2023-55341 遠心濃縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023055341

(43)【公開日】2023-04-18

(54)【発明の名称】遠心濃縮機

(51)【国際特許分類】

   B04B 1/20 20060101AFI20230411BHJP

   B04B 11/02 20060101ALI20230411BHJP

   B04B 13/00 20060101ALI20230411BHJP

【ＦＩ】

B04B1/20

B04B11/02

B04B13/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021164632

(22)【出願日】2021-10-06

(71)【出願人】

【識別番号】000171919

【氏名又は名称】佐竹マルチミクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102749

【弁理士】

【氏名又は名称】澤木 紀一

(74)【代理人】

【識別番号】100081787

【弁理士】

【氏名又は名称】小山 輝晃

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 誠

(72)【発明者】

【氏名】院去 貢

【テーマコード（参考）】

4D057

【Ｆターム（参考）】

4D057AB01

4D057AC01

4D057AC06

4D057AD01

4D057AE03

4D057AF01

4D057BA31

4D057BC06

4D057BC11

4D057CB00

4D057CB01

(57)【要約】

【課題】従来の遠心濃縮機は、分離液に原液が混ざりやすく、分級性能が十分でなかった。
【解決手段】本発明の遠心濃縮機は、円筒状の回転ボウルと、該回転ボウル内に設けられた、該回転ボウルの内周面に沈降した濃縮液を、一方から他方に移動させる、先端部が前記回転ボウルの内周面に近接して設けられたスクリュー羽根を有するスクリューコンベアと、前記回転ボウルと、前記スクリューコンベアをそれぞれ回転させる回転手段と、前記回転ボウルの一方から、前記回転ボウル外から内に、液体中に微粒子が含まれる原液を供給する原液供給部と、前記回転ボウルの回転による遠心力により分離した濃縮液を、前記回転ボウルの他方から排出する濃縮液排出部と、前記回転ボウルの回転による遠心力により分離した清澄された分離液を、前記回転ボウル外に排出する分離液排出部とよりなり、前記原液供給部は、原液を、前記回転ボウル内の内周面に近接した位置に投入する原液投入手段を有することを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転自在に設けられた円筒状の回転ボウルと、
該回転ボウル内に設けられた、該回転ボウルの内周面に沈降した濃縮液を、軸方向に一方から他方に移動させる、先端部が前記回転ボウルの内周面に近接して設けられたスクリュー羽根を有するスクリューコンベアと、
前記回転ボウルと、前記スクリューコンベアをそれぞれ回転させる回転手段と、
前記回転ボウルの一方に設けられた、前記回転ボウル外から内に、液体中に微粒子が含まれる原液を供給する原液供給部と、
前記回転ボウルの他方に設けられた、前記回転ボウルの回転による遠心力により、前記回転ボウルの内周面に沈降し、前記スクリューコンベアにより移動された濃縮液を、前記回転ボウル内から外に排出する濃縮液排出部と、
前記回転ボウルの回転による遠心力により、清澄された分離液を、前記回転ボウル内から外に排出する分離液排出部とよりなり、
前記原液供給部は、原液を、前記回転ボウル内の内周面に近接した位置に投入する原液投入手段を有することを特徴とする遠心濃縮機。

【請求項2】

前記原液投入手段は、前記スクリューコンベアの胴体部の一端側外周面に設けた、外周面が、前記回転ボウルの内周面に近接した原液拡散円板であり、
該原液拡散円板により、原液が、前記原液拡散円板の外周面と前記回転ボウルの内周面との間を通じて、前記回転ボウル内の内周面に近接した位置に投入されることを特徴とする請求項１に記載の遠心濃縮機。

【請求項3】

前記濃縮液排出部は、前記スクリューコンベアの他端側の回転軸に形成された濃縮液排出孔と、該濃縮液排出孔の一端に連通し、前記回転ボウルの内周面に近接する位置まで延び、該内周面に沈降した濃縮液を、前記濃縮液排出孔に導入するスキミング部とよりなることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心濃縮機。

【請求項4】

回転自在に設けられた円筒状の回転ボウルと、
該回転ボウル内に設けられた、該回転ボウルの内周面に沈降した濃縮液を、軸方向に一方から他方に移動させる、先端部が前記回転ボウルの内周面に近接して設けられたスクリュー羽根を有するスクリューコンベアと、
前記回転ボウルと、前記スクリューコンベアをそれぞれ回転させる回転手段と、
前記回転ボウルの一方に設けられた、前記回転ボウル外から内に、液体中に微粒子が含まれる原液を供給する原液供給部と、
前記回転ボウルの他方に設けられた、前記回転ボウルの回転による遠心力により、前記回転ボウルの内周面に沈降し、前記スクリューコンベアにより移動された濃縮液を、前記回転ボウル内から外に排出する濃縮液排出部と、
前記回転ボウルの回転による遠心力により、清澄された分離液を、前記回転ボウル内から外に排出する分離液排出部とよりなり、
前記スクリューコンベアの回転軸は、該スクリューコンベアの胴体部の他端側にのみ形成され、該回転軸は、前記回転ボウルの他方の開口部を塞ぐ他方の側壁に形成された貫通孔を貫通して、外方に突出して、回転自在に片持ちで支持され、
前記原液供給部は、所望の圧力で原液を供給する原液供給手段に接続されると共に、原液を、前記回転ボウル内の内周面に近接した位置に投入する原液投入手段を有し、
前記濃縮液排出部は、濃縮液の排出量を調整する手段に接続された、前記スクリューコンベアの他端側の回転軸に形成された濃縮液排出孔と、前記回転ボウルの内周面に沈降した濃縮液を、前記濃縮液排出孔に導入するスキミング部とよりなり、
前記分離液排出部は、前記回転ボウルの他方の側壁に形成された貫通孔と前記回転軸との間の開口部と、該開口部に設けられた、該開口部の開口量を調整することにより回転ボウル内の圧力を調整する圧力調整手段とよりなることを特徴とする遠心濃縮機。

