JPS6150022B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、遠心力を利用した濾過装置に関す
るもので、特に、被処理液体中に混在する固定物
またはゼラチン状物質等の濾別対象物質が、液体
成分と比重差がない場合またはほとんどない場合
において有利に適用される遠心濾過装置に関する
ものである。

先行技術の説明 石油には、カビとしてゼラチン状物質が発生す
ることが知られている。このように、カビが発生
した石油は、そのままでは使用することができ
ず、極端に言えば、廃棄されることも比較的多
い。しかしながら、大量の使用不可能な石油を廃
棄するとすれば、その処分に対して、高額のコス
トを必要とするのが現状である。

そこで、カビの発生した石油から、カビとして
のゼラチン状物質を取除いて、再利用できれば経
済的である。しかしながら、このようなゼラチン
状物質と石油とは、比重が等しく、遠心分離を利
用できず、濾過という方法しか用い得ず、極めて
厄介な処理対象物質であると認識されていた。

上述の濾過技術を用いる場合、さらに遠心力を
付与すれば、能率的な濾過を行なえることが知ら
れている。しかしながら、従来の遠心力を利用し
た濾過装置は、連続的な濾過処理を行なえるもの
ではなく、濾別された残渣を取り出すには、必ず
濾過装置の運転を停止しなければならないという
不都合な点があつた。

発明の目的 それゆえに、この発明の目的は、遠心力を利用
した濾過装置において、被処理液体の濾別が連続
的に行なわれるばかりでなく、残渣の取り出しも
連続的すなわちこのような遠心濾過装置の運転を
停止することなく行なうことができるようにする
ことである。

発明の概要 この発明は、簡単に言えば、被処理液体中の残
渣を残して液体成分を濾過する濾過器を、筒状の
多孔壁から構成し、このような濾過器に対して、
公転と自転との双方の運動を与えるようにしたも
のである。

より詳細に述べると、被処理液体に遠心力を付
与する駆動源となる回転シヤフトを備え、この回
転シヤフトの中心軸線上に被処理液体を供給する
供給経路が設けられる。回転シヤフトから放射方
向に延びて、放射導管が形成され、回転シヤフト
が高速回転されることにより、前述の供給経路に
供給された被処理液体には遠心力が付与され、放
射導管内に形成された遠心力付与経路を通つて、
被処理液体は放射方向に振り出される。この放射
導管の先端が向く方向に、前述の濾過器が配置さ
れる。濾過器は、回転シヤフトの回転と同期して
高速で公転されながら低速で自転する。このと
き、被処理液体中の残渣は、濾過器の表面に付着
したまま、液体成分だけが筒状の濾過器内に入り
込む。そこで、この濾過器内には、濾過された液
体成分を捕集する捕集器が配置される。捕集器
は、放射導管の先端方向に向かつて開いた形状と
なつており、濾過された液体成分は捕集器で受止
められる。この捕集器は、常に放射導管の先端方
向に向ける必要があるので自転はしないが、濾過
器とともに公転される。捕集器で捕集された液体
成分は、液体導出経路を通つて遠心力方向に導出
される。液体導出経路が公転する軌道を外方から
取り囲むように、環状隔壁が配置され、それによ
つて、液体導出経路の出口から振り出される液体
成分は、この環状隔壁に衝突した後、適当に採集
される。なお、濾過器の外周面に付着した残渣
は、濾過器が自転されることにより、この付着面
が遠心力方向に向けられたとき、遠心力により付
着面から離脱される。

発明の効果 この発明によれば、濾過器が公転しながら自転
するので、被処理液体中の残渣は、この遠心濾過
装置の運転を停止することなく、濾過器から取り
出すことができる。この場合において、濾過器
は、この公転速度に比べて自転速度が低速にされ
るので、濾過器に付着した残渣は、濾過器の公転
により十分に液体成分が除去されてから、濾過器
から離脱される。また、残渣が濾過器から離脱さ
れるときには、残渣が付着した位置より、濾過器
の公転軌道におけるより半径の大きい位置となつ
ているので、遠心力がより大きく作用し、難なく
残渣を離脱させることができる。また、このよう
な残渣の離脱を行なうための特別なエネルギ源を
必要としないのも有利な点である。すなわち、濾
過に際して付与される遠心力を、そのまま、残渣
の離脱に対しても利用することができる。

