JP6604601B2

JP6604601B2 - サイクロン式分離装置

Info

Publication number: JP6604601B2
Application number: JP2014116906A
Authority: JP
Inventors: 道雄鈴木
Original assignee: EISHIN TECHNO Ltd
Current assignee: EISHIN TECHNO Ltd
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2019-11-13
Anticipated expiration: 2034-06-05
Also published as: JP2015229147A

Description

本発明は、処理液に含まれる微細な固体（スラッジ）を、サイクロンを利用して分離し、純粋な処理液を再生するためのサイクロン式分離装置に関する。

特許文献１（特開２００５−２７９６０９号公報）は、液体ポンプの吸引系又は吐出系に直接又は間接的に接続され、サイクロン筒内に導入した液体に旋回流を生じさせることで液体の含まれるスラッジをサイクロン分離する液体サイクロン装置において、駆動部によって回転される加速羽根を有し、該加速羽根が液体ポンプによる流量に無関係に液体を加速できる構成であることを特徴とする液体サイクロン装置を提供するものである。この装置において、サイクロン筒の上部側面から流入する液体は、サイクロン筒内でサイクロン運動しながら、スラッジを下方に分離し、純粋液体を上方から取り出す仕組みになっており、下方の分離されたスラッジは、バルブが開放された出口を介してスラッジ回収部に回収されるものである。

特許文献２（特開２００９−１８２７８号公報）は、円筒部と、この円筒部の下端に設けられて下方に向かって縮径する円錐部とを有する分離槽と、分離槽内で旋回流を生じさせるように、円筒部の内周面の接線方向に液体を導入する導入管と、円筒部と同軸をなして分離槽内に収容され、下部の開口から流入する液体をその上部から分離槽の外に導く導出管とを備えたサイクロン式濾過装置において、導出管が分離槽に対して回転自在に支持され、導出管を旋回流の旋回方向に回転駆動するモータを備えた構成とし、導出管を旋回流の旋回方向に回転させることでその旋回を促進するサイクロン式濾過装置を開示する。この装置において、分離槽の円筒部の側面に形成された導入管から導入された液体（この実施例では異物を含んだ研削液）が分離槽内を旋回するとともに、上方から分離槽内に突出するように設けられた導出管が旋回方向に回転することから、効率的に研削液から異物が除去され、異物は分離槽の下方へ、異物が除去された研削液は導出管の開口部から上方に取り出されるものである。

特許文献３（特開２０１０−１４２８９４号公報）は、縦向きの液体サイクロン筒と、これの内方空間の下端を下向きに開口したスラッジ排出口に縦向きに連通された旋回流規制通路体とを備え、この旋回流規制通路体が、上下方向へ液を通過させる通路筒と、この通路筒内を液が通過する過程でこの通路筒の縦中心線回りの、液の旋回流を規制する縦向き板状部とからなっている構成の液体サイクロン装置を開示する。この装置においても、上方側面から液体を流入させ、旋回流とした後、分離されたスラッジが下降して下方のスラッジ排出口から旋回流規制通路体に降下し、径漸減部及び出口管部に沈殿されるようになっている。また、異物が除去された研削液は、液体サイクロン筒の上部に設けられた清浄液流出口から清浄液タンク内に貯留されるものである。

特開２００５−２７９６０９号公報特開２００９−１８２７８号公報特開２０１０−１４２８９４号公報

上述したように、従来のサイクロンを利用した液体とスラッジの分離装置では、スラッジを含んだ未処理液の入口が、流体がサイクロン運動を行うサイクロン筒の上部側面に配置され、またスラッジが分離された後の処理済み液の出口がサイクロン筒の上部中央若しくは上部側面に配置されるものである。また、スラッジの排出口がサイクロン筒の下部に配置され、これを取り出すためには、サイクロンを停止させた後に、バルブを開いてスラッジを排出するようになっている。このため、連続したスラッジの排出が不可能であるという課題を有する。

また、従来の構成では、未処理液の旋回流が上方から下方に旋回するようになっているが、処理済み液の取り出し方向が上方であることから、サイクロン筒内で下方から上方に方向転換するため、著しい乱流を生じることから分離効率が低下するという課題を有する。

以上のことから、本発明は、処理済み液の排出と分離されたスラッジの排出を連続して実行するとともに、スラッジの分離効率を向上させたサイクロン式分離装置を提供するものである。

