JP3739771B2 - 固液分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸線方向に互いに間隔をあけて配置された複数の固定リングと、各固定リングの間に配置された可動リングと、前記複数の固定リング及び可動リングの内部に配置されて回転駆動されるスクリューとを具備し、前記可動リングの内径が前記スクリューの外径よりも小さく設定されている固液分離装置に関するものである。

多量の液体を含む処理対象物、例えば食品加工排水や下水処理物などの有機系汚泥、或いは切削屑を含む切削油や塗料を含む塗料廃液などの無機系汚泥から液体を分離するために、上記形式の固液分離装置を用いることは従来より周知である（例えば、特許文献１参照）。この形式の固液分離装置によれば、複数の固定リングと複数の可動リングによって形成された筒状体の軸線方向一端側の入口開口から流入した処理対象物を、筒状体の軸線方向他端側の出口開口へ向けて移動させ、筒状体内を移動する処理対象物から分離された液体を、固定リングと可動リングの間の微小ギャップを通して筒状体外へ排出させ、液体分の減少した処理対象物を筒状体の軸線方向他端側の出口開口から排出させることができる。

その際、可動リングの内径がスクリューの外径よりも小さく設定されているので、スクリューは、その回転によって、可動リングを半径方向に押動させ、該可動リングを固定リングに対して積極的に運動させることができる。このため、可動リングを駆動する専用の駆動装置を設けずとも、固定リングと可動リングの間の微小ギャップに入り込んだ固形物を効率よく排出させることができ、微小ギャップの目詰まりを防止することができる。

ところで、この種の固液分離装置においては、スクリューのエッジと、可動リングの内周面との間に処理対象物中の固形物が挟み込まれると、両者間の摩擦力が大きくなり、可動リングがスクリューと一体となって連れ回りするようになる。このような連れ回り現象が発生すると、スクリューによる処理対象物の搬送機能が失われ、固定リングと可動リングとにより構成された筒状体の内部に処理対象物が詰まってしまうおそれがある。特に、無機系の処理対象物は、筒状体内で液体が分離されやすいので、かかる処理対象物を固液分離装置によって固液分離処理すると、当該処理対象物が筒状体内で固化し、その固形物がスクリューのエッジと可動リングの間に挟み込まれて可動リングが連れ回りしやすくなる。

特許第２８２６９９０号公報

本発明の目的は、可動リングがスクリューと一体となって連れ回りしても、固定リングと可動リングにより構成された筒状体内にて、処理対象物を支障なく搬送することのできる冒頭に記載した形式の固液分離装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、冒頭に記載した形式の固液分離装置において、前記固定リングの厚さが、前記可動リングの厚さよりも大きく設定されていることを特徴とする固液分離装置を提案する。

本発明によれば、固定リングの厚さが可動リングの厚さよりも厚く形成されているので、可動リングがスクリューと一体となって回転する連れ回り現象が発生しても、固定リングと可動リングにより形成された筒状体内にて、処理対象物を支障なく搬送して、その処理対象物の固液を分離することができる。

図１は固液分離装置の一例を示す縦断面図である。ここに示した固液分離装置１は、多量の液体を含んだ処理対象物の一例である汚泥から水分を分離する装置として構成されている。かかる固液分離装置１は、ケーシング２と、このケーシング２の内部に配置された筒状体３とを有している。ケーシング２は、ケース本体５と、そのケース本体５の下部開口に固着された濾液受け部材４とを具備し、ケース本体５は、その軸線方向各端部に入口側端壁７と出口側端壁８とを有している。濾液受け部材４の下部には、濾液排出管９が一体に接続されている。

筒状体３は、軸線方向に互いに間隔をあけて配置された複数の固定リング１０と、各固定リング１０の間に配置された可動リング１１によって構成され、その固定リング１０と可動リング１１の形態は図２に示すとおりである。複数の固定リング１０は、図１、図３及び図４に示すように同心状に配列され、各固定リング１０の間には小リング状のスペーサ１２が挟み込まれ、各固定リング１０の耳１０ａに形成された孔１３とスペーサ１２の中心孔にはボルト１４が挿通されている。この例では４本のボルト１４が用いられ、これらが同一円周上に配列されているが、図１においては、図を判りやすくするため、一部のボルトとスペーサなどを省略してある。スペーサを各固定リングに一体に形成し、これによって各固定リング間に間隙を形成してもよい。

筒状体３の軸線方向各外方には、図１に示すように、箱状の入口部材１５と、出口部材１６がそれぞれ配置され、この出口部材１６は水平断面がほぼロの字形に形成され、かつその上部と下部が開口している。固定リング１０の孔１３とスペーサ１２の中心孔に挿入された各ボルト１４は、ケース本体５の出口側端壁８及び入口側端壁７と、出口部材１６の一方の側壁１７と、入口部材１５の一方の側壁１８にそれぞれ形成された孔を貫通し、その各ボルト１４にナット１９が螺着されて締め付けられている。このように、複数の固定リング１０は、スペーサ１２により互いに所定の間隔をあけて、その軸線方向に配列され、かつボルト１４とナット１９とによって互いに一体的に固定され、ケーシング２と入口部材１５と出口部材１６に対して不動に固定されている。ケーシング２は、図示していない支持フレームに不動に固定支持されている。

