JPH06285391A

JPH06285391A - 固液分離装置

Info

Publication number: JPH06285391A
Application number: JP7998193A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Yabu; 智彦藪; Katsunori Ide; 勝記井手; Kenji Hata; 健司畑; Hirohiko Sakai; 拓彦酒井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-04-07
Filing date: 1993-04-07
Publication date: 1994-10-11
Anticipated expiration: 2017-03-11
Also published as: JP3265041B2

Abstract

(57)【要約】【目的】耐震性、信頼性および保守性にすぐれ、軸受寿
命を長くできること。【構成】遮蔽床21の上面にモータ架台22を、下面にケー
シング20およびガイド筒49を固定する。遮蔽床21にドラ
イブシャフト30を貫通する貫通孔52を設け、この貫通孔
52の内面に上部振れ止め53を取り付ける。ドライブシャ
フト30の上端部には上部振れ止め53に対向してフランジ
軸継手31を接続し、下端部に分離胴24を接続する。ドラ
イブシャフト30はフランジ軸継手31、上部シャフト32、
フレキシブル継手35および出力軸34を介してモータ駆動
装置33に接続し、回転する。上部シャフト32の外側に上
下部軸受36，37を設け、下部軸受37に緩衝装置43を設け
る。ドライブシャフト30の下部にスリーブ54を設け、こ
のスリーブ54に対向して下部振れ止め55を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固液分離装置に係り、特
に例えば原子力発電所または核燃料サイクル施設等の放
射性溶液中に懸濁状態になっている固体を分離するに適
した遠心式固液分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】医薬品、化学、食料品等の分野では、液
体中に懸濁された固形分の除去または回収が頻繁に要求
される。懸濁された固形分の分離除去、回収には固液分
離装置が用いられるが、このような固液分離には、大別
して濾過、蒸発乾燥、遠心沈降分離等の方式がある。

【０００３】なかでも遠心沈降分離方式は、濾過方式の
ようなフィルタの目詰まりがなく、フィルタの交換が不
要であったり、また、蒸発乾燥方式のようなヒータ等の
熱源が要らず、省エネルギーであるという利点により広
く利用されている。

【０００４】従来の代表的な遠心分離装置としては図８
および図９に示すものが知られている。このような遠心
分離技術には、例えば実開昭62-118541 号公報、特開昭
62-254856 号公報、特開昭63-16064号公報、特開昭64-7
0157号公報、特開平1-139160号公報および特公平1-3718
1 号公報等が知られている。

【０００５】図８および図９に示す遠心分離装置は垂直
軸円筒型遠心沈降分離機の典型的な構造を示したもの
で、この遠心沈降分離機は筒状ケーシング１内に円筒形
の分離胴２を収容しており、この分離胴２には穴の開い
た上端板３と下端板４が装着され、分離胴２内で遠心分
離が行われるようになっている。ケーシング１は複数の
支持脚５に支持杆およびスプリング６を介して吊り下げ
られ、弾性的に柔に支持される。

【０００６】一方、分離胴２の下端板４はリブ７を介し
てドライブシャフト８に接続される。ドライブシャフト
８は電動モータや油圧モータ等のモータ駆動装置９によ
り回転駆動されて、分離胴２が回転する。ドライブシャ
フト８の回転部分の支持はケーシング１に垂設された軸
受ハウジング10内に設けた一対の軸受11により行われ
る。

【０００７】ケーシング１には、分離胴２内に被処理液
を供給する給液ノズル12、清澄液の出口ノズル13、沈降
分離したケーキ19を掻き落とすための掻取羽根14と、こ
の掻取羽根14を取付部材18を介して移動させるエアシリ
ンダ等の移動装置15、掻き取られたケーキ19を排出する
ためのケーキ排出口16が設けられる。給液ノズル12に
は、ケーキを洗浄する水洗液ノズル17が接続される。

【０００８】この遠心沈降分離機はモータ駆動装置９の
モータ駆動により分離胴２が所定の回転数まで上昇す
る。分離胴２内には給液ノズル12により被処理液をその
下部に供給する。供給された被処理液は遠心力により分
離胴２の内面に保持される。

【０００９】分離胴２内に保持される被処理液は回転遠
心力の作用を受け、分離胴２内を流れる間に、比重の大
きな固形分は分離胴２の周壁面に沈降分離されて沈殿
し、ケーキ19となる。

【００１０】固形分が分離された清澄液は、図10に示す
ように、上端板３からオーバーフローし、ケーシング１
の内周面と分離胴２との間を伝わって流下し出口ノズル
13から放出される。

