特許 7457470 遠心分離装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-19

(45)【発行日】2024-03-28

(54)【発明の名称】遠心分離装置

(51)【国際特許分類】

   B04B 1/20 20060101AFI20240321BHJP

   B04B 11/02 20060101ALI20240321BHJP

   B01D 29/17 20060101ALI20240321BHJP

   B01D 29/25 20060101ALI20240321BHJP

   B01D 29/37 20060101ALI20240321BHJP

【ＦＩ】

B04B1/20

B04B11/02

B01D29/30 501

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019151194

(22)【出願日】2019-08-21

(65)【公開番号】P2021030131

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-08-09

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000198352

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ回転機械エンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(74)【代理人】

【識別番号】100133307

【弁理士】

【氏名又は名称】西本 博之

(74)【代理人】

【識別番号】100165526

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 寛

(72)【発明者】

【氏名】寺谷 直也

(72)【発明者】

【氏名】桐山 英哉

(72)【発明者】

【氏名】松見 優輝

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】磯 良行

(72)【発明者】

【氏名】山本 充俊

(72)【発明者】

【氏名】小林 晃博

【審査官】瀧 恭子

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５４－０６４７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０７４３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４９－０２１６６５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５７－１８１３６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００９－１３６７９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０４Ｂ １／００－１５／１２

Ｃ０２Ｆ １１／００－１１／２０

Ｂ０１Ｄ ２４／００－３５／０５；３５／１０－３７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固体と液体との混合物を収容し、回転によって前記混合物から前記固体と前記液体とを遠心分離する筒状の外胴部と、
前記外胴部の内部で前記外胴部の回転軸線に沿って配置され、前記混合物を移送すると共に、前記外胴部の回転方向と同一方向に回転する内胴部と、
前記内胴部の外周面に設けられ、前記内胴部の前記回転軸線に沿った一方側に前記固体を移送するスクリュウ羽根と、を備え、
前記内胴部は、内部の前記混合物が通過する通過口と、前記通過口を通過した前記混合物を、前記外胴部の内周面と前記内胴部との間に放出する放出口と、前記通過口と前記放出口とに連通する混合物流路と、を備え、
前記放出口は、前記通過口よりも前記回転方向の前方側に配置されると共に、前記混合物の放出方向を基準にして回転方向の前方を向いて配置され、
前記混合物流路は、前記通過口の全周を囲むように前記通過口に連通すると共に、前記通過口に連通する部分及び前記通過口から前記放出口に至る途中で湾曲し、且つ前記スクリュウ羽根の螺旋方向に沿った方向に延在して前記放出口に連通している、遠心分離装置。

【請求項2】

前記放出口は、前記スクリュウ羽根のピッチ間に設けられており、
前記混合物の放出方向は、前記スクリュウ羽根の螺旋方向に沿った方向である、請求項１記載の遠心分離装置。

【請求項3】

前記外胴部の前記内周面に沿った領域には、前記混合物から前記固体が分離された液体層が形成され、
前記放出口は、前記液体層と気体領域との境界面よりも、前記外胴部の内周面から離れた位置に設けられている、請求項１または２記載の遠心分離装置。

【請求項4】

前記外胴部の前記内周面に沿った領域には、前記混合物から前記固体が分離された液体層が形成され、
前記放出口は、前記液体層内に配置されている、請求項１または２記載の遠心分離装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、固体と液体との混合物から固体と液体とを遠心分離する遠心分離装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、遠心分離によって固体と液体とを遠心分離する遠心分離装置が開示されている。この遠心分離装置は、同一の回転軸線を有する内側及び外側の筒状体を備える。遠心分離の対象である混合物は、内側の筒状体内を通過し、内側の筒状体の放出口から外側の筒状体内に放出される。この混合物は、外側の筒状体内で遠心分離され、固体から分離された液体は、外側の筒状体の内周面に追従して回転する液体層を形成する。内側の筒状体からは、例えば、外側の筒状体と同程度の回転速度で新たな混合物が放出されており、この新たな混合物は、外側の筒状体と同一方向に回転しながら遠心方向にも移動して液体層に混入する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－１３６７９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、回転する内側の筒状体から遠心方向に放出された混合物は、回転中心から離れるほど、回転方向への速度は小さくなり、液体層に混入する際に、液体層との間での回転速度差が大きくなり易い。その結果、この回転速度差に起因して液体層が乱れ、固体と液体とを分ける固液分離性を損なう可能性があった。

