JP2021023921A - 分離システム - Google Patents

Abstract

【課題】運用性を向上することができる分離システムを提供する。【解決手段】分離システム１００は、分離部２にて分離された固形分を堆積させることによって固形分の集合物５０を形成する集合物形成容器３を備えている。従って、集合物形成容器３は、固形分を堆積させて集合させることで集合物５０を形成することができる。分離システム１００は、集合物形成容器３で形成された集合物５０の大きさを検出する検出部４を備えている。従って、分離システム１００は、検出部４にて集合物５０の大きさを正確に検出した上で、システムの運用を図ることが可能となる。【選択図】図３

Description

本発明は、分離システムに関する。

従来、処理液を液体と固形分とに分離する分離部を備えた分離システムが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の分離システムは、分離部に供給された処理液を遠心力によって液体と固形分とで分離し、分離された固形分を多く含む濃縮液を外部へ排出し、固形分が除去された液体を清澄液として外部へ排出している。

特開２００９−１８９９８５号公報

ここで、分離システムでは、分離部にて分離された固形分を堆積させることによって固形分の集合物を容器内で形成する場合がある。このような固形分の集合物は、ある程度の大きさになったら容器から外部へ出す必要があるものである。その一方、集合物は、フロート式のセンサなどを用いて液面を検出するような物とは異なり、容易に界面を検出できるようなものではない。従って、作業者が容器内の集合物の様子を見て監視するか、監視を行わずにおおよその時間間隔で作業者が集合物を取り出すような運用が採用される。しかしながら、作業者が監視を行う場合は手間が増えてしまい、監視を行わない場合はシステムの管理性が低下する場合があった。従って、分離システムの運用性を向上させることが求められていた。

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、運用性を向上することができる分離システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る分離システムは、処理液を液体と固形分とに分離する分離部と、分離部にて分離された固形分を堆積させることによって固形分の集合物を形成する集合物形成容器と、集合物形成容器で形成された集合物の大きさを検出する検出部と、を備える。

分離システムは、分離部にて分離された固形分を堆積させることによって固形分の集合物を形成する集合物形成容器を備えている。従って、集合物形成容器は、固形分を堆積させて集合させることで集合物を形成することができる。これに対して、分離システムは、集合物形成容器で形成された集合物の大きさを検出する検出部を備えている。従って、分離システムは、検出部にて集合物の大きさを正確に検出した上で、システムの運用を図ることが可能となる。以上より、分離システムの運用性を向上することができる。

分離部は、処理液を旋回させながら、液体中から固形分を遠心分離して、分離された固形分を集合物形成容器へ向かって沈殿させてよい。このように、分離部が固形分を遠心分離するものである場合、分離後の固形分の流れも旋回成分を含んだものとなる。この場合、分離部から集合物形成容器へ向かって沈殿する固形分は、液体中で広く拡散した状態となり、集合物形成容器内の液体が濁り易くなる。従って、集合物の界面を識別することが困難となる。これに対し、分離システムは、検出部によって集合物の大きさを検出できるため、当該検出部を用いることによる効果がより顕著となる。

検出部は、集合物の重量の増加を計測することによって、集合物の大きさを検出してよい。集合物の重量は、集合物が大きくなるに従って順次増加していくものであり、集合物形成容器内の液体が濁っていても、当該濁りによる影響を受けることなく、正確に計測できるパラメータである。従って、検出部は、集合物の大きさを正確に検出することができる。

検出部は、集合物と接触する部材の振動状態の変化を計測することによって、集合物の大きさを検出してよい。集合物と接触する部材の振動は、集合物が大きくなって接触量が増えるに従って小さくなるものであり、集合物形成容器内の液体が濁っていても、当該濁りによる影響を受けることなく、計測できるパラメータである。従って、検出部は、集合物の大きさを正確に検出することができる。

検出部は、超音波で集合物の界面を計測することによって、集合物の大きさを検出してよい。集合物形成容器内の液体が濁っている場合、レーザーは光が拡散してしまって正確に計測を行うことができない。これに対し、超音波は、液体が濁っていても当該液体内を伝搬することができるため、集合物の界面を計測することができる。従って、検出部は、集合物の大きさを正確に検出することができる。

検出部は、集合物形成容器の所定の高さ位置に設けられ、集合物との接触することで静電容量が変化するセンサの計測結果に基づいて、集合物の大きさを検出してよい。検出部は、センサの静電容量の変化を計測することで、当該センサの高さ位置に界面が達する程度まで、集合物が大きくなったことを検出できる。センサは、集合物形成容器内の液体が濁っていても、当該濁りによる影響を受けることなく、界面を検出できる。従って、検出部は、集合物の大きさを正確に検出することができる。

分離システムは、検出部の検出結果に基づいて、集合物を集合物形成容器から排出する排出機構を更に備えてよい。この場合、排出機構は、集合物が目標の大きさになったタイミングで、当該集合物を集合物形成容器から排出することができる。