【００１１】一定量の被処理液の固液分離処理を行う
と、分離胴２の内面にケーキ19が増加してくるので、固
液分離運転を中止し、ケーキ19の排出操作を行う。この
固液分離運転において、液体側に有効成分が含まれる場
合には、ケーキ19に含まれる有効成分の回収のため、水
洗操作を行う。また固体側に有効成分が含まれる場合、
ケーキ19中に残る液を追い出して純度を高めるため、ま
ず水洗操作を行うことが多い。

【００１２】水洗操作は、給液を停止した後、分離胴２
を回転させたままで、水洗液ノズル17より水洗液を供給
することにより行われる。分離胴２内の被処理液が水洗
液で置換された後、回転を停止する。ケーキ19は通常圧
着されているので、分離胴２内に付着したままの状態と
なっている。

【００１３】そこで、次に図11に示すように掻取羽根14
を用い、分離胴２をゆっくりと回転させながら、内面に
付着したケーキ19を掻き取る。掻き取られたケーキはケ
ーキ排出口16から下部に排出され、一連の固液分離操作
が終了する。

【００１４】この遠心分離機で遠心分離操作を続けると
ケーキ19が増加していきアンバランスが生じ、分離胴２
に作用するアンバランス力が増える。アンバランス力が
生じると軸受11に過大な力が作用し、装置破損の原因に
もなるため、装置全体をスプリング６により支え、アン
バランス振動を吸収している。

【００１５】スプリングの剛さは、一般に定格回転数と
の共振を防止するため、装置全体の固有振動数が数Hzの
低い範囲となるよう柔らかいものとし、起動，停止時に
は、この固有振動数範囲を速やかに通過できるようにす
る（例えば、特開平1-139160号公報に、弾性支持装置に
支持された堅型遠心分離機が述べられている）。

【００１６】他の従来例として、装置全体を剛に支持し
たものもあるが、この場合でも、アンバランス振動吸収
のため、回転体は柔らかく、自由に動けるように支持す
る。

【００１７】例えば、特公平4-37397 号公報記載の「核
燃料再処理用遠心分離機における回転ボウルの支持装
置」では、「遮蔽壁と、前記遮蔽壁の上側に固定された
フレームと、下端に回転ボウルが固定され、前記遮蔽壁
を貫通して上部が前記フレーム内に突出した回転軸と、
前記フレーム内において前記回転軸を支持する２つの軸
受と、前記フレームに固定され前記回転軸の上端に結合
してこれを回転駆動する駆動手段とを備えた核燃料再処
理用遠心分離機における回転ボウルの支持装置におい
て、前記回転軸の前記２つの軸受に支持された部分の径
を、これより下方の部分の径の１／３〜１／５にし、前
記２つの軸受のうちの上の軸受を前記フレームに固定
し、しかも下の軸受を前記フレームに弾性部材を介して
実質的に水平方向に移動可能に取付けたことを特徴とす
る核燃料再処理用遠心分離機における回転ボウルの支持
装置」が述べられており、下の軸受をスプリングにより
支持することを特徴としている。

【００１８】また、特開平4-247251号公報の「固液分離
装置」には、「ケーシング上に設けられたモータ架台
と、このモータ架台に取り付けられたモータ駆動装置
と、前記ケーシング内に収容され、被処理液が遠心分離
される分離胴と、この分離胴を上方から吊設する一方、
前記モータ駆動装置の出力側にフレキシブルに接続され
たドライブシャフトと、このドライブシャフトを振り子
状の回転が可能なように支持する支持装置と、上記ドラ
イブシャフトとモータ架台の間に、復元力を与えるバネ
要素と減衰力を与えるダンピング要素を付与する緩衝装
置と、前記分離胴内に被処理液を供給する給液装置と、
清澄液を排出する装置と、分離胴内面に沈降分離された
固形分を洗い落とす洗浄スプレ装置とを有し、前記分離
胴内に軸方向に伸びるバッフル板を複数設けたことを特
徴とする固液分離装置」が述べられている。

【００１９】この装置でもドライブシャフトと分離胴か
らなる回転系を振り子状の振動を付与され得るように支
持し、緩衝装置により、回転系全体の一次危険速度が５
Hz以下の低い回転数となるよう柔らかく支持することに
より、アンバランスを吸収できるよう工夫している。同
様の例として、特公平1-49549 号公報の「遠心分離機」
がある。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】従来の遠心沈降分離機
は、アンバランス力を吸収するため柔らかく支持してい
る。このため、地震時に地震力との共振が生じ、装置の
破損、回転体と静止体との接触による損傷を生じる恐れ
があった。地震波の装置が設置される場所の卓越周波数
は、一般的に10Hz以下、通常は２〜６Hz程度であり、装
置との共振を極めて生じ易い範囲にある。

