(57)【要約】物質を２つの相に分離するための装置（１）である。シャフトとこのシャフト上に取付けられた少なくとも一つのスクリューとを含むスクリューコンベア（５）を備える。スクリューコンベアは、物質の取入れ口（９）と２つの相の一方の相の取出口（１６）との間に延びるように設けられている。開口を備えたふるい（１０）が同様に設けられている。スクリューコンベアは、物質を、シャフトと連続する２つのねじ山とふるいとの間のラジアル平面に横たわる搬送面によって上記取入れ口から取出口へと搬送するために回転可能に配設されている。２つの相の他方の相をふるいの開口（１１）を通して排出するために、スクリューコンベアのスクリュー長さがスクリューの延びている範囲内にあるふるいの長さによって決められている。搬送面域がスクリュー長さの全体に沿って、搬送方向の先に行くにつれて大きくなっている。
2004533325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質を２つの相に分離するための装置であって、
シャフトとこのシャフト上に取付けられた少なくとも一つのスクリューとを含むスクリューコンベアを備え、
スクリューコンベアは、物質の取入れ口と２つの相の一方の相の取出口との間に延びるように設けられ、
また、開口を備えたふるいが同様に設けられ、
スクリューコンベアは、物質を、上記シャフトと連続する２つのねじ山とふるいとの間のラジアル平面に横たわる搬送面によって上記取入れ口から取出口へと搬送するために回転可能に配設され、
上記２つの相の他方の相をふるいの開口を通して排出するために、スクリューコンベアのスクリュー長さがスクリューの延びている範囲内にあるふるいの長さによって決められており、
搬送面域がスクリュー長さの全体に沿って、搬送方向の先に行くにつれて大きくなっている、
ことを特徴とする、物質を２つの相に分離するための装置。
【請求項２】
スクリューコンベアは、終端が圧力室内にあり、終端に取出口が設けられている、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
圧力室の内径が搬送方向の先に行くにつれて大きくなっている、
請求項２記載の装置。
【請求項４】
取出口を調整可能に閉塞する閉塞手段を備える、
先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
少なくとも一つのスクリューのピッチが、搬送方向の先に行くにつれて大きくなっている、
先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
シャフトの径が、搬送方向の先に行くにつれて大きくなっている、
先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
ふるいとスクリューの径が、搬送方向の先に行くにつれて大きくなっている、
先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
二重ネジ形式の２つのスクリューが、シャフトに取付けられている、
先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
スクリューコンベアが、取出口から離れたふるいの外側方まで延び、圧力室の円筒状壁面によって取り囲まれている、
先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
スクリューコンベアが、０．０５ｍｍと０．１５ｍｍとの間の距離間隔を置いて、ふるいの外方に延びている、
請求項９記載の装置。
【請求項１１】
ふるいの外方に延びるスクリューコンベアの搬送面域が、搬送方向の先に行くにつれて大きくなっている、
請求項９もしくは１０記載の装置。
【請求項１２】
搬送面域の増大が、少なくともスクリューコンベアのスクリュー長さに沿って連続的である、
先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
バイパス開口が、ふるいの部分あるいはスクリューコンベアを取囲む壁面に設けられている、
先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
バイパス開口が、ふるいの長さの中間部から見て、取出口に向かう側面に設けられている、
