(57)【要約】【課題】バスケット内に形成されたケーキの脱水を短時間で行うことができる遠心分離機を提供する。【解決手段】バスケット１０を回転させる主軸５の内側にスライド自在に支持したスライド軸８の先端に取り付けた蓋板１１をバスケット１０内に配置して、スライド軸８を駆動して蓋板１１をバスケット１０の開口部１１Ｄの周辺部に内側から当接させることによりバスケットの開口部を閉じることができるようにした。上記蓋板１１により開口部が閉じられたバスケット１０内に高圧ガスを供給した状態でバスケットを高速回転させてケーキの脱水工程を行うことにより、ケーキの脱水処理を短時間で行うことができるようにした。【選択図】    図１
2015144989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定フレームに固定された筒状のベアリングケースの内側にベアリングを介して回転自在に支持された管状の主軸と、多数の透過孔を有する周壁部と該周壁部の軸線方向の一端側を閉じるように設けられた底壁部と前記周壁部の軸線方向の他端側に配置されて外周部が前記周壁部に固定された環状の端部壁とを備えて前記端部壁の内周部の内側に開口部が形成され、前記周壁部の中心軸線を前記主軸の中心軸線に一致させた状態で配置されて前記底壁部が前記主軸の先端に結合されたバスケットと、前記主軸を回転駆動する回転駆動装置とを備えて、前記バスケット内に供給された原液を前記バスケットの回転に伴って生じる遠心力によりケーキと液分とに分離する遠心分離機において、
先端を前記バスケット側に向けた状態で前記主軸の内側に配置されて、前記主軸の軸線に沿った方向へのスライド変位が許容された状態で前記主軸に対して支持されて前記主軸と共に回転させられるスライド軸と、
前記主軸及びスライド軸の回転を許容しつつ前記スライド軸を前記主軸に対して軸線方向にスライドさせるスライド軸駆動機構と、
前記スライド軸の先端に連結されて、前記バスケットの底壁部寄りに設定された第１の位置と前記バスケットの開口部寄りに設置された第２の位置との間を前記バスケット内で前記スライド軸により駆動されて変位するように設けられて、前記第１の位置にあるときに前記バスケットの開口部を開口させた状態に保ち、前記第２の位置にあるときに前記バスケットの開口部の周辺部にバスケットの内側から押し当てられて該開口部を閉じる蓋板と、
前記主軸の先端とスライド軸との間に設けられて、前記スライド軸のスライド変位を許容しつつ、前記主軸とスライド軸との間を気密にシールする気密保持部材と、
前記蓋板により開口部が閉じられた状態にある前記バスケット内に高圧ガスを供給する高圧ガス供給路と、
を備えていることを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記スライド軸の後端部にピストンが固定されて該ピストンが前記主軸の内周にスライド自在に嵌合されるとともに、前記主軸の後端部が前記ピストンに相対する端板により気密に閉じられて、前記主軸と前記ピストンと前記端板とにより、前記スライド軸駆動機構として機能するエアシリンダが構成され、
前記主軸と中心軸線を共有した状態で前記端板に固定されて前記主軸内に連通させられたエア流通パイプと、回転中心軸線を前記主軸の中心軸線に一致させた状態で設けられたロータリジョイントを介して前記エア流通パイプに接続されて前記主軸の回転を許容しつつ前記主軸内のピストンと端板との間の空間に圧縮エアを供給する高圧エアホース接続口とを備えて、
前記高圧エアホース接続口から前記ロータリジョイントと前記エア流通パイプとを通して前記主軸内のピストンと端板との間に圧縮エアを供給することにより前記ピストンを駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
前記ベアリングケースの内側に前記主軸を取り囲む環状のガス中継室が形成されて、該ガス中継室内に高圧ガスを導入する第１のガス流路が前記ベアリングケースを貫通して設けられ、
前記ガス中継室内に導入された高圧ガスを前記主軸とスライド軸との間に導入する第２のガス流路が前記主軸を貫通して形成され、
前記スライド軸は前記バスケット側の端部が閉鎖された中空部を有していて、前記主軸とスライド軸との間に導入された高圧ガスを前記スライド軸の中空部内に導入する第３のガス流路が前記スライド軸の後端部寄りの部分を貫通して設けられ、
前記スライド軸の中空部内に導入された高圧ガスを前記バスケット内に導入するための第４のガス流路が前記スライド軸の先端寄りの部分を貫通して設けられ、
前記第４のガス流路は、前記蓋板が第２の位置にあるときには前記バスケット内に連通した状態にあるが、前記蓋板が第２の位置から離れて第１の位置に向けて変位する過程で前記主軸の内側に配置された状態になって前記気密保持部材によりバスケット内との連通が断たれるように設けられていること、
を特徴とする請求項２に記載の遠心分離機。
【請求項４】
前記圧縮エアによる前記ピストンの駆動が解除されたときに前記第４のガス流路を前記主軸の内側に位置させた状態にするまで前記スライド軸をバスケットと反対側に付勢するバネが前記主軸の内側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の遠心分離機。
【請求項５】
前記スライド軸駆動機構は、前記主軸と中心軸線を共有した状態で前記スライド軸に固定されて前記主軸の内側に配置されたナットと、前記主軸と中心軸線を共有した状態で前記主軸に対して回転自在に支持されて前記ナットに螺合されたネジ棒と、該ネジ棒を回転駆動するネジ棒駆動装置とを具備し、
前記スライド軸は、前記主軸の軸線方向にのみ変位し得るように設けられていて、前記ネジ棒とナットとの間に相対的な回転運動を生じさせることにより、前記スライド軸を軸線方向に移動させて前記蓋板を前記第１の位置と第２の位置とに変位させ得るように構成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項６】
前記蓋板が前記第１の位置にあるときに前記バスケットの開口部を通して前記バスケット内に挿入される給液パイプと、
前記蓋板が前記第１の位置にあるときに前記バスケットの周壁部の内側に形成されたケーキを掻き落とすために前記バスケットの開口部を通して前記バスケット内に挿入される掻取刃を備えたケーキ掻取装置と、
を具備し、
前記給液パイプ及び掻取刃は、前記蓋板を前記第２の位置に変位させるときに、該蓋板の変位を妨げない位置まで退避し得るように設けられていることを特徴とする請求項１ないし５の何れか一つに記載の遠心分離機。
【請求項７】
前記バスケットはその中心軸線を鉛直方向に向け、開口部を上方に開口させた状態で配置され、
前記蓋板には、前記バスケットの軸線を取り囲む環状のケーキ収容溝が前記バスケットの開口部側に開口した状態で設けられ、
前記バスケットの底壁部には、前記第１の位置にある蓋板を収容する凹部が形成され、
前記蓋板が前記第１の位置にあるときに前記バスケットの開口部を通して前記バスケット内に挿入されて前記ケーキ収容溝内のケーキをバスケット外に搬出して回収するケーキ回収手段が設けられていること、
を特徴とする請求項６に記載の遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速回転しているバスケット内に原液を供給して、遠心力により原液を液分とケーキ（固形分）とに分離する遠心分離機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学プラント等において原液をケーキと液分とに分離してケーキを抽出する際等に遠心分離機が用いられている。遠心分離機は、例えば特許文献１に示されているように、固定フレームに取り付けられた筒状のベアリングケースの内側にベアリングを介して回転自在に支持された主軸と、主軸に取り付けられたバスケットと、バスケットを回転させるために主軸を回転駆動する回転駆動装置と、バスケットを収容するケーシングとを備えている。
【０００３】
遠心分離機に用いるバスケットは、多数の透過孔を有する周壁部と、該周壁部の軸線方向の一端側を閉じる底壁部と、周壁部の軸線方向の他端側に配置されて外周部が周壁部に固定された環状の端部壁とを備えていて、端部壁の内周部の内側に開口部が形成されている。バスケットは、その周壁部の中心軸線を主軸の中心軸線に一致させた状態で配置されて、その底壁部の中央部が主軸の先端に結合されている。
