ろ過装置及びろ過方法
【課題】装置の小型化を図ると共に、脱水性能を向上させるろ過装置及びろ過方法を提供すること
【解決手段】ろ過装置は、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材１と、外側ろ材２と、前記内側ろ材１と前記外側ろ材２との間のろ過空間４に設けられたスパイラル状の仕切り３とを備える。前記スパイラル状の仕切り３は回転させないで、前記内側ろ材１及び／又は前記外側ろ材２のみを軸心周りに回転させる。この操作過程で、前記ろ過空間４内に、その一端側から被処理液を送入し、前記内側ろ材１を通してろ過し、前記外側ろ材２を通してろ過し、各ろ液は外部に排出し、前記ろ過空間４内の他端側からケーキを排出する。
【解決手段】ろ過装置は、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材１と、外側ろ材２と、前記内側ろ材１と前記外側ろ材２との間のろ過空間４に設けられたスパイラル状の仕切り３とを備える。前記スパイラル状の仕切り３は回転させないで、前記内側ろ材１及び／又は前記外側ろ材２のみを軸心周りに回転させる。この操作過程で、前記ろ過空間４内に、その一端側から被処理液を送入し、前記内側ろ材１を通してろ過し、前記外側ろ材２を通してろ過し、各ろ液は外部に排出し、前記ろ過空間４内の他端側からケーキを排出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過装置及びろ過方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属製のスクリーン、網、多孔板等のろ材は、布(繊維)製のものに比べて、運転性、保守性、耐久性等の面で優れており、これを利用したものとしてスクリュープレスや回転加圧式脱水機等の加圧式ろ過装置がある。この装置は、歴史が古く、非常にシンプルな構造のものであるため、低動力・低騒音・低コストなどを特徴とし、固形分濃度の低い難脱水性の固液混合物に適用した場合にも優れた脱水性能が得られることから、下水汚泥脱水分野でも多く用いられている。（例えば、特許文献１，２参照）
【特許文献１】特開２００１−２１２６９７号公報
【特許文献２】特開２００１−１１３１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、円筒状の外側ろ材とその内部に挿入されたスクリューからなるスクリュープレスでは、被処理液が入口側から出口側に向かって低速で移送されて行くと同時に、スクリューの締付力によって発生する圧搾圧力で、連続的に脱水されるが、ろ液は外側ろ材のみより搾り出されるものであるため、外側ろ材の長さの短縮化を図るのが困難であり、設備の小型化し難かった。
【０００４】
一方、回転加圧式脱水機においては、脱水ろ過の処理量を向上させるにはディスクの径を大きくする、又は脱水機を複数配置する必要性があり、設備の大型化やコスト増の問題を抱えていた。
【０００５】
そこで、本発明の主たる課題は、装置の小型化を図ると共に、脱水性能を向上させるろ過装置及びろ過方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
請求項１記載の発明は、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、前記ろ過空間の一端側から被処理液を送入して、ろ過空間内の他端側からケーキを排出し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材は軸心周りに回転し、前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされた、ことを特徴とするろ過装置である。
【０００７】
（作用効果）
内側ろ材及び外側ろ材の二面によってろ過濃縮がなされることによって、従来の外側ろ材のみでろ過を行なっていたスクリュープレスに比べて設備の小型化を図ることができる。また、内側ろ材及び／又は外側ろ材は軸心周りに回転し、スパイラル状の仕切りは回転しない構成とすることにより、ろ過空間に送入された被処理液は、仕切りに沿って螺旋状に装置内を移動しながら、まず内外側ろ材の二面によるろ過濃縮がなされ、次に圧搾脱水がなされるが、内外側ろ材のみならずリボンスクリューも全てを回転自在とした構成のスクリュープレスに比べて、本発明に係るろ過装置は、構造を簡素化でき、製造コストの低減及びメンテナンス性の向上を図ることができる。
【０００８】
＜請求項２記載の発明＞
請求項２記載の発明は、前記スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の送入口側の内周縁及び外周縁が、それぞれ前記内側ろ材及び前記外側ろ材に近接又は接触する、請求項１記載のろ過装置である。
【０００９】
（作用効果）
ろ過空間に送入された被処理液は、ケーキ濃度も低く、流動性を持った状態であるので、被処理液の入口側付近では、内外側ろ材によりろ過濃縮が生じていく。したがって、この被処理液の送入口側付近は、固液分離作用によるろ過濃縮が重要な機能となるが、スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の入口側の内周縁及び外周縁を、それぞれ内側ろ材及び外側ろ材に近接又は接触する構成とすることにより、ろ材のろ過面に固着したケーキを掻き取り、ろ過濃縮の効率を維持することができる。また、送入された被処理液を仕切りに沿って螺旋状に移動させることができる。
【００１０】
＜請求項３記載の発明＞
請求項３記載の発明は、前記内側ろ材の回転速度と前記外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転可能とされている、請求項１又は２記載のろ過装置である。
【００１１】
（作用効果）
内側ろ材の回転速度と外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転することによって、ろ過空間内を移動するケーキにせん断力が生じる。そのため、例えば、繊維分の多い生汚泥や混合生汚泥が含まれる被処理液に対しては、このせん断力により、脱水効率を向上させる事が可能である。また、内外側ろ材それぞれの相対速度が大きい場合、速く回転するろ過面（例えば、内側ろ材のろ過面）近傍のケーキは、もう一方のろ過面（例えば、外側ろ材のろ過面）側へ移動する効果が現れ、ケーキ内での混合作用が生じることで、ろ過装置内での含水率分布を均一化することもできる。
【００１２】
＜請求項４記載の発明＞
請求項４記載の発明は、前記内側ろ材に第１の回転駆動手段が設けられ、前記外側ろ材に第２の回転駆動手段が設けられ、前記第１の回転駆動手段と前記第２の回転駆動手段とは別の回転駆動手段である、請求項１乃至３のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１３】
（作用効果）
内外側ろ材の回転速度差によりケーキにせん断力を加えて脱水効率を改善することが可能であるが、この効果は対象ケーキの性状に依存するため、最適状態で運転する場合はケーキ性状に合わせて内外の速度差を設定することが必要である。本発明においては、第１の回転駆動手段と第２の回転駆動手段とは別の回転駆動手段とすることにより、ケーキ性状に合わせて内外の速度差を簡易的に調整することができる。
【００１４】
＜請求項５記載の発明＞
請求項５記載の発明は、前記スパイラル状の仕切りは、前記一端側から前記他端側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１５】
（作用効果）
スパイラル状の仕切りは、ろ過空間の一端側からその他端側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成することによって、ケーキの排出経路を狭くして圧搾効果を高め、排出されるケーキの含水率のムラ（分布）をなくし均一にすることができる。
【００１６】
＜請求項６記載の発明＞
請求項６記載の発明は、軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１７】
（作用効果）
ケーキの性状によっては、脱水の進行度とろ室体積のデザインとの釣り合いが取れず、ケーキの充填率が低下する場合がある。この場合、ろ過装置が横向きに配置されている構成（横型）のものでは、ろ液が重力の影響を受けて、充填率の低いケーキに浸出し、排出されるケーキの含水率が上がることがある。そこで、軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成することにより、重力を利用してろ液を上方のケーキ排出側に浸出させないようにすることができ、そのため、排出されるケーキの含水率のムラ（分布）をなくし、より均一にすることができる。
【００１８】
＜請求項７記載の発明＞
請求項７記載の発明は、軸心が横向きであり装置全体が横向きに配置されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１９】
