JP3904591B1 - 固液分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多数の固定板を間隔をあけて配置し、その間に可動板を可動状態で配置すると共に、固定板と可動板の内部空間に設けたスクリューを回転駆動し、その内部空間に導入された汚泥をスクリューによって搬送しながら、その水分を可動板と固定板の間の微小ギャップを通して外部に排出させ、可動板の動きによって微小ギャップに固形分が詰まることを防止する固液分離装置において、固定板と可動板が大サイズになっても、コストの上昇を抑えることを可能とする。
【解決手段】固定板１０が、圧入により固定された複数の部材１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄより成り、可動板１１が、圧入により固定された複数の部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄより成る。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のリング状の固定板と、隣り合う固定板の間に配置されたリング状の可動板と、前記固定板及び可動板を通して延びるスクリューと、該スクリューを回転駆動する駆動装置とを具備する固液分離装置に関するものである。

液体を含む処理対象物、例えば、廃豆腐、食品加工排水、下水処理物或いは養豚場から排出される廃水などの有機系汚泥、切削屑を含む切削油、メッキ廃液、インク廃液、顔料廃液、塗料廃液などの無機系汚泥、或いは野菜屑や果実の皮、食品残渣、おからなどの処理対象物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乃至４参照）。かかる固液分離装置によって多量の処理対象物を処理できるように、大型の固液分離装置を入手したいとするユーザの要望が高まっている。このように固液分離装置が大型化すれば、必然的にその固定板と可動板のサイズも大きくなる。

ところで、上述した固定板と可動板は、例えば金属板より成る素材をプレス加工することにより製造することができる。その際、固液分離装置の大型化に伴い、その固定板と可動板のサイズが大きくなると、これらをプレス加工により製造するとき、多量の素材のロス、すなわち多くの残り屑が発生し、これによって固液分離装置のコストが大幅に上昇する。しかも、固定板と可動板が大きくなると、これらの製造のために大型のプレス機械が必要となり、これによっても固液分離装置のコストが上昇するおそれがある。

そこで、固定板と可動板を鋳造によって製造することが考えられる。鋳造法により固定板と可動板を成形すれば、プレス加工によってこれらを製造する場合のような多量の素材ロスが発生することはない。ところが、鋳造によって固定板と可動板を製造すると、その製造時の熱の影響により、完成した金属製の固定板と可動板に曲がりや反りなどの変形が生じる。かかる変形は鋳造ひずみと称せられているが、固定板及び可動板のサイズが大きくなると、その鋳造ひずみも顕著となる。このようにひずみの生じた固定板と可動板を組み付けた固液分離装置を作動させると、そのひずみに基因して、固定板と可動板が局部的に強く擦り合い、これらが早期に摩耗し、その寿命が縮められる不具合を免れない。

また、大サイズの固定板と可動板を、樹脂によって成形することもできるが、この場合も、その製造時の熱の影響により、完成した固定板と可動板に反りなどの変形ができ、上述したところと同様な不具合が発生するおそれを免れない。

特開昭６０−１９０１１号公報 特開平５−２２８６９５号公報 特許第３５６５８４１号公報

本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、ないしは軽減することのできる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、前記複数の固定板と可動板のうちの少なくとも１つが、その周方向において分割された複数の部材により構成されていると共に、隣り合う部材同士が圧入によって固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（請求項１）。

また、上記請求項１に記載の固液分離装置において、前記部材は、精密鋳造法により製造されていると有利である（請求項２）。

さらに、上記請求項２に記載の固液分離装置において、前記精密鋳造法がロストワックス法であると特に有利である（請求項３）。

本発明によれば、複数の固定板と可動板のうちの少なくとも１つが、圧入によって固定された複数の部材により構成されており、その各部材のサイズは小さい。このため、各部材を、プレス加工により製造したときも、各部材自体のサイズが小さいので、素材のロス発生を少なく抑えることができる。しかも小型のプレス機械によってその各部材を製造できる。これらの理由により、固定板又は可動板の製造コストを低く抑えることができる。