【請求項5】

回転自在に設けられた円筒状の回転ボウルと、
該回転ボウル内に設けられた、該回転ボウルの内周面に沈降した濃縮液を、軸方向に一方から他方に移動させる、先端部が前記回転ボウルの内周面に近接して設けられたスクリュー羽根を有するスクリューコンベアと、
前記回転ボウルと、前記スクリューコンベアをそれぞれ回転させる回転手段と、
前記回転ボウルの一方に設けられた、前記回転ボウル外から内に、液体中に微粒子が含まれる原液を供給する原液供給部と、
前記回転ボウルの他方に設けられた、前記回転ボウルの回転による遠心力により、前記回転ボウルの内周面に沈降し、前記スクリューコンベアにより移動された濃縮液を、前記回転ボウル内から外に排出する濃縮液排出部と、
前記回転ボウルの回転による遠心力により、清澄された分離液を、前記回転ボウル内から外に排出する分離液排出部とよりなり、
前記スクリューコンベアの回転軸は、該スクリューコンベアの胴体部の一端側と他端側にそれぞれ形成され、
前記一端側の一方の回転軸は、前記回転ボウルの一方の開口部を塞ぐ一方の側壁に形成された貫通孔を貫通し、外方に突出して、回転自在に支持され、
前記他端側の他方の回転軸は、前記回転ボウルの他方の開口部を塞ぐ他方の側壁に形成された貫通孔を貫通して、外方に突出して、回転自在に支持され、
前記一方の側壁に形成された貫通孔と前記一方の回転軸との間にシール部が設けられ、
前記他方の側壁に形成された貫通孔と前記他方の回転軸との間にシール部が設けられ、
前記原液供給部は、所望の圧力で原液を供給する原液供給手段に接続された、前記一方の回転軸に形成された原液供給孔と、該原液供給孔の他端に連通し、前記回転軸の外周面まで延び、前記回転ボウル内に連通した原液排出孔と、該原液排出孔からの原液を、前記回転ボウル内の内周面に近接した位置に投入する原液投入手段とよりなり、
前記濃縮液排出部は、前記他方の回転軸内に形成された分離液排出孔内に形成され、該分離液排出孔から突出して設けられた濃縮液排出管と、前記回転ボウルの内周面に沈降した濃縮液を、前記濃縮液排出管に導入するスキミング部とよりなり、
前記分離液排出部は、前記他方の回転軸に形成された分離液排出孔と、該分離液排出孔の一端に連通し、前記スクリューコンベアの胴体部の外周面まで延びる分離液導入孔と、前記分離液排出孔と前記濃縮液排出管との間の開口部に設けた、該開口部の開口量を調整することにより回転ボウル内の圧力を調整する圧力調整手段とよりなることを特徴とする遠心濃縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は遠心濃縮機であり、液体中に微粒子が含まれる原液の固液分離を行う濃縮機（分級機、分離機を含む）として使用できるスクリューデカンタ型の遠心濃縮機に関するものである。

【0002】

また、本発明は、粘度が低い濃縮液を排出するために、機内圧力による押し出し効果を利用するスキミング方式の密閉型であり、連続濃縮（分級、分離を含む）が可能な遠心濃縮機に関するものである。

【背景技術】

【0003】

スキミング方式のスクリューデカンタ型の遠心濃縮機は、軸周りに高速回転する円筒状の回転ボウルと、この回転ボウルの中に組み込まれた、該回転ボウルの内周面（内壁面）に堆積（沈降）した堆積物（濃縮液）を、軸方向に一方から他方に移動させるスクリューコンベアが差速をもって回転するように構成される。

【0004】

そして、原料供給部から前記回転ボウル内に、一方から供給された原液のうち、比重の大きい固形分（微粒子）は、回転ボウル内壁に分離し、沈降し濃縮され、また、液体分は清澄されて分離し、そして、沈降した濃縮液は、前記スクリューコンベアにより、前記回転ボウルの他方に送られて、該他方に形成された濃縮液排出部から排出され、また、清澄された分離液は、分離液排出部から排出されるようになる。

【0005】

（１．１．従来の遠心濃縮機（従来機）の説明）

【0006】

以下、従来の遠心濃縮機の構成の一例を説明する。

【0007】

図１７は、従来のスキミング方式のスクリューデカンタ型の遠心濃縮機を示す。

【0008】

１は、円筒状の回転ボウルを示し、該回転ボウル１は、内周断面形状が円形状の円筒状本体１ａと、一方及び他方の側壁１ｂ、１ｃと、該各側壁１ｂ、１ｃの軸心部に、それぞれ外方に突出して設けられた、回転ボウル１内部に連通した、軸方向に延びる貫通孔２ａ、３ａが形成された支持軸２、３とよりなる。

【0009】

そして、前記支持軸２及び支持軸３は、それぞれ軸受７ａ、７ｂにより回転自在に支持して設けられ、例えば、前記支持軸２に固定されたプーリー２ｂ等に連結されたモーター等の回転手段（図示せず）により、高速回転するように形成される。

【0010】

また、４は、前記回転ボウル１内に、同軸状に配設されたスクリューコンベアを示し、該スクリューコンベア４は、前記回転ボウル１内に設けられた円柱状の胴体部４ａと、該胴体部４ａの外周面に、一端から他端にわたって設けられた螺旋状のスクリュー羽根４ｂと、前記胴体部４ａの一方の側面の軸心部に、外方に突出して設けられた一方の回転軸５と、前記胴体部４ａの他方の側面の軸心部に、外方に突出して設けられた他方の回転軸６とよりなり、該スクリュー羽根４ｂの先端部分は、前記回転ボウル１の内周面に近接するように形成される。

【0011】

また、前記胴体部４ａの一方の回転軸５及び他方の回転軸６は、それぞれ前記一方及び他方の支持軸２、３の貫通孔２ａ、３ａを貫通して、外方に延び、軸受７ｃ、７ｄにより回転自在に支持されて設けられ、例えば、前記回転軸５に固定されたプーリー５ａ等に連結されたモーター等の回転手段（図示せず）により、回転するように形成され、前記胴体部４ａが回転するようになる。

【0012】

また、後述するスキミング管から濃縮液が排出されるために原液供給圧力が利用されており、この圧力を機内（回転ボウル内）で保持するために、前記回転ボウル１と前記スクリューコンベア４との間にはオイルシール１５等のシール部が設けられている、

【0013】

また、前記遠心濃縮機には、例えば、一端側に、外部から前記回転ボウル１内に、原液を供給する原液供給部が設けられる。

【0014】

原液供給部は、例えば、前記一方の回転軸５の一端から、前記胴体部４ａの一端部まで軸方向に延びる原液供給孔８と、該原液供給孔８の他端に連通し、前記胴体部４ａの外周面まで、半径方向に延び前記回転ボウル１内に連通した、一箇所又は複数個所の原液排出孔９とよりなる。

【0015】

そして、前記原液供給孔８の一端は、所望の圧力で原液を供給する原液供給手段、例えば、原液定量供給ポンプ（図示せず）に接続された原液供給管（図示せず）に、回転継手（図示せず）等を介して接続され、前記原液供給管から供給された原液は、原液供給孔８、原液排出孔９を通じて、前記胴体部４ａの外周面から前記回転ボウル１内に排出されるようになる。

【0016】

また、遠心濃縮機には、例えば、他端側に、前記回転ボウル１内の清澄された分離液を外部に排出する分離液排出部と、濃縮された濃縮液を外部に排出する濃縮液排出部とが設けられる。

【0017】

また、分離液排出部は、例えば、前記他方の回転軸６の他端から、前記胴体部４ａの他端部まで軸方向に延びる分離液排出孔１０と、該分離液排出孔１０の一端に連通し、前記胴体部４ａの外周面まで、半径方向に延びる、一箇所又は複数個所の分離液導入孔１１とよりなる。

【0018】

そして、前記回転ボウル１内の分離液が、前記胴体部４ａの外周面から、前記分離液導入孔１１内に導入され、前記分離液排出孔１０を通じて、該孔１０の他端開口１０ａから前記回転ボウル１外に排出されるようになる。

