JP6154047B2

JP6154047B2 - 主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置

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Publication number: JP6154047B2
Application number: JP2016107402A
Authority: JP
Inventors: サンフンホン; クムスクパク
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Filing date: 2016-05-30
Publication date: 2017-06-28
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Description

本発明は、スラッジ脱水装置に係り、さらに詳しくは、スクリューを主軸スクリュー区間及び無軸スクリュー区間から構成することにより、スラッジがスクリューの羽根などに付着することなくスムーズに外部へ排出されるようにする、主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置に関する。

毎年、廃水の量は急激に増加している。そのため、周辺環境の汚染問題が深刻に台頭しており、それに伴い廃水を効果的に処理するための様々な努力が行われている。すなわち、スラッジに含まれている水分を脱水させてケーキ状にするスラッジ脱水装置に関する様々な技術が開発されている。

一方、近年では、スクリュープレス方式で、スラッジに含有されている水分を脱水させてケーキ状にするスラッジ脱水装置が主流を占めているが、このようなスクリュープレス方式のスラッジ脱水装置も、より向上した脱水効率を持つように改良されてきた。つまり、かつては、シリンダーが打孔網状のスクリーンからなっており、該スクリーンの孔を介して、スラッジに含有されている水分が外部へ排出されるように構成した。さらに具体的には、シリンダーの中心軸に沿って設置されてスラッジを移動させながら圧搾するスクリューによって、スラッジに含まれている水分がスクリーンの孔を介して外部へ排出されるように構成した。

ところが、このようなスクリーンタイプのスラッジ脱水装置は、スクリューが回転しながらスラッジを移動させ、固定されたスクリーンの孔を介して、スラッジに含有されている水分を外部へ排出する構造を持つ。つまり、スクリーンタイプのスラッジ脱水装置は、スクリーンが固定された形態を有することにより、水分が分離される過程で、スクリーンに付着したスラッジがスムーズにクリーニングされないため排水効果の低下を引き起こし、それにより脱水効率が低下するという問題点があった。

上述したような問題点を補完するために、スラッジ脱水装置は、シリンダーをリング状の多数の固定ディスクと可動ディスクとの間に隙間を有するように交互に繰り返し積層して構成した積層型のスラッジ脱水装置に改良された。このような積層タイプのスラッジ脱水装置は、シリンダーの中心軸に沿って設置されてスラッジを移動させながら圧搾するスクリューの回転と同時に、可動ディスクの挙動により、固定ディスクと可動ディスクとの間の隙間を介して、スラッジに含有されている水分を排出し、その隙間に付着したスラッジをセルフクリーニングすることができるように構成したものである。

一方、上述したようなスクリーンタイプ及び積層タイプのスラッジ脱水装置は、シリンダーの中心軸に沿って設置されてスラッジを移動させながら圧搾するスクリューによって、スラッジに含まれている水分をスクリーンの孔、または固定ディスクと可動ディスクとの間の隙間を介して外部へ排出するように構成したものである。ここで、スクリューは、シリンダーの中心軸に沿って設置される駆動軸と、このような駆動軸の周囲に沿って結合されるスクリュー羽根とから構成される。つまり、従来のスクリューは、駆動軸とスクリュー羽根が一体になって一緒に回転するように構成される（例えば、特許文献１）。

一方、初期のスクリューは、図１に示すように、シリンダーの長手方向に同じ直径を有する駆動軸を用いた。ところが、同じ直径の駆動軸を有するスクリューの場合には、水分の含有されているスラッジが投入されるシリンダーの前端部からケーキの排出される後端部へと進むほど、スラッジ内の含水率が低くなるにも拘わらず、駆動軸が同じ直径を有することにより、スラッジが駆動軸の表面またはスクリューの羽根に付着して溜まるという問題点があった。すなわち、スラッジがスラッジ脱水装置の内部にいっぱいに満たされた状態で移送排出されないことにより、上述したようにスラッジが溜まるという問題点があった。また、スラッジがシリンダーの後端側のみへと力を受けるため、シリンダーの後端に位置する背圧板の中心から外部へ排出されなければならない。それにより、脱水性が良くて含水率が低いスラッジは、背圧板の中心から外部へ排出されながら背圧板に固着される現象により円滑な排出が難しい構造的な問題点があった。

