JP4615763B2 - 脱水装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体と固形物とが混合している液固形物混合体を、固形物と液体とに分離する脱水装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液固形物混合体を固形物と液体とに分離することは、食品，製紙，化学，水産，醸造等の生産工場においてしばしば行われている。また、廃棄物処理の分野でも広く行われている。人間や家畜の糞尿，生活排水，畜産排汚水等も液固形物混合体であるが、これらは、貯留地に放置しておいたのでは環境衛生上好ましくないし、高濃度畜産汚水の有機質には汚濁負荷量（例、窒素，燐等）を多く含んでいるので、河川や海に放流すると、赤潮やアオコ等の発生の元凶ともなる。
このような液固形物混合体は毎日大量に発生しているので、環境衛生上問題ないように、大量にしかも速やかに浄化処理することが要請されている。
これらを浄化処理する場合、固形物と液体とが混じったままでは処理しにくいので、まず固形物と液体とに大まかに分離することが行われる。
【０００３】
従来一般的に行われている分離方法の第１は、沈殿過程あるいは浮上過程を経させることにより、固形物を液体から分離するという方法である。固形物の大部分は沈殿物として得られる。しかし、沈殿物を得たとしても、それは乾燥した固形物として得られるわけではなく、液体がまだ相当混じっている液固形物混合体という形でしか得られない。従って、最終的な浄化処理をするためには固液分離を行い、更に脱水してやる必要がある。
ところが、このような沈殿物は、微細な粒子（汚泥等）を含んでおり、懸濁性を有している。いわば含水懸濁性固形物である。これは脱水しにくいものである。例えば、これを手に取って水分を絞り出そうと力を入れると、直ぐに指の間からニュニュッと固形物も出て来てしまい、うまく脱水できない。
【０００４】
このような含水懸濁性固形物を脱水するには、脱水装置が用いられる。脱水装置にはいろいろあるが、まず「ろ布」を用いたものがある。これは、ろ布により液体は通過させ、固形物はこし取ることにより分離する。
その他に、スクリュープレス形式の脱水装置がある。これは、スクリュー体により、処理対象物を容積大の通路から容積小の通路へと搬送しつつ、液体を絞り取るという装置である。
【０００５】
図１３は、スクリュープレス形式の脱水装置の従来例を示す図である。図１３において、１は回転軸、２Ａ，２Ｂはろ過筒体、３はスクリュー羽根、４は投入口、５は分離固形物排出部、６は分離固形物、７はスクリュー軸体である。
図１３（１）は第１の従来例であるが、ろ過筒体２Ａは、円錐台状の筒体とされ、その壁は、液体を通過させ得る構造とされている（例、細孔が多数開けられた構造）。そして、該ろ過筒体２Ａの中には回転軸１と一体とされているスクリュー軸体７が挿通され、そのスクリュー軸体７には、ろ過筒体２Ａの内壁にほぼ接するようなスクリュー羽根３が取り付けられている。ろ過筒体２Ａの径が大なる方には投入口４が設けられ、径が小なる方には分離固形物排出部５が設けられる。
処理対象物は、投入口４から投入され、スクリュー羽根３の回転により、分離固形物排出部５の方へ搬送されて行く。搬送されて行くにつれて、ろ過筒体２Ａの径は連続的に小となっているから、処理対象物は容積大の通路から容積小の通路へと押しやられることになる。そのため、加えられる圧力は次第に大となり、液体の絞り取り（脱水）が充分になされる。
【０００６】
図１３（２）は、第２の従来例を示す図である。この脱水装置では、ろ過筒体２Ｂは円筒状のものとされ、周囲にスクリュー羽根３が付設されているスクリュー軸体７は円錐台状とされ、スクリュー羽根３の先端はろ過筒体２Ｂの内壁にほぼ接するようにされている。
投入口４から投入された処理対象物は、スクリュー羽根３により分離固形物排出部５の方へ搬送されて行くが、そちらへ行くにつれてスクリュー軸体７の径が連続的に大となっているので、処理対象物は容積大の通路から容積小の通路へと押しやられることになり、脱水がなされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の脱水装置には、次のような問題点があった。
▲１▼ ろ布を用いた脱水装置の問題点
これには、ろ布が短時間のうちに目詰まりを起こしてしまうという問題点があった。特に廃棄処理工程における沈殿汚泥等は、微小な固形物を含んでいる懸濁性沈殿物であるので、ろ布としては目の小さなものを使用する必要がある。しかし、そのようなろ布を使うと、すぐに目詰まりを起こしてしまうので、しょっちゅうろ布を交換しなければならず、手間がかかっていた。
【０００８】
