JP2017189752A - 立型固液分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原液の種類等に対応して多目的に使用でき、かつ処理工数を削減する。【解決手段】回転ボウル３内に配設されたスクリューコンベヤ４と、原液Ｇおよび所定の処理流体（Ｓ１）のうち少なくとも原液Ｇを回転ボウル３に供給する二重供給管５と、を有し、二重供給管５は、スクリューコンベヤ４内に開口する第１の開口部５１ａを有する第１の供給管５１と、第１の供給管５１の外側に同軸に配設され第１の開口部５１ａよりも上方に開口する第２の開口部５２ａを有する第２の供給管５２と、を備え、スクリューコンベヤ４は、第１の開口部５１ａの周りに配設された複数の羽根６ａを有する羽根車６を備え、第１の供給管５１は、供給された供給流体（Ｓ１）を第１の開口部５１ａからスクリューコンベヤ４へ排出し、羽根車６は、第１の開口部５１ａから排出された供給流体（Ｓ１）を回転ボウル３に向けて放散させる立型固液分離装置１。【選択図】図５

Description

本発明は、立型固液分離装置に係り、多機能型の立型固液分離装置に関する。

従来、立型固液分離装置は、原液供給管から供給された原液を遠心分離によって液体成分（分離液）と固形分とに分離して脱液し、分離液を回転ボウルの上部排出口から排出し、分離脱液した固形分を回転ボウルの下部排出口から排出する分離脱液工程を実行する（例えば、特許文献１）。

つまり、特許文献１に記載された立型固液分離装置は、原液供給管から回転ボウルに向けて排出された原液を遠心分離によって分離液と固形分に分離するとともに（分離工程）、さらに固形分を脱液して（脱液工程）排出する。したがって、機能的には分離工程と脱液工程を行う（原液の分離脱液工程）。

分離工程は、回転ボウルにおける分離領域で行われる。分離領域は、分離液を上部排出口からオーバーフロー（溢流）させる堰の高さで調整することができるが、主として原液供給管の開口部から上の領域で設定され、原液に含まれる液体成分が滞留する領域である。

脱液工程は、脱液領域で行われる。脱液領域は、主として液体成分が分離された固形分からなる領域であり、主として原液供給管の開口部から下の領域で設定される。

特開２０１４−１５１２７６号公報

しかしながら、従来の立型固液分離装置では、分離脱液工程（いわば一次的な分離・脱液工程）によって分離された固形分に不純物が付着していたり混在したりしているような場合には、別工程において分離脱液した固形分を洗浄液で洗浄していた（固形分の洗浄工程）。

そして、固形分を洗浄液で洗浄してから、固形分から洗浄液を除去するために再度立型固液分離装置に投入して、固形分を分離し洗浄液を脱液する分離・脱液工程（いわば二次的な２回目の分離脱液工程）を行わなければならない。

つまり、第１に、従来の立型固液分離装置では、原液から液体成分を分離して固形分を抽出する一次的な分離・脱液工程と、分離して抽出した固形分を洗浄する洗浄工程と、洗浄した固形分から洗浄液を分離して固形分を抽出する二次的な分離脱液工程と、を別工程で行わなければならないという問題があった。

第２に、従来の立型固液分離装置では、抽出した固形分に含まれる含液率を向上させるためには、遠心分離効果を高めるために回転速度を増大させたり、遠心分離時間を延長したりしなければならず、装置が大型化したり、作業工数が増大したりするという問題があった。

第３に、従来の立型固液分離装置では、原液供給口から回転ボウルに原液を排出する開口部が１か所しかなく、原液の種類に応じて開口部の高さを変えることができないので、樹脂成分等の難沈降性物質を円滑に分離して抽出することができないという問題があった。

そこで、本発明は、原液の種類等に柔軟に対応して多目的に使用でき、かつ処理工数を削減して円滑確実に固形分を抽出することができる多機能型の立型固液分離装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載された発明は、原液から液体成分を分離して固形分を抽出する立型固液分離装置であって、基体となる架台と、この架台に対して回転自在に支持された回転ボウルと、この回転ボウル内に配設されたスクリューコンベヤと、前記原液、および所定の処理流体の２種類の供給流体のうち少なくとも原液を前記回転ボウルに供給する二重供給管と、を有し、前記二重供給管は、前記スクリューコンベヤの軸方向に沿って伸びて、当該スクリューコンベヤ内に開口する第１の開口部を有する第１の供給管と、この第１の供給管の外側に同軸に配設され前記第１の開口部よりも上方に開口する第２の開口部を有する第２の供給管と、を備え、前記スクリューコンベヤは、前記第１の開口部の周りに配設された複数の羽根を有する羽根車を備え、前記第１の供給管は、当該第１の供給管に供給された前記供給流体を前記第１の開口部から前記スクリューコンベヤへ排出し、前記羽根車は、前記第１の開口部から排出された前記供給流体を前記回転ボウルに向けて放散させることを特徴とする。

請求項１に記載された立型固液分離装置は、第１の供給管と第２の供給管からなる二重供給管を備えたことで、原液および、洗浄液、乾燥ガス、凝集剤等の種々の処理流体をそれぞれ独立して同時に回転ボウルへ供給することができる。
このため、本発明に係る立型固液分離装置は、原液の種類や処理の内容に応じて種々の処理流体を投入することで、多目的に使用でき、かつ多機能な分離処理能力を発揮させることができる。

また、第１の供給管に形成された第１の開口部よりも第２の供給管に形成された第２の開口部を上方に配設することで、原液および処理流体をそれぞれ異なる高さから回転ボウルへ供給することができる。

