(57)【要約】【課題】固形分の排出口を開閉する弁体を設けた場合に、この排出口での固形分の詰まり等を防止してその円滑な排出を促す。【解決手段】スクリュウコンベア５のスクリュウシャフト６ａ外周と回転ボウル１の内周との間の環状空間Ｃに供給された被処理物Ｐを回転ボウルの遠心力によって固液分離しつつ、分離された固形分Ｓはスクリュウコンベア５によって環状空間Ｃを軸線Ｏ方向一端側に搬送して、この環状空間Ｃの一端に開口した排出口１３ｃから排出可能とするに際し、環状空間Ｃの一端側において、固形分Ｓの排出口１３ｃにこの排出口１３ｃを開閉する弁体１６を備えて、この弁体１６を回転ボウル１の内部に設ける。【選択図】        図２
2004290832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形略円筒状をなして中心軸線回りに回転可能に支持される回転ボウルと、この回転ボウル内に同軸的に配置されて該回転ボウルと差速をもって同方向に回転可能に支持されるスクリュウコンベアとを備え、このスクリュウコンベアのスクリュウシャフト外周と上記回転ボウルの内周との間の環状空間に供給された被処理物を上記回転ボウルの遠心力によって固液分離しつつ、分離された固形分は上記スクリュウコンベアによってこの環状空間を上記軸線方向一端側に搬送されて、この環状空間の一端に開口した排出口から排出可能とされるとともに、上記被処理物から分離された分離液は上記軸線方向他端側に開口した分離液流路から排出可能とされており、上記環状空間の一端側において、上記固形分の排出口には該排出口を開閉する弁体が備えられていて、この弁体は上記回転ボウルの内部に設けられていることを特徴とするデカンタ型遠心脱水装置。
【請求項２】
上記回転ボウルは、概略円筒状をなして上記スクリュウシャフト外周との間に上記環状空間を形成するボウル本体と、このボウル本体の上記一端側に取り付けられて上記軸線回りに回転可能に支持される支持部材とを備え、上記弁体はこの支持部材の内部に収容されていることを特徴とする請求項１に記載のデカンタ型遠心脱水装置。
【請求項３】
上記弁体は、上記軸線の周りに周方向に間隔を開けて配設された複数の弁機構によって開閉駆動されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデカンタ型遠心脱水装置。
【請求項４】
上記弁体は、上記軸線回りに一周する環状に形成されるとともに、この弁体の内周側には大気圧に開放された空間が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のデカンタ型遠心脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥等の被処理物を脱水するためのデカンタ型遠心脱水装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このようなデカンタ型遠心脱水装置として、本発明の発明者等は、例えば特許文献１において、一端側内周部が先細り状に傾斜させられた外形略円筒状をなして軸線回りに回転される回転ボウルとその内周に同軸的に配置されるスクリュウコンベアとを備え、これらスクリュウコンベアと回転ボウルとの間の環状空間に供給された被処理物を固液分離して、固形分は上記一端側に搬送して排出する一方、分離液は他端側において上記環状空間の内周側に開口した分離液流路から排出するように構成し、さらにこの環状空間内のスクリュウシャフトの上記一端側の部分に、この一端側に向かうに従い外径が漸次縮径する円錐台状のコーン状部を形成したものを提案している。
【０００３】
従って、このようなデカンタ型遠心脱水装置によれば、環状空間内の一端側の部分に上記コーン状部が形成されることにより、固形分が排出されるこの一端側において環状空間の断面積をより小さくすることができて、被処理物から固液分離された固形分を確実に圧縮して効率的な脱水を図ることができる。また、その一方で、分離液が排出される流路は環状空間の内周側に開口しているので、この分離液が遠心力による大きな運動エネルギーをもったまま排出されるのを防ぐことができ、エネルギー損失を抑えて当該装置を駆動するための消費動力の軽減を図ることができる。そして、この特許文献１記載の遠心脱水装置では、上記環状空間の一端側に開口した固形分の排出口に、固形分の排出量を調整可能な弁体が設けられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３３６７３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この特許文献１記載の装置にあっては、その上記弁体が回転ボウルの外部に設けられており、すなわち上記排出口が形成された回転ボウルの端壁部の内周部から、上記軸線を中心とした略円筒状の軸端部が軸線方向外側に延びるように設けられ、この軸端部の内周には上記スクリュウコンベアのスクリュウシャフトが相対的に回転自在に貫挿されるとともに、該軸端部の外周にリング状の弁体が弁機構により上記排出口に向けて進退可能に設けられた構成とされている。従って、そのような特許文献１記載の遠心脱水装置では、上記排出口が軸線回りに一周する環状に形成されていると、軸端部と回転ボウルの本体とが分断されてこれらを一体に回転させることができなくなってしまうため、この排出口を上記端壁部に周方向に間隔を開けて点在するように形成して、この間隔を開けた部分で軸端部と回転ボウル本体とが連結されるようにして上記弁体および弁機構ごと一体回転可能としなければならない。
【０００６】
