JP4794652B2 - 分離板型遠心分離機とその分離板 - Google Patents

Description

本発明は、高回転・高遠心力によって被処理液（原液）を比重差に応じて液・液、及び／或いは固・液に分離する分離板型遠心分離機とその分離板とに関する。

分離板型遠心分離機（以下、単に「分離機」ともいう）は、産業の多くの分野に用いられており、例えば、船舶用ディーゼルエンジンの燃料油や潤滑油の浄化や、被処理液としてのこれらの油中（被処理液中）に混入した固形不純物を除去する清浄機として用いられている（特許文献１）。

特開２００２−３３６７３４号公報

この種の分離板型遠心分離機は、回転体内の回転軸方向に、薄い金属板を絞り加工によって截頭円錐形状に成形された分離板が、多数積層するよう分解可能に単純に組み合わされただけで構成された分離板群を備え、分離板群の各層において相対的に上下に位置する各分離板相互の上下間隙、即ち、各層において上の分離板の円錐面の内面（下面）と下の分離板の円錐面外面（上面）との間として形成された円錐面間隙を、下の分離板の円錐面の外面（上面）の円錐母線方向に複数配設された分離空間仕切突条部で、回転体の回転方向に間隔を置いて、例えば、８分轄して８室の分離空間を遠心分離による液中の固体の沈降作用面として形成している。

このような構造の分離機による分離処理は次のようにして行われる。
例えば、燃料油や潤滑油等である被処理液（以下、原液ともいう）が、回転体の回転軸方向から回転体内に導入されると、遠心力により、前記分離板群の下方側から分離板群を上下方向に貫通した流通孔を経て、各分離空間に流入して拡散して行く。

遠心力が与えられた被処理液は、分離板群を縦に貫通する流通孔を経て各分離空間に流入して、当該各分離空間内に拡散しつつ、液体は上下の分離板の円錐面の間を、分離板の中心即ち回転軸方向に向かって円錐面の傾斜を登るように流れて行く。

他方、被処理液中に混入している雑多な固形不純物粒子は、遠心沈降によって、当該分離空間を形成する上の分離板の円錐面の内面（下面）側に沈降し、沈降した円錐面に沿って分離空間の外周縁側即ち円錐面の底辺側へと流動（分離空間からの排出流動）して行く。

沈降した固形不純物粒子が、このように分離空間の外周縁へ向かって排出流動させられる際には、当該分離空間を形成するよう（仕切るよう）に回転方向の前後に配置されている２つの分離空間仕切突条部のうち、後方に位置する分離空間仕切突条部によって、詳しくは当該分離空間仕切突条部の回転方向側の縁（前縁）である回転正面縁によって、固形不純物粒子が案内されながら、恰も、分離空間仕切突条部で分離空間から掃き出されるように、分離空間の外周縁側の、上の分離板の内面側の底辺（当該分離板の外周端）へと送られる。

こうして、各分離空間からその外周縁に送り出される固形不純物は、その外周縁に集められて、堆積し、分離群の周囲の回転体内の空間に至り、終には当該回転体内の最外周空部の所謂固形不純物集塵場所である回転体内の最大径部に一時的に貯蔵され、適宜手段により適宜に回転体外へと排出される。

以上のように、分離板群における上下の分離板の間の各離空間は液中の不純物たる固体を遠心力により沈降させる分離沈降面として機能し、分離空間を形成する分離空間仕切突条部（の前縁）は各分離空間即ち分離沈降面に沈降した固形不純物を当該分離空間（分離沈降面）から掃き出して排除する機能を果している。

しかし、従来の分離空間仕切突条部は、截頭円錐形状の分離板の円錐母線と一致させた方向に直線的に配設されており、分離板群（及びその分離板）の回転方向に対しては正に直交して配設されているため、回転体中や分離空間中の被処理液に対して、当該被処理液を回転方向に回転力即ち遠心力を与えるには効果的であるが、反面、相応の大きな抵抗も受ける。以下、本明細書においてこの抵抗を被処理液抵抗という。