【０００４】
この種の遠心分離機を用いて原液からケーキを抽出する際には、先ずバスケットを高速回転させた状態で固液分離工程を行う。固液分離工程では、バスケット内への原液の供給を行う過程と，遠心力によりケーキから液分を離脱させる脱液処理を行う過程とを繰り返し、バスケットの周壁部の内側にケーキを堆積させてケーキ層を形成していく。脱液処理により分離された液分は、バスケットの周壁部の内側に配置されたフィルタとバスケットの周壁部に設けられた透過孔とを通してバスケットとケーシングとの間の空間に排出され、バスケットの周壁部の内側（フィルタの内側）にケーキ層が形成されていく。
【０００５】
バスケットの周壁部の内側に所定の厚みのケーキ層が形成されたところで固液分離工程を終了し、その後、高速回転しているバスケット内に清水を供給してケーキを洗浄するケーキ洗浄工程を行う。ケーキ洗浄工程では、バスケット内への清水の供給を行う過程と、供給した清水をケーキ層内を通過させてバスケット外に排出する脱水処理を行う過程とを所定回数繰り返した後、バスケット内への清水の供給を停止して、バスケットを一定時間の間高速回転させることにより、最終的な脱水処理を行う。
【０００６】
最終的な脱水処理を行った後、ケーキ掻取装置を用いるなどして、バスケットの周壁部の内側に形成されたケーキを掻き落とす。掻き落としたケーキは、バスケットの底壁部に設けられた固形物排出孔を通して外部に排出させることにより回収するか、又はバスケットの開口部を通してバスケット内に挿入した固形物回収手段により外部に搬出して回収する。特許文献１に示された遠心分離機では、掻取装置により掻き落とされたケーキをバスケットの底部に設けられた環状のケーキ収用溝内に集め、この溝内に集められたケーキを、内部が負圧に保たれた吸引排出管により吸引して外部に搬出するようにしている。
【０００７】
上記のように、ケーキ洗浄工程においてバスケットの回転により生じる遠心力のみに頼って脱水処理を行った場合には、脱水に長い時間がかかるという問題があった。またケーキの結晶の表面に表面張力により付着している水分は、遠心力によって完全に除去することはできないため、バスケットの回転により生じる遠心力のみに頼って脱水処理を行った場合には、脱水処理に十分に長い時間をかけても，ケーキに相当量の水分が残留するのを避けられなかった。ケーキに水分が残留していると、脱水処理を終了した際にバスケットの内周にケーキ層が硬く固まった状態で残されるため、その後ケーキを回収する際にケーキを掻き落とすのに手間がかかり、ケーキを回収するのに時間がかかるのを避けられなかった。
【０００８】
そこで、脱水処理を行う際にバスケットの開口部を蓋により閉じて、バスケット内に高圧の空気を供給することにより、バスケット内の圧力を外部の圧力よりも高くした状態で、バスケットを高速回転させることにより、ケーキの脱水処理を行うことが提案されている。バスケット内を高圧状態（外部の圧力よりも高い状態）に保って脱水処理を行うと、結晶の表面に付着した水分を遠心力により除去すると同時に、結晶の間を通り抜ける空気流（エアブロー）により吹き飛ばすことができるため、脱水処理に要する時間を短くすることができる。また結晶の間を通り抜ける空気流により結晶の表面に付着している水分を吹き飛ばすようにすると、遠心力によっては除去することができない水分をも結晶から取り除くことができるため、ケーキに残留する水分を少なくすることができる。本明細書では、このように、バスケットの内圧を高めた状態でバスケットを高速回転させることにより行う脱水処理を「加圧脱水」という。
【０００９】
上記のように、バスケット内を高圧状態にしながらケーキの脱水処理を行うことを可能にするためには、脱水処理を行う際にバスケットの開口部を閉じることができるようにしておく必要がある。脱水処理を行う際には、バスケットの周壁部の透過孔が、該周壁部の内側に形成されているケーキ層により塞がれているため、バスケットの開口部を閉じた状態でバスケット内に高圧（大気圧よりも高い圧力）のガスを供給すると、バスケット内の圧力をバスケット外の圧力よりも高い状態に保って、加圧脱水を行うことができる。バスケットの開口部を閉じることができるようにした遠心分離機としては、例えば特許文献２や特許文献３に示されたものが知られている。
【００１０】
特許文献２に示された遠心分離機では、バスケットを収容するケーシングのカバー板にバスケットの開口部を閉じる蓋板を回転自在に支持しておいて、該蓋板をバスケットの開口部の周辺部に外側から押し当てることにより、バスケットの開口部を閉じるようにしている。このようにバスケットの開口部を閉じる蓋板をバスケットの開口部に外側から押し当てるように構成した場合には、バスケット内に給液パイプを挿入することができないため、特許文献２に示された遠心分離機では、蓋板を回転自在に支持する軸の内部を通してバスケット内に給液を行うようにしている。またバスケットの開口部の周辺部に外側から蓋板を押し当ててバスケットの開口部を閉じるようにした場合には、バスケット内にケーキ掻取装置を挿入することができないため、特許文献２に示された遠心分離機では、バスケットの周壁部の内側に配置するフィルタを、蓋板の変位に伴ってバスケットの外部に引出すことができるように構成して、ケーキの脱水を終了した後、バスケットの開口部を開いた際にフィルタをバスケット外に引出しながら反転させることにより、ケーキをバスケット外に排出するようにしている。
【００１１】
特許文献３に示された遠心分離機では、バスケットを支持する回転軸が管状に形成されていて、該回転軸の下端にバスケットがその開口部を下方に向けた状態で支持されている。また回転軸の中空部内を貫通させてスライド軸が設けられ、該スライド軸の内側を通してバスケット内への給液が行われる。この遠心分離機ではまた、バスケット内に挿入されたスライド軸の下端に可動板が取り付けられるとともに、バスケットの開口部の下方（外側）に配置された蓋板が連結ロッドを介して上記可動板に連結されて、スライド軸を上下に変位させることにより蓋板を上下に変位させて、バスケットの開口部を開閉するように構成されている。
【００１２】
特許文献３に示された遠心分離機でも、バスケットの開口部から給液パイプを挿入することができないため、バスケットの回転軸の内側に配置されたスライド軸の内側を通して給液を行わせるようにしている。またバスケット内からケーキを回収することを可能にするため、バスケットの開口部を下方に向けた状態で配置するとともに、蓋板を開く過程でフィルタをひねることによりケーキを崩して、崩したケーキをバスケットの開口部から下方に落下させて回収するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平９−１５５２３８号公報
【特許文献２】特表２００２−５１１０２２号公報
【特許文献３】特開２０１２−１０６１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記のように、バスケットの開口部を閉じることができるようにした従来の遠心分離機では、バスケットの開口部を閉じる蓋板をバスケットの外側に配置していたため、給液パイプやケーキ掻取装置をバスケット内に挿入することができず、バスケット内への給液や、バスケット内に形成されたケーキの回収を可能にするために、特別な工夫を必要とし、装置の構成が複雑になるのを避けられなかった。
【００１５】
また従来の遠心分離機のように、バスケットの開口部を閉じる蓋板をバスケットの外側に配置した場合には、バスケット内に高圧ガスを供給してバスケット内を高圧にした状態で脱水処理を行う際に、バスケット内の圧力により蓋板がバスケットから離れて、バスケットの開口部と蓋板との間に隙間が生じ、この隙間からガスが漏れて、バスケット内の圧力が低下するおそれがあった。
【００１６】
