(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端の直径が大きく、他端の直径が小さい中空のボウルと、該ボウルの内部において該ボウルと同軸的かつ相対回転可能に配置されたスクリューコンベヤと、該ボウルと該スクリューコンベヤとの差速を任意に設定できる差速手段と、該ボウルと該スクリューコンベヤを駆動する駆動手段と、機外より該ボウル内へ処理原液を連続的に供給する原液供給手段と、機外より該ボウル内へ洗浄液を連続的に供給する洗浄液供給手段と、該ボウルの大径端に配置された液体を排出するダムと、該ボウルの小径端に配置された固形物排出口を有するデカンタ型遠心分離機であって、
前記ボウルが、大径円筒部と少なくとも１個のコニカル部とを有し、
前記スクリューコンベヤが複数のフライトを有し、
前記複数のフライトのうち第１のフライトが、前記コニカル部において所定の長さに渡って形成されたフライトの先端と前記ボウルの内面との間隙を拡大した大間隙部を有し、
前記大間隙部の高さに対応した断面略台形のケーキ層が前記ボウル内面に形成され、
前記大間隙部の背面に供給された洗浄液により洗浄された固形物を、前記複数のフライトのうち第２のフライトが搬送するようにされたものにおいて、
前記第２のフライトが前記大間隙部と軸方向において重複していて、その重複部分において、前記第２のフライトの先端と前記ボウルの内面との間隙が、前記大間隙部より小さく且つ前記第２のフライトの他の部分より大きい中間隙部を備え、
前記大間隙部により前記ボウルの内面に前記大間隙部の高さに対応した断面略台形に形成されたケーキ層の上部のみを、前記第２のフライトの中間隙部が搬送するようにしたことを特徴とするデカンタ型遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、固液混合物から固体物質を効率良く分離し、尚且つ機内で固形物を洗浄することができる遠心分離機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固液混合物の分離は、種々の工業で広く行われている。特に化学工業においては、液体中に分散した固体を単に母液から分離するだけではなく、分離した固体成分を次の工程で再スラリー化して洗浄し、再び固液分離をすることもある。
【０００３】
例えば、パラキシレンからテレフタル酸を製造する工程は、図３に示すように、酸化、水素置換、晶析等の多くの工程からなっており、その間に固液分離の工程が複数回必要である。テレフタル酸の製造方法については、既に多数の文献が公表されているので詳しい説明は省略するが、初期の段階では副反応生成物、酢酸、触媒等を含む母液にテレフタル酸の結晶が分散している。これを分離、再スラリー化、再溶解、再結晶等の工程を経て、最終的には水媒体中のテレフタル酸を分離、回収することになる。従って、テレフタル酸の生成工程においては、工程を簡素化し、洗浄液の使用量の少なくし、最終的に高純度のテレフタル酸を経済的に得ることが望まれている。同様のニーズは、テレフタル酸ばかりでなく他の固体化学物質、例えば石膏、グルタミン酸、ポリ塩化ビニルその他の化学物質の製造工程にも存在する。
【０００４】
固液混合物の分離のための装置としては、各種の濾過装置や遠心分離機等多種が存在する。その中でデカンタ型遠心分離機と呼ばれる装置は、連続運転が可能であり、処理能力が大きく、固体成分が粒子状又は粉末状の化学物質である場合特に優れた分離能力を有している。
【０００５】
典型的なデカンタ型の遠心分離機としては、例えば、図２に示すような構造のものが知られている。この遠心分離機１は、主として、液体と、その液体中に含まれている比重の大きい固形物との分離を目的とするものであって、大径円筒部２ａ及びコニカル部２ｃからなる中空のボウル２と、その内部において当該ボウル２と同軸的に配置されたスクリューコンベヤ４とを有している。このボウル２は、駆動手段によって所定の方向へ回転可能なように構成されており、軸受け３ａ，３ｂによって支持されている。スクリューコンベヤ４は、ボウル２の回転に従い、差速手段７ｂを会して、ボウル２とは異なる回転速度で回転するようになっている。