この被処理液抵抗の大小は、当然被処理液の性状（例えば粘性等）によって異なるだけでなく、回転体の回転速度の変化によっても変化が生じ、常に一定ではない。
このため、薄板で形成された分離板やこのような分離板の多数の組み合わせで比較的単純に積層された構造の分離板群には無用の力が作用して、これらに無用の変形を生じさせたり、変形による振動を生じさせたりして、分離板や分離板群に設計上与えられた作用効果をそのまま十分に発揮させることができない場合もあった。

又、このような無用な変形や振動によって分離板の材質（金属）に計算外の疲労が溜まり、分離板の破損やその破損による分離板群や回転体に損傷を生じ、分離機自体の故障や事故を引き起こす虞もあった。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたもので、従来に較べて、被処理液抵抗を減じさせて分離板や分離板群に無用の被処理液抵抗を与えない分離板の提供とその分離板を備えた分離板型遠心分離機の提供を目的とする。

請求項１の発明は、分離板型遠心分離機の回転体内に当該回転体の回転軸方向に積層される截頭円錐形状の分離板において、積層された上下の各前記分離板相互間の円錐面間隙を前記回転体の回転方向に間隔を置いて分離空間が形成されるよう、下方に位置する分離板の円錐面の円錐母線方向に配設される分離空間仕切突条部は、当該分離空間仕切突条部の円錐面の上辺側の端を通る円錐母線に較べて、当該分離空間仕切突条部の円錐面の底辺側の端を通る円錐母線の方が回転体の回転方向にずれて位置するよう円錐母線に対して斜めに配設され、前記分離空間仕切突条部の回転体の回転方向側の回転正面縁が、前記回転体の回転方向に膨出する曲線を描くよう湾曲形成された湾曲部を有し、当該湾曲部は分離空間仕切突条部の回転正面縁において円錐面の底辺側寄りに略への字状で形成されたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の分離板型遠心分離機用分離板において、湾曲部は全体が帯状に形成された分離空間仕切突条部の全長のうち円錐面の底辺側寄り部分を曲げて形成されたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の何れかに記載の分離板型遠心分離機用分離板において、分離空間仕切突条部は、分離板の円錐面とは別体に形成された板状部材を当該円錐面上に一体的に装着させたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の分離板型遠心分離機用分離板において、分離空間仕切突条部は、分離板の円錐面とは別体に形成された板状部材を当該円錐面状にスポット溶接にて一体的に装着したことを特徴とする。

請求項５の分離板型遠心分離機の発明は、請求項１乃至請求項４の何れかの分離板を備えたことを特徴とする。

請求項１乃至請求項５の各発明によれば、何れも、各分離空間において、当該分離空間を形成する分離空間仕切突条部が分離板の円錐面における円錐母線に対して斜めに傾斜して配設してあるので、従来に較べて、被処理液抵抗を減じさせることができ、その分、分離板や分離板群に無用の被処理液抵抗を与えない分離板を提供できる。

又、各発明によれば、何れも、各分離空間において、当該分離空間中の被処理液の流れ方向が、円錐母線に対して斜め傾斜に配設された分離空間仕切突条部によって、従来に較べて、当該分離空間の上部側即ち円錐面の上辺側へ集まるように誘導され、誘導されて集まる被処理液の量による圧力や重量によって、分離板がその円錐面において比較的均等に下方（回転軸方向において下方）に押えつけられるような抑制作用を受けるので、分離板は安定した組立状態におかれ、分離板及び分離板群が無用なブレを生ずることなく円滑に回転させることができ、高い遠心分離機能を発揮させることができる。

又、このため、薄板で形成された分離板やこのような分離板が比較的単純に多数の組み合わされて積層された分離板群にも無用の力が作用し難くなり、無用の変形や変形による振動も抑制することができる。