実施例の説明 第１図はこの発明の一実施例の中央縦断面を示
す斜視図である。第２図は第１図の線−に沿
う断面図である。第３図は第１図の線−に沿
う断面図である。

ここに示す遠心濾過装置の中央には、回転シヤ
フト１が配置され、この回転シヤフト１は、後述
するモータによつて高速回転される。回転シヤフ
ト１の中心軸線上には、供給経路２が形成され、
たとえば、貯留槽３に貯留された被処理液体４
が、ポンプ５を介して、この供給経路２内に供給
される。回転シヤフト１から放射方向に延びて、
放射導管６が形成される。放射導管６は、たとえ
ば３個互いに等しい角度間隔をもつて形成され
る。放射導管６の数は任意であるが、回転シヤフ
ト１の回転に伴なつて回転される場合の動的バラ
ンスを考慮して、互いに等間隔に配置されるのが
好ましい。放射導管６は、供給経路２に供給され
た被処理液体に遠心力を付与して放射方向に振り
出すための遠心力付与経路７を構成する。

放射導管６の先端が向く方向に、濾過器８が配
置される。濾過器８は、たとえば円筒状をなす多
孔壁から構成される。濾過器８の形状としては、
このような円筒状に限らず、多角筒状であつても
よい。濾過器８の壁を多孔性とするために、濾過
器８は、樹脂、金属またはセラミツク等で形成さ
れた多孔質材料または網目材料で構成される。濾
過器８は、その比較的上部において、回転シヤフ
ト１から延びる支持腕９によつて支持され、その
下部において同様の支持腕１０によつて支持され
る。濾過器８は、支持腕９，１０によつて支持さ
れた状態で、その軸線まわりに回転可能、すなわ
ち自転自在とされる。濾過器８に対して自転運動
を与えるために、濾過器８の上部には、自転歯車
１１が濾過器８と一体に回転するように取付けら
れる。自転歯車１１への回転の伝達については後
述する。

支持腕１０の先端は、濾過器８の下端面を閉じ
る底面壁１２を構成し、この底面壁１２上に捕集
器１３が配置される。捕集器１３は、たとえば円
筒を縦割りにした形状を有しており、その開口部
分は、放射導管６の先端方向に向いている。捕集
器１３は、底面壁１２上に固定されるもので、濾
過器８とともに公転するが、自転せず、前述した
開口の方向は、常に、放射導管６に向く状態に維
持される。

捕集器１３によつて規定された空間内に入口端
が臨むように、液体導出経路１４が、たとえばＬ
字状に屈曲された管１５によつて形成される。

液体導出経路１４が公転する軌道を外方から取
り囲むように、環状隔壁１６が配置される。環状
隔壁１６は、液体導出経路１４の出口から遠心力
によつて振り出された液体成分をここに衝突させ
て捕集するもので、好ましくは、環状隔壁１６か
ら一体に延びて、断面Ｕ字状の採集溝１７が形成
される。図示しないが、採集溝１７で採集された
液体成分を取り出すために、採集溝１７の底面を
貫通する経路が形成される。

上述した濾過器８、捕集器１３および液体導出
経路１４を含む構造物は、回転シヤフト１の軸線
まわりに公転する公転体１８を構成する。このよ
うな公転体１８の公転および回転シヤフト１の高
速回転を生じさせるために、支持腕９の先端に
は、環状の導体円筒１９が固定される。導体円筒
１９は、外層が銅で、内層が鉄の２層構造をと
り、内層の鉄は、周方向のいくつかの箇所におい
て外層の表面にまで露出される。導体円筒１９の
外側には、所定の間隔を隔てて環状の磁界線輪２
０が配置される。これら導体円筒１９および磁界
線輪２０によつて誘導モータ２１が構成され、磁
界線輪２０に発生した回転誘導磁界によつて、導
体円筒１９に回転力が生じ、支持腕９が回転シヤ
フト１の軸線まわりに回転し、応じて公転体１８
が公転するとともに、回転シヤフト１が回転す
る。

公転する濾過器８の軌道の外側には、傾斜した
壁面を構成しながら環状に延びる邪魔板２２が設
けられる。邪魔板２２は、後述する動作の説明か
ら明らかになるように、被処理液体中の残渣の飛
散りを防止するためのものである。

前述した自転歯車１１に適当な回転が与えられ
ることによつて、濾過器８は、公転ばかりでな
く、自転される。自転歯車１１は、回転シヤフト
１と同軸的に配置された中心歯車２３と噛み合う
状態とされている。中心歯車２３は、回転シヤフ
ト１とは、互いに異なる回転速度で回転できるよ
うに保持されている。この実施例では、公転体１
８の公転速度ないしは回転シヤフト１の回転速度
と、濾過器８の自転速度とを、一定の関係に保つ
ように、中心歯車２３の回転は、回転シヤフト１
から得ている。すなわち、回転シヤフト１には、
第１の歯車２４が固定され、この第１の歯車２４
には、第２の歯車２５が噛み合う。第２の歯車２
５は、伝達シヤフト２６上に固定され、伝達シヤ
フト２６には、第３の歯車２７も固定される。そ
して、第３の歯車２７には、第４の歯車２８が噛
み合い、この第４の歯車２８が、中心歯車２３と
一体に延びる中空伝達シヤフト２９に固定され
る。したがつて、回転シヤフト１が回転されたと
き、その回転は、順次、第１の歯車２４、第２の
歯車２５、伝達シヤフト２６、第３の歯車２７、
第４の歯車２８および中空伝達シヤフト２９を介
して、中心歯車２３に伝達される。そして、中心
歯車２３の回転速度は、自転歯車１１の回転速度
を支配することになり、応じて、濾過器８の自転
速度が決定される。

