(57)【要約】【課題】縦型ボウルを用い、懸濁液をボウルの下側の開口部から取り込む方式の遠心分離装置において、ボウルの回転軸の軸受機構に小径のベアリングを適用でき、また掻き取り板の加工・組立て精度を緩和する。【解決手段】ボウル８の筒軸から偏心した位置に開口部９側から回動軸１５を立設させ、その回動軸１５に単板の掻き取り板１８を固定する。固液分離工程では掻き取り板１８を筒軸側へ退避させ、固相の掻き取り工程ではボウル８の内壁面に堆積した固相に対して掻き取り板１８の側端部（刃先）１８ａを徐々に抵触させる。ボウル８の回転軸７に掻き取り板の駆動軸を内嵌させる必要がないためにベアリング５，６に軸受内径の小さなものが適用でき、また、掻き取り板１８が単板であるためにボウル８の内壁面との関係での加工・組立て精度が緩和される。【選択図】　　　　図１
2004041951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を下側に設けた円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルをその筒軸回りに高速回転させ、懸濁液を前記開口部から前記ボウル内に導いた取込管を通じて前記ボウルの内壁面に吐出させながら懸濁液の固液分離を行う遠心分離装置において、
固液分離された後に前記ボウルの内壁面に堆積した固相を剥離して前記開口部から落下させる掻き取り機構が、
前記開口部の下側に設けた軸受部によって前記ボウルの筒軸から偏心した位置で同筒軸と平行に軸支されており、前記ボウル内の上位で挿入された回動軸と、前記回動軸に固定された平板であって、その側端部の平面形状が、前記回動軸の回転によってその板面が前記ボウルの筒軸を含む面と一致した状態で、前記ボウルの内壁面に沿った形状として形成された掻き取り板と、
固液分離工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの筒軸寄りに退避させ、固相の掻き取り工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの内壁面に徐々に接近させるように前記回動軸を回転させる回動軸駆動手段と、
固相の掻き取り工程で前記ボウルを低速回転で駆動するボウル駆動手段と
からなることを特徴とした遠心分離装置。
【請求項２】
固液分離工程における前記回動軸の回動位置と、固相の掻き取り工程で前記掻き取り板が前記ボウルの筒軸を含む面と一致する状態に達した段階での前記回動軸の回動位置を検出する検出手段を設け、前記検出手段の検出信号に基づいて、固液分離工程の開始可能確認と、固相の掻き取り工程の完了確認を行うこととした請求項１に記載の遠心分離装置。
【請求項３】
前記ボウルの開口部から落下するケーキ又はスラッジを通過させる排出口が設けられており、固液分離工程では前記排出口を覆い、固相の掻き取り工程では前記排出口を開放するシャッターの開閉機構が、前記シャッターに対して前記回動軸を貫通させて固定すると共に、前記シャッターにおける前記掻き取り板の板面より前方側に相当する領域に切欠き部又は抜き穴を形成しておき、固液分離工程では前記シャッターの切欠き部又は抜き穴以外の部分で前記排出口を覆い、固相の掻き取り工程では前記回動軸の回転によって前記シャッターの切欠き部又は抜き穴がケーキ又はスラッジの落下領域に配置せしめられるものである請求項１又は請求項２に記載の遠心分離装置。
【請求項４】
開口部を下側に設けた円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルをその筒軸回りに高速回転させ、懸濁液を前記開口部から前記ボウル内に導いた取込管を通じて前記ボウルの内壁面に吐出させて、懸濁液の固液分離を行う遠心分離装置において、
固液分離された後に前記ボウルの内壁面に堆積した固相を剥離して前記開口部から落下させる掻き取り機構が、
前記開口部の下側に設けられた後記案内機構の支持部に立設固定されていると共にその案内方向の一側面に懸濁液の吐出口が設けられており、且つ前記吐出口の位置から上側ヘ長く延長された筒部を有する取込管と、
前記取込管における前記吐出口側の側面に対する反対側の側面に固定された平板であって、その側端部の平面形状が前記ボウルの内壁面に沿った形状に形成された掻き取り板と、
前記取込管を垂直に立設固定せしめた支持部を水平方向へ直線的に案内する案内機構と、
固液分離工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの筒軸寄りに退避させ、固相の掻き取り工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの内壁面に徐々に接近させるように前記案内機構の支持部を移動させる移動手段と、
固相の掻き取り工程で前記ボウルを低速回転で駆動するボウル駆動手段と
からなることを特徴とした遠心分離装置。
【請求項５】
開口部を下側に設けた円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルをその筒軸回りに高速回転させ、懸濁液を前記開口部から前記ボウル内に導いた取込管を通じて前記ボウルの内壁面に吐出させて、懸濁液の固液分離を行う遠心分離装置において、
固液分離された後に前記ボウルの内壁面に堆積した固相を剥離して前記開口部から落下させる掻き取り機構が、
前記開口部の外側に設けた軸受部によって前記ボウルの筒軸と平行に軸支された軸に固定されており、その軸を中心に前記開口部の下側で水平方向へ回動する回動レバーと、
前記回動レバーに対して垂直方向に立設固定されており、前記ボウル内の上位まで挿入された支柱と、
側端部が前記ボウルの内壁面に沿った形状に形成された掻き取り板と、
前記支柱と前記掻き取り板の間に介在せしめられる部材であって、前記回動レバーを回動させて前記掻き取り板を平面的に見て前記開口部よりも内側に退避させた状態で、それ自体も前記開口部よりも内側に収まるように構成されている連結部材と、
固液分離工程では前記掻き取り板の側端部を平面的に見て前記開口部よりも内側に退避させ、固相の掻き取り工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの内壁面に徐々に接近させるように前記回動レバーを回動させる回動駆動手段と、
固相の掻き取り工程で前記ボウルを低速回転で駆動するボウル駆動手段と
からなることを特徴とした遠心分離装置。
【請求項６】
前記連結部材が、円弧状に曲げ加工を施した板材、又はその板材を平行に配設した組合せ部材からなり、前記掻き取り板を前記支柱に対して弾性的に支持せしめることとした請求項５に記載の遠心分離装置。
【請求項７】
前記ボウル駆動手段として、固液分離工程で前記ボウルを高速回転させる回転駆動手段を利用し、固相の掻き取り工程では前記回転駆動手段を低速駆動状態に切り換えることとした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、又は請求項６に記載の遠心分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルを用い、下側の開口部から挿入した取込管で懸濁液をボウル内に供給する方式の遠心分離装置に係り、特に、固液分離された後にボウルの内壁面に堆積した固相に対する掻き取り機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、各種工作機械や研磨機から排出される切削・研磨加工液や、生活・生産活動で排出される廃水又は汚泥等の懸濁液から固形物や浮遊物質や油分等を分離するために多種多様な構成の遠心分離装置が用いられている。
【０００３】
そして、円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルを高速回転させる方式の遠心分離装置としては、図１５や図１６に示すようなものが代表的である。
各図の遠心分離装置は、懸濁液（未処理液）をボウルの下側から取り込むか、上側から取り込むかの相違があるが、高速回転中のボウルの内壁面に懸濁液を吐出させて遠心力による固液分離を実行し、固液分離後にボウルの内壁面に堆積した固相を掻き取り板で剥離させて下側へ落下させるという基本的な機能は共通している。
【０００４】
先ず、図１５の遠心分離装置では、筐体２０１に軸受部２０２が固定されており、その軸受部２０２が軸支する中空円筒軸２０３に対してボウル２０４の上壁部２０４ａが取り付けられている。但し、この装置では、軸受部２０２の下側がボウル２０４の内側へ垂下した態様で軸受部２０２を筐体２０１に固定しているため、ボウル２０４の上壁部２０４ａの中央に軸受部２０２を内嵌させる穴が形成されおり、その上壁部２０４ａは軸受部２０２の側部と下側を覆う連結部材２０５を介して中空円筒軸２０３に取り付けられている。
中空円筒軸２０３の軸受部２０２より上側部分にはプーリー２０６が嵌着・固定されており、そのプーリー２０６と筐体２０１に取り付けられた電動モータ２０７側のプーリー２０８との間にベルト２０９が掛けられている。
従って、電動モータ２０７の回転駆動力によってボウル２０４を高速回転させることができる。
