JP2005066535A

JP2005066535A - 固液分離装置

Info

Publication number: JP2005066535A
Application number: JP2003302879A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Futagawa; 宣彦二川
Original assignee: ISHII KIGYO KK
Current assignee: ISHII KIGYO KK
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】サイズを調整的に可変とする液分排出手段を作出し得るように固液分離筒の周面を構成し、固液分離処理能率を高め、且つ洗浄等のメンテナンスを行い易くした固液分離装置を提供する。
【解決手段】コイルスプリング１ａからなる固液混合物を貯留して固形分と液分との分離を行う全体が筒状の固液分離筒１と、このコイルスプリングの両端に、該コイルスプリングの運動や伸縮を規制する端部固定部材３が固着され、この両端にそれぞれ固着される端部固定部材同士を連結しそれら端部固定部材の間隔を調整する調整部材１６と、該固液分離筒の内部に回転自在に配設され固液混合物を軸方向に圧縮移送するスクリュー９と、略円錐形の閉塞部材１９が、前記固液分離筒の終端の開口を塞ぐように頂点が内向きになるように配置され、一定以上の圧力が加えられたとき後退して、該閉塞部材と該終端開口との間に作出された間隙から搾り粕が送出されるように構成したことを特徴とする固液分離装置。
【選択図】図１

Description

この発明は、被処理物である液体と固形分が混在した固液混合物を加圧して、固形分と液分とを分離するための固液分離装置に関する。

例えば、ジュース製造におけるリンゴジュース作成の場合、ジュースとして用いることの出来る搾り汁は搾る前のリンゴの水分の３０％程度であって、その搾り粕の含水率は７０％程度とされている。これ以上搾ると苦味や渋味等が出てしまい良質の搾り汁を得難くなる。その結果、含水率７０％の搾り粕が大量に排出されるが、含水率が高過ぎて飼料や肥料等に加工するのも困難で、産業廃棄物としても処理が困難であった。そこで、この搾り粕を更に強力に搾って含水率を下げて飼料や肥料等に加工出来るようにすることが求められている。従来、含水率を下げるための方法として、加圧処理を施す固液分離装置を用いる方法が考えられており、ある程度の有効性をもっているものの加圧力が弱過ぎて、或いは強過ぎて所望の含水率の搾り粕を得ることが出来なかった。

一般に、スクリュープレスとも呼ばれる固液分離装置は、スラリやスラッジと称される液体と固体の混合物である固液混合物を、固形分と液分とに分離するためのものであり、し尿、下水等の汚泥の処理場や機械、化学、加工食品等の工場の排水処理等に多用されている。それら固液分離装置には、固液分離筒内の固液混合物を回転するスクリューで連続的に圧縮する連続運転式のスクリュープレス型と、前進するプランジャで押圧して圧縮するバッチ式のプランジャプレス型とがある。

スクリュープレス型の固液分離装置は基本的には、適宜な大きさの多数の貫通孔を施してなるパンチングメタル或いは、網目状の部材等を円筒形状に形成して、周壁に多数の内外を貫通した小孔を有してなる濾過筒又は脱水筒とも呼ばれる固液分離筒と、この固液分離筒内に固液混合物を投入するための投入口と、該固液分離筒の内部に回転自在に配設され、固液混合物を軸方向に圧縮移送するスクリューと、該固液分離筒の出口に配置され出口を塞ぎつつ送出抵抗を調整する閉塞部材とを備え、該固液分離筒とスクリューによって該投入口付近から該出口付近まで連続して形成される螺旋状の圧縮移送通路内において、固液混合物を後続の固液混合物で押圧して圧縮し、固液混合物から液分を分離しつつ脱水ケーキと称される固形分の塊を出口方向に送り、一定圧力以上の加圧で後退して開口される前記閉塞部材と出口との間の開口部から該脱水ケーキが外へ送出されるように構成されている。

プランジャプレス型の場合、基本的にはスクリュープレス型の固液分離筒と同様の固液分離筒を有し、この固液分離筒の内径にほぼ一致する外径のプランジャが該固液分離筒に嵌合され、このプランジャを前後進させる装置を備え、該プランジャの前進する方向の固液分離筒の開口部に開閉蓋を設け、該プランジャの後退する方向の固液分離筒の端部付近における周壁に固液混合物の投入口を設けてなり、投入口より後方にプランジャの前端を引き下げた状態で、投入口から固液混合物を投入し、その後プランジャを前進させて開閉蓋と、これに向かって前進するプランジャとによって、固液分離筒内部の容積を小さくして固液混合物を圧縮し、固液混合物から液分を分離して脱水ケーキになると開閉蓋を解放し、プランジャを更に前進して脱水ケーキが外へ押し出されるように構成されている。