検出部は、重量計を備え、集合物形成容器は、重量計に載せられていてよい。この場合、集合物形成容器を宙に浮かせるための構造上の制約を無くすことができる。

本発明によれば、運用性を向上することができる分離システムを提供できる。

本発明の実施形態に係る分離システムのシステム構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は液体中の固形分の様子を示す模式図であり、（ｄ），（ｅ）は大気中での集合物の様子を示す模式図である。 分離システムの詳細な構成の一例を示す概略構成図である。 （ａ）は、集合物形成容器の断面図であり、（ｂ）は、集合物形成容器に設けられた排出機構の一例を示す図である。 検出部の計測器の他の例を示す概略構成図である。 検出部の計測器の他の例を示す概略構成図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る分離システム１００のシステム構成を示すブロック図である。分離システム１００は、供給源１と、分離部２と、集合物形成容器３と、検出部４と、を備える。

供給源１は、分離対象となる処理液を分離部２へ供給する。処理液は、所定濃度以上の固形分を含む液体である。供給源１は、このような処理液の発生源、又は当該処理液を貯留する槽などによって構成される。また、供給源１は、処理液を圧送するポンプ等を備える。供給源１は、ラインＬ１を介して分離部２へ処理液を供給する。

分離部２は、処理液を液体と固形分とに分離する。分離部２は、固形分を除去された液体を清澄液としてラインＬ２へ流す。清澄液は、少なくとも処理液よりも固形分の濃度が低い液体である。清澄液は、所定の用途で用いられる。分離部２は、分離された固形分をラインＬ３を介して集合物形成容器３へ供給する。

集合物形成容器３は、分離部２にて分離された固形分を堆積させることによって固形分の集合物５０を形成する。集合物形成容器３は、ラインＬ３から順次供給される固形分を容器内で堆積させてゆくことで、固形分を集合させることで、集合物５０を形成する。集合物５０は、所定の大きさになった段階で、集合物形成容器３から外部へ取り出される。

検出部４は、集合物形成容器３で形成された集合物５０の大きさを検出する。検出部４は、所定の情報を計測することによって、集合物５０がどの程度の大きさとなったかを検出するものである。ただし、集合物５０の大きさを把握することができる情報であれば、検出部４は、どのような情報を計測してもよく、検出部４の検出方式が限定されるものではない。例えば、検出部４は、集合物５０の重量を計測してもよく、界面の位置を計測してもよく、界面がどの高さまで到達したかを計測してもよい。なお、各パラメータの計測方法の具体的な説明については、後述の実施形態や変形例の説明において詳細に行う。

具体的に、検出部４は、演算装置５及び計測器６によって構成される。演算装置５は、分離システム１００内における各種情報処理を行う装置である。計測器６は、集合物形成容器３内で形成されている集合物５０の大きさを検出するための情報を計測する機器である。なお、図１では便宜上、計測器６が集合物形成容器３に設けられている様子が示されているが、後述の図３や図５で示すように、計測器６が設けられる位置は特に限定されない。演算装置５は、計測器６の計測結果を用いて、集合物形成容器３内の集合物５０の大きさがどの程度の大きさであるかを演算する。

図２を参照して、本明細書で用いられる「固形分」及び「集合物」について更に詳細に説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は液体５２中の固形分５１の様子を示す模式図であり、図２（ｄ），（ｅ）は大気中での集合物５０の様子を示す模式図である。

図２（ａ）に示すように、本明細書において、固形分５１とは、処理液５４の中で固体として存在している成分のことである。処理液５４の中で液体成分として存在しているものが液体５２に該当する。液体５２の中を漂っている粉体、粒子、繊維状物又はそれらが凝集したものなどの微少な固体が、固形分５１に該当する。固形分５１は、液体５２中に拡散された状態で存在している。処理液５４が配管を流れる時や後述のサイクロン分離器１５で旋回する時は、固形分５１は、液体５２の流れと共に配管内やサイクロン分離器１５内を流れる。なお、図２（ｂ）に示すように、分離部２で分離された後のラインＬ３や集合物形成容器３の内部では、液体５２の中に固形分５１が処理液５４に比して多く存在している。このような状態の液を濃縮液５５と称する場合がある。処理液５４の具体的な例として、工作機械で用いられる液、洗浄装置の循環（洗浄）液などが挙げられる。液体５２として、水、クーラント液、洗浄液などが挙げられる。固形分５１として、金属、セラミック、樹脂などが挙げられる。

