(57)【要約】【課題】本発明は、固液分離後の固形分中の含液率をより低下させる固液分離装置を提供することを課題とする。【解決手段】互いに間隙をあけて軸線方向に配列される複数の固定リング１と、この固定リング１間の間隙に遊動可能に配置された遊動リング２と、これら固定リング１及び遊動リング２内に回転自在に配置されたスクリューコンベア３と、このスクリューコンベア３を回転駆動させる駆動手段４と、を備え、  前記スクリューコンベア３は、スクリュー軸３１と、このスクリュー軸３１の外周に設けられる螺旋羽根３２と、を有し、前記スクリュー軸３１には、基端側から他端側へ広がるテーパー部３ａと、このテーパー部３ａの他端側に形成される円柱部３ｂと、が形成されていることを特徴とする構成となっている。【選択図】図１
2019037926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隙をあけて軸線方向に配列される複数の固定リングと、
この固定リング間の間隙に遊動可能に配置された遊動リングと、
これら固定リング及び遊動リング内に回転自在に配置されたスクリューコンベアと、を備え、
前記スクリューコンベアは、スクリュー軸と、
このスクリュー軸の外周に設けられる螺旋羽根と、を有し、
前記スクリュー軸には、基端側から他端側へ広がるテーパー部と、
このテーパー部の他端側に形成される円柱部と、が形成されていることを特徴とする、固液分離装置。
【請求項２】
前記円柱部の直径は、前記スクリューコンベアの直径の８０〜９０％の範囲の大きさに設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項３】
前記円柱部の長さは、前記スクリュー軸の全長の１５〜２０％の範囲の長さに設定されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の固液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を含んだ処理対象物に対して圧力を加えることにより、固形分と水分とに分離する固液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、処理対象物（例えば、食品加工排水、下水処理場或いは養豚場から排出される廃水などの有機系汚泥、切削屑を含む切削油、リファイナリー、メッキ廃液、インク廃液、顔料廃液、塗料廃液などの無機系汚泥、或いは野菜屑や果実の皮、食品残渣等）を、その固形分と水分とに分離する様々なタイプの固液分離装置が市販されている。
【０００３】
特許文献１には、「互いに間隙をあけて軸線方向に配列され、かつ一体的に固定された複数の固定リングと、各固定リング間の間隙に遊動可能に配置された遊動リングと、前記複数の固定リング及び遊動リングの内部に回転可能に配置されたスクリューコンベアと、該コンベアを回転駆動する駆動手段とを具備して成る固液分離装置」の技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２２８６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、固液分離後の固形分（個体）中に水分（液体）が多く含まれていると、処理される最終的な固形分の容積が大きくなり、運搬や処分にかかる費用が膨大になってしまうという問題がある。そのため、この固液分離装置の分野においては、固形分中の含液率（固形分中水分率）を低下させることが求められている。
【０００６】
また、固液分離後の水分（液体）中に固形分（個体）が多く含まれていると、水分の処理時に固形分を取り除く必要があるため、手間がかかってしまうという問題がある。そのため、水分中に固形分が混入しないようにして、固形分除去率を高めることが求められている。
【０００７】
本発明者は、このような問題に対し、スクリューコンベアの形状やスクリーン筒（濾過筒）の構成に工夫を凝らし、様々な条件での実験を繰り返して試行錯誤を重ねた。その結果、固定リング及び遊動リングを有するスクリーン筒に対して最適なスクリューコンベアの形状を見出し、従来と比べて固形分中水分率を低下させつつ、固形分除去率を高められることを見出した。