【０００５】
前記の中空円筒軸２０３の内側には回転軸２１０が軸支されており、その回転軸２１０の下端部はボウル２０４の内部へ突出し、また上端部にはカップリング部が形成されている。
そして、回転軸２１０の下端部には２枚の掻き取り板２１１ａ，２１１ｂが軸対称位置に取り付けられており、各掻き取り板２１１ａ，２１１ｂは回転軸２１０の回転によってボウル２０４内で回転するようになっている。
ここに、各掻き取り板２１１ａ，２１１ｂの外端部はボウル２０４の内壁面に沿った形状に形成されており、ボウル２０４の内壁面と僅かなクリアランスを構成して回転せしめられる。
尚、この装置では、各掻き取り板２１１ａ，２１１ｂは水平方向の２枚の円板２１２，２１３で連結されており、回転軸２１０の下端部を上側の円板２１２の中央に固定して回転軸２１０の回転駆動力を各掻き取り板２１１ａ，２１１ｂに伝達するようになっていると共に、下側の円板２１３の中央領域には穴２１４が形成されている。
【０００６】
回転軸２１０の上側には連結軸２１５の昇降装置２１６が設けられており、連結軸２１５は下降せしめられた状態でその先端部が回転軸２１０の上端部のカップリング部と結合する。
そして、連結軸２１５には鎖歯車２１７が取り付けられており、その鎖歯車２１７と昇降装置２１６の側方に設置した電動モータ２１８の鎖歯車２１９との間に掛けたチェーンベルト２２０を介して連結軸２１５を回転駆動できるようになっている。
また、２２１はストッパー用シリンダであり、そのロッドを突き出すことで下側のストッパープランジャ２２２をボウル２０４の上壁部２０４ａに設けた係合部と係合せしめ、それによってボウル２０４の筒軸回りの回転を拘束できるようになっている。
【０００７】
懸濁液の取込管２２３はボウル２０４の下側から円板２１３の穴２１４を通じて各円板２１２，２１３の間へ導かれており、その位置でボウル２０４の内壁面へ懸濁液を吐出させる。
【０００８】
以上の構成において、固液分離工程では、連結軸２１５を上昇させると共にストッパー用シリンダ２２１のロッドを引き込んでおき、電動モータ２０７を駆動させてボウル２０４を高速回転させ、その状態で取込管２２３を通じて懸濁液を供給する。
その場合、回転軸２１０に対して摩擦トルクが作用するために掻き取り板２１１ａ，２１１ｂも回転するが、取込管２２３の吐出口からボウル２０４の内壁面へ放出された懸濁液は遠心力によって内壁面に拡がる。
そして、懸濁液は遠心力によって固体粒子と液体に分離され、懸濁液の供給が進行すると、ボウル２０４の内壁面に徐々に固体粒子が堆積した固相が形成されてゆくと共に、分離された液体はボウル２０４の開口部２０４ｂから下側へ溢れ出て流下する。
【０００９】
このようにして固液分離が進行して固相が一定の厚みになると、電動モータ２０７を停止させてボウル２０４の回転を停止させ、その状態で固相の掻き出し工程へ移行する。
掻き出し工程では、ストッパー用シリンダ２２１のロッドを突き出させてボウル２０４の回転を拘束し、昇降装置２１６で連結軸２１５を下降させて回転軸２１０と連結させ、その状態で電動モータ２１８を駆動して回転軸２１０を回転させることにより各掻き取り板２１１ａ，２１１ｂを回転させる。
その場合、掻き取り板２１１ａ，２１１ｂは固相を剥離させながら回転し、掻き取られたケーキ又はスラッジはボウル２０４の開口部２０４ｂから下側に落下する。
そして、掻き出し工程では開口部２０４ｂの下側に設けられた排出口２２４のシャッター２２５が開放されており、落下したケーキ又はスラッジは排出口２２４を通じて下側の底板上に一旦堆積せしめられた後に回収される。
尚、固液分離工程では前記のシャッター２２５が閉鎖されているため、ボウル２０４の開口部２０４ｂから流下した分離液は側方へ流れ、排出管２２６を通じてタンク（図示せず）に回収される。
【００１０】
一方、図１６の遠心分離装置は米国特許第５，８７９，２７９号及び特開２０００−１４０７０４号に開示されているものであり、懸濁液を装置の上側から供給し、また掻き取り工程でボウルと掻き取り板を相対的に逆方向へ回転させるようになっている点に特徴がある。
この装置において、筐体３０１と軸受部３０２とボウル３０３の基本的関係は図１５の装置と同様であるが、軸受部３０２の内側が三重管の構造になっている。
具体的には、軸受部３０２が軸支している外側の中空円筒軸３０４の下端部がボウル３０３の上壁部３０３ａに固定されており、その中空円筒軸３０４の内側にはラジアルベアリング３０５ａ，３０５ｂを介して掻き取り板３０６ａ，３０６ｂを回転させるための中空円筒軸３０７が軸支されており、更にその中空円筒軸３０７の内側に懸濁液を供給するための取込管３０８が内嵌されている。
【００１１】
尚、この装置では、図１５の装置のように軸受部２０２をボウル２０４の内部へ垂下させた態様で配置させておらず、筐体３０１の上側に搭載させているため、中空円筒軸３０４の下端部がボウル３０３の上壁部３０３ａに直接連結されている。
また、図１５の装置と同様に、各掻き取り板３０６ａ，３０６ｂは水平方向の２枚の円板３０９，３１０で連結されており、上側の円板３０９の中央に中空円筒軸３０７の下端部が固定されており、懸濁液は取込管３０８を通じて各円板３０９，３１０の間に供給されるようになっている。
【００１２】
中空円筒軸３０４にはプーリー３１１が嵌着固定されており、そのプーリー３１１と電動モータ３１２側のプーリー３１３との間にベルト３１４が掛けられているため、中空円筒軸３０４は電動モータ３１２の駆動力により回転せしめられる。
また、中空円筒軸３０４と中空円筒軸３０７の上部にはそれぞれ従動側ベベルギア３１５，３１６が取り付けられており、駆動側ベベルギア３１７を側方から歯合せしめて各中空円筒軸３０４，３０７を相対的に逆方向へ回転させる逆転装置が設けられている。
【００１３】
このような構成において、逆転装置を解除した状態で、電動モータ３１２を駆動すると中空円筒軸３０４を介してボウル３０３が高速回転せしめられるが、中空円筒軸３０７もラジアルベアリング３０５ａ，３０５ｂを介して一定の摩擦トルクが作用するために回転し、必然的に円板３０９，３１０と掻き取り板３０６ａ，３０６ｂも回転する。
そして、その状態で取込管３０８から各３０９，３１０の間に懸濁液を供給すると、懸濁液はボウル３０３の内壁面へ放射され、遠心力による固液分離工程が実行されることは図１５の装置と同様である。
【００１４】
一方、固液分離工程が完了した後の固相の掻き取り工程では、電動モータ３１２を停止させて逆転装置の駆動側ベベルギア３１７を従動側ベベルギア３１５，３１６に対する歯合状態とし、駆動側ベベルギア３１７を電動モータ（図示せず）で低速回転させる。
すると、中空円筒軸３０４と中空円筒軸３０７が相対的に逆方向へ回転してボウル３０３と各掻き取り板３０６ａ，３０６ｂとが逆方向へ回転するため、ボウル３０３の内壁面に堆積した固相からケーキ又はスラッジが剥離されてボウル３０３の開口部３０３ｂを通じて下側へ落下する。
【００１５】
図１６に示した装置によれば、ボウル３０３の下側に取込管を設けていないため、図１５の装置との比較で、固相の掻き取り工程において落下するケーキやスラッジが取込管の上に引っ掛かることがなく、取込管を洗浄する必要性がなくなるという利点があるとされている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１５と図１６の遠心分離装置における［ボウルとその駆動軸］及び［掻き取り板とその駆動軸］の組立関係は図１７に示されるような構成になっている。
同図の（Ａ）と（Ｂ）のように、ボウル２０４の駆動軸である中空円筒軸２０３は回転軸２１０を貫通・内嵌させており、ボウル３０３の駆動軸である中空円筒軸３０４は中空円筒軸３０７と取込管３０８を貫通・内嵌させているため、それら中空円筒軸２０３，３０４の外径は必然的に大きくせざるを得ない。
その結果、各装置では中空円筒軸２０３，３０４を軸受部２０２，３０２で２つのラジアルベアリングによって軸支させているが、各ラジアルベアリングの軸受内径が大きくなるためにそれだけ高価になる。
また、ボウル２０４，３０３は連続的に高速回転させるために、ラジアルベアリングの軸受内径が大きくなるとその内輪の周速度が大きくなり、ころがり面にフレーキングが発生したり、異常な磨耗や焼き付きが発生し易くなるためにラジアルベアリングの寿命が短くなる。
従って、中空円筒軸２０３，３０４の外径が大きくなることは、メインテナンスコストの点でも不利である。
【００１７】
次に、前記の各装置では２枚の掻き取り板［２１１ａ，２１１ｂ］，［３０６ａ，３０６ｂ］は、その側端部（刃先）がボウル２０４，３０３の内壁面と僅かなクリアランスを介して対向するように構成されているが、ボウル２０４，３０３の筒軸に対して高い精度での対称性が要求される。
そのため、各掻き取り板［２１１ａ，２１１ｂ］，［３０６ａ，３０６ｂ］と円板［２１２，３１３］，［３０９，３１０］の加工、それら部品の回転軸２１０や中空円筒軸３０７に対する組立て、及び組立て後のアッセンブリをボウル２０４，３０３に組み付けに際して極めて高い精度が要求され、その結果、装置全体の製造・組立てコストの増大を招いている。
