JPH11169830A - 捻りスクリュー型固液分離装置及びそれを用いた生ゴミ処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固液分離の高速化，高効率化を可能にすると
共に，装置の小型化を図る。 【解決手段】 板状部材を捻って捻りスクリュー１０を
形成し，これをモータ３０の回動軸に固着する。そして
捻りスクリュー１０をスクリューケーシング２０に回動
自在に収納し，モータ３０を上端開口部に固着すること
により捻りスクリュー型固液分離装置２を構成する。そ
の際に，捻りスクリュー１０の回動中心が，スクリュー
ケーシング２０の中心軸と偏心するように設ける。これ
により捻りスクリュー１０の高速回転を可能にし，その
時の遠心力でスクリューケーシング２０の内壁側に集っ
た固体物の集合状態を周期的に乱すことで，固液分離さ
れた液体物が捻りスクリュー１０とスクリューケーシン
グ２０との間隔から効率的に流下するようにして，装置
２の小型化，固液分離の高速化及び高効率化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，固体物と液体物と
からなる混合物を固体物と液体物とに分離する固液分離
装置及びそれを用いた生ゴミ処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】台所で発生した生ゴミをディスポーザに
より粉砕して処理する場合には，そのまま下水道に流す
ことができないので，通常は固液分離し固体物をゴミと
して処理している。

【０００３】このため，生ゴミと多量の水からなる混合
物を固体物と液体物とに分離するのに固液分離装置が用
いられ，スクリュー方式，圧縮方式，バッチ方式等多く
の方式が提案されている（特開平９ー６０８３３号公
報，特開平４ー１０３号公報等参照）。

【０００４】例えば，特開平９ー６０８３３号公報にか
かるスクリュー方式は，図９に示すように液体物を曝気
する水処理槽１００の底部から所定角度でスクリューケ
ーシング１０４を傾設し，当該スクリューケーシング１
０４内に回転駆動されるスクリュー１０５が配設された
固液分離装置が開示されている。

【０００５】そして，スクリューケーシング１０４内に
投入されたディスポーザにより粉砕された生ゴミを搬送
する構成となっている。

【０００６】固液分離は，スクリューケーシング１０４
内の粉砕された生ゴミを搬送する際に，液体物が自重に
より流下して水処理槽１００に戻ることにより行われ
る。

【０００７】また，特開平４ー１０３号公報にかかる固
液分離装置は，液体物と固体物とを同時に圧縮装置で圧
縮処理することにより液体物を脱水する構成となってい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記ス
クリュー方式に用いられるスクリューは，回転軸に板状
部材を螺旋状に固着して形成されているため，当該スク
リューの回転により繊維質等の固体物が回転軸に絡み，
当該回転軸に残留した固体物から悪臭を発生する問題が
ある。

【０００９】また，固液分離は液体物の自重による流下
により行われるため，保水性の高い固体物の場合には，
十分，かつ，効率的な固液分離を行なうことができない
問題があった。

【００１０】さらに，粉砕された生ゴミの固体物は螺旋
状になった板状部材により搬送されるため，スクリュー
を略垂直に立てた場合，固体物が自重により板状部材を
伝わって落下して，固体物の搬送効率が低下するので，
スクリューを傾ける必要があり，そうした場合には，生
ゴミ処理システムの大型化をもたらす問題があった。

【００１１】一方，ディスポーザで粉砕された生ゴミと
多量の水とからなる混合物を圧縮処理することにより固
液分離する場合には，固体物による目詰りが発生しやす
く，管理，洗浄等が面倒になる問題がある。

【００１２】そこで本発明は，上記課題を解決して小型
化，簡略構成化を達成すると共に固液分離処理が高速に
行える固液分離装置及びそれを用いた生ゴミ処理システ
ムを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，請求項１にかかる発明は，固形物と液体物とからな
る混合物を固体物と液体物とに分離する固液分離装置に
おいて，板状部材を捻って形成された捻りスクリュー
と，回動軸に捻りスクリューが固着されて，当該捻りス
クリューを回動させる駆動源と，上端開口部に駆動源が
固着され，当該上端開口部の下方に固液分離された固体
物を吐出す吐出口が形成されると共に下端開口部に混合
物を吸込む吸込口を形成して，捻りスクリューを回動自
在に収納するスクリューケーシングとにより構成する。
これにより，捻りスクリューを高速回転可能にして，そ
の際の遠心力で混合物を高速，かつ，高効率で固液分離
すると共に固体物を搬送できるようにしたことを特徴と
する。

