JP3402419B2 - 遠心濃縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体中に微細な固
形物を含有する懸濁液の固液分離に用いられるスクリュ
ーデカンタ型遠心濃縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のデカンタ型遠心濃縮機は、高速
回転する回転ボウル内にスクリューコンベアが同軸的に
配設され、前記回転ボウルとスクリューコンベアとが速
度差をもって同方向に回転するようになっており、供給
管を通じて回転ボウル内に投入された被処理液は、遠心
力による回転ボウルの内周壁へ粒子分を沈降させる作用
により、清澄化された分離液と微細な固形物を多く含有
する濃縮液とに分離される。濃縮液はスクリューコンベ
アのスクリュー羽根により回転ボウルの一方側に掻き寄
せられながら濃縮液排出路より排出され、分離液は胴部
の他方側に形成された分離液排出路より外部に排出され
る構造を有している。

【０００３】前記濃縮液および分離液（以下両者を排出
液ともいう）排出機構としては、従来より種々のものが
開発されており、たとえば特公昭６３−３１２６１号公
報に示されたものがある。

【０００４】この発明は、その先行例においては、排出
液を回転ボウルの外周部分に形成した排出路を通して排
出するにあたり、排出液は大きな周速度をもって排出さ
れるため、大きな動力で回転させる必要があることを解
決するものである。

【０００５】このための具体的構造として、スクリュー
コンベアの胴部の端面に複数のスキマー管を半径方向に
固定し、かつスキマー管の開口端を回転ボウル内壁面近
くまで延在させ、スクリュー羽根により掻き寄せられた
濃縮液をスキマー管を通して回転ボウルの中空の支持軸
内に導くようにしてある。また、分離液については、ス
クリューコンベアの胴部に半径方向の直線的な案内流路
を複数形成し、各案内流路は胴部の外面に開口させ、各
案内流路をスクリューコンベアの中空の支持軸内に繋げ
て、分離液を中空の支持軸内を通して機外に排出するよ
うにし、濃縮液については、スクリューコンベアの支持
軸と回転ボウルの支持軸との間隙を通して機外に排出す
るようにしたものである。さらに、濃縮液と分離液の液
の排出量を調整する流量調節弁をそれぞれ設けるもので
ある。

【０００６】また、他に消費動力の低減のために、軸心
部より濃縮液等を排出するようにした装置としては、特
開昭６２−４５３６３号公報、実開昭６２−１３６２３
７号公報、実開平２−８６６５２号公報、実開平２−８
６６５３号公報等に記載されたものがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】代表的に特公昭６３−
３１２６１号公報に記載された支持軸部を通して排出液
を排出する構造のものは、消費動力が少ない利点がある
ものの、半径方向に延びるスキマー管および案内流路
は、その横断面が半径方向に沿って全て同一であり、か
つ狭いために、特に微細な固形物を多量に含有する濃縮
液が流れるスキマー管の内壁面の摩耗が激しく、かつ閉
塞が生じやすい。また、スキマー管とスキマー管との間
は濃縮液が滞留し、かつスキマー管の流入部分が狭いた
めに、デッドスペースが生じやすく、排出される濃縮液
の分離濃度が経時的に変化してしまう問題がある。

【０００８】さらに、小型化を図る場合、スキマー管の
径を小さくすることは、前述の問題を顕在化させるため
に、実際上小型の遠心濃縮機に適用することができない
等の欠点もあった。

【０００９】しかも、被処理液を装置の一方側から供給
し、濃縮液と分離液とを装置の他方側においてそれぞれ
排出する並流型のものであるために、その構造上、濃縮
液の排出用入口部分と分離液の排出用入口部分とが、液
の流れとして明確に区分できず、分離液の排出用入口か
ら濃縮液の粒子がしばしば混入してしまう虞れがあり、
運転条件に大きく左右され、処理能力は限定される。

【００１０】そこで、本出願人は、先に、濃縮液および
分離液を明確に区別してそれぞれ円滑に排出するととも
に、運転に必要な消費動力を低減することを主たる目的
として、特開平７−８５９号公報において、エネルギー
の回収を目的とする場合における各従来例が並流型であ
ったのに対して、向流型のものの例を提案した。これに
よって、現実に、前記従来例に比較して、濃縮液と分離
液との分離特性が高まることも実証された。

【００１１】しかし、その後、被処理液の種類によっ
て、濃縮液の排出側に集められた濃縮液が、スクリュー
羽根と堰との間に溜まり易く、堰を潜ることなく滞留す
ることがあり、長時間の安定した運転に支障をきたす可
能性があることが判った。