例えば、下方の第１供給管から原液を供給することで、分離領域をより広く確保することができる。また、上方の第２供給管から原液を供給して、下方の第１供給管から種々の処理流体を供給することで、上方から下方へ移動する固形分に対して処理流体を下方から上方へ移動させることができるため、処理流体の処理効果、例えば、洗浄液であれば洗浄効果をより効果的に発揮させることができる。

また、前記第１の開口部の周りに放射状に配設された複数の羽根を有する羽根車を備えたことで、羽根車の回転で得られる遠心効果を利用して、前記第１の開口部から排出された前記供給流体を前記回転ボウルに向けて加速させ、衝突力を大きくして放散させることができる。
このため、前記第１の開口部から排出された処理流体の処理効果をより効果的に発揮させることができる。

このようにして、請求項１に記載された立型固液分離装置は、原液の種類等に柔軟に対応して多目的に使用でき、かつ作業時間を短縮して円滑確実に効率よく固形分を抽出することができる。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された立型固液分離装置であって、前記第１の供給管は、上部が前記架台に固定された固定管と、下部が前記スクリューに固定された回転管と、この回転管の上部と前記固定管の下部とが同軸に重ね合わされた連接部と、を備え、前記第１の開口部は、前記回転管に形成されていること、を特徴とする。

請求項２に記載された立型固液分離装置は、前記第１の開口部が前記回転管に形成されていることで、前記回転管の回転力を利用することができるため、前記羽根車によって前記第１の開口部から排出された前記供給流体を前記回転ボウルに向けてより加速させ、衝突力を大きくして放散させることができる。

請求項３に記載された発明は、請求項１または請求項２に記載された立型固液分離装置であって、前記複数の羽根は、前記第１の供給管の軸方向から見て当該第１の供給管の径方向において、内側から外側に伸びるように形成され、かつ内側よりも外側が前記スクリューコンベヤの回転方向に対して逆方向に位置するように前記径方向に対して所定の傾斜角度をなして配置されていること、を特徴とする。

請求項３に記載された立型固液分離装置は、前記径方向に対して所定の傾斜角度をなして配置された前記複数の羽根を備えていることで、複数の羽根が前記供給流体の流れを阻害することなく、かつ複数の羽根の回転による遠心効果を利用して第１の開口部から排出される供給流体の放散速度を増大させて衝突力を向上させることができる。

請求項４に記載された発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の立型固液分離装置であって、前記回転ボウルは、下部に形成され下方に向かうにつれて縮径されたテーパ部と、このテーパ部の上部に形成された円筒部と、を有し、前記第１の開口部は、前記テーパ部における下部に位置するように配設され、前記第２の開口部は、前記テーパ部における上部または前記円筒部に下部に位置するように配設されていること、を特徴とする。

請求項４に記載された立型固液分離装置は、前記第１の開口部が前記テーパ部における下部、前記第２の開口部が前記テーパ部における上部または前記円筒部における下部に位置するように配設されていることで、例えば、第１の開口部から原液を排出した場合には、前記第１の開口部を前記テーパ部の上部側に配置した場合よりも分離領域をより広く設定することができる。また、第１の開口部から処理流体を排出し、第２の開口部から原液を排出した場合には、上部から下方に移動する原液に対して処理流体の処理能力をより向上させることができる。

請求項５に記載された発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の立型固液分離装置であって、前記処理流体は洗浄液であり、前記第１の供給管の上部から前記洗浄液を供給し、前記第２の供給管の上部から前記原液を供給する原液洗浄液供給工程によって、前記回転ボウルを回転させて前記第２の供給管から排出された前記原液を前記固形分と前記液体成分に分離し、当該固形分をさらに脱液する一次分離脱液工程と、この一次分離脱液工程によって抽出した前記固形分に向けて前記第１の開口部から排出された洗浄液を放散させて当該固形分を洗浄して再脱液する二次洗浄脱液工程と、を合わせた２つの工程を一緒に行うこと、を特徴とする。

請求項５に記載された立型固液分離装置は、一次分離脱液工程と二次分離脱液工程とを合わせた２つの工程を一緒に行うことで、原液の分離、洗浄、脱液工程を連続して一工程として行うことができるため、固形分の洗浄が必要な原液に対して生産性をより向上させることができる。

請求項６に記載された発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の立型固液分離装置であって、前記処理流体は乾燥ガスであり、前記第１の供給管の上部から前記乾燥ガスを供給し、前記第２の供給管の上部から前記原液を供給する原液乾燥ガス供給工程によって、前記回転ボウルを回転させて前記第２の供給管から排出された前記原液を前記固形分と前記液体成分に分離し、当該固形分をさらに脱液する一次分離脱液工程と、この一次分離脱液工程によって抽出した前記固形分に向けて前記第１の開口部から排出された乾燥ガスを放散させて当該固形分を乾燥脱液させる二次乾燥脱液工程と、を合わせた２つの工程を一緒に行うこと、を特徴とする。

請求項６に記載された立型固液分離装置は、一次分離脱液工程と二次乾燥脱液工程とを合わせた２つの工程を一緒に行うことで、原液の分離、脱液、乾燥工程を連続して一工程として行うことができるため、固形分の乾燥を促進して含液率を低下させることが必要な原液に対して生産性をより向上させることができる。

請求項７に記載された発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の立型固液分離装置であって、前記原液は、難沈降性の固形分を含有する難沈降性原液であり、前記第１の供給管の上部から前記難沈降性原液を供給する原液供給工程によって、前記第１の開口部から排出された前記難沈降性原液から難沈降性の固形分を分離して脱液する難沈降性原液分離脱液工程を実行すること、を特徴とする。

請求項７に記載された立型固液分離装置は、原液が難沈降性原液の場合には、前記第１の開口部から原液を排出することで、原液に含まれる液体成分が滞留する分離領域を広く確保して、原液滞留容積を増大させることができるため、難沈降性の固形分を円滑に沈降させて分離することができる。

