JPH03245860A - 遠心沈降分離機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は固形物と液状物の二種の物質の混合物から両
者を分離させる遠心沈降分離機に関する。

更に、この発明は固形物と重質と軽質の二種の液状物の
三種の物質の混合物から三者をそれぞれに分離させる遠
心沈降分離機に関する。

［従来の技術］ 従来より遠心分離機その他が使用されて固体と液体の混
合物からの両者の分離、あるいは重質液と軽質液と固体
の混合物からの三者の分離が実施されている。

通常、汎用されているディスク型デカンタ−は固形物含
有量が大きいスラリーの処理に当っては固形物閉塞によ
る稼動不能の事態を招き易いのであり、この事態の発生
を防止するためには、当初スクリュー型デカンタ−によ
り固形物含量を減少させた後に、ディスク型デカンタ−
による分離が行われることが必要であり、このために高
価格の遠心分離機の二台以上の直列使用が必要であり、
また、被処理物に高レベルの遠心力が二度も付与される
ことにより消費エネルギーに関しても無用の損失が大き
い。

発明者は、先に特許第１００７７３２号および特公昭６
３−１７５０２として、固形物と液状物の二種の物質の
遠心沈降分離機、および固形物に加えて、重質と軽質の
二種の液状物からなる三種の物質の混合物から三者をそ
れぞれに分離させる遠心沈降分離機を提供している。　
　　　これらは、スクリュー型の遠心分離機の円錐台状
の固形物の排出端部分の内壁面の中心軸に対する傾斜角
度を、排出される固形物の進行に関して、当初は大きく
、次いで、小さくすることにより固形物の排出端部への
進行と脱液とを円滑化させ、確実化させると同時に、分
離機内の被処理混合物の滞留容量を増大させ、滞留時間
を延長させて、分離機の分離精度と単位時間当りの処理
容量の向上を可能となし得たものである。

〔解決しようとする課題Ｊ 発明者提供のこれら分離機の実用過程においてその処理
容量、分離精度、所要エネルギー量などについて、更に
、改良を加える余地があったことが判明した。　　前記
した通り、固形物含有量が大きいスラリーの処理に当り
、ディスク型デカンタ−は閉塞による稼動不可能の事態
を招くことが頻繁であり、この事態はスクリュー型デカ
ンタ−を以て固形物含量を予め減少させた後、ディスク
型デカンタ−による処理が行われることとして、始めて
予防が可能であるのであって、高価格装置である遠心分
離機の少なくとも二台の直列使用が必要であり、加えて
被処理物には強大な遠心力が二度も付加されることによ
るエネルギーの不毛の消費があることに対し、発明者が
提供した前記の所謂、ダブルカント型（ｄｏｕｂｌｙ−
ｃａｎｔｅｄ　ｔｙｐｅ）スクリューデカンタ−におい
ては、被処理物の通過は一回のみであって分離操作が完
了するのであり、改善の程度は大きいのであるが、更に
精密分離を必要とする分野においては遠心分離機の二台
直列使用の場合に対し、処理容量と所要エネルギー量に
関して優位性が小さく更に改良が施されるべきであるこ
とが先発明の実施結果として判明した。

この発明は、固形物含有量が大きい被処理物に対しても
閉塞による稼動中断の危険がなく、分離精度は高く、消
費エネルギー量は更に節約され、より大処理量の分離を
、−回のみの遠心力の付加により高信頼度を以て完結さ
せ得る装置の提供を目的とするや ［課題を解決するための手段１ この発明の遠心沈降分離機は、中心軸を中心として高速
回転する中空の円筒状体：この円筒状体中へ固体液体の
混合物を供給する手段；円筒状体中において沈降させら
れる固形物を排出孔へ移送するスクリューコンベヤ；中
心軸との交差角度が大きい円錐台状内壁面があり、その
大口径の端部が円筒状体の固形物排出側の端部に固定連
続する中空体、中心軸との交差角度小なる円錐台状内壁
面があり、前記の中空体の小口径端部と固定連続する一
端があり、この一端は前記円筒状体の回転中、その内部
に形成される内容物の円筒状の自由表面と同等の位置か
、または自由表面下の位置にあって、他端が排出孔に連
通ずる第二の中空体円筒状体の他の端部にあり、固形物
から分離した液体の溢流を制御する堰；および　溢流し
た液体の排出手段とを有する遠心沈降分離機において、
前記のスクリューコンベヤのスクリュー羽根が設備され
た空間中に、半径方向に前記自由表面に対して傾斜して
スクリューコンベヤに固定されて設備される一枚以上の
フィンがあるか、あるいはスクリューコンベヤのスクリ
ューの表面相互の間にある空間中において半径方向に前
記自由表面に対して傾斜して、スクリューコンベヤのシ
ャフトに固定されて設備される一枚以上のフィンがある
遠心沈降分離機であるか、あるいは前記の混合物から分
離した液体の溢流制御のための堰が混合物から分離した
重質と軽質の両液体を分別的に排出させるため二基の堰
、即ち、軽質液体温流を制御する堰と重質液体温流を制
御する堰を備えた遠心沈降分離機である。

