JPH07860A - 連続固液分離方法、及びこれを用いた連続固液分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】バッチ式でなく、連続的に固体液体混合物か
ら、液体分を分離すること 【構成】上底面（１ｕ）及び下底面（１ｄ）が開放さ
れ、かつ下方に向かって拡径するように配置された直円
錐台状の殻体をなし、回転面（１ｓ）が透水性材で形成
された回転体（１）と、該回転体を略垂直の軸をもって
軸回転させる回転駆動手段（１３）と、前記回転体の上
底面開口に回転自在に取付けられ、該回転体内に開口し
た供給管（１１）と、前記回転体内の上底面開口から一
定距離下降した位置で、該回転体と同軸上で軸回転し、
かつ略水平回転させる円盤状の撥ね上げ盤（１５）と、
から成ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、液体と固体とが混合
した混合液から、遠心力により液体と固体とを連続的に
分離する連続固液分離方法、及びこれを用いた連続固液
分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、遠心力を利用した固液分離装置に
は、各種存在しているが、一般的なものとしては、回転
面をメッシュ板やパンチングメタルなどの、多孔性質の
ろ材で形成した直円筒形状の回転体内に、粉粒物などの
固体と液体とが混合した被処理液を入れ、高速回転させ
て遠心力作用で、固体と液体とを分離させる構成が用い
られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる構成の
固液分離装置は、一回の処理毎に、回転体を停止して被
処理物を回転体内に配置してから、回転を加え一定時間
経過した後、回転を停止させて固液分離した被処理物を
取り出す、いわゆるバッチ式（回分操作）によるもので
あった。そのため、作業効率が悪く、処理効率に問題が
あった。また、一回毎に回転体内を洗浄するなど、煩雑
な作業も伴っていた。

【０００４】そこで、本願発明者は、かかる点に着目
し、バッチ式でなく、連続的に固体液体混合物から、液
体分を分離することができる連続固液分離方法、及びそ
の連続固液分離装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願の連続固液分離方法は、次のように構成してい
る。上底面及び下底面が開放され、かつ下方に向かって
拡径するように配置され、回転面が透水性材で形成され
た直円錐台状の回転体を、軸回転させて置き、該回転体
の上底面開口から、液体と固体とが混合した被処理液
を、該回転体内に落下注入し、該落下注入した前記被処
理液を、回転体内の上底面開口の下方位置で回転体と同
軸上で軸回転しかつ略水平回転をさせた円盤状の撥ね上
げ盤に、衝突させ、この衝突した前記処理液を、前記撥
ね上げ盤によって、放射方向に飛散させて、前記回転体
の回転面内壁に衝突させ、該衝突力と遠心力とによって
液体分と固体分とを連続的に分離することを特徴とする
前記直円錐台状の回転体であって、該直円錐台の母線の
傾斜が垂直より２０°〜８０°の範囲で傾斜しているこ
とを特徴とする。

【０００６】また、回転体と撥ね上げ盤の回転方向は、
互いに同方向である必要はなく、逆方向であってもよ
い。次に、上記連続固液分離方向を実現する連続固液分
離装置は、以下のように構成している。上底面及び下底
面が開放され、かつ下方に向かって拡径するように配置
された直円錐台状の殻体をなし、回転面が透水性材で形
成された回転体と、該回転体を略垂直の軸をもって軸回
転させる回転駆動手段と、前記回転体の上底面開口に回
転自在に取付けられ、該回転体内に開口した供給管と、
前記回転体内の上底面開口から一定距離下降した位置
で、該回転体と同軸上で軸回転し、かつ略水平回転させ
る円盤状の撥ね上げ盤と、から成ることを特徴とする。

【０００７】また、上方開口縁が前記回転体の下底面開
口の内径に適合するように、上方開口した受け体を配置
したことを特徴とする。かかる直円錐台状の回転体は、
該直円錐台の母線の傾斜角が垂直より２０°〜８０°の
範囲に設定されていることを特徴とする。さらに、回転
体と撥ね上げ盤の回転方向が、互いに逆方向としてもよ
い。

【０００８】さらにまた、撥ね上げ盤の上面形状は、直
円錐形状としても良く、また上方凸状の球面形状として
も良い。

【０００９】

【作用】上記構成により本願発明は、次のように作用す
る。回転体、及び撥ね上げ盤は、予め、回転駆動手段に
より一定の回転速度で回転をさせて置く。この状態で、
回転体の上底面開口に連結された供給管より被処理液を
供給する。該被処理液は、自由落下にて供給され、撥ね
上げ盤の上面に衝突させる。衝突した処理液は、衝突の
跳ね返り力と、撥ね上げ盤の回転力とが合成されて放射
方向に飛散させられ、回転体の回転面の内側壁に衝突さ
せられる。