▲２▼ スクリュープレス形式の脱水装置の問題点
処理対象物が搬送されてゆく通路の容積は、大から小へと連続的に減少しているので、処理対象物は先に搬送されるにつれて徐々にジワーッと圧縮されることになる。このような圧縮のされ方をすると、圧縮力は、処理対象物の表面部分（ろ過筒体に接している外表面部分，スクリュー軸体７に接している内表面部分）には早い段階からかかる。
従って、外表面部分は早い段階から脱水されて固化する。しかし、内表面部分は圧縮力がかかっても水分が出て行くところがないので、固化はしない。
【０００９】
一方、表面から内部に入った中央部分にかかる圧縮力は小さく、この部分は水分を多く含んだままで搬送されて行く。言い換えるなら、処理対象物の中央部分から水分を押し出すような圧縮力が加えられないまま、搬送されて行く。
表面部分の固化層は、中央部分の水分が出て行くのを妨げる層として作用するが、先へ搬送されて行くほどこの固化層は厚くなり固化の程度も大となるから、いよいよ中央部分からの脱水が妨げられる。そのため、結局、中央部分の脱水が充分に行われないまま排出されてしまうという、不本意な結果となる。
本発明は、以上のような問題点を解決することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明では、円筒状のろ過筒体と、該ろ過筒体に内接するよう配設され、該ろ過筒体の内壁との間に螺旋状に進行する通路を形成するスクリュー体とを有する分離処理部と、該通路に入れられた処理対象物を進行方向へ搬送するよう前記スクリュー体を主回転軸を介して回転させる駆動部とを具え、前記通路に処理対象物を送り込み、液体はろ過筒体の周面から外部へろ過して排出し、固形物は通路の終端部から排出する脱水装置において、次のような構成としたものである。
【００１１】
即ち、ろ過筒体の内壁とスクリュー体との間の容積が、搬送方向に進むにつれ段階的に小となるよう前記分離処理部を構成すると共に、前記スクリュー体の端部のうち前記通路の出口側端部に主回転軸を連結し、該主回転軸に摺動自在となるよう被せられた摺動スリーブと、該摺動スリーブの端部のうち前記通路の出口側の端部に固着され、出口に接近すると出口開口を小にし離れると出口開口を大にする形状とされた出口抵抗制御体と、該摺動スリーブの他方の端部に固着されて共に移動する移動体と、該移動体とアームの一方の端部とを連結するリンク機構と、該アームの他方の端部側への取付位置が可変し得るよう取り付けられた錘とを設けることにより、前記通路の出口に排出されて来る固形物に対し、該錘による回転モーメントを利用して排出に抗する抵抗力を与える出口抵抗制御部を構成することとした。
【００１２】
ろ過筒体の外面に洗浄用水を吹きつけて該外面を洗浄する洗浄部を設けてもよい。
【００１３】
（作 用）
スクリュープレス形式の脱水装置ではあるが、処理対象物がスクリュー体により搬送されて行く通路の容積が、大から小へと段階的に変化するようにしてあるので、処理対象物の外表面部分に固化層が出来ても、その固化層は前記の段階的に変化する所で破壊され中央部分と攪拌される。そのため、該固化層が、中央部分に含まれている水分の脱水を妨げ続けるということがなくなり、全体として脱水が良好に行われる。
また、脱水装置にホイール装置を付設すれば、処理対象物がスクリュー羽根に付着して一緒に回ってしまう共回り現象を防止することが出来る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１４は、本発明脱水装置の原理を示す図である。符号は図１３のものに対応し、７Ａ，７Ｂ，７Ｃはスクリュー軸体である。スクリュー軸体は、投入口４の側から分離固形物排出部５の側へ向かって、スクリュー軸体７Ａ，スクリュー軸体７Ｂ，スクリュー軸体７Ｃの順に回転軸１と一体に配設されている。そして、スクリュー軸体の径は、スクリュー軸体７Ａ→７Ｂ→７Ｃの順に大とされており、円筒状のろ過筒体２Ｂの内面との間に形成される空間の容積は、（連続的にではなく）段階的に大から小へと変えられている。
これによれば、スクリュー羽根３による搬送中の脱水で、外表面部分に形成された固化層を破壊するような大きな圧縮力が、スクリュー軸体の径が変わる度に加えられるので、中央部分からの脱水も充分に行われるようになる。
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の脱水装置の概要を示す図である。図１において、２０は駆動部、２１は回転伝達部、２８は主回転軸、２９は回転伝達棒、３０は装置本体部、３１は分離固形物排出部、３２は分離液排出部、４０は出口抵抗制御部、５０は分離処理部、６０は洗浄部、６１は洗浄用水管、６２は洗浄用水注入口、６３はノズル、７０は処理対象物供給部、７３は分離固形物である。