請求項８に記載された発明は、請求項７に記載の立型固液分離装置であって、前記処理流体は凝集剤であり、前記原液供給工程において、前記第２の供給管の上部から前記凝集剤を供給する原液凝集剤供給工程を実行し、前記難沈降性原液分離脱液工程において、前記回転ボウルの内壁を上昇する前記分離中の難沈降性原液に向けて前記第２の開口部から排出された前記凝集剤を放散させて当該難沈降性原液に含有された難沈降性の固形分を沈降させること、を特徴とする。

請求項８に記載された立型固液分離装置は、分離領域において、前記回転ボウルの内壁を上昇する前記分離中の難沈降性原液に向けて前記第２の開口部から排出された前記凝集剤を放散させることで、当該難沈降性原液に含有された難沈降性の固形分を迅速に沈降させることができる。

本発明は、原液の種類等に柔軟に対応して多目的に使用でき、かつ処理工数を削減して円滑確実に固形分を抽出することができる多機能型の立型固液分離装置を提供する。

本発明の実施形態に係る立型固液分離装置の構成を示す正面断面図である。 本発明の実施形態に係る立型固液分離装置における羽根車の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は羽根車の平面図、（ｂ）は（ａ）の羽根の傾斜角度を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る立型固液分離装置における二重供給管の構成を示す部分拡大正面図である。 本発明の実施形態に係る立型固液分離装置の動作を示す部分正面断面図であり、原液供給工程と一次分離脱液工程とを示す。 本発明の実施形態に係る立型固液分離装置の動作を示す部分正面断面図であり、原液洗浄液供給工程による一次分離脱液工程と二次洗浄脱液工程とを示す。 本発明の実施形態に係る立型固液分離装置の動作を示す部分正面断面図であり、原液乾燥ガス液供給工程による一次分離脱液工程と二次乾燥脱液工程とを示す。 本発明の実施形態に係る立型固液分離装置の動作を示す部分正面断面図であり、原液凝集剤供給工程と難沈降性原液分離脱液工程とを示す。

本発明の実施形態に係る多機能型の立型固液分離装置１の構成および基本的な機能について、主として適宜図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。参照する図４は、本発明の実施形態に係る立型固液分離装置１の基本的な機能を示す部分正面断面図であり、原液供給工程と一次分離脱液工程とを示す。

なお、図４は立型固液分離装置１の基本的な機能を説明するための図であるので、説明の便宜上、各構成要素は模式的に示し、形状やサイズ、位置関係等は簡略化ないし誇張して記載する。

＜全体構成＞
立型固液分離装置１は、図１に示すように、基体となる架台２と、架台２に対して回転自在に支持された回転ボウル３と、回転ボウル３に内設されたスクリューコンベヤ４と、原液Ｇや所定の処理流体Ｓを回転ボウル３に供給する二重供給管５と、回転ボウル３を回転させる主速電動機１１と、差速装置１３を介してスクリューコンベヤ４を回転ボウル３よりも所定の差速を設けて低速で回転させる差速電動機１２と、原液Ｇから分離した液体成分Ｇ２を排出する液体成分排出口１４と、原液Ｇから分離した固形分Ｇ１を排出する固形分排出口１５と、を備えている。

二重供給管５は、スクリューコンベヤ４内に開口する第１の開口部５１ａを有する第１の供給管５１と、この第１の供給管５１の外側に同軸に配設され第１の開口部５１ａよりも上方に開口する第２の開口部５２ａを有する第２の供給管５２と、を備えている。
二重供給管５は、原液Ｇ、および所定の処理流体Ｓの２種類の供給流体Ｑ１，Ｑ２のうち少なくとも原液Ｇを回転ボウル３に供給する供給配管である（図４参照）。

なお、本明細書において、原液Ｇ、および所定の処理流体Ｓを総称して「供給流体Ｑ」といい、特に特定する必要がない場合には、原液Ｇ、および所定の処理流体Ｓのうち、一方を供給流体Ｑ１、他方を供給流体Ｑ２という。

処理流体Ｓは、例えば、分離した固形分Ｇ１を洗浄する洗浄液Ｓ１（図５参照）、分離した固形分Ｇ１を乾燥させる乾燥ガスＳ２（図６参照）、または原液Ｇに含まれる固形分Ｇ１を凝集させる凝集剤Ｓ３（図７参照）等を使用することができる。

立型固液分離装置１は、種々の用途に柔軟に対応して多目的に適用することができるが（図４〜図７）、図４に示すように、二重供給管５によって、第２の供給管５２から原液Ｇを回転ボウル３の中ほどに供給して、原液Ｇの一次分離脱液工程を実行する。

原液Ｇの一次分離脱液工程は、立型固液分離装置１における基本的な機能であり、遠心分離効果を利用して原液Ｇから液体成分Ｇ２（分離液）を分離脱液し固形分Ｇ１を抽出して固形分排出口１５から回収する。原液Ｇから分離した液体成分Ｇ２は液体成分排出口１４（図１参照）から排出する。

例えば、立型固液分離装置１は、水アトマイズ法により生成された金属粉末と水（液体成分Ｇ２）とが混じり合った原液Ｇ（スラリー）から金属粉末（固形分Ｇ１）を抽出する用途、その他、化学工場での樹脂の脱水、触媒・酸化防止剤の回収等の用途に使用される。

＜架台＞
図１に示すように、架台２は、基礎となるベース部２１と、ベース部２１に載置された筒状の下部フレーム２２と、下部フレーム２２に載置された筒状の胴部フレーム２３と、胴部フレーム２３の上部開口部を覆うように配設された上部フレーム２４と、上部フレーム２４に配設され回転ボウル３を支持する軸受ケース２５と、回転ボウル３を囲むように下部フレーム２２に固定された外筒ケース２６と、を備えている。

