(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側回転筒及び該外側回転筒内に相対回転自在に設けられたスクリューコンベヤを有すると共に、前記外側回転筒は、大径の平行部と、該平行部より固形物排出側に設けられた小径の平行部と、両平行部を接続する傾斜部とからなり、前記小径の平行部は、これに濾液排出孔が形成され、その内壁に円筒状の濾材を配設して濾材部を構成し、該濾材部の部位において処理物の洗浄を行うための洗浄ノズルを設けてなるスクリーンボウル型デカンタ型遠心分離機において、
前記濾材部におけるスクリューコンベヤが、そのコンベヤ羽根と前記濾材部の内壁との間の半径方向隙間を大とした主コンベヤと、該主コンベヤのピッチ間に配設されて、そのコンベヤ羽根と前記濾材部の内壁との間の半径方向隙間を前記主コンベヤのそれに比して小とした少なくとも１本の副コンベヤとで構成されていることを特徴とするスクリーンボール型デカンタ型遠心分離機。
【請求項２】
前記濾材部の部位におけるスクリューコンベヤとして、前記半径方向隙間大の主コンベヤのピッチ間に、その半径方向隙間を固形物搬送方向に階段状に順次大とした複数本の副コンベヤを配設したことを特徴とする請求項１に記載のスクリーンボウル型デカンタ型遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外側回転筒及び該外側回転筒内に相対回転自在に設けられたスクリューコンベヤを有すると共に、前記外側回転筒は、大径の平行部と、該平行部より固形物排出側に設けられた小径の平行部と、両平行部を接続する傾斜部とからなり、前記小径の平行部は、これに濾液排出孔が形成され、その内壁に円筒状の濾材を配設して濾材部を構成し、該濾材部の部位において処理物の洗浄を行うための洗浄ノズルを設けてなるスクリーンボウル型デカンタ型遠心分離機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来型のデカンタ型遠心分離機の一例を図８に示す。同図に示す遠心分離機は、通称ソリッドボウル型といわれており、左端にいわゆるダムと称する清澄液の溢流口５が設けられた大径の平行部１と、これに接続されて右端に固形物の排出口６が設けられたいわゆるビーチを含む傾斜部２とからなる高速回転する外側回転筒４を有し、該外側回転筒４の内部に、僅かな半径方向隙間を保持して螺旋状のコンベヤ羽根８を有するスクリューコンベヤ７が相対回転自在に設けられている。
【０００３】
上記ソリッドボウル型遠心分離機内に結晶性の固形物と溶媒からなる処理物スラリーを投入した場合、図９に示すように回転による遠心力にて処理物である結晶性固形物が外側回転筒４の内壁面に沈降し、その表面に、処理物生成過程における不純物を付着していたり、処理物スラリーの溶媒を付着していたりした結晶性固形物は、外側回転筒４と同一軸上にあり、該外側回転筒４とは異なる速度で回転するスクリューコンベヤ７により、傾斜部２に送られ、ビーチをあがった該傾斜部２において脱液作用を受ける。処理物スラリーを形成する溶媒と沈降しきれない結晶性固形物の一部は、大径の平行部１の左端に設けられた溢流口５から溢流して外部に排出される。
【０００４】