しかしながら、こうして弁体および弁機構が回転ボウルの外部に設けられていると、弁体や弁機構のメインテナンスなどは容易とはなるものの、上述のように固形分の排出口は回転ボウルの端壁部に周方向に間隔を開けて点在するように形成しなければならず、この点在した排出口が周方向に間隔を開けた部分すなわち軸端部と回転ボウルの本体とが連結された部分で排出口の開口面積が小さくなってしまうため、特にこの部分の背面で固形分の詰まりを生じたりして、固形分の円滑な排出が阻害されてしまうおそれがあった。また、特に分離液が排出される分離液流路が上記環状空間の内周側に開口した特許文献１記載の遠心脱水装置では、これよりも外周側に位置することとなる上記排出口から排出される固形分に、これら排出口と上記分離液流路の開口部との径方向の位置の差によって大きな差圧（背圧）が作用することとなり、上記弁体が排出口から後退して排出口が開放されたときには、この差圧は端壁部の上記排出口が周方向に間隔を開けた部分に作用するので、この部分に変形が生じたりするおそれもあった。
【０００７】
本発明は、このような背景の下になされたもので、被処理物を脱水して固形分と分離液とに固液分離するデカンタ型遠心脱水装置において、固形分の排出口を開閉する弁体を設けた場合に、上記排出口での固形分の詰まり等を防止してその円滑な排出を促すことが可能なデカンタ型遠心脱水装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、外形略円筒状をなして中心軸線回りに回転可能に支持される回転ボウルと、この回転ボウル内に同軸的に配置されて該回転ボウルと差速をもって同方向に回転可能に支持されるスクリュウコンベアとを備え、このスクリュウコンベアのスクリュウシャフト外周と上記回転ボウルの内周との間の環状空間に供給された被処理物を上記回転ボウルの遠心力によって固液分離しつつ、分離された固形分は上記スクリュウコンベアによってこの環状空間を上記軸線方向一端側に搬送して、この環状空間の一端に開口した排出口から排出可能とするとともに、上記被処理物から分離された分離液は上記軸線方向他端側に開口した分離液流路から排出可能とし、上記環状空間の一端側において、上記固形分の排出口に該排出口を開閉する弁体を備えて、この弁体を上記回転ボウルの内部に設けたことを特徴とする。
【０００９】
従って、このようなデカンタ型遠心脱水装置においては、上記弁体が回転ボウルの内部に設けられるのに伴い、この弁体により開閉される上記固形分の排出口も回転ボウル内部の上記環状空間一端側に設けられることとなり、言い換えれば回転ボウルはこの排出口が設けられる環状空間の一端よりもさらに上記軸線方向一端側に延設されて該軸線回りに回転可能に支持されることとなる。このため、上記排出口は軸線回りに一周する環状に形成しても、上記環状空間を形成する回転ボウルの本体を、この回転ボウルが上記一端側に延設された部分を介して、該回転ボウルが軸線回りに回転可能に支持される部分と連結して一体に回転させることができ、これにより上記排出口の開口面積を大きく確保して固形分を円滑に排出することが可能となる。なお、こうして弁体を回転ボウル内部に配設するには、例えば当該回転ボウルを、概略円筒状をなして上記スクリュウシャフト外周との間に上記環状空間を形成するボウル本体と、このボウル本体の上記一端側に取り付けられて上記軸線回りに回転可能に支持される支持部材とを備えた構成とし、上記弁体をこの支持部材の内部に収容すればよい。
【００１０】
一方、上記特許文献１記載の遠心脱水装置では、上述のように軸端部の外周に設けられたリング状の弁体を進退させて上記排出口を開閉する弁機構が、上記軸端部の外周にフランジ部を形成するとともに、弁体を断面が内周側に開口する「コ」字状として、上記フランジ部を取り囲むように軸端部外周にオイルシールを介して密着して進退可能に取り付け、この弁体の内周とフランジ部との間に形成される油圧室に作動油を供給・排出して該弁体を進退させる構成とされており、従ってその上記オイルシールは大径の軸端部外周の全周に亙って軸端部と弁体との間に介装しなければならず、シール性の確保や弁体を円滑に進退させるには高い取付精度や軸端部および弁体の成形精度が要求されることとなるという問題もある。そこで、このような問題を解決するには、上記弁体を、上記軸線の周りに周方向に間隔を開けて配設された複数の弁機構によって開閉駆動するのが望ましく、これにより個々の弁機構は上記と同様に油圧室に作動油を供給・排出して上記弁体を進退させるものとしても、そのオイルシールは小径のもので済み、容易にシール性の確保を図ることが可能となる。
【００１１】
また、この特許文献１記載の遠心脱水装置のように軸端部の外周にリング状の弁体がオイルシールを介して密着して進退可能に取り付けられている場合に、弁体によって固形分の排出口を閉じた状態でこの排出口の内周側の開口部周縁と弁体との間に隙間があると、この隙間から弁体と軸端部との間に介装された上記オイルシールまでの範囲が、排出される固形分に作用する上記差圧と等しい圧力状態となるため、該オイルシールにはより高い耐圧性が要求されるという問題もある。そこで、このような問題を解決するには、上記弁体を、上記と同様に軸線回りに一周する環状に形成するにしても、この弁体の内周側は、シール等を介して軸端部に密着させたりすることなく、大気圧に開放された空間が形成されるようにするのが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において回転ボウル１は、軸線Ｏを中心とした概略円筒状をなすボウル本体２と、このボウル本体２と略同内径の有底円筒状をなして該ボウル本体２の軸線Ｏ方向一端側（図１、２において左側）の開口部に同軸に取り付けられる支持部材３、およびボウル本体２と略同外径の円板状をなして該ボウル本体２の他端側（図１、２において右側）の開口部に取り付けられる支持部材４とから構成されて、これら支持部材３，４により両端が閉塞された直胴型をなしている。