＜請求項８記載の発明＞
請求項８記載の発明は、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りとを備えたろ過装置を使用し、前記スパイラル状の仕切りは回転させないで、前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材のみを軸心周りに回転させ、この操作過程で、前記ろ過空間内に、その一端側から被処理液を送入し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材を通してろ過し、各ろ液は外部に排出し、前記ろ過空間内の他端側からケーキを排出する、ことを特徴とするろ過方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、装置の小型化を図ると共に、脱水性能を向上させることができる等の利点がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図８に基づき説明する。
＜本発明に係るろ過装置の構成＞
本発明に係るろ過装置におけるケーシング７の内部には、図１及び図２に示されるように、モータ等の第１の回転駆動手段（図示せず）によって駆動力が伝達される内筒回転軸５に上板１Ａが連結された回転自在な円筒状の内側ろ材１と、この内側ろ材１と同心円状に配設された回転自在な円筒状の外側ろ材２と、ケーシング７の上板７Ａ及び底板７Ｂに両端部を固定され、内側ろ材１と外側ろ材２との間に形成されるろ過空間４に配置されたスパイラル状（リボンスクリュー状）の仕切り３と、が備えられている。なお、ケーシング７は、本実施の形態では円筒型であるが、これに限られることなく、多面体等の形状でもよい。
【００２２】
図２に示すように、ケーシング７の底板７Ｂにおける、ろ過空間４を投影した部分には被処理液送入口１０，１１が形成されており、これら被処理液送入口１０，１１から被処理液が送入される。なお、被処理液は、ポンプ（図示せず）により圧送され、この圧力と共に、内側ろ材１と外側ろ材２の回転による摩擦で、ケーシング７の底部から上部まで上昇するものである。なお、装置自体の軸心を横向きにし装置全体を横向きに配置する場合には、被処理液をポンプ圧送することなく、内側ろ材１と外側ろ材２の回転による摩擦力のみで、装置内を移動させてもよい。また被処理液送入口は、本実施の形態では２箇所であるが、これに限らず１以上形成されていればよい。
【００２３】
内側ろ材１の側面（外周面）には、ろ材としてウェッジワイヤーが張設してあり、このウェッジワイヤーのスリットは回転軸心に沿って配列してある。内側ろ材１と外側ろ材２との間に形成されたろ過空間４に送入された被処理液のうち、固液分離がなされたろ液の一部が内側ろ材１内におけるケーシング７の底板７Ｂに溜められ、最終的には、ろ液排出口１２から排出されるようになっている。
【００２４】
外側ろ材２は、周状の上端はケーシング７の上板７Ａからレールとこのレールに案内されるローラ等により回転可能に吊られる構成になっており、また、上端の側面は、図示はしないが、モータ等の第２の回転駆動手段（図示せず）によって駆動力が伝達される外側回転軸（図示せず）にピニオンギア（図示せず）等を介して連結され、外側ろ材２自体が回転するようになっている。また、外側ろ材２の内周面には、内側ろ材１と同様に、ろ材としてウェッジワイヤーが張設してある。このウェッジワイヤーのスリットは回転軸心に沿って配列してあり、ろ過空間４に送入された被処理液のうち、固液分離がなされたろ液の一部がケーシング７と外側ろ材２との間の部分の底板７Ｂに溜められ、最終的には、ろ液排出口１３から排出されるようになっている。
【００２５】
ここで、内側ろ材１と外側ろ材２とは、同角速度（°／ｓｅｃ）で回転させた場合においても、それぞれの半径差分の周速度（ｍｍ／ｓｅｃ）が生じるため、ケーキにせん断力が生じて脱水効率が向上される。例えば、繊維分の多い生汚泥や混合生汚泥が含まれる被処理液に対しては、このせん断力がより効果的であるため、内側ろ材１と外側ろ材２とに若干速度差を付けて、回転させることで更に脱水効率を向上させる事が可能である。また、内側ろ材１と外側ろ材２との相対速度が大きい場合、速く回転するろ過面（例えば、内側ろ材１のろ過面）近傍のケーキは、もう一方のろ過面（例えば、外側ろ材２のろ過面）側へ移動する効果が現れ、ケーキ内での混合作用が生じることで、ろ過装置内での含水率分布を均一化することもできる。
【００２６】
このように、内外側ろ材１，２のろ過面の角速度差によりケーキにせん断力が加えられて脱水効率が改善されるが、この効果は対象ケーキの性状に依存するため、最適状態で運転する場合はケーキ性状に合わせて内外の速度差を設定することが望ましい。このため、簡易的に速度差を調整できるように、本実施の形態では、内外側ろ材１，２にそれぞれ個別のモータ等の回転駆動手段を設けている。
【００２７】
一方、ケーキ性状によっては、せん断力を加えた場合、ケーキが流動化してしまい、逆に脱水性を損なう場合もあるので、このような場合には速度差一定で回転させることが好ましい。また、せん断力による脱水効果があり、かつケーキ性状が年間を通してほとんど変化しないケーキについては、速度差一定で回転させてもよく、これらのような対象ケーキに対しては、内外側ろ材１，２を一つのモータにより同速で回転させるようにしてもよい。
【００２８】
なお、内側ろ材１と外側ろ材２は、必ずしも両者を回転させる必要はなく、一方のみを回転させるようにしてもよい。
【００２９】
内外側ろ材１，２に用いられるろ材としては、ウェッジワイヤーに限られるものではなく、打ち抜き板（図示せず）、金網（図示せず）、ろ布（図示せず）等を用いることができる。また、固液分離がメインとなるろ過空間４の下部にろ過面の開口率が高いウェッジワイヤー、圧搾脱水がメインとなるろ過空間４の上部にケーキとの接触面積の高い（開口率の低い）打ち抜き板を配置してもよい。
【００３０】
仕切り３は、図１及び図４に示されるように、スパイラル状（リボンスクリュー状）であり、内側ろ材１と外側ろ材２との間に形成された環状のろ過空間４に配設されている。この仕切り３は、ケーシング７の上板７Ａと底板７Ｂとに固定されていることによって、仕切り３は軸芯周りに回転しない構成となっている。このことによって、内外側ろ材のみならずリボンスクリューも全てを回転自在とした構成のスクリュープレスに比べて、本発明に係るろ過装置は、構造を簡素化でき、製造コストの低減及びメンテナンス性の向上を図ることができる。
【００３１】
仕切り３の内周縁と外周縁は、それぞれ内側ろ材１及び外側ろ材２のろ過面に近接または接触する構成となっている。この構成によって、内外側ろ材１，２のろ過面に固着したケーキを掻き取り易くし、ろ過濃縮の効率を維持することができると共に、被処理液送入口１０，１１から送入された被処理液を仕切り３に沿って螺旋状に上昇させることができる。なお、ろ過空間４の下部、すなわち被処理液送入口１０，１１側付近が、固液分離作用によるろ過濃縮がメインとなってくるため、仕切り３の内周縁と外周縁は少なくとも被処理液の送入口１０，１１側付近が内外側ろ材１，２とそれぞれ近接又は接触する構成であればよい。
【００３２】
また、図４に示すように、仕切り３の内周縁と外周縁にゴムなどにより形成されるスクレーパー１６を取付けることにより、内側ろ材１及び外側ろ材２は軸心周りに回転し、仕切り３は回転しない構成であることによって、ろ過面に補足されたケーキをこのスクレーパー１６で掻き取ることができる。なお、前述したように、ろ過空間４の下部、すなわち被処理液送入口１０，１１側付近が、固液分離作用によるろ過濃縮がメインとなってくるため、少なくとも被処理液の送入口１０，１１側付近にスクレーパーが取付けられていればよい。
【００３３】
仕切り３は、スパイラルピッチをろ過空間４内すべてにおいて均一にしてもよいが、排出されるケーキの含水率のムラ（分布）をなくし均一にするため、図１及び図４で示すように、スパイラル状の仕切り３をケーシング７の底板７Ｂ側から上板７Ａ側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成することが好ましく、具体的には、ろ過空間４の上部部分で、スパイラルピッチを短くしケーキの排出経路を狭くし、圧搾効果を高めることが好ましい。他方、後述する図５乃至図８に示すように、ろ過空間４の上部において脱水効率を向上させるために内外側ろ材１，２の半径差を狭めた場合には、スパイラル状の仕切り３をケーシング７の底板７Ｂ側から上板７Ａ側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が長くなるように構成してもよい。
【００３４】
また、図示はしないが、スパイラルの羽根の一部にケーキが通過可能な孔を穿設し、ケーキの攪拌混合を促進することもできる。さらに、ろ過空間４の下部、すなわち被処理液送入口１０，１１側付近において、仕切り３の下部をケーシング７の底板７Ｂから離間して設け（スパイラルの羽根の下部をカットし）てもよく、この場合には、仕切り３とケーシング７の底板７Ｂとの固定は、任意の支持部材（例えば、柱状部材等）を介して固定すればよい。
