JP3600474B2 - 固液分離装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体に混ざった生ゴミ等の固形物を液体と分離する固液分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の固液分離装置としては、例えば台所において使用される生ゴミ脱水処理装置に使用される固液分離装置が知られている。
この固液分離装置は、台所から排出される生ゴミを水と混ぜて粉砕することにより生ずる、固形物と液体とが混合した混合物としての含水生ゴミを、筒状のストレーナの下部内に供給し、このストレーナに設けられたスクリューの羽根部の回転によって、含水生ゴミをストレーナの上方に搬送する。水は生ゴミがストレーナの上方に搬送される途中でストレーナに無数に設けられた小孔（通水路）からストレーナの外側に流出するから、生ゴミは脱水された状態でストレーナの上方から排出されるという構成である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した小孔が壁面に無数に開口するストレーナを用いて混合物中の粉砕された生ごみ等の固形物と水等の液体を分離する構成では、ストレーナの内周面に付着する固形物はスクリューの羽根部で常時掻き取ることができるが、分離された液体の通水路となる小孔の内壁面に付着した小さな固形物はスクリューの羽根部では直接掻き取ることができない。従って、小孔の目が詰まって液体の排水が不十分となり、固液分離の能力が低下し易く、頻繁にストレーナの清掃や交換が必要になるという課題が生ずる。この目詰まりは、ストレーナの板厚を薄くして通水路の長さを短くしたり、また小孔の内径を大きくすることによって緩和できるが、これでは分離された液体中に含まれる固形物の割合が増加して排水汚染を招くという課題が生ずる。
【０００４】
従って、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、ストレーナの目詰まりを防止しつつ、効率よく固形物と液体とを分離できる固液分離装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１記載の固液分離装置は、粉砕された生ごみ等の固形物と水等の液体との混合物から固形物を分離する固液分離装置であって、平板状の第１円形リング体、および該第１円形リング体と同じ外径に形成され、外周面に所定角度間隔で、前記混合物に含まれる固形物を搬送する突起部が複数形成された平板状の第２円形リング体で構成された円形リング体を、前記第２円形リング体間に所要枚数の前記第１円形リング体を介装した状態で、各円形リング体相互間の間隔を前記混合物から分離する固形物の通過を阻止する隙間に設定して複数枚積層することにより、外周面に前記突起部で構成されるリブ部が複数形成された円筒体に形成されたストレーナと、該ストレーナが、その回転軸が水平となるように回転自在に、かつストレーナの両端開口部分を閉塞させて収容される収容部を有すると共に、該収容部がストレーナによって、ストレーナの内部領域と外部領域とに分離され、該外部領域に固形物と液体との混合物を導入する導入口が形成され、前記内部領域に、隣接する円形リング体の端面間を通過して内部領域に進入した液体を外部へ排出する排出口が形成され、ストレーナの少なくとも上側外周面が前記混合物の液面から露出して配置されたケースと、前記円形リング体の隣接する端面間に先端が進入する平板状凸片を有し、ストレーナが前記ケース内で回転駆動される際に、前記混合物の液面から露出する位置で円形リング体の端面に付着する固形物を掻き取るスクレーパとを具備することを特徴とする。
【０００６】
これによれば、ストレーナの外部領域に導入された混合物の内、液体はストレーナを構成する各円形リング体の端面間に形成された隙間を通過してストレーナの内部領域に移り、排出口から排出される。一方、固形物に関しては円形リング体間の隙間を通過できずにストレーナの外部領域に止まる。よって、固液分離が行われる。そして、従来のストレーナの構造のように通水路の長さが板厚分の長さしかない小孔の場合と異なり、円形リング体を用いた場合の通水路の長さは、最短でも円形リング体の外径と内径との差であり、従来の小孔の長さよりも十分に長くすることができる。よって、円形リング体の隣接する端面間の隙間内に進入して円形リング体の端面に付着する固形物の量が増え、ストレーナの内部領域に進入する固形物の量が減るから、固液分離性能が向上する。さらに、円形リング体の端面に付着した固形物は、ストレーナが回転駆動される際にスクレーパの平板状凸片によって常時掻き取られるため、目詰まりが発生することはない。
【０００７】
また、前記ストレーナは、前記収容部内にその回転軸が水平となるように回転自在に収容されると共に、少なくとも上側外周面が前記混合物の液面から露出するように配置され、前記スクレーパは、前記混合物の液面から露出する位置で、前記ストレーナの端面に付着する前記固形物を掻き取ることから、掻き取った固形物が混合物内に再度混入することがなくなり、効率の良い固液分離が行える。
【０００８】
また、前記スクレーパは、前記ストレーナの頂上部よりもストレーナの回転方向下流側に配置される構成とすると、ストレーナに付着して混合物の液面の外部に出た固形物が、スクレーパによって掻き取られるまでの距離が長くなる。よって、固形物内部から液体が染み出る機会を増やすことになり、液面から出てすぐ掻き取られる場合にくらべて固液分離特性が一層向上ずる。
また、ストレーナに付着した固形物は、ストレーナの頂上部から下方に向けて移動している最中にスクレーパにより掻き取られるから、掻き取られた固形物が容易にストレーナから離反し、効率のよい固形物の掻き取りが行える。
【０００９】
また、ストレーナに複数個設けられている前記円形リング体の少なくとも一つの円形リング体の外周面には、前記混合物に含まれる前記固形物を搬送する突起部が１以上形成されている構成としたこと、具体的には、前記円形リング体は、平板状の第１円形リング体および該第１円形リング体と同じ外径に形成され、外周面に所定角度間隔で前記突起部が複数形成された平板状の第２円形リング体で構成され、前記ストレーナは、前記第２円形リング体間に所要枚数の前記第１円形リング体を介装した状態で、円形リング体を各円形リング体相互間に所定の間隔を開けて複数枚積層することにより、外周面に前記突起部で構成されるリブ部が複数形成された円筒体に形成される構成とする。これにより、混合物中に含まれる固形物を突起部（リブ部）で混合物外部へ掻き上げて取り出すことができ、一層効率のよい固液分離が行える。
【００１０】
また、前記収容部内面の、前記スクレーパの前記ストレーナの回転方向上流側に開口し、スクレーパで掻き取った前記固形物を前記ケースの外部へ取り出す取出口と、該取出口に配置されると共に、一辺が該取出口の前記ストレーナの回転方向上流側の端縁部分に回動自在に取り付けられて、ストレーナの回転方向下流側の他辺が前記一辺を中心として揺動自在な蓋体と、該蓋体を常時ストレーナ側へ付勢する付勢手段とを具備することを特徴とする。
これにより、回転するストレーナによって搬送されて移動してくる固形物を蓋体で押し、内部に含まれている液体を絞り取ることができ、一層固液分離性能が向上する。
【００１１】
また、前記ストレーナの外周面と前記筒状収容部の内周面との間の相対的な間隔が前ストレーナの回転方向に沿って次第に狭まる絞り領域が、前記導入口から前記スクレーパまでの間に形成されている構成とすると、回転するストレーナの外周面に付着して移動してくる固形物に含まれる液体を、絞り領域でさらに絞り取ることができ、より一層脱水効果が上がる。
【００１２】
また、前記導入口は、前記排出口よりも低い位置にある構成とすると、筒状収容部内には排出口のレベルまで液体が常時溜まった状態となる。従って、導入口から筒状収容部内に入った液体に含まれる固形物は、溜まった液体内に散乱してストレーナの外周面に全体的に広がる。これにより、ストレーナの一部が常に固形物の濃度が濃い部分を濾過するという現象を回避でき、効率のよい脱水が行えるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る固液分離装置の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
まず、固液分離装置１０の基本概念について図１と図２を用いて説明する。