したがって、図２に示すように、ケーキの排出口側に向かって直径が益々大きくなるテーパー状の駆動軸を有するようにスクリューを構成した。ところが、テーパー状の駆動軸を有するスクリューの場合も、同じ直径の駆動軸を有するスクリューのそれよりは少ない量であるが、スラッジが駆動軸の表面やスクリューの羽根に付着して溜まるという問題点があった。つまり、スラッジがスラッジ脱水装置の内部にいっぱいに満たされた状態で移送排出されないことにより、上述のようにスラッジが溜まるという問題点があった。

一方、図２に示すような構造は、圧搾移送時にスラッジが受ける力の方向と、スラッジから搾り出される圧搾液の排出方向とが同一であって、ケーキの含水率が良好でないだけでなく、圧搾し易いスラッジの場合には、圧搾液の排出が円滑ではないため、排出されるケーキの含水率のばらつきが激しいという問題点があった。また、スラッジがスラッジ脱水装置の内部にいっぱいに満たされた状態で移送排出されないことにより、スラッジの処理量を増加させるためにスクリューの回転数を上げると、スクリューの回転方向に圧搾された圧搾液が重力によって自動排出される前に、スクリューが前方向に進行してしまい、排出されるケーキの含水率が高いため、スラッジ処理が難しいという問題点があった。

韓国登録特許第１０−０９７８０４０号公報

そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、スクリューを主軸スクリュー区間及び無軸スクリュー区間から構成することにより、スラッジがスクリューの羽根などに付着することなくスムーズに外部へ排出されるようにする、主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、スクリューの主軸と無軸を互いに反対方向に回転させてスラッジを圧搾移送させることにより、スクリューの回転数の変動にも拘わらずケーキの含水率の変動がほとんどなく、スラッジの処理量を増大させることができる、主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、スラッジに含まれている水分が排出される孔またはスリットを有するシリンダーと、前記シリンダーの中心軸に沿って設置され、駆動源の動力を受けてスラッジを移送させながら圧搾して前記孔またはスリットを介して脱水させる圧搾手段とを含むスラッジ脱水装置において、前記圧搾手段は、前記シリンダーの中心軸に沿って設置される第１シャフトと、前記第１シャフトにおいて脱水したスラッジが排出される側の区間である一側区間に位置するように前記第１シャフトの周囲に沿って設置され、前記第１シャフトに回転可能に結合される第２シャフトと、前記第１シャフトの周囲に沿っては結合されて一体化され、前記第２シャフトの周囲に沿っては回転可能に設置され、スラッジを移送させながら圧搾してスラッジを脱水させるスクリューとを含むことを特徴とする。

また、本発明によれば、前記第２シャフトは、別個の駆動源の動力を受け、前記第１シャフト及び前記スクリューと逆方向に回転するように構成されることを特徴とする。
また、本発明によれば、前記第２シャフトは、脱水したスラッジが排出される側に向かってその外径が益々大きくなるテーパー状の形状を有することを特徴とする。

また、本発明によれば、前記シリンダーは打孔網状のスクリーンからなることを特徴とする。
また、本発明によれば、前記シリンダーは、リング状の多数の固定ディスクと可動ディスクを、それらの間に隙間を持つように交互に繰り返し積層することにより構成されたことを特徴とする。

また、本発明によれば、前記シリンダーは、リング状の多数の固定ディスクと可動ディスクを、それらの間に隙間を持つように交互に繰り返し積層することにより構成された積層型シリンダーと、前記積層型シリンダーの一側に連設され、打孔網状のスクリーンからなるスクリーン型シリンダーとを含むことを特徴とする。

また、本発明によれば、前記スクリーン型シリンダーは、脱水したスラッジが排出される側に向かってその内径が益々小さくなるテーパー状の形状を有することを特徴とする。
また、本発明によれば、前記第２シャフトにおける前記スクリューと競合しない部分に設置され、脱水したスラッジをカットするカット部材をさらに含むことを特徴とする。

本発明は、スクリューを主軸スクリュー区間及び無軸スクリュー区間から構成することにより、スラッジがスクリューの羽根などに付着することなくスムーズに外部へ排出することができるという長所がある。

また、本発明は、スクリューの主軸と無軸を互いに反対方向に回転させてスラッジを圧搾移送させることにより、スクリューの回転数の変動にも拘わらずケーキの含水率の変動がほとんどなく、スラッジの処理量を増大させることができるという長所がある。

