JP2007021306A - 分離乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 乾燥後の固形分を完全にバスケットから排出できる分離乾燥装置を提供する。
【解決手段】 分離乾燥装置１０は、水平又はほぼ水平に伸びる中心軸３０を有する円筒フィルタ４２を有し、中心軸３０を中心に円筒フィルタ４２を回転させて固形分８０と液体分を分離するとともに円筒フィルタ４２内に残った固形分８０を乾燥させるものである。この分離乾燥装置１０は、円筒フィルタ４２の内面に沿って、円筒フィルタ４２の一端から他端に向かって連続的に又は間欠的に配置された螺旋突条５２を有する。好ましくは、螺旋突条５２は、中心軸５２を含む面に対して５０°〜７０°の角度をもって交叉している。
【選択図】図１

Description

本発明は、固形分と液体分の混合物から固形分を分離して乾燥する分離乾燥装置に関する。

水平又はほぼ水平に伸びる中心軸を有する円筒フィルタを有し、上記中心軸を中心に上記円筒フィルタを回転させて固形分と液体分を分離する分離装置として種々の形態のものが提案されている（例えば、特許文献１〜６）。
特開平９−２６３５３２号公報 特開２００１−２５２５９３号公報 特開２００１−３２１９６号公報 特開２００１−３２１９７号公報 特開２００１−３２１９８号公報 特開２００４−４１８５５号公報

また、固形分と液体分を分離するとともに、分離された固形分を乾燥させる分離乾燥装置として、株式会社マツボー（本社〒１０５−０００１東京都港区虎ノ門３丁目８番２１号）から提供されている全自動遠心分離乾燥機がある。この全自動遠心分離乾燥機は、水平方向の中心軸を中心に回転自在に支持された横型円錐形状のバスケット（フィルタ）を備えている。バスケットは、金属フィルタからなる内側円筒壁と金属板からなる外側円筒壁を備えており、これら内側円筒壁と外側円筒壁の間に環状空間が形成されている。環状空間は、遠心分離時には内側円筒壁を透過してバスケット内部から排出される液体分の排出経路として利用され、乾燥時には内側円筒壁を透過してバスケット内部に供給される気体の供給経路として機能する。バスケットの一方の端壁には、液体分と固形分の混合物であるスラリーの供給口が形成されている。バスケットの他方の端壁は、閉鎖位置と開放位置との間を移動できるようにしてあり、開放位置においてバスケット円筒壁との間に環状隙間を形成し、この環状隙間を介して乾燥固形分が排出できるようにしてある。このように構成された全自動遠心分離乾燥機は、外気や人による汚染が無い等の優れた利点を有する。

上述の全自動遠心分離乾燥機はバスケットを円錐形状にすることにより結晶排出を行うものであるが、本発明は上述の全自動遠心分離乾燥機を更に改良し、一般的に用いられる円筒形状のバスケットでも、乾燥及び排出処理後のバスケット内に固形分がまったく残留しない分離乾燥装置を提供することを目的とするものである。

このような課題を解決するため、本発明に係る分離乾燥装置１０は、水平又はほぼ水平に伸びる中心軸３０を有する円筒フィルタ４２を有し、上記中心軸３０を中心に上記円筒フィルタ４２を回転させて固形分８０と液体分を分離するとともに上記円筒フィルタ４２内に残った固形分８０を乾燥させる分離乾燥装置１０において、上記円筒フィルタ４２の内面に沿って、上記円筒フィルタ４２の一端から他端に向かって連続的に又は間欠的に配置された螺旋突条５２を有することを特徴とする。

本発明の他の形態に係る分離乾燥装置は、上記螺旋突条が、上記中心軸を含む面に対して５０°〜７０°の角度をもって交叉していることを特徴とする。

このような構成を備えた分離乾燥装置によれば、円筒フィルタ４２の回転に基づいて螺旋突条５２が固形分に搬送力を与える。そのため、円筒フィルタ４２内の乾燥した全ての固形分を効率良く排出側に向けて移送し回収できる。