【００２１】したがって、地震波が増幅され、装置破損
に至る恐れが高い。これは、特に危険物を取扱う装置、
例えば化学原料の精製、有害物質の分離、核燃料再処理
等では極めて重要な課題となっている。

【００２２】地震による破損を防ぎ、耐震性向上のた
め、例えばスプリングを強くして、地震と共振させない
方法、ダンパにより減衰力を高める方法、地震波を検知
してばねまたはダンパを一時的に強くする方法等が考案
されている。しかし、スプリングを強くした場合、危険
速度も高くなり、アンバランスによる共振が高速で生ず
ることとなり問題がある。

【００２３】一般に回転のエネルギーは回転数の２乗に
比例するため、例えば従来３Hzの支持系だったものを、
地震波と共振しない10Hz以上の支持系にした場合、回転
のエネルギーは10倍以上となり、アンバランス振動によ
る影響が増大するため好ましくない。

【００２４】また、1968年12月号の『Transactions of
the ASME, Journal of Applied Mechanics』に掲載され
た論文「Whirl Dynamics of a Rotor Partially Filled
With Liquid」 676〜 682頁によれば、回転角速度ωと
試験速度ω₀との比ω／ω₀が１を超えたある一定範囲
において流体振動による不安定領域（上記論文中図13参
照）が存在することが指摘されている。

【００２５】最近の研究では、この不安定領域がかなり
広範囲に亘って存在することが明らかになってきてお
り、スプリング６を強くするとこの不安定領域に入り、
不安定振動を起こすことが多い。

【００２６】一方、ダンパにより減衰力を高める方法
は、前述の特開平4-247251号公報にも記載されている
が、これは通常時の回転特性上最適な値があることを述
べており、地震力との共振を防ぐ程度の強いダンパを用
いた場合には軸受荷重が過大となり、軸受寿命低下を招
くという課題があった。

【００２７】地震波を検知して、ダンピング力を強化す
ることにより、通常運転時の軸受荷重を軽減する試み
が、例えば特開平4-118064号公報あるいは特開平4-2818
70号公報に述べられている。

【００２８】例えば、地震検出装置を備えた架台に分離
容器本体を垂設し、上記架台の軸受台に軸受ハウジング
を設け、この軸受ハウジングに回転軸を上記架台を貫通
して上記分離容器本体内へ片持ちで回転自在に軸装し、
この回転軸に分離容器を軸着し、上記軸受台および上記
軸受ハウジングとの間に制振バネおよび磁性流体ダンパ
を介装し、この磁性流体ダンパに電磁石を上記地震検出
装置へ接続すると共に地震時に通電するように設けてい
る。

【００２９】この例では地震時の大きな外力を受けた時
のみ、上記地震検出装置からの信号に基づき上記電磁石
に通電して励磁して上記磁性流体ダンパの磁性流体を励
磁して制振機能を強化して制振できるばかりでなく、こ
ろがり軸受の寿命を大幅に長くしてころがり軸受の交換
を低減すると共に、ころがり軸受の信頼性および安全性
の向上を図ることができる等の優れた効果を有するもの
である。

【００３０】しかしながら、この場合、地震検出装置や
磁性流体ダンパを用いるため、システムが複雑となって
高価なばかりでなく、万一地震検出装置が故障した場
合、停電の場合に作動せず、信頼性に課題がある。

【００３１】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、構造がシンプルで、信頼性が高く、かつ耐震
性と保守性に優れた遠心沈降式の固液分離装置を提供す
ることを目的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る固液分離装
置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載
したように、ケーシング上に設けられたモータ架台と、
このモータ架台に取り付けられたモータ駆動装置と、前
記ケーシング内に収容され、被処理液が遠心分離される
分離胴と、この分離胴を上方から吊設する一方、前記モ
ータ駆動装置の出力側にフレキシブルに接続されたドラ
イブシャフトと、このドライブシャフトを振り子状の回
転が可能なように支持する支持装置と、前記ドライブシ
ャフトとモータ架台の間に復元力を与えるばね要素と、
油圧ダンパとゴムダンパを直列に組合せて減衰力を与え
るダンピング要素を付与する緩衝装置と、上記ドライブ
シャフトと固定部材との間に、隙間をもって取り付けら
れる振れ止めと、前記分離胴内に被処理液を供給する給
液装置と、清澄液を排出する装置とを設けたものであ
る。