【００１８】
更に、前記の各装置では、固液分離工程が完了した段階で掻き取り板［２１１ａ，２１１ｂ］，［３０６ａ，３０６ｂ］の側端部が固相の最外周側まで埋まった状態になっており、その状態から掻き取り板［２１１ａ，２１１ｂ］，［３０６ａ，３０６ｂ］を回転させることによって固相を剥離させるようにしている。即ち、掻き取り工程ではその初期段階から厚く堆積した固相全体を掘り起こす態様で掻き取り板［２１１ａ，２１１ｂ］，［３０６ａ，３０６ｂ］が回転せしめられる。
従って、固相を厚く堆積させた場合には、掻き取り板［２１１ａ，２１１ｂ］，［３０６ａ，３０６ｂ］の回転に対する反力が大きくなり、電動モータが過負荷状態で焼き付いたり、図１６の装置では逆転装置のベベルギア３１５，３１６，３１７が破損したりすることがある。
そして、これを逆の観点からみれば、１回の固液分離工程で固相を厚くすることができないために、工程１回分当り懸濁液の処理量を減じなければならず、装置の処理効率が低下することになる。
【００１９】
そこで、本発明は、ボウルを高速回転させるための駆動軸を小さい径で構成できるようにして軸受部の問題点を解消し、また掻き取り板に関連した精度が大幅に緩和され、掻き取り工程でも過負荷状態が発生しない遠心分離装置を提供することを目的として創作された。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、開口部を下側に設けた円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルをその筒軸回りに高速回転させ、懸濁液を前記開口部から前記ボウル内に導いた取込管を通じて前記ボウルの内壁面に吐出させながら懸濁液の固液分離を行う遠心分離装置において、固液分離された後に前記ボウルの内壁面に堆積した固相を剥離して前記開口部から落下させる掻き取り機構が、前記開口部の下側に設けた軸受部によって前記ボウルの筒軸から偏心した位置で同筒軸と平行に軸支されており、前記ボウル内の上位まで挿入された回動軸と、前記回動軸に固定された平板であって、その側端部の平面形状が、前記回動軸の回転によってその板面が前記ボウルの筒軸を含む面と一致した状態で、前記ボウルの内壁面に沿った形状として形成された掻き取り板と、固液分離工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの筒軸寄りに退避させ、固相の掻き取り工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの内壁面に徐々に接近させるように前記回動軸を回転させる回動軸駆動手段と、固相の掻き取り工程で前記ボウルを低速回転で駆動するボウル駆動手段とからなることを特徴とした遠心分離装置に係る。
【００２１】
この発明は、図１５に示した装置と同様に、円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルを用い、取込管をボウルの下側の開口部から導入して懸濁液をボウルの内壁面に吐出させる方式の遠心分離装置に適用される。
回動軸駆動手段で開口部の下側の軸受部で軸支された回動軸を回動させると、その回動軸はボウルの筒軸から偏心しているため、掻き取り板の側端部をボウルの筒軸側に退避させた状態とボウルの内壁面に接近させた状態をとらせることができる。
従って、固液分離工程では掻き取り板を退避状態に設定してボウルを高速回転せしめ、固相の掻き出し工程において、ボウル駆動手段でボウルを低速回転させながら、回動軸駆動手段によって除々に掻き取り板の側端部をボウルの内壁面に接近させるようにすれば、ボウルの内壁面に堆積した固相を表面から除々に剥離させてゆくことができる。
その場合、図１５や図１６に示した装置のように最初から固相全体を掘り起こす態様での剥離ではなく、薄い相を除々に剥離してゆくことになるため、ボウル駆動手段と回動軸駆動手段にかかる負荷は大幅に小さくなる。
そして、この発明によれば、掻き取り板の駆動用の回動軸と取込管がボウルの下側の開口部から内部へ挿入されているため、ボウルを筒軸回りに高速回転させる回転軸にはそれらの軸や管を内嵌させる必要がなく、小さい径の回転軸を適用できる。
換言すれば、その回転軸に対する軸受部には軸受内径が小さいラジアルベアリングを適用でき、周速度が小さくなるためにフレーキングの発生や異常な磨耗や焼き付きの発生が防止できる。
また、この発明の装置に用いられる掻き取り板は１枚であり、従来技術に係る図１５や図１６の装置のように、２枚の掻き取り板を軸対称位置に固定してボウルの内壁面との関係で高精度に配置させなければならない場合と比較すると、掻き取り板に係る加工・組立てについて精度上の要求が大幅に緩和される。
【００２２】
この発明においては、固液分離工程と固相の掻き取り工程で掻き取り板の回動位置を変更する必要があるが、固液分離工程における前記回動軸の回動位置と、固相の掻き取り工程で前記掻き取り板が前記ボウルの筒軸を含む面と一致する状態に達した段階での前記回動軸の回動位置を検出する検出手段を設け、前記検出手段の検出信号に基づいて、固液分離工程の開始可能確認と、固相の掻き取り工程の完了確認を行うこととすれば、各工程での掻き取り板の回動位置を自動制御することができる。
【００２３】
また、図１５や図１６の遠心分離装置と同様に、この発明においても、ボウルの開口部から落下するケーキ又はスラッジを通過させる排出口を設けておき、固液分離工程では懸濁液や分離液が排出口に落下しないように同排出口を覆い、固相の掻き取り工程では排出口を開放するシャッターの開閉機構を装備させておくことが望ましいが、この発明では回動軸をボウルの回転中心から偏心させているため、回動軸を利用したシャッターの開閉機構を構成させることができる。
即ち、シャッターに対して前記回動軸を貫通させて固定すると共に、前記シャッターにおける前記掻き取り板の板面より前方側に相当する領域に切欠き部又は抜き穴を形成しておき、固液分離工程では前記シャッターの切欠き部又は抜き穴以外の部分で前記排出口を覆い、固相の掻き取り工程では前記回動軸の回転によって前記シャッターの切欠き部又は抜き穴がケーキ又はスラッジの落下領域に配置せしめられるようにすれば、シャッターの駆動系を別途設ける必要がなく、固液分離工程と固相の掻き取り工程での回動軸の回動制御に伴ってシャッターの開閉制御を行える。
尚、前記シャッターには切欠き部又は抜き穴が形成されているため、固液分離工程において排出口を完全に覆うことはできないが、一般に固液分離工程では懸濁液や分離液の殆どが遠心力によって外側へ飛散するため、部分的に開口されていても実際上はあまり問題にならない。
特に、抜き穴を形成したものにあってはシャッターの外周領域も排出口を覆うために効果的である。
【００２４】
第２の発明は、固相の掻き取り機構が、前記開口部の下側に設けられた後記案内機構の支持部に立設固定されていると共にその案内方向の一側面に懸濁液の吐出口が設けられており、且つ前記吐出口の位置から上側ヘ長く延長された筒部を有する取込管と、前記取込管における前記吐出口側の側面に対する反対側の側面に固定された平板であって、その側端部の平面形状が前記ボウルの内壁面に沿った形状に形成された掻き取り板と、前記取込管を垂直に立設固定せしめた支持部を水平方向へ直線的に案内する案内機構と、固液分離工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの筒軸寄りに退避させ、固相の掻き取り工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの内壁面に徐々に接近させるように前記案内機構の支持部を移動させる移動手段と、固相の掻き取り工程で前記ボウルを低速回転で駆動するボウル駆動手段とからなることを特徴とした遠心分離装置に係る。
【００２５】
この発明は、第１の発明と同様に１枚の掻き取り板を用いているが、取込管を支柱として掻き取り板を取り付けるようにしている。
取込管はボウルの開口部の下側に設けた案内機構でボウル内に立設させた状態で水平方向へ案内され、移動手段によって取込管を移動させることにより、掻き取り板を固液分離工程では退避位置に設定し、固相の掻き取り工程では掻き取り板の側端部がボウルに堆積した固相に抵触する位置へ移動せしめられる。
その場合、この発明では取込管の吐出口が掻き取り板とは反対側の側面に設けられているため、固液分離工程で掻き取り板を退避位置に設定すると吐出口がボウルの内壁面に近寄り、逆に固相の掻き取り工程では吐出口がボウルの筒軸寄りへ後退して退避状態になり、吐出口も各工程に対応して合理的な位置に移動せしめられる。
そして、この発明においても、固液分離工程でボウルを高速回転させる回転軸を小径で構成でき、掻き取り工程では１枚の掻き取り板によって固相を表面側から徐々に剥離させる方式であるため、第１の発明と同様の基本的効果を具有している。
【００２６】