【０００６】
ここで、この遠心分離機１の作用について説明する。まず、コンベヤハブ４ａの内部、及び、コンベヤハブ４ａの外周面に形成されている原液供給口４ｃへと連通する原液供給手段７を介して、機外より高速回転するボウル２内へ処理原液を導入すると、処理原液はボウル２内において遠心力の作用を受ける。この遠心力によって、処理原液中に含まれている比重の大きい固形物は、処理原液から分離、沈降してボウル２の内壁面に沿って分布し、一方、固形物が分離、沈降した残余の液体は、より回転軸線に近い液面付近に分布することになる。
【０００７】
処理原液から分離、沈降した比重の大きい固形物は、ボウルと僅かに異なる速度にて回転するスクリューコンベヤにより、大径円筒部２ａから固形物排出口２ｄに向かって次第に径が小さくなるように構成されたコニカル部２ｃへ搬送され、最終的には固形物排出口２ｄより機外へ排出される。一方、液体は、固形物排出口２ｄとは反対側において所定の高さに設定されたダム２ｂより溢流して機外へと排出される。
【０００８】
このように図２に示した遠心分離機１は、ボウル２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大きい固形物を分離させ、液体と、比重の大きい固形物とを異なる排出口（固形物排出口２ｄ及びダム２ｂ）より、それぞれ別々に排出できるようになっている。
【０００９】
デカンタ型遠心分離機の改良として、機内に洗浄液を供給し、処理物を機内で洗浄するタイプもある。しかしながら図２のコニカル部で洗浄液をケーキに噴射してもケーキとの接触時間が短く、又、山形のケーキの内層の固形物まで均一に接触させることができないので、洗浄効果を高くすることはできなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、固液混合物の分離機であって、ケーキに最低限の洗浄液を供給し、機内でケーキを洗浄すると共に脱水を行い、回収する固形物表面に付着した不純物の量を低減することを可能にする遠心分離機を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
説明の便宜上、本発明の説明においては本発明の装置内の上下方向及び前後方向を以下のように定義する。ボウル内において液体の大部分と固体の大部分は反対方向に移送される。本発明では、ケーキの搬送方向を前方と定義する。すなわち図２において固形物排出口がある側（右側）が前方である。又、上下方向は、ボウルの半径方向の外側を下とし、回転軸に向かう方向を上と定義する。例えば、「スラリー中の固形物は、母液より比重が高いので、ボウル内壁の方向に向かって沈降し、スクリューコンベヤのフライトの前面によって搬送され、液面下のコニカル部（ウエットビーチ）から液面上のコニカル部（ドライビーチ）を通過して、ボウルの最前部付近の固形物排出口より機外に排出される」と表現される。同様に液面の高低を論ずる場合も高い液面は低い液面より回転軸に近いことを意味する。又、本発明においてはコニカル部の傾斜とは、ボウルの回転軸を通る面での断面図におけるコニカル部内面と回転軸のなす角度をいうものとする。
【００１２】
次に本発明による遠心分離機１０の主要構成要素を図１を参照して説明する。図１に示された本発明による遠心分離機は、一端の直径が大きく、他端の直径が小さい中空のボウル１２と、ボウルの内部においてボウルと同軸的かつ相対回転可能に配置されたスクリューコンベヤ１４と、ボウルとスクリューコンベヤとの差速を任意に設定できる差速手段１３と、ボウルとスクリューコンベヤを駆動する駆動手段１１と、機外よりボウル内へ処理原液を連続的に供給する原液供給手段１５と、ボウルの大径端に配置された液体を排出するダム２８と、ボウルの小径端に配置された固形物排出口２９を有することは、図２に示された従来の典型的なデカンタ型遠心分離機と同一であり、本発明の全てに共通する基本構成要素である。
【００１３】