外筒ケース２６は、下部フレーム２２に固定されたスカート部２６ａと、スカート部２６ａの上部に配設された円筒ケース部２６ｂと、を備えている。
胴部フレーム２３は、液体成分排出口１４を備えている。

＜回転ボウル＞
回転ボウル３は、主速電動機１１によって所定の回転速度で回転させる回転ボウル支持軸３１と、下部に形成され下方に向かうにつれて縮径されたテーパ部３２と、このテーパ部３２の上部に形成された円筒部３３と、円筒部３３の上部に配設された上部端板３４と、上部端板３４に形成された液体成分Ｇ２の溢流口３５と、溢流口３５に設けられた堰部材３６と、を備えている。

回転ボウル支持軸３１は、下端部を支持する軸受Ｂ１と、上端部を支持する軸受Ｂ２によって架台２に回転自在に支持されている。軸受Ｂ１は、ベース部２１に配設されている。軸受Ｂ２は、上部フレーム２４に配設されている。

回転ボウル３は、図４に示すように、遠心効果によって原液Ｇを固形分Ｇ１と液体成分Ｇ２に分離する機能を有する。円筒部３３では、テーパ部３２と堰部材３６の間に原液Ｇを滞留させて、滞留させた原液Ｇを遠心効果によって固形分Ｇ１と液体成分Ｇ２に分離する原液Ｇの分離領域Ｒが形成される。

分離領域Ｒでは、回転ボウル３は、テーパ部３２および円筒部３３（円筒部３３等）の回転による遠心分離効果によって、円筒部３３等の内周壁に沿って、外側（回転ボウル３の内周壁に近い回転半径が大きい区域）に比重が大きい固形分Ｇ１が原液Ｇから分離され、固形分Ｇ１よりも内側（回転ボウル３の内周壁から遠い区域）に比重が小さい液体成分Ｇ２（分離液）が原液Ｇから分離される。

液体成分Ｇ２（分離液）は、円筒部３３の遠心力によって分離液として液面Ｆを形成し、上部端板３４に設けられた溢流口３５から溢れ出て、液体成分排出口１４（図１参照）から機外に排出される。
溢流口３５は、複数が同心状に配設されている。堰部材３６は、溢流口３５に堰を形成するために、溢流口３５に装着する駒状の部材であり、種々の公知の手段を採用することができる。溢流口３５や堰部材３６は、特に限定されるものではないので、詳細な説明は省略する。

図４に示すように、溢流口３５に装着された堰部材３６を備えたことで、堰の高さを適宜設定して、液体成分Ｇ２（分離液）の液面Ｆの高さＬ１（堰の高さ）を調整することができる。具体的には、堰を高くして、液面Ｆの高さＬ１（深さ）を大きくすることで、分離領域Ｒに滞留する原液Ｇの体積を増大させることができるため、例えば沈降しにくい固形分Ｇ１をより分離しやすくすることができる（図７の符号Ｌ２参照）。

＜スクリューコンベヤ＞
スクリューコンベヤ４は、図１に示すように、駆動軸となるスクリューコンベヤ支持軸４１と、スクリューコンベヤ支持軸４１に一体として連結されたスクリューコンベヤ軸４２と、このスクリューコンベヤ軸４２の外周部に螺旋状に形成されたスクリューコンベヤ羽根４３と、第１の開口部５１ａの周りに配設された複数の羽根６ａを有する羽根車６と、第２の開口部５２ａの周りに配設された複数の分流リブ板４４と、を備えている。

スクリューコンベヤ支持軸４１は、差速電動機１２によって駆動され、下端部を支持する下部軸受Ｂ３と、上端部を支持する上部軸受Ｂ４によって回転ボウル３に対して回転自在に支持されている。

スクリューコンベヤ支持軸４１は、差速装置１３を介して回転ボウル３に対して所定の差速を設けて回転ボウル３よりも低速で回転ボウル３と同じ方向に回転される。
ここで、差速とは、回転速度（ｒｐｍ、回転数／分）の差をいい、主速電動機１１による回転ボウル３の回転速度に対して差速電動機１２によるスクリューコンベヤ４の回転速度を下げた回転速度の差をいう。

スクリューコンベヤ羽根４３は、回転ボウル３よりも低速で回転されるため、回転の位相差によって回転ボウル３の分離領域Ｒ（図４参照）において分離された固形分Ｇ１をスクリューコンベヤ羽根４３で下方の固形分排出口１５まで搬送する。

そして、スクリューコンベヤ４によって分離された固形分Ｇ１は、回転ボウル３のテーパ部３２まで搬送され、固形分排出口１５から下方に配設されたピット（不図示）まで落下し、ピット（図示せず）に設けられた機外搬出用コンベヤ（不図示）等によって回収される。

このようにして、スクリューコンベヤ４は、分離領域Ｒ（図４参照）において分離された固形分Ｇ１を回転ボウル３の円筒部３３から下方のテーパ部３２へ搬送する。
このとき、テーパ部３２では、傾斜によって遠心力が大きく作用するため、比重が小さい液体成分Ｇ２（分離液）が上昇方向へ移動するので、分離された固形分Ｇ１からさらに液体成分Ｇ２が分離されて固形分Ｇ１が脱液される。

説明の便宜上、分離領域Ｒ（図４参照）よりも下方におけるテーパ部３２による分離された固形分Ｇ１をさらに脱水する領域を固形分Ｇ１の脱液領域Ｋ（図４参照）というものとする。

＜羽根車＞
羽根車６は、図２に示すように、複数の羽根６ａによって、第１の開口部５１ａから排出された所定の処理流体Ｓ（例えば、洗浄液Ｓ１）を回転ボウル３に向けて増速しながら放散させる。複数の羽根６ａは、第１の開口部５１ａ（図１参照）の周りに径方向に対して所定の傾斜角度βをなして放射状に配設されている。