【００１２】この点に関しては、本発明の関連で後述す
る実施の態様に従ってコーン部を設けることで解決でき
ることが知見された。

【００１３】しかるに、総合的な高い分離特性を得よう
とする場合には、分離液側においても分離液を清澄な状
態で排出することが重要である。

【００１４】したがって、本発明の主たる課題は、向流
型の遠心濃縮機において、分離液の清澄性を向上させる
とともに、分離液の排出を円滑に行わせることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の遠心濃縮機は、水平支持された回転ボウル内に、同
心的にスクリューコンベア本体とスクリュー羽根とを有
するスクリューコンベアが配設され、前記回転ボウルと
スクリューコンベアとが同方向に差速をもって高速回転
し、前記回転ボウルとスクリューコンベアとの間に形成
されるプール空間の長手方向中間位置に外部より供給さ
れた被処理液を遠心力作用により濃縮液と分離液とに分
離しつつ、濃縮液を前記回転ボウルの一方側に、分離液
を他方側にそれぞれ集めて、これらを独立の排出路より
外部に排出する遠心濃縮機において、前記スクリューコ
ンベア本体の分離液排出側端と、これと対向する前記ボ
ウル端との間において分離液の排出部分を構成し、前記
スクリューコンベア本体の分離液排出側端部において、
その外周面より複数の支持部材を周方向に間隔をおいて
放射状に起立させ、かつ前記スクリューコンベア本体の
分離液排出側端からさらに前記ボウル端に向かって延在
させた状態で固定し、前記スクリュー羽根の分離液排出
側端部を前記支持部材上に取り巻いて固定し、かつ前記
ボウル端近傍の前記排出部分に臨む位置まで延在させ、
支持部材相互間に前記排出部分に向かって水平方向にか
つ支持部材の延在部においては軸心方向に向かって分離
液が通る流路を形成したことを特徴とするものである。

【００１６】ここで、前記スクリューコンベア本体の分
離液排出側端と、これと対向する前記ボウル端とのいず
れか一方に、周方向に間隔を置いて、複数の分離液排出
ベーンを固定した構成とすることができる。

【００１７】または、これらの場合において、前記スク
リューコンベア本体の分離液排出側端は、スクリューコ
ンベア本体の端板に対して、一体的に固定した中空軸の
フランジ部によって形成することができる。

【００１８】本発明においては、向流方式を採用するに
あたり、前記スクリューコンベア本体の分離液排出側端
と、これと対向する前記ボウル端との間において分離液
の排出部分を構成する。

【００１９】また、前記スクリューコンベア本体の分離
液排出側端部において、その外周面より複数の支持部材
を周方向に間隔をおいて放射状に起立させ、かつ前記ス
クリューコンベア本体の分離液排出側端からさらに前記
ボウル端に向かって延在させた状態で固定し、前記スク
リュー羽根の分離液排出側端部を前記支持部材上に取り
巻いて固定し、かつ前記ボウル端近傍の前記排出部分に
臨む位置まで延在させ、支持部材相互間に前記排出部分
に向かって水平方向にかつ支持部材の延在部においては
軸心方向に向かって分離液が通る流路を形成した。

【００２０】かかる構成の下では、スクリュー羽根が排
出側のボウル端近傍まで延在するので、分離液中の粒子
分を、反対側の濃縮液排出側に移送させることができる
ので、分離液の清澄性が向上する。

【００２１】また、支持部材相互間に前記排出部分に向
かって分離液が通る通路を形成したので、すなわち、支
持部材が、スクリューコンベア本体からボウル端近傍の
前記排出部分に臨む位置まで延在しているので、スクリ
ューコンベア本体の外周面側の分離液が、支持部材相互
間を通ってこれらに規制され、整流化状態で排出部分に
到るようになる。

【００２２】したがって、その分離液に対して整流化が
図られながら排出部分から排出され、円滑な分離液の排
出がなされる。

【００２３】

〔構造の説明〕

１．遠心濃縮機全体の構成（主に図１参照） 被処理液としての懸濁液の連続供給を受け入れて、これ
を遠心力により濃縮するための適切な大きさを有する円
筒状の（回転）ボウル１０は、その両端で中空軸１１の
フランジ部分１１ａ、中空軸１２のフランジ部分１２ａ
に固定され、両軸１１，１２を介して回転自在に軸支さ
れている。フランジ部分１１ａおよびフランジ部分１２
ａはボウル１０の端部をそれぞれ構成している。

【００２４】スクリューコンベア２０は、両端に端板２
１Ａ、２１Ｂを有するスクリューコンベア本体２１及び
スクリュー羽根２２によって構成され、上記端板２１
Ａ，２１Ｂに中空軸２３、２５が固定されている。