【００１６】
装置本体部３０内には、本発明の主要部を成す分離処理部５０が配設され、分離処理部５０は、駆動部２０から回転伝達部２１を経て主回転軸２８，回転伝達棒２９により伝達されて来る力により、回転するようにされている（回転の詳細については、図２，図５〜図７で説明する）。駆動部２０は、例えばモーターで構成される。
分離処理部５０の一方の端部は処理対象物供給部７０に接続されており、ここから沈殿汚泥，家畜の糞尿等の液固形物混合体が供給される。供給された混合体は、分離処理部５０内で搬送通路Ｗとして図示するように、螺旋状に搬送されて行く。そして、搬送途中において液体と固形物とに分離される。
出口抵抗制御部４０は、固形物が分離処理部５０から出て来る出口に設置されており、出て来る搬送力に対して抵抗する抵抗力を制御する部分である。抵抗力を小にするとすんなり出て来るが、たいして圧縮されないので、ここではあまり脱水されない。しかし、抵抗力を大にすると、搬送力によって圧送される処理物は出口部での抵抗力を押し退けて排出しようとする圧力で、ここでも更に脱水される。
【００１７】
装置本体部３０の一部には分離固形物排出部３１，分離液排出部３２が設けられ、それぞれからは分離固形物，分離液が排出される。
洗浄部６０は、分離処理部５０の外面を洗浄するために配設されたもので、洗浄用水管６１とノズル６３とから構成される。洗浄用水管６１は、例えば分離処理部５０と平行して設けられ、ノズル６３は洗浄用水管６１の表面の分離処理部５０の方に向いた側に、適宜の間隔を開けて複数個設けられる。洗浄用水管６１の装置本体部３０から外部に出た部分は、洗浄用水注入口６２とされ、ここへ洗浄用水が供給される。
なお、洗浄部６０は、必要に応じて設ければよいものであり、本発明に必須のものではない。
【００１８】
〔第１の実施形態〕
（構 成）
図２は、本発明の第１の実施形態を示す図であり、符号は図１のものに対応し、２２は内歯歯車、２３は太陽歯車、２４は遊星歯車、２５は遊星歯車取付軸、２６は差動回転体、２７は軸受、２８は主回転軸、２９は回転伝達棒、３３はハウジング、５１は支持体、５２はろ過筒体、５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃはスクリュー体、５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃは軸体、５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃはスクリュー羽根、５６は出口部、７１は投入口、７２は軸受、８１は第１段処理部、８２は第２段処理部、８３は第３段処理部である。
【００１９】
分離処理部５０は、円筒状のろ過筒体５２と、その中にほぼ内接するように配設されたスクリュー体５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃとを有している。これらのスクリュー体５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃは、軸体５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃと、その周囲に設けられているスクリュー羽根５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃとから構成されている。
軸体の径は、５４Ａ→５４Ｂ→５４Ｃの順に段階的に大になるものとする。各スクリュー体は、円筒状のろ過筒体５２にほぼ内接するサイズとするので、スクリュー羽根の長さ（軸体表面からスクリュー羽根の先端までの長さ）は、５５Ａ→５５Ｂ→５５Ｃの順に段階的に小とされる。
これにより、処理対象物が投入口７１から出口部５６へと搬送されて行く過程において、通過する空間の容積は、段階的に小とされる。
図３は、ろ過筒体５２の１例を示す図である。ろ過筒体５２は、多くの真っ直ぐなスリット形成体５７を、僅かな間隔をとりながら円筒状に配列し、両端を端縁部５９で連結して構成される。スリット形成体５７の僅かな間隔が、即ち、スリット５８である。
【００２０】
さて、図２に戻るが、スクリュー体５３Ａ等は、ろ過筒体５２に内接するように位置決めされて配設される。そして、スクリュー体５３Ａ等は、ろ過筒体５２の内面に対し相対的に移動するよう、回転させられる。この回転により、処理対象物が搬送されるわけであるが、それと同時にろ過筒体５２の内面に付着したままとなっている固形物があれば、それはスクリュー羽根５５Ａ等で掻き撫でて除去され、目詰まりが防止される。