一般的なスラッジ脱水装置の概念図である。一般的なスラッジ脱水装置の概念図である。本発明に係る主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置の概念図である。本発明の一実施形態による主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置の構成関係を示す部分分解斜視図である。図４に示された主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置の結合斜視図である。図４に示されたスラッジ脱水装置の圧搾手段の構成関係を示す断面図である。図４に示されたスラッジ脱水装置の旋回誘導手段を詳細に示す斜視図である。図７に示された旋回誘導手段の作動過程を示す平面図である。図５に示されたスラッジ脱水装置の作動状態を示す作動状態図である。主軸の回転速度と含水率との関係を実験した発明例と比較例の比較グラフである。主軸の回転速度と処理量との関係を実験した発明例と比較例の比較グラフである。

本発明は、スクリュープレス方式のスラッジ脱水装置の全てに適用可能である。つまり、上述したようなスクリーンタイプ及び積層タイプのスラッジ脱水装置の両方ともに適用可能である。したがって、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実施できる。但し、これらの実施形態は、本発明の開示が完全たるものとなるように、通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。

まず、本発明に係る主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置の基本的な概念について説明する。
図３は本発明に係る主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置の概念図である。図３に示すように、本発明のスラッジ脱水装置は、スラッジに含まれている水分を脱水させてケーキ状にするものであって、スクリューを主軸及び無軸スクリュー区間から構成したものである。つまり、スラッジが供給される前半部側は主軸スクリュー区間で構成し、ケーキ状に排出される後半部側は無軸スクリュー区間で構成した。このように、本発明は、前半部を主軸スクリュー区間で構成することにより、スラッジに含まれている水分を移送させながら効果的に脱水させ、後半部を無軸スクリュー区間で構成することにより、スラッジがシャフトの表面及びスクリューの羽根に付着することなくスムーズに外部へ排出されるようにした。

また、本発明は、スクリューの主軸と無軸を互いに反対方向に回転させるように構成することがさらに好ましい。図３に示すように、スラッジは、第１モーターＭ１によりＡ１〜Ａ３の方向に移送されながら漸次圧搾されるが、Ａ２位置からは固着されようとする。したがって、本発明では、スラッジが固着されようとする区間である無軸スクリュー区間で第２モーターＭ２を第１モーターＭ１と反対の方向に回転させることにより、スラッジがシャフトの表面及びスクリューの羽根に固着されることなくケーキの排出口へ移送されるように構成したのである。

また、本発明は、主軸スクリュー区間のシャフトと無軸スクリュー区間のシャフトを互いに反対方向に回転させることにより、主軸スクリュー区間から移送されたスラッジが主軸と無軸との間の境界部位から積み滞った状態で無軸スクリュー区間に沿って移送されるように構成した。つまり、無軸スクリュー区間では、スラッジがその内部にいっぱいに満たされた状態で移送される。したがって、従来技術のようにスクリューのシャフトに沿って圧搾液が移動するのではないので、スクリューの回転速度が増加しても含水率の変動がほとんどなく、スラッジの処理量を増加させることができる。

また、本発明は、無軸スクリュー区間のシャフトにおけるスクリューと衝突しない部分に設置され、脱水したスラッジをカットするカット部材をさらに含むことにより、過度に圧搾されたスラッジに傷または空間を生じさせてスラッジの円滑な移送及び排出に役立つことができる。

次に、スクリーンタイプと積層タイプとを組み合わせて複合型に構成した、主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置の好適な実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。

図４は本発明の一実施形態に係る主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置の構成関係を示す部分分解斜視図、図５は図４に示された主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置の結合斜視図、図６は図４に示されたスラッジ脱水装置の圧搾手段の構成関係を示す断面図である。

図４〜図６に示すように、この実施形態に係るスラッジ脱水装置１００は、スラッジに含まれている水分を脱水させてケーキ状にするものであって、多数の固定ディスク１２０と可動ディスク１３０をそれらの間に隙間を持つように交互に繰り返し積層することにより構成された積層型シリンダーＣ１と、積層型シリンダーＣ１の一側に連設され、打孔網状を有するスクリーン型シリンダーＣ２と、積層型シリンダーＣ１及びスクリーン型シリンダーＣ２の中心軸に沿って設置される第１シャフト１８０と、第１シャフト１８０において脱水したスラッジが排出される側の区間である一側区間に位置するように第１シャフト１８０の周囲に沿って設置され、第１シャフト１８０に回転可能に結合される第２シャフト１９０と、第１シャフト１８０の周囲に沿っては結合されて一体化され、第２シャフト１９０の周囲に沿っては回転可能に設置されるスクリュー１１０と、第１シャフト１８０の動力を受けて可動ディスク１３０が固定ディスク１２０に対して回転するように誘導する旋回誘導手段１７０と、第１シャフト１８０の一側に設置され、第１シャフト１８０及びスクリュー１１０を駆動させる動力を提供する駆動源であるモーター（図示せず）とから構成される。ここで、第１、第２シャフト１８０、１９０とスクリュー１１０は、駆動源の動力を受け、スラッジを移送させながら圧搾して脱水させる圧搾手段の役割を果たす。

