JP2005000961A

JP2005000961A - 脱水装置

Info

Publication number: JP2005000961A
Application number: JP2003168310A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Miyoshi; 賢一味好; Masahiko Nishi; 昌彦西
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】短時間で十分な脱水を可能とし、かつ、付着物の分離をも可能とする脱水装置の提供。
【解決手段】回転駆動されるスクリューシャフト１とスクリューシャフトに同軸的に嵌装され、入口ホッパ４を有する円筒状のスクリューケーシング３と、スクリューシャフトに同軸的に嵌装されると共に、スクリューケーシングの一端に連設され、筒壁に多数の微小孔６を有し、かつ、先端に向って縮径する截頭円錐筒状の分離筒５と、スクリューシャフトにつる巻状に巻き付けられると共に、分離筒内においてその内周に沿って縮径し、入口ホッパから供給される被処理物を分離筒の小径端に向けて運搬するスクリュー９とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切断したあるいはそのままの廃プラスチックや紙、布等の被処理物を再生利用あるいはＲＤＦやＲＰＦ等の原料とするため、洗浄等により付着した水分を分離する脱水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の脱水装置としては、水切りスクリーンが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の脱水装置では、脱水に長時間かかり、かつ、脱水が不十分となる不具合がある。
又、被処理物の表面に付着している紙や印刷インキ、泥等の付着物の分離ができない不具合もある。
【０００４】
そこで、本発明は短時間で十分な脱水を可能とし、かつ、付着物の分離をも可能とする脱水装置を提供することを主課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第１の脱水装置は、回転駆動されるスクリューシャフトと、スクリューシャフトに同軸的に嵌装され、入口ホッパを有する円筒状のスクリューケーシングと、スクリューシャフトに同軸的に嵌装されると共に、スクリューケーシングの一端に連設され、筒壁に多数の微小孔を有し、かつ、先端に向って縮径する截頭円錐筒状の分離筒と、スクリューシャフトにつる巻状に巻き付けられると共に、分離筒内においてその内周に沿って縮径し、入口ホッパから供給される被処理物を分離筒の小径端に向けて運搬するスクリューとを備えることを特徴とする。
【０００６】
第２の脱水装置は、第１のものにおいて、前記スクリューシャフトに分離筒に対して相対的に接近離隔可能に嵌合され、分離筒と対向する先端外周部に分離筒の先端内に挿入可能なテーパを有するほぼ円筒状の出口間隙調整子を備えることを特徴とする。
【０００７】
又、第３の脱水装置は、第２のものにおいて、前記スクリューの負荷が一定になるように、出口間隙調整子による分離筒の出口の間隙の大きさを制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
一方、前記分離筒のテーパ角度は、３〜１０°であることが好ましい。
前記分離筒の微小孔の直径は、５〜７ｍｍであることが好ましい。
前記分離筒の各微小孔の少なくとも一部は、内周面に向って拡径するテーパ形状となっていることが好ましい。
前記分離筒の各微小孔の少なくとも一部が外周面に向って拡径するテーパ形状となっていてもよい。
又、前記分離筒の微小孔の軸線は、分離筒の軸線を含む平面内において筒壁の内周面に対する垂線に対し−１４°〜＋１４°の角度範囲にあることが好ましい。
【０００９】
【作用】
本発明の第１の脱水装置においては、入口ホッパからスクリューケーシングを経て分離筒内に運搬された水分を含む被処理物は、分離筒の内周面とスクリュー及びスクリューシャフトの間で圧密され、脱水作用を受けると共に、スクリューの旋回による剪断作用を受けて表面に付着している紙や印刷インキ、泥等の付着物が剥離し、分離された水分、及びこれに混じった付着物が微小孔から機外へ排出される一方、水分と付着物を分離された被処理物（製品）が分離筒の小径端から機外へ排出される。