したがって、本発明にかかるサイクロン式分離装置は、スラッジを含む処理液が導入され旋回運動するためのサイクロン筒と、該サイクロン筒の上部に配され、スラッジを含む処理液を前記サイクロン筒に導入する処理液導入部と、該サイクロン筒の下方中央からサイクロン筒の内部に延出し、スラッジが除去されたクリーン液が誘導されるクリーン液誘導管を有するクリーン液排出部と、該クリーン液排出部の下流側に接続され、前記サイクロン筒内部を減圧するポンプ手段と、前記サイクロン筒下方の前記クリーン液排出部の外側に設けられるスラッジ排出部と、該スラッジ排出部に設けられ、前記ポンプ手段によって前記サイクロン筒内部の圧力が大気圧よりも低い場合にスラッジ排出部を閉鎖する逆止手段と、前記処理液導入部に設けられ、前記サイクロン筒内部に圧力を付加する圧力付加手段と、前記サイクロン筒内部に流入する処理液の旋回流を助長する旋回流付勢手段とによって構成されるものである。

以上の構成により、加工機のスラッジを含む処理液を排出する排出口に接続して、ポンプ手段（たとえばダイアフラムポンプ）を駆動させると、前記サイクロン筒内の圧力が大気圧に対して負圧となることから、処理液導入部から処理液が吸引されてサイクロン筒内に旋回するように流入する。このとき、サイクロン筒内が大気圧に対して負圧となるが、これによってスラッジ排出部が逆止手段（たとえば重力式チェック弁機構）によって閉鎖されるので、処理液は処理液導入部を介してサイクロン筒内に充満していく。また、圧力付加手段及び旋回流付勢手段によってサイクロン筒内の処理液には、所定圧力が付与されてさらに旋回力が付勢される。これによって、サイクロン筒内の圧力が大気圧に対して正圧となるため、逆止手段が開放され、旋回流外側に分離されたスラッジを多く含む液体がスラッジ排出部から連続して排出されるものである。このように、吸引された処理液は、サイクロン筒内を旋回することによってスラッジが外周方向に分離され、スラッジが分離されたクリーン液は中央からクリーン液誘導管に吸引され、ポンプ手段を介して外部に排出されて再利用される。また、分離されたスラッジを含む液は、スラッジ排出部から連続的排出される。

以上のように、本発明の第１の様相は、スラッジを含む処理液をサイクロン筒に吸引するためのポンプ手段を、クリーン液排出部の下流側に配置したことである。これによって、ポンプ手段には常にスラッジが除去されたクリーン液が流れるため、スラッジによる摩耗、損傷、詰まり等を生じることがなくなるものである。また、本発明の第２の様相は、サイクロン筒の下方中央から所定の範囲で延出するクリーン液誘導管が設けられるので、サイクロン筒内で旋回運動においてスラッジは遠心力によって外方に移動し、クリーン液が中央部分で旋回するため、このクリーン液をポンプ手段によってクリーン液誘導管にクリーン液が誘導されて排出されるとともに、外方に移動したスラッジをクリーン液誘導管の外側に配されたスラッジ排出部から連続的に排出できることである。また、処理液がサイクロン筒内で移動方向が上から下へと変わらないことから、乱流が起こらないため、円滑な排出を可能にするものである。

また、本発明によれば、前記サイクロン筒は、前記処理液導入部が上部に設けられる円筒部と、該円筒部の下方に設けられ、下方に向かって縮径する円錐部とによって構成され、該円錐部の先端には、前記円筒部内に所定の長さで延出する前記クリーン液誘導管が設けられ、該円錐部の側面には前記スラッジ排出部が設けられることが望ましい。サイクロン筒を円筒部と円錐部とによって構成し、円錐部の先端からクリーン液誘導管を内方に延出させ、円錐部側面にスラッジ排出部を設けたことによって、旋回流の中央部からクリーン液を、旋回流の外側からスラッジを含む液を、効率良く連続的に取り出すことができるものである。尚、スラッジの量（濃度）、スラッジの大きさ等の処理液条件によって、円錐形状部分を省略し、平底形状にしても良いものである。

さらに、前記処理液導入部の上流側には、所定以上の大きさのスラッジを除去するためのストレーナが設けられることが望ましい。この場合、処理液内に所定以上の大きさのスラッジが存在する場合に限定し、特に所定以上の大きさのスラッジが存在しない場合には、ストレーナを省略しても良いものである。このように、加工機の仕様によってはストレーナを設け無くても良いものである。

さらにまた、前記圧力付加手段は、前記処理液導入部下流に設けられる吸入羽根であり、前記旋回流付勢手段は、前記サイクロン筒上部に設けられた旋回加圧羽根であり、前記吸入羽根及び旋回加圧羽根は回転手段、たとえば電動モータの駆動軸に連結される回転軸に固定されることが望ましい。