【0005】

本開示は、固体から分離された液体層を安定して維持するのに有利であり、固液分離性を損ない難い遠心分離装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る遠心分離装置は、固体と液体との混合物を収容し、回転によって混合物から固体と液体とを遠心分離する筒状の外胴部と、外胴部の内部で外胴部の回転軸線に沿って配置され、混合物を移送すると共に、外胴部の回転方向と同一方向に回転する内胴部と、内胴部の外周面に設けられ、内胴部の回転軸線に沿った一方側に固体を移送するスクリュウ羽根と、を備え、内胴部は、内部の混合物を、外胴部の内周面と内胴部との間に放出する放出口を備え、放出口は、混合物の放出方向を基準にして回転方向の前方を向いて配置されている。

【0007】

この遠心分離装置によれば、内胴部の内部の混合物は、放出口を介して回転方向の前方に向けて放出される。従って、遠心方向に放出される態様に比べ、実質的に回転方向への速度は増加する。その結果、混合物が液体層に混入する際の回転方向への速度差を小さくし易くなる。

【0008】

いくつかの態様において、スクリュウ羽根は、内胴部の外周面に螺旋状に設けられ、放出口は、スクリュウ羽根のピッチ間に設けられており、混合物の放出方向は、スクリュウ羽根の螺旋方向に沿った方向にすることができる。この態様によれば、放出口から放出された混合物は、スクリュウ羽根に沿って流れるので、スクリュウ羽根による干渉を受け難く、従って、回転方向への速度が低下し難い。

【0009】

いくつかの態様において、外胴部の内周面に沿った領域には、混合物から固体が分離された液体層が形成され、放出口は、液体層と気体領域との境界面よりも、外胴部の内周面から離れた位置に設けられている態様にすることができる。この態様によれば、混合物は、気体領域を介して間接的に液体層に混入することになり、液体層内の固液分離性に対して、直接的な影響を及ぼし難くなる。

【0010】

いくつかの態様において、外胴部の内周面に沿った領域には、混合物から固体が分離された液体層が形成され、放出口は、液体層内に配置されている態様にすることができる。この態様によれば、混合物は、液体層内で、回転方向の前方に向けて直接的に放出されることになる。その結果、液体層との間で生じる回転方向への速度差は小さくなる。

【発明の効果】

【0011】

本開示のいくつかの態様によれば、固体から分離された液体層を安定して維持するのに有利であり、固液分離性を損ない難い。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施形態に係るスクリュウデカンタ型の遠心分離装置を示した斜視図である。

【図2】図２は、実施形態に係る外胴ボウル及び内胴スクリュウコンベアの内部構造を示した縦断面図である。

【図3】図３は、図２のIII－III線に沿った模式的な断面図である。

【図4】図４は、内胴スクリュウコンベアの一部を拡大して示す側面図である。

【図5】図５は、図３に対応し、他の実施形態に係る内胴スクリュウコンベアの断面図である。

【図6】図６は、実施例１に係る遠心分離装置を示し、（ａ）図は、外胴ボウル及び内胴スクリュウコンベアの内部を回転軸線方向から見た場合のスワールの状態を示す説明図であり、（ｂ）図は、液体層内における液体の流れの状態を示す説明図である。