ソリッドボウル型遠心分離機より排出される結晶性固形物は、一般的にその製品結晶の製造過程においてできる不純物、または溶媒そのものをその結晶表面に付着させている。この不純物、または溶媒の付着度を下げるために、新鮮な溶媒で再スラリー化したり、別な溶媒と置換したりすることで固液分離を数回繰り返し行い、製品純度を上げる方法がとられているのが普通である。このように結晶性固形物表面に付着する不純物、または溶媒の付着度を下げ、さらに、脱液を行うという用途に遠心分離機を使用するに際し、結晶性固形物の洗浄に対して、洗浄溶媒が処理溶媒である分離液と混合しても差し支えない場合は、図９に示すように、ビーチをあがった傾斜部２の部位におけるコンベヤ内部に洗浄室１３を設け、処理スラリーを外側回転筒４内に導くようにした固定のフィードチューブ１１の一部に洗浄液通路１２を設け、外部から洗浄液を上記洗浄室１３内に導き、コンベヤ胴９に取り付けられた洗浄液ノズル１４等にて、傾斜部２の部位に導入された不純物を含まない水などの洗浄液により処理物である結晶性固形物を洗うことが一般的に行われている。
【０００５】
しかし洗浄の効果を高めるため、ビーチをあがった傾斜部２の上部から固形物排出口６近く迄処理物に洗浄液をかけ続けるようにすると、製品結晶の脱液度が悪化してしまうため、製品結晶が液層からでた直後、またはその近くでの洗浄だけに制限することが考えられるが、これでは洗浄液が結晶と接触する時間が短いため、ある程度製品純度はよくなるものの分離機段数を低減できるほどの有効な洗浄効果はえられないという実状にある。
【０００６】
ソリッドボウル型遠心分離機における製品結晶の脱液度及び洗浄効果の改善を図るものとして、図１０に示すように、ビーチをあがった傾斜部２に接続して小径の平行部３を設け、該小径の平行部３に多数の濾液排出孔３ａを形成し、その内壁にバースクリーン等の円筒状濾材３ｂを配設して濾材部１０を構成し、該濾材部１０において遠心濾過を行うようにした遠心分離機が既に開発されており、これは通称スクリーンボウル型遠心分離機と呼ばれている。このスクリーンボウル型遠心分離機は、その濾材部１０における円筒状の濾材３ｂとしてメッシュスクリーンや多孔質セラミック等の濾材を使用することも可能である。
【０００７】
スクリーンボウル型遠心分離機においては、外側回転筒４の一端からフィードチューブ１１を介して導入された処理物スラリーが、高速回転する外側回転筒４の大径の平行部１内で、遠心力により結晶性固形物と分離液とに分けられ、スクリューコンベヤ７により傾斜部２に送られ、そのビーチをあがった結晶性固形物が傾斜部２の部位において脱液作用を受けて固液分離される分離のメカニズムは、前述したソリッドボウル型と同じであるが、そのボウルが大径の平行部１と小径の平行部３との２段になっており、なお且つ、小径の平行部３の内壁に円筒状の濾材３ｂを保持させて濾材部１０を構成している点で相違しており、該構成に基づいてこの小径の平行部３の始まり部位において、前述のフィードチューブ１１の一部を洗浄液通路１２として利用し、外部から洗浄液を導入しコンベヤ内部の洗浄室１３において、コンベヤ胴９に取り付けられた洗浄液ノズル１４等により洗浄液を結晶性固形物にかけることにより結晶性固形物の洗浄を行い、さらに、小径の平行部３における濾材部１０の後半部分にて結晶性固形物の表面に付着する液分の脱液を行うことが可能である。この洗浄作用により結晶表面に付着した液分を含んだ洗浄液は、濾材部１０における濾材３ｂの濾過開口を通り抜け小径の平行部３に設けられた濾液排出孔３ａまたはスロットを通して遠心分離機の外部へ排出される。
【０００８】
このようにスクリーンボウル型遠心分離機では、ビーチをあがった傾斜部２での一次脱液の他に、小径の平行部３におけ濾材部３ｂでの二次脱液による濾過脱液作用を受けるため、結晶形状が比較的丸い、単純な表面状態で濾材面を移動しやすい処理物である場合や、洗浄液により結晶が溶け易い処理物のように濾材とマッチした場合は、脱液性能、洗浄性能の面でソリッドボウル型に比較して優れた性能を示すものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スクリーンボウル型遠心分離機では、小径の平行部３における濾材部１０にて濾過脱液を行うには、結晶の粒径、形状、磨耗性等の物性に注意を払い、濾材３ｂを選定する必要があることに加えて、濾材部１０からの結晶の逃げがあることは、濾材濾過を行うものである以上避けられず、この結晶の逃げを極力減らすために、目開きの小さなバースクリーンやメッシュスクリーンを使用した場合では、濾材３ｂの濾過開口に結晶が詰まることとなって濾過は短時間しか行えないため、この濾過部１０が有効に使用できなくなるという問題が生じた。