【００１０】かかる衝突した被処理液は、回転面が透水
性材で構成されているため、液体分は透水性材を通過し
て回転面の外側に吹き飛ばされる。一方、固体分は、回
転面の内側壁に保持されることになる。これにより被処
理液は、液体分と固体分とに分離される。さらに、本願
発明の特徴とするところは、かかる分離された固体分が
回転面の内側壁に留まることなく、回転面に沿って下方
に移動することにある。

【００１１】これについては、図１にその作用力を示し
て説明する。回転体１の母線の垂直軸に対する傾斜角を
θ、回転体１の内側壁に付着した固体分の質量をｍ、該
位置の回転軸からの半径をｒ、及び回転体１の角速度を
ωとすると、質量ｍに作用する遠心力ｆ₁ は、ｆ₁ ＝ｍ
ｒω² で表される。また、質量ｍに作用する重力ｆ
₂は、ｆ₂ ＝ｍｇで表すことができる。そして、回転面
は傾斜角θで傾斜しているため、回転面に沿って下方へ
移動させる力Ｆは、遠心力ｆ₁ 及び重力ｆ₂ の分力の合
力によって求まり、以下の数式で表すことができる。

【００１２】

【数１】Ｆ＝−（ｍｒω²Sinθ＋ｍｇ Cosθ）−μ（ｍ
ｒω²Cosθ−ｍｇ Sinθ） なお、μは運動摩擦係数を表し、回転面の垂直上方の方
向、及び回転面に沿て上方向を正（＋）としている。

【００１３】上記数式１から、移動力Ｆは負数（−）と
なり、遠心力、及び重力、共に固体分を回転面に沿って
下方に移動させる力として作用することになる。以上か
ら、回転面１ｓの内側壁に付着した固体分は、液体を排
除した後、該内側壁に留まることなく、内側壁に沿って
順次下方に移動して行き、最後は回転体１の下底面開口
縁から順次落下して行くことになる。

【００１４】

【実施例】次に、本願発明にかかる連続固液分離方法、
及びこれを用いた連続固液分離装置の具体的実施例を、
図面に基づきその詳細を説明する。図２は、本実施例に
かかる連続固液分離装置の縦断面図を示したものであ
る。回転体１は、上底面１ｕ、及び下底面１ｄが開放さ
れ、かつ下底面１ｄの開口径が上底面１ｕの開口径より
大きくなるように配置された直円錐台状の殻体に形成さ
れている。別言すれば、回転面１ｓは、下方に向かって
拡径した傘状に形成されている。該回転体１の側周面、
すなわち直円錐台の回転面１ｓは、透水性材としてメッ
シュ板で形成されている。

【００１５】なお、この回転体１の形成は、メッシュ板
自体で直円錐台の形状が保形されており、何ら骨材、又
は張材、などを用いてはいない。また、このメッシュ板
のメッシュの粗さは、固液分離する被処理液に混濁する
固形物の大きさによって決定されるものであり、例え
ば、砂などの混濁液を固液分離するには、通常８０〜１
００メッシュ程度が適当である。さらに、該直円錐台の
母線の傾斜角θ、すなわち下方への開き角θは、被処理
液に混合する固形物、透水性材の運動摩擦係数μ、及び
回転体１の回転速度によって適宜設定されるものである
が、通常２０°〜８０°の範囲内で設定されるものであ
る。

【００１６】これは、θが２０°より小さく設定した場
合は、従来の円筒形回転体との優位差がなくなり、一
方、８０°より大きく設定した場合は、回転体が開き過
ぎ、上下方向の有効面積が小さくなり実用性に問題が出
てくるからである。因みに、砂や泥などが混濁した被処
理液を固液分離する本実施例においては、回転体１の回
転速度を略毎分１０００回転と設定した場合、傾斜角θ
は略４５度に設定している。

【００１７】回転体１の上底面１ｕの開口縁には、上方
に延びる保持筒２が一体的に形成され、その外周部には
フランジ３が一体的に形成されている。この保持筒２と
フランジ３とによって、回転体１は、回転体１の全体収
納する外套ケース４の上底面４ｕに、回転自在に保持さ
れている。この外套ケース４は、回転体１が自由に回転
できる空間が確保されると共に、その底面部４ｂには、
回転体１の下底面開口１ｄの外周縁を囲むように配置さ
れたリング状の受け樋５が形成されている。受け樋５の
一部には、排液管６が連結されている。これにより、透
水性材を通過した液体分を受け樋５で回収し、排液管６
を通して、廃棄、又は回収される。

【００１８】また、外套ケース４の底面部４ｂには、上
方に開口した椀状の受け体７が一体的に形成されてい
る。該受け体７は、その上方開口縁７ｅが回転体１の下
底面開口１ｄの内径に、略適合するように配置されてい
る。さらに回転体１の下底面開口１ｄにより上方に位置
した内周面には、案内片８が全周に渡って取付けられて
いる。この案内片８は、回転体１の内周面から、前記受
け体７の上方開口縁７ｅの内側に案内するように配置さ
れている。

