JP4277277B2

JP4277277B2 - サイクロン型遠心分離装置

Info

Publication number: JP4277277B2
Application number: JP2004040911A
Authority: JP
Inventors: 英人 ▲吉▼田; 国博福井; 一彰高橋; 順一中村
Original assignee: TAMA-TLO, LTD.
Current assignee: TAMA-TLO, LTD.
Priority date: 2004-02-18
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2024-02-18
Also published as: JP2005230633A

Description

この発明は、流体に含まれる微粉末状クズ等の微細物を分離して除去するサイクロン型遠心分離装置に関するものである。

例えば、機械加工装置では、供給タンクから切削液を供給しながら切削加工が行なわれ、切削液には微粉末状の切削クズが含まれる。この微粉末状の切削クズが含まれる切削液をフィルタ装置に供給し、このフィルタ装置で切削クズを除去して切削液を供給タンクに戻している（例えば特許文献１）。

このようなフィルタ装置には、例えばフィルタ膜によって切削クズを除去したり、沈殿によって切削クズを除去するものがあるが、いずれも切削液に大量に含まれる微粉末状の切削クズを、小型の装置で短時間に確実に除去することができない等の問題がある。また、フィルタ膜が目詰まりを起こすことがあり、詰まってしまった場合まずフィルタ装置の分解作業をし、そのフィルタ膜を洗浄しなければならない。この洗浄作業や使用不能になると交換作業が発生する。また、フィルタ膜は大抵繰り返し使用すると、濾過精度は悪くなり、詰まり易くなるため、フィルタ膜の殆どが使い捨てフィルタ膜であり、コストがかかる等の問題がある。

このようなフィルタ装置に代えてサイクロン型遠心分離装置を用いると、液体流入通路から微細物を含む液体を所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物を外側へ移動させて液体流出通路から微細物を分離した流体を排出し、渦巻きを減速させて分離された微細物を沈降させるため、目詰まりのような問題は解消される（例えば特許文献２、特許文献３）。
特開２００１−１３７７４３号公報特開平１０−２８６４９３号公報特開２０００−２８８４２５号公報

ところで、サイクロン型遠心分離装置では、液体流入通路がサイクロン部の内壁の接線方向に沿って形成されているために、液体流入通路から微細物を含む液体を供給してサイクロン部の内壁に沿わせて旋回させる時に、摩擦抵抗が生じる。この摩擦抵抗によって渦巻き流に乱れが生じるために、液体中における微細物の沈降速度が低下し、所定の分離処理量や分離性能を得ることができないことがある。

この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、渦巻き流の乱れを軽減して分離処理量や分離性能を向上させることが可能なサイクロン型遠心分離装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。

請求項１に記載の発明は、液体吐出通路から微細物を含む液体を供給して所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物を外側へ移動させて液体流出通路から微細物を分離した流体を排出し、前記渦巻きを減速させて分離された微細物を沈降させるサイクロン部と、
前記液体吐出通路を複数箇所に形成したオリフィスリングと、
前記複数箇所の液体吐出通路の周囲に連通して形成した液圧室と、
前記液圧室に前記微細物を含む液体を導入する液体導入通路と、
を有し、
前記液体吐出通路を前記オリフィスリングの軸心に対して偏位させて形成し、
前記オリフィスリングは、出側液体吐出通路を有する内リング体と、入側液体吐出通路を有する外リング体とからなり、
前記内リング体と前記外リング体とを周方向に摺動して前記液体吐出通路の液体流入量を可変可能であることを特徴とするサイクロン型遠心分離装置である。

請求項２に記載の発明は、液体吐出通路から微細物を含む液体を供給して所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物を外側へ移動させて液体流出通路から微細物を分離した流体を排出し、前記渦巻きを減速させて分離された微細物を沈降させるサイクロン部を複数個並列に配置し、
前記それぞれのサイクロン部に複数箇所に形成したオリフィスリングと、
前記複数箇所の液体吐出通路の周囲に連通して形成した液圧室と、
前記液圧室に前記微細物を含む液体を導入する液体導入通路と、
前記それぞれのサイクロン部の前記液体流出通路を集合して排出する外部排出部と、
を有し、
前記液体吐出通路を前記オリフィスリングの軸心に対して偏位させて形成し、
前記オリフィスリングは、出側液体吐出通路を有する内リング体と、入側液体吐出通路を有する外リング体とからなり、
前記内リング体と前記外リング体とを周方向に摺動して前記液体吐出通路の液体流入量を可変可能であることを特徴とするサイクロン型遠心分離装置である。