図２（ｃ）に示すように、本明細書において、集合物５０とは、固形分５１が集合物形成容器３に堆積して集合することで、堆積物が所定の大きさを有する塊として形成されたものである。集合物５０の中の各固形分５１には、他の固形分５１の重みや濃縮液５５の圧力による圧縮力が作用する。これにより、集合物５０では、各固形分５１が互いに結合した状態となっている。図２（ｄ）に示すように、集合物形成容器３から集合物５０を外部へ排出した場合、集合物５０は、大気中で形状を保つことができるように固化した状態のものであってもよい。または、図２（ｅ）に示すように、集合物５０は、大気中では流動性を有することで不定形な状態となったものであってもよい。すなわち、集合物５０は、集合物形成容器３の中では、当該集合物形成容器３の形状に対応するような塊として存在しているが、集合物形成容器３から排出された後は、塊としての形状が崩れることなく形状保持されていてもよいし、集合物形成容器３内の形状が崩れてシャーベット状の塊となっていてもよい。集合物５０が、排出時にどのような状態となるかは、集合物５０を構成する固形分５１や、集合物５０に含まれる液体成分の量などによって変わってよく、特に限定されるものではない。なお、液体成分を多く含む集合物５０は、集合物形成容器３の外部へ排出したときには、塊として固形分５１が密集した状態が維持される。それに対し、濃縮液５５内の固形分５１は、集合物形成容器３から外部へ排出すると、液体５２と共に拡散されて散らばってしまう。このように、液体成分を多く含む集合物５０は、濃縮液５５とは異なるものである。

図３を参照して、分離システム１００の詳細な構成について説明する。図３は、分離システム１００の詳細な構成の一例を示す概略構成図である。図３に示すように、分離システム１００は、分離部２及び集合物形成容器３がユニット化された分離ユニット１０を有している。また、図３に示す分離システム１００では、分離部２としてサイクロン分離器１５が採用されている。分離ユニット１０では、サイクロン分離器１５が、筐体１３の上端部によって支持されている。サイクロン分離器１５の下端部は、筐体１３の内部に収容されており、当該下端部にラインＬ３を構成する配管１１Ａ，１１Ｂが接続されている。配管１１Ａと配管１１Ｂとの間にはバルブ１２が設けられる。下側の配管１１Ｂの下端部には、集合物形成容器３が設けられている。

筐体１３は、サイクロン分離器１５の下端部付近、配管１１Ａ，１１Ｂ、バルブ１２、及び集合物形成容器３を収容する箱体、又はフレーム体である。筐体１３は、天井部１３ａ、底部１３ｂ、及び側部１３ｃを備えている。サイクロン分離器１５、配管１１Ａ，１１Ｂ、バルブ１２、及び集合物形成容器３による構造物（以降、単に「構造物」と称した場合は、これらの構成要素の組み合わせに係る構造物を示すものとする）は、天井部１３ａによって支持されており、底部１３ｂ及び側部１３ｃからは離間しており、且つ、支持部材などによって支持されていない。すなわち、構造物は、サイクロン分離器１５の一部において天井部１３ａで支持されている以外の箇所では、宙に浮いた状態となっている。従って、構造物の重量によって発生する荷重は、天井部１３ａによる支持部に作用する。ただし、後述の重量センサ１４Ａによる計測を妨げない範囲の支持力であれば、構造物が底部１３ｂや側部１３ｃから延びる部材で支持されていてもよい。

サイクロン分離器１５は、処理液を旋回させながら、液体中から固形分を遠心分離して、分離された固形分を集合物形成容器３へ向かって沈殿させるものである。サイクロン分離器１５として、公知のサイクロン式の分離器が採用されてよい。具体的に、サイクロン分離器１５は、分離器本体１５ａと、内筒体１５ｂと、を備える。分離器本体１５ａは、円筒形部の下側に逆円錐形部を一体形成したケーシングである。分離器本体１５ａの円筒形部には、ラインＬ１を構成する配管を接線方向に接続した入口部１５ｃが形成されている。分離器本体１５ａの逆円錐形部の下端は開口しており、配管１１Ａに接続される。内筒体１５ｂは、分離器本体１５ａの内部空間の中央位置に同心に配置された筒体である。内筒体１５ｂの上端には、ラインＬ３を構成する配管を上下方向に接続した出口部１５ｄが形成されている。

サイクロン分離器１５では、入口部１５ｃから供給された処理液が、分離器本体１５ａの外周壁と内筒体１５ｂとの間の空間を旋回する。旋回によって発生する遠心力により、固形分は液体中で分離が進み、外周側へ向かうことで逆円錐形部に沈殿し、当該逆円錐部に沿って下方へ進んで配管１１Ａへ導入される。バルブ１２が開状態となっているときは、固形分は配管１１Ａ，１１Ｂ内を沈殿して下方へ進み、集合物形成容器３へ導入される。一方、固形分を除去された液体は、清澄液として内筒体１５ｂ内へ案内され、出口部１５ｄからラインＬ２へ供給される。

集合物形成容器３の構成について、図４を参照して詳細に説明する。図４（ａ）は、集合物形成容器３の断面図である。図４（ｂ）は、集合物形成容器３に設けられた排出機構３５の一例を示す図である。図４（ａ）に示すように、集合物形成容器３は、内部空間を有する筒状の容器である。集合物形成容器３の形状は特に限定されず、円筒状の容器であってもよく、四角形等の多角形筒状の容器であってもよい。集合物形成容器３は、上端で内部空間を封止する上壁部３１と、全周にわたって内部空間を取り囲む側壁部３２と、下端で内部空間を封止する底壁部３３と、を備える。側壁部３２は、一定の断面形状で上下方向に真っ直ぐに延びる筒状の形状を有する。上壁部３１及び底壁部３３は、水平方向に平板状に広がる形状を有している。なお、少なくとも側壁部３２は透明な材質によって構成されることで、内部空間の様子を外部から視覚的に確認できるような構造としてよい。