相対的移動を実現する第１の方法としては、ろ過筒体５２は固定しておいてスクリュー体５３Ａ等のみを回転させるという方法がある。第２の方法としては、ろ過筒体５２とスクリュー体５３Ａ等とを共に回転させるが、回転数に差を持たせつつ回転させる（差動回転させる）という方法がある。構造としては、第２の方法の方が複雑となる。図２では、差動回転させるものを示している。
【００２１】
スクリュー体５３Ｃ等を回転させると共に、それに対してろ過筒体５２を差動的に回転させるための力は、駆動部２０からの回転力を基にして回転伝達部２１にて生成される。回転伝達部２１の構成は、次の通りである。
図２に例示した回転伝達部２１は、遊星機構を利用した差動歯車機構により、差動回転力を得るようにしたものである。駆動部２０より駆動力を伝えて来る主回転軸２８に、太陽歯車２３が固着される（なお、主回転軸２８は分離処理部５０の中へまで延設され、そこでは各スクリュー体の軸体が嵌合等により固着される。）。太陽歯車２３に遊星歯車２４が噛み合わされ、遊星歯車２４は内歯歯車２２に噛み合わされている。
【００２２】
図５は、回転伝達部２１の動作を説明する図である。符号は図２のものに対応し、矢印Ａ，Ｂ，Ｃは回転方向を示し、Ｘ，Ｙは断面を見る位置を示している。
Ｘ−Ｘ線の方向に見た図は、太陽歯車２３等の歯車を表面側から見た図となるが、その図（差動歯車機構の正面図）を、図７に示す。符号は図５のものに対応し、Ｃは主回転軸２８の回転方向，Ｄは遊星歯車２４の回転方向，Ａは遊星歯車２４の移動方向を示している。遊星歯車２４は、太陽歯車２３の周囲に互いに等間隔となるよう複数個（図示する例では３個）配設される。
【００２３】
図５に示すように、遊星歯車２４は、それぞれ遊星歯車取付軸２５により、差動回転体２６に取付けられる。差動回転体２６は、主回転軸２８に被せられた摺動スリーブ４２（これの役割については後で説明する。）に軸受２７を介して取付けられ、その回りに回転可能とされている。
図７に戻るが、これら複数個の遊星歯車２４は、共通の内歯歯車２２に対して内側より噛合される。内歯歯車２２は、ハウジングに固定されている。
【００２４】
図７に示すように、主回転軸２８がＣ方向に回転すると、太陽歯車２３もＣ方向に回転し、それと噛合している遊星歯車２４は、遊星歯車取付軸２５を中心としてＤ方向に回転する。一方、内歯歯車２２は固定されているから、Ｄ方向に回転する遊星歯車２４は、内歯歯車２２の内周に沿ってＡ方向に移動して行くことになる。即ち、遊星歯車２４は、太陽歯車２３の回りを公転する。この公転の回転数は、太陽歯車２３のＣ方向への回転数（＝主回転軸２８の回転数）とは相違する。このように、回転数の異なる２つの回転が生ぜしめられ、差動回転が実現される。なお、回転数の差は、各歯車の歯数の比によって、大きくしたり小さくしたりすることが出来る。
【００２５】
図６は、図５のＹ−Ｙ線の方向に見た図であり、差動回転体と各部の回転方向を示す図である。符号は図５，図７のものに対応している。遊星歯車取付軸２５の一端は差動回転体２６に取り付けられているから、遊星歯車２４の公転に伴い遊星歯車取付軸２５がＡ方向に移動させられると、差動回転体２６も主回転軸２８を中心としてＡ方向に回転させられる（軸受２７が介在しているから、差動回転体２６と主回転軸２８とは、一体となって回転するわけではない。）。
一方、差動回転体２６の反対側の面からは、図５に示すように、複数本の回転伝達棒２９が分離処理部５０へ向けて突出するよう設けられており、回転伝達棒２９は差動回転体２６と一体になって回転する。回転伝達棒２９は、支持体５１を介してろ過筒体５２と一体となるよう固着されている。
【００２６】
さて主回転軸２８がＣ方向に回転されると、その回転は直結されているスクリュー軸体５４Ｃ等に伝達される一方、太陽歯車２３を介して遊星歯車２４へも伝達される。遊星歯車２４へ伝達された力は、遊星歯車２４→遊星歯車取付軸２５→差動回転体２６→回転伝達棒２９という経路で伝えられ、回転伝達棒２９を主回転軸２８を中心としてＡ方向に回転させる。従って、ろ過筒体５２は、回転伝達棒２９と共にＡ方向に回転させられる。
即ち、スクリュー体は主回転軸２８の回転数で回転され、ろ過筒体５２はその回転数とは異なる回転伝達棒２９の回転数で回転されるので、両者は差動回転することになる（差動回転の回転数差は、例えば５〜１５ＲＰＭとすることが出来る。）。
【００２７】
（分離処理部５０の動作）
次に、分離処理部５０でのろ過動作について説明する。
図２に示されるものは、第１段処理部８１，第２段処理部８２，第３段処理部８３の３段階を経てろ過されるようにされている。第１段処理部８１は、スクリュー体５３Ａを有する部分であり、第２段，第３段処理部８２，８３は、それぞれスクリュー体５３Ｂ，５３Ｃを有する部分である。
