁石25の影響を受ける範囲は限定されるの
で鉄粉を容易に落下させるられる。鉄粉だけでなく切削
液に含まれる研磨材等、水分も当然に分離排出すること
ができるため、切削液の処理が容易となる。とくに、鉄
粉を多く含む処理液Ｗに対しては、磁石25を有効に活用
することにより、分離筒12を高速で回転させなくても、
短時間で大量の処理を行うことが可能である。とくに、
鉄粉は濾過材として有効に作用するため、研磨材等を効
率的に補修することができる。

【００４６】磁石を用いる場合、処理筒の材料として
は、非磁性体であるステンレスを用いることが好まし
い。磁石の磁力は、処理筒の周壁を介して鉄粉に作用す
る。同周壁厚みが６ｍｍ、同周壁外面と磁石表面が２〜
３ｍｍ隔てているとして、磁石表面磁束密度が５０００
ガウス以上の磁力をもつ磁石を採用すれば、鉄粉を効果
的に吸引できる。

【００４７】さらに、磁石を用いる遠心分離装置は、つ
ぎのような用途にも有用である。アオコのような水中汚
濁物質を除去する場合、鉄粉にアオコ凝集物質を添加し
ておけばよい。そうすると、アオコは鉄粉と結合して固
まりとなるため、これを、上記の通り、遠心力および磁
力を用いて、水と分離し、分離筒上面に付着させて回収
することができる。

【００４８】上記において、分離筒12の内面は、径が一
様な垂直円筒面であるが、分離し易い処理液に対して
は、若干、上広がりのテーパ状になっていても良い。

【００４９】さらに、分離筒12の長さを充分にとること
ができれば、流出量制御間隙Ｃは必ずしも必要ではな
く、分離筒12の上端全体が開口されていても良い。

【００５０】また、分離筒12および散布管41を別々の駆
動源によって自在に設定できる回転数で回転させるよう
にしてもよい。その場合、ブレーキ48は不要となる。

【００５１】また、処理液Ｗが磁性体を含まない場合、
磁石25は不要である。

【００５２】また、永久磁石に代わり、電磁石を用いる
ことができる。この場合、処理筒周壁外面の全体を取囲
むように電磁石を配置してもよい。鉄粉を吸引する場合
は、電磁石をＯＮとし、鉄粉を掻取る場合は、電磁石を
ＯＦＦとするように制御する必要がある。

【００５３】

【発明の効果】この発明によれば、フィルタを用いるこ
となく、固形物の混入した処理液Ｗを、固形物と液体に
分離することができ、フィルタの目詰りの心配の無い遠
心分離装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による遠心分離装置の破砕断面を含む
斜視図である。

【図２】図１のII−II線にそう断面図である。

【図３】同遠心分離装置の排出孔付近の拡大断面図であ
る。

【図４】分離動作を順を追って示す説明図である。

【図５】図５に続く分離動作を順を追って示す説明図で
ある。

【図６】分離動作の原理を示す説明図である。

【図７】分離動作のタイムチャートである。

【符号の説明】

12 分離筒 13 処理液供給筒 14 掻取部材 25 磁石 34 流下防止部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０４Ｂ 11/04 Ｂ０４Ｂ 11/04 11/08 11/08 Ｃ０２Ｆ 1/38 Ｃ０２Ｆ 1/38 Ｆターム(参考） 4D037 AA05 AA12 AB18 BA28 4D057 AA11 AB01 AC01 AC05 AD01 AE02 AF01 BA11 BA13 BC01 BC05 BC11 BC15 CB01 CB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】垂直回転軸線を有する回転分離筒12と、
分離筒12の軸線上から半径方向外向きに飛散させるよう
に分離筒12内に処理液を供給する供給手段と、分離筒12
の下端開口縁部にそって設けられている処理液流下防止
部材34とを備えている遠心分離装置。
【請求項２】分離筒12の内面全体が、その上端から下
端にかけて、平滑な円筒面に形成されている請求項１に
記載の遠心分離装置。
【請求項３】分離筒12の上端開口縁部に分離液体流出
制御手段Ｃが設けられている請求項１または２に記載の
遠心分離装置。
【請求項４】分離筒12の上端全体が、開口されている
請求項１または２に記載の遠心分離装置。
【請求項５】分離筒12内面のなす円筒面の径が、その
上端から下端にかけて、一定である請求項２〜４のいず
れか１つに記載の遠心分離装置。
【請求項６】分離筒12内に収容されかつ分離筒12の軸
線を中心として回転自在である分離筒内面付着固形物掻
取部材14を備えている請求項１〜５のいずれか１つに記
載の遠心分離装置。
【請求項７】分離筒12および掻取部材14を、所定間隔
をおいて、同速度および異速度で交互に回転させる回転
手段を備えている請求項６に記載の遠心分離装置。
【請求項８】供給手段が、分離筒12の軸線上をのびて
分離筒12とともに回転しうる垂直状供給筒13を有してお
り、供給筒13の周壁に処理液出口45があけられている請
求項１〜７のいずれか１つに記載の遠心分離装置。
【請求項９】流下防止部材34が、分離筒12の下端に上
端が連なる上広りテーパ状に形成されている請求項１〜
８のいずれか１つに記載の遠心分離装置。
【請求項１０】分離筒12の外周の少なくとも一部に近
接して磁石25が配置されている請求項１〜９のいずれか
１つに記載の遠心分離装置。