JP2609537B2 - 球形サイクロンによる固液分離方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、懸濁・分散した固体粒子を有する液体から
固体粒子と清澄な液体を分離する方法および装置に関す
る。

さらに詳細には、懸濁・分散した固体粒子を有する液
体を固体粒子と清澄な液体とに、球形サイクロン装置に
より迅速に分離する方法および装置に関する。

（従来の技術、発明が解決しようとする問題点） 微細な固体粒子を懸濁・分散させた液体を遠心力を利
用して分離する技術および方法・装置は古くから遠心分
離器として利用されており、またこの操作を連続的に行
なう方法および装置としてはサイクロンを利用するもの
が知られている。

従来公知の円筒形のサイクロンは、導入された懸濁・
分散液体が円筒形の内壁に沿って下方に移動する間に受
ける遠心力の差によって懸濁・分散している固体微粒子
を分離・沈降させ、固体微粒子を分離した液体は中心部
を上昇させて頂部から排出させ、一方分離した固体微粒
子は下部の円錐形部に集めて排出していた。

しかし、この方法では壁面に沿って下方に流れる液体
の流速は一定で、通過する壁面の距離が短いと懸濁・分
散する固体微粒子の分離が十分に行なわれず、またより
微細な、密度差の小さい微粒子は分離が困難であった。
このため、従来のサイクロンでは円筒形部分を長くした
り、流速な増加させるための補助手段を設けたりするこ
とが行なわれて来た。

（問題点を解決するための手段） 本願発明は、これらの問題点を解決し、小型で構造的
に複雑でなく、かつ分離の迅速な新規なサイクロン式分
離方法および装置を提供するものである。

即ち、微細な固体粒子を懸濁・分散させた液体を球形
をなすサイクロン装置の上部から、水平で球面に接する
ように導入し、この液体を球面の内壁に沿って水平渦巻
き式に回転通過させることによって液体に自動的に流速
の変化を起こさせ、その結果液体中に懸濁・分散してい
る固体微粒子の遠心分離を促進し、分離した固体微粒子
は底部に設けた開口部を介して集積部に集め、一方清澄
化された液体は中心部にある排出管を経て頂部から排出
させるものである。

球形サイクロン本体中で通過する液体が層流を維持
し、水平な渦巻きとなって徐々に下方に移動する間に回
転によって起こる遠心力で懸濁・分散している固体微粒
子が内壁面へ移動・分散するもので、通常の円筒形サイ
クロンの場合には見られない流速の変化がこの分離作用
を促進させるものと思われる。

このようにして分離した固体微粒子は内壁面に沿って
降下移動し、底部に設けた開口部を経て集積部に集めら
れる。この時従来のサイクロンでしばしば見られるよう
な開口部付近で清澄化された液体の乱流化によって再度
分散化が起こらないのが本発明に基づく方法の特徴の一
つである。

（実施例） 本願発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図面の第１図は本願発明を示す正面断面図であり、第
２図は本願発明を示す平面図である。

第１図および第２図において、球形サイクロンは、本
体（１）と、この本体（１）内へ懸濁・分散液を導入す
る導入管（２）と、本体（１）内で懸濁・分散した固体
微粒子を分離した液体を排出する排出管（３）と、この
分離した固体微粒子を集める集積部（４）とからなり、
前記本体（１）の底部には集積部（４）に貫通している
複数の開口部（５）と、必要に応じて本体（１）を頂部
（1a）と底部（1b）に二等分割可能とするフランジ
（６）を有する接合部と、このフランジ（６）を相互に
接合・保持する固持具（７）とを有し、また必要に応じ
て集積部（４）の下部には分離・堆積した固体微粒子を
連続的に排出させる排出管（８）を有していてもよい。

前記上下のフランジ（６）間には適当な弾性体ガスケ
ットを挿入して液体の漏出による圧力損失を避け、さら
に、フランジ（６）を相互に接合・保持する固持具
（７）は導入された懸濁液が漏出することのないよう
に、かつ分離した液体が上方からスムーズに排出できる
ように堅持できるものであればどんなものでもよい。

前記本体（１）は内面が球形を形成しておれば外形は
どんな形状のものでもよく、またフランジ（６）、導入
管（２）、開口部（５）によって導入、通過する液体の
層流が乱されないことが必要条件とされている。このた
め、導入管（２）の接合部、フランジ（６）の接合部お
よび開口部（５）の縁はできるだけ突出部を避け、また
開口部（５）の形状および大きさも通過して排出部へ向
かう液体の層流を乱さないものでなければならない。

また、集積部（４）は分離された固体微粒子を再び液
体中に分散・懸濁させることのないように隔離・貯蔵で
き、かつ液体の漏出による圧力損失を起こさないもので
あればどんな形状のものでもよく、底部に排出管（８）
を設けてサイクロンの操作中又は操作後に分離した固体
微粒子を連続又は断続的に排出できるようにしてもよ
い。

（効果の確認） 本発明の効果を確認するために、本願発明に基づく球
形サイクロン装置と比較例として同じ容積を持った従来
方式の円筒形サイクロン装置による固液分離効果を比較
実験した。

本発明：直径21cm、内容積約4,896cm³の球形の本体
に、直径4cmの導入管と直径4cmの排出管を導入位置が頂
部より2cm、排出液入口高さが頂部より12cmのところに
設けた。また、本体下部の底部には４個の半月状の開口
部を介してほぼ半球形の574cm³の集積部を設けた。

本発明：前記本発明の半球形の集積部のないもの。

比較例：球形サイクロンと同じ容積を持った直径21cm、
高さ12cmの円筒形で、下部が深さ9cmの円錐形となって
おり、個の本体に直径4cmの導入管を、頂部より2cmの位
置に、また直径4cmの排出管の排出液入口を12cmの深さ
のところに取り付けた。

実 験：これら３基のサイクロンについて、平均直径0.
1mmで密度が1.5の固体微粒子0.1重量％を懸濁させた懸
濁水を流速0.45m/秒の速さで導入管より導入し、10分後
に排出された液体の濁り度を比較した。

その結果、本発明に基づく球形サイクロンの分離効果
が明瞭に示され、さらに、本発明の場合の１例として、
集積部のある方がないものよりも、分離効果が大きこと
が認められた。

（発明の効果） この球形サイクロン固液分離装置は、洗浄水中の微量
の分散物の分離だけでなく、かなり多量に分散している
分散物や、瀘材に吸着され易い分散物の分離を迅速かつ
効率的に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づく球形サイクロン固液分離装置
の正面断面図である。 第２図は、第１図に示した球形サイクロン固液分離装置
底部の平面図である。 添付図面において、 １……本体、1a……本体の頂部、1b……本体の底部、２
……導入管、３……排出管、４……集積部、５……開口
部、６……フランジ、７……固持具、８……分離微粒子
の排出管。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】懸濁・分散した微細な固体粒子を有する液
   体を導入して、球形の内面に沿って渦巻き状に液体を回
   転通過させることによって前記固体粒子を迅速に前記懸
   濁・分散液から分離させることを特徴とする球形サイク
   ロンによる固液分離方法。
2. 【請求項２】頂部を貫通して中心を通過する排出管と、
   この排出管と直角で球面に接するように設けられた導入
   管と、底部に設けた複数の開口部を介して連結された受
   器とを有することを特徴とする球形サイクロン固液分離
   装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項に記載の装置におい
   て、サイクロン本体が、相互に接合して一体化する突出
   したフランジ面を有する２個の球形のシェルでできてい
   ることを特徴とする球形サイクロン固液分離装置。