前述したような構成関係において、本発明の主軸スクリュー区間は第１シャフト１８０とスクリュー１１０によって形成され、無軸スクリュー区間は第２シャフト１９０とスクリュー１１０によって形成される。

スクリュー１１０は、第１シャフト１８０を中心軸として回転しかつ第２シャフト１９０の周囲に沿って回転可能に設置され、スラッジを移送させながら圧搾してスラッジを脱水させる役割を果たす。ここで、スクリュー１１０は、第２シャフト１９０の周囲に沿って回転しながら第２シャフト１９０の表面を通り過ぎることにより、スラッジの固着が発生するケーキの排出口に近接する第２シャフト１９０の表面及びスクリュー１１０の羽根にスラッジが付着することなく、ケーキの排出口を介してスムーズに外部へ排出することができる。

前記固定ディスク１２０と可動ディスク１３０は、一定の厚さを有する環状部材である。固定ディスク１２０及び可動ディスク１３０の中央には同じ直径の貫通孔１２１、１３１が設けられる。固定ディスク１２０の円周面には、外側に突出した２対の突出部１２２が設けられ、可動ディスク１３０の円周面には、外側に突出した１対の突出部１３２が設けられる。突出部１２２、１３２には挿入孔１２３、１３３がそれぞれ設けられる。

このように形成された多数の固定ディスク１２０と可動ディスク１３０は、交互に繰り返し積層され、図５に示すように一つの積層型シリンダーＣ１を形成する。多数の固定ディスク１２０の突出部１２２と多数の可動ディスク１３０の突出部１３２は、積層型シリンダーＣ１の長手方向にそれぞれ一列に並べられる。このとき、固定ディスク１２０の突出部１２２と可動ディスク１３０の突出部１３２とは互いに重なり合わない。一方、固定ディスク１２０の貫通孔１２１と可動ディスク１３０の貫通孔１３１は、直径が同じなので、連続した一つの空間を形成する。この空間はスラッジの移送通路として活用される。

この実施形態の固定ディスク１２０は４つの突出部１２２を有する。それぞれの突出部１２２は固定ディスク１２０の貫通孔１２１を中心として互いに対称をなす。一方、この実施形態では固定ディスク１２０に４つの突出部１２２が設けられているが、必要に応じてその数を増減してもよい。

突出部１２２の挿入孔１２３には、それぞれ多数の固定ディスク１２０を一体に連結する４つの固定バー１４２が積層型シリンダーＣ１の長手方向と平行に結合される。固定バー１４２は、多数の固定ディスク１２０が積層型シリンダーＣ１の長手方向だけでなく、固定ディスク１２０の円周方向に移動したり揺れたりしないようにしっかりと支持する役割を果たす。固定バー１４２には、長手方向に積層された多数の固定ディスク１２０間の距離を一定に維持させるスペーサー１４０が固定ディスク１２０の間々に結合される。このとき、スペーサー１４０は、可動ディスク１３０の厚さよりも厚く構成される。よって、多数の固定ディスク１２０と可動ディスク１３０との間には隙間がそれぞれ設けられる。

この実施形態では、可動ディスク１３０の突出部１３２が固定ディスク１２０の突出部１２２同士の間に位置するように積層される。これは、可動ディスク１３０が旋回するとき、可動ディスク１３０の突出部１３２が固定ディスク１２０の突出部１２２の干渉をより少なく受けるようにして可動ディスク１３０の旋回範囲を大きくするためである。

可動ディスク１３０の挿入孔１３３には、多数の可動ディスク１３０を一体に連結する２つの旋回バー１４３が積層型シリンダーＣ１の長手方向に挿入される。旋回バー１４３は、多数の可動ディスク１３０が一体に動くようにする。旋回バー１４３には、積層された多数の可動ディスク１３０の間隔を一定に維持させるスペーサー１４１が可動ディスク１３０の間々に設置される。

このスペーサー１４１は固定ディスク１２０の厚さよりも厚く構成される。よって、積層された多数の固定ディスク１２０と可動ディスク１３０との間には、スペーサー１４０及びスペーサー１４１の厚さと固定ディスク１２０及び可動ディスク１３０の厚さとの差に相当する隙間が形成される。隙間は、スラッジに含まれている水分が積層型シリンダーＣ１の外部へ抜け出す排出口の役割を果たす。

