(57)【要約】【課題】  円筒型バスケット形状を有する遠心機において、適度な剛性を有する金属材料を用いて継ぎ目がなく一体型の筒状形状を有する濾過材を作る。【解決手段】  形状記憶合金および／または超弾性金属を用いてなる有孔金属板を遠心分離機に装着するスクリーンに用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状記憶合金および／または超弾性金属を用いてなる有孔金属板を遠心分離機に装着するスクリーンに用いることを特徴とする取付け容易な遠心分離機用の金属メッシュスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固形物を含む液体（以下「スラリー」と呼ぶ）から固形物を分離する際に使用する濾布等のスクリーンを有する遠心分離機または遠心脱水機へ容易に取付けることのできる金属メッシュスクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
食品や医薬品の製造、ないしは化学工業分野においては、固形物を含むスラリーから固形物と液体とを分離する方法の１つとして、遠心分離機が用いられている。遠心分離機は、遠心沈降型のものと、本発明が対象とする濾布や金属スクリーンを用いて遠心力により濾過を行う遠心脱水機とがある。遠心脱水機型の遠心分離機（以下「遠心機」と呼ぶ）には、分離した固体の連続排出機能を持つ連続式と、固形分がある程度溜ったらその都度遠心機を止めて排出する回分式のものがある。濾布などの濾材を保持して分離操作を行うバスケット部の形状は、連続式の遠心機では固形物の排出を促すために円錐形状が用いられるが、回分式の遠心機では円筒型としている。
【０００３】
遠心機のバスケット部には、固液分離を行う手段として濾過材となる布製の濾布を用いるものと、金属製のスクリーンが用いられるものがある。連続式の遠心機では金属製のスクリーンを用い、分離した固形分の自動排出を促すために、円錐状形状を有する形式が多いが、回分式の遠心機においては、様々な目開きの濾過材を用いる事が多いため、布製の濾布が使われる事が多い。
【０００４】
濾布を用いる遠心機では、分離操作の終了後ないしは取扱品目の切替えに際して、濾布を取り外して洗浄を行う事ができる利点があるが、洗浄後の濾布を取付ける作業は人手で行う必要があるため、一般に当該濾布の取付け操作は煩雑であり、特に回転軸が水平向きで大型の横型遠心においては、濾布を均一に貼り付けて固定する操作に熟練を要する。一方、濾過材として金属製スクリーンは布製の濾布に比べて洗浄性が高いために、バスケットにスクリーンを取付けたままでの洗浄も比較的簡単に行える。しかしながら金属製スクリーンの場合でも、用途に応じて目開きの異なるスクリーンを使い分けたり、定期的な分解洗浄したりするためにスクリーンを取り外す事も必要になる。しかしながら円筒型バスケット形状の回分式遠心機では、遠心脱水時に分離処理を行うスラリーを保持する必要上、濾布面の形に比して入口部の系が小さくなっているため、パンチプレートの様な有孔金属板などで製作した剛性がある円筒状のスクリーンを装着する事が構造的に不可能である。
【０００５】
このため従来は円筒型の回分式遠心機に金属製スクリーンを使う場合においては、特に可撓性が高い金網の様な材料を用いるか、金網であっても剛性が高い場合や、剛性が高い有孔金属板を用いる場合にあっては、筒状とせずに帯状のまま巻いてバスケット内に挿入して広げるか、さもなければ円周状で数枚に分割した有孔金属板をバスケット内面に並べてネジ止めなどの手段で固定する事が必要であった。これらのうちで、帯状の金網ないしは有孔金属板をバスケット内で広げる方法では、固形物の洩れ出しを防止するために帯状の濾過材の両端部分を重ねる必要があるが、この重なりは遠心力の不均衡を生じるなど遠心機としては致命的な課題を有している。
【０００６】
円筒型回分式の遠心機に剛性が高い金網や有孔金属板スクリーンの取付けに際して、分解組み立て性を容易にする方法としては、１つには、金属スクリーンを含むバスケット全体を１つの部品として、回転軸に差し込みねじを用いて緊結する方法、ないしは、該スクリーンを複数個のパーツに分解して製作し、これらのスクリーンの部品を、バスケットを構成する支持体にねじなどを用いて緊結する方法に用いられている。この様な手段によって、遠心機から金属スクリーンないしは金属スクリーンを含むバスケットを分解する事は可能であるが、その分解組み立て作業には機械組み立ての技能を有する作業者が行う必要がある等、布製の濾過材を用いる場合に比べて簡便に交換できるものではなかった。
【０００７】