上壁部３１の中央位置には、貫通孔が形成され、当該貫通孔に配管１１Ｂが同心状に接続されている。これにより、サイクロン分離器１５の下端の開口部と、集合物形成容器３の内部空間とが、配管１１Ａ，１１Ｂ及び上壁部３１を介して上下方向に連通される。上壁部３１は、配管１１Ｂから着脱可能な態様で、当該配管１１Ｂに取り付けられている。これにより、作業者は、集合物形成容器３を配管１１Ｂから取り外すことができる。上壁部３１には、配管１１Ｂが接続された貫通孔以外の箇所には、集合物形成容器３の外部と連通する貫通孔は形成されておらず閉鎖された状態となっており、内部空間を封止する構造を有している。また、側壁部３２及び底壁部３３にも、集合物形成容器３の外部と連通する貫通孔は形成されておらず閉鎖された状態となっており、内部空間を封止する構造を有している。すなわち、集合物形成容器３には、濃縮液５５を循環させるような循環系の配管や、濃縮液５５を外部に排出させる排出系の配管などが接続されていない。なお、システムによってはサイクロン分離器の下方に、循環系や排出系の配管が接続されたスラッジポットが設けられる場合はあるが、当該スラッジポットは集合物を形成するという機能はなく（仮に集合物を形成するような機能を有すると、詰まりが発生する）、集合物形成容器３とは異なるものである。

集合物形成容器３の大きさについて説明する。集合物形成容器３の大きさは、内部に液体や集合物５０が入っている状態でも、作業者が手で取り外して、手で持つことができる程度の大きさに設定されることが好ましい。従って、集合物形成容器３の内部空間の容積は、例えば１〜２Ｌ程度であってよい。また、集合物形成容器３の内部空間の幅寸法Ｄ２（円筒の場合は内）は、配管１１Ｂの内部空間の幅寸法Ｄ１よりも大きく設定されている。特に、集合物形成容器３の内部空間の幅寸法Ｄ２は、配管１１Ｂの内部空間を拡大することで、集合物形成容器３に入り込んだ固形分５１の流れの旋回成分を減少させることができるような大きさに設定されている。当該作用を得るための幅寸法Ｄ１，Ｄ２の大きさは、固形分及び液体の種類、流量などの各種条件によって適宜変更されるものであるため、特段限定されるものではないが、例えば、幅寸法Ｄ１は上部の接続口径と同じかそれ以上の径に設定されてよい。幅寸法Ｄ２は、旋回成分を減少させ、且つ、手で持てるサイズとするために１００〜１２０ｍｍ程度に設定されてよい。幅寸法Ｄ２の大きさは作業者が容易に清掃工具を使用して清掃できる内径サイズであることが好ましい。

上述の様な構成を有する集合物形成容器３が集合物５０を形成する様子について説明する。分離システム１００を起動させると、集合物形成容器３の内部空間は液体で満たされた状態となる。そして、サイクロン分離器１５で分離された固形分５１は、配管１１Ｂ内において濃縮液５５中を沈殿しながら下降する。このとき、固形分５１の流れには、サイクロン分離器１５で作用した遠心力による旋回成分が残っている場合がある。配管１１Ｂ内を沈殿した固形分５１は、上壁部３１の貫通孔を介して集合物形成容器３の内部空間に入る。このとき、固形分５１が存在する内部空間の幅寸法が急激に拡大することで、固形分５１の流れの旋回成分が減少する。これにより、集合物形成容器３内の濃縮液５５が過度に旋回することを抑制できるため、集合物５０の成長を促進できる。固形分５１は、集合物形成容器３の内部空間内の濃縮液５５中を沈殿しながら下降する。そして、固形分５１が底壁部３３の上面から順次堆積してゆく。これにより、集合物５０が形成され、時間の経過と共に集合物５０の大きさが増加する。なお、集合物形成容器３の内部空間のうち、集合物５０の界面ＢＬよりも上側の領域は濃縮液５５で満たされた状態となっているが、当該濃縮液５５は高濃度で固形分５１が液体中に拡散されたものである。従って、濃縮液５５と集合物５０を区別することが難しく、レーザーセンサで界面ＢＬを検出したり、容器外部から画像処理を行って界面ＢＬを検出するなど、光学的な手段によっては、界面ＢＬを検出することが困難である。

図４（ｂ）に示すように、集合物形成容器３には、当該集合物形成容器３から集合物５０を排出する排出機構３５が設けられている。排出機構３５は、底壁部３３を開放することで、集合物５０を落下させる機構を備えている。例えば、排出機構３５は、底壁部３３と側壁部３２との間の固定を解除する解除部３６と、側壁部３２に対して底壁部３３を回動可能に支持するヒンジ部３７と、を備える。これにより、底壁部３３は、解除部３６での固定を解除されることで、ヒンジ部３７周りに回動する。従って、側壁部３２の下端が開放されて、集合物５０が集合物形成容器３から排出される。落下した集合物５０は、容器６０で受容される。