【００１３】
このうち、支持部材３の底部中央と支持部材４の中央とには、当該回転ボウル１の内部に連通する小径円筒状の支持部３ａ，４ａがそれぞれ軸線Ｏを中心として外側に突出するように設けられていて、これらの支持部３ａ，４ａが図示されない軸受に取り付けられるとともに、その一方がやはり図示されない回転駆動装置に連結されることにより、回転ボウル１は軸線Ｏを水平にして該軸線Ｏ回りに回転可能に支持されている。なお、このうち例えば一端側の支持部材３の支持部３ａは、図２に示すように該支持部材３がなす上記有底円筒の内部に突出するようにされていてもよい。
【００１４】
また、スクリュウコンベア５は、円筒状のスクリュウシャフト６ａの外周にスクリュウ羽根６ｂが設けられてなるスクリュウコンベア本体６と、上記スクリュウシャフト６ａの両端に同軸に取り付けられたトラニオン７，８とから構成されており、これらトラニオン７，８はそれぞれ上記回転ボウル１の支持部材３，４の支持部３ａ，４ａ内にベアリング９を介して軸線Ｏ回りに回転自在かつ液密に支持されるとともに、そのうちの一方は、回転ボウル１の上記回転駆動装置とは異なる図示されない回転駆動装置に連結されていて、これにより当該スクリュウコンベア５は回転ボウル１内に同軸的に配置されて該回転ボウル１と差速をもって同方向に回転可能とされる。
【００１５】
しかして、本実施形態では、このように同軸的に配置されたスクリュウコンベア５の概ね上記スクリュウシャフト６ａ部分の外周と、回転ボウル１の概ね上記ボウル本体２の内周との間に形成される環状空間Ｃに下水汚泥等の被処理物Ｐを供給することにより、この被処理物Ｐが上記環状空間Ｃ内に充密させられて回転ボウル１の遠心力によって固液分離され、被処理物Ｐから分離されて脱水された固形分Ｓはスクリュウコンベア５のスクリュウ羽根６ｂによりこの環状空間Ｃを軸線Ｏ方向一端側に搬送される一方、分離液Ｌは軸線Ｏ方向他端側に押し出されてそれぞれ排出される。
【００１６】
ここで、上記トラニオン７，８のうち、他端側のトラニオン８内には軸線Ｏに沿って被処理物Ｐの供給路８ａが形成されるとともに、スクリュウコンベア本体６のスクリュウシャフト６ａには、回転ボウル１の軸線Ｏ方向略中央部に位置するように被処理物Ｐの供給部材１０が備えられており、この供給部材１０は上記供給路８ａと供給管１０ａによって連結されている。
【００１７】
この供給部材１０は、本実施形態では鋳鉄等の鋳物によって円盤状に形成されてスクリュウシャフト６ａに同軸に取り付けられ、その内部には、上記軸線Ｏ上に他端側を向いて開口する上記供給管１０ａとの連結部から分岐し、この軸線Ｏに滑らかに接する円弧状をなして一端側に向かうに従い外周側に向かった後に、軸線Ｏに直交する方向に延びてスクリュウシャフト６ａの外周に開口する供給路１０ｂが、周方向に等間隔に複数（本実施形態では４つ）形成されている。従って、トラニオン８の上記供給路８ａから供給された被処理物Ｐは、供給管１０ａを介してこの供給部材１０の供給路１０ｂから上記環状空間Ｃの軸線Ｏ方向中間部においてその内周に吐出して該環状空間Ｃ内に供給される。
【００１８】
また、上記他端側のトラニオン８内には、上記供給路８ａの外周に、分離液Ｌの排出用の複数の分離液流路８ｂが互いに周方向に等間隔に、かつそれぞれ軸線Ｏに平行に形成されており、これらの分離液流路８ａは、その一端が外周側に延びて上記環状空間Ｃ内の他端に位置するトラニオン８の端部の外周すなわち該環状空間Ｃの内周に開口させられている。なお、この分離液流路８ａの環状空間Ｃ内への開口部には液側ベーン８ｃが備えられている。また、上記スクリュウ羽根６ｂは、スクリュウシャフト６ａ他端に取り付けられたこのトラニオン８の端部にまで延設されており、さらにこのスクリュウ羽根６ｂの内周側の根元部分には、該スクリュウ羽根６ｂを軸線Ｏ方向に貫通する複数の貫通孔６ｃが周方向に間隔を開けて、かつ当該スクリュウ羽根６ｂの軸線Ｏ方向全長に亙って形成されている。
【００１９】
一方、上記スクリュウシャフト６ａの一端部外周には環状空間Ｃ内に突出するようにインナーコーン１１が取り付けられている。このインナーコーン１１は、スクリュウシャフト６ａの一端部外周に外嵌されて着脱可能に固定される軸線Ｏを中心としたリング状の部材であって、ただしその外径は、スクリュウ羽根６ｂの外径が回転ボウル１のボウル本体２内径よりも僅かに小さい程度であるのに対し、このスクリュウ羽根６ｂ外径よりもさらに一段小さくされており、図２に示すように軸線Ｏ方向一端側を向く壁面１１ａと他端側を向く壁面１１ｂおよび外周側を向く周面１１ｃとを備えている。
【００２０】
これらの壁面１１ａ，１１ｂのうち上記一端側を向く壁面１１ａは、この一端側に向かうに従い一定の傾斜角αで内周側に向かう軸線Ｏを中心とした円錐状面とされていて、その一端側の内周縁はスクリュウシャフト６ａの外周面に連続させられている。また、このインナーコーン１１の他端側を向く上記壁面１１ｂは、上記傾斜角αよりも軸線Ｏに対して大きな傾斜角βで壁面１１ａとは逆に一端側に向かうに従い外周側に向かうやはり軸線Ｏを中心とした円錐状面とされ、従ってその軸線Ｏ方向の長さは壁面１１ａよりも短くされる。さらに、インナーコーン１１の上記周面１１ｃも、その軸線Ｏ方向の長さが壁面１１ａより短くされた該軸線Ｏを中心とする円筒面状とされている。
【００２１】