ストレーナ１２は、複数の平板状の円形リング体１４を、所定の間隔の隙間を設けて積層することにより円筒体に形成されて成る。この隣接する円形リング体１４の端面間に形成される隙間の間隔は、このストレーナ１２で液体１８と分離する混合物に含まれる固形物１６の大きさを基準として決定される。つまり、分離した液体１８内に含まれる固形物の割合を少なくして液体１８の汚れを少なくしたいのであれば、円形リング体１４間の間隔を狭くして、円形リング体１４間を通過する固形物の量を減らすようにする。逆の場合には、円形リング体１４の間隔はある程度広くしても良い。なお、本実施の形態では、ストレーナ１２は同じ外径の円形リング体１４を積層して、同径の円筒体に形成されているが、例えば積層される順番に従って外径が次第に小さくなる円錐台に形成することも可能である。
【００１４】
また、円形リング体１４間の隙間は液体が流れる通水路であるから、円形リング体１４の外径と内径との差、つまり円形リング体１４の端面の幅Ａは、この通水路の水路長となる。そして、円形リング体１４間の隙間（リング形状に形成された隙間）を通過する液体に含まれる固形物の一部は、隙間を通過している最中に円形リング体１４の端面に付着するから、この固形物の円形リング体１４の端面への付着量は通水路が長い程、つまり円形リング体１４の端面の幅Ａが長ければ長い程多くなる傾向にあると考えられる。
従って、円形リング体１４の端面の幅Ａは、ストレーナ１２の液体と固形物１６の分離能力を左右するから、分離能力を高めたいのであれば、より広くすることが望ましい。一方、後述するように円形リング体１４の端面に付着した固形物１６は、スクレーパ２０の平板状（フィン状）凸片２２によって掻き取られるが、円形リング体１４の端面の幅Ａを広くしすぎると、凸片２２と円形リング体１４との接触抵抗が増加し、ストレーナ１２を回転させるため、大きな駆動力が必要となる。このため実際には、この必要とされる駆動力と固液分離能力とを勘案して円形リング体１４の端面の幅Ａを決定するようにする。
【００１５】
ケース２４は、ストレーナ１２を収容する筒状収容部（以下、単に収容部とも言う）２６を有し、収容部２６がストレーナ１２によって、ストレーナ１２の内部領域Ｂと外部領域Ｃとに分離される。収容部２６内においてはストレーナ１２は回転自在に、かつ円筒状に形成されるストレーナ１２の両端開口部分が閉塞されるように支持される。ストレーナ１２はその回転軸４８が水平になるように配置される。
そして、収容部２６には、収容部２６内のストレーナ１２の外部領域Ｃに、液体と固形物の混合物を導入する導入口２８が上部に設けられている。
また、収容部２６には、ストレーナ１２を通過して内部領域Ｂに入った液体を収容部２６の外部へ排出する排出口３０が、後述する取出口よりも下側の内部領域Ｂ内に設けられている。一例として排出口３０は、ストレーナ１２の下部の内周面に接する付近に設けられている。
【００１６】
スクレーパ２０は、ストレーナ１２を構成する円形リング体１４の端面間に先端が進入して円形リング体１４の内周面に達する平板状（フィン状）凸片２２を複数有する。この複数の凸片２２は、例えばストレーナ１２の軸線方向に沿って延びる支持材３２のストレーナ１２側の端面に突設されている。また、凸片２２と支持材３２のストレーナ１２の回転方向Ｄの上流側の端面形状は、掻き取った固形物がストレーナ１２の回転に伴って次第に円形リング体１４の外周方向へ移動するように、径方向に対して斜面に形成されている。また、支持材３２のストレーナ１２の回転方向Ｄの上流側の端面のストレーナ１２側の端縁は、円形リング体１４の外周面と接触している。
【００１７】
スクレーパ２０はこの構成によって、凸片２２で円形リング体１４の端面に付着した固形物１６を掻き取り、かつ支持材３２のストレーナ１２の回転方向Ｄの上流側の端面で円形リング体１４の外周面に付着した固形物１６を掻き取る。そして掻き取った固形物１６は、スクレーパ２０の径方向に対して傾く斜面に形成された凸片２２と支持材３２のストレーナ１２の回転方向Ｄ上流側の端面に誘導されてスクレーパ２０の上流側に配置された取出口３４から取り出される。
駆動手段３６は、ストレーナ１２を回転駆動するものであり、モータ等によって実現でき、固液分離動作中は、ストレーナ１２を連続回転させる。
【００１８】
この構成により、液体の通水路となる円形リング体１４の端面間の隙間、当該端面および外周面に付着した固形物１６は、スクレーパ２０によって常時掻き取られることから、ストレーナ１２に目詰まりが発生しない。しかも、ストレーナ１２を通過する液体の通水路の長さは、円形リング体１４の端面の幅Ａであるから、従来の小孔を通水路とする構成のようにストレーナ１２を構成する板材の板厚分の長さしか確保できなかったものと比較して、十分に長くすることが可能となる。よって、その分だけ通水路の内面に付着する固形物の量が増えるから固液分離性能が向上する。
【００１９】
次に、固液分離装置１０の一の実施の形態について図３〜図６を用いて説明する。なお、上述した基本構成と同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
固液分離装置１０の全体構成は、ストレーナ１２と、ケース２４と、スクレーパ２０と、ストレーナ１２を回転駆動する駆動手段３６とから構成される。
【００２０】
さらに詳細な構造について構成要素毎に説明する。
ストレーナ１２は、複数の円形リング体１４が隙間を開けて積層され円筒体に形成されているが、この円形リング体１４には、平板状の第１円形リング体１４ａと、第１円形リング体１４ａと同じ外径に形成され、外周面に所定角度間隔で突起部３８が複数（一例として図３では３個）形成された平板状の第２円形リング体１４ｂの２種類がある。
そして、ストレーナ１２は、第２円形リング体１４ｂ間に所要枚数（一例として図４や図５では１枚）の第１円形リング体１４ａを介装した状態で、各円形リング体１４ａ，１４ｂが、各円形リング体１４ａ，１４ｂ相互間に所定の間隔を開けて複数枚積層することにより円筒体に形成されて成る。なお、間隔を設ける手段としては、複数の各円形リング体１４ａ，１４ｂのそれぞれの内方側に形成された挿通孔４０を貫通し、全円形リング体１４ａ，１４ｂを一体的に結合させる第１ステー４２に外嵌したスペーサ４４を使用しているが、これに限定されるものではない。
【００２１】
また、ストレーナ１２の内側には、一例としてＹ字状のスポーク４６が連結され、その中心には少なくとも一端側がケース２４の外方へ突出する回転軸４８が、ケース２４に回転自在に両端側が支持された状態で設けられている。ストレーナ１２はこの回転軸４８の一端側が駆動手段３６によって回転駆動され、矢印方向へ回転する。なお、駆動手段３６によるストレーナ１２の回転は、連続回転でも良いし、また一定の間隔で回転と停止を繰り返す回転駆動方法でも良いし、任意の時間に回転させる回転駆動方法でも良い。
また、外周面に突起部３８が形成された第２円形リング体１４ｂの積層構造は、その突起部３８によって、円筒体に形成されたストレーナ１２の外周面に、ストレーナ１２の軸線方向に沿って延びるリブ部５０が形成されるように積層される構造とする。つまり、ストレーナ１２を一方の端面側から見た場合に、一の第２円形リング体１４ｂに形成された突起部３８の真後ろに、次の第２円形リング体１４ｂに形成された突起部３８が配置される構造とする。これにより、ストレーナ１２の軸線方向と平行に延びる複数のリブ部５０がストレーナ１２の外周面に形成される。なお、突起部３８により構成されるリブ部５０には、第２円形リング体１４ｂの間に第１円形リング体１４ａが介装されているため、隙間が生じている。
【００２２】
ケース２４の内部には、ストレーナ１２を収容する筒状収容部２６が形成されている。そしてストレーナ１２は、その回転軸線、つまりストレーナ１２に連結された回転軸４８が水平となる状態で筒状収容部２６に収容される。なお、ストレーナ１２の両端開口部は、この筒状収容部２６の対向する一対の内壁面によって閉塞され、ストレーナ１２の外部領域Ｃと内部領域Ｂとの間での液体の移動は、主として各円形リング体１４間の隙間を介して行われる状態にある。
また、筒状収容部２６のストレーナ１２の外部領域Ｃに含まれる底部内壁面には、固形物と液体の混合物を導入する導入口２８が開口し、ストレーナ１２の内部領域Ｂに含まれる筒状収容部２６の内壁面には、固形物１６と分離された液体をケース２４外部へ排出する排出口３０が開口する。導入口２８は、排出口３０よりも低い位置に開口するように形成され、筒状収容部２６の下部に常時混合物が溜まった状態で、ストレーナ１２の下部がこの混合物に浸り、ストレーナ１２の上部が混合物の液面Ｆから露出する構成となっている。
【００２３】