本発明の目的は、給液パイプやケーキ掻取装置等のバスケット内への挿入を妨げることなく、バスケットの開口部を蓋板で閉じることができるようにするとともに、バスケット内を高圧にした際に蓋板がバスケットの開口部の周辺部から離れるのを防いで、バスケットの開口部を閉じた状態に保つことを容易にした遠心分離機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、固定フレームに固定された筒状のベアリングケースの内側にベアリングを介して回転自在に支持された管状の主軸と、多数の透過孔を有する周壁部と該周壁部の軸線方向の一端側を閉じるように設けられた底壁部と周壁部の軸線方向の他端側に配置されて外周部が周壁部に固定された環状の端部壁とを備えて端部壁の内周部の内側に開口部が形成され、周壁部の中心軸線を主軸の中心軸線に一致させた状態で配置されて底壁部が主軸の先端に結合されたバスケットと、主軸を回転駆動する回転駆動装置とを備えて、バスケット内に供給された原液をバスケットの回転に伴って生じる遠心力によりケーキと液分とに分離する遠心分離機を対象とする。
【００１８】
本願に開示された第１の発明においては、先端をバスケット側に向けた状態で主軸の内側に配置されて、主軸の軸線に沿った方向へのスライド変位が許容された状態で主軸に対して支持されて主軸と共に回転させられるスライド軸と、主軸及びスライド軸の回転を許容しつつスライド軸を主軸に対して軸線方向にスライドさせるスライド軸駆動機構と、スライド軸の先端に連結されて、バスケットの底壁部寄りに設定された第１の位置とバスケットの開口部寄りに設置された第２の位置との間をバスケット内でスライド軸により駆動されて変位するように設けられて、第１の位置にあるときにバスケットの開口部を開口させた状態に保ち、第２の位置にあるときにバスケットの開口部の周辺部にバスケットの内側から押し当てられて該開口部を閉じる蓋板と、主軸の先端とスライド軸との間に設けられて、スライド軸のスライド変位を許容しつつ、主軸とスライド軸との間を気密にシールする気密保持部材と、蓋板により開口部が閉じられた状態にあるバスケット内に高圧ガスを供給する高圧ガス供給路とを備えている。
【００１９】
なお本明細書において、「高圧ガス」とは、端部壁に設けられた開口部が閉じられ、周壁部の内側にケーキ層が形成されている状態にあるバスケット内に供給した際に、バスケット内の圧力を外部の圧力よりも高い状態に維持して、バスケット内からケーキの結晶間を通してガス流を生じさせることができる程度に高い圧力を意味する。
【００２０】
上記のように構成すると、蓋板を第２の位置に位置させることにより、バスケットの開口部を閉じた状態に保つことができ、バスケットの開口部を蓋板で閉じた状態で高圧ガス供給路を通してバスケット内に高圧のガスを供給することができるため、バスケット内の圧力をバスケット外の圧力よりも高くした状態に保って、ケーキ洗浄工程の最後の脱水処理を行うことができる。バスケット内の圧力を外部の圧力よりも高くした状態でバスケットを高速回転させて脱水処理を行うと、ケーキの結晶の表面に付着した水分を、遠心力により離脱させるとともに、バスケット内外の圧力差により結晶の間を通過して流れるガス流を積極的に生じさせて、結晶の表面に付着した水分を該ガス流により吹き飛ばしながら脱水を行うことができるため、脱水処理に要する時間を大幅に短縮して、しかも残留する水分を大幅に少なくすることができる。
【００２１】
バスケット内を高圧状態にした際には、バスケット内の圧力が、蓋板をバスケットの開口部の周辺部に押し付けて、バスケットの開口部を閉じるのを助ける作用をするので、バスケット内に高圧ガスを供給しながら脱水処理を行う際にバスケットの開口部と蓋板との間で生じるガス漏れにより、脱水効果が損なわれるのを防ぐことができる。
【００２２】
本願に開示された第２の発明では、スライド軸の後端部にピストンが固定されて該ピストンが主軸の内周にスライド自在に嵌合されるとともに、主軸の後端部がピストンに相対する端板により気密に閉じられて、主軸とピストンと端板とにより、スライド軸駆動機構として機能するエアシリンダが構成される。また主軸と中心軸線を共有した状態で前記端板に固定されて主軸内に連通させられたエア流通パイプと、回転中心軸線を主軸の中心軸線に一致させた状態で設けられたロータリジョイントを介してエア流通パイプに接続されて主軸の回転を許容しつつ主軸内のピストンと端板との間の空間に圧縮エアを供給する高圧エアホース接続口とを備えて、高圧エアホース接続口からロータリジョイントとエア流通パイプとを通して主軸内のピストンと端板との間に圧縮エアを供給することによりピストンを駆動するように構成される。
【００２３】
上記のように構成すると、バスケット内を高圧にすることが必要なときに、エアシリンダ内に圧縮エアを供給してピストンを押すことにより、主軸の回転を妨げることなく、圧縮エアによりスライド軸を駆動して蓋板を第１の位置と第２の位置とに変位させることができる。このように構成すると、主軸とスライド軸の後端部に固定されたピストンとによりスライド軸を駆動するエアシリンダを構成することができるため、スライド軸を駆動する機構をコンパクトに構成することができる。
【００２４】
本願に開示された第３の発明は、上記第２の発明に適用される。本発明においては、ベアリングケースの内側に前記主軸を取り囲む環状のガス中継室が形成されて、該ガス中継室内に高圧ガスを導入する第１のガス流路が、ベアリングケースを貫通して設けられ、ガス中継室内に導入された高圧ガスを主軸とスライド軸との間に導入する第２のガス流路が主軸を貫通して形成される。またスライド軸はバスケット側の端部が閉鎖された中空部を有していて、主軸とスライド軸との間に導入された高圧ガスをスライド軸の中空部内に導入する第３のガス流路がスライド軸の後端部寄りの部分を貫通して設けられ、スライド軸の中空部内に導入された高圧ガスをバスケット内に導入するための第４のガス流路が、スライド軸の先端寄りの部分を貫通して設けられる。この場合第４のガス流路は、蓋板が第２の位置にあるときにはバスケット内に連通した状態にあるが、蓋板が第２の位置から離れて第１の位置に向けて変位する過程で主軸の内側に配置された状態になって前記気密保持部材によりバスケット内との連通が断たれるように設けられる。
【００２５】
上記のように構成すると、ケーキ洗浄工程の最後にバスケット内への洗浄液の供給を停止した状態でバスケットを高速回転させてケーキの脱水処理を行う際に、エアシリンダ内（主軸の後端部を閉じる端板とピストンとの間の空間）に圧縮エアを供給してピストンをバスケット側に押すことにより、蓋板を第１の位置に到達させてバスケットの開口部を閉じることができ、この状態で第１のガス流路→中継室→第２のガス流路→主軸とスライド軸との間の空間→第３のガス流路→スライド軸の中空部→第４のガス流路→バスケット内の経路でバスケット内の空間に高圧ガスを供給することができる。
【００２６】
本願に開示された第４の発明は、上記第３の発明に適用されるもので、本発明においては、圧縮エアによるピストンの駆動が解除されたときに第４のガス流路を主軸の内側に位置させた状態にするまでスライド軸をバスケットと反対側に付勢するバネが主軸の内側に設けられている。
【００２７】
このようにバネを設けておくと、エアシリンダ内への圧縮エアの供給を停止した際に、第４のガス流路を、気密保持部材によりシールされている主軸の内側にバネの付勢力により移動させて、スライド軸と主軸との間の空間とバスケット内の空間との間でのガスの流通を断つことができるため、第１のガス流路から中継室と第２のガス流路とを通して主軸とスライド軸との間に導入した高圧ガスにより、ピストンをバスケットから離れる側に押して、蓋板を強制的に第２の位置に復帰させることができ、これにより、バスケットの開口部を開いた状態にすることができる。また上記バネを十分に長くして、該バネの付勢力により、蓋板を第２の位置に到達させるまでスライド軸を移動させることができるようにした場合には、バネの付勢力だけで、蓋板を第２の位置に復帰させることもできる。
【００２８】
本願に開示された第５の発明は、第１の発明に適用されるもので、本発明においては、スライド軸駆動機構が、主軸と中心軸線を共有した状態でスライド軸に固定されて主軸の内側に配置されたナットと、主軸と中心軸線を共有した状態で主軸に対して回転自在に支持されて前記ナットに螺合されたネジ棒と、該ネジ棒を回転駆動するネジ棒駆動装置とを備えている。この場合スライド軸は、主軸の軸線方向にのみ変位し得るように設けられていて、ネジ棒とナットとの間に相対的な回転運動を生じさせることにより、スライド軸を軸線方向に移動させて蓋板を前記第１の位置と第２の位置とに変位させ得るように構成されている。
【００２９】