回転手段としての電動モータを駆動することによって、吸入羽根と旋回加圧羽根が回転し、処理液導入部からサイクロン筒内に導入された処理液に連続して圧力を付加するので、スラッジ排出部からのスラッジの排出を連続して円滑に行うことができるとともに、サイクロン筒内の旋回流の旋回速度を増大させることができるため、スラッジの分離効率を増大させることができるものである。

また、前記回転軸の先端には、前記クリーン液誘導管に対向して円錐状に突出する整流コーンが設けられることが望ましい。前記クリーン液誘導管の吸引口に対峙する位置に整流コーンが延出するため、旋回流の中心付近に生じる渦流を防止できるため、クリーン液誘導管へクリーン液を円滑に誘導できるものである。

さらに、前記サイクロン式分離装置は、移動可能な枠体に搭載されることが望ましい。これによって、サイクロン式分離装置を移動させることができるものである。

本発明によれば、ポンプ手段を、クリーン液排出部の下流側に設けたことから、スラッジを分離したクリーン液のみがポンプ手段を通過することから、ポンプ手段の寿命を延ばすことができるものである。

また本発明によれば、サイクロン筒内を処理液が旋回しながら上から下へと移動して、クリーン液排出部からクリーン液を、スラッジ排出部からスラッジを連続して排出するため、処理液が自然な流れの中で旋回できるために、分離能力が向上するものである。また不要な乱流が防止できることから、処理液の温度上昇を抑えることができるという効果も奏することができるものである。

さらに、本発明のサイクロン式分離装置は、移動可能であることから、種々の加工機のスラッジを含む処理液を排出する排出口に接続されるとともに、スラッジを除去したクリーン液を加工機に戻すことができるため、処理液を再利用できるとともに、処理液を連続して供給することが可能となるものである。

図１は、本発明の構成を示す概略構成図である。図２は、本発明のサイクロン式分離装置の正面図である。図３は、本発明のサイクロン式分離装置のサイクロン筒を含む一部断面図である。図４は、図５で示す部分の一部拡大断面図である。

本発明に係るサイクロン式分離装置１は、加工機等のスラッジを含む処理液が排出される排出口に接続されて処理液を吸引し、処理液からスラッジを分離したクリーン液を再び加工機に戻すことができるものである。このため、本発明に係るサイクロン式分離装置１は、図１に示すように、スラッジを含む処理液が導入され旋回運動するためのサイクロン筒２と、このサイクロン筒２の上部に配され、スラッジを含む処理液を前記サイクロン筒２に導入する処理液導入部３と、前記サイクロン筒２の下方中央からサイクロン筒２の内部に延出し、スラッジが除去されたクリーン液が誘導されるクリーン液誘導管４を有するクリーン液排出部５と、このクリーン液排出部５の下流側に接続され、前記サイクロン筒２内部を減圧するポンプ手段６と、前記サイクロン筒２下方の前記クリーン液排出部５の外側に設けられるスラッジ排出部７と、このスラッジ排出部７に設けられ、前記ポンプ手段６によって前記サイクロン筒２内部の圧力が大気圧よりも低い場合にスラッジ排出部７を閉鎖する逆止手段８と、前記処理液導入部３に設けられ、前記サイクロン筒２内部に圧力を付加する圧力付加手段９と、前記サイクロン筒２内部に流入する処理液の旋回流を助長する旋回流付勢手段１０とによって構成されるものである。また、前記処理液導入部３の上流側には、所定以上の大きさのスラッジを事前処理するためのストレーナ１１が配され、さらに前記圧力付加手段９及び旋回流付勢手段１０を駆動するための回転手段（たとえば電動モータ）１２が設けられるものである。尚、１３は加工機等の排出口に接続される処理液導入管であり、１４はクリーン液排出口であり、１５はスラッジ排出口である。

