JP2006181512A

JP2006181512A - 遠心分離機

Info

Publication number: JP2006181512A
Application number: JP2004379334A
Authority: JP
Inventors: Takashi Matsumoto; 松本　　孝
Original assignee: MATSUMOTO KIKAI SEISAKUSHO KK; Matsumoto Kikai Seisakusho KK
Current assignee: MATSUMOTO KIKAI SEISAKUSHO KK; Matsumoto Kikai Seisakusho KK
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-28
Also published as: JP4142638B2

Abstract

【課題】掻取刃によりケーキを掻き取った後にバスケットの周壁部の内側に配置されたフィルタの内周に残される残留ケーキを効率よく回収できる遠心分離機を提供する。
【解決手段】ケーキ掻取時に掻取刃８０３よりもバスケット２の回転方向の前方側でフィルタ４に向う方向への変位とフィルタ４から離れる方向への変位とが許容された状態でバスケット２の軸線と平行な方向に延びる回転中心軸線を中心に自在に回転し得る円盤状の掻取ローラ２１が掻取刃８０３に対して支持されている。掻取ローラ２１は、その中心軸線を回転中心軸線に対して傾斜させた状態で配置されていて、バネによりフィルタ４側に付勢されている。掻取ローラ２１は、掻取刃８０３の先端８０３ａが限界位置に達するまでの間にフィルタ４の内周に形成されているケーキ層２０に接する状態になって、掻取刃の先端が限界位置に達した後もケーキ層に接触した状態を保つように設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、バスケットの回転により生じる遠心力を利用して原液を液分とケーキ（固形物）とに分離する遠心分離機に関するものである。

遠心分離機は、例えば特許文献１に示されているように、電動機や油圧モータなどにより回転駆動されるバスケットと、該バスケットの内周に形成されたケーキを掻き取るケーキ掻取装置とを備えている。

バスケットは、多数の透過孔が形成された円筒形の周壁部と、該周壁部の軸線方向の一端側に設けられた底壁部と、周壁部の軸線方向の他端から径方向の内側に突出するように設けられた環状の端部壁とを備えた籠型の形状に形成されていて、ケーシング内に回転自在に支持されている。バスケットの周壁部の内周には、ろ布、金網、多孔板、あるいはこれらを組合せたものからなるフィルタが取り付けられる。

ケーキ掻取装置は、バスケットの軸線と平行に延びるように設けられてバスケットの端部壁の内側の開口部を通してバスケット内に挿入された掻取駆動軸と、バスケット内に配置されて掻取駆動軸に一端が取り付けられた旋回アームと、該旋回アームの他端に取り付けられて旋回アームの旋回に伴って先端がバスケットの端部壁の内周に相応する位置よりも更に径方向の内側に退避した状態になる退避位置と先端がフィルタの手前の限界位置に達した状態になる最終掻取位置との間を旋回させられる掻取刃と、掻取刃の旋回とバスケットの軸線方向に沿った直線移動とを行なわせるように掻取駆動軸を駆動する掻取駆動装置とを備えていて、バスケットを回転させた状態で掻取刃を退避位置から最終掻取位置まで旋回させる動作と掻取刃をバスケットの軸線方向に直線移動させる動作とを行なうことによりフィルタの内周に形成されたケーキを掻き取る。

この種の遠心分離機では、掻取刃がフィルタに接触して該フィルタを損傷するのを防ぐために、掻取刃が最終掻取位置に達したときの掻取刃の先端位置（限界位置）をフィルタの手前３ないし５mmの位置（掻取刃の先端とフィルタとの間に３ないし５mmの隙間が形成される位置）に設定している。そのため、ケーキを掻き取る工程が終了した段階でフィルタの内周に３ないし５mmの厚みを有するケーキ層が残留することになるのを避けられない。フィルタの真円度を高めて、掻取刃の先端の限界位置をフィルタに近付けることにより、残留するケーキ層の厚みを薄くすることはできるが、残留ケーキ層の厚みを零にすることはできない。フィルタの内周にケーキ層が残留していると、せっかく形成されたケーキが無駄になるだけでなく、フィルタのろ過性能が低下するため、次の固液分離工程で支障を来すことになり、好ましくない。

そこで、残留特許文献２に示されているように、残留ケーキに圧縮ガスを吹き付けることにより残留ケーキをフィルタから剥離させるなどの提案がなされている。
特開平７−３２８４８４号公報特開平１０−１８０１４３号公報

特許文献２に示されているように、残留ケーキに圧縮ガスを吹き付けることにより残留ケーキをフィルタから剥離させるようにした場合には、ケーキが乾燥している状態にある場合や、乾燥状態に近い状態にある場合に、圧縮ガスの吹き付けにより剥離させられたケーキがバスケット内で飛散するため、剥離させたケーキを効率よく回収することが難しくなるという問題があった。

本発明の目的は、掻取刃によっては掻き取ることができないケーキを効率よく回収することができるようにした遠心分離機を提供することにある。

本発明は、周壁部の内周にフィルタが取り付けられた籠型のバスケットと、前記バスケット内で前記バスケットの軸線と平行な軸を旋回中心とした旋回運動と前記バスケットの軸線に沿った直線運動とを行ない得るように設けられた掻取刃を有して該掻取刃の旋回運動と直線運動とにより前記フィルタの内側に形成されたケーキを掻き取るケーキ掻取装置とを備えて、掻取刃の先端がフィルタの手前の限界位置に達したときに掻取刃のフィルタ側への旋回運動が停止するようにケーキ掻取時の掻取刃の旋回範囲が制限されている遠心分離機を対象としたものである。