さらに、このインナーコーン１１に対して軸線Ｏ方向一端側に間隔を開けた位置には、やはり環状空間Ｃに突出するようにしてアウターコーン１２が回転ボウル１の内周に取り付けられており、このアウターコーン１２は上記インナーコーン１１に軸線Ｏ方向において対向するようにされている。ここで、このアウターコーン１２も軸線Ｏを中心としたリング状の部材であって、軸線Ｏ方向他端側を向く壁面１２ａと一端側を向く壁面１２ｂおよび内周側を向く周面１２ｃとを備えている。
【００２２】
なお、このアウターコーン１２の外周部には円環板状のフランジ部１２ｄが形成されており、このフランジ部１２ｄが回転ボウル１の上記ボウル本体２と支持部材３との取付部に１ないし複数のスペーサー１２ｅとともに介装されることにより、該アウターコーン１２は回転ボウル１の内周に着脱可能に固定されている。従って、このスペーサー１２ｅを上記フランジ部１２ｄの前後（軸線Ｏ方向一端側と他端側）で入れ替えることにより、アウターコーン１２の軸線Ｏ方向の位置は調整可能とされる。
【００２３】
さらに、このアウターコーン１２の上記他端側を向く壁面１２ａは、インナーコーン１１の上記壁面１１ａの傾斜角αよりも小さな傾斜角γで一端側に向かうに従い内周側に向かう該軸線Ｏを中心とした円錐状面とされている。従って、これらの壁面１１ａ，１２ａの間には、環状空間Ｃの一端側において、回転ボウル１の内周面寄りの円周部すなわち環状空間Ｃの外周縁部から一端側に向かうに従い内周側に向けて延び、この一端内周側でスクリュウシャフトの外周面寄りの円周部すなわち環状空間Ｃの内周縁部に開口する、軸線Ｏを中心とした円錐台面に沿った空間が形成されることとなり、この空間は被処理物Ｐから分離された固形分Ｓの排出経路１３とされる。
【００２４】
また、このように排出経路１３を形成する壁面１２ａの傾斜角γが壁面１１ａの傾斜角αよりも小さくされることにより、この排出経路１３は、上記環状空間Ｃの外周縁部から内周縁部に向かう部分では、その上記軸線Ｏに対する径方向の幅が上記一端側に向かうに従い漸次大きくなるように形成されることとなる。
【００２５】
なお、このように一端側に向かうに従い環状空間Ｃの外周縁部から内周縁部に向かうように傾斜した排出経路１３の傾斜角、すなわち図２に示すように円錐面状とされた上記壁面１１ａ，１２ａ同士の軸線Ｏに沿った断面における該軸線Ｏに対する径方向の中心を結んだ直線Ｍが軸線Ｏに対してなす排出経路傾斜角θ（＝（α＋γ）／２）は、本実施形態では２０〜７０°の範囲に設定されている。因みに、本実施形態では、壁面１１ａの上記傾斜角αは２０〜７０°の範囲とされるとともに、壁面１２ａの傾斜角γは２０〜６０°の範囲とされて、これらの範囲でα＞γとされ、さらにインナーコーン１１の他端側を向く壁面１１ｂの傾斜角β（＞α＞γ）は６０〜９０°の範囲とされている。
【００２６】
さらに、アウターコーン１２の上記壁面１２ａは、インナーコーン１１の上記周面１１ｃよりも軸線Ｏ方向一端側において回転ボウル１の内周面に連続するようにされ、従って上記排出経路１３の他端側にはこの周面１１ｃと回転ボウル１の内周面（ボウル本体２の内周面）との間に、軸線Ｏに平行に延びる短い導入部１３ａが形成されることとなる。ただし、図示のアウターコーン１２においては壁面１２ａが円錐状面のまま回転ボウル１の内周面に連なるようにされているが、この壁面１２ａが回転ボウル１内周面に連なる部分は軸線Ｏに垂直な平面によって切り欠くようにしてもよい。
【００２７】
また、アウターコーン１２の上記周面１２ｃは、上記周面１１ｃと同様にその軸線Ｏ方向の長さが壁面１２ａより短くされた該軸線Ｏを中心とする円筒面状とされている。ただし、その内径は上記周面１１ｃの外径よりも小さくされて、これによりインナーコーン１１とアウターコーン１２とは、その壁面１１ａ，１２ａ同士が軸線Ｏに対する径方向にオーバーラップされるようにして、上述のように軸線Ｏ方向に対向させられることとなる。
【００２８】
さらに、該周面１２ｃは、インナーコーン１１の壁面１１ａがスクリュウシャフト６ａの外周面に連なる部分よりも僅かに軸線Ｏ方向一端側に配設されており、これによりこの周面１２ｃとスクリュウシャフト６ａの外周面との間には、排出経路１３の他端側にあって軸線Ｏに平行に延びる短い排出部１３ｂが形成されることとなって、この排出部１３ｂの一端、すなわち周面１２ｃとスクリュウシャフト６ａ外周面との一端縁の間に形成される円環状の開口部が、本実施形態における環状空間Ｃ一端の固形分Ｓの排出口１３ｃとされる。なお、この排出口１３ｃの軸線Ｏに対する径方向の幅Ａは、排出経路１３の他端における上記導入部１３ａの径方向の幅Ｂよりも大きくされている。
【００２９】
一方、この排出口１３ｃよりもさらに一端側の上記支持部材３内は、その他端側が、該支持部材３の円筒壁部に周方向に間隔を開けて形成される複数の排出孔１４ａを介して大気圧に開放された固形分Ｓの排出室１４とされている。そして、この排出室１４には、支持部材３内の一端側に設けられた弁機構１５によって上記排出口１３ｃに向けて進退可能とされて該排出口１３ｃを開閉する弁体１６が備えられており、従ってこの弁体１６および弁機構１５は、回転ボウル１内に配設されることとなる。
【００３０】
ここで、この弁機構１５においては、回転ボウル１を構成する上記支持部材３内の一端側に周方向に等間隔に複数の油圧室１５ａが形成されていて、これらの油圧室１５ａ内にはピストン１５ｂがその周面を油圧室１５ａ内壁に液密に摺接させて軸線Ｏ方向に進退可能に収容されるとともに、該ピストン１５ｂによって前後に分けられる油圧室１５ａには、図示されない作動油の供給手段からトラニオン７および支持部材３内に形成された作動油供給路１５ｃを介して作動油が供給・排出可能とされている。また、ピストン１５ｂには油圧室１５ａから軸線Ｏに平行に他端側に向けて延びて上記排出室１４に突出するロッド１５ｄがオイルシール１５ｅを介して設けられていて、これら複数の油圧室１５ａから突出する複数のロッド１５ｄの先端に上記弁体１６が取り付けられている。従って、これら複数のロッド１５ｄも周方向に間隔を開けて配設されるとともに、個々のロッド１５ｄの排出室１４内における内周側と外周側とには、ある程度の空間があけられている。