【００１０】
スクリューシャフトの配置は、軸線が水平、分離筒側が下がる傾斜、又は分離筒を下にした垂直のいずれであってもよい。
スクリューシャフトを回転駆動する駆動源は、電動モータ、油圧モータのいずれであってもよく、かつ、可逆回転可能であることが望ましい。
分離筒の大径端の内径は、スクリューケーシングの内径と同径であっても、あるいは分離筒の大径端の方が大きくてもよい。
又、スクリューシャフトの外周と分離筒の小径端の内周の間隙は、被処理物の性状に合わせ１０〜２０ｍｍであることが望ましい。
【００１１】
第２の脱水装置においては、第１のものによる作用の他、分離筒内における被処理物の圧密状態の調整が可能となる。
【００１２】
又、第３の脱水装置においては、第２のものによる作用の他、分離筒内における被処理物の圧密状態の調整が自動的に行われる。
【００１３】
制御手段は、固定系と移動する出口間隙調整子又は分離筒（スクリューケーシングを含む）との間隔を検出する距離センサ、スクリューにかかる負荷（駆動源が電動モータの場合、電流値又は電力値、油圧モータの場合、油圧）を検出する動力センサ、出口間隙調整子又は分離筒を移動する移動手段、及び距離センサと動力センサから入力した基づいて移動手段の駆動源に信号を出力し、スクリューにかかる負荷が所定の値になるように分離筒の出口の間隙の大きさを自動的に調整する制御器から構成されている。
【００１４】
一方、分離筒のテーパ角度が３〜１０°であることにより、分離筒内が適度の圧密状態となり、脱水作用と剪断作用が良好に行われる。
分離筒のテーパ角度が、３°未満であると、分離筒内が低圧密状態となり、十分な脱水ができない。一方、１０°を超えると、分離筒内が過圧密（パッキング）状態となり、滞留を生じたり、スクリューによる剪断によって小片となった廃プラスチックが微小孔に詰まり、処理が行えなくなることがある。
分離筒のテーパ角度は、５〜７°がより好ましい。
【００１５】
分離筒の微小孔の直径が５〜７ｍｍであることにより、分離された水分及び付着物の排出が良好に行われる。
分離筒の微小孔の直径が、５ｍｍ未満であると、分離された付着物が微小孔を閉塞させる。一方、７ｍｍを超えると、被処理物まで排出させることになる。
分離筒の微小孔の直径は、５．５〜６．５ｍｍがより好ましい。
【００１６】
分離筒の各微小孔の少なくとも一部が内周面に向って拡径するテーパ形状となっていることにより、分離された付着物が水分と一緒に排出され易い。
テーパ角度は、３０〜６０°が望ましい。
【００１７】
分離筒の各微小孔の少なくとも一部が外周面に向って拡径するテーパ形状となっていることにより、分離されて微小孔に入った付着物が抜け易い。
テーパ角度は、３０〜６０°が望ましい。
【００１８】
又、分離筒の微小孔の軸線が分離筒の軸線を含む平面内において筒壁の内周面に対する垂線に対し−１４°〜＋１４°の角度範囲にあることにより、分離された付着物の排出程度の調整が可能となる。
微小孔の軸線の上記傾きをプラス側にとると、不着物の積極的な排出が可能になるが、＋１４°を超えると、被処理物の細片まで排出することになり、詰まりの原因となる。一方、マイナス側にとると、不着物の排出を抑制することが可能になるが、−１４°未満であると、不着物の排出が困難となる。
微小孔の軸線の前記傾きは、−７°〜＋７°がより好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１、図２は本発明に係る脱水装置の第１の実施の形態を示す概略構成図、図１の脱水装置の要部の拡大図である。
【００２０】
図中１は基台上に軸受ブラケット（共に図示せず）を介して水平に支承されたスクリューシャフトで、スクリューシャフト１の他端（図１、図２においては右端）には、このスクリューシャフト１を可逆回転可能かつ回転数可変に回転駆動する電動モータ又は油圧モータからなる駆動源２が連動連結されている。
又、スクリューシャフト１の他端側には、円筒状のスクリューケーシング３が同軸的に嵌装されており、このスクリューケーシング３には、水分を含む被処理物（図示せず）を供給する入口ホッパ４が上部に設けられている。
【００２１】
