JP6578254B2 - 遠心分離装置および遠心分離方法 - Google Patents

Description

本発明は、軸線回りに回転させられるバスケット内に供給された処理物を、このバスケットの胴部に設けられた濾過スクリーンによって濾過するとともに、処理物から濾過されたケーキを、上記バスケット内に収容されて一体に回転可能かつバスケットに対して上記軸線方向に相対的に移動可能な押出板により、バスケットの開口端から排出する押出式の遠心分離装置および遠心分離方法に関するものである。

このような押出式の遠心分離装置として、例えば特許文献１には、軸線回りに回転させられる外バスケットと、この外バスケット内に同軸に配置されて一体に回転させられるとともに外バスケットに対して軸線方向に進退させられる内バスケットとを備えた２段バスケット型の遠心分離装置において、遠心分離によって濾過する処理物を、外バスケットに支持されて処理物供給管の開口部に対向するように内バスケット内に配設された押出板と、この押出板との間に間隔をあけて上記供給管の開口部を取り囲むように配設された円環板状のディストリビュータとの間に供給するようにしたものが記載されている。

このような遠心分離装置において、供給管の開口部から押出板とディストリビュータとの間に供給された処理物は、遠心力によって内バスケットの胴部に設けられた濾過スクリーンの内周面に堆積しつつ濾過されてケーキを形成しながら、外バスケットの開口端側に向けた内バスケットの前進によって内バスケットの軸線方向にも堆積し、次いで外バスケットに対する内バスケットの後退によって押出板により押し出されて外バスケットの内周面に排出される。また、こうして外バスケットの内周面に排出された処理物のケーキは、外バスケットの濾過スクリーンによってさらに濾過され、内バスケットの前進によって押し出されてその開口端から排出される。

特開２０１４−０９１０９３号公報

ところで、このような遠心分離装置におけるバスケットと押出板との軸線方向における相対的な移動（特許文献１に記載された遠心分離装置では、押出板に対する内バスケットの進退）は、一般的に油圧ピストンによる油圧駆動によるものであり、前進の際の移動のストロークと後退の際の移動のストローク、および前進の際の移動速度と後退の際の移動速度は、それぞれ互いに等しくされている。

ところが、このような遠心分離装置において固液分離、脱水処理される処理物の固形分による遠心分離装置への負荷は常に一定であるとは限らず、処理物の供給量や処理物中の固形分濃度の変動によって固形分による負荷の増減が発生する。処理物の供給量や固形分濃度が増大することによって固形分量が増加して負荷が増大すると、濾過スクリーンによって処理物から濾過されたケーキの厚さは増大し、濾過スクリーンの内周面に形成されたケーキ層の厚さが不均一となり、高速回転するバスケットに異常な振動が発生するおそれがある。

また、逆にこのような固形分による負荷に対してバスケットと押出板との相対移動速度や移動のストロークが予め大きく設定されている場合には、濾過スクリーンの内周面に形成されるケーキの厚さは薄くなり、バスケット内に保持されるケーキ量も少ない状態となって処理物のバスケット内での滞留時間が短くなる。遠心分離装置による脱水性能に影響を与える因子としては、バスケットの回転による遠心力とバスケット内での滞留時間が主であるため、滞留時間が短い状態で運転を行うことは固形分による負荷に対して遠心分離装置の脱水性能が過剰であり、遠心分離装置が有する脱水性能が十分に発揮されていないことになる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、処理物の供給量や固形分濃度の変動に伴う負荷の増減に対応し、ケーキの厚さを均一に維持して異常振動の発生を防止するとともに、過不足なく脱水性能を発揮することが可能な遠心分離装置および遠心分離方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の遠心分離装置は、胴部に濾過スクリーンが設けられて軸線回りに回転させられる筒状のバスケットと、このバスケット内に収容されて一体に回転可能かつ該バスケットに対して上記軸線方向に相対的に移動可能に設けられ、上記バスケット内に供給された処理物から上記濾過スクリーンによって濾過されたケーキを上記バスケットの開口端側に押し出す押出板と、この押出板と上記バスケットのうちの一方を他方に対して上記軸線方向に進退させて相対的に移動させる進退駆動手段と、この進退駆動手段による上記押出板と上記バスケットのうちの一方の進退によって上記ケーキが上記バスケットの開口端側に押し出される際の該進退駆動手段における押出荷重を計測する計測手段とを備え、上記計測手段により計測された上記押出荷重に基づき、上記進退駆動手段による上記押出板と上記バスケットの相対移動速度と、上記押出板と上記バスケットのうちの一方の他方に対する進退のストロークとの少なくとも一方が制御されることを特徴とする。