請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
バイパス開口が、円筒状壁面に形成されている、
請求項９もしくは１４記載の装置。
【請求項１６】
バイパス開口が、少なくとも５ｍｍ、望ましくは少なくとも１０ｍｍ、更に望ましくは少なくとも２０ｍｍの径を有する、
請求項１３から１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
バイパス開口が、スクリューコンベアの中心軸及び水平方向に延びる中心軸と対称な軸と直交する方向に延びる四分円位置に設けられている、
請求項１３から１６のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、物質を２つの相に分離するための装置に関するものである。
この装置は、シャフトとこのシャフト上に取付けられた少なくとも一つのスクリューとを含むスクリューコンベアを備える。スクリューコンベアは、物質の取入れ口と２つの相の一方の相の取出口との間に延びるように設けられている。また、開口を備えたふるいが同様に設けられている。スクリューコンベアは、物質を、上記シャフトと連続する２つのねじ山とふるいとの間のラジアル平面に横たわる搬送面によって上記取入れ口から取出口へと搬送するために回転可能に配設されている。そして、上記２つの相の他方の相をふるいの開口を通して排出するために、スクリューコンベアのスクリュー長さがスクリューの延びている範囲内にあるふるいの長さによって決められている。
本発明の骨組みにおいて、「相」（ｐｈａｓｅ）の語は、異なる濃度を持つ特定の留分を意味する。明らかなのは、「搬送面」（ｆｌｏｗ ｓｕｒｆａｃｅ）の語は、スクリューの外径が（実質的に）ふるい（ｓｃｒｅｅｎ）の内径で終わりになっているようなケースにおいてのみ用いられるということである。搬送面の語は、例えば外径が次第に小さくなるようなケースでは適用されない。
米国特許第４，０６９，９８０号は、骨から肉を分離するための装置を開示する。スクリューコンベアは、円筒状のふるい内に配設されている。スクリュー体の径は搬送方向の先にゆくにつれて大きな径になっている一方、スクリュー体のピッチは搬送方向の先に向かうにつれて狭くなっている。この特徴ある組み合わせによって、搬送面域は、ふるいを通る物質の損失分が補われるように企てられることから判断すると、搬送方向の先に行くにつれて減少する。スクリューコンベアのこうした構成は、分離されるべき物質がスクリューコンベアと円筒状のふるいとの間に押し込まれて詰まる危険性を含んでいる。この危険性は、分離されるべき物質の粘性が増すにつれて増大する。
また、オランダ特許第１００５３９８号には、この種の装置に、取出口を調整可能に遮断する遮蔽手段を取付けたものが開示されている。遮蔽手段は、スクリューコンベアとふるいとの間の圧力を高めさせることができる。その結果、分離はふるいを通して生じる。このことは、ふるいによって分離された物質の粘性が増すほど特に重要である。残留物が乾燥したものであれば、装置を動かなくする残留物の危険性が大きくなる。
その種の装置がはじめに言及されたのは、米国特許第３，２７３，４９５号である。この発明は、オイル式圧搾機に関するもので、ふるい内に３つの圧力域が形成される。これは、搬送方向において見られるように、スクリューの長さに沿った搬送面をはじめに拡大することと、スクリューピッチを短くしかつシャフト径を大きくすることによって搬送面を実質的に減少させることによって達成される。この構成の結果、最終域での圧力がかなり高まり、装置は、製品が詰まってしまう危険が大きいために、限られた量の製品を製造しかできなくなる。また、上記装置は、例えば野菜や、植物、肥料、紙、木及び繊維を脱水するのには適していない。
本発明の目的は、上記問題点を解決することにある。本発明は、搬送面が搬送方向に見られるようにスクリューの全長に沿って大きくなる点に特徴がある。この増大によって、スクリューコンベアとふるいとの間の物質のために自由な空間が得られる。搬送面域のほんの僅かな増大であっても、実施の際には物質の詰まりが防止される。また、これにより、分離工程において比較的に高い圧力（逆圧）を用いることができるようになり、分離工程の効率が高められる。
スクリューコンベアは、取出口が設けられている圧力室内に終端を位置させている。圧力室は圧力を上昇させるが、ふるい内の圧力は制限内に維持されるので、あたかも緩衝装置として機能する。こうしたふるいは、通常、高価でしかも破損し易いものであることに気付くべきである。
