(57)【要約】【課題】スクリューにより固液混合物をスムーズに移送して効率良く圧搾でき、スクリューに摩耗対策を施して耐久性と経済性を高めた固液分離機を提供する。【解決手段】固液混合物の投入口２ｃと、分離された液体の排液口２ｄと、固形物の排出圧の調節自在な排出口２ｅを備えたケーシング２の内部に、多数の通液孔を有する円筒状のストレーナー４を内装し、スクリュー全長のうち中央部から後部に至る略２／３の範囲に亘って螺旋羽根５ａを備えたスクリュー５を、ストレーナー４の内部に挿通してモーター７で回転させるようにした固液分離機において、スクリュー５の少なくとも螺旋羽根５ａを備えた部分の軸部５ｃの外周面に先細り状のテーパーを付けると共に、スクリューの螺旋羽根５ａの先端の略１ピッチ分を別個の羽根ブロック５ｂとして脱着交換自在に取付けた構成とする。【選択図】図１
2006198540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固液混合物の投入口と、分離された液体の排液口と、分離された固形物の排出圧の調節自在な排出口とを備えたケーシングの内部に、多数の通液孔を有する円筒状のストレーナーを内装し、スクリュー全長のうち中央部から後部に至る略２／３の範囲に亘って螺旋羽根を備えたスクリューを、上記ストレーナーの内部に挿通してモーターで回転させるようにした固液分離機であって、
上記スクリューの少なくとも螺旋羽根を備えた部分の軸部の外周面に先細り状のテーパーを付けると共に、スクリューの螺旋羽根の先端の略１ピッチ分を別個の羽根ブロックとして脱着交換自在に取付けたことを特徴とする固液分離機。
【請求項２】
羽根ブロックの最も摩耗しやすい端部に、耐摩耗性のセラミックス片を脱着交換自在に取付けたことを特徴とする請求項１に記載の固液分離機。
【請求項３】
ケーシングに、洗浄水をストレーナーの後半部分の下面に噴射する複数のノズルを取付け、各ノズルに洗浄水の供給ホースを接続したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固液分離機。
【請求項４】
ケーシング内部のストレーナーの下方に、洗浄水をストレーナーの下面に噴射する複数のノズルを備えた洗浄ヘッダーを、左右方向に交互に回動するように取付けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固液分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家畜排泄物などの固液混合物を効率良く固形物と液体とに分離することができる、低コストで耐久性の高い固液分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の固液分離機として、従来から、多数の通液孔を有する筒体をケーシングに内装し、スクリュー軸部の外周面に先太り状のテーパーを付けると共に螺旋羽根をスクリュー先端まで設けたスクリューを、上記の筒体に挿通してモーターで駆動回転させるようにしたものが知られている。
【０００３】
かかる固液分離機を用いて、そのケーシング後部の投入口から固液混合物を投入すると、スクリューの螺旋羽根によって固液混合物は筒体の内部をスクリューの先端に向かって移送され、スクリューの先端に近づくほど、スクリュー軸部の外径が大きく螺旋羽根のピッチ間の空間容積が小さくなるため、固液混合物は圧縮されて液体が分離する。そして、分離した液体は筒体の通液孔を通ってケーシングの排液口から排出され、固形物はスクリューでケーシング先端の排出口に運ばれて排出される。しかしながら、家畜排泄物などが溜められた槽内の固液混合物濃度が一定せず、あるいは、塊状の固定物（糞）が固液分離機に投入されるなど、さまざまであることから、この固液分離機では、スクリューに過大な負荷がかかり、スクリューがしばしば停止するという問題があった。
【０００４】