また、本発明の遠心分離方法は、胴部に濾過スクリーンが設けられて軸線回りに回転させられる筒状のバスケット内に処理物を供給し、この処理物から上記濾過スクリーンによって濾過されたケーキを、上記バスケット内に収容されて一体に回転可能かつ該バスケットに対して上記軸線方向に相対的に移動可能に設けられた押出板により、上記バスケットの開口端側に押し出して排出する遠心分離方法であって、上記押出板と上記バスケットのうちの一方を、進退駆動手段によって他方に対して上記軸線方向に進退させて相対的に移動させるとともに、この進退駆動手段による上記押出板と上記バスケットのうちの一方の進退によって上記ケーキが上記バスケットの開口端側に押し出される際の該進退駆動手段における押出荷重を計測手段によって計測し、この計測手段により計測された上記押出荷重に基づき、上記進退駆動手段による上記押出板と上記バスケットの相対移動速度と、上記押出板と上記バスケットのうちの一方の他方に対する進退のストロークとの少なくとも一方を制御することを特徴とする。

このような遠心分離装置および遠心分離方法において、例えば特許文献１に記載された遠心分離装置のように押出板が軸線方向に一定の位置であり、バスケットが軸線方向に進退して移動可能とされている場合には、このバスケットの押出板に対する進退駆動手段による移動速度と進退のストロークとの少なくとも一方が制御される。また、逆に、バスケットが軸線方向に一定の位置で、押出板が軸線方向に進退して移動可能とされている場合には、進退駆動手段による押出板の移動速度と進退のストロークとの少なく一方が制御される。

従って、いずれの場合も、上記押出荷重が増加する傾向にあって、すなわち処理物供給量や処理物中の固形分濃度の増加等により固形分の負荷が増大してケーキが厚くなるようなおそれがあるときには、上記相対移動速度と上記ストロークとの少なくとも一方も増加するように制御することにより、濾過スクリーンの軸線方向における単位長さ当たりの処理物の供給量を低減して、ケーキの厚さの均一化を図ることができる。このため、高速回転するバスケットの濾過スクリーンに不均一な厚さのケーキが形成されることによって異常振動などが発生するのを防いで、安定的な濾過を図ることができる。

一方、これとは逆に、処理物供給量や処理物中の固形分濃度の低下等によって固形分による負荷が減少し、押出荷重が減少する傾向にあるときには、上記相対移動速度と上記ストロークとの少なくとも一方も減少するように制御することにより、濾過スクリーンの軸線方向における単位長さ当たりの処理物供給量を増加させることができる。このため、やはり不均一な厚さのケーキが形成されるのを防ぐことができるとともに、バスケット内での処理物の滞留時間を長く確保して遠心分離装置の脱水性能を過不足なく発揮し、バランスのとれた効率的な濾過を促すことが可能となる。

なお、このうち押出板とバスケットの相対移動速度を制御するには、例えば従来の油圧ピストンによる油圧駆動によってバスケットおよび押出板の一方を他方に対して進退させて移動させる場合でも、前進時と後退時の作動油の流路径に差を付けたり、スピードコントローラを設置したり、シリンダ排出側流路をバイパス化することによって作動油の排出速度に差を設けたりすることで制御可能であるが、この場合には進退の切り替えの際に油圧が不安定となって所定の相対移動速度に制御するのが困難となるおそれがある。また、押出板とバスケットとの進退のストロークを制御することは、一般的な油圧ピストンによる油圧駆動では略不可能と言わざるを得ない。

そこで、上述のように押出板とバスケットの相対移動速度と、押出板とバスケットのうちの一方の他方に対する進退のストロークとの少なくとも一方を安定して制御するには、上記進退駆動手段として、進退の切り替えの際や移動速度制御の即応性が高く、また任意のストロークで進退を切り替えることが可能な、電動モータによる駆動手段を採用するのが望ましい。

このような電動モータによる駆動手段としては、例えばボールネジ等のネジ軸に伝達した電動モータ（サーボモータ）の回転を、ピストンロッドに同軸に取り付けたナットを上記ネジ軸に螺合させることによってピストンロッドの直線運動に変換する、いわゆる電動シリンダや、電動リニアモータによって直接ピストンロッドを直線運動させるリニアシリンダ、あるいは２本以上のチェーンを互いに噛み合わせつつ電動モータによって柱状に繰り出して前進させ、また解き外しつつ引き戻して後退させることで直線運動させる、いわばファスナー式のアクチュエータなどが挙げられる。