【図7】図７は、比較例１に係る遠心分離装置を示し、（ａ）図は、外胴ボウル及び内胴スクリュウコンベアの一部分の内部構造を示した縦断面図であり、（ｂ）図は、外胴ボウル及び内胴スクリュウコンベアの内部を回転軸線方向から見た場合のスワールの状態を示す説明図であり、（ｃ）図は、液体層内における液体の流れの状態を示す説明図である。

【図8】図８は、実施例２及び比較例２、３における固体粒子回収率（分離効率）を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、遠心分離装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素同士、或いは相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

【0014】

重質分である固体と軽質分である液体との混合物（以下、「原液」と称する）に対し、両者を分離する固液分離処理として、遠心分離処理が用いられる。遠心分離処理では、例えば、回転体内で原液を高速で回転させ、回転体に加わる径方向の遠心力により固体の沈降速度を高めることで固液分離を促進する。本実施形態では、この遠心分離処理を実現する装置として、スクリュウデカンタ型遠心分離装置を例に挙げて説明する。

【0015】

図１及び図２に示されるように、遠心分離装置１は、遠心分離処理を実現する主要部である回転体２と、回転体２を収容するケーシング５と、回転体２に所望の回転力を付与する駆動ユニット６と、回転体２内に原液Ｍを供給するフィードパイプ７と、を備えている。遠心分離装置１は、例えば、食品、飲料水、薬品、化学製品、鉄鋼製品等の製造プロセスや、屎尿処理、下水処理、スラリー処理、工場排水処理等の水処理といった様々な分野において、固液分離に利用される。また、菌体や微生物などのできるだけ固体に衝撃を与えたくない処理物を対象とした固液分離に利用することもできる。

【0016】

回転体２は、外胴ボウル３（外胴部）と、外胴ボウル３内に配置された内胴スクリュウコンベア４とを備えている。外胴ボウル３の回転方向Ｒａ（図３参照）と内胴スクリュウコンベア４の回転方向Ｒａとは同一である。外胴ボウル３は、略円筒形状の筒状体であり、両端の軸部が軸受３ａによって回転自在に軸支されている。外胴ボウル３の主要部はケーシング５内に配置されている。外胴ボウル３の回転軸線Ｌは、両方の軸受３ａを通るように、外胴ボウル３の長手方向に延在している。外胴ボウル３は、原液Ｍを内部に収容し、駆動ユニット６の作用で回動し、原液Ｍから液体Ｌｑと固体Ｓｄ（図３参照）と遠心分離する。

【0017】

図２に示されるように、外胴ボウル３の回転軸線方向（回転軸線Ｌに沿った方向）の一方の端部側は漸次縮径しており、この縮径によって絞り部３１が形成されている。絞り部３１には、内胴スクリュウコンベア４によって搬送された固体Ｓｄを排出する固体排出口３２が設けられている。外胴ボウル３の一方の端部には、外胴ボウル３を封止（閉鎖）する小径側外胴軸３３が固定されている。小径側外胴軸３３は、外部の軸受３ａ（図１参照）によって回転自在に軸支されている。小径側外胴軸３３の中央には、小径側外胴軸３３を貫通するようにフィードパイプ７が配置されている。フィードパイプ７は外胴ボウル３の回転軸線Ｌに沿って延在しており、フィードパイプホルダー７ａによって支持されている。フィードパイプ７内には、外胴ボウル３内に供給される原液Ｍが通過する。フィードパイプ７の一部を取り囲むように内胴スクリュウコンベア４が配置されている。内胴スクリュウコンベア４、外胴ボウル３の小径側外胴軸３３は、軸受３４を介して回転自在に連結されている。