また、各部材を鋳造により製造したときも、その各部材のサイズが小さいので、鋳造ひずみの発生を極くわずかに抑えることができる。従って、その各部材を圧入により固定して成る固定板又は可動板に発生するそりや曲げを極く少なく抑えることができる。これにより、固定板又は可動板の寿命が縮められる不具合を防止することができる。各部材を樹脂によって成形したときも同様である。

以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。

図１は固液分離装置の一例を示す部分断面図である。この固液分離装置によって、液体を含む各種の処理対象物を固液分離することが可能であるが、ここでは、多量の水分を含んだ汚泥を脱水処理する場合について説明する。

図１に示した固液分離装置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固液分離部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。

固液分離部３は、軸線方向に互いに間隔をあけて配置されたリングより成る複数の固定板１０と、隣り合う固定板１０の間に配置されたリングより成る可動板１１によって構成され、その固定板１０と可動板１１の形態は図２に示すとおりである。複数の固定板１０は、図１、図３及び図４に示すように同心状に配列され、各固定板１０の間には小リング状のスペーサ１２が挟み込まれ、各固定板１０の耳１０ａに形成された取付孔１３とスペーサ１２の中心孔にはステーボルト１４が挿通されている。この例では４本のステーボルト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、一部のステーボルトとスペーサなどの図示を省略してある。スペーサを各固定板に一体に形成し、これによって各固定板間に間隙を形成してもよい。

固液分離部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は水平断面が矩形に形成され、かつその上部と下部が開口している。固定板１０の取付孔１３とスペーサ１２の中心孔に挿入された各ステーボルト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、その各ステーボルト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、複数の固定板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、かつステーボルト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。各固定板をわずかに遊動できるように組み付けることもできる。

図４に示すように、各固定板１０の間にそれぞれ配置された各可動板１１の厚さＴは、各固定板間の間隙幅Ｇより小さく設定され、各固定板１０の端面と、これに対向する可動板１１の端面の間には、例えば０．１mm乃至１．００mm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ｇ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濾液排出部を構成するものである。可動板１１の厚さＴは、例えば、１．０mm乃至４．００mm程に設定され、間隙幅Ｇは、例えば２．００mm乃至５．００mm程に設定される。また固定板１０の厚さｔは、例えば１．０mm乃至４．００mm程に設定される。ギャップｇ、厚さＴ，ｔ及び間隙幅Ｇの大きさは、処理対象物の種類などを考慮して適宜設定されるものである。

また、図２に示すように、固定板１０の周方向に隣り合う２つのスペーサ１２の間の間隔は、可動板１１の外径Ｄ_１よりも小さくなっている。このため、可動板１１が隣り合う固定板１０の間から抜け出ることが阻止される。また、図２に示すように、複数のスペーサ１２の固定板中心側の部分に接する円ＣＣを考えたとき、各可動板１１の外径Ｄ_１は、円ＣＣ（図２）の直径Ｄ_２よりも小さく、しかも各可動板１１の外径Ｄ_１は各固定板１０の内径Ｄ_３よりも大きく設定されている。これにより、各可動板１１は、各固定板１０の中心孔から抜け出ることなく、該可動板１１の半径方向に可動で、かつ隣り合う固定板１０の間に回転可能に保持される。

なお、図３においては、多数の固定板１０と可動板１１により構成される固液分離部３の一部の固定板と可動板については、その外形だけを二点鎖線で示してある。

また、複数の固定板１０と複数の可動板１１の内部には、これら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付きの駆動モータ２６に連結されている。スクリュー２０の先端は、入口部材１５の他方の側壁２５に回転可能に支持されている。駆動モータ２６の作動により、スクリュー２０は、その中心軸線のまわりに回転駆動される。駆動モータ２６は、固定板１０及び可動板１１を通して延びるスクリューを回転駆動する駆動装置としての用をなす。