【００３３】また、本発明は請求項２に記載したよう
に、ドライブシャフトとドライブシャフト貫通孔との間
に、ころがり軸受を隙間をもたせてなる振れ止めとした
ものである。さらに、本発明は請求項３に記載したよう
に、ドライブシャフトと固定部材との間に表面に固体潤
滑を施したリング状振れ止めを、ころがり軸受の振れ止
めより大きい振幅で接触するような隙間をもたせて設け
たものである。

【００３４】

【作用】本発明の固液分離装置は、分離胴をドライブシ
ャフトにより振り子状で回転自由となるように吊り下げ
（例えば、回転系の一次危険速度を５Hz以下、二次危険
速度を定格回転数の 120％以上）、ドライブシャフトに
油圧ダンパとゴムダンパを直列に組合せた緩衝装置を設
けた簡単な構造のもので、地震時の振幅を減少させ、か
つ通常運転時の軸受荷重を低減させることができる。

【００３５】また、ドライブシャフトと遮蔽床のドライ
ブシャフト貫通孔との間に、隙間を持たせてころがり軸
受を設けることで、より大きい地震に対してドライブシ
ャフトおよび分離胴の変位を制限でき、回転体と静止体
との接触による破損を防止できる。特に振れ止めをころ
がり軸受としたことにより、振れ止めに接触した時の接
線方向荷重が打消され、振れ回り力を生じないため、よ
り安全である。

【００３６】バックアップとして、固体潤滑を施したリ
ング状振れ止めをより大きい振幅時に作用するように設
けることによってさらにいっそう耐震性が高まる。特に
有害物質や放射性物質等の危険物を扱う固液分離装置の
場合は、ころがり軸受からなる振れ止めをケーシングの
外部等のアクセス可能な部分に、またリング状振れ止め
をケーシングの内側の回転体重心近くに設けることによ
って保守性の向上が図れる。

【００３７】

【実施例】本発明に係る固液分離装置の実施例について
図面を参照して説明する。図１は本発明を遠心沈降式の
固液分離装置に適用した第１実施例を示すものである。
この固液分離装置は、核燃料再処理施設、原子力発電プ
ラント等の放射性物質を取扱うものである。

【００３８】遮蔽床21を挟み、その下部に設置した筒状
のケーシング20を有し、また遮蔽床21の上部にはモータ
架台22がベース板23を介して設置される。ケーシング20
内には円筒状の分離胴24が回転可能に収容される。

【００３９】分離胴24はチタンあるいはチタン合金（Ｔ
ｉ−６Ａ１−４Ｖ合金）で作られる一方、分離胴24の上
下端には上端板25と下端板26がそれぞれ取り付けられ
る。分離胴24内にはその軸方向に伸びるバッフル板27が
周方向に等ピッチ間隔をおいて複数枚、例えば４枚設け
られる。バッフル板27は例えば６枚あるいは８枚であっ
てもよい。下端板26にはトーラス状の液溜め28を凹設し
ている。

【００４０】一方、下端板26は中央ボス部29がドライブ
シャフト30に支持される。ドライブシャフト30はフラン
ジ軸継手31を介して上部シャフト32と一体的に接合さ
れ、これらのシャフト30，32と分離胴24とにより回転系
を構成している。

【００４１】上部シャフト32は電動モータや油圧モータ
等のモータ駆動装置33の出力軸34にフレキシブル継手35
を介して連結される。分離胴24はモータ駆動装置33の駆
動により回転駆動せしめられる。

【００４２】回転系は上部アンギュラ軸受等の上部軸受
36によりスラスト荷重が支持され、ラジアル荷重は上部
軸受36と下部軸受37の両方で支持される。各軸受36，37
は円筒（スリーブ）状の軸受ハウジング38内に納めら
れ、この軸受ハウジング38は球面軸受39を介してモータ
架台22に支持されており、球面軸受39を中心Ｏに自由に
振り子状の振動ができるようになっている。

【００４３】一方、軸受ハウジング38は、コイルスプリ
ング40を介してモータ架台22と弾性支持されるととも
に、オイルダンパ41とゴムダンパ42とを直列に結合させ
た緩衝装置43を介してナット締めによりモータ架台22に
接続される。