【００１９】受け体７の下底部には、下方に開口したシ
ュータ９が取付けられており、該シュータ９の先端開口
９ａは、回転体１の内周面から受け体７に落下した固形
物を、回収してべルトコンベア等の運搬装置１０に導く
ように配置されている。次に、回転体１の保持筒２の上
方開口部には、供給管１１が回転自在にして連結されて
いる。この供給管１１は、ポンプ等、外部の送水手段
（図示省略。）に連結され、被処理液を回転体１内に導
くのに用いられる。

【００２０】さらに、回転体１の上部には、前記供給管
１１を回動自在にして貫通し、かつ保持筒２内を通り、
回転体１内に延びる回転軸１２が、配置されている。該
回転軸１２は、上端部１２ａには、回転駆動手段として
のモータ１３が、ベルト１４を介して連結されており、
下端部１２ｂには、円盤状の撥ね上げ盤１５が、上面を
水平にして取付けられている。そして、回転軸１２は、
その中程で保持筒２の下端部２ａに、連結ロッド１６に
よって固定されている。

【００２１】なお、撥ね上げ盤１５の位置は、適宜設定
されるが、本実施例では、回転体１の上底面１ｕより、
回転体１の高さの略１／３だけ下がった位置になるよう
に配置されている。以上、回転体１、外套ケース４、供
給管１１、及びモータ１３は、適宜の大きさに枠組みさ
れた枠基台１７に、保持されるようにして取付けられて
いる。

【００２２】

【実施例の作用】上記のように構成するることにより本
実施例は、次のように作用する。先ず、予めモータ１３
を駆動させて回転体１を所定の角速度で回転させて置
く。回転体１と回転軸１２とは、連設ロッド１６で連結
されているため、回転軸１２の下端部１２ｂに固定され
た撥ね上げ盤１５も、回転体１と同速で、かつ同方向に
回転することになる。この状態で、供給管１１から送水
手段（図示省略。）を用いて被処理液を、回転体１内に
送る。被処理液は、供給管１１から保持筒２を通って、
撥ね上げ盤１５の上面に落下することになる。

【００２３】このとき、供給管１１は、保持筒２に回転
自在にして連結されているため、回転体１が回転して
も、供給管１１は回転せず停止した状態に保たれてい
る。したがって、被処理液には、回転力が加わることな
く、自由落下して撥ね上げ盤１５に衝突することにな
る。次に、撥ね上げ盤１５に衝突した被処理液は、撥ね
上げ盤１５の回転力が付加されて放射方向へ吹き飛ばさ
れ、傾斜した回転体１の回転面１ｓの内側に衝突するこ
とになる。

【００２４】そして、上述したように図１に示した作用
力が働き、液体分は回転面１ｓを構成する透水性材を通
過して回転体１の外側へ、固形分は回転面１ｓの内側で
保持されことになる。このようにして液体分と固形分と
に分離され、液体分は受け樋５から排液管６によって回
収される。一方、固形分は、順次、受け体７内に落下
し、シュータ９から運搬装置１０によって回収される。

【００２５】

【他の実施例】次に、本願発明は、上記実施例に限定す
るものではなく、本願連続固液分離方法を実現する実施
例としては、以下のように構成しても良い。図３の
（Ａ）〜（Ｄ）は、他の実施例の要部構成を示したもの
である。（Ａ）に示すように、被処理液を回転体１内に
供給する供給管１１の配置は、上記実施例のように回転
体１の同軸上に供給する必要はなく、保持筒２を通って
撥ね上げ盤１５に衝突するように供給されれば良い。こ
の場合、供給管１１は、保持筒２と回転自在に連結され
る必要があり、保持筒２が回転しても供給管１１は回転
しないように保持される必要がある。したがって、被処
理液は、捩じり回転力が付加されることなく自由落下、
又はある程度の下方噴出力で供給されることになる。

【００２６】また、（Ｂ）に示すように、撥ね上げ盤１
５と回転体１とは一体的に回転する必要はなく、それぞ
れ別の駆動源１８、１９を連結して、別個に回転するよ
うにしても良い。これにより撥ね上げ盤１５と回転体１
の回転方向を互いに逆方向に設定することも、または回
転速度を違えることもできる。さらに、上記実施例で
は、撥ね上げ盤１５を上面が平板にした円盤状に形成し
ているが、（Ｃ）に示すように、撥ね上げ盤の上面形状
を直円錐形状に形成してもよく、（Ｄ）に示すように、
上方凸状の球面形状に形成しても良い。