上記のように、スライド軸に固定されたナットと、該ナットに螺合されたネジ棒とにより構成される螺進機構によりスライド軸を駆動することによっても、蓋板を第１の位置と第２の位置とに移動させることができる。
【００３０】
本願に開示された第６の発明は、第１の発明ないし第５の発明の何れかに適用されるもので、本発明においては、蓋板が第１の位置にあるときにバスケットの開口部を通してバスケット内に挿入される給液パイプと、蓋板が第１の位置にあるときにバスケットの周壁部の内側に形成されたケーキを掻き落とすためにバスケットの開口部を通してバスケット内に挿入される掻取刃を備えたケーキ掻取装置とが設けられる。給液パイプ及び掻取刃は、蓋板を第２の位置に変位させるときに、該蓋板の変位を妨げない位置まで退避し得るように設けられる。
【００３１】
本発明において、バスケット内に給液する方法及びバスケット内に形成されたケーキを回収する方法は任意であるが、上記のように給液パイプ及びケーキ掻取装置を設けておくと、バスケット内への給液及びバスケット内に形成されたケーキの回収を容易に行わせることができる。
【００３２】
本願に開示された第７の発明は、第６の発明に適用される。本発明においては、バスケットが、その軸線を鉛直方向（水平面と直交する方向）に向け、開口部を上方に開口させた状態で配置され、蓋板には、バスケットの軸線を取り囲む環状のケーキ収容溝が、バスケットの開口部側に開口した状態で設けられる。またバスケットの底壁部には、前記第１の位置にある蓋板を収容する凹部が形成され、蓋板が第１の位置にあるときにバスケットの開口部を通してバスケット内に挿入されてケーキ収容溝内のケーキをバスケット外に搬出して回収するケーキ回収手段が設けられる。
【００３３】
上記のように、バスケットがその中心軸線を鉛直方向に向けて配置される場合（遠心分離機が縦型の遠心分離機である場合）に、蓋板にケーキ収容溝を設けておくと、バスケットの周壁部の内側に形成されたケーキ層をケーキ掻取装置により掻き取る際に、掻き落としたケーキをケーキ収容溝内に集めることができるため、吸引パイプ等からなるケーキ回収手段をバスケット内に挿入してケーキ収容溝内のケーキを搬出することにより、ケーキの回収を容易に行うことができる。
【００３４】
なお本発明を、バスケットの中心軸線を鉛直方向に向けた状態で配置する縦型の遠心分離機だけでなく、バスケットの中心軸線を水平方向に向けて配置する横型の遠心分離機にも適用することができるのはもちろんである。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、バスケットの開口部を開閉する蓋板をバスケットの内側に設けて、該蓋板をバスケットの開口部の周辺部にバスケットの内側から押し当てることによりバスケットの開口部を閉じることができるようにするとともに、蓋板により開口部が閉じられたバスケット内に高圧ガスを供給し得るように構成したので、ケーキ洗浄工程の最後に、バスケットを高速回転させた状態でバスケット内の圧力をバスケット外の圧力よりも高い状態に保って加圧脱水を行うことができる。従って、ケーキの脱水処理を短時間で行って処理能率を向上させることができるだけでなく、従来の遠心分離機によった場合よりも残留水分が少ないケーキを得ることができる。
【００３６】
また本発明においては、バスケットの内側に設けた蓋板をバスケットの開口部の周辺部にバスケットの内側から押し当てることによりバスケットの開口部を閉じるようにしたので、バスケットの開口部を閉じてバスケット内に高圧ガスを供給した際に、バスケット内の圧力を利用して蓋板をバスケットの開口部の周辺部に押し当てる力を増大させることができる。従って、加圧脱水を行う際に、バスケットの開口部を確実に閉じた状態に保つことができ、バスケットの開口部と蓋板との間からガスが漏れて、脱水効果が低下するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る遠心分離機の構成を、バスケットの開口部を開いた状態で示した縦断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る遠心分離機の構成を、バスケットの開口部を閉じた状態で示した縦断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係る遠心分離機の構成を、バスケットの開口部を開いた状態で示した縦断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係る遠心分離機の構成を、バスケットの開口部を閉じた状態で示した縦断面図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施形態に係る遠心分離機の構成を、バスケットの開口部を開いた状態で示した縦断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施形態に係る遠心分離機の構成を、バスケットの開口部を開いた状態で示した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１及び図２は本発明の第１の実施形態を示したものである。これらの図において、１は等角度間隔で配置された少なくとも３つのショックアブソーバ２（図には１つのショックアブソーバのみが示されている。）を介してベース板３の上に支持された遠心分離機の固定フレームである。固定フレーム１は、水平方向に沿う板面を有する第１の支持板部１０１と、第１の支持板部１０１の上方に第１の支持板部と平行に配置されて鉛直方向に伸びる起立壁１０２により第１の支持板部１０１に連結された第２の支持板部１０３とを有している。第１の支持板部１０１の上面には、軸線を鉛直方向に向けた環状のベアリングケース位置決め用突出部１０４が設けられ、第２の支持板部１０３には、突出部１０４と中心軸線を共有するベアリングケース位置決め孔１０５が設けられている。
【００３９】
また図１及び図２において、４は中心軸線を鉛直方向に向けた状態で配置されて固定フレーム１に固定された円筒状のベアリングケース、５はベアリングケース４の内側にベアリングケースと中心軸線を共有した状態で配置されてベアリングケース４に第１のローラベアリング６及び第２のローラベアリング７を介して支持された管状の主軸、８は主軸５の内側にベアリングケース４と中心軸線を共有した状態で配置されて、主軸５に対して軸線方向にスライド自在に支持されたスライド軸、１０は主軸５の先端（この例では上端）に固定されて主軸５とともに回転させられるバスケットである。また１１は、バスケット１０内でバスケットの底壁部寄りに設定された第１の位置とバスケットの開口部寄りに設置された第２の位置との間を変位し得るように設けられて、スライド軸８の先端（上端）に結合された円盤状の蓋板、１２は固定フレーム１に支持されてバスケット１０を収容したケーシング、１３及び１４はそれぞれ、ケーシング１２に支持された給液パイプ及びケーキ掻取装置、１５は主軸５を回転駆動する回転駆動装置、１６は主軸５及びスライド軸８の回転を許容しつつスライド軸８を主軸に対して軸線方向にスライドさせるスライド軸駆動機構である。
【００４０】
更に詳細に説明すると、ベアリングケース４は、その下端をベアリングケース位置決め用突出部１０４の外周に嵌合させると共に、上端寄りの部分をベアリングケース位置決め孔１０５に嵌合させることにより、固定フレーム１に対して位置決めされて、適宜の手段により固定フレーム１に対して固定されている。
【００４１】
ベアリングケース４の内周には管状の中間部材２０が嵌合固定され、ベアリングケース４の内周に嵌合固定された第１のローラベアリング６の外輪が、中間部材２０の下端とベアリングケース位置決め用突出部１０４の上端との間に挟まれた状態で軸線方向に位置決めされている。また環状に形成されたベアリングケース封止板２１の下面に一体に設けられた環状の突出部２１ａがベアリングケース４の上端部（先端部）の内周部に嵌合され、ベアリングケース４の内周に嵌合固定された第２のローラベアリング７の外輪が、中間部材１０の上端とベアリングケース封止板２１の突出部２１ａとの間に挟まれた状態で軸線方向に位置決めされている。
【００４２】