本発明による遠心分離機１０は、上記の基本構成要素に加えて機外よりボウル内へ洗浄液を連続的に供給する洗浄液供給手段１６を有すると共に、前記ボウルが、大径端から順に連続する大径円筒部２０、第１コニカル部２１、第２コニカル部２２、第３コニカル部２３を有し、第２コニカル部及び第３コニカル部の壁面がボウルの回転軸に対する傾斜を第１コニカル部より小さく設定し、後述の散布洗浄及び／又は撹拌洗浄を第２コニカル部又は第３コニカル部で行うことを特徴とする
【００１４】
洗浄液供給手段１６は、何等新規なものではなく、従来からデカンタ型遠心分離機に用いられているいずれの方法によっても良い。図４は、その一例を示すもので、外部からコンベヤハブ４０内に挿入された２重管の開口部６２から洗浄液溜６３、洗浄液ノズル６４を経てボウル１２内の所定の位置に洗浄液を供給するものである。
【００１５】
原液供給手段１５により機内に供給された原液中の固形物は、大径円筒部２０において分離され、スクリューコンベヤ１４の作用により第１コニカル部２１において液面上まで搬送されて脱水を受け、フライトの前面に断面略三角形状のケーキの山（以下三角ケーキ層７０という）を形成する。このケーキは、第２コニカル部２２及び／又は第３コニカル部２３において洗浄と脱水を受け固形物排出口２９より機外へ排出される。従って本発明の目的である洗浄効果と脱水効果の向上は、主に第２コニカル部と第３コニカル部における新規な構成によるものである。以下にこれらの新規な構成部分について説明する。
【００１６】
［１］：  まず第１の発明は、一端の直径が大きく、他端の直径が小さい中空のボウル１２と、ボウルの内部においてボウルと同軸的かつ相対回転可能に配置されたスクリューコンベヤ１４と、ボウルとスクリューコンベヤとの差速を任意に設定できる差速手段１３と、ボウルとスクリューコンベヤを駆動する駆動手段１１と、機外よりボウル内へ処理原液を連続的に供給する原液供給手段１５と、機外よりボウル内へ洗浄液を連続的に供給する洗浄液供給手段１６と、ボウルの大径端に配置された液体を排出するダム２８と、ボウルの小径端に配置された固形物排出口２９を有するデカンタ型遠心分離機において、前記ボウルが、大径端から順に連続する大径円筒部２０、第１コニカル部２１、第２コニカル部２２、第３コニカル部２３を有し、前記スクリューコンベヤが複数のフライトを有し、第１のフライト４１がボウルの大径端から第２コニカル部又は第３コニカル部まで延出し、その終端部の所定の長さ領域でフライトの先端とボウル内面との間隙を拡大した大間隙部４１ａを形成することにより、大間隙部の高さに対応した断面略台形のケーキ層（以下、台形ケーキ層７１という）をボウル内面に掻き残し、これを第２のフライト４２が搬送するように構成し、大間隙部の背面に洗浄液を供給することにより固形物の均一な洗浄を可能にしたことを特徴とするデカンタ型遠心分離機である。
【００１７】
［２］：  第２の発明は、前記第２のフライト４２の始端部が第１のフライト４１と軸方向に重複する部分において、フライトの先端とボウル１２内面との間隙が、前記大間隙部の間隙より小さく、尚且つ、フライトの他の部分とボウルとの間隙より大きく設定し、当該部位に存在するケーキの上部のみを第２のフライトで搬送することを特徴とする［１］に記載のデカンタ型遠心分離機である。
【００１８】
［３］：  第３の発明は、前記第２のフライト４２の終端部を第２コニカル部２２又は第３コニカル部２３内に設定し、第２のフライト終端部に第１のフライトと同様の第２の大間隙部４２ａを設け、更に第３のフライトが第２の大間隙部を通過したケーキを搬送するように構成したことを特徴とする［１］又は［２］に記載のデカンタ型遠心分離機である。
【００１９】
［４］：  第４の発明は、一端の直径が大きく、他端の直径が小さい中空のボウル１２と、ボウルの内部においてボウルと同軸的かつ相対回転可能に配置されたスクリューコンベヤ１４と、ボウルとスクリューコンベヤとの差速を任意に設定できる差速手段１３と、ボウルとスクリューコンベヤを駆動する駆動手段１１と、機外よりボウル内へ処理原液を連続的に供給する原液供給手段１５と、機外よりボウル内へ洗浄液を連続的に供給する洗浄液供給手段１６と、ボウルの大径端に配置された液体を排出するダム２８と、ボウルの小径端に配置された固形物排出口２９を有するデカンタ型遠心分離機において、前記ボウルが、大径端から順に連続する大径円筒部２０、第１コニカル部２１、第２コニカル部２２、第３コニカル部２３を有し、第２コニカル部及び第３コニカル部の壁面がボウルの回転軸に対する傾斜を第１コニカル部より小さく設定し、第２コニカル部のスクリューコンベヤの前面にケーキ攪拌手段５０を設け、第３コニカル部のケーキに洗浄液が供給されるように構成したことを特徴とするデカンタ型遠心分離機である。