【００３５】
スクレーパー１６は、図１及び図４に示すように、ケーシング７の軸方向に、仕切り３の内周縁と外周縁とに沿って、ケーシング７の上板７Ａと底板７Ｂとを両端部として取付けることが考えられる。このスクレーパー１６は、図４には内周縁と外周縁とにそれぞれ１つ取付けてあるが、複数箇所に取付けてもよい。また、この変形例として、固液分離がメインとなるろ過空間４の下部にのみ、スクレーパー１６を取付けるようにしてもよい。この場合の取付け方として、図示はしないが、ケーシング７の底板７Ｂのみに設置してもよいし、ケーシング７の底板７Ｂと仕切り３とを連結するように設置してもよいし、軸方向に隣接する仕切り３の周縁相互を橋渡しして連結するように設置してもよい。また、スクレーパー１６を軸方向に平行に取付けるのではなく、図示はしないが、仕切り３の内周縁及び外周縁に沿うように、それぞれの先端にスクレーパー１６を取付けてもよい。
【００３６】
スクレーパー自体の材質・構造は、前述したように、弾性力によりろ過面に押し付けることができるゴム、樹脂等を用いてもよいが、変形例として、図示はしないが、スクレーパーの先端にバネを取付けた刃を仕込み、バネ等により内側ろ材１及び外側ろ材２の半径方向に刃の移動可能にする機能を有したもの等を用いることができる。
【００３７】
ここで、内側ろ材１、外側ろ材２及び仕切り３との関係を説明する。後述するケーシング７の底板７Ｂに形成された被処理液送入口１０，１１から送入された被処理液は、ケーキ濃度も低く流動性を持った状態であり、ろ過空間４の下部では、内側ろ材１と外側ろ材２における円筒状のろ材の目開きを介してろ過濃縮が生じる。ろ過空間４の下部では、固液分離作用によるろ過濃縮が重要な機能となるが、ろ過濃縮がある程度進行すると濃縮されたケーキがろ過面に固着し、ろ過効率が低下する。そこで、濃縮効率を維持するために、仕切り３にスクレーパー１６を取付け、内側ろ材１と外側ろ材２におけるろ材の表面を高頻度でスクレーピングすることで、表面に固着したケーキを掻取っている。
【００３８】
また、濃縮作用により流動性を失ったケーキは、ろ材との摩擦力が生じるため、回転するろ材により、内外側ろ材１，２の円周方向へ搬送が行われる。しかし、ろ過空間４にはスパイラル状（リボンスクリュー状）の仕切り３が配置されており、内外側ろ材１，２に沿って回転するするケーキが、この仕切り３と干渉することで、軸を中心に回転すると共に、軸方向への移動するようになる。この運動によりケーキはろ過濃縮を受けながら、最終的に、ろ過空間４の上部に形成されたケーキ排出口１４より排出されるものである。なお、後述するが、ケーキ排出口１４には、ケーキの排出を抑制する背圧板１５が取付けられており、排出量が強制的に抑制されることでケーキはろ過空間４内で圧密され、更に含水率を低下させることができる。
【００３９】
実施の形態に係るろ過空間４は、上から下まで同一の横断面積を有する環状のものを示しているが、ろ過空間４の下部は、処理量を確保するために大容量のろ室容積を持たせ、他方、ろ過空間４の上部において脱水効率を向上させるために内外側ろ材１，２の半径差を狭めることが好適である。具体的には、図５に示すように、外側ろ材２の形状は同一のままで、被処理液送入口１０，１１側からケーキ排出口１４側に向って、内側ろ材１の半径方向を連続的に拡大していく形状（略円錐形状）、又は図６に示すように階段状に拡大していく形状（多段円筒形状）を提案できる。また、図７に示すように、内側ろ材１の形状は同一のままで、被処理液送入口１０，１１側からケーキ排出口１４側に向って、外側ろ材２の半径方向を連続的に縮小していく形状、又は図８に示すように階段状に縮小していく形状も提案することができる。
【００４０】
内側洗浄管８は、図１及び図２に示されるように、内側ろ材１の内周面に沿って設けられており、また、複数の洗浄ノズル８Ａ，８Ａ，…が、内側ろ材１の内周面に対向するように内側洗浄管８に取付けられている。同様に、外側洗浄管９は、外側ろ材２の外周面に沿って設けられており、また、複数の洗浄ノズル９Ａ，９Ａ，…が、外側ろ材２の内周面に対向するように外側洗浄管９に取付けられている。そして、内側ろ材１ と外側ろ材２ を軸回りに回転させながら、これら複数の洗浄ノズル８Ａ，８Ａ，…；９Ａ，９Ａ，… から洗浄水を噴射して、目詰まりした内側ろ材１ と外側ろ材２のろ過面が洗浄されるものである。洗浄の際に噴射された洗浄水は洗浄排水として、ろ液と共に内側ろ材１内におけるケーシング７の底板７Ｂ、ケーシング７と外側ろ材２との間の部分の底板７Ｂに溜められ、最終的には、ろ液排出口１２，１３から排出されるようになっている。
【００４１】
ここで、内外側ろ材１，２には、高圧の洗浄液が吹付けられ、洗浄されるが、洗浄液としてアルカリ性の薬品を吹付けて洗浄することが好ましい。また、内外側ろ材１，２のろ過面に超音波発信機を設置し、ろ材自体を振動させ洗浄すると洗浄力が向上するのでより好適である。
【００４２】
なお、内外側洗浄管８，９及び洗浄ノズル８Ａ，９Ａの設置位置としては上記に限られず、ろ過空間４内に設置し、仕切り３等に洗浄ノズル（図示せず）を取付けて、ろ過空間４内から洗浄液を噴射してもよい。また、内外側洗浄管８，９を複数箇所設置してもよい。
【００４３】
図３に示すように、ケーシング７の上板７Ａにおける、ろ過空間４を投影した部分には、ケーキ排出口１４が形成されており、ここから、脱水されたケーキが排出される。このケーキ排出口１４には、背圧板１５が取付けられており、この背圧板１５によって排出抵抗が生じさせ、排出される汚泥の量を調整することで、さらにケーキを圧搾し、含水率の低下と、体積縮減が図られるものである。
【００４４】
＜本発明に係るろ過方法＞
本発明に係るろ過装置を用いてのろ過方法について、以下に説明する。
まず、被処理液送入口１０，１１へ被処理液をポンプ圧送し、ろ過空間４内に被処理液を送入する。ろ過空間４内に送入された被処理液は、仕切り３に沿って螺旋状に上昇しながら、内側ろ材１と外側ろ材２ とにより二面ろ過が行なわれる。内側ろ材１ と外側ろ材２ をそれぞれ、モータ等の第１及び第２の回転駆動手段（図示せず）によって回転させられる。この際、必要に応じて内側ろ材１と外側ろ材２とをそれぞれ速度差をもって同一方向に回転させる。なお、内側ろ材１と外側ろ材２は、必ずしも両者を回転させる必要はなく、一方のみを回転させるようにしてもよい。
【００４５】
被処理液は、ポンプ圧送の圧力と、回転の摩擦力で仕切り３に沿って上昇していくが、内側ろ材１ と外側ろ材２との間のろ過空間４の下部で固液分離がなされ、その上部で圧搾脱水がなされ、最終的に、ケーキ排出口１４が形成されており、ここから、脱水されたケーキが排出される。
【００４６】
内側ろ材１ と外側ろ材２ とを回転させ、仕切り３を回転させないようにすることで、スクレーパー１６がそれぞれのろ過面に蓄積されたケーキを掻き取る。この際には、前述したように、複数の洗浄ノズル８Ａ，８Ａ，…；９Ａ，９Ａ，… から洗浄水を噴射して、目詰まりした内側ろ材１ と外側ろ材２のろ過面が洗浄され、噴射された洗浄水は洗浄排水として、ろ液と共に内側ろ材１内におけるケーシング７の底板７Ｂ、ケーシング７と外側ろ材２との間の部分の底板７Ｂに溜められ、最終的には、ろ液排出口１２，１３から排出される。
【００４７】
ろ過空間４内の上部には、固液分離がなされた後の含水率の高いケーキが上昇してくるが、このケーキは内側ろ材１と外側ろ材２ との回転摩擦、及び背圧板１５による排出抵抗によって圧搾が促進されて、含水率が低減されると共に体積縮減がなされてケーキ排出口１４から排出される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るろ過装置の縦断面図である。
【図２】そのＩ−Ｉ断面図（横断面図）である。
【図３】その平面図である。
【図４】仕切りとスクレーパーとの関係を説明するための概略図である。
【図５】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【図６】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【図７】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【図８】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…内側ろ材、１Ａ…上板、２…外側ろ材、３…仕切り、４…ろ過空間、５…内筒回転軸、７…ケーシング、７Ａ…上板、７Ｂ…底板、８…内側洗浄管、９…外側洗浄管、１０…被処理液送入口、１１…被処理液送入口、１２…ろ液排出口、１３…ろ液排出口、１４…ケーキ排出口、１５…背圧板、１６…スクレーパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過装置及びろ過方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属製のスクリーン、網、多孔板等のろ材は、布（繊維）製のものに比べて、運転性、保守性、耐久性等の面で優れており、これを利用したものとしてスクリュープレスや回転加圧式脱水機等の加圧式ろ過装置がある。この装置は、歴史が古く、非常にシンプルな構造のものであるため、低動力・低騒音・低コストなどを特徴とし、固形分濃度の低い難脱水性の固液混合物に適用した場合にも優れた脱水性能が得られることから、下水汚泥脱水分野でも多く用いられている。（例えば、特許文献１，２参照）