また、特にこのように進退駆動手段として電動モータによる駆動手段を採用した場合には、上記計測手段として、このような進退駆動手段における上記電動モータの電流値から上記押出荷重を計測することができ、リアルタイムで実際に進退駆動手段に作用している固形物の負荷を計測することができるので、一層確実かつ安定した制御を図ることができる。なお、このような計測手段としては、進退駆動手段が電動モータによる場合は勿論、上述のような油圧駆動による場合でも、この進退駆動手段に備えられたロードセルを用いることもできる。

以上説明したように、本発明によれば、処理物の供給量や固形分濃度の変動に伴う負荷の増減に関わらず、ケーキの厚さを均一に維持して異常振動の発生を防止するとともに、過不足なく脱水性能を発揮することができ、安定的かつ効率的な濾過を促すことが可能となる。

本発明の遠心分離装置の第１の実施形態の概略を示す断面図である。 図１に示す実施形態において、内バスケットが押出板に対して後退した状態を示す、バスケット周辺の拡大断面図である。 図１に示す実施形態において、内バスケットが押出板に対して前進した状態を示す、バスケット周辺の拡大断面図である。 本発明の遠心分離装置の第２の実施形態において、押出板がバスケットに対して前進した状態を示す、バスケット周辺の拡大断面図である。 図４に示す実施形態において、押出板がバスケットに対して後退した状態を示す、バスケット周辺の拡大断面図である。

図１ないし図３は、本発明の遠心分離装置の第１の実施形態を示すものであって、本発明を、特許文献１に記載されたような外バスケットと内バスケットとを備えた２段バスケット型の遠心分離装置に適用したものである。すなわち、本実施形態における遠心分離装置は、胴部に外濾過スクリーン１ａが取り付けられた水平な軸線Ｏを中心とする円筒状の外バスケット１と、この外バスケット１内に同軸に収容される、やはり胴部に内濾過スクリーン２ａが取り付けられた円筒状の内バスケット２とを備えており、この第１の実施形態では、このうち内バスケット２が本発明におけるバスケットとされる。なお、この外濾過スクリーン１ａや内濾過スクリーン２ａとしては、例えば円筒形ワイヤスクリーンやプレートスクリーンが用いられる。

これら円筒状の外バスケット１と内バスケット２は、軸線Ｏ方向の一端（先端。図１ないし図３における右端）に円形の開口端１ｂ、２ｂを有するとともに、他端（後端。図１ないし図３における左端。）が円板状の保持板１ｃ、２ｃに取り付けられて保持された有底の円筒状であり、内バスケット２は、その軸線Ｏ方向の長さが外バスケット１より短かくされていて、ケーシング３内に収容されて上記軸線Ｏ回りに一体に回転させられる。なお、内バスケット２の開口端２ｂの外径は、例えばこの開口端２ｂに図示されない円環状の他の押出板が設けられるなどして、外バスケット１の外濾過スクリーン１ａの内周面に摺接可能な大きさとされる。

外バスケット１の保持板１ｃは、軸受け４によって回転自在に支持されて軸線Ｏに沿ってケーシング３内に挿通された中空の主軸５の一端に取り付けられており、図示されないプーリにモータ等の回転力が伝達されて主軸５が回転することにより、外バスケット１は軸線Ｏ回りに回転する。また、この主軸５の内部には押出軸６がキーを介して一体に回転可能かつ軸線Ｏ方向に進退可能に挿入されており、この押出軸６の一端部が外バスケット１の保持板１ｃを摺動可能に貫通して内バスケット２の保持板２ｃに取り付けられることにより、内バスケット２も外バスケット１に対して一体に回転可能かつ外バスケット１内の他端側で軸線Ｏ方向に進退可能とされる。

さらに、外バスケット１の保持板１ｃには、複数本の支持軸１ｄが、軸線Ｏから外周側に離れた位置に周方向に間隔をあけて、軸線Ｏに平行に上記一端側に延びるように取り付けられている。これらの支持軸１ｄは、保持板２ｃを摺動可能に貫通して内バスケット２内に突出していて、これらの支持軸１ｄの一端に、内濾過スクリーン２ａの内周面に摺接可能な外径を有する円板状の押出板７が取り付けられている。従って、この押出板７は、外バスケット１および内バスケット２と同軸に軸線Ｏ回りに一体回転可能、かつ内バスケット２に対しては軸線Ｏ方向に相対的に移動可能とされる。

なお、この押出板７のさらに一端側には、中央に開口部を有する円環板状の分散板（ディストリビュータ）８が押出板７と間隔をあけて一体に支持されている。また、ケーシング３には処理物の供給管９が取り付けられて挿通されており、この供給管９は外バスケット１および内バスケット２の開口端１ｂ、２ｂ内を通って分散板８の開口部に挿通され、その供給口が押出板７と分散板８との間に開口している。