第３の発明は、固相の掻き取り機構が、前記開口部の外側に設けた軸受部によって前記ボウルの筒軸と平行に軸支された軸に固定されており、その軸を中心に前記開口部の下側で水平方向へ回動する回動レバーと、前記回動レバーに対して垂直方向に立設固定されており、前記ボウル内の上位まで挿入された支柱と、側端部が前記ボウルの内壁面に沿った形状に形成された掻き取り板と、前記支柱と前記掻き取り板の間に介在せしめられる部材であって、前記回動レバーを回動させて前記掻き取り板を平面的に見て前記開口部よりも内側に退避させた状態で、それ自体も前記開口部よりも内側に収まるように構成されている連結部材と、固液分離工程では前記掻き取り板の側端部を平面的に見て前記開口部よりも内側に退避させ、固相の掻き取り工程では前記掻き取り板の側端部を前記ボウルの内壁面に徐々に接近させるように前記回動レバーを回動させる回動駆動手段と、固相の掻き取り工程で前記ボウルを低速回転で駆動するボウル駆動手段とからなることを特徴とした遠心分離装置に係る。
【００２７】
この第３の発明は、掻き取り板をボウルの外側に設けた軸受部の軸回りに回動させてボウル内を移動させる方式を採用している。
機構的には、軸受部の軸回りに回動する回動レバーをボウルの開口部の下側に配置せしめ、その回動レバーに立設固定された支柱に連結部材を介して掻き取り板を取り付けておき、回動レバーを回動駆動させることにより掻き取り板を固液分離工程と掻き取り工程の各位置に移動させる。
その場合、連結部材は、掻き取り工程では掻き取り板の側端部をボウルの内壁面に対して所定角度で当接させ、固液分離工程では掻き取り板の側端部をボウルの開口部よりも内側に位置させる中間部材であるが、固液分離工程においてはそれ自体も開口部よりも内側に収まっていなければならないため、その条件を満たす構成とされている。
この発明によれば、前記の第１及び第２の発明と同様の基本的効果を有すると共に、軸受部を開口部の外側に配置できるために掻き取り工程においてケーキやスラッジの落下を阻害せず、洗浄等の保守作業を頻繁に行う必要がなくなるという利点がある。
また、前記の連結部材として、円弧状に曲げ加工を施した板材、又はその板材を平行に配設した組合せ部材を適用し、掻き取り板を支柱に対して弾性的に支持させるようにすれば、掻き取り工程において掻き取り板にかかる負荷が異常に大きくなった際に掻き取り板を適応的に内側又は後方へ逃がすため、掻き取り機構が過負荷状態で破損してしまうことを防止できる。
【００２８】
尚、上記の第１乃至第３の発明においては、固相の掻き取り工程でボウル駆動手段に大きな負荷がかからないため、ボウル駆動手段として、固液分離工程で前記ボウルを高速回転させる回転駆動手段を利用することもでき、固相の掻き取り工程で前記回転駆動手段を低速駆動状態に切り換えるようにしてもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の遠心分離装置の実施形態を、図１から図１４を用いて詳細に説明する。
［実施形態１］
この実施形態に係る装置全体の断面図は図１及び図２に示され、図１は固液分離工程での状態を、図２は固相の掻き取り工程での状態を示す。
各図において、１は装置の基本筐体であり、その基本筐体１の上側に軸受筐体２が載置固定されている。
軸受筐体２の上下には垂直方向に軸受部３，４が構成されており、各軸受部３，４はそれぞれラジアルベアリング５，６を介して回転軸７を軸支しているが、その回転軸７の下端部は基本筐体１内のボウル８に連結されている。
具体的には、ボウル８は下側に開口部９を設けた縦型の円錐円筒状のものであり、回転軸７はその軸をボウル８の筒軸と一致させてボウル８の上壁部８ａに連結固定されており、回転軸７によってボウル８を基本筐体１内に垂下させた構成になっている。
【００３０】
また、回転軸７の上端側は軸受部３よりも上側へ突き出しており、その部分にプーリー１０が嵌着固定されている。
そして、軸受筐体２の側部に設置した電動モータ１１の回転軸に取り付けたプーリー１２と前記の回転軸７のプーリー１０との間にベルト１３が掛けられており、ボウル８を電動モータ１１によって高速回転できるようになっている。
【００３１】
一方、ボウル８の開口部９の下側には、ボウル８の筒軸から偏心した位置に軸受部１４が設けられており、その軸受部１４は回動軸１５を前記の筒軸と平行な関係で垂直に立設させた状態で軸支している。
また、回動軸１５はボウル８の上壁部８ａの近傍まで達しており、ボウル８内の区間に２個のアダプタブロック１６，１７を溶接固定して、それらのアダプタブロック１６，１７に対して掻き取り板１８がボルト止めして固定されている。この掻き取り板１８の刃先に相当する側端部１８ａは、回動軸１５の回動によって掻き取り板１８の板面がボウル８の筒軸を通過する状態に設定されたときにボウル８の内壁面に沿うように形成されている。即ち、側端部１８ａがボウル８の内壁面に最も接近した状態で、側端部１８ａとボウル８の内壁面との間に僅かなクリアランスを構成するようになっている。
【００３２】
次に、軸受部１４は上下の２箇所で回動軸１５を軸支する構成になっているが、その中間には鎖歯車１９が嵌着固定されている。
そして、基本筐体１の側部に取り付けた電動モータ２０の回転軸に取り付けた鎖歯車２０ａと回動軸１５側の鎖歯車１９の間にチェーンベルト２０ｂが掛けられており、回動軸１５を電動モータ２０によって回動できるようになっている。
尚、軸受部１４と鎖歯車１９はボウル８の開口部の下側に位置し、ケーキ又はスラッジの排出口２１内に配置されることになるが、それらとチェーンベルト２０ｂの周囲はカバー板２２によって覆われている。
【００３３】
また、回動軸１５におけるボウル８の開口部９と前記の軸受部１４の間にはシャッター２３が取り付けられている。
具体的には、シャッター２３は薄い金属板で構成されており、高さが低い三角錐状の形態をなしているが、その外側寄りの位置に回動軸１５を貫通させ、その貫通部分で回動軸１５に溶接することによって水平方向に支持されている。
そして、回動軸１５が掻き取り板１８をボウル８の筒軸寄りに回動させた固液分離工程では、図１に示すように、シャッター２３がその中心をボウル８の筒軸上に位置させて排出口２１を覆い、一方、回動軸１５が掻き取り板１８の側端部１８ａをボウル８の内壁面へ接近させるように回動させた掻き出し工程では、図２に示すように、シャッター２３が排出口２１からずれた位置に旋回せしめられるようになっている。
尚、この実施形態でのシャッター２３には切欠き部又は抜き穴２４が形成されているが、これについては後述する。
【００３４】
懸濁液の取込管２５は外部から基本筐体１を貫通させてボウル８の開口部９の下側へ導入され、更にその位置から上側へ折曲されてボウル８の内部へ導かれている。また、取込管２５はボウル８内において、掻き取り板１８と抵触しないようにその回動範囲外に配管されている。
そして、取込管２５の吐出口２５ａはボウル８の内壁面に対してほぼ垂直となるように設けられ、且つその吐出口２５ａの先端はボウル８の開口部９よりも内側になっている。
【００３５】
次に、この実施形態の装置では、軸受筐体２の内部に減速機構と電磁クラッチ機構を内蔵させており、軸受筐体２の上側に設置した電動モータ２６を駆動源として、掻き取り工程において回転軸７を強力なトルクで低速回転させるようになっている。
具体的には、先ず、回動軸７にラジアルベアリング２７を介して従動歯車２８が取り付けられており、その従動歯車２８に対して電動モータ２６側の駆動歯車２９が歯合せしめられている。
そして、従動歯車２８の下側に固定された従動板３０に対して、回転軸７と共に回転するクラッチ板３１を励振コイルによって上下へ移動させることにより、クラッチ板３１と従動板３０との接合／非接合状態を構成させる電磁クラッチ機構が設けられている。
従って、固液分離工程ではクラッチ板３１を解除させて回転軸７を電動モータ１２の駆動力で高速回転させるが、掻き取り工程ではクラッチ板３１を接合させて電動モータ２６の駆動力で回転軸７を強力なトルクで低速回転させることができる。
【００３６】
更に、この実施形態の装置には、軸受部１４の軸支部間においてアーム３２を回動軸１５に固定させており、そのアーム３２の回動位置を検出して固液分離工程と掻き取り工程での掻き取り板１８の回動位置を制御するようにしているが、これについても後述する。
【００３７】
以上の構成において、この実施形態の装置は次のように動作する。
先ず、固液分離工程では、電動モータ２０を回転制御することにより、掻き取り板１８の側端部１８ａをボウル８の開口部９よりも内側に退避させるように回動軸１５の回動角度を設定する。
その場合、図１におけるＸ−Ｘ矢視断面は図３に示すようになり、回動軸１５が前記回動角度に到達する直前にアーム３２の先端部を軸受部１４の側方に設けた近接センサ３３ａによって検出し、電動モータ２０を停止させると共に、ストッパー３４ａでアーム３２を係合させて回動軸１５を制止する。
また、固液分離工程では電磁クラッチ機構のクラッチ板３１は解除させてあり、電動モータ２６も停止させてある。
【００３８】
そして、その状態で電動モータ１１を駆動させると、回転軸７が回転せしめられてボウル８が高速で回転し、所定の回転速度になった段階で懸濁液が取込管２５から供給され、懸濁液は吐出口２５ａからボウル８の内壁面に向けて吐出される。