【特許文献１】特開２００１−２１２６９７号公報
【特許文献２】特開２００１−１１３１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、円筒状の外側ろ材とその内部に挿入されたスクリューからなるスクリュープレスでは、被処理液が入口側から出口側に向かって低速で移送されて行くと同時に、スクリューの締付力によって発生する圧搾圧力で、連続的に脱水されるが、ろ液は外側ろ材のみより搾り出されるものであるため、外側ろ材の長さの短縮化を図るのが困難であり、設備を小型化し難かった。
【０００４】
一方、回転加圧式脱水機においては、脱水ろ過の処理量を向上させるにはディスクの径を大きくする、又は脱水機を複数配置する必要性があり、設備の大型化やコスト増の問題を抱えていた。
【０００５】
そこで、本発明の主たる課題は、装置の小型化を図ると共に、脱水性能を向上させるろ過装置及びろ過方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
請求項１記載の発明は、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、前記ろ過空間の一端側から被処理液を送入して、ろ過空間内の他端側からケーキを排出し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材は軸心周りに回転し、前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされた、ことを特徴とするろ過装置である。
【０００７】
（作用効果）
内側ろ材及び外側ろ材の二面によってろ過濃縮がなされることによって、従来の外側ろ材のみでろ過を行なっていたスクリュープレスに比べて設備の小型化を図ることができる。また、内側ろ材及び／又は外側ろ材は軸心周りに回転し、スパイラル状の仕切りは回転しない構成とすることにより、ろ過空間に送入された被処理液は、仕切りに沿って螺旋状に装置内を移動しながら、まず内外側ろ材の二面によるろ過濃縮がなされ、次に圧搾脱水がなされるが、内外側ろ材のみならずリボンスクリューも全てを回転自在とした構成のスクリュープレスに比べて、本発明に係るろ過装置は、構造を簡素化でき、製造コストの低減及びメンテナンス性の向上を図ることができる。
【０００８】
＜請求項２記載の発明＞
請求項２記載の発明は、前記スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の送入口側の内周縁及び外周縁が、それぞれ前記内側ろ材及び前記外側ろ材に近接又は接触する、請求項１記載のろ過装置である。
【０００９】
（作用効果）
ろ過空間に送入された被処理液は、固形分濃度も低く、流動性を持った状態であるので、被処理液の入口側付近では、内外側ろ材によりろ過濃縮が生じていく。したがって、この被処理液の送入口側付近は、固液分離作用によるろ過濃縮が重要な機能となるが、スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の入口側の内周縁及び外周縁を、それぞれ内側ろ材及び外側ろ材に近接又は接触する構成とすることにより、ろ材のろ過面に固着したケーキを掻き取り、ろ過濃縮の効率を維持することができる。また、送入された被処理液を仕切りに沿って螺旋状に移動させることができる。
【００１０】
＜請求項３記載の発明＞
請求項３記載の発明は、前記内側ろ材の回転速度と前記外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転可能とされている、請求項１又は２記載のろ過装置である。
【００１１】
（作用効果）
内側ろ材の回転速度と外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転することによって、ろ過空間内を移動するケーキにせん断力が生じる。そのため、例えば、繊維分の多い生汚泥や混合生汚泥が含まれる被処理液に対しては、このせん断力により、脱水効率を向上させる事が可能である。また、内外側ろ材それぞれの相対速度が大きい場合、速く回転するろ過面（例えば、内側ろ材のろ過面）近傍のケーキは、もう一方のろ過面（例えば、外側ろ材のろ過面）側へ移動する効果が現れ、ケーキ内での混合作用が生じることで、ろ過装置内での含水率分布を均一化することもできる。
【００１２】
＜請求項４記載の発明＞
請求項４記載の発明は、前記内側ろ材に第１の回転駆動手段が設けられ、前記外側ろ材に第２の回転駆動手段が設けられ、前記第１の回転駆動手段と前記第２の回転駆動手段とは別の回転駆動手段である、請求項１乃至３のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１３】
（作用効果）
内外側ろ材の回転速度差によりケーキにせん断力を加えて脱水効率を改善することが可能であるが、この効果は対象ケーキの性状に依存するため、最適状態で運転する場合はケーキ性状に合わせて内外の速度差を設定することが必要である。本発明においては、第１の回転駆動手段と第２の回転駆動手段とは別の回転駆動手段とすることにより、ケーキ性状に合わせて内外の速度差を簡易的に調整することができる。
【００１４】
＜請求項５記載の発明＞
請求項５記載の発明は、前記スパイラル状の仕切りは、前記一端側から前記他端側に行くにしたがって、そのピッチが短くなるように構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１５】
（作用効果）
スパイラル状の仕切りは、ろ過空間の一端側からその他端側に行くにしたがって、そのピッチが短くなるように構成することによって、ケーキの排出経路を狭くして圧搾効果を高め、排出されるケーキの含水率のムラ（分布）をなくし均一にすることができる。
【００１６】
＜請求項６記載の発明＞
請求項６記載の発明は、軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１７】
（作用効果）
ケーキの性状によっては、脱水の進行度とろ室体積のデザインとの釣り合いが取れず、ケーキの充填率が低下する場合がある。この場合、ろ過装置が横向きに配置されている構成（横型）のものでは、ろ液が重力の影響を受けて、充填率の低いケーキに浸出し、排出されるケーキの含水率が上がることがある。そこで、軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成することにより、重力を利用してろ液を上方のケーキ排出側に浸出させないようにすることができ、そのため、排出されるケーキの含水率のムラ（分布）をなくし、より均一にすることができる。
【００１８】
＜請求項７記載の発明＞
請求項７記載の発明は、軸心が横向きであり装置全体が横向きに配置されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１９】
＜請求項８記載の発明＞
請求項８記載の発明は、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りとを備えたろ過装置を使用し、前記スパイラル状の仕切りは回転させないで、前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材のみを軸心周りに回転させ、この操作過程で、前記ろ過空間内に、その一端側から被処理液を送入し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材を通してろ過し、各ろ液は外部に排出し、前記ろ過空間内の他端側からケーキを排出する、ことを特徴とするろ過方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、装置の小型化を図ると共に、脱水性能を向上させることができる等の利点がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図８に基づき説明する。
＜本発明に係るろ過装置の構成＞
本発明に係るろ過装置におけるケーシング７の内部には、図１及び図２に示されるように、モータ等の第１の回転駆動手段（図示せず）によって駆動力が伝達される内筒回転軸５に上板１Ａが連結された回転自在な円筒状の内側ろ材１と、この内側ろ材１と同心円状に配設された回転自在な円筒状の外側ろ材２と、ケーシング７の上板７Ａ及び底板７Ｂに両端部を固定され、内側ろ材１と外側ろ材２との間に形成されるろ過空間４に配置されたスパイラル状（リボンスクリュー状）の仕切り３と、が備えられている。なお、ケーシング７は、本実施の形態では円筒型であるが、これに限られることなく、多面体等の形状でもよい。