請求項３に記載の発明は、前記液体吐出通路は、軸芯方向から視て対称位置の複数箇所に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサイクロン型遠心分離装置である。

請求項４に記載の発明は、前記液体吐出通路は、等間隔の位置に配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のサイクロン型遠心分離装置である。

請求項５に記載の発明は、前記液体吐出通路は、曲線状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のサイクロン型遠心分離装置である。

請求項６に記載の発明は、前記液体吐出通路は、入口側の断面積を出口側の断面積より大きくしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のサイクロン型遠心分離装置である。

請求項７に記載の発明は、前記液体吐出通路は、前記オリフィスリングの内壁の接線と平行な直線状の直線通路面と、この直線通路面側に凸曲線状の曲線通路面とを有することを特徴とする請求項６に記載のサイクロン型遠心分離装置である。

請求項８に記載の発明は、前記液体導入通路の通路軸線と略平行または略直交する方向に、前記液体吐出通路の通路軸線を配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のサイクロン型遠心分離装置である。

前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。

請求項１に記載の発明では、液体吐出通路をオリフィスリングの軸心に対して偏位させて形成したことで、液体導入通路から液圧室に供給された微細物を含む液体が液体吐出通路からサイクロン部に供給されて内壁に沿わせて旋回する時に、内壁との摩擦抵抗が軽減して渦巻き流の乱れがなくなり、液体中における微細物の沈降速度が低下しなくなり、所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。また、オリフィスリングの内壁との摩擦抵抗を軽減することができ、また内壁に沿った大きな渦巻きが得られることに加え、内リング体と外リング体とを周方向に摺動して液体吐出通路の液体流入量を可変することで、簡単に分離粒径の可変ができる。

請求項２に記載の発明では、液体吐出通路をオリフィスリングの軸心に対して偏位させて形成したことで、液体導入通路から液圧室に供給された微細物を含む液体が液体吐出通路からそれぞれのサイクロン部に供給され、サイクロン部の内壁に沿わせて旋回させる時に、内壁との摩擦抵抗が軽減して渦巻き流の乱れがなくなり、液体中における微細物の沈降速度が低下しなくなり、所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。また、オリフィスリングの内壁との摩擦抵抗を軽減することができ、また内壁に沿った大きな渦巻きが得られることに加え、内リング体と外リング体とを周方向に摺動して液体吐出通路の液体流入量を可変することで、簡単に分離粒径の可変ができる。

請求項３に記載の発明では、オリフィスリングの内壁との摩擦抵抗を軽減することができ、また内壁に沿った大きな渦巻きが得られることに加え、対称位置の複数箇所から液体を吐出できて乱れのない整流された液体の渦巻きを得ることができ、結果として所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。

請求項４に記載の発明では、オリフィスリングの内壁との摩擦抵抗を軽減することができ、また内壁に沿った大きな渦巻きが得られることに加え、等間隔の位置から液体を吐出できて乱れのない整流された液体の渦巻きを得ることができ、結果として所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。

請求項５に記載の発明では、オリフィスリングの内壁との摩擦抵抗を軽減することができ、また内壁に沿った大きな渦巻きが得られることに加え、液体吐出通路が曲線に形成されていることで、オリフィスリングの内壁に沿った乱れのない整流された渦巻きを得ることができ、結果として所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。

請求項６に記載の発明では、オリフィスリングの内壁との摩擦抵抗を軽減することができ、また内壁に沿った大きな渦巻きが得られることに加え、液体吐出通路が入口側の断面積を出口側の断面積より大きくしたことで、液体吐出通路からの流速が上がり所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。

請求項７に記載の発明では、液体吐出通路が直線状の直線通路面と曲線通路面とを有することで、直線通路面と曲線通路面とによって流速が上がり所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。

請求項８に記載の発明では、オリフィスリングの内壁との摩擦抵抗を軽減することができ、また内壁に沿った大きな渦巻きが得られることに加え、オリフィスリングを異なる液体吐出通路を有するオリフィスリングと交換することで、簡単に分離粒径の可変ができる。

請求項９に記載の発明では、オリフィスリングの内壁との摩擦抵抗を軽減することができ、また内壁に沿った大きな渦巻きが得られることに加え、液体導入通路の通路軸線と略平行または略直交する方向から液体を吐出して供給することができる。

以下、この発明のサイクロン型遠心分離装置の実施の形態について説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語はこれに限定されない。

この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置は、製薬、化学、食品、飲料の原料他の微細物の濾過に、また自動車、工作機、加工業の切削粉等の微細物の回収に、また各工場、水処理等の循環水、排水の濾過に、また半導体、バイオ等の不純物等の微細物の除去に、また洗浄水、溶剤等の異物である微細物の除去等に使用され、液体に含まれる微細物を分離除去するものに広く使用される。