そしてこの結晶の逃げは、ソリッドボウル型遠心分離機に比較してかえってその結晶回収効率の悪化を招く結果となった。
【００１０】
また、スクリューコンベヤ７のコンベヤ羽根８と濾材部１０の内壁面との間に、半径方向隙間が設けられているので、ある程度の厚さの残層ができるのは機構的にやむを得ないところであり、この残層の厚さを若干大きくとっても結晶性固形物の粒体内部摩擦の如何により、表面の摩擦係数の小さな濾材３ｂを適宜選定することで残層を動きやすくする工夫が行われてきた。
【００１１】
一方、この小径の平行部３における濾材部１０に相対する結晶性固形物搬送用のコンベヤ羽根８を図１１に示す如く一部分切り欠き、コンベヤ羽根８と濾材部３ｂの内壁との間の半径方向隙間を大きく取った構造にした場合、スクリューコンベヤ７により送られた結晶性固形物は、この隙間により作られる平面に留まって残層Ｄが形成され、コンベヤ羽根８により送られなくなる。この残層Ｄの部分がコンベヤ羽根８による結晶性固形物の搬送性等の物性によっても異なるが、停滞時間が長くなると圧密状を呈し、洗浄液が透過できなくなってしまうこととなり、前記残層Ｄの厚さを大きくとることが必ずしも全ての結晶性固形物に対して有効と言うわけではなかった。前記残層Ｄの厚さを大きくとった場合、停滞した結晶性固形物は、コンベヤ羽根８により搬送される大部分の結晶が濾材部３ｂから結晶性固形物が逃げることを防ぐ結晶濾過の状態となるが、一方、この残層結晶性固形物が同位置に停滞し続けると、回転による遠心力により、またコンベヤ羽根８の先端部端面の接触により、残層結晶が圧密され、その結果残層結晶性固形物による濾過効果が損なわれてしまうという問題を生じていた。すなわち、スクリーンボウル型遠心分離機の場合、濾材部１０における濾材３ｂの濾過開口からの結晶性固形物の逃げの問題と、残層圧密による脱液効果の低下の問題とを生じていた。
【００１２】
スクリーンボウル型に限らず、デカンタ型遠心分離機全般についていえることであるが、スクリューコンベヤ７のコンベヤ羽根８と小径の平行部３の内壁との間の半径方向隙間は、スクリューコンベヤ７と外側回転筒４とが異なる速度で回転するものである以上必ず必要であるが、残層Ｄは、厚い隙間ａによる場合よりも薄い隙間ｂによる場合の方が洗浄による濾過効果が高く、さらに脱液に対して有利であるため、この隙間をできるだけ小さくする方がよいという考えが一般的であった。しかし、この残層Ｄの厚さが薄すぎると、図１２に示すようにコンベヤ羽根８で搬送される結晶性固形物の搬送断面積の高さＨが大となって洗浄液は結晶性固形物の表面を流れ下り薄い隙間ｂによる残層を通して機外に排出されるので、洗浄効果が減殺されるという問題を生じていた。
【００１３】