また、ストレーナ１２の外部領域Ｃに含まれる筒状収容部２６の上部内周面には、ストレーナ１２の回転軸線方向に沿って延び、液体と分離されてリブ部５０によって筒状収容部２６の内周面に沿って搬送されてきた固形物１６を、ケース２４外部へ取り出す取出口３４が開口されている。
取出口３４は、混合物の液面Ｆ上方の筒状収容部２６内の空間に開口し、その位置はストレーナ１２の頂上部よりもストレーナ１２の回転方向の下流側に配置されると共に、スクレーパ２０よりもストレーナ１２の回転方向の上流側に配置されている。
【００２４】
また、ケース２４の取出口３４には、この取出口３４を閉塞するように蓋体５２が配置されている。詳細には、取出口３４のストレーナ１２の回転方向Ｄ上流側の端縁部分に蓋体５２の一辺が回動自在に取り付けられて、ストレーナ１２の回転方向Ｄ下流側の他辺がこの一辺を中心として揺動自在となっている。
そして、蓋体５２は、ストレーナ１２と対向する面（内面）の背面側に配置された付勢手段（一例としてバネ）５４により、常時ストレーナ１２側へ付勢されている。
蓋体５２の機能は、ストレーナ１２の外周面に形成されたリブ部５０で押されて搬送されてくる固形物１６をストレーナ１２の外周面に押しつけて、固形物１６に含まれている液体成分を絞り出させることにある。なお、蓋体５２や付勢手段５４を設けず、スクレーパ２０で掻き取られた固形物がそのまま取出口３４からケース２４外部へ排出される構成も可能である。
【００２５】
さらに、本実施の形態の筒状収容部２６の回転軸４８と直交する平面で切断した際の内周面形状は、ストレーナ１２の外周面と筒状収容部２６の内周面との間の間隔が、ストレーナ１２の回転方向Ｄに沿って導入口２８から取出口３４までの間で次第に狭まる絞り領域Ｅが少なくとも一部に存在する形状となっている。図３では、この絞り領域Ｅは、導入口２８から排出口３０付近までの間の領域が相当する。この絞り領域Ｅは、このように導入口２８から取出口３４までの間の一部の領域に形成しておいても良いし、導入口２８から取出口３４までの全領域に渡って、間隔が少しずつ狭まる構造としても良い。また、導入口２８の付近に代えて、蓋体５２の近くに設けるようにしても良い。
このように、蓋体５２と絞り領域Ｅを合わせ持つ構造として、固形物１６に含まれる液体の量を極力少なくして、固液分離能力を高める構造となっている。
なお、蓋体５２若しくは絞り領域Ｅのいずれか一方で分離能力が十分な場合にはいずれか一方のみを配置する構成とすることも可能であるし、さらに構造の簡略化やそれに伴う製品コストの低減等の理由によっていずれも設けない構造とすることも可能である。
【００２６】
スクレーパ２０は、図５に示すように、複数の平板を積層して構成され、その配置は図３に示すように、ストレーナ１２の頂上部よりもストレーナ１２の回転方向下流側に配置されている。また、取出口３４に対しては、ストレーナ１２の回転方向Ｄ下流側に、取出口３４に近接して配置されている。
なお、本実施の形態では、スクレーパ２０や取出口３４はストレーナ１２の頂上部よりもストレーナ１２の回転方向下流側に配置されているが、ストレーナ１２の頂上部付近でも良いし、さらにはストレーナ１２の頂上部よりもストレーナ１２の回転方向上流側の、混合物の液面Ｆに達しない位置に配置されていても良い。
【００２７】
スクレーパ２０の具体的な構成は、ストレーナ１２を構成する各第１円形リング体１４ａの板厚と同じ厚さの板材で形成され、先端が第１円形リング体１４ａの外周面に向けて突出し、第１円形リング体１４ａの外周面に付着した固形物１６を掻き取る板状の第１凸片５６と、第１円形リング体１４ａと第２円形リング体１４ｂとの間に形成される隙間と同じ厚さの板材を用いて形成され、その先端側がこの隙間に進入し、両円形リング体１４ａ，１４ｂの各端面に付着した固形物１６を掻き取る薄板状の第２凸片５８と、ストレーナ１２を構成し、外周面に突起部３８を有する各第２円形リング体１４ｂの板厚と同じ厚さの板材で形成された支持片６０とから構成される。
【００２８】
そして、ストレーナ１２を構成する第１円形リング体１４ａと第２円形リング体１４ｂの積層順番に対応させて、第１凸片５６、第２凸片５８、支持片６０を所定の順番で積層し、それぞれに開口された孔６２に第２ステー６４を貫通させることによって一体化されている。一般的に各円形リング体１４ａ，１４ｂ間の隙間の間隔は、各円形リング体１４ａ，１４ｂの厚さよりも狭くなる構成とする。よって、各円形リング体１４ａ，１４ｂ間の隙間に進入する第２凸片５８の厚さは円形リング体１４ａ，１４ｂの厚みに比べて薄くなり強度が不足するから、第２凸片５８の両側に位置する第１凸片５６と支持片６０とで第２凸片５８を挟持して補強する構成としている。なお、図４や図５では、ストレーナ１２の両端部には第１円形リング体１４ａが配置される構成のため、スクレーパ２０の積層順番は、第１凸片５６、第２凸片５８、支持片６０、第２凸片５８を基本単位として繰り返し、最後に第１凸片５６が来て終わりになる順番となる。
また、図５ではスクレーパ２０の両端に配置された第１凸片５６の形状が、中間部分に配置される第１凸片５６の形状と異なって、より広い面積を有する形状となっている。これは、スクレーパ２０に対してストレーナ１２の回転方向Ｄの上流側に配置された蓋体５２を両側から挟むようにしてカバーする機能を持たせるためである。
【００２９】
続いて、固液分離装置１０の動作について説明する。
駆動手段３６を動作させて、ケース２４内部でストレーナ１２が連続回転した状態とする。
この状態で、導入口２８から、固形物１６と液体の混合物を筒状収容部２６の下部のストレーナ１２の外部領域Ｃに導入する。すると、液体はストレーナ１２を構成する第１円形リング体１４ａと第２円形リング体１４ｂとの間の隙間を通してストレーナ１２の内部領域Ｂ内に入り、排出口３０からケース２４の外部へ排出される。
一方、第１円形リング体１４ａと第２円形リング体１４ｂとの間の隙間は、液体と分離したい固形物１６の外形寸法を考慮して、固形物１６がこの隙間を通過しない程度の間隔に設定されているから、固形物１６の多くはストレーナ１２の外周面に溜まる。また、一部の外形寸法の小さな固形物１６は第１円形リング体１４ａと第２円形リング体１４ｂとの間の隙間内に進入するが、従来例のストレーナ１２の場合よりもストレーナ１２を通過する通水路の長さが長くなるように各円形リング体１４ａ，１４ｂの外径と内径との差が設定されている。よって、進入した固形物１６の多くは第１円形リング体１４ａと第２円形リング体１４ｂの各端面に付着する。これにより第１次の固液分離がなされる。
【００３０】
また、筒状収容部２６内の混合物の液面Ｆの位置は、図３のように液体の排出口３０が導入口２８に対して若干上方に形成されているため、この排出口３０の一部分にかかる位置になる。よって、筒状収容部２６の下部に常時混合物が溜まり、ストレーナ１２の下部が常時、液状の混合物に浸っている。この構造により、導入口２８から導入された混合物は、先に筒状収容部２６内に導入されて溜まっている混合物と混ざるから、混合物に含まれる固形物が溜まった混合物中でさらに拡散し、ストレーナ１２の外周面の一部だけが固形物の濃度が極端に濃い混合液と接触することを防止できる。これにより、ストレーナ１２の外周面の一部だけに固形物が多く付着し、その部分だけが一時的に目詰まりすることを防止できる。
【００３１】
そして、ストレーナ１２の外周面に溜まった固形物１６は、その外周面に形成されたリブ部５０によってかき集められ、ストレーナ１２の回転に伴って筒状収容部２６の内周面に沿って移送される。
そして、筒状収容部２６の内周面は、底面部分が略平面に形成され、ストレーナ１２の回転方向に向かって次第に円弧形状に立ち上がる。よって、平面から円弧形状に移行する部分で、ストレーナ１２の外周面と筒状収容部２６の内周面との間の隙間が次第に狭くなり、この部分が絞り領域Ｅとなる。
これにより、リブ部５０によってかき集められ、押されて移動する固形物１６は、この絞り領域Ｅを通過する際に、ストレーナ１２の外周面と筒状収容部２６の内周面とで挟まれて、さらに内部に含んだ液体成分が絞り出される。その後、固形物１６は混合物の液面Ｆから出る。これにより第２次の固液分離が成される。なお、絞り出された液体はストレーナ１２を通過してその内部領域Ｂに入り、排出口３０から排出される。またリブ部５０が混合物の液面Ｆから出た際には、リブ部５０の上に固形物１６が載った状態にあるから、固形物１６から染み出た液体がリブ部５０の隙間からリブ部５０の背面側に抜けて混合物と再度混ざる場合もある。
【００３２】