さらに、外バスケット１の開口端１ｂの外周には、軸線Ｏに沿った断面が内周側に開口する「コ」字状あるいはＵ字状のケーキ受けリング３ａが、ケーシング３に支持されて開口端１ｂを取り囲むように配設されている。このケーキ受けリング３ａには、図示されないケーキシュートが設けられていて、外バスケット１の開口端から排出されたケーキは、このケーキ受けリング３ａに受けられた後、上記シュートを介してケーシング３の下方に設けられた排出口３ｂから排出される。

一方、押出軸６の他端は主軸５の他端よりも突出しており、この突出した押出軸６の他端部には、ベアリングボックス１０を介して、押出軸６の回転を許容しつつ、内バスケット２ごと押出軸６を軸線Ｏ方向に進退させて移動させる進退駆動手段１１が連結されている。ベアリングボックス１０は、押出軸６の他端部を図示されない軸受け等によって回転自在に支持しつつ主軸５と一体回転する押出軸６に対して回転しない構成とされ、軸線Ｏ方向には該軸受けを介して押出軸６と一体に進退可能に取り付けられている。

さらに、本実施形態における進退駆動手段１１は、電動モータによる駆動手段であり、特に電動モータ（サーボモータ）１１ａの回転を、シリンダボックス１１ｂ内に軸線Ｏ方向に延びるように配置された図示されないボールネジ等のネジ軸に伝達するとともに、このネジ軸には同じく図示されないピストンロッドに同軸に取り付けられたナットが螺合されており、これらネジ軸およびナットを介して電動モータ１１ａの回転をピストンロッドの直線運動に変換する、いわゆる電動シリンダ、あるいはサーボシリンダ、電動アクチュエータと称されるものである。

このように構成された遠心分離装置を用いた本発明の遠心分離方法の一実施形態では、外バスケット１と内バスケット２を一体に回転しつつ、供給管９から固液分が混濁した処理物（スラリー）を供給する。供給された処理物は押出板７に当たり、遠心力によって本実施形態では分散板８との間から外周側に分散され、内バスケット２の内濾過スクリーン２ａの内周面に付着する。そこで、こうして処理物を供給しつつ、図２に示したように内バスケット２が押出板７に対して後退した状態から内バスケット２を前進させると、前進する内バスケット２の内濾過スクリーン２ａの内周面に処理物が軸線Ｏ方向に連続的に堆積しながら遠心力によって濾過され、処理物のケーキが形成される。

次に、このように前進した内バスケット２が図３に示すように前進のストロークエンドに達して後退に転じると、内濾過スクリーン２ａの内周面に堆積した処理物のケーキは、後退する内バスケット２に対して相対的に前進することになる押出板７によって内バスケット２の一端側に順次押し出され、この一端側に堆積したものから開口端２ｂより外バスケット１の外濾過スクリーン１ａの内周面に排出されて、やはり軸線Ｏ方向に連続的に堆積しながら遠心力によってさらに濾過されてゆく。なお、供給される処理物の供給量や固形分濃度が安定している場合には、内バスケット２が前進してケーキが押し出される際の進退駆動手段１１による押出荷重も所定の範囲で安定している。

次いで、こうして外濾過スクリーン１ａの内周面に堆積して濾過されたケーキは、後退のストロークエンドに達した内バスケット２の次の前進により、この内バスケット２の開口端２ｂ、またはこの開口端２ｂに設けられた上記他の押出板によって一端側に順次押し出され、やはり一端側に堆積したものから外バスケット１の開口端１ｂよりケーキ受けリング３ａに排出され、さらに上述のように上記シュートを介してケーシング３の排出口３ｂから排出される。

そして、上記構成の遠心分離装置には、この進退駆動手段１１による押出板７と本発明のバスケットである内バスケット２のうちの一方（本実施形態では内バスケット２）の進退によって上記ケーキが内バスケット２の開口端２ｂ側に押し出される際の該進退駆動手段１１における押出荷重を計測する図示されない計測手段が備えられており、この遠心分離装置および該遠心分離装置を用いた上記遠心分離方法では、この計測手段により計測された押出荷重に基づき、進退駆動手段１１による押出板７と内バスケット２の相対移動速度と、押出板７と内バスケット２のうちの一方の他方に対する進退のストロークとの少なくとも一方が制御される。

