JP7199901B2

JP7199901B2 - 遠心分離装置

Info

Publication number: JP7199901B2
Application number: JP2018192615A
Authority: JP
Inventors: 裕二佐野; 尚史桶谷
Original assignee: Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Current assignee: Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2023-01-06
Anticipated expiration: 2038-10-11
Also published as: JP2020058986A

Description

本発明は、被処理液体中に含まれる固形成分を分離する遠心分離装置に関するものである。

遠心分離装置には、分離された固形成分を排出する機構が設けられている。そのような機構としては、例えば、固形成分を間欠的に纏めて排出するものや、比較的小さなノズル等から連続的に排出するものなどがある。また、これらの排出機構を併せ持つ分離板型遠心分離機も知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１－２３９１８４号公報

しかしながら、上記のような固形成分を比較的小さなノズル等から連続的に排出する排出機構は、ノズル等が詰まりがちであり、詰まった場合には、装置を分解清掃等する作業が必要になる。

本発明は、上記の点に鑑み、遠心分離装置において、被処理液体から分離された固形成分を連続的に排出するノズル等の閉塞防止を目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、
回転容器と、上記回転容器の内部に所定の間隔を空けて積層された複数の分離板とを有し、被処理液体に含まれる固形成分を遠心力により分離して排出する遠心分離装置であって、
上記回転容器の内側外周部に堆積された固形成分を間欠的に排出する間欠排出口と、
上記回転容器の内側外周部に開口する内側開口部に連通し、上記回転容器の内側外周部に堆積される固形成分を連続的に排出する連続排出口と、
上記回転容器の外側に設けられて洗浄液を貯留するとともに、内部に上記連続排出口が開口する洗浄液貯留部と、
を有し、
上記内側開口部は、上記回転容器の回転中心からの距離が、上記間欠排出口から固形成分が排出される時の上記洗浄液貯留部に貯留されている洗浄液の液面における上記回転中心からの距離よりも長い位置に設けられていることを特徴とする。

これにより、間欠排出口から回転体内の内容物を全量排出するトータル排出時に、上記洗浄液貯留部に貯留されている洗浄液が、上記連続排出口から上記内側開口部に流れる圧力が作用し、上記連続排出口等が洗浄される。

本発明によれば、遠心分離装置において、被処理液体から分離された固形成分を連続的に排出するノズル等の閉塞防止ができる。

遠心分離装置の正面断面図である。固形成分を排出する動作の例を示すタイミングチャートである。固形成分が連続的に排出される状態の例を模式的に示す説明図である。回転体内の内容物を全量排出するトータル排出時の例を模式的に示す説明図である。

以下、本発明の実施形態として、例えば船舶用ディーゼルエンジン機関の燃料油および潤滑油等の被処理流体である原液の清浄化に用いられる分離板型遠心分離機である遠心分離装置について説明する。この分離板型遠心分離機は、回転体内に截頭円錐形状の薄板からなる分離板を案内筒の軸方向に沿って小間隙を有して多数積層して装着した竪型の遠心分離機であって、回転体内で分離・堆積されるスラッジを弁シリンダの開閉によって外部に排出する機構を有している。上記スラッジは、被処理液体に含まれる固形物等であって、より詳しくは、遠心力で回転体内の最外径部側に分離・堆積される固形分である。

（分離板型遠心分離機１０１の概略構成）
分離板型遠心分離機１０１は、図１に示すように、
回転軸１０２に取り付けられて高速回転する回転容器１０３と、
上記回転容器１０３の中心部上部に設けられ、原液が外部から供給される液入口管１０４と、
上記原液を回転容器１０３内の最下部に向けて末広がりに導く案内筒１０５と、
上記原液におけるスラッジ等の各成分を比重差により分離するために、上記案内筒１０５の軸方向に小間隙を有して多数積層されて装着された分離板１１３、および水取板１５２を有する分離領域と回転容器１０３内の最外径部（内側外周部）のスラッジ堆積領域とから形成される分離室１５１と、
上記回転容器１０３内の下部に設けられ、作動水の水圧に応じて上下動制御され、スラッジを堆積させる時に上昇して（図１の左半分）外周部上縁が弁パッキン１０７に圧接されて間欠排出部１１２の間欠排出口１１２ａを閉じる一方、スラッジを排出する時に下降して（図１の右半分）間欠排出口１１２ａを開く弁シリンダ１０６と、
上記分離室１５１で分離されたスラッジをそれぞれ連続排出口２１１を介して連続して外部へ排出する複数の連続排出部２０１と、
上記分離室１５１で分離された清浄油（軽液）等を外部に排出するための液抜き出し部１５４・１５６と、
を備えている。