【００２２】
図１及び２に示すように、ケーシング７の底板７Ｂにおける、ろ過空間４を投影した部分には被処理液送入口１０，１１が形成されており、これら被処理液送入口１０，１１から被処理液が送入される。なお、被処理液は、ポンプ（図示せず）により圧送され、この圧力と共に、内側ろ材１と外側ろ材２の回転による摩擦で、ケーシング７の底部から上部まで上昇するものである。なお、装置自体の軸心を横向きにし装置全体を横向きに配置する場合には、被処理液をポンプ圧送することなく、内側ろ材１と外側ろ材２の回転による摩擦力のみで、装置内を移動させてもよい。また被処理液送入口は、本実施の形態では２箇所であるが、これに限定されるものではない。
【００２３】
内側ろ材１の側面（外周面）には、ろ材としてウェッジワイヤーが張設してあり、このウェッジワイヤーのスリットは回転軸心に沿って配列してある。内側ろ材１と外側ろ材２との間に形成されたろ過空間４に送入された被処理液のうち、固液分離がなされたろ液の一部が内側ろ材１内におけるケーシング７の底板７Ｂに溜められ、最終的には、ろ液排出口１２から排出されるようになっている。
【００２４】
外側ろ材２は、周状の上端はケーシング７の上板７Ａからレールとこのレールに案内されるローラ等により回転可能に吊られる構成になっており、また、上端の側面は、図示はしないが、モータ等の第２の回転駆動手段（図示せず）によって駆動力が伝達される外側回転軸（図示せず）にピニオンギア（図示せず）等を介して連結され、外側ろ材２自体が回転するようになっている。また、外側ろ材２の内周面には、内側ろ材１と同様に、ろ材としてウェッジワイヤーが張設してある。このウェッジワイヤーのスリットは回転軸心に沿って配列してあり、ろ過空間４に送入された被処理液のうち、固液分離がなされたろ液の一部がケーシング７と外側ろ材２との間の部分の底板７Ｂに溜められ、最終的には、ろ液排出口１３から排出されるようになっている。
【００２５】
ここで、内側ろ材１と外側ろ材２とは、同角速度（°／ｓｅｃ）で回転させた場合においても、それぞれの半径差分の周速度差（ｍｍ／ｓｅｃ）が生じるため、ケーキにせん断力が生じて脱水効率が向上される。例えば、繊維分の多い生汚泥や混合生汚泥が含まれる被処理液に対しては、このせん断力がより効果的であるため、内側ろ材１と外側ろ材２とに若干角速度差を付けて、回転させることで更に脱水効率を向上させる事が可能である。また、内側ろ材１と外側ろ材２との相対速度が大きい場合、速く回転するろ過面（例えば、内側ろ材１のろ過面）近傍のケーキは、もう一方のろ過面（例えば、外側ろ材２のろ過面）側へ移動する効果が現れ、ケーキ内での混合作用が生じることで、ろ過装置内での含水率分布を均一化することもできる。
【００２６】
このように、内外側ろ材１，２のろ過面の角速度差によりケーキにせん断力が加えられて脱水効率が改善されるが、この効果は対象ケーキの性状に依存するため、最適状態で運転する場合はケーキ性状に合わせて内外の角速度差を設定することが望ましい。このため、簡易的に角速度差を調整できるように、本実施の形態では、内外側ろ材１，２にそれぞれ個別のモータ等の回転駆動手段を設けている。
【００２７】
一方、ケーキ性状によっては、せん断力を加えた場合、ケーキが流動化してしまい、逆に脱水性を損なう場合もあるので、このような場合には同角速度で回転させることが好ましい。また、せん断力による脱水効果があり、かつケーキ性状が年間を通してほとんど変化しないケーキについては、同角速度で回転させてもよく、これらのような対象ケーキに対しては、内外側ろ材１，２を一つのモータにより同角速度で回転させるようにしてもよい。
【００２８】
なお、内側ろ材１と外側ろ材２は、必ずしも両者を回転させる必要はなく、一方のみを回転させるようにしてもよい。
【００２９】
内外側ろ材１，２に用いられるろ材としては、ウェッジワイヤーに限られるものではなく、打ち抜き板（図示せず）、金網（図示せず）、ろ布（図示せず）等を用いることができる。また、固液分離が主となるろ過空間４の下部にろ過面の開口率が高いウェッジワイヤー、圧搾脱水が主となるろ過空間４の上部にケーキとの接触面積の高い（開口率の低い）打ち抜き板を配置してもよい。
【００３０】
仕切り３は、図１及び図４に示されるように、スパイラル状（リボンスクリュー状）であり、内側ろ材１と外側ろ材２との間に形成された環状のろ過空間４に配設されている。この仕切り３は、ケーシング７の上板７Ａと底板７Ｂとに固定されていることによって、軸心周りに回転しない構成となっている。このことによって、内外側ろ材のみならずリボンスクリューも全てを回転自在とした構成のスクリュープレスに比べて、本発明に係るろ過装置は、構造を簡素化でき、製造コストの低減及びメンテナンス性の向上を図ることができる。
【００３１】
仕切り３の内周縁と外周縁は、それぞれ内側ろ材１及び外側ろ材２のろ過面に近接または接触する構成となっている。この構成によって、内外側ろ材１，２のろ過面に固着したケーキを掻き取り易くし、ろ過濃縮の効率を維持することができると共に、被処理液送入口１０，１１から送入された被処理液を仕切り３に沿って螺旋状に上昇させることができる。なお、ろ過空間４の下部、すなわち被処理液送入口１０，１１側付近が、固液分離作用によるろ過濃縮が主となってくるため、仕切り３の内周縁と外周縁は少なくとも被処理液の送入口１０，１１側付近が内外側ろ材１，２とそれぞれ近接又は接触する構成であればよい。
【００３２】
また、図４に示すように、仕切り３の内周縁と外周縁にゴムなどにより形成されるスクレーパー１６を取付けることにより、内側ろ材１及び外側ろ材２は軸心周りに回転し、仕切り３は回転しない構成であることによって、ろ過面に捕捉されたケーキをこのスクレーパー１６で掻き取ることができる。なお、前述したように、ろ過空間４の下部、すなわち被処理液送入口１０，１１側付近が、固液分離作用によるろ過濃縮が主となってくるため、少なくとも被処理液の送入口１０，１１側付近にスクレーパーが取付けられていればよい。
【００３３】
仕切り３は、スパイラルピッチをろ過空間４内すべてにおいて均一にしてもよいが、排出されるケーキの含水率のムラ（分布）をなくし均一にするため、図１及び図４で示すように、スパイラル状の仕切り３をケーシング７の底板７Ｂ側から上板７Ａ側に行くにしたがって、そのピッチが短くなるように構成することが好ましく、具体的には、ろ過空間４の上部部分で、スパイラルピッチを短くしケーキの排出経路を狭くし、圧搾効果を高めることが好ましい。他方、後述する図５乃至図８に示すように、ろ過空間４の上部において脱水効率を向上させるために内外側ろ材１，２の半径差を狭めた場合には、図示しないが、スパイラル状の仕切り３をケーシング７の底板７Ｂ側から上板７Ａ側に行くにしたがって、そのピッチが長くなるように構成してもよい。
【００３４】
また、図示はしないが、スパイラル状の仕切り３の一部にケーキが通過可能な孔を穿設し、ケーキの攪拌混合を促進することもできる。さらに、ろ過空間４の下部、すなわち被処理液送入口１０，１１側付近において、仕切り３の下部をケーシング７の底板７Ｂから離間して設け（スパイラル状の仕切り３の下部をカットし）てもよく、この場合には、仕切り３とケーシング７の底板７Ｂとの固定は、任意の支持部材（例えば、柱状部材等）を介して固定すればよい。
【００３５】
スクレーパー１６は、図１及び図４に示すように、ケーシング７の軸方向に、仕切り３の内周縁と外周縁とに沿って、ケーシング７の上板７Ａと底板７Ｂとを両端部として取付けることが考えられる。このスクレーパー１６は、図４には内周縁と外周縁とにそれぞれ１箇所取付けてあるが、複数箇所に取付けてもよい。また、この変形例として、固液分離が主となるろ過空間４の下部にのみ、スクレーパー１６を取付けるようにしてもよい。この場合の取付け方として、図示はしないが、ケーシング７の底板７Ｂのみに設置してもよいし、ケーシング７の底板７Ｂと仕切り３とを連結するように設置してもよいし、軸方向に隣接する仕切り３の周縁相互を橋渡しして連結するように設置してもよい。また、スクレーパー１６を軸方向に平行に取付けるのではなく、図示はしないが、仕切り３の内周縁及び外周縁に沿うように、それぞれの先端にスクレーパー１６を取付けてもよい。
【００３６】
スクレーパー自体の材質・構造は、前述したように、弾性力によりろ過面に押し付けることができるゴム、樹脂等を用いてもよいが、変形例として、図示はしないが、スクレーパーの先端にバネを取付けた刃を仕込み、バネ等により内側ろ材１及び外側ろ材２の半径方向に刃を移動可能にする機能を有したもの等を用いることができる。
【００３７】