【００４４】コイルスプリング40は、回転系（ドライブ
シャフト30と分離胴24）全体の一次危険速度が５Hz以
下、好ましくは３Hz以下となるようにばね定数を選定す
る。また、緩衝装置43はオイルダンパ41とゴムダンパ42
とを組合せた状態でのダンピング特性が、回転系全体の
一次危険速度付近の周波数で最大ピークを有するような
組合せを選定し、そのピーク値でのダンピング係数比が
0.2〜 0.6、定格回転数時の値が 0.1〜 0.3となるよう
に選定するのが望ましい。

【００４５】また、分離胴24内には、給液装置としての
給液ノズル44、および洗浄スプレ装置としてのケーキ洗
浄スプレ管45とケーキ洗浄スプレ46が設けられるととも
に、下端板26上の液溜め28内に液吸上げ装置としての複
数のスラッジ吸上管47が設けられる。この吸上管47の先
端には撹拌羽根48が取り付けられている。

【００４６】スラッジ吸上管47は分離胴24内およびガイ
ド筒49内を上動して分離胴24の上方から半径方向外方に
曲げられてケーシング20外に突出した後、全体として逆
Ｕ字型に曲げられ、他端は液溜め28より低いレベルに設
けられた気密のスラッジ回収缶50に案内される。この回
収缶50内は減圧管51により図示しない真空ポンプ等によ
り減圧される。

【００４７】図１に示すような固液分離装置は例えば分
離胴24の回転有効半径ｒ₂＝0.45ｍ、回転角速度ω＝21
0rad／s に設定した場合、分離胴24の周速は95ｍ／sec.
程度となる。

【００４８】遮蔽床21のドライブシャフト30が貫通する
貫通孔52の上端内面に、ころがり軸受から形成された上
部振れ止め53を設置する。この上部振れ止め53は、フラ
ンジ軸継手31の外面と同一の高さとし、フランジ軸継手
31と隙間ｇ₁をもって取り付けられる。フランジ軸継手
31の外面にはかじり防止処理、例えば硬質クロムメッキ
等の表面硬化処理を施す。

【００４９】また、ドライブシャフト30の下端の回転系
の重心近傍にスリーブ54を取り付け、このスリーブ54と
対向する部分にスリーブ54と隙間ｇ₂をもって下部振れ
止め55を設置する。下部振れ止め55はガイド筒49を介し
て遮蔽床21に固定される。

【００５０】下部振れ止め55は金属リングの内面に固体
潤滑を施したものである。本実施例では、耐放射線性、
耐薬品性を考慮し、ステンレス鋼製リングの内面に金コ
ーティングを施したものとしている。分離胴24内にはケ
ーシング20の側面を貫通して給液ノズル56が設けられ、
また、ケーシング20の側面には清澄液出口ノズル57が接
続されている。

【００５１】図２は本実施例の緩衝装置43の構成を示し
ている。オイルダンパ41は円筒形シリンダ58内に、オリ
フィス孔59を有するピストン60とピストンロッド61が左
右に動けるように設けられる。シリンダ58の外側にケー
ス62が一定の空間をあけて設けられ、ピストンロッド61
とケース62の間にシール63を有する。ケース62内にはオ
イルが充填される。シリンダ58内をピストン60が動くと
きオイルの粘性により減衰力を得る一般的なものであ
る。

【００５２】このオイルダンパ41の両端にはゴムブロッ
ク64，65が取り付けられ、ゴムブロック64，65を介し
て、それぞれモータ架台22、軸受ハウジング38と接続さ
れている。本実施例ではショア硬さ70のゴムを選定し、
図５に示す周波数特性を得た。

【００５３】図３は上部振れ止め53の近傍を拡大して示
したものである。すなわち、図３において、遮蔽床21の
貫通孔52内面にころがり軸受66とその上部にリング状振
れ止め68を設けている。ころがり軸受66およびリング状
振れ止め68の表面にはかじり防止のため鉛コーティング
が施されている。また、フランジ軸継手31の外面には、
硬質クロムメッキ等の表面硬化処理が施されている。

【００５４】図４は下部振れ止め55の部分を拡大して示
したものである。下部振れ止め55のスリーブ54と接触す
る部分には金コーティング層67が施されている。また、
内面にはスリーブ54が均一に当たるようにするため、わ
ずかにテーパ角αをつけてある。なお、ドライブシャフ
ト30が振動したとき、まず最初にｇ₂の隙間が接触する
ような寸法としてある。