これに対し、ケーシングにメッシュケージを内装し、スクリュー軸部の外径が一定で且つ先端寄りの部分には螺旋羽根がないスクリューを、メッシュケージに挿通してモーターで駆動回転させるようにした固液分離機が提案された（特許文献１）。この固液分離機は、ケーシング後部の投入口から投入した固液混合物がスクリューの螺旋羽根により先端側に向かって移送され、螺旋羽根のないスクリュー先端寄りのメッシュケージ内で一定の排出圧になるまで圧搾されて液体が分離する。そして、分離した液体はメッシュケージの目を通ってケーシングの排液口から排出され、固形物は一定の排出圧でケーシング先端の排出口から押し出される。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の固液分離機では、スクリューの軸部の外径が一定で螺旋羽根のピッチ間の空間容積が等しいため、固液混合物の移送があまりスムーズではないという問題があった。しかも、螺旋羽根の先端部分の摩耗が激しく、例えば３０時間程度の稼働でも螺旋羽根の先端部分の肉厚が２〜３ｍｍ程度摩耗するため、短期間でスクリューを交換する必要があり、その問題を解決するため、螺旋羽根外周部分にステライトなどの超硬材を溶接肉盛りしたり、あるいは、セラミックスを溶射するなどの摩耗対策を施しているが、万全ではなく、ますます、その交換費用が嵩むため経済的に極めて不利という問題があった。
【特許文献１】特開平２−２５８１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであって、スクリューにより固液混合物をスムーズに移送して効率良く圧搾できるようにすると共に、スクリューに摩耗対策を施して耐久性と経済性を大幅に高めるようにした固液分離機を提供することを解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明に係る固液分離機は、固液混合物の投入口と、分離された液体の排液口と、分離された固形物の排出圧の調節自在な排出口とを備えたケーシングの内部に、多数の通液孔を有する円筒状のストレーナーを内装し、スクリュー全長のうち中央部から後部に至る略２／３の範囲に亘って螺旋羽根を備えたスクリューを、上記ストレーナーの内部に挿通してモーターで回転させるようにした固液分離機であって、上記スクリューの少なくとも螺旋羽根を備えた部分の軸部の外周面に先細り状のテーパーを付けると共に、スクリューの螺旋羽根の先端の略１ピッチ分を別個の羽根ブロックとして脱着交換自在に取付けたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の固液分離機においては、羽根ブロックの最も摩耗しやすい端部に、耐摩耗性のセラミックス片を脱着交換自在に取付けることが好ましい。また、ケーシングに、洗浄水をストレーナーの後半部分の下面に噴射する複数のノズルを取付けて、各ノズルに洗浄水の供給ホースを接続したり、あるいは、ケーシング内部のストレーナーの下方に、洗浄水をストレーナーの下面に噴射する複数のノズルを備えた洗浄ヘッダーを、左右方向に交互に回動するように取付けたりすることも好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の固液分離機では、ケーシングの投入口から投入された固液混合物がスクリューの螺旋羽根により先端側に向かって移送されるが、スクリューの少なくとも螺旋羽根を備えた部分の軸部に先細り状のテーパーが付されて、先端側に近づくほど螺旋羽根のピッチ間の空間容積が大きくなっているため、固液混合物は先端側に近づくほど空間的な余裕をもって小さな負荷でスムーズに移送される。このようにスムーズに移送された固液混合物は、螺旋羽根のないスクリュー先端側のストレーナー内部に蓄積され、ケーシング先端の排出口によって調節された排出圧になるまで圧搾されて効率良く液体が分離する。そして、分離した液体はストレーナーの通液孔を通ってケーシングの排液口から排出され、固形物は上記の調節された排出圧でケーシング先端の排出口から押し出される。
【００１０】