この第１の実施の形態のサイクロン型遠心分離装置の一例を、図１乃至図３に示す。図１はサイクロン型遠心分離装置の断面図、図２はサイクロン型遠心分離装置の平面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

この実施の形態では、工作機、加工業の切削粉等の微細物の回収に用いる場合について説明する。この実施の形態では、液体に含まれる微粉末状クズの微細物を除去する場合について用いているが、微細物であればよく、微粉末状クズに限定されない。この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置１は、密閉筒体２に鉛直方向にサイクロン部３と粒子捕集部４とを有し、この密閉筒体２はＳＵＳ、アルミニウム等の金属で形成されて強度がある。

サイクロン部３は、上下２段のテーパ部３ａ，３ｂを有し、下部のテーパ部３ｂは連通孔５を介して粒子捕集部４に連通している。このサイクロン部３で液体吐出通路１０から微細物を含む液体を供給して所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物を外側へ移動させて液体流出通路１１から微細物を分離した流体を排出し、渦巻きを減速させて分離された微細物を沈降させる。

このサイクロン部３で沈降する分離された微細物は、連通孔５を通して粒子捕集部４に落下して溜る。粒子捕集部４は、下部の排出孔４ａにドレンバルブ６が接続され、このドレンバルブ６によって粒子捕集部４に溜る微細物のドレンが排出される。

この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置１は、液体吐出通路１０を複数箇所に配置し、この複数箇所の液体吐出通路１０の周囲に連通して形成した液圧室１２と、液圧室１２に微細物を含む液体を導入する液体導入通路１３とを有する。複数箇所の液体吐出通路１０は、オリフィスリング１４に形成され、このオリフィスリング１４は微細物を含む液体を導入する液体導入通路１３を有する導入管部２０の内部に配置され、この導入管部２０とオリフィスリング１４との間に、液体吐出通路１０に連通する液圧室１２を形成する。

この実施の形態では、導入管部２０が、サイクロン部３の鉛直方向の上部に、上方を開口して形成され、液体吐出通路１０を有する液体流入部２０ａで構成され、この液体流入部２０ａの開口を液体流出通路１１を有する蓋体２０ｂで塞ぎ、液体流入部２０ａと蓋体２０ｂとの間でオリフィスリング１４を着脱可能に支持する。この液体流入部２０ａの環状溝２０ａ１にパッキン３０が係合され、蓋体２０ｂの環状溝２０ｂ１にパッキン３１が係合され、パッキン３０とパッキン３１との間に、オリフィスリング１４が液密に支持されている。オリフィスリング１４は交換可能に設けられている。

このオリフィスリング１４と蓋体２０ｂの液体流出通路１１を形成する円筒部２０ｂ２との間に、サイクロン部３の上段テーパ部３ａに連通する導入室１９が形成される。複数箇所の液体吐出通路１０から流体である切削液が導入室１９に供給されて渦流となって上段テーパ部３ａに入るようになっている。

この実施の形態では、４個の液体吐出通路１０をオリフィスリング１４の内壁１４ｃの接線方向Ｌ１１より内側に距離δ１１だけ僅かに偏位させ、９０度ずつ向きを変えて形成している。この液体吐出通路１０をオリフィスリング１４の内壁１４ｃの接線方向Ｌ１１より内側に偏位させて形成したことで、液体導入通路１０から液圧室１２に供給された微細物を含む液体が液体吐出通路１０からサイクロン部３に供給され、サイクロン部３の内壁に沿わせて旋回させる時に、摩擦抵抗が軽減されて渦巻きの流速が速くなり、分離粒径の細小化が可能で分離精度が向上する。

また、液体吐出通路１０をオリフィスリング１４の内壁１４ｃの接線方向Ｌ１１より距離δ１１として０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ内側に偏位させている。液体吐出通路１０がオリフィスリング１４の内壁１４ｃの接線方向Ｌ１１に近過ぎると摩擦抵抗を軽減することができず、また遠過ぎると内壁に沿った大きな渦巻きが得られないが、液体吐出通路１０を内壁１４ｃの接線方向より０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ内側に偏位させることで、オリフィスリング１４の内壁１４ｃとの摩擦抵抗を軽減することができ、また内壁に沿った大きな渦巻きが得られる。