【００５５】図６は図１に示す固液分離装置に用いられ
るコイルスプリング40のばね定数設定例を示すものであ
る。地震の卓越周波数に係わりなく、回転特性上最適と
なるばね定数を選定する。

【００５６】図６のグラフは、横軸にコイルスプリング
40のばね定数、縦軸に回転系の固有振動数を採ったもの
であり、図中の曲線は伝達マトリックス法より求めた一
次および二次の危険程度を示している。

【００５７】一次危険速度を本実施例では３Hz以下に選
定することとしている。この場合、コイルスプリング40
のばね定数ｋは約７×10² kgf／mmとすればよい。一
方、分離胴24の回転数は約34Hzとなるので、34× 1.2＝
40.8Hz以上の二次危険速度となるばね定数は、約10² k
gf／mmとなる。したがって、この間の最適な値を選定す
ればよい。

【００５８】次に、この固液分離装置の固液分離作用を
説明する。固液分離装置はモータ駆動装置33を駆動させ
ることにより運転が開始され、このモータ駆動により分
離胴24は所定の回転数、例えば回転角速度ω＝630rad／
sec.程度まで上昇する。分離胴24の有効回転半径（内半
径）ｒ₂が例えば 0.2ｍである。

【００５９】固液分離装置の運転が開始されると、給液
ノズル56により分離胴24内下部に被処理液が供給され
る。供給された被処理液は分離胴24の回転に伴う遠心力
やバッフル板27の補助を受けて、分離胴24の内面に保持
される。

【００６０】分離胴24内に保持された被処理液は、回転
遠心力の作用を受け、分離胴24内を流れる間に比重の大
きな固形分は分離胴24の内壁面に沈降分離されて沈殿
し、ケーキとなる。固形分が分離された清澄液は上端板
25の開口を通ってオーバーフローし、ケーシング20と分
離胴24の間を通って清澄液出口ノズル57から外部に放出
される。

【００６１】一定量の被処理液の固液分離処理を行う
と、分離胴24の内面に付着するケーキが増加してくるの
で、固液分離運転を中止し、ケーキの排出操作を行う。
一定量の被処理液を処理し、分離胴24内にケーキが堆積
したら、まずゆっくり回転を止める。

【００６２】ケーキは分離胴24の内壁面に付着したまま
となり、上澄液が液溜め28に落下する。この上澄液は複
数あるスラッジ吸上管47のうちの１本により吸上げら
れ、スラッジ回収缶50に集められる。

【００６３】このとき、スラッジ回収缶50は減圧管51か
ら真空ポンプ等により減圧することにより、スラッジ吸
上管47がサイフォンとして作用し、液をスラッジ回収缶
50にスムーズに移すことができる。回収された液には、
固形分（および有効成分）が含有されているので、図示
しない戻しラインにより被処理液タンクに戻す。

【００６４】次に、モータ駆動装置33により分離胴24を
ゆっくり回転させながら、ケーキ洗浄スプレ46から高圧
水を分離胴24の内面に向けて噴射する。これによりケー
キは剥離され、洗浄水とともに液溜め28に落下する。分
離胴24が１〜２回転し、全てのケーキが落下したら、次
にモータ駆動装置33の回転を10〜40rpm も上げる。

【００６５】液溜め28内に設けた撹拌羽根48はケーシン
グ20に固定されているので、液の方が回転し、撹拌され
ることとなる。この撹拌によりケーキの粒子中に含まれ
ていた被処理液が洗浄させる。

【００６６】次に、モータ駆動装置33による分離胴24の
回転を定格の高速回転まで上げる。このとき、液溜め28
中の洗浄水および固形分は液溜めの側面を形成する斜面
28ａを上り、分離胴24内で再び遠心沈降分離が行われ
る。この運転を充分沈降が行われる時間Ａ（通常５〜10
分）行い、分離胴24の内壁にケーキを形成させる。

【００６７】次に、分離胴24の回転を止め、液溜め28に
落下した洗浄水をスラッジ吸上管47により吸い上げ、戻
しラインにより被処理液タンクに戻す。続いて、分離胴
24をゆっくり回転させながら、ケーキ洗浄スプレ46によ
りケーキを液溜め28内に落下させる。

【００６８】このケーキ中には、殆ど被処理液の成分は
残っていない。したがって、10〜40rpm で回転させ、撹
拌しながら別のスラッジ吸上管47により、スラリー状に
なった固体分を吸い上げ、スラッジ回収缶50に回収す
る。