【0018】

外胴ボウル３の回転軸線方向の他方の端部には大径側外胴軸３５が設けられている。大径側外胴軸３５は、外胴ボウル３と内胴スクリュウコンベア４との間の空間を封止（閉塞）する環状の内壁部３５ａと、内壁部３５ａの中央部分から外胴ボウル３の内方に突出する内軸部３５ｂと、内壁部３５ａの中央部分から外胴ボウル３の外方に突出する外軸部３５ｃとを備えている。内軸部３５ｂには内胴スクリュウコンベア４を軸支する軸受３５ｄが取り付けられている。外軸部３５ｃは、外部の軸受３ａ（図１参照）によって回転自在に軸支されている。内壁部３５ａの遠心方向ＣＤの外寄りの位置には、液体層内で固体Ｓｄから分離された液体Ｌｑが通過して排出される複数の液体通過口３６が設けられている。複数の液体通過口３６は、外胴ボウル３の内周面３ｂに沿うように設けられている。

【0019】

内胴スクリュウコンベア４は、略円筒形状の筒状体である内胴部４１と、内胴部４１の外周面４１ａに設けられ、径方向外方に突出したスクリュウ羽根４２とを備えている。内胴部４１は外胴ボウル３の回転方向Ｒａと同一方向に回転する。スクリュウ羽根４２は、内胴部４１の外周面４１ａに螺旋状に巻回して設けられている。スクリュウ羽根４２は、内胴部４１の回転に伴って回転し、液体Ｌｑから遠心分離された固体Ｓｄを内胴部４１の一方の端部側に移送する。内胴部４１の一方の端部側は、外胴ボウル３の縮径に対応するように縮径している。内胴部４１の一方の端部は、軸受３４を介して、フィードパイプ７及び外胴ボウル３に対して回転自在となるように連結されている。

【0020】

内胴部４１の周壁４３には、原液Ｍが通過する通過口８と、通過口８を通過した原液Ｍに干渉して原液Ｍの放出向きを変える原液案内部９とが設けられている。原液案内部９には、原液Ｍを、外胴ボウル３の内周面３ｂと内胴部４１との間に放出する放出口９１と、原液流路９２とが形成されている。原液流路９２は、通過口８から湾曲して放出口９１に繋がっており、通過口８と放出口９１とを接続している。

【0021】

原液案内部９は、内胴部４１の外周面４１ａに溶接されてもよく、内胴部４１に一体に形成されてもよい。また、原液案内部９は原液Ｍ中の固定粒子によって摩耗することも懸念されるため、原液案内部９を内胴部４１に対して取り換え交換可能な構造（例えば、ブッシュ）にすることも可能である。

【0022】

遠心分離の対象となる原液Ｍは、フィードパイプ７を通過して内胴部４１の内部に供給され、次に、内胴部４１の通過口８及び原液流路９２を通過して放出口９１から放出される。放出口９１から外胴ボウル３内に供給された原液Ｍは、外胴ボウル３の回転によって液体Ｌｑと固体Ｓｄとに遠心分離される。固体Ｓｄが分離された液体Ｌｑは、外胴ボウル３の内周面３ｂに追従して回転する液体層ＬＬを形成する。より詳細に説明すると、原液Ｍのうち、重質分である固体Ｓｄ（主に固体粒子）は外胴ボウル３の内周面３ｂに堆積されるように集積され、軽質分である液体Ｌｑは固体Ｓｄよりも内方（遠心方向ＣＤに対して逆となる方向）に主体的に存在するようになって液体層ＬＬを形成する。液体層ＬＬの表層面、つまり、液体層ＬＬの内方に形成される表面は、固体Ｓｄ及び液体Ｌｑが疎となる気体領域Ａｓと液体層ＬＬとの境界面Ｂｓである。

【0023】

内胴スクリュウコンベア４は、液体層ＬＬ内で遠心方向ＣＤに沈降し、外胴ボウル３の内周面３ｂに堆積された固体Ｓｄをスクリュウ羽根４２によって外胴ボウル３の一方の端部側に送る。この一方の端部側には絞り部３１が設けられており、絞り部３１とスクリュウ羽根４２との相互作用によって固体Ｓｄは脱水され、固体排出口３２から排出される。