積層型シリンダーＣ１の他端部には、固定ディスク１２０の貫通孔１２１及び可動ディスク１３０の貫通孔１３１と同じ内径を有する連結筒１５０が設置される。連結筒１５０の両端部は、その内部の物質が長手方向に移動できるように開放される。連結筒１５０の外周面には流入口１５１が設けられる。流入口１５１は、スラッジを供給する通路の役割を果たす。一方、連結筒１５０は、常に固定された状態を保つため、旋回運動をしない固定ディスク１２０に結合されなければならない。よって、積層型シリンダーＣ１の両端部には、常に固定ディスク１２０が配置されるように積層しなければならない。

スクリーン型シリンダーＣ２は、積層型シリンダーＣ１の一側に連設されるものであって、打孔網状を有する。このようなスクリーン型シリンダーＣ２の他側には、水分の除去されたケーキを排出する排出筒１５５が設置される。ここで、スクリーン型シリンダーＣ２は、前記排出筒１５５側に向かって固定ディスク１２０の貫通孔１２１と可動ディスク１３０の貫通孔１３１よりも益々小さくなる内径を持つ。つまり、スクリーン型シリンダーＣ２は、前記排出筒１５５側に向かってその内径が益々小さくなるテーパー状の形状を有する。これは、スクリーン型シリンダーＣ２の内部にスラッジがさらに多く満たされる状況を作って、スラッジがより効率よく圧搾された後でよりスムーズに排出されるようにするためである。ところが、スクリーン型シリンダーＣ２の内径を固定ディスク１２０の貫通孔１２１及び可動ディスク１３０の貫通孔１３１と同様に構成しても構わない。

前記スクリーン型シリンダーＣ２は、一定の大きさの孔が等間隔で設けられ、一定の長さを有するケースと、ケースの内側面に設置され、微細な孔を有するスクリーンとから構成される。スクリーンの孔は、スラッジに含まれている水分がスクリーン型シリンダーＣ２の外部へ抜け出す排出口の役割を果たす。このようなスクリーン型シリンダーＣ２は、固定部材などにより固定された状態で設置される。

積層型シリンダーＣ１及びスクリーン型シリンダーＣ２の内部には、前述したような第１、第２シャフト１８０、１９０とスクリュー１１０が設置される。このとき、第１シャフト１８０及びスクリュー１１０は、連結筒１５０、積層型シリンダーＣ１、スクリーン型シリンダーＣ２及び排出筒１５５を貫いて設置される。ところが、スクリュー１１０の羽根は、連結筒１５０、積層型シリンダーＣ１及びスクリーン型シリンダーＣ２には位置し且つ排出筒１５５にのみ位置しないように設置される。第２シャフト１９０は、スクリーン型シリンダーＣ２に位置するように配置される。

一方、第２シャフト１９０は、スクリーン型シリンダーＣ２の長手方向に同じ直径を持つように構成してもよく、ケーキの排出口側、すなわち排出筒１５５側に向かってその外径が益々大きくなるテーパー状に構成してもよい。よって、この実施形態のスラッジ脱水装置１００は、上述したスクリーン型シリンダーＣ２または第２シャフト１９０を前記排出筒１５５側に向かってテーパーされた形状を有することにより、スラッジをさらに効率よく圧搾して一層スムーズに排出することができる。

前記第２シャフト１９０は、その一端は第１シャフト１８０に回転可能に結合され、他端部は排出筒１５５に固定される。それにより、第２シャフト１９０はスクリュー１１０に対して回転せずに固定される。ところが、第２シャフト１９０の両端部を第１シャフト１８０及び排出筒１５５に回転可能に支持し、排出筒１５５が位置する一端部に、スクリュー１１０を駆動させるモーター以外の別個のモーターを連結する場合、スクリュー１１０とは別に回転することができる。したがって、第２シャフト１９０をスクリュー１１０と逆方向に回転するように構成する場合、スラッジの移送速度を調節することができる。

つまり、第１シャフト１８０と第２シャフト１９０を互いに反対方向に回転させることにより、主軸スクリュー区間である第１シャフト１８０とスクリュー１１０により脱水しながら移送されたスラッジが、第１シャフト１８０と第２シャフト１９０との境界部位から積み滞った状態で、無軸スクリュー区間である第２シャフト１９０とスクリュー１１０に沿って移送される。つまり、無軸スクリュー区間では、スラッジがその内部にいっぱいに満たされた状態で移送される。よって、従来技術のように第２シャフト１９０に沿って圧搾液が移動するのではないので、スクリュー１１０の回転速度が増加しても含水率の変動がほとんどないため、スラッジの処理量を増加させることができる。

