(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の環状固定プレートと、多数の環状可動プレートとの、各微小の濾過間隙を置いた交互重畳配列からなる濾過筒を構成し、前記濾過筒の全長を貫通するスクリューを配置し、前記濾過筒後半部内に位置する前記スクリューのピッチ間に第２のスクリュー翼を付加したものにおいて、前記スクリューを回転駆動する第１の駆動機構と、前記可動プレートが濾過筒前半部と後半部とでは異なった速度で揺動するように、各部別に可動プレートを駆動する第２の駆動機構及び第３の駆動機構とを設けたことを特徴とするスクリュープレス装置。
【請求項２】
前記第１の駆動機構が原動機に連結され、第２及び第３の駆動機構が前記第１の駆動機構にそれぞれ一定の変速比で伝動・連結され、前記第２の駆動機構に駆動される濾過筒前半部の揺動速度が、前記第３の駆動機構に駆動される濾過筒後半部の揺動速度より速くなるようにしたことを特徴とする請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥その他の懸濁物を含む処理原水を濾過して濾液と脱水ケーキとに分離する多重板型スクリュープレス濾過装置、または果汁の濃縮等に使用可能な多重板型スクリュープレス濃縮装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多重板型スクリュープレス濾過装置としては、例えば特公昭６３─６５３６４号（特許第１５２０１０６号）公報に記載されたような、スクリュー貫通型濾過筒設置方式が存在する。この方式の濾過装置は、ドラム内の両端部を除く実質的範囲において、筒内から筒外へ半径方向に処理原水を濾過するための濾過筒を設置するとともに、前記実質的範囲におけるドラム周面に多数の透孔を配設し、さらに前記濾過筒を貫通するスクリューをドラム全長に渡り配置して、前記ドラム内の両端部を処理原水の入口室、及び脱水ケーキの出口室として用いるようにしたものである。濾過筒における濾過クリアランスは、この筒を構成する多数の環状固定プレートと多数の環状可動プレートとの交互配列におけるプレート間の微小間隙によって形成される。なお、近年は濾過筒部を包囲するドラム部分を特に形成することなく、装置化されることが多い。
【０００３】
上記従来の濾過装置の構成において、総ての環状可動プレートは同一の駆動シャフトにより、各配置面内において同一運動パターンで同期的に揺動する。従って被処理相の含水率が高い濾過筒の入口側もしくは前半部においては、可動プレート駆動シャフトの回転数を大きくすることにより揺動速度を速め、濾過クリアランスの目詰まりを確実に防止して、処理量すなわち搾水・濾過量を増やすことができる。
【０００４】
このように、可動プレートの揺動速度が早いことは、濾過筒前半部にとっては好ましいものであるが、濾過筒の出口側もしくは後半部においては、被処理相が含水率の十分低下したケーキ状となって同一条件ではそれ以上の脱水が進みにくいにも係わらず、高速で変動する濾過クリアランスはそのケーキ状相を引き入れ且つ外周に練り出してしまう。この結果、濃縮相の回収率は悪化し、その含水率は下がらなくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような不都合をなくすため、本発明は、濾過筒の前半部と後半部における可動プレートの駆動軸を個別駆動することにより、両者を汚泥濃度に応じた最適の揺動速度でそれぞれ駆動し、水捌けよく濃縮相の回収率の優れた多重板型スクリュープレス濾過装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達するため、本発明は、多数の環状固定プレートと、多数の環状可動プレートとの、各微小の濾過間隙を置いた交互重畳配列からなる濾過筒を構成し、前記濾過筒の全長を貫通するスクリューを配置し、前記濾過筒後半部内に位置する前記スクリューのピッチ間に第２のスクリュー翼を付加したものにおいて、前記スクリューを回転駆動する第１の駆動機構と、前記可動プレートが濾過筒前半部と後半部とでは異なった速度で揺動するように、各部別に可動プレートを駆動する第２の駆動機構及び第３の駆動機構とを設けたことを特徴とするスクリュープレス装置を構成したものである。
【０００７】
上記の構成によれば、被処理相の含水率が大きい濾過筒前半部においてはこの範囲での大量の搾水量に対応して可動プレートを高速で揺動させることにより、プレート間の濾過クリアランスに目詰まりを生ずることなく水分を排出させ、二重スクリュー構造によって強力に圧搾された被処理相の含水率が小さく粘度及び濃度の高い濾過筒後半部においては可動プレートを比較的低速で揺動させることにより、濾過クリアランスの流路抵抗を高くし、この高い流路抵抗をも克服して搾水される水分のみを排出させようとするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施例における多重板型スクリュープレス濾過装置につき説明する。
【０００９】