【0024】

外胴ボウル３の他方の端部には、内壁部３５ａが設けられており、内壁部３５ａには、液体通過口３６が設けられている。液体層ＬＬを形成する液体Ｌｑは、内壁部３５ａの液体通過口３６を通過して外部に排出される。液体通過口３６の少なくとも一部はオリフィス板３７によって閉塞されている。より詳細に説明すると、オリフィス板３７は、液体通過口３６の全領域のうち、外胴ボウル３の内周面３ｂに近い側の一部領域を堰き止めるように閉塞している。その結果、液体層ＬＬの厚さ、言い換えると外胴ボウル３の内周面３ｂから液体層ＬＬの境界面Ｂｓまでの高さは、オリフィス板３７の高さによって規定されることになる。オリフィス板３７の高さとは、実質的に、オリフィス板３７によって堰き止められた液体通過口３６の一部領域のうち、外胴ボウル３の内周面３ｂに最も近い位置から内周面３ｂまでの距離を意味する。

【0025】

駆動ユニット６は、外胴ボウル３を一方向に回転させ、外胴ボウル３に遠心分離機能を付与する駆動用モータ６１を備える。外胴ボウル３は、駆動用モータ６１により、例えば、１０ｒｐｍ～１００００ｒｐｍの高速回転をする。また、駆動ユニット６は、内胴スクリュウコンベア４を回転させる差速制動機６２及びギヤボックス６３の遊星歯車機構等を備えている。内胴スクリュウコンベア４の内胴部４１は、差速制動機６２の動力とギヤボックス６３の遊星歯車機構によって、外胴ボウル３と同方向に高速回転する。内胴部４１と外胴ボウル３との回転速度差は５０ｒｐｍ以下である。この回転速度差は、１５ｒｐｍ以下とすることができ、また、１０ｒｐｍ以下とすることができ、５ｒｐｍ以下とすることができる。

【0026】

次に、図２、図３、及び図４を参照して原液案内部９及び放出口９１の向きについて説明する。原液案内部９は、断面略半円形状の筒状体であり、内胴部４１の外周面４１ａの接線方向に沿った横向きとなるように設けられている。原液案内部９の一方の端部は湾曲して閉塞しており、他方の端部には放出口９１が設けられている。原液案内部９の原液流路９２となる内部空間は、一方の端部側は内胴部４１の通過口８に連通し、他方の端部側は放出口９１に連通している。

【0027】

放出口９１は、原液Ｍの放出方向Ｄａを基準にして内胴部４１の回転方向Ｒａの前方を向くように配置されている。本実施形態において「内胴部４１の回転方向Ｒａ」とは、内胴スクリュウコンベア４の回転方向Ｒａを意味し、外胴ボウル３の回転方向Ｒａと同一方向である。更に、内胴スクリュウコンベア４が静置された状態であっても、スクリュウ羽根４２の螺旋形状を観察すれば、固体Ｓｄが、外胴ボウル３の一方の端部側（絞り部３１側）に送られるような回転方向Ｒａを特定できる。つまり、スクリュウ羽根４２の螺旋形状に基づいて特定される回転方向Ｒａは、内胴部４１の回転方向Ｒａとなる。次に、「原液Ｍの放出方向Ｄａを基準にして」とは、放出口９１から放出される原液Ｍの放出方向Ｄａに基づいて放出口９１の向きが規定されることを意味する。その結果、放出口９１の略中心部分を通過して放出される原液Ｍの放出方向Ｄａは、実質的に、放出口９１の向きとなる。なお、放出口９１の周縁（例えば、円形）を含む平面を仮定できる場合には、この平面の法線方向を放出口９１の向きとして規定することも可能である。