又、無用な変形や振動による分離板の金属疲労を軽減できるので、分離板や分離板群の耐久性を高めることができ、延いては分離型遠心分離機の信頼性を高めることができる。

以下、本発明を、船舶用ディーゼルエンジンの燃料油や潤滑油等を被処理液とする分離板型遠心分離機（以下、単に分離機ともいう）を例にして説明する。

実施例の分離板型遠心分離機の構造を図１乃至図６において説明する。
図１は分離板型遠心分離機の回転体の断面図、図２は分離板群を構成する分離板の平面図、図３は分離板の底面図、図４は分離板の側面図、図５は分離板の斜視図、図６は分離板の縦断面図である。

図１において、回転体１の内部には、回転体１の回転軸方向に笠状の分離板２が多数積層された分離板群２０が設けられている。この分離板群２０を構成する分離板２は、図２乃至図６に示すとおり、薄い金属平板を絞り加工によって截頭円錐形状に加工されたものである。

図１において、分離板群２０の各層において、積層方向の上下に相対的に位置する上の各分離板２と下の分離板２との相互の上下間隙、即ち、図２乃至図６に示す分離板２おいて、各層における上の分離板２の円錐面２１の内面（下面）２１２と下の分離板２の円錐面２１の外面（上面）２１１との間には、被処理液が導入（図１の分離板群２０中に図示の斜め上方に向けた多数の矢印は被処理液の導入方向を示す）される間隙として円錐面間隙（図示せず）が形成されている。

相対的に下に位置する分離板２の円錐面２１の外面（上面）２１１上には、当該円錐面２１の略円錐母線方向に分離空間仕切突条部３が回転体１の回転方向（この実施例では図において右方向＝反時計回り）に間隔を置いて、例えば８分轄して８室の分離空間４が形成されるように複数、図２の平面図においては回転中心側から放射状に配設されている。

実施例の分離機による被処理液（スラッジや水分を含んだ燃料油や潤滑油等）の分離処理は大別して一次分離と二次分離によって次のように遠心分離処理される。
先ず、図１において、被処理液は、回転体１の回転軸に回転方向に設けられた導入口１１から回転体１の内に導入され、回転体１の高速回転による遠心力で比重の軽い軽液、比重の重い重液、固形物等に分離される（以下、これを一次分離処理という）。

この一次分離処理により分離された比重の軽い軽液は、分離板群２０の下方側から上方側に向けて当該分離板群２０を上下方向に貫通し、少なくとも、各分離空間４毎に当該分離空間４を貫通するよう、円錐面の下辺側に設けられた各々の流通孔２２を上向き方向に流れて、順次下から上の各層の各分離空間４へと流入して、各分離空間４内に拡散して行く。

次に二次処理を簡単に説明する。
先ず、図１において、各分離空間４内に拡散して行く被処理液は、遠心力が与えられているため、各分離空間４に当該各分離空間４の流通孔２２から流入して拡散しつつ、被処理液の液体は、上下の分離板２，２の円錐面２１の間、即ち、上の分離板２の円錐面２１の内面（下面）２１２と下の分離板２の円錐面２１の外面（上面）２１１との間隙である分離空間４内を、分離板２の中心即ち回転軸方向に向かって下の円錐面２１の傾斜面２１１を登るよう上方へ向けて流れて行く。
この流れ、即ち上向流通は、図１の分離板群２０中において、斜め上方に向け回転軸方向に向かうように示した多数の矢印の通りである。

こうして、分離板群２０の各層の分離板２の分離空間４の間隙を経て、分離板群２０の上層側即ち上向へと流通した比較的軽い被処理液は、最終的には、図１に示す回転体１の回転軸近傍に設けられた回収口１５から浄化液として回収される。

他方、再び図１において、被処理液中に混入している処理対象の個々雑多な固形不純物粒子のうち比較的比重の大きな粒子は、回転体１の高速回転による遠心沈降によって、速やかに回転体１内の空間１２の最大径部１３に至って集積され、回転体１の胴回りにおける最大径部１３に設けられた排出口１４から、適宜のタイミングと適宜手段により回転体４外へと排出される。この最大径部１３は、回転体４の内部側から観ると、内部における最外周空部であって固形不純物を一時的に貯蔵する集塵・集積場所である。