【００２０】
［５］：  第５の発明は、前記第２コニカル部及び第３コニカル部の壁面がボウルの回転軸に対する傾斜を第１コニカル部より小さく設定し、第２コニカル部のスクリューコンベヤ１４のケーキ搬送面側にケーキ攪拌手段５０を設けたことを特徴とする［１］乃至［３］のいずれかに記載のデカンタ型遠心分離機である。
【００２１】
［６］：  第６の発明は、前記第２コニカル部２２の傾斜をボウルの回転軸に対して０〜５度の範囲に設定し、第２コニカル部での洗浄液の停滞を助長することにより洗浄効果を高めたことを特徴とする［４］又は［５］に記載のデカンタ型遠心分離機である。
【００２２】
［７］：  第７の発明は、一端の直径が大きく、他端の直径が小さい中空のボウルと、該ボウルの内部において該ボウルと同軸的かつ相対回転可能に配置されたスクリューコンベヤと、該ボウルと該スクリューコンベヤとの差速を任意に設定できる差速手段と、該ボウルと該スクリューコンベヤを駆動する駆動手段と、機外より該ボウル内へ処理原液を連続的に供給する原液供給手段と、該ボウルの大径端に配置された液体を排出するダムと、該ボウルの小径端に配置された固形物排出口を有するデカンタ型遠心分離機において、前記ボウルが、大径円筒部と少なくとも１個のコニカル部を有し、前記スクリューコンベヤが複数のフライトを有し、１のフライトがコニカル部において所定の長さに渡って形成されたフライトの先端とボウル内面との間隙を拡大した大間隙部を有し、該大間隙部と軸方向に重複する別のフライトがその重複部分においてそのフライトの先端と該ボウル内面との間隙が該大間隙部より小さく、当該別のフライトの他の部分より大きい該中間隙部を有し、該大間隙部によって該ボウル内面に形成された該大間隙部の高さに対応した断面略台形のケーキ層を当該別のフライトの該中間隙部が搬送するように構成したことを特徴とするデカンタ型遠心分離機である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。従来のデカンタ型遠心分離機ではコニカル部で一定以上の洗浄液をケーキに供給するとその一部はケーキ内層に浸透するが、ケーキ層が一定の洗浄液を吸収した後は、残りの洗浄液はケーキ表面を流れ、ケーキの山の前面でボウルと接し、断面略三角形の小川（洗浄液の流れ）を形成する（図４参照）。
【００２４】
ケーキの山の背面にはフライトがあるため、ケーキ中の極めて少量の液体がフライトとボウル内面の間の微小な間隙を通過することを除けば液体の逃げ場がないので、ケーキ中の液体は殆ど入れ替わることなく大部分の洗浄液はフライトに沿って形成される小川を螺旋状に流れ、ケーキの洗浄には寄与しない。洗浄効果を高める目的で、洗浄液の供給量を増加させても、過剰な洗浄液は、その大部分が単に小川となって流れるに過ぎず、洗浄効果を殆ど向上させることができないばかりでなく、廃液量の増加という不利益をもたらすことにもなる。
【００２５】
これに対して本発明は、ケーキの全体に対して洗浄液が接触する機会を高め、ケーキの全体を好適に洗浄し、脱水するように構成されている。［１］乃至［３］の遠心分離機における洗浄は、台形ケーキ層７１の表面に洗浄液６５を均一に供給することによるので、以下の説明ではこれを散布洗浄と呼ぶ。これに対して［４］の遠心分離機における洗浄は、上流から小川となって流下する洗浄液とケーキを攪拌することによりケーキの洗浄を行うので、これを攪拌洗浄と呼ぶ。以下に図面を参照しながらこれらの機構についてより詳細に説明する。
【００２６】
【実施例１】