【0028】

また、「内胴部４１の回転方向Ｒａの前方を向く」とは、実質的に放出方向Ｄａまたは法線方向が回転方向Ｒａの前方側であることを意味している。また、回転軸線Ｌと放出口９１の中心とを通る基準平面Ｐｘを仮定し、この基準平面Ｐｘを挟んで回転方向Ｒａの正転側の領域Ｑｘと逆転側の領域Ｑｙとを区別した場合に、「回転方向Ｒａの前方」とは、正転側の領域Ｑｘを広く含むことを意味している。従って、「内胴部４１の回転方向Ｒａの前方を向く」とは、例えば、正転側の領域Ｑｘに向けた基準平面Ｐｘの法線方向のみならず、この法線方向に対して傾いた方向であってもよい。

【0029】

原液案内部９は、スクリュウ羽根４２のピッチ間Ｐｄに設けられており、原液案内部９の長手方向は、スクリュウ羽根４２の螺旋方向に沿った方向となるように配置されている。従って、本実施形態に係る原液Ｍの放出方向Ｄａは、スクリュウ羽根４２の螺旋方向に沿った方向となっている。なお、原液Ｍの放出方向Ｄａは、スクリュウ羽根４２の螺旋方向に沿った方向に限定されず、回転軸線方向に非平行となる方向を広く含み、例えば、回転軸線方向に直交する方向であっても良い。

【0030】

原液案内部９の頂部９ａは、内胴部４１の外周面４１ａから最も離れた位置である。本実施形態において、原液案内部９の頂部９ａは液体層ＬＬ内に埋没しておらず、放出口９１は、液体層ＬＬの境界面Ｂｓよりも、外胴ボウル３の内周面３ｂから離れた位置に設けられている。ここで、液体層ＬＬの境界面Ｂｓについて補足すると、境界面Ｂｓは、例えば、液体通過口３６の周縁のうち、外胴ボウル３の内周面３ｂに最も近い位置３６ａによって規定される。そして、この位置３６ａを基準として規定された境界面Ｂｓから外胴ボウル３の内周面３ｂまでの距離ｄ２は、原液案内部９の頂部９ａから外胴ボウル３の内周面３ｂまでの距離ｄ１よりも短い。

【0031】

次に、本実施形態に係る遠心分離装置１の作用、効果について説明する。遠心分離装置１において、原液案内部９の放出口９１から回転方向Ｒａの前方に向けて放出された原液Ｍは、遠心方向ＣＤに向けて軌道を変えながら移動し、液体層ＬＬに混入する。

【0032】

ここで、例えば、原液案内部９が設けられておらず、通過口８から遠心方向ＣＤに向けて原液Ｍが放出される形態（比較形態）を想定する。比較形態において、内胴部４１の通過口８から放出された原液Ｍは回転速度をｖθｂを有する。この原液Ｍは、遠心方向ＣＤに移動しながらｖθｂの回転速度で液体層ＬＬの境界面Ｂｓに達する。これに対し、液体層ＬＬは外胴ボウルの回転に追従して回転しており、液体層ＬＬの境界面Ｂｓは、外胴ボウルの回転速度に準じた回転速度ｖθａを有すると仮定できる。その結果、液体層ＬＬの境界面Ｂｓの回転速度ｖθａと原液Ｍの回転速度ｖθｂとの差は大きくなる。

【0033】

これに対し、本実施形態では、原液Ｍは放出口９１から回転方向Ｒａの前方側に向けて放出されるので、回転方向Ｒａへの速度（回転速度）を増加させ易くなる。その結果、比較形態に比べ、原液Ｍが液体層ＬＬ内に混入する際に、原液Ｍと液体層ＬＬとの間に生じる回転速度の差を小さくし易くなる。

【0034】

また、原液案内部９は、スクリュウ羽根４２のピッチ間Ｐｄに設けられており、原液Ｍの放出方向Ｄａは、スクリュウ羽根４２の螺旋方向に沿った方向となっている。その結果、放出口９１から放出された原液Ｍは、スクリュウ羽根４２に沿って流れ、スクリュウ羽根４２による干渉を受け難くなるので、回転速度が低下し難い。