主軸５は、その長手方向の中間部に、中間部材２０と整合する拡大径部５ａを有している。主軸５は、ベアリングケース４の内側に該ベアリングケースと中心軸線を共有した状態で配置されていて、その拡大径部５ａが中間部材２０の内周に回転自在に嵌合されている。主軸５は、ローラベアリング６及び７の内輪に嵌合されることにより、ベアリングケース４に対して回転自在に支持されている。ベアリング６及び７の内輪はそれぞれ主軸５の拡大径部５ａの下端及び上端に当接されて主軸の軸線方向に位置決めされている。
【００４３】
主軸５の上端寄りの部分の内周には，スリーブ状の軸受けメタル２２が固定され、主軸５と中心軸線を共有するスライド軸８が軸受けメタル２２にスライド自在に嵌合されて、主軸５に対して軸線方向にスライド自在に支持されている。スライド軸８の外周に固定されたキー２３が軸受けメタル２２に設けられた軸線方向の溝２２ａにスライド自在に嵌合され、キー２３と溝２２ａとの嵌合により、スライド軸８の主軸５に対する回り止めが図られている。従ってスライド軸８は、主軸５に対してはその軸線方向に沿ったスライド変位のみが許容されるように支持されており、主軸５が回転した際には主軸５とともに回転する。
【００４４】
スライド軸８の下端（後端部）には、ピストン３０が固定されて該ピストンが主軸５の内周にスライド自在に嵌合されるとともに、主軸５の下端（後端部）がピストン３０に相対する端板３１により気密に閉じられている。ピストン３０の外周に設けられた溝内にピストン３０と主軸５の内周との間をシールするピストンリングｐr が嵌合され、主軸５とピストン３０と端板３１とにより、スライド軸駆動機構１６として機能するエアシリンダが構成されている。
【００４５】
主軸５内のピストン３０と端板３１との間の空間内（エアシリンダ内に）への圧縮エアの供給と、該空間からのエアの排出とを行わせるため、主軸５と中心軸線を共有した状態で端板３１に固定されて主軸５内に連通させられた直管状のエア流通パイプ３２が設けられ、該エア流通パイプ３２が、ロータリジョイント３３を通して高圧エアホース接続口３４に接続されている。ロータリジョイント３３は、高圧エアホース接続口３４が接続されたガス流路を内部に有するハウジングと、該ハウジング内のガス流路につながるガス流路を内部に有して、該ハウジングに回転自在に支持されたロータと、ロータとハウジングとの間をシールするシール手段とを備えた公知のものである。ロータリジョイント３３のロータは、その回転中心軸線を主軸５の中心軸線に一致させた状態でエア流通パイプ３２に接続され、高圧エアホース接続口３４に接続された高圧エアホース（図示せず。）からロータリジョイント３３とエア流通パイプ３２とを通して、主軸５内のピストン３０と端板３１との間の空間（エアシリンダ内）に圧縮エアを供給することにより、ピストン３０を駆動して、スライド軸８を軸線方向に沿って上方に（後記するバスケット側に）変位させることができるようになっている。
【００４６】
また主軸５内には、下端がピストン３０に固定され、上端が軸受けメタル２２の下端に当接された圧縮バネ３５が設けられ、圧縮エアによるピストン３０の駆動力が取り除かれたときに圧縮バネ３５の付勢力によりスライド軸８が下方に（後記するバスケットから離れる方向に）変位させられるようになっている。
【００４７】
バスケット１０は、多数の透過孔ｈを有する周壁部１０Ａと、周壁部１０Ａの軸線方向の一端側（図示の例では下端側）を閉じるように設けられた底壁部１０Ｂと、周壁部１０Ａの軸線方向の他端側（図示の例では上端側）に配置されて外周部が周壁部１０Ｂに固定された環状の端部壁１０Ｃとを備えていて、環状の端部壁１０Ｃの内周部の内側に開口部１０Ｄが形成されている。バスケット１０は、その周壁部１０Ａの中心軸線を主軸５の中心軸線に一致させた状態で配置されて、底壁部１０Ｂの下面の中央部に突設されたボス部１０Ｅを主軸５の先端に嵌合固定することにより、主軸５と中心軸線を共有した状態で主軸５に結合されている。バスケット１０の周壁部１０Ａの内周にはフィルタ２５が着脱可能に取付けられる。
【００４８】
本実施形態では、バスケット１０の端部壁１０Ｃが、周壁部１０の他端に外周部が一体に接合された環状の第１の部分１０C1と、この第１の部分１０C1の内周寄りの部分の上面に形成された環状の段差部１０C3に嵌合されて第１の部分１０C1にボルト止めされた環状の第２の部分１０C2とからなっていて、第２の部分１０C2の内周部にバスケットの開口部１０Ｄが形成されている。バスケットの端部壁１０Ｃの第１の部分１０C1の内径は、蓋板１１の外径よりも僅かに大きく設定されていて、遠心分離機を組立てる際に、端部壁の第２の部分１０C2を外した状態で、第１の部分１０C1の内側を通して蓋板１１をバスケット内に挿入することができるようになっている。バスケットの端部壁１０Ｃの第２の部分１０C2の内径は、第１の部分１０C1の内径よりも小さく設定されていて、第２の部分１０C2の内径寄りの部分が第１の部分１０C1の内周部よりも内径側にはみ出した状態で配置され、第１の部分１０C1の内周部よりも内径側にはみ出した第２の部分１０C2の内径寄りの部分の下面（内面）が、蓋板１１を押し当てるバスケットの開口部の周辺部となっている。
【００４９】
図示してないが、バスケットの端部壁１０Ｃの第２の部分１０C2の下面にはパッキンが貼りつけられていて、該パッキンにより端部壁１０Ｃの第１の部分の段差部１０C3と第２の部分１０C2との間がシールされている。このパッキンは端部壁１０Ｃの第２の部分１０C2の下面全体に貼りつけられているため、第２の部分１０C2の、第１の部分１０C1の内周より内径側に張り出した部分の下面（バスケットの開口部１０Ｄの周辺部の内面）は、パッキンが貼りつけられた面となっている。
【００５０】
蓋板１１は、その中心軸線をバスケットの中心軸線に一致させた状態でバスケット内に配置されて、その中央部に設けられた孔にスライド軸８の上端を嵌合固定することにより、スライド軸８の上端に結合されている。蓋板１１の外径は、バスケットの端部壁１０Ｃの第１の部分１０C1の内径よりも僅かに小さく、第２の部分１０C2の内径よりは大きく設定されていて、蓋板１１の外周寄りの部分に、バスケットの端部壁１０Ｃの第２の部分１０C2の第１の部分１０C1の内周よりも径方向の内側に突出した部分（バスケットの開口部１０Ｄの周辺部）の下面に接する環状のバスケット当接部１１ａが形成されている。蓋板１１のバスケット当接部１１ａは、該蓋板の他の部分よりも肉厚が薄く形成されていて、蓋板１１のバスケット当接部１１ａよりも内径寄りの部分は、バスケット当接部よりも肉厚が厚い肉厚部１１ｂとなっている。肉厚部１１ｂの外周部１１b1には、上方に向うに従って径が小さくなっていく向きのテーパが付けられている。
【００５１】
蓋板１１は、主軸５の軸線方向に沿ったスライド軸８の往復変位に伴って、バスケット１０内で、バスケットの底壁部１０Ｂ寄りに設定された第１の位置（図１に示された位置）と、バスケットの開口部１０Ｄ寄りに設定された第２の位置（図２に示した位置）とに変位させられる。蓋板１１は、図１に示した第１の位置にあるときに、バスケット１０の底壁部１０Ｂ上に着座した状態を保持して、バスケットの開口部１０Ｄを開口させた状態に保つ。蓋板１１はまた、図２に示した第２の位置にあるときに、その肉厚部１１ｂがバスケットの開口部１１Ｄの内側に配置された状態になるとともに、そのバスケット当接部１１ａがバスケットの端部壁１０ｃの第２の部分１０C2の内径寄りの部分（バスケットの開口部の周辺部）にバスケットの内側から押し当てられた状態になってバスケットの開口部１０Ｄを閉じる。本実施形態では，蓋板１１のバスケット当接部１１ａが押し当てられるバスケットの端部壁１０Ｃの第２の部分１０C2の下面にパッキンが貼りつけられているため、蓋板１１が第２の位置に到達したときに、蓋板のバスケット当接部１１ａの上面がバスケットの開口部の周辺部にパッキンを介して接した状態になって、バスケットの開口部を気密に閉じる。
【００５２】
なお本実施形態では、蓋板１１のバスケット当接部１１ａと、バスケットの端部壁１０Ｃの第２の部分１０C2の内径寄りの部分（バスケットの開口部の周辺部）との接触部のシールを図るパッキンを、バスケットの端部壁の第２の部分１０C2の下面に貼りつけているが、このパッキンは、蓋板１１のバスケット当接部１１ａ側に設けてもよい。
【００５３】
主軸５の上端部（先端部）の内側には、主軸５とスライド軸８との間の隙間とバスケット１０内の空間との間でガスの流通が生じるのを阻止する気密保持部材３６が設けられている。
【００５４】