本発明の第１の実施例は、上述の定義に従えば散布洗浄に相当し、図５、図６及び図７に示されている。これらの図では、簡略化のためにコニカル部の円錐状の曲面を平面に展開して表示し、同様に螺旋状のフライトの先端部も直線状に展開して表示してある。図５の上方が機械の後方に当たり、第１のフライト４１及び第２のフライト４２は、ボウルに対して右方向に運動する。又、理解を容易にするために、図５ｂに示された第１のフライトの終端部にある大間隙部４１ａの形状を図５ａに示してある。
【００２７】
図５ｂにおいて、第１のフライト４１は、その終端部で大間隙部４１ａを有しており、後方から搬送してきたケーキを、矩形の大間隙部４１ａを通過させることにより、その搬送の役目を終える。大間隙部が掻き残したケーキ層は、当初は大間隙部の形状に対応しているが、直ちにその両端が崩れ、湾曲した扁平の台形状の台形ケーキ層７１になる。
【００２８】
台形ケーキ層は、大間隙部４１ａより後方にその始端部を有する第２のフライト４２によって集められ、新たな三角ケーキ層７０を形成しつつ固形物排出口２９の方向へと搬送される。図５ｂに示されたＡ−ＡからＤ−Ｄの断面図が図６ａ〜ｄに示され、図６ｂの部分拡大図が図７に示されている。これらの断面図は回転軸に垂直な平面での切断面である。図５では、洗浄液については省略してあるが、図６ｂと図６ｃには洗浄液ノズル６４が、第１のフライト４１の大間隙部の背面に向けて洗浄液を噴出している状態が示されている。
【００２９】
機外から機内への洗浄液の供給手段は、既に公知であり詳しい説明は省略するが、図４に示すように地面に対して固定された二重管をコンベヤハブ４０中に挿入し、その内側を原液を、その外側に洗浄液を供給することが一般に行われている。コンベヤハブ中の洗浄液溜６３に供給された洗浄液は、コンベヤハブの回転によって遠心力を受け洗浄液ノズル６４から噴射される。この場合、ノズルから噴霧される洗浄液の方向、広がりによって洗浄効果が大きな影響を受けるので、ケーキの形状に合わせるために詳細な検討が必要であった。本実施例においては、ケーキの形状に関係なく、大間隙部に沿って洗浄液を供給すればよいので、図６ｂと図６ｃに示すように大間隙部の上部のフライト面に噴霧すれば足りる。洗浄液をより均一に台形ケーキ層に供給する方法として、図７に示すように洗浄液ノズルからフライト背面の大間隙部上側に設けた第２の洗浄液溜６６に洗浄液を供給し、その下部にスリット６７又は多数の小孔を設けることにより、大間隙部と台形ケーキ層の境界線上に洗浄液を均一に供給することもできる。
【００３０】
これらの図から明らかなように、大間隙部４１ａを通過する台形ケーキ層７１の幅方向に洗浄液が均一に供給される。台形ケーキ層は、大間隙部によって連続的に形成されるので、その長手方向にも洗浄液が均一に供給されることになる。更に台形ケーキ層の上面に供給された洗浄液は、直ちに略鉛直下方に浸透するので、台形ケーキ層の厚さ方向にも洗浄液と固形物が均一に接触することになる（図７参照）。
【００３１】
洗浄液が一定厚みの台形ケーキ層７１を通過する時間は、第２のフライトによって台形ケーキ層が掻き取られるまでの時間と比較して短時間である。例えば、スクリューコンベヤ１４とボウル１２の差速が６０ｒｐｍで、第１のフライト４１と第２のフライト４２の間隔が１８０度の場合、第１のフライトの大間隙部が掻き残し、その上面に洗浄液を供給された台形ケーキ層は、スクリュウーコンベヤの（ボウルに対する相対回転の）半回転後、即ち０．５秒後に第２のフライトに掻き取られる。０．５秒とは一般に極めて短い時間と思われるが、ボウルの高速回転により、ボウル内の全ての物体は重力の数百倍から数千倍の力を受けるので洗浄液が数ｍｍから高々数ｃｍの厚さの台形ケーキ層を通過する時間としては十分に長い時間といえる。
【００３２】
又、台形ケーキ層７１を通過し、ボウル１２の内面付近に到達した洗浄液は、台形ケーキ層の最下部を第３コニカル部の傾斜に沿って流れる。この方向は、回転軸から離れる方向でもあり、軸方向では後方である。通常の搬送状態では、三角ケーキ層７０の後方には常にフライトがあり、洗浄液の円滑な離脱を許容しないが、本実施例の場合は、台形ケーキ層の後方を遮るフライトはないので、洗浄液は容易に離脱し、下方且つ後方に移動する。（図８ｃ参照）
【００３３】