まず、第１段処理部８１での処理について説明する。投入口７１から投入された処理対象物は、ろ過筒体５２とスクリュー体５３Ａとで形成される螺旋状の通路を、ろ過筒体５２の内面に押し付けられながら搬送されてゆく。その過程で脱水が行われるが、処理対象物の外表面部分には圧縮力がよくかかり、よく脱水されて固化層となるが、中央部分へ及ぶ圧縮力は小さく、この部分は余剰水分が分離され、含水度の高い固形分に濃縮される。
【００２８】
第２段処理部８２に入ってゆく時、螺旋状の通路は段階的に急に狭くされるから、表面の固化層が破壊され、中央部分と攪拌されることになる。そのため、中央部分にあったものの一部は表面に押し出されて来て、よく脱水される。しかし、第２段処理部８２を進行してゆくうちに攪拌作用は少なくなり、その状態での外表面部分のみが良く脱水され、固化層となる。
第３段処理部８３に入ってゆく時、再び、その固化層が破壊され、中央部分との攪拌が行われ、前記と同様のことが繰り返される。
このように、脱水により表面に出来た固化層を破壊して中央部分と攪拌することにより、中央部分の脱水を促進し、また固化層が出来たらまた破壊するという過程を何段階も繰り返すので、従来のもの（図１３，図１４のもの）に比べて、脱水が全体として良好に行われる。
【００２９】
最終の段階的圧縮は、出口抵抗制御部４０で行うことが出来る。ろ過筒体５２の出口部５６から分離固形物７３が出て行くわけであるが、出て行くのを妨げる抵抗が出口抵抗であり、出口抵抗制御部４０はその大きさを制御する。具体的には、例えば出口の開口の大きさを制御する（開口を小にすると、出にくくなるから出口抵抗は大である。）。出口抵抗を大にすると、処理対象物が出口で加えられる圧縮力が大となるから、よく脱水される。しかし少しづつしか排出されないので、処理速度は遅くなる。従って、出口抵抗の大きさは、脱水をどの程度までするかとか、処理速度をどの程度にするか等を考慮して制御される。
【００３０】
図８は、出口抵抗制御部４０の詳細を説明する図である。符号は図２のものに対応し、４１は出口抵抗制御体、４２は摺動スリーブ、４３は移動体、４４は摺接リング体、４５は取付部、４６はリンク機構、４７はアーム、４８は錘、４８Ａは固定ねじ、４９はストッパである。Ｓは、断面を見る方向を示している。
図８（１）は出口抵抗制御部４０を側方から見た図であり、図８（２）は、図８（１）のＳ方向に見た図である。
【００３１】
摺動スリーブ４２は主回転軸２８に被せられ、軸方向に摺動自在とされているスリーブであるが、摺動スリーブ４２の出口部５６に近い方の端部には、出口抵抗制御体４１が固着されている。出口抵抗制御体４１は、先端に行くほど径が小となる円錐状の形とされ、出口部５６に臨ませられている。出口抵抗制御体４１が出口部５６に近づくよう移動されると、出口の開口は小となり（出口抵抗大）、出口部５６から離れるよう移動されると、開口は大となる（出口抵抗小）。なお、出口抵抗制御体４１の形状は円錐状に限られるわけではなく、要するに出口の開口を小にしたり大にしたりすることが可能な形状であればよい。
【００３２】
摺動スリーブ４２の他端は、円板状の移動体４３の中心部に固着されている。移動体４３の周面には溝が設けられており、その溝には摺接リング体４４が嵌合されている。摺接リング体４４は、取付部４５を介してリンク機構４６に連結され、リンク機構４６には回動可のアーム４７が取付けられている。アーム４７の端部には、固定ねじ４８Ａにより錘４８が固定されている。錘４８の位置は、固定ねじ４８Ａを緩めて、アーム４７上の任意の位置に変えることが出来る。位置を変えることにより、錘４８による回転モーメント（下方への回動力）は変えられる。
なお、遊星歯車取付軸２５は、移動体４３に対し摺動自在に貫通させてある。
【００３３】
出口抵抗制御体４１を強い力で左方に（後退するように）押すと、それと連結されている摺動スリーブ４２，移動体４３が左方に押される。左方に押されると、リンク機構４６によりアーム４７が上方に回動される。このように回動されて錘４８が持ち上げられるのは、出口抵抗制御体４１を左方に押す力が、錘４８の下方への回動力より大なる上方への回動力を生ぜしめる程に大きい場合である。
もし、出口抵抗制御体４１を左方に押す力が弱いと、アーム４７を上方へ回動することは出来ず、アーム４７はストッパ４９の上に横たわったままである。
【００３４】
出口抵抗制御は、次のようにして行われる。
▲１▼ 出口部５６から何も出て来ない時
出口部５６から何も排出されて来なければ、出口抵抗制御体４１は左方に押されることはない。錘４８による下方への回動力により、アーム４７はストッパ４９上に横たわっている。図２，図８は、このような場合を示している。
【００３５】
▲２▼ 出口部５６から分離固形物が出て来ようとする時