本発明においては、ケーキ掻取時に掻取刃よりもバスケットの回転方向の前方側でフィルタに向う方向への変位とフィルタから離れる方向への変位とが許容された状態でバスケットの軸線と平行な方向に延びる回転中心軸線を中心に自在に回転するように設けられた円盤状の掻取ローラが掻取刃に対して支持されていて、該掻取ローラが付勢手段によりフィルタ側に付勢されている。この掻取ローラは、その中心軸線を回転中心軸線に対して傾斜させた状態で配置されていて、掻取刃の先端が前記限界位置に達するまでの間にフィルタの内周に形成されているケーキ層に接触する状態になって、掻取刃の先端が限界位置に達した後も該ケーキ層に接触した状態を保つように設けられている。

上記掻取ローラのフィルタに向う方向への変位とフィルタから離れる方向への変位は、バスケットの軸線と直交する平面に沿った直線運動であってもよく、バスケットの軸線と平行に延びる回動中心軸線を中心とした回動運動であってもよい。

円盤状の掻取ローラは、その横断面の輪郭が円形を呈するものであればよく、その縦断面の形状は任意である。

上記のように構成すると、掻取刃の先端が限界位置に達するまでの間に掻取ローラがフィルタの内周の残留ケーキに直接接触して回転駆動される。掻取ローラは、残留ケーキ上を転動しながら、掻取刃とともにバスケットの軸線方向に沿って直線移動させられる。従って、掻取ローラの回転運動と、該掻取ローラのバスケットの軸線方向に沿った直線変位とにより、掻取ローラから残留ケーキに力を与えて、該残留ケーキをフィルタから剥離させることができる。残留ケーキをフィルタから剥離させることができれば、バスケット内に挿入した吸引排出パイプ、バスケットの底部に設けたケーキ排出孔、バスケット内に挿入した排出シュート（バスケットの軸線が水平方向に向いている横型の遠心分離機の場合）等の公知のケーキ排出手段を用いることによりケーキを回収することができる。

掻取ローラは、残留ケーキ層に接触しているとき及びフィルタに接触しているときに回転させられるので、掻取ローラをフィルタに直接接触させてもフィルタが破壊されることはない。

上記のように、中心軸線が回転中心軸線に対して傾斜した掻取ローラを用いる代りに、中心軸線が回転中心軸線に一致した通常のローラを掻取ローラとして用いることも考えられるが、このような掻取ローラを用いた場合には、掻取ローラが残留ケーキに印す軌跡が直線状になる。この場合、掻取ローラは主として残留ケーキを押し固める作用をするため、掻取ローラに大きな残留ケーキ剥離効果を期待することはできない。

これに対し、本発明のように、掻取ローラの中心軸線をその回転中心軸線に対して傾斜させておくと、掻取ローラが残留ケーキの上を転動していく際に残留ケーキ上に印す軌跡が正弦波形を呈する。また掻取ローラの中心軸線をその回転中心軸線に対して傾斜させておくと、掻取ローラは、残留ケーキ上を転動していく過程で、残留ケーキに対する傾きを変えながら正弦波形の軌跡を描いていき、正弦波形のコーナ部の湾曲の向きが切り替わる毎にその傾きの方向を変えることになる。そのため掻取ローラは、正弦波形の軌跡に沿って周期的に傾きを変えながら残留ケーキ上を転動していくことになり、掻取ローラが転動していく過程で該掻取ローラから残留ケーキに与えられる力の方向は絶えず変化することになる。また掻取ローラの中心軸線を回転中心軸線に対して傾斜させておくと、掻取ローラが残留ケーキの上を転動していく過程で常に掻取ローラの回転中心軸線と残留ケーキとの間の距離が変化するため、バスケットの回転に伴って掻取ローラが細かく振動し、この振動が残留ケーキに直接伝達されることになる。このように、本発明においては、掻取ローラから残留ケーキに一様な力を与えるのではなく、絶えず作用する方向が変化する力を与えるとともに、掻取ローラから残留ケーキに機械的な振動を与えるため、バスケットの軸線方向に延びる回転中心軸線に中心軸線を一致させた掻取ローラを残留ケーキに接触させる場合に比べて、残留ケーキの剥離効果を大幅に高めることができる。

上記のように、本発明によれば、掻取ローラに複雑な動きをさせて掻取ローラから残留ケーキに常に作用する方向が変化する力を与えるとともに、掻取ローラから残留ケーキに細かい機械的振動を与えることにより、残留ケーキをフィルタから剥離させるため、掻取ローラとして、その外周部に鋭い刃部（エッジ）を有しないものを用いても残留ケーキの剥離効果を高めることができる。従って、外周部に丸みが付けられた掻取ローラを用いて、フィルタを損傷することなく残留ケーキを剥離させることができる。