【０００８】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたものであり、固液分離後の固形分中の含液率を低下させることができる固液分離装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、固形分除去率を高めることができる固液分離装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る固液分離装置は、互いに間隙をあけて軸線方向に配列される複数の固定リングと、この固定リング間の間隙に遊動可能に配置された遊動リングと、これら固定リング及び遊動リング内に回転自在に配置されたスクリューコンベアと、を備え、
前記スクリューコンベアは、スクリュー軸と、このスクリュー軸の外周に設けられる螺旋羽根と、を有し、前記スクリュー軸には、基端側から他端側へ広がるテーパー部と、このテーパー部の他端側に形成される円柱部と、が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る固液分離装置によれば、固定リング及び遊動リングで形成された筒状体内に、テーパー部及び円柱部を有するスクリューコンベアを配置することにより、固形分中水分率を低下させつつ、固形分除去率を高めることができる。
【００１１】
本発明の好ましい形態では、前記円柱部の直径は、前記スクリューコンベアの直径の８０〜９０％の範囲の大きさに設定されていることを特徴とする。
このような範囲に円柱部の直径を設定することにより、固形分中水分率をより低下させつつ、固形分除去率をより高めることができる。
【００１２】
本発明の好ましい形態では、前記円柱部の長さは、前記スクリュー軸の全長の１５〜２０％の範囲の長さに設定されていることを特徴とする。
このような範囲に円柱部の長さを設定することにより、固形分中水分率をより低下させつつ、固形分除去率をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、固液分離後の固形分中の含液率を低下させる固液分離装置を提供することができる。
また、本発明によれば、固形分除去率を高めることができる固液分離装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る固液分離装置の正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る固液分離装置の部分断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る固液分離装置の概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るスクリーン筒の斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るスクリューコンベアの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を図面に示した好ましい一実施形態について図１〜図５を用いて詳細に説明する。本発明の技術的範囲は、添付図面に示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、適宜変更が可能である。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る固液分離装置Ａの正面図である。この固液分離装置Ａは、スクリーン筒ＳＣと、このスクリーン筒ＳＣ内に設けられるスクリューコンベア３と、このスクリューコンベア３を回転駆動させる駆動手段４と、を備えている。
なお、この図１においては、固液分離装置Ａの内部を波線により示している。
【００１７】
この固液分離装置Ａは、スクリーン筒ＳＣ内に導入される処理対象物Ｐを固形分ＳＬ（個体）と水分ＬＱ（液体）とに分離する装置である。まず、スクリーン筒ＳＣの一端側に設けられた導入口ＳＣ１から処理対象物Ｐが導入される。その後、スクリューコンベア３の回転に伴い、処理対象物Ｐは圧縮されながらスクリーン筒ＳＣの他端側に設けられた固形分排出口ＳＣ２に向けて移動する。この時、スクリーン筒ＳＣの周壁部分に形成された水分排出口ＳＣ３から、圧縮された処理対象物Ｐ内の水分ＬＱが排出される。その結果、処理対象物Ｐの固形分ＳＬと水分ＬＱとが分離されるよう構成されている。
【００１８】
図２は、本実施形態に係る固液分離装置Ａの部分断面図である。図３は、本実施形態に係る固液分離装置Ａの概略図である。図４は、スクリーン筒ＳＣの構成部品を示す斜視図である。
【００１９】
スクリーン筒ＳＣは、図２ないし図４に示すように、互いに間隙をあけてスクリーン筒ＳＣの軸線方向に配列される複数の固定リング１と、この固定リング１間の間隙（間隙幅Ｗ）に遊動可能に配置された遊動リング２と、各固定リング１間の間隙幅Ｗを形成するスペーサー５と、固定リング１を筒状に連結するスタッドボルト６と、を備えている。