スクリュー羽根５５Ｃの推力により分離固形物が出て来ようとすると、出口にある出口抵抗制御体４１を押し退けようとする力（図８では、左方に押そうとする力）が働く。このことは、出口にある作用反作用の原理により、出口抵抗制御体４１が分離固形物に対し、出口抵抗を与えていることに他ならない。この出口抵抗により圧縮力が加えられるから、ここで更に脱水される。
出口抵抗制御体４１を左方に押そうとする力が、アーム４７を上方に回動し得るに足る力以上のものになると、出口抵抗制御体４１は現実に左方に押され、アーム４７が上方に回動される。図９は、出口抵抗制御体４１が左方に押され、アーム４７が上方に回動された状態を示している。
出口部５６に搬送されて来る分離固形物の含水率や物質特性及び分量は、必ずしも一定ではなく変動する場合の方が多いが、そのような変動があっても、出口抵抗制御体４１が出口部５６に接近したり後退したりして、ほぼ同じ出口抵抗が加えられるように自動的に制御する。
加える出口抵抗を変えたい場合は、錘４８を取り付ける位置を変える。錘４８がアーム４７の先端に近い位置に取り付けられる程、アーム４７を上方へ回動するために必要とされる力は大となる。従って、出口抵抗を大にしたければ、錘４８をアーム４７の先端方向へ移動し、小にしたければ根元方向へ移動させればよい。
【００３６】
（目詰まり防止）
一般にろ過筒体を使用していると、表面にぬめりが生じたり、小さな固形物が付着したりして、やがて目詰まりしてくるものである。しかし、本発明におけるろ過筒体５２は、次のような作用により目詰まりを起こすことがない（なお、ろ過筒体５２の目とは、図３の例で言えば、スリット５８である）。
その作用とは、ろ過筒体５２と、それに接するよう配設されているスクリュー体５３Ａ等とが、差動回転させられているので、スクリュー羽根５５Ａ等の端縁が、ろ過筒体５２の内面に付着している固形物を掻き落とすよう働くという作用である。差動回転速度を適切に選定することにより、掻き落としに丁度よい速度とすることが出来る。
即ち、スクリュー羽根５５Ａ等は、螺旋状の通路を形成すると共に、ろ過筒体５２の内面を清掃するという役割も果している。
【００３７】
以上の作用は、分離処理部５０における自浄作用であるが、洗浄部６０を設けてろ過筒体５２を外部からも洗浄するようにしておけば、目詰まりの恐れは更に逓減される。洗浄用水の噴射は、連続的に行ってもよいし、水を節約するため、間欠的に行ってもよい。
図２の実施形態では、洗浄部６０の位置は固定されており、回転するろ過筒体５２に水を噴射する形態のものとしているが、これにも差動回転機構を応用して、ろ過筒体５２の周りをそれとは異なった速度で回転しつつ噴射するようにしてもよい。あるいは、洗浄用水管６１を１本ではなく、ろ過筒体５２を囲む幾つかの位置（例えば、３箇所）に設置し、それらの位置から噴射するようにしてもよい。
以上のような作用により、本発明のろ過筒体５２は目詰まりする恐れが殆どないので、目を細かなものとすることが出来る。そのため、小さな固形物まで分離することが可能となり、ろ過の精度が従来に比べて格段に良くなる。
【００３８】
〔第２の実施形態〕
図２では、スクリュー軸体の径が異なる３種類のスクリュー体が一体とされているが、スクリュー体を種類毎に交換可能とすることも出来る。
図４は、交換可能にしたスクリュー体を示す図である。符号は図２のものに対応しており、５４−１は連結部である。スクリュー軸体５４Ｂと５４Ｃとは、スクリュー軸体５４Ｃ側に設けた連結部５４−１を、スクリュー軸体５４Ｂに嵌合あるいはねじ込み等により、着脱自在なものとしておく（連結部５４−１を、スクリュー軸体５４Ｂ側に設けてもよい。）。
そうすると、処理対象物の種類に応じて、通路容積をそれに適合したものに交換することが出来る。また、スクリュー羽根等が破損した場合、その部分のスクリュー体だけ新しいものと交換することも出来、全部を交換するよりコスト的に安くなる。
【００３９】
〔第３の実施形態〕
処理対象物の種類によっては、脱水によって固化されると、スクリュー羽根に固く付着してスクリュー体と共に回転するようになってしまい、前方へは搬送されて行かなくなるという現象（共回り現象）が起こることがある。
即ち、ろ過作用によって固化される脱水物は、スクリュー羽根のピッチ間で接触面積の大きいスクリュー羽根に付着して固化し、スクリュー羽根と一体になって回転をし始める。つまり同じ箇所で共回りを始め、スクリュー回転により押されて出口側へ移動して行くということが出来なくなる。このような共回り現象が発生すると、投入される処理対象物を徐々に容積が小さくなる空間（ろ過筒体の内壁とスクリュー羽根とスクリュー軸表面とで囲まれる空間）へ搬送・移動させ、その体積を圧縮するということも行えなくなる。
第３の実施形態は、そのような現象を防止するためになされたものである。
