(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に回転する円筒形のボウルと、このボウル内でボウルと同軸に、かつ回転速度差を有して回転するスクリュコンベアとを有し、回転中のボウル内に供給される被処理液から重成分を遠心力によって分離沈降させ、これをスクリュコンベアによってボウルの一側に集積させ、重成分と分離液とを分離排出する遠心分離装置において、
前記ボウルは直胴部分のみで構成され、その前端にボウル外への重成分排出口を有し、沈殿した重成分のみを前記重成分排出口に排出する排出路を設け、重成分の該排出路の通過抵抗をボウルの外部から調節することができるようにしてなり、
前記重成分の排出路は、前記スクリュコンベアを構成する内筒の外周面に設けられその先端がボウル内壁近傍に延びる抑止環と、これと間隙を保ってボウル内面に配設された堰環部材とで絞り効果を有する排出路に形成され、前記ボウル内で最も高い圧密作用を受けている含水率の低い部分から重成分を通過させるようにしてなり、
前記通過抵抗の調節は、前記抑止環が前記スクリュコンベアの軸方向にスライドすることによって前記抑止環の円錐面と前記堰環部材の円錐面との間隙を調節することによって行われるようにしてなり、
かつ、前記抑止環は、前記内筒の外周面上に軸方向にスライド可能に設けられ、その一部が前記内筒の外周面に固定された部材と共にシリンダを形成し、該シリンダに外部より高圧流体を注入することによって、バネを押圧しながらスライドし、シリンダの作用をとめると前記バネの作用下で元の状態に復帰するようにしてなることを特徴とする遠心分離装置。
【請求項２】
一方向に回転する円筒形のボウルと、このボウル内でボウルと同軸に、かつ回転速度差を有して回転するスクリュコンベアとを有し、回転中のボウル内に供給される被処理液から重成分を遠心力によって分離沈降させ、これをスクリュコンベアによってボウルの一側に集積させ、重成分と分離液とを分離排出する遠心分離装置において、
前記ボウルは直胴部分のみで構成され、その先端にボウル外への重成分排出口を有し、沈殿した重成分のみを前記排出口に排出する排出路を設け、重成分の該排出路の通過抵抗をボウルの外部から調節することができるようにしてなり、
前記重成分の排出路は、前記スクリュコンベアを構成する内筒の外周面に設けられその先端がボウル内壁近傍に延びる抑止環と、これと間隙を保ってボウル内面に配設された堰環部材とで絞り効果を有する排出路に形成され、前記ボウル内で最も高い圧密作用を受けている含水率の低い部分から重成分を通過させるようにしてなり、
前記通過抵抗の調節は、前記堰環部材がボウルの軸方向にスライドすることによって前記抑止環の円錐面と前記堰環部材の円錐面との間隙を調節することによって行われるようにしてなり、
かつ、前記堰環部材は、ボウル内周面に軸方向にスライド可能に設けられ、その一部が前記ボウル内周面に固定された部材と共にシリンダを形成し、該シリンダに外部より高圧流体を注入することによって、バネを押圧しながらスライドし、シリンダの作用を止めると前記バネの作用下で元の状態に復帰するようにしてなることを特徴とする遠心分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は下水汚泥や工業排水、および化学・食品工業用諸生産品の濃縮、脱水、および沈殿重成分および分離水の回収を、遠心力により行うようにした遠心分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汚泥等の固液分離には、従来一般に、デカンタ型の遠心分離装置が使用されている。この分離装置の１例を示せば、図４のように、横長の直胴部３０の先に円錐筒３１を接続して形成した高速回転されるボウル（外側回転筒）１内に、ボウル１と相対速度差をもって回転される内筒（内側回転筒）１１に螺旋翼１２を設けたスクリュコンベア１０を収容し、内筒１１からボウル１内に汚泥等の被処理液ａを供給して、遠心力により固液分離を行うものである。そして、ボウル１内で遠心力により、沈降分離された脱水重成分ｂは、螺旋翼１２により前端部に向けて順次掻き寄せられて行き、円錐筒３１内でさらに圧密脱液作用を受け、前端の排泥口６より機外に排出され、分離液ｃの方は、反対側であるボウル１の後端壁３に設けた排出孔７からオーバーフローして流出されるようになっている。
【０００３】
このデカンタ型遠心分離装置は、ボウル１内に被処理液を貯溜するので、被処理液が重成分を排出する排泥口６から流出してしまわないようにするために、および、ビーチと呼ばれる円錐部によって脱水重成分をボウル内の水位以上に持ち上げ、脱水効果を高めようとするために、分離液の排出孔７と同程度以下または以上のレベル（水位）まで前端を小径に絞った円錐筒３ｌを必要としているのが特徴である．
