JP2014079685A - 立型固液分離機 - Google Patents

Abstract

【課題】原液スラリーの高温の熱と機械本体への熱伝導を抑え、分離された固形分の酸化が急速に進行することを抑える。
【解決手段】回転自在に立設した円筒状の回転ボウル１１と、回転ボウル１１内に同軸に設けられたスクリューコンベア１２と、回転ボウル１１内に原液スラリー１７を供給する原液スラリー供給管１５と、を備え、原液スラリー１７を分離液１８と固形分１９とに分離する立型固液分離機１０において、回転ボウル１１が収納された外筒ケース１３に接続され、回転ボウル１１の下部の固形分排出口１１ｃを覆うようにして設けられた金属製のスカート１と、前記外筒ケース１３に設けられ、外筒ケース１３とスカート１に冷却液９をかけるシャワー装置２０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、シャワー装置を備えた立型固液分離機に関する。

従来から立型固液分離機は、化学工場での樹脂の脱水、触媒・酸化防止剤の回収に広く使用され、また、銅、鉄、ニッケル、銀などの微粉の分級等遠心力場での固液分離が必要となる場所で広く使用されている。
さて、銅、鉄、ニッケル、銀などの微粉は水アトマイズ法により製造される。水アトマイズ法とは、例えば、高圧水を用いて溶融金属の粉砕と急冷凝固を瞬時に行い、金属粉を製造する方法をいう。この水アトマイズ法によれば、粉末の成分、形状、密度、粒度等を自由にコントロールできる（例えば、特許文献１参照）。

水アトマイズ法により製造される銅、鉄、ニッケル、銀などの微粉は質量に対して表面積が大きいため、空気中の酸素と反応して酸化が進行し易い。また、水アトマイズ後、水と微粉でスラリー化した時の原液スラリー１７の温度は、６０〜７０℃になる。このため、原液スラリー１７から微粉を取り出す時、従来はフィルタープレスなどを使用して手作業で分離を行っていた。手作業による分離は、原液スラリー１７がある程度冷えてから分離するため、酸化反応速度が遅く、分離粉の品質には問題はない。しかし、手作業による分離は、製造時間や分離する量が制限され、コストアップになるという問題があった。

図４は、従来の立型固液分離機を示す断面図である。
図４に示すように、従来の立型固液分離機３０は、固形分排出口１１ｃからの固形分１９である微粉の飛散防止のため、ゴム板を円筒状にしてゴムカバー１４ａによって包囲している。
立型固液分離機３０は、原液スラリーを微粉の固体と液体とに分離する分離機である。そのために、主電動機２２によって回転ボウル１１を高速回転（例えば３，０００〜５，０００ｍｉｎ^−１）させ、差速装置２３の働きにより差速電動機２４を若干低速の回転に差速させ、スクリューコンベア１２を回転する。
立型固液分離機３０は、このように、差速装置２３により若干低速の差速（例えば０．５〜１０ｍｉｎ^−１）を設けることが容易にできるために、スクリューコンベア１２は回転ボウル１１と同方向に若干の回転数に差速を持たせて回転させることができる。
この差速によって、固液の比重差は顕在化して、原液スラリーから微粉（以下、固形分１９という）と液体（以下、分離液という）との分離が容易にできる。一方の固形分１９は、回転ボウル１１のテーパ部１１ａの近傍の固形分排出口１１ｃから排出される。
他方の分離液は、外筒ケース１３の左側の中間部に設けられた分離液排出口１３ａから排出される。
これにより、従来の立型固液分離機３０は、効率よく短時間で連続且つ大量に分離処理をすることができるため、この立型固液分離機３０を採用することにより、コストアップの問題点は解消できた。

特開２００６−０６３３５７号公報（段落０００２、図１）

しかしながら、従来の立型固液分離機３０は、高温スラリーを短時間で処理することができても、水アトマイズ法による原液スラリー１７の温度が６０〜７０℃に達するため、この高温が機械側に熱伝導し、この熱で分離された固形分１９の酸化が急速に進行するという問題があった。

