JP3172467U

JP3172467U - 三相分離のできる遠心分離機

Info

Publication number: JP3172467U
Application number: JP2011005746U
Authority: JP
Inventors: 誠長谷川
Original assignee: 誠長谷川
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2011-12-22
Anticipated expiration: 2021-08-30

Abstract

【課題】装置を停止することなく原液から固形物と油成分を分けて取り除くことができ、固形物の分離効率が高く、高速回転が可能な遠心分離機を提供する。
【解決手段】遠心分離機１００において原液から固形物を遠心分離する回転筒１は、原液が導入される注液部１ａと、注液部１ａを中心に水平方向に放射状に設けられ、回転筒１の外方に開口する開口部１ｃを有し原液への遠心力の負荷を行う遠心分離部１ｂと、を内部に備えている。開口部１ｃには、固形物を回収し回転筒１の外部に排出するための固形物回収部材２が設けられている。固形物回収部材２は、固形物が貯留される固形物溜まり２ａと、固形物を回転筒１の外部に排出するための排出孔２ｂと、排出孔２ｂを開閉するピン２ｃと、ピン２ｃを回転筒１の外部より排出孔２ｂ側に付勢するバネ２ｄと、を備えている。
【選択図】図４

Description

本考案は、回転筒内に固形物を含む原液を入れ高速で回転させることにより原液に含まれるミクロン級の固形物と油成分を遠心分離して取り出す遠心分離機に関する。

従来より、遠心分離機では回転ドラムを使用して原液から固形物を分離していた（例えば、特許文献１、２）。

特開２００４−２９８８５５号公報特開２００４−１４０７０４号公報

しかし、上述の技術では、回転ドラム内にこびりついた固形物を取り除くため、回転ドラムを止めてスクレパーなどで掻き落とす必要性があった。また、回転ドラム内で原液のすべりが発生して分離効率が悪かった。そして、回転ドラムを片持ちで支える構造であり、ベアリング支持部からドラムが離れているので、振動が起きやすく回転数を十分高くすることができなかった。さらに回転ドラム方式では油成分を分離することができなかった。

そこで、本考案は、装置を停止することなく原液から固形物と油成分を分けて取り除くことができ、固形物の分離効率が高く、高速回転が可能な遠心分離機を提供することを目的とする。

請求項１に記載の考案では、原液が導入され、固形物を遠心分離する回転筒と、前記回転筒を上下から支持し、前記回転筒を水平方向に回転数を可変に回転させる回転手段と、前記回転筒の回転軸上に設けられ、前記回転筒に原液を導入する導入部材と、前記回転筒の回転軸上に設けられ、前記回転筒において固形物が遠心分離された清浄液を前記回転筒の外部に排出する排出部材と、を備えた遠心分離機であって、前記回転筒は、導入部材と連通し原液が導入される注液部と、注液部を中心に水平方向に放射状に設けられ、前記回転筒の側面で外方に開口する開口部を有し、原液への遠心力の負荷を行う複数の遠心分離部と、を備え、前記遠心分離部の開口部を覆って、前記遠心分離部において遠心分離された固形物が貯留される固形物溜まりと、前記固形物溜まりと連通し固形物を前記回転筒の外部に排出するための排出孔と、前記排出孔を開閉する開閉部材と、前記開閉部材を前記回転筒外部より前記排出孔側に付勢する付勢部材と、を備えた固形物回収部材が設けられ、前記回転筒の回転数が増大し、前記開閉部材に作用する遠心力が前記付勢部材により前記開閉部材に負荷された付勢力を超えると、前記排出孔が開放され、遠心分離された固形物が前記回転筒の外部に排出されるように構成された、という技術的手段を用いる。

請求項１に記載の考案によれば、原液を導入部材を通じて回転筒の注液部に導入し、複数の遠心分離部において原液への遠心力の負荷を行うことにより、固形物を遠心分離し、清浄液を排出部材を通じて回転筒の外部に排出することができる。遠心分離部において遠心分離された固形物は、固形物回収部材の固形物溜まりに貯留され、回転筒の回転数を増大させ、開閉部材に作用する遠心力が付勢部材により開閉部材に負荷された付勢力を超えると、排出孔が開放され、遠心分離された固形物を回転筒の外部に排出することができる。これにより、回転筒の回転数を変えることにより、装置を停止することなく遠心分離及び固形物の排出を切り替えることができ、連続的に運転することができる。
注液部に導入された原液が複数の遠心分離部に分配されて回転力が与えられるため、原液のすべりが発生しにくく効率的に遠心力を負荷することができ、固形物の分離効率を向上させることができる。
回転筒は、回転手段により上下から支持されているため、高回転での回転筒の振動を抑えることができる。これにより、従来の遠心分離機に比べ、より高速で原液の遠心分離を行うことができるようになり、従来の遠心分離機で原液から分離することができなかった微細な固形物も分離することができる。
回転筒に原液を導入する導入部材及び清浄液を回転筒の外部に排出する排出部材を、回転筒の回転軸上に設けているため、回転筒が高速回転中であっても回転筒への原液の圧送及び回転筒からの清浄液の排出がスムーズにできる。