具体的には、複数の羽根６ａは、第１の供給管５１（図１参照）の軸方向から見て第１の供給管５１の径方向において、内側から外側に伸びるように形成され、かつ内側よりも外側がスクリューコンベヤ４の回転方向に対して逆方向に位置するように径方向（放射方向、法線方向）に対して所定の傾斜角度βをなして配置されている。

羽根車６は、第１の開口部５１ａから排出された処理流体Ｓに対して複数の羽根６ａの回転による遠心力を付与して、処理流体Ｓの運動エネルギーを増大させて、処理流体Ｓが回転ボウル３の内周壁に衝突する際の衝突力を増大させる。処理流体Ｓの運動エネルギーは、処理流体Ｓの速度の２乗に比例して大きくなる。

つまり、スクリューコンベヤ４や第１の開口部５１ａのような回転体から放散される処理流体Ｓが有する運動エネルギーは、回転速度が同じであれば、回転体の回転半径が大きいほど大きくなる。羽根車６を設けない場合には、処理流体Ｓ（例えば、洗浄液Ｓ１）は、第１の開口部５１ａ（パイプ径ｄ１）から放散されるのに対し、羽根車６を設けた場合には、回転体である複数の羽根６ａの外側部分（羽根車６の外径ｄ３）から放散されるため回転半径が大きくなり回転速度が増大される点で相違する。

したがって、例えば、図５に示すように、第１の開口部５１ａから放散された洗浄液Ｓ１は、羽根車６によって回転ボウル３の内周壁、および内周壁に沿って移動される固形分Ｇ１に衝突する際の衝突エネルギーが増大される。このようにして、立型固液分離装置１は、羽根車６によって増速された洗浄液Ｓ１を固形分Ｇ１に衝突させることで、固形分Ｇ１に対する洗浄液Ｓ１の洗浄効果を高めることができる。

複数の羽根６ａは、第１の供給管５１および回転ボウル３の径方向（放射方向、法線方向）に対して所定の傾斜角度βをなして配置されていることで、第１の開口部５１ａから放散された洗浄液Ｓ１の流れに沿うように渦巻状に配設されている。
このため、第１の開口部５１ａから放散された洗浄液Ｓ１の流れに対して複数の羽根６ａの向きが障害とならないようになっている。

＜羽根の取付角度βｐの算出法＞
図２（ｂ）に示すように、スクリューコンベヤ４の径方向に対する羽根６ａの傾斜角度をβ［度］、羽根６ａの取付角度をβｐ［度］とすると、βｐ＝９０−β ［度］である。

また、羽根車６の入口部周速をＵｐ［ｍ／ｓｅｃ］、羽根車入口部における洗浄液Ｓ１の連れ回り周速をＶｃ［ｍ／ｓｅｃ］、羽根車入口部における洗浄液Ｓ１の流入速度をＶｒ［ｍ／ｓｅｃ］とすると、
羽根の取付角度βｐ＝ｔａｎ^−１（Ｖｒ／Ｖｃ） である。

以下の数値（図２（ａ）を適宜参照）を使用して、第１の供給管５１の第１の開口部５１ａから洗浄液Ｓ１を供給する場合を例として、羽根６ａの取付角度βｐの計算方法について説明する。
洗浄液処理流量 １０［Ｌ／ｍｉｎ］＝０．００１７［ｍ^３／ｓｅｃ］
回転速度 ２５００［ｒｐｍ］
第１の供給管５１のパイプ径ｄ１ ０．０２１４［ｍ］
羽根車６の入口部の内径ｄ２ ０．０９［ｍ］
羽根車６の外径ｄ３ ０．１８［ｍ］

〈流入速度Ｖｒ〉
羽根車入口部における洗浄液Ｓ１の流入速度Ｖｒは、洗浄液Ｓ１の通過流速に遠心効果による加速度を加えたものとし（Ｖｒ１＋Ｖｒ２）、求めた流入速度（Ｖｒ１＋Ｖｒ２）に対して洗浄液Ｓ１の連れ回りによる遅れを考慮して、１〜１／２倍とする。
つまり、 Ｖｒ＝（Ｖｒ１＋Ｖｒ２）×Ｖｒη と表される。
ただし、Ｖｒ１： 羽根車入口部における洗浄液の通過流速
Ｖｒ２： 遠心効果による加速度を考慮した速度増加分
Ｖｒη： 洗浄液の連れ回りによる速度遅れ係数（１〜１／２）

Ｖｒ１は、洗浄液Ｓ１の処理流量、および第１の供給管５１のパイプ径ｄ１から求められる。
Ｖｒ１＝０．４７［ｍ／ｓｅｃ］である。
Ｖｒ２は、第１の供給管５１から羽根車入口に到達するまでの遠心効果による加速度から求めた平均速度を採用する。
Ｖｒ２＝７．２９［ｍ／ｓｅｃ］ である。
Ｖｒηは、洗浄液Ｓ１の粘性等を考慮して適宜設定するが、例えば、η＝１〜１／２とする。

Ｖｒ＝（Ｖｒ１＋Ｖｒ２）×Ｖｒηにこれらの数値を代入すると、
Ｖｒ＝（０．４７＋７．２９）×１〜１／２＝７．７６〜３．８８［ｍ／ｓｅｃ］

〈羽根車入口部における洗浄液Ｓ１の連れ回り周速Ｖｃ〉
羽根車入口部における洗浄液Ｓ１の連れ回り周速Ｖｃは、羽根車６の入口部周速Ｕｐ［ｍ／ｓｅｃ］に対して、洗浄液Ｓ１の連れ回りによる遅れを考慮して適宜設定されるが、ここでは例えば１／２倍とする。
したがって、Ｖｃ＝Ｕｐ×１／２ とする。
ここで、Ｕｐ＝ｄ２×π×２５００／６０［ｍ／ｓｅｃ］＝１１．７８［ｍ／ｓｅｃ］であるから、
Ｖｃ＝１１．７８×１／２＝５．８９［ｍ／ｓｅｃ］である。