すなわち、本実施形態の遠心分離装置および遠心分離方法では、処理物の供給量や固形分濃度が上述のように安定した状態から変動して、上記押出荷重が上述した所定の範囲よりも増加する傾向にあるときには、上記相対移動速度と上記ストロークとの少なくとも一方も増加するように制御される。また、これとは逆に、上記押出荷重が上記所定の範囲よりも減少する傾向にあるときには、上記相対移動速度と上記ストロークとの少なくとも一方も減少するように制御される。

なお、上記計測手段は、本実施形態では、上記進退駆動手段１１における電動モータ１１ａの電流値を測定して押出荷重を計測するものであり、上述のような制御は、この計測手段によって計測された押出荷重に基づいて上記電動モータ１１ａを制御するように、この電動モータ１１ａを制御するコンピュータ等の制御手段に予めプログラムを入力しておくことで、自動で容易に行うことができる。

具体的に、本実施形態では、押出板７が外バスケット１の支持軸１ｄおよび保持板１ｃを介して主軸５に取り付けられて軸線Ｏ方向に固定されており、これに対して内バスケット２が押出軸６を介して軸線Ｏ方向に進退させられるので、押出荷重が増加したときに相対移動速度を増加するように制御する場合には、図２に示すように内バスケット２が軸線Ｏ方向の他端側に後退していて開口端２ｂと押出板７との軸線Ｏ方向の間隔Ｄが小さい状態から、内バスケット２を軸線Ｏ方向の一端側に前進させることにより図３に示すように内バスケット２の開口端２ｂが押出板７と離れた状態となって上記間隔Ｄが大きくなる方向への相対移動速度と、これとは逆に間隔Ｄが大きい状態から小さくなる方向への相対移動速度が大きくなるように制御される。

また、逆に押出荷重が所定の範囲よりも減少したときには、図２に示す上記間隔Ｄが小さい状態から図３に示す記間隔Ｄが大きくなる方向への相対移動速度と、この図３に示した間隔Ｄが大きい状態から図２に示した間隔Ｄが小さくなる方向への相対移動速度が小さくなるように制御される。

一方、押出板７と内バスケット２のうちの一方（本実施形態では内バスケット２）の他方（本実施形態では押出板７）に対する進退のストロークを制御する場合には、例えば押出荷重が上記所定の範囲にあるときの内バスケット２の進退のストロークを、進退駆動手段１１による上記ピストンロッドの最大のストロークよりも小さくなるように予め設定しておいて、計測手段により計測された押出荷重がこの所定の範囲を超えて大きくなったときには、所定の範囲にあるときの内バスケット２の進退のストロークよりも大きなストロークで内バスケット２を進退させる。逆に、押出荷重が所定の範囲よりも小さくなったときには、所定の範囲にあるときの内バスケット２の進退のストロークよりも小さなストロークで内バスケット２を進退させる。

このように構成された遠心分離装置および遠心分離方法において、処理物の供給量や固形分濃度が多くなって押出荷重が上記所定の範囲を超えたときに、進退駆動手段１１による押出板７と内バスケット２の相対移動速度を大きくした場合には、図２に示した上記間隔Ｄが小さい状態から図３に示した間隔Ｄが大きな状態となるときに、内濾過スクリーン２ａの内周面に堆積した処理物が押出板７により押し出された後の内濾過スクリーン２ａに供給される処理物中に含有される固形分の量が、軸線Ｏ方向の単位長さ当たりにおいて少なくなる。従って、この処理物が遠心分離によって濾過されたときに内濾過スクリーン２ａの内周面の残るケーキの厚さを、供給量や固形分濃度が安定していて押出荷重が所定の範囲にあるときのケーキの厚さと均一にすることができる。

また、図３に示した間隔Ｄが大きい状態から図２に示した間隔Ｄが小さい状態に内バスケット２が押出板７に対して軸線Ｏ方向の他端側に後退して、内バスケット２の開口端２ｂ側の処理物が押し出されるときには、押出板７と分散板８の間から供給された処理物は押出板７の一端側に堆積した処理物の上（内周）に上乗せされることになるが、このときにも内バスケット２の押出板７に対する相対移動速度は大きいため、軸線Ｏ方向の単位長さ当たりに上乗せされる処理物中の固形分も少なくなり、ケーキ厚さが厚くなりすぎるのを防ぐことができる。