その後、固形物１６はストレーナ１２の回転に伴い、リブ部５０に押されて筒状収容部２６の内周面に沿って液面Ｆの上方の領域内を移動する。この際も、固形物１６から染み出た液体は、その都度ストレーナ１２を通過して下方のストレーナ１２の内部領域Ｂに落下する。よって、この移動の最中にも固液分離動作が行われる。
そして本実施の形態では、スクレーパ２０や取出口３４は、ストレーナ１２の頂上部よりもストレーナ１２の回転方向下流側に配置される構成であるから、ストレーナ１２に付着したり、そのリブ部５０に掻き取られて、混合物の液面Ｆの外部に出た固形物１６が、スクレーパ２０や取出口３４に達するまでの間に液面Ｆの上方の空間内で移動する距離が長くなる。よって、固形物１６内部から液体が染み出る機会が増え、液面Ｆから出てすぐ掻き取られる場合に比べて固液分離性能が一層向上する。
また、ストレーナ１２で搬送された固形物１６は、ストレーナ１２の頂上部から下方に向けて移動している最中にスクレーパ２０により掻き取られるから、掻き取られた固形物１６が容易にストレーナ１２から離反して取出口３４から排出される。従って、効率のよく固形物１６を掻き取り、排出できるようになる。
【００３３】
また、搬送された固形物１６が一旦ストレーナ１２の頂部を通過した後、取出口３４の領域に入ると、この取出口３４に設けられ、常時付勢手段５４によってストレーナ１２方向へ付勢されている蓋体５２により、内部にある液体成分が絞り出される。これにより第３次の固液分離がなされる。
ここで、蓋体５２により絞られた固形物１６から出る液体は、ストレーナ１２の各円形リング体１４ａ，１４ｂ間の隙間を通過してストレーナ１２の内部領域Ｂへ移動する。また、スクレーパ２０を構成し、外周面に突起部３８を有する各第２円形リング体１４ｂの外周面と対向するように配置された支持片６０の内側面、第２円形リング体１４ｂの外周面および支持片６０を挟むように配置された第２凸片５８の壁面とで構成される弧状の流路６６を介して、筒状収容部２６の下方へ落下する。また、リブ部５０の隙間を通過してリブ部５０の背面側に移動し、各円形リング体１４ａ，１４ｂ間の隙間を通過してストレーナ１２の内部領域Ｂへ移動する場合もある。
【００３４】
そして、固形物１６が蓋体５２の領域の途中まで来ると、スクレーパ２０の第１凸片５６によるストレーナ１２を構成する第１円形リング体１４ａの外周面に付着した固形物１６の掻き取りが開始される。また、第２凸片５８による第１円形リング体１４ａと第２円形リング体１４ｂの各端面に付着した固形物１６の掻き取りも行われる。
そして、スクレーパ２０により掻き取られた固形物は、ストレーナ１２からスクレーパ２０の上面に受け渡される。そしてスクレーパ２０の上面は、ストレーナ１２の接線方向に沿って下方へ延びる斜面に形成されているため、この上面に受け渡された固形物１６は、斜面に沿って落下することによってケース２４の外方へ誘導され、排出される。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施の形態について種々述べてきたが、本発明は上述する実施の形態に限定されるものではなく、例えばスクレーパ２０の構造によってはストレーナ１２の回転軸４８を、水平方向以外に、例えば斜めに配置する構成とすることも可能である。この場合には、少なくともスクレーパ２０や取出口３４が、収容部２６の下部に溜まった混合物の液面Ｆの外部に位置する範囲内とする。
また、例えばストレーナ１２の外周面に、第２円形リング体１４ｂに形成された突起部３８が隣接して連続することによって形成されるリブ部５０の形状を直線状にする以外にも、この突起部３８が少しずつずれるように第２円形リング体１４ｂを積層し、リブ部５０がストレーナ１２の外周面に、螺旋状に形成される構造とすることも可能である。この構造では、一のリブ部５０によって搬送される固形物１６が絞り領域Ｅを斜めにクロスしながら通過するため、ストレーナ１２を駆動する駆動手段３６に加わる抵抗力が、リブ部５０が直線状の場合に比べて低減され、少ない駆動力でストレーナ１２を駆動することができる。また、一般的にはストレーナ１２を回転駆動し、スクレーパ２０は固定する構造のものが一般的であるが、逆にストレーナ１２を停止させておき、スクレーパ２０側を駆動する構成も可能である。
また、積層される円形リング体１４の外径を、積層方向に沿って次第に変化させ、ストレーナ１２の外形を円錐台とすることも可能である。
【００３６】
また、固液分離装置１０の構成を、ストレーナ１２の周囲の、ストレーナ１２の外周面と筒状収容部２６の内周面との間の間隔を図６に示すような構成とし、一端途中でこの間隔が最小になり、その後は取出口３４付近に向かうに従って間隔が次第に広がるようにすることも可能である。これによれば、ストレーナ１２により搬送されてくる固形物１６にストレーナ１２の外周面と筒状収容部２６の内周面とから加わる力を次第に開放することができ、リブ部５０で搬送されてくる固形物１６のスムーズな排出が可能となるという効果がある。
図６では、筒状収容部２６の内周面の断面形状を略円形とし、その中に断面円形のストレーナ１２を、回転軸４８を筒状収容部２６の中心から偏心させて配置している。これにより、導入口２８と取出口３４との間の中途部分で、ストレーナ１２の外周面と筒状収容部２６の内周面との間の間隔が最小になる。この固液分離装置１０は蓋体５２の無い構造である。
【００３７】
また、上述した実施の形態では、生ゴミ脱水処理装置に使用され、粉砕された生ゴミと水とを分離する固液分離装置を例に挙げて説明したが、生ゴミと水との分離以外にも使用することができることは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係る固液分離装置を用いると、円形リング体を間隔をあけて積層してストレーナを構成し、このストレーナを構成する円形リング体の端面に付着する固形物を常時スクレーパで掻き取る構成のため、液体の通路となる円形リング体の端面間に固形物が溜まって目詰まりすることはなく、円形リング体相互の間隔を狭くすることができるから、良好な固液分離能力を得ることが出来る。また、混合物中に含まれる固形物をストレーナの外周面に形成された突起部により構成されたリブ部で掻き上げて外部に取り出すことにより、効率のよい固液分離が行える。また、ストレーナに付着して停滞する固形物の量が少なくなるから、固形物の腐敗も少なくなり、悪臭等の発生も解消されるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固液分離装置の基本概念を説明するための説明図である。
【図２】図１の回転軸方向に沿った断面図である。
【図３】本発明に係る固液分離装置の一の実施の形態の構成を説明するための正面断面図である。
【図４】図３のストレーナの構造を示す側面図である。
【図５】図３のストレーナの構造を示す分解組み立て図である。
【図６】本発明に係る固液分離装置の他の実施の形態の構成を説明するための正面断面図である。
【符号の説明】
１０ 固液分離装置
１２ ストレーナ
１４ 円形リング体
１４ａ 第１円形リング体
１４ｂ 第２円形リング体
１６ 固形物
２０ スクレーパ
２２ 凸片
２４ ケース
２６ 収容部
２８ 導入口
３０ 排出口
３６ 駆動手段
５８ 凸片
Ｂ 内部領域
Ｃ 外部領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体に混ざった生ゴミ等の固形物を液体と分離する固液分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の固液分離装置としては、例えば台所において使用される生ゴミ脱水処理装置に使用される固液分離装置が知られている。
この固液分離装置は、台所から排出される生ゴミを水と混ぜて粉砕することにより生ずる、固形物と液体とが混合した混合物としての含水生ゴミを、筒状のストレーナの下部内に供給し、このストレーナに設けられたスクリューの羽根部の回転によって、含水生ゴミをストレーナの上方に搬送する。水は生ゴミがストレーナの上方に搬送される途中でストレーナに無数に設けられた小孔（通水路）からストレーナの外側に流出するから、生ゴミは脱水された状態でストレーナの上方から排出されるという構成である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した小孔が壁面に無数に開口するストレーナを用いて混合物中の粉砕された生ごみ等の固形物と水等の液体を分離する構成では、ストレーナの内周面に付着する固形物はスクリューの羽根部で常時掻き取ることができるが、分離された液体の通水路となる小孔の内壁面に付着した小さな固形物はスクリューの羽根部では直接掻き取ることができない。従って、小孔の目が詰まって液体の排水が不十分となり、固液分離の能力が低下し易く、頻繁にストレーナの清掃や交換が必要になるという課題が生ずる。この目詰まりは、ストレーナの板厚を薄くして通水路の長さを短くしたり、また小孔の内径を大きくすることによって緩和できるが、これでは分離された液体中に含まれる固形物の割合が増加して排水汚染を招くという課題が生ずる。