スクリューケーシング３の一端（図１、図２においては左端）には、テーパ角度γが３〜１０°をなす截頭円錐筒状の分離筒５が、スクリューシャフト１に同軸的に嵌装されると共に、先端（図１、図２においては左端）に向って縮径するようにして連設されており、この分離筒５の筒壁には、被処理物から分離された水分、及び紙分や印刷インキ、泥等の付着物を排出する直径５〜７ｍｍの多数の微小孔６が、筒壁と垂直をなして貫設されている。
なお、分離筒５の各微小孔６は、筒壁に垂直なストレート孔に限らず、図３に示すように、分離された付着物の水分と一緒の排出を良好にすべく、少なくとも一部が内周面（図３においては下面）に向って拡径するテーパ形状となっている微小孔６ａ、図４に示すように、分離されて微小孔に入った付着物の抜けを良好にすべく、少なくとも一部が外周面（図４においては上面）に向って拡径するテーパ形状となっている微小孔６ｂ、又は図５に示すように、分離された付着物の排出と微小孔からの抜けを良好にすべく、少なくとも一部が内周面及び外周面に向って拡径するテーパ形状となっている微小孔６ｃであってもよく、それぞれのテーパ角度は、３０〜６０°とされている。
又、分離筒５の各微小孔６，６ａ，６ｂ，６ｃの軸線は、筒壁に垂直な場合に限らず、図６に示すように、付着物の排出程度を調整すべく、分離筒５の軸線を含む平面内において筒壁の内周面に対する垂線に対し、−１４°〜＋１４°の角度βの範囲内であればよい。
そして、分離筒５の外側は、その各微小孔６から排出される水や付着物を受け止めるカバーケーシング７によって覆われており、このカバーケーシング７の下部には、水分や付着物を機外へ排出する排出口８が設けられている。
【００２２】
前記スクリューシャフト１には、スクリューケーシング３内においてその内周とほぼ同外径をなし、かつ、分離筒５内においてその内周に沿って縮径し、入口ホッパ４から供給される被処理物を分離筒５の小径端に向けて運搬するスクリュー９がつる巻状に巻き付けられている。
又、スクリューシャフト１の一端部には、分離筒５の小径端開口部と相俟って水分や付着物が分離された被処理物の出口１０の間隙の大きさを調整すべく、分離筒５と対向する先端外周部に分離筒５の小径端内に挿入可能で２０〜６０°の角度θのテーパを形成したほぼ円筒状の出口間隙調整子１１が軸方向へ移動可能に嵌着されている。
なお、出口間隙調整子１１は、被処理物の性状が一定で、分離筒５の小径端内周とスクリューシャフト１の外周の間に形成される出口１０の間隙の大きさに適合している場合には、設けなくてもよい。
【００２３】
上述した脱水装置において、出口間隙調整子１１を適宜に移動し、出口１０の間隙を所要の大きさに設定した後、駆動源２を作動してスクリューシャフト１を回転すると共に、入口ホッパ４から水分を含む被処理物を供給すると、水分を含む被処理物は、スクリュー９により分離筒５の小径端に向けて運搬され、スクリューケーシング３を経て分離筒５内に至り、その内周面とスクリュー９及びスクリューシャフト１の間で圧密され、脱水作用を受けると共に、スクリュー９の旋回による剪断作用を受けて表面に付着している紙や印刷インキ、泥等の付着物が剥離し、分離された水及びこれに混った付着物が微小孔６から排出され、カバーケーシング７に受け止められると共に、その排出口８から機外へ排出される。
一方、水分及び付着物を分離された被処理物（製品）は、出口１０から機外へ排出される。
上記脱水処理中において分離筒５内が過圧密状態となった場合、スクリューシャフト１を逆転させたり、あるいは出口間隙調整子１１を分離筒５から遠去けたりする。
【００２４】
図７は本発明に係る脱水装置の第２の実施の形態を示す要部の拡大図である。
なお、以下の説明において第１の実施の形態のものと同一の構成部材等には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
この脱水装置は、前述した第１の実施の形態のものが、スクリューシャフト１の一端に、出口間隙調整子１１を軸方向へ移動可能に嵌着し、脱水処理前に出口１０の間隙の大きさを調整するようにしたのに対し、脱水処理中における水分を含む被処理物の性状の変化に対応すべく、脱水処理中に制御手段により出口間隙調整子を移動して出口１０の間隙の大きさを自動的に調整するようにしたものである。