上記のように本発明の固液分離機を稼働させて固液混合物の分離を行うと、スクリューの螺旋羽根の先端部分が摩耗するが、本発明の固液分離機では、螺旋羽根の先端の略１ピッチ分を別個の羽根ブロックとして脱着交換自在に取付けているため、スクリュー全体を交換する必要はなく、羽根ブロックを交換するだけでよい。従って、スクリュー全体を交換する従来の固液分離機に比べると交換部品代が格安になり、メンテナンスの費用を大幅に節約できるので、経済的に有利である。
【００１１】
特に、羽根ブロックの最も摩耗しやすい端部に、耐摩耗性のセラミックス片を脱着交換自在に取付けた固液分離機は、セラミックス片によって羽根ブロックの摩耗が抑制されるため、耐久性が大幅に向上して部品交換の頻度が少なくなり、メンテナンス費用の更なる節約が可能となる。
【００１２】
そして、ケーシングに、洗浄水をストレーナーの後半部分の下面に噴射する複数のノズルを取付け、各ノズルに洗浄水の供給ホースを接続した固液分離機は、ノズルから洗浄水を噴射することによって、特に目詰まりが生じやすいストレーナー後半部分の下面を簡単に洗浄できるので、メンテナンスが一層容易になる。
また、ケーシング内部のストレーナーの下方に、洗浄水をストレーナーの下面に噴射する複数のノズルを備えた洗浄ヘッダーを、左右方向に交互に回動するように取付けた固液分離機も、洗浄ヘッダーを左右方向に交互に回動させながら各ノズルから洗浄水を噴射することによって、ストレーナーの下面を簡単に洗浄して目詰まりを防止できるので、メンテナンスが一層容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳述する。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態に係る固液分離機の断面図、図２は同固液分離機のスクリューの分解図、図３は同スクリューの羽根ブロックの斜視図、図４は同固液分離機のストレーナーの斜視図、図５は同固液分離機の部分側面図、図６は本発明の他の実施形態に係る固液分離機の部分断面図である。
【００１５】
図１において、１は方形枠状の基台であり、この基台１の上方にはケーシング２が４本の支柱３で支持されて取付けられている。このケーシング２は、前半が大径円筒部２ａ、後半が小径円筒部２ｂに構成されており、後半の小径円筒部２ｂの上面には固液混合物の投入口２ｃが、また、前半の大径円筒部２ａの下面には分離した液体の排液口２ｄが設けられている。そして、このケーシング２の先端には、固形物の排出圧の調節自在な排出口２ｅが設けられている。
【００１６】
上記の排出口２ｅには上下に二分割された開閉蓋２ｆが設けられており、図１及び図５に示すように開閉蓋２ｆが閉じたときには、リンク機構により連動する回動アーム２ｇは斜め下方を向いているが、図５に仮想線で示すように開閉蓋２ｆが開くと、回動アーム２ｇがリンク機構により回動して斜め上方を向くように構成されている。そして、開閉蓋２ｆは、錘２ｈを取付けた回動アーム２ｇの回転モーメントによって常に閉じる方向に付勢されており、この錘２ｈの位置を変更して回転モーメントの大きさを変えると、開閉蓋２ｆを押し開いて排出される固形物の排出圧を任意に調節できるようになっている。
【００１７】
図１に示すように、ケーシング２の大径円筒部２ａの内部には、多数の通液孔を有する円筒状のストレーナー４が内装されている。このストレーナー４は、図４に示すように、２０ｍｍ程度の間隔をあけて配列した金属輪材４ａと、その内側に１ｍｍ程度のスリット間隔をあけて配列した多数の金属条材４ａとによって網筒状に形成された開口率の大きいストレーナーであり、その内径は、ケーシング２の小径円筒部２ｂの内径と同一に設定されている。
【００１８】
ケーシング２の小径円筒部２ｂと上記のストレーナー４には、図１に示すようにスクリュー５が挿通されており、このスクリュー先端がケーシング先端の排出口２ｅから少し突出している。そして、このスクリュー５の軸部の後端は、軸受けされた中間軸６にスリーブを介して接続されており、この中間軸６は、ケーシング後端に取付けられたモーター７の出力軸７ａに接続されている。従って、モーター７が起動すると、スクリュー５が回転するようになっている。
【００１９】