以下に、これらの回転速度または自転速度の具
体例について説明する。なお、これらの回転速度
や自転速度は、当然、用途、特に被処理液体中に
含まれる濾別対象物質の量や性質によつて変更さ
れるべきものであるが、以下に述べる具体例は、
最も典型的な標準例であると理解すればよい。

回転シヤフト１は、毎分1000回転される。した
がつて、公転体１８も、同様に、毎分1000回の公
転を行なう。このような条件下において、公転の
回数と濾過器８の自転の回数との比は、たとえ
ば、100：１に選ばれる。この運転条件を満たす
ためには、前述した各歯車の歯数を適当に選べば
よいということになるが、その実現性を示す根拠
を明らかにするため、具体的数値を一例として挙
げる。

第１の歯車２４と第２の歯車２５とが、同じ歯
数を有しているとすれば、伝達シヤフト２６は、
回転シヤフト１と同じ回転数で逆方向に回転す
る。そして、第３の歯車２７の歯数と第４の歯車
２８の歯数との比を、99：100に設定すれば、回
転シヤフト１が1000回転する間に、中心歯車２３
は同じ方向に990回転する。したがつて、中心歯
車２３が990回転する間に、自転歯車１１が中心
歯車２３と噛み合いながらその周囲を中心歯車２
３の回転方向と同じ方向に1000回公転することに
なる。ここで、中心歯車２３と自転歯車１１との
歯数が同じであれば、自転歯車１１と中心歯車２
３との相対的関係において、（100−990）回、す
なわち10回の回転の差が生じ、したがつて、自転
歯車１１は、中心歯車２３との関連において、10
回転することになる。この10回転が、自転歯車１
１の自転回数に相当するもので、最終的に、
100：１の公転と自転との比が得られる。

次に、以上述べた遠心濾過装置の使用上の動作
について説明する。

まず、誘導モータ２１によつて、回転シヤフト
１の高速回転および公転体１８の高速公転が行な
われている状態であるとする。この状態で、貯留
槽３から、被処理液体４がポンプ５によつて汲上
げられ、供給経路２内に供給される。被処理液体
４の液位が、遠心力付与経路７より上に達したと
き、遠心力付与経路７内に入り込んだ被処理液体
には遠心力が付与され、放射導管６の先端から遠
心力をもつて勢いよく振り出される。なお、この
ような遠心力付与経路７内にある被処理液体に対
して、一旦、遠心力が付与されれば、特にポンプ
５を駆動することなく、被処理液体４の汲上げが
供給経路２内に発生する負圧によつて可能となる
場合もある。

放射導管６の先端から勢いよく振り出された被
処理液体は、濾過器８の外周面に衝突する。そし
て、濾過器８によつて、液体成分のみが濾過さ
れ、捕集器１３によつて捕集される。捕集器１３
で受止められた液体成分は、次に、液体導出経路
１４を通つて、液体導出経路１４の出口から振り
出され、環状隔壁１６に衝突して、採集溝１７に
採集される。採集溝１７に採集された液体成分
は、適宜の経路を通つて貯留槽（図示せず）へと
導かれる。

一方、濾過器８の外周面上に残された残渣は、
濾過器８の公転によつて常に遠心力が与えられた
状態に維持される。このような残渣は、濾過器８
の自転に伴なつて、次第に、公転の中心側から裏
側へと達し、ここでより大きな遠心力が与えられ
ることにより、濾過器８から離脱する。このよう
に離脱された残渣は、遠心力を伴なつて邪魔板２
２へと激しくぶつかり、その後、下方へ落下す
る。

このように、被処理液体が連続的に遠心濾過処
理されて、液体成分と残渣とに濾別される。

第４図はこの発明の他の実施例で用いられる捕
集器の変形例を示す断面図である。ここで示す捕
集器３３は、遠心力の向く方向が矢印３４で示さ
れていることから明らかなように、この遠心力方
向３４における底面３５が傾斜していることを特
徴とするものである。この実施例は、濾過器８に
よつて濾別し得なかつた混在物３６の比重が液体
成分３７より大きい場合に有利に適用される。す
なわち、捕集器３３によつて捕集された混在物３
６を含む液体成分３７は、捕集器３３の公転に伴
なう遠心力により遠心分離がかけられ、混在物３
６は、底面３５の傾斜に従つて、捕集器３３の一
方端へと移動する。この一方端に、混在物導出経
路３８を設けておけば、ここから、混在物３６が
振り出される。そして、混在物導出経路３８が設
けられた側とは逆の側に、液体導出経路３９を設
けておけば、液体成分３７は、混在物３６を含ま
ない状態で、この液体導出経路３９から導出され
る。このような混在物３６と液体成分３７とが再
び混り合わないようにするためには、前述の実施
例で示した環状隔壁１６のような部材を設けてお
けばよい。