以上の説明のように連続処理が可能なスクリュープレス型、或いはバッチ方式のプランジャプレス型の何れのタイプの固液分離装置も、周壁に多数の内外を貫通した小孔を設けてなる固液分離筒を備えた構成となっている。特に、スクリュープレス型の代表例としては、特開平９−１０５２２号公報に開示されている網目状の部材を円筒形状に形成してなる固液分離筒と、これと同心状に配置される同じく網目状の部材で形成される濾過内筒を備え、羽根ピッチが一定のスクリューを該固液分離筒内に配設したことを特徴とする技術や、特開平１１−３４７７９６号公報に開示されている周壁に多数の内外を貫通した小孔を設けてなる固液分離筒と、この固液分離筒内に回転自在に配置されるスクリューを該筒内において前後進させる装置を備え、該スクリューを回転さつつ前進させて固液混合物を押圧するように構成していることを特徴とする技術が挙げられる。
特開平９−１０５２２号公報特開平１１−３４７７９６号公報

ところが、上記のような固液分離装置における固液分離筒は、適宜な大きさの多数の貫通孔を施してなるパンチングメタル或いは、網目状の部材等を円筒形状に形成し、周壁に多数の内外を貫通した小孔を有して構成されているため、小孔のサイズは固定的であって可変的に調整することが出来ず、固形分の粒度や液分の粘性の違い等の固液混合物の多様な状態に対し臨機応変に処するすることが出来ない。

また、パンチングメタルを円筒形状に形成してなる固液分離筒の場合には、固液混合物を圧縮して固形分と液分とを分離する際に、該固液分離筒が、内側からこれに加わる応力に耐え得る強さを確保するには、素材等にもよるが一般的にはパンチングメタルに設ける孔の大きさや各孔間の間隔がパンチングメタルの厚さ程度でなければならないとされるため、孔のサイズをパンチングメタルの厚さよりも小さくすることが出来ない。つまり、孔のサイズを小さくすることや加圧力を高めることには限界があった。

また、固液分離筒の小孔には、固液混合物の含有物が引っ掛かり易く、目詰まりを起こした場合にはこれを洗浄等して取り除くことが困難であった。

この発明は、上記の如くの従来の問題点に鑑みてなされたものであり、サイズを調整的に可変とする液分排出手段を作出し得るように固液分離筒の周面を構成し、固液分離処理能率を高め、且つ洗浄等のメンテナンスを行い易くした固液分離装置を提供せんとするものである。

この発明は、被処理物である固液混合物を貯留して固形分と液分との分離を行う一定の長さを有する両端が開口した略円筒状の固液分離筒と、この内部において該固液混合物を前記固液分離筒の一端から他端に向かって移送する移送手段と、前記固液分離筒の他端に開閉自在に配置され、前記移送手段によって移送される該固液混合物に所望の圧力を付加するとともに、一定以上の圧力が付加されたとき開放方向へ移動するようになっている閉塞部材を備えてなり、該固液分離筒がコイルスプリングからなることを特徴とする。

コイルスプリングの両端に、該コイルスプリングの運動や伸縮を規制する端部固定部材が固着され、前記移送手段が該コイルスプリングからなる固液分離筒の内部に回転自在に配設され固液混合物を軸方向に圧縮移送するスクリューであることを特徴とする。

コイルスプリングの両端にそれぞれ固着される端部固定部材同士を連結し、それらの端部固定部材の間隔を調整する調整部材を備えてなることを特徴とする。

コイルスプリングの適所の外周を死点部材で銜えて死点を形成し、該死点部材の両側に位置するコイルスプリングにおける自由且つ一様な伸縮を分断して、それら該死点部材の両側に位置するコイルスプリングそれぞれにおけるコイル間の間隙を別個に調整出来るように構成したことを特徴とする。

略円錐形の閉塞部材が、固液分離筒の終端の開口を塞ぐように頂点が内向きになるように配置され、一定以上の圧力が加えられたとき後退して、該閉塞部材と該終端開口との間に作出された間隙から搾り粕が送出されるように構成したことを特徴とする。

スクリューの羽根のピッチを、スクリューシャフトの軸方向の位置によって徐々に或いは段階的に変えてなることを特徴とする。

スクリューのシャフトの径を、スクリューシャフトの軸方向の位置によって変えてなることを特徴とする。

この発明による固液分離装置は、液分排出手段を構成する液分を排出するための隙間を、この隙間が無い、即ち零の状態から固液混合物に含有される特定の粒度の固形分を取り出し得る程度の隙間サイズの間で調整可能であり、多様な粒度の固形分や粘性の固液混合物に対応しつつ効率よく処理することが出来る。