望ましくは、圧力室は、内径が搬送方向の先に行くにつれて大きくなっていて、圧力室内で物質が詰まる危険性を少なくしてあり、分離されるべきさまざまな物質に適用可能なようになっている。
本発明に係る装置は、好ましくは、取出口を調整可能に閉塞する手段を備える。調整可能な閉塞手段は、分離されるべき物質の性状に応じて特に圧力室内を特定の圧力に上昇させることができる。この結果、圧力は、一方での分離されるべき物質とスクリューの側面と他方でのふるいの壁面との間の摩擦にもはや頼ることなしに上昇するが、圧力上昇は、調整可能な閉塞手段が物質におよぼす機械的な抵抗力によって達成される。
搬送面の増大は、もし少なくとも一つのスクリューのピッチが搬送方向の先に行くにつれて大きくなるなら、同方向においてシャフトの径が小さくなり、及び／もしくはふるいとスクリューの径が増大することによって達成される。
シャフトに二重ネジ形式の２つのスクリューが配設されると、スクリューへの軸方向負荷が制限内に維持される。この構成は、比較的に高圧が作用するときには、特に重要な構成である。
他の実施例では、スクリューコンベアは、取出口から離れたふるいの外側方まで、換言すればふるいの外側方で取出口の傍らまで延びている。本実施例の利点は、スクリューコンベアの搬送部材がふるいを超えた位置に維持され、比較的に乾燥した留分がふるいの終端にある開口で詰まるのが防止されることである。加えて、ふるいの外方に延びるスクリューコンベアの部分を用いることによって、ふるいの外方に圧力を高めることができ、ふるいへの機械的な負荷を減少させることができる。
スクリューコンベアは、ふるいの外方に、０．０５ｍと０．１５ｍとの間の間隔をおいて延びている。この間隔の範囲内で、多くの数の物質が本発明に係る装置によって２つの相に効率良く分離される。スクリューコンベア内で物質が詰まる危険性は、より低い制限を維持することにより減少される。ふるいを通って分離されるべき相は、もしスクリューコンベアがふるいのかなり外方にまで延びているなら、分離するには長い距離にわたってふるいに流れ戻らなければ成らない。
詰まりの危険性、特に圧力室が用いられたときの詰まりの危険性は、スクリューコンベアの突出する長さの領域内で最も大きいので、ふるいの外方に延びるスクリューコンベア部分の搬送面は、望ましくは搬送方向において増大する。こうしたケースでは、搬送面は、ふるいによって制限されないが、ふるいと直線上にある他の表面、例えば圧力室の表面によって制限される。
均一な分離工程を行うために、搬送面域の増大は、少なくともスクリューコンベアのスクリュー長さに沿って連続的に行うのが望ましい。
特別な物質、つまり液体中に固形片が多少懸濁したような物質の場合、バイパス開口をふるいの部分あるいはスクリューコンベアを取囲む壁面に設けるのがかなり有効な構成である。こうしたバイパス開口を用いないと、取出口と対面するふるいの側面で圧力が上昇する間に懸濁片が流れ戻る危険性があり、それによってふるい内にケーキが形成されてふるいを詰まらせる。こうした危険性を避けるためにバイパス開口が用いられる。懸濁片は、いまだふるいを通って排出されなかった範囲内のものが液体とともに排出される。バイパス開口を通過する物質は、例えば本装置の取入れ口に戻される。開口の形は、最も実際的な形状と思われる、例えば矩形や円形で良い。唯一の問題は、開口の径である。開口の径は、詰まりを生じないようにするに必要な範囲内で懸濁片がバイパス開口を通って流れることのできる大きさにする。バイパス開口を用いる他の利点は、より高い圧力（逆圧）を使用できることである。逆圧の語は、取出口に向かうスクリューコンベアの側面に及ぶ圧力、例えば圧力室内の圧力を意味する。
バイパス開口を用いることは、全スクリュー長さに沿った搬送面を増大することと結合させることができるけれども、バイパス開口の利点は、先行技術で用いられた搬送面、例えば一定の搬送面あるいは減少する搬送面域が全スクリュー長さに沿って使用されるときに、明らかになる。このケースでは、物質を２つの相に分離する装置は、シャフトとこのシャフト上に取付けられた少なくとも一つのスクリューとを含むスクリューコンベアを備える。スクリューコンベアは、物質の取入れ口と２つの相の一方の取出口との間に延びるように設けられている。また、開口を備えたふるいが同様に設けられている。スクリューコンベアは、物質を、上記シャフトと連続する２つのねじ山とふるいとの間のラジアル平面に横たわる搬送面によって上記取入れ口から取出口へと搬送するために回転可能に配設されている。上記２つの相の他方の相をふるいの開口を通して排出するために、バイパス開口がふるいの部分あるいはスクリューコンベアを取囲む壁面にもうけられている。