図３を参照して、検出部４について説明する。本実施形態において、検出部４は、集合物５０の重量の増加を計測することによって、集合物５０の大きさを検出する。具体的には、検出部４は、計測器６として重量センサ１４Ａを備えている。そして、演算装置５は、重量センサ１４Ａの計測値に基づいて演算を行うことによって、集合物５０の重量の増加を計測し、当該計測結果に基づいて、集合物５０の大きさがどの程度であるかを検出する。なお、本明細書における、「集合物の大きさ」とは、集合物５０の重量、体積、界面ＢＬの高さなど、集合物の大きさに関わるあらゆるパラメータを含むものであり、演算上の都合などを鑑みて、どのパラメータが用いられてもよい。

重量センサ１４Ａは、筐体１３の天井部１３ａと、サイクロン分離器１５に設けられたフランジ部１６との間に配置されている。前述のように、分離ユニット１０の構造物の重量によって発生する荷重は、天井部１３ａによる支持部に作用する。従って、フランジ部１６と天井部１３ａとの間に配置された重量センサ１４Ａは、分離ユニット１０の構造物の重量を計測することができる。ここで、分離システム１００の運転時間の経過に従って、構造物自体の重量は変化しないが、集合物５０の重量は順次大きくなる。従って、重量センサ１４Ａによって計測される重量は、集合物５０の重量の増加を反映した値となる。重量センサ１４Ａは、当該重量センサ１４Ａに作用する荷重に応じて変形し、当該変形量に応じた信号を出力するセンサである。なお、本明細書において「重量センサ」とは、特定の検出方式に係るセンサを限定したものではなく、重量を検出することができるセンサが広く含まれる語として用いられるものである。

演算装置５は、プロセッサ、メモリ、ストレージ、通信インターフェース及びユーザインターフェースを備え、一般的なコンピュータや、一般的なＰＬＣなどとして構成されている。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算器である。メモリは、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶媒体である。ストレージは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶媒体である。通信インターフェースは、データ通信を実現する通信機器である。プロセッサは、メモリ、ストレージ、通信インターフェース及びユーザインターフェースを統括し、後述する機能を実現する。演算装置５では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。演算装置５は、複数のコンピュータから構成されていてもよい。具体的に、演算装置５は、情報処理部２０と、出力部２４と、入力部２５と、記憶部２６と、を備える。

情報処理部２０は、演算装置５の各種情報処理を行う部分である。情報処理部２０は、演算部２１と、判定部２２と、制御部２３と、を備える。演算部２１は、重量センサ１４Ａからの計測値を取得し、当該計測値に基づいて集合物５０の重量の増加を計測する。演算部２１は、重量センサ１４Ａの標準値と、現在の重量センサ１４Ａの計測値とを比較し、両者の差分を集合物５０の重量の増加分として計測する。そして、演算部２１は、当該集合物５０の重量の増加分から、集合物５０の大きさを検出する。なお、標準値として、集合物５０が形成されていない状態の構造物の重量を設定してよいが、当該重量に限定されず、どのように標準値を設定してもよい。判定部２２は、演算部２１によって検出された集合物５０の大きさが、予め設定された閾値に達したか否かを判定する。当該閾値は、集合物５０の大きさの目標値に設定されてよい。制御部２３は、分離ユニット１０中の各機器を制御する。制御部２３は、判定部２２によって集合物５０の大きさが閾値に達したと判定された場合、バルブ１２を閉状態とすると共に、排出機構３５を起動させて集合物５０を集合物形成容器３から排出させてよい。なお、バルブ１２は、制御部２３によって制御されなくともよく、手動による開閉が行われるものであってもよい。

出力部２４は、作業者に対して各種情報を出力するインターフェースである。出力部２４は、判定部２２によって集合物５０の大きさが閾値に達したと判定された場合、その旨を作業者に対して出力してよい。または、出力部２４は、現在の集合物５０の大きさを出力してよい。出力部２４は、モニタに視覚的に情報を表示するものであってよく、警報ランプなどの光で作業者に報知するものであってもよく、音声で情報を出力するものであってもよい。あるいは、出力部２４は、通信によって、作業者が保有するスマートフォンなどの携帯端末に情報を出力するものであってもよい。入力部２５は、演算装置５に各種情報を入力するインターフェースである。作業者は、入力部２５を操作することで、運転開始時に、運転条件や、処理液に含まれる液体及び固形分の種類などの情報を入力してよい。記憶部２６は、各種情報を記憶する。記憶部２６は、例えば、固形分の種類に応じて、集合物５０がどの程度の大きさになったら排出機構３５で排出するかなどの情報を記憶してよい。