すると、懸濁液はボウル８の内壁面に対してほぼ垂直に当たり、ボウル８が高速回転しているためにその回転方向へ流れて拡がるが、遠心力によって懸濁液中の固体粒子は比重が大きいためにボウル８の内壁面側に固相として堆積し、その固相の内周側に液相が構成される。
即ち、遠心力の作用で固液分離がなされ、懸濁液の供給に伴って除々に固相が厚く形成されてゆき、液相もその厚さを増してゆく。
尚、この固液分離工程では、クラッチ板３１が回転軸７と共に回転するが、従動歯車２８と回転軸７の間にはラジアルベアリング２７が介装されているために従動歯車２８と従動板３０は回転しない。
【００３９】
ところで、この実施形態の装置では、図１に示すように、ボウル８の上壁部８ａには平面的に見て開口部９の縁に対応する位置よりも少し内側に穴８ｂが形成されている。（図１では左右に２箇所しか表れないが、穴８ｂは周方向に数箇所形成されている。）
従って、厚さを増した液相の表面が各穴８ｂよりも内周側になると、液相の表面の液体が各穴８ｂを通じて上壁部８ａの上側へ溢れ出し、ボウル８の回転による遠心力で外側へ流れる。
また、この実施形態では、ボウル８の外周側には基本筐体１の内壁を利用した環状の液受部３５が構成されているため、ボウル８の上壁部８ａから外側へ放出された液体は液受部３５へ流下し、排液口３６を通じて基本筐体１の外部へ排出される。
【００４０】
一方、図３に示すように、固液分離工程における回動軸１５の回動位置では、シャッター２３がその切欠き部２４以外の部分で排出口２１を覆っている。
固液分離工程では、液体の大半は前記のようにボウル８の上壁部８ａの各穴８ｂを通じて流れ出るが、飛散した液滴等が僅かに下方へ落下する。
しかし、シャッター２３が排出口２１の広い範囲を覆っているために、排出口２１へ落下する液体を微小量に抑制できる。
【００４１】
このようにして固液分離工程が進行すると、図３に示すように、ボウル８の内壁面に固相３７が構成されてゆくが、それが所定の厚さになった段階で電動モータ１１を停止させて固液分離工程を完了させる。
【００４２】
固液分離工程が完了すると固相の掻き取り工程が開始される。
掻き取り工程では、先ず、電動モータ１１をアイドリング状態として電動モータ２６を駆動する。
また、電磁クラッチ機構の励振コイルに通電することによりクラッチ板３１を上方へ移動させて従動歯車２８の従動板３０に接合させる。
従って、電動モータ２６の駆動力で回転軸７が強力に低速回転せしめられた状態となるが、その状態で電動モータ２０を駆動させることにより回動軸１５を回転させる。
【００４３】
すると、図２及び図４に示すように、掻き取り板１８が回転せしめられて、その側端部１８ａがボウル８の固相３７の表面に抵触する位置に達し、固相３７の表面からケーキ又はスラッジを剥離させて下側へ落下させる状態になる。
そして、回動軸１５の軸心がボウル８の筒軸から偏心せしめられているため、回動軸１５を更に回転させると、掻き取り板１８の側端部１８ａは除々に外周側へ移動してその時点における固相３７の表面に抵触してゆくことになり、浅い抵触関係で固相３７の表面からケーキ又はスラッジを掻き取りながら回転してゆく。
また、回動軸１５の回転によってシャッター２３も旋回するが、シャッター２３における掻き取り板１８の手前に相当する領域には切欠き部２４が形成されているため、掻き取られたケーキ又はスラッジはボウル８の開口部９からシャッター２３の切欠き部２４を通じて排出口２１に落下する。
【００４４】
このようにして掻き取り工程が進行すると、図５に示すように、回動軸１５の回転によって掻き取り板１８の板面がボウル８の筒軸を含む面と一致して、掻き取り板１８の側端部１８ａがボウル８の内壁面に最も接近した状態になる。
即ち、この実施形態では、掻き取り板１８がボウル８の内壁面と垂直になると共に、側端部１８ａが僅かなクリアランスを介して接近した状態になり、その段階で掻き取り工程が完了する。
そして、その段階では、上記のように掻き取り板１８の側端部１８ａがボウル８の内壁面に沿った形状に形成されているために固相の殆どが掻き取られており、剥離された全てのケーキ又はスラッジが排出口２１に落下している。
【００４５】
また、前記の掻き取り工程の完了段階における回動軸１５の回動停止制御は、図５に示すように、その段階に至る直前にアーム３２の先端部を検出する近接センサ３３ｂの検出信号を用いて電動モータ２０を停止させ、またアーム３２に対してストッパー３４ｂを係合させることにより行われる。
尚、以上の動作によって１サイクルの工程が終了するが、掻き取り板１８を再び退避位置に回動させると固液分離工程を再開することができ、以降、固液分離工程と掻き取り工程を繰り返して実行できることは言うまでもない。
【００４６】
ところで、前記のシャッター２３では切欠き部２４を形成しておいてケーキ又はスラッジを排出口２１へ落下させるようにしているが、切欠き部２４とせずに抜き穴として構成しておいてもよい。
図６及び図７は切欠き部２４を抜き穴２４’として構成した場合における図３及び図５に対応するものである。
この実施形態の装置による掻き取り工程では固相を表面から除々に剥離させてゆくため、剥離されたケーキやスラッジは比較的小さな塊になって、掻き取り板１８の手前にあるボウル８の内壁面に沿って円滑に落下する。
即ち、シャッター２３にそれほど大きな落下領域を確保する必要はなく、抜き穴２４’にしておいても前記の切欠き部２４と比較して機能的に殆ど差異がない。
【００４７】
一方、図６に示される固液分離工程では、ボウル８の開口部９から液滴が落下するとしても、ボウル８の高速回転に基づいた遠心力によって開口部９の外側へ振り出されるため、排出口２１はその外縁部に近い領域だけを覆っておけば足りる。
従って、図６及び図７に示すように、シャッター２３に対して抜き穴２４’を形成するようにすれば、抜き穴２４’の外側領域に構成される連続部分で排出口２１内に液体が落下することを防止でき、シャッター２３全体の機械的強度を高めることと併せてより合理的である。
【００４８】
この実施形態の装置は、以上の構成と動作に基づいて固液分離工程と掻き取り工程を実行するが、図１及び図２と従来技術に係る図１５及び図１６とを比較すれば明らかなように、回転軸７には回動軸や取込管を内嵌させる必要はなく、小径の中実丸棒で構成できる。
これにより、回動軸７を軸支する軸受部３，４に適用されるラジアルベアリング５，６の軸受内径を小さくできると共に、固液分離工程におけるラジアルベアリング５，６の内輪の周速度を小さくできるため、結果的に製造コストの大幅な低減化が図れ、また軸受部３，４での故障の発生を防止できる。
【００４９】
また、従来技術の遠心分離装置は、ボウルの回転軸に内嵌させた回動軸に対して、ボウルの筒軸に関して対称となるように２枚の掻き取り板を取り付けているため、掻き取り板の加工や組立てに高い精度が要求されていたが、この実施形態の装置では単一の掻き取り板１８を回動させる方式を採用しているため、それほど高い精度を要求されず、また組立てに際してもアダプタブロック１６，１７に対する掻き取り板１８の取り付け位置を微調整するだけで掻き取り板１８の側端部１８ａとボウル８の内壁面とのクリアランスを容易に適正化できる。
特に、この実施形態の装置では、固液分離工程で掻き取り板１８が非回転状態で退避せしめられており、従来技術の装置のようにボウル８内で高速回転する２枚の掻き取り板の質量バランス等を考慮する必要はないため、その意味でも掻き取り板１８の加工精度が緩和される。
【００５０】
更に、この実施形態の装置では、掻き取り工程において掻き取り板１８を除々に回転させて固相の表面を除々に剥離させる方式になっており、掻き取り板１８にかかる負荷が従来技術に係る装置と比較して極めて小さくなる。
そのため、掻き取り工程で回動軸１５や回転軸７を駆動するためのトルクは小さくても足り、固液分離工程で固相が厚くなってもそれらが回転不能になるような事態は発生せず、換言すれば、電動モータ２０，２６に小型のものが適用できることになる。
また、掻き取り板１８には従来技術に係る装置のように大きな機械的強度が要求されないため、比較的薄い平板でも足りるという利点もある。
【００５１】
更なる特徴として、この実施形態では回動軸１５にシャッター２３を取り付けて固液分離工程と掻き取り工程で排出口２１を開閉させている。
従来の装置ではシャッターを別に設けた駆動系で開閉するようにしているために独立した駆動装置と制御系が必要になるが、この実施形態ではそれらが不要である。
【００５２】
尚、この実施形態では回動軸１５に対してチェーンベルト２０ｂを介した駆動方式を採用しているが、その方式に限定されるものではなく、各種の方式が適用できる。
例えば、ウォームとウォームギアを用いた方式とすれば、回動軸１５に作用する負荷トルクで掻き取り板１８が揺動することがなく、掻き取り板１８の回動角度の制御も容易になる。
また、掻き取り板の１８の回動角度は高々１００°程度であるため、駆動源を油圧又は空圧シリンダとしてクランク機構等を介して回動軸１５を回転させるような機構も採用できる。
【００５３】
［実施形態２］
この実施形態に係る遠心分離装置全体の断面図（固液分離工程の状態）は図８に示される。
同図と図１とを対照させると明らかなように、この実施形態の装置は上記の実施形態１の装置に対して軸受部４１が異なっているだけであり、他の部分の構成と同様である。