そこで、本発明は、立型固液分離機により高温の原液スラリー１７を短時間で固液分離処理をすると共に、高温の原液スラリー１７から分離された固形分を冷却して酸化の進行を抑制する立型固液分離機を提供することを課題とする。

請求項１に記載された立型固液分離機（１０）は、機械本体のベースとなる架台（１４）と、前記架台（１４）に支持された外筒ケース（１３）と、前記外筒ケース（１３）に回転自在に支持された円筒状の回転ボウル（１１）と、前記回転ボウル（１１）内に回転自在に支持されたスクリューコンベア（１２）と、前記回転ボウル（１１）内に原液スラリー（１７）を供給する原液スラリー供給管（１５）と、を備え、原液スラリー（１７）を分離液（１８）と固形分（１９）とに分離する立型固液分離機（１０）において、
前記回転ボウル（１１）の下部の固形分排出口（１１ｃ）を覆うようにして前記外筒ケース（１３）に接続された金属製のスカート（１）と、前記外筒ケース（１３）および前記スカート（１）のうち、少なくとも一方に冷却液（９）をかけるシャワー装置（２０）と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の立型固液分離機（１０）であって、前記シャワー装置（２０）は、前記外筒ケース（１３）と前記スカート（１）との接続部の上部に冷却液（９）をかけることを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、請求項１または請求項２に記載の立型固液分離機（１０）であって、前記シャワー装置（２０）は、前記外筒ケース（１３）の外周に突設した支持部材（５）と、前記外筒ケース（１３）の外周に沿って設けられ、前記支持部材（５）に支持され、前記冷却液（９）を噴射するシャワー用孔（６ｂ）を有するパイプ（６）と、を備えたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、外筒ケースおよびスカートのうち、少なくとも一方に冷却液をかけるシャワー装置を設け、外筒ケースに接続されたスカートに冷却液が流れてスカートを冷却したことにより、水アトマイズ法による温度６０〜７０℃の固形分は、冷却されたスカートに付着することにより、固形分の温度を３０〜４０℃に冷却できる。
また、スカートを金属製にしたことにより、従来のようなゴム板の場合よりも熱伝導を高めて効率よく冷却することができる。
このように、本発明は、立型固液分離機に冷却機能を持たせたことにより、分離された固形分を急速に冷却し、進行する酸化を確実に抑えることができる立型固液分離機を提供することができる。

請求項２に係る発明によれば、シャワー装置は外筒ケースとスカートとの接続部の上部に冷却液をかけることにより、水アトマイズ法による原液スラリーの高温と、回転ボウルおよびスクリューコンベアの回転支持部からの発熱による温度上昇を抑えるため、冷却液は外筒ケースを冷却して機械側の温度上昇を抑えることができる。また、外筒ケースを冷却した後の冷却液は、金属製のスカートの外表面を流れ落ちてスカートを冷却することができ、機械側の外筒ケースと、スカートを一緒に冷却することができることから、冷却液を節約することができる。
このように、本発明は、冷却液を節約しながら機械側の外筒ケースとスカートを冷却し、冷却したスカートに付着させて固形分を冷却することができるため、結果として、固形分の酸化を抑えることができる。

請求項３に係る発明によれば、立型固液分離機のシャワー装置は、冷却液を噴射するパイプが外筒ケースの外周に沿って設けられているので、スカート全体を冷却液で効率よく冷却することができる。また、冷たい温度がスカートの外表面から内表面に伝導し、スカートの内表面に付着した固形分を連続的に冷却するため、固形分の酸化をより確実に抑えることができる。また、立型固液分離機のシャワー装置は、簡素な構成で冷却液のシャワーができるため、対費用効果が高い。

本発明の立型固液分離機の冷却装置を示す正面図である。 実施形態に係る冷却装置を示し、図１のＡ−Ａ線の断面図である。 実施形態に係る冷却装置を示し、（ａ）は図１に示すＢ部の拡大図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 従来の立型固液分離機を示す断面図である。