ここで、内側ろ材１、外側ろ材２及び仕切り３との関係を説明する。後述するケーシング７の底板７Ｂに形成された被処理液送入口１０，１１から送入された被処理液は、固形分濃度も低く流動性を持った状態であり、ろ過空間４の下部では、内側ろ材１と外側ろ材２における円筒状のろ材の目開きを介してろ過濃縮が生じる。ろ過空間４の下部では、固液分離作用によるろ過濃縮が重要な機能となるが、ろ過濃縮がある程度進行すると濃縮されたケーキがろ過面に固着し、ろ過効率が低下する。そこで、濃縮効率を維持するために、仕切り３にスクレーパー１６を取付け、内側ろ材１と外側ろ材２におけるろ材の表面を高頻度でスクレーピングすることで、表面に固着したケーキを掻取っている。
【００３８】
また、濃縮作用により流動性を失ったケーキは、ろ材との摩擦力が生じるため、回転するろ材により、内外側ろ材１，２の円周方向へ搬送が行われる。しかし、ろ過空間４にはスパイラル状（リボンスクリュー状）の仕切り３が配置されており、内外側ろ材１，２に沿って回転するケーキが、この仕切り３と干渉することで、軸を中心に回転すると共に、軸方向へ移動するようになる。この運動によりケーキはろ過濃縮をされながら、最終的に、ろ過空間４の上部に形成されたケーキ排出口１４より排出されるものである。なお、後述するが、ケーキ排出口１４には、ケーキの排出を抑制する背圧板１５が取付けられており、排出量が強制的に抑制されることでケーキはろ過空間４内で圧密され、更に含水率を低下させることができる。
【００３９】
実施の形態に係るろ過空間４は、上から下まで同一の横断面積を有する環状のものを示しているが、ろ過空間４の下部は、処理量を確保するために大容量のろ室容積を持たせ、他方、ろ過空間４の上部において脱水効率を向上させるために内外側ろ材１，２の半径差を狭めることが好適である。具体的には、図５に示すように、外側ろ材２の形状は同一のままで、被処理液送入口１０，１１側からケーキ排出口１４側に向って、内側ろ材１の半径方向を連続的に拡大して行く形状（略円錐形状）、又は図６に示すように階段状に拡大して行く形状（多段円筒形状）を提案できる。また、図７に示すように、内側ろ材１の形状は同一のままで、被処理液送入口１０，１１側からケーキ排出口１４側に向って、外側ろ材２の半径方向を連続的に縮小して行く形状、又は図８に示すように階段状に縮小して行く形状も提案することができる。
【００４０】
内側洗浄管８は、図１及び図２に示されるように、内側ろ材１の内周面に沿って設けられており、また、複数の洗浄ノズル８Ａ，８Ａ，…が、内側ろ材１の内周面に対向するように内側洗浄管８に取付けられている。同様に、外側洗浄管９は、外側ろ材２の外周面に沿って設けられており、また、複数の洗浄ノズル９Ａ，９Ａ，…が、外側ろ材２の外周面に対向するように外側洗浄管９に取付けられている。そして、内側ろ材１と外側ろ材２を軸回りに回転させながら、これら複数の洗浄ノズル８Ａ，８Ａ，…；９Ａ，９Ａ，…から洗浄液を噴射して、目詰まりした内側ろ材１と外側ろ材２のろ過面が洗浄されるものである。洗浄の際に噴射された洗浄液は洗浄排液として、ろ液と共に内側ろ材１内におけるケーシング７の底板７Ｂ、ケーシング７と外側ろ材２との間の部分の底板７Ｂに溜められ、最終的には、ろ液排出口１２，１３から排出されるようになっている。
【００４１】
ここで、内外側ろ材１，２には、高圧の洗浄液が吹付けられ、洗浄されるが、洗浄液としてアルカリ性の薬品を吹付けて洗浄することが好ましい。また、内外側ろ材１，２のろ過面に超音波発信機を設置し、ろ材自体を振動させ洗浄すると洗浄力が向上するのでより好適である。
【００４２】
なお、内外側洗浄管８，９及び洗浄ノズル８Ａ，９Ａの設置位置としては上記に限られず、ろ過空間４内に設置し、仕切り３等に洗浄ノズル（図示せず）を取付けて、ろ過空間４内から洗浄液を噴射してもよい。また、内外側洗浄管８，９を複数箇所設置してもよい。
【００４３】
図３に示すように、ケーシング７の上板７Ａにおける、ろ過空間４を投影した部分には、ケーキ排出口１４が形成されており、ここから、脱水されたケーキが排出される。このケーキ排出口１４には、背圧板１５が取付けられており、この背圧板１５によって排出抵抗を生じさせ、排出される汚泥の量を調整することで、さらにケーキを圧搾し、含水率の低下と、体積縮減が図られるものである。
【００４４】
＜本発明に係るろ過方法＞
本発明に係るろ過装置を用いてのろ過方法について、以下に説明する。
まず、被処理液送入口１０，１１へ被処理液をポンプ圧送し、ろ過空間４内に被処理液を送入する。ろ過空間４内に送入された被処理液は、仕切り３に沿って螺旋状に上昇しながら、内側ろ材１と外側ろ材２とにより二面ろ過が行なわれる。内側ろ材１と外側ろ材２をそれぞれ、モータ等の第１及び第２の回転駆動手段（図示せず）によって回転させる。この際、必要に応じて内側ろ材１と外側ろ材２とをそれぞれ速度差をもって同一方向に回転させる。なお、内側ろ材１と外側ろ材２は、必ずしも両者を回転させる必要はなく、一方のみを回転させるようにしてもよい。
【００４５】
被処理液は、ポンプ圧送の圧力と、回転の摩擦力で仕切り３に沿って上昇していくが、内側ろ材１と外側ろ材２との間のろ過空間４の下部で固液分離がなされ、その上部で圧搾脱水がなされ、最終的に、ケーキ排出口１４が形成されており、ここから、脱水されたケーキが排出される。
【００４６】
内側ろ材１と外側ろ材２とを回転させ、仕切り３を回転させないようにすることで、スクレーパー１６がそれぞれのろ過面に蓄積されたケーキを掻き取る。
【００４７】
ろ過空間４内の上部には、固液分離がなされた後の含水率の高いケーキが上昇してくるが、このケーキは内側ろ材１と外側ろ材２との回転摩擦、及び背圧板１５による排出抵抗によって圧搾が促進されて、含水率が低減されると共に体積縮減がなされてケーキ排出口１４から排出される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るろ過装置の縦断面図である。
【図２】そのＩ−Ｉ断面図（横断面図）である。
【図３】その平面図である。
【図４】仕切りとスクレーパーとの関係を説明するための概略図である。
【図５】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【図６】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【図７】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【図８】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…内側ろ材、１Ａ…上板、２…外側ろ材、３…仕切り、４…ろ過空間、５…内筒回転軸、７…ケーシング、７Ａ…上板、７Ｂ…底板、８…内側洗浄管、９…外側洗浄管、１０…被処理液送入口、１１…被処理液送入口、１２…ろ液排出口、１３…ろ液排出口、１４…ケーキ排出口、１５…背圧板、１６…スクレーパー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過装置及びろ過方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属製のスクリーン、網、多孔板等のろ材は、布(繊維)製のものに比べて、運転性、保守性、耐久性等の面で優れており、これを利用したものとしてスクリュープレスや回転加圧式脱水機等の加圧式ろ過装置がある。この装置は、歴史が古く、非常にシンプルな構造のものであるため、低動力・低騒音・低コストなどを特徴とし、固形分濃度の低い難脱水性の固液混合物に適用した場合にも優れた脱水性能が得られることから、下水汚泥脱水分野でも多く用いられている。（例えば、特許文献１，２参照）
【特許文献１】特開２００１−２１２６９７号公報
【特許文献２】特開２００１−１１３１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、円筒状の外側ろ材とその内部に挿入されたスクリューからなるスクリュープレスでは、被処理液が入口側から出口側に向かって低速で移送されて行くと同時に、スクリューの締付力によって発生する圧搾圧力で、連続的に脱水されるが、ろ液は外側ろ材のみより搾り出されるものであるため、外側ろ材の長さの短縮化を図るのが困難であり、設備の小型化し難かった。
【０００４】
一方、回転加圧式脱水機においては、脱水ろ過の処理量を向上させるにはディスクの径を大きくする、又は脱水機を複数配置する必要性があり、設備の大型化やコスト増の問題を抱えていた。
【０００５】
そこで、本発明の主たる課題は、装置の小型化を図ると共に、脱水性能を向上させるろ過装置及びろ過方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
請求項１記載の発明は、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、前記ろ過空間の一端側から被処理液を送入して、ろ過空間内の他端側からケーキを排出し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材は軸心周りに回転し、前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされた、ことを特徴とするろ過装置である。