なお、第４図に示す実施例において、混在物導
出経路３８を下側に設けたのは、混在物３６に働
く重力の影響をも利用して、液体成分３７との分
離を図ろうとしたためである。このような利点を
望まないならば、混在物導出経路３８が上側に形
成され、液体導出経路３９が下側に形成されてい
てもよい。

以上、この発明を、図示された実施例に関連し
て説明したが、この発明の範囲を逸脱することな
く、他の変形例を種々の箇所において適用するこ
とができる。

たとえば、回転シヤフトや公転体１８に回転力
を与えるためのモータは、図示したような構成の
誘導モータ２１に限らず、回転シヤフト１に直接
または別の伝導機構を介して連結されるモータで
あつてもよい。

また、第１図に示す構成においては、回転シヤ
フト１からモータ駆動を与えてもよいが、中心歯
車２３側からモータ駆動を与えるようにしてもよ
い。

また、回転シヤフトからの回転を利用して濾過
器に自動運動を与えるための伝導機構として、歯
車列が用いられたが、他の伝導機構、たとえばベ
ルトやチエーンなどを用いてもよく、さらには、
これらの組合せを用いてもよい。

また、回転シヤフトの回転を利用して濾過器の
自転運動を得るほか、濾過器の自転運動を行なう
ための単独のモータを別に用いてもよい。

また、前述の実施例では、被処理液体の液体成
分の採集が目的で、残渣は破棄されるべきもので
あつたが、逆に、残渣の採集を目的とする場合に
も同様に適用することができる。さらに、両者の
採集が必要な場合も、もちろん適用できる。した
がつて、この発明にかかる遠心濾過装置の用途と
しては、前述したような石油の濾過に限らず、
種々の分野での種々の態様の濾過に対して適用す
ることができる。

なお、第１図等は、この発明の原理が明確に現
われるように、いくつかの機械要素の図示が省略
されていることを指摘しておく。たとえば、各シ
ヤフトを回転可能に保持する軸受などは、公知の
構成であり、すべてを図示した場合、図面が煩雑
になるので、省略されている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の中央縦断面を示
す斜視図である。第２図は第１図の線−に沿
う断面図である。第３図は第１図の線−に沿
う断面図である。第４図はこの発明の他の実施例
で用いられる捕集器の変形例を示す断面図であ
る。 図において、１は回転シヤフト、２は供給経
路、４は被処理液体、６は放射導管、７は遠心力
付与経路、８は濾過器、９，１０は支持腕、１１
は自転歯車、１３，３３は捕集器、１４，３９は
液体導出経路、１６は環状隔壁、１８は公転体、
２３は中心歯車、３７は液体成分である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高速回転される回転シヤフトと、 回転シヤフトの中心軸線上に被処理液体を供給
   する供給経路と、 回転シヤフトから放射方向に延び、供給経路に
   供給された被処理液体に遠心力を付与して放射方
   向に振り出す遠心力付与経路を構成する放射導管
   と、 放射導管の先端が向く方向に位置し、回転シヤ
   フトの回転と同期して公転されながら低速で自転
   し、被処理液体中の残渣を残して液体成分を濾過
   する筒状の多孔壁からなる濾過器と、 濾過器内に配置されて濾過器とともに公転し、
   放射導管の先端方向に向かつて開き、濾過された
   液体成分を捕集する捕集器と、 捕集器とともに公転し、捕集器で捕集された液
   体成分を遠心力方向に導出するための液体導出経
   路と、 液体導出経路が公転する軌導を外方から取り囲
   むように配置され、液体導出経路の出口から振り
   出される液体成分を捕集する環状隔壁とを備え
   る、遠心濾過装置。 ２ 濾過器、捕集器および液体導出経路を含む構
   造物は、公転体として、回転シヤフトから放射方
   向に延びる支持腕で支持され、それによつて回転
   シヤフトの回転が与えられて公転する、特許請求
   の範囲第１項記載の遠心濾過装置。 ３ 濾過器と一体に自転する自転歯車を備え、こ
   の自転歯車は回転シヤフトと同軸的に配置された
   中心歯車と噛み合い、中心歯車の回転速度が調整
   されることにより、自転歯車および濾過器の自転
   速度が調整される、特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の遠心濾過装置。 ４ 中心歯車の回転は、回転シヤフトの回転と連
   動する、特許請求の範囲第３項記載の遠心濾過装
   置。