【0019】

また、濃縮液排出部は、例えば、前記分離液排出孔１０内に同軸に設けられた濃縮液排出管１２と、前記回転ボウル１の内周面に沈降した濃縮液を、前記濃縮液排出管１２に導入するスキミング部とよりなり、該スキミング部は、例えば、該濃縮液排出管１２の一端に連通されたスキミング管１３とよりなり、該スキミング管１３は、半径方向に延び、前記回転軸６を貫通して、先端開口が、前記回転ボウル１の内周面に近接するよう形成される。

【0020】

そして、前記回転ボウル１の内周面に沈降した濃縮液が、前記スキミング管１３内に導入され、前記濃縮液排出管１２を通じて、該管１２の他端開口１２ａから、前記回転ボウル１外に排出されるようになる。

【0021】

なお、前記濃縮液排出管１２の他端開口１２ａには、濃縮液濃度調整装置１４が設けられ、該装置１４により、例えば、排出された濃縮液の粘度を連続的に測定し、電動でバルブを進退させて、前記他端開口の開口量を変更し、濃縮液の濃度を調整するようにする。

【0022】

なお、前記分離液排出部は、例えば、胴体部４ａの他方側に設ける代わりに、一方側に設けるようにしてもよい。

【0023】

（１．２．従来の遠心濃縮機の作用の説明）

【0024】

次に、前記従来の遠心濃縮機の使用方法について説明する。

【0025】

まず、前記回転ボウル１を高速回転させると共に、前記スクリューコンベア４を、前記回転ボウル１に対して所望の速度差で回転させる。

【0026】

そして、前記原液供給手段からの原液が、前記原液供給部を通じて、前記回転ボウル１内に供給されるようになる。即ち、定量ポンプもしくは定量制御により、原液が前記原液供給管から前記原液供給孔８に供給され、前記原液排出孔９を通じて、前記胴体部４ａの外周面から、前記回転ボウル１内に供給されるようになる。

【0027】

そして、前記回転ボウル１内に供給された原液は、回転ボウル１の遠心力により、固形分の多い濃縮液と、清澄化した分離液とに分離される。

【0028】

そして、該濃縮液は、前記スクリュー羽根４ｂにより、前記回転ボウル１の内周面に沿って他方の側にかき寄せられながら移動し、機内圧力を利用して、前記スキミング管１３に導入され、濃縮液排出管１２を通じて、前記回転ボウル１外に排出されるようになる。

【0029】

なお、前記排出された濃縮液の濃度は、前記濃縮液濃度調整装置１４により、調整されるようになる。

【0030】

また、分離液は、前記胴体部４ａの外周面から、前記分離液導入孔１１、分離液排出孔１０を通じて、前記回転ボウル１外部に排出されるようになる。

【0031】

例えば、スキミング方式のスクリューデカンタ型の遠心濃縮機としては、特許文献１がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0032】

【特許文献1】実開昭６２－７９５５６号公開公報第１図

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0033】

しかしながら、前記従来の遠心濃縮機は、原液供給位置と分離液の排出位置とが同じレベル位置（軸からの等距離の位置）のスクリューコンベア胴体部表面と同じ位置にあり、分離液へ原液の粒子が巻き込まれ易く、また、この位置が遠心効果が一番低く、分離円周面積も小さいところであることから分離性能の低下が起きていた。

【0034】

即ち、沈降域において原液を一番遠心力が低いスクリューコンベア胴体部表面から投入しており、回転ボウル内周面までの沈降距離が大きく、また、分離液排出口も原液投入口と同じスクリューコンベア胴体部表面に位置するために、原液の巻き込みが起こりやすく、固液分離の効率低下に繋がっている。

【0035】

また、機内（回転ボウル内）の圧力を保持するために、前記回転ボウル１と前記スクリューコンベア４との間にはオイルシールなどのシール部が設けられているが、該オイルシールは、定期的に交換する必要があり、また、突発的なトラブルが生ずる場合があった。

【0036】

本発明は、従来と同様のスキミング方式を採用しているが、沈降距離が最小で最大の遠心効果と最大の分離円周面積を持つ、回転ボウルの内周面に近接したスクリュー羽根先端部のレベル位置から原液を供給することとにより分離性能の向上を期待するものである。

【0037】

また、シール部を無くし、トラブルを少なくすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0038】

前記の目的を達成すべく、本発明の遠心濃縮機は、回転自在に設けられた円筒状の回転ボウルと、該回転ボウル内に設けられた、該回転ボウルの内周面に沈降した濃縮液を、軸方向に一方から他方に移動させる、先端部が前記回転ボウルの内周面に近接して設けられたスクリュー羽根を有するスクリューコンベアと、前記回転ボウルと、前記スクリューコンベアをそれぞれ回転させる回転手段と、前記回転ボウルの一方に設けられた、前記回転ボウル外から内に、液体中に微粒子が含まれる原液を供給する原液供給部と、前記回転ボウルの他方に設けられた、前記回転ボウルの回転による遠心力により、前記回転ボウルの内周面に沈降し、前記スクリューコンベアにより移動された濃縮液を、前記回転ボウル内から外に排出する濃縮液排出部と、前記回転ボウルの回転による遠心力により、清澄された分離液を、前記回転ボウル内から外に排出する分離液排出部とよりなり、前記原液供給部は、原液を、前記回転ボウル内の内周面に近接した位置に投入する原液投入手段を有することを特徴とする。

【0039】

また、前記原液投入手段は、前記スクリューコンベアの胴体部の一端側外周面に設けた、外周面が、前記回転ボウルの内周面に近接した原液拡散円板であり、該原液拡散円板により、原液が、前記原液拡散円板の外周面と前記回転ボウルの内周面との間を通じて、前記回転ボウル内の内周面に近接した位置に投入されることを特徴とする。

【0040】

また、前記濃縮液排出部は、前記スクリューコンベアの他端側の回転軸に形成された濃縮液排出孔と、該濃縮液排出孔の一端に連通し、前記回転ボウルの内周面に近接する位置まで延び、該内周面に沈降した濃縮液を、前記濃縮液排出孔に導入するスキミング部とよりなることを特徴とする。

【0041】

また、本発明の片持ち型の遠心濃縮機は、回転自在に設けられた円筒状の回転ボウルと、該回転ボウル内に設けられた、該回転ボウルの内周面に沈降した濃縮液を、軸方向に一方から他方に移動させる、先端部が前記回転ボウルの内周面に近接して設けられたスクリュー羽根を有するスクリューコンベアと、前記回転ボウルと、前記スクリューコンベアをそれぞれ回転させる回転手段と、前記回転ボウルの一方に設けられた、前記回転ボウル外から内に、液体中に微粒子が含まれる原液を供給する原液供給部と、前記回転ボウルの他方に設けられた、前記回転ボウルの回転による遠心力により、前記回転ボウルの内周面に沈降し、前記スクリューコンベアにより移動された濃縮液を、前記回転ボウル内から外に排出する濃縮液排出部と、前記回転ボウルの回転による遠心力により、清澄された分離液を、前記回転ボウル内から外に排出する分離液排出部とよりなり、前記スクリューコンベアの回転軸は、該スクリューコンベアの胴体部の他端側にのみ形成され、該回転軸は、前記回転ボウルの他方の開口部を塞ぐ他方の側壁に形成された貫通孔を貫通して、外方に突出して、回転自在に片持ちで支持され、前記原液供給部は、所望の圧力で原液を供給する原液供給手段に接続されると共に、原液を、前記回転ボウル内の内周面に近接した位置に投入する原液投入手段を有し、前記濃縮液排出部は、濃縮液の排出量を調整する手段に接続された、前記スクリューコンベアの他端側の回転軸に形成された濃縮液排出孔と、前記回転ボウルの内周面に沈降した濃縮液を、前記濃縮液排出孔に導入するスキミング部とよりなり、前記分離液排出部は、前記回転ボウルの他方の側壁に形成された貫通孔と前記回転軸との間の開口部と、該開口部に設けられた、該開口部の開口量を調整することにより回転ボウル内の圧力を調整する圧力調整手段とよりなることを特徴とする。

