JP2005074373A - スクリューデカンタ型遠心分離機 - Google Patents

Abstract

【課題】 原液の混入に伴う滞留液体の乱れを抑制し、分離性能の向上を図ることが可能なスクリューデカンタ型遠心分離機を提供する。
【解決手段】 スクリューデカンタ型遠心分離機１０は、所定の方向に回転する外胴１１と、外胴１１内で外胴１１と同方向に回転する内胴１２とを備える。内胴１２には、内胴１２の内部に供給される原液を内胴１２と外胴１１との間に放出するための原液放出部２２が設けられている。原液放出部２２は、内胴１２の外周面から内胴１２の径方向外方に突出して形成されるとともに、内胴１２の内部と連通する流路４０と、原液放出のための放出口４１とを含み、放出口４１は、外胴１１の内周面上に滞留する液体の中に配される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、遠心力を利用して原液を固体分と液体分とに分離する遠心分離機に関し、特に、スクリューデカンタ型遠心分離機に関する。

遠心分離機としては、所定の方向に回転する外胴（外胴ボウル）と、その外胴内で外胴と同方向に回転する内胴とを備えるスクリューデカンタ型遠心分離機がある（例えば、特許文献１参照）。

スクリューデカンタ型遠心分離機では、回転する外胴の内周面上で比重差に応じて原液が固液分離し、分離した液体分及び固体分がそれぞれ回収される。なお、固体分は、内胴の外周面に配設されたスクリュー板によって内胴の軸方向に移動されて回収される。
特開平０６−０６３４５０号公報（第１図）

ところで、スクリューデカンタ型遠心分離機では、内胴の内部に設けられた空間に原液が供給され、その原液が内胴に設けられた開口（放出口）を介して内胴と外胴との間に放出される。装置稼動時において、外胴の内周面上には遠心力によって固液分離中の液体が滞留しており、この滞留液体は外胴と同程度の速度で回転している。これに対して、内胴内から放出される原液は回転方向に速度をほとんど持たない。そのため、内胴内から放出された原液が外胴の内周面上に滞留する液体に混入するとき、双方の速度差によって、滞留液体の流れに乱れが生じる。こうした滞留液体の乱れは、分離性能の低下を招く原因となりやすい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、原液の混入に伴う滞留液体の乱れを抑制し、分離性能の向上を図ることが可能なスクリューデカンタ型遠心分離機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る第１の手段は、所定の方向に回転する外胴と、前記外胴内で前記外胴と同方向に回転する内胴とを備えるスクリューデカンタ型遠心分離機において、前記内胴には、前記内胴の内部に供給される原液を前記内胴と前記外胴との間に放出するための原液放出部が設けられており、前記原液放出部は、前記内胴の外周面から前記内胴の径方向外方に突出して形成されるとともに、前記内胴の内部と連通する流路と、前記原液放出のための放出口とを含み、前記放出口は、前記外胴の内周面上に滞留する液体の中に配されることを特徴としている。

このスクリューデカンタ型遠心分離機では、内胴の内部に供給された原液が、原液放出部の流路を流れる間に内胴の回転方向に加速される。すなわち、原液放出部が内胴の外周面から突出して形成されていることから、原液放出部の流路を流れる原液に対して、回転軸心から離れるにしたがって回転方向の力（モーメント）が働く。放出される原液が回転方向に加速されることで、外胴の内周面上に滞留する液体と原液との間の回転方向の速度差が抑制され、原液の混入に伴う滞留液体の流れの乱れが抑制される。また、この遠心分離機では、原液放出のための放出口が滞留液体の中に配されていることから、滞留液体のうちの固形分の少ない表面付近において、原液に含まれる固形分の混入が抑制される。その結果、この遠心分離機では、分離性能の向上が図られる。

上記のスクリューデカンタ型遠心分離機においては、前記流路が、前記内胴の外周面から前記内胴の径方向外方に延在して形成され、前記放出口が、前記内胴の径方向外方に向けて配されていることにより、放出される原液が、回転方向に確実に加速される。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る第２の手段は、所定の方向に回転する外胴と、前記外胴内で前記外胴と同方向に回転する内胴とを備えるスクリューデカンタ型遠心分離機において、前記内胴には、前記内胴の内部に供給される原液を前記内胴と前記外胴との間に放出するための原液放出部と、前記原液を前記内胴の内部で前記内胴の回転方向に加速させる板状部材とが設けられていることを特徴としている。