また、液体吐出通路１０は、サイクロン部３の軸芯方向から視て対称位置の４箇所の複数箇所に配置されている。オリフィスリング１４の内壁１４ｃとの摩擦抵抗を軽減することができ、また内壁１４ｃに沿った大きな渦巻きが得られることに加え、対称位置の複数箇所から液体を吐出できて乱れのない整流された液体の渦巻きを得ることができ、結果として所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。

また、液体吐出通路１０は、９０度の等間隔の位置に配置されている。オリフィスリング１４の内壁１４ｃとの摩擦抵抗を軽減することができ、また内壁１４ｃに沿った大きな渦巻きが得られることに加え、等間隔の位置から液体を吐出できて乱れのない整流された液体の渦巻きを得ることができ、結果として所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。

この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置１は、例えば、流体である切削液を供給しながら切削加工を行なう系に配置され、微細物である微粉末状の切削クズが含まれる切削液をサイクロン型遠心分離装置１に供給し、このサイクロン型遠心分離装置１で切削クズを除去して切削液を供給タンク等に戻す。

このサイクロン型遠心分離装置１の液体導入通路１３から切削液が液圧室１２に導入され、この液圧室１２から複数箇所の液体吐出通路１０によって切削液をサイクロン部３の上段のテーパ部３ａに供給され、所定流速で渦巻きを生じさせる。この上段のテーパ部３ａから下段のテーパ部３ｂに所定流速で渦巻きを生じ遠心状態となり、その作用により微細物が外側へ、微細物の取り除かれたきれいな流体が軸芯方向から液体流出通路１１方向へ上昇して流れていく。この渦巻きを上段のテーパ部３ａから下段のテーパ部３ｂで減速させることで、微細物が沈降して連通孔５に導かれて順次下側の粒子捕集部４に入り、微細物４０が粒子捕集部４に沈殿する。

この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置１では、液体吐出通路１０を増加させることで処理流量を増加できる。また、液圧室１２によって複数箇所の液体吐出通路１０の供給圧力が均一になり、乱れのない整流された切削液の渦巻きを得ることができ、結果として流速が上がり分離粒径の細小化が可能で分離精度が向上する。また、液圧室１２によって１箇所の液体導入通路１３に接続した配管４１から処理流量を増加でき、配管を複数設ける必要がなく、小型で配置スペースの確保が容易である。

また、導入管部２０の内部に、液体吐出通路１０を複数箇所に形成したオリフィスリング１４を配置することで、導入管部２０とオリフィスリング１４との間に、液体吐出通路１０に連通する液圧室１２を簡単に形成することができる。

図４乃至図６はサイクロン型遠心分離装置の第２の実施の形態を示し、図４はサイクロン型遠心分離装置の断面図、図５はサイクロン型遠心分離装置の平面図、図６は図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。

この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置１は、図１乃至図４の実施の形態と同様に構成されるサイクロン部３を複数個並列に配置しており、図１乃至図４の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。

この実施の形態では、サイクロン部３が５個配置され、それぞれのサイクロン部３には、液体吐出通路１０から微細物を含む液体を供給して所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物を外側へ移動させて液体流出通路１１から微細物を分離した流体を排出し、渦巻きを減速させて分離された微細物を沈降させる。それぞれのサイクロン部３に液体吐出通路１０を複数箇所に配置し、この複数の液体吐出通路１０に連通して液圧室１２が形成されている。この液圧室１２はオリフィスリング１４に形成され、この液体吐出通路１０に連通して微細物を含む液体を導入する液体導入通路１３が形成されている。また、それぞれのサイクロン部３の液体流出通路１１を集合して排出する外部排出部５０が形成されている。

このように、サイクロン部３を複数個並列に配置し、液体導入通路１３から液圧室１２に微細物を含む液体の切削液を導入し、この液圧室１２から複数箇所の液体吐出通路１０によって微細物を含む液体をそれぞれのサイクロン部３に供給して所定流速で渦巻きを生じさせ、サイクロン部３を増加させることで処理流量をより増加できる。また、液圧室１２によってそれぞれのサイクロン部３の複数箇所の液体吐出通路１０の供給圧力が均一になり、それぞれのサイクロン部３で乱れのない整流された微細物を含む液体の渦巻きを得ることができ、結果として所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。

また、液圧室１２によって１箇所の液体導入通路１３に接続した配管５１から処理流量を増加でき、配管５１を複数設ける必要がなく、複数のサイクロン部３を並列に配置しても小型で配置スペースの確保が容易である。

また、この実施の形態では、外部排出部５０が液体導入通路１３の延長線Ｌ１上と異なる線Ｌ２上に配置されている。外部排出部５０が液体導入通路１３の延長線Ｌ１上と直交する線Ｌ２上に配置されており、このサイクロン型遠心分離装置１を機器や施設のコーナ部等に配置する場合で、外部排出部５０と液体導入通路１３の配管方向が異なる場合に配管方向を変えることなく、サイクロン型遠心分離装置１を配置することができる。