【0042】

また、本発明の両持ち型の遠心濃縮機は、回転自在に設けられた円筒状の回転ボウルと、該回転ボウル内に設けられた、該回転ボウルの内周面に沈降した濃縮液を、軸方向に一方から他方に移動させる、先端部が前記回転ボウルの内周面に近接して設けられたスクリュー羽根を有するスクリューコンベアと、前記回転ボウルと、前記スクリューコンベアをそれぞれ回転させる回転手段と、前記回転ボウルの一方に設けられた、前記回転ボウル外から内に、液体中に微粒子が含まれる原液を供給する原液供給部と、前記回転ボウルの他方に設けられた、前記回転ボウルの回転による遠心力により、前記回転ボウルの内周面に沈降し、前記スクリューコンベアにより移動された濃縮液を、前記回転ボウル内から外に排出する濃縮液排出部と、前記回転ボウルの回転による遠心力により、清澄された分離液を、前記回転ボウル内から外に排出する分離液排出部とよりなり、前記スクリューコンベアの回転軸は、該スクリューコンベアの胴体部の一端側と他端側にそれぞれ形成され、前記一端側の一方の回転軸は、前記回転ボウルの一方の開口部を塞ぐ一方の側壁に形成された貫通孔を貫通し、外方に突出して、回転自在に支持され、前記他端側の他方の回転軸は、前記回転ボウルの他方の開口部を塞ぐ他方の側壁に形成された貫通孔を貫通して、外方に突出して、回転自在に支持され、前記一方の側壁に形成された貫通孔と前記一方の回転軸との間にシール部が設けられ、前記他方の側壁に形成された貫通孔と前記他方の回転軸との間にシール部が設けられ、前記原液供給部は、所望の圧力で原液を供給する原液供給手段に接続された、前記一方の回転軸に形成された原液供給孔と、該原液供給孔の他端に連通し、前記回転軸の外周面まで延び、前記回転ボウル内に連通した原液排出孔と、該原液排出孔からの原液を、前記回転ボウル内の内周面に近接した位置に投入する原液投入手段とよりなり、前記濃縮液排出部は、前記他方の回転軸内に形成された分離液排出孔内に形成され、該分離液排出孔から突出して設けられた濃縮液排出管と、前記回転ボウルの内周面に沈降した濃縮液を、前記濃縮液排出管に導入するスキミング部とよりなり、前記分離液排出部は、前記他方の回転軸に形成された分離液排出孔と、該分離液排出孔の一端に連通し、前記スクリューコンベアの胴体部の外周面まで延びる分離液導入孔と、前記分離液排出孔と前記濃縮液排出管との間の開口部に設けた、該開口部の開口量を調整することにより回転ボウル内の圧力を調整する圧力調整手段とよりなることを特徴とする。

【発明の効果】

【0043】

本発明によれば、沈降距離が最小で最大の遠心効果と最大の分離円周面積を持つ、回転ボウルの内周面に近接したスクリュー羽根先端部のレベル位置から原液を供給することとにより分離性能の向上が期待することができる。

【0044】

また、シール部を無くし、トラブルを少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0045】

【図1】本発明の遠心濃縮機（片持ち型）の縦断側面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線横断面図である。

【図3】本発明の遠心濃縮機の濃縮液濃度調整装置の説明図である。

【図4】本発明の遠心濃縮機の分離液制御弁の説明図である。

【図5】本発明の遠心濃縮機（両持ち型）の縦断側面図である。

【図6】図５のＢ－Ｂ線横断面図である。

【図7】本発明の遠心濃縮機の沈降状態模式図である。

【図8】本発明の遠心濃縮機の液の流れを示す図である。

【図9】本発明の遠心濃縮機における、遠心力と抗力のバランスから求められる分級粒子径の関係を示す図である。

【図10】本発明の遠心濃縮機における、沈降状態を示す図である。

【図11】本発明の遠心濃縮機の寸法を示す図である。

【図12】本発明及び従来の遠心濃縮機のシミュレーションにおける寸法、記号、単位を示す図である。

【図13】従来の遠心濃縮機の沈降状態模式図である。

【図14】従来の遠心濃縮機の液の流れを示す図である。

【図15】従来の遠心濃縮機における、沈降状態を示す図である。

【図16】従来の遠心濃縮機の寸法を示す図である。

【図17】従来の遠心濃縮機の縦断側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0046】

本発明を実施するための形態の実施例を以下に示す。

【実施例0047】

（２．１．本発明の遠心濃縮機の説明）（片持ち構造型）

【0048】

本発明の実施例１を図１～図４によって説明する。

【0049】

なお、本発明の実施例１の遠心濃縮機は、スクリューコンベアが片持ち構造であり、オイルシール等のシール部を用いない実施例であり、構造が簡単であり、小型機への適用が考えられる。

【0050】

本発明のスキミング方式のスクリューデカンタ型の遠心濃縮機は、図１及び図２に示すように、軸周りに高速回転する円筒状の回転ボウル１６と、この回転ボウル１６内に同軸状に設けられた、該回転ボウル１６の内周面（内壁面）に堆積（沈降）した堆積物（濃縮液）を軸方向に一方から他方に移動させるスクリューコンベア１７と、原液供給部と、濃縮液排出部と、分離液排出部とよりなり、前記原液供給部により、原液を、前記回転ボウル１６の内周面に近接した位置（スクリューコンベアの羽根先端部付近のレベル位置）から供給するようにする。

【0051】

即ち、本発明は、従来の遠心濃縮機と基本的な構造は変わらないが、後述する表１の分級粒子径が前記回転ボウル１６の内周面に近づく位置ほど小さくなることから分かるように、前記回転ボウル１６の内周面に近づく位置から原液を投入するほど、分級精度が良くなることから、原液投入位置を、前記回転ボウル１６の内周面に近接した位置とするようにする。

【0052】

なお、該前記回転ボウル１６の内周面に近接した位置から供給とは、例えば、スクリューコンベアの中心からスクリュー羽根先端までの半径を１００％として、それに対し、例えば、前記スクリューコンベアの中心から半径８０％のレベル位置以上の高い（回転ボウルの内周面側の）位置から供給することを意味するが、前記スクリューコンベアの中心から半径９０％のレベル位置以上の高い位置、好ましくは、半径９５％のレベル位置以上の高い位置、更に好ましくは、羽根先端（１００％）のレベル位置以上の高い位置から供給することにより分級精度が良くなる。