また、この実施形態に係るスラッジ脱水装置は、無軸スクリュー区間の第２シャフト１９０におけるスクリュー１１０と衝突しない部分に設置され、脱水したスラッジをカットするカット部材（図示せず）をさらに含むことにより、過度に圧搾されたスラッジに傷または空間を生じさせてスラッジの円滑な移送及び排出に役立つことができる。

一方、スクリュー１１０の羽根は、第１シャフト１８０を中心軸として回転し、積層型シリンダーＣ１の一端に設置された連結筒１５０の流入口１５１に流入したスラッジを、スクリーン型シリンダーＣ２の他端に設置された排出筒１５５側へ移送させるとともに、積層型シリンダーＣ１及びスクリーン型シリンダーＣ２の長手方向に圧搾する役割を果たす。ここで、スクリュー１１０の羽根は、第１シャフト１８０の一側に設置されて動力を提供するモーターによって第１シャフト１８０を中心軸として回転し、第２シャフト１９０を中心に回転運動する。

連結筒１５０の端部には、第１、第２、第３締結孔１６１、１６２、１６３を有する補強板１６０がそれぞれ結合される。補強板１６０の第１、第２、第３締結孔１６１、１６２、１６３には、第１シャフト１８０、固定バー１４２及び旋回バー１４３がそれぞれ結合される。第１シャフト１８０はベアリング（図示せず）を介して第１締結孔１６１に回転可能に設置され、固定バー１４２は第２締結孔１６２に固定結合され、旋回バー１４３は第３締結孔１６３に回転可能に設置される。よって、固定バー１４２によって一体に連結された多数の固定ディスク１２０は動かない。

それぞれの補強板１６０の外側面には、旋回バー１４３を旋回させるための旋回誘導手段１７０が結合される。旋回誘導手段１７０は、スクリュー１１０の回転運動を旋回バー１４３の往復旋回運動に転換するように構成される。

図７は図４に示されたスラッジ脱水装置の旋回誘導手段を詳細に示す斜視図である。図７に示すように、旋回誘導手段１７０は、主動ギヤ１７１、従動ギヤ１７２、原動カム１７３及び従動板１７４から構成される。

主動ギヤ１７１は、第１シャフト１８０に結合されて第１シャフト１８０と一緒に回転する。第１シャフト１８０の左右側には従動軸１７２ａが第１シャフト１８０と平行に設置されるが、この従動軸１７２ａには、主動ギヤ１７１に噛み合う従動ギヤ１７２が設置される。

従動ギヤ１７２の一面には原動カム１７３が結合される。原動カム１７３は従動ギヤ１７２に偏心して設置される。よって、原動カム１７３は、従動ギヤ１７２が回転すると、従動ギヤ１７２の従動軸１７２ａを中心に回転する。すなわち、原動カム１７３は、第１シャフト１８０、主動ギヤ１７１及び従動ギヤ１７２からなる駆動部を介して動力の伝達を受け、駆動部は、主動ギヤ１７１と従動ギヤ１７２のギヤ組み合わせからなる動力伝達手段を介してスクリュー１１０の回転を原動カム１７３に伝達する。

従動板１７４は第１シャフト１８０に回転可能に設置される。従動板１７４の平面には、積層型シリンダーＣ１の長手方向に貫いた複数の案内孔１７４ａと挿入孔１７４ｂが設けられる。案内孔１７４ａには原動カム１７３が挿入され、挿入孔１７４ｂには旋回バー１４３が結合する。

案内孔１７４ａは従動板１７４に長方形状に設けられる。案内孔１７４ａの幅は原動カム１７３の直径と同じであり、案内孔の長さは原動カム１７３の回転直径と同一またはそれより大きい。したがって、原動カム１７３の案内孔１７４ａに対する相対運動は案内孔１７４ａの長手方向に行われる。すなわち、従動ギヤ１７２が従動軸１７２ａを中心に回転すると、原動カム１７３が案内孔１７４ａの壁面を押して従動板１７４を旋回させながら案内孔１７４ａの長手方向に沿って移動する。一方、従動板１７４には旋回バー１４３が結合されているので、従動板１７４が旋回すると、旋回バー１４３を媒介として多数の可動ディスク１３０が従動板１７４と同じ方向に旋回運動する。

