JP5299798B2 - 固体混合物の分離装置 - Google Patents
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オイルパームのトランクを細かくして搾汁後に得られる残渣には、維管束と柔組織とが混合した固体混合物となっている。柔組織は維管束に付着した状態で存在する場合が多いため、残渣を利用するにはこのような性質が異なる維管束と柔組織とを分離することが望まれる。
従って、本発明によれば、固体混合物を効率よく分離できる固体混合物の分離装置を提供することができる。
本実施形態における固体混合物の分離装置10は、流動性が異なる複数の固体の混合物を、気流を利用して高流動性固体と低流動性固体とに分離する装置である。この明細書において流動性とは、例えば、各固体が気流から受ける風圧と各固体の移動を阻止する抵抗力との相対関係によって、気流中で固体が移動する性質をいう。例えば静置された固体が気流によって移動する場合を高流動性固体とし、移動しない場合を低流動性固体としてもよい。
分離装置10は、図1乃至図4に示すように、分離室11を有する本体部12と、分離室11に固体混合物を供給する供給部13と、分離室11内に配設されて固体混合物を攪拌しつつ一方向に移動させる搬送部14と、分離室11内に搬送部14の搬送方向とは反対方向に気流を形成する気流形成部15と、分離室11内に加圧気体を噴射する気体噴射部16と、分離室11から排出された混合気体を固気分離する固気分離部17と、を備えている。
この搬送部14では、各パドル32が回転することで、分離室11の底部上に存在する固体混合物を掻き上げつつ攪拌すると共に、固体混合物または低流動性固体をパドル32の傾斜により第1排出口28側に向けて一方向に移動させ、低流動性固体を第1排出口28から排出させる。
なおこの搬送部14では、搬送軸31の回転速度が調整可能であり、パドル32の角度が調整可能である。回転速度やパドル32の角度を調整して固体混合物または低流動性固体の搬送速度、攪拌強度、掻き上げ量を調整して固体混合物に応じた分離を可能にしている。
固体混合物が攪拌されることで、低流動性固体が浮き上がり、気流によって投入口27よりも第2排出口29側へ移動することがある。特に、固体混合物を構成する高流動性固体と低流動性固体との流動性の差が小さい場合には、低流動性固体が気流によって第2排出口29側へ移動し易い。
そのため、投入口27よりも第2排出口29側に搬送部14が設けられていれば、攪拌時に気流によって第2排出口29側へ移動した低流動性固体を第1排出口28側へ移動させることができ、低流動性固体を確実に第1排出口28から排出させることができる。
ここでは気流が投入口27よりも第1排出口28側から形成されるのがよく、特に第1排出口28から投入口27までの全長に形成されるのが好適である。固体混合物は搬送部14によって攪拌されて徐々に分離するため、固体混合物に含まれている高流動性固体は低流動性固体に伴って投入口27から第1排出口28側に移動する。
そのため第1排出口28側から気流を形成することで、低流動性固体に伴って移動した高流動性固体をより多く分離することができる。
気体吸引部35は、本体部12の第2排出口29に吸引管37を介して接続されたプレートファン38を備え、分離室11内の空気を高流動性固体と共に吸引する。
気体導入部36は、本体部12の第1排出口28側の端部に連結して設けられた分岐導入管41と、分岐導入管41の一方に設けられた外気導入口42と、分岐導入管41の他方に設けられて加圧空気を導入可能なターボファン43とを備える。外気導入口42とターボファン43とは択一的に使用してもよい。
気体吸引部35の吸引量及び気体導入部36の導入量の少なくとも一方が調整可能であるのが好ましく、本実施形態では両者が調整可能である。具体的にはプレートファン38の入口側には吸引される混合気体中の固体濃度を測定するダストメータ39が設けられ、また分岐導入管41には気体流量を測定するサーマルフローメータ44が設けられており、これらの測定結果に基づいて、外気導入口42の開口量、ターボファン43の送風量、プレートファン35の気体吸引量等を手動又は自動制御により調整可能となっている。気流の風速や風量、風圧等を適宜調整することで、高流動性固体に応じた気流を形成して分離効率を向上できる。