【0053】

例えば、前記スクリューコンベアにおいて、スクリューコンベアの中心からスクリュー羽根先端までの半径が０．１７ｍの場合、スクリューコンベアの中心から半径８０％のレベル位置とは、０．１３６ｍの位置を示し、また、半径９０％のレベル位置とは、０．１５３ｍの位置を示し、また、半径９５％のレベル位置とは、０．１６１５ｍの位置を示し、また、羽根先端のレベル位置とは、０．１７ｍを意味する。

【0054】

なお、前記回転ボウル内周面から原液を供給するようにしてもよい。

【0055】

以下、本発明の構成の一例を具体的に説明する。

【0056】

前記回転ボウル１６は、例えば、内周断面形状が円形状の円筒状本体１６ａと、該円筒状本体１６ａの一方及び他方の開口部を塞ぐ、一方及び他方の側壁１６ｂ、１６ｃと、該一方の側壁１６ｂの軸心部に、外方に突出して設けられた支持軸１８と、前記他方の側壁１６ｃの軸心部に形成された貫通孔１９とにより形成される。

【0057】

そして、前記支持軸１８は、軸受２０により回転自在に支持されて設けられ、例えば、前記支持軸１８に固定されたプーリー２１等に連結されたモーター等の回転手段（図示せず）により、高速回転するように形成される。

【0058】

なお、前記回転ボウル１６は、前記支持軸１８のみを支持して片持ちで支持する以外に、前記回転ボウル１６の他端側も支持して、両持ちで支持するようにしてもよい。

【0059】

また、前記スクリューコンベア１７は、前記回転ボウル１６内に設けられた円柱状の胴体部１７ａと、該胴体部１７ａの外周面に、一端から他端にわたって設けられた、先端部が前記回転ボウル１６の内周面に近接した螺旋状のスクリュー羽根１７ｂと、前記胴体部１７ａの他方の側面の軸心部に、外方に突出して形成された回転軸２２とよりなる。

【0060】

そして、前記胴体部１７ａの回転軸２２は、前記回転ボウル１６の貫通孔１９を貫通して、外方に延び、軸受２３により回転自在に支持されて設けられ、例えば、前記回転軸２２に固定されたプーリー２４等に連結されたモーター等の回転手段（図示せず）により、回転するように形成され、前記胴体部１７ａが、片持ちで支持されて、前記回転ボウル１６に対して所望の速度差をもって回転するようになる。

【0061】

また、前記原液供給部は、例えば、前記支持軸１８の一端から、該回転ボウル１６の一方の側壁を貫通して軸方向に延び、前記回転ボウル１６内に連通した貫通孔１８ａと、該貫通孔１８ａからの原液を、該回転ボウル１６の内周面に近接する位置（スクリュー羽根１７ｂの先端部分のレベル位置付近）に投入するように形成した原液投入手段とよりなる。

【0062】

そして、該原液投入手段は、例えば、前記スクリューコンベア１７の胴体部１７ａの一端側外周面に同軸に設けた、外周面が、前記回転ボウル１６の内周面に近接する円板状の原液拡散円板２５とよりなる。

【0063】

そして、前記貫通孔１８ａの一端は、所望の圧力で原液を供給する原液供給手段、例えば、原液定量供給ポンプ２６に接続された原液供給管２７に、回転継手（ロータリージョイント）２８等の軸封手段を介して接続され、前記原液供給管２７から供給された原液は、前記貫通孔１８ａを通り、そして、前記原液拡散円板２５により、該原液が、前記回転ボウル１６の側壁と前記原液拡散円板２５の側面と間を移動して、前記回転ボウル１６の内周面と前記原液拡散円板２５との間の投入開口部から、前記スクリュー羽根１７ｂ先端部分付近のレベル位置に供給されるようになる。

【0064】

なお、前記原液拡散円板２５の外周面には、一箇所、又は、円周方向に所望の距離離間して、複数個所に撹拌羽根２９を設け、供給された原液が、前記回転ボウル１６の内周面に付着するのを防ぐようにしてもよい。

【0065】

なお、前記原液投入手段として、原液拡散円板を用いる代わりに、前記貫通孔１８ａからの原液を、パイプ等の手段を用いて、前記回転ボウル１６の内周面に近接する位置に投入できるようにし、または、前記貫通孔１８ａの他端を、前記回転ボウル１６の一方の側壁１６ｂを貫通させる代わりに、該一方の側壁１６ｂ内を外周方向に延ばし、更に、前記回転ボウル１６の筒状本体部１６ａの一端部まで延ばして、前記筒状ボウル１６内に貫通するようにして、該筒状本体部１６ａの内周面の一端側から、前記回転ボウル１６内に原液を投入できるようにしてもよい。

【0066】

また、原液供給部として、例えば、前記回転ボウルの筒状本体部１６ａの外周壁の一端側に、貫通孔を設け、該貫通孔を通じて、前記回転ボウル１６内に原液を投入するようにしてもよい。

【0067】

また、前記濃縮液排出部は、例えば、前記回転軸２２の他端から、前記胴体部１７ａの他端部まで軸方向に延びる濃縮液排出孔３０と、前記回転ボウル１６の内周面に沈降した濃縮液を、前記濃縮液排出孔３０内に導入するスキミング部とよりなり、該スキミング部は、例えば、前記胴体部１７ａの他端側外周面に、同軸に設けた、外周面が、前記回転ボウル１６の内周面に近接するよう形成された円板体３１と、該円板体３１に設けた、前記濃縮液排出孔３０の一端に連通し、外周面まで半径方向に延びて開口する、一箇所又は、複数個所のスキミング孔３２とよりなる。

【0068】

そして、前記回転ボウル１６の内周面に沈降した濃縮液は、前記円板体３１の外周面から、前記スキミング孔３２に導入され、そして、前記濃縮液排出孔３０を通じて、該濃縮液排出孔３０の他端に、回転継手３３（ロータリージョイント、メカニカルシール）等を介して、接続された、濃縮液の排出量を調整する濃縮液定量排出ポンプ３４により、前記回転ボウル１６外に排出されるようになる。

【0069】

なお、前記濃縮液定量排出ポンプ３４は、排出される濃縮液の粘度を検知し、ポンプ流量を調整することにより、濃縮液の濃度を制御できるようになる。

【0070】

なお、前記回転継手３３及び、ポンプ３４を用いる代わりに、図３に示すように、前記濃縮液排出孔３０の他端開口に、排出される濃縮液の粘度などを検知し、電動で、該開口の開口量を変更し、濃縮液の濃度を制御できる濃縮液濃度調整装置３５を設けてもよい。

【0071】

該濃縮液濃度調整装置３５は、例えば、図３に示すように、ステッピングモータ部３６と、該ステッピングモータ３６の回転軸３７に形成されたネジ部３８に螺合された、前後方向に移動可能であるが、前記ステッピングモータ部３６に対して、軸方向の回転が規制された本体部３９と、該本体部３９の先端に設けた、円錐形状の弁体４０とよりなる。そして、制御部により制御されたステッピングモータ部３６の回転軸３７が回転することにより、前記本体部３９が前後に移動し、前記弁体４０の先端が、前記濃縮液排出孔３０の他端開口の開口量を変化させ、濃縮液の排出量が変化し、該濃縮液の濃度が変化するようにある。

