(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部に処理物の供給口を有するとともに他端部に処理物の排出口を備えたケーシングに、スクリューシャフトにスクリュー羽根が螺旋状に形成されてなる内スクリューが回転自在に収装されるとともに、螺旋状に形成された中空状のスクリュー羽根のみからなる外スクリューが、前記内スクリューの軸心と同軸となるように回転自在に収装され、前記内スクリューは、スクリュー羽根の１ピッチにおける処理物移送空間の容積が一定となるように、かつ、その処理物移送空間の形状が異なるように、スクリュー羽根がスクリューシャフトに、全ピッチ或いは一部のピッチにわたって形成される構成としたことを特徴とするスクリュー式移送・圧搾・破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理物を移送しながら破砕又は圧搾する装置に関し、特に下水処理場に発生するし渣を移送しながら破砕又は圧搾する処理に好適なスクリュー式移送・破砕装置及びスクリュー式移送・圧搾・破砕装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポンプ場などの下水処理場において、下水中に含まれるし渣の処理工程では、し渣を細かく破砕するため二軸式の破砕装置が使用されている。その破砕処理を含むし渣処理フローの一例を図６に示す。図６はクリーン沈砂池システムにおけるし渣処理系統の処理フロー説明図である。
まず除塵機により下水から掻き上げられたし渣がベルトコンベアによって搬送され、破砕装置に投入される。投入されたし渣は破砕装置により細かく破砕されて下部の排出口からし渣貯留槽へと排出され、し渣移送装置によって次の処理工程へと移送される。
上述の二軸式破砕装置は、対となる２つの軸が、その軸に形成された複数の破砕用の刃が互いに噛み合わさるようにして、ケーシングに平行に配設される構造のものであり、し渣はこの破砕刃の回転により破砕作用を受ける。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、下水処理場に送られてくる下水の総量は時刻によって差があり、それに伴って下水中のし渣の総量、或いは下水量に対するし渣量の割合にはかなりの変動がある。下水中に瞬時的な大量のし渣が発生していた場合、その大量のし渣はそのまま除塵機で掻き上げられ、二軸式破砕装置に投入されることになる。しかし、２つの軸がケーシング内に平行に収装される構造では、大量のし渣が投入されたとき処理しきれなくなるときがある。つまり、破砕刃による破砕が追いつかず、次第に未処理のし渣が軸間の上部に積層していき、軸間上部にし渣のブリッジが形成されるという欠点があった。一旦ブリッジが形成されるとそれらは固形化していき、し渣の積層化が進むとともに、軸はいわゆる空運転の状態となってしまい、し渣の破砕が不可能となる問題点を有していた。
【０００４】
また、この二軸式の構造でし渣のブリッジ形成を防止するためには、軸及び破砕刃の大型化、軸の回転駆動源の大型化が必要不可欠であるが、いずれも装置全体の大型化につながるため、装置の設置スペースの確保、装置のコスト高という点で問題を有していた。
【０００５】
本発明はこのような課題を解消するために創作されたものであり、下水のし渣等の処理物を移送しながら効率良く破砕、圧搾することが可能であり、設置スペースの小さいスクリュー式移送・破砕装置及び移送・圧搾・破砕装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記の目的を達成するために以下の手段を用いた。
一端部に処理物の供給口を有するとともに他端部に処理物の排出口を備えたケーシングに、スクリューシャフトにスクリュー羽根が螺旋状に形成されてなる内スクリューが回転自在に収装されるとともに、螺旋状に形成された中空状のスクリュー羽根のみからなる外スクリューが、前記内スクリューの軸心と同軸となるように回転自在に収装され、前記内スクリューは、スクリュー羽根の１ピッチにおける処理物移送空間の容積が一定となるように、かつ、その処理物移送空間の形状が異なるように、スクリュー羽根がスクリューシャフトに、全ピッチ或いは一部のピッチにわたって形成される構成としたことを特徴とするスクリュー式移送・圧搾・破砕装置とした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、スクリュー式移送・破砕装置について図１及び図２に基づいて説明する。図１は本発明に係るスクリュー式移送・破砕装置の全体説明図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【０００８】