以下、添付図面を参照した本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る分離乾燥装置１０の主要部の断面を示す。図において、筐体１２は、図示しない固定床等に固定されている。筐体１２を構成する、図上左側の垂直壁１４の上部にはバスケットハウジング１６が設けてある。バスケットハウジング１６は、垂直壁１４から図上左側に突出し、水平又はほぼ水平な軸（後に説明する回転中心軸に一致する。）を中心とする円筒部１８を有する。垂直壁１４の反対側に位置する円筒部１８の開放端部（左側端部）は、円筒部１８と同様の横型円筒形のキャップ２０によって塞がれている。

バスケットハウジング１６は、バスケット２２を収容している。バスケット２２は、垂直壁１４に設けた軸受２４を介して回転自在に支持された中空回転軸２６に支持されている。回転軸２６の一端（図上右側の端部）は回転駆動源２８に駆動連結されており、回転軸２６の他端（図上左側の端部）外周にバスケット２２が連結されている。バスケット２２は、横型円筒体の形をしており、回転中心軸３０を中心とする外周筒部３２と、外周筒部３２の一端と他端（図上左側と左側の端部）を覆う端壁３４，３６を有し、図上右側の端壁３４に回転軸２６の端部が固定されており、図上左側の端壁３６が後に説明する開閉機構３８に連結されている。

バスケット２２の外周筒部３２は二重の壁で構成されている。具体的に、外周筒部３２は、回転中心軸３０を中心とする、外側円筒壁４０と内側円筒壁４２からなり、これら外側円筒壁４０と内側円筒壁４２の間に所定の大きさの環状空間４４が形成されている。また、図上右側の端壁３４の環状空間４４に接する外周端近傍には、周方向に一定の間隔をあけて複数の丸孔又は長孔からなる連通孔４６が形成されており、この連通孔４６が、環状空間４４と、バスケット２２とバスケットハウジング１６の間に形成された外側空間４８に連通されている。また、筐体垂直壁１４の連通孔４６に対向する位置には、一つ又は複数の乾燥ガス供給管５０が設けてあり、乾燥ガス供給管５０の外側空間４８に位置する端部が、連通孔４６に対向させてある。

外側円筒壁４０は、金属板を加工して形成されている。内側円筒壁４２は焼結金属フィルタで形成されている。従って、以下の説明では、内側円筒壁４２を「フィルタ４２」という。実施の形態では、フィルタ４２は、図上右側から左側に向かって次第に内径が大きくなるように、テーパが付けられている。また、フィルタ４２の内面には、一端から他端に向かって連続的に繋がった螺旋突条５２が設けてある。螺旋突条５２は、フィルタ４２の成形時に同時に成形してもよいし、成形後に取り付けてもよい。

螺旋突条５２の傾斜角は、後に説明する乾燥固形分（乾燥粉末）の搬送性を考慮して決定することが好ましく、例えば螺旋突条５２が回転中心軸３０を含む面（例えば、水平面）に対して５０°〜７０°の角度をもって交叉するように決められる。螺旋突条５２の高さも、同様の視点から、例えば約２０〜５０ｍｍの範囲で決められる。また、実施の形態では螺旋突条５２はフィルタ４２の一端から他端に連続的に形成しているが、間欠的に設けてもよい。