【0072】

また、前記分離液排出部は、例えば、前記回転ボウル１６の他方の側壁１６ｃに形成した貫通孔１９と前記回転軸２２との間の開口部と、該開口部に設けた、該開口部の開口量を制御し、前記スキミング部から濃縮液の排出を可能とする機内圧力を保持するための分離液制御弁４１などの回転ボウル内圧力調整手段とよりなる。

【0073】

該分離液制御弁４１は、例えば、図４に示すように、円錐体４２と、該円錐体４２の軸中心に形成された、前記回転軸２２を前後方向に移動自在に貫通する貫通孔４３と、該円錐体４２の他端面４２ａと、所望の距離離間して、前記回転軸２２の外周面に設けた鍔部４４と、前記円錐体４２の他端面４２ａと、前記鍔部４４との間において、前記回転軸２２に挿入されたコイルバネ４５などのバネ手段とよりなる。

【0074】

そして、分離液の排出圧力で、前後方向に変位して、前記開口部１９と前記回転軸２２との間の開口部の開口量が変化し、分離液の排出量により機内圧力が定まるため、所望の機内圧力となるバネ力を有するバネを設けるようにする。

【0075】

そして、胴体部表面付近の分離液は、前記貫通孔４７を通じて、前記貫通孔１９と前記回転軸２２との間の開口部から排出され、前記分離液制御弁４１により、前記スキミング部から濃縮液の排出を可能とする機内圧力が維持されるようになる。

【0076】

なお、前記分離液制御弁４１としては、例えば、回転ボウル内圧力を検知し、電動でバルブ開度を調整する装置など、他の方法により、開口部の解放量を調整し、機内圧力を所定値に制御するようにしてもよい。

【0077】

なお、前記回転ボウル１６の他方の側壁１６ｃの外面に、前記貫通孔１９及び前記分離液制御弁４１を覆う分離液排出室４６を設け、前記貫通孔１９から排出された分離液を貯め、例えば、側分離液排出室４６の底部に形成した排出口４６ａから排出するようにしてもよい。

【0078】

また、前記円板体３１には、前記胴体部１７ａの外周面のレベル位置に、一箇所、又は、複数個所、軸方向に分離液通過用の貫通孔４７を設け、前記回転ボウル１６内の分離液が、該貫通孔４７を通じて、スムーズに、前記貫通孔１９から、前記回転ボウル１６外に排出されるようにする。なお、該貫通孔４７は、前記スキミング孔３２に干渉しない位置に設けられる。

【0079】

また、前記円板体３１の外周面のスキミング部開口部付近に、一箇所、又は、円周方向に所望の距離離間して、複数個所に撹拌羽根４８を設け、濃縮液を流動化し円滑に排出するようにしてもよい。

【0080】

（２．２．本発明の作用の説明）

【0081】

次に、本発明の遠心濃縮機の使用方法について説明する。

【0082】

本発明の遠心濃縮機においては、回転ボウル１６を高速回転させると共に、スクリューコンベア１７を、前記回転ボウル１６に対して所望の速度差で回転させる。

【0083】

そして、原液が、定量供給ポンプ２６もしくは定量制御により加圧供給されて、原液供給管２７、軸封手段の回転継手（ロータリージョイント、メカニカルシール等）２８、前記支持軸１８に形成された貫通孔１８ａを通り、そして、該原液が、前記回転ボウル１６の側壁と前記原液拡散円板２５の側面と間を移動して、前記原液拡散円板２５を超えて、均一な流速で、高遠心場の分離域に投入されるようになる。

【0084】

この際、原液供給位置と濃縮液が沈積する回転ボウル内周面付近までの沈降距離がほぼ無いことから効率的に分離液と濃縮液の分離が行えるようになる。

【0085】

なお、原液拡散円板の外周先端に設けられた撹拌羽根２９により、回転ボウル１６内周面への固形物の沈積が防止される。

【0086】

そして、分離液は前記スクリューコンベア１７の胴体部１７ａとスクリュー羽根１７ｂの先端部の間を旋回し上昇しながら清澄化し、前記回転ボウル１６の他端側に移動し、前記円板体３１に形成された貫通孔４７、前記回転ボウル１６の他方の側壁１６ｃに形成した貫通孔１９を経由して、前記分離液制御弁４１で機内圧力が調整されて回転ボウル１６外の分離液排出室４６に排出され、排出口４６ａから、外部に排出されるようになる。

【0087】

また、濃縮液は、前記回転ボウル１６の内周面近傍に到達し、分級粒子径以上の粒子は沈積しケーキ状態となり、前記回転ボウル１６に対して所望の回転差を持って回転するスクリューコンベア１７のスクリュー羽根１７ｂにより濃縮液排出側に移動しながら濃縮が進み、前記分離液制御弁４１の調整で発生する機内圧力により、前記スキミング孔３２内に導入され、前記濃縮液排出孔３０を経由し、前記濃縮液濃度調整装置３５、又は、回転継手（ロータリージョイント、メカニカルシール等）３３を介した定量排出ポンプ３４により流量調整されて、所定の濃度に制御されながら機外に排出されるようなる。

【0088】

なお、前記円板体３１の外周面のスキミング部の開口付近に設けられた撹拌羽根４８により、濃縮液が流動化し、排出を円滑化するようになる。

【0089】

本発明によれば、装置は密閉型で、濃縮液の排出量を制御でき、連続運転を可能とし、原液を、遠心効果が最大の位置にある回転ボウル内周面に近接した位置から均一に供給できることで、供給液の乱れが少なく、沈降距離が最小であることから分離性能が非常に良く濃縮と分離が進むようになる。

【0090】

また、本発明によれば、前記回転ボウルと前記スクリューコンベア間にシール部を無くしたため、トラブルのない遠心濃縮機を提供できるようになる。

【0091】

また、湿式で高精密なサブミクロンまでの分級を実現できるようになる。

【実施例0092】

（３．１．本発明の他の遠心濃縮機の説明）（両持ち構造型）

【0093】

本発明の実施例２を図５及び図６によって説明する。

【0094】

なお、本発明の実施例２の遠心濃縮機は、スクリューコンベアが両持ち構造であり、オイルシール等のシール部を用いた実施例である。なお、実施例１と同じ構成の部分には、同じ符号を付け、説明を省略する。

【0095】

本発明の第２の実施例の遠心濃縮機は、図５及び図６に示すように、軸周りに、高速回転する円筒状の回転ボウル４９と、この回転ボウル４９内に同軸状に設けられた、該回転ボウル４９の内周面（内壁面）に堆積（沈降）した堆積物（濃縮液）を軸方向に一方から他方に移動させるスクリューコンベア５０と、原液供給部と、濃縮液排出部と、分離液排出部とよりなり、前記原液供給部により、原液を、前記回転ボウル４９の内周面に近接した位置（スクリューコンベアの羽根先端部付近のレベル位置）から供給するようにする。