【００２５】スクリュー羽根２２は、その外縁が前記ボ
ウル１０の内周面に接するごとくわずかの間隙をもって
スクリューコンベア本体２１に固定されている。スクリ
ュー羽根２２はその左端側において、スクリューコンベ
ア本体２１外周面上に固定された水平方向に延びる支持
板４２の外端４２ａ上に支持され、フランジ１１ａ近傍
に達している。

【００２６】ボウル１０内にはスクリューコンベア２０
が、中空軸１１、１２内に中空軸２３、２５が、それぞ
れ回転自在に同心配置される。ボウル１０はカバー７０
内に配置されている。

【００２７】ボウル１０とスクリューコンベア２０と
は、差動装置３０により、それぞれ中空軸１１、２３を
介して同一方向に速度差をもって回転される。

【００２８】中空軸２３内には、中空軸２４が同心に配
置固定され、同軸内の供給路２４ａは案内路３１に連結
している。案内路３１は、ボウル１０の中央位置に開口
している。

【００２９】２．分離液排出側の構成（図１、２、４参
照） スクリューコンベア本体２１の左端部外周面上には、複
数枚（たとえば４〜１２枚）の前記支持板４２が等間隔
に放射状に起立して固定されている。

【００３０】支持板の外端４２ａはスクリュー羽根２２
の高さの好適には１／２〜１／５、図示例ではたとえば
約１／３の所まで、支持板の先端４２ｃは後記排出ベー
ンの側縁４０ｃとほぼ同位置までそれぞれ突出し、ま
た、支持板の後端４２ｂは先端４２ｃからボウル１０の
中央に向けてスクリュー羽根２２のほぼ一ピッチ分の長
さだけ延びている。

【００３１】スクリューコンベア本体２１の左端の端板
２１Ａに一体化された前記中空軸２３のフランジ部分２
３ｂには、周方向に等間隔に複数枚（たとえば２〜６
枚）の分離液排出ベーン４０が、前記支持板４２と異な
る位置で放射状に配置固定されている。

【００３２】排出ベーン４０の内端４０ｂと中空軸２３
の外周面、及び側縁４０ｃと前記中空軸１１のフランジ
部分１１ａとの間には、それぞれ間隙を設け、また外端
４０ａはスクリューコンベア本体２１の外周面からわず
かに突出している。

【００３３】図示例においては、分離液の排出ベーン４
０がフランジ部分２３ａに固定されているが、フランジ
部分１１ａ側に固定することもできる。

【００３４】分離液の流路は、スクリューコンベア本
体２１の外周面と同面上に放射方向に起立し左端側に延
びた複数の支持板４２によって形成された水平方向の複
数の開放空間と、スクリューコンベア２０と共に回転
するスクリュー羽根２２とボウル１０と共に回転する前
記フランジ部分１１ａによって形成され、回転速度差に
よって変形する環状空間と、前記中空軸２３のフラン
ジ部分２３ｂの面と、同面上に放射状に等間隔に立てら
れた複数の排出ベーン４０とによって台形状に区分さ
れ、フランジ部分１１ａ側が開放された環状空間と、
スクリューコンベア２０と共に回転する排出ベーンの側
縁４０ｃと上記の環状空間と速度差をもって回転する
前記フランジ部分１１ａとの間の環状空間と、によって
構成され、これらの空間に中空軸２３の排出路２３ａが
開口している。

【００３５】３．濃縮液排出側の構成（図１、３、５参
照） スクリューコンベア本体２１の右端部では、端板２１Ｂ
に環状の堰２６が固定され、同部材２６面上には、周方
向に等間隔を置いて複数枚（たとえば４または６枚）
の、外端４１ａが内端４１ｂより先行する湾曲状の排出
ベーン４１が配置固定されている。

【００３６】排出ベーン４１の内端４１ｂと前記中空軸
２５の外周面、外端４１ａとボウル１０の内周面、及び
側縁４１ｃと前記中空軸１２のフランジ部分１２ａと
は、それぞれ間隙を有している。

【００３７】濃縮液の流路は、堰２６の面と、同面上
に等間隔に立てられた湾曲状の排出ベーン４１とによっ
て変形台形状に区分され、フランジ部分１２ａ側が開放
されている環状空間と、スクリューコンベア２０と共
に回転する排出ベーンの側縁４１ｃと差速をもって回転
する前記フランジ部分１２ａとの間の環状空間と、によ
って構成され、これらの空間に中空軸２５の排出路２５
ａが開口している。