上記回転容器１０３は、上部に設けられた略截頭円錐台形部である回転体蓋１０３ａと、下部に設けられた上記截頭円錐台形部の外径よりも大きな内径を有する大径円柱部である回転胴１０３ｂとが、リングナット１０３ｃによって一体化した形状をしている。回転容器１０３は回転軸１０２と一体化されて高速回転（例えば７０００～９０００ｍｉｎ-1）できるように固定されている。

上記のような分離板型遠心分離機１０１の分離室１５１内に導入された原液は、分離板１１３間の間隙を上昇して流れていくうちに比重の大きい固形分はスラッジ堆積領域へ、油（軽液）は回転容器１０３の中心側へと分離され、分離水は回転容器１０３の上部に設けられた液抜き出し部１５６より排出される。

上記スラッジ堆積領域に堆積したスラッジは、間欠排出部１１２から間欠的に排出させることもできるし、連続排出部２０１から連続的に排出させることもできる。

すなわち、上記間欠的な排出は、例えば原液の処理量や、そのスラッジの含有量から、回転容器１０３内に堆積したスラッジの堆積量が所定量になる時間が推定され、タイマー等により制御される所定のタイミングで、開閉弁作動水供給部材１１１の閉弁作動水供給ノズル１２１または開弁作動水供給ノズル１３１から開閉弁作動水受部材１１０に閉弁作動水または開弁作動水が供給されて行われる。より詳しくは、閉弁作動水供給ノズル１２１から閉弁作動水が供給されると、その閉弁作動水は閉弁作動水供給路１２２を介して閉弁作動水圧室１２３に導入され、遠心力によって外周側に押し付けられることによって生じる圧力により弁シリンダ１０６が上昇して弁パッキン１０７に圧接され、間欠排出口１１２ａが閉じられる。また、開弁作動水供給ノズル１３１から開弁作動水が供給されると、その開弁作動水は開弁作動水供給路１３２を介して弁体１３３を遠心力に抗して内周側にスライドさせ、閉弁作動水圧室１２３内の閉弁作動水を開弁作動水排水流路１３４から開弁作動水排出孔１３５を介して放出させることにより弁シリンダ１０６が下降して間欠排出口１１２ａを開き、スラッジの排出が行われる。その後、直ちに開弁作動水の供給は停止され、再び閉弁作動水が閉弁作動水圧室１２３に供給されると、弁シリンダ１０６は上方に押し上げられ、間欠排出口１１２ａがシールされる。

また、上記連続的な排出は、所定の内径に設定されたノズルとして作用する連続排出口２１１が、回転体蓋１０３ａに形成された連続排出流路２１２を介して、回転体蓋１０３ａの内面に開口する内側開口部２１３に連通することによって、回転容器１０３の回転による遠心力によって、スラッジ堆積領域に堆積するスラッジが、徐々に、連続的に排出されるようになっている。

（連続排出口２１１の洗浄について）
回転体蓋１０３ａの外側には、連続排出口２１１を囲むように洗浄液貯留部２０１ａが設けられ、連続排出口２１１や連続排出流路２１２を洗浄する例えば清浄な水等の洗浄液２０３が、貯留されるようになっている。より具体的には、例えば洗浄液受部２０１ｂがリングナット１０３ｃにボルト２０２によって取り付けられ、回転体蓋１０３ａの外壁と洗浄液受部２０１ｂとで囲まれる空間に、洗浄液２０３が貯留されるようになっている。上記洗浄液２０３は、例えば、回転容器１０３の外方に設けられた支持板２２１に取り付けられた給水管２２２（洗浄液供給部）により給水バルブ２２３を介して供給されるようになっている。上記洗浄液受部２０１ｂには、回転容器１０３の外周側に向けて開口する排出孔２０１ｃが設けられ、洗浄液貯留部２０１ａの内部に連続排出口２１１から排出されたスラッジが徐々に外方側に流れ出し得るようになっている。また、上記洗浄液貯留部２０１ａに貯留される洗浄液２０３の液面の位置は、前記のように間欠排出口１１２ａから回転体内の内容物を全量排出するトータル排出される時において、上記内側開口部２１３よりも回転容器１０３の回転中心に近い位置になるように設定されている。

