(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の濾過体と、濾過体内に回転自在に設けられたスクリューとを備え、濾過体内に一端側から供給される被圧搾物をスクリューの回転で濾過体の他端側の排出口に搬送しつつ圧搾するスクリュープレスの運転方法において、
排出口から排出される被圧搾物に押されて排出口から離れる方向に移動自在であって、排出口に接近する方向にばねで付勢される邪魔板を備え、排出口から排出される被圧搾物の強度と邪魔板の移動量との相関関係に基づいて、被圧搾物の要求強度に対応する邪魔板の移動量の目標範囲を定め、邪魔板の移動量が目標範囲内に入っているか否かを判別し、邪魔板の移動量が目標範囲に入っていなければ排出された被圧搾物をスクリュープレスの上流側に戻し、邪魔板の移動量が目標範囲より小さい場合はスクリューの回転速度を上げ、邪魔板の移動量が目標範囲より大きい場合はスクリューの回転速度を下げることを特徴とするスクリュープレスの運転方法。
【請求項２】
円筒状の濾過体と、濾過体内に回転自在に設けられたスクリューとを備え、濾過体内に一端側から供給される被圧搾物をスクリューの回転で濾過体の他端側の排出口に搬送しつつ圧搾するスクリュープレスの制御装置において、
排出口から排出される被圧搾物に押されて排出口から離れる方向に移動自在な邪魔板と、
邪魔板が一端に固定された複数のロッドと、
各ロッドがそれぞれ挿通されたガイドスリーブと、
各ガイドスリーブにそれぞれ内挿され、邪魔板を排出口に接近する方向に付勢するばねと、
ガイドスリーブから突出するロッドの他端までの距離を計測して、邪魔板の移動量を検知する検知手段と、
排出口から排出される被圧搾物の強度と邪魔板の移動量との相関関係に基づいて、被圧搾物の要求強度に対応する邪魔板の移動量の目標範囲を定め、検知手段で検知した邪魔板の移動量が目標範囲内に入っているか否かを判別し、邪魔板の移動量が目標範囲に入っていなければ排出された被圧搾物をスクリュープレスの上流側に戻し、邪魔板の移動量が目標範囲より小さい場合はスクリューの回転速度を上げ、邪魔板の移動量が目標範囲より大きい場合はスクリューの回転速度を下げる制御手段とを備えることを特徴とするスクリュープレスの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてダム湖・港湾・河川の浚渫工事、トンネル掘削工事等で発生する泥土を脱水処理する際に使用するスクリュープレスの運転方法及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリュープレスは、円筒状の濾過体と、濾過体内に回転自在に設けられたスクリューとを備え、濾過体内に一端側から供給される被圧搾物をスクリューの回転で濾過体の他端側の排出口に搬送しつつ圧搾するように構成されている。ここで、スクリューの回転速度を低くするほど被圧搾物の圧搾処理時間が長くなって、排出口から排出される被圧搾物（ケーキ）の含水率が低くなる。そこで、従来、汚泥を脱水して焼却処理可能にするために使用するスクリュープレスではあるが、排出口から排出されるケーキの含水率を検出し、この検出値に応じてスクリューの回転速度を調節して、一定の低含水率のケーキを排出口から排出できるようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
このようなスクリュープレスを用いてダム湖・港湾・河川の浚渫工事、トンネル掘削工事等で発生する含水率の高い泥土（以下、発生泥土という）を脱水処理すれば、排出口から排出されるケーキの含水率をほぼ一定に管理することが可能になる。発生泥土を脱水処理して得られたケーキは、その強度に応じて、盛土や埋め戻し土として再利用される。再利用するにあたり強度が要求されるのは、上載物を支持し得る程度の強度（地耐力）が必要になるためである。尚、強度はＪＩＳＡ１２２８で規定されるコーン指数で評価され、コーン指数が８００ｋＮ／ｍ２以上のものは第２種建設発生土、４００ｋＮ／ｍ２以上のものは第３種建設発生土、２００ｋＮ／ｍ２以上のものは第４種建設発生土に分類され、夫々再利用の用途が定められる。