【０００７】
（作用効果）
内側ろ材及び外側ろ材の二面によってろ過濃縮がなされることによって、従来の外側ろ材のみでろ過を行なっていたスクリュープレスに比べて設備の小型化を図ることができる。また、内側ろ材及び／又は外側ろ材は軸心周りに回転し、スパイラル状の仕切りは回転しない構成とすることにより、ろ過空間に送入された被処理液は、仕切りに沿って螺旋状に装置内を移動しながら、まず内外側ろ材の二面によるろ過濃縮がなされ、次に圧搾脱水がなされるが、内外側ろ材のみならずリボンスクリューも全てを回転自在とした構成のスクリュープレスに比べて、本発明に係るろ過装置は、構造を簡素化でき、製造コストの低減及びメンテナンス性の向上を図ることができる。
【０００８】
＜請求項２記載の発明＞
請求項２記載の発明は、前記スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の送入口側の内周縁及び外周縁が、それぞれ前記内側ろ材及び前記外側ろ材に近接又は接触する、請求項１記載のろ過装置である。
【０００９】
（作用効果）
ろ過空間に送入された被処理液は、ケーキ濃度も低く、流動性を持った状態であるので、被処理液の入口側付近では、内外側ろ材によりろ過濃縮が生じていく。したがって、この被処理液の送入口側付近は、固液分離作用によるろ過濃縮が重要な機能となるが、スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の入口側の内周縁及び外周縁を、それぞれ内側ろ材及び外側ろ材に近接又は接触する構成とすることにより、ろ材のろ過面に固着したケーキを掻き取り、ろ過濃縮の効率を維持することができる。また、送入された被処理液を仕切りに沿って螺旋状に移動させることができる。
【００１０】
＜請求項３記載の発明＞
請求項３記載の発明は、前記内側ろ材の回転速度と前記外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転可能とされている、請求項１又は２記載のろ過装置である。
【００１１】
（作用効果）
内側ろ材の回転速度と外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転することによって、ろ過空間内を移動するケーキにせん断力が生じる。そのため、例えば、繊維分の多い生汚泥や混合生汚泥が含まれる被処理液に対しては、このせん断力により、脱水効率を向上させる事が可能である。また、内外側ろ材それぞれの相対速度が大きい場合、速く回転するろ過面（例えば、内側ろ材のろ過面）近傍のケーキは、もう一方のろ過面（例えば、外側ろ材のろ過面）側へ移動する効果が現れ、ケーキ内での混合作用が生じることで、ろ過装置内での含水率分布を均一化することもできる。
【００１２】
＜請求項４記載の発明＞
請求項４記載の発明は、前記内側ろ材に第１の回転駆動手段が設けられ、前記外側ろ材に第２の回転駆動手段が設けられ、前記第１の回転駆動手段と前記第２の回転駆動手段とは別の回転駆動手段である、請求項１乃至３のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１３】
（作用効果）
内外側ろ材の回転速度差によりケーキにせん断力を加えて脱水効率を改善することが可能であるが、この効果は対象ケーキの性状に依存するため、最適状態で運転する場合はケーキ性状に合わせて内外の速度差を設定することが必要である。本発明においては、第１の回転駆動手段と第２の回転駆動手段とは別の回転駆動手段とすることにより、ケーキ性状に合わせて内外の速度差を簡易的に調整することができる。
【００１４】
＜請求項５記載の発明＞
請求項５記載の発明は、前記スパイラル状の仕切りは、前記一端側から前記他端側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１５】
（作用効果）
スパイラル状の仕切りは、ろ過空間の一端側からその他端側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成することによって、ケーキの排出経路を狭くして圧搾効果を高め、排出されるケーキの含水率のムラ（分布）をなくし均一にすることができる。
【００１６】
＜請求項６記載の発明＞
請求項６記載の発明は、軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１７】
（作用効果）
ケーキの性状によっては、脱水の進行度とろ室体積のデザインとの釣り合いが取れず、ケーキの充填率が低下する場合がある。この場合、ろ過装置が横向きに配置されている構成（横型）のものでは、ろ液が重力の影響を受けて、充填率の低いケーキに浸出し、排出されるケーキの含水率が上がることがある。そこで、軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成することにより、重力を利用してろ液を上方のケーキ排出側に浸出させないようにすることができ、そのため、排出されるケーキの含水率のムラ（分布）をなくし、より均一にすることができる。
【００１８】
＜請求項７記載の発明＞
請求項７記載の発明は、軸心が横向きであり装置全体が横向きに配置されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１９】
＜請求項８記載の発明＞
請求項８記載の発明は、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りとを備えたろ過装置を使用し、前記スパイラル状の仕切りは回転させないで、前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材のみを軸心周りに回転させ、この操作過程で、前記ろ過空間内に、その一端側から被処理液を送入し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材を通してろ過し、各ろ液は外部に排出し、前記ろ過空間内の他端側からケーキを排出する、ことを特徴とするろ過方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、装置の小型化を図ると共に、脱水性能を向上させることができる等の利点がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図８に基づき説明する。
＜本発明に係るろ過装置の構成＞
本発明に係るろ過装置におけるケーシング７の内部には、図１及び図２に示されるように、モータ等の第１の回転駆動手段（図示せず）によって駆動力が伝達される内筒回転軸５に上板１Ａが連結された回転自在な円筒状の内側ろ材１と、この内側ろ材１と同心円状に配設された回転自在な円筒状の外側ろ材２と、ケーシング７の上板７Ａ及び底板７Ｂに両端部を固定され、内側ろ材１と外側ろ材２との間に形成されるろ過空間４に配置されたスパイラル状（リボンスクリュー状）の仕切り３と、が備えられている。なお、ケーシング７は、本実施の形態では円筒型であるが、これに限られることなく、多面体等の形状でもよい。
【００２２】
図２に示すように、ケーシング７の底板７Ｂにおける、ろ過空間４を投影した部分には被処理液送入口１０，１１が形成されており、これら被処理液送入口１０，１１から被処理液が送入される。なお、被処理液は、ポンプ（図示せず）により圧送され、この圧力と共に、内側ろ材１と外側ろ材２の回転による摩擦で、ケーシング７の底部から上部まで上昇するものである。なお、装置自体の軸心を横向きにし装置全体を横向きに配置する場合には、被処理液をポンプ圧送することなく、内側ろ材１と外側ろ材２の回転による摩擦力のみで、装置内を移動させてもよい。また被処理液送入口は、本実施の形態では２箇所であるが、これに限らず１以上形成されていればよい。
【００２３】
内側ろ材１の側面（外周面）には、ろ材としてウェッジワイヤーが張設してあり、このウェッジワイヤーのスリットは回転軸心に沿って配列してある。内側ろ材１と外側ろ材２との間に形成されたろ過空間４に送入された被処理液のうち、固液分離がなされたろ液の一部が内側ろ材１内におけるケーシング７の底板７Ｂに溜められ、最終的には、ろ液排出口１２から排出されるようになっている。
【００２４】
外側ろ材２は、周状の上端はケーシング７の上板７Ａからレールとこのレールに案内されるローラ等により回転可能に吊られる構成になっており、また、上端の側面は、図示はしないが、モータ等の第２の回転駆動手段（図示せず）によって駆動力が伝達される外側回転軸（図示せず）にピニオンギア（図示せず）等を介して連結され、外側ろ材２自体が回転するようになっている。また、外側ろ材２の内周面には、内側ろ材１と同様に、ろ材としてウェッジワイヤーが張設してある。このウェッジワイヤーのスリットは回転軸心に沿って配列してあり、ろ過空間４に送入された被処理液のうち、固液分離がなされたろ液の一部がケーシング７と外側ろ材２との間の部分の底板７Ｂに溜められ、最終的には、ろ液排出口１３から排出されるようになっている。