この気体噴射部16では、搬送部14及び気流形成部15を稼働しつつ、分離室11内の上下方向の中間位置から下向きに加圧気体を噴射することで、分離室11内に上昇流や渦流等の気体の流れを形成する。この気体噴射部16ではパドル32の回転方向と同じ向きに加圧気体を噴射する。これにより固体混合物から高流動性固体を浮き上がらせて、気流形成部15によって形成された気流で高流動性固体を移動させ易くできる。
この固気分離部17には気流形成部15における気体吸引部35の排気がそのまま送り込まれる。即ち、分離室11内から気体吸引部35によって吸引された高流動性固体の混合気体が全て送り込まれる。この排気がサイクロン51で固気分離され、高流動固体がサイクロン51で回収される。さらにバグフィルタ53により、サイクロン51の排気から極微量に混入している高流動性固体を除去して大気放出される。
図1に示すように、まず供給部13のホッパー21から搾汁後の残渣である固体混合物を供給器22へ供給し、供給器22により押し出されて本体部12の分離室11に固体混合物が供給される。
分離室11では、投入された固体混合物が落下して搬送部14のパドル32により攪拌され、さらに掻き上げられて、付着又は凝集状態の低流動性固体と高流動性固体とを引き剥がしつつ固体混合物を分散させ、固体混合物を分離し易い状態にする。
気流によっても移動し難い低流動性固体及び未分離の固体混合物は、搬送部14のパドル32で第1排出口28側へ移動させる。気流が形成された状態で搬送部14による攪拌及び移動を継続することで、固体混合物中のさらに多くの高流動性固体を気流により第2排出口29側へ移動させることができる。低流動性固体はそのまま搬送部14により第1排出口28側へ移動させる。
分離時には、例えば気体吸引部35に設けられたダストメータ、気体導入部36に設けられたサーマルフローメータ等の測定結果に基づいて、搬送部14や気流形成部15を自動調整してもよい。
固気分離部17では搬送部14及び気流形成部15を適切に調整することで、固気分離部17で回収された高流動性固体に低流動性固体が混入することを防止できる。
攪拌により固体混合物を分離し易くした状態で、分離室11内に気体形成部によって気流を形成するので、流動性が高い高流動性固体を気流により移動させることができる。一方、流動性が低い低流動性固体は搬送部14により移動させるので、気流に左右されることなく搬送部14の搬送方向に移動させることができる。そのため固体混合物を流動性の差により高流動性固体と低流動性固体とに確実に分離することが可能である。
特に、搬送部14による低流動性固体の移動方向と気流による高流動性気体の移動方向とを逆にしているため、低流動性固体と高流動性固体とを正確に分離することが可能である。
しかも、固体混合物を分離し易くする機能と低流動性固体を移動させる機能とを搬送部14により同時に実現でき、しかも低流動性固体の移動方向と高流動性気体の移動方向とを逆にすることで効率よく分離可能であるため搬送部14を短くコンパクト化できるので、装置構成の簡素化を図ることができる。
維管束と柔組織であれば、形状、大きさなど、流動性に影響する物理量の差が大きいため、本実施形態の分離装置10を用いることで、効率良く分離することが可能である。
例えば上記では、固体混合物として維管束と柔組織とからなるものを分離した例について説明したが、分離室11内に形成する気流中で流動性の違う固体が混合されているものであれば、分離対象は限定されない。固体混合物を構成する成分も2種である必要はなく、多数の成分が混合されていてもよい。
上記実施形態では、分離室11内に備えられた搬送部14として、パドルコンベアを用いた例を説明したが、例えばスクリューコンベアや振動コンベア等、固体混合物を攪拌し、分離し易い状態に分散できるものであれば他の搬送手段を使用することが可能である。