次に、本実施形態に係る分離システム１００の作用・効果について説明する。

分離システム１００は、分離部２にて分離された固形分を堆積させることによって固形分の集合物５０を形成する集合物形成容器３を備えている。従って、集合物形成容器３は、固形分を堆積させて集合させることで集合物５０を形成することができる。ここで、固形分の集合物５０は、ある程度の大きさになったら集合物形成容器３から外部へ出す必要があるものである。その一方、集合物５０は、フロート式のセンサなどを用いて液面を検出するようなものとは異なり、容易に界面ＢＬを検出できるようなものではない。従って、作業者は、集合物５０の大きさを自動的に検出しようという着想すら持つことなく、作業者が集合物形成容器３内の集合物の様子を見て監視するか、監視を行わずにおおよその時間間隔で作業者が集合物５０を取り出すような運用を採用していた。しかしながら、作業者が監視を行う場合は作業者の手間が増えてしまう。また、分離システム１００の運転中は、集合物形成容器３内の濃縮液が濁り過ぎて界面ＢＬを作業者が目視で確認し難い場合がある。従って、作業者は分離システム１００が休止して濁りが落ち着くタイミングでなくては、集合物５０の大きさを確認できないことがある。一方、監視を行わない場合はシステムの管理性が低下する場合があった。例えば、集合物５０を集合物形成容器３から取り出す周期が長すぎる場合は、集合物形成容器３内の集合物５０が大きくなりすぎて、ラインＬ２の清澄液に固形分が含まれるようになる可能性がある。集合物５０を集合物形成容器３から取り出す周期が短すぎる場合は、集合物形成容器３の大きさに比して集合物５０が十分に大きくなっていない状態で、集合物５０を取り出す事になるため、取り出し回数が増えてしまい手間となる。

本発明者らは、このような状況を鑑みて鋭意研究を行った結果、集合物５０の大きさを自動的に検出することでシステムの運用性を大幅に向上できることを見出し、本実施形態に係る分離システム１００を見出すに至った。すなわち、分離システム１００は、集合物形成容器３で形成された集合物５０の大きさを検出する検出部４を備えている。従って、分離システム１００は、検出部４にて自動的に、集合物５０の大きさを正確に検出した上で、システムの運用を図ることが可能となる。例えば、検出部４による検出結果を用いることで、上述で説明したような作業者の手間は低減され、集合物形成容器３から適切なタイミングで集合物５０を取り出すことが可能となる。以上より、分離システム１００の運用性を向上することができる。

分離部２は、処理液を旋回させながら、液体中から固形分を遠心分離して、分離された固形分を集合物形成容器３へ向かって沈殿させる。このように、分離部２が固形分を遠心分離するものである場合、分離後の固形分の流れも旋回成分を含んだものとなる。この場合、分離部２から集合物形成容器３へ向かって沈殿する固形分は、液体中で広く拡散した状態となり、集合物形成容器３内の液体が濁り易くなる。従って、集合物５０の界面ＢＬを識別することが困難となる。これに対し、分離システム１００は、検出部４によって集合物５０の大きさを検出できるため、当該検出部４を用いることによる効果がより顕著となる。

検出部４は、集合物５０の重量の増加を計測することによって、集合物５０の大きさを検出する。集合物５０の重量は、集合物５０が大きくなるに従って順次増加していくものであり、集合物形成容器３内の液体が濁っていても、当該濁りによる影響を受けることなく、正確に計測できるパラメータである。従って、検出部４は、集合物の大きさを正確に検出することができる。特に、重量を計測する重量センサ１４Ａは、集合物形成容器３の外部において、濃縮液や集合物５０と接触せずに計測を行うことができるセンサである。従って、集合物形成容器３に加工を施す必要性を無くすことができ、且つ、濃縮液や集合物５０との接触による劣化などの影響を無くすことができる。また、重量センサ１４Ａは、サイクロン分離器１５の支持部に設けられているが、当該箇所は構造物の振動の支点となる箇所であるため、集合物形成容器３や配管１１Ａ，１１Ｂなどに比して振動が少ない。従って、重量センサ１４Ａの計測値に振動によるノイズなどが含まれることを抑制できる。また、界面ＢＬ付近の液体の流れが乱れたときは、界面ＢＬがどの位置に存在するかが曖昧になる可能性があるが、集合物形成容器３の重量は、界面ＢＬ付近の乱れによらず、時間の経過とともに単調に増加する。従って、重量センサ１４Ａは、液体の流れの乱れによらない、安定した計測値を出力することができる。