図１０は、本発明の第３の実施形態を示す図である。符号は図２のものに対応し、７４はホイール装置である。構成上、図２の第１の実施形態と相違する点は、スクリュー体と噛み合うホイール装置７４を、ろ過筒体５２に一体に取り付けたという点である。
【００４０】
図１１は、ホイール装置の構成を説明する図である。符号は図１０のものに対応し、７５はホイール体、７６はホイール片、７７はシャフト、７８はホイールケースである。図１１（１）はスクリュー体の軸方向から見た図であり、図１１（２）はスクリュー体の側方から見た図である。
ホイール装置７４は、シャフト７７を中心として回転自在なホイール体７５と、それらをカバーすると共にろ過筒体５２に取り付けるためのホイールケース７８とから構成される。ホイール体７５は、幾つかのホイール片７６を有し、全体としては円板状の形をしている。ホイール片７６は、スクリュー体５３Ａの隣接するスクリュー羽根５５Ａ間の空間に、丁度嵌まる程度の大きさとされ、スクリュー羽根５５Ａとホイール片７６とが、直角方向に噛み合うように配設される。
【００４１】
スクリュー体５３Ａが回転すると、噛み合っているホイール片７６はスクリュー羽根５５Ａに押されるので、ホイール体７５はシャフト７７を中心として回転する。ホイール装置７４が設置される位置は、外表面部分からの脱水が進んで処理対象物の固化が起こり易い位置（次段の処理部の少し手前の位置。即ち、脱水が進行して軟弱状態のものが固化し始める位置。）である。
なお、ホイール装置７４はろ過筒体５２と一体に取り付けられるから、ホイール装置７４全体は、スクリュー体５３Ａの回りをろ過筒体５２と共に差動回転し、その中のホイール体７５は、シャフト７７を中心に回転することになる。
【００４２】
このようなホイール装置７４が果たす作用は、次の通りである。
脱水された処理対象物が固化してスクリュー羽根５５Ａに付着すると、スクリュー羽根５５Ａと共に回転しようとする場合があるが、ホイール片７６はそれをせき止める位置に配設されている。そのため、スクリュー羽根５５Ａは回転しようとするし、かたや付着した処理対象物はホイール片７６によってせき止められるという状態になり、結局、付着は剥がされ、共回り現象は防止される。
【００４３】
また、ホイール片７６は、脱水によって生じている固化層（主として外表面部分に出来る）を破壊し、中央部分からの脱水を促進するという作用も果たす。なぜなら、ホイール片７６は、スクリュー羽根５５Ａ間に詰まっている処理対象物に対し、包丁で切り込みを入れるような具合に回転するから、それによっても固化層を破壊するし、せき止めによる処理対象物の攪拌によっても破壊するからである。
なお、図１１の例では、スクリュー体５３Ａと噛み合うように配設したものを示したが、他のスクリュー体と噛み合うよう配設してもよい。
【００４４】
〔第４の実施形態〕
図１２は、本発明の第４の実施形態を示す図である。符号は図２のものに対応し、５２Ｄ，５２Ｅ，５２Ｆはろ過筒体、５５Ｄ，５５Ｅ，５５Ｆはスクリュー羽根である。構成上、図２の第１の実施形態と相違する点は、スクリュー軸体とろ過筒体との間の空間容積の段階的変化を、ろ過筒体５２の径を段階的に変化させることによって行ったという点である（図２では、スクリュー軸体の径の方を段階的に変化させていた）。
【００４５】
図１２での第１段処理部８１〜第３段処理部８３では、スクリュー軸体は共通のスクリュー軸体５４とされているが、ろ過筒体の方は、径が５２Ｄ→５２Ｅ→５２Ｆの順に段階的に小とされている。
他の点では第１の実施形態と同様であるので、説明は省略する。また、この実施形態に対しても、図１０で説明したようなホイール装置７４を付設することが出来ることは言うまでもない。
【００４６】
なお、以上の実施形態では、ろ過筒体も回転させ、しかもスクリュー体に対して差動回転する例を示したが、ろ過筒体は固定し、スクリュー体のみ回転するようにしてもよい。そのようにした場合、遊星機構を構成する多くの歯車も不要となるので、構造が簡単となり、コストも安くなる。
本発明の脱水装置は、液固形物混合体から固形物と液体とを分離することが要請されるあらゆる用途に使用することが出来る。例えば、種々の工場における水処理を含む生産工程，家畜の糞尿等の廃棄物処理工程，沈殿汚泥の分離工程等において用いることが出来る。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の脱水装置によれば、次のような効果を奏する。
（請求項１，２，４の発明の効果）
▲１▼ 処理対象物が含水懸濁性固形物であっても、脱水が良好に行える