【００３１】
また、この弁体１６は、上述のように円環状をなして開口する排出口１３ｃに合わせて円環状とされていて、すなわち１つの弁体１６が上記複数のロッド１５ｄの先端に支持されて軸線Ｏ方向に進退可能とされており、上記油圧室１５ａのピストン１５ｂより他端側に作動油を供給したときには図２の上側に示されるように一端側に後退して排出口１３ｃを開放可能とされ、逆に油圧室１５ａのピストン１５ｂより一端側に作動油を供給したときには図２の下側に示されるように他端側すなわち排出口１３ｃ側に前進して該排出口１３ｃの開口部周縁に密着することにより、この排出口１３ｃを閉鎖可能とされている。従って、この弁体１６の外径は排出口１３ｃの外径より大きくされ、内径は排出口１３ｃの内径よりも小さくされる。
【００３２】
なお、この弁体１６の内径は、当該弁体１６の内周側に環状の空間があけられるように、その内周に配置されるトラニオン７の外径や、図２に示したように支持部材３の支持部３ａが有底円筒部内に突出しているときにはその外径よりも大きくされる。従って、この弁体１６の内周側には、大気圧に開放された上記排出室１４の連通して同様に大気圧に開放された環状の空間が形成されることとなる。ただし、図示においては弁体１６の排出口１３ｃ側を向く先端面とこの先端面が密着する排出口１３ｃの開口部周縁とが軸線Ｏに直交する平坦面状とされているが、例えば排出口１３ｃ開口部周縁の内外周をテーパ状に切り欠くとともに弁体１６の先端部内外周をこの排出口１３ｃを閉鎖可能な形状としてもよい。
【００３３】
このように構成されたデカンタ型遠心脱水装置では、この弁体１６によって排出口１３ｃが閉鎖されることにより、回転ボウル１の上記環状空間Ｃを一端側に搬送されて上記排出経路１３内に押し込まれた固形分Ｓには、上記油圧室１５ａに供給された作動油の圧力による一定の背圧が作用することとなり、これによって固形分Ｓを圧縮して高い脱水効率を得ることができる。そして、この背圧を固形分Ｓの排出圧力が上回ったときに上記作動油の圧力に抗して弁体１６が後退して排出口１３ｃが開放され、この排出口１３ｃから固形分Ｓが排出室１４内に排出されて、さらに排出孔１４ａを通して回転ボウル１の外周に排出される。なお、この回転ボウル１の外周には、軸線Ｏ方向において少なくともその直胴部分（支持部材３，４の支持部３ａ，４ａの間）を覆うように図示されないカバーが設けられる。
【００３４】
しかも、本実施形態では、上記分離液流路８ａが環状空間Ｃの内周側に開口してこれよりさらに内周側の上記他端側のトラニオン８内に延びるように形成されており、従ってこの分離液流路８ａの図示されない排出口と環状空間Ｃの内周側縁部に臨んで開口した上記固形分Ｓの排出口１３ｃとの間には、その径方向の位置によって大きな差圧が生じることとなって、排出口１３ｃを弁体１６が塞ぐことによって固形分Ｓに与えられる上記一定の圧力はこの差圧分に相当する圧力とされるので、固形分Ｓをさらに確実に圧縮してより高い脱水効率を得ることが可能となる。
【００３５】
そして、上記構成のデカンタ型遠心脱水装置においては、この弁体１６が、回転ボウル１の内部に配設されており、特に本実施形態では上記円筒状のボウル本体２の一端に取り付けられて直胴型の回転ボウル１を構成する有底円筒状の支持部材３内に弁体１６が収容されているので、上記排出口１３ｃを、特許文献１記載の遠心脱水装置のように周方向に間隔を開けて点在するように形成することなく、環状空間Ｃにそのまま連通するようにされた環状に形成することが可能となり、これによって排出口１３ｃの開口面積を大きく確保して固形分Ｓが排出される際の詰まり等も防止することが可能となる。
【００３６】
すなわち、本実施形態では、弁体１６が回転ボウル１の内部に配設されていて、その外周を取り囲む支持部材３の円筒部分が円筒状のボウル本体２の一端部に取り付けられて支持部３ａと連結されているので、排出口１３ｃを環状としても上記支持部３ａを回転ボウル１のボウル本体２と一体に回転することが可能となり、排出口１３ｃでの固形分Ｓの詰まり等を防止することができるのである。また、この排出口から排出されようとする固形分には上述のような大きな差圧が作用しているため、上述のように排出口が間隔を開けた部分で軸端部と回転ボウル本体とが連結されていると、排出口を開放したときにこの部分にかかる差圧が作用してその変形を招いたりするおそれもあるが、排出口１３ｃを環状に形成することが可能な本実施形態ではそのような変形による損傷も生じることはなく、従って装置寿命の延長を図ることが可能となる。
【００３７】
一方、このように弁体１６が回転ボウル１に配設されることにより、本実施形態によれば、例えばこの弁体１６が上記スクリュウコンベア５側に設けられている場合と比べても、この弁体１６や回転ボウル１の損傷を防いで装置寿命の延長を図ることが可能となる。すなわち、このように弁体１６がスクリュウコンベア５側に設けられている場合でも、回転ボウル１内に配設されていれば排出口１３ｃを環状に形成することは可能であるが、スクリュウコンベア５は回転ボウル１と差速をもって回転するため、弁体１６がこの排出口１３ｃの開口部周縁に密着して該排出口１３ｃを閉じた状態では、弁体１６はこの排出口１３ｃの回転ボウル１側の開口部周縁つまり排出口１３ｃの外周側の開口部周縁に摺接しながら軸線Ｏ回りに上記差速分の回転速度で回転ボウル１に対し相対回転させられることとなり、間に排出された固形分Ｓの粒子が噛み込まれたりすることとも相俟って、これら弁体１６の外周縁部と回転ボウル１側の上記排出口１３ｃの開口部周縁に摩耗が生じたりするおそれがある。