本発明の実施形態に係るシャワー装置２０を備えた立型固液分離機１０について、図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、立型固液分離機１０は、立型構造であり、遠心力を利用して連続した固体と液体を分離処理する固液分離機である。
立型固液分離機１０は、機械本体のベースとなる架台１４と、この架台１４に支持された外筒ケース１３が一体に形成されている。外筒ケース１３は、円筒状の回転ボウル１１を包囲するように円筒状に形成され、外周にフランジ部１３ｃが設けられている。このフランジ部１３ｃが架台１４のフランジ部１４ｃにボルトにより固定されている。
外筒ケース１３には円筒状の回転ボウル１１が回転自在に支持されている。また、回転ボウル１１内に同軸にスクリューコンベア１２が回転自在に支持されている。これらの回転ボウル１１とスクリューコンベア１２の回転数は差速装置２３により制御されている。さらに、回転ボウル１１内に原液スラリー１７を供給する原液スラリー供給管１５を備え、原液スラリー供給管１５から原液スラリー１７を供給して分離液１８と固形分１９とに分離する。

回転ボウル１１は、外筒ケース１３に回転自在に支持されて包囲され、下部のテーパ部１１ａと、このテーパ部１１ａの大径端側に連なる上部の円筒部１１ｂとからなる。
スクリューコンベア１２は、この回転ボウル１１内に同軸に回転自在に支持され、回転ボウル１１とは若干低速の差速をもって回転する。スクリューコンベア１２は、スクリューコンベア軸の外周面に螺旋状の羽根が形成され、この羽根によって、分離液１８を上方へ移動させて回収する。
原液スラリー供給管１５は、回転ボウル１１の円筒部１１ｂの図示しない上部端板の中心部に突出する挿管孔から挿入され、原液スラリー（液体に固形分の微粉が混ざり合っている状態の流体をいう）を回転ボウル１１内の所定位置に供給する。この原液スラリー供給管１５の下部に連接して設けられ、回転ボウル１１内に供給された原液スラリー１７を回転ボウル１１の内壁に均一に分配する分流リブ板１６ｂを有する分流部材１６のと、を備えて構成されている。
主電動機２２と、差速装置２３と、差速電動機２４の構成は、図４と同様であるため、
図４を参照して説明する。

図４に示すように、立型固液分離機１０の特徴は、回転ボウル１１を高速回転させる主電動機２２と、差速電動機２４の回転によって、主電動機２２の回転数と若干の差速を持たせてスクリューコンベア１２を回転ボウル１１と同方向に回転させる差速装置２３を備えている。
図１に示すように、この差速装置２３の働きによって顕在化された固液の比重差により原液スラリー１７から分離された固形分１９は、スクリューコンベア１２の回転により下方の固形分排出口１１ｃから、例えば、受け皿１４ｂ（図４参照）に落下させる。

図２は、図１に示すＡ−Ａ線の断面図である。図２に示すように、このシャワー装置２０は、外筒ケース１３の円筒部の下端部１３ｂに突設した支持部材５（以下、ステー５という）と、このステー５に支持されたシャワー用孔６ｂ（図３（ｂ）参照）を有するパイプ６とを備えている。
このシャワー装置２０により冷却液９をかける場合、図１は、外筒ケース１３とスカート１との接続部の上部に冷却液９をかける場合を示している。
この他に、シャワー装置２０は、固形分１９が付着するスカート１に冷却液９をかけてもよいし、外筒ケース１３とスカート１の両方に冷却液９をかけてもよい。
このように、冷却液９をかける所が違っても、スカート１が確実に冷却され、スカート１に付着した固形分１９を冷却することができるため、固形分１９の酸化を抑えることができる。

＜シャワー装置の構成＞
図３の（ａ）は、図１に示すＢ部拡大図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
図２、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、シャワー装置２０は、外筒ケース１３の下端部１３ｂの外周面に固定された複数個のステー５と、このステー５に支持され、回転ボウル１１の外周面に沿って、遠巻きに巻き回されたパイプ６と、このパイプ６をステー５に固定する固定手段のＵボルト７（図３参照）と、このＵボルト７の内側にパイプ６を抱き込んでパイプ６をステー５に固定する締結部材のナット７ａ、ワッシャ７ｂによって構成されている。
なお、シャワー装置とは、多孔の噴出口から冷却液９等の流体を散水する装置をいう。