図１において符号１はスクリュー式移送・破砕装置を示し、図示しない受け台に下部を支持された断面略円筒形状のケーシング２に、内スクリュー３及び外スクリュー６がその軸心を同軸にして回転自在に収装されるものである。ケーシング２は、一端側の上部に供給口２ａ、他端側の下部に排出口２ｂが形成されており、供給口２ａから投入されたし渣等の処理物は各スクリューの回転により移送されながら破砕されて排出口２ｂから排出される。
【０００９】
以下、スクリュー式移送・破砕装置１について詳細に述べる。
内スクリュー３は、スクリューシャフト４及びスクリュー羽根５から構成される。スクリュー羽根５は等径軸のスクリューシャフト４に、等ピッチで、スクリューシャフト４の回転方向の回転成分に対して、処理物を排出口２ｂ側に向かって並進させる並進成分を有するように螺旋状に形成される。
また、スクリューシャフト４の排出口２ｂ側の端部には、矩形状の排出用羽根１１が取り付けられており、移送されてきた処理物をほぐしながら効率良く、素早く排出口２ｂに排出する役目を持つ。
【００１０】
外スクリュー６は、等ピッチで、その回転方向の回転成分に対して、処理物を排出口２ｂ側に向かって並進させる並進成分を有するように螺旋状に形成された、中空状のスクリュー羽根７のみからなり、端部はそれぞれ筒状部材８、９に固着されている。本実施形態では、内スクリュー３と外スクリュー６の回転方向を互いに逆方向にしてあり、したがって、この２つのスクリューの螺旋巻き方向も図１に示すように逆向きとなっている。
【００１１】
内スクリュー３及び外スクリュー６は以上のような形状をなし、内スクリュー３が外スクリュー６の内側空間に、互いの軸心が同軸となるようにケーシング２内部に収装される。なお、スクリュー羽根７の内径ｄ１とスクリュー羽根５の外径ｄ２との刃先隙間寸法ｓは、対象となる処理物の性質やケーシング２の長さ等により適宜決定される。そして、スクリュー端部においては、スクリューシャフト４が筒状部材８、９内部に設けられた軸受（図示せず）等に嵌装されることにより内スクリュー３が筒状部材８、９に対して回動自在に軸支されるとともに、筒状部材８、９も軸受（図示せず）等により回転自在に軸支される。
【００１２】
また、ケーシング２の内壁底部には、供給口２ａ側の端部から排出口２ｂ手前までにわたってガイドバー１０が複数、本実施形態では５本取り付けられており（図２参照）、スクリュー羽根７の外刃部７ａと若干の間隙が形成されるように取り付けられる。処理物は、スクリュー羽根７の外刃部７ａがガイドバー１０の角部１０ａに近接することにより破砕される。
【００１３】
次にスクリュー式移送・破砕装置１の作用について説明する。
図１に示すように、外スクリュー６は時計方向に毎分Ｎ回転の速度で回転し、内スクリュー３が反時計方向に毎分ｎ回転（Ｎ＜ｎ）の速度で回転する場合、供給口２ａから投入された処理物は、スクリュー羽根５及び７により移送されながら、この２つのスクリューの処理物移送速度の差により内スクリュー３の刃部５ａと外スクリュー６の内刃部７ｂが互いに近接することによって破砕され、排出用羽根１１によって効率良く排出口２ｂから排出される。内スクリューと外スクリューとを同軸に配設することにより、供給口における処理物のブリッジ形成を防止することができ、またケーシング内部においては処理物は移送されながら均一的に破砕されることになる。本実施形態では、このように内スクリュー３の回転速度を外スクリューのそれよりも大きくしているが、この逆の場合、つまりＮ＞ｎとしても問題なく破砕は行える。
また、外スクリュー６とガイドバー１０との間においても外刃部７ａと角部１０ａの部位で破砕が行われ、ケーシング２の底部における未破砕の処理物の積層化を防止できる。
【００１４】
次にスクリュー式移送・圧搾・破砕装置について、その第１実施形態を図３及び図４に基づいて説明する。図３はスクリュー式移送・圧搾・破砕装置の全体説明図であり、また、図４はその要部説明図であり、図４（ａ）は図３におけるＢ部詳細図、図４（ｂ）は図３におけるＣ部詳細図である。