上記のように設定されていることによって、例えば以下のようにして連続排出口２１１の洗浄が行われる。

まず、例えば、回転容器１０３が所定の回転速度で回転している状態で、図２に示すように閉弁作動水が供給されると間欠排出部１１２の間欠排出口１１２ａが閉じて、内部のスラッジ堆積領域にスラッジが堆積する。堆積したスラッジのうちの一部は、内側開口部２１３から連続排出流路２１２を介して連続排出口２１１から排出され、さらに排出孔２０１ｃから回転容器１０３の外方側に流れ出す。すなわち、遠心力によって各部に作用する圧力の関係を図３に示すように水頭圧を模して表すと、例えば間欠排出部１１２における水頭圧をＨとした場合、連続排出口２１１には水頭圧ｈ１（または洗浄液貯留部２０１ａに、排出孔２０１ｃから排出され切らないスラッジが貯留されている場合には、その液面の位置に応じた水頭圧ｈ２）が作用する。そこで、上記水頭圧に応じて、回転容器１０３内のスラッジが連続排出口２１１から排出される。

やがて、スラッジ堆積領域に所定量のスラッジが堆積することが見込まれるタイミングで間欠排出部１１２の間欠排出口１１２ａが開放される際には、その開放に所定の時間だけ先立って、給水管２２２から洗浄液２０３が供給され、洗浄液貯留部２０１ａに溜められた後に間欠排出口１１２ａが開放される。この場合、回転容器１０３内の被処理液体が比較的短時間に間欠排出部１１２から排出されて回転容器１０３が完全に、またはほぼ空になると、図４に示すように、間欠排出部１１２における水頭圧Ｈは０となり、連続排出口２１１に連通する内側開口部２１３には、洗浄液２０３の液面から内側開口部２１３の位置までの距離に応じた水頭圧ｈ３が作用する。そこで、洗浄液貯留部２０１ａに貯留された洗浄液２０３は連続排出流路２１２を逆流し、これによって、連続排出口２１１、連続排出流路２１２、および内側開口部２１３が洗浄される。

なお、上記排出孔２０１ｃから流れ出し得るスラッジの量は、連続排出口２１１から排出されるスラッジの量よりも多ければ、給水管２２２から清浄な洗浄液２０３が供給されたときに洗浄液受部２０１ｂに貯留される洗浄液２０３のスラッジ濃度を低く抑えやすい点で好ましいが、洗浄液受部２０１ｂからスラッジや洗浄液２０３が溢れたとしても特に差し支えはなく、給水管２２２から十分な洗浄液２０３が供給されるなどすれば、以下のような連続排出口２１１等の洗浄を十分行わせることはできる。また、洗浄液２０３の清浄程度は相対的なもので、連続排出口２１１等の洗浄が可能な程度に清浄であればよい。

（連続排出口２１１からのスラッジ排出量（排出速度）の調整について）
連続排出口２１１から排出されるスラッジの量は、回転容器１０３の回転速度や、被処理液体中の固形成分濃度、連続排出口２１１のオリフィス径などの他、連続排出口２１１における水頭圧（図３のｈ１やｈ２）によっても変化する。そこで、図１に併せて示すように、回転容器１０３の回転中心からの距離が異なる複数の位置に連通し得るように連続排出流路２１２を設け、何れかの位置に選択的に連続排出口２１１を設けることによって、連続排出口２１１から排出されるスラッジの量を調整することが容易にできる。それゆえ、連続排出口２１１のオリフィス径の共通化を図ったり、オリフィス径を過度に小さく設定することなく、排出量を小さく設定するなど、連続排出口より排出されるスラッジの排出流速（量）を簡易的に可変することが容易にできる。

ここで、上記のように連続排出口２１１の位置を種々に設定する場合、それに対応するように洗浄液２０３の液面の位置を設定するためには、例えば図１に仮想線で示すように、連続排出部２０１に代えて洗浄液受部２０１ｂの長さが異なる連続排出部２０１’を取り付けたり、支持板２２１上での取り付け位置が異なる給水管２２２’を用いるようにしたりしてもよい。また、洗浄液受部２０１ｂを伸縮可能にしたり、給水管２２２をスライド可能にしたりしてもよい。