【００３８】４．さらに、分離液と濃縮液の排出路２３
ａ、２５ａのうち濃縮液の排出路２５ａにのみ調整弁５
０が設けられている（図１参照）。

【００３９】〔作動（液の流れ）の説明〕 １．懸濁液の流れ 処理される懸濁液は、中空軸２４の供給路２４ａ及び案
内路３１を経てボウル１０内の中央位置に連続供給され
る。

【００４０】ボウル１０の中央位置に供給された懸濁液
は、遠心力により分離液と濃縮液とに分離され、分離液
は、スクリューコンベア本体２１の外周面、スクリュー
羽根２２、２２、並びにボウル１０の内周面で形成され
るプール空間内を通りボウル１０の左端側へ流れ、濃縮
液は分離液と反対側であるボウル１０の右端側へ、ボウ
ル１０との差速を有するスクリュー羽根２２によって集
められ、それぞれ後記流れの形態を経て排出路２３ａ、
２５ａから排出される。

【００４１】２．分離液の流れ ボウル１０の左端側に流れてきた分離液の大部分は、前
記の複数の開放空間を通り水平方向に流れ、旋回しつ
つ同項の環状空間を通って流れてきた一部の分離液と
上記の支持板４２の先端側に形成された開放空間で合
流し、その後、及び相互間の液移動及び旋回を含め
た複雑な流れを呈しながら、中空軸２３の排出路２３ａ
へ導かれる。

【００４２】３．濃縮液の流れ スクリュー羽根２２によってボウル１０の右端側に集め
られた濃縮液は、ディップウエア２６の外端の全周をく
ぐって、前記の複数の変形台形状に区分された環状の開
放空間に送られ、同相互間の液移動及び旋回を含
めた複雑な流れを呈しながら、中空軸２５の排出路２５
ａへ導かれる。

【００４３】ところで、実施例の態様においては、図
１、３および６に代表的に示されている（図６はスクリ
ュー羽根の外周を基準とした展開図である）ように、特
に、スクリューコンベア本体２１の外周面と、前記堰２
６の外周縁近傍との間に濃縮液排出側に向かって半径が
拡大するコーン部６０を設け、このコーン部６０に相当
する部分のスクリュー羽根２２（２２Ａ）は、コーン部
６０の外周面上を取り巻いて設けた構成としてある。

【００４４】図示例においては、コーン部６０は、端板
２１Ｂがスクリューコンベア本体２１の外周面より突出
しているので、その端板２１Ｂの外周部において溶接な
どにより固定されている。

【００４５】このコーン部６０の拡がり程度は、図示例
のように、堰２６の外周縁より低い方が好ましいが、同
一の高さまでの間において適宜選択できる。

【００４６】他方、図示例においては、図１および図６
に示されているように、全長に一様に連続するスクリュ
ー羽根２２に対して、スクリュー羽根２２Ａを、途中か
らスクリュー羽根２２の間に固定して、スクリュー羽根
２２の１ピッチ分に対してスクリュー羽根２２と同じピ
ッチで設けた二重羽根構造のスクリュー羽根とされてい
る。

【００４７】また、図５および図６に示されている、ス
クリュー羽根２２とスクリュー羽根２２Ａの終端は、１
８０度離れた位置に位置決めされている。

【００４８】コーン部６０が存在しないと、スクリュー
コンベア本体２１の外周面近傍に搬送された濃縮液は、
堰２６の外周縁までの放射方向距離を移動する必要があ
る。このために、図６の領域Ｚ部分において特に滞留し
がちであるのに対して、コーン部６０を設けることで、
図３に示されているように、粒子を順次コーン部６０に
沿って芹り揚げる（移動させる）ことができ、滞留を生
じさせることなく、堰２６の外周縁を潜って濃縮液の排
出ベーン４１，４１間に導くことができる。

【００４９】さらに、コーン部６０を設けることによ
り、スクリューコンベア２０の回転により、濃縮液のス
クリューコンベア本体２１側における低濃度の液をコー
ン部６０に沿って確実に堰２６の外周縁近傍まで誘導で
きるので、スクリュー羽根２２，２２Ａと堰２６との間
に滞留することがなく、円滑にその濃縮液を堰２６を潜
らせて排出できる。しかも、低濃度の液をコーン部６０
に沿って堰２６へ移行させる過程で圧密を図りながら、
濃縮効果を高めることができる。

【００５０】一方、図示例のように、二重羽根構造のス
クリュー羽根とすることにより、主たる濃縮液の溢流個
所が一個所でなく２個所となるので、周方向にほぼ均等
な状態で濃縮液を堰を潜らせながら、安定した濃縮液の
排出を行わせることができる。

