(57)【要約】 【課題】  フライトのピッチを短くしたり、コニカル部の傾斜角を小さくすることなく、チャタリングの発生を防止することができ、また、コニカル部における固形物の搬送効率を向上させることができるデカンタ型の遠心分離機を提供することを目的とする。【解決手段】  デカンタ型の遠心分離機１は、円筒部２ａ及びコニカル部２ｂから構成されるボウル２と、スクリューコンベヤ３とを有している。スクリューコンベヤ３は、ボウル２と同軸的に配置されたコンベヤハブ６と、このコンベヤハブ６の外側に螺旋状に配置されたフライト７とから構成されている。コニカル部２ｂの内周面の全域には、螺旋状のグルーブ２０が、所定の間隔をもって複数設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部及びコニカル部から構成されるボウルと、コンベヤハブ及び当該コンベヤハブの外側に配置されたフライトから構成されるスクリューコンベヤと、を有するデカンタ型の遠心分離機であって、
前記コニカル部の内周面には、螺旋状のグルーブが複数設けられており、
前記グルーブは、当該グルーブの中心線の接線と、前記フライトの外周面の中心線の接線とがなす角が、９０°〜１３５°の角度差を有するように、その延在する向きが定められていることを特徴とするデカンタ型の遠心分離機。
【請求項２】
円筒部及びコニカル部から構成されるボウルと、コンベヤハブ及び当該コンベヤハブの外側に配置されたフライトから構成されるスクリューコンベヤと、を有するデカンタ型の遠心分離機であって、
前記円筒部の内周面及び前記コニカル部の内周面には、螺旋状のグルーブが複数設けられており、
前記グルーブは、当該グルーブの中心線の接線と、前記フライトの外周面の中心線の接線とがなす角が、９０°〜１３５°の角度差を有するように、その延在する向きが定められていることを特徴とするデカンタ型の遠心分離機。
【請求項３】
前記グルーブの最深部の位置が、当該グルーブの幅方向の中央よりも、前記フライトの前記ボウルに対する相対回転方向の先方側に位置していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のデカンタ型の遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心力を利用して、処理原液から固形物を分離させるデカンタ型の遠心分離機に関し、特に、分離した固形物を効率良く搬送するためのグルーブを、コニカル部の内周面に設けた、デカンタ型の遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なデカンタ型の遠心分離機としては、例えば、図５に示すような構造のものが知られている。より具体的に説明すると、この遠心分離機１０１は、円筒部１０２ａ及びコニカル部１０２ｂから構成されるボウル１０２と、当該ボウル１０２の内部に配置されたスクリューコンベヤ１０３とを有している。
【０００３】
ボウル１０２は、軸受け１０４ａ，１０４ｂによって支持されており、駆動手段（図示せず）によって所定の方向へ高速で回転するように構成されている。また、スクリューコンベヤ１０３は、ボウル１０２と同軸的に配置されたコンベヤハブ１０６と、このコンベヤハブ１０６の外周面上に固定された螺旋状のフライト１０７とから構成されている。そして、このスクリューコンベヤ１０３は、差速手段１０５により、ボウル１０２とは異なる速度で回転するようになっている。
【０００４】
また、本図において、１０８は原液供給管である。この原液供給管１０８は、コンベヤハブ１０６の内部へ挿通されており、機外より、コンベヤハブ１０６の外周面において開口している原液供給口１０９を介してボウル１０２の内部空間に、処理原液を連続的に導入できるように構成されている。
【０００５】
ここで、この遠心分離機１０１の作用について説明する。まず、ボウル１０２及びスクリューコンベヤ１０３を高速回転させ、この状態で、処理原液をボウル１０２内へ、原液供給管１０８及び原液供給口１０９を介して導入する。そうすると、処理原液は、ボウル１０２の回転に従って高速で回転し、遠心力が作用することになる。この遠心力によって、処理原液中に含まれている成分のうち、液体よりも比重の高い固形物は、ボウル１０２の内周面に向かって移動し、当該内周面に沿って分布することになる。