一方、処理物の供給量や固形分濃度が安定しているときの所定の範囲を押出荷重が超えたときに、押出板７に対する内バスケット２の進退のストロークを大きくした場合には、間隔Ｄが大きくなるときや小さくなるときでも、供給量や固形分濃度の多い処理物は、軸線Ｏ方向においてより広い範囲に分散して内濾過スクリーン２ａの内周面に供給されることになるので、ケーキ厚さが厚くなるのを防ぐことができる。また、押出荷重が所定の範囲よりも小さくなったときに、内バスケット２の進退のストロークを小さくした場合は、供給量や固形分濃度が少ない処理物が比較的小さな範囲で内濾過スクリーン２ａの内周面に供給されることになるので、ケーキの厚さが薄くなりすぎるのを防ぐことができる。

このように、上記構成の遠心分離機および遠心分離方法によれば、処理物の供給量や処理物中の固形分濃度が増加して固形分による負荷が増大し、これに伴い押出荷重が増加するときには、押出板７に対する内バスケット２の相対移動速度と進退のストロークの少なくとも一方を大きくすることにより、ケーキ厚さが厚くなりすぎるのを防いで均一化を図ることができる。また、逆に処理物供給量や固形分濃度が減少して押出荷重が小さくなったときには、相対移動速度とストロークの少なくとも一方も小さくすることにより、ケーキの厚さが部分的に薄くなりすぎるのを防いで、やはりケーキ厚さを均一化することができる。

このため、処理物の供給量や固形分濃度が変動しても、高速で回転する内バスケット２の内濾過スクリーン２ａの内周面にケーキの厚さが不均一な部分が形成されるのを防ぐことができ、このようなケーキ厚さの不均一によって内バスケット２に異常な振動が生じるような事態を防止して、安定した処理物の遠心分離による濾過を促すことが可能となる。また、特に処理物供給量や固形分濃度が減少したときでも、相対移動速度や進退のストロークが小さくなることによって内バスケット２内における処理物の滞留時間を長く確保することができるので、遠心分離装置の性能を過不足なく発揮して効率的な濾過を図ることが可能となる。

さらに、本実施形態の遠心分離装置では、内バスケット２を押出板７に対して軸線Ｏ方向に進退させる進退駆動手段１１として、ネジ軸およびナットを介して電動モータ１１ａの回転をピストンロッドから押出軸６の直線運動に変換する電動シリンダを採用している。そして、このような電動モータ１１ａを用いた進退駆動手段１１は、進退の切り替えの際の速応性が従来の油圧駆動に比べて高く、また相対移動速度や進退のストロークを上述のように増減する場合でも、電動モータ１１ａの回転を制御することによって容易かつ速やかに対応可能であるので、特に上記構成の遠心分離機や遠心分離方法のような制御を行う場合に効果的である。

なお、このような電動モータ１１ａによる進退駆動手段１１としては、上記実施形態のようにネジ軸とナットによって電動モータ１１ａの回転をピストンロッドの直線運動に変換する電動シリンダの他に、電動リニアモータによって直接ピストンロッドおよび押出軸６を直線運動させるリニアシリンダや、押出軸６に連結された２本以上のチェーンを互いに噛み合わせつつ電動モータによって柱状に繰り出して前進させ、また解き外しつつ引き戻して後退させることで直線運動させる、いわばファスナー式のアクチュエータなどを用いることも可能である。

さらにまた、こうして進退駆動手段１１として電動モータ１１ａを用いたものを採用するのに併せて、本実施形態では、処理物のケーキを押し出す際の押出荷重を計測する計測手段として、この進退駆動手段１１における電動モータ１１ａの電流値を測定して押出荷重を計測している。従って、現に処理物のケーキを押し出している際の押出荷重をリアルタイムで計測することができ、その結果を速やかに進退駆動手段１１の制御に反映することができるので、一層確実かつ安定した制御を促すことが可能となる。なお、こうして計測される押出荷重や、この押出荷重に基づいて制御される相対移動速度とストロークとの少なくとも一方が、予め設定された上限値または下限値となった場合には、異常として警報を発したり遠心分離装置を停止させたりする制御が行われることが望ましい。

次に、図４および図５は、本発明の遠心分離装置の第２の実施形態を示すものであり、第１の実施形態の遠心分離装置と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。また、これら図４および図５に示す第２の実施形態の遠心分離装置において、図示されない軸線Ｏ方向の他端側部分は第１の実施形態の遠心分離装置と同じであるので、図示自体を省略する。