ふるいの効果を最も効率良くするために、バイパス開口は、ふるいの長さ方向中間部から見て、取出口に向かう側面に位置させるのが望ましい。バイパス開口を通過する物質は、もはやふるいの作用あるいは直接的な作用を受けていない。
ふるいの効果を更に増すために、スクリューコンベアがふるいの外側から圧力室内に伸びている場合には、バイパス開口は、圧力室の円筒状壁面に位置させるのが望ましい。追加される利点は、圧力の上昇がとりわけバイパス開口と取出口との間の領域で起き、ふるいへの負荷とこれに伴うふるいの磨耗が制限内に維持されるという点である。
バイパス開口は、少なくとも５ｍｍ、より望ましくは少なくとも１０ｍｍ、さらにより望ましくは少なくとも２０ｍｍの径を有する。最適な径は、ふるいの開口の形と径に部分的に依存し、またふるいの長さ、圧力室の圧力と分離されるべき物質の性質に依存する。
バイパス開口の有利な位置は、バイパス開口がスクリューコンベアの中心軸及びその軸と水平方向に対称に延びる軸と直交して延びる四分円に配置されたときである。バイパス開口の位置がこのようにして選択されると、スクリューコンベアの底にある堆積物は、いかなる不都合も生じさせない。他方、懸濁片の留分は必要な範囲でバイパス開口を通って流れることができ、浮遊還流する懸濁片によって惹きおこされるつまりが防止される。
本発明の詳細を、図を参照しつつ説明する。図は、本発明に係る装置の長さ方向概略断面図で、２つの隣り合うスクリューは部分的に除去して示されている。
分離装置１は、ハウジング２を備える。ハウジング２は、図では１ピースで形成されているように示されているが、実際には、幾つかの相互に連結された部品から成る。ハウジング２内には、駆動ユニット４の軸線３周りに回転可能なスクリューコンベア５が配設されている。スクリューコンベア５は、シャフト６を有する。シャフト上には二条ねじ形式のスクリュー７，８が設けられている。こられのスクリューのピッチは、搬送方向Ｐ２に先に行くにつれ大きくなっている。ハウジング２には、分離される物質を矢印Ｐ１で示すようにスクリューコンベアに供給するための取入れ口９が設けられている。スクリュー７，８は、回転することによって物質を搬送方向Ｐ２に移動させる。スクリューコンベア５は、長さ方向の中央部を円筒状のふるい１０によって囲まれている。ふるいは、周囲に、物質から分離される第１の相の通路である開口１１を備える。
本発明では、スクリューはスクリューの全長にわたって延びていることから、スクリューコンベアの全中央部の長さを、スクリュー長さの語で示す。本発明では、スクリューは、ふるいの長さの最初の７５％にのみ延びており、例えばその結果、スクリュー長さをふるいの全長の７５％の量になると考えることもできる。このようなケースでは、しかしながら、シャフトは、例えば、どちらか一側を軸受け支持されることを目的として、ふるいの全長に沿ってしかもふるいを超えて延びるようにしても良い。上記スクリュー長さは、最大でふるいの長さと等しいことが理解されるであろう。
使用されるふるいは、例えばオランダ特許第１００５９３８号に開示されている。第１の相は、管状の室１２に捕捉される。室１２は流出口１３を備える。第１の相は、図中矢印Ｐ３で示すように流出口を介して室１２から排出され、そして／もしくは次の工程のための受け部材１４に貯溜される。スクリューコンベア５は、ふるい１０と一直線上に並んだ円筒状の圧力室１５内で終結している。圧力室１５内のスクリューコンベア５の自由端は、取出口１６を形成している。取出口１６は、コーン１７によって調整可能に閉塞されている。圧力室１５の壁面２０は、厚みが徐々に薄くなっている。その結果、圧力室１５は、僅かに円錐状を成している。コーン１７は、ピストンロッド１８の先端に設けられている。ピストンロッド１８は、圧力室１５内に生じる圧力と共働して単動式シリンダ１９の動作を介して二重矢印Ｐ４で示される方向に移動する。シリンダ１９は、フレーム体２１に固定されている。フレーム体２１は、相互に連結された幾つかの管状部材によって組み立てられており、装置の保守作業、特にふるいの交換作業を行えるようにハウジング２に着脱自在に取付けられている。取出口１６を通った物質は、ふるい１０を経て分離された第１の相の後に残った第２の相を成す。第２の相は、フレーム体２１の壁面に設けられた排出口２７を経て、矢印Ｐ５で示すように貯溜槽２２に供給される。