ベアリングケース４の内周に嵌合固定された管状の中間部材２０の内周には、環状の凹部２０ａが形成され、この凹部２０ａにより、ベアリングケース４の内側に、主軸５を同心的に取り囲む環状のガス中継室４０が形成されている。またガス中継室４０内に高圧ガスを導入するため、ガス中継室４０とベアリングケースの外部とを連通させる第１のガス流路４１が、ベアリングケース４を貫通して設けられ、ガス中継室４０内に導入された高圧ガスを主軸５とスライド軸８との間の空間に導入するため、第２のガス流路４２が主軸５を貫通して形成されている。ベアリングケース４の外周には、第１のガス流路４１に高圧ガスを供給するパイプを接続するための高圧ガス供給パイプ接続口４５が取り付けられている。
【００５５】
スライド軸８は、バスケット１０側の端部（上端）が閉鎖され、バスケットと反対側の端部（下端）が開口した中空部８ａを内部に有していて、第２のガス流路４２を通して主軸５とスライド軸８との間の隙間に導入された高圧ガスをスライド軸８の中空部８ａ内に導入する第３のガス流路４３が、スライド軸８の後端部（下端）寄りの部分を貫通して設けられ、スライド軸８の中空部８ａ内に導入された高圧ガスをバスケット１０内に導入するための第４のガス流路４４が、スライド軸８の先端寄りの部分を貫通して設けられている。
【００５６】
第３のガス流路４３及び第４のガス流路４４は、スライド軸８のスライド変位に伴って主軸５の軸線方向に移動する。これらのガス流路のうち、第４のガス流路４４は、蓋板１１が第２の位置（図２に示した位置）にあるときにバスケット１０内に配置されてバスケット１０内に連通した状態にあるが、蓋板１１が第２の位置から第１の位置（図１に示した位置）に向って移動していく過程で、主軸５の内側に配置された状態になって、気密保持部材３６により、バスケット内の空間との連通が断たれるように設けられている。第４のガス流路４４が主軸５の内側に配置されているときには、気密保持部材３６により第４のガス流路４４とバスケット１０内の空間との間の連通が断たれるため、主軸５内のピストン３０より上方の空間もバスケット内との連通が断たれた状態になる。
【００５７】
ベアリングケース４と主軸５との間の空間をベアリングケース４の外部の空間に対してシールするため、ベアリングケース封止部材２１の内周部とバスケット１０のボス部１０Ｅとの間がシール部材３７によりシールされるとともに、固定フレーム１に設けられたベアリングケース位置決め用突出部１０４と主軸５の下端寄りの部分との間がシール部材３８によりシールされている。またベアリングケース４の内側に形成された中継室４０の内周部と主軸５の拡大径部５ａの外周との間に、ベアリングケース４と主軸５との間の隙間と、中継室４０内との間でガスの流通が生じるのを阻止するシール部材３９が設けられている。なお気密保持部材３６及びシール部材３７〜３９はオイルシールを兼ねている。
【００５８】
本実施形態では、第１のガス流路４１に高圧ガスを供給するパイプを接続する高圧ガス供給パイプ接続口４５と、第１のガス流路４１→中継室４０→第２のガス流路４２→主軸５とスライド軸８との間の隙間→第３のガス流路４３→スライド軸８の中空部８ａ→第４のガス流路４４→バスケット１０内の経路でバスケット内にガスを流す流路とにより、蓋板１１が第２の位置（図２に示した位置）に配置されてバスケット１０の開口部１０Ｄが気密に閉じられた状態にあるバスケット１０内に加圧されたガスを供給する高圧ガス供給路が構成されている。
【００５９】
バスケット１０を収容したケーシング１２は、中心軸線をバスケット１０の中心軸線に一致させた状態で配置されて、下端が固定フレーム１の第２の支持板部１０３に固定された円筒状の周壁部１２ａと、周壁部１２ａの上端を閉じる天井部１２ｂと、バスケット１０の中心軸線に中心軸線を一致させた状態で天井部１２ｂに形成された円形の開口部１２ｃと、開口部１２ｃを開閉するために天井部１２ｂにヒンジ１２ｄを介して取り付けられたカバー板１２ｅとを備えている。ケーシング１２のカバー板１２ｅには給液パイプ１３と、ケーキ掻取装置１４とが取り付けられている。給液パイプ１３は、図示しない流体圧シリンダや、モータを駆動源としたリニア駆動機構などにより駆動されて、バスケット１０の開口部１０Ａを通してバスケット内に挿入される給液位置（図１に示した位置）と、バスケット１０から退避した状態になる退避位置（図２に示した位置）との間を変位させられる。
【００６０】
ケーキ掻取装置１４は、軸線をバスケットの中心軸線と平行な方向（本実施形態では上下方向）に向けた状態で設けられた掻取駆動軸１４ａと、掻取駆動軸１４ａの下端に旋回アーム（図示せず。）を介して取り付けられた掻取刃１４ｂと、掻取刃１４ｂをバスケット１０の周壁部１０Ａに近づく方向と、該周壁部１０Ａから離れる方向とに旋回させる旋回動作と、掻取刃１４ｂをバスケット１０の軸線方向に変位させる直線移動動作とを行わせるように、掻取駆動軸１４ａを駆動する駆動機構１４ｃとを備えた周知のもので、バスケット１０の周壁部１０Ａの内側に形成されたケーキを回収する際に、掻取刃１４ｂをバスケット１０の開口部１０Ｄからバスケット内に挿入して、該掻取刃１４ｂに旋回動作と直線移動動作とを行わせることにより、ケーキをバスケットの底壁部側に掻き落とす。
【００６１】
固定フレーム１の第１の支持板部１０１には、バスケットを駆動する駆動源としての電動機５０が、その回転軸５１を下方に向けた状態で取り付けられ、回転軸５１にプーリ５２が取り付けられている。また第１の支持板部１０１を回転自在に貫通して下方に導出された主軸５の下端にプーリ５３が取り付けられ、プーリ５２と５３とにベルト５４が巻き掛けされている。本実施形態では、電動機５０とプーリ５２及び５３とベルト５４とにより、バスケット１０を回転させるために主軸５を回転駆動する回転駆動装置１５が構成されている。
【００６２】
固定フレームの第２の支持板部１０２には、排液管５５が取り付けられ、固液分離工程でバスケット１０の周壁部１０Ａに設けられた透過孔ｈを通して、バスケット１０とケーシング１２との間に排出される液分を排液管５５を通して外部に排出することができるようになっている。
【００６３】
ケーシング１２のカバー板１２ｅには、必要に応じて、バスケット内に給液を行う際にバスケット内に形成される液面のレベルを検出する液面センサや、バスケット内に洗浄液（通常は清水）を供給する洗浄液供給パイプなどが取り付けられて、これらが必要なときにバスケット内に挿入されるが、これらの図示は省略されている。また図示してないがケーシング１２内には、バスケット１０を洗浄するためにバスケットの各部に洗浄水を吹き付けるノズルが取り付けられている。
【００６４】
本実施形態に係る遠心分離機を用いて原液からケーキを抽出する作業を行う際には、先ず蓋板１１を図１に示した第１の位置に位置させた状態で、バスケット１０を高速回転させて、固液分離工程を行う。固液分離工程では、バスケット１０内に給液パイプ１３を挿入して、該給液パイプを通してバスケット内に原液を供給する。バスケット内に供給された原液は、遠心力によりバスケットの周壁部に押付けられて、バスケットの周壁部の内側に液層を形成する。バスケット１０の開口部１０Ｄから液層がオーバフローするのを防ぐため、液層の液面が、バスケットの開口部の内周部より径方向の外側に寄った位置に設定された限界位置に達したところで、バスケット１０内への給液を停止させて、一定時間バスケットを高速回転させた状態に保つことにより遠心力による脱液処理を行う。この脱液処理により、ケーキから分離された液分はバスケットの周壁部の透過孔を通して外部に排出される。ケーキはバスケットの周壁部の内周に取り付けられたフィルタ２５の内周に堆積していくため、バスケットの周壁部の内側にケーキ層Ｃが形成される。バスケット内の液面のレベルが所定レベルまで低下したときにバスケット内への給液を再開し、液面が限界レベルに達したときに再びバスケット内への給液を停止させる。これらの過程を繰り返すことにより、バスケット１０の周壁部の内側にケーキ層Ｃを形成していく。バスケットの周壁部の内側に所定の厚さのケーキ層Ｃが形成されたときに固液分離工程を終了する。
【００６５】