この実施の形態の液体吐出通路１０は、図１乃至図３の実施の形態と同様に、それぞれのオリフィスリング１４の内壁１４ｃの接線方向Ｌ１１より内側に偏位させて形成されている。この液体吐出通路１０は、オリフィスリング１４の内壁１４ｃの接線方向より０．５ｍｍ〜２ｍｍ内側に偏位させ、軸芯方向から視て対称位置の複数箇所で、等間隔の位置に配置されている。

図７乃至図９はサイクロン型遠心分離装置の第３の実施の形態を示し、図７はサイクロン型遠心分離装置の断面図、図８はサイクロン型遠心分離装置の平面図、図９は図７のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。

また、この実施の形態では、サイクロン部３が図４乃至図６の実施の形態と同様に５個配置されるが、外部排出部５０は、液体導入通路１３の延長線Ｌ１上に配置されている。外部排出部５０が液体導入通路１３の延長線Ｌ１上に配置されており、機器と機器の間等の直線ライン等に配置する場合で、外部排出部５０と液体導入通路１３の配管方向が同じ場合に配管方向を変えることなく、サイクロン型遠心分離装置１を配置することができる。

次に、サイクロン型遠心分離装置の図１乃至図３に示す実施の形態、図４乃至図６に示す実施の形態、図７乃至図９に示す実施の形態に用いるオリフィスリング１４の他の実施の形態を図１０乃至図１３に示し、液体吐出通路１０は、同様にオリフィスリング１４の内壁１４ｃの接線方向Ｌ１１より内側に偏位させて形成されている。

図１０の実施の形態のオリフィスリング１４は、液体吐出通路１０が軸芯方向から視て対称位置の複数の２箇所に配置され、１８０度の等間隔に位置している。図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）では、液体吐出通路１０が直線状に形成されている。

このように、オリフィスリング１４は、液体吐出通路１０が軸芯方向から視て対称位置の複数箇所に配置されることで、乱れのない整流された液体の渦巻きを得ることができ、結果として流速が上がり分離粒径の細小化が可能で分離精度が向上する。また、液体吐出通路１０が等間隔の位置に配置され、乱れのない整流された液体の渦巻きを得ることができ、結果として所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。

図１０（ｄ）は液体吐出通路１０の他の実施の形態を示し、液体吐出通路１０の入口側１０ｅの断面積を出口側１０ｆの断面積より大きく、液体が入口側１０ｅから出口側１０ｆへ向けて徐々に絞られており、これにより液体吐出通路１０からの流速が上がり分離粒径の細小化が可能で分離精度が向上する。

図１０（ｅ）は液体吐出通路１０の他の実施の形態を示し、図１０（ｄ）と同様に構成されるが、軸芯方向に対して直交する断面において接線と平行な直線状の直線通路面１０ｇ１と、この直線通路面側に凸曲線状の曲線通路面１０ｇ２とを有する。この直線通路面１０ｇ１と曲線通路面１０ｇ２とによって液体吐出通路１０からの流速が上がり分離粒径の細小化が可能で分離精度が向上する。

図１１の実施の形態のオリフィスリング１４は、液体吐出通路１０が軸芯方向から視て対称位置の複数の４箇所に配置され、９０度の等間隔に位置している。図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）では、液体吐出通路１０が直線状に形成されている。

図１１（ｄ）は液体吐出通路１０の他の実施の形態を示し、この実施の形態も４個の液体吐出通路１０の入口側１０ｅの断面積を出口側１０ｆの断面積より大きく、液体が入口側１０ｅから出口側１０ｆへ向けて徐々に絞られており、これにより４個からの液体吐出通路１０からの流速が上がり所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。

図１１（ｅ）は液体吐出通路１０の他の実施の形態を示し、この実施の形態も４個の液体吐出通路１０が図１０（ｅ）の実施の形態と同様に構成される。

図１２の実施の形態のオリフィスリング１４は、液体吐出通路１０が軸芯方向から視て対称位置の複数の４箇所に配置され、９０度の等間隔に位置している。図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）では、液体吐出通路１０が曲線状に形成されている。液体吐出通路１０が曲線に形成されていることで、オリフィスリング１４の内壁１４ｃに沿った乱れのない整流された渦巻きを得ることができ、結果として所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。