すなわち、スクリューシャフト１の一端部には、分離筒５の小径端開口部と相俟って水分や付着物が分離された被処理物の出口１０の大きさを調整すべく、分離筒５と対向する先端外周部に分離筒５の小径端内に挿入可能で２０〜６０°の角度θのテーパを形成したほぼ円筒状の出口間隙調整子１２が、回転可能にしてかつ軸方向へ移動可能に嵌装されており、この出口間隙調整子１２の基端部に設けたロッド連結部材１３とスクリューシャフト１の一端側に配設した固定系のシリンダ支持ブラケット１４とは、制御手段の一部を構成すべく、出口間隙調整子１３を軸方向へ移動する移動手段としての複数の流体圧シリンダ１５によって連結されている。
【００２６】
又、シリンダ支持ブラケット１４とロッド連結部材１３には、固定系と移動する出口間隙調整子１２との間隔を検出するレーザ距離計等の距離センサ１６が設けられており、この距離センサ１６による計測信号が制御器１７に入力されるように設けられている。
一方、制御器１７には、スクリュー９にかかる負荷、すなわち駆動源２が電動モータの場合、電流値又は電力値、油圧モータの場合、油圧を検出する動力センサ１８による計測信号も入力されるように設けられており、この制御器１７は、距離センサ１６及び動力センサ１８から入力した信号に基づいて駆動源としての流体圧源１９に信号を出力して流体圧シリンダ１５の作動により出口間隙調整子１２を移動し、スクリュー９にかかる負荷が所定の値になるように分離筒５の出口１０の間隙の大きさを自動的に調整するものである。
【００２７】
上述した脱水装置においては、第１の実施の形態のものによる作用の他、分離筒５内における被処理物の圧密状態の調整が自動的に行われる。
【００２８】
図８は本発明に係る脱水装置の第３の実施の形態を示す概略構成図である。
なお、以下の説明において、第１の実施の形態のものと同一の構成部材等には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
この脱水処理装置は、前述した第１の実施の形態のものが、スクリューシャフト１の一端に、出口間隙調整子１１を軸方向へ移動可能に嵌着し、脱水処理前に出口１０の間隙の大きさを調整するようにしたのに対し、脱水処理中における水分を含む被処理物の性状の変化に対応すべく、出口間隙調整子１１をスクリューシャフト１に固着する一方、脱水処理中に制御手段により分離筒５（スクリューケーシング等を含む）を移動して出口１０の間隙の大きさを自動的に調整するようにしたものである。
すなわち、スクリューシャフト１を支承する軸受ブラケット２０，２１を搭載した基台２２上におけるスクリューケーシング３の下方には、制御手段の一部を構成すべく、スクリューシャフト１と同方向へ延びる水平なレール２３が架台２４を介在して敷設されており、このレール２３上には、スクリューケーシング３を搭載した台車２５が走行可能に載置されている。
台車２５に付設したナット部材２６には、スクリューシャフト１と平行に延伸し、軸受ブラケット２１に取り付けた可逆回転可能な電動モータ等の回転駆動装置２７によって回転されるボールねじ等の螺子杆２８が螺入されており、又、台車２５と軸受ブラケット２１には、固定系である軸受ブラケット２１と台車２５との間隔を検出するレーザ距離計等の距離センサ２９が設けられている。
距離センサ２９による計測信号は、第２の実施の形態のものと同様に制御器（図示せず）に入力されるように設けられている一方、制御器には、スクリュー９にかかる負荷を検出力する動力センサ（図示せず）による計測信号も入力されるように設けられており、この制御器は、距離センサ２９及び動力センサから入力した信号に基づいて駆動源としての回転駆動装置２７に信号を出力して螺子杆２８の回転によりスクリューケーシング３を分離筒５等と一緒に移動し、スクリュー９にかかる負荷が所定の値になるように分離筒５の出口１０の間隙の大きさを自動的に調整するものである。
図８において３０はスクリューシャフト１を覆う蛇腹状のカバーである。
【００３０】
上述した脱水装置においては、第１の実施の形態のものによる作用の他、第２の実施の形態のものと同様に、分離筒５内における被処理物の圧密状態の調整が自動的に行われる。
又、出口間隙調整子１１がスクリューシャフト１と一体に回転するため、第２の実施の形態のものに比べて、スクリューシャフト１と出口間隙調整子１１のシールが不要となるので、漏れや回転機能の不具合を減らすことができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の脱水装置によれば、入口ホッパからスクリューケーシングを経て分離筒内に運搬された水分を含む被処理物は、分離筒の内周面とスクリュー及びスクリューシャフトの間で圧密され、脱水作用を受けると共に、スクリューの旋回による剪断作用を受けて表面に付着している紙や印刷インキ等の付着物が剥離し、分離された水分及びこれに混じった付着物が微小孔から機外へ排出される一方、水分と付着物を分離された被処理物（製品）が分離筒の小径端から機外へ排出されるので、従来に比べて極めて短時間で十分な脱水を行うことができると共に、付着物の分離をも行うことができる。