オイルパームをシュレッダにより微細化し、これを搾汁して得られた残渣を用いて、上記実施形態に示す分離装置10により、維管束と柔組織とに分離した。なお搬送部14は、全長が2000mm、パドル32の回転半径が370mm、パドルの傾斜が周方向に対して45度、投入口27と第1排出口28までの距離が600mmのものを用いた。プレートファン38は、テラル株式会社製の(CPFI−No.2−1/2)を用いた。
プレートファン38の回転数を1430rpm(約8m/sec)で略一定流速下で、パドルの回転数を23〜93rpmまで変化させて、サイクロン51の下部ダクト50から得られる柔組織の純度及び回収率を測定した。結果を図7(a)に示す。
ここで純度は、サイクロン51から分別された柔組織画分中に含まれる柔組織の割合である。回収率は全柔組織に対する柔組織画分中に含まれる柔組織の割合であり、次式により求めたものである。
[式1]
回収率(%)=(分別された柔組織画分の柔組織の量)/(分別された柔組織画分の柔組織の量+維管束画分に含まれる柔組織の量)
次に、パドル32の回転数を70rpmとして、外気導入口42を一定の開口量にしてプレートファン38の回転数を500〜1700rpmまで変化させ、サイクロン51の下部ダクト50から得られる柔組織の純度及び回収率を測定した。結果を図7(b)に示す。
図7(a)(b)から明らかなように、搬送方向と気流の方向とを逆にしている実施形態の分離装置10では、高い純度の柔組織を高い回収率で回収できた。
11 分離室
12 本体部
13 供給部
14 搬送部
15 気流形成部
16 気体噴射部
17 固気分離部
21 ホッパー
22 供給器
23 移送管
24 スクリュー軸
25 スクリュー
26 気流形成空間
27 投入口
28 第1排出口
29 第2排出口
30 排出ダクト
31 搬送軸
32 パドル
35 気体吸引部
36 気体導入部
37 吸引管
38 プレートファン
39 ダストメータ
41 分岐導入管
42 外気導入口
43 ターボファン
44 サーマルフローメータ
46 リングブロア
47 分岐圧送管
48 マニホールド
49 噴射ノズル
50 下部ダクト
51 サイクロン
52 延長管
53 バグフィルタ
54 気体吸引器
Claims (4)
- 流動性が異なる複数の固体の混合物を、気流を利用して低流動性固体を分離室の一端部側へそして高流動性固体を他端部側へ分離する分離装置であって、
閉断面構造の分離室と、
上記分離室の両端部間の中間位置に設けられ上記固体混合物を投入する投入口と、
上記分離室の底部に設けられ、該分離室内の上記固体混合物を攪拌しつつ上記投入口から一端部側へ上記低流動性固体を搬送させる搬送部と、
上記分離室内において上記搬送部の搬送方向とは反対方向に気流を形成する気流形成部と、
上記分離室内の上下方向の中間位置から下向きに加圧気体を噴射して高流動性固体を浮き上がらせる気体噴射部と、
上記一端部側へ搬送させた上記低流動性固体を上記分離室の一端部の底部から排出する第1排出口と、
浮き上がらせた上記高流動性固体を上記気流によって上記他端部側へ移動させ、該高流動性固体を上記搬送部よりも上部から該気流と共に排出する第2排出口と、
上記第2排出口から排出された混合気体を固気分離する固気分離部と、を備え、
上記搬送部は、上記固体混合物を掻き上げつつ攪拌し且つ搬送方向に移動させるパドルを有し、該パドルは、上記第2排出口から上記第1排出口まで設けられ、
上記気流形成部は、上記第2排出口から上記分離室内の気体を吸引する気体吸引部と、上記分離室底部の搬送部よりも上方の空間に上記一端部側から外気を導入する気体導入部と、を備え、該搬送部よりも上方の空間に上記気流を形成し、上記気体吸引部の吸引量及び上記気体導入部の導入量の少なくとも一方を調整可能にした、固体混合物の分離装置。 - 前記投入口には、前記固体混合物を押し出し流れで前記分離室へ供給する供給部が接続されている、請求項1に記載の固体混合物の分離装置。
- 前記固体混合物は植物を小片化して搾汁した残渣からなる、請求項1又は2に記載の固体混合物の分離装置。
- 前記低流動性固体は植物の維管束であり、前記高流動性固体は柔組織である、請求項1に記載の分離装置。
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