この発明の遠心沈降分離機の具体化された構成の一例は
、ダブルカント型スクリューデカンタ−のスクリューコ
ンベヤのシャフト上に、固定のための基底部がスクリュ
ーに平行して連続しているスパイラルフィンが固定され
たものである。

このフィンの枚数は、最大の場合で２０枚程度であり、
フィンの先端とデカンタ−の内壁面との間の距離は　５
〜１００闘の範囲内とされ、フィンの厚さは、通常、　
０．５〜２　ｍｍの範囲内とされる。

フィンが設備される間隔は可及的に小さいことが混合物
中の各成分のそれぞれの移動距離を短縮するのであり、
沈降分離の効率は大きくなるのであるが、過小となった
場合には、フィン相互の間の空間を固形物が閉塞させ、
フィン相互間の空間からの固形物の放出を制約する危険
が生じる。

従って、処理すべき対象の固液混合物の性状により、こ
の間隔が決定されるべきである。

被処理混合物の固形物含量が大きい場合には、当然のこ
とながら、フィンの先端とデカンタ−の内壁面との間の
距離が大きいものであることが、望ましいのであり、固
形物を少量含有する混合物が対象である場合は、当然の
ことながら、フィンの先端とデカンタ−内壁面との間の
距離が小さいものであることがフィンの機能表面の拡大
を伴い分離能率を高く維持するために望ましい。

従って、所望によりデカンタ−のフィン付スクリューは
、−台のデカンタ−に対して、フィンの先端とデカンタ
−の内壁面の間の距離が相違するもの複数本を備久て被
処理混合物の固形物含量に適応するフィン付スクリュー
に交換して使用することが更に望ましい。

ダブルカント型のスクリューデカンタ−であるために内
部を通過する被処理物層の表面と装置の内壁面の間の距
離、即ち、液深が大きいのでありこれに伴い被処理物層
中に挿入されているフィンの挿入長を可及的に大きくす
ることにより分離の精度と容量を向上させ得るのである
。

フィンが固定されるシャフトの中心軸に対するフィンの
傾斜の角度は沈降距離を短縮し分離効率を向上させるた
めには小さいことが好ましいが、過小であれば、フィン
相互の間の空間を固形物が閉塞させて、フィン相互間の
空間からの固形物の放出を制約する傾向が生じる。

フィンが固定されるシャフトの中心軸に対するフィンの
傾斜の角度は、３０〜８５度の範囲内とされる。　フィ
ンの表面は平滑であってもよく、フィンの分離作用を発
生させるフィン表面の拡大のため半径方向の滑らかな溝
状起伏が与えられた表面であってもよい。

フィンはスクリュー羽根に平行的に巻設されたスパイラ
ルフィン以外の他の一態様として、中心回転軸に平行方
向に、中心回転軸上から放射的に配設された薄板状体の
群であり、その群の外縁部にスクリュー羽根が巻設され
たものでもよい。

軽質液体と重質液体の間に生じる動的境界面の安定性に
関し、フィンの存在により好ましくない影響が与えられ
ることが危惧されたが、予想外に良好な安定した動的境
界面が維持されていることが、実験の結果、分離された
軽質液体と重質液体それぞれの品質の向上により実証さ
れた。

〔図面による説明］ 次に、この発明の遠心沈降分離機の一構成例を図面によ
り説明する。

第１図は、この発明の三相分離用装置の一例の全体的縦
断端面を示し、被処理混合物が供給管１から高速で回転
している円筒状のボウル２の中に流入させられる。　ボ
ウル２の高速回転によって与えられる遠心力により重質
の固形物はボウル２の内壁面側に移行して内壁面上をス
クリューコンベヤ３により固形物の排出端４に送られて
排出孔５から装置外へ排出される。　固形物は排出端４
に達する直前にダブルカント部分中のビーチ６を通過し
て充分に脱液処理を受ける。　スクリューコンベヤ３の
スクリューの間にスパイラルに設備されるフィン７が存
在するためにボウル２の内壁面に近い部分の被処理混合
物の通過速度が比較的に大きいのであり、この部分は回
転中心から距離が大きく、これに伴い付加される遠心力
が大きいのであり、分離効率が高く、被処理混合物の通
過速度が大きいことと相俟って、装置の容量増大の好結
果を招くこととなった。