【０００４】
従って、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、ストレーナの目詰まりを防止しつつ、効率よく固形物と液体とを分離できる固液分離装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１記載の固液分離装置は、粉砕された生ごみ等の固形物と水等の液体との混合物から固形物を分離する固液分離装置であって、平板状の第１円形リング体、および該第１円形リング体と同じ外径に形成され、外周面に所定角度間隔で、前記混合物に含まれる固形物を搬送する突起部が複数形成された平板状の第２円形リング体で構成された円形リング体を、前記第２円形リング体間に所要枚数の前記第１円形リング体を介装した状態で、各円形リング体相互間の間隔を前記混合物から分離する固形物の通過を阻止する隙間に設定して複数枚積層することにより、外周面に前記突起部で構成されるリブ部が複数形成された円筒体に形成されたストレーナと、該ストレーナが、その回転軸が水平となるように回転自在に、かつストレーナの両端開口部分を閉塞させて収容される収容部を有すると共に、該収容部がストレーナによって、ストレーナの内部領域と外部領域とに分離され、該外部領域に固形物と液体との混合物を導入する導入口が形成され、前記内部領域に、隣接する円形リング体の端面間を通過して内部領域に進入した液体を外部へ排出する排出口が形成され、ストレーナの少なくとも上側外周面が前記混合物の液面から露出して配置されたケースと、前記円形リング体の隣接する端面間に先端が進入する平板状凸片を有し、ストレーナが前記ケース内で回転駆動される際に、前記混合物の液面から露出する位置で円形リング体の端面に付着する固形物を掻き取るスクレーパとを具備することを特徴とする。
【０００６】
これによれば、ストレーナの外部領域に導入された混合物の内、液体はストレーナを構成する各円形リング体の端面間に形成された隙間を通過してストレーナの内部領域に移り、排出口から排出される。一方、固形物に関しては円形リング体間の隙間を通過できずにストレーナの外部領域に止まる。よって、固液分離が行われる。そして、従来のストレーナの構造のように通水路の長さが板厚分の長さしかない小孔の場合と異なり、円形リング体を用いた場合の通水路の長さは、最短でも円形リング体の外径と内径との差であり、従来の小孔の長さよりも十分に長くすることができる。よって、円形リング体の隣接する端面間の隙間内に進入して円形リング体の端面に付着する固形物の量が増え、ストレーナの内部領域に進入する固形物の量が減るから、固液分離性能が向上する。さらに、円形リング体の端面に付着した固形物は、ストレーナが回転駆動される際にスクレーパの平板状凸片によって常時掻き取られるため、目詰まりが発生することはない。
【０００７】
また、前記ストレーナは、前記収容部内にその回転軸が水平となるように回転自在に収容されると共に、少なくとも上側外周面が前記混合物の液面から露出するように配置され、前記スクレーパは、前記混合物の液面から露出する位置で、前記ストレーナの端面に付着する前記固形物を掻き取ることから、掻き取った固形物が混合物内に再度混入することがなくなり、効率の良い固液分離が行える。
【０００８】
また、前記スクレーパは、前記ストレーナの頂上部よりもストレーナの回転方向下流側に配置される構成とすると、ストレーナに付着して混合物の液面の外部に出た固形物が、スクレーパによって掻き取られるまでの距離が長くなる。よって、固形物内部から液体が染み出る機会を増やすことになり、液面から出てすぐ掻き取られる場合にくらべて固液分離特性が一層向上ずる。
また、ストレーナに付着した固形物は、ストレーナの頂上部から下方に向けて移動している最中にスクレーパにより掻き取られるから、掻き取られた固形物が容易にストレーナから離反し、効率のよい固形物の掻き取りが行える。
【０００９】
また、ストレーナに複数個設けられている前記円形リング体の少なくとも一つの円形リング体の外周面には、前記混合物に含まれる前記固形物を搬送する突起部が１以上形成されている構成としたこと、具体的には、前記円形リング体は、平板状の第１円形リング体および該第１円形リング体と同じ外径に形成され、外周面に所定角度間隔で前記突起部が複数形成された平板状の第２円形リング体で構成され、前記ストレーナは、前記第２円形リング体間に所要枚数の前記第１円形リング体を介装した状態で、円形リング体を各円形リング体相互間に所定の間隔を開けて複数枚積層することにより、外周面に前記突起部で構成されるリブ部が複数形成された円筒体に形成される構成とする。これにより、混合物中に含まれる固形物を突起部（リブ部）で混合物外部へ掻き上げて取り出すことができ、一層効率のよい固液分離が行える。
【００１０】
また、前記収容部内面の、前記スクレーパの前記ストレーナの回転方向上流側に開口し、スクレーパで掻き取った前記固形物を前記ケースの外部へ取り出す取出口と、該取出口に配置されると共に、一辺が該取出口の前記ストレーナの回転方向上流側の端縁部分に回動自在に取り付けられて、ストレーナの回転方向下流側の他辺が前記一辺を中心として揺動自在な蓋体と、該蓋体を常時ストレーナ側へ付勢する付勢手段とを具備することを特徴とする。
これにより、回転するストレーナによって搬送されて移動してくる固形物を蓋体で押し、内部に含まれている液体を絞り取ることができ、一層固液分離性能が向上する。
【００１１】
また、前記ストレーナの外周面と前記筒状収容部の内周面との間の相対的な間隔が前ストレーナの回転方向に沿って次第に狭まる絞り領域が、前記導入口から前記スクレーパまでの間に形成されている構成とすると、回転するストレーナの外周面に付着して移動してくる固形物に含まれる液体を、絞り領域でさらに絞り取ることができ、より一層脱水効果が上がる。
【００１２】
また、前記導入口は、前記排出口よりも低い位置にある構成とすると、筒状収容部内には排出口のレベルまで液体が常時溜まった状態となる。従って、導入口から筒状収容部内に入った液体に含まれる固形物は、溜まった液体内に散乱してストレーナの外周面に全体的に広がる。これにより、ストレーナの一部が常に固形物の濃度が濃い部分を濾過するという現象を回避でき、効率のよい脱水が行えるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る固液分離装置の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
まず、固液分離装置１０の基本概念について図１と図２を用いて説明する。
ストレーナ１２は、複数の平板状の円形リング体１４を、所定の間隔の隙間を設けて積層することにより円筒体に形成されて成る。この隣接する円形リング体１４の端面間に形成される隙間の間隔は、このストレーナ１２で液体１８と分離する混合物に含まれる固形物１６の大きさを基準として決定される。つまり、分離した液体１８内に含まれる固形物の割合を少なくして液体１８の汚れを少なくしたいのであれば、円形リング体１４間の間隔を狭くして、円形リング体１４間を通過する固形物の量を減らすようにする。逆の場合には、円形リング体１４の間隔はある程度広くしても良い。なお、本実施の形態では、ストレーナ１２は同じ外径の円形リング体１４を積層して、同径の円筒体に形成されているが、例えば積層される順番に従って外径が次第に小さくなる円錐台に形成することも可能である。
【００１４】
また、円形リング体１４間の隙間は液体が流れる通水路であるから、円形リング体１４の外径と内径との差、つまり円形リング体１４の端面の幅Ａは、この通水路の水路長となる。そして、円形リング体１４間の隙間（リング形状に形成された隙間）を通過する液体に含まれる固形物の一部は、隙間を通過している最中に円形リング体１４の端面に付着するから、この固形物の円形リング体１４の端面への付着量は通水路が長い程、つまり円形リング体１４の端面の幅Ａが長ければ長い程多くなる傾向にあると考えられる。