一方、図４に示すように、各固定リング１０の間にそれぞれ配置された各可動リング１１の厚さＴは、各固定リング間の間隙幅Ｇより小さく設定され、各固定リング１０の端面と、これに対向する可動リング１１の端面の間には、例えば０．５乃至１mm程の微小なギャップｇが形成される。かかる微小ギャップは、後述するように汚泥から分離された水分、すなわち濾液を通過させるものである。また各可動リング１１の外径Ｄ_１は、そのまわりに位置する４個のスペーサ１２の内側面により形成される円ＣＣ（図２）の径Ｄ_２よりも小さく、しかも各固定リング１０の内径Ｄ_３よりも大きく設定されている。この構成により、各可動リング１１は、各固定リング１０の間から離脱することなく、その半径方向に可動となる。

なお、図３においては、多数の固定リング１０と可動リング１１により構成される筒状体３の軸線方向中央部分の固定リングと可動リングについては、その外形だけを二点鎖線で示してある。

また、複数の固定リング１０と複数の可動リング１１の内部には、これらのリング１０，１１の軸線方向に延びるスクリュー２０が配置され、このスクリュー２０は、軸部２１と、これに一体のらせん羽根２２を有している。かかるスクリュー２０は、図１に示すように、ケーシング２の入口側端壁７、入口部材１５、ケーシング２の出口側端壁８、及び出口部材１６を貫通して延び、該スクリュー２０の基端部が、出口部材１６の他方の側壁２３に固定された変速機２４に回転自在に支持されている。スクリュー２０の先端は、入口部材１５の他方の側壁２５に回転自在に支持されている。かかるスクリュー２０は、変速機２４に一体に接続された駆動モータ２６によって、そのスクリュー２０の中心軸線のまわりに回転駆動される。

図示していないフロック化装置において、多量の水分を含む汚泥に凝集剤が混合撹拌され、これによって汚泥がフロック化される。フロック化された汚泥は、図１に矢印Ａで示すように、固液分離装置１の入口部材１５内に流入する。かかる汚泥の含水率は、例えば９９重量％程度である。

このとき、スクリュー２０は駆動モータ２６によって回転駆動されているので、入口部材１５に流入した汚泥は、矢印Ｂで示すように、入口部材１５の一方の側壁１８と、ケーシング２の入口側端壁７とに形成された流入口２７を通って、固定リング１０と可動リング１１の内部空間、すなわち筒状体３の内部空間に、その軸線方向一端側の入口開口３Ａから流入する。このようにして筒状体３の内部に流入した汚泥は、スクリュー２０の回転により、筒状体３の軸線方向他端側の出口開口３Ｂへ向けて移動する。このとき、汚泥から分離された水分が、各固定リング１０と可動リング１１との間の微小ギャップｇ（図４）を通して筒状体外に排出される。排出された水分、すなわち濾液は、図１に矢印Ｃで示すように、濾液受け部材４に受け止められて、濾液排出管９から下方に流下する。この濾液には未だ多少の固形分が含まれているので、当該濾液は他の汚泥と共に再度固液分離装置１に供給されて脱水処理される。

各固定リング１０の間に配置された可動リング１１は、その半径方向に可動であるため、各可動リング１１の端面が、これに対向する固定リング１０の端面に対して運動し、この掻動作用によって微小ギャップｇに入り込んだ固形物を、該ギャップｇから効率よく排出させることができる。その際、図４に示す如く、スクリュー２０の外径Ｄ_４は、その回転が阻害されないように、固定リング１０の内径Ｄ_３よりもわずかに小なる大きさに設定されているが、可動リング１１の内径Ｄ_５よりも大きく設定されている。可動リング１１の内径Ｄ_５がスクリュー２０の外径Ｄ_４よりも小さく設定されているのである。このため、スクリュー２０の回転によって、各可動リング１１は、スクリュー２０から外力を受けて押動され、固定リング１０に対して積極的に相対運動する。このようにして、微小ギャップｇに入り込んだ固形物を積極的に排出させることができ、そのギャップｇに対するクリーニング効率を高めることができる。

上述のように筒状体３内の汚泥の含水率が下げられ、含水量の減少した汚泥が筒状体３の軸線方向他端側の出口開口３Ｂから排出される。排出される汚泥は、図１に示すように、ケーシング２の出口側端壁８と出口部材１６の一方の側壁１７に形成された排出口２８を通り、スクリュー２０の軸部２１に固定された規制部材２９に規制されながら、矢印Ｄで示すように出口部材１６内に移行し、次いでシュータ３０に案内されながら下方に落下する。このようにして脱水処理された後の汚泥の含水率は、例えば８０重量％前後である。