次に本例の固液分離装置１の動作例を説明する。

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。図には汚泥の図示を省略してある。

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、固定板１０と可動板１１の内部空間、すなわち固液分離部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。このようにして固液分離部３の内部に流入した汚泥は、スクリュー２０の回転により、固液分離部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、各固定板１０と可動板１１との間の微小ギャップｇ（図４）を通して固液分離部外に排出される。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水処理され、次いで固液分離装置１に供給されて脱水処理される。

各固定板１０の間に配置された可動板１１は、その半径方向に可動であるため、各可動板１１の端面が、これに対向する固定板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、固定板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、可動板１１の内径Ｄ_５よりも大きく設定されている。可動板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、各可動板１１は、スクリュー２０から外力を受けて押動され、固定板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。

上述のように固液分離部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固液分離部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乃至８５重量％程度である。

以上のように、本例の固液分離装置１は、複数のリング状の固定板１０と、隣り合う固定板１０の間に配置されたリング状の可動板１１と、複数の固定板１０及び可動板１１を通して延びるスクリュー２０と、そのスクリュー２０を回転駆動する駆動装置とを具備している。しかも可動板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、複数の固定板１０と複数の可動板１１によって構成された固液分離部３の軸線方向一端側の入口開口３Ａ内に流入した処理対象物中の液体を固定板１０と可動板１１の間の微小ギャップｇを通して固液分離部３外へ排出させ、液体分の減少した処理対象物を固液分離部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板１１を固定板１０に対して運動させ、これらの固定板１０と可動板１１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。

ところで、上述した固液分離装置が大型化すると、その固定板１０と可動板１１のサイズも大きくなり、その外径が例えば３００乃至４００mm程の大きさになる。前述のように、このような大型の固定板と可動板をプレス加工により製造すると、そのコストが上昇し、鋳造により製造すると、完成した固定板と可動板に鋳造ひずみが生じ、その寿命が縮められる不具合を免れない。固定板と可動板を樹脂により成形した場合も同様である。

そこで、本例の固液分離装置１においては、各固定板１０と可動板１１が、その周方向に分割された複数の部材により構成され、しかもその隣り合う部材同士が圧入によって固定されている。図５はかかる可動板１１の一例を示す正面図である。ここに示した可動板１１は、円弧状の薄板より成る４個の部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄから構成されていて、その各部材の長手方向各端部には、先広がり状の凸部３１と、その凸部３１に対応する形状の凹部３２がそれぞれ形成され、図５に示すように、隣り合う各部材の凸部３１と凹部３２が圧入により嵌合している。凸部３１を、図６に示すように、例えば図示していないハンマーで叩くなどして、凹部３２に圧入するのである。このようにして、４個の部材１１Ａ乃至１１Ｄが強固に結合され、これらの部材によって１つのリング状の可動板１１が構成される。可動板１１を構成する部材の数は４個に限らず、２個以上であればよい。

同様に、固定板１０も、図２に示すように、複数の部材１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄにより構成され、その各部材の長手方向各端部には先広がり状の凸部３３と凹部３４がそれぞれ形成され、隣り合う部材の凸部３３と凹部３４が圧入によって嵌合している。凸部３３を、例えばハンマーで叩くなどして、凹部３４に圧入するのである。このようにして、複数の部材１０Ａ乃至１０Ｄが強固に固定連結され、これらの部材によって１つのリング状の固定板１０が構成される。この場合も、固定板１０を構成する部材の数は２個以上であればよい。

上述した各部材１０Ａ乃至１０Ｄ及び１１Ａ乃至１１Ｄは、適宜な方法によって製造することができる。例えば、ステンレス鋼板又はその他の金属板より成る素材をプレス加工して、これらの部材を製造することができるが、この場合、各部材のサイズは、リング状の固定板又は可動板よりもはるかに小さいので、各部材をプレス加工により製造する際に発生する素材のロス、すなわち残り屑は、大型の固定板又は可動板をプレス加工により製造する場合に比べて、大幅に少なくなる。しかも各部材のサイズは小さいので、小型のプレス機械によって、その各部材を製造することができる。このようにして、大サイズの固定板又は可動板をプレス加工により製造する場合に比べて、コストを大きく低減することができる。