本発明を適用する遠心分離機は、円筒状の周壁部と該周壁部の軸線方向の一端側に設けられた底壁部と周壁部の軸線方向の他端から径方向の内側に突出するように設けられた環状の端部壁とを有するバスケットと、このバスケットの周壁部の内周に取り付けられたフィルタと、バスケットの軸線と平行に延びるように設けられてバスケットの端部壁の内側の開口部を通してバスケット内に挿入された掻取駆動軸と、バスケット内に配置されて掻取駆動軸に一端が取り付けられた旋回アームと、該旋回アームの他端に取り付けられて旋回アームの旋回に伴って先端がバスケットの端部壁の内周に相応する位置よりも更に径方向の内側に退避した状態になる退避位置と先端がフィルタの手前の限界位置に達した状態になる最終掻取位置との間を旋回させられる掻取刃と、掻取刃の旋回とバスケットの軸線方向に沿った直線移動とを行なわせるように掻取駆動軸を駆動する掻取駆動装置とを備えて、バスケットを回転させた状態で掻取刃を退避位置から最終掻取位置まで旋回させる動作と掻取刃を最終掻取位置に位置させた状態でバスケットの軸線方向に直線移動させる動作とを行なうことによりフィルタの内周に形成されたケーキを掻き取るように構成されたものであることが好ましい。

上記のような遠心分離機に本発明を適用する場合、本発明の好ましい態様では、ケーキ掻取時にバスケットの回転方向の前方側に向いた状態になる掻取刃の背面側でバスケットの軸線と平行な回動中心軸線を中心に回動し得るように掻取刃に対して回動自在に支持された回動アームと、バスケットの軸線と平行な方向に延びる回転中心軸線を中心に回転し得るように回動アームの自由端に回転自在に支持されていて、掻取刃が退避位置にあるときにはフィルタの内周のケーキ層に接触しない位置にあるが掻取刃の先端が最終掻取位置に達するまでの間にフィルタの内周に形成されたケーキ層に接触する位置に達するように設けられた円盤状の掻取ローラと、掻取ローラをフィルタ側に付勢する付勢手段とが設けられる。この場合も掻取ローラは、その中心軸線を回転中心軸線に対して傾斜させた状態で配置される。

本発明に係わる遠心分離機においては、掻取刃の先端が限界位置に達したときにフィルタの内周に形成されている残留ケーキ層の内周面の円周長及びフィルタの内周面の円周長がともに掻取ローラの外周面の円周長により割り切れることがないように、掻取ローラの半径が設定されていることが好ましい。

上記のように掻取ローラの外周の円周長を設定すると、バスケットが１回転する毎に、掻取ローラが残留ケーキ上に印す正弦波形の軌跡の位相がずれていくため、掻取ローラから残留ケーキの各部にまんべんなく力を与えて、残留ケーキの剥離効果を高めることができる。

以上のように、本発明によれば、フィルタの内周に形成された残留ケーキに掻取ローラを直接接触させて該掻取ローラを残留ケーキの上で転動させるとともに、該掻取ローラを掻取刃とともにバスケットの軸線方向に変位させるようにしたので、掻取刃により掻き取られずにフィルタの内周に残されるケーキをフィルタから剥離させることができる。また掻取ローラは常に回転しながら残留ケーキ及びフィルタに接触するので、フィルタが掻取ローラにより損傷されることはない。従って本発明によれば、フィルタを損傷することなく残留ケーキをフィルタから剥離させてその回収を行なうことができる。

特に本発明によれば、掻取ローラの中心軸線をその回転中心軸線に対して傾斜させたので、掻取ローラが残留ケーキ上に印す軌跡を正弦波形として、掻取ローラが転動していく過程で該掻取ローラから残留ケーキに与えられる力の方向を絶えず変化させることができる上に、バスケットの回転に伴って掻取ローラの回転中心軸線とフィルタとの間の距離を常に変化させて掻取ローラから残留ケーキに細かい機械的振動を与えることができるため、残留ケーキの剥離効果を高め、残留ケーキの回収率を高めることができる。

また本発明によれば、掻取ローラに複雑な動きをさせることにより、掻取ローラによる残留ケーキの剥離効果を高めたので、掻取ローラとして、その外周部に鋭い刃部（エッジ）を有しないものを用いることができ、掻取ローラがフィルタに触れた際にフィルタが損傷するおそれを無くすことができる。

以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１ないし図３は、本発明の一実施形態に係わる遠心分離機の構成を示したもので、図１はその全体的な構成を示した縦断面図、図２は要部の拡大縦断面図、図３は要部の横断面図である。これらの図において１はフレーム１０１と、その上端の開口部を閉じる円筒状のカバー１０２とを備えたケーシング、２はケーシング１内に配置されて回転自在に支持された籠型のバスケットである。ケーシング１は、ショックアブソーバを備えた支持装置１０３により、カバー１０２の中心軸線を垂直方向に向けた状態で支持されている。