分離システム１００は、検出部４の検出結果に基づいて、集合物５０を集合物形成容器３から排出する排出機構３５を更に備える。この場合、排出機構３５は、集合物５０が目標の大きさになったタイミングで、当該集合物５０を集合物形成容器３から排出することができる。例えば、集合物５０が利用価値のある物質などを含んでおり、集合物５０を廃棄することなく回収する場合は、集合物５０を正確に所望の大きさとした上で取り出すことが有効となることがある。分離システム１００が排出機構３５を備える場合、正確な大きさの集合物５０を回収することが可能となる。なお、集合物５０が目標の大きさとなった時点で直ちに排出機構３５で排出してもよいが、直ちに排出しなくともよい。例えば、目標の大きさとなった時点で出力部２４が作業者にその旨を出力し、作業者の入力によって、排出機構３５が集合物５０の排出を行ってもよい。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、検出部４の計測器６として重量センサ１４Ａを例示したが、重量センサの取り付け位置は特に限定されるものではない。例えば、図５（ａ）に示すように、計測器６として、配管１１Ａに設けられた重量センサ１４Ｂを採用してもよい。重量センサ１４Ｂは、集合物５０の重量の増加に伴う、配管１１Ａの僅かな伸びに基づいて重量を計測することができる。計測器６として、底壁部３３に設けられた重量センサ１４Ｃを採用してもよい。重量センサ１４Ｃは、集合物５０の重量の増加に伴う、底壁部３３の僅かな歪みに基づいて重量を計測することができる。計測器６として、筐体１３の底部１３ｂの下端に設けられた重量センサ１４Ｄを採用してもよい。重量センサ１４Ｄは、集合物５０の重量の増加に伴い、当該重量センサ１４Ｄに作用する荷重に応じて変形し、当該変形量に基づいて、重量を計測することができる。

また、図６に示す構造が採用されてもよい。図６に示す構成においては、検出部４は、計測器６として重量計６０を備えている。また、集合物形成容器３は、重量計６０に載せられている。重量計６０は、一般的に重量を計測できるような機器であれば何でもよく、例えば、ロードセルを搭載した体重計などが採用されてよい。重量計６０は、集合物形成容器３及び当該集合物形成容器３の内容物の重量を少なくとも計測できる。従って、集合物形成容器３内の集合物５０の重量が増加していくに従って、重量計６０の計測値が増加していく。従って、重量計６０は、集合物５０の重量の増加を計測することができる。

重量計６０は、計測値を演算装置５へ出力する。例えば、演算装置５は、当該計測値に対する閾値を予め設定しておき、計測値が閾値に達したら、出力部２４にてその旨を作業者に対して出力したり、運転を休止したりしてよい。

ここで、図３に示す実施形態では、サイクロン分離器１５、配管１１Ａ，１１Ｂ、バルブ１２、及び集合物形成容器３による構造物が、天井部１３ａによって支持されており、構造物は、サイクロン分離器１５の一部において天井部１３ａで支持されている以外の箇所では、宙に浮いた状態となっていた。これに対し、図６に示す変形例においては、集合物形成容器３が重量計６０に載せられるため、集合物形成容器３が重量計６０を介して地面で支持される構成となる。この場合、集合物形成容器３を宙に浮かせるための構造上の制約を無くすことができる。例えば、筐体１３は、集合物形成容器３を宙に浮かせて当該集合物形成容器３の全重量を支持する必要がなくなるので、強度を確保するための構造をシンプルにすることができる。また、集合物形成容器３の大きさの制約も無くすことができる（詳細は後述）。

配管１１Ｂは、ゴムホースなどのように変形可能なフレキシブル配管によって構成されてよい。配管１１Ｂを構成するフレキシブル配管は、集合物５０の重量が増加しても、当該フレキシブル配管に過剰なテンションが作用しないような長さに設定されている。これにより、集合物５０の重量の増加分の荷重は、筐体１３の天井部１３ａではなく、重量計６０に作用する。従って、重量計６０は、集合物５０の増加を良好に計測することができる。

図６に示す例では、集合物形成容器３が宙に浮かないような構成となるため、集合物形成容器３の大きさの制限は特段なくてよい。すなわち、図３の実施形態では、集合物形成容器３を取り外す際の作業者の負担や、重量を支える筐体１３の強度などの観点から、大きさの所定の制約があったが、図６に示す例では、集合物形成容器３の大きさは、重量計６０の載せることができる範囲であれば、制約を受けない。

集合物形成容器３は、下面が重量計６０上に載せられるため、図４（ｂ）のように、下面側から集合物５０を排出する排出機構３５を用いることはできない。従って、集合物５０を回収する時には、作業者が清掃工具で集合物５０を掻き出す必要がある。例えば、集合物形成容器３の上壁部３１にサイフォン現象によって濃縮液５５を外部に排出するパイプなどを設けてもよい。

また、検出部４の計測器６として、重量センサ以外の機器を用いてもよい。例えば、図５（ｂ）に示すように、検出部４は、集合物５０と接触するセンサ４１（集合物と接触する部材）の振動状態の変化を計測することによって、集合物５０の大きさを検出してよい。センサ４１は振動している。また、センサ４１は、上壁部３１から内部空間を下方へ向かって延びている。集合物５０が大きくなって界面ＢＬの高さが高くなると、センサ４１の下端付近は、集合物５０と接触する。センサ４１と集合物５０が接触すると、振動が抑制され、接触量が増えるほど振動が小さくなるため、センサ４１は界面ＢＬの高さを検出することができる。このように、センサ４１の振動は、集合物５０が大きくなって接触量が増えるに従って小さくなるものであり、集合物形成容器３内の液体が濁っていても、当該濁りによる影響を受けることなく、計測できるパラメータである。従って、検出部４は、センサ４１を用いて集合物５０の大きさを正確に検出することができる。なお、センサ４１は、固形分によって表面が傷付けられても、計測精度に大きな影響はない。従って、センサ４１は、濃縮液５５や集合物５０との接触による劣化などの影響を受けにくいセンサである。