すなわち、第１の実施形態では、外バスケット１に内バスケット２が収容されて一体に回転可能とされるとともに、内バスケット２が押出軸６に取り付けられて軸線Ｏ方向に進退させられ、外バスケット１とこれに支持された押出板７は軸線Ｏ方向に一定の位置に保持されることにより、押出板７がバスケット（内バスケット２）に対して軸線Ｏ方向に相対的に移動可能とされていたのに対し、第２の実施形態では、胴部に濾過スクリーン２１ａが設けられるとともに軸線Ｏ方向の一端に開口端２１ｂを有する単一のバスケット２１が、主軸５の一端に保持板２１ｃを介して取り付けられて軸線Ｏ方向に一定の位置に保持され、保持板２１ｃに挿通された押出軸６の一端には、濾過スクリーン２１ａの内周面に摺接可能な外径の押出板２２が同軸に取り付けられて軸線Ｏ方向に進退することにより、バスケット２１に対して軸線Ｏ方向に相対的に移動可能とされている。

従って、この第２の実施形態のように、バスケット２１およびその開口端２１ｂが軸線Ｏ方向に一定の位置で、押出板２２が軸線Ｏ方向に進退して移動可能とされている場合には、押出板２２とバスケット２１の開口端２１ｂとの軸線Ｏ方向の間隔Ｄが大きくなる方向は、図４に示すように押出板２２がバスケット２１内で前進している状態から図５に示すように後退するときの方向となる。また、この間隔Ｄが小さくなる方向は、図５に示すように押出板２２が後退した状態から図４に示すように前進するときの方向となって、この押出板２２の前進の際に、バスケット２１の濾過スクリーン２１ａ内周面に堆積したケーキが、その開口端２１ｂ側からケーキ受けリング３ａに排出される。

そして、この第２の実施形態においても、図示されない電動モータによる進退駆動手段に備えられた計測手段によって計測された押出荷重に基づき、この進退駆動手段による押出板２２とバスケット２１の相対移動速度と、押出板２２のバスケット２１に対する進退のストロークとの少なくとも一方が制御される。具体的には、電動モータの電流値に基づいて押出荷重を計測し、処理物供給量や固形分濃度が安定していて押出荷重も安定している状態から、上記押出荷重が増加する傾向にあるときには、相対移動速度とストロークとの少なくとも一方も増加するように制御され、逆に押出荷重が減少する傾向にあるときには、相対移動速度とストロークとの少なくとも一方も減少するように制御される。

このような第２の実施形態においても、処理物の供給量や処理物中の固形分濃度が変動したときには、バスケット２１に対する押出板２２の相対移動速度と進退のストロークの少なくとも一方を制御することにより、濾過スクリーン２１ａの内周面に形成されるケーキの厚さを均一に維持することができ、バスケット２１に異常振動が生じるのを防止して安定した処理物の遠心分離による濾過を促すことが可能となる。また、処理物供給量や固形分濃度が減少したときには、押出板２２の相対移動速度や進退のストロークを小さくすることによってバスケット２１における処理物の滞留時間を確保することができ、遠心分離装置の性能を過不足なく発揮して効率的な濾過を図ることが可能となる。

さらに、本実施形態においても、電動モータによる進退駆動手段を用いており、この電動モータを制御することにより、相対移動速度や進退のストロークを容易かつ速やかに制御することが可能である。また、この電動モータの電流値に基づいて押出荷重をリアルタイムに計測することができるので、急な処理物供給量や固形分濃度の変動にも速やかに対応することが可能である。

なお、この第２の実施形態や上記第１の実施形態では、電動モータ１１ａを用いた進退駆動手段１１を採用するのに併せて、この電動モータ１１ａの電流値を計測手段によって計測して押出荷重を測定しているが、例えば押出軸６などにロードセルを計測手段として配設して、このロードセルにより計測された押出荷重に基づいて押出板７、２２とバスケット２、２１の相対移動速度や進退のストロークを制御することも可能である。

そして、このようにロードセルにより押出荷重を計測する場合に、本発明は、特に相対移動速度を制御するときに、従来の油圧ピストンによる油圧駆動によってバスケットおよび押出板の一方を他方に対して進退させて移動させる遠心分離装置および遠心分離方法にも、例えば前進時と後退時の作動油の流路径に差を付けたり、スピードコントローラを設置したり、シリンダ排出側流路をバイパス化することによって作動油の排出速度に差を設けたりすることにより、適用することは可能である。

しかしながら、このような油圧駆動による進退駆動手段では、押出板７、２２とバスケット２、２１の進退の切り替えの際に油圧が不安定となって所定の相対移動速度に制御するのが困難となるおそれがある。また、油温によって作動油の粘度が変化することから油圧も安定し難く、油温管理のために作動油の冷却のために冷却水が必要となるとともに、長期の運転での作動油の劣化によるオイル交換や、オイルフィルタの定期交換などのメンテナンスも煩雑となる。さらに、一般的な油圧ピストンによる油圧駆動では、押出板とバスケットとの進退のストロークを制御することは略不可能と言わざるを得ない。