本装置は、上述したスクリュー式移送・破砕装置の処理物の移送作用、破砕作用に加えて処理物の圧搾も行える装置である。以下の説明において本装置の構成部材のうち、スクリュー式移送・破砕装置と同一部材であるものについては同一符号を付して、或いは省略して、その説明も省略するものとする。
【００１５】
図３において符号２１はスクリュー式移送・圧搾・破砕装置を示し、ケーシング２に、内スクリュー２２及び外スクリュー６がその軸心を同軸にして回転自在に収装されるものである。
内スクリュー２２は、スクリューシャフト２３及びスクリュー羽根２４から構成される。スクリュー羽根２４はスクリューシャフト２３に螺旋状に形成されており、その一部のピッチは、スクリュー羽根２４の１ピッチにおける処理物移送空間の容積が一定となるように、かつ、その処理物移送空間の形状が異なるように形成されている。具体的には、まず、多段的にスクリューシャフト２３の軸径を異ならせてあり、供給口２ａの側では軸径ｄ３を有するシャフト小径部２３ａ、排出口２ｂ側では軸径ｄ４（ｄ４＞ｄ３）を有するシャフト大径部２３ｃを形成し、また両者の段差部分は緩やかな傾斜面をなし、シャフトテーパ部２３ｂが形成される。
【００１６】
一方、スクリュー羽根２４はスクリューシャフト２３に、回転方向の回転成分に対して、処理物を排出口２ｂ側に向かって並進させる並進成分を有するように螺旋状に形成される。また、そのピッチ間隔は、シャフト小径部２３ａ、シャフトテーパ部２３ｂ及びシャフト大径部２３ｃのそれぞれの部位における１ピッチの処理物移送空間（図４（ｂ）に示すＷ１，Ｗ２，Ｗ３）の容積が一定となるように、かつ、その形状が異なるように構成されており、シャフト小径部２３ａにおいてはＰ１、シャフトテーパ部２３ｂにおいてＰ２、シャフト大径部２３ｃにおいてＰ３のピッチ間隔となっている。但し、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３である。また、スクリュー羽根２４の外径ｄ５（図４（ａ）に示す）はスクリューシャフト２３の移送部位に関係なく一定の寸法である。
【００１７】
このように、内スクリューの処理物移送空間の容積を一定として、かつ、その形状を異ならせる構成とすれば、上述したスクリュー式移送・破砕装置の移送作用、破砕作用に加えて処理物の圧搾が可能となる。すなわち、内スクリュー２２のシャフト小径部２３ａからシャフトテーパ部２３ｂに移送されるとき、或いはシャフトテーバ部２３ｂからシャフト大径部２３ｃに移送されるとき、図４（ｂ）に示すように移送方向に進むに従ってその処理物移送空間（仮想線で示すＷ１，Ｗ２，Ｗ３）の容積が変わらないものの、その形状が変化することによって圧搾が行われる。なお、本実施形態は、等軸径の部位（シャフト小径部２３ａ及びシャフト大径部２３ｃ）を有するスクリューシャフトの場合であるが、全長にわたってテーパ部のみからなるスクリューシャフトとして、全ピッチにわたって処理物移送空間の容積を一定、かつ、その形状を異ならせるような構成としても良い。
【００１８】
また、強制的かつ物理的に処理物の移送空間の容積を変化させる、例えば、圧搾効率を高めるため、排出口に向かって次第にピッチを狭めてその容積を小さくしていく等の構成にすることによっても処理物の圧搾は可能であるが、圧搾及び圧縮の度合いが次第に大きくなる結果、スクリューシャフトの駆動源である電動機の出力を大きくする必要性が生じる等の欠点があり、あまり望ましいことではない。
なお、本装置の破砕作用は、上述したスクリュー式移送・破砕装置の場合と同様であり、スクリュー羽根７の内径ｄ６とスクリュー羽根２４の外径ｄ５との刃先隙間寸法ｓも、対象となる処理物の性質やケーシング２の長さ等により適宜決定されるものである。
【００１９】
次に、スクリュー式移送・圧搾・破砕装置の第２の実施形態について図５に基づいて説明する。
本実施形態も、第１の実施形態と同様に、スクリュー羽根の１ピッチにおける処理物移送空間の容積が一定となるように、かつ、その処理物移送空間の形状が異なるように、スクリュー羽根が内スクリューのスクリューシャフトに、全ピッチ或いは一部のピッチにわたって形成された構成のものであるが、相違する点は、前記形態が外スクリューのスクリュー羽根を等外径、等ピッチの構成としていたのに対し、本実施形態は外スクリューのスクリュー羽根を、一部のピッチにわたって不等外径、不等ピッチとしたことであり、また内スクリューにおいては、前記形態がそのスクリュー羽根を等外径、不等ピッチの構成としていたのに対し、本実施形態は等ピッチ、一部のピッチにわたって不等外径の構成としたことである。