【0096】

なお、前記実施例１が片持ち構造であるのに対し、本発明の実施例２は、両持ち構造であり、基本的な構成は実施例１と同じである。

【0097】

以下、本発明の実施例２の構成を具体的に説明する。

【0098】

回転ボウル４９は、例えば、内周断面形状が円形状の円筒状本体４９ａと、該円筒状本体４９ａの一方及び他方の開口部を塞ぐ、一方及び他方の側壁４９ｂ、４９ｃと、該各側壁の軸心部に、それぞれ外方に突出して設けられた、回転ボウル４９内部に連通した、軸方向に延びる貫通孔５１ａ、５２ａが形成された支持軸５１、５２とよりなり、該支持軸５１及び支持軸５２は、軸受５３ａ、５３ｂにより回転自在に支持して設けられ、例えば、前記支持軸５１に固定されたプーリー５４等に連結されたモーター等の回転手段（図示せず）により、高速回転するように形成される。

【0099】

また、前記スクリューコンベア５０は、前記回転ボウル４９内に設けられた円柱状の胴体部５０ａと、該胴体部５０ａの外周面に、一端から他端にわたって設けられた、先端部が前記回転ボウル４９の内周面（内周壁）に近接した螺旋状のスクリュー羽根５０ｂと、前記胴体部５０ａの一方の側面の軸心部に、外方に突出して設けられた一方の回転軸５５と、前記胴体部５０ａの他方の側面の軸心部に、外方に突出して設けられた他方の回転軸５６とよりなり、前記スクリュー羽根５０ｂの先端部分は、前記回転ボウル４９の内周面（内周壁）に近接するよう形成される。

【0100】

また、前記胴体部５０ａの一方の回転軸５５及び他方の回転軸５６は、それぞれ前記一方及び他方の支持軸５１、５２の貫通孔５１ａ、５２ａを貫通して、外方に延び、軸受５３ｃ、５３ｄにより回転自在に支持されて設けられ、例えば、前記回転軸５５に固定されたプーリー５７等に連結されたモーター等の回転手段（図示せず）により、回転するように形成され、前記胴体部５０ａが回転するようになる。

【0101】

また、前記回転ボウル４９と前記スクリューコンベア５０との間には円環状のオイルシール５８などのシール部が設けられている。

【0102】

また、前記原液供給部は、例えば、前記一方の回転軸５５の一端から、該回転軸５５の基部まで軸方向に延びる原液供給孔５９と、該原液供給孔５９の他端に連通し、前記回転軸５５の外周面まで、半径方向に延び前記回転ボウル４９内に連通した、一箇所、又は、複数個所の原液排出孔６０と、該原液排出孔６０からの原液を、該回転ボウル４９の内周面に近接する位置（スクリュー羽根５０ｂの先端部分の位置）に投入するようにする原液投入手段とよりなり、例えば、前記スクリューコンベア５０の胴体部５０ａの一端側外周面に同軸に設けた、外周面が、前記回転ボウル４９の内周面に近接する円板状の原液拡散円板２５とよりなる。

【0103】

また、前記原液拡散円板２５の外周面には、撹拌羽根２９が設けられる。

【0104】

そして、前記原液供給孔５９の一端は、原液供給手段、例えば、原液定量供給ポンプ２６に接続された原液供給管２７に、回転継手（ロータリージョイント、メカニカルシール）２８等の軸封手段を介して接続され、前記原液供給管２７から供給された原液は、前記原液供給孔５９を通り、そして、前記原液拡散円板２５により、該原液が、前記回転ボウル４９の側壁と前記原液拡散円板２５の側面と間を移動して、前記回転ボウル４９の内周面と前記原液拡散円板２５との間の投入開口部から、前記スクリュー羽根５０ｂ先端部分付近のレベル位置に供給されるようになる。

【0105】

また、前記濃縮液排出部は、例えば、前記回転軸５６の他端から前記胴体部５０ａの他端部まで軸方向に延びて形成された分離液排出孔６１内に、同軸に形成され、前記分離液排出孔６１の他端開口から外方に突出して設けられた濃縮液排出管６２と、前記回転ボウル４９の内周面付近の濃縮液を、前記濃縮液排出管６２に導入するスキミング部とよりなり、該スキミング部は、例えば、前記胴体部５０ａの他端側外周面に、同軸に設けた、外周面が、前記回転ボウル４９の内周面に近接するよう形成された円板体３１と、該円板体３１に設けた、前記濃縮液排出管６２の一端に連通し、外周面まで半径方向に延びて開口する、一箇所、又は、複数個所のスキミング孔３２とよりなる。

【0106】

なお、前記円板体３１には、分離液排出用の貫通孔４７が形成される。

【0107】

また、前記円板体３１の外周面のスキミング部開口部付近に、一箇所、又は、円周方向に所望の距離離間して、複数個所に撹拌羽根４８が設けられている。

【0108】

そして、前記回転ボウル４９の内周面付近の濃縮液は、前記円板体３１の外周面から、前記スキミング孔３２に導入され、そして、前記濃縮液排出管６２を通じて、該濃縮液排出管６２の他端に、回転継手３３（ロータリージョイント、メカニカルシール）等を介して、接続された濃縮液定量排出ポンプ３４により、前記回転ボウル４９外に排出されるようになる。

【0109】

なお、前記回転継手３３及び、ポンプ３４を用いる代わりに、濃縮液濃度調整装置３５を設けてもよい。

【0110】

また、前記分離液排出部は、例えば、前記他方の回転軸５６に形成された分離液排出孔６１と、該分離液排出孔６１の一端に連通し、前記胴体部５０ａの外周面まで、半径方向に延び、そして、前記孔４７に連通するよう形成された一箇所、又は、複数個所の分離液導入孔６３と、前記分離液排出孔６１と前記濃縮液排出管６２との間の開口部６４に設けた、該開口部の開口量を制御し、前記スキミング部から濃縮液の排出を可能とする機内圧力を保持するための分離液制御弁４１などからなる圧力調整手段とよりなる。

【0111】

なお、該圧力調整手段としては、例えば、実施例１と同様、バネや電動で、バルブ開閉を調整し、開口部の開口量を制御する方法がある。

【0112】

なお、前記回転ボウル４９の他方の側壁４９ｃの外面に、前記開口部及び前記分離液制御弁４１を覆う、排出口４６ａを有する分離液排出室４６を設けてもよい。

【0113】

そして、胴体部表面付近の分離液は、前記貫通孔４７を通じて、分離液導入孔６３、前記分離液排出孔６１と前記濃縮液排出管６２との間の開口部６４から排出され、前記分離液制御弁４１により、前記スキミング部から濃縮液の排出を可能とする機内圧力が維持されるようになる。

【0114】

（３．２．実施例２の作用の説明）

【0115】

実施例２も、実施例１と同様に動作され、原液を、遠心効果が最大の位置にある回転ボウル内周面に近接した位置から均一に供給できることで、供給液の乱れが少なく、沈降距離が最小であることから分離性能が非常に良く濃縮と分離が進むようになる。