請求項２に記載の考案では、請求項１に記載の遠心分離機において、前記固形物溜まりは、遠心分離された固形物を前記排出孔側に案内する傾斜部を備えた、という技術的手段を用いる。

請求項２に記載の考案によれば、傾斜部により遠心分離された固形物を排出孔側に案内することができるため、固形物を効率的に回転筒の外部に排出することができる。

請求項３に記載の考案では、請求項１または請求項２に記載の遠心分離機において、前記注液部の内部であって前記回転筒の回転軸上に、前記注液部に導入された原液が衝突する遠心板が設けられている、という技術的手段を用いる。

請求項３に記載の考案によれば、原液は注液部に導入されると、遠心板に衝突し、水平方向に分散される。これによれば、原液が遠心分離される前に排出部材から排出されることを防ぐとともに、原液を遠心分離部に案内することができる。

請求項４に記載の考案では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の遠心分離機において、前記導入部材及び前記排出部材にロータリージョイントを用いる、という技術的手段を用いる。

請求項４に記載の考案のように、導入部材及び排出部材にロータリージョイントを用いると、回転筒が高速回転中であっても回転筒への原液の導入及び排出をスムーズに行うことができ、好適である。

請求項５に記載の考案では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の遠心分離機において、前記注液部の内部であって前記回転筒の回転軸上に設けられ、前記回転筒を回転させたときに前記回転筒の回転軸近傍に集まる、清浄液よりも比重が低い油成分が、前記排出部材に流入することを防止する邪魔板と、前記排出部材の内部に挿通されて、前記排出部材と２重管構造を形成し、前記邪魔板を貫通して前記注液部と連通し、前記油成分を前記回転筒の外部に排出する排出管と、を備えた、という技術的手段を用いる。

請求項５に記載の考案によれば、回転筒を回転させたときに回転軸近傍に集まる、原液に含まれる油分などの清浄液よりも比重の小さい油成分を、邪魔板により直接排出部材に流入させることなく、排出管により清浄液と油成分とを分離した状態で、外部に排出することができる。

本考案の第１実施形態の遠心分離機の側面図である。本考案の第１実施形態の遠心分離機の上面図である。本考案の第１実施形態の遠心分離機の垂直一部断面図である。本考案の第１実施形態の遠心分離機の水平一部断面図である。本考案の第２実施形態の垂直一部断面図である。

（第１実施形態）
以下、本考案の第１実施形態の遠心分離機について図を参照して説明する。なお、本考案は、以下の実施形態に限定されるものではない。

図１及び図２に示すように、遠心分離機１００は、原液が導入され、固形物を遠心分離する回転筒１と、回転筒１を水平方向に回転数を可変に回転させるインバーターモーター６と、原液を回転筒１に圧送するポンプ５と、回転筒１の回転軸上に設けられ、回転筒１に原液を導入するＩＮ側ロータリージョイント４と、回転筒１の回転軸上に設けられ、回転筒１において固形物が遠心分離された清浄液を回転筒１の外部に排出するＯＵＴ側ロータリージョイント１３と、を備えている。本実施形態では、下方のロータリージョイントをＩＮ側、上方のロータリージョイントをＯＵＴ側としたが、上方のロータリージョイントをＩＮ側、下方のロータリージョイントをＯＵＴ側とすることもできる。
ここで、ＩＮ側ロータリージョイント４と後述する注液部１ａに繋がる管状部１ｄとが導入部材に相当し、ＯＵＴ側ロータリージョイント１３と注液部１ａに繋がる管状部１ｅとが排出部材に相当する。ＩＮ側ロータリージョイント４及びＯＵＴ側ロータリージョイント１３は回転せず、管状部１ｄ及び管状部１ｅは、ＩＮ側ロータリージョイント４及びＯＵＴ側ロータリージョイント１３にそれぞれ回転可能に接続されている。