以上の構成により、加工機のスラッジを含む処理液を排出する排出口に接続して、ポンプ手段６（たとえばダイアフラムポンプ）を駆動させると、前記サイクロン筒２内の圧力が大気圧に対して負圧となることから、処理液導入部３から処理液が吸引されてサイクロン筒２内に旋回するように流入する。このとき、サイクロン筒２内が大気圧に対して負圧となるが、これによってスラッジ排出部７が逆止手段８（たとえば重力式チェック弁機構）によって閉鎖されるので、処理液は処理液導入部３を介してサイクロン筒２内に充満していく。また、圧力付加手段９及び旋回流付勢手段１０によってサイクロン筒２内の処理液には、所定圧力が付与されてさらに旋回力が付勢される。これによって、サイクロン筒２内の圧力が大気圧に対して正圧となるため、逆止手段８が開放され、旋回流外側に分離されたスラッジを多く含む液体がスラッジ排出部７から連続して排出されるものである。このように、吸引された処理液は、サイクロン筒２内を旋回することによってスラッジが外周方向に分離され、スラッジが分離されたクリーン液は中央からクリーン液誘導管４に吸引され、ポンプ手段６を介して外部に排出されて再利用される。また、分離されたスラッジを含む液は、スラッジ排出部７から連続的排出されるものである。

本発明に係るサイクロン式分離装置１は、図２で示すように、キャスター１６がついた枠体１７に搭載されるもので、これによって種々の加工機の近傍に移動してその加工機から排出されるスラッジを含む処理液を吸引してスラッジとクリーン液に分離し、クリーン液を再利用可能にするようにしたものである。

前記サイクロン式分離装置１は、加工機等の処理液排出口に接続される処理液導入管１３と、この処理液導入管１３に接続される処理能力を超える大きなスラッジを事前処理して排除するためのストレーナ１１が枠体１７に設置される。このストレーナ１１の出口側は配管１８を介して開口部２０と接続される。この配管１８は、サイクロン筒２の上部に開口する開口部２０の周縁接線に沿って前記開口部２０と接続されるので、処理液は、開口部２０の周縁内面に沿って旋回しながらサイクロン筒２内に流入するようになっているものである。

サイクロン筒２は、図２及び図３で示されるように、円筒部２Ａと、この円筒部２Ａの下部に装着される円錐部２Ｂとによって構成される。円筒部２Ａの上部には処理液導入部３が設けられる。この処理液導入部３は、配管１８と接続される開口部２０を具備し、サイクロン筒２の円筒部２Ａの上部を閉塞するものである。また、前記処理液導入部３は、図３及び図４に示すように、前記開口部２０の近傍に配置される吸入羽根２１と、この吸入羽根２１の下部に固定される整流羽根２２と、この整流羽根２２に取り付けられる旋回加圧羽根２３とを具備し、前記吸入羽根２１、整流羽根２２、及び旋回加圧羽根２３とによって本発明の圧力付加手段及び旋回流付勢手段とを構成するものである。また、前記回転軸１２Ａの下方端には、整流コーン２４が固着されるものである。さらに、回転軸１２Ａは、回転手段としての電動モータ１２の駆動軸とカップリング１２Ｂで連結され、ラジアル・スラストベアリング１２Ｃで回転自在に保持されるものである。またこの回転軸１２Ａには、リップシール１２Ｄが設けられるものである。

また、前記円錐部２Ｂは、その下端中央の頂点部分に、サイクロン筒２の内部の旋回空間２５に延出するクリーン液誘導管４が貫通装着され、クリーン液誘導管４の延出する中央頂点部分の側部近傍に、スラッジ排出部７を構成するスラッジ排出管７Ａが設けられる。このスラッジ排出管７Ａには図示しない逆止手段としてのチェック弁機構が設けられるものである。このチェック弁機構は、前記サイクロン筒２の内部の旋回空間２５の圧力が高い場合に開放され圧力が低い場合に閉鎖される構造となっている。

前記クリーン液誘導管４と接続されるクリーン液排出管５Ａは、配管６Ａを介してポンプ手段としてのダイアフラムポンプ６に接続され、さらにダイアフラムポンプ６の出口はクリーン液排出口１４と接続されるものである。このクリーン液排出口１４は、加工機にクリーン液を供給するタンクに接続され、クリーン液を循環させることができるものである。これによってクリーン液の再利用が可能となるものである。

前記スラッジ排出管７Ａは、たとえば図示しない廃棄用の容器に連結され、スラッジを多く含む処理液として、廃棄用の容器に排出されるものである。

以上の構造により、加工機等の近傍に移動して加工機と接続されたサイクロン式分離装置１は、ダイアフラムポンプ６を稼働させることによってサイクロン筒２内の旋回空間２５の圧力を大気圧に対して負圧とすることで、スラッジ排出部７のチェック弁機構８が閉鎖され、処理液導入部３から処理液がサイクロン筒２内に導入される。この処理液は、ダイアフラムポンプ６の吸引力によって加工機からストレーナ１１を介して導入されるもので、さらに開口部２０近傍に配置された吸入羽根２１、整流羽根２２及び旋回加圧羽根２３を電動モータ１２によって回転させることで、処理液の導入を促進し且つ処理液の旋回運動を促進する。処理液はサイクロン筒２内で旋回運動を行うことによって、処理液に含まれるスラッジは旋回運動の遠心力によって旋回流の外方に移動するので、旋回流の中央付近はクリーン液となる。このクリーン液は、ダイアフラムポンプ６の吸引力及び吸入羽根２１及び旋回加圧羽根２３による圧力付加及び旋回速度の促進によってサイクロン筒２内に延出するクリーン液誘導管４に誘導され、ダイアフラムポンプ６を介してクリーン液排出口１４から加工機の処理液貯蔵容器等に戻されるものである。

