JPH0957152A - 遠心濃縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】向流型の遠心濃縮機において、濃縮液をディッ
プウエアを円滑に潜らせて、スクリュー羽根との間にお
ける濃縮液の滞留・沈着を防止し、安定した運転を可能
とする。 【解決手段】向流型の遠心濃縮機において、スクリュー
コンベア本体２１の外周面と、ディップウエア２６の外
周縁近傍との間に濃縮液排出側に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。

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
出する必要があるために、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を供
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め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
羽根とディップウエアとの間に溜まり易く、ディップウ
エア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】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、濃縮液の排出にあたり、ディ
ップウエアを円滑に潜らせて、スクリュー羽根とディッ
プウエアとの間において濃縮液の滞留・沈着を防止し、
濃縮液の濃度を高めて、安定した排出を行わせることに
ある。

【００１３】

【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
ンベアはスクリューコンベア本体とスクリュー羽根とを
有し、スクリューコンベア本体の濃縮液排出側端部にお
いてその外周面よりボウル内面側に突出させてディップ
ウエアを設け、このディップウエアと対向するボウルの
端部との間の環状の空間内に、周方向に間隔を置いて、
ディップウエアまたはボウルの端部に固定して複数の濃
縮液排出ベーンを設け、前記環状の空間は、前記プール
空間およびスクリューコンベアの中空軸内の濃縮液排出
路にそれぞれ連通させ、前記スクリューコンベア本体の
外周面と、前記ディップウエア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を設け、
このコーン部に相当する部分のスクリュー羽根は、コー
ン部の外周面上を取り巻いて設けたことを特徴とするも
のである。

【００１４】この場合、少なくともコーン部に相当する
部分において、スクリュー羽根をダブルリード構造の羽
根とすることができる。

【００１５】本発明においては、スクリューコンベア本
体の外周面と、ディップウエア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を設けた
ので、スクリューコンベアの回転により、濃縮液のスク
リューコンベア本体側における低濃度の液をコーン部に
沿って確実にディップウエアの外周縁近傍まで誘導でき
るので、スクリュー羽根とディップウエアとの間に滞留
することがなく、円滑にその濃縮液をディップウエアを
潜らせて排出できる。しかも、低濃度の液をコーン部に
沿ってディップウエア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。

【００１６】なお、従来の並流方式では、濃縮効果を高
めるために、仮にコーン部を設けるとしても、このコー
ン部の設置により、分離液の排出を行うことができなく
なってしまう。したがって、本発明に従うコーン部を設
ける構成は、向流方式の採用と相俟って意味のあること
である。

【００１７】

〔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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】支持板の外端４２ａはスクリュー羽根２２
の高さのたとえば約１／３の所まで、支持板の先端４２
ｃ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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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１
１ａ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。

【００２８】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
に環状のディップウエア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
曲状の濃縮液排出ベーン４１が配置固定されている。

【００２９】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。

【００３０】濃縮液排出ベーン４１は、ディップウエア
２６または端板２１Ｂに固定するほか、これらの態様に
代えてボウルの端部を構成するフランジ部分１２ａに固
定することもできる。

【００３１】濃縮液の流路は、 ディップウエア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１
２ａ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２５ａが開口している。

【００３２】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）。

【００３３】〔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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】〔コーン部について〕さて、本発明におい
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面を基準として展開した図であ
る）ように、特に、スクリューコンベア本体２１の外周
面と、前記ディップウエア２６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。

【００３８】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。

【００３９】このコーン部６０の拡がり程度は、図示例
のように、ディップウエア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。

【００４０】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
ッチで設けたダブルリード構造のスクリュー羽根とされ
ている。

【００４１】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。

【００４２】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、
ディップウエア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、ディップウエア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。

【００４３】この場合、図示例のように、ダブルリード
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ディップウエアを潜らせなが
ら、安定した濃縮液の排出を行わせることができる。

【００４４】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。

【００４５】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、排出液
を軸心に集めて支持軸部分から排出するので、回転駆動
力が小さいもので足り、さらに、従来のスキマー管等の
排出管を用いる場合に生じていた、管内壁の摩耗、閉塞
および排出の不均一となる問題点が一挙に解消され、安
定した運転を行うことができるほか、特に、向流型の遠
心濃縮機において、ディップウエアを円滑に潜らせて、
スクリュー羽根との間における粒子の滞留・沈着を防止
して、安定した濃縮液の排出を行うことができるなどの
利点がもたらされる。しかも、コーン部を設けることで
圧密効果を高め、濃縮特性を向上させることができる。

【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…中空軸、２６…ディ
ップウエア、３０…作動装置、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、５０…調整弁、６０…コーン部、７０…カバー。

Claims (2)

【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はスクリューコンベア本体とス
   クリュー羽根とを有し、スクリューコンベア本体の濃縮
   液排出側端部においてその外周面よりボウル内面側に突
   出させてディップウエアを設け、 このディップウエアと対向するボウルの端部との間の環
   状の空間内に、周方向に間隔を置いて、ディップウエア
   またはボウルの端部に固定して複数の濃縮液排出ベーン
   を設け、 前記環状の空間は、前記プール空間およびスクリューコ
   ンベアの中空軸内の濃縮液排出路にそれぞれ連通させ、 前記スクリューコンベア本体の外周面と、前記ディップ
   ウエア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を設け、 このコーン部に相当する部分のスクリュー羽根は、コー
   ン部の外周面上を取り巻いて設けた、 ことを特徴とする遠心濃縮機。
2. 【請求項２】少なくともコーン部に相当する部分におい
   て、スクリュー羽根をダブルリード構造の羽根とした請
   求項１記載の遠心濃縮機。