【００５１】対象の懸濁液が圧密し難い場合には、図示
例に比べてよりコーン部を長くして圧密効果を高めるた
めに、スクリューコンベア本体２１の案内路３１の近傍
からコーン部を拡げることができる。

【００５２】本発明は、前述のとおり、スクリュー羽根
２２の分離液排出側端部が支持板４２上に取り巻いて、
ボウル端近傍の前記排出部分に臨む位置まで延在してい
る。

【００５３】したがって、この延在部分においても、分
離が図られ、粒子分を濃縮液排出側に移送できる。その
結果、反対に、分離液の清澄性が高まる。

【００５４】また、支持板４２，４２…を設けること
で、分離液が支持板４２，４２間を通って排出ベーン４
１，４１間に導かれるので、分離液は整流化された状態
で排出ベーン４１，４１間に移行し、円滑な排出が約束
される。

【００５５】支持板４２は、分離液の整流化をもたらす
が、これを懸濁液の供給位置側に、すなわちボウル１０
の中央位置に過度に近づけると、十分に固形分が分離さ
れない状態で支持板４２，４２間にショートパスするこ
とになるので、最適には図示例のように、スクリュー羽
根２２の１ピッチ分の長さ、長くとも３ピッチ分までの
長さに設計される。

【００５６】支持板４２は本発明の支持部材を構成す
る。支持部材としては、板のほか、本発明の思想の範囲
内で、適宜の形状を選択できる。

【００５７】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、向流型
の遠心濃縮機において、分離液の清澄性を向上させると
ともに、支持部材を設けることで、分離液の排出を円滑
に行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る遠心濃縮機の全体構造を示す縦断
面図である。

【図２】図１のＸ部の拡大図である。

【図３】図１のＹ部の拡大図断面図である。

【図４】図１の４−４線矢視図である。

【図５】図１の５−５線矢視図である。

【図６】スクリューコンベアの説明用展開図である。

【符号の説明】

１０…ボウル、１１、１２…中空軸、２０…スクリュー
コンベア、２１…スクリューコンベア本体、２２、２２
Ａ…スクリュー羽根、２３、２４、２５…中空軸、２６
…堰、３０…差動装置、３１…案内路、４０…分離液排
出ベーン、４１…濃縮液排出ベーン、４２…支持板、５
０…調整弁、６０…コーン部、７０…カバー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−78262（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−136152（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−45363（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−859（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−57152（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−118538（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−136237（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−31149（ＪＰ，Ｕ) 実願昭63−168099号（実開 平２− 86652号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) 実願昭63−168100号（実開 平２− 86653号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B04B 1/20

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平支持された回転ボウル内に、同心的に
   スクリューコンベア本体とスクリュー羽根とを有するス
   クリューコンベアが配設され、前記回転ボウルとスクリ
   ューコンベアとが同方向に差速をもって高速回転し、前
   記回転ボウルとスクリューコンベアとの間に形成される
   プール空間の長手方向中間位置に外部より供給された被
   処理液を遠心力作用により濃縮液と分離液とに分離しつ
   つ、濃縮液を前記回転ボウルの一方側に、分離液を他方
   側にそれぞれ集めて、これらを独立の排出路より外部に
   排出する遠心濃縮機において、 前記スクリューコンベア本体の分離液排出側端と、これ
   と対向する前記ボウル端との間において分離液の排出部
   分を構成し、 前記スクリューコンベア本体の分離液排出側端部におい
   て、その外周面より複数の支持部材を周方向に間隔をお
   いて放射状に起立させ、かつ前記スクリューコンベア本
   体の分離液排出側端からさらに前記ボウル端に向かって
   延在させた状態で固定し、 前記スクリュー羽根の分離液排出側端部を前記支持部材
   上に取り巻いて固定し、かつ前記ボウル端近傍の前記排
   出部分に臨む位置まで延在させ、 支持部材相互間に前記排出部分に向かって水平方向にか
   つ支持部材の延在部においては軸心方向に向かって分離
   液が通る流路を形成したことを特徴とする遠心濃縮機。
2. 【請求項２】前記スクリューコンベア本体の分離液排出
   側端と、これと対向する前記ボウル端とのいずれか一方
   に、周方向に間隔を置いて、複数の分離液排出ベーンを
   固定した請求項１記載の遠心濃縮機。
3. 【請求項３】前記スクリューコンベア本体の分離液排出
   側端は、スクリューコンベア本体の端板に対して、一体
   的に固定した中空軸のフランジ部によって形成されてい
   る請求項１または２記載の遠心濃縮機。