【０００４】
これら従来の遠心分離装置は、液相中の結晶などの脱水や、これとはその性質を異にする汚泥のような被処理液の濃縮および脱水のために発展してきたものであるが、特に上記の汚泥のような被処理液の沈殿層は親水性が強く（いわゆるぬるぬるとした状態であり）、脱水率を高めるためには水を絞りだすために強い圧密効果を作用させることが必要となる。上記従来のデカンタ型遠心分離装置において被処理液ａは、ボウル１の中央部に供給されたとき、供給直後のボウル直胴部３０においては、高い遠心力場（約２０００〜３０００Ｇ）により固液分離されるものの、脱水重成分ｂが排出されるボウル円錐部３１では、回転中心からの距離（径）が漸次短かくなるために遠心力が弱くなり、含水率が高まってしまうという現象が見られる。事実、図４に示す装置においては、直胴部と円錐部の境界（変換点）近くの部分において含水率が最低となることが観測されている。さらに、沈殿層が排出されるためには強い遠心力に逆らって円錐部を上昇する必要があり、スクリュコンベアによって移送しようとしても、流動性の大きい部分、すなわち直胴部３０の回転中心に近く含水率が比較的に高い重成分、この部分は遠心力が比較的弱いこともあって、排出成分中のこの部分の比率が高まり、結果として、排出重成分の含水率が高まる傾向が見られる。
【０００５】
このため、直胴部と円錐部の変換点近くの部分に、ディップ堰と呼ばれるボウル１内面とわずかの間隙を有する円板１３を設けたものが提案されている（米国特許第３７９５３６１号）。これにより、含水率の高いスクリュコンベアに近い部分の重成分の移送を遮断し、ボウル内面近辺の、高い遠心力によって脱水された含水率の低い重成分部分のみをこの間隙を通して移送することによって排出重成分の含水率を高めようとするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特に汚水処理の場合には、釘、箸等の固形物の混入が避けられず、これらがディップ堰につかえ、はなはだしい場合は重成分排出が不可能となる。また一般に、被処理液の固形分含有率は一定ではないために、排出重成分の含水率を一定に保つことは困難であった。すなわち、被処理液の固形分含有率が高いときは、ディップ堰における移送抵抗が大きくなり過ぎ、排出重成分の固形分濃度が高くなり過ぎることによって、ディップ堰とボウルの間隙部が堅い固形物によって閉塞し、最終的には重成分の排出が不可能となる。また逆に、固形分含有量が低下すると、ディップ堰における移送抵抗が低下し、含水率の高い重成分が排出されてしまうことになる。従来、ディップ堰が直胴部と円錐部の変換点近くでボウルの中心部に近い奥にあるため、このディップ堰とボウル内面との間隔調節や異物の処理は、運転を停止して行うしか方法がなかった。しかし、これらの問題は遠心分離機の運転中は常に生じており、運転中に自由に異物処理をし、また、ディップ堰の移送抵抗を調節することにより重成分の含水率や処理液の濃縮度を調節出来ることが望ましい。本発明は、このような運転中の異物処理・移送抵抗の調節が可能な遠心分離装置を得ようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の遠心分離装置は、固液分離装置、濃縮機を含み、一方向に回転する円筒形のボウルと、このボウル内でボウルと同軸に、かつ回転速度差を有して回転するスクリュコンベアとを有し、回転中のボウル内に供給される被処理液から重成分を遠心力によって分離沈降させ、これをスクリュコンベアによってボウルの一側に集積させ、重成分と分離液とを分離排出する遠心分離装置において、前記ボウルは直胴部分のみで構成され、その前端にボウル外への重成分排出口を有し、沈殿した重成分のみを前記重成分排出口に排出する排出路を設け、重成分の該排出路の通過抵抗をボウルの外部から調節することができるようにしてなり、前記重成分の排出路は、前記スクリュコンベアを構成する内筒の外周面に設けられその先端がボウル内壁近傍に延びる抑止環と、これと間隙を保ってボウル内面に配設された堰環部材とで絞り効果を有する排出路に形成され、前記ボウル内で最も高い圧密作用を受けている含水率の低い部分から重成分を通過させるようにしてなり、前記通過抵抗の調節は、前記抑止環が前記スクリュコンベアの軸方向にスライドすることによって前記抑止環の円錐面と前記堰環部材の円錐面との間隙を調節することによって行われることを特徴とする。
【０００８】