【０００４】
ここで、ケーキの強度は含水率が同じでも土質（粒度組成）によって異なる。例えば、砂混じりの土はそうでない粘性土に比較して強度が低くなる。そして、ダム湖の浚渫土の土質は浚渫場所によって変化し（ダム堤体に近い場所では土粒子が小さく、ダム堤体から離れるに従って土粒子が大きくなる）、トンネル掘削土も掘削場所の地質によって変化する。そのため、これらの泥土をスクリュープレスで脱水処理する際に、ケーキの含水率を一定に管理できても、ケーキの強度を一定に管理することはできず、盛土や埋め戻し土として再利用する上で問題になっている。
【０００５】
尚、特許文献１には、ケーキの含水率の間接的な指標として圧搾圧力、スクリューに加わるトルク又はスラスト荷重、スクリューの駆動モータの電流の何れかを検出し、この検出値に応じてスクリューの回転速度を調節する手法も開示されている。然し、この手法によっても、土質によるケーキの強度変化は感知不能であって、ケーキの強度を一定に管理することはできない。
【特許文献１】特公平２−２１９２０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、以上の点に鑑み、排出口から排出される被圧搾物（ケーキ）の強度を一定に管理できるようにしたスクリュープレスの運転方法及び制御装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、第１発明は、円筒状の濾過体と、濾過体内に回転自在に設けられたスクリューとを備え、濾過体内に一端側から供給される被圧搾物をスクリューの回転で濾過体の他端側の排出口に搬送しつつ圧搾するスクリュープレスの運転方法において、排出口から排出される被圧搾物に押されて排出口から離れる方向に移動自在であって、排出口に接近する方向にばねで付勢される邪魔板を備え、排出口から排出される被圧搾物の強度と邪魔板の移動量との相関関係に基づいて、被圧搾物の要求強度に対応する邪魔板の移動量の目標範囲を定め、邪魔板の移動量が目標範囲内に入っているか否かを判別し、邪魔板の移動量が目標範囲に入っていなければ排出された被圧搾物をスクリュープレスの上流側に戻し、邪魔板の移動量が目標範囲より小さい場合はスクリューの回転速度を上げ、邪魔板の移動量が目標範囲より大きい場合はスクリューの回転速度を下げることを特徴とする。
【０００８】
また、第２発明は、円筒状の濾過体と、濾過体内に回転自在に設けられたスクリューとを備え、濾過体内に一端側から供給される被圧搾物をスクリューの回転で濾過体の他端側の排出口に搬送しつつ圧搾するスクリュープレスの制御装置において、排出口から排出される被圧搾物に押されて排出口から離れる方向に移動自在な邪魔板と、邪魔板が一端に固定された複数のロッドと、各ロッドがそれぞれ挿通されたガイドスリーブと、各ガイドスリーブにそれぞれ内挿され、邪魔板を排出口に接近する方向に付勢するばねと、ガイドスリーブから突出するロッドの他端までの距離を計測して、邪魔板の移動量を検知する検知手段と、排出口から排出される被圧搾物の強度と邪魔板の移動量との相関関係に基づいて、被圧搾物の要求強度に対応する邪魔板の移動量の目標範囲を定め、検知手段で検知した邪魔板の移動量が目標範囲内に入っているか否かを判別し、邪魔板の移動量が目標範囲に入っていなければ排出された被圧搾物をスクリュープレスの上流側に戻し、邪魔板の移動量が目標範囲より小さい場合はスクリューの回転速度を上げ、邪魔板の移動量が目標範囲より大きい場合はスクリューの回転速度を下げる制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記邪魔板は排出口から排出される被圧搾物（ケーキ）により排出口から離れる方向にばねの付勢力に抗して押動される。