本発明は、上記した諸問題に鑑みてなされたもので、その目的は、外側回転筒の小径の平行部に濾液排出孔が形成され、その内壁に円筒状の濾材を配設して濾材部を構成し、該濾材部の部位において処理物の洗浄を行うための洗浄ノズルを設けてなるスクリーンボウル型デカンタ型遠心分離機において、その濾材部の部位にあるスクリューコンベヤに改良を施し、濾材部表面を移動する結晶性固形物の洗浄溶媒は、処理物溶媒と分離して機外に取り出すことが可能であり、この時、連続的安定的に結晶濾過を行うことにより、濾液中への逃げ結晶性固形物量を極力小さくすることにより結晶性固形物回収率を上げ、さらに、濾材の濾過開口を比較的大きなものに選定することで結晶性固形物の内部閉塞を起こすことなく、不純物洗浄の効果を上げることができ、機能の簡素化、周辺設備低減を図ったスクリーンボウル型デカンタ型遠心分離機を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によるスクリーンボウル型デカンタ型遠心分離機は、特許請求の範囲の各請求項に記載されたところを特徴とするものであるが、特に独立項としての請求項１に係る発明によるスクリーンボウル型デカンタ型遠心分離機は、外側回転筒及び該外側回転筒内に相対回転自在に設けられたスクリューコンベヤを有すると共に、前記外側回転筒は、大径の平行部と、該平行部より固形物排出側に設けられた小径の平行部と、両平行部を接続する傾斜部とからなり、前記小径の平行部は、これに濾液排出孔が形成され、その内壁に円筒状の濾材を配設して濾材部を構成し、該濾材部において処理物の洗浄を行うための洗浄ノズルを設けてなるスクリーンボウル型デカンタ型遠心分離機において、前記濾材部におけるスクリューコンベヤが、そのコンベヤ羽根と前記濾材部の内壁との間の半径方向隙間を大とした主コンベヤと、該主コンベヤのピッチ間に配設されて、そのコンベヤ羽根と前記濾材部の内壁との間の半径方向隙間を前記主コンベヤのそれに比して小とした少なくとも１本の副コンベヤとで構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
【作用】
本発明によれば、小径の平行部に構成されている濾材部における正副両コンベヤが、常に外側回転筒との間で相対回転を行うことにより、コンベヤフィード口から連続していてその半径方向隙間が大きくとれた主コンベヤ羽根に対して、副コンベヤ羽根は、それと濾材部内壁との間の半径方向隙間が小さくなっているため、正及び副の両コンベヤは、それぞれの隙間分だけ結晶性固形物を残層として持つこととなり、それぞれのコンベヤ羽根は隙間の差分だけ軸方向の搬送力を結晶性固形物に与えることとなる。これら正及び副の両コンベヤ羽根は、一枚のコンベヤ羽根で送るのと同等の軸方向搬送力を持つこととなり、連続的に遠心力場にさらされることなく、またコンベヤ羽根の端部により押さえつけられることによる圧密をされることもなく、平滑化した結晶性固形物の搬送形態で洗浄液による洗浄を受けることとなる。
【００１６】
従来の１枚のコンベヤ羽根の搬送形態は図１２に示すとおり、コンベヤ羽根で押される部分が高い、高さＨのほぼ三角形に近い状態で送られるため、洗浄液は三角形の斜面を流れ下り、結晶のより薄い残層部分に流れることとなる。これに対し、図５で示したような本発明による正及び副の両コンベヤ羽根を用いた場合、それぞれのコンベヤ羽根８ａ，８ｂの間にケーキ洗浄用ノズル１４を設けることにより、結晶洗浄を行うと、洗浄液のかかる面が図１２の場合に比べて平滑化されることになるため、搬送される結晶性固形物中に洗浄液が浸透し、より効果的に洗浄が行える。また平らな結晶層が濾過効果のある場合、結晶を濾材から逃がすことをより減少させることができる。
【００１７】
また、この結晶濾過の状態では、目開きを、結晶粒径に比較して大きな開口を選定することができ、結晶を開口に閉塞させることなく洗浄脱液が行えることとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を、図１ないし図５にて説明すると以下の通りである。なお、以下の実施例は、小径の平行部３に構成された濾材部１０の部位におけるコンベヤ羽根数を主コンベヤ羽根８ａと副コンベヤ羽根８ｂの２枚としているものについて説明する。