このスクリューデカンタ型遠心分離機では、内胴に設けられた板状部材によって原液が内胴の内部で回転方向に加速される。そのため、外胴の内周面上に滞留する液体と原液との間の回転方向の速度差が抑制され、原液の混入に伴う滞留液体の流れの乱れが抑制される。

上記のスクリューデカンタ型遠心分離機においては、前記板状部材が、前記内胴の内周面に立設され、かつ前記内胴の軸方向に延在していることにより、内胴の内部の原液が、内胴の回転に伴って板状部材に押され、内胴の回転方向に確実に加速される。

このように、本発明のスクリューデカンタ型遠心分離機によれば、内胴の内部から放出する原液を内胴の回転方向に加速させることにより、原液の混入に伴う滞留液体の流れの乱れを抑制し、分離性能の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態例について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るスクリューデカンタ型遠心分離機の実施の形態の第１例を模式的に示す全体構成図である。本例の遠心分離機１０は、スラリー状等の原液を、比重に応じて軽液、重液、及び固体物の三相に分離する三相分離型である。なお、本発明は三相分離型に限定されず、例えば、二相分離型の遠心分離機にも好ましく適用される。
まず、遠心分離機１０の全体構成と基本動作について説明する。

遠心分離機１０は、回転自在に配設される円筒状の外胴ボウル１１と、外胴ボウル１１の内部かつ外胴ボウル１１と同軸上で回転自在に配設される内胴１２とを主体に構成されている。外胴ボウル１１及び内胴１２はそれぞれ不図示の駆動装置に接続されており、同一方向に所定の回転数（例えば、２０００〜６０００ｒｐｍ）で回転するようになっている。なお、両胴１１，１２の間には速度差が設けられており、内胴１２の単位時間あたりの回転数は、外胴ボウル１１よりもわずかに少なく（あるいは多く）なるように定められている。符号１５、１６は外胴ボウル１１及び内胴１２を回転自在に支持する軸受、１７は外胴ボウル１１と内胴１２との速度差を定めるためのギアボックス、１８は支持フレーム、１９は外胴ボウル１１を覆うケーシングである。

内胴１２の内部には、遠心分離の対象となる原液が供給される空間である原液供給室２０が設けられている。原液は、内胴１２に挿入状態に配設された原液供給管２１を介して原液供給室２０に供給され、内胴１２に設けられた原液放出部２２を介して内胴１２と外胴ボウル１１との間に放出される。

装置稼動時において、内胴１２と外胴ボウル１１との間に送られた原液は、遠心力によって外胴ボウル１１の内周面上に滞留するとともに、比重差に応じて、軽液、重液、及び固体物（ケーキ）の三相に分離する。分離された軽液及び重液は、外胴ボウル１１の一端に設けられた排出口３０，３１を介して外胴ボウル１１の内部からそれぞれ排出され、ケーシング１９に設けられた軽液出口３２及び重液出口３３にそれぞれ送られる。

一方、分離された固体物（ケーキ）は、軽液及び重液の排出側とは逆側である外胴ボウル１１の他端側に送られる。すなわち、内胴１２の外周面には、螺旋形状のスクリュー板１３が配設されており、外胴ボウル１１の内周面上に滞留している固体物は、内胴１２の回転に伴ってスクリュー板１３に押され、内胴１２の軸方向に沿って外胴ボウル１１の他端側に移動する。また、外胴ボウル１１の他端側では、外胴ボウル１１と内胴１２との速度差に応じてスクリュー板１３によって固体物が圧縮されて脱水される。

外胴ボウル１１の他端側の周面には、外胴ボウル１１内の固体物を排出するための排出口２５が設けられている。外胴ボウル１１の他端側に運ばれた固体物は、この排出口２５を介して外胴ボウル１１の内部からケーシング１９内に排出される。ケーシング１９内に排出された固体分は重力によりケーシング１９に設けられた固体出口３４に送られる。

このように、この遠心分離機１０では、原液が軽液、重液、及び固体物に分離される。そして、それらはそれぞれ上記軽液出口３２、重液出口３３、及び固体出口３４を介して回収される。なお、上記した遠心分離に際して、必要に応じて原液に対して凝集剤が添加される。凝集剤の添加により、分離性能を高め、固体物の回収率向上を図ることが可能である。