このため、本発明のように進退駆動手段による押出板とバスケットの相対移動速度と、押出板とバスケットのうちの一方の他方に対する進退のストロークとの少なくとも一方を制御するには、やはり第１、第２の実施形態のように電動モータによる進退駆動手段を採用するのが望ましい。なお、第１の実施形態では、外バスケット１と内バスケット２の２段のバスケットを備え、また第２の実施形態では単一のバスケット２１を備えた遠心分離装置および遠心分離方法に本発明を適用する場合について説明したが、３段以上のバスケットを有する遠心分離装置および遠心分離方法に本発明を適用することも、勿論可能である。

１ 外バスケット
１ａ 外濾過スクリーン
１ｂ 外バスケット１の開口端
２ 内バスケット（バスケット）
２ａ 内濾過スクリーン
２ｂ 内バスケット２の開口端
３ ケーシング
５ 主軸
６ 押出軸
７、２２ 押出板
８ 分散板
９ 処理物の供給管
１０ ベアリングボックス
１１ 進退駆動手段
１１ａ 電動モータ
１１ｂ シリンダボックス
２１ バスケット
２１ａ 濾過スクリーン
２１ｂ バスケット２１の開口端
Ｏ バスケット２１（外バスケット１、内バスケット２）の回転の軸線
Ｄ 押出板７、２２と内バスケット２、バスケット２１の開口端２ｂ、２１ｂとの軸線Ｏ方向の間隔

Claims (9)

1. 胴部に濾過スクリーンが設けられて軸線回りに回転させられる筒状のバスケットと、
   このバスケット内に収容されて一体に回転可能かつ該バスケットに対して上記軸線方向に相対的に移動可能に設けられ、上記バスケット内に供給された処理物から上記濾過スクリーンによって濾過されたケーキを上記バスケットの開口端側に押し出す押出板と、
   この押出板と上記バスケットのうちの一方を他方に対して上記軸線方向に進退させて相対的に移動させる進退駆動手段と、
   この進退駆動手段による上記押出板と上記バスケットのうちの一方の進退によって上記ケーキが上記バスケットの開口端側に押し出される際の該進退駆動手段における押出荷重を計測する計測手段とを備え、
   上記計測手段により計測された上記押出荷重に基づき、上記進退駆動手段による上記押出板と上記バスケットの相対移動速度と、上記押出板と上記バスケットのうちの一方の他方に対する進退のストロークとの少なくとも一方が制御されることを特徴とする遠心分離装置。
2. 上記押出荷重が増加する傾向にあるときには、上記相対移動速度と上記ストロークとの少なくとも一方も増加するように制御されることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離装置。
3. 上記押出荷重が減少する傾向にあるときには、上記相対移動速度と上記ストロークとの少なくとも一方も減少するように制御されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の遠心分離装置。
4. 上記進退駆動手段は、電動モータによる駆動手段であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の遠心分離装置。
5. 上記計測手段は、上記進退駆動手段における上記電動モータの電流値から上記押出荷重を計測することを特徴とする請求項４に記載の遠心分離装置。
6. 上記計測手段は、上記進退駆動手段に備えられたロードセルであることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の遠心分離装置。
7. 胴部に濾過スクリーンが設けられて軸線回りに回転させられる筒状のバスケット内に処理物を供給し、この処理物から上記濾過スクリーンによって濾過されたケーキを、上記バスケット内に収容されて一体に回転可能かつ該バスケットに対して上記軸線方向に相対的に移動可能に設けられた押出板により、上記バスケットの開口端側に押し出して排出する遠心分離方法であって、
   上記押出板と上記バスケットのうちの一方を、進退駆動手段によって他方に対して上記軸線方向に進退させて相対的に移動させるとともに、
   この進退駆動手段による上記押出板と上記バスケットのうちの一方の進退によって上記ケーキが上記バスケットの開口端側に押し出される際の該進退駆動手段における押出荷重を計測手段によって計測し、
   この計測手段により計測された上記押出荷重に基づき、上記進退駆動手段による上記押出板と上記バスケットの相対移動速度と、上記押出板と上記バスケットのうちの一方の他方に対する進退のストロークとの少なくとも一方を制御することを特徴とする遠心分離方法。
8. 上記押出荷重が増加する傾向にあるときには、上記相対移動速度と上記ストロークとの少なくとも一方も増加するように制御することを特徴とする請求項７に記載の遠心分離方法。
9. 上記押出荷重が減少する傾向にあるときには、上記相対移動速度と上記ストロークとの少なくとも一方も減少するように制御することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の遠心分離方法。

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