ケーキの強度が低いと、邪魔板が排出口から左程離れないうちにケーキが座屈して崩れ、それ以上邪魔板が押動されなくなり、一方、ケーキの強度が高ければ、排出口から比較的離れた位置までケーキが座屈することなくのびて邪魔板の移動量が大きくなる。従って、排出口からの邪魔板の移動量はケーキの強度と相関性を持つ。また、スクリューの回転速度により被圧搾物の圧搾処理時間を変化させることでケーキの強度は変化する。そのため、被圧搾物たる発生泥土をスクリュープレスで脱水処理する場合、上記第１発明の運転方法ように邪魔板の移動量に応じてスクリューの回転速度を調節することにより、発生泥土の土質に拘わりなくケーキの強度を一定に管理することができる。
【００１０】
そして、排出口から排出される被圧搾物の強度と邪魔板の移動量との相関関係に基づいて、被圧搾物の要求強度に対応する邪魔板の移動量の目標範囲を定め、邪魔板の移動量が目標範囲内になるようにスクリューの回転速度を調節することにより、要求強度のケーキを得ることができる。従って、発生泥土をスクリュープレスにより脱水処理するだけで簡便に盛土や埋め戻し土として再利用することができる。
【００１１】
この場合、邪魔板の移動量を目視確認してスクリューの回転速度を手動調節することも可能であるが、上記第２発明の制御装置によれば、邪魔板の移動量に応じてスクリューの回転速度を自動的に調節して、ケーキの強度をより高精度に管理することができる。
【００１２】
また、第２発明において、排出口から排出される被圧搾物、即ち、ケーキの強度と邪魔板の移動量との相関関係に基づいて、ケーキの要求強度に対応する邪魔板の移動量の目標範囲を設定する設定手段を備え、制御手段が、検知手段で検知した邪魔板の移動量が設定手段で設定された目標範囲内になるようにスクリューの回転速度を調節する機能を有するように構成されていれば、要求強度のケーキを確実に得ることができる。
【００１３】
尚、後述する実施形態において、上記設定手段に相当するのは図４のＳ４のステップである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図１、図２は本実施形態で使用するスクリュープレスを示している。このスクリュープレスは、架台１上に配置したパンチングメタル等で形成される円筒状の濾過体２と、この濾過体２内に回転自在に設けられたスクリュー３とを備えている。
【００１５】
濾過体２の一端、即ち、前端側の部分には、発生泥土等から成る被圧搾物を投入する投入口２１が設けられ、濾過体１の後端は、図３に示す如く、排出口２２として後方に開口している。また、濾過体２の周囲には補強枠２３が設けられている。尚、被圧搾物たる発生泥土は適宜凝集剤を混入した状態で投入口２１に投入される。
【００１６】
スクリュー３は、濾過体１の一端側から他端に排出口１２に向けて次第に拡径するテーパー状のスクリュー軸３１と、スクリュー軸３１の外周面に固定した螺旋状のスクリュー羽根３２とで構成される。スクリュー軸３１には、排出口２２の後方位置で駆動軸３３が連結されている。駆動軸３３にはスプロケット３４が固定されており、このスプロケット３４にチェーン３５を介して連結される駆動モータ３６が架台１に搭載されている。かくして、駆動モータ３６により駆動軸３３を介してスクリュー３が回転駆動される。
【００１７】
スクリュー３を回転させると、投入口２１から供給された被圧搾物がスクリュー羽根３２による送り作用で濾過体２内を排出口２２に向けて搬送される。ここで、濾過体２２とスクリュー軸３１との間の空間は排出口２２に向けて次第に狭くなっており、そのため、被圧搾物は排出口２２に向けて搬送されつつ圧搾される。被圧搾物中の水等の液体は濾過体２を通して搾り出され、濾過体２の下方に配置した濾液受け４に落下する。