【００３８】
しかるに、このような相対回転による摺接は、弁体１６を回転ボウル１側に設けた本実施形態でも、弁体１６と排出口１３ｃのスクリュウコンベア５側の開口部周縁つまり排出口１３ｃの内周側の開口部周縁との間に生じることとなる。ところが、こうして弁体１６が排出口１３ｃの内周側の開口部周縁と摺接する場合には、外周側と摺接する場合に比べて軸線Ｏからの径が小さいために同じ差速による回転速度であっても周速度は小さく、しかも周長も短いために噛み込まれる固形分Ｓの粒子も少なくなるため、本実施形態によれば、弁体１６や開口部周縁の摩耗を抑えることができて長期に亙って高い密着性を得ることができるのである。
【００３９】
さらに、本実施形態では、この弁体１６が、やはり回転ボウル１内に設けられた複数の弁機構１５によって開閉駆動可能とされており、すなわちこの回転ボウル３の上記支持部材３に軸線Ｏ周りの周方向に複数設けられた油圧室１５ａ内にそれぞれ収容されたピストン１５ｂから突出するロッド１５ｄの先端に当該弁体１６が取り付けられて、これらの油圧室１５ａに作動油を供給・排出することにより、ピストン１５ｂがロッド１５ｄごと進退して弁体１６により排出口１３ｃが開閉可能とされているので、このロッド１５ｄのオイルシール１５ｅのシール性を確保しやすく、また確実な弁体１６の開閉を図ることができる。
【００４０】
この点、同じ油圧駆動によって弁体を進退させるにしても、例えば上記特許文献１記載の遠心脱水装置では、上述のように弁体が軸端部の外周に設けられたリング状のものであって、すなわち軸端部外周にフランジ部が形成されるとともに、弁体は断面が内周側に開口する「コ」字状とされて、上記フランジ部を取り囲むように軸端部外周にオイルシールを介して密着して進退可能に取り付けられ、この弁体の内周とフランジ部との間に形成される油圧室に作動油を供給・排出して弁体を進退させるものであり、従ってその上記オイルシールは大径の軸端部外周の全周に亙って軸端部と弁体との間に介装しなければならず、シール性の確保や弁体を円滑に進退させるには高い取付精度や軸端部および弁体の成形精度が要求されることとなる。ところが、これに対して本実施形態では、個々の弁機構１５におけるオイルシール１５ｅは小径で済むためシール性が確保しやすく、しかも万一１つの弁機構１５でオイルシール１５ｅの破損や成形精度の誤差によってピストン１５ｂやロッド１５ｄの進退が不安定となっても、残りの弁機構１５によって弁体１６を確実に開閉駆動することができるのである。
【００４１】
また、この特許文献１記載の遠心脱水装置のように、軸端部の外周をリング状の弁体が取り囲むようにして進退可能に取り付けられている場合に、弁体によって固形分の排出口を閉じた状態でこの排出口の内周側の開口部周縁と弁体との間に隙間があると、この隙間から弁体と軸端部との間に介装された上記オイルシールまでの範囲が、排出される固形分に作用する上記背圧と等しい圧力状態となるため、該オイルシールにはより高い耐圧性が要求されることとなる。ところが、これに対して本実施形態では、弁体１６は環状であるもののその内径はトラニオン７や支持部材３の支持部３ａの外径より大きくされて、該弁体１６の内周側が大気圧に開放された排出室１４に連通する空間とされており、またこの弁体１６を進退せしめる弁機構１５のロッド１５ｄも、周方向に間隔を開けるとともにその排出室１４内外周にも空間が開けられるように突出してその先端に該弁体１６を支持した構成とされているので、排出口１３ｃの開口部周縁と弁体１６との間に隙間が形成されても、この隙間は大気圧に開放された上記排出室１４内に連通することとなって、弁機構１５におけるロッド１５ｄのオイルシール１５ｅ等に大きな圧力が作用することはなく、一層高いシール性を確保することが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態のデカンタ型遠心脱水装置では、環状空間Ｃの上記一端側において、インナーコーン１１とアウターコーン１２とにより、この環状空間Ｃよりも断面積の小さな固形分Ｓの排出経路１３が形成されるので、スクリュウコンベア５によってこの一端側に搬送された固形分Ｓを該排出経路１３で圧縮して、一層効率的な脱水を図ることができる。また、その一方で、上記特許文献１記載のデカンタ型遠心脱水装置では回転ボウルの一端側内周部とコーン状部の外周とが軸線に対する径方向に対向するようにされているのに対し、本実施形態では上記インナーコーン１１とアウターコーン１２とが回転ボウル１の軸線Ｏ方向に対向するように環状空間Ｃ内の内周側と外周側とに突出して設けられているので、排出経路傾斜角θを大きくすることができ、従って排出経路１３の径方向の長さが同じでも軸線Ｏ方向の長さは短くすることができて、すなわち排出経路１３自体を短くすることができる。従って、これにより、被処理物Ｐが下水汚泥等であってもその固形分Ｓが排出経路１３内で詰まりやスリップを生じて円滑な排出が阻害されたり被処理物Ｐの遠心分離自体が不可能となったりするような事態を防止することができる。
【００４３】
さらに、本実施形態のデカンタ型遠心脱水装置によれば、上記アウターコーン１２内周の周面１２ｃがインナーコーン１１の壁面１２ａよりも一端側に位置してスクリュウコンベア５のスクリュウシャフト６ａ外周面と対向することにより上記固形分Ｓの排出口１３ｃが形成されており、すなわち排出経路１３が環状空間Ｃの外周側から上記一端側に向かうに従い内周側に向かってこの環状空間Ｃの内周縁に臨むように開口させられているので、遠心分離の際に回転ボウル１ととも回転することによって与えられた遠心力による大きな運動エネルギーを固形分Ｓが伴ったまま排出口１３ｃから排出されてしまうのを防ぐことができる。従って、これによりエネルギー損失を抑えて回転ボウル１やスクリュウコンベア５の回転駆動力の低減を図ることが可能となり、被処理物Ｐの遠心脱水の省エネルギー化を促すことができる。