回転筒１は、上下からベアリング３により支持されており、このベアリング３とインバーターモーター６とにより回転手段を構成する。この構成により、高回転での回転筒１の振動を抑えることができるので、従来の遠心分離機に比べ、より高速で原液の遠心分離を行うことができる。これにより、従来の遠心分離機では分離が困難であった微細な固形物、例えば３μｍ以下の固形物、も遠心分離することができる。

回転筒への原液の導入、清浄液の排出を行うための導入部材、排出部材にロータリージョイントを用いると、回転筒１が高速回転中であっても回転筒１への原液の圧送及び回転筒１からの清浄液の排出をスムーズに行うことができ、好適である。

図３及び図４に示すように、回転筒１は、ＩＮ側ロータリージョイント４と連通し原液が導入される注液部１ａと、注液部１ａを中心に水平方向に放射状に設けられ、回転筒１の側面において外方に開口する開口部１ｃを有し原液への遠心力の負荷を行う遠心分離部１ｂと、を内部に備えている。このような形状の回転筒１は、例えば、円柱状のアルミブロックに、回転中心と水平方向に放射状に穴あけ加工して作製することができるので、簡単かつ安価に製造することができる。
本実施形態では、断面矩形状の注液部１ａの各辺から水平方向外方に向かって４つの遠心分離部１ｂが、隣接する遠心分離部１ｂが互いに直交するように形成されているが、注液部１ａの形状、遠心分離部１ｂの数、形状、配置はこれに限定されるものではない。

回転筒１内には、図４に示すように回転筒１の入り口に注液部１ａの内部であって回転筒１の回転軸上に板状に形成された遠心板１４が設けられている。遠心板１４は回転筒１の回転軸上、ＩＮ側ロータリージョイント４の延長線上に位置しており、注液部１ａに導入された原液が衝突し、水平方向に分散させることにより原液が遠心分離される前にＯＵＴ側ロータリージョイント１３から排出されることを防ぐとともに、原液を遠心分離部１ｂに案内する効果もある。

開口部１ｃには、原液から遠心分離されたシリコンの研磨くずなどの固形物を回収し回転筒１の外部に排出するための固形物回収部材２が、締め付けボルト９により固定されて設けられている。なお、図３において、固形物回収部材２は１箇所の開口部１ｃにだけ図示してあるが、残りの開口部１ｃにも設けられている。

固形物回収部材２は、遠心分離部１ｂにおいて遠心分離された固形物が貯留される固形物溜まり２ａと、固形物溜まり２ａと連通し固形物を回転筒１の外部に排出するための排出孔２ｂと、排出孔２ｂを開閉する開閉部材であるピン２ｃと、ピン２ｃを回転筒１の外部より排出孔２ｂ側に付勢する付勢部材であるバネ２ｄと、を備えている。

固形物溜まり２ａには、固形物を排出孔２ｂ近辺に集めて効率的に排出するために、排出孔２ｂに向かって案内する傾斜部２ｅが形成されている。本実施形態では、傾斜部２ｅは、固形物溜まり２ａの厚さを減じるために、２段の傾斜を設けているが、固形物を排出孔２ｂに向かって案内することができれば、平面、曲面を問わず各種形状を採用することができる。

ピン２ｃは、先端に円錐部を備え、排出孔２ｂを確実に開閉できるようにするとともに、バネ２ｄの付勢力を受けることができるように形成されている。バネ２ｄは、バネ２ｄの一端を係止する係止部２ｆにより、ピン２ｃに排出孔２ｂ側に付勢する付勢力を負荷できるように取り付けられている。

ピン２ｃは、遠心分離機１００により遠心分離を行う際には、バネ２ｄにより付勢され排出孔２ｂを閉塞している。回転筒１の回転数が増大し、例えば、３０００ｒｐｍを超えて、ピン２ｃに作用する遠心力がバネ２ｄによりピン２ｃに負荷された付勢力を超えると、ピン２ｃは外方に移動して排出孔２ｂが開放され、遠心分離されて固形物溜まり２ａに貯留されていた固形物が、排出孔２ｂから回転筒１の外部に排出されるように構成されている。
ここで、「ピン２ｃに作用する遠心力」は、ピン２ｃに直接作用する遠心力と遠心分離部１ｂの原液から排出孔２ｂを介して作用する遠心力との和である。