バスケット２は、無数の透過孔を有する円筒状の周壁部２０１と、該周壁部の軸線方向の一端を閉じる底壁部２０２と、周壁部２０１の軸線方向の他端から径方向の内側に突出するように設けられた環状の端板２０３とを備えていて、端板２０３の内周部がバスケットの開口部２ａとなっている。バスケット２は、その軸線をケーシングのカバー１０２の軸線に一致させ、かつ開口部２ａをケーシング１のカバー１０２側に向けた状態でケーシング１内に配置され、その底壁部２０２に設けられたボス部２０４に取り付けられた回転軸２０５が、ケーシング１のフレーム１０１に固定された軸受装置３により回転自在に支持されている。従ってバスケット２は、垂直方向に延びる軸線の回りを自在に回転することができる。バスケット２の周壁部２０１の内周には、ろ布、金網、多孔板などからなるフィルタ４が適宜の手段により固定されている。

ケーシング１のフレーム１０１に対して固定された電動機取付台に電動機５が取り付けられていて、電動機５の回転軸に取り付けられたプーリとバスケットの回転軸２０５の下端に取り付けられたプーリとの間にベルト６が巻掛けされている。電動機５と、電動機５の回転軸及びバスケットの回転軸２０５にそれぞれ取り付けられたプーリと、ベルト６とによりバスケット２を回転駆動するバスケット駆動装置７が構成されている。

遠心分離機にはまた、バスケット２の周壁部の内側に取り付けられたフィルタ４の内周に形成されたケーキを掻き取るケーキ掻取装置８が設けられている。図示のケーキ掻取装置８は、バスケット２の端部壁２０３の内側の開口部２ａを通してバスケット内に挿入された掻取駆動軸８０１と、バスケット２内に配置されて掻取駆動軸８０１に一端が取り付けられた旋回アーム８０２と、旋回アーム８０２の他端に取り付けられた掻取刃８０３と、掻取刃８０３の旋回とバスケット２の軸線方向に沿った直線移動とを行なわせるように掻取駆動軸８０１を駆動する掻取駆動装置８０４とを備えている。

ケーキ掻取装置８は掻取駆動装置８０４をケーシング外に位置させた状態でケーシングのカバー１０２の上部に支持されて、カバー１０２が閉じられる際に掻取駆動軸８０１、旋回アーム８０２及び掻取刃８０３がバスケット２内に挿入されるようになっており、カバー１０２が閉じられた状態にあるときに、掻取駆動軸８０１がバスケットの軸線と平行な方向に延び、旋回アーム８０２がバスケットの軸線と直交する方向に延びるように、掻取駆動軸８及び旋回アーム８０２が設けられている。

図２及び図３に見られるように、掻取駆動装置８０４は、モータ８０５と該モータの回転を直線運動に変換して掻取駆動軸８０１に伝達する伝達機構８０６とを備えて、掻取駆動軸８０１をバスケットの軸線方向（図示の例では上下方向）に駆動する軸線方向駆動装置８０７と、モータ８０８と該モータの回転を掻取駆動軸８０１の軸線を中心とした回転に変換して掻取駆動軸８０１に伝達する伝達機構８０９とを備えて掻取駆動軸８０１をその中心軸線の回りに回転させることにより旋回アーム８０２を所定の範囲で旋回させる旋回駆動機構８１０とからなっている。掻取駆動軸８０１のケーシング内に配置される部分を覆うように、掻取駆動軸８０１の直線変位に追従して伸縮するシール用のベローズ８１１が設けられていて、このベローズによりバスケット内で生じるミストや粉塵等が掻取駆動装置８０４側に侵入するのが阻止されている。

掻取刃８０３は、旋回アーム８０２の旋回に伴って、図３に想像線（鎖線）で示したように、先端８０３ａがバスケット２の端部壁の内周（開口部２ａ）に相応する位置よりも更に径方向の内側に退避した状態になる退避位置と、図３に実線で示したように、先端８０３ａがフィルタ４の手前の限界位置（フィルタ４との間に３〜５mm程度の隙間を隔てた状態になる位置）に達した状態になる最終掻取位置との間を旋回させられる。

掻取刃８０３はまた、掻取駆動軸８０１の直線運動に伴って、バスケットの端部壁２０３に近接した状態になる初期位置とバスケットの底壁部２０２に近接した状態になる最終位置との間をバスケットの軸線方向に沿って直線移動させられる。

ケーシング１にはまた、バスケット２内に原液を供給する給液パイプ９や、掻取刃８０３によりバスケット２の底壁部上に掻き落とされたケーキを吸引排出する吸引排出パイプ１０等が取り付けられている。

図示の遠心分離機を用いて原液を液分とケーキとに分離する処理を行なう際には、先ずバスケット２を所定の給液速度で回転させて、給液パイプ９を通してバスケット２内に原液を供給する給液工程を行う。次いでバスケットを高速回転させることにより、原液を液分とケーキとに分離する固液分離工程を行って、原液中の液分をバスケットの内周に配置されたフィルタ４とバスケット２の周壁部２０１に設けられた透過孔とを通してバスケット２外に排出させる。給液工程と固液分離工程とを繰り返すことによりフィルタ４の内周にケーキの層を形成していく。フィルタの内周に形成されたケーキ層の厚みが所定値を超えたときに固液分離工程を終了し、次いで図示しない洗浄液供給装置から回転しているバスケット内のケーキ層に洗浄液（通常は清水）を供給してケーキを洗浄するケーキ洗浄工程を行う。