この実施形態では、旋回誘導手段１７０の外側に別途の補強板１６０ａがさらに結合される。この補強板１６０ａは、旋回誘導手段１７０を外部の衝撃から保護し、それぞれの軸とロッドを支持する役割を果たす。

図８は図７に示された旋回誘導手段の作動過程を示す平面図である。図８に示すように、主動ギヤ１７１が回転すると、従動ギヤ１７２が主動ギヤ１７１の回転と反対の方向に回転する。そうすると、従動ギヤ１７２に結合された原動カム１７３が他の円形軌跡を描きながら従動軸１７２ａを中心に回転する。このとき、原動カム１７３は従動板１７４の案内孔１７４ａに挿入された状態であるため、原動カム１７３が回転すると、原動カム１７３が案内孔１７４ａの側壁を押しながら案内孔１７４ａの長手方向に沿って移動する。これにより、従動板１７４は、原動カム１７３の回転軌道と、第１シャフト１８０を中心に案内孔１７４ａが描く回転軌跡とが重複する範囲で往復旋回運動する。

従動板１７４の旋回角度は、原動カム１７３が案内孔１７４ａの中間位置に達したときに最高点を成し、この頂点を過ぎると、原動カム１７３の回転運動によってさらに反対方向に回転してその角度が減少し、案内孔１７４ａの両端に達したときに最低点を成す。つまり、原動カム１７３が回転運動すると、従動板１７４は一定の範囲で往復旋回運動する。よって、本発明では、第１シャフト１８０が回転すると、原動カム１７３と従動板１７４により可動ディスク１３０が一定の範囲内で往復旋回運動しながら、固定ディスク１２０と可動ディスク１３０との間の隙間に挟まれた異物を除去する。一方、従動板１７４の旋回角度は原動カム１７３の回転半径によって調節することができる。

モーターは、第１シャフト１８０の一側に設置され、動力を提供してスクリュー１１０を回転させ、かつ、第１シャフト１８０に噛み合って作動する旋回誘導手段１７０を用いて旋回バー１４３を媒介として多数の可動ディスク１３０を往復旋回運動させる。

以下、この実施形態に係るスラッジ脱水装置の全体的な動作過程を詳細に説明する。
図９は図５に示されたスラッジ脱水装置の作動状態を示す作動状態図である。図４〜図９に示すように、積層型シリンダーＣ１の一端に結合された連結筒１５０の流入口１５１にスラッジを投入する。その後、第１シャフト１８０及びスクリュー１１０を稼働させ、積層型シリンダーＣ１の内部に流入したスラッジをスクリーン型シリンダーＣ２を経て排出筒１５５側へ移送させる。

つまり、第１シャフト１８０とスクリュー１１０によって、脱水したスラッジが主軸スクリュー区間から無軸スクリュー区間へ漸次移送される。そうすると、無軸スクリュー区間では、スクリュー１１０が第２シャフト１９０の周囲に沿って回転しながら第２シャフト１９０の表面を通り過ぎることにより、第２シャフト１９０の表面及びスクリュー１１０の羽根にスラッジが付着することなく、スクリーン型シリンダーＣ２を経て排出筒１５５側へ移送される。

ここで、第１シャフト１８０と第２シャフト１９０を互いに反対方向に回転させる場合には、主軸スクリュー区間である第１シャフト１８０とスクリュー１１０によって脱水しながら移送されたスラッジが、第１シャフト１８０と第２シャフト１９０との境界部位から積み滞った状態で、無軸スクリュー区間である第２シャフト１９０とスクリュー１１０に沿って移送される。すなわち、無軸スクリュー区間では、スラッジがその内部にいっぱいに満たされた状態で移送される。よって、圧搾液が第２シャフト１９０に沿って移動せずにスクリーンの孔を介して徐々に抜け出すので、スクリュー１１０の回転速度が増加しても含水率の変動がほとんどないため、スラッジの処理量を増加させることができる。

また、スクリュー１１０が稼働されることにより、従動板１７４が積層型シリンダーＣ１の長手方向を軸にして往復旋回運動を開始する。そうすると、可動ディスク１３０は、従動板１７４に結合された旋回バー１４３を媒介として従動板１７４と同様に往復旋回運動する。このとき、固定ディスク１２０は、補強板１６０に締結された固定バー１４２によって固定された状態なので回転しない。

可動ディスク１３０の反復的な往復旋回運動は、積層型シリンダーＣ１の内部に持続的な動きを発生させる。このような動きは、スラッジを持続的に刺激して水分がスムーズに排出されるようにするとともに、固定ディスク１２０と可動ディスク１３０との間に形成された隙間に異物が挟まることを予防する。