【０００６】
ボウル１０２の内周面に沿って分布した固形物は、ボウル１０２と所定の差速をもって回転しているスクリューコンベヤ１０３のフライト１０７によって、円筒部１０２ａからコニカル部１０２ｂの方向へ（図５において左方向へ）搬送され、最終的に、ボウル１０２の端部（コニカル部１０２ｂ側の端部）に設けられた開口部１１０から、ボウル１０２の外へと排出されるようになっている。
【０００７】
尚、コニカル部１０２ｂは、図示されているように、円筒部１０２ａとの接続部から開口部１１０にかけて、次第に径が小さくなるように構成されているので、コニカル部１０２ｂ内においては、フライト１０７によって搬送される固形物は、液面Ｌよりも外側の部分（ウェットビーチ）から、液面Ｌを超えて、内側の部分（ドライビーチ）へと、遠心力に抗して搬送されるようになっている。
【０００８】
一方、固形物が分離した残余の液体は、開口部１１０とは反対側のボウル１０２の他方の端部（開口部１１０とは反対側の端部）に設けられた排液口１１１から、この排液口１１１に取付けられたダム（図示せず）を越えて溢流し、順次排出されるようになっている。
【０００９】
このように、図５に示した遠心分離機１０１は、ボウル１０２の回転による遠心力を利用して、機内において処理原液から比重の高い固形物を分離させ、比重の高い固形物を開口部１１０から、また、残余の液体を排液口１１１から、それぞれ別々に排出できるようになっている。
【００１０】
ところで、この種の遠心分離機１０１においては、分離した固形物をなるべく効率良く機外へ排出できるように構成されていることが望ましい。ボウル１０２内において固形物が滞留すると、スクリューコンベヤ１０３に過大な負荷が掛かり、「チャタリング」と呼ばれる異常振動が発生する可能性がある。また、滞留した固形物の状態によっては、「機内閉塞」という最悪の事態に発展しかねない。
【００１１】
そのため、従来の遠心分離機においては、フライト１０７のピッチを小さくする、即ち、フライト１０７のリード角（傾き角）を小さくすることによって、ボウル１０２内における固形物の滞留を防止し、機内閉塞の問題を回避するようにしていた。
【００１２】
また、従来の遠心分離機においては、遠心力の作用により搬送抵抗が特に大きくなるコニカル部１０２ｂにおいて、固形物の搬送抵抗をなるべく小さくできるように、コニカル部１０２ｂの傾斜角（ボウル１０２の回転軸線とコニカル部１０２ｂの内周面とがなす角）を小さくするようにしていた。
【００１３】
更に、従来の遠心分離機には、フライトと同一ピッチ、かつ、同一方向に延在するスパイラル状の突部をコニカル部の内周面に形成し、流動性のある固形物がコニカル部から円筒部へと流れ落ちないようにすることによって、コニカル部における固形物の搬送性を向上させようとするもの（例えば、特開平１１−２０７２１０号公報に記載の「遠心濃縮機」）などもある。
【００１４】
また、従来の遠心分離機には、コニカル部の内周面に、コニカル部の仮想頂点（コニカル部が円錐体の一部を構成するものとした場合における、その円錐体の頂点をいう。尚、この頂点はフライトの回転軸線上に存在する。）に向かって延在する直線状のグルーブを設けたものもあった。
【００１５】
【特許文献１】特開平１１−２０７２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、フライトのピッチを短くすると、スクリューコンベヤの回転数に対する固形物の移動量の割合（スクリューコンベヤの一回転当たりの固形物の移動量）が小さくなってしまうため、機械の処理能力が低下してしまう、という問題がある。また、コニカル部の傾斜角を小さくすると、コニカル部が長くなって、遠心分離機の全長が延びてしまうため、機械をコンパクトに構成できない、という問題がある。
【００１７】
また、特開平１１−２０７２１０号公報に記載されているような、フライトと同一ピッチ、かつ、同一方向に延在するスパイラル状の突部がコニカル部の内周面に形成された「遠心濃縮機」は、分離された固形物に流動性がある場合には、コニカル部における固形物の流下を防止して、搬送効率の向上を図ることができるが、固形物に含まれる水分が少なく流動性がない場合（固形物がケーキ状の場合）には、前記スパイラル状の突部が、開口部へ向かって搬送される固形物に対し、抵抗として作用してしまうため、却って、搬送効率の低下を招いてしまうという問題があった。