ケーキ洗浄工程が終了した後、バスケットを所定時間高速回転させて遠心脱水を行うことによりケーキ中の水分を除去する。次いで必要に応じてバスケット内のケーキを乾燥させるケーキ乾燥工程を行った後、ケーキ掻取工程を行う。なおケーキ乾燥工程は、例えばケーシング内を真空引きして減圧した状態でバスケット内の温度を上昇させることにより行う。

ケーキ掻取工程では、バスケットを８０rpm程度の低速の掻取時回転速度で回転させた状態で、先ず掻取刃８０３をバスケット２の開口部２ａ寄りの軸線方向の限界位置に設定した初期位置で掻取軸８０１を回転させて掻取刃８０３をバスケットの外径側に旋回させることにより、掻取刃８０３をフィルタの内周に形成されたケーキ層中に進入させながらケーキを掻き落とす進入掻落し動作を行わせる。掻取刃８０３の先端８０３ａがバスケット２の内周に配置されたフィルタ４に限界まで近接した状態になる最終掻取位置に達したときに掻取刃８０３の旋回動作を停止させる。次いで、最終掻取位置にある掻取刃８０３をバスケット２の底壁部２０２側に向けて下降させながらケーキを掻き落とす下降掻落し動作を行わせ、掻取刃８０３がバスケット２の底壁部に近接した状態になる最終位置に達したところで掻取刃８０３をバスケットの内径側に旋回させて引き戻す旋回引き戻し動作を行わせる。次いで、掻取刃８０３を上昇させてバスケットの開口部２ａ側の初期位置に引き戻す上昇引き戻し動作を行わせる。

上記のように、掻取刃８０３が最終掻取位置まで旋回した状態では、図３に示されているように、掻取刃８０３の先端８０３ａがフィルタ４との間に間隔を隔てた状態にあるため、フィルタ４の内周に形成されたケーキをすべて掻き取ることはできず、フィルタ４の内周には掻取刃８０３が最終掻取位置にあるときの掻取刃の先端とフィルタ４との間の距離に相当する厚みを有する残留ケーキ層２０が残されることになる。このようにフィルタ４の内周に残留ケーキ層２０が残されていると、次の固液分離工程を行なう際にフィルタのろ過性能が低下するため好ましくない。また掻取工程が終了する毎に、毎回残留ケーキ層２０を洗浄により除去する工程を行なうことも考えられるが、残留ケーキも製品の一部となり得るものであるため、残留ケーキを回収しないで洗い流すのは好ましくない。

そこで、本発明においては、残留ケーキを回収するために、ケーキ掻取時に掻取刃８０３よりもバスケット２のケーキ掻取時の回転方向（図３の矢印ＣＣＬ方向）の前方側でフィルタ４に向う方向への変位とフィルタ４から離れる方向への変位とが許容された状態でバスケット２の軸線と平行な方向に延びる回転中心軸線Ｏ1−Ｏ1（図２参照）を中心に自在に回転するように設けられた円盤状の掻取ローラ２１が掻取刃８０３に対して支持されて、該掻取ローラ２１が付勢手段２２によりフィルタ４側に付勢される。掻取ローラ２１は、その中心軸線Ｏ2−Ｏ2を回転中心軸線Ｏ1−Ｏ1に対して傾斜させた状態で配置されていて、掻取刃８０３の先端が限界位置に達するまでの間にフィルタ４の内周に形成されているケーキ層２０に接して、掻取刃８０３の先端８０３ａが限界位置に達した後もケーキ層に接触した状態を保つように設けられている。

図示の例では、ケーキ掻取時にバスケット２の回転方向の前方側に向いた状態になる掻取刃の背面側でバスケット２の軸線と平行な回動中心軸線Ｏ3−Ｏ3を中心に回動し得るように掻取刃８０３に対して回動自在に支持された１対の回動アーム２４，２４が設けられている。図２及び図３に示されているように、回動アーム２４，２４はバスケットの軸線方向に間隔をあけて２本平行に配置されていて、それぞれのアームの一端が、掻取刃８０３の背面（ケーキ掻取時にバスケットの回転方向の前方側に向く面）にブラケット２５，２５を介して回転自在に支持された回動軸２６に固定されている。回動軸２６はその軸線（回動アーム２４の回動中心軸線）Ｏ3−Ｏ3をバスケットの軸線と平行な方向に向けた状態で設けられている。回動アーム２４，２４の自由端にバスケットの軸線と平行な方向に延びる回転軸２７が回転自在に支持され、この回転軸２７の軸線方向の中央部に円盤状の掻取ローラ２１が、その中心軸線Ｏ2−Ｏ2を回転軸２７の中心軸線（掻取ローラの回転中心軸線）Ｏ1−Ｏ1に対して角度θだけ傾けた状態で固定されている。