従って、円形リング体１４の端面の幅Ａは、ストレーナ１２の液体と固形物１６の分離能力を左右するから、分離能力を高めたいのであれば、より広くすることが望ましい。一方、後述するように円形リング体１４の端面に付着した固形物１６は、スクレーパ２０の平板状（フィン状）凸片２２によって掻き取られるが、円形リング体１４の端面の幅Ａを広くしすぎると、凸片２２と円形リング体１４との接触抵抗が増加し、ストレーナ１２を回転させるため、大きな駆動力が必要となる。このため実際には、この必要とされる駆動力と固液分離能力とを勘案して円形リング体１４の端面の幅Ａを決定するようにする。
【００１５】
ケース２４は、ストレーナ１２を収容する筒状収容部（以下、単に収容部とも言う）２６を有し、収容部２６がストレーナ１２によって、ストレーナ１２の内部領域Ｂと外部領域Ｃとに分離される。収容部２６内においてはストレーナ１２は回転自在に、かつ円筒状に形成されるストレーナ１２の両端開口部分が閉塞されるように支持される。ストレーナ１２はその回転軸４８が水平になるように配置される。
そして、収容部２６には、収容部２６内のストレーナ１２の外部領域Ｃに、液体と固形物の混合物を導入する導入口２８が上部に設けられている。
また、収容部２６には、ストレーナ１２を通過して内部領域Ｂに入った液体を収容部２６の外部へ排出する排出口３０が、後述する取出口よりも下側の内部領域Ｂ内に設けられている。一例として排出口３０は、ストレーナ１２の下部の内周面に接する付近に設けられている。
【００１６】
スクレーパ２０は、ストレーナ１２を構成する円形リング体１４の端面間に先端が進入して円形リング体１４の内周面に達する平板状（フィン状）凸片２２を複数有する。この複数の凸片２２は、例えばストレーナ１２の軸線方向に沿って延びる支持材３２のストレーナ１２側の端面に突設されている。また、凸片２２と支持材３２のストレーナ１２の回転方向Ｄの上流側の端面形状は、掻き取った固形物がストレーナ１２の回転に伴って次第に円形リング体１４の外周方向へ移動するように、径方向に対して斜面に形成されている。また、支持材３２のストレーナ１２の回転方向Ｄの上流側の端面のストレーナ１２側の端縁は、円形リング体１４の外周面と接触している。
【００１７】
スクレーパ２０はこの構成によって、凸片２２で円形リング体１４の端面に付着した固形物１６を掻き取り、かつ支持材３２のストレーナ１２の回転方向Ｄの上流側の端面で円形リング体１４の外周面に付着した固形物１６を掻き取る。そして掻き取った固形物１６は、スクレーパ２０の径方向に対して傾く斜面に形成された凸片２２と支持材３２のストレーナ１２の回転方向Ｄ上流側の端面に誘導されてスクレーパ２０の上流側に配置された取出口３４から取り出される。
駆動手段３６は、ストレーナ１２を回転駆動するものであり、モータ等によって実現でき、固液分離動作中は、ストレーナ１２を連続回転させる。
【００１８】
この構成により、液体の通水路となる円形リング体１４の端面間の隙間、当該端面および外周面に付着した固形物１６は、スクレーパ２０によって常時掻き取られることから、ストレーナ１２に目詰まりが発生しない。しかも、ストレーナ１２を通過する液体の通水路の長さは、円形リング体１４の端面の幅Ａであるから、従来の小孔を通水路とする構成のようにストレーナ１２を構成する板材の板厚分の長さしか確保できなかったものと比較して、十分に長くすることが可能となる。よって、その分だけ通水路の内面に付着する固形物の量が増えるから固液分離性能が向上する。
【００１９】
次に、固液分離装置１０の一の実施の形態について図３〜図６を用いて説明する。なお、上述した基本構成と同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
固液分離装置１０の全体構成は、ストレーナ１２と、ケース２４と、スクレーパ２０と、ストレーナ１２を回転駆動する駆動手段３６とから構成される。
【００２０】
さらに詳細な構造について構成要素毎に説明する。
ストレーナ１２は、複数の円形リング体１４が隙間を開けて積層され円筒体に形成されているが、この円形リング体１４には、平板状の第１円形リング体１４ａと、第１円形リング体１４ａと同じ外径に形成され、外周面に所定角度間隔で突起部３８が複数（一例として図３では３個）形成された平板状の第２円形リング体１４ｂの２種類がある。
そして、ストレーナ１２は、第２円形リング体１４ｂ間に所要枚数（一例として図４や図５では１枚）の第１円形リング体１４ａを介装した状態で、各円形リング体１４ａ，１４ｂが、各円形リング体１４ａ，１４ｂ相互間に所定の間隔を開けて複数枚積層することにより円筒体に形成されて成る。なお、間隔を設ける手段としては、複数の各円形リング体１４ａ，１４ｂのそれぞれの内方側に形成された挿通孔４０を貫通し、全円形リング体１４ａ，１４ｂを一体的に結合させる第１ステー４２に外嵌したスペーサ４４を使用しているが、これに限定されるものではない。
【００２１】
また、ストレーナ１２の内側には、一例としてＹ字状のスポーク４６が連結され、その中心には少なくとも一端側がケース２４の外方へ突出する回転軸４８が、ケース２４に回転自在に両端側が支持された状態で設けられている。ストレーナ１２はこの回転軸４８の一端側が駆動手段３６によって回転駆動され、矢印方向へ回転する。なお、駆動手段３６によるストレーナ１２の回転は、連続回転でも良いし、また一定の間隔で回転と停止を繰り返す回転駆動方法でも良いし、任意の時間に回転させる回転駆動方法でも良い。
また、外周面に突起部３８が形成された第２円形リング体１４ｂの積層構造は、その突起部３８によって、円筒体に形成されたストレーナ１２の外周面に、ストレーナ１２の軸線方向に沿って延びるリブ部５０が形成されるように積層される構造とする。つまり、ストレーナ１２を一方の端面側から見た場合に、一の第２円形リング体１４ｂに形成された突起部３８の真後ろに、次の第２円形リング体１４ｂに形成された突起部３８が配置される構造とする。これにより、ストレーナ１２の軸線方向と平行に延びる複数のリブ部５０がストレーナ１２の外周面に形成される。なお、突起部３８により構成されるリブ部５０には、第２円形リング体１４ｂの間に第１円形リング体１４ａが介装されているため、隙間が生じている。
【００２２】
ケース２４の内部には、ストレーナ１２を収容する筒状収容部２６が形成されている。そしてストレーナ１２は、その回転軸線、つまりストレーナ１２に連結された回転軸４８が水平となる状態で筒状収容部２６に収容される。なお、ストレーナ１２の両端開口部は、この筒状収容部２６の対向する一対の内壁面によって閉塞され、ストレーナ１２の外部領域Ｃと内部領域Ｂとの間での液体の移動は、主として各円形リング体１４間の隙間を介して行われる状態にある。
また、筒状収容部２６のストレーナ１２の外部領域Ｃに含まれる底部内壁面には、固形物と液体の混合物を導入する導入口２８が開口し、ストレーナ１２の内部領域Ｂに含まれる筒状収容部２６の内壁面には、固形物１６と分離された液体をケース２４外部へ排出する排出口３０が開口する。導入口２８は、排出口３０よりも低い位置に開口するように形成され、筒状収容部２６の下部に常時混合物が溜まった状態で、ストレーナ１２の下部がこの混合物に浸り、ストレーナ１２の上部が混合物の液面Ｆから露出する構成となっている。
【００２３】
また、ストレーナ１２の外部領域Ｃに含まれる筒状収容部２６の上部内周面には、ストレーナ１２の回転軸線方向に沿って延び、液体と分離されてリブ部５０によって筒状収容部２６の内周面に沿って搬送されてきた固形物１６を、ケース２４外部へ取り出す取出口３４が開口されている。
取出口３４は、混合物の液面Ｆ上方の筒状収容部２６内の空間に開口し、その位置はストレーナ１２の頂上部よりもストレーナ１２の回転方向の下流側に配置されると共に、スクレーパ２０よりもストレーナ１２の回転方向の上流側に配置されている。
【００２４】
また、ケース２４の取出口３４には、この取出口３４を閉塞するように蓋体５２が配置されている。詳細には、取出口３４のストレーナ１２の回転方向Ｄ上流側の端縁部分に蓋体５２の一辺が回動自在に取り付けられて、ストレーナ１２の回転方向Ｄ下流側の他辺がこの一辺を中心として揺動自在となっている。
そして、蓋体５２は、ストレーナ１２と対向する面（内面）の背面側に配置された付勢手段（一例としてバネ）５４により、常時ストレーナ１２側へ付勢されている。
蓋体５２の機能は、ストレーナ１２の外周面に形成されたリブ部５０で押されて搬送されてくる固形物１６をストレーナ１２の外周面に押しつけて、固形物１６に含まれている液体成分を絞り出させることにある。なお、蓋体５２や付勢手段５４を設けず、スクレーパ２０で掻き取られた固形物がそのまま取出口３４からケース２４外部へ排出される構成も可能である。
【００２５】