また、固相の掻き取り工程におけるボウル８の低速回転駆動方式を除いて、他の動作も実施形態１の場合と同様である。
従って、ここでは軸受部４１の構成だけを説明し、他の内容は実施形態１での説明に譲ることとする。
【００５４】
ところで、実施形態１の装置では、掻き取り工程において電磁クラッチ機構を作動させることにより、減速機構を介して電動モータ２６の回転駆動力を回転軸７へ伝達させてボウル８を強力なトルクで低速回転させるようにしている。
しかし、実施形態１で説明したように、掻き取り工程では掻き取り板１８を除々に回転させて固相の表面からケーキ又はスラッジを薄く剥離させてゆく方式をとるため、同工程で掻き取り板１８とボウル８にかかる負荷トルクは従来技術の装置の場合よりも極端に小さくなる。
【００５５】
この点に着目すると、あえて、実施形態１の装置のように掻き取り工程用にボウル８の回転駆動系を用意しておく必要はなく、固液分離工程でボウル８を高速回転させるための駆動系を代替させることも可能である。
また、電動モータ１１はその回転速度を制御して低速回転させることが可能である。
【００５６】
そこで、この実施形態では、回転軸７を上下で軸支するラジアルベアリング４２，４３の保持部と、それらの間に介在してスペーサとしての役割を果たす中空筒体４４とで簡素な軸受部４１を構成し、固液分離工程と掻き取り工程で電動モータ１１をそれぞれ高速／低速回転に切り換えるようにしている。
【００５７】
この実施形態によれば、実施形態１の場合のように、電動モータ２６を必要とせず、特別な軸受筐体２を設けて内部に複雑な減速機構や電磁クラッチ機構を内蔵させる必要もなく、装置が非常に簡単な構成になって製造コストの大幅な低減化が可能になる。
また、前記の掻き取り方式に基づいて性能的にも実施形態１の装置と殆ど差異がなく、部品点数が削減されるために高い信頼性が得られる。
【００５８】
［実施形態３］
この実施形態に係る遠心分離装置全体の断面図は図９に、また同図におけるＸ−Ｘ矢視断面図は図１０に、Ｙ−Ｙ矢視断面図は図１１に示される。
但し、この実施形態におけるボウルの回転軸の駆動系は実施形態２の装置と同様の構成が採用されており、それらの機構要素は図８と同一符号で示されている。
先ず、図９において、５１は装置の基本筐体であり、その基本筐体５１の上側に前記の駆動系が載置固定されている。
そして、ボウル５２は下側に開口部５３を設けた縦型の円錐円筒状のものであり、軸受部４１で軸支された回転軸７の下端部がボウル５２の上壁部５２ａに連結されているが、回転軸７の軸心はボウル５２の筒軸と一致しており、ボウル５２は回転軸７によって基本筐体５１内に垂下されている。
また、ボウル５２の外周側には基本筐体５１の内壁を利用した環状の液受部５４が構成されており、その液受部５４に流出した液体が基本筐体５１に設けた排液口５５から外部へ排出されるようになっている。
【００５９】
以上のボウル５２とその駆動系等に係る基本的構成は実施形態２の装置とほぼ同様であるが、この実施形態は以下に説明するように掻き取り板の駆動機構に特徴を有している。
先ず、懸濁液の取込管５６が基本筐体５１の側壁部５１ａを貫通してボウル５２の下側へ導かれているが、側壁部５１ａは取込管５６を水平方向へ摺動自在な態様で支持している。
そして、取込管５６は、ボウル５２の下側において垂直方向に上側ヘ曲がり、ボウル５２の上壁部５２ａの近傍まで伸びているが、その垂直方向の立設部分５６ａはボウル５２の開口部５３から一定区間だけ管状の構成になっており、それより上側の区間は中実棒の構成になっている。
また、立設部分５６ａにおける管状構成区間の上部位置には側壁部５１ａの方向へ向けて吐出口５６ｂが設けられている。
尚、実際上の取込管５６の組立て構造は、水平方向の管体と、垂直方向の中実区間と管状区間とからなる立設部分５６ａと、吐出口５６ｂの管状部分とを溶接して構成したものとなる。
【００６０】
前記の取込管５６には吐出口５６ｂと反対側に掻き取り板５７が取り付けられている。
具体的には、取込管５６の立設部分５６ａを挟む態様で２枚の縦長の板材５８，５９を平行な関係で取込管５６に溶接し、その各板材５８，５９の間に掻き取り板５７を溶接した補強ブロック材６０を嵌着させた状態で、各板材５８，５９に穿設された４個の孔を通じて補強ブロック材６０を各板材５８，５９にボルトで締着固定してある。
【００６１】
前記の取込管５６と掻き取り板５７のアッセンブリは、取込管５６の下側に設けた案内機構の支持部に固定・支持されており、基本筐体５１に取り付けた油圧シリンダ６１によって立設部分５６ａを垂直に保った状態で水平方向へ往復移動されるようになっている。
【００６２】
ここに、案内機構は、取込管５６の水平部分と平行な関係で同取込管５６の両側部に横架させた２本の案内棒６２，６３と、それらの案内棒６２，６３の間に架け渡された移動台６４とからなる。
各案内棒６２，６３はそれぞれの両端部が基本筐体５１の対向する壁面に固定されており、また移動台６４はその両端部に穿設された水平方向の孔に各案内棒６２，６３を貫通させており、移動台６４は各案内棒６２，６３と垂直な関係を保ちながら摺動自在に水平方向へ移動できるようになっている。
また、各案内棒６２，６３と移動台６４とを常に垂直な関係に保つために、移動台６４は一定の幅を有しており、各案内棒６２，６３を貫通させる穴の摺動面にグリース等を介在させて移動台６４が滑らかに移動するように配慮されている。
【００６３】
取込管５６の立設部分５６ａと水平部分の連結部は移動台６４の中央部分に形成した陥凹部に嵌合させた状態で溶接・固定されている。
そして、移動台６４における前記の溶接・固定部の下側には油圧シリンダ６１のロッド６１ａが取り付けられており、移動台６４を油圧駆動することによりボウル５２内で掻き取り板５７を水平移動させる構成になっている。
尚、掻き取り板５７の側端部５７ａはボウル５２の内壁面に対応した形状に形成されており、油圧シリンダ６１のストローク長は、ロッド６１ａを前進限に突き出した状態で側端部５７ａとボウル５２の内壁面との間に僅かなクリアランスが構成され、逆にロッド６１ａを後退限に引き込んだ状態で側端部５７ａがボウル５２の開口部５３より内側へ後退するように設定されている。
【００６４】
以上の構成に基づいて、この実施形態の装置は次のように動作する。
先ず、固液分離工程では油圧シリンダ６１のロッド６１ａを後退限に設定し、掻き取り板５７をボウル５７の中央側に退避させて、前記のように掻き取り板５７の側端部５７ａをボウル５７の開口部５３の内側に位置させる。
そして、その状態で電動モータ１１を駆動させると回転軸７を介してボウル５７が高速回転するが、所定の回転速度になった段階で懸濁液を取込管５６から供給し、吐出口５６ｂからボウル５７の内壁面に吐出させる。
その場合、掻き取り板５７を退避させた状態では取込管５６の吐出口５６ｂが後退してボウル５７の内壁面に近くなっており、懸濁液にかける圧力を低減でき、また懸濁液の液滴が散乱することを抑制できる。
【００６５】
ボウル５７の内壁面へ吐出された懸濁液が遠心力によって固液分離され、固体粒子が内壁面に固相として堆積し、その内周側に液相が構成されること、及び液相の液体がボウル５２の上壁部５２ａに形成された穴５２ｂから液受部５４へ流出して排液口５５から放出されることは実施形態１の場合と同様である。
【００６６】
固相が一定の厚さになって固液分離工程が完了すると、懸濁液の供給を停止してボウル５２の回転を停止させ、次の掻き取り工程へ移行する。
掻き取り工程においては、電動モータ１１を低速モードで再起動し、ボウル５２を低速で回転させる。
また同時に、移動台６４の下側に設けたシャッター６５が別途設けた移動駆動機構（図示せず）によって側方へ移動せしめられ、そのシャッター６５によって閉鎖されていた排出口６６を開放しておく。
そして、ロッド６１ａを後退限に設定していた油圧シリンダ６１に圧油を供給してロッド６１ａを突き出させ、掻き取り板５７の側端部５７ａを固相に抵触させてゆく。
【００６７】
その場合、ロッド６１ａを除々に前進させるように圧油の供給を制御すると、掻き取り板５７の側端部５７ａが固相の表面側から抵触してケーキ又はスラッジを薄く剥離してゆき、ロッド６１ａを前進限まで突き出すことにより、ボウル５２の内壁面に堆積していた固相の殆どが掻き取られることになる。
また、掻き取られたケーキ又はスラッジはボウル５２の開口部５３から排出口６６へ落下し、排出口６６の下側に設けた台車等（図示せず）に堆積したケーキ又はスラッジが外部へ取り出されて回収されることになる。
【００６８】
そして、油圧シリンダ６１のロッド６１ａを後退限に戻して掻き取り板５７を退避状態にすると共にシャッター６５を閉じると固液分離工程を再開させることができ、以降、固液分離工程と掻き取り工程を繰り返して実行させることができる。
【００６９】
この実施形態の装置は、掻き取り板５７の作動方式が実施形態１，２の装置と異なっているが、回転軸７には回動軸や取込管を内嵌させる必要がない点、１枚の掻き取り板５７によって掻き取り工程を実行させる点、固液分離工程で掻き取り板５７が回転しない点、及び掻き取り工程で掻き取り板５７にかかる負荷が極めて小さくなる点では共通しているため、実施形態１，２の装置と同様と同様の効果を具有する。