また図３に示されているように、回動アーム２４，２４の中間部間に跨ってバスケットの軸線と平行な方向に延びる第１のバネ受け板２８が設けられて、該バネ受け板２８の両端が回動アーム２４，２４に固定されている。更に掻取刃８０３の背面に第２のバネ受け板２９が固定され、第１のバネ受け板２８及び第２のバネ受け板２９をそれぞれ貫通させて設けられた孔にボルト３０が緩く嵌合されている。ボルト３０には付勢手段２２を構成する圧縮コイルバネが嵌装され、このバネがバネ受け板２８と２９との間に圧縮された状態で配置されている。ボルト３０がバネ受け板２８，２９から離脱するのを阻止するため、ボルト３０の端部にナット３２が螺合されている。ボルト３０は、バネ受け板２８及び２９に設けられた孔に緩く嵌合されているため、回動アーム２４，２４は、回動軸２６を中心に所定の角度回動し得る状態で、付勢手段２２により掻取刃８０３と反対側に付勢されている。従って、掻取ローラ２１は、ケーキ掻取時に掻取刃８０３よりもバスケット２のケーキ掻取時の回転方向の前方側でフィルタ４に向う方向への変位とフィルタ４から離れる方向への変位とが許容された状態で、バスケット２の軸線と平行な方向に延びる回転中心軸線Ｏ1−Ｏ1（図２参照）を中心に自在に回転し得るように掻取刃８０３に対して支持されていて、付勢手段２２により、フィルタ４側に付勢されている。

そして、掻取刃８０３が退避位置にあるときには掻取ローラ２１がバスケットの端部壁２０３の内周よりも径方向の内側に退避した位置にあって、フィルタ４の内周に形成されるケーキ層に接触しない状態にあるが、掻取刃８０３がフィルタ４側に旋回した際に掻取ローラが該掻取刃と共にフィルタ４側に旋回して、掻取刃８０３の先端８０３ａが最終掻取位置に達するまでの間に掻取ローラ２１がフィルタ４の内周に形成されたケーキ層に接触する位置に達し、最終的には図３に実線で示したように掻取ローラがフィルタ４に接触する位置に達するように、回動アーム２４，２４の取付け位置及び回動範囲と、掻取ローラ２１の半径とが設定されている。

掻取ローラ２１は、例えば図４に示されたように円盤状に形成され、フィルタに接触した際にフィルタを損傷しないようにするために、その外周部２１ａの形状が鋭いエッジを有しない形状（丸みがつけられた形状）となっている。

上記のように掻取ローラ２１を設けておくと、ケーキ掻取工程において、掻取刃８０３の先端８０３ａが限界位置に達するまでの間に掻取ローラ２１がフィルタ４の内周のケーキ層に接触させられて、回転しているバスケットにより回転駆動される。掻取ローラ２１は、ケーキ層の上を転動しながら、掻取刃８０３とともにバスケットの軸線方向に沿って直線移動させられる。従って、掻取ローラ２１の回転運動と、バスケットの軸線方向に沿った掻取ローラの直線運動とにより、掻取ローラ２１から残留ケーキ２０に力を与えて、該残留ケーキをフィルタから剥離させることができる。剥離させられた残留ケーキはバスケットの底壁部２０２側に落下し、吸引排出パイプ１０等の回収手段により外部に排出されて回収される。

本発明においては、掻取ローラ２１の中心軸線Ｏ2−Ｏ2がその回転中心軸線Ｏ1−Ｏ1に対して角度θだけ傾斜しているため、掻取ローラ２１は、残留ケーキ２０の上を転動していく過程で、残留ケーキ上に図５に示すような正弦波形を呈する軌跡を印すことになる。

即ち掻取ローラ２１は、残留ケーキ上を転動していく過程で、残留ケーキに対する傾きを変えながら正弦波形の軌跡を描いていき、正弦波形のコーナ部Ｃ1，Ｃ2，…の湾曲の向きが切り替わる毎にその傾きの方向を変える。このように掻取ローラ２１は、正弦波形の軌跡に沿って周期的に傾きを変えながら残留ケーキ上を転動していくため、掻取ローラが転動していく過程で該掻取ローラから残留ケーキに与えられる力の方向は絶えず変化する。また掻取ローラの中心軸線を回転中心軸線に対して傾斜させておくと、掻取ローラが残留ケーキの上を転動していく過程で常に掻取ローラの回転中心軸線と残留ケーキとの間の距離が変化するため、バスケットの回転に伴って掻取ローラが細かく振動し、この振動が残留ケーキに直接伝達される。このように、本発明においては、掻取ローラ２１から残留ケーキ２０に一様な力を与えるのではなく、絶えず作用する方向が変化する力を与えるとともに、掻取ローラ２１から残留ケーキ２０に機械的な振動を与えるため、中心軸線をバスケットの軸線方向に向けた掻取ローラを残留ケーキに接触させる場合に比べて、残留ケーキの剥離効果を大幅に高めることができる。