【００１４】請求項２にかかる発明は，スクリューケー
シングの内壁と捻りスクリューの歯先との間隔を周方向
で変化するように設ける。これにより，捻りスクリュー
を高速回転して混合物を遠心力で固液分離し，その際に
スクリューケーシングの内壁と捻りスクリューの歯先と
の間隔が変化することにより，スクリューケーシングの
内壁側に集った固体物の集合状態を乱し，固液分離され
た液体物が当該間隔から効率的に流下できるようにした
ことを特徴とする。

【００１５】請求項３にかかる発明は，捻りスクリュー
の回動中心とスクリューケーシングの中心軸とを偏心し
て設け，これによりスクリューケーシングの内壁と捻り
スクリューの歯先との間隔が周期的に変化するようにし
たことを特徴とする。

【００１６】請求項４にかかる発明は，スクリューケー
シングの内壁に螺旋状の溝又は螺旋状の突起を形成し，
その螺旋方向を捻りスクリューの歯に略直行する方向に
形成して，スクリューケーシングの内壁と捻りスクリュ
ーの歯先との間隔が周期的に変化するようにしたことを
特徴とする。

【００１７】請求項５にかかる発明は，スクリューケー
シングの長さ方向に直線状の溝を形成して，スクリュー
ケーシングの内壁と捻りスクリューの歯先との間隔が周
期的に変化するようにしたことを特徴とする。

【００１８】請求項６にかかる発明は，捻りスクリュー
の上端を駆動源に固定し，他端を開放して，片持ち構造
にすることにより捻りスクリューの回転中心が動き得る
状態にすることによりスクリューケーシングの内壁と捻
りスクリューの歯先との間隔が変化できるようにしたし
たことを特徴とする。

【００１９】請求項７にかかる発明は，スクリューケー
シングの内壁に沿ってスプリングを挿嵌して，スクリュ
ーケーシングの内壁と捻りスクリューの歯先との間隔が
周期的に変化するようにする。その際，少なくとも該ス
プリングの上下端を当該スクリューケーシングに固定し
たことを特徴とする。

【００２０】請求項８にかかる発明は，請求項１乃至７
いずれか１項記載の捻りスクリュー型固液分離装置と，
該捻りスクリュー型固液分離装置で固液分離された固体
物を発酵処理する固体処理装置と，捻りスクリュー型固
液分離装置で固液分離された液体物を曝気して清浄化す
る曝気装置とにより生ゴミ処理システムを構成して，効
率的に生ゴミ処理を行えるようにしたことを特徴とす
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
て説明する。図１は捻りスクリュー型固液分離装置２の
側面断面図を示している。

【００２２】本発明にかかる捻りスクリュー型固液分離
装置２は，鉄やステンレス鋼等の板状部材を捻った形状
の捻りスクリュー１０，該捻りスクリュー１０を回動自
在に収納する円筒状のスクリューケーシング２０，該ス
クリューケーシング２０に固定されると共に，回動軸が
捻りスクリュー１０と連結された駆動源であるモータ３
０を有している。

【００２３】上述したように，捻りスクリュー１０は，
鉄やステンレス鋼等の板状部材を捻った「捻り餅」形状
に一体成形されているので，「従来の技術」の欄で述べ
たような回転軸に相当する物がない。従って，繊維質等
の固体物が回転軸に絡みつくと言った問題がなくなる。

【００２４】なお，回転数は，捻りスクリュー１０の径
（歯の間隔），当該捻りスクリュー１０の歯先とスクリ
ューケーシング２０の内壁とがなす隙間等に依存するた
め一概に規定することはできないが，捻りスクリュー１
０の周速度で５９０〜１６００ｍｍ／ｓｅｃの高速回転
させることが好ましい。