よって、羽根の取付角度βｐは、
βｐ＝ｔａｎ^−１（Ｖｒ／Ｖｃ）より、
＝ｔａｎ^−１（７．７６〜３．８８）／５．８９
＝６１．８〜３３．３［度］である。

＜分流リブ板＞
分流リブ板４４は、図３に示すように、回転ボウル３内の半径方向に沿って放射状に配置され、原液Ｇに含まれる固形分Ｇ１が固まりにならないように原液Ｇを軸方向に分割して、遠心分離しやすくするための部材である。具体的には、分流リブ板４４は、原液Ｇの流れを縦に分割するために、回転ボウル３の中心から内壁に向かって、回転ボウル３の内周面に直交する方向に沿うように配設されている。

＜二重供給管＞
図３に示すように、第１の供給管５１は、上部が架台２の上部フレーム２４に固定された固定管５１ｂと、下部がスクリューコンベヤ４に固定された回転管５１ｃと、この回転管５１ｃの上部と固定管５１ｂの下部とが同軸に重ね合わされた連接部５３と、を備えている。固定管５１ｂの上部には、原液Ｇまたは処理流体Ｓを導入する導入口５１ｄ（図１参照）が配設され、固定管５１ｂの下部は回転管５１ｃの上部に連設されている。

ここで、第１の開口部５１ａは、図４に示すように、テーパ部３２における下部に位置するように配設され、第２の開口部５２ａは、テーパ部３２における上部または円筒部３３における下部に位置するように配設されていることが望ましい。第１の開口部５１ａをテーパ部３２における下部に位置するように配設することで、第１の開口部５１ａから排出した洗浄液Ｓ１の洗浄効果をより向上させることができる。

連接部５３は、固定管５１ｂの下端部と回転管５１ｃの上端部を接続して、固定管５１ｂに供給された供給流体を回転管５１ｃまで円滑に供給する機能を有する。
連接部５３は、固定管５１ｂの外周下端部を覆うように形成された下方に向かって傘状に広がる傘状部５３ａと、傘状部５３ａの内側と固定管５１ｂの外周下端部との間に形成され回転管５１ｃの上端部を嵌挿して支持する嵌合凹部５３ｂと、を備えている。
第１の開口部５１ａは、図１に示すように、回転管５１ｃの下端部に形成されている。
第１の開口部５１ａの周りには、羽根車６が配設されている。

かかる構成により、二重供給管５は、第１の供給管５１および第２の供給管５２からそれぞれ異なる供給流体Ｑ（Ｑ１，Ｑ２）を回転ボウル３に独立して供給することができる（図５〜図７参照）。

＜主速電動機＞
図１に示すように、主速電動機１１は、三相誘導電動機または三相同期電動機が好適に使用される。主速電動機１１は、定トルク／インバータ制御による周波数制御によって、所定の回転速度に自動制御される。主速電動機１１の回転速度は、原液Ｇの性状や必要な性能を考慮して必要な遠心効果を得ることができるように設定される。主速電動機１１の駆動力は、ベルト１１ａを介してプーリ１１ｂ、１１ｃによって回転ボウル支持軸３１に伝達される。主速電動機１１によって回転ボウル支持軸３１を回転させることで、回転ボウル３が回転する。

＜差速電動機＞
差速電動機１２は、三相誘導電動機または三相同期電動機が使用され、定トルク／インバータ制御のため、回転数は周波数の制御により自動変速される。差速電動機１２の回転は、差速装置１３を介して主速電動機１１の回転に対して、最適な差速で制御される。
差速電動機１２の回転は、ベルト１２ａを介してとプーリ１２ｂ、１２ｃによってスクリューコンベヤ支持軸４１に伝達される。差速電動機１２によってスクリューコンベヤ支持軸４１を回転させることで、スクリューコンベヤ４が回転する。

＜差速装置＞
差速装置１３は、３段で減速する遊星歯車減速装置であり、回転ボウル３の下方に配設されている。差速装置１３の回転ボウル３を回転させる回転ボウル支持軸３１と、スクリューコンベヤ軸１２ａを回転させるスクリューコンベヤ支持軸４１とは同心上にあり、同一方向に回転する。

続いて、本発明の実施形態に係る立型固液分離装置１の動作について、図５から図７を参照しながら説明する。参照する図５は、原液洗浄液供給工程による一次分離脱液工程と二次洗浄脱液工程とを示す。図６は、原液乾燥ガス液供給工程による一次分離脱液工程と二次乾燥脱液工程とを示す。図７は、原液凝集剤供給工程と難沈降性原液分離脱液工程とを示す。

＜二次洗浄脱液工程＞
図５に示すように、立型固液分離装置１は、原液洗浄液供給工程によって、一次分離脱液工程（図４参照）、および二次洗浄脱液工程を合わせた２つの工程を一緒に行う機能を有する。
原液洗浄液供給工程は、第１の供給管５１の上部に配設された導入口５１ｄから処理流体Ｓである洗浄液Ｓ１を供給し、第２の供給管５２の上部に配設された導入口５２ｂから原液Ｇを供給する工程である。

二次洗浄脱液工程は、一次分離脱液工程によって抽出した固形分Ｇ１に向けて第１の開口部５１ａから排出された洗浄液Ｓ１を放散させて一次分離脱液工程によって抽出した固形分Ｇ１を洗浄して再脱液する工程である。