【００２０】
なお、このスクリーン筒ＳＣの基端側（導入口ＳＣ１側）には、大まかに処理対象物Ｐの濃縮を行う濃縮エリアＣＡが形成されている。一方、他端側（固形分排出口ＳＣ２）には、処理対象物Ｐをより強く圧搾し、脱水する脱水エリアＤＡが形成されている。
【００２１】
固定リング１は、スクリューコンベア３が挿通可能な内径Ｄ１に設定されたリング状に形成されており、その外周縁にはスタッドボルト６が挿通される固定用孔１１が形成されている。この固定用孔１１は、図においては、同一円周上の六方対称位置に配置されているが、これに限られず、任意の個数・配置に設定することが可能である。
【００２２】
各固定リング１の間には、スペーサー５が挟みこまれており、各固定リング１の固定用孔１１とスペーサー５とが、交互にスタッドボルト６に挿通されて一体化されている。そのため、各固定リング１の間には、スペーサー５の厚み分の間隙幅Ｗが形成されている（図３参照）。
【００２３】
遊動リング２は、スクリューコンベア３が挿通可能な内径Ｄ２に設定されたリング状に形成されており、各固定リング１の間隙に配置されている。この遊動リング２の厚さＴは、スペーサー５が形成する間隙幅Ｗよりも肉薄に形成されている（Ｔ＜Ｗ）。そのため、固定リング１と遊動リング２との間には、水分排出口ＳＣ３となる微小ギャップｇが形成されている（図３参照）。例えば、間隙幅Ｗが３．５ｍｍ、遊動リング２の厚さＴが３．０ｍｍに設定されている場合、これらの間の各微小ギャップｇは最大０．５ｍｍとなる（g＝（Ｗ−Ｔ））。すなわち、遊動リング２は間隙幅Ｗ間を移動するため、微小ギャップｇは０〜０．５ｍｍの範囲を形成し得るが、本明細書では、１つの間隙幅Ｗに形成される最大幅を微小ギャップｇとして以後表記する。
【００２４】
なお、濃縮エリアＣＡと脱水エリアＤＡとでは異なる微小ギャップｇが設定されていてもよい。例えば、濃縮エリアＣＡの微小ギャップｇは０．７〜０．３ｍｍの範囲に設定されており、脱水エリアＤＡの微小ギャップｇは、０．３〜０．１５ｍｍの範囲に設定されていてもよい。
【００２５】
また各遊動リング２の外径Ｄ３は、そのまわりに位置するスペーサー５の内側面により形成される円の径Ｄ４よりも小さく設定されており、また、各固定リング１の内径Ｄ１よりも大きく設定されている（図３参照）。このような寸法に設定することにより、遊動リング２は、固定リング１の間から離脱することなく、その半径方向に移動可能であり、スクリーン筒ＳＣの中心軸線まわりを回転するように運動することが可能である。
【００２６】
スタッドボルト６は、図１に示す様に、その端部が支持板７に固定されており、複数のスタッドボルト６を支持板７によって連結することで、スクリーン筒ＳＣを形成している。そのため、スタッドボルト６の長さや固定リング１の個数を調節することにより、スクリーン筒ＳＣの長さを調節することが可能である。
また、固形分排出口ＳＣ２には、背圧板８が設けられていてもよい。
【００２７】
図５は、本実施形態に係るスクリューコンベア３の正面図である。
スクリューコンベア３は、駆動手段４に接続されるスクリュー軸３１と、このスクリュー軸３１の外周に設けられる螺旋羽根３２と、駆動手段４と接続される接続部３３と、を有している。このスクリューコンベア３は、スクリーン筒ＳＣの基端側（導入口ＳＣ１側）及び他端側（固形分排出口ＳＣ２側）に配置された軸受４１に軸支され、接続部３３が駆動手段４に接続されることにより、スクリュー軸３１及び螺旋羽根３２を回転可能に構成されている。
【００２８】
このスクリュー軸３１は、基端側から他端側へ広がるテーパー部３ａと、このテーパー部３ａの他端側に形成される円柱部３ｂと、テーパー部３ａの基端側に形成される３ｃと、を有している。
図３においては、テーパー部３ａの基端側に小径円柱部３ｃを形成した例を示したが、小径円柱部３ｃを形成せずに基端からテーパー部３ａを形成する形状を採用してもよい。
【００２９】
テーパー部３ａは、導入口ＳＣ１側の径が固形分排出口ＳＣ２の径よりも小さいテーパー構造となっており、例えばその角度は、軸方向に対して１０〜２０°程傾斜した角度に設定されている。
【００３０】
また、円柱部３ｂの直径Ｄ６は、スクリューコンベア３の径Ｄ５の８０〜９０％の範囲に設定されている。