前述の通り、洗浄液が台形ケーキ層７１を鉛直下方に通過してボウル１２の内面に到達する時間は極めて短時間であるが、台形ケーキ層の前方でボウル面に到達した洗浄液が、台形ケーキ層下部をボウル面に沿って移動するのは容易ではなく、半回転ですべての洗浄液を斜面に沿って除去することはできない。しかしながら、台形ケーキ層の低部に残存した洗浄液は、固形物排出口２９に至る間でデカンタ型遠心分離機の通常の脱水機構により脱水される。本実施例の特徴は、脱水にあるのではなく、あくまで洗浄効果を高めることにあり、洗浄液とケーキを均一に接触させることで、本来の目的を達成している。
【００３４】
本実施例の効果として洗浄液の必要量を削減できることもある。従来の方法においては、被洗浄物であるケーキの重量の０．５倍〜１．０倍もの多量の洗浄液を供給するのが一般的であった。本実施例によれば、機内のケーキの全てが通過する大間隙部の出口側に洗浄液を供給するので、極めて均一なケーキの洗浄が可能になる。従って本発明による散布洗浄の場合は、ケーキ量に対する洗浄液の使用量を０．１〜０．６倍程度に減少させることが可能であり、しかも同等以上の洗浄効果を得ることができる。しかし、過剰な洗浄液の供給は、台形ケーキ層を流出させるのでより高い洗浄効果を目指す場合は、図７に破線で示した第２の洗浄液噴射ノズルより大間隙部から一定の距離を置いた台形ケーキ層の表面に、使用する洗浄液の一部を散布すると良い。
【００３５】
【実施例２】
本発明の第２の実施例は、第１の実施例を更に改良したものであり、ケーキの洗浄のみならず脱水も高めることが可能にするものである。図８は、図７と直角方向から台形ケーキ層７１内の洗浄液の動きを示す説明図である。まず図８ａは、第１のフライト４１の大間隙部４１ａを示し、図８ｂは、同一の位置で大間隙部が通過した直後に洗浄液が供給される状態を、図８ｃは、第２のフライトが台形ケーキ層を掻き取る直前の残存洗浄液の分布を示している。
【００３６】
図８ｃに示すように、洗浄液は台形ケーキ層７１の下方即ち後方に残存する傾向にある。実施例１ではこの台形ケーキ層の全量を第２のフライト４２が搬送してしまうが、本実施例では、図８ｄに示すように、第２のフライトの始端部の下方に四辺形、三角形、台形あるいはこれらに類似する図形を切り欠いた中間隙部４２ｂを設け、残存する洗浄液の量が少ない上層のみを第２のフライトで搬送することにより、脱水率を高くすることができる。
【００３７】
回収する固形物中の残存する不純物量は、ケーキ中に残存する不純物を含む液体の量とその液中の不純物濃度の積である。従って図８ｄに示された中間隙部４２ｂを使用してケーキの脱水率を低下させることはケーキの不純物量を減少させることになる。実施例１及び実施例２で説明した散布洗浄を可能にする構成要素即ち、第１のフライト４１の大間隙部４１ａ、洗浄液供給手段１６及び第２のフライト４２（通常のフライト又は中間隙部４２ｂを有するフライト）のうち、洗浄液供給手段を除いた構成要素の組み合わせは、脱水率を高くすることができ、間隙脱水ゾーンと呼ぶべき機構を構成する。かかる間隙脱水ゾーンを散布洗浄ゾーンの前工程として用いれば、散布洗浄ゾーンに供給されるケーキ中の不純物濃度を下げることができ、後工程に用いれば、回収するケーキの含水率を下げ、結果的に不純物濃度も下げることができる。
【００３８】
台形ケーキ層７１の後部は、供給された洗浄液が台形ケーキ層から流出する部位に当たっており、その一部が後方に流出するので、第２のフライト４２の中間隙部４２ｂが前方に搬送することができない。同様に台形ケーキ層の下部は、第２のフライトの中間隙部が掻き残される。これらのケーキは半回転後に第１のフライト４１に掻き取られ、後方から搬送してきた三角ケーキ層７０に混合され再び大間隙部４１ａへと向かうことになる。このように洗浄が完了したケーキの一部が後続のケーキと混合することは、次に洗浄を受けるケーキの平均純度を高めることになり、洗浄効果においても好ましいことである。但し第２の実施例では、第２のフライトの中間隙部で掻き残すケーキ量の比率に応じて第1のフライトの大間隙部の間隙を広げることが必用である。
【００３９】