遠心機の用途とは異なるが、スクリーン印刷機で用いられる印刷版胴のスクリーンの製作に際して、形状記憶合金を用いる事により、筒面形状の精度が高く印刷適性が高いスクリーンの製造方法の例として、特許文献１がある。ここに示されている形状記憶合金の形状記憶回復機能は、印刷用の版胴となるスクリーンの形状を記憶させておき、次いで冷却によって平板状に戻して製版加工を行った後、再び加熱によって円筒面形状制度の高い形状を回復させる事によって、印刷時の印刷性に優れた版胴を得るものである。両者は同じくスクリーンと呼ばれるものであるが、特許文献１のものは印刷用の版として用いるスクリーンであるのに対し、本発明のものは濾過分離用の濾布機能として用いるスクリーンである。
【０００８】
形状については、特許文献１のスクリーンは円筒形状と記載されているが、図と形状回復の方法の記載から、円筒面の形状と言う意味であって、スクリーン全体の形は円筒を半裁した半円筒形状である。これに対して本発明の濾過用スクリーンは帯状の板を巻いて両端を接合して、円筒形の形状に加工したものである。また形状回復機能の用途は、特許文献１においては、平板状態でスクリーンの製版加工を行った後に、印刷時に使う半円筒面形状に戻すのであるのに対して、本発明では遠心機へスクリーンを取付ける際に、手で歪ませたものを装着した後、熱湯を掛けて円筒状に回復させ、遠心機のバスケット内面に密着させるために用いるものである。更に使用できる金属材料についていえば、特許文献１のスクリーンはその形状回復機能から、形状記憶合金に限定されるのに対し、本発明では用途に応じて形状記憶合金と超弾性合金のどちらでも、またはそれを組み合わせて利用する事ができる。
【特許文献１】特開平１１−３２０８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとしている課題は、円筒型バスケット形状を有する遠心機において、適度な剛性を有する金属材料を用いて継ぎ目がなく一体型の筒状形状を有する濾過材を作る事にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、円筒型の回分式遠心機の濾過材として金属製のスクリーンを用いるに際して、スクリーン部の系に比して小さな入口部から容易に挿入と取り外しができ、かつ、バスケット内面に展開した際に遠心力の不均一を招くおそれがある重なりや凹凸を生じる事ない濾過材を作る手段として、形状記憶合金または超弾性合金のいずれか、ないしはこれらを組み合わせた有孔金属板を遠心分離機用の金属メッシュスクリーンとして用いるものである。
【００１１】
始めに形状記憶合金および超弾性合金について述べる。形状記憶合金の技術動向については日本機械学会誌Ｖｏｌ．１０７ Ｎｏ．１０２８ ２００４年７月号５０９〜５１５頁に、その特性と利用に関しては同５１６〜５２０頁、５２３〜５２６頁などに紹介されている。また超弾性合金の工業分野への応用については、同５２７〜５３１頁に記載されている。本発明で用いる点からこれらの合金の特性を述べる。板材の様な厚みがある金属板を曲げた際には、凸面となる側では引っ張り変形が発生し、反対の凹面側では圧縮変形が発生する。ステンレス鋼を始めとする通常の鋼材では、変形量が小さい間は弾性変形に留まるが、変形量が弾性限界を超えると塑性変形を生じて曲げたものが元に戻らなくなる。
【００１２】
これに対して形状記憶合金では、弾性変形範囲を超えた変形を与えた場合でも、それが概ね数％以内である形状回復が可能な歪み範囲であれば、加熱を行う事によって元の形状に戻る性質を有する特性を有する。また超弾性合金では、変形初期の１％程度の歪み範囲では弾性変形を生じ、その後の６％までの超弾性変形の範囲では同じ応力で変形させる事ができ、荷重を除去すれば元の形状まで回復する変形特性を有する。
【００１３】
本発明において遠心機の濾過材として用いるには、形状記憶合金と超弾性合金のいずれを用いるかは変形後の回復をどの様に行わせるかによって選べばよく、必要によっては両者を組み合わせて用いる事もできる。すなわち、形状記憶合金を用いた濾過材にあっては、遠心機のバスケットの入口から挿入できる形状に曲げて挿入した後、熱湯を掛けるなどの手段を用いて加熱せしめる事によって、曲げた濾過材を元の形状に戻し、バスケットの内面に密着して装着する事ができる。また、超弾性合金を用いた濾過材にあっては、曲げて挿入した後に離せば、元の円筒形状に戻ってバスケットの内面に装着される。形状回復の方法以外で両者の利用特性を比べるならば、形状記憶合金の形状回復力が強いため、強い力で濾過材をバスケット内面に密着できるのに対し、超弾性合金では比較的緩い弾性応力で軽く密着させる事ができる違いがある。
【００１４】