回転筒１の外周側面を覆うように、固形物回収部材２から排出された固形物が飛散しないようにするカバー５１が設けられている。また、回転筒１の外周側面には、カバー５１にこびりついた固形物を掻き落とすための板状のスクレパー５０が設けられている。

次に、遠心分離機１００による原液の遠心分離法について説明する。

インバーターモーター６によりピン２ｃが排出孔２ｂを開放しない回転数で回転筒１を回転させ、原液をポンプ５により圧送し、バルブ１２を介し、ＩＮ側ロータリージョイント４から回転筒１の注液部１ａ内に導入する。

注液部１ａ内に導入された原液は、遠心板１４に衝突し、すぐに排出されることなく水平方向に広げられ、遠心分離部１ｂに案内される。

遠心分離部１ｂに案内された原液は、複数の遠心分離部１ｂに分配されて回転力が与えられる。ここで、遠心分離部１ｂは、鉛直方向の壁部で区画されているため、原液のすべりが発生しにくく効率的に遠心力を負荷することができ、分離効率を高くすることができる。原液中の固形物は比重差により遠心力で外方に飛ばされ、原液が清浄液と固形物に分離される。

回転筒１の中央付近は固形物が除去された清浄液となり、ＯＵＴ側ロータリージョイント１３から回転筒１の外部に排出される。遠心力で外方に飛ばされた固形物は、傾斜部２ｅにより案内され固形物溜まり２ａに貯留される。

固形物溜まり２ａにある程度固形物が貯留されたところで、これを回転筒１の外部に排出する。回転筒１の回転数を、遠心分離を行う回転数よりも増大させ、例えば３０００ｒｐｍを超えて、ピン２ｃに作用する遠心力がバネ２ｄによりピン２ｃに負荷された付勢力を超えるようにすると、ピン２ｃは外方に移動して排出孔２ｂが開放される。これにより、遠心分離されて固形物溜まり２ａに貯留されていた固形物が、排出孔２ｂから回転筒１の外部に排出される。排出された固形物は、カバー５１により飛散しないようにすることができる。また、カバー５１にこびりついた固形物は、スクレパー５０により掻き落とすことができる。

固形物を回転筒１の外部に排出した後に、回転筒１の回転数を元に戻すと、ピン２ｃはバネ２ｄを排出孔２ｂに向かって付勢し、ピン２ｃにより排出孔２ｂが閉塞される。これにより、再び原液の遠心分離を行うことができる。

このように、本考案の遠心分離機１００によれば、回転筒１の回転数を変えることにより、装置を停止することなく遠心分離及び固形物の排出を切り替えることができ、連続的に運転することができる。

［第１実施形態の効果］
上述のように、本考案の遠心分離機１００によれば次に列挙する効果が得られる。
（１）回転筒１の回転数を変えることにより、装置を停止することなく遠心分離及び固形物の排出を切り替えることができ、連続的に運転することができる。これにより、固形物の掻き落としなどの作業も必要がなくなった。
（２）高速で振動が出にくい一体型の回転筒１を使用し、回転筒１内の内部を複数の遠心分離部１ｂで区画することにより、原液のすべりが発生しにくく効率的に遠心力を負荷することができ、固形物の分離効率を高くすることができる。
（３）回転筒１を上下からベアリング３で強固に支持することにより振動が出にくくなるため、より高速回転が可能になり、今までの遠心分離機で取りきれなかった微細な固形物も原液から分離することができる。
（４）回転筒１に原液を導入する導入部材であるＩＮ側ロータリージョイント４及び清浄液を回転筒１の外部に排出する排出部材であるＯＵＴ側ロータリージョイント１３を、回転筒１の回転中心と同軸に設けているため、回転筒１が高速回転中であっても回転筒への液の圧送及び回転筒からの液の排出がスムーズにできる。

（第２実施形態）
以下、本考案の第２実施形態の遠心分離機について図を参照して説明する。なお、第１実施形態の遠心分離機と同様の構成については、同じ符号を付するとともに、説明を省略する。

第２実施形態の遠心分離機２００は、邪魔板５６と複式ロータリージョイント５７の内部に設けられた排出管５５を備えている点において、第１実施形態の遠心分離機１００と異なっている。