【００２７】

【効果】上記構成により、本願発明は以下に列挙する効
果を奏する。遠心力を利用して効率的に固液分離を行う
ことができると共に、回転体が下方に向かって拡径した
直円錐台状に形成しているため、回転面の内側壁に付着
した固体分は、遠心力と重力との働きで、内側壁に沿っ
て滑り移動させることができる。このように、固体分は
順次移動させられるため、透水性材が目詰まりすること
なく連続的に固液分離処理を行うことができる。

【００２８】また、撥ね上げ盤と回転体との回転方向を
逆方向に設定した場合は、回転方向の相対速度が速くな
り、これにより、回転面１ｓの内側壁への衝突速度が向
上し、固液分離が効率的に行われることが期待できる。
さらに、撥ね上げ盤の上面形状を直円錐形状２０、又は
上方凸状の球面形状２１とした場合は、撥ね上げ盤から
の被処理液の飛散範囲を、広く設定することができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の作用原理の説明図である。

【図２】本実施例にかかる連続固液分離の縦断面図であ
る。

【図３】他の実施例の要部構成を示した概略図である。

【符号の説明】

１・・・回転体 １ｄ・・下底面
１ｕ・・上底面 １ｓ・・回転面 ２・・・保持筒
２ａ・・下端部 ３・・・フランジ ４・・・外套ケース
４ｂ・・底面部 ５・・・受け樋 ６・・・排液管
７・・・受け体 ７ｅ・・上方開口縁 ８・・・案内片
９・・・シュータ ９ａ・・先端開口 １０・・運搬装置
１１・・供給管 １２・・回転軸 １２ａ・上端部
１２ｂ・下端部 １３・・モータ １４・・ベルト
１５・・撥ね上げ盤 １６・・連結ロッド １７・・枠基台
１８、１９・・駆動源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 猪一郎 福島県郡山市字大河原65番地 株式会社郡 山楢崎製作所内 (72)発明者 鶴巻 博巳 福島県郡山市字大河原65番地 株式会社郡 山楢崎製作所内 (72)発明者 渡辺 和茂 福島県郡山市字大河原65番地 株式会社郡 山楢崎製作所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上底面及び下底面が開放され、かつ下方
   に向かって拡径するように配置され、回転面が透水性材
   で形成された直円錐台状の回転体を、軸回転させて置
   き、 該回転体の上底面開口から、液体と固体とが混合した被
   処理液を、該回転体内に落下注入し、 該落下注入した前記被処理液を、回転体内の上底面開口
   の下方位置で回転体と同軸上で軸回転しかつ略水平回転
   をさせた円盤状の撥ね上げ盤に、衝突させ、 この衝突した前記処理液を、前記撥ね上げ盤によって、
   放射方向に飛散させて、前記回転体の回転面内壁に衝突
   させ、 該衝突力と遠心力とによって液体分と固体分とを連続的
   に分離することを特徴とする連続固液分離方法。
2. 【請求項２】 前記直円錐台状の回転体であって、 該直円錐台の母線の傾斜角が垂直より２０°〜８０°の
   範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１記載
   の連続固液分離方法。
3. 【請求項３】 回転体と撥ね上げ盤の回転方向が、互い
   に逆方向であることを特徴とする請求項１、又は２記載
   の連続固液分離方法。
4. 【請求項４】 上底面（１ｕ）及び下底面（１ｄ）が開
   放され、かつ下方に向かって拡径するように配置された
   直円錐台状の殻体をなし、回転面が透水性材で形成され
   た回転体（１）と、 該回転体（１）を略垂直の軸をもって軸回転させる回転
   駆動手段（１３）と、 前記回転体（１）の上底面開口に回転自在に取付けら
   れ、該回転体内に開口した供給管（１１）と、 前記回転体（１）内の上底面開口から一定距離下降した
   位置で、該回転体と同軸上で軸回転し、かつ略水平回転
   させる円盤状の撥ね上げ盤（１５）と、から成ることを
   特徴とする連続固液分離装置。
5. 【請求項５】 前記直円錐台状の回転体であって、該直
   円錐台の母線の傾斜が垂直より２０°〜８０°の範囲で
   傾斜していることを特徴とする請求項４記載の連続固液
   分離装置。
6. 【請求項６】 回転体と撥ね上げ盤の回転方向が、互い
   に逆方向であることを特徴とする請求項４、又は５記載
   の連続固液分離装置。
7. 【請求項７】 撥ね上げ盤の上面形状を、直円錐形状と
   したことを特徴とする請求項４、５、又は６記載の連続
   固液分離装置。
8. 【請求項８】 撥ね上げ盤の上面形状を、上方凸状の球
   面形状としたことを特徴とする請求項４、５、又は６記
   載の連続固液分離装置。
9. 【請求項９】 上方開口縁が前記回転体の下底面開口の
   内径に適合するように、上方開口した受け体を配置した
   ことを特徴とする請求項４、５、６、７、又は、８記載
   の連続固液分離装置。