以上の説明では、単数の散布洗浄ゾーンでその作用を説明したが、所望により２又は３以上の散布洗浄ゾーン及び又は間隙脱水ゾーンを設ければ、より高い洗浄効果が期待できる。この場合は、第３コニカル部２３に第３、第４のフライト及びこれらに付随する要素が構成要素として加わることになる。尚、上述の実施例１及び実施例２では、第２コニカル部を省略することもできる。又、第３コニカル部の散布洗浄ゾーンより前方の部分の傾斜を散布洗浄ゾーンより大きくして脱水効果を高めると共に、機械全長を短くすることも可能である。
【００４０】
【実施例３】
本発明の第３の実施例は、第３コニカル部２３に供給された洗浄液が第１コニカル部２１へと流出する前に第２コニカル部２２で一定時間保持し、その間にケーキ攪拌手段５０によりケーキとの接触を助長することによりケーキを洗浄するものであり、攪拌洗浄ゾーンと呼ぶことにする。第２コニカル部は、第１コニカル部及び第３コニカル部より低い傾斜角になっており、前述の小川の流速が低下し、攪拌洗浄ゾーンに一定時間停滞する。攪拌洗浄ゾーンにおいてフライトのピッチをその後方よりも小さく設定することも、洗浄液を攪拌洗浄ゾーンに長く滞留させるために好ましい。
【００４１】
攪拌洗浄ゾーン内の第１のフライト４１の前面にケーキ攪拌手段５０を設置する。ケーキ攪拌手段は、フライト前面に形成される三角ケーキ層７０を連続的又は断続的に崩し、小川部分の洗浄液と接触する機会を増加させる効果がある。図９にはケーキ攪拌手段の例が示されている。他の図では省略したが、フライトの先端には図９ａに示されたタイルを設置することが一般的である。特に処理原液が硬質固形物を含む場合は、耐磨耗性の高い超硬合金やセラミックスのタイルが用いられる。図９ａは比較のために通常のタイル５９の形状及び三角ケーキ層７０と小川の断面も併せて示してある。この場合は、タイル前面に形成された三角ケーキ層７０は、ほとんどその形状を変えることなく、タイル表面を滑りながら平行移動で搬送される。従って、前述の小川状の洗浄液は、三角ケーキ層の内部をほとんど洗浄することなく、三角ケーキ層の裾野部分を螺旋状にダムの方向へと流れていく。
【００４２】
これに対し、図９ｂでは、ケーキ攪拌手段５０として、翼状突起５２がフライト面に設置されており、三角ケーキ層７０をすくい上げ、その後端で落下させている。このときに翼状突起の下側には洗浄液が流れ込んでおり、落下するケーキと接触しこれを洗浄する。このような翼状突起が複数箇所に設けられているので、三角ケーキ層のケーキは繰り返し崩され、洗浄される。
【００４３】
図９ｃは、フライト表面に設置するタイルの形状に工夫を加えてタイル自体にケーキ攪拌機能を持たせたものである。図９ｃに示された形状の鋤状タイル５１は、ケーキを連続的にかき上げ、ケーキの山の上部においては遠心力によって自然に山が崩れるようになっている。従ってケーキの山は、連続的に崩れながら洗浄液の小川に接することになり、効率的にケーキの洗浄が行われる。
【００４４】
図９ｄは、三角ケーキ層７０の上部を崩してフライトから離れた位置に移動させる三角突起５３型の攪拌手段である。三角ケーキ層はその下部においては洗浄液と接しているが、その上部では遠心力を受けて脱水されている。これを複数の三角突起によって断続的に崩し、小川に接触させればこの部分を洗浄することが可能であり、尚且つ三角ケーキ層の底部にあったケーキが上昇する余地を与えることにより、三角ケーキ層の内部循環が可能になる。図９ｄでは、三角突起状攪拌手段は、ボウル面から一定の距離を置いているが、これをボウル面に接する位置まで拡大してもよい。他のケーキ攪拌手段として、櫛形の突起、ナイフ状又は平板状の突起を、ボウル面及びフライト面と所定の角度で設置すること、或いは前方のフライトの背面との間に橋渡すことも考えられる。更に、前述の間隙脱水の機構を脱水の目的ではなく、ケーキと洗浄液を均一に混合する目的で撹拌洗浄ゾーンに応用することも可能である。
【００４５】
いずれの場合においても、小川の上流は不純物濃度が低く、下流は不純物濃度が高いので、第１コニカル部から搬送される不純物を多く含んだケーキは、順に低濃度の洗浄液に接触することになり、いわゆる向流洗浄がなされる。
【００４６】
【実施例４】