上記のスクリュー５は、図１に示すように、スクリュー全長のうち中央部から後部に至る略２／３の範囲に亘って螺旋羽根５ａが設けられたもので、スクリュー５の先端側は螺旋羽根がなく軸部のみとなっている。更に詳しく説明すると、このスクリュー５は、図２に示すように、螺旋羽根５ａの先端の略１ピッチ分が別個の羽根ブロック５ｂに形成されており、スクリューの軸部５ｃに接続された小径の延長軸５ｄに、上記の羽根ブロック５ｂとカラー５ｅが外嵌されている。そして、カラー５ｅの開口端に取付けられる蓋板５ｆの中心孔から挿通されたタイロッド５ｇがカラー５ｅ、延長軸５ｄ、スクリュー軸部５ｃの中心を貫通し、このタイロッド５ｇの雄ネジを切った端部が図１に示すように中間軸６のネジ穴に螺合されて、羽根ブロック５ｂとカラー５ｅが抜け出さないように取付けられている。従って、タイロッド５ｇを緩めて引き抜き、カラー５ｅを外せば、羽根ブロック５ｂを新しいものに簡単に交換できるようになっている。尚、スクリューの軸部５ｃと延長軸５ｄとの接続部分や、延長軸５ｄと羽根ブロック５ｂの嵌合部分には、キー溝が形成されており、該キー溝にキーが嵌着されて回り止めされていることは言うまでもない。
【００２０】
上記スクリュー５の少なくとも螺旋羽根５ａを備えた部分の軸部５ｃの外周面には、先細り状のテーパーが設けられている。従って、先端側に近づくほど軸部５ｃの外径が小さくなって、螺旋羽根５ａのピッチ間の空間容積が大きくなるため、ケーシング２の投入口２ｃから投入された固液混合物は、スクリュー５により先端側に移送されるほど、空間的な余裕をもって小さな負荷でスムーズに移送されることになる。このように固液混合物が小さな負荷でスムーズに移送されると、螺旋羽根５ａの全体的な摩耗は従来よりも減少するが、摩耗を更に減少させるためには、螺旋羽根５ａの表面にセラミックスを溶射して厚さ０．２ｍｍ程度の耐摩耗性の被膜を形成することが好ましい。
【００２１】
特に摩耗の激しい羽根ブロック５ｂは、耐摩耗性の被膜を形成するだけでは不十分であり、図３に示すように、羽根ブロック５ｂの最も摩耗しやすい端部に耐摩耗性のセラミックス片５ｈを半埋入状態で止具により脱着交換自在に取付けることが好ましい。このようにセラミックス片５ｈを取付けると、羽根ブロック５ｂの摩耗が大幅に抑制されて耐久性が向上し、セラミックス片５ｈを新しいものに交換するだけで、かなり長期間に亘って羽根ブロック５ｂを使用することが可能となる。
【００２２】
また、螺旋羽根５ａや羽根ブロック５ｂのエッジとストレーナー４の内面との隙間（クリアランス）は、０．２ｍｍ程度に設定することが好ましく、この程度のクリアランスにすると、固液混合物を効率良く移送できると共に、螺旋羽根のないスクリュー先端側のストレーナー４内部に蓄積される固液混合物を十分圧搾できるようになる。
【００２３】
図１に示すように、ケーシング２の大径円筒部２ａの下面には、通液孔が詰まりやすいストレーナー４の後半部分の下面に洗浄水を噴射する複数のノズル８が取付けられており、各ノズル８には、洗浄ヘッダー９からの洗浄水の供給ホース９ａが接続されている。従って、プランジャーポンプ（不図示）から洗浄水を洗浄ヘッダー９へ圧送すると、各供給ホース９ａを通じて各ノズル８から洗浄水がストレーナー４の後半部分の下面に噴射され、簡単に通液孔を洗浄できるようになっている。
【００２４】
図１に示す実施形態の固液分離機では、上記のようにケーシング２の大径円筒部２ａの下面にノズル８を取付けているが、図６に示す実施形態の固液分離機のように、ケーシング２の大径円筒部２ａの直径を更に拡張し、この大径円筒部２ａ内部のストレーナー４の下方に、複数のノズル８を備えた洗浄ヘッダー９を、左右方向に交互に回動するように取付けることも好ましい。このようにすると、洗浄ヘッダー９を左右方向に交互に回動させながら各ノズル８から洗浄水を噴射することによって、ストレーナー４の下面のほぼ全体を簡単に洗浄して目詰まりを防止できるので、メンテナンスが一層容易になる。
【００２５】
