JPS60225660A - 螺旋気流を用いる固液混相系搬送管路における固液分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （目的及び背景） 本発明は螺旋気流を用いる固液混相系搬送を行う管路の
途中で固液分離をすることのできる装置に関するもので
ある。

下水処理場や産業廃水処理設備等において生成するスラ
ッジのような含水固体粒子は、含水率が非常に高く、か
つ水分が生体膜中に保持されていたり、コロイド状で存
在したりするものが多いので、通常の濾過操作では容易
に含水率を低下させることができない。従って輸送する
場合には同時に多量の水も輸送することになるので大き
な動力を必要とし、ｙらに最終的に脱水乾燥または焼却
処理する場合には大きな装置と多くの熱エネルギーを必
要とし不経済であった。

本発明装置はこのような難点を解決するものである。

螺旋気流による含水固体粒子の搬送は、これまで工業的
に取り上げられたことのなり・未開拓の分野であるので
、まず螺旋気流による搬送とは如何なるものであるかを
説明する。

ガスや液体が渦を巻く現象は、例えば竜巻、台風、渦潮
など広く自然界に存在する。

北米大陸中央部に発生するトルネート、即ち大竜巻は牛
馬、自動車、家屋でさえも空中へ吸い上げて異なる地点
へ落下させ、大きな被害をもたらすことはよく知られて
いる。日本においても、それほど強力かつ大規模ではな
いが、五穀、魚、虹などを吸い七げて遠方に降らせる、
いわゆる怪雨現象が報告されている。

かかる自然現象は不特定地点で不時に発生するので単に
災害を与えるに過ぎないが、類似の現象をあらかじめ設
定した特定の場所の間における安定な「場」として存在
させることができれば、それを利用して物体を搬送する
ことが可能になる。

本発明者等は、鋭意研究の結果、管路に螺旋気流、即ち
人工的な竜巻現象を生成させることに成功し、それを水
底の含水固体粒子の搬送に応用して先に特許出願を行っ
たが、本発明はこのような固液混相系搬送管路における
固液分離装置に関するものである。

螺旋気流を用いる含水固体粒子の管路搬送においては、
管路の中心部分は非常に減圧された状態になるので、生
体膜中に保持されていたり、コロイド状で存在したりす
る水分も容易に固体粒子から分離されて固液混和系とし
て管路中を移動するが、ｙらに螺旋気流の旋回に伴う遠
心力の作用により分離された水分は管壁に膜状に付着す
ることが観察される。そこで管路の途中でこの付着水分
のみを抜き出してやれば、含水固体粒子は管路を搬送さ
れているうちに次第に脱水されて、管路出口では乾燥状
態で取得されるようになる。

（発明の構成及び効果） 即ち本発明は、管路と等しい径で珪っ多数の小孔又はス
リットを有する内管と、それをおおう外管とよりなる二
主管により構成されることを特徴とする螺旋気流を用い
る固液混相系搬送管路における固液分離装置である。

螺旋気流による含水固体粒子の搬送を行なうだめのシス
テムの基本構成を添付第１図により説明すると、搬送用
管路ｌの入口端に螺旋気流生成装置２が接続されている
。螺旋気流生成装置の一例は図示したような形状のもの
で、管路より大きい径の円筒体２１が直結したコーン体
２２を介して管路入口に接続され、さらに円筒体底板２
３、円筒体側面に円筒体の軸心に向けて取り（１けられ
たガス送入管２４、底板から管路方向に挿入された含水
固体粒子供給管２５が設けられている。ガス送入管２４
から円筒体の軸心に向けて送入されたガスは旋回運動を
生ずることなく円筒体中をコーン体の方向に流れるが、
円部体中のガス速度を低速とし且つガス送入時のガス流
の乱れが消えるに寸分な距離をグーえれば、円筒体中の
ガスは滑らかな乱れのない気流としてコーン体に導入さ
れ、ここでしぼられて次第に速度が早くなり管路ｌに送
入される。このような状態で送入された場合、気流はそ
のままピストンフローの状態を保ちつつ出口まで進行す
ることが予想されるが、気流平均速度がおよそ２０ｍ／
秒以上になると管路に安定な螺旋気流が生成することが
見出ｙれた。

このようにして生成した安定な螺旋気流は、トルネ〜ド
や竜巻と同じように物体の搬送能力を有している。そこ
でこの螺旋気流域に固体粒子を供給すれば、その固体粒
子も螺旋を描きつつ管路出［１まで搬送される。また丁
度螺旋気流の中心に供給された物体は殆ど直線状に非常
な速度で管路の出］１に向う。