本発明において、形状記憶合金または超弾性合金を用いて濾過材とするために必要な形状と大きさに穿孔する手段については、特に限定するものではない。たとえば円形穴においは直径が、また長穴においてはその幅が数百マイクロメートル以上のものであれば、打ち抜き方式で製作してもよく、またこれよりも小さな穴であれば、レーザー加工ないしは電子ビーム加工などの手段を用いて穿孔する事ができる。濾過材の形状については、用いる遠心機のバスケット内部の形状に合せて製作すればよく、その形状について特段に規定するものではない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の形状記憶合金または超弾性合金を用いた金属スクリーンの濾過材を用いる事により、同一品種の生産の間は水ないしは温水スプレイによって濾過面を洗浄する事ができると共に、スクリーンの交換および分解洗浄を行った際には、容易に装着する事ができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を各種のアミノ酸製造工程における晶析後の結晶分離を行う遠心脱水機に応用する例について述べる。自動掻き取り式底排型の遠心機のスクリーンに超弾性合金を、また自動掻き取り式の横型遠心機のスクリーンに形状記憶合金を用いる例について説明する。
【実施例１】
【００１７】
自動掻き取り式横型遠心脱水機のスクリーンの洗浄性と交換性を改善するため、形状記憶合金を用いた８００マイクロメートル厚の板材を用い、同遠心機のバスケットの内側に密着できる円筒形状に巻いた後、溶接加工にて端面を接合して円筒状の素材を得る。
【００１８】
図１において、１は遠心バスケットであり、２の回転軸の周囲を回転駆動される。遠心バスケット１の円筒面には、内側に貼り付けた金属メッシュスクリーン３によって分離濾過された液体を排出するための穴が設けられている。また遠心バスケット１の外側には、回転体の保護と分離されて飛散する濾液を受けるための遠心機ケーシング４が設けられており、遠心機ケーシングの前面は内部洗浄のための遠心機蓋５が設けられている。
【００１９】
金属メッシュスクリーン３は、まず０．８ｍｍ厚みの形状記憶合金を用いて、図２に示す円筒形形状に製作し、その外形は遠心バスケット１の内径と等しく製作する。次いで得られた円筒形の材料を概真円筒状に保持した後に形状記憶処理を行って、スクリーンの母材とする。しかる後に製作した母材を、電子ビームを用いた加工法を用いて、内側は１００マイクロメートル径、外側は３００マイクロメートルとなる傾斜形状の孔を内側で開口率１０％となる密度に穿孔したものを濾過材とする。
【００２０】
得られた金属メッシュスクリーン３を適当な形状にたわませて遠心機の遠心バスケット内に装着した後、８０℃の熱湯を散布する事によって、その形状を再現する事によって遠心バスケットの内面に緊密に張り付ける事ができる。
【００２１】
材料に形状記憶合金を用いる事により、濾過材の装着時には、入口から入れられる程度の形状に歪ませて挿入でき、その後熱湯を掛けて加熱する事によって、当該形状記憶合金性のスクリーンを円筒型の遠心バスケットの内面にすき間なく装着する事ができる。また、形状記憶合金は加熱による形状回復時の応力が極め強いため、横型遠心機にあっても、遠心バスケットの上側のスクリーンが自重で垂れ下がる事もなく、強固に遠心バスケットの内面に密着取付けする事ができる。
【実施例２】
【００２２】
手動排出式６０インチ型の遠心バスケット型遠心脱水機の濾布交換作業を容易にするために、７００マイクロメートル厚の超弾性合金を用いて、実施例１と同じ方法にて濾過材となるスクリーンを製作する。
通常、大型の遠心機の濾布を取付ける作業においては、２人以上の作業者が組となって複数箇所を均一に取付ける事が必要であったが、超弾性合金を用いてなる円筒上のスクリーンにあっては、これを適当な形状にたわませて遠心バスケット内に入れるだけで、自然に元の円筒上の形状に広がり、遠心バスケット内に納める事ができる。
【００２３】
形状回復力がそれ程強くはない超弾性を用いた場合には、形状回復応力は弱いために遠心バスケット内に強く張り付く事はないが、同遠心機は縦型遠心バスケットであるため、自重による落下で外れる事はなく、かつ、遠心機を運転した際に発生する遠心力で適度に伸びる事ができるため、運転時には布製の濾布と同等に遠心バスケット内に密着せしめる事ができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、食品や医薬品を始め、各種化学製品ないしは無機物の加工プロセスにおいて、固形物を含むスラリー液から固液分離の目的で遠心脱水機を用いるに際し、濾過材に金属スクリーンを用い、当該スクリーンを容易に分解組み立てを必要とするようとに利用する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の形状記憶合金の金属メッシュスクリーンを取付けた自動掻き取り式横型遠心脱水機の断面図である。
【図２】本発明の自動掻き取り式横型遠心機に用いる形状記憶合金性の金属メッシュスクリーン３の外形である。
【符号の説明】
【００２６】
１…遠心バスケット、２…回転軸、３…金属メッシュスクリーン、４…遠心機ケーシング、５…遠心機蓋、６…金属メッシュスクリーン、７…金属メッシュスクリーンに加工する微細孔
【図１】
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【図２】
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