なお、本実施形態のスクリュー式移送・圧搾・破砕装置３１において使用する構成部材のうち、第１実施形態と同一部材であるものについては同一符号を付して、或いは省略して、その説明も省略するものとする。
【００２０】
ケーシング３２は前記第１実施形態におけるケーシングと略同一形状のものであり、一端側に供給口３２ａ、他端側に排出口３２ｂを形成しているが、異なる箇所は、後述する外スクリュー３６の形状に合わせて排出口３２ｂ側に傾斜部が施されている点である。そして、このケーシング３２内に内スクリュー３３及び外スクリュー３６が収装される。
内スクリュー３３は、スクリューシャフト３４及びスクリュー羽根３５から構成されるもので、スクリュー羽根３５の１ピッチにおける処理物移送空間の容積が一定となるように、かつ、その処理物移送空間の形状が異なるように、スクリュー羽根３５がスクリューシャフト３４に螺旋状に形成されている。スクリューシャフト３４は、供給口３２ａの側では等軸径を有するシャフト小径部３４ａ、排出口３２ｂ側では緩やかな傾斜面をなし、シャフトテーパ部３４ｂが形成される。スクリュー羽根３５はスクリューシャフト３４に、回転方向の回転成分に対して、処理物を排出口３２ｂ側に向かって並進させる並進成分を有するように螺旋状に形成される。そのピッチ間隔は、等ピッチとなっている。したがって、シャフトテーパ部３４ｂにおいても１ピッチの処理物移送空間の容積が一定となるよう、スクリュー羽根３５の外径ｄ７はシャフトテーパ部３４ｂの傾斜面に対応して次第に大きくなる構成となっている。このように、本実施形態では、シャフトテーパ部を等ピッチ、不等外径としたが、処理物移送空間の容積が一定となるのであれば不等ピッチ、不等外径として構成することも勿論可能である。
【００２１】
中空状のスクリュー羽根３７のみからなる外スクリュー３６が、その軸心を内スクリュー３３の軸心と同軸となるように配設される構成は前記実施形態と同様である。スクリュー羽根３７は、内スクリュー３３のシャフト小径部３４ａと同軸の部位においては、等外径、等ピッチで螺旋状に形成され、シャフトテーパ部３４ｂと同軸の部位においては、不等外径、不等ピッチで螺旋状に形成される。スクリュー羽根３７の内径ｄ８とスクリュー羽根３５の外径ｄ７との刃先隙間寸法ｓは、対象となる処理物の性質やケーシング３２の長さ等により適宜決定される寸法であるのは前記形態と同様であり、そのためシャフトテーパ部３４ｂの部位においては、スクリュー羽根３７は刃先隙間寸法ｓの値を一定にさせるべくその外径が処理物の移送方向に向け次第に大きくなるように形成されている。
【００２２】
次に、スクリュー式移送・圧搾・破砕装置３１の作用について説明すると、破砕作用については、内スクリュー３３と外スクリュー３６との処理物移送速度の差により内スクリュー３３の刃部３５ａと外スクリュー３６の内刃部３７ａが近接することによって処理物の破砕が行われる。なお、図５に図示していないが本実施形態においてもガイドバーを設けて、外スクリューの外刃部との間で破砕を行うことも勿論可能である。また、シャフトテーパ部３４ｂの部位においては、その処理物移送空間の容積が変わらないものの、その形状が変化することによって処理物の圧搾が行われる。
以上のように、内スクリューのスクリュー羽根が不等外径の場合であっても、外スクリューを不等外径とすることにより、所定の圧搾、破砕が行えるものである。
【００２３】
さて、上述したスクリュー式移送・破砕装置及び移送・圧搾・破砕装置では、処理物を移送させる手段として、内スクリューと外スクリューとの回転方向を互いに逆向きとし、それぞれのスクリュー羽根を互いに逆向きに螺旋状に形成したものとして説明したが、同一の回転方向として、同一方向に螺旋形成したものであっても無論良い。
【００２４】