なお円筒体へのガスの送入方向をやや底板方向に傾けて
やると、送入時の気流を乱れを消去して滑らかな乱れの
ない気流にするに必要な円筒体部分の長さを短くするこ
とができる。また円筒体への送入ガス源は脈動のないも
のが望ましいので、往復運動のコンプレッサーよりは回
転運動のブロワ−の方が好ましく、必要に応じて均圧室
を経て使用する。

前述の如く、コーン体でしぼられた結果管路内の気流平
均速度が２０ｍ／秒以北となる条件下では、管路入口か
ら数＋Ｃｍ以内、あるいはコーン体部分において既に、
管路断面に対しては旋回流をなしつつ管路長軸方向に進
行する螺旋気流が生成している。そこでその螺旋気流域
に含水固体粒子供給管２５から含水固体粒子を供給すれ
ば、その固体粒子は螺旋気流に伴なわれて管路出口まで
搬送される。

！Ｉｇ旋気流による搬送の第１の特色は、螺旋気流内で
は旋回運動に基く遠心力により気体分子の大部分は管路
内壁に近い部分に圧縮された気層を形成する為に、搬送
される固体粒子はこの気層に遮られて直接管壁に接触せ
ず管路の摩耗を生じないことである。従って螺旋気流に
よる固体粒子輸送管路はプラスチック製でもよい。さら
に螺旋気流域に濡れた固体粒子を供給した場合には、水
分も螺旋気流による効果により分離されて管壁に液膜と
して付着することが見出された。

また第２の特色は、螺旋気流の中心部では竜巻の中心と
同じく気圧が非常に小さくなっていることである。この
ために、生体膜中に保持されていたり、コロイド状で存
在したりする水分も容易に固体粒子から分離されて固液
混相系となる。中心部では空気抵抗が非常に小さく、固
体粒子の搬送エネルギーが節約されるばかりでなく、固
体粒子はこの低圧部に吸い込まれるようにして高速で搬
送される。分離された水分は前記の如く管壁に液膜とし
て付着する。

本発明はこのような現象を利用して、含水固体粒子の搬
送と同時に脱水を行なうことが出来るようにした装置で
ある。

第１図で記号３で示したのが管路の途中に設置した本発
明の固液分離装置である。その具体的構造の一例を第２
図により説明すると、管路と等しい径で且つ多数の小孔
３１を有する内管３２と、それをおおう外管３３とより
なる二重管により構成されている。３５は分離された液
の排出管で、管路の内圧に見合う適当なヘッドを与えて
液封し搬送用ガスがここから逃げないようにする。

この固液分離装置の内管を管路と等しい径にするのは、
管路の径に急激な段差があると螺旋気流の安定性が損な
われるからであるが、若干の変化は許容し得る。

この装置に至るまでの管路で分離され、液膜となって管
壁に付着して送られてきた液は、この小孔から内管と外
管との間の空間に漏出し、排出管３５へ集まる。そこで
排出管３５以降をを液＋４　して、管路から分離された
液のみを外部に排出し、搬送用ガスは外部に漏出しない
ようにすれば、管路内の螺旋気流は何等悪影響を受ける
ことなく、管路出口まで水分を除去された固体粒子を搬
送する。ただし小孔３１を十分小さくすれば、このよう
なガスシールを特に考慮せずとも螺旋気流による効果は
得られる。

第３図は多数の小孔の代りにスリット３６を設けた構造
を示したもので、作用効果は第２図に示したものと同様
である。第３図に示す装置にあっては、スリット３６を
おおうように濾布をつけると、より効果的である。

かかる固液分離装置は、必要に応じて複数個間隔をおい
て設置すれば次第に脱水率を高めて行くことができるの
で、含水固体粒子の含水率及び目標とする脱水率に応じ
て適宜個数を管路の途中に設置すればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は螺旋気流により含水固体粒子を搬送するシステ
ムの基本構成を示す図、第２図及び第３図は本発明装置
の具体的構造例を示す断面図である。 出願人　川崎製鉄株式会社 同　川鉄鉱業株式会社 代理人　弁理士　青麻昌二

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 管路と等しい（革で七つ多数の小孔又はスリットを有す
   る内管と、それをおおう外管とよりなる二手管により構
   成されることを特徴とする螺旋気流を用いる固液混相系
   搬送管路における固液分画装置。