図上左側にあるバスケット端壁３６は、キャップ２０の内側に配置された開閉機構３８に連結されており、図１に示すように、バスケット２２の他端を閉鎖しているシール位置（以下、「閉鎖位置」という。）と、図４に示すように、バスケット２２の他端から離間している非シール位置（以下、「開放位置」という。）の間を移動できるようにしてある。そのために、バスケット端壁３６（以下の説明では、この移動可能なバスケット端壁３６を「シールプレート３６」という。）は、回転中心軸３０を中心とする外周面を備えたシャフト５４に固定されている。一方、開閉機構３８は、回転中心軸３０を中心とする中空円筒形の固定スリーブ５６を備えており、この固定スリーブ５６にシャフト５４が挿入されている。また、固定スリーブ５６とシャフト５４との間には、シールプレート３６をシャフト５４と共に開放位置から閉鎖位置へ又閉鎖位置から開放位置に移動させる移動機構５８が配置されている。移動機構５８としては、空圧式又は油圧式のシリンダが好適に利用できる。この場合、図示しないが、シリンダは空圧ポンプ又は油圧ポンプに接続され、ポンプの駆動に基づいてシールプレート３６が開放位置と閉鎖位置の間を移動する。

シールプレート３６は、閉鎖位置にあるときバスケット２２と共に回転する。そのため、開閉機構３８は、固定スリーブ５６とシャフト５４の間に軸受機構６０を備えている。上述のように、固定スリーブ５６に対するシャフト５４の水平移動を保障するために軸受機構６０はシャフト５４の回転とシャフト５４の回転中心軸３０と平行な方向（スラスト方向）の移動を許容する組み合わせ軸受が用いられる。

開放位置のシールプレート３６と、これに対向するバスケット２２の端部（図上左側端部）の間に形成される隙間（排出口６２：図４参照）の下方には空気輸送路６４が設けてあり、後に説明するように、分離乾燥された固形分がこの空気輸送路６４から図示しない回収装置に送られるようにしてある。

このように構成された分離乾燥装置１０の動作を説明する。図１に示すように、バスケット２２を支持している中空回転軸２６は、回転駆動源２８の駆動に基づいて回転する。このとき、シールプレート３６は閉鎖位置に保持されており、バスケット２２と共に回転する。また、固形分（粉粒体）と液体分を含む懸濁液（混合物）６６は、懸濁液供給源６８から中空回転軸２６の中心軸に沿って伸びる供給通路７０を介してバスケット２２の内側空間７２に供給される。

図２に示すように、バスケット２２に供給された懸濁液６６は、フィルタ内面との接触に基づいて、フィルタ４２と共にバスケット２２の回転方向に旋回する。そして、懸濁液６６に作用する遠心力により、懸濁液６６の液体分がフィルタ４２を通過して外側の環状空間４４に排出される。しかし、懸濁液６６の固形分はフィルタ４２に捕捉され、フィルタ４２の内面に堆積して脱水湿潤ケーキを形成する。そして、環状空間４４の液体分は、一方の端壁３４の連通孔４６を介して外側空間４８に流出し、バスケットハウジング１６に設けた排水口７４から排出されて回収される。

このようにして脱水処理が終了すると、バスケット２２が回転している状態で、乾燥ガス供給源７４から乾燥ガス供給管５０を通じて外側空間４８に、例えば乾燥空気などの乾燥ガス７６が供給される。図示するように、乾燥ガス供給管５０の出口は、バスケット２２の連通孔４６に対向している。したがって、乾燥ガス供給源７４から供給された乾燥ガス７６の殆どはバスケット２２に設けた環状空間４４に入り、更に、この環状空間４４からフィルタ４２を透過してバスケット内側空間７２に入る。その結果、図３に示すように、バスケット２２内に残留する湿潤状態の固形分はフィルタ４２を介して周囲から供給される乾燥ガスによってフィルタ４２から剥離され、バスケット２２の回転によって攪拌されながらバスケット内側空間７２の中で乾燥ガスと接触して効率良く乾燥される。また、バスケット内側空間７２の乾燥ガスは、フィルタ４２を透過して環状空間４４から外側空間４８を通り、バスケットハウジング１６に設けた排気口７８から乾燥ガス供給源７４に送られ、そこで除湿・加熱されて乾燥ガス７６に再生される。