つまり、一次分離脱液工程によって分離脱液された固形分Ｇ１は、スクリューコンベヤ４によって脱液領域Ｋまで移動してくる。二次洗浄脱液工程では、脱液領域Ｋまで移動してきた固形分Ｇ１に向けて、洗浄液Ｓ１を放散させて衝突させることで、一次分離脱液工程によって分離脱液された固形分Ｇ１を洗浄する。そして、脱液領域Ｋで放散された洗浄液Ｓ１は、回転ボウル３の遠心効果によって分離領域Ｒにおいて固形分Ｇ１から分離され、液体成分Ｇ２とともに、上部端板３４に設けられた溢流口３５から溢れ出て（Ｇ２＋Ｓ１参照）、液体成分排出口１４（図１参照）から機外に排出される。

このようにして、本発明の実施形態に係る立型固液分離装置１は、一次分離脱液工程と二次分離脱液工程とを合わせた２つの工程を一緒に行うことで、原液Ｇの分離、洗浄、脱液工程を連続して一工程として行うことができるため、固形分Ｇ１の洗浄が必要な原液に対して生産性をより向上させることができる。

＜二次乾燥脱液工程＞
図６に示すように、立型固液分離装置１は、原液乾燥ガス供給工程によって、一次分離脱液工程（図４参照）、および二次乾燥脱液工程を合わせた２つの工程を一緒に行う機能を有する。
原液洗浄液供給工程は、第１の供給管５１の上部に配設された導入口５１ｄから処理流体Ｓである乾燥ガスＳ２を供給し、第２の供給管５２の上部に配設された導入口５２ｂから原液Ｇを供給する工程である。

二次乾燥脱液工程は、一次分離脱液工程によって抽出した固形分Ｇ１に向けて第１の開口部５１ａから排出された乾燥ガスＳ２を放散させて一次分離脱液工程によって抽出した固形分Ｇ１からさらに液体成分Ｇ２を乾燥脱液する工程である。

つまり、一次分離脱液工程によって分離脱液された固形分Ｇ１は、スクリューコンベヤ４によって脱液領域Ｋまで移動してくる。二次洗浄脱液工程では、脱液領域Ｋまで移動してきた固形分Ｇ１に向けて、乾燥ガスＳ２を放散させることで、一次分離脱液工程によって分離脱液された固形分Ｇ１をさらに乾燥脱液する。

乾燥ガスＳ２は、固形分Ｇ１に含まれる金属粉末の酸化を防止するため、窒素ガスを使用することが望ましい。

このようにして、本発明の実施形態に係る立型固液分離装置１は、一次分離脱液工程と二次乾燥脱液工程とを合わせた２つの工程を一緒に行うことで、原液Ｇの分離、脱液、乾燥工程を連続して一工程として行うことができるため、固形分Ｇ１の乾燥を促進して確実に含液率を低下させることができる。

＜難沈降性原液分離脱液工程＞
図７に示すように、立型固液分離装置１は、原液凝集剤供給工程によって、難沈降性原液分離脱液工程を実行する機能を有する。
原液凝集剤供給工程は、第１の供給管５１の上部に配設された導入口５１ｄから原液Ｇである難沈降性原液Ｇｘを供給し、第２の供給管５２の上部に配設された導入口５２ｂから処理流体Ｓである凝集剤Ｓ３を供給する工程である。

難沈降性原液Ｇｘとは、比較的比重が小さい固形分Ｇｘ１を含む原液Ｇであり、例えば、液体成分Ｇ２の中で浮遊しやすい樹脂成分等の固形分Ｇｘ１を含む原液Ｇである。

立型固液分離装置１は、原液Ｇが難沈降性原液Ｇｘの場合には、第１の開口部５１ａから原液Ｇを排出することで、原液Ｇに含まれる液体成分Ｇ２が滞留する分離領域Ｒを広く確保して、原液滞留容積を増大させる。原液滞留容積は、溢流口３５に装着された堰部材３６の堰の高さＬ２を高くして、液面Ｆの高さ（深さ）Ｌ２を大きくすることで、分離領域Ｒに滞留する原液Ｇの容積を増大させる。
原液滞留容積を増大させることで、 難沈降性の固形分Ｇｘ１を円滑に沈降させて分離することができる。

また、立型固液分離装置１は、第２の供給管５２の上部に配設された導入口５２ｂから処理流体Ｓである凝集剤Ｓ３を供給することで、分離領域Ｒにおいて、回転ボウル３の内壁を上昇する分離中の難沈降性原液Ｇｘに向けて第２の開口部５２ａから排出された凝集剤Ｓ３を放散させる。これにより、難沈降性原液Ｇｘに含有された難沈降性の固形分Ｇｘ１をより迅速に沈降させることができる。

以上のように構成させた本発明の実施形態に係る立型固液分離装置１は、以下のような作用効果を奏する。
つまり、立型固液分離装置１は、原液Ｇ，Ｇｘの種類等に柔軟に対応して多目的に使用でき、かつ処理工数を削減して円滑確実に固形分Ｇ１，Ｇ１ｘを抽出することができる多機能型の立型固液分離装置を提供する。

以上、本発明の実施形態に係る立型固液分離装置１について説明したが、本発明は、前記した実施の形態に限定されることなく、適宜変更して実施することができる。
例えば、本実施形態においては、難沈降性原液分離脱液工程（図７参照）において、難沈降性原液Ｇｘに対する固形分Ｇｘ１の沈殿効果をより高めるために第２の供給管５２から凝集剤Ｓ３を供給したが、これに限定されるものではなく、難沈降性原液Ｇｘの特性に応じて凝集剤Ｓ３を使用しなくてもよい。