また、検出部４は、超音波で集合物５０の界面ＢＬを計測することによって、集合物５０の大きさを検出してよい。例えば、計測器６として、上壁部３１に超音波計測器４２を設けてよい。超音波計測器４２は、界面ＢＬへ向けて超音波を発し、界面ＢＬで反射した反射波を受信する。例えば、集合物形成容器３内の液体が濁っている場合、レーザーは光が拡散してしまって正確に計測を行うことができない。すなわち、液面検知などの分野で広く用いられるレーザー計測器は、集合物５０の界面ＢＬの検出に用いることは困難である。これに対し、超音波は、液体が濁っていても当該液体内を伝搬することができるため、集合物５０の界面ＢＬを計測することができる。従って、検出部４は、超音波計測器４２を用いて集合物５０の大きさを正確に検出することができる。

検出部４は、集合物形成容器３の所定の高さ位置に設けられ、集合物５０と接触することで静電容量が変化するセンサ４３の計測結果に基づいて、集合物５０の大きさを検出してよい。センサ４３は、濃縮液５５と接触している状態と、集合物５０と接触している状態とでは、静電容量が異なる。従って、演算部２１（図３参照）は、各高さ位置におけるセンサ４３の静電容量の変化を監視することで、界面ＢＬがどの高さ位置に存在しているかを検出できる。このように、検出部４は、センサ４３の静電容量の変化を計測することで、当該センサ４３の高さ位置に界面が達する程度まで、集合物５０が大きくなったことを検出できる。センサ４３は、集合物形成容器３内の液体が濁っていても、当該濁りによる影響を受けることなく、界面ＢＬを検出できる。従って、検出部４は、センサ４３を用いて、集合物５０の大きさを正確に検出することができる。なお、センサ４３は、固形分によって表面が傷付けられても、計測精度に大きな影響はない。従って、センサ４３は、濃縮液５５や集合物５０との接触による劣化などの影響を受けにくいセンサである。

排出機構の例として、図４（ｂ）に示したような機構を例示したが、排出機構はこのような機構に限定されない。また、排出機構が設けられていなくともよい。この場合、作業者が、出力部２４の情報を参照して、集合物形成容器３を配管１１Ｂから取り外して、集合物５０を集合物形成容器３から取り出せばよい。なお、この場合、集合物５０の大きさが所定の閾値に達したら、出力部２４が作業者にその旨を通知し、作業者は、手動で集合物形成容器３から集合物５０を取り出す。

分離部２として、サイクロン分離器１５を例示したが、分離方式は特に限定されず、例えば、遠心分離器と同趣旨の原理による分離方式を採用したものが用いられてよい。

集合物形成容器３の構成は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、断面形状が円形状ではなく、楕円状、長円状、多角形状、その他あらゆる形状を有する集合物形成容器が採用されてもよい。また、横方向から見た時の形状も、図４のように一定の断面形状で上下方向に真っ直ぐに延びる形状でなくともよく、上下方向における形状が変化するような集合物形成容器を採用してもよい。ただし、集合物形成容器の形状は、集合物を排出するときに詰まりにくい形状であることが好ましい。

２…分離部、３…集合物形成容器、４…検出部、５…演算装置（検出部）、６…計測器（検出部）、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ…重量センサ（検出部）、３５…排出機構、４１…センサ（検出部）、４２…超音波計測器（検出部）、４３…センサ（検出部）、１００…分離システム。

Claims (8)

1. 処理液を液体と固形分とに分離する分離部と、
   前記分離部にて分離された前記固形分を堆積させることによって前記固形分の集合物を形成する集合物形成容器と、
   前記集合物形成容器で形成された前記集合物の大きさを検出する検出部と、を備える、分離システム。
2. 前記分離部は、前記処理液を旋回させながら、前記液体中から前記固形分を遠心分離して、分離された前記固形分を前記集合物形成容器へ向かって沈殿させる、請求項１に記載の分離システム。
3. 前記検出部は、前記集合物の重量の増加を計測することによって、前記集合物の大きさを検出する、請求項１又は２に記載の分離システム。
4. 前記検出部は、前記集合物と接触する部材の振動状態の変化を計測することによって、前記集合物の大きさを検出する、請求項１又は２に記載の分離システム。
5. 前記検出部は、超音波で前記集合物の界面を計測することによって、前記集合物の大きさを検出する、請求項１又は２に記載の分離システム。
6. 前記検出部は、前記集合物形成容器の所定の高さ位置に設けられ、前記集合物と接触することで静電容量が変化するセンサの計測結果に基づいて、前記集合物の大きさを検出する、請求項１又は２に記載の分離システム。
7. 前記検出部の検出結果に基づいて、前記集合物を前記集合物形成容器から排出する排出機構を更に備える、請求項１〜６の何れか一項に記載の分離システム。
8. 前記検出部は、重量計を備え、
   前記集合物形成容器は、前記重量計に載せられている、請求項３に記載の分離システム。