【００１８】
また、コニカル部の内周面に設けられた、コニカル部の仮想頂点に向かって延在する直線状のグルーブは、フライトに引きずられながら、フライトの回転方向へ移動しようとする固形物の動きを止めることはできても、開口部へ向かって搬送される固形物の搬送効率を向上させることはできないという問題があった。
【００１９】
この点について図面を参照しながら詳細に説明する。図６は、コニカル部１０２ｂの内周面の部分的な拡大図である。図示されているように、コニカル部１０２ｂの内周面には、コニカル部１０２ｂの仮想頂点に向かって延在するグルーブ１２０が設けられている。尚、グルーブ１２０は、線ｇを最深部とするＶ字形をした溝（Ｖ溝）である。また、ここでは図示しないが、固形物を排出するための開口部は、図６の左側に位置しており、固形物は、この図において右側から左側へ向かって搬送されることになる。
【００２０】
遠心分離機の作動中、フライト１０７は、ボウル（コニカル部１０２ｂ）とは異なる速度で回転しており、コニカル部１０２ｂを基準とした場合、見かけ上は、図６において右側から左側へ向かって移動する。
【００２１】
このフライト１０７の見かけ上の動きによって、コニカル部１０２ｂ内の固形物は、開口部へと搬送されることになる。この際、グルーブ１２０が、固形物に対してガイドとして作用するため、固形物は、グルーブ１２０の延在する向きに従って、コニカル部１０２ｂ内において搬送されることになる。
【００２２】
ここで、搬送される固形物には、フライト１０７の見かけ上の移動方向（図６において右側から左側）への力だけでなく、フライト１０７の回転方向への力も作用している。これは、固形物にフライト１０７の表面摩擦も作用するため、この摩擦によって、固形物がフライト１０７の回転に引きずられるためである。
【００２３】
従って、固形物は、グルーブ１２０を形成するＶ溝の一方の内壁（図６では下側の内壁）に押し付けられながら、グルーブ１２０に沿って搬送されることになる。このため、当該内壁の摩擦力が固形物に大きく作用するので、グルーブ１２０は、実際には、開口部へと搬送される固形物の搬送性を低下させてしまっている。
【００２４】
このように、コニカル部の仮想頂点に向かって延在する直線状のグルーブは、開口部へ向かって搬送される固形物の搬送効率を向上させることはできない、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、以上に説明したような従来の遠心分離機における課題を解決すべくなされたものであって、以下に示すような特徴を有している。
【００２６】
本発明に係るデカンタ型の遠心分離機は、円筒部及びコニカル部から構成されるボウルと、コンベヤハブ及び当該コンベヤハブの外側に配置されたフライトから構成されるスクリューコンベヤと、を有するデカンタ型の遠心分離機であって、前記コニカル部の内周面には、螺旋状のグルーブが複数設けられており、前記グルーブは、当該グルーブの中心線の接線と、前記フライトの外周面の中心線の接線とがなす角が、９０°〜１３５°の角度差を有するように、その延在する向きが定められていることを特徴としている。
【００２７】
また、本発明に係るデカンタ型の遠心分離機は、円筒部及びコニカル部から構成されるボウルと、コンベヤハブ及び当該コンベヤハブの外側に配置されたフライトから構成されるスクリューコンベヤと、を有するデカンタ型の遠心分離機であって、前記円筒部の内周面及び前記コニカル部の内周面には、螺旋状のグルーブが複数設けられており、前記グルーブは、当該グルーブの中心線の接線と、前記フライトの外周面の中心線の接線とがなす角が、９０°〜１３５°の角度差を有するように、その延在する向きが定められていることを特徴としている。
【００２８】