掻取ローラ２１は、最終的にはフィルタ４の内周に接するが、掻取ローラは回転しながらフィルタに接触するので、掻取ローラ２１によりフィルタ４が損傷を受けることはない。

上記のように、掻取ローラの中心軸線を回転中心軸線に対して傾斜させる場合、掻取ローラが残留ケーキ上に印す正弦波状の軌跡の振幅及び周期は、掻取ローラの中心軸線の回転中心軸線に対する傾斜角θと、掻取ローラの半径とにより決まる。掻取ローラの傾斜角θ及び半径が大きい場合ほど、掻取ローラが残留ケーキ上に印す正弦波状の軌跡の振幅が大きくなり、周期が長くなる。掻取ローラが残留ケーキに力を及ぼす作用領域の幅を広くし、掻取ローラが一度にカバーし得る範囲を広くするためには、掻取ローラの傾斜角θを大きくし、掻取ローラの径を大きくして、掻取ローラが残留ケーキ上に印す正弦波状の軌跡の振幅を大きくすることが好ましいが、掻取ローラの中心軸線の傾斜角θを余り大きくすると、掻取ローラを円滑に回転させることが難しくなる。また掻取ローラの径を余り大きくすると、掻取ローラを掻取刃の背面側の制限されたスペースに配置することが困難になる。更に掻取ローラが残留ケーキ上に印す正弦波状の軌跡の周期が長くなりすぎると、掻取ローラから残留ケーキに与えられる機械的振動の周波数が低くなり、機械的振動による残留ケーキの剥離効果が低減する。従って、本発明を実施するに際しては、掻取ローラ２１を配置するスペースを考慮しつつ、掻取ローラ２１の円滑な回転が損なわれない範囲で、掻取ローラが残留ケーキ上に印す正弦波状の軌跡の振幅及び周期を残留ケーキの剥離を効果的に行なわせるのに適した大きさとするように、実験データに基づいて掻取ローラ２１の半径とその中心軸線の傾斜角θとを適当な値に設定する。

上記のように、本発明によれば、掻取ローラ２１に複雑な動きをさせることにより、掻取ローラ２１による残留ケーキの剥離効果を高めることができるため、掻取ローラ２１としては、その外周部に鋭い刃部（エッジ）を有しないものを用いることができ、図４に示したように外周部２１ａに丸みが付けられた掻取ローラ２１を用いて、フィルタを損傷するおそれを生じさせることなく残留ケーキを剥離させることができる。

本発明に係わる遠心分離機においては、掻取刃８０３の先端８０３ａが限界位置に達したときにフィルタの内周に形成されている残留ケーキ層２０の内周面の円周長及びフィルタ４の内周面の円周長がともに掻取ローラ２１の外周面の円周長により割り切れることがないように（残留ケーキ層２０の内周面の円周長及びフィルタ４の内周面の円周長が共に掻取ローラの外周の円周長の整数倍にならないように）、掻取ローラ２１の半径を設定しておくのが好ましい。

このように掻取ローラの外周の円周長を設定しておくと、図６に示した波形Ａ１,Ａ2，…，Ａnのように、バスケット２が１回転する毎に、掻取ローラが残留ケーキ上に印す正弦波形の軌跡の位相がずれていくため、掻取ローラ２１から残留ケーキの各部にまんべんなく力を与えて、残留ケーキの剥離効果を高めることができる。

上記の実施形態では、掻取ローラ２１を１つだけ設けているが、図７に示したように、複数の掻取ローラ２１をバスケットの軸線方向に間隔をあけて設けることもできる。このように複数の掻取ローラを設けると、掻取ローラが一度にカバーする領域が広がるので、残留ケーキの剥離効果を更に高めることができる。

上記の実施形態では、バスケットの軸線を垂直方向に向けて配置する竪型の遠心分離機に本発明を適用したが、バスケットの軸線を水平方向に向けて配置する横型の遠心分離機や、バスケットの軸線を水平方向に対して傾斜した方向に向けて配置する遠心分離機にも本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態に係わる遠心分離機の全体的な構成を示した縦断面図である。図１に示した遠心分離機の要部を拡大して示した縦断面図である。図１の遠心分離機の要部の拡大横断面図である。本発明で用いるのに適した掻取ローラの一例を示した側面図である。本発明の実施形態において掻取ローラが残留ケーキに印す軌跡の波形を示した波形図である。本発明の実施形態において残留ケーキの内周の円周長及びフィルタの内周の円周長が掻取ローラの外周の円周長で割り切れないように掻取ローラの半径を設定した場合に、掻取ローラが残留ケーキに印す軌跡の波形を示した波形図である。本発明の他の実施形態の要部を示した側面図である。

符号の説明

１ケーシング
２バスケット
２０１周壁部
２０２底壁部
２０３端部壁
２ａ開口部
４フィルタ
８ケーキ掻取装置
８０１掻取駆動軸
８０２旋回アーム
８０３掻取刃
８０４掻取駆動装置
２１掻取ローラ
２２付勢手段
２４回動アーム
２７掻取ローラの回転軸
Ｏ1−Ｏ1 掻取ローラの回転中心軸線
Ｏ2−Ｏ2 掻取ローラの中心軸線
Ｏ3−Ｏ3 回動アームの回動中心軸線