さらに、本実施の形態の筒状収容部２６の回転軸４８と直交する平面で切断した際の内周面形状は、ストレーナ１２の外周面と筒状収容部２６の内周面との間の間隔が、ストレーナ１２の回転方向Ｄに沿って導入口２８から取出口３４までの間で次第に狭まる絞り領域Ｅが少なくとも一部に存在する形状となっている。図３では、この絞り領域Ｅは、導入口２８から排出口３０付近までの間の領域が相当する。この絞り領域Ｅは、このように導入口２８から取出口３４までの間の一部の領域に形成しておいても良いし、導入口２８から取出口３４までの全領域に渡って、間隔が少しずつ狭まる構造としても良い。また、導入口２８の付近に代えて、蓋体５２の近くに設けるようにしても良い。
このように、蓋体５２と絞り領域Ｅを合わせ持つ構造として、固形物１６に含まれる液体の量を極力少なくして、固液分離能力を高める構造となっている。
なお、蓋体５２若しくは絞り領域Ｅのいずれか一方で分離能力が十分な場合にはいずれか一方のみを配置する構成とすることも可能であるし、さらに構造の簡略化やそれに伴う製品コストの低減等の理由によっていずれも設けない構造とすることも可能である。
【００２６】
スクレーパ２０は、図５に示すように、複数の平板を積層して構成され、その配置は図３に示すように、ストレーナ１２の頂上部よりもストレーナ１２の回転方向下流側に配置されている。また、取出口３４に対しては、ストレーナ１２の回転方向Ｄ下流側に、取出口３４に近接して配置されている。
なお、本実施の形態では、スクレーパ２０や取出口３４はストレーナ１２の頂上部よりもストレーナ１２の回転方向下流側に配置されているが、ストレーナ１２の頂上部付近でも良いし、さらにはストレーナ１２の頂上部よりもストレーナ１２の回転方向上流側の、混合物の液面Ｆに達しない位置に配置されていても良い。
【００２７】
スクレーパ２０の具体的な構成は、ストレーナ１２を構成する各第１円形リング体１４ａの板厚と同じ厚さの板材で形成され、先端が第１円形リング体１４ａの外周面に向けて突出し、第１円形リング体１４ａの外周面に付着した固形物１６を掻き取る板状の第１凸片５６と、第１円形リング体１４ａと第２円形リング体１４ｂとの間に形成される隙間と同じ厚さの板材を用いて形成され、その先端側がこの隙間に進入し、両円形リング体１４ａ，１４ｂの各端面に付着した固形物１６を掻き取る薄板状の第２凸片５８と、ストレーナ１２を構成し、外周面に突起部３８を有する各第２円形リング体１４ｂの板厚と同じ厚さの板材で形成された支持片６０とから構成される。
【００２８】
そして、ストレーナ１２を構成する第１円形リング体１４ａと第２円形リング体１４ｂの積層順番に対応させて、第１凸片５６、第２凸片５８、支持片６０を所定の順番で積層し、それぞれに開口された孔６２に第２ステー６４を貫通させることによって一体化されている。一般的に各円形リング体１４ａ，１４ｂ間の隙間の間隔は、各円形リング体１４ａ，１４ｂの厚さよりも狭くなる構成とする。よって、各円形リング体１４ａ，１４ｂ間の隙間に進入する第２凸片５８の厚さは円形リング体１４ａ，１４ｂの厚みに比べて薄くなり強度が不足するから、第２凸片５８の両側に位置する第１凸片５６と支持片６０とで第２凸片５８を挟持して補強する構成としている。なお、図４や図５では、ストレーナ１２の両端部には第１円形リング体１４ａが配置される構成のため、スクレーパ２０の積層順番は、第１凸片５６、第２凸片５８、支持片６０、第２凸片５８を基本単位として繰り返し、最後に第１凸片５６が来て終わりになる順番となる。
また、図５ではスクレーパ２０の両端に配置された第１凸片５６の形状が、中間部分に配置される第１凸片５６の形状と異なって、より広い面積を有する形状となっている。これは、スクレーパ２０に対してストレーナ１２の回転方向Ｄの上流側に配置された蓋体５２を両側から挟むようにしてカバーする機能を持たせるためである。
【００２９】
続いて、固液分離装置１０の動作について説明する。
駆動手段３６を動作させて、ケース２４内部でストレーナ１２が連続回転した状態とする。
この状態で、導入口２８から、固形物１６と液体の混合物を筒状収容部２６の下部のストレーナ１２の外部領域Ｃに導入する。すると、液体はストレーナ１２を構成する第１円形リング体１４ａと第２円形リング体１４ｂとの間の隙間を通してストレーナ１２の内部領域Ｂ内に入り、排出口３０からケース２４の外部へ排出される。
一方、第１円形リング体１４ａと第２円形リング体１４ｂとの間の隙間は、液体と分離したい固形物１６の外形寸法を考慮して、固形物１６がこの隙間を通過しない程度の間隔に設定されているから、固形物１６の多くはストレーナ１２の外周面に溜まる。また、一部の外形寸法の小さな固形物１６は第１円形リング体１４ａと第２円形リング体１４ｂとの間の隙間内に進入するが、従来例のストレーナ１２の場合よりもストレーナ１２を通過する通水路の長さが長くなるように各円形リング体１４ａ，１４ｂの外径と内径との差が設定されている。よって、進入した固形物１６の多くは第１円形リング体１４ａと第２円形リング体１４ｂの各端面に付着する。これにより第１次の固液分離がなされる。
【００３０】
また、筒状収容部２６内の混合物の液面Ｆの位置は、図３のように液体の排出口３０が導入口２８に対して若干上方に形成されているため、この排出口３０の一部分にかかる位置になる。よって、筒状収容部２６の下部に常時混合物が溜まり、ストレーナ１２の下部が常時、液状の混合物に浸っている。この構造により、導入口２８から導入された混合物は、先に筒状収容部２６内に導入されて溜まっている混合物と混ざるから、混合物に含まれる固形物が溜まった混合物中でさらに拡散し、ストレーナ１２の外周面の一部だけが固形物の濃度が極端に濃い混合液と接触することを防止できる。これにより、ストレーナ１２の外周面の一部だけに固形物が多く付着し、その部分だけが一時的に目詰まりすることを防止できる。
【００３１】
そして、ストレーナ１２の外周面に溜まった固形物１６は、その外周面に形成されたリブ部５０によってかき集められ、ストレーナ１２の回転に伴って筒状収容部２６の内周面に沿って移送される。
そして、筒状収容部２６の内周面は、底面部分が略平面に形成され、ストレーナ１２の回転方向に向かって次第に円弧形状に立ち上がる。よって、平面から円弧形状に移行する部分で、ストレーナ１２の外周面と筒状収容部２６の内周面との間の隙間が次第に狭くなり、この部分が絞り領域Ｅとなる。
これにより、リブ部５０によってかき集められ、押されて移動する固形物１６は、この絞り領域Ｅを通過する際に、ストレーナ１２の外周面と筒状収容部２６の内周面とで挟まれて、さらに内部に含んだ液体成分が絞り出される。その後、固形物１６は混合物の液面Ｆから出る。これにより第２次の固液分離が成される。なお、絞り出された液体はストレーナ１２を通過してその内部領域Ｂに入り、排出口３０から排出される。またリブ部５０が混合物の液面Ｆから出た際には、リブ部５０の上に固形物１６が載った状態にあるから、固形物１６から染み出た液体がリブ部５０の隙間からリブ部５０の背面側に抜けて混合物と再度混ざる場合もある。
【００３２】
その後、固形物１６はストレーナ１２の回転に伴い、リブ部５０に押されて筒状収容部２６の内周面に沿って液面Ｆの上方の領域内を移動する。この際も、固形物１６から染み出た液体は、その都度ストレーナ１２を通過して下方のストレーナ１２の内部領域Ｂに落下する。よって、この移動の最中にも固液分離動作が行われる。
そして本実施の形態では、スクレーパ２０や取出口３４は、ストレーナ１２の頂上部よりもストレーナ１２の回転方向下流側に配置される構成であるから、ストレーナ１２に付着したり、そのリブ部５０に掻き取られて、混合物の液面Ｆの外部に出た固形物１６が、スクレーパ２０や取出口３４に達するまでの間に液面Ｆの上方の空間内で移動する距離が長くなる。よって、固形物１６内部から液体が染み出る機会が増え、液面Ｆから出てすぐ掻き取られる場合に比べて固液分離性能が一層向上する。
また、ストレーナ１２で搬送された固形物１６は、ストレーナ１２の頂上部から下方に向けて移動している最中にスクレーパ２０により掻き取られるから、掻き取られた固形物１６が容易にストレーナ１２から離反して取出口３４から排出される。従って、効率のよく固形物１６を掻き取り、排出できるようになる。
【００３３】
また、搬送された固形物１６が一旦ストレーナ１２の頂部を通過した後、取出口３４の領域に入ると、この取出口３４に設けられ、常時付勢手段５４によってストレーナ１２方向へ付勢されている蓋体５２により、内部にある液体成分が絞り出される。これにより第３次の固液分離がなされる。