本発明の上記遠心分離装置は、上記構成に加えてさらに、前記抑止環は、前記内筒の外周面上に軸方向にスライド可能に設けられ、その一部が前記内筒の外周面に固定された部材と共にシリンダを形成し、該シリンダに外部より高圧流体を注入することによって、バネを押圧しながらスライドし、シリンダの作用をとめると前記バネの作用下で元の状態に復帰するようにしてなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の遠心分離装置は、一方向に回転する円筒形のボウルと、このボウル内でボウルと同軸に、かつ回転速度差を有して回転するスクリュコンベアとを有し、回転中のボウル内に供給される被処理液から重成分を遠心力によって分離沈降させ、これをスクリュコンベアによってボウルの一側に集積させ、重成分と分離液とを分離排出する遠心分離装置において、前記ボウルは直胴部分のみで構成され、その先端にボウル外への重成分排出口を有し、沈殿した重成分のみを前記排出口に排出する排出路を設け、重成分の該排出路の通過抵抗をボウルの外部から調節することができるようにしてなり、前記重成分の排出路は、前記スクリュコンベアを構成する内筒の外周面に設けられその先端がボウル内壁近傍に延びる抑止環と、これと間隙を保ってボウル内面に配設された堰環部材とで絞り効果を有する排出路に形成され、前記ボウル内で最も高い圧密作用を受けている含水率の低い部分から重成分を通過させるようにしてなり、前記通過抵抗の調節は、前記堰環部材がボウルの軸方向にスライドすることによって前記抑止環の円錐面と前記堰環部材の円錐面との間隙を調節することによって行われることを特徴とする。
【００１０】
前記本発明の他の遠心分離装置は、上記構成に加えてさらに、前記堰環部材は、ボウル内周面に軸方向にスライド可能に設けられ、その一部が前記ボウル内周面に固定された部材と共にシリンダを形成し、該シリンダに外部より高圧流体を注入することによって、バネを押圧しながらスライドし、シリンダの作用を止めると前記バネの作用下で元の状態に復帰するようにしてなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の参考例として、デカンタ型遠心分離装置における場合について説明する。
図１は参考例の遠心分離装置を示す部分断面図であり、図４と同じ部分には同じ符号を付してある。この参考例において、ディップ堰２３は、内筒１１上をバネ２４の作用下に軸方向にスライド可能に設けられている。また、その一部は内筒１１上に固定された部材２５と共にシリンダ２６を形成し、該シリンダは図示しない駆動源からの通路２７を通じて流体圧によって駆動される。
上記ボウル３０のディップ堰２３に対抗する部分には、傾斜部材２８が配設され、ディップ堰２３の軸方向のスライドによってボウル３０の内周面とディップ堰２３との間隔が調節自在とされている。
図１（Ａ）はシリンダ２６に高圧流体を圧入することによって、ディップ堰２３がバネ２４を押圧しながらスライドし、ボウル３０の内周面とディップ堰２３との間隔を広げた状態を示している。同図（Ｂ）は、シリンダの作用を止め、バネ２４の作用下で、ボウル３０の内周面とディップ堰２３との間隔を狭めた状態を示している。
【００１２】
排出重成分の脱水率を高めるためには、常態では（Ｂ）の状態で運転し、異物がつまった場合、シリンダを作用させて（Ａ）のように傾斜部材２８の内周面とディップ堰２３との間隔を広げ、異物を排出する。実験によれば、傾斜部材２８の内周面とディップ堰２３との間隔が１０cm程度の場合、この間隔変化は５mm以下程度で十分であった。また、この程度の間隔調節で、被処理液の固形分含有量の変化３％〜７％に対して排出重成分の含水率を一定に保つことが出来た。傾斜部材２８は、場合により、ボウルの円錐部３１の傾斜面を利用してもよいが、別部材とし、円錐部３１の円錐角度にかかわりなく、傾斜部材２８の円錐角度を適宜選択出来るようにするのが有利である。傾斜角が小さくなれば、ディップ堰と傾斜面との間隔を変更するために必要なディップ堰２３の軸方向の移動量が大きくなるので、微妙な調節が必要な場合に、その調節を容易にすることが出来る。また、運転中は常にスクリュコンベアによって移送される重成分の圧力がディップ堰２３に作用しているので、場合により、バネ２４は省略してもよい。図（Ａ）（Ｂ）のように、ディップ堰２３が螺旋翼１２を越えてスライドする場合には、その部分には螺旋翼に孔１２’を設ければよいことはいうまでもない。
【００１３】