【００２５】本明細書では，捻りスクリュー１０とスク
リューケーシング２０とがなす隙間をスクリュー間隔Ｄ
と記載し，当該スクリュー間隔が最も大きい隙間を大ス
クリュー間隔ＤＬ，最も小さい隙間を小スクリュー間隔
ＤＳと記載する（例えば，図２を参照されたい）。

【００２６】そして，捻りスクリュー１０を高速回転す
ると，固液分離は遠心力による分離が主流となり，分離
された固体物の保水量を少なくすることが可能になると
共に，スクリューケーシング２０を略垂直に設けること
ができる。

【００２７】捻りスクリュー１０を収納するスクリュー
ケーシング２０は，ポリ塩化ビニル等からなり上端にモ
ータ３０が固着され，その下部に固液分離された固体物
が吐出される吐出口２１が設けられている。またスクリ
ューケーシング２０の下端には開口された吸込口２２が
設けられている。

【００２８】図２に示すように，捻りスクリュー１０の
回転中心は，スクリューケーシング２０の中心軸と偏心
して設けられ，これにより捻りスクリュー１０とスクリ
ューケーシング２０とのなすスクリュー間隔Ｄが変化す
るようになっている。

【００２９】一般に，スクリュー間隔Ｄは固体物の大き
さを考慮して設定される必要があるが，固体物の大きさ
は種々様々（但し，大きい方に対しては，ディスポーザ
の性能により略規定される上限がある）であるので，ス
クリュー間隔Ｄより大きな固体物が，当該スクリュー間
隔Ｄに位置し，その状態で小さな固体物が当該大きな固
体物の回りに付着すると，当該スクリュー間隔Ｄは目詰
りして塞がれた状態になる。

【００３０】捻りスクリュー１０を高速回転させて遠心
力で固液分離を行う場合には，分離された液体物はスク
リューケーシング２０の内壁に集るので，スクリュー間
隔Ｄが塞がれていると当該スクリューケーシング２０の
内壁に沿って流下することができなくなり固液分離効率
が低下する。

【００３１】そこで，スクリュー間隔Ｄを変化させるこ
とにより，スクリューケーシング２０の内壁からその中
心に向う力を目詰りした固体物等に作用させて，当該固
体物の集合状態を変化させ，これにより定常的に目詰り
状態が発生するのを防止している。

【００３２】即ち，小スクリュー間隔ＤＳで目詰り状態
が発生しても，固体物の集合体が大スクリュー間隔ＤＬ
に移動すると目詰り状態が解除され，そこから液体物が
流下するようになる。

【００３３】逆に，大スクリュー間隔ＤＬで目詰り状態
となっても，半周する間に固体物は回転中心方向に押戻
されて，小スクリュー間隔ＤＳで新たな目詰り状態とな
る。その後は上述したように大スクリュー間隔ＤＬの所
で目詰り状態が解除される。

【００３４】無論，大スクリュー間隔ＤＬで目詰り状態
となっても，固体物が回転中心方向に押戻されることに
より，目詰り状態のバランスが崩れて目詰り状態が解除
する場合もある。

【００３５】上記説明では，捻りスクリュー１０とスク
リューケーシング２０とのスクリュー間隔Ｄが変化する
ように，これらの中心を偏心して設ける構成について説
明したが本発明はこれに限定されるものではない。

【００３６】例えば，図３又は図４に示すようにスクリ
ューケーシング２０に螺旋状の溝２３又は突起２４を設
けてもよく，図５に示すようにスクリューケーシング２
０の長手方向に溝２６を設けてもよい。なお，図３〜図
６において，（ａ）は縦断面図を示し，（ｂ）は水平断
面図を示している。

【００３７】また，図６に示すように当該スクリューケ
ーシング２０にスプリング２７を設けてもよい。

【００３８】さらには，捻りスクリュー１０を片持ちに
したり，スクリューケーシング２０を楕円形状等に変形
した構成としてもよい。

【００３９】図３及び図４に示す螺旋状の溝２３又は突
起２４を設ける場合には，当該螺旋方向が捻りスクリュ
ー１０の歯の方向と直行する方向，即ち捻りスクリュー
１０が回転することによりスクリューケーシング２０に
発生する捻り力に直交する方向に形成することが好まし
い。