又、比較的比重の重い被処理液や被処理液中に含まれる固形不純物粒子等は、分離板群２０によって形成される広大な沈降面（分離板２の円錐面積×分離板２の数）を構成する各分離空間４において、図２乃至４に示すように、当該分離空間４の沈降面の分離空間４を形成する相対的に上（天井側）に位置する上の分離板２の円錐面２１の内面（下面）２１２側（当該分離空間４の天井側に遠心力によって沈降）に沈降し（図４，５参照）、沈降した円錐面２１に沿って当該分離空間４の外周縁４１側即ち当該円錐面２１の底辺４１側へと流動して行く。以下、この流動を分離空間４からの排出流動と言う。

各分離空間４内において沈降した個々雑多な質量の固形不純物粒子が、各分離空間４の外周縁４１へ向かって排出流動させられる際には、当該分離空間４が回転方向に複数形成されるように（仕切るように）、回転方向の前後方向に間隔をおいて配置されている相対的に一対をなす２つの分離空間仕切突条部３，３のうちの、回転方向の後方に位置する分離空間仕切突条部３（例えば、図５における符号３Ｆで示す分離空間仕切突条部に対する分離空間仕切突条部３Ｒ）によって、正確には、当該分離空間仕切突条部３Ｒの回転方向側の縁（前縁）である回転正面縁３１によって、固形不純物粒子が例えば図４や図５の破線矢印の流動軌跡で示すように、案内されながら、恰も、分離空間仕切突条部３Ｒによって当該分離空間４から掃き出されるようにして、当該分離空間４の外周縁４１側の、上の分離板２の内面２１２側の底辺４１（当該分離板２の外周縁４１）側へと送られる。

図１において、上記のように各分離空間４からその外周縁４１側に送られて、分離板群２０の外へと放出された固形不純物（図示せず）は、分離板群２０の周囲の回転体１内の空間１２に至り、終には、上記と同様に、当該回転体４内の最外周空部の所謂固形不純物集塵場所である回転体４内の最大径部１３に一時的に貯蔵され、適宜手段により排出口１４から回転体４外へと排出される。

図２乃至図６において、分離板２の円錐面２１の上面２１１に当該円錐面２１の円錐母線方向に配設される分離空間仕切突条部３は、当該分離空間仕切突条部３の円錐面の上辺４３側の端３Ａを通る円錐母線に較べて、当該分離空間仕切突条部３の円錐面２１の底辺４１側の端３Ｂを通る円錐母線の方が回転体１の回転方向にずれて位置するよう円錐母線に対して交差する斜め傾斜とし、回転方向において前後に位置する２つの分離空間仕切突条部３，３で仕切られる分離空間４内において、当該分離空間４内における比較的比重の軽い被処理液が当該分離空間仕切突条部３の回転正面縁３１即ち当該分離空間仕切突条部３の前縁３１に案内（誘導）されながら、当該円錐面２１の上辺４３側方向に流動し移動するように配設してある。

分離空間仕切突条部３の回転体１の回転方向側の回転正面縁は、直線的に形成してもよいが、図示の例では、全体が帯状に形成された分離空間仕切突条部３１が、回転体１３の回転方向（図の右方向）に膨出する曲線を緩く描くよう湾曲形成された湾曲部を設けてある。このように、湾曲部は分離空間仕切突条部３の回転正面縁３１の全長にわたって形成してもよいし、分離空間仕切突条部３の回転正面縁３１において円錐面２１の底辺４１側寄りに形成してもよい。