【0035】

また、放出口９１は、境界面Ｂｓよりも、外胴ボウル３の内周面３ｂから離れた位置に設けられており、放出口９１から放出された原液Ｍは、気体領域Ａｓを介して間接的に液体層ＬＬに混入することになる。その結果、放出口９１から放出された原液Ｍは、液体層ＬＬ内の固液分離性に対して、直接的な影響を及ぼし難くなる。その結果、液体層ＬＬ内において、遠心方向ＣＤに沈降中の固体粒子や、既に沈降堆積している固体Ｓｄを舞い上げてしまう可能性を低減し、固液分離性の低下を抑制できる可能性がある。

【0036】

また、例えば、菌体や微生物などのできるだけ固体Ｓｄに衝撃を与えたくない処理物が原液Ｍの場合に、本実施形態に係る遠心分離装置１によれば、原液Ｍと液体層ＬＬとの回転速度の差を小さくできるので、固体Ｓｄにかかる衝撃を和らげることができ、有利である。

【0037】

また、本実施形態に係る遠心分離装置１では、外胴ボウル３の回転速度を落とすことなく、原液Ｍと液体層ＬＬとの回転速度の差を小さくできるので、固液分離に必要な遠心力を維持、または増加し易くなる。

【0038】

一方、図５に示されるように、他の実施形態として、放出口９１が液体層ＬＬ内に配置された態様とすることもできる。他の実施形態に係る遠心分離装置１Ａは、上述の実施形態に係る遠心分離装置１と同様の構造や要素を備えており、同様の構造や要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略し、相違点を中心に説明する。

【0039】

遠心分離装置１Ａは、内胴部４１の外周面４１ａから外胴ボウル３の内周面３ｂに向けて遠心方向ＣＤに立設された原液案内部９Ａを備えている。原液案内部９Ａには、放出口９１及び原液流路９２が設けられており、原液流路９２は、内胴部４１の通過口８及び放出口９１に接続されている。放出口９１は、液体層ＬＬ内に配置されている。また、放出口９１は、原液Ｍの放出方向Ｄａを基準にして内胴部４１の回転方向Ｒａの前方を向くように配置されている。

【0040】

本実施形態に係る遠心分離装置１Ａによれば、原液Ｍは、放出口９１を介して回転方向Ｒａの前方に向けて放出される。従って、遠心方向ＣＤに放出される態様に比べ、実質的に回転速度は増加する。その結果、混合物が液体層ＬＬに混入する際の回転方向Ｒａへの速度差を小さくし易くなる。特に、本実施形態では、放出口９１は、液体層ＬＬ内に配置されており、原液Ｍは、液体層ＬＬ内で、回転方向Ｒａの前方に向けて直接的に放出される。その結果、液体層ＬＬとの間で生じる回転方向Ｒａへの速度差は小さくなる。

【0041】

以上、実施形態及び他の実施形態に基づいて本開示に係る遠心分離装置１、１Ａの説明をした。しかしながら、本開示は、上記の実施形態等のみに限定されない。例えば、上記の実施形態等では、放出口９１の向きや高さが不変である原液案内部９、９Ａを例に説明したが、放出口９１の向きや高さを調節可能（例えば、伸縮可能）な構造にすることもできる。

【実施例】

【0042】

以下、実施例により本開示をより詳細に説明するが、本開示はこれらの例に限定されるものではない。また、後述の実施例及び比較例について、上述の実施形態と同一の要素や対応する構造については、上述の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する場合がある。

【0043】

（実施例１、比較例１）
実施例１（図６参照）は、上述の実施形態に対応する構造を備えており、内胴スクリュウコンベア４の内胴部４１には、回転軸線方向から見た場合に、周方向で等間隔となるように複数（四個）の通過口８、原液案内部９及び放出口９１が設けられている。通過口８及び放出口９１の内径は１００ｍｍである。原液Ｍは、３ｍ^３／ｈの流量で放出口９１を通過して放出される。外胴ボウル３と内胴スクリュウコンベア４の内胴部４１との回転速度差は、１０ｒｐｍとした。