本発明による第４の実施例は、前述の実施例１との実施例３を組み合せ、相乗効果によりケーキの洗浄効果を高めたものである。図１は、本発明によるデカンタ型遠心分離機１０の縦断面図であり、点線で囲った本実施例の要部は拡大して下部に示されている。固形物が搬送される順に説明すると、コンベヤハブ４０に設けられた原液投入口からボウル１２内に供給された固形物がボウル内面に沈降し、スクリューコンベヤ１４によって前方に搬送され、第１コニカル部２１を遡って所定の高さまで搬送される機構は従来のデカンタ型遠心分離機と同一である。
【００４７】
第２コニカル部２２は、傾斜が第１コニカル部２１より緩やかであり、ダム２８側の液面の高さと比較しうる高さから始まる。撹拌洗浄ゾーンの開始点の高さがその後方の液面より極端に高いと、洗浄部に滞留すべき洗浄液が、後方との落差によって容易に流出してしまうので、好ましくない。これに対して、第２コニカル部開始点の高さがその後方の第１コニカル部の液面より低いことは特に問題がなく、むしろ洗浄効果の面では好ましいといえる。この場合はより多くの洗浄液が滞留し前述のケーキ攪拌手段の作用により、固形物と洗浄液を混合することができる。
【００４８】
ケーキは第２コニカル部２２において、前述の実施例３で説明した撹拌洗浄を受け、第３コニカル部２３で散布洗浄受けた後に、残余の第３コニカル部で脱水を受ける。第３コニカル部でケーキに散布された洗浄液は第２コニカル部の撹拌洗浄で再利用されるので、洗浄液使用量を低下させることができる。第３コニカル部の傾斜角は３〜１０度程度が好ましい。
【００４９】
以上の説明は実施例１と実施例３を組み合わせたものであるが、実施例１に代えて第２のフライトに中間隙部４２ｂを設ける実施例２を用いることは更に好ましい。又、前述の間隙脱水ゾーンを撹拌洗浄ゾーンと散布洗浄ゾーンの中間部又は散布洗浄ゾーンの前方に設けることも洗浄効果及び脱水効果を更に高めることに効果がある。
【００５０】
尚、上記の説明において「脱水」なる語句を使用したが、これは「脱液」の意味で使用しており、本発明に使用する洗浄液や処理原液中の媒体液を水に限定するものではない。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明によるデカンタ型遠心分離機は、機内に効率の良い洗浄機構を有しているために、少ない洗浄液の使用量で高い洗浄効果が得られ、尚且つ脱水効果も高いので、種々の業界、特に化学工業で工程の簡略化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による遠心分離機１０の一部切欠断面図及びその部分拡大図である。
【図２】  従来の典型的なデカンタ型遠心分離機の一部切欠断面図である。
【図３】  テレフタル酸の製造工程図の一例である。
【図４】  洗浄液供給手段を示す断面図である。
【図５】  本発明による散布洗浄ゾーンを示す斜視図である。
【図６】  図５の各部の断面図である。
【図７】  図５のＥ−Ｅ線の断面図である。
【図８】  本発明による間隙脱水ゾーンを示す断面図である。
【図９】  本発明による攪拌手段を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０：遠心分離機
１１：駆動手段
１３：差速手段
１５：原液供給手段
１６：洗浄液供給手段
１２：ボウル
２０：大径円筒部
２１：第１コニカル部
２２：第２コニカル部
２３：第３コニカル部
２８：ダム
２９：固形物排出口
１４：スクリューコンベヤ
４０：コンベヤハブ
４１：第１のフライト
４１ａ：大間隙部
４２：第２のフライト
４２ａ：第２のフライトの大間隙部
４２ｂ：中間隙部
５０：ケーキ攪拌手段
５１：鋤状タイル
５２：翼状突起
５３：三角突起
５９：通常のタイル
６１：洗浄液供給管
６２：開口部
６３：洗浄液溜
６４：洗浄液ノズル
６５：洗浄液
６６：第２の洗浄液溜め
６７：スリット
７５：小川（洗浄液の流れ）
７０：三角ケーキ層
７１：台形ケーキ層
【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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