また、固液分離筒の長手方向における所定の各部位の隙間を段階的に調整することが可能であり、その部位における脱水ケーキの搾り具合や含水率を所望の状態にすることが出来る。

また、固液分離筒をコイルスプリングで構成し、且つ隙間調整を出来るようにしたことにより、応力に耐えつつ隙間のサイズを非常に微細にすることが可能であって、固液混合物の圧縮のために加える圧力を格段に高めることが出来、よって従来を遙かに凌ぐ脱水力が得られる。

また、洗浄時には固液分離筒に作出し得る隙間を広目に調整すれば、スプリンクラーによる水洗い等も可能であり、目詰まりしたカ所等も容易に洗浄出来、メンテナンスが容易である。

この発明の好ましい実施の形態を、図を参照しながら以下に詳細に説明する。図１〜３は、それぞれ本発明を適用した固液分離装置の構成を示す断面図、同平面図、及びコイルスプリング(1a)が死点部材(2)で分断されその両側のコイルスプリング(1a)それぞれの隙間サイズを相異させた状態を示す断面図である。固液混合物を貯留して固形分と液分との分離を行う固液分離筒(1)が、全体が円筒状のコイルスプリング(1a)と円筒体(1b)とからなり、このコイルスプリング(1a)の両端に、該コイルスプリング(1a)の自由な運動や伸縮を規制するための、板状の部材にコイルスプリング(1a)の内径とほぼ同等の表裏を貫通して切除した円形の穴を設けてなる端部固定部材(3)を固着し、この一方が、周壁に開口部(4)を設けたコイルスプリング(1a)の内径とほぼ同じ内径の円筒体(1b)の一端の開口(5)に連結し連通させて構成される。

前記周壁に設けられた開口部(4)にホッパー(6)を取り付けて、処理対象物である固液混合物を固液分離筒(1)内に投入する投入口とする。前記固液分離筒(1)の内部に、固液混合物を軸前方向に圧縮移送するための全長が固液分離筒(1)よりやや短く、固液分離筒の内径よりも若干直径が小さい螺旋状の羽根(7)をシャフト(8)に設けてなるスクリュー(9)を回転自在に配設し、固液分離筒(1)とスクリュー(9)によって該固液分離筒(1)内に固液混合物を圧縮しつつ前方へ送る螺旋状の圧縮移送通路(10)を形成する。

前記スクリュー(9)の羽根(7)は、ホッパー(6)側の羽根ピッチP1が広く、前方側の羽根ピッチP2が狭く、その中点前後で羽根ピッチが段階的に異なるように、構成されていて、装置の運転時には、固液混合物が後続の固液混合物に押圧されるとともに、羽根ピッチが段階的に異なるスクリュー羽根(7)の全長における中点付近で圧縮移送通路(10)の容積が狭まることで、固液混合物が前方に向かって更に圧縮されるようになっている。またホッパー側の羽根ピッチP1を広くとることで、前記投入口から投入された際の固液混合物の固液分離筒(1)内への取り込みがスムーズに行われるように工夫されている。ここで、図に示される羽根ピッチは、その全長のほぼ中点を境に二段階に変えてなっているが、段階的でなく徐々に羽根ピッチを変えて形成された羽根を有するスクリューを用いてもよく、羽根やスクリューの構成が固液混合物を圧縮しながら前方へ移送出来るものであればよく何ら限定されないことは勿論である。

そして、羽根ピッチP1を広くとった側の羽根(7)の後端部から更に後方に延在したシャフト(8)が密閉構造を有するシャフト通孔(11)を設けた後端壁(12)を通して配設され、このシャフト(8)の後端がハウジング(13)の最後部に配置されたスクリュー(9)に回転力を付与する駆動源(14)に連結されている。ここで、駆動源(14)には、動力を段階的に変化させることが可能なもの例えば、ギヤードモータ等を用いることが出来き、圧縮力を動力調整によって行うことも出来るように構成してもよい。

また、上記後端壁(12)はハウジング(13)に固定されているが、コイルスプリング(1a)の前方の開口に固着された端部固定部材(3a)は、軸方向の移動のみが可能なようにハウジング(13)のフレームに配置され、コイルスプリング(1a)を伸ばした際には、これに連れて該端部固定部材(3a)が前方に移動するように構成されている。