【００３２】
第２の脱水装置によれば、第１のものによる作用効果の他、分離筒内における被処理物の圧密状態の調整が可能となるので、被処理物の性状の変化に対応させることができる。
【００３３】
又、第３の脱水装置によれば、第２のものによる作用効果の他、分離筒内における圧密状態の調整が自動的に行われるので、脱水処理中における被処理物の性状の変化に自動的に対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る脱水装置の第１の実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の脱水装置の要部の拡大図である。
【図３】図１の脱水装置における分離筒の微小孔の他の例を示す断面図である。
【図４】図１の脱水装置における分離筒の微小孔の更に他の例を示す断面図である。
【図５】図１の脱水装置における分離筒の微小孔の更に又他の例を示す断面図である。
【図６】図１の脱水装置における分離筒の微小孔の軸線の傾斜角度範囲を示す断面図である。
【図７】本発明に係る脱水装置の第２の実施の形態を示す要部の拡大図である。
【図８】本発明に係る脱水装置の第３の実施の形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１スクリューシャフト
２駆動源
３スクリューケーシング
４入口ホッパ
５分離筒
６微小孔
６ａ微小孔
６ｂ微小孔
６ｃ微小孔
９スクリュー
１０出口
１１出口間隙調整子
１２出口間隙調整子
１５流体圧シリンダ（移動手段）
１６距離センサ
１７制御器
１８動力センサ
１９流体圧源（駆動源）
２３レール
２５台車
２６ナット部材
２７回転駆動装置（駆動源）
２８螺子杆（移動手段）
２９距離センサ

Claims

回転駆動されるスクリューシャフトと、スクリューシャフトに同軸的に嵌装され、入口ホッパを有する円筒状のスクリューケーシングと、スクリューシャフトに同軸的に嵌装されると共に、スクリューケーシングの一端に連設され、筒壁に多数の微小孔を有し、かつ、先端に向って縮径する截頭円錐筒状の分離筒と、スクリューシャフトにつる巻状に巻き付けられると共に、分離筒内においてその内周に沿って縮径し、入口ホッパから供給される被処理物を分離筒の小径端に向けて運搬するスクリューとを備えることを特徴とする脱水装置。
前記スクリューシャフトに分離筒に対して相対的に接近離隔可能に嵌合され、分離筒と対向する先端外周部に分離筒の先端内に挿入可能なテーパを有するほぼ円筒状の出口間隙調整子を備えることを特徴とする請求項１記載の脱水装置。
前記スクリューの負荷が一定になるように、出口間隙調整子による分離筒の出口の間隙の大きさを制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項２記載の脱水装置。
前記分離筒のテーパ角度が３〜１０°であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の脱水装置。
前記分離筒の微小孔の直径が５〜７ｍｍであることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の脱水装置。
前記分離筒の各微小孔の少なくとも一部が内周面に向って拡径するテーパ形状となっていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の脱水装置。
前記分離筒の各微小孔の少なくとも一部が外周面に向って拡径するテーパ形状となっていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の脱水装置。
前記分離筒の微小孔の軸線が分離筒の軸線を含む平面内において筒壁の内周面に対する垂線に対し−１４°〜＋１４°の角度範囲にあることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の脱水装置。