Claims

周壁部の内周にフィルタが取り付けられた籠型のバスケットと、前記バスケット内で前記バスケットの軸線と平行な軸を旋回中心とした旋回運動と前記バスケットの軸線に沿った直線運動とを行ない得るように設けられた掻取刃を有して該掻取刃の旋回運動と直線運動とにより前記フィルタの内側に形成されたケーキを掻き取るケーキ掻取装置とを備え、前記掻取刃の先端が前記フィルタの手前の限界位置に達したときに前記掻取刃の前記フィルタ側への旋回運動が停止するようにケーキ掻取時の前記掻取刃の旋回範囲が制限されている遠心分離機において、ケーキ掻取時に前記掻取刃よりも前記バスケットの回転方向の前方側で前記フィルタに向う方向への変位と前記フィルタから離れる方向への変位とが許容された状態で前記バスケットの軸線と平行な方向に延びる回転中心軸線を中心に自在に回転するように設けられた円盤状の掻取ローラが前記掻取刃に対して支持されていて、該掻取ローラが付勢手段により前記フィルタ側に付勢され、
前記掻取ローラは、その中心軸線を前記回転中心軸線に対して傾斜させた状態で配置されていて、前記掻取刃の先端が前記限界位置に達するまでの間に前記フィルタの内周に形成されているケーキ層に接する状態になって、前記掻取刃の先端が前記限界位置に達した後も該ケーキ層に接触した状態を保つように設けられていること、
を特徴とする遠心分離機。
円筒状の周壁部と該周壁部の軸線方向の一端側に設けられた底壁部と前記周壁部の軸線方向の他端から径方向の内側に突出するように設けられた環状の端部壁とを有するバスケットと、前記バスケットの周壁部の内周に取り付けられたフィルタと、前記バスケットの軸線と平行に延びるように設けられて前記バスケットの端部壁の内側の開口部を通して前記バスケット内に挿入された掻取駆動軸と、前記バスケット内に配置されて前記掻取駆動軸に一端が取り付けられた旋回アームと、該旋回アームの他端に取り付けられて前記旋回アームの旋回に伴って先端が前記バスケットの端部壁の内周に相応する位置よりも更に径方向の内側に退避した状態になる退避位置と先端が前記フィルタの手前の限界位置に達した状態になる最終掻取位置との間を旋回させられる掻取刃と、前記掻取刃の旋回と前記バスケットの軸線方向に沿った直線移動とを行なわせるように前記掻取駆動軸を駆動する掻取駆動装置とを備えて、前記バスケットを回転させた状態で前記掻取刃を前記退避位置から最終掻取位置まで旋回させる動作と前記掻取刃を前記バスケットの軸線方向に直線移動させる動作とを行なうことにより前記フィルタの内周に形成されたケーキを掻き取る遠心分離機において、
ケーキ掻取時に前記掻取刃よりも前記バスケットの回転方向の前方側で前記フィルタに向う方向への変位と前記フィルタから離れる方向への変位とが許容された状態で前記バスケットの軸線と平行な方向に延びる回転中心軸線を中心に自在に回転するように設けられた円盤状の掻取ローラが前記掻取刃に対して支持されていて、該掻取ローラが付勢手段により前記フィルタ側に付勢され、
前記掻取ローラは、その中心軸線を前記回転中心軸線に対して傾斜させた状態で配置されていて、前記掻取刃の先端が前記限界位置に達するまでの間に前記フィルタの内周に形成されているケーキ層に接触する状態になって、前記掻取刃の先端が前記限界位置に達した後も該ケーキ層に接触した状態を保つように設けられていること、
を特徴とする遠心分離機。
円筒状の周壁部と該周壁部の軸線方向の一端側に設けられた底壁部と前記周壁部の軸線方向の他端から径方向の内側に突出するように設けられた環状の端部壁とを有するバスケットと、前記バスケットの周壁部の内周に取り付けられたフィルタと、前記バスケットの軸線と平行に延びるように設けられて前記バスケットの端部壁の内側の開口部を通して前記バスケット内に挿入された掻取駆動軸と、前記バスケット内に配置されて前記掻取駆動軸に一端が取り付けられた旋回アームと、該旋回アームの他端に取り付けられて前記旋回アームの旋回に伴って先端が前記バスケットの端部壁の内周に相応する位置よりも更に径方向の内側に退避した状態になる退避位置と先端が前記フィルタの手前の限界位置に達した状態になる最終掻取位置との間を旋回させられる掻取刃と、前記掻取刃の旋回と前記バスケットの軸線方向に沿った直線移動とを行なわせるように前記掻取駆動軸を駆動する掻取駆動装置とを備えて、前記バスケットを回転させた状態で前記掻取刃を前記退避位置から最終掻取位置まで旋回させる動作と前記掻取刃を前記バスケットの軸線方向に直線移動させる動作とを行なうことにより前記フィルタの内周に形成されたケーキを掻き取る遠心分離機において、
ケーキ掻取時に前記バスケットの回転方向の前方側に向いた状態になる前記掻取刃の背面側で前記バスケットの軸線と平行な回動中心軸線を中心に回動し得るように前記掻取刃に対して回動自在に支持された回動アームと、前記バスケットの軸線と平行な方向に延びる回転中心軸線を中心に回転し得るように前記回動アームの自由端に回転自在に支持されていて、前記掻取刃が退避位置にあるときには前記フィルタの内周のケーキに接触しない位置にあるが前記掻取刃の先端が前記最終掻取位置に達するまでの間に前記フィルタの内周に形成されたケーキ層に接触する位置に達するように設けられた円盤状の掻取ローラと、前記掻取ローラを前記フィルタ側に付勢する付勢手段とを具備し、
前記掻取ローラは、その中心軸線を前記回転中心軸線に対して傾斜させた状態で配置されていること、
を特徴とする遠心分離機。
前記掻取刃の先端が限界位置に達したときに前記フィルタの内周に形成されている残留ケーキ層の内周面の円周長及び前記フィルタの内周面の円周長がともに前記掻取ローラの外周面の円周長により割り切れることがないように、前記掻取ローラの半径が設定されていることを特徴とする請求項１，２または３に記載の遠心分離機。