【００６９】次にアンバランスを生じた場合の作用につ
いて説明する。アンバランスを生じた場合、ばね定数が
小さい（柔らかい）こと、および図５に示すように緩衝
装置43にゴムブロック64，65が付いているため、このゴ
ムの変形により、定格回転数での高い周波数範囲での減
衰力が、強すぎることなく適正なレベルとなっているこ
とから、軸受に加わるアンバランス荷重を小さくでき、
寿命が延びる。

【００７０】また、加速・減速時に一次危険速度を通過
する際の、比較的大きい振動に対してはオイルダンパ41
の作用により図５でわかるように、減衰力のほぼピーク
の周波数であるため、有効に振動を抑えることができ
る。

【００７１】一方、地震時の作用について説明する。地
震の卓越周波数（この場合は約５Hz程度）に対しても、
図５より減衰力が大きいため、地震による回転体の振動
を小さいレベルに抑制し、通常の地震時には静止体との
接触、破損を防止できる。この場合は、地震後も全く問
題なく運転が可能である。

【００７２】また、より大きい地震（例えば電気技術指
針原子力発電所耐震設計技術指針JEAG4601に示される設
計用最強地震の基準地震動Ｓ₁程度の、プラント設備寿
命中に起こる可能性のある大地震）に対しては、前記緩
衝装置43による振幅抑制だけでは充分ではない。この場
合、上部振れ止め53により振幅が制限されるため、回転
体の接触、破損を防止できる。

【００７３】この時、上部振れ止め53はころがり軸受を
使用していることから接触時の回転力を逃がし、振れ回
りを生じることがない。また、周速の小さいドライブシ
ャフト30に当てることとしているため、より安全であ
る。

【００７４】また、ころがり軸受66のボール表面に鉛コ
ーティングが施されているため、かじりつくことがな
い。さらに、上部振れ止め53は、遮蔽床21の上部のアク
セス可能な部分に設置されているので、地震後の点検、
交換が極めて容易であり、保守性に優れている。

【００７５】Ｓ₁地震以上の地震（例えばJEAG4601に記
された設計用限界地震Ｓ₂）が生ずる恐れはほとんどな
いため、通常は以上述べた構造で充分な耐震性を有する
が、本実施例では、放射性物質を取扱う重要性から、さ
らに下部振れ止め55が設けてある。

【００７６】下部振れ止め55の隙間ｇ₂は、上部振れ止
め53の接触した後、さらに強い地震力でドライブシャフ
ト30が変形して、はじめて接触するように設定してある
ため、Ｓ₁地震までの地震では、点検，交換の必要はな
い。

【００７７】これは、高放射能を扱う場合、下部振れ止
め55の部分の線量が高いため、メンテナンス上極めて有
効である。そして、Ｓ₁より大きい地震のときにバック
アップとして作用し、機器の破損を防止できる。

【００７８】また、表面に金コーティング層67が施して
あるため、接触時に潤滑作用があり、回転力による振れ
回りを防止することができる。金は耐放射線性、耐蝕性
に優れるため、長期間メンテナンス不要である。

【００７９】図７は、試験装置を使い、加振台上で地震
波を加え耐震試験を行った結果を示す。横軸に上部振れ
止め隙間ｇ₁をとり、縦軸に加えた地震力をとったもの
で、黒丸は上部振れ止めの接触点、白丸は下部振れ止め
の接触点を示す。下部振れ止め隙間は10mmとした。この
試験結果よりＳ₁地震で下部振れ止めに接触しない範囲
としてｇ₁＝ 1.7mm以下の隙間を選定すればよいことが
わかる。

【００８０】

【発明の効果】本発明によれば、分離胴をドライブシャ
フトにより振り子状の回転自由となるように吊り下げ、
かつオイルダンパとゴムダンパとを組合せた緩衝装置を
設けたことにより、通常運転時の軸受荷重を軽減し、長
寿命化させることができるとともに、地震時の変位を抑
制し、耐震性を向上できる。

【００８１】また、遮蔽床の上面のアクセスできる部分
に上部振れ止めを設けることにより地震時の静止体と回
転体との直接接触および振れ回りを防止でき、耐震性が
向上し、地震後の点検，交換も容易になる。さらに、回
転体の重心近くに下部振れ止めを設けることにより、万
一の大地震時の機器保護と安全性向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る固液分離装置の第１実施例を示す
縦断面図。