また、コイルスプリング(1a)の両端に設けられたそれぞれの端部固定部材(3)に施された円形の穴の周縁部に、この円周を三等分する点に設けられた３つの貫通孔(15)を通して、該端部固定部材(3)同士を連結し、該端部固定部材(3)同士の間隔を調整する棒状の調整部材(16)を取り付け、ナット状の調整具(17)を該調整部材(16)の適所に螺合して、該調整具(17)の位置を螺旋って変えることによって端部固定部材(3)間の距離を調整出来るように構成されている。

また、コイルスプリング(1a)の適所の外周を死点部材(2)で銜えて、コイルスプリング(1a)の適所に死点を形成し、該死点部材(2)の両側に位置するコイルスプリング(1a)における自由且つ一様な伸縮を分断して、それら該死点部材の(2)両側に位置するコイルスプリング(1a)それぞれにおけるコイル間の間隙を別個に調整出来るように構成する。このように構成し、コイルスプリング(1a)の隙間を段階的に変えられるようにしたことによって、コイルスプリング(1a)の長手方向の所定の位置における液分の流出のし易さを調整したり、その部位における脱水ケーキの含水率を調整したり、或いは所定の部位において特定の大きさ以下の固形分を取り出したりすることが可能となる。勿論、この死点部材(2)が有っても無くてもよいことはいうまでもない。

そして、頂点から底辺部の中心にかけて貫通したシャフト(8)の外径とほぼ同等な内径の貫通孔(18)を施した外形がほぼ円錐形の閉塞部材(19)が、該貫通孔(18)に羽根ピッチP2が狭い側の羽根(7)の端部から更に前方に延在したシャフト(8)を通して、固液分離筒(1)前方の終端の開口を塞ぐように底辺部が外向きになるように、固液分離筒(1)の前方側から後方側に向けて小コイルスプリング(20)によって付勢されて配置され、固液分離筒(1)の内部から一定以上の圧力が加えられたとき前記閉塞部材(19)が後退して、該閉塞部材(19)と該終端開口との間に作出された間隙から脱水ケーキ等の搾り粕が外へ送出されるように構成されている。この小コイルスプリング(20)は、該閉塞部材(19)の底部から凹状に形成された収容部(21)に適当に圧縮された状態で収容され、該小コイルスプリング(20)の一端は、シャフト(8)の先端部付近の適所に固定され前記閉塞部材(19)に形成された収容部(21)の開口を塞ぐ栓状固定部材(22)に配設されている。

また、コイルスプリング(1a)で構成される固液分離筒(1)の下部に分離されて流出した液分を受けて捕集又は貯留するドレン受け皿(23)を配置して構成されている。ここで、流出した液分を捕集或いは貯留する器具類は器状のドレン受け皿(23)としているが、液分を捕集或いは貯留することが出来ればよく何ら限定されない。

この形態の固液分離装置を使用する際には、予め死点部材(2)と調整部材(16)によって該死点部材(2)の両側に位置する各々のコイルスプリング(1a)の隙間等を所望のサイズに調整し、固液混合物をホッパー(6)の投入口から処理速度に合わせて適量ずつ連続的に投入する。固液混合物は、投入口から円筒体(1b)の周壁に設けられた開口部(4)を通り、この真下に位置する羽根ピッチの広いスクリュー羽根(7)の回動によって巻き込まれ、次々と固液分離筒(1)内に送り込まれて行く。コイルスプリング(1a)のほぼ中間点において、羽根ピッチがP1からP2に変わる境界点を境に圧縮移送通路(10)の容積が狭まるため、そこを通過する固液混合物は容積が狭められるので若干密度が高められる。更に前方に移送された固液混合物は、円錐形の閉塞部材(19)の傾斜した表面によって、シャフト(8)の半径外方向に押しやられて、容積が更に狭められて圧縮されつつ、該半径の大小位置における固液混合物の搾り具合が均一化されて行く。こうして、固液分離筒(1)内部前方の端部に押しやられた固液混合物は、後続の固液混合物から更に押圧力が加えられ、シャフト(8)の長手方向前向きの該圧力が、該圧力と逆向きの小コイルスプリング(20)から閉塞部材(19)に加えられている弾性力を上回るとき、この力の差によって該閉塞部材(19)が後退して、該閉塞部材(19)と固液分離筒(1)前端の開口との間に間隙が作出されて、この間隙から所望の含水率に搾られ固液分離された脱水ケーキが送り出されてくるようになっている。