尚、本発明に係るデカンタ型の遠心分離機において、前記グルーブの最深部の位置を、当該グルーブの幅方向の中央よりも、前記フライトの回転方向の先方側に位置するように構成した場合には、フライトに引きずられて移動する固形物に、グルーブにおける斜度の大きい面が対向するため、この固形物の動きを効果的に食い止めることができ、これによって、固形物を開口部の方向へと効率的に搬送することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る遠心分離機は、コニカル部の内周面に、螺旋状のグルーブが設けられているので、フライトのピッチを短くしたり、コニカル部の傾斜角を小さくすることなく、チャタリングの発生を防止することができ、また、コニカル部における固形物の搬送効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付図面に沿って、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明に係る「コニカル部の内周面にグルーブを有するデカンタ型の遠心分離機１」の要部切欠斜視図である。
【００３１】
この遠心分離機１は、従来のものと同様、円筒部２ａ及びコニカル部２ｂから構成されるボウル２と、スクリューコンベヤ３と、分離した固形物を排出するための開口部１０とを有している。また、スクリューコンベヤ３は、ボウル２と同軸的に配置されたコンベヤハブ６と、このコンベヤハブ６の外側に螺旋状に配置されたフライト７とから構成されている。尚、スクリューコンベヤ３は、ボウル２と速度差をもって回転しているため、ボウル２に対して相対的に矢印Ｒの方向へ回転するようになっている。
【００３２】
コニカル部２ｂの内周面の全域には、螺旋状のグルーブ２０が、所定の間隔をもって複数設けられている。各グルーブ２０は、図２（図１Ａ部の拡大図）に示したように、断面形状がＶ字形となる溝（Ｖ溝）であり、その最深部Ｃは、幅方向の中央に位置している。
【００３３】
そして、各グルーブ２０の延在する向きは、フライト７のリード角との関係によって定められている。より具体的には、グルーブ２０の中心線の接線と、フライト７の外周面の中心線の接線とがなす角が、９０°〜１３５°の角度差を有するように定められている。
【００３４】
以上の点について、図３を参照しながら、さらに詳しく説明する。図３は、コニカル部２ｂの内周面の部分的な拡大図である。本図において、Ｔ１は、グルーブ２０の中心線の接線を、Ｔ２は、フライト７の外周面の中心線の接線を、θは、接線Ｔ１と接線Ｔ２とがなす角を、それぞれ示している。尚、Ｎは、フライト７の回転軸線と直交する直線であって前記接線Ｔ２と同一平面上に存在する直線を示しており、この直線Ｎと接線Ｔ２とがなす角αが、フライト７のリード角である。
【００３５】
従って、図３によれば、以上で説明した「グルーブ２０の中心線の接線と、フライト７の外周面の中心線の接線とがなす角が、９０°〜１３５°の角度差を有するように」とは、接線Ｔ１と接線Ｔ２とがなす角θが、９０°≦θ≦１３５°の関係にあることを示している。
【００３６】
尚、グルーブ２０の延在する向きが、このように定められているのは、θが９０°未満であると、フライト７の回転に引きずられながら搬送される固形物が、グルーブ２０の一方の内壁に押し付けられ、当該内壁の摩擦力が固形物に大きく作用するため、固形物の搬送抵抗を低減することができなくなってしまうからである。また、θが１３５°を超えると、スクリューコンベヤの一回転当たりにおける、開口部１０へと移動する固形物の移動量が小さくなってしまうため、固形物の搬送効率が低下してしまうからである。
【００３７】
ここでθは、９０°〜１３５°の範囲内にあれば、固形物の搬送効率に大きな影響を与えることがないため、常に一定である必要はない。従って、例えば、フライト７のピッチが一定であって、コニカル部２ｂの径が次第に小さくなるにつれて、フライト７のリード角αが大きくなるような場合であっても、これに合わせて、接線Ｔ１と接線Ｔ２とがなす角θを大きくする必要はない。
【００３８】
尚、接線Ｔ１及び接線Ｔ２は、実際には同一平面上に存在しないため、接線Ｔ１と接線Ｔ２とがなす角θは、フライト７をグルーブ２０の最深部まで拡大延長させ、接線Ｔ２が接線Ｔ１と同一平面上に存在すると仮定した上で、求めるようにする。
【００３９】
ところで、以上の実施形態においては、コニカル部２ｂの内周面の全域に設けられたグルーブ２０について説明したが、グルーブ２０は、必ずしも、コニカル部２ｂの内周面の全域に設けられていなくても良い。
【００４０】