【図２】図１における緩衝装置を示す縦断面図。

【図３】図１における上部振れ止めを示す縦断面図。

【図４】図１における下部振れ止めを示す縦断面図。

【図５】図１における緩衝装置の特性を示すグラフ図。

【図６】図１に示された固液分離装置でスプリングのば
ね定数を求めるグラフ図。

【図７】図１に示された固液分離装置の加振試験結果
と、振れ止め隙間を求めるグラフ図。

【図８】従来の固液分離装置を示す縦断面図。

【図９】図８のＸ−Ｘ線に沿う断面図。

【図１０】図８の作用を示す縦断面図。

【図１１】図10から進んだ作用を示す縦断面図。

【符号の説明】

１…ケーシング、２…分離胴、３…上端板、４…下端
板、５…支持脚、６…スプリング、７…リブ、８…ドラ
イブシャフト、９…モータ駆動装置、10…軸受ハウジン
グ、11…軸受、12…給液ノズル、13…出口ノズル、14…
掻取羽根、15…移動装置、16…ケーキ排出口、17…水洗
液ノズル、18…取付部材、19…ケーキ、20…ケーシン
グ、21…遮蔽床、22…モータ架台、23…ベース板、24…
分離胴、25…上端板、26…下端板、27…バッフル板、28
…液溜め、29…ボス部、30…ドライブシャフト、31…フ
ランジ軸継手、32…上部シャフト、33…モータ駆動装
置、34…出力軸、35…フレキシブル継手、36…上部軸
受、37…下部軸受、38…軸受ハウジング、39…球面軸
受、40…コイルスプリング、41…オイルダンパ、42…ゴ
ムダンパ、43…緩衝装置、44…給液ノズル、45…ケーキ
洗浄スプレ管、46…ケーキ洗浄スプレ、47…スラッジ吸
上管、48…撹拌羽根、49…ガイド筒、50…スラッジ回収
缶、51…減圧管、52…貫通孔、53…上部振れ止め、54…
スリーブ、55…下部振れ止め、56…給液ノズル、57…清
澄液出口ノズル、58…円筒形シリンダ、59…オリフィス
孔、60…ピストン、61…ピストンロッド、62…ケース、
63…シール、64，65…ゴムブロック、66…ころがり軸
受、67…金コーティング層、68…リング状振れ止め。

フロントページの続き (72)発明者酒井拓彦神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシング上に設けられたモータ架台
と、このモータ架台に取り付けられたモータ駆動装置
と、前記ケーシング内に収容され、被処理液が遠心分離
される分離胴と、この分離胴を上方から吊設する一方、
前記モータ駆動装置の出力側にフレキシブルに接続され
たドライブシャフトと、このドライブシャフトを振り子
状の回転が可能なように支持する支持装置と、前記ドラ
イブシャフトとモータ架台の間に復元力を与えるばね要
素と、油圧ダンパとゴムダンパを直列に組合せて減衰力
を与えるダンピング要素を付与する緩衝装置とを設けた
ことを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】前記ドライブシャフトと前記モータ架台
を固定する遮蔽床のドライブシャフト貫通孔との間に隙
間を有して前記貫通孔にころがり軸受からなる振れ止め
を設けたことを特徴とする請求項１記載の固液分離装
置。
【請求項３】前記ドライブシャフトと前記遮蔽床のド
ライブシャフト貫通孔との間にころがり軸受からなる振
れ止めと、リング状振れ止めとを各々隙間をもたせて設
けたことを特徴とする請求項１記載の固液分離装置。
【請求項４】前記モータ架台を遮蔽床上に設け、前記
遮蔽床下に前記ケーシングを吊設し、前記遮蔽床の貫通
孔を貫通させてドライブシャフトを設け、前記遮蔽床の
ドライブシャフト貫通孔上部にころがり軸受よりなる振
れ止めと、遮蔽床の下部固定部材に金属リング状振れ止
めとを、各々ドライブシャフトとすきまをもたせて設け
たことを特徴とする請求項１記載の固液分離器。
【請求項５】前記振れ止めの表面に軟質の金属皮膜を
メッキまたはコーティング層を施してなることを特徴と
する請求項３記載の固液分離装置。
【請求項６】前記ころがり軸受からなる振れ止めとし
て軟質の金属皮膜をメッキまたはコーティング層を施し
て無潤滑としたことを特徴とする請求項３記載の固液分
離装置。
【請求項７】前記振れ止めと接触するドライブシャフ
ト面に表面硬化処理を施してなることを特徴とする請求
項３記載の固液分離装置。
【請求項８】前記振れ止めと接触するドライブシャフ
トにスリーブを設けたことを特徴とする請求項３記載の
固液分離装置。