１ 立型固液分離装置
２ 架台
３ 回転ボウル
４ スクリューコンベヤ
５ 二重供給管
６ 羽根車
６ａ 羽根
１１ 主速電動機
１２ 差速電動機
１３ 差速装置
１４ 液体成分排出口
１５ 固形分排出口
２１ ベース部
２２ 下部フレーム
２３ 胴部フレーム
２４ 上部フレーム
２５ 軸受ケース
２６ 外筒ケース
２６ａ スカート部
２６ｂ 円筒ケース部
３１ 回転ボウル支持軸
３２ テーパ部
３３ 円筒部
３４ 上部端板
３５ 溢流口
３６ 堰部材
４１ スクリューコンベヤ支持軸
４２ スクリューコンベヤ軸
４３ スクリューコンベヤ羽根
４４ 分流リブ板
５１ 第１の供給管
５１ａ 第１の開口部
５１ｂ 固定管
５１ｃ 回転管
５１ｄ 導入口
５２ 第２の供給管
５２ａ 第２の開口部
５２ｂ 導入口
５３ 連接部
Ｆ 液面
Ｇ 原液
Ｇ１ 固形分
Ｇ２ 液体成分
Ｇｘ 難沈降性原液
Ｇｘ１ 固形分
Ｋ 脱液領域
Ｑ，Ｑ１，Ｑ２ 供給流体
Ｒ 分離領域
Ｓ 処理流体
Ｓ１ 洗浄液
Ｓ２ 乾燥ガス
Ｓ３ 凝集剤
Ｕｐ 羽根車の入口部周速
Ｖｃ 羽根車入口部における洗浄液の連れ回り周速
Ｖｒ 羽根車入口部における洗浄液の流入速度

Claims (8)

1. 原液から液体成分を分離して固形分を抽出する立型固液分離装置であって、
   基体となる架台と、
   この架台に対して回転自在に支持された回転ボウルと、
   この回転ボウル内に配設されたスクリューコンベヤと、
   前記原液、および所定の処理流体の２種類の供給流体のうち少なくとも原液を前記回転ボウルに供給する二重供給管と、を有し、
   前記二重供給管は、前記スクリューコンベヤの軸方向に沿って伸びて、当該スクリューコンベヤ内に開口する第１の開口部を有する第１の供給管と、この第１の供給管の外側に同軸に配設され前記第１の開口部よりも上方に開口する第２の開口部を有する第２の供給管と、を備え、
   前記スクリューコンベヤは、前記第１の開口部の周りに配設された複数の羽根を有する羽根車を備え、
   前記第１の供給管は、当該第１の供給管に供給された前記供給流体を前記第１の開口部から前記スクリューコンベヤへ排出し、
   前記羽根車は、前記第１の開口部から排出された前記供給流体を前記回転ボウルに向けて放散させることを特徴とする立型固液分離装置。
2. 前記第１の供給管は、上部が前記架台に固定された固定管と、下部が前記スクリューに固定された回転管と、この回転管の上部と前記固定管の下部とが同軸に重ね合わされた連接部と、を備え、
   前記第１の開口部は、前記回転管に形成されていること、
   を特徴とする請求項１に記載の立型固液分離装置。
3. 前記複数の羽根は、前記第１の供給管の軸方向から見て当該第１の供給管の径方向において、内側から外側に伸びるように形成され、かつ内側よりも外側が前記スクリューコンベヤの回転方向に対して逆方向に位置するように前記径方向に対して所定の傾斜角度をなして配置されていること、
   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装置。
4. 前記回転ボウルは、下部に形成され下方に向かうにつれて縮径されたテーパ部と、このテーパ部の上部に形成された円筒部と、を有し、
   前記第１の開口部は、前記テーパ部における下部に位置するように配設され、
   前記第２の開口部は、前記テーパ部における上部または前記円筒部における下部に位置するように配設されていること、
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の立型固液分離装置。
5. 前記処理流体は洗浄液であり、
   前記第１の供給管の上部から前記洗浄液を供給し、前記第２の供給管の上部から前記原液を供給する原液洗浄液供給工程によって、
   前記回転ボウルを回転させて前記第２の供給管から排出された前記原液を前記固形分と前記液体成分に分離し、当該固形分をさらに脱液する一次分離脱液工程と、
   この一次分離脱液工程によって抽出した前記固形分に向けて前記第１の開口部から排出された洗浄液を放散させて当該固形分を洗浄して再脱液する二次洗浄脱液工程と、を合わせた２つの工程を一緒に行うこと、
   を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の立型固液分離装置。
6. 前記処理流体は乾燥ガスであり、
   前記第１の供給管の上部から前記乾燥ガスを供給し、前記第２の供給管の上部から前記原液を供給する原液乾燥ガス供給工程によって、
   前記回転ボウルを回転させて前記第２の供給管から排出された前記原液を前記固形分と前記液体成分に分離し、当該固形分をさらに脱液する一次分離脱液工程と、
   この一次分離脱液工程によって抽出した前記固形分に向けて前記第１の開口部から排出された乾燥ガスを放散させて当該固形分を乾燥脱液させる二次乾燥脱液工程と、を合わせた２つの工程を一緒に行うこと、
   を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の立型固液分離装置。
7. 前記原液は、難沈降性の固形分を含有する難沈降性原液であり、
   前記第１の供給管の上部から前記難沈降性原液を供給する原液供給工程によって、
   前記第１の開口部から排出された前記難沈降性原液から難沈降性の固形分を分離して脱液する難沈降性原液分離脱液工程を実行すること、
   を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の立型固液分離装置。
8. 前記処理流体は凝集剤であり、
   前記原液供給工程において、前記第２の供給管の上部から前記凝集剤を供給する原液凝集剤供給工程を実行し、
   前記難沈降性原液分離脱液工程において、前記回転ボウルの内壁を上昇する前記分離中の難沈降性原液に向けて前記第２の開口部から排出された前記凝集剤を放散させて当該難沈降性原液に含有された難沈降性の固形分を沈降させること、
   を特徴とする請求項７に記載の立型固液分離装置。

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