次に、上記の遠心分離機１０における特徴的な部分である原液放出部２２について説明する。図２は原液放出部２２付近を部分的に拡大して示す図、図３は図２に示すＡ−Ａ矢視図である。

図２及び図３に示すように、原液放出部２２は、内胴１２の外周面から内胴１２の径方向外方に突出して形成されている。原液放出部２２には、内胴１２の原液供給室２０と連通する流路４０と、原液放出のための開口である放出口４１とが設けられている。より具体的には、原液放出部２２は、管状部材を内胴１２の外周面に配設した構成からなり、内部の空洞が上記流路４０となり、先端の開口が上記放出口４１となっている。なお、本例では、原液放出部２２は、内胴１２の周面上の２箇所に設けられているが、配設数や位置は適宜設定される。

また、原液放出部２２においては、装置稼動時に、放出口４１が外胴ボウル１１の内周面上に滞留する液体の中に配されるように、内胴１２の外周面からの放出口４１の高さが定められている。ここで、外胴ボウル１１の内周面上に滞留する液体の液面高さは、外胴ボウル１１の一端に形成された軽液の排出口３０（図１参照）の高さに応じて定まる。そのため、上記放出口４１の高さは、上記軽液の排出口３０よりも外胴ボウル１１の内周面に近い位置となるように定められている。

実際には、軽液の排出口３０（及び重液の排出口３１）の高さは、原液の性状などに応じて位置調整可能となっている。そのため、原液放出部２２の放出口４１の高さは、この調整範囲を考慮して定められる。すなわち、上記放出口４１は、排出口３０の位置調整によって外胴ボウル１１上の液面高さが最も低くなる場合にも液中に位置するように配置高さが定められる。

続いて、上記原液放出部２２の作用について説明する。
装置稼動時において、内胴１２の原液供給室２０に供給された原液は、内胴１２の回転に伴う遠心力等によって原液放出部２２の流路４０を流れ、放出口４１を介して内胴１２と外胴ボウル１１との間に放出される。このとき、原液は、原液放出部２２の流路４０を流れる間に、内胴１２の回転方向に加速される。

すなわち、物体に働く回転方向の力（モーメント）の大きさは軸心からの距離に比例することから、原液放出部２２の流路４０を流れる原液に対して、内胴１２の軸心から離れるにしたがって回転方向の力（モーメント）が大きく働く。本例では、原液放出部２２の流路４０が内胴１２の外周面から内胴１２の径方向外方に延在して形成されており、この流路４０も内胴１２とともに回転する。流路４０の壁面に沿って流れる原液は、径方向外方に延びた流路４０の壁面とともに運動することで確実に加速される。

放出される原液が回転方向に加速されることで、外胴ボウル１１の内周面上に滞留する液体と放出される原液との間の回転方向の速度差が抑制される。その結果、滞留液体に原液が混入するときの滞留液体の流れの乱れが抑制される。

また、原液放出部２２の放出口４１が滞留液体の中に配されていることから、原液は滞留液体の中に放出される。本例では、放出口４１が内胴１２の径方向外方に向けて配されており、放出口４１の開口全てが滞留液体の中に位置し、原液の全てが滞留液体の中に放出される。原液が液中に放出されることにより、液面上から原液が供給される場合に比べて混入時の衝撃が少なく、滞留液体の乱れが抑制される。また、滞留液体の表面付近は固体分が少ない清澄液となっており、この固体分の少ない表面付近において原液の混入が抑制されることで、分離液の水質の低下が抑制される。

このように、本例の遠心分離機１０では、原液放出部２２を備えることにより、原液の混入に伴う滞留液体の乱れが抑制される。その結果、分離性能の向上が図られる。

なお、原液放出部の構成は上記したものに限定されない。例えば、放出口の高さを調整可能に構成してもよい。

次に、本発明に係るスクリューデカンタ型遠心分離機の実施の形態の第２例について説明する。図４は本例の特徴的な部分を説明するための図であり、図５は図４に示すＢ−Ｂ矢視図である。なお、本例において、上述した第１例と同一の機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。

図４及び図５に示すように、本例の遠心分離機５０は、内胴１２の周面に放出口５１が設けられている。原液供給管２１を介して原液供給室２０に供給された原液は、この放出口５１を介して内胴１２と外胴ボウル１１との間に放出される。また、本例の遠心分離機５０は、上記第１例と異なり、内胴１２の内周面に板状部材５２が配設されている。