（その他の事項）
なお、洗浄液受部２０１ｂは、リングナット１０３ｃに取り付けるのに限らず、回転体蓋１０３ａや回転胴１０３ｂに取り付けられるなどしてもよい。また、リングナット１０３ｃや、回転体蓋１０３ａ、回転胴１０３ｂの２つ以上に取り付け得るようにされてもよい。

また、連続排出口２１１の位置が同一に設定される場合でも、洗浄液受部２０１ｂの長さ等を異ならせるなどして、洗浄液２０３の液面の位置を種々に設定可能にしてもよい。この場合には、図４における水頭圧ｈ３を種々に設定し得ることになるので、これに応じて連続排出口２１１等の洗浄程度を設定することができる。

また、洗浄液２０３の液面の位置を設定するためには、洗浄液受部２０１ｂにおける回転容器１０３の回転中心からの距離が異なる複数の位置に洗浄液２０３を溢れさせる開口部を設け、それらの開口部を選択的に閉塞させ得るようにしてもよい。

１０１分離板型遠心分離機
１０２回転軸
１０３回転容器
１０３ａ回転体蓋
１０３ｂ回転胴
１０３ｃリングナット
１０４液入口管
１０５案内筒
１０６弁シリンダ
１０７弁パッキン
１１０開閉弁作動水受部材
１１１開閉弁作動水供給部材
１１２間欠排出部
１１２ａ間欠排出口
１１３分離板
１２１閉弁作動水供給ノズル
１２２閉弁作動水供給路
１２３閉弁作動水圧室
１３１開弁作動水供給ノズル
１３２開弁作動水供給路
１３３弁体
１３４開弁作動水排水流路
１３５開弁作動水排出孔
１５１分離室
１５２水取板
１５４・１５６液抜き出し部
２０１連続排出部
２０１’ 連続排出部
２０１ａ洗浄液貯留部
２０１ｂ洗浄液受部
２０１ｃ排出孔
２０２ボルト
２０３洗浄液
２１１連続排出口
２１２連続排出流路
２１３内側開口部
２２１支持板
２２２給水管
２２２’ 給水管
２２３給水バルブ

Claims

回転容器と、上記回転容器の内部に所定の間隔を空けて積層された複数の分離板とを有し、被処理液体に含まれる固形成分を遠心力により分離して排出する遠心分離装置であって、
上記回転容器の内側外周部に堆積された固形成分を間欠的に排出する間欠排出口と、
上記回転容器の内側外周部に開口する内側開口部に連通し、上記回転容器の内側外周部に堆積される固形成分を連続的に排出する連続排出口と、
上記回転容器の外側に設けられて洗浄液を貯留するとともに、内部に上記連続排出口が開口する洗浄液貯留部と、
を有し、
上記内側開口部は、上記回転容器の回転中心からの距離が、上記間欠排出口から固形成分が排出される時の上記洗浄液貯留部に貯留されている洗浄液の液面における上記回転中心からの距離よりも長い位置に設けられ、上記洗浄液は上記連続排出口から上記内側開口部に流れて洗浄が行われることを特徴とする遠心分離装置。
請求項１の遠心分離装置であって、
さらに、上記洗浄液貯留部に洗浄液を供給する洗浄液供給部を備えたことを特徴とする遠心分離装置。
請求項２の遠心分離装置であって、
上記間欠排出口から回転体内の内容物を全量排出するトータル排出されるのに先立って、上記洗浄液供給部によって上記洗浄液が上記洗浄液貯留部に貯留されることを特徴とする遠心分離装置。
請求項１から請求項３のうち何れか１項の遠心分離装置であって、
上記洗浄液貯留部には、上記連続排出口から上記洗浄液貯留部に排出される固形成分を上記洗浄液貯留部の外部に排出する排出孔が設けられていることを特徴とする遠心分離装置。
請求項１から請求項４のうち何れか１項の遠心分離装置であって、
上記洗浄液貯留部に貯留される洗浄液の液面の位置を可変に設定可能にされていることを特徴とする遠心分離装置。
請求項１から請求項５のうち何れか１項の遠心分離装置であって、
上記連続排出口における、上記回転容器の回転中心からの距離が可変に構成されていることを特徴とする遠心分離装置。