以上、本発明に係るスクリュー式移送・破砕装置及び移送・圧搾・破砕装置の好適な実施形態について説明したが、本発明の第１の特徴は、スクリューシャフトにスクリュー羽根が螺旋状に形成された内スクリューと螺旋状に形成された、中空状のスクリュー羽根のみからなる外スクリューとをそれらの軸心が同軸となるように配設したことにあり、次に第２の特徴として、スクリュー羽根の１ピッチにおける処理物移送空間の容積が一定となるように、かつ、その処理物移送空間の形状が異なるように、スクリュー羽根を内スクリューのスクリューシャフトに、その全長或いは一部にわたって形成したことであり、その形状、構成については図面に記載したものに限られず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で設計変更することが可能である。特に、第２の特徴である、内スクリューの処理物移送空間の容積が一定となるように、かつ、その処理物移送空間の形状が異なる構成とした点に関しては、様々な応用が可能であり、例えばスクリューシャフトを全長にわたって等軸径とし、スクリュー羽根のピッチ及びスクリュー羽根の外径をそれぞれ変えることによっても目的が達せられるものである。
また、内スクリュー及び外スクリューを対として、複数の、いわゆる多軸式の装置とすることも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係るスクリュー式移送・破砕装置及び移送・圧搾・破砕装置によれば次のような効果を奏する。
（１）スクリューシャフトにスクリュー羽根が螺旋状に形成された内スクリューと、螺旋状に形成された中空状のスクリュー羽根のみからなる外スクリューとをそれらの軸心が同軸となるように配設することにより、従来の二軸式破砕装置と違って移送作用を有するようになり、移送しながら均一的な処理物の破砕を行うことが可能となる。したがって、駆動源やスクリュー羽根等を大型化せずにすむため、小型で省スペース型の装置が実現でき、設置空間の有効利用を図ることができる。
（２）また、スクリュー羽根の１ピッチにおける処理物移送空間の容積が一定となるように、かつ、その処理物移送空間の形状が異なるように、スクリュー羽根を内スクリューのスクリューシャフトに、その全長或いは一部にわたって形成させる構成とすることにより、処理物の効率的な圧搾が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクリュー式移送・破砕装置の外観説明図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明に係るスクリュー式移送・圧搾・破砕装置の第１の実施形態を示す外観説明図である。
【図４】スクリュー式移送・圧搾・破砕装置の要部説明図であり、図４（ａ）は図３におけるＢ部詳細図、図４（ｂ）は図３におけるＣ部詳細図である。
【図５】本発明に係るスクリュー式移送・圧搾・破砕装置の第２の実施形態を示す説明図である。
【図６】従来の破砕装置を使用したし渣処理系統の処理フロー説明図である。
【符号の説明】
１          スクリュー式移送・破砕装置
２          ケーシング
２ａ        供給口
２ｂ        排出口
３          内スクリュー
４          スクリューシャフト
５          スクリュー羽根
５ａ        刃部
６          外スクリュー
７          スクリュー羽根
７ａ        外刃部
７ｂ        内刃部
８、９      筒状部材
１０        ガイドバー
１１        排出用羽根
２１        スクリュー式移送・圧搾・破砕装置
２２        内スクリュー
２３        スクリューシャフト
２３ａ      シャフト小径部
２３ｂ      シャフトテーパ部
２３ｃ      シャフト大径部
２４        スクリュー羽根
３１        スクリュー式移送・圧搾・破砕装置
３２        ケーシング
３２ａ      供給口
３２ｂ      排出口
３３        内スクリュー
３４        スクリューシャフト
３４ａ      シャフト小径部
３４ｂ      シャフトテーパ部
３５        スクリュー羽根
３５ａ      刃部
３６        外スクリュー
３７        スクリュー羽根
３７ａ      内刃部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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