【００１９】
本実施例によるスクリーンボウル型遠心分離機は、外側回転筒４及び該外側回転筒４内に相対回転自在に設けられたスクリューコンベヤ７を有すると共に、前記外側回転筒４は、大径の平行部１と、該平行部１より固形物排出口６側に設けられた小径の平行部３と、両平行部１及び３を接続する傾斜部２とからなり、前記小径の平行部３は、これに濾液排出孔３ａが形成され、その内壁に円筒状の濾材３ｂを配設して濾材部１０を構成し、該濾材部１０において処理物の洗浄を行うための洗浄ノズル１４を設けてなるスクリーンボウル型遠心分離機において、前記濾材部１０におけるスクリューコンベヤ７が、コンベヤ羽根８ａと前記濾材部１０の内壁との間の半径方向隙間ａを大とした主コンベヤと、該主コンベヤのピッチ間に配設されて、コンベヤ羽根８ｂと前記濾材部１０の内壁との間の半径方向隙間ｂを前記主コンベヤのそれに比して小とした１本の副コンベヤとの正副２本のコンベヤで構成されている。
【００２０】
図３に示すように、スクリューコンベヤ７のコンベヤ羽根８に連続するものとして、適切な残層厚みができるように濾材部１０に相対するコンベヤ羽根の半径方向を、適当な高さ分短くするか切り欠くかして、濾材部１０との半径方向隙間を大きく保持させた主コンベヤ羽根８ａを配設する。
【００２１】
さらに、副コンベヤとして、半径方向隙間小の副コンベヤ羽根８ｂを図のように前記半径方向隙間大の主コンベヤ羽根８ａのピッチ間に巻くことにより、傾斜部２を上った結晶は、この半径方向隙間大の主コンベヤ羽根８ａの半径方向隙間ａの部分のみ、もう一方の半径方向隙間小の副コンベヤ羽根８ｂが回転してくるまで搬送されない状態となる。この切り欠きのある半径方向隙間大の主コンベヤ羽根８ａにより形成された残層は、もう一方の半径方向隙間小の副コンベヤ羽根８ｂにより送られることとなり、その結晶搬送形態は、図５に示されるように、コンベヤ羽根が１本の図１２に示す結晶搬送形態に比べて一段と平滑化されることとなる。
【００２２】
なお、半径方向隙間大の主コンベヤ羽根８ａ及び半径方向隙間小の副コンベヤ羽根８ｂと洗浄液ノズル１４とは、図２のように配設される。
【００２３】
この半径方向隙間大の主コンベヤ羽根８ａの切り欠き高さ、また半径方向隙間ａは、他方の切り欠きのない半径方向隙間小の副コンベヤ羽根８ｂの送り結晶量を決めることになり、このそれぞれ主副２枚のコンベヤ羽根８ａ，８ｂの結晶の送り高さがほぼ同じ程度になるように決定する。また、それぞれのコンベヤ羽根８ａ，８ｂ相互の間隔は、図６に示すように結晶がコンベヤ羽根８ａ，８ｂ間にブリッジＥを作ってしまうと搬送を行えなくなるため、結晶搬送量により適切なコンベヤ羽根ピッチ間隔を決める必要があり、これは結晶性固形物の物性等も考慮に入れて適宜設計により定める。
【００２４】
この状況で、図１２に示すように同一ピッチの１枚だけのコンベヤ羽根８からなるスクリューコンベヤの結晶搬送形態と比較して、結晶搬送形態が平滑化されることとなり、結晶濾過部分の面積が広くなることより洗浄液が均一に結晶層に浸透し、有効な結晶洗浄効果が得られる。また、図１２と比べて図５に示すとおり、残層の薄い部分ｂが狭いため、結晶濾過の部分を広くとることができ、濾材部１０からの結晶の逃げを減少させることが可能となる。
【００２５】
また、コンベヤ羽根ピッチ間隔が十分に広い場合には、この主副２枚のコンベヤ羽根８ａ，８ｂの他に、さらに図７中半径方向隙間をｂ，  ｃ及びａとして示すとおり固形物搬送方向に階段状に大と設定する第２の副コンベヤ羽根８ｃを設けることにすれば、さらに結晶搬送形態がより平滑化され、洗浄効果は高くなることが予想される。