＜ステーの構成＞
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ステー５はここでは外筒ケース１３の外周の５箇所に設けた場合を説明するが、３箇所、６箇所、８箇所、１０箇所、１２箇所それ以外であっても構わない。
図３の（ｂ）に示すように、ステー５は、鉄板（ＳＰＨＣ）をＬ形に折り曲げたもの、または、直角に成形されたアングル材である。パイプ６との干渉部を削除した形状に成形されており、その一端が外筒ケース１３の外周面に例えば、溶接によって上面を水平にして外筒ケース１３に固定されている。また、ステー５の上面には、Ｕボルト７を通す通し孔が２個ずつ設けられている。

＜パイプの構成＞
図２に示すように、パイプ６は、外筒ケース１３の円筒部の下端部１３ｂに突設した支持部材５に支持され、シャワー用孔６ｂ（図３（ｂ）参照）を備えている。
パイプ６は冷却液９を供給する供給源である図示しないポンプから、図示しない管継手によって接続されている。パイプ６の材質はＳＵＳ３０４ＴＰ材であり、これを円形に曲げ、外筒ケース１３の下端部１３ｂの外周面との間に所望のすきま（３０〜１００ｍｍ）を持たせ、複数個のステー５の下面に当接させたパイプ６を、後記するＵボルト７によって固定されている。
パイプ６の下面には、シャワー用孔６ｂにノズル８が固定されている。ノズル８の個数は８個とするが、それ以上に増やしても減らしてもよい。
ここでは、パイプ６の下面には、シャワー用孔６ｂが設けられ、シャワー用孔６ｂにはめねじが施されている。また、このシャワー用孔６ｂにノズル８が螺入されている。
なお、ステー５の下面にパイプ６を配置したが、ステー５の上面にパイプ６を配置しても構わない。

＜Ｕボルトの構成＞
Ｕボルト７は、Ｕ字状に形成されたボルトをいい、主にパイプの固定に使用される。
Ｕボルト７は、パイプ６の外径に合わせて選択される。ナット７ａは、Ｕボルト７のねじ部が、例えばＭ８であれば、Ｍ８用のナット７ａとワッシャ７ｂが選択される。

＜ノズルの構成＞
ノズル８は、外筒ケース１３側へ角度αが、例えば、２０度になるようにシャワー用孔６ｂの位置をずらして設けている。また、ノズル８の噴射口は、多孔の噴出口から構成され、広範囲に冷却液９を散水する。
また、パイプ６が固定された下面には、シャワー用孔６ｂにノズル８が螺入されて固定されているが、ノズル８を用いないで、ねじ穴の代わりに、多孔の通し穴をシャワー用孔６ｂとして直接パイプ６に設け、冷却液９を噴射してもよい。
このように、パイプ６自体をシャワーとすることもできる。
なお、球面を利用した構成のノズル８であれば、噴射方向角度αを容易に調整できる。

＜冷却液＞
冷却液９は、水道水が好適である。水道水の水道管を接続しても構わない。また、環境に配慮し、使用済み液を回収し、循環させて浄化し、再度使用可能な再生水であってもよい。これ以外の工業用水、地下水等の冷却液９でもよい。

また、図１に示すように、円筒状のスカート１は、回転ボウル１１の下端部の固形分排出口１１ｃを覆い隠すようにして外筒ケース１３の下端部１３ｂに固定されている。また、このスカート１の外周面の側面には複数の電子ハンマー２が配置され、スカート１の上肩部１ａには複数個のバイブレータ３が配置されている。さらに、外側にこれらを被うようにしてカバー４が配置されている。
前記シャワー装置２０は、スカート１と、電子ハンマー２と、バイブレータ３を含めて、冷却装置２１としてもよい。