また、この実施形態では、取込管５６の立設部分５６ａを掻き取り板５７を取り付けるための支柱として利用しており、ボウル５２の下側に設ける機構をより簡素に構成できるという利点がある。
【００７０】
尚、この実施形態では、油圧シリンダ６１によって掻き取り板５２を駆動させているが、その駆動手段は直線的にストロークさせるものであればよく、ボールネジやラック・ピニオンを適用した電動モータによる駆動機構等も採用できる。更に、この実施形態では、実施形態２の軸受部４１を適用して固液分離工程と掻き取り工程において電動モータ１１を高速回転と低速回転に切り換えて利用しているが、実施形態１のように掻き取り工程で別の低速回転機構を適用してボウル５２を回転駆動させるようにしてもよい。
【００７１】
［実施形態４］
この実施形態に係る遠心分離装置全体の断面図は図１２（Ａ）に、同装置における掻き取り板の取り付け部分の構成は同図（Ｂ）に示される。また、図１２（Ａ）におけるＸ−Ｘ矢視断面は図１３に示される。
但し、この実施形態におけるボウルの回転軸の駆動系は実施形態１の装置と同様の構成が採用されており、それらの機構要素は図１と同一符号で示されている。
ここに、基本筐体７１の上側に軸受筐体２が載置固定されており、軸受筐体２側の回転軸７の下端部がボウル７２の上壁部７２ａの中心に連結された状態でボウル７２が基本筐体７１の内部に垂下されている点、及びボウル７２の外側に液受部７３が構成されており、固液分離工程で液受部７３に流下した液体を基本筐体７１の側部に形成した排液口７４から排出させる点は上記の各実施形態と同様である。
従って、それらに関する基本的構成は実施形態１と変らないが、この実施形態ではボウル７２の開口部７５が比較的大きく構成されており、それに対応させて上壁部７２ａに形成した穴７２ｂが実施形態１の場合よりも外側寄りに形成されている。
【００７２】
この実施形態の特徴は、掻き取り板７６の取り付け方式とその回動駆動機構にある。
先ず、回動駆動機構についてみると、前記の基本筐体７１は基台板７７の上に固定されているが、その基台板７７におけるボウル７２の開口部７５に対応する領域には排出口７８が形成されていると共に、開口部７５の外側に相当する領域には軸受部７９が固定されており、その軸受部７９はボウル７２の筒軸と平行な関係で回動軸８０を軸支させている。
そして、その回動軸８０に対して回動レバー９１が垂直な関係で嵌着せしめられて溶接・固定されており、回動軸８０の回動に伴って回動レバー９１がボウル７２の下側で水平方向に揺動するようになっている。
また、軸受部７９の下側では回動軸８０に対して垂直な関係でクランクシャフト８２の一端が嵌着・固定されており、そのクランクシャフト８２を水平方向に回動させるための油圧シリンダ８３が設けられている。
尚、油圧シリンダ８３のロッド８３ａとクランクシャフト８２の連結部分は、図１３に示すように、ロッド８３ａ側に固定した継ぎ手８４にピン８５を設けておき、そのピン８５をクランクシャフト８２に形成した長孔８６に貫通させることにより、ロッド８３ａの直線駆動力をクランクシャフト８２の回動駆動力に変換するようになっている。
【００７３】
次に、掻き取り板７６の取り付け方式については、前記の回動レバー８１の上側に支柱８７を垂直に立設固定させてボウル７２内の上位まで挿入せしめ、その上側寄り側面の一定区間（ボウル７２の円筒状部分に対応する区間）に円弧状に曲げられた連結部材８８を固定し、更にその連結部材８８の端部に補強板８９を介在させて掻き取り板７６をネジ止めした構成になっている。
ここに、支柱８７はその下端部が回動レバー８７に溶接・固定されている。
また、連結部材８８はその一方の側面が支柱８７に溶接・固定されており、他方の側端面に対してネジ孔を形成した補強板８９を溶接・固定した構成からなり、補強板８９のネジ孔を利用して掻き取り板７６が皿ネジで締着・固定されている。
尚、この実施形態では、軽量化を図るために、支柱８７を中空状の四角柱とし、また連結部材８８も円弧状に曲げ加工された２枚の板材を組み合わせた中空状の部材とされているが、それらは中実部材で構成してもよく、その場合には連結部材８８を薄めの単板にできる。
【００７４】
前記の掻き取り板７６の取り付け方式によると、図１３に示すように、連結部材８８はその円弧状部分を回動レバー８１の前方側へ膨出させ、その膨出部分から迂回して戻った位置に掻き取り板７６を固定させており、結果的に掻き取り板７６の側端部（刃先）が一定の角度でボウル７２の内壁面に沿って当接するようになっている。
しかし、図１３は掻き取り工程での位置関係を示すものであり、同工程では前記の膨出部分が平面的に見てボウル７２の開口部７５より外側に位置していても問題はないが、固液分離工程では掻き取り板７６も膨出部分も開口部７５よりも内側に収まっていなければならない。
従って、回動レバー８１に対する支柱８７の立設位置と、連結部材８８の円弧状部分に係る曲率半径等の平面的形状と、連結部材８８に対する掻き取り板７６の取り付け位置は、固液分離工程における開口部７５に対する前記の相対的条件を満たすように設計されている。
【００７５】
尚、図１２（Ａ）及び図１３において、９０は懸濁液の取込管であり、９１は排出口７８のシャッターである。
この実施形態のシャッター９１は傾斜板で構成されており、別の駆動系（図示せず）によって、固液分離工程では排出口７８を覆い、掻き取り工程では排出口７８の上部を開放するように移動せしめられる
【００７６】
以上の構成に基づいて、この実施形態の装置は次のように動作する。
先ず、固液分離工程では油圧シリンダ８３に圧油を供給してロッド８３ａを前進限まで突き出させる。
その場合、軸受部７９の軸８０を中心に回動レバー８１が回転し、図１４に示すような状態となって、掻き取り板７６と連結部材８８が平面的に見てボウル７２の開口部７５よりも内側に退避せしめられる。
次に、電磁クラッチ機構のクラッチ板３１を従動板３０から解除させた状態で電動モータ１１を駆動させ、回転軸７を介してボウル７２を高速回転させる。
そして、ボウル７２が一定の回転速度になると取込管９０から懸濁液を供給して固液分離を実行させるが、その際に生じる液相の表面はボウル７２の開口部７５よりも外側になるため、ボウル７２内で掻き取り板７６や連結部材８８が液相に抵触することはない。
尚、固液分離工程ではシャッター９１が排出口７８の上側を覆う状態に設定されている。
【００７７】
前記の固液分離工程が進行してボウル７２の内壁面に所定の厚さで固相３７が堆積すると、電動モータ１１を停止させた後、電磁クラッチ機構のクラッチ板３１を従動板３０に接合させ、またシャッター９１を移動させて排出口７８を開放した状態で掻き取り工程へ移行する。
掻き取り工程では、電動モータ２６を駆動させてボウル７２を強力なトルクで低速回転させ、油圧シリンダ８３のロッド８３ａを除々に引き込ませて回動レバー８１を軸受部７９の軸８０を中心に回転させる。
すると、回動レバー８１の回転によって支柱８７に固定された連結部材８８と掻き取り板７６が円弧状の軌跡で移動し、掻き取り板７６の側端部（刃先）が固相３７と抵触するようになり、固相３７が掻き取り板７６によって表面側から剥離されてゆく。
従って、剥離されたケーキ又はスラッジは下方へ落下するが、開口部７５から排出口７８を通じて装置の下側に堆積せしめられ、掻き取り工程が完了した段階でまとめて回収されることになる。
【００７８】
ところで、固相３７を掻き取り板７６で剥離させてゆく段階では、掻き取り板７６にかかる負荷が変動する。即ち、固液分離工程において固相３７は必ずしも一様に形成されておらず、また掻き取り板７６の先端の固相３７への喰い込み状態によって剪断剥離条件が変化するため、掻き取り板７６には比較的大きな変動負荷がかかることになる。
これに対して、この実施形態では、上記のように曲げ加工を施した板材を組み合わせて円弧状に構成した連結部材８８を適用しており、掻き取り板７６にかかる負荷が大きくなると連結部材８８が適応的に撓んで掻き取り板７６を内側又は後方へ逃がすようにしている。
従って、固相３７における大きな負荷を発生させた部分については比較的浅く剥離しておいて次の周回段階でその部分を再び剥離させるような作用を実現でき、連結部材８８の弾性によって掻き取り板７６にかかる負荷の変動を小さくして掻き取り機構（支柱８７，連結部材８８，掻き取り板７６）の劣化や故障を防止することが可能になる。
【００７９】
そして、油圧シリンダ８３のロッド８３ａの引き込みが進行すると、回動レバー８１の更なる回転によって掻き取り板７６が全ての固相３７を掻き取り、図１３に示すようにボウル３７の内壁面に摺接するようになる。即ち、この実施形態ではその摺接状態で掻き取り工程が完了することになる。
尚、その状態から油圧シリンダ８３のロッド８３ａを突き出させると、掻き取り板７６と連結部材８８を再び図１４の退避状態に戻して固液分離工程を再開させることができ、以降、固液分離工程と掻き取り工程を繰り返して実行させることができる。
【００８０】