【００４０】なお，図３及び図４において示す螺旋状の
溝２３又は突起２４は，水面近傍までしか形成されてい
ないが，吸込口２２の近傍まで形成しても良いことは付
言するまでもない。

【００４１】図５に示すスクリューケーシング２０の長
手方向に溝２６を設ける場合は，スクリューケーシング
２０を当該溝２６の方向に適宜傾けて，分離された液体
物が当該溝２６を流下するようにすることが好ましい。

【００４２】図６に示すスプリング２７を設ける場合
は，捻りスクリュー１０と同じ巻方向とし，当該スプリ
ング２７の上端２８ａ及び下端２８ｂで固定する。

【００４３】この場合，途中数点を固定部材２８ｃによ
りスクリューケーシング２０に固定することが好まし
い。これは，捻りスクリュー１０の回転に伴いスプリン
グ２７が，大きく位置ずれしないようにするためであ
る。

【００４４】そして，捻りスクリュー１０とスクリュー
ケーシング２０との間隔が１．５〜２ｍｍの時は，当該
スプリング２７の線径を約１ｍｍとすることが好まし
い。

【００４５】以上のような構成にすることにより，捻り
スクリュー１０の高速回転による遠心力でスクリューケ
ーシング２０の内壁に集った固体物は，溝３３，２６，
突起２４又はスプリング２７で掻き乱され，スクリュー
間隔Ｄの目詰り状態が解消して，固液分離された液体物
がスクリューケーシング２０の内壁に沿って流下できる
ようになる。

【００４６】次に，上記捻りスクリュー型固液分離装置
２を用いた生ゴミ処理システム４を図７及び図８を参照
して説明する。なお，図７（ａ）は，当該生ゴミ処理シ
ステム４の上面図，図７（ｂ）は正面断面図であり，図
８は側断面図を示している。

【００４７】生ゴミ処理システム４は，生ゴミを粉砕す
る図示しないディスポーザ，該ディスポーザからの混合
物を貯留する貯留槽５０，該貯留槽５０に略立設して設
けられた捻りスクリュー型固液分離装置２，該捻りスク
リュー型固液分離装置２で固液分離されて搬送された固
体物を発酵処理して堆肥化する固体処理装置６０，該固
体処理装置６０の下部に設けられて液体物を曝気して清
浄化する曝気装置７０等を有している。

【００４８】貯留槽５０には，貯留槽エアーリフトポン
プ５１が設けられ，該貯留槽エアーリフトポンプ５１か
らの配管５２は貯留槽５０の略中間部分で折返して，曝
気槽７１まで配管されている。なお，当該配管５２の折
返し部分は，一端が開口されて，貯留槽５０の上澄みが
当該配管５２内に入るようになっている。

【００４９】固体処理装置６０は，固液分離されて移送
された固体物を貯留する処理槽６１，固体物を攪拌する
攪拌体６２，減速器等を備えて攪拌体６２を回動させる
電動機６３，処理槽６１の底面に設けられたシャッタ６
４，当該シャッタ６４の下に設けられた合成樹脂製の容
器６５及び図示しないヒータ等を有している。

【００５０】曝気装置７０は，微小な固体物を分解して
フロック化する微生物（分解菌）が入られた曝気槽７
１，当該微生物を活性化させるためのエアーを送風する
曝気用エアーポンプ装置７２，曝気槽７１の底に沈殿し
たスカム等を貯留槽５０に返送するめの曝気槽エアーリ
フトポンプ７３等を有している。

【００５１】そして，図示しないディスポーザから粉砕
された生ゴミと多量の水とからなる混合物が投入管８１
を介して貯留槽５０に投入され，そのうち固体物は当該
貯留槽５０に沈殿する。

【００５２】沈殿した固体物は，捻りスクリュー型固液
分離装置２の吸込口２２から液体物と共に吸込まれて上
述した原理により固液分離が行われる。

【００５３】固液分離が進むにつれて（固体物の沈殿が
進むにつれて），当該貯留槽５０の上部の濁度は低くな
る。そこで，貯留槽エアーリフトポンプ５１により配管
５２内の濁度の低くなった貯留槽５０の上澄みを所定量
だけ曝気槽７１に送る。