固液分離工程が終了した後、バスケット内に挿入されている給液パイプ１３（又は給液パイプとは別個に設けられた洗浄液供給パイプ）から高速回転しているバスケット１０内に洗浄液としての清水を供給する過程と、遠心力によりケーキから清水を離脱させる脱水処理を行う過程とを繰り返すことにより、バスケット内に形成されたケーキを洗浄するケーキ洗浄工程を行う。所定時間の間ケーキ洗浄工程を行った後、バスケット内への清水の供給を停止して、バスケットを高速回転させた状態を維持することにより、ケーキ洗浄工程最後の脱水処理を行う。
【００６６】
この脱水処理を行う際には、バスケット内に挿入されていた給液パイプ１３（又は洗浄液供給パイプ）や液面レベル検出器などを引き上げてバスケット１０内から上方に退避させた後、図示しない圧縮エア供給源からロータリジョイント３３を通して主軸５の内側に圧縮エアを供給することによりピストン３０を押し上げて、スライド軸８を上方に移動させる。これにより、蓋板１１を図２に示した第２の位置に到達させて、該蓋板の外周に形成されたバスケット当接部１１ａをバスケットの開口部１０Ｄの周辺部（端部壁の第２の部分１０C2の下面）に押し当てる。蓋板１１が第２の位置に到達した後も主軸５の内側への圧縮エアの供給を継続して、蓋板１１のバスケット当接部１１ａをバスケットの開口部の周辺部に押し当ててバスケットの開口部１０Ｄを閉じた状態に保持する。この状態で、高圧ガス供給パイプ接続口４５に接続した高圧ガス供給パイプから第１のガス流路４１→中継室４０→第２のガス流路４２→主軸５とスライド軸８との間の隙間→第３のガス流路４３→スライド軸８の中空部８ａ→第４のガス流路４４→バスケット１０内の経路でバスケット内にガスを供給する。バスケット１０の周壁部には多数の透過孔ｈが形成されているが、これらの透過孔はバスケットの周壁部の内側に形成されているケーキ層により塞がれているため、バスケット１０の開口部１０Ｄを閉じた状態で、バスケット内に高圧のガスを供給すると、バスケット内を高圧の状態（バスケット内の圧力がバスケット外の圧力よりも高い状態）にすることができる。この状態でバスケット１０を一定時間高速回転させることにより洗浄工程の最後の脱水処理を、加圧脱水により行う。
【００６７】
このように、バスケット内を高圧状態（外部の圧力よりも高い状態）に保って加圧脱水を行うと、結晶の表面に付着した水分を遠心力により除去すると同時に、結晶の間を通り抜ける空気流により結晶に付着している水分を吹き飛ばす（エアブローする）ことができるため、脱水処理に要する時間を大幅に短くすることができる。また結晶の間を通り抜ける空気流により結晶の表面に付着している水分を吹き飛ばすようにすると、遠心力によっては除去することができない水分をも結晶から取り除くことができるため、ケーキに残留する水分を大幅に少なくすることができる。バスケット内を高圧状態にした際には、バスケット１０内の圧力が蓋板１１のバスケット当接部１１ａをバスケットの開口部の周辺部（端部壁の第２の部分１０C2）に押付けて、バスケットの開口部の密閉度を高める作用をするので、バスケット１０内に高圧ガスを供給しながら脱水処理を行う際にバスケット内の圧力が低下して脱水効果が損なわれるのを防ぐことができる。高圧脱水処理を行う際にバスケット１０内に供給する高圧ガスとしては、ケーキに影響を与えないガスを用いる必要があるが、通常は圧縮された空気を用いればよい。ケーキを加熱することが許容される場合には、脱水処理を行う際に加熱された高圧ガスを供給すると、脱水処理を更に短時間で行うことができる。
【００６８】
バスケット内を大気圧として脱水処理を行った場合には、バスケットの周壁部の透過孔から水分が排出されない状態になるまで脱水処理を行っても、ケーキには相当の水分が残留した状態にあり、脱水処理が終了した時点で、ケーキはバスケットの周壁部の内周に層をなして固まった状態で残される。これに対し、同じケーキに対して加圧脱水を行った場合には、脱水処理に要する時間を大幅に短縮することができるだけでなく、ケーキに残留する水分を殆どなくして、ケーキを容易に崩すことができる状態にまで乾燥させることが可能である。ケーキの種類によっては、加圧脱水を行うことにより、ケーキをさらさらの状態にまで乾燥することができる。
【００６９】
加圧脱水を行う際にバスケット１０内に供給するガスの圧力は、ケーキの緻密度に応じて適切な範囲の値に設定することが好ましい。ケーキの緻密度が高い場合（結晶と結晶との間の隙間が狭い場合）には、加圧脱水を行う際のバスケット内のガス圧を十分に高く設定することが必要であるが、ケーキの緻密度が低い場合（結晶と結晶との間の隙間が比較的広い場合）には加圧脱水を行う際のバスケット内のガス圧を低く設定することが可能である。脱水処理を行う際にバスケット内に供給するガスの圧力は、脱水処理に要する時間と、脱水処理を終了した後のケーキの残留水分量とを勘案して実験的に決定するが、通常は５ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力があればよい。
【００７０】
ケーキの脱水処理が完了した後、電動機５０の回転速度を低下させて、バスケット１０を減速した状態で、バスケット１０の開口部１０Ｄを閉じている蓋板１１の上面にケーシング１２内の上部に設けられた図示しないノズルから洗浄液を吹きかけて蓋板１１の上面を十分にクリーニングする。
【００７１】
その後、主軸５内のピストン３０と端板３１との間の空間に供給していた圧縮エアを抜いて、バネ３５の付勢力によりピストン３０を下方に変位させる。これによりスライド軸８を下降させてバスケット１０の開口部を開き、蓋板１１を図１に示す第１の位置に到達させてバスケットの底壁部１０Ｂの上に着座させる。その後、適宜の方法によりバスケット内のケーキを回収する。
【００７２】
本実施形態では、蓋板１１を第１の位置に復帰させる動作をバネ３５により行わせているが、主軸５の内側のピストン３０と端板３１との間の空間に供給されていた圧縮エアを抜いてバネ３０の付勢力により、第４のガス流路４４が主軸５の内側に位置した状態になって、スライド軸８の中空部内とバスケット１０内の空間との間のガスの流通が遮断された状態になるまで、バネ３５の付勢力によりスライド軸８を下降させた後、第１のガス流路４１→中継室４０→第２のガス流路４２の経路で、主軸５とスライド軸８との間の空間に高圧ガスを供給することにより、高圧ガスの圧力でピストン３０を押し下げ、これによりスライド軸８を強制的に下降させて、蓋板１１を第１の位置まで移動させるようにしてもよい。このように構成する場合、バネ３５は、スライド軸８に設けられた第４のガス流路４４が主軸５の内側に位置した状態になるまでスライド軸８を駆動すればよいため、バネ３５としてストロークが短いものを用いることができる。
【００７３】
また蓋板１１を第１の位置まで移動させる動作は、ロータリジョイント３３を通して主軸５内を真空引きすることにより、ピストン３０を端板３１側に強制的に引き寄せることにより行ってもよい。
【００７４】
上記の説明では、ケーキを洗浄する洗浄工程の最後にバスケット１０の開口部を蓋板１１により閉じて、バスケット内に高圧ガスを供給することによりバスケット内を高圧状態に保ちながら、バスケット１０を一定時間の間高速回転させてケーキの脱水処理を行う場合を例にとったが、ケーキの粒子が緻密である等の理由で、原液をケーキと液分とに分離する固液分離工程において液分をバスケット外に排出し難い場合に、脱液に要する時間を短縮するために、バスケット１０の開口部を蓋板１１により閉じて、バスケット内に高圧ガスを供給しながらバスケットを一定時間高速回転させることにより脱液処理を行うようにすることもできる。
【００７５】
図２及び図３は、本発明の第２の実施形態を示したものである。本実施形態では、蓋板１１の上面（バスケット１０の開口部側に向いた面）に、バスケット１０の軸線を同心的に取り囲む環状のケーキ収容溝１１ｃが、バスケット１０の開口部１０Ｄ側に開口した状態で設けられている。バスケット１０の底壁部１０Ｂには、第１の位置にある蓋板１１を収容する凹部１０Ｆ（図４参照）が形成されている。凹部１０Ｆの深さは、蓋板１１の厚みに等しく設定されていて、蓋板１１が凹部１０Ｆ内に収まったときに、蓋板１１の上面がバスケット１０の底壁部１０Ｂの上面と面一に配置されるようになっている。また図示してないが、本実施形態では、蓋板１１が図３に示した第１の位置にあるときにバスケット１０の開口部１１Ｄを通してバスケット１０内に挿入されてケーキ収容溝１１ｃ内のケーキをバスケット外に搬出して回収するケーキ回収手段が、ケーシング１２のカバー板１２ｅに上下動可能に取り付けられている。このケーキ回収手段は例えば、内部が負圧に保たれる吸引パイプからなっていて、バスケット内からケーキを回収する際にその吸引口がバスケット１０の開口部を通してケーキ収容溝１１ｃ内に挿入される。