乾燥処理が終了すると、図４に示すように、開閉機構３８に含まれる移動機構５８が作動し、シールプレート３６を閉鎖位置から開放位置に移動する。その結果、シールプレート３６の周囲では、該シールプレート３６とバスケット２２との間に環状の固形分排出口６２が形成される。その結果、バスケット２２内の固形分は、バスケット２２の回転に基づいて、シールプレート３６に向かって逆テーパ状に形成された内面に沿って排出口６２に移動し、さらに、排出口６２から空気輸送路６４に落下する。そして、空気輸送路６４に回収された乾燥後の固形分は、空気輸送路６４を流れている空気又はガスの流れに乗って、図示しない回収装置に回収される。

バスケット２２から固形分８０を排出するときのバスケット回転方向は、螺旋突条５２との接触に基づいて固形分８０が螺旋突条５２から排出口６２に向かう搬送力を受ける方向である。したがって、バスケット２２内に存在する固形分は、バスケット内面の傾斜（テーパ）を原因とする重力落下作用と相まって、スムーズに排出口６２に向かって移動する。螺旋突条５２を設けることによってバスケット内面に傾斜がなくても、固形分を排出口６２へ向けて移動させることが可能となる。その結果、バスケット２２内の固形分は完全に又はほぼ完全に排出される。特に、実施形態に係る分離乾燥装置１０では、螺旋突条５２の傾斜角が５０°〜７０°に設定されているため、この螺旋突条５２によって固形分が効率良く搬送される。したがって、排出に要する時間が短くなる。

なお、以上の説明では、バスケット２２の円筒フィルタ４２の内面をテーパ面としたが、本発明に係る分離乾燥装置１０では螺旋突条５２の搬送作用によって必要な固形分の搬送力が得られる。そのため、バスケット２２は一定の内径を有する円筒形とすることができる。

また、図示する実施形態のようにテーパ内面を有するバスケット２２の場合、固形分は内面が一定口径になろうとする作用が働くため、大口径側が厚く小口径側が薄くなり均一なケーキ層の形成が困難となる。均一なケーキ層形成のためには、一定の内径を有する円筒形状とする必要があるが、その場合は、螺旋突条５２が無ければ、乾燥後の固形分を排出口６２へ移動させることはできない。

本発明に係る分離乾燥装置の断面図。 図１に示す分離乾燥装置の脱水処理状態を示す断面図。 図１に示す分離乾燥装置の乾燥処理状態を示す断面図。 図１に示す分離乾燥装置の固形分回収処理状態を示す断面図。

符号の説明

１０：分離乾燥装置、１２：筐体、１４：垂直壁、１６：バスケットハウジング、１８：円筒部、２０：キャップ、２２：バスケット、２４：軸受、２６：中空回転軸、２８：回転駆動源、３０：回転中心軸、３２：外周筒部、３４：端壁、３６：端壁（シールプレート）、３８：開閉機構、４０：外側円筒壁、４２：内側円筒壁（フィルタ）、４４：環状空間、４６：連通孔、４８：外側空間、５０：乾燥空気供給管、５２：螺旋突条、５４：シャフト、５６：固定スリーブ、５８：移動機構、６０：軸受機構、６２：排出口、６４：空気輸送路、６６：懸濁液、６８：懸濁液供給源、７０：供給通路、７２：内側空間、７４：乾燥ガス供給源、７６：乾燥ガス、７８：排気口、８０：固形分。

Claims (2)

1. 水平又はほぼ水平に伸びる中心軸を有する円筒フィルタを有し、上記中心軸を中心に上記円筒フィルタを回転させて固形分と液体分を分離するとともに上記円筒フィルタ内に残った固形分を乾燥させる分離乾燥装置において、
   上記円筒フィルタの内面に沿って、上記円筒フィルタの一端から他端に向かって連続的に又は間欠的に配置された螺旋突条を有することを特徴とする分離乾燥装置。
2. 上記螺旋突条が、上記中心軸を含む面に対して５０°〜７０°の角度をもって交叉していることを特徴とする請求項１に記載の分離乾燥装置。
   

Images