【００５４】曝気用エアーポンプ装置７２は，曝気槽７
１にエアーを送ることにより，微生物の活動を高めて微
小な固体物をフロック化し，さらにはスカムにして，液
体物を下水道に排水可能な水にしている。

【００５５】曝気槽エアーリフトポンプ７３は，当該曝
気槽７１内に沈殿したフロックやスカム等の堆積物を貯
留槽５０に戻している。

【００５６】この様にして液体物が浄化され，その上澄
みが排出口７５から下水道に排出される。

【００５７】一方，固体処理装置６０には，発酵処理に
より固体物を二酸化炭素と水とに分解して堆肥化する微
生物が付着した大鋸屑等の木質細片及び活性炭からなる
担体が入れられている。そして固体物と当該担体とは，
攪拌体６２により混ぜられることにより内部に空気が導
入される。

【００５８】このような，固体物と担体との混合物は，
ヒーターにより所定温度（本実施形態では摂氏３０度か
ら４０度）に維持されて，微生物等の活性化を促進，即
ち発酵処理を促進している。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように，請求項１にかかる
発明によれば，板状部材を捻って形成された捻りスクリ
ューを形成してスクリューケーシングに回動自在に収納
したので，当該捻りスクリューを高速回転することが可
能になると共に，装置の小型化が図れて，固液分離の高
速化及び高効率化，装置のコストダウンが可能になる。

【００６０】請求項２にかかる発明によれば，捻りスク
リューの歯先とスクリューケーシングの内壁との間隔が
周方向で変化するように設けたので，遠心力でスクリュ
ーケーシングの内壁側に集った固体物の集合状態を周期
的に乱すことができて固液分離された液体物が当該間隔
から効率的に流下するようになる。従って，固液分離の
高速化及び高効率化が可能になる。

【００６１】請求項３にかかる発明によれば，捻りスク
リューの回動中心とスクリューケーシングの中心軸とを
偏心して設けたので，遠心力でスクリューケーシングの
内壁側に集った固体物の集合状態を周期的に乱すことが
できて固液分離された液体物が当該間隔から効率的に流
下するようになる。これにより簡単な構成で，固液分離
の高速化及び高効率化が可能になる。

【００６２】請求項４にかかる発明によれば，スクリュ
ーケーシングの内壁に螺旋状の溝又は螺旋状の突起を設
けたので，遠心力でスクリューケーシングの内壁側に集
った固体物の集合状態を周期的に乱すことができて固液
分離された液体物が当該間隔から効率的に流下するよう
になる。これにより簡単な構成で，固液分離の高速化及
び高効率化が可能になる。

【００６３】請求項５にかかる発明によれば，スクリュ
ーケーシングの長さ方向に直線状の溝を形成したので，
遠心力でスクリューケーシングの内壁側に集った固体物
の集合状態を周期的に乱すことができて固液分離された
液体物が当該間隔から効率的に流下するようになる。こ
れにより簡単な構成で，固液分離の高速化及び高効率化
が可能になる。

【００６４】請求項６にかかる発明によれば，捻りスク
リューの上端を駆動源に固定し，他端を開放して，片持
ち状態にすることにより捻りスクリューの回転中心が動
き得る状態にしたので，遠心力でスクリューケーシング
の内壁側に集った固体物の集合状態を周期的に乱すこと
ができて固液分離された液体物が当該間隔から効率的に
流下するようになる。これにより簡単な構成で，固液分
離の高速化及び高効率化が可能になる。

【００６５】請求項７にかかる発明によれば，スクリュ
ーケーシングの内壁に沿ってスプリングを挿嵌したの
で，遠心力でスクリューケーシングの内壁側に集った固
体物の集合状態を周期的に乱すことができて固液分離さ
れた液体物が当該間隔から効率的に流下するようにな
る。これにより簡単な構成で，固液分離の高速化及び高
効率化が可能になる。