円柱部３ｂの直径Ｄ６を、スクリューコンベア３の径Ｄ５の８０％以下に設定した場合には、処理対象物Ｐを圧縮する力が弱くなりすぎてしまい、固形分中の水分を有効に排出させることができない。その結果、固形分中水分率が高くなってしまう問題がある。
一方、円柱部３ｂの直径Ｄ６を、スクリューコンベア３の径Ｄ５の９０％以上に設定した場合、処理対象物Ｐを圧縮する力が強くなりすぎてしまい、水分排出口ＳＣ３から固形分が排出されてしまう。その結果、固形分除去率が低くなってしまうという問題がある。
【００３１】
円柱部３ｂの長さは、スクリュー軸３１の全長の１５〜２０％の範囲に設定されている。
円柱部３ｂの長さを、スクリュー軸３１の全長の１５％以下に設定した場合には、処理対象物Ｐを圧縮する距離が短くなりすぎてしまい、固形分中の水分を有効に排出させることができない。その結果、固形分中水分率が高くなってしまう問題がある。
一方、円柱部３ｂの長さを、スクリュー軸３１の全長の２０％以上に設定した場合には、処理対象物Ｐを圧縮する距離が長くなりすぎてしまい、水分排出口ＳＣ３から固形分が排出されてしまう。その結果、固形分除去率が低くなってしまうという問題がある。
【００３２】
螺旋羽根３２の外形Ｄ５は、固定リング１の内径Ｄ１とほぼ等しく、螺旋羽根３２の外周端が固定リング１に接触せず、しかも特には隙間を空けずに、螺旋羽根３２が回転可能なよう設定されている。
そのため、円柱部３ｂにおける螺旋羽根３２の立ち上がりＨは、スクリューコンベア３の径Ｄ５の１０〜２０％の範囲に設定されている。
【００３３】
本発明によれば、スクリュー軸３１に円柱部３ｂを形成することで、固形分中の含液率（固形分中水分率）を低下させられることができる。そのため、処理が必要な固形分の容積が小さくなり、運搬や処分にかかる費用を削減することができる。
また、スクリュー軸３１に円柱部３ｂを形成することで、固形分除去率を高めることができる。そのため、水分の処理を容易に行うことができる。
【００３４】
また、本発明によれば、円柱部３ｂの直径Ｄ６をスクリューコンベア３の径Ｄ５の８０〜９０％の範囲に、円柱部３ｂの長さは、スクリュー軸３１の全長の１５〜２０％の範囲に設定することにより、さらに固形分中水分率を低下させつつ、固形分除去率を高めることができる。
【００３５】
また、本発明によれば、固定リング１及び遊動リング２により構成されたスクリーン筒ＳＣに、円柱部３ｂを有するスクリューコンベア３を適用することにより、処理速度を向上させることができる。すなわち、円柱部３ｂを設けた場合には、処理対象物Ｐを圧縮する力が高まり、スクリーン筒ＳＣが目詰まりする可能性が高まるが、遊動リング２を採用することにより、目詰まりを抑制し、さらには、定期的なスクリーン筒ＳＣの洗浄を行う必要がない。そして、処理速度を向上させた場合でも、円柱部３ｂを設けることにより、処理対象物Ｐを最大に圧縮する区画を長く形成することができ、低い固形分中水分率と、高い固形分除去率とを保つことができる。
これらが、相俟って、本発明の固液分離装置Ａは、処理速度を飛躍的に向上させることができる。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ  固液分離装置
Ｐ  処理対象物
１  固定リング
２  遊動リング
３  スクリューコンベア
４  駆動手段
５  スペーサー
６  スタッドボルト
ＳＣ  スクリーン筒
【図１】
2019037926.tif 000003
【図２】
2019037926.tif 000004
【図３】
2019037926.tif 000005
【図４】
2019037926.tif 000006
【図５】
2019037926.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月31日(2017.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隙をあけて軸線方向に配列される複数の固定リングと、
この固定リング間の間隙に遊動可能に配置された遊動リングと、
これら固定リング及び遊動リング内に回転自在に配置されたスクリューコンベアと、を備え、
前記スクリューコンベアは、スクリュー軸と、
このスクリュー軸の外周に設けられる螺旋羽根と、を有し、
前記スクリュー軸には、基端側から他端側へ広がるテーパー部と、
このテーパー部の他端側に形成される円柱部と、が形成されており、
前記固定リング及び前記遊動リング内に前記テーパー部が配置された濃縮エリアと、
前記固定リング及び前記遊動リング内に前記円柱部が配置された脱水エリアと、が形成されていることを特徴とする、固液分離装置。