この実施形態の装置は、掻き取り板７６の作動方式が上記の各実施形態１，２，３と異なっているが、回転軸７には回動軸や取込管を内嵌させる必要がない点、１枚の掻き取り板７６によって掻き取り工程を実行させる点、固液分離工程で掻き取り板７６が回転しない点、及び掻き取り工程で掻き取り板７６にかかる負荷が小さくなる点では共通しており、基本的効果に関しては各実施形態１，２，３と同様である。
特有の効果としては、前記のように連結部材８８の弾性に基づいた掻き取り機構にかかる変動負荷の抑制が図れることと共に、ボウル７２の下側に配置される機構が回動レバー８１だけであるためにケーキやスラッジが機構要素に引っ掛かる不具合が解消でき、また懸濁液の飛散による汚れ等を洗浄する手間を省けるという利点がある。
【００８１】
尚、この実施形態では、油圧シリンダ８３でクランクシャフト８２を揺動させることによって掻き取り機構を回動させているが、基本的には回動レバー８１を軸受部７９の軸８０を中心に回動させることができる駆動機構であればよく、実施形態１の場合と同様に電動モータと減速機構の組み合わせ等の各種の駆動方式が採用できる。
また、この実施形態では掻き取り板７６にかかる負荷が小さいため、掻き取り工程におけるボウル７２の低速回転駆動に関しても、実施形態２の場合と同様に電動モータ１１を高速回転と低速回転に切り換えて利用する方式を採用でき、電動モータ２６や減速機構や電磁クラッチ機構が不要になり、回転軸７の軸受部が非常に簡単な構成になって製造コストの大幅な低減化が図れる。
【００８２】
【発明の効果】
本願発明の遠心分離装置は、以上の構成を有していることにより、次のような効果を奏する。
請求項１、請求項４、及び請求項５の発明は、円錐円筒状又は円錐状の縦型ボウルを用い、取込管をボウルの下側の開口部から導入して懸濁液をボウルの内壁面に吐出させる方式の遠心分離装置において、ボウルの回転軸を軸支する軸受部に軸受内径が小さいラジアルベアリングが適用できるようにし、部品コストの低減化を図ると共に、軸支部での周速度が小さくなることにより軸受部の耐久性を向上させる。
また、掻き取り工程においては掻き取り板でボウルの内壁面に堆積した固相を表面から除々に剥離させてゆくため、同工程でのボウル駆動手段にかかる負荷を小さくでき、従来技術で発生したような掻き取り不能状態は発生しない。換言すれば、固相を厚くしても掻き取りが可能であり、一回の固液分離工程で多量の懸濁液を処理できるために処理効率を大幅に向上させることができる。
更に、単一の掻き取り板で固相の掻き取りを実行する方式であり、且つその掻き取り板は固液分離工程で高速回転しないため、掻き取り板に係る加工・組立て段階で高い精度を要求されない。
その他、掻き取り板の側端部（刃先）にかかる負荷が小さくなるために、掻き取り板に比較的薄い板材を適用できるという利点もある。
尚、請求項５の発明では、ボウルの開口部の下側に設けられる機構要素が回動レバーだけになるため、掻き取り工程においてケーキやスラッジが落下中に引っ掛かる要素がなくなり、洗浄等の保守作業が軽減できるという特有の効果がある。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、固液分離工程と掻き取り工程における掻き取り板の回動位置の制御を容易にする。
請求項３の発明は、請求項１の発明において、ケーキ又はスラッジの排出口を開閉するシャッターを回動軸の回動動作を利用して自動的に作動させ、シャッターの駆動機構を別途構成する必要をなくして装置の製造コストを低減化する。
請求項６の発明は、請求項５の発明において、連結部材に弾性機能を具備させたことにより掻き取り機構の破損を防止でき、また連結部材を円弧状に曲げ加工を施した板材を適用したことにより応力集中を回避させることが可能になる。
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６の発明において、掻き取り工程でのボウルの回転軸にかかる負荷トルクが小さいことに着目し、掻き取り工程で作動させるボウル駆動手段に固液分離工程で作動させる回転駆動手段を低速駆動状態に切り換えて利用するようにして装置の製造コストを低減化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の遠心分離装置の全体的断面図である。但し、掻き取り板は固液分離工程での回動位置にある。
【図２】実施形態１の遠心分離装置の全体的断面図である。但し、掻き取り板は固相の掻き取り工程での回動位置にある。
【図３】図１（固液分離工程の状態）におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図４】掻き取り工程を実行中の掻き取り板やシャッター等の回動位置を、図２におけるＸ−Ｘ矢視断面で示した図である。
【図５】掻き取り工程が完了した段階での掻き取り板やシャッター等の回動位置を、図２におけるＸ−Ｘ矢視断面で示した図である。
【図６】抜き穴を形成したシャッターを用いた場合における、図１（固液分離工程）のＸ−Ｘ矢視断面に相当する図である。
【図７】抜き穴を形成したシャッターを用いた場合における、図２（掻き取り工程が完了した段階）のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図８】実施形態２の遠心分離装置の全体的断面図である。
【図９】実施形態３の遠心分離装置の全体的断面図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図１１】図９におけるＹ−Ｙ矢視断面図である。
【図１２】（Ａ）は実施形態４の遠心分離装置の全体的断面図、（Ｂ）は掻き取り板の取り付け部分の構成を示す正面図である。
【図１３】掻き取り工程が完了した段階での掻き取り機構の状態を、図１２におけるＸ−Ｘ矢視断面で示した図である。
【図１４】固液分離工程での掻き取り機構の状態を、図１２におけるＸ−Ｘ矢視断面で示した図である。
【図１５】従来技術に係る遠心分離装置の全体的断面図である。
【図１６】従来技術に係る遠心分離装置の全体的断面図である。
【図１７】図１５と図１６の遠心分離装置における［ボウルとその駆動軸］及び［掻き取り板とその駆動軸］の組立関係を示す部品分解斜視図である。
【符号の説明】
１…基本筐体、２…軸受筐体、３，４…軸受部、５，６…ラジアルベアリング、７…回転軸、８…ボウル、８ａ…上壁部、８ｂ…穴、９…開口部、１０…プーリー、１１…電動モータ、１２…プーリー、１３…ベルト、１４…軸受部、１５…回動軸、１６，１７…アダプタブロック、１８…掻き取り板、１８ａ…側端部、１９…鎖歯車、２０…電動モータ、２０ａ…鎖歯車、２０ｂ…チェーンベルト、２１…排出口、２２…カバー板、２３…シャッター、２４…切欠き部、２４’…抜き穴、２５…取込管、２６…電動モータ、２７…ラジアルベアリング、２８…従動歯車、２９…駆動歯車、３０…従動板、３１…クラッチ板、３２…アーム、３３ａ，３３ｂ…近接センサ、３４ａ，３４ｂ…ストッパー、３５…液受部、３６…排液口、３７…固相、４１…軸受部、４２，４３…ラジアルベアリング、４４…中空筒体、５１…基本筐体、５１ａ…側壁部、５２…ボウル、５２ａ…上壁部、５２ｂ…穴、５３…開口部、５４…液受部、５５…排液口、５６…取込管、５６ａ…立設部分、５６ｂ…吐出口、５７…掻き取り板、５７ａ…側端部、５８，５９…板材、６０…補強ブロック材、６１…油圧シリンダ、６１ａ…ロッド、６２，６３…案内棒、６４…移動台、６５…シャッター、６６…排出口、７１…基本筐体、７２…ボウル、７２ａ…上壁部、７２ｂ…穴、７３…液受部、７４…排液口、７５…開口部、７６…掻き取り板、７７…基台板、７８…排出口、７９…軸受部、８０…回動軸、８１…回動レバー、８２…クランクシャフト、８３…油圧シリンダ、８４…継ぎ手、８５…ピン、８６…長孔、８７…支柱、８８…連結部材、８９…補強板、９０…取込管、９１…シャッター、２０１…筐体、２０２…軸受部、２０３…中空円筒軸、２０４…ボウル、２０４ａ…上壁部、２０４ｂ…開口部、２０５…連結部材、２０６…プーリー、２０７…電動モータ、２０８…プーリー、２０９…ベルト、２１０…回転軸、２１１ａ，２１１ｂ…掻き取り板、２１２，２１３…円板、２１４…穴、２１５…連結軸、２１６…昇降装置、２１７…鎖歯車、２１８…電動モータ、２１９…鎖歯車、２２０…チェーンベルト、２２１…ストッパー用シリンダ、２２２…ストッパープランジャ、２２３…取込管、２２４…排出口、２２５…シャッター、２２６…排出管、３０１…筐体、３０２…軸受部、３０３…ボウル、３０３ａ…上壁部、３０３ｂ…開口部、３０４…中空円筒軸、３０５ａ，３０５ｂ…ラジアルベアリング、３０６ａ，３０６ｂ…掻き取り板、３０７…中空円筒軸、３０８…取込管、３０９，３１０…円板、３１１…プーリー、３１２…電動モータ、３１３…プーリー、３１４…ベルト、３１５，３１６…従動側ベベルギア、３１７…駆動側ベベルギア。
【図１】
2004041951.tif 000003
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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