＜スカートの構成＞
図１に示すように、スカート１は、外筒ケース１３との接続部から上肩部１ａが形成され、その下方は円筒部から形成されている。スカート１は、上肩部１ａが形成された円筒部材である。
上肩部１ａは、大きなコーナーＲで丸みをつけており、冷却液９が幅広く拡散しながら流れ落ちるようになっており、円筒部へと続いている。
材質は熱伝導性がよく耐腐食性を有するステンレス板（ＳＵＳ３０４）であるが、鉄板（ＳＰＣＣ）やアルミニウム板等、これ以外の材質であっても構わない。

＜電子ハンマーの構成＞
電子ハンマー２は、図１に示すように、ノッカーともいい、ノックするようにスカート１を叩き、スカート１に振動を与え、スカート１の内周面に貼り付いた固形分１９である微細な金属粒子を下部の受け皿１４ｂに落下させる。
図１に示す正面図において、電子ハンマー２は、スカート１の外周面に複数個の４個が配置されている。

＜バイブレータの構成＞
バイブレータ３は、ここではピストンバイブレータであり、ケーシング内にピストンが密閉されたエアークッション式のバイブレータである。バイブレータ３もスカート１の上肩部１ａにステーを介して４個配置されている。バイブレータ３は、振動音が低く、振動数、振動力など容易に調節可能になっている。バイブレータ３は、電子ハンマー２と協働して振動を与え、スカート１の内周面に貼り付いて冷却した固形分１９の微細な金属粒子を下部の受け皿１４ｂ（図示せず）に落下させる。

＜カバーの構成＞
カバー４は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製であり、スカート１の回りを大きく覆うように配置され、複数個のノズル８から冷却液９が噴射された際、冷却液９が外回りに飛散しないように防止するカバーである。図１に示すように、カバー４には図示しない点検窓が設けられ、４個ずつ設けたパチン錠によりワンタッチ開閉できるようになっている。

＜冷却装置の動作を説明＞
冷却液９を供給する供給源であるポンプ（図示せず）は、冷却液９を蓄えるタンクの近傍に備えられている。このポンプの吐出口には例えば、ホースが接続され、このホースとパイプ６とが管継手（図示せず）によって接続されている。また、ポンプの容量により冷却液９の流量が決まるが、図示しない流量制御弁により冷却液９の流量を調整して冷却温度を設定している。
立型固液分離機１０の外筒ケース１３に設けられたシャワー装置２０から冷却液９を噴射すると、まず、外筒ケース１３を冷却し、この冷却熱が機械側に伝導し、機械側を冷却する。続いて、外筒ケース１３を冷却した冷却液９は、下方に流れ、スカート１を冷却する。水アトマイズ法による原液スラリー１７の６０〜７０℃の温度の固形分１９は、機外に排出されるが、排出された固形分１９は、冷却されたスカート１の内周面に付着して温度は３０〜４０℃まで下がる。

これにより、原液スラリー１７から分離した固形分１９が冷却されるので、固形分１９の酸化が急速に進行することが抑えられる。また、高温の原液スラリー１７から分離された固形分１９を冷却する立型固液分離機を提供することができる。
また、立型固液分離機１０のシャワー装置２０は、外筒ケース１３の下端部１３ｂの外周に突設したステー５と、このステー５に保持され、シャワー用孔６ｂが設けられたリング状のパイプ６と、を備えたことにより、冷却液９をシャワー状に噴射して外筒ケース１３の下端部１３ｂから流れてスカート１の全体を冷却するができるため、冷却液９の節約をすることができる。また、簡素な構成のシャワー装置２０であり、対費用効果が高い。
さらに、スカート１の外表面をシャワーで水冷却することにより、冷たいシャワー水の温度がスカート１の内表面に熱伝導し、スカート１の内表面に付着したスラリー液から分離された固形分１９を連続的に冷却するため、固形分１９の酸化が急速に進行することを抑えることができる。

また、電子ハンマー２とバイブレータ３は、シーケンス制御のプログラムにより決められた稼働間隔で稼働し、タイマーに決められた稼働時間で稼働する。電子ハンマー２とバイブレータ３は、自動で稼働し、それぞれの振動により、スカート１の内周面に付着して冷却した固形分１９を瞬時に剥離させる。スカート１の内周面に付着して冷却した固形分１９は、その固形分１９にかかる重力と、これらの振動エネルギーにより固形分１９を剥離し、受け皿１４ｂに落下する。

なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能である。
図１に示すように、接続部は、外筒ケース１３の下端部にスカート１の上肩部１ａとを突合せて、例えば、溶接によって接続されている。
接続部の変形例１は、外筒ケース１３の下部の外周面にスカート１の内周面を挿着して、例えば、ボルトによってスカート１を固定し、接続する方法でもよい。
さらに、接続部の変形例２は、外筒ケース１３の外周面に、別途用意した上肩部１ａに相当するリング状の接続部材を介し、この接続部材にスカート１を接続しても構わない。
また、パイプ６の材質は、ＳＵＳ３０４ＴＰ材としたが、ステンレス製のパイプ以外のアルミニウム、銅、プラスチック、ビニルホース等、それ以外の材質であっても構わない。
パイプ６は、回転ボウル１１の円筒部１１ｂに沿わせて、円形に加工する。円形に加工し易く、可塑性の高い銅製のものであってもよい。
なお、シャワー装置２０は、従来のものに拘わらず、シャワー用孔６ｂは円形の小孔に拘わらず、スリット状の切り目を設けても構わない。
さらに、シャワー装置２０は、機械本体の外筒ケース１３に設けることを説明したが、外筒ケース１３に限定せず、架台１４に設けてもよい。
また、シャワー装置２０を２つ設け、一つは機械本体の外筒ケース１３用として、外筒ケース１３を冷却し、もう一つはスカート１用として、スカート１の中間部に設けてスカート１を冷却してもよい。

１ スカート
１ａ 上肩部
２ 電子ハンマー（ノッカー）
３ バイブレータ
４ ゴムカバー
５ ステー
６ パイプ
６ａ 内周面
６ｂ シャワー用孔
７ Ｕボルト
８ シャワー用ノズル（ノズル）
９ 冷却液
１０ 立型固液分離機
１１ 回転ボウル
１１ａ テーパ部
１１ｂ 円筒部
１１ｃ 固形分排出口（固形分の排出口）
１２ スクリューコンベア
１３ 外筒ケース
１３ａ 分離液排出口
１３ｂ 下端部
１３ｃ フランジ部
１４ 架台
１４ａ ゴムカバー
１４ｂ 受け皿
１４ｃ フランジ部
１５ 原液スラリー供給管
１６ 分流部材
１６ａ 分流リブ板
１７ 原液スラリー
１８ 分離液
１９ 固形分（微粉）
２０ シャワー装置
２１ 冷却装置

Claims (3)

1. 機械本体のベースとなる架台（１４）と、前記架台（１４）に支持された外筒ケース（１３）と、前記外筒ケース（１３）に回転自在に支持された円筒状の回転ボウル（１１）と、前記回転ボウル（１１）内に回転自在に支持されたスクリューコンベア（１２）と、前記回転ボウル（１１）内に原液スラリー（１７）を供給する原液スラリー供給管（１５）と、を備え、
   原液スラリー（１７）を分離液（１８）と固形分（１９）とに分離する立型固液分離機（１０）において、
   前記回転ボウル（１１）の下部の固形分排出口（１１ｃ）を覆うようにして前記外筒ケース（１３）に接続された金属製のスカート（１）と、
   前記外筒ケース（１３）および前記スカート（１）のうち、少なくとも一方に冷却液（９）をかけるシャワー装置（２０）と、
   を備えたことを特徴とする立型固液分離機（１０）。
2. 前記シャワー装置（２０）は、前記外筒ケース（１３）と前記スカート（１）との接続部の上部に冷却液（９）をかけることを特徴とする請求項１に記載の立型固液分離機（１０）。
3. 前記シャワー装置（２０）は、前記外筒ケース（１３）の外周に突設した支持部材（５）と、
   前記外筒ケース（１３）の外周に沿って設けられ、前記支持部材（５）に支持され、前記冷却液（９）を噴射するシャワー用孔（６ｂ）を有するパイプ（６）と、
   を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立型固液分離機（１０）。

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