またコイルスプリング(1a)は、両端が端部固定部材(3)と調整部材(16)によって長手方向の長さが固定されているため、一定以上の押圧力が内部から加えられると、固液分離筒(1)内を移送されている各部の固液混合物の密度の違いによって撓む。また、圧縮移送通路(10)内をスクリュー(9)の回動によって加圧されつつ前方へ送られるとき、傾斜したスクリュー(9)の羽根(7)の角度のために、密度が不均一な固液混合物は、シャフト(8)方向前向きの成分と、シャフト(8)の半径方向外向き成分の移動速度を有するので、前進しつつ該半径方向外向きに押しやられる。これによって、コイルスプリング(1a)が撓んで、その分、押圧力の増減が生じ微妙な含水量の調整がなされる。

上記の処理過程において搾り出された固液混合物の液分は、コイルスプリング(1a)の各部に予め調整されて作出されたコイル間の隙間から滲み出るように排出されて、該コイルスプリング(1a)の下方に配置されたドレン受け皿(23)によって捕集される。

次に、図４を参照して、本発明を適用した固液分離装置の一変形例を示す。なお、以下に説明する部分を除いては、基本的には上記説明の固液分離装置の構成と同じであるからこれと異なる部分を除いてその説明は省略する。羽根ピッチが、羽根(24)の全長に渡って一様で、シャフト(25)の直径が、投入口付近で最も細く、コイルスプリング(1a)の始端付近から中点付近にかけて徐々に太くなり、この中点付近から終端付近にかけて太さが一定となっていて、固液分離筒(1)とスクリュー(26)とによって形成される圧縮移送通路(27)の容積を前方に向かって凡そ狭まるように構成されている。また死点部材(2)を有さない構成となっている。

本発明の構成を示す断面図本発明の構成を示す平面図コイルスプリングが死点部材で分断されその両側のコイルスプリングそれぞれの隙間サイズを相異させた状態を示す断面図図３Ａの死点部材付近の拡大図本発明を適用した固液分離装置の一変形例を示す断面図

符号の説明

１ａコイルスプリング
１ｂ円筒体
１固液分離筒
２死点部材
３端部固定部材
４開口部
５開口
６ホッパー
７羽根
８シャフト
９スクリュー
１０圧縮移送通路
１１シャフト通孔
１２後端壁
１３ハウジング
１４駆動源
１５貫通孔
１６調整部材
１７調整具
１８貫通孔
１９閉塞部材
２０小コイルスプリング
２１収容部
２２栓状固定部材
２３ドレン受け皿
２４羽根
２５シャフト
２６スクリュー
２７圧縮移送通路

Claims

被処理物である固液混合物を貯留して固形分と液分との分離を行う一定の長さを有する両端が開口した略円筒状の固液分離筒と、この内部において該固液混合物を前記固液分離筒の一端から他端に向かって移送する移送手段と、前記固液分離筒の他端に開閉自在に配置され、前記移送手段によって移送される該固液混合物に所望の圧力を付加するとともに、一定以上の圧力が付加されたとき開放方向へ移動するようになっている閉塞部材を備えてなり、該固液分離筒がコイルスプリングからなることを特徴とする固液分離装置。
コイルスプリングの両端に、該コイルスプリングの運動や伸縮を規制する端部固定部材が固着され、前記移送手段が該コイルスプリングからなる固液分離筒の内部に回転自在に配設され固液混合物を軸方向に圧縮移送するスクリューであることを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
コイルスプリングの両端にそれぞれ固着される端部固定部材同士を連結し、それらの端部固定部材の間隔を調整する調整部材を備えてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の固液分離装置。
コイルスプリングの適所の外周を死点部材で銜えて死点を形成し、該死点部材の両側に位置するコイルスプリングにおける自由且つ一様な伸縮を分断して、それら該死点部材の両側に位置するコイルスプリングそれぞれにおけるコイル間の間隙を別個に調整出来るように構成したことを特徴とする請求項１乃至３に記載の固液分離装置。
略円錐形の閉塞部材が、固液分離筒の終端の開口を塞ぐように頂点が内向きになるように配置され、一定以上の圧力が加えられたとき後退して、該閉塞部材と該終端開口との間に作出された間隙から搾り粕が送出されるように構成したことを特徴とする請求項１乃至４に記載の固液分離装置。
スクリューの羽根のピッチを、スクリューシャフトの軸方向の位置によって徐々に或いは段階的に変えてなることを特徴とする請求項１乃至５に記載の固液分離装置。
スクリューのシャフトの径を、スクリューシャフトの軸方向の位置によって変えてなることを特徴とする請求項１乃至６に記載の固液分離装置。