特に、物質が懸濁相、例えば水内の野菜くずから成る場合、バイパス開口２８が大きな利点を生じさせる。バイパス開口２８は、例えば、２５ｍｍ口径に形成され、閉塞可能な開口である。バイパス開口２８は、圧力室１５の壁面２０に形成され、その壁面の一部はスクリューコンベア５、詳しくはスクリュー７，８を取囲んでいる。バイパス開口２８は、図中では明瞭に示すため１２時の位置にある。バイパス開口２８は、勿論、複数設けられていても良く、望ましくは３時の位置あるいは９時の位置、すなわちスクリューコンベア５の中心軸線を垂直に横切る位置に設けられる。
分離装置１の操作について詳説する。分離される物質は、矢印Ｐ１で示すように、開口９からスクリューコンベア５に供給される。スクリューコンベア５が回転すると、物質は、基本的には取出口１６を通過して第２の相を成すまで、搬送方向Ｐ２に移動する。分離装置１が稼働し始めると、取出口１６はコーン１７によって閉塞される。物質が継続的に供給され、その結果として圧力室１５内の圧力が予定された制限値にまで上昇した後にはじめて、コーン１７は単動シリンダの動作によって復帰する。物質の性質と取出口１６の径に依存して、圧力室１５に動態的な平衡圧（ｄｙｎａｍｉｃ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が発生する。その圧力の結果、第１の相は、ふるい１０の開口１１を通って分離される。スクリュー７，８のピッチは、搬送方向Ｐ２の先に行くにつれ大きくなっている。これにより、２つの一連のスクリューのねじ山の対向側面とシャフト６の中間部２５とふるい１０の中間部２６とによって決定され、径方向表面に横たわる搬送面（ｆｌｏｗ ｓｕｒｆａｃｅ）Ａは同様に大きくなる。この空きスペースが増大することで、閉塞の危険性はかなり減少する。
もし、バイパス開口２８が用いられ、分離される物質が懸濁相を成すのであれば、圧力室１５内で圧力が制限値に上昇する間、一部の懸濁相がふるいの方向に還流するのが防止され、懸濁相の一部はバイパス開口２８を通って圧縮室１５から排出される。排出された一部の懸濁相は、矢印Ｐ１で示す方向から再度取入れ口９に供給される。
本発明に係る装置の上記した詳細は、単に概略的なものである。先行技術に係る装置は、国際特許出願ＷＯ  ９８／３７９４２の図２，３，４に開示されている。この装置に用いられている定ピッチ単一スクリューを、スクリューコンベアの長さ方向に沿って搬送方向の先にゆくにつれて大きくなるピッチを有する単一スクリューあるいは複数スクリューに置き換えることによって、本発明に係る装置となる。こうした装置は、第２の可能な実施例として説明されるものである。
本発明に係る装置は、例えば肥料、缶詰工場での洗浄液、紙パルプ、廃棄物、食品残渣、及びスラッジなどいろいろなタイプの物質に使用可能である。この場合、比較的に高い逆圧、例えば１０バール（ｂａｒ）が用いられ、装置内に物質が詰め込まれるようになる危険性がかなり減少あるいは完全に排除されるにもかかわらず、高いレベルで効率良く達成される。本装置は、特に、物質を固体相と液体相とに分離するのに適している。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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2004533325.tif 000005
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2004533325.tif 000012
2004533325.tif 000013
2004533325.tif 000014
2004533325.tif 000015
2004533325.tif 000016
2004533325.tif 000017
2004533325.tif 000018
【国際調査報告】
2004533325.tif 000019
2004533325.tif 000020
2004533325.tif 000021