具体的には、板状部材５２は、内胴１２に設けられた原液供給室２０の壁面に立設され、内胴１２の軸方向に延在して形成されている。本例では、内胴１２の周面に２つの放出口５１が設けられており、それら２つの放出口５１の周方向における中間位置にそれぞれ板状部材５２が配設されている。板状部材５２の配設高さや長さ等は原液の供給量などに応じて適宜設定される。

本例の遠心分離機５０では、内胴１２の内周面に設けられた板状部材５２によって原液が内胴１２の内部で回転方向に加速される。内胴１２の内部では、内胴１２の内周面と原液との間の粘性力により、内胴１２の回転に伴い、原液に対して回転方向の力が働くものの、内胴１２の軸心から内周面までの距離が短いこと等により、すべりが生じやすく、粘性力だけでは内胴１２内部の原液の回転方向の速度は内胴１２に比べて小さいものとなる。本例では、内胴１２の内周面に板状部材５２が立設され、その板状部材５２が内胴１２の軸方向に延在していることから、原液供給室２０に供給された原液が、内胴１２の回転に伴って板状部材５２の壁面に押されて運動し、内胴１２の回転方向に確実に加速される。

そして、放出される原液が回転方向に加速されることで、外胴ボウル１１の内周面上に滞留する液体と放出される原液との間の回転方向の速度差が抑制され、滞留液体に原液が混入するときの滞留液体の流れの乱れが抑制される。その結果、本例の遠心分離機５０では、分離性能の向上が図られる。

なお、板状部材５２は、原液供給管２１に可能な限り近い高さであるのが好ましい。これにより、供給原液と板状部材５２の内径部との速度差が最小となり、液体の流れの乱れがより確実に抑制される。

また、板状部材５２は、先の図５に示したように、軸心に向かって延在して配設されるものに限らず、図６に示すように、軸心からずれた位置に向かって延在して配設されてもよい（オフセット配設）。こうした板状部材５２の配設状態は、内胴１２の回転速度や原液の供給量等に応じて適宜定められる。

さらに、板状部材の形状や配置数などは上記のものに限定されない。板状部材は、内胴の内部の原液を加速させるものであればよく、例えば、板状部材は軸方向に対して斜めに配設されていてもよい。また、上記第１例と第２例とを組み合わせた構成としてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明に係るスクリューデカンタ型遠心分離機の実施の形態の第１例を模式的に示す全体構成図である。 原液放出部付近を部分的に拡大して示す図である。 図２に示すＡ−Ａ矢視図である。 実施の形態の第２例の特徴的な部分を説明するための図である。 図４に示すＢ−Ｂ矢視図である。 板状部材の配設状態の他の例を示す図である。

符号の説明

１０，５０…遠心分離機、１１…外胴ボウル（外胴）、１２…内胴、１３…スクリュー板、１９…ケーシング、２０…原液供給室、２１…原液供給管、２２…原液放出部、４０…流路、４１，５１…放出口、５２…板状部材。

Claims (4)

1. 所定の方向に回転する外胴と、前記外胴内で前記外胴と同方向に回転する内胴とを備えるスクリューデカンタ型遠心分離機において、
   前記内胴には、前記内胴の内部に供給される原液を前記内胴と前記外胴との間に放出するための原液放出部が設けられており、
   前記原液放出部は、前記内胴の外周面から前記内胴の径方向外方に突出して形成されるとともに、前記内胴の内部と連通する流路と、前記原液放出のための放出口とを含み、
   前記放出口は、前記外胴の内周面上に滞留する液体の中に配されることを特徴とするスクリューデカンタ型遠心分離機。
2. 前記流路は、前記内胴の外周面から前記内胴の径方向外方に延在して形成され、
   前記放出口は、前記内胴の径方向外方に向けて配されていることを特徴とする請求項１に記載のスクリューデカンタ型遠心分離機。
3. 所定の方向に回転する外胴と、前記外胴内で前記外胴と同方向に回転する内胴とを備えるスクリューデカンタ型遠心分離機において、
   前記内胴には、前記内胴の内部に供給される原液を前記内胴と前記外胴との間に放出するための原液放出部と、前記原液を前記内胴の内部で前記内胴の回転方向に加速させる板状部材とが設けられていることを特徴とするスクリューデカンタ型遠心分離機。
4. 前記板状部材は、前記内胴の内周面に立設され、かつ前記内胴の軸方向に延在していることを特徴とする請求項３に記載のスクリューデカンタ型遠心分離機。

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