処理対象物の搬送通路の容積が、大から小へと段階的に変化するようにしてあるので、処理対象物が外表面部分に固化層が出来易い含水懸濁性固形物であっても、その固化層は通路容積が段階的に変化する所で破壊され中央部分と攪拌される。そのため、該固化層が中央部分に含まれている水分の脱水を妨げ続けるということがなくなり、全体として脱水が良好に行われる。
【００４８】
（請求項３の発明の効果）
スクリュー軸体の径が段階的に変化するところで、別のスクリュー体に交換することが出来るので、処理対象物に応じて通路容積の段階的変化の程度を変え、脱水がより良好に行われるようにすることが可能となる。
（請求項５の発明の効果）
脱水装置にホイール装置を付設すれば、処理対象物がスクリュー羽根に付着して一緒に回ってしまう共回り現象をを防止することが出来る。
【００４９】
（請求項６，７の発明の効果）
ろ過筒体とスクリュー体とを差動回転させることにより、ろ過筒体内面に付着した固形物を適切な速度で掻き落とすことが出来るので、目詰まりを防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の脱水装置の概要を示す図
【図２】 本発明の第１の実施形態を示す図
【図３】 ろ過筒体の１例を示す図
【図４】 交換可能にしたスクリュー体を示す図（第２の実施形態）
【図５】 回転伝達部の動作を説明する図
【図６】 差動回転体と各部の回転方向を示す図
【図７】 差動歯車機構の正面図
【図８】 出口抵抗制御部の詳細を説明する図
【図９】 出口抵抗制御部のアームが上方に回動された状態を示す図
【図１０】 本発明の第３の実施形態を示す図
【図１１】 ホイール装置の構成を説明する図
【図１２】 本発明の第４の実施形態を示す図
【図１３】 スクリュープレス形式の脱水装置の従来例を示す図
【図１４】 本発明脱水装置の原理を示す図
【符号の説明】
１…回転軸、２，２Ａ，２Ｂ…ろ過筒体、３…スクリュー羽根、４…投入口、５…分離固形物排出部、６…分離固形物、７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ…スクリュー軸体、２０…駆動部、２１…回転伝達部、２２…内歯歯車、２３…太陽歯車、２４…遊星歯車、２５…遊星歯車取付軸、２６…差動回転体、２７…軸受、２８…主回転軸、２９…回転伝達棒、３０…装置本体部、３１…分離固形物排出部、３２…分離液排出部、３３…ハウジング、４０…出口抵抗制御部、４１…出口抵抗制御体、４２…摺動スリーブ、４３…移動体、４４…摺接リング体、４５…取付部、４６…リンク機構、４７…アーム、４８…錘、４８Ａ…固定ねじ、４９…ストッパ、５０…分離処理部、５１…支持体、５２，５２Ｄ〜５２Ｆ…ろ過筒体、５３，５３Ａ〜５３Ｆ…スクリュー体、５４，５４Ａ〜５４Ｃ…スクリュー軸体、５４−１…連結部、５５，５５Ｄ〜５５Ｆ…スクリュー羽根、５６…出口部、５７…スリット形成体、５８…スリット、５９…端縁部、６０…洗浄部、６１…洗浄用水管、６２…洗浄用水注入口、６３…ノズル、７０…処理対象物供給部、７１…投入口、７２…軸受、７３…分離固形物、７４…ホイール装置、７５…ホイール体、７６…ホイール片、７７…シャフト、７８…ホイールケース、８１…第１段処理部、８２…第２段処理部、８３…第３段処理部

Claims (1)

1. 円筒状のろ過筒体と、該ろ過筒体に内接するよう配設され、該ろ過筒体の内壁との間に螺旋状に進行する通路を形成するスクリュー体とを有する分離処理部と、
   該通路に入れられた処理対象物を進行方向へ搬送するよう前記スクリュー体を主回転軸を介して回転させる駆動部とを具え、
   前記通路に処理対象物を送り込み、液体はろ過筒体の周面から外部へろ過して排出し、固形物は通路の終端部から排出する脱水装置において、
   ろ過筒体の内壁とスクリュー体との間の容積が、搬送方向に進むにつれ段階的に小となるよう前記分離処理部を構成すると共に、
   前記スクリュー体の端部のうち前記通路の出口側端部に主回転軸を連結し、
   該主回転軸に摺動自在となるよう被せられた摺動スリーブと、
   該摺動スリーブの端部のうち前記通路の出口側の端部に固着され、出口に接近すると出口開口を小にし離れると出口開口を大にする形状とされた出口抵抗制御体と、
   該摺動スリーブの他方の端部に固着されて共に移動する移動体と、
   該移動体とアームの一方の端部とを連結するリンク機構と、
   該アームの他方の端部側への取付位置が可変し得るよう取り付けられた錘と
   を設けることにより、
   前記通路の出口に排出されて来る固形物に対し、該錘による回転モーメントを利用して排出に抗する抵抗力を与える出口抵抗制御部を構成した
   ことを特徴とする脱水装置。

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