図１２（ｄ）は液体吐出通路１０の他の実施の形態を示し、曲線に形成された液体吐出通路１０の入口側１０ｅの断面積を出口側１０ｆの断面積より大きく、液体が入口側１０ｅから出口側１０ｆへ向けて徐々に絞られており、これにより液体吐出通路１０からの流速が上がり所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。

図１３の実施の形態のオリフィスリング１４は、出側液体吐出通路１０ａを有する内リング体１４ａと、入側液体吐出通路１０ｂを有する外リング体１４ｂとからなる。この内リング体１４ａと外リング体１４ｂは、外リング体１４ｂの両端に形成した保持片１４ｂ１が内リング体１４ａの両端を保持し、内リング体１４ａと外リング体１４ｂとは周方向に摺動可能になっている。

この内リング体１０ａと外リング体１０ｂとを周方向に摺動することで、出側液体吐出通路１０ａと入側液体吐出通路１０ｂの重なり程度によって液体吐出通路１０の絞りが変化する。これにより、液体吐出通路１０による液体流入量が可変し、簡単に分離粒径を可変することができる。

図１３（ｄ）は液体吐出通路１０の他の実施の形態を示し、曲線に形成された出側液体吐出通路１０ａの入口側１１０の断面積を出口側１１１の断面積より大きく、また入側液体吐出通路１０ｂの入口側１２０の断面積を出口側１２１の断面積より大きく、液体が入口側から出口側へ向けて徐々に絞られており、これにより液体吐出通路１０からの流速が上がり所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。

図１３（ｅ）は液体吐出通路１０の他の実施の形態を示し、図１３（ｄ）と同様に構成されるが、軸芯方向に対して直交する断面において接線と平行な直線状の直線通路面１０ｇ１１，１０ｇ１２と、この直線通路面側に凸曲線状の曲線通路面１０ｇ２１，１０ｇ２２とを有する。この直線通路面１０ｇ１１，１０ｇ１２と曲線通路面１０ｇ２１，１０ｇ２２とによって液体吐出通路１０からの流速が上がり分離粒径の細小化が可能で分離精度が向上する。

なお、液体吐出通路１０の位置や個数は、特に限定されず、液体が液圧室１２から導入室１９へ吐出する流速が速くなる構造が好ましく、この構造は特に限定されない。

このように、図１乃至図１３に示す実施の形態の液体吐出通路１０は、オリフィスリング１４の内壁１４ｃの接線方向Ｌ１１より内側に偏位させて形成しており、この液体導入通路１３から液圧室に供給された微細物を含む液体が液体吐出通路１０からサイクロン部３に供給され、サイクロン部３の内壁に沿わせて旋回させる時に、摩擦抵抗が軽減されて渦巻きの流速が速くなり、所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。

図１４乃至図１６はサイクロン型遠心分離装置の第４の実施の形態を示し、図１４はサイクロン型遠心分離装置の断面図、図１５はサイクロン型遠心分離装置の平面図、図１６は図１４のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う断面図である。

この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置１０１は、鉛直方向にサイクロン部１０２と粒子捕集箱１０３とを有する。サイクロン部１０２は、樹脂等の絶縁体、あるいはＳＵＳ等の導体金属で形成される。このサイクロン部１０２の上部には、軸芯に液体流出通路１０４を有し、軸芯から偏位した位置に液体導入通路１０５を有する。液体流出通路１０４は、サイクロン部１０２の上部を貫通した管体１０６により形成され、液体導入通路１０５は、サイクロン部１０２の上部に一体成形した管体１０７により形成される。

サイクロン部１０２は、上下２段のテーパ部１０２ａ１，１０２ａ２を有し、下部のテーパ部１０２ａ２は連通孔１０８を介して粒子捕集箱１０３に連通している。このサイクロン部１０２で液体導入通路１０５から微細物を含む液体を供給して所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物を外側へ移動させて液体流出通路１０４から微細物を分離した流体を排出し、渦巻きを減速させて分離された微細物を沈降させる。

このサイクロン部１０２で沈降する分離された微細物は、連通孔１０８を通して粒子捕集箱１０３に落下して溜る。粒子捕集箱１０３は、下部の排出孔１０３ａにドレンバルブ１０９が接続され、このドレンバルブ１０９によって粒子捕集箱１０３に溜る微細物のドレンが排出される。

この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置１０１は、粒子捕集箱１０３の中心位置に電極棒２１０を配置し、この電極棒２１０は粒子捕集箱１０３の底蓋１０３ｂから連通孔１０８に臨むように上方へ延びている。また、粒子捕集箱１０３の底蓋１０３ｂは粒子捕集箱円筒１０３ｃに取り付けられ、この粒子捕集箱円筒１０３ｃはサイクロン部１０２の下部に取り付けられている。この粒子捕集箱円筒１０３ｃは、樹脂等の絶縁体で形成され、粒子捕集箱円筒１０３ｃの内部に金属リング２１１が設けられている。