【0044】

比較例１（図７参照）は、放出口９１が設けられた原液案内部９を備えていない点を除き、実質的に実施例１と共通する。

【0045】

図６の（ｂ）図は、実施例１に係る外胴ボウル３及び内胴部４１の内部を回転軸線方向から見た場合のスワールの状態を示す図であり、（ｂ）図は、（ａ）図の領域Ｘの液体層ＬＬ内において、外胴ボウル３に対する液体層ＬＬ内の相対的な流れの向きや大きさを模式的に示した図である。なお、（ｂ）図において領域Ｘに対して左側に向けて伸びる矢印は、外胴ボウル３の回転方向Ｒａの速度に対して相対的に逆流していることを意味し、矢印の長さは逆流の大きさを意味している。

【0046】

図７の（ａ）図は、比較例１に係る外胴ボウル３及び内胴部４１の一部を拡大した断面図であり、（ｂ）図は、外胴ボウル３及び内胴部４１の内部を回転軸線方向から見た場合のスワールの状態を示す説明図であり、（ｃ）図は、（ｂ）図の領域Ｙの液体層ＬＬ内において、外胴ボウル３に対する液体層ＬＬ内の相対的な流れの向きや大きさを模式的に示した図である。なお、（ｂ）図において領域Ｙに対して左側に向けて伸びる矢印は、外胴ボウル３の回転方向Ｒａの速度に対して相対的に逆流していることを意味し、矢印の長さは逆流の大きさを意味している。

【0047】

図６の（ａ）図に示されるように、実施例１では、原液案内部９の放出口９１から放出された原液Ｍは、湾曲するように遠心方向ＣＤに向けて軌道を変更し、液体層ＬＬの境界面Ｂｓに略直交するように混入している。ここで図６の（ｂ）図に示されるように、実施例１では、液体層ＬＬの境界面Ｂｓ付近の回転速度は、外胴ボウル３の回転速度に対して相対的に逆流しているが、流れの向き等は比較的安定しており、液体層ＬＬを安定して維持するのに有効である。

【0048】

一方で、図７の（ｂ）図に示されるように、比較例１では、内胴部４１の通過口８を通過した原液Ｍは、液体層ＬＬの境界面Ｂｓに対して斜めに混入している。ここで図７の（ｃ）図に示されるように、比較例１の液体層ＬＬの境界面Ｂｓ付近の流れの向きは、実施例１（図６の（ｂ）図参照）に比べて乱れが大きい。また、比較例１の液体層ＬＬの境界面Ｂｓ付近の回転速度は、外胴ボウル３の回転速度に対して相対的に逆流している。そして、この逆流の大きさは実施例１よりも大きくなっており、固液分離性に不利に働いている可能性がある。

【0049】

（実施例２、比較例２、比較例３）
図８は、固体粒子回収率（分離効率）を示すグラフである。実施例２は、内径１００ｍｍの内胴部４１に対し、４０ｍｍの高さの原液案内部９を設け、放出口９１の向きを回転方向Ｒａの前方に向けて配置した装置である。比較例２は、原液案内部９を備えていない点を除き、実質的に実施例２に共通する装置である。比較例３は、放出口９１の向きを回転方向Ｒａの後方（逆転側）に向けて配置した装置である。

【0050】

図８に示されるように、実施例２は、比較例２、比較例３に比べて、固体粒子回収率が向上している。

【符号の説明】

【0051】

１、１Ａ 遠心分離装置
３ 外胴ボウル（外胴部）
３ｂ 内周面
９１ 放出口
４１ 内胴部
４２ スクリュウ羽根
Ｂｓ 境界面
Ａｓ 気体領域
ＣＤ 遠心方向
Ｄａ 放出方向
Ｒａ 回転方向
ＬＬ 液体層
Ｓｄ 固体
Ｌｑ 液体
Ｐｄ ピッチ間
Ｍ 原液（混合物）
Ｌ 回転軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】