邪魔板５６は、注液部１ａの内部であって回転筒１の回転軸上に遠心板１４に対向して設けられている板状に形成された部材である。

複式ロータリージョイント５７は、内部に排出管５５が挿通された２重管構造をなし、排出管５５は邪魔板５６を貫通して注液部１ａに連通している。

油分などの清浄液よりも比重の小さい油成分を含む原液を、回転筒１を回転させて遠心分離すると、比重が大きい固形物は外方へ遠心分離され、比重の小さい油成分は注液部１ａ内部で回転筒１の回転軸近傍（例えば領域Ａ）に集中する。邪魔板５６は、これら油成分が複式ロータリージョイント５７に直接流入することを防止し、一旦、回転筒１の回転中心近傍に滞留させる。

回転筒１の回転軸近傍に滞留した油成分は、注液部１ａに導入される原液による内圧により注液部１ａから排出管５５に押し出される。一方、清浄液は、邪魔板５６と回転筒１の内壁との隙間６１を通って、複式ロータリージョイント５７の外側管部５７ａを通じて外部に排出される。これにより、清浄液と油成分とを分離した状態で、外部に排出することができる。

［第２実施形態の効果］
遠心分離機２００によれば、第１実施形態の遠心分離機１００の効果に加えて、原液に含まれる油分などの清浄液よりも比重の小さい油成分を分離、回収することができるという効果を奏する。

また、上記の遠心分離機は、原液を、比重に応じて油成分、清浄液、固体物の三相に分離する三相分離型にも好ましく適用される。

本考案の遠心分離機は、シリコンウェハー切断液の再生、クーラント液の再生、作動油、潤滑油の再生超仕上げ油の再生、洗浄液の再生、焼き入れ水の再生等に利用することができる。

１…回転筒
１ａ…注液部
１ｂ…遠心分離部
１ｃ…開口部
１ｄ…管状部
１ｅ…管状部
２…スラッジ回収部材
２ａ…スラッジ溜まり
２ｂ…排出孔
２ｃ…ピン
２ｄ…バネ
２ｅ…傾斜部
２ｆ…係止部
３…ベアリング
４…ＩＮ側ロータリージョイント
５…ポンプ
６…インバーターモーター
９…ボルト
１２…バルブ
１３…ＯＵＴ側ロータリージョイント
１４…遠心板
５０…スクレパー
５１…カバー
５５…排出管
５６…邪魔板
５７…複式ロータリージョイント
５７ａ…外側管部
１００…遠心分離機
２００…遠心分離機

Claims

原液が導入され、固形物を遠心分離する回転筒と、
前記回転筒を上下から支持し、前記回転筒を水平方向に回転数を可変に回転させる回転手段と、
前記回転筒の回転軸上に設けられ、前記回転筒に原液を導入する導入部材と、
前記回転筒の回転軸上に設けられ、前記回転筒において固形物が遠心分離された清浄液を前記回転筒の外部に排出する排出部材と、を備えた遠心分離機であって、
前記回転筒は、導入部材と連通し原液が導入される注液部と、注液部を中心に水平方向に放射状に設けられ、前記回転筒の側面で外方に開口する開口部を有し、原液への遠心力の負荷を行う複数の遠心分離部と、を備え、
前記遠心分離部の開口部を覆って、前記遠心分離部において遠心分離された固形物が貯留される固形物溜まりと、前記固形物溜まりと連通し固形物を前記回転筒の外部に排出するための排出孔と、前記排出孔を開閉する開閉部材と、前記開閉部材を前記回転筒外部より前記排出孔側に付勢する付勢部材と、を備えた固形物回収部材が設けられ、
前記回転筒の回転数が増大し、前記開閉部材に作用する遠心力が前記付勢部材により前記開閉部材に負荷された付勢力を超えると、前記排出孔が開放され、遠心分離された固形物が前記回転筒の外部に排出されるように構成されたことを特徴とする遠心分離機。
前記固形物溜まりは、遠心分離された固形物を前記排出孔側に案内する傾斜部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
前記注液部の内部であって前記回転筒の回転軸上に、前記注液部に導入された原液が衝突する遠心板が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の遠心分離機。
前記導入部材及び前記排出部材にロータリージョイントを用いることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の遠心分離機。
前記注液部の内部であって前記回転筒の回転軸上に設けられ、前記回転筒を回転させたときに前記回転筒の回転軸近傍に集まる、清浄液よりも比重が低い油成分が、前記排出部材に流入することを防止する邪魔板と、
前記排出部材の内部に挿通されて、前記排出部材と２重管構造を形成し、前記邪魔板を貫通して前記注液部と連通し、前記油成分を前記回転筒の外部に排出する排出管と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の遠心分離機。
原液を、比重に応じて油成分、清浄液、及び固体物の三相に分離する三相分離型であることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれかに記載の遠心分離機。