【００１８】
また、本実施形態では、排出口２２から排出される被圧搾物（以下、ケーキという）に押されて排出口２２から離れる方向、即ち、後方に移動自在な邪魔板５を備えている。邪魔板５は、図３に示す如く、排出口２２から突出するスクリュー軸３１の部分に外挿されるコーン形の環状板で構成されている。また、邪魔板５には、駆動軸３３用の軸受３７を取り付けた架台１上の支持板１１に向けて後方にのびる上下一対のロッド５１，５１が固定されている。そして、支持板１１に、ロッド５１，５１を挿通する上下一対のガイドスリーブ５２，５２を取り付け、両ガイドスリーブ５２，５２により邪魔板５を前後方向に移動自在に支持している。
【００１９】
各ガイドスリーブ５２にはコイルスプリングから成るばね５３が内挿されており、このばね５３によりロッド５１を介して邪魔板５が排出口２２に接近する方向、即ち、前方に付勢される。また、支持板１１より後方に位置する架台１上の支持板１２に、ガイドスリーブ５２の後方に突出するロッド５１の後端までの距離を計測する超音波式の距離計６を取り付けている。図３に仮想線で示すように、邪魔板５が後方に移動すると、距離計６で計測されるロッド５１の後端までの距離が変化し、これにより邪魔板５の移動量Ｌを検知できる。距離計６の検出信号は、スクリュー３用の駆動モータ３６を制御するコントローラ７に入力される。
【００２０】
ここで、邪魔板５は排出口２２から排出されるケーキＣからの押圧力を受けてばね５３の付勢力に抗して後方に押動されるが、ケーキＣの強度が低いと、邪魔板５が排出口２２から左程離れないうちにケーキＣが座屈して崩れ、それ以上邪魔板５が押動されなくなる。一方、ケーキＣの強度が高ければ、排出口２２から比較的離れた位置までケーキＣが座屈することなくのびて邪魔板５の移動量が大きくなる。従って、排出口２２からの邪魔板５の移動量ＬはケーキＣの強度と相関性を持つ。
【００２１】
この相関性を調べるため、上記スクリュープレスにより種々の土質の発生泥土の脱水処理を行い下記表１の結果を得た。
【００２２】
【表１】
0004759411.tif 000002
【００２３】
また、表１の邪魔板５の移動量Ｌとケーキのコーン指数との関係を図５にグラフで示した。同図から明らかなように、邪魔板５の移動量Ｌとケーキのコーン指数との間には高い相関関係が成立する。図５のａ線は近似曲線である。尚、＃３と＃４のケーキは含水率が同一であるがコーン指数は大きく異なっている。これはケーキに含まれる砂分の割合が異なるためであり、含水率でケーキの強度を推定することはできないことが分かる。
【００２４】
ここで、発生泥土を脱水処理したケーキを盛土として再利用するには、ケーキのコーン指数を第４種建設発生土に相当する２００ｋＮ／ｍ２以上にすることが要求される。邪魔板５の移動量Ｌが４７ｍｍ以上になるようにスクリュー３の回転速度を調節すれば、土質に関係なく２００ｋＮ／ｍ２以上のコーン指数のケーキを得ることができる。この場合、邪魔板５の移動量Ｌを目視確認して、この移動量Ｌが４７ｍｍ以上になるようにスクリュー３の回転速度を手動調節することも可能であるが、本実施形態では、邪魔板５の移動量Ｌを検知する検知手段として上記の如く距離計６を設け、制御手段たるコントローラ７により邪魔板５の移動量Ｌに応じてスクリュー３の回転速度を自動調節するようにしている。
【００２５】
以下、コントローラ７によるスクリュー３の回転制御について図４を参照して説明する。先ず、Ｓ１のステップにおいて駆動モータ３６を起動して、スクリュー３を所定の初期設定速度で回転させ、Ｓ２のステップで距離計６からの信号により邪魔板５の移動量Ｌを計測する。また、Ｓ３のステップでケーキの要求コーン指数が図外の入力手段で指示されると、Ｓ４のステップで要求コーン指数に対応する邪魔板５の移動量の目標範囲Ａを設定する。ここで、コントローラ７には、予め実験で求めたケーキのコーン指数と邪魔板５の移動量Ｌとの相関関係を表す図５のａ線で示すようなデータテーブルが格納されており、Ｓ４のステップにおいて、このデータテーブルを検索して要求コーン指数に対応する邪魔板５の移動量の目標範囲Ａを設定する。