以上のように、本例の固液分離装置１は、軸線方向に互いに間隔をあけて配置され、かつ一体的に固定された複数の固定リング１０と、各固定リング１０の間に配置された可動リング１１と、複数の固定リング１０及び可動リング１１の内部に配置されて回転駆動されるスクリュー２０とを具備し、可動リング１１の内径Ｄ_５がスクリュー２０の外径Ｄ_４よりも小さく設定されている。そして、スクリュー２０を回転させながら、複数の固定リング１０と複数の可動リング１１によって構成された筒状体３の軸線方向一端側の入口開口３Ａから流入した処理対象物中の液体を固定リング１０と可動リング１１の間の微小ギャップｇを通して筒状体３外へ排出させ、液体分の減少した処理対象物を筒状体３の軸線方向他端側の出口開口３Ｂから排出させると共に、スクリュー２０の回転によって可動リング１１を固定リング１０に対して運動させ、これらのリング１１，１２の間の微小ギャップｇに入り込んだ固形分を除去するように構成されている。

また、本例の固液分離装置１においては、固定リング１０と可動リング１１の内部に汚泥が流入する流入側が、脱水処理された汚泥の排出される排出側より低くなるように、固定リング１０と可動リング１１が、図１に符号θで示すように、水平面に対して傾斜して配置されている。これにより、固定リング１０と可動リング１１とにより形成される微小ギャップｇの大きさを、常にほぼ所望する大きさに保つことが可能となる。但し、図４は、固定リング１０と可動リング１１が水平に置かれた状態を示している。

また、規制部材２９によって、筒状体３の出口開口３Ｂから排出される汚泥の量が規制されるので、筒状体３内の汚泥に加えられる圧力が高められる。しかも図１に示すように、スクリュー２０のらせん羽根２２のピッチが、筒状体３の流入口２７の側から出口２８に向けて漸次小さくなっている。これにより、筒状体３内の汚泥に加えられる圧力が排出口２８に近づくに従って大きくなり、汚泥に対する水分の絞り効果が高められる。このようにして、汚泥から効率よく脱水でき、脱水処理後の汚泥の含水率を低いものにすることができるのである。

ところで、上述した固液分離装置においては、先にも説明したように、スクリュー２０のらせん羽根２２のエッジと可動リング１１の内周面との間に処理対象物中の固形物が入り込むと、可動リング１１がスクリュー２０と一体に連れ回りし、スクリューによる処理対象物の搬送機能が失われる。固定リング６は不動に固定されているので、固定リング６がスクリュー２０と共に連れ回りすることはないが、可動リング１１はスクリュー２０と一体に連れ回りすることがあり、かかる連れ回り現象が発生すると、可動リング１１の内側の空間に存する処理対象物に対して搬送力が及ばなくなる。これにより従来の固液分離装置においては、筒状体内に処理対象物が詰まってしまい、液体の減少した処理対象物が筒状体の出口開口から排出されなくなるおそれがあった。

そこで、本例の固液分離装置においては、図４に示すように、各固定リング１０の軸線方向における厚さｔが、各可動リング１１の軸線方向における厚さＴよりも大きく設定されている。

ここで、可動リング１１がスクリュー２０と一体となって連れ回りしているものとする。従って、スクリュー２０が回転しているにもかかわらず、可動リング１１の内側の空間に存する汚泥には、スクリュー２０から搬送力が及ぼされることはなく、当該汚泥はこの空間に留まろうとする。一方、固定リング１０はスクリュー２０と共に連れ回りすることはない。従って、各固定リング１０の内側の空間に存する汚泥は、スクリュー２０の回転によって、入口開口３Ａの側から出口開口３Ｂの側へ向けて移動しようとする。その際、各固定リング１０の厚さｔの方が、各可動リング１１の厚さＴよりも大きいので、各可動リング１１の内側の空間に存する汚泥は、各固定リング１０の内側の空間に存する汚泥によってその空間から押し出される。このようにして、筒状体３内の汚泥は、可動リング１１がスクリュー２０と一体となって連れ回りしているにもかかわらず、出口開口３Ｂに向けて移動し、この開口３Ｂから外部に排出される。

本発明は、汚泥以外の処理対象物を固液分離する固液分離装置、例えば廃豆腐から水分を除去して、その含水率を下げる固液分離装置などにも広く適用できるものである。

固液分離装置の縦断面図である。 １つの固定リングと、１つの可動リングと、スペーサとを示す斜視図である。 筒状体とスクリューの分解斜視図である。 筒状体の断面図である。

符号の説明

１ 固液分離装置
１０ 固定リング
１１ 可動リング
２０ スクリュー
Ｄ_４ 外径
Ｄ_５ 内径
Ｔ，ｔ 厚さ

Claims (1)

1. 軸線方向に互いに間隔をあけて配置された複数の固定リングと、各固定リングの間に配置された可動リングと、前記複数の固定リング及び可動リングの内部に配置されて回転駆動されるスクリューとを具備し、前記可動リングの内径が前記スクリューの外径よりも小さく設定されている固液分離装置において、前記固定リングの厚さが、前記可動リングの厚さよりも大きく設定されていることを特徴とする固液分離装置。

Images