本発明のスクリュープレス濾過装置の第１の実施例は、図１に示すとおり、右より入口室１、濾過筒２及び出口室３が連設され、濾過筒２の内周面４に画成される筒状空間内にはスクリュー５が貫通し、そのスクリュー翼は入口室１から濾過筒２の出口端部まで本濾過装置のほぼ全長に渡って延びるスクリューシャフト５ａに支持されている。濾過筒２は入口室１に連なる前半部２ａと、出口室３に連なる後半部２ｂが中間板２ｃを挟んで突き合わせられた構造であり、スクリュー構造体は後半部２ｂにおいてはスクリュー５のピッチ間に第２スクリュー翼５’を付加したものである。
【００１０】
入口室１の上部には処理原水を受け入れるための入口孔１ａが形成され、出口室３の下部には出口孔３ａが形成されている。スクリューシャフト５ａは、濾過筒２の同一開口径の延長筒部２ｄ内で終わるスクリュー翼５、５’の終端に対応した主先端縁５ｂを有し、ここから細径の先端軸５ｃを形成している。この先端軸５ｃは、出口室３の外端板３ｂにおいて軸受け支持される。先端軸５ｃは略台形の縦断面を有する出口バルブ６を軸方向動自在に嵌合・支持し、その後方においてコイルバネ７を装着している。バルブ６はコイルバネ７により前方に押圧され、装置休止時及び始動時においてその前端中央が主先端縁５ｂに当接・制止される出口閉鎖位置を占める。
【００１１】
濾過筒２の延長筒部２ｄの突出先端は、前述した装置休止時及び始動時において、バルブ６の円錐斜面により全縁が圧接・封口され、これにより出口閉鎖状態が確立される。閉鎖位置のバルブ６は、装置運転後その前端中央部以外に接する処理原水の圧力上昇に伴い後方に押し戻され、濾過筒２を開放する。濾過筒２は出口側、即ち後半部２ｂ側外端における後端板８と、入口側、即ち前半部２ａ側外端における前端板９を有する。前半部２ａと、後半部２ｂの内部構造は実質上同一であり、それらは前後端板８、９と中間板２ｃとの間に、例えば４列の支持棒１０（図２及び図３）を架設し、この支持棒１０に順次間隔を置いて多数の環状固定プレート１１を嵌合・支持し、それらの間隔中にそれぞれ各１枚の環状可動プレート１２を配置して交互プレート配列を構成し、各固定プレート／可動プレート間において微小間隙、すなわち濾過クリアランスを形成したものである。なお、図２及び図３は濾過筒前半部２ａの図であり、後半部２ｂの同様な図は省略するが、これは第２スクリュー翼５’を付加した構造を想起すればよい。
【００１２】
可動プレート１２は固定プレート１１の中心開口径より僅かに大きい中心開口径を有し、後述のカム機構により固定プレート１１との口径差に応じた振幅において同一面内で揺動できるようになっている。即ち、全固定プレート１１の開口列が前述した筒状空間の内周面４を画成し、可動プレート１２の開口縁はその揺動によってその内周面４を狭めることがないように寸法設定されている。したがってスクリュー５、５’の外縁はこの内周面４に嵌合し、連続回転することができる。
【００１３】
再び図１を参照して、スクリューシャフト５ａ、５ｃの各外端は入口室１及び出口室３の各外端板１ｂ及び３ｂに設置された軸受に支持され、このうち外端板３ｂの軸受から突出した先端軸５ｃの外端部は、第１の駆動機構を成すベルト／プーリー伝動系１３の出力側プーリー１３ａを固定支持し、入力側プーリー１３ｂを支持したモータＭ1 に駆動されるようになっている。濾過筒２の下端近傍レベルにおいて、入口室の外端板１ｂから濾過筒２の中間板２ｃまで、及び出口室の外端板３ｂから濾過筒２の中間板２ｃまで、プレート配列１１、１２を貫通して延びる細い回転軸１４ａ、１４ｂがそれぞれ配置される。各回転軸１４ａ、１４ｂは各外端板１ｂ、３ｂにおいて軸受け支持され、これらの外側における軸端にはそれぞれ第２及び第３の駆動機構としてのベルト／プーリー伝動系１５ａ、１５ｂの出力側プーリーを支持し、各入力側プーリーを支持したモータＭ2a、Ｍ2bにより個々に回転駆動されるようになっている。
【００１４】
回転軸１４ａ、１４ｂは、プレート１１及び１２の貫通範囲において半径方向に突起したカムキー１６を有する。図２から明らかな通り、可動プレート１２は各支持棒１０を余裕をもって囲むＵ型切欠き１７を有し、この可動プレート１２を挟んで対向した各２枚の固定プレート１１は、切欠き１７内において支持棒１０に嵌合・支持されたスペーサ１８によりその対向部面を支持され、さらに対向部面中央の棒孔２２を貫通する支持棒１０によって、それ自体が嵌合・支持されて相互間隔を維持される。
【００１５】
固定プレート１１は濾過筒２の外周面を形成する円形外周、又は非円形（図示しないが、例えば略三角形等）の外縁輪郭と、前述した内周面４を規定する円形又は略円形の開口とを有する開口板であればよい。この実施例において、可動プレート１２は円形固定プレート１１よりやや小さい外周と、固定プレート１１の開口（内周面４）よりやや大きい直径の相似形開口１９を有する円環板であり、その上下部分に上部孔２０ａ及び下部孔２０ｂをそれぞれ形成し、上部孔２０ａには支点棒２１を遊嵌させ、下部孔２０ｂには前述した回転軸１４ａ、１４ｂを嵌合させたものである。
【００１６】
回転軸１４ａ、１４ｂが貫通する各固定プレート１１の下部孔は図１から明らかな通り、カムキー１６の円軌跡を許容する大きさの直径を有することにより固定状態において回転軸１４ａ、１４ｂの回転を許容するが、各可動プレート１２の前述した下部孔２０ｂの直径は、これらの回転軸１４ａ、１４ｂの本体直径にカムキー１６の突起寸法を加えた大きさより僅かに余裕がある程度であり、従ってカムキー１６の回動に伴いカム駆動されて偏心回転し、上部孔２０ａを貫通した支点棒２１を支点として可動プレート１２自体を上下左右に揺動させる。