また、サイクロン筒２内の旋回空間２５の圧力が前記吸入羽根２１及び旋回加圧羽根２３による圧力付加によって大気圧に対して正圧となることから、スラッジ排出部７のチェック弁機構８が開放されることから、スラッジを多く含まれる処理液がスラッジ排出部７のスラッジ排出管７Ａからたとえば廃棄用タンク、その他、後処理機構（装置）等（バグフィルターやマグネットセパレータ等に接続する可能性が高い為）に排出されるものである。

以上のように、本発明によれば、加工機等から排出されるスラッジを含む処理液からスラッジを連続して除去できるとともに、スラッジが除去されたクリーン液及びスラッジを連続して排出することが可能となるものである。

本発明の係るサイクロン式分離装置は、上述した分離、いわゆる不要な固体成分（スラッジ等）を含有する液体（処理液）から不要な固体成分を分離するだけでなく、有効な固体成分を液体成分から分離する方法、又は、比重の異なる２つの液体からなる処理液をそれぞれの液体に分離する方法、処理液中の微細気泡の除去（脱気）等に利用できるものである。ただし、気泡除去に使用する場合、中央から気泡、外側から液体が排出されるものである。

１サイクロン式分離装置
２サイクロン筒
３処理液導入部
４クリーン液誘導管
５クリーン液排出部
６ポンプ手段（ダイアフラムポンプ等）
７スラッジ排出部
８逆止手段（チェック弁機構）
９圧力付加手段
１０旋回流付勢手段

Claims

スラッジを含む処理液が導入され旋回運動するためのサイクロン筒と、
該サイクロン筒の上部に配され、スラッジを含む処理液を前記サイクロン筒に導入する処理液導入部と、
該サイクロン筒の下方中央からサイクロン筒の内部に延出し、スラッジが除去されたクリーン液が誘導されるクリーン液誘導管を有するクリーン液排出部と、
該クリーン液排出部の下流側に接続され、前記サイクロン筒内部を減圧するポンプ手段と、
前記サイクロン筒下方の前記クリーン液排出部の外側に設けられるスラッジ排出部と、
該スラッジ排出部に設けられ、前記ポンプ手段によって前記サイクロン筒内部の圧力が大気圧よりも低い場合にスラッジ排出部を閉鎖する逆止手段と、
前記処理液導入部に設けられ、前記サイクロン筒内部に圧力を付加する圧力付加手段と、
前記サイクロン筒内部に流入する処理液の旋回流を助長する旋回流付勢手段と、
前記旋回流付勢手段と共に回転する回転軸の先端で前記クリーン液誘導管に対向して円錐状に突出する整流コーンと、によって構成されることを特徴とするサイクロン式分離装置。
前記サイクロン筒は、前記処理液導入部が上部に設けられる円筒部と、該円筒部の下方に設けられ、下方に向かって縮径する円錐部とによって構成され、該円錐部の先端には、前記円筒部内に所定の長さで延出する前記クリーン液誘導管が設けられ、該円錐部の側面には前記スラッジ排出部が設けられることを特徴とする請求項１記載のサイクロン式分離装置。
前記処理液に所定の大きさ以上のスラッジが混在する場合に、前記処理液導入部の上流側に、所定以上の大きさのスラッジを除去するためのストレーナを設けることを特徴とする請求項１又は２記載のサイクロン式分離装置。
前記圧力付加手段は、前記処理液導入部下流に設けられる吸入羽根であり、前記旋回流付勢手段は、前記サイクロン筒上部に設けられた旋回加圧羽根であり、前記吸入羽根及び旋回加圧羽根は回転手段の駆動軸に連結される回転軸に固定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のサイクロン式分離装置。
前記ポンプ手段は、ダイアフラムポンプであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のサイクロン式分離装置。
前記サイクロン式分離装置は、移動可能な枠体に搭載されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のサイクロン式分離装置。