【００７６】
本実施形態のように、蓋板１１の上面にケーキ収容溝１１ｃを設けておくと、図３に示すように蓋板１１を第１の位置に位置させて凹部１０Ｆ内に収めた状態で、ケーキ掻取装置１４の掻取刃１４ｂにより?き落としたケーキをケーキ収容溝１１ｃ内に集めることができるため、真空吸引パイプなどからなるケーキ回収手段をケーキ収容溝１１ｃ内に挿入することにより、ケーキの回収を効率よく行わせることができる。本発明によった場合には、加圧脱水によりケーキをさらさらの状態又はさらさらな状態に近い状態にすることができるため、ケーキの回収を容易に行わせることができる。その他の構成は、図１及び図２に示した実施形態と同様である。
【００７７】
上記の各実施形態では、スライド軸８の下端（後端）に固定したピストン３０を主軸５の内周に嵌合させることにより，エアシリンダを構成して、このエアシリンダによりスライド軸を駆動するようにしているが、本発明において、スライド軸を駆動する方法は、上記の実施形態に示したものに限定されない。例えば、電動機の回転を直線変位に変換するネジ機構（電動機により回転させられるネジ棒と、該ネジ棒に螺合されたナットとにより構成される機構）によりスライド軸駆動機構を構成することもできる。
【００７８】
図５及び図６は，スライド軸をネジ機構により変位させるようにした本発明の第３の実施形態を示したものである。この実施形態では、主軸５及びスライド軸８と中心軸線を共有したナット６０がスライド軸８の下端に固定され、スライド軸８の中心軸線に沿って伸びるネジ棒６１がナット６０に螺合されて、スライド軸８内に挿入されている。ネジ棒６１は、主軸５の下端を閉じる端板３１に回転自在に支持されてその下端が端板３１から下方に導出されている。ベース板３には、モータを駆動源としてネジ棒を回転駆動するネジ棒駆動装置６２が、その回転軸６２ａの中心軸線を主軸５の中心軸線と一致させた状態で固定されている。ネジ棒駆動装置の回転軸６２ａとネジ棒６１の下端との間に電磁クラッチ６３が設けられ、このクラッチ６３をオンにすることにより回転軸６２ａとネジ棒６１とを機械的に結合して、ネジ棒６１を回転させることができるようになっている。
【００７９】
電磁クラッチ６３はバスケット１０が停止しているときにのみオン状態にされ、バスケット１０の回転を開始する前にオフ状態にされる。本実施形態では、電磁クラッチ６３がオン状態にあるときには、バスケットを回転させようとしても回転させることができないようになっており、またバスケットが回転しているときには、電磁クラッチ６３をオン状態にすることができないようになっている。本実施形態では、ナット６０と、端板３１に回転自在に支持されてナット６０に螺合されたネジ棒６１と、ネジ棒駆動装置６２と、クラッチ６３とによりスライド軸駆動機構が構成されている。
【００８０】
図５及び図６に示した実施形態では、バスケット１０を停止した状態で、クラッチ６３をオンにしてネジ棒駆動装置６２によりネジ棒６１を回転させて、ナット６０をスライド軸８とともに主軸の軸線方向に移動させることにより、蓋板１１を第１の位置と第２の位置とに変位させる。その他の構成は図１及び図２に示した実施形態と同様である。
【００８１】
図５及び図６に示した実施形態では、ネジ棒６１とネジ棒駆動装置６２の回転軸とを電磁クラッチを介して結合して、バスケットが停止しているときにのみネジ棒６１を回転させることができるようにしたが、バスケット１０を回転させる際には、ネジ棒６１をバスケット１０と同じ回転速度でバスケット１０と同方向に回転させ、バスケットの回転中にスライド軸８を主軸５の軸線方向に移動させる際には、ネジ棒６１の回転速度とバスケット１０の回転速度との間に差を持たせるように、ネジ棒の回転を増速又は減速する制御を行って、ネジ棒６１をナット６０に対して相対的に一方向又は他方向に回転させることにより、ナット６０を主軸の軸線方向に移動させて、蓋板１１を第１の位置と第２の位置とに移動させるように構成することもできる。このように構成する場合には、電磁クラッチ６３を省略して、ネジ棒駆動装置６２の回転軸とネジ棒６１とを直結することができる。
【００８２】
なお図５及び図６に示した例では、ネジ棒駆動装置６２の回転軸をネジ棒６１と軸線を共有した状態でネジ棒６１の下方に設けているが、ネジ棒駆動装置６２の回転軸６２ａをネジ棒６１の軸線に対して横方向にずらして配置して、ネジ棒駆動装置６２の回転をベルト・プーリ機構などの動力伝達機構を介してネジ棒６１に伝達するように構成してもよい。
【００８３】
上記の各実施形態では、スライド軸８に固定したキーを、スライド軸を軸線方向に移動自在に支持する軸受けメタル２２に設けた溝内にスライド自在に嵌合させることにより、主軸５内をスライドするスライド軸８の主軸に対する回り止めを図っているが、スライド軸８の主軸５に対する回り止めは、スライド軸８のバスケット１０内に進入することがない部分を主軸５とスプライン結合することにより行ってもよい。
【００８４】
上記の説明では、バスケット１０の開口部１０ｄの周辺部と該開口部を閉じる蓋板１１のバスケット当接部１１ａとの接触部をパッキンによりシールするとしたが、加圧脱水を行う際には、バスケット内とバスケットの外部との間に加圧脱水に必要な圧力差が生じている状態を維持して、ケーキの結晶間を通して十分なガス流を生じさせることができればよく、バスケットの開口部を厳密に密閉状態にすることは必ずしも必要ではないので、場合によっては上記パッキンを省略することができる。
【００８５】
例えば、蓋板１１のバスケット当接部１１ａをバスケットの端部壁１０Ｃの第２の部分１０C2の下面に隙間なく接触させるとともに、バスケット当接部１１ａの外周をバスケットの端部壁１０Ｃの第１の部分１０C1の内周に隙間なく嵌合させることにより、蓋板１１とバスケットの開口部１１Ｄとの間からガス漏れが殆ど生じない状態を実現することができる場合には、上記パッキンを省略することができる。
【００８６】
上記の実施形態では、バスケットの端部壁１０Ｃの構造を、外周部が周壁部１０Ａに一体に接合された第１の部分１０C1と、この第１の部分１０C1の内周部にボルトにより固定される第２の部分１０C2とを備えた二重構造として、端部壁の第２の部分１０C2を外すことによりバスケットの開口部の内径を拡大して、バスケット内への蓋板１１の挿入を可能にするようにしているが、バスケットの端部壁１０Ｃをバスケットの周壁部１０Ａの端部にボルトにより結合する構造を採用して、端部壁１０Ｃを取り外すことができるようにする場合には、端部壁１０Ｃを外すことによりバスケット内への蓋板１１の挿入が可能になるので、必ずしもバスケットの端部壁１０Ｃを二重構造にする必要はない。
【符号の説明】
【００８７】
１  固定フレーム
２  ショックアブソーバ
３  ベース板
４  ベアリングケース
５  主軸
６  ボールベアリング
７  ボールベアリング
８  スライド軸
１０  バスケット
１０Ａ  バスケットの周壁部
１０Ｂ  バスケットの底壁部
１０Ｃ  バスケットの端部壁
１０C1  端部壁の第１の部分
１０C2  端部壁の第２の部分
１０Ｄ  バスケットの開口部
１０Ｅ  バスケットのボス部
１０Ｆ  蓋板を収容する凹部
１１  蓋板
１２  ケーシング
１２ａ  ケーシングの周壁部
１２ｅ  ケーシングのカバー板
１３  給液パイプ
１４  ケーキ掻取装置
１４ｂ  掻取刃
１５  回転駆動装置
１６  スライド軸駆動機構
２２  軸受けメタル
２５  フィルタ
３２  エア流通パイプ
３３  ロータリジョイント
３４  高圧エアホース接続口
３５  圧縮バネ
３６  気密保持部材
４０  ガス中継室
４１  第１のガス流路
４２  第２のガス流路
４３  第３のガス流路
４４  第４のガス流路
５０  電動機
５２  プーリ
５３  プーリ
５４  ベルト
５５  排液管
６０  ナット
６１  ネジ棒
６２  ネジ棒駆動装置
６３  電磁クラッチ
【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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