【００１７】
図３は図２のＢ−Ｂ矢視線に従って描かれた部分断面図である。この図３を参照して明らかな通り、切欠き１７内のスペーサ１８は２枚の固定プレート１１、１１間の間隔を、可動プレート１２の厚さより僅かに大きい距離となるように維持して、プレート１１、１２間に微小間隙の濾過クリアランスｇを形成する。
【００１８】
以上述べた第１実施例の構造によれば、スクリューは処理すべき汚泥等の濃度に応じて設定された回転速度で（例えば、濃度が高ければ比較的速い回転速度として）、モータＭ1 より第１の伝動系１３を介して、駆動される。一方、可動プレート１２は濾過筒内の進入位置に応じて被処理相の含水率が低下していくことに対応して前半部２ａでは、モータＭ２ａより伝動系１５ａを介して十分な速さで揺動するように駆動されるが、後半部２ｂでは、モータＭ２ｂより伝動系１５ｂを介して前半部２ａでの揺動速度に比して低速で揺動するように駆動される。従って、プレート１１、１２間の濾過クリアランスｇは、前半部２ａにおいては十分速い可動プレートの揺動により目詰まりなく常時効果的に再生され、後半部２ｂにおいては速度低下した可動プレートの揺動により流路抵抗を大きくし、スクリュー５のピッチ間に形成される螺旋溝状の搬送路が付加された第２のスクリュー翼５’の前後面に分割された、二重スクリュー５、５’構造によって強力に圧搾された被処理相からの搾出水のみを実質的に受入れ、通過させる。
【００１９】
図４は本発明の第２の実施例を示す側面図であり、図１と同一の参照数字を付した部分は第１の実施例の当該部分と同じ構造である。この第２の実施例においては、第１の駆動機構としてのベルト／プーリー伝動系１３のみが原動機（モータＭ１）に連結され、第２及び第３の駆動機構はこの伝動系１３にそれぞれ一定の変速比で伝動・連結されたものである。
【００２０】
この場合、第２の駆動機構はスクリューシャフト軸端５ｃに支持されたプーリー２３ａを有するベルト／プーリー伝動系２３と、この伝動系の他方のプーリー２３ｂと、一端でこのプーリー２３ｂを支持して原水入口側まで延びる伝動軸２４と、この伝動軸の他端に支持されたプーリー２５ａ及び回転軸１４ａの外端に支持されたプーリー２５ｂを含むベルト／プーリー伝動系２５から構成され、回転軸１４ａの回転速度はスクリュー５の回転速度に対し伝動系２３で約２倍、伝動系２５で更にその約２倍の合成倍率（約４倍）という高速となり、濾過筒前半部における可動プレート１２の高速揺動を提供する。
【００２１】
第３の駆動機構は、スクリューシャフト軸端５ｃに支持された歯車２６と、回転軸１４ｂに支持されて歯車２６と噛み合う歯車２７とからなる歯車列より構成され、歯数比約２：１としてスクリュー回転速度の約２倍で回転軸１４ｂを回転させる。この回転速度、従って濾過筒後半部２ｂ内における可動プレート１２の揺動速度は、この場合、濾過筒前半部２ａ内における揺動速度の約２分の１となり、後半部の可動プレート揺動速度を前半部より落とすという条件を満たしている。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明は濾過筒内の可動プレートの揺動速度を、被処理相の脱水又は濃縮度に応じて前半部と後半部で異ならせることにより、前半部では濾過クリアランスに目詰まりを生ぜず、後半部では濾過クリアランス中に二重スクリュー構造によって強力に圧搾された被処理相（濃縮ケーキ）を引き入れないようにして脱水性及び回収率の優れた多重板型スクリュープレス濾過装置、又は濃縮装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における多重板型スクリュープレス濾過装置の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視部分断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例における多重板型スクリュープレス濾過装置の全体構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１            入口室
２            濾過筒
３            出口室
４            筒状空間
５、５’      スクリュー
５ａ          主スクリューシャフト
６            出口バルブ
７            コイルバネ
８            濾過筒後端板
９            濾過筒前端板
１０            支持棒
１１            固定プレート
１２            可動プレート
１３、１５      ベルトプーリー伝動系
１４ａ、１４ｂ  回転軸
１６            カムキー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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