この実施例によれば、上記のように分離空間仕切突条部３を分離板２の円錐母線に対して斜めに傾斜して配設してあるので、各分離空間において、少なくとも、比重の軽い被処理液の流れ方向が、円錐母線に対して斜め傾斜に配設された分離空間仕切突条部３によって、当該分離空間の上部側へ円滑に流れ集まるように誘導されるので、誘導されて集まる被処理液の比較的一定の流量による圧力や重量によって、例えば、分離板２がその円錐面２１において比較的均等に下方（回転軸方向において下方）に押えつけられるような抑制作用が生じて、分離板２が安定した組立状態におかれ、分離板２及び分離板群２０に無用なブレを生ずることなく円滑に回転させることができるので、高い遠心分離機能を発揮させることができる。

尚、実施例では截頭円錐形状に形成した円錐面２１に、「へ」の字状に成形した分離空間仕切突条部３をスポット溶接にて一体的に装着して分離板２を設けて、分離板２の本体である円錐面板２１と容易には分離しがたい堅牢な構成としている。
実施例に示す「へ」の字状の分離空間仕切突条部３の形状は、船舶用ディーゼルエンジンの燃料油や潤滑油等を被処理液とする固液分離性能実験において、実施実験を重ねての実験上見出された最良の形状であるが、勿論この形状に限定されない。

本発明は、上記実施例において船舶用ディーゼルエンジンの燃料油や潤滑油等を被処理液とする分離板型遠心分離機について説明したが、これに限らず、産業上利用する固液分離機において広く利用できる。

分離板型遠心分離機の回転体の断面図である。 分離板群を構成する分離板の平面図である。 分離板の底面図である。 分離板の側面図である。 分離板の斜視図である。 分離板の縦断面図である。

１ 回転体
１１ 導入口（被処理液）
１３ 最大径部（回転体）
１４ 排出口（固形不純物）
１５ 回収口（浄化液）
２ 分離板
２０ 分離板群
２１ 円錐面
２１１ 円錐面の外面（上面）
２１２ 円錐面の内面（下面）
２２ 流通孔
３ 分離空間仕切突条部
３Ａ 分離空間仕切突条部の端（上辺側）
３Ｂ 分離空間仕切突条部の端（底辺側）
３Ｒ 分離空間仕切突条部（図５）
３Ｆ 分離空間仕切突条部（図５）
３１ 回転正面縁（分離空間仕切突条部の前縁）
４ 分離空間
４１ 円錐面の底辺（分離板の外周縁）
４３ 円錐面の上辺

Claims (5)

1. 分離板型遠心分離機の回転体内に当該回転体の回転軸方向に積層される截頭円錐形状の分離板において、積層された上下の各前記分離板相互間の円錐面間隙を前記回転体の回転方向に間隔を置いて分離空間が形成されるよう、下方に位置する分離板の円錐面の円錐母線方向に配設される分離空間仕切突条部は、当該分離空間仕切突条部の円錐面の上辺側の端を通る円錐母線に較べて、当該分離空間仕切突条部の円錐面の底辺側の端を通る円錐母線の方が回転体の回転方向にずれて位置するよう円錐母線に対して斜めに配設され、前記分離空間仕切突条部の回転体の回転方向側の回転正面縁が、前記回転体の回転方向に膨出する曲線を描くよう湾曲形成された湾曲部を有し、当該湾曲部は分離空間仕切突条部の回転正面縁において円錐面の底辺側寄りに略への字状で形成されたことを特徴とする分離板型遠心分離機用分離板。
2. 湾曲部は全体が帯状に形成された分離空間仕切突条部の全長のうち円錐面の底辺側寄り部分を曲げて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の分離板型遠心分離機用分離板。
3. 分離空間仕切突条部は、分離板の円錐面とは別体に形成された板状部材を当該円錐面上に一体的に装着させたことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の分離板型遠心分離機用分離板。
4. 分離空間仕切突条部は、分離板の円錐面とは別体に形成された板状部材を当該円錐面状にスポット溶接にて一体的に装着したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の分離板型遠心分離機用分離板。
5. 分離板型遠心分離機は、請求項１乃至請求項４の何れかの分離板を備えたことを特徴とする。
   
   

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