例えば、コニカル部２ｂの内周面において、コニカル部２ｂの内径が最小となる位置から、コニカル部２ｂの全長の１／４〜３／４の長さに相当する位置の間の範囲においてのみ、グルーブ２０を設けるようにしても良い。この範囲の内周面は、固形物が処理原液の液面を超える部分（ドライビーチ）であって、固形物の搬送抵抗が特に大きいところであるため、この範囲にグルーブ２０を設けることによって、固形物の搬送抵抗を低減させることができるからである。
【００４１】
また、コニカル部２ｂの内周面において、コニカル部の中間位置（コニカル部の内径が最小径と最大径との中間の径となる位置）付近にのみ、グルーブ２０を設けるようにしても良い。この中間位置付近の内周面は、固形物が処理原液の液面を超えようとする部分（ウェットビーチとドライビーチとの境界部分）であって、搬送抵抗が大きく変化するところであるため、この範囲においてのみグルーブ２０を設けることによって、固形物の搬送効率の低下を防ぐことができるからである。
【００４２】
更に、コニカル部２ｂの内周面において、コニカル部２ｂの内径が最大となる位置（円筒部２ａとコニカル部２ｂとの境界）から、コニカル部２ｂの全長の２／３〜３／４の長さに相当する位置の間の範囲においてのみ、グルーブ２０を設けるようにしても良い。コニカル部２ｂの内径が小さい範囲にグルーブ２０が設けられていなくても、コニカル部２ｂの内径が小さくなるにつれて、固形物に作用する遠心力は小さくなり、搬送抵抗が低減されるため、搬送効率低下の影響は少ないからである。
【００４３】
また、円筒部２ａ及びコニカル部２ｂの内周面において、円筒部２ａとコニカル部２ｂとの境界付近にグルーブ２０を設けるようにしても良い。当該境界の位置は、固形物が搬送される向きが変化し、搬送抵抗が大きく変化するところであるため、この範囲にグルーブ２０を設けることによって、固形物の搬送効率の低下を防ぐことができるからである。
【００４４】
尚、以上の実施形態においては、グルーブ２０は、断面形状がＶ字形となる溝（Ｖ溝）であって、その最深部Ｃは、幅方向の中央に位置しているが、グルーブ２０は、必ずしも、このような断面形状をした溝である必要はない。
【００４５】
例えば、図４（ａ）に示したような、断面形状が、円弧Ｅによって形成される溝であっても良い。また、図４（ｂ）に示したような、断面形状が、底辺Ｇと、その底辺Ｇの両端に向かって直線的に延びる二つの同じ長さの側辺Ｈ，Ｈとから形成される溝であっても良い。
【００４６】
尚、以上のような断面形状をしたグルーブ２０においては、その最深部の位置は、図４（ｃ）〜（ｅ）に示したように、幅方向の中央よりも、フライト７の回転方向Ｒの先方側に置かれることが好ましい。これは、この位置をグルーブの最深部とすることによって、フライト７の回転に引きずられて移動する固形物に、グルーブ２０における斜度の大きい面が対向するため、固形物の動きを効果的に食い止めることができ、これによって、固形物を開口部の方向へと効率的に搬送することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る遠心分離機１の要部切欠斜視図。
【図２】図１Ａ部の拡大図。
【図３】コニカル部２ｂの内周面付近を示した図。
【図４】グルーブ２０の断面図。
【図５】従来の遠心分離機１０１の切欠図。
【図６】コニカル部１０２ｂの内周面付近を示した図。
【符号の説明】
【００４８】
１，１０１：遠心分離機、
２，１０２：ボウル、
２ａ，１０２ａ：円筒部、
２ｂ，１０２ｂ：コニカル部、
３，１０３：スクリューコンベヤ、
６，１０６：コンベヤハブ、
７，１０７：フライト、
１０，１１０：開口部、
２０，１２０：グルーブ、
１０４ａ，１０４ｂ：軸受け、
１０５：差速手段、
１０８：原液供給管、
１０９：原液供給口、
１１１：排液口、
Ｃ：最深部、
Ｅ：円弧、
Ｇ：底辺、
Ｈ：側辺、
Ｌ：液面、
Ｎ：フライト７の回転軸線と直交する直線、
Ｔ１：グルーブ２０の中心線の接線、
Ｔ２：フライト７の外周面の中心線の接線、
Ｒ：スクリューコンベヤ３（フライト７）の回転方向、
ｇ：グルーブ１２０の最深部を示す線、
θ：接線Ｔ１と接線Ｔ２とがなす角、
α：フライト７のリード角（接線Ｔ２と直線Ｎとがなす角）
【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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