また、各部材１０Ａ乃至１０Ｄ及び１１Ａ乃至１１Ｄを鋳造によって製造した場合も、その各部材のサイズは、固定板又は可動板よりも小さいので、完成した金属製の各部材に生じる鋳造ひずみは、大サイズの固定板と可動板を鋳造した場合に比べてわずかなものとなる。従って、鋳造により製造した複数の部材を圧入により固定して構成した固定板１０及び可動板１１の曲げや反りも極く小さく留めることができる。かかる固定板１０と可動板１１を図１に示したように組み付けた固液分離装置を作動させたとき、その固定板１０と可動板１１が局部的に強く擦り合うようなことはない。これにより、固定板１０と可動板１１が早期に摩耗することを阻止でき、その寿命を伸ばすことができる。

固定板１０と可動板１１を構成する小サイズの各部材を、射出成形機などによって、樹脂により成形したときも、完成した各部材の曲げや反りの発生を抑えることができ、固定板１０と可動板１１の寿命が縮められる不具合を回避することができる。

スペーサ１２が一体化した固定板１０を製造するときは、スペーサが一体に形成された部材を、プレス加工、鋳造又は樹脂成形機によって製造し、その部材を圧入により固定すればよい。

本例の固液分離装置１においては、全ての固定板１０と可動板１１が、圧入により固定された複数の部材により構成されているが、固液分離装置を構成する複数の固定板と可動板のうちの少なくとも１つが、その周方向において分割された複数の部材により構成されていると共に、隣り合う部材同士が圧入によって固定されていれば、本発明の所期の目的を達成することができる。

各部材１０Ａ乃至１０Ｄ、１１Ａ乃至１１Ｄを鋳造法により製造する際、適宜な鋳造法を採用できるが、精密鋳造法、特にロストワックス法を採用すると、完成した部材の寸法精度を高めることができ、精度の高い固定板と可動板を得ることができる。その際、各部材自体のサイズは小さいので、小規模のロストワックス業者であっても、ロストワックス法によって部材を製造することができる。

以上、スクリュー２０が１本だけ設けられた固液分離装置に本発明を適用した例を説明したが、本発明は、特許第３５６５８４１号公報に記載されているように、複数の固定板と、隣り合う固定板の間に配置された可動板とを通して伸びる複数のスクリューを備えた固液分離装置にも支障なく適用できるものである。また、複数の羽根部を有するスクリューを用いた固液分離装置や、隣り合う固定板の間に複数の可動板が配置された固液分離装置などにも、本発明を適用できることは当然である。さらに、特許第３６３８５９７号公報に記載された固液分離装置のように、上部が開放した凹部を有する可動板と固定板を用いた場合にも、その複数の固定板と可動板とのうちの少なくとも１つを、圧入によって固定された複数の部材により構成することができる。さらに、回転するスクリューの羽根によって可動板を押し動かすのではなく、可動板を外部から駆動することによって作動させる形式の固液分離装置にも本発明を適用できることは当然である。

固液分離装置の部分断面図である。 １つの固定板と、１つの可動板と、スペーサとを示す斜視図である。 固液分離部とスクリューの分解斜視図である。 固液分離部の断面図である。 可動板の正面図である。 隣り合う部材の凸部を凹部に圧入するときの様子を示す斜視図である。

符号の説明

１ 固液分離装置
１０ 固定板
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 部材
１１ 可動板
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ 部材
２０ スクリュー

Claims (3)

1. 複数のリング状の固定板と、隣り合う固定板の間に配置されたリング状の可動板と、前記固定板及び可動板を通して延びるスクリューと、該スクリューを回転駆動する駆動装置とを具備する固液分離装置において、前記複数の固定板と可動板のうちの少なくとも１つが、その周方向において分割された複数の部材により構成されていると共に、隣り合う部材同士が圧入によって固定されていることを特徴とする固液分離装置。
2. 前記部材は、精密鋳造法により製造されている請求項１に記載の固液分離装置。
3. 前記精密鋳造法がロストワックス法である請求項２に記載の固液分離装置。

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