【００２６】
一方、図１２に示す半径方向隙間を若干大きくとったコンベヤ羽根８のみの場合で、結晶の残層部分を作ることは可能であり、濾材３ａ全面にて結晶濾過が可能なようであるが、結晶の残層部分を軸方向に押す力がコンベヤ羽根８と結晶性固形物との間のせん断力のみであり弱いために、半径方向隙間を大にすると残層部分が濾材部１０の内壁面における同一位置に停滞してしまう結果となり、前記したように圧密され濾過効果を著しく低下させることとなる。
【００２７】
また、洗浄部分を図２に示されるように、濾材部１０の部位での搬送始まり部分に設定する場合、その後半部分において洗浄を行わない部分を設け、この部分において洗浄液と置換された結晶表面液分の脱液を行うようにすれば、残留する不純分をさらに少なくすることが可能である。
【００２８】
【発明の効果】
化学工業、食品工業にて製造される製品結晶は、その製造過程において未重合物質やスラリーを構成する溶媒を結晶表面に付着している。この付着物は、ある特定の別な溶媒にて、洗浄置換可能である。スクリーンボウル型遠心分離機における濾材部の部位において、半径方向隙間の異なる複数のコンベヤ羽根を使用するようにした本発明によれば、濾材表面を移動する結晶をコンベヤ胴に設けた洗浄液ノズル等でかける洗浄溶媒は、処理物溶媒と分離して遠心分離機外に取り出すことが可能であると共に、スクリューコンベヤの改善によりこの種の従来機に比べて、より一層連続的安定的に結晶濾過を行うことができ、濾液中の結晶の逃げる量を極力小さくすることにより結晶の回収率を上げ、さらに濾材の濾過開口を比較的大きくすることができ結晶の内部閉塞を起こすことなく、付着物洗浄の効果を上げることができ、機能の簡素化、周辺設備低減の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例によるスクリーンボウル型遠心分離機の側断面図。
【図２】本発明実施例による濾材部の部位での搬送始まり部分における主副コンベヤ羽根間に洗浄液ノズルを配設した部分断面図。
【図３】本発明実施例による大径の平行部、傾斜部及び小径の平行部からなる外側回転筒内に配設されるスクリューコンベヤの側面図。
【図４】本発明実施例によるスクリューコンベヤにおける主及び副２枚のコンベヤ羽根の説明図。
【図５】本発明実施例における主及び副の２枚コンベヤ羽根による結晶搬送形態説明図。
【図６】主及び副の２枚コンベヤ羽根によるピッチの狭い場合の結晶搬送形態説明図。
【図７】本発明の他の実施例における主１枚及び副２枚の３枚コンベヤ羽根による結晶搬送形態説明図。
【図８】従来技術によるソリッドボウル型遠心分離機の側断面図。
【図９】ソリッドボウル型遠心分離機における傾斜部ビーチにおける固形物洗浄を示す部分断面図。
【図１０】従来技術による１枚コンベヤ羽根スクリーンボウル型遠心分離機の側断面図。
【図１１】１枚コンベヤ羽根スクリーンボウル型遠心分離機において濾材部に形成される残層を示す部分断面図。
【図１２】濾材部における１枚コンベヤ羽根による結晶搬送形態説明図。
【符号の説明】
１…大径の平行部
２…傾斜部
３…小径の平行部
３ａ…濾液排出孔またはスロット
３ｂ…濾材
４…外側回転筒
５…清澄液溢流口
６…固形物出口
７…スクリューコンベヤ
８…コンベヤ羽根
８ａ…主コンベヤ羽根
８ｂ…副コンベヤ羽根
８ｃ…第２の副コンベヤ羽根
９…コンベヤ胴
１０…濾材部
１１…フィードチューブ
１２…洗浄液通路
１３…洗浄室
１４…洗浄液ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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