ここで、蓋体５２により絞られた固形物１６から出る液体は、ストレーナ１２の各円形リング体１４ａ，１４ｂ間の隙間を通過してストレーナ１２の内部領域Ｂへ移動する。また、スクレーパ２０を構成し、外周面に突起部３８を有する各第２円形リング体１４ｂの外周面と対向するように配置された支持片６０の内側面、第２円形リング体１４ｂの外周面および支持片６０を挟むように配置された第２凸片５８の壁面とで構成される弧状の流路６６を介して、筒状収容部２６の下方へ落下する。また、リブ部５０の隙間を通過してリブ部５０の背面側に移動し、各円形リング体１４ａ，１４ｂ間の隙間を通過してストレーナ１２の内部領域Ｂへ移動する場合もある。
【００３４】
そして、固形物１６が蓋体５２の領域の途中まで来ると、スクレーパ２０の第１凸片５６によるストレーナ１２を構成する第１円形リング体１４ａの外周面に付着した固形物１６の掻き取りが開始される。また、第２凸片５８による第１円形リング体１４ａと第２円形リング体１４ｂの各端面に付着した固形物１６の掻き取りも行われる。
そして、スクレーパ２０により掻き取られた固形物は、ストレーナ１２からスクレーパ２０の上面に受け渡される。そしてスクレーパ２０の上面は、ストレーナ１２の接線方向に沿って下方へ延びる斜面に形成されているため、この上面に受け渡された固形物１６は、斜面に沿って落下することによってケース２４の外方へ誘導され、排出される。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施の形態について種々述べてきたが、本発明は上述する実施の形態に限定されるものではなく、例えばスクレーパ２０の構造によってはストレーナ１２の回転軸４８を、水平方向以外に、例えば斜めに配置する構成とすることも可能である。この場合には、少なくともスクレーパ２０や取出口３４が、収容部２６の下部に溜まった混合物の液面Ｆの外部に位置する範囲内とする。
また、例えばストレーナ１２の外周面に、第２円形リング体１４ｂに形成された突起部３８が隣接して連続することによって形成されるリブ部５０の形状を直線状にする以外にも、この突起部３８が少しずつずれるように第２円形リング体１４ｂを積層し、リブ部５０がストレーナ１２の外周面に、螺旋状に形成される構造とすることも可能である。この構造では、一のリブ部５０によって搬送される固形物１６が絞り領域Ｅを斜めにクロスしながら通過するため、ストレーナ１２を駆動する駆動手段３６に加わる抵抗力が、リブ部５０が直線状の場合に比べて低減され、少ない駆動力でストレーナ１２を駆動することができる。また、一般的にはストレーナ１２を回転駆動し、スクレーパ２０は固定する構造のものが一般的であるが、逆にストレーナ１２を停止させておき、スクレーパ２０側を駆動する構成も可能である。
また、積層される円形リング体１４の外径を、積層方向に沿って次第に変化させ、ストレーナ１２の外形を円錐台とすることも可能である。
【００３６】
また、固液分離装置１０の構成を、ストレーナ１２の周囲の、ストレーナ１２の外周面と筒状収容部２６の内周面との間の間隔を図６に示すような構成とし、一端途中でこの間隔が最小になり、その後は取出口３４付近に向かうに従って間隔が次第に広がるようにすることも可能である。これによれば、ストレーナ１２により搬送されてくる固形物１６にストレーナ１２の外周面と筒状収容部２６の内周面とから加わる力を次第に開放することができ、リブ部５０で搬送されてくる固形物１６のスムーズな排出が可能となるという効果がある。
図６では、筒状収容部２６の内周面の断面形状を略円形とし、その中に断面円形のストレーナ１２を、回転軸４８を筒状収容部２６の中心から偏心させて配置している。これにより、導入口２８と取出口３４との間の中途部分で、ストレーナ１２の外周面と筒状収容部２６の内周面との間の間隔が最小になる。この固液分離装置１０は蓋体５２の無い構造である。
【００３７】
また、上述した実施の形態では、生ゴミ脱水処理装置に使用され、粉砕された生ゴミと水とを分離する固液分離装置を例に挙げて説明したが、生ゴミと水との分離以外にも使用することができることは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係る固液分離装置を用いると、円形リング体を間隔をあけて積層してストレーナを構成し、このストレーナを構成する円形リング体の端面に付着する固形物を常時スクレーパで掻き取る構成のため、液体の通路となる円形リング体の端面間に固形物が溜まって目詰まりすることはなく、円形リング体相互の間隔を狭くすることができるから、良好な固液分離能力を得ることが出来る。また、混合物中に含まれる固形物をストレーナの外周面に形成された突起部により構成されたリブ部で掻き上げて外部に取り出すことにより、効率のよい固液分離が行える。また、ストレーナに付着して停滞する固形物の量が少なくなるから、固形物の腐敗も少なくなり、悪臭等の発生も解消されるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固液分離装置の基本概念を説明するための説明図である。
【図２】図１の回転軸方向に沿った断面図である。
【図３】本発明に係る固液分離装置の一の実施の形態の構成を説明するための正面断面図である。
【図４】図３のストレーナの構造を示す側面図である。
【図５】図３のストレーナの構造を示す分解組み立て図である。
【図６】本発明に係る固液分離装置の他の実施の形態の構成を説明するための正面断面図である。
【符号の説明】
１０ 固液分離装置
１２ ストレーナ
１４ 円形リング体
１４ａ 第１円形リング体
１４ｂ 第２円形リング体
１６ 固形物
２０ スクレーパ
２２ 凸片
２４ ケース
２６ 収容部
２８ 導入口
３０ 排出口
３６ 駆動手段
５８ 凸片
Ｂ 内部領域
Ｃ 外部領域
Claims (5)
- 粉砕された生ごみ等の固形物と水等の液体との混合物から固形物を分離する固液分離装置であって、
平板状の第１円形リング体、および該第１円形リング体と同じ外径に形成され、外周面に所定角度間隔で、前記混合物に含まれる固形物を搬送する突起部が複数形成された平板状の第２円形リング体で構成された円形リング体を、前記第２円形リング体間に所要枚数の前記第１円形リング体を介装した状態で、各円形リング体相互間の間隔を前記混合物から分離する固形物の通過を阻止する隙間に設定して複数枚積層することにより、外周面に前記突起部で構成されるリブ部が複数形成された円筒体に形成されたストレーナと、
該ストレーナが、その回転軸が水平となるように回転自在に、かつストレーナの両端開口部分を閉塞させて収容される収容部を有すると共に、該収容部がストレーナによって、ストレーナの内部領域と外部領域とに分離され、該外部領域に固形物と液体との混合物を導入する導入口が形成され、前記内部領域に、隣接する円形リング体の端面間を通過して内部領域に進入した液体を外部へ排出する排出口が形成され、ストレーナの少なくとも上側外周面が前記混合物の液面から露出して配置されたケースと、
前記円形リング体の隣接する端面間に先端が進入する平板状凸片を有し、ストレーナが前記ケース内で回転駆動される際に、前記混合物の液面から露出する位置で円形リング体の端面に付着する固形物を掻き取るスクレーパとを具備することを特徴とする固液分離装置。 - 前記スクレーパは、前記ストレーナの頂上部よりもストレーナの回転方向下流側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の固液分離装置。
- 前記収容部内面の、前記スクレーパの前記ストレーナの回転方向上流側に開口し、スクレーパで掻き取った前記固形物を前記ケースの外部へ取り出す取出口と、
該取出口に配置されると共に、一辺が該取出口の前記ストレーナの回転方向上流側の端縁部分に回動自在に取り付けられて、ストレーナの回転方向下流側の他辺が前記一辺を中心として揺動自在な蓋体と、
該蓋体を常時ストレーナ側へ付勢する付勢手段とを具備することを特徴とする請求項１または２記載の固液分離装置。 - 前記ストレーナの外周面と前記筒状収容部の内周面との間の相対的な間隔が前記ストレーナの回転方向に沿って次第に狭まる絞り領域が、前記導入口から前記スクレーパまでの間に形成されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の固液分離装置。
- 前記導入口は、前記排出口よりも低い位置にあることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の固液分離装置。
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