図２は、本発明に係る遠心分離装置の実施形態を示している。ボウル３０は直胴部分のみで構成され、重成分排出口６には堰環部材３２およびこれと僅かの間隙を設けてスクリュコンベアを構成する内筒１１の外周面に抑止環３３が配設される。前記堰環部材３２は、図２（Ａ）（Ｂ）から明らかなように、ボウル直胴部３０の内周面３７に配設され、該内周面３７から立ち上がる円錐面を有している。また、抑止環３３は、前記スクリュコンベアを構成する内筒１１の外周面１３に設けられその先端がボウルの内周面近傍に延び、その先端周面から後端側側面に延びて排出路３４の内側壁を形成する円錐面となっている。前記堰環部材３３の円錐面と抑止環３３の円錐面が間隔を保って配置されることによって、前記重成分の絞り効果を有する排出路３４が形成される。このタイプの遠心分離装置においては、遠心力の作用下に沈殿した重成分は、抑止環３３と堰環部材３２とで形成される排出路３４から排出されるが、このとき、排出路３４に進入出来るのは、ボウル３０と抑止環３３との間隙に位置するボウル３０内で最も高い圧密作用を受けている含水率の低い部分のみである。
【００１４】
このときの排出抵抗は、抑止環３３とボウル３０の内周面３７との間の間隔だけでなく、排出路３４の絞り効果による部分が大きい。従って、シリンダ２６に高圧流体を圧入することによって、抑止環３３をバネ２４に抗してスライドさせ、同図（Ｂ）のように排出路３４を開いて排出抵抗を低くすれば、重成分の排出スピードの増加によって異物の流し出し効果を生ずる。前記抑止環３３のスライド機構は、前記図１に示す遠心分離装置と同様に、図２に示すように構成されている。即ち、抑止環３３が内筒１１の外周面１３に軸方向にスライド可能に設けられ、その一部が前記内筒１１の外周面１３に固定された部材１５と共にシリンダ２６を形成し、該シリンダに外部より流体通路２７を介して高圧流体を注入することによって、バネ２４を押圧しながらスライドし、シリンダ２６の作用を止めると前記バネ２４の作用下で元の状態に復帰するように構成されている。
このタイプのものにおいては、抑止環３３は排出される重成分によって常に排出路３４を開く方向に力を受けているため、スプリング２４は強いものにしなければならない。
【００１５】
図３は本発明の他の実施形態に係る遠心分離装置の要部断面を示している。図３に示す実施例においては、抑止環３６は内筒１１の外周面１３に固定され、堰環部材３５が流体駆動により図示のようにスライドする。図においては、排出路３４を開いた状態を点線で示している。前記堰環部材３５は、図３に示すように、ボウル内周面３７に軸方向にスライド可能に設けられ、その一部が前記ボウル内周面３７に固定された部材３８と共にシリンダ２６を形成し、該シリンダに外部より流体通路２７を介して高圧流体を注入することによって、バネ２４を押圧しながらスライドし、シリンダ２６の作用を止めると前記バネの作用下で元の状態に復帰するように構成されている。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の遠心分離装置は、その運転中は常に生じる恐れのある異物による排出重成分のつまりや、排出重成分の含水率や処理液の濃縮度を、装置の停止時はもちろん、運転中にも自由に処理、調節出来るという、従来にない機能を備えることが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例に係る遠心分離装置の構造を示す部分断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る遠心分離装置の主要部の構造を示す部分断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る遠心分離装置の主要部の構造を示す部分断面図である。
【図４】従来のデカンタ型遠心分離装置の１例を示す側断面図である。
【符号の説明】
１  ボウル                      ３  ボウル後端壁
６  排泥口                      ７  分離液の排出口
１０  スクリュコンベア          １１  内筒
１２  螺旋翼                    ２３  ディップ堰
２４  バネ                      ２６  シリンダ
２７  流体通路                  ２８  傾斜部材
３０  ボウル直胴部              ３１  ボウル円錐筒部
３２，３５堰環部材              ３３，３６  抑止環
３４  排出路
【図１】
0003942402.tif 000002
【図２】
0003942402.tif 000003
【図３】
0003942402.tif 000004
【図４】
0003942402.tif 000005