以上のような構成の固液分離機を用いて、モーター７を駆動してスクリュー５を回転させながら、ケーシング２後部の投入口２ｃから家畜排泄物などの固液混合物を投入すると、固液混合物はスクリュー５の螺旋羽根５ａによって、ケーシング２の小径円筒部２ｂからストレーナー４を通って先端側に移送されるが、スクリュー５の少なくとも螺旋羽根５ａを備えた部分の軸部５ｃに先細り状のテーパーが付されて、先端側に近づくほど螺旋羽根５ａのピッチ間の空間容積が大きくなっているため、固液混合物は先端側に近づくほど空間的な余裕をもって小さな負荷でスムーズに移送され、移送の途中で実質的に圧搾されることはない。従って、移送の途中では、固液混合物中の液体が自重によって自然に分離され、ストレーナー４の通液孔を通って排液口２ｄから排出されることになる。
そして、スムーズに移送された固液混合物は、螺旋羽根のないスクリュー先端側のストレーナー４の内部に蓄積されながら加圧され、ケーシング２先端の排出口２ｅから排出される排出圧になるまで圧搾されて効率良く液体が分離し、分離した液体はストレーナー４の通液孔を通ってケーシング２の排液口２ｄから排出される一方、固形物は上記の排出圧でケーシング２先端の排出口２ｅから押し出される。その場合、固液混合物の圧搾の程度は、前述したように、アーム２ｇに取付けた錘２ｈの位置を変更して回転モーメントを増減し、排出口２ｅからの固形物の排出圧を調節することで任意にコントロールすることができる。
【００２６】
上記のように固液分離機を稼働させて固液混合物の分離を行うと、スクリューの螺旋羽根の先端部分が摩耗するけれども、この固液分離機は、前述したように螺旋羽根５ａの先端の略１ピッチ分を別個の羽根ブロック５ｂとして脱着交換自在に取付けているため、スクリュー全体を交換する必要はなく、羽根ブロック５ｂを交換するだけでよいから、スクリュー全体を交換する従来の固液分離機に比べると交換部品代が格安になり、メンテナンスの費用を大幅に節約できる。しかも、羽根ブロック５ｂの最も摩耗しやすい端部に、耐摩耗性のセラミックス片５ｈが脱着交換自在に取付けられているため、セラミックス片５ｈによって羽根ブロック５ｂの摩耗が抑制され、羽根ブロック５ｂの耐久性が大幅に向上して部品交換の頻度が少なくなるので、メンテナンス費用の更なる節約が可能となり、経済的に極めて有利である。
【００２７】
また、ノズル８から洗浄水を噴射すれば、目詰まりが生じやすいストレーナー４の後半部分の下面や、ストレーナー４の下面のほぼ全体を簡単に洗浄できるので、メンテナンスも一層容易になる。
【００２８】
以上、代表的な実施形態を挙げて本発明の固液分離機を説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではなく、例えばパンチングメタルで作製した円筒状のストレーナーを装着するなど、種々の変更を許容し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る固液分離機の断面図である。
【図２】同固液分離機のスクリューの分解図である。
【図３】同スクリューの羽根ブロックの斜視図である。
【図４】同固液分離機のストレーナーの斜視図である。
【図５】同固液分離機の部分側面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る固液分離機の部分断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
２    ケーシング
２ｃ  投入口
２ｄ  排液口
２ｅ  排出口
４    ストレーナー
５    スクリュー
５ａ  螺旋羽根
５ｂ  羽根ブロック
５ｃ  軸部
５ｈ  セラミックス片
７    モーター
８    ノズル
９    洗浄ヘッダー
９ａ  供給ホース
【図１】
2006198540.tif 000003
【図２】
2006198540.tif 000004
【図３】
2006198540.tif 000005
【図４】
2006198540.tif 000006
【図５】
2006198540.tif 000007
【図６】
2006198540.tif 000008