電圧印加手段１１２は、電極棒２１０に微細物の電荷と同じ電荷を付与し、粒子捕集箱１０３の金属リング２１１に微細物の電荷とは反対の電荷を付与する。この実施の形態では、液体に含まれる微細物が処理工程で静電気が生じて負に帯電するために、電極棒２１０に負の電位をかけて負極として負の電荷を与え、粒子捕集箱１０３の金属リング２１１に正の電位をかけて正極として正の電荷を与えている。

この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置１０１は、サイクロン部１０２で沈降する分離された微細物は、連通孔１０８を通して粒子捕集箱１０３に落下して溜るが、液体の流速が低い粒子捕集箱で粒子捕集箱１０３内では中心付近で微細物が浮き上がる現象が生じるが、粒子捕集箱１０３の中心位置に電極棒２１０を配置し、電極棒２１０に微細物の電荷と同じ電荷を付与し、さらに粒子捕集箱１０３の金属リング２１１に微細物の電荷とは反対の電荷を付与することで、微細物を中心位置から外側へ移動させて粒子捕集箱１０３の金属リング２１１の内壁へ付着させ、あるいは飛散することを防止し、効率よく微細物を粒子捕集箱内に捕集することができる。なお、この実施の形態では、電極棒２１０に微細物の電荷と同じ電荷を付与し、粒子捕集箱３に微細物の電荷とは反対の電荷を付与するようにしているが、少なくともいずれか一方に電荷を付与する構造であればよい。

この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置１０１では、液体導入通路１０５と、液体流出通路１０４と、サイクロン部１０２とを備え、液体導入通路１０５をサイクロン部１０２の内壁１０２ａ１１の接線方向Ｌ１２より内側に距離δ１２だけ偏位させて形成している。この液体導入通路１０５は、図１乃至図１３に示す液体吐出通路１０と同様に形成される。液体導入通路１０５をサイクロン部１０２の内壁１０２ａ１１の接線方向Ｌ１２より内側に偏位させて形成したことで、液体導入通路１０５からサイクロン部１０２の内部１０２ａ１１に供給された微細物を含む液体が供給され、サイクロン部１０２の内壁１０２ａ１１に沿わせて旋回させる時に、摩擦抵抗が軽減されて渦巻きの流速が速くなり、所定の分離処理量や分離性能を得ることができ、しかも所望の分級に近づけることができる。
［実施例］
図１７及び図１８に示すサイクロン型遠心分離装置を用い、微細物を含む液体は、シリカ粒子を含むイオン交換水の分散媒を試料として用いた。

この実施例のサイクロン型遠心分離装置は、液体吐出通路から微細物を含む液体を供給して所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物を外側へ移動させて液体流出通路から微細物を分離した流体を排出し、渦巻きを減速させて分離された微細物を沈降させるサイクロン部と、液体吐出通路を２箇所に形成したオリフィスリングと、２箇所の液体吐出通路の周囲に連通して形成した液圧室と、液圧室に微細物を含む液体を導入する液体導入通路と、を有し、液体吐出通路をオリフィスリングの内壁の接線方向より内側に偏位させて形成したものである。

このサイクロン型遠心分離装置を用いて試料粉体の分離を行なった。この結果を図１９に示した。

図１９に示す測定条件は、以下の通りである。

試料粉体：シリカ粒子
分散媒：イオン交換水
分散媒の温度Ｔ：４０℃
分散媒の流量Ｑ：５４０ｌ／ｈ
分散媒の濃度Ｃｐ：０．５ｗｔ％
ブローダウン流量比Ｑｂ（下部室へ流出する割合）：１５％
液体流出通路ｄφ：３．２ｍｍ
液体吐出通路：２個で、幅が１ｍｍで、長さが６ｍｍの場合
この測定条件で、液体吐出通路を内壁の接線方向０ｍｍより、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍと内側に偏位させて試料粉体の分離を行ない、２．０ｍｍについては所定の流速にならなかったので分離を行なわなかった。

液体吐出通路を内壁の接線方向０ｍｍが基準とすると、０．５ｍｍから１．５ｍｍと変化させると分離径は少し大きくなるが、部分分離効率曲線の勾配が大きくなり、理想分級に近づく。δ＝０ｍｍの場合には壁近くで乱れが多く発生し、少し壁から離れて液体を供給すると、サイクロン部の上部での流体の乱れの発生量が少なくなり、理想分級に近づいた。このように、液体吐出通路を内壁の接線方向より０．５ｍｍ〜１．５ｍｍと内側に偏位させることで、渦巻き流の乱れを軽減して分離処理量や分離性能を向上させることが可能となった。