【0116】

（４．本発明機と従来機との沈降状態模式図と理論式によるシミュレーション計算比較の説明）

【0117】

原液を、スクリュー羽根先端部分から投入する原液供給方式（本発明機）と、スクリューコンベア胴体部外周面から投入する原液供給方式（従来機）の性能の比較を行う。

【0118】

（４．１．本発明機の説明）

【0119】

（１）本発明機の原理の説明

【0120】

図７～図１０に示すように、原液投入されるスクリューコンベアの羽根先端部は遠心効果が最大で分離円周面積が最大となり、この位置で最小の分級粒子径が得られる。そして、この位置は沈降距離が最小で、瞬時に最小の分級粒子径以上の粒子は回転ボウル内周面に到達し濃縮液となる。

【0121】

最小の分級粒子径以下の粒子は分離液に伴い上昇（中心側に移動）し、スクリューコンベアの胴体部表面に位置する貫通孔４７を経由し分離液排出孔６１から機外に排出される。

【0122】

分離液量は原液量から濃縮液量を差し引いた値となり、この量における分離液上昇流線速度から、後述する各レベル位置（中心軸からの距離）における分級粒子径を算出した。

【0123】

外周から内周に向かう程、遠心効果が低下し、分離円周面積が小さくなることから分級粒子径は大きくなっていくが、既に、スクリューコンベア羽根先端部で最小となる分級粒子径以上の粒子は濃縮液側にほぼ捕捉され、分離液側への漏れは少ない。

【0124】

これがスクリュー羽根先端部から原液を投入するメリットである。

【0125】

（２）本発明機のシミュレーションの説明

【0126】

スクリュー羽根先端部 dt （直径）= ０．３４ｍから２００L/h で原液が供給され、回転ボウル内周面付近にすぐさま沈積した濃縮液は５０L/hで機外に排出され、残りの１５０L/hの分離液はスクリュー羽根先端部 dt = ０．３４ｍからスクリュー胴体部 dt = ０．１７ｍ 間に形成される分離域内を上昇し、分離液排出管から排出される（４倍濃縮）。

【0127】

上昇中の各X位置における分離液の上昇流線速度をストークス式（数１）に代入し、分級粒子径をシミュレーション計算し表１に示した。

【0128】

【数1】

【0129】

【表1】

【0130】

表１から直径ｄ=０．３４mにおいて分級粒子径が０．４４ミクロンが読み取られる。０．４４ミクロン以上の粒子は原液投入直後に濃縮液側に捕捉され、０．４４ミクロンより小さい粒子が分離液側から排出される。

【0131】

なお、本発明機のシミュレーションにおける寸法、記号、単位を図１１及び図１２に示す。

【0132】

（４．２．従来機の説明）

【0133】

（１）従来機の原理の説明

【0134】

なお、原液供給位置以外は本発明機の条件と同じに設定して比較した。

【0135】

図１３～図１５に示すように、原液は遠心効果が最小のスクリューコンベア胴体部から供給される。

【0136】

理論的にはスクリューコンベア胴体部表面における沈降粒子径以下の粒子は分離液として排出されることになるが、実際は原液供給口と分離液の排出口が同じスクリュー胴体部径のレベル位置にあり、原液と分離液が混じりやすく、分離液に沈降粒子径以上の粒子が巻き込まれ易く、回収率が悪くなる。

【0137】

スクリューコンベア胴体部表面における沈降粒子径以上の粒子はスクリュー胴体部外周面からスクリュー先端部までの間の長い沈降距離で沈降分離され、濃縮液として排出される。

【0138】

各沈降粒子径は原液量から分離液量を差し引いた濃縮液量から各レベル位置における下降流線速度を求め、後述するように、この値をストークス式（数２）に代入し求めた。

【0139】

【数2】

【0140】

（２）従来機のシミュレーションの説明

【0141】

濃縮操作において粒子が遠心効果の低いスクリューコンベア胴体部表面からスクリュー羽根先端まで沈降するので沈降距離が大きい。原液２００L/h を投入し、分離液はスクリューコンベア胴体部に沿って分離液排出管から１５０L/hで排出され、濃縮液はスクリュー胴体部外周からボウル外周部内壁に向かって５０L/hで沈降していく時の状況をシミュレーション計算し、表２に示した（４倍濃縮）。

【0142】

【表2】

【0143】

スクリューコンベア胴体部の原液投入位置db（直径）＝０．１７mにおける沈降粒子径は０．５１ミクロンであった。スクリュー羽根先端部dt＝０．３４mに向かうに従い、沈降粒子径は小さくなり、最終的に０．２５ミクロンとなった。原液投入位置db ＝０．１７mで理論的には０．５１ミクロンより小さい粒子が分離液に含まれるが、分離液排出口が原液供給位置と同一径にあることから、原液の一部が巻き込まれ易く、分離液中に粗粒分が混入し易い。

【0144】

なお、従来機のシミュレーションにおける寸法、記号、単位を図１２及び図１６に示す。なお、その他の寸法、記号、単位は、本発明機と同じである。

【0145】

（４．３．シミュレーション結果）（まとめ）

【0146】

（１）本発明機

【0147】

原液がスクリュー羽根先端部から供給され、分離液がスクリューコンベア胴体部から排出され、濃縮液は原液供給位置から排出される場合の半径方向の分級粒子径を求めた（表１）。

【0148】

原液供給位置は遠心効果、分離円周面積が最大で沈降距離が最小の場所にあるため、この位置で最小の分級粒子径が求められ、原液供給量に対し、濃縮液量を除く液量の分離液は遠心効果、分離円周面積が減少するスクリューコンベア胴体部方向に向い上昇するに従い、分級粒子径は大きくなっていくが、濃縮液として０．４４ミクロン以上の粒子は瞬時にスクリューコンベア羽根先端部位置でほぼ捕捉されることから、分離液に０．４４ミクロン以上の粒子の混入はほぼない。

【0149】

（２）従来機

【0150】

原液がスクリューコンベア胴体部から供給され、分離液が同じスクリューコンベア胴体部から排出され、濃縮液はスクリュー羽根先端部から排出される場合の半径方向の沈降粒子径を求めた（表２）。

【0151】

原液をスクリューコンベア胴体部から供給すると低遠心場で分離され、式２から０．５１ミクロンが求められ、０．５１ミクロン以上の粒子径の粒子は濃縮液になり、０．５１ミクロンより小さい粒子は分離液として排出される。

【0152】

濃縮液量が分離液量に比較し少なく、濃縮液が下方に向かうに従い下降流線速度は小さくなり理論上濃縮液の沈降粒子径は小さくなっていくが、原液の投入位置がスクリューコンベア胴体部位置で分離液の排出レベルと同じ位置にあり、この位置は遠心効果が一番低く、分離円周面積が一番小さく、原液の流れの影響を受け易く、沈降粒子径以上の微粒子の沈降も阻害され易く、分離液に前記微粒子が巻込まれ易くなり、沈降距離の大きさも影響し回収率が低下し易い。０．５１ミクロンより小さい粒子に加え、巻込みの影響から、それ以上の粒子も分離液側から排出されるようになる。