【００４４】
また、本実施形態の遠心脱水装置では、上記排出経路１３の軸線Ｏ方向両端部に、環状空間Ｃの一端側に搬送された被処理物Ｐの固形分Ｓを排出経路１３の導入する導入部１３ａと、この排出経路１３を通った固形分Ｓを排出口１３ｃに導く排出部１３ｂとが、傾斜した排出経路１３よりは短いものの軸線Ｏに平行に延びるように形成されており、これにより固形分Ｓを円滑に排出経路１３に導入して排出することが可能となる。そして、この排出経路１３の両端における当該排出経路１３の軸線Ｏに対する径方向の幅は、固形分Ｓが排出される一端側の排出部１３ｂの排出口１３ｃにおける幅Ａが、固形分Ｓが導入される他端側の導入部１３ａにおける幅Ｂよりも大きくされているので、排出経路１３に導入された固形分Ｓが該排出経路１３の傾斜（縮径）によって強く圧縮されすぎるのを緩和することができ、上述のように排出経路１３の長さ自体が短くされることとも相俟って、その詰まり等をより確実に防止することができる。
【００４５】
さらに、本実施形態では、この排出経路１３の径方向の幅が、その両端の上記導入部１３ａと排出部３ｂとの間の一端側に向かうに従い内周側に向かって傾斜する部分で、上記幅Ｂから幅Ａへと一端側に向けて漸次大きくなるようにされている。すなわち、この部分で排出経路１３の幅の拡がりが不連続となることがないので、このような不連続部において固形分Ｓが滞留したりすることで詰まりを生じるようなこともなく、一層円滑な固形分Ｓの排出を図ることができる。
【００４６】
しかも、この排出経路１３の内周側に傾斜する部分を形成するインナーコーン１１とアウターコーン１２の互いに対向する壁面１１ａ，１１ｂは、いずれも軸線Ｏを中心とした円錐面状に形成されており、これにより排出経路１３の当該部分も上述のように軸線Ｏを中心とする円錐台面に沿った空間（ただし、径方向の幅は一端側に向けて漸次大きくなる。）として形成されることとなる。すなわち、本実施形態では排出経路１３に周方向にも不連続な部分が形成されることがなくなるので、これによっても固形分Ｓの円滑な排出を促すことができる。
【００４７】
ところで、本実施形態では、このようにインナーコーン１１とアウターコーン１２の壁面１１ａ，１２ａが円錐面状とされた上で、この排出経路１３を形成する上記空間が沿う円錐台面の母線の傾斜角、すなわち上記軸線Ｏに沿った断面においてこれらの壁面１１ａ，１２ａ同士の径方向の中心を結んだ上記直線Ｍが軸線Ｏに対してなす排出経路傾斜角θを２０〜７０°の範囲に設定しているが、これは、この排出経路傾斜角θがこれよりも大きいと、そのような傾斜の急な排出経路１３を通して固形分Ｓを回転ボウル１の回転による遠心力に抗して内周側に排出するには、上記スクリュウコンベア５によって大きな押圧力で固形分Ｓを排出経路１３に押し込まなければならず、またこのような大きな押圧力によって固形分Ｓが強く圧縮されすぎて排出経路１３における詰まりを招くおそれがあるからである。
【００４８】
その一方で、逆に排出経路傾斜角θが上記範囲よりも小さくて傾斜が緩やかであると、上記壁面１１ａ，１２ａが径方向に対向するようになって上述の効果を得られなくなるおそれが生じるので、この排出経路傾斜角θは上記範囲に設定されるのが望ましい。なお、同様の理由により、これらの壁面１１ａ，１２ａが軸線Ｏに対してなす上記傾斜角α，γも、本実施形態のように傾斜角αは２０〜７０°の範囲、傾斜角γは２０〜６０°の範囲とされるのが望ましい。
【００４９】
また、本実施形態ではインナーコーン１１とアウターコーン１２とが着脱可能とされるとともに、特にアウターコーン１２はスペーサー１２ｅによってその軸線Ｏ方向の位置を変更することができるので、被処理物Ｐの性状等に応じてインナーコーン１１やアウターコーン１２をその上記傾斜角α，β，γの異なるものと交換したり、排出経路１３の軸線Ｏ方向の間隔や径方向の幅を調整したりすることもできる。さらにまた、上記スペーサー１２ｅは、これを周方向に分割可能な例えば半割状などにしておいて外周側から交換可能としておけば、回転ボウル１のボウル本体２と支持部材３とを完全に取り外すことなく、アウターコーン１２の位置変更を行うことができて作業が容易となる。
【００５０】
さらに、本実施形態では、上記壁面１１ａとは反対のインナーコーン１１の他端側を向く壁面１１ｂが、壁面１１ａとは逆に一端側に向かうに従い外周側に向かう軸線Ｏを中心とした円錐状面とされており、従って環状空間Ｃを一端側に搬送された固形分Ｓを、該環状空間Ｃの外周側縁部に開口する上記排出経路１３の導入部１３ａに、より円滑に導入することができて確実に圧縮することにより効率的な脱水を促すことができる。なお、この壁面１１ｂの軸線Ｏに対する傾斜角βについても、これが大きすぎると固形分Ｓを上記導入部１３ａに円滑に導くことができなくなる一方、逆に小さすぎるとインナーコーン１１が軸線Ｏ方向に長くなって被処理物Ｐを固形分Ｓと分離液Ｌとに固液分離する環状空間Ｃのスペースが小さくなるので、本実施形態のように壁面１１ａの傾斜角αよりは大きくされるのが望ましく、または６０〜９０°の範囲とされるのが望ましい。
【００５１】
さらにまた、本実施形態では、上記環状空間Ｃに被処理物Ｐを供給する供給部材１０に、軸線Ｏに沿って延びる供給管１０ａに連通し、この軸線Ｏに滑らかに接する円弧状をなして外周側に延びる供給路１０ｂが形成されており、被処理物Ｐに空気等のガスが混入したりした場合でもこれを供給路１０ｂ内に留めることなく確実かつ速やかに排出して、環状空間Ｃ内に充填された被処理物Ｐに圧力変動が生じるのを防ぎ、安定した遠心脱水を図ることができる。