一方、積層型シリンダーＣ１を経てスクリーン型シリンダーＣ２に移送されたスラッジは、スクリュー１１０の羽根が回転することにより圧搾されながら、その内部の水分がスクリーンの孔を介して外部へ排出される。

スクリュー１１０によってスクリーン型シリンダーＣ２の端部まで移送されたケーキは、スクリーン型シリンダーＣ２の端部に結合された排出筒１５５の排出口（図示せず）を介して外部へ排出される。

以下、本発明に係る主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置を製作して比較実験した一例について説明する。
この実験では、スラッジ脱水装置のシリンダーを、スクリーンタイプと積層タイプを混合した複合型に構成し、上述したように、図６のような構造の圧搾手段を備えたものを発明例とし、図１に示すように一般的なスクリューを備えたものを比較例として行った。

このとき、スラッジは、約１．３％の工業団地から出たスラッジと、約０．８％の産業団地内の廃水処理場から出たスラッジを使用し、ポリマーは、ハナロ６１２５（液状）を使用した。その実験結果は表１、図１０及び図１１のとおりである。

図１０は主軸の回転速度と含水率との関係を実験した発明例と比較例の比較グラフであり、図１１は主軸の回転速度と処理量との関係を実験した発明例と比較例の比較グラフである。

表１及び図１０から分かるように、比較例は、主軸（シャフト）の回転速度の増加に伴って主軸に沿って圧搾液の移動が多いため、回転速度の変化に伴うスラッジの含水率の変動が多かったが、発明例は、主軸の回転速度の変化に伴う含水率の変動が殆どなかった。そして、表１及び図１１から分かるように、比較例は主軸の回転速度の増加に伴ってスラッジの処理量が小幅増加したが、発明例は主軸の回転速度の増加に比例してスラッジの処理量が増加した。

以上、本発明の主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置に関する技術事項を添付図面に基づいて述べたが、これは本発明の最も好適な実施形態を例示的に説明したものである。よって、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく様々な修正及び変更を加え得るのは、当該技術分野における通常の知識を有する者に自明なので、それらの変更例または修正例も本発明の特許請求の範囲に属すると理解すべきである。

１００スラッジ脱水装置
１１０スクリュー
１２０固定ディスク
１３０可動ディスク
１７０旋回誘導手段
１８０第１シャフト
１９０第２シャフト

Claims

スラッジに含まれている水分が排出される孔またはスリットを有するシリンダーと、前記シリンダーの中心軸に沿って設置され、駆動源の動力を受けてスラッジを移送させながら圧搾して前記孔またはスリットを介して脱水させる圧搾手段とを含むスラッジ脱水装置において、
前記圧搾手段は、前記シリンダーの中心軸に沿って設置される第１シャフトと、前記第１シャフトにおいて脱水したスラッジが排出される側の区間である一側区間に位置するように前記第１シャフトの周囲に沿って設置され、前記第１シャフトに回転可能に結合される第２シャフトと、前記第１シャフトの周囲に沿っては結合されて一体化され、前記第２シャフトの周囲に沿っては回転可能に設置され、スラッジを移送させながら圧搾してスラッジを脱水させるスクリューとを含み、
前記第２シャフトは、別個の駆動源の動力を受け、前記第１シャフト及び前記スクリューと逆方向に回転するように構成されることを特徴とする、主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置。
前記第２シャフトは、脱水したスラッジが排出される側に向かってその外径が益々大きくなるテーパー状の形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置。
前記シリンダーは打孔網状のスクリーンからなることを特徴とする、請求項１に記載の主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置。
前記シリンダーは、リング状の多数の固定ディスクと可動ディスクを、それらの間に隙間を持つように交互に繰り返し積層することにより構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置。
前記シリンダーは、リング状の多数の固定ディスクと可動ディスクを、それらの間に隙間を持つように交互に繰り返し積層することにより構成された積層型シリンダーと、前記積層型シリンダーの一側に連設され、打孔網状のスクリーンからなるスクリーン型シリンダーとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置。
前記スクリーン型シリンダーは、脱水したスラッジが排出される側に向かってその内径が益々小さくなるテーパー状の形状を有することを特徴とする、請求項５に記載の主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置。
前記第２シャフトにおける前記スクリューと競合しない部分に設置され、脱水したスラッジをカットするカット部材をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の主軸及び無軸スクリュー区間を有するスラッジ脱水装置。