【請求項２】
前記円柱部の直径は、前記スクリューコンベアの直径の８０〜９０％の範囲の大きさに設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項３】
前記円柱部の長さは、前記スクリュー軸の全長の１５〜２０％の範囲の長さに設定されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の固液分離装置。
【請求項４】
前記固定リングの間にはスペーサーが設けられており、
このスペーサーは、前記遊動リングよりも肉厚に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の固液分離装置。
【請求項５】
前記固定リングと前記遊動リングとの間には、微小ギャップが形成されており、
前記脱水エリアの微小ギャップは、前記濃縮エリアの微小ギャップよりも幅狭に設定されていることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れかに記載の固液分離装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
ところで、固液分離後の固形分（固体）中に水分（液体）が多く含まれていると、処理される最終的な固形分の容積が大きくなり、運搬や処分にかかる費用が膨大になってしまうという問題がある。そのため、この固液分離装置の分野においては、固形分中の含液率（固形分中水分率）を低下させることが求められている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
また、固液分離後の水分（液体）中に固形分（固体）が多く含まれていると、水分の処理時に固形分を取り除く必要があるため、手間がかかってしまうという問題がある。そのため、水分中に固形分が混入しないようにして、固形分除去率を高めることが求められている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
この固液分離装置Ａは、スクリーン筒ＳＣ内に導入される処理対象物Ｐを固形分ＳＬ（固体）と水分ＬＱ（液体）とに分離する装置である。まず、スクリーン筒ＳＣの一端側に設けられた導入口ＳＣ１から処理対象物Ｐが導入される。その後、スクリューコンベア３の回転に伴い、処理対象物Ｐは圧縮されながらスクリーン筒ＳＣの他端側に設けられた固形分排出口ＳＣ２に向けて移動する。この時、スクリーン筒ＳＣの周壁部分に形成された水分排出口ＳＣ３から、圧縮された処理対象物Ｐ内の水分ＬＱが排出される。その結果、処理対象物Ｐの固形分ＳＬと水分ＬＱとが分離されるよう構成されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
テーパー部３ａは、導入口ＳＣ１側の径が固形分排出口ＳＣ２側の径よりも小さいテーパー構造となっており、例えばその角度は、軸方向に対して１０〜２０°程傾斜した角度に設定されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
螺旋羽根３２の外形Ｄ５は、固定リング１の内径Ｄ１とほぼ等しく、螺旋羽根３２の外周端が固定リング１に接触せず、しかも特には隙間を空けずに、螺旋羽根３２が回転可能なよう設定されている。
そのため、円柱部３ｂにおける螺旋羽根３２の立ち上がりＨは、「Ｄ５＝Ｄ６＋Ｈ×２」を満たす範囲に設定されている。すなわち、図５に示されているように、スクリューコンベア３の径Ｄ５は、円柱部３ｂの直径Ｄ６と螺旋羽根３２の立ち上がりＨの上下２つ分の和である。
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月28日(2017.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記円柱部の直径は、前記スクリューコンベアの螺旋羽根の外接円の直径の８０〜９０％の範囲の大きさに設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の固液分離装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
螺旋羽根３２の外形Ｄ５は、固定リング１の内径Ｄ１とほぼ等しく、螺旋羽根３２の外周端が固定リング１に接触せず、しかも特には隙間を空けずに、螺旋羽根３２が回転可能なよう設定されている。
そのため、螺旋羽根３２は立ち上がりＨを有している。