【００６６】請求項８にかかる発明は，請求項１乃至７
いずれか１項記載の捻りスクリュー型固液分離装置を用
いて生ゴミ処理システムを構成したので，当該生ゴミ処
理システムが小型化，かつ，安価になると共に，効率的
に生ゴミ処理を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の説明に適用される捻りス
クリューの構成図である。

【図２】捻りスクリューの回転中心とスクリューケーシ
ングの中心軸とを偏心して設けた場合の模式図である。

【図３】スクリューケーシングの内壁に螺旋状の溝を形
成した場合の模式図である。

【図４】スクリューケーシングの内壁に螺旋状の突起を
形成した場合の模式図である。

【図５】スクリューケーシングの内壁に直線状の溝を形
成した場合の模式図である。

【図６】スクリューケーシングの内壁にスプリングを設
けた場合の模式図である。

【図７】生ゴミ処理システムの構成図で，（ａ）は上面
図，（ｂ）は正面側面図である。

【図８】生ゴミ処理システムの側面図である。

【図９】従来の技術の説明に適用される固液分離装置の
構成図である。

【符号の説明】

２ 捻りスクリュー型固液分離装置 １０ 捻りスクリュー ２０ スクリューケーシング ２１ 吐出口 ２２ 吸込口 ２３ 螺旋状の溝 ２４ 螺旋状の突起 ２５ 直線状の溝 ２７ スプリング ３０ モータ ５０ 貯留槽 ６０ 固体処理装置 ７０ 曝気装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固形物と液体物とからなる混合物を固体
   物と液体物とに分離する固液分離装置において，板状部
   材を捻って形成された捻りスクリューと，回動軸に前記
   捻りスクリューが固着されて，当該捻りスクリューを回
   動させる駆動源と，上端開口部に前記駆動源が固着さ
   れ，当該上端開口部の下方に固液分離された固体物を吐
   出す吐出口が形成されると共に下端開口部に混合物を吸
   込む吸込口が形成されて，前記捻りスクリューを回動自
   在に収納するスクリューケーシングとを有して，前記捻
   りスクリューが高速回転することによる遠心力で前記吸
   込口から吸込んだ混合物を固体物と液体物とに分離する
   と共に，当該固体物を前記吐出口に搬送してなることを
   特徴とする捻りスクリュー型固液分離装置。
2. 【請求項２】 前記スクリューケーシングの内壁と前記
   捻りスクリューの歯先との間隔が，周方向で変化するよ
   うに設けられてなることを特徴とする請求項１記載の捻
   りスクリュー型固液分離装置。
3. 【請求項３】 前記捻りスクリューの回動中心が，前記
   スクリューケーシングの中心軸と偏心して設けられてな
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の捻りスクリュ
   ー型固液分離装置。
4. 【請求項４】 前記スクリューケーシングの内壁に溝又
   は突起が螺旋状に形成され，かつ，当該溝又は突起の螺
   旋方向が前記捻りスクリューの歯に略直行する方向に形
   成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の捻
   りスクリュー型固液分離装置。
5. 【請求項５】 前記スクリューケーシングの長さ方向
   に，直線状の溝が形成されてなることを特徴とする請求
   項１又は２記載の捻りスクリュー型固液分離装置。
6. 【請求項６】 前記捻りスクリューの上端が前記駆動源
   に固定され，他端が開放された片持ち構造であることを
   特徴とする請求項１又は２記載の捻りスクリュー型固液
   分離装置。
7. 【請求項７】 前記スクリューケーシングの内壁に沿っ
   てスプリングが挿嵌されて，少なくとも該スプリングの
   上下端部が当該スクリューケーシングに固定されてなる
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の捻りスクリュー
   型固液分離装置。
8. 【請求項８】 前記捻りスクリュー型固液分離装置と，
   該捻りスクリュー型固液分離装置で固液分離された固体
   物を発酵処理する固体処理装置と，前記捻りスクリュー
   型固液分離装置で固液分離された液体物を曝気して清浄
   化する曝気装置とを有してなることを特徴とする請求項
   １乃至７いずれか１項記載の捻りスクリュー型固液分離
   装置を用いた生ゴミ処理システム。