フィン７が挿入された被処理混合物層中では、被処理混
合物の通過速度が比較的小さくなるが、被処理混合物中
の重質粒子と軽質粒子はフィン７相互間の垂直距離、即
ち、沈降距離が短縮されていることと、フィン７との接
触により、その沈降あるいは浮上、これらに引続く凝集
が促進されて分離精度の向上の結果を招（。　特に、固
形物、重質液体、および軽質液体からなる被処理混合物
からの三者の分離においては重質液体と軽質液体の分離
精度の向上がフィン７の作用により、特に顕著となる。

ボウル２を通過し分離された軽質液体は堰８を溢流して
排液孔９から装置外に去る。　同様に、分離された重質
液体は堰１０を溢流し排液孔１１から装置外に去る。

第２図は、スクリューコンベヤのスクリューとフィン７
の拡大縦断端面図である。　第３図は、同様にスクリュ
ーコンベヤのスクリューとフィン７の縦断拡大端面図で
あるが、フィン７の傾斜が第２図のものとは逆にされて
いるものである。

［比較例と実施例］ 次に、比較例と実施例を示す。

［比較例１］ フィシュミール・プラントにおいて、いわしが原料であ
るスクリュープレス濾過液がロータリースクリーンを通
過させられて得られた油分３０．８ｖｏ１％、水分６１
．５　ｖｏｌ、％、固形分７．７　ｖｏｌ、％の組成の
混合物＋０００１’ｈが、ボウル内径２５０ｍｍ付加遠
心力３０００　Ｇの在来型３相分離デカンタ−に供給さ
れて、　９５℃において分離処理を受けて水分２．５ｖ
ｏ１％以下であり、固形分は２．０ｖｏ１．％以下であ
り、残分が油分である軽質液体と、水分９８、７ｖｏ１
％、固形分か１．３ｖｏ１％、油分０．８３ｗｔ％の重
質液体と、含有水分が約７０ｗｔ、％、油分が３、０ｗ
ｔ％以下であり、残分が固形分であるケーキが得られた
。

軽質液体は分離板型デカンタ−ポリッシングを受けて製
品の魚油とされ、重質液体は濃縮されて製品の濃縮蛋白
質とされ、ケーキはドライヤーにより乾燥された。

この在来型の３相分離デカンターによっては、軽質液体
中の水分が平均１．８ｖｏ１．％であって、多量であり
、固形分も遠心沈降量２．Ｏｖｏｌ、％であって極めて
多く、そのまま直ちに製品とされる状態にはない。　重
質液体の油分は０．８３　ｗｔ、％、固形分の遠心沈降
量１．３　ｖｏｌ、％であり、これも極めて多いのであ
って、濃縮時に加熱管の閉塞を生じさせた。

このデカンタ−の−膜処理では、三相分離機としての実
用性はないのであり、軽質液体の製品化には、分離板型
のデカンタ−によるポリッシングの後続が不可欠であり
、重質液体の濃縮缶の加熱管の不具合も多発するのであ
る。

［比較例２］ この比較例は、フィンがないダブルカント型のデカンタ
−が使用された場合の結果を示すものである。

いわしが原料であるスクリュープレス濾過液がロータリ
ースクリーンを通過させられて得られた油分１５．６〜
３１．５　ｖｏｌ、％、固形分３．２〜１２．１ｖｏ１
％、残分が水分である組成の混合物が３０００β／ｈの
供給量を以て、３２０ｍｍのボウル内径でありスクリュ
ーシャフトにフィンがなく、付加遠心力３０００　Ｇの
ダブルカントデカンタ−に供給され、９０℃において分
離処理を受け、水分０．１５ｗｔ、％、固形分が痕跡量
以下であって、残分が油分である軽質液体と、油分０．
１〜０．２６　ｗｔ、％、固形分が０．３ｖｏ１％、残
分が水分である重質液体と、油分１．８ｗｔ、％、含有
水分が約６５　ｗｔ、％のケーキに分離された。　この
軽質液体は、直ちに製品魚油として出荷可能の品質であ
った。