【００２６】
次に、Ｓ５のステップにおいて、計測された邪魔板５の移動量Ｌが目標範囲Ａ内に入っているか否かを判別し、目標範囲Ａ内に入っていなければ、Ｓ６のステップで排出ケーキをスクリュープレスの上流側に戻す指令を出した後、Ｓ７のステップで邪魔板５の移動量Ｌが目標範囲Ａを上回っているか否かを判別する。そして、Ｌ＞Ａであれば、Ｓ８のステップでスクリュー３の回転速度を一段階段上げてＳ２のステップに戻る。スクリュー３の回転速度を上げると、被圧搾物の圧搾処理時間が短くなってケーキの強度が低下し、Ｓ２のステップからＳ８のステップまでの処理の繰り返しで邪魔板５の移動量Ｌが減少して目標範囲Ａ内に入るようになる。また、Ｓ７のステップでＬ＜Ａであると判別されたときは、Ｓ９のステップでスクリュー３の回転速度を一段階下げてＳ２のステップに戻る。スクリュー３の回転速度を下げると、被圧搾物の圧搾処理時間が長くなってケーキの強度が上がり、Ｓ２のステップからＳ９のステップまでの処理の繰り返しで邪魔板５の移動量Ｌが増加して目標範囲Ａ内に入るようになる。
【００２７】
邪魔板５の移動量Ｌが目標範囲Ａ内に入っているときは、Ｓ５のステップからＳ１０のステップに進んでスクリュープレスの停止指示の有無を判別する。そして、停止指示が出されるまではＳ２のステップに戻って上述の処理を繰り返し、停止指示が出されたときは、Ｓ１１のステップでスクリュー３を停止する。
【００２８】
尚、Ｓ８、Ｓ９のステップにおいてスクリュー３の回転速度を上げ下げする際、邪魔板５の移動量Ｌの目標範囲Ａからの逸脱量を算出し、この逸脱量に応じてスクリュー３の回転速度の変化幅を可変するようにしても良い。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、邪魔板５としてコーン形の環状板を用いたが、平板状の環状板で邪魔板を構成しても良い。但し、コーン形の邪魔板５を用いれば、ケーキが径方向に押し広げられて崩れやすくなり、強度の高いケーキでも邪魔板５の移動量Ｌが極端に大きくならない。従って、邪魔板５のストロークを左程長く確保する必要がなく、スクリュープレスの大型化を回避することができる。
【００３０】
また、上記実施形態では、邪魔板５の移動量Ｌを検知する検知手段として超音波式の距離計６を用いているが、光波距離計を用いることも可能であり、更には、邪魔板５に連動する測定子を有するポテンショメータを用いることも可能である。また、上記実施形態では、邪魔板５を排出口２２に接近する方向に付勢するばね５３としてコイルスプリングを用いているが、ウレタンゴムやエアばね等を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態の制御装置を具備するスクリュープレスの側面図。
【図２】図１のスクリュープレスの平面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した拡大断面図。
【図４】実施形態の制御装置によるスクリューの回転制御プログラムを示すフロー図。
【図５】邪魔板の移動量とケーキのコーン指数との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３２】
２…濾過体、２２…排出口、３…スクリュー、５…邪魔板、５３…ばね、６…距離計（検知手段）、７…コントローラ（制御手段）。
【図１】
0004759411.tif 000003
【図２】
0004759411.tif 000004
【図３】
0004759411.tif 000005
【図４】
0004759411.tif 000006
【図５】
0004759411.tif 000007