【００５２】
この点、例えばこの種の遠心脱水装置では、分離液の排出口が回転ボウルの端面に開口させられた、いわゆる堰排出型のものも種々提案されており、このような堰排出型の遠心脱水装置では、被処理物から分離した分離液は、遠心力により回転ボウルの内周面側に保持されて上記排出口の外周側縁部で堰き止められ、これを越えた分が排出されることとなるため、その液面はこの排出口の外周側縁部に維持されて、これよりも内周側の回転ボウル内は大気圧に開放された空洞状態となっており、従って環状空間に供給された被処理物中にガスが混ざっていてもこの空洞部分に排出されるため、遠心脱水に影響を及ぼすことはない。
【００５３】
ところが、本実施形態のように分離液Ｌを排出する分離液流路８ｂが環状空間Ｃの内周側に開口していて、被処理物Ｐから固液分離された分離液Ｌと固形分Ｓとによって環状空間Ｃ内が充密される、いわゆる水没式の遠心脱水装置では、被処理物Ｐ中にガスが混入してこれが速やかに排出されないと、溜まったガスが被処理物や分離液Ｌおよび固形分Ｓの圧力によって加圧されて一定圧を越えたときに一気に分離液流路８ｂや固形分Ｓの排出口１３ｃから放出されることとなり、これによって安定した遠心脱水操作が阻害される結果となる。そして、上記供給路１０ｂに供給された比重の大きい被処理物Ｐは遠心力によって外周側の環状空間Ｃ内に速やかに送り出されて分離されるのに対し、比重の小さいガスはこれとは逆に内周側の供給路８ｂ内に滞りやすく、従ってそのような供給路８ｂが角度をもって曲折していたりするとガスが一層抜け難くなって蓄積してしまい、これが環状空間Ｃに排出されたときにはより大きな不安定要因となってしまう。
【００５４】
また、このような水没式の遠心脱水装置において、上述のように下水汚泥を被処理物Ｐとして脱水する場合には、装置に供給する下水汚泥に高分子凝集剤を添加して撹拌することにより、予め固形分Ｓをフロックとして形成しておいて固液分離されやすいようにしておくが、供給路８ｂがこのように角度をもって曲折していると、折角形成されたフロックが崩れてしまって効率的な固液分離が阻害されるという問題もある。
【００５５】
そこで、本実施形態においては、上述のようにこの供給路１０ｂを滑らかな円弧状に形成することにより、供給路１０ｂ内にガスを滞留させることなく被処理物Ｐとともに滑らかに環状空間Ｃ内に送り出し、この供給路１０ｂ内や環状空間Ｃ内にも蓄積されないうちに速やかに分離液流路８ｂから排出することで、円滑な遠心脱水操作が維持されるようにしている。しかも、本実施形態では、スクリュウコンベア５のスクリュウ羽根６ｂの根元部分すなわち環状空間Ｃの内周側に貫通孔６ｃが形成されているので、環状空間Ｃ内に送り出されて遠心力によりその内周側に寄ったガスを、スクリュウ羽根６ｂがなす螺旋に沿って移動させるのではなく、この貫通孔６ｃを通してショートパスさせて分離液流路８ｂに導くことができ、従って一層速やかなガスの排出を図ることができる。
【００５６】
また、こうして供給路１０ｂが滑らかに形成されることで、下水汚泥を被処理物Ｐとする場合でもフロックが崩されるのを防ぐことができ、効率的な遠心脱水を促すことが可能となる。さらに、本実施形態では、この供給路１０ｂがスクリュウコンベア５のコンベア本体６におけるスクリュウシャフト６ａに取り付けられた供給部材１０に形成されており、この供給部材１０は鋳鉄等の鋳物製であるため、このような円弧状に曲折する供給路１０ｂも比較的精度よく容易に形成することが可能であり、しかも質量の大きい鋳物製の供給部材１０が回転するスクリュウコンベア５の回転中心に位置することとなるので、高い回転バランスを維持することができるという利点も得られる。なお、本実施形態では供給路１０ｂは円弧状とされてその外周側が軸線Ｏに垂直に延びるようにされているが、滑らかな弧状を描くものであれば円弧以外の曲線状とされていてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固形分の排出口を開閉する弁体を、例えば回転ボウルの本体一端側に取り付けられる支持部材内に収容したりして、この回転ボウルの内部に設けることにより、上記排出口を該回転ボウルとスクリュウコンベアとの間に形成される環状空間にそのまま連通する環状とすることができ、これにより排出口の開口面積を確保して固形分に詰まりを生じたりすることなく円滑な排出を図ることが可能となる。また、この弁体を開閉駆動する弁機構を周方向に複数設けたり、弁体の内周側に大気圧に開放された空間を形成したりすることにより、この弁機構におけるシール性を確実に確保して、円滑な弁体の開閉を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す実施形態の一端側部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  回転ボウル
２  ボウル本体
３，４  支持部材
５  スクリュウコンベア
６  コンベア本体
６ａ  スクリュウシャフト
６ｂ  スクリュウ羽根
７，８  トラニオン
８ｂ  分離液流路
１０  供給部材
１０ｂ  供給路
１１  インナーコーン
１２  アウターコーン
１３  排出経路
１３ｃ  排出口
１４  排出室
１５  弁機構
１６  弁体
Ｏ  回転ボウル１、スクリュウコンベア５の回転軸線
Ｃ  環状空間
Ｐ  被処理物
Ｓ  固形分
Ｌ  分離液
【図１】
2004290832.tif 000003
【図２】
2004290832.tif 000004