重質液体と固形分は、比較例１と同様の処理が施された
が、重質液体から得られた濃縮蛋白質はその濃縮におい
て加熱管の閉塞もなく、比較例１において得られたもの
より良質であり、ケーキについては乾燥が、より速やか
に完了させられた。

〔実施例］ 比較例２に記載された組成量等の品質の混合物５１００
ρ／ｈが、ボウル内径３２０ｍｍ、先端がボウルの内壁
面上２０ｍｍにまで達し、スクリューシャフト上の垂直
高さ７０ｍｍ、傾斜方向が第２図に示されるものと同様
であり、傾斜角４５度、スクリューの表面相互間の距離
６０ｍｍ中に等間隔に配設されたフィン６枚が装備され
ている付加遠心力３０００Ｇのダブルカントデカンタ−
中に供給されて、９３°Ｃにおいて、分離処理を受けて
、水分が０．１２ｗｔ、％以下、固形分が痕跡量以下で
あり、残分が油分である軽質液体と、油分０．１〜０．
２ｗｔ、％、固形分０．３　ｖｏｌ、％残分が水分であ
る重質液体と、油分１．８　ｗｔ、％と、水分的６５　
ｗｔ、％含有のケーキに分離された。　　この軽質液体
は比較例２と同様に直ちに製品の魚油として出荷が可能
である品質であった。

重質液体とケーキは、比較例１と同様の処理が施された
が、重質液体から得られた濃縮蛋白質は比較例２と同様
に良質であり、ケーキについては乾燥が短時間内に完了
させられた。

比較例２に比較して、実施例ではダブルカントデカンタ
−の主要寸法は同一であるにも拘らず、フィンが設備さ
れたことのみの相違により、処理容量が、予想を遥かに
超えて、１．７倍にも激増し加えて、軽質液体である製
品の魚油も重質液体である蛋白質の希薄水溶液もともに
その純度が格段に向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、発明の遠心沈降分離機の概略を説明するため
の縦断端面図であり、第２図は第１図中のフィンとスク
リューの拡大縦断端面図であり、第３図はフィンの傾斜
の方向が変更された場合の第２図同様図面である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）中心軸を中心として高速回転させられる中空の円筒
   状体；該円筒状体中への固液混合物の供給手段；該円筒
   状体中において沈降する固形物を排出孔へ移送するスク
   リューコンベヤ；中心軸との交差角度が大きい円錐台状
   の内壁面を有し、大口径端部が該円筒状体の固形物排出
   側の端部に固定されて連続する中空体；中心軸との交差
   の角度が小さい円錐台状内壁面を有し、該中空体の小口
   径の端部と固定されて連続する一端があり、この一端は
   該円筒状体の回転中、その内部に形成される内容物の円
   筒状の自由表面と同等の位置かまたは自由表面下の位置
   にあり、他端が排出孔に連通する第二の中空体；該円筒
   状体の他の端部にあって、固液混合物から分離した液体
   の溢流を制御する堰；および、溢流した液体の排出手段
   ；を有する遠心沈降分離機において、 該スクリューコンベヤのスクリュー羽根が設備された空
   間中に、半径方向に該自由表面に対して傾斜して該スク
   リューコンベヤに固定されて設備される一枚以上のフィ
   ンがあることを特徴とする遠心沈降分離機。 ２）中心軸を中心として高速回転させられる中空の円筒
   状体；該円筒状体中への固液混合物の供給手段；該円筒
   状体中において沈降する固形物を排出孔へ移送するスク
   リューコンベヤ；中心軸との交差角度が大きい円錐台状
   の内壁面を有し、大口径端部が該円筒状体の固形物排出
   側の端部に固定されて連続する中空体；中心軸との交差
   の角度が小さい円錐台状内壁面を有し、該中空体の小口
   径の端部と固定されて連続する一端があり、この一端は
   該円筒状体の回転中、その内部に形成される内容物の円
   筒状の自由表面と同等の位置かまたは自由表面下の位置
   であり、他端が排出孔に連通する第二の中空体；該円筒
   状体の他の端部にあって、固形物から分離した重質と軽
   質の両液体を、分別的に排出させるため、軽質液体の溢
   流を制御する堰と重質液体の溢流を制御する堰；および
   、軽質と重質の液体それぞれの排出手段；を有する遠心
   沈降分離機において、 該スクリューコンベヤのスクリュー羽根が設備された空
   間中に、半径方向に該自由表面に対して傾斜して該スク
   リューコンベヤに固定されて設備される一枚以上のフィ
   ンがあることを特徴とする遠心沈降分離機。