このサイクロン型遠心分離装置は、製薬、化学、食品、飲料の原料他の微細物の濾過に、また自動車、工作機、加工業の切削粉等の微細物の回収に、また各工場、水処理等の循環水、排水の濾過に、また半導体、バイオ等の不純物等の微細物の除去に、また洗浄水、溶剤等の異物である微細物の除去等に使用され、液体に含まれる微細物を分離除去するものに広く使用される。

第１の実施の形態のサイクロン型遠心分離装置の断面図である。第２の実施の形態のサイクロン型遠心分離装置の平面図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。第２の実施の形態のサイクロン型遠心分離装置の断面図である。第２の実施の形態のサイクロン型遠心分離装置の平面図である。図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。第３の実施の形態のサイクロン型遠心分離装置の断面図である。第３の実施の形態のサイクロン型遠心分離装置の平面図である。図７のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。オリフィスリングの実施の形態を示す図である。オリフィスリングの実施の形態を示す図である。オリフィスリングの実施の形態を示す図である。オリフィスリングの実施の形態を示す図である。第４の実施の形態のサイクロン型遠心分離装置の断面図である。第３の実施の形態のサイクロン型遠心分離装置の平面図である。図１４のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う断面図である。実施例のサイクロン型遠心分離装置の断面図である。実施例のサイクロン型遠心分離装置のオリフィスリングを示す図である。液体吐出通路を内壁の接線方向０ｍｍが基準として、０．５ｍｍから１．５ｍｍと変化させた分離効率を示す図である。

符号の説明

１サイクロン型遠心分離装置
３サイクロン部
１０液体吐出通路
１１液体流出通路
１２液圧室

Claims

液体吐出通路から微細物を含む液体を供給して所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物を外側へ移動させて液体流出通路から微細物を分離した流体を排出し、前記渦巻きを減速させて分離された微細物を沈降させるサイクロン部と、
前記液体吐出通路を複数箇所に形成したオリフィスリングと、
前記複数箇所の液体吐出通路の周囲に連通して形成した液圧室と、
前記液圧室に前記微細物を含む液体を導入する液体導入通路と、
を有し、
前記液体吐出通路を前記オリフィスリングの軸心に対して偏位させて形成し、
前記オリフィスリングは、出側液体吐出通路を有する内リング体と、入側液体吐出通路を有する外リング体とからなり、
前記内リング体と前記外リング体とを周方向に摺動して前記液体吐出通路の液体流入量を可変可能であることを特徴とするサイクロン型遠心分離装置。
液体吐出通路から微細物を含む液体を供給して所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物を外側へ移動させて液体流出通路から微細物を分離した流体を排出し、前記渦巻きを減速させて分離された微細物を沈降させるサイクロン部を複数個並列に配置し、
前記それぞれのサイクロン部に複数箇所に形成したオリフィスリングと、
前記複数箇所の液体吐出通路の周囲に連通して形成した液圧室と、
前記液圧室に前記微細物を含む液体を導入する液体導入通路と、
前記それぞれのサイクロン部の前記液体流出通路を集合して排出する外部排出部と、
を有し、
前記液体吐出通路を前記オリフィスリングの軸心に対して偏位させて形成し、
前記オリフィスリングは、出側液体吐出通路を有する内リング体と、入側液体吐出通路を有する外リング体とからなり、
前記内リング体と前記外リング体とを周方向に摺動して前記液体吐出通路の液体流入量を可変可能であることを特徴とするサイクロン型遠心分離装置。
前記液体吐出通路は、軸芯方向から視て対称位置の複数箇所に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサイクロン型遠心分離装置。
前記液体吐出通路は、等間隔の位置に配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のサイクロン型遠心分離装置。
前記液体吐出通路は、曲線状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のサイクロン型遠心分離装置。
前記液体吐出通路は、入口側の断面積を出口側の断面積より大きくしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のサイクロン型遠心分離装置。
前記液体吐出通路は、前記オリフィスリングの内壁の接線と平行な直線状の直線通路面と、この直線通路面側に凸曲線状の曲線通路面とを有することを特徴とする請求項６に記載のサイクロン型遠心分離装置。
前記液体導入通路の通路軸線と略平行または略直交する方向に、前記液体吐出通路の通路軸線を配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のサイクロン型遠心分離装置。