【００２５】
ここで、内側ろ材１と外側ろ材２とは、同角速度（°／ｓｅｃ）で回転させた場合においても、それぞれの半径差分の周速度（ｍｍ／ｓｅｃ）が生じるため、ケーキにせん断力が生じて脱水効率が向上される。例えば、繊維分の多い生汚泥や混合生汚泥が含まれる被処理液に対しては、このせん断力がより効果的であるため、内側ろ材１と外側ろ材２とに若干速度差を付けて、回転させることで更に脱水効率を向上させる事が可能である。また、内側ろ材１と外側ろ材２との相対速度が大きい場合、速く回転するろ過面（例えば、内側ろ材１のろ過面）近傍のケーキは、もう一方のろ過面（例えば、外側ろ材２のろ過面）側へ移動する効果が現れ、ケーキ内での混合作用が生じることで、ろ過装置内での含水率分布を均一化することもできる。
【００２６】
このように、内外側ろ材１，２のろ過面の角速度差によりケーキにせん断力が加えられて脱水効率が改善されるが、この効果は対象ケーキの性状に依存するため、最適状態で運転する場合はケーキ性状に合わせて内外の速度差を設定することが望ましい。このため、簡易的に速度差を調整できるように、本実施の形態では、内外側ろ材１，２にそれぞれ個別のモータ等の回転駆動手段を設けている。
【００２７】
一方、ケーキ性状によっては、せん断力を加えた場合、ケーキが流動化してしまい、逆に脱水性を損なう場合もあるので、このような場合には速度差一定で回転させることが好ましい。また、せん断力による脱水効果があり、かつケーキ性状が年間を通してほとんど変化しないケーキについては、速度差一定で回転させてもよく、これらのような対象ケーキに対しては、内外側ろ材１，２を一つのモータにより同速で回転させるようにしてもよい。
【００２８】
なお、内側ろ材１と外側ろ材２は、必ずしも両者を回転させる必要はなく、一方のみを回転させるようにしてもよい。
【００２９】
内外側ろ材１，２に用いられるろ材としては、ウェッジワイヤーに限られるものではなく、打ち抜き板（図示せず）、金網（図示せず）、ろ布（図示せず）等を用いることができる。また、固液分離がメインとなるろ過空間４の下部にろ過面の開口率が高いウェッジワイヤー、圧搾脱水がメインとなるろ過空間４の上部にケーキとの接触面積の高い（開口率の低い）打ち抜き板を配置してもよい。
【００３０】
仕切り３は、図１及び図４に示されるように、スパイラル状（リボンスクリュー状）であり、内側ろ材１と外側ろ材２との間に形成された環状のろ過空間４に配設されている。この仕切り３は、ケーシング７の上板７Ａと底板７Ｂとに固定されていることによって、仕切り３は軸芯周りに回転しない構成となっている。このことによって、内外側ろ材のみならずリボンスクリューも全てを回転自在とした構成のスクリュープレスに比べて、本発明に係るろ過装置は、構造を簡素化でき、製造コストの低減及びメンテナンス性の向上を図ることができる。
【００３１】
仕切り３の内周縁と外周縁は、それぞれ内側ろ材１及び外側ろ材２のろ過面に近接または接触する構成となっている。この構成によって、内外側ろ材１，２のろ過面に固着したケーキを掻き取り易くし、ろ過濃縮の効率を維持することができると共に、被処理液送入口１０，１１から送入された被処理液を仕切り３に沿って螺旋状に上昇させることができる。なお、ろ過空間４の下部、すなわち被処理液送入口１０，１１側付近が、固液分離作用によるろ過濃縮がメインとなってくるため、仕切り３の内周縁と外周縁は少なくとも被処理液の送入口１０，１１側付近が内外側ろ材１，２とそれぞれ近接又は接触する構成であればよい。
【００３２】
また、図４に示すように、仕切り３の内周縁と外周縁にゴムなどにより形成されるスクレーパー１６を取付けることにより、内側ろ材１及び外側ろ材２は軸心周りに回転し、仕切り３は回転しない構成であることによって、ろ過面に補足されたケーキをこのスクレーパー１６で掻き取ることができる。なお、前述したように、ろ過空間４の下部、すなわち被処理液送入口１０，１１側付近が、固液分離作用によるろ過濃縮がメインとなってくるため、少なくとも被処理液の送入口１０，１１側付近にスクレーパーが取付けられていればよい。
【００３３】
仕切り３は、スパイラルピッチをろ過空間４内すべてにおいて均一にしてもよいが、排出されるケーキの含水率のムラ（分布）をなくし均一にするため、図１及び図４で示すように、スパイラル状の仕切り３をケーシング７の底板７Ｂ側から上板７Ａ側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成することが好ましく、具体的には、ろ過空間４の上部部分で、スパイラルピッチを短くしケーキの排出経路を狭くし、圧搾効果を高めることが好ましい。他方、後述する図５乃至図８に示すように、ろ過空間４の上部において脱水効率を向上させるために内外側ろ材１，２の半径差を狭めた場合には、スパイラル状の仕切り３をケーシング７の底板７Ｂ側から上板７Ａ側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が長くなるように構成してもよい。
【００３４】
また、図示はしないが、スパイラルの羽根の一部にケーキが通過可能な孔を穿設し、ケーキの攪拌混合を促進することもできる。さらに、ろ過空間４の下部、すなわち被処理液送入口１０，１１側付近において、仕切り３の下部をケーシング７の底板７Ｂから離間して設け（スパイラルの羽根の下部をカットし）てもよく、この場合には、仕切り３とケーシング７の底板７Ｂとの固定は、任意の支持部材（例えば、柱状部材等）を介して固定すればよい。
【００３５】
スクレーパー１６は、図１及び図４に示すように、ケーシング７の軸方向に、仕切り３の内周縁と外周縁とに沿って、ケーシング７の上板７Ａと底板７Ｂとを両端部として取付けることが考えられる。このスクレーパー１６は、図４には内周縁と外周縁とにそれぞれ１つ取付けてあるが、複数箇所に取付けてもよい。また、この変形例として、固液分離がメインとなるろ過空間４の下部にのみ、スクレーパー１６を取付けるようにしてもよい。この場合の取付け方として、図示はしないが、ケーシング７の底板７Ｂのみに設置してもよいし、ケーシング７の底板７Ｂと仕切り３とを連結するように設置してもよいし、軸方向に隣接する仕切り３の周縁相互を橋渡しして連結するように設置してもよい。また、スクレーパー１６を軸方向に平行に取付けるのではなく、図示はしないが、仕切り３の内周縁及び外周縁に沿うように、それぞれの先端にスクレーパー１６を取付けてもよい。
【００３６】
スクレーパー自体の材質・構造は、前述したように、弾性力によりろ過面に押し付けることができるゴム、樹脂等を用いてもよいが、変形例として、図示はしないが、スクレーパーの先端にバネを取付けた刃を仕込み、バネ等により内側ろ材１及び外側ろ材２の半径方向に刃の移動可能にする機能を有したもの等を用いることができる。
【００３７】
ここで、内側ろ材１、外側ろ材２及び仕切り３との関係を説明する。後述するケーシング７の底板７Ｂに形成された被処理液送入口１０，１１から送入された被処理液は、ケーキ濃度も低く流動性を持った状態であり、ろ過空間４の下部では、内側ろ材１と外側ろ材２における円筒状のろ材の目開きを介してろ過濃縮が生じる。ろ過空間４の下部では、固液分離作用によるろ過濃縮が重要な機能となるが、ろ過濃縮がある程度進行すると濃縮されたケーキがろ過面に固着し、ろ過効率が低下する。そこで、濃縮効率を維持するために、仕切り３にスクレーパー１６を取付け、内側ろ材１と外側ろ材２におけるろ材の表面を高頻度でスクレーピングすることで、表面に固着したケーキを掻取っている。
【００３８】
また、濃縮作用により流動性を失ったケーキは、ろ材との摩擦力が生じるため、回転するろ材により、内外側ろ材１，２の円周方向へ搬送が行われる。しかし、ろ過空間４にはスパイラル状（リボンスクリュー状）の仕切り３が配置されており、内外側ろ材１，２に沿って回転するするケーキが、この仕切り３と干渉することで、軸を中心に回転すると共に、軸方向への移動するようになる。この運動によりケーキはろ過濃縮を受けながら、最終的に、ろ過空間４の上部に形成されたケーキ排出口１４より排出されるものである。なお、後述するが、ケーキ排出口１４には、ケーキの排出を抑制する背圧板１５が取付けられており、排出量が強制的に抑制されることでケーキはろ過空間４内で圧密され、更に含水率を低下させることができる。
【００３９】
実施の形態に係るろ過空間４は、上から下まで同一の横断面積を有する環状のものを示しているが、ろ過空間４の下部は、処理量を確保するために大容量のろ室容積を持たせ、他方、ろ過空間４の上部において脱水効率を向上させるために内外側ろ材１，２の半径差を狭めることが好適である。具体的には、図５に示すように、外側ろ材２の形状は同一のままで、被処理液送入口１０，１１側からケーキ排出口１４側に向って、内側ろ材１の半径方向を連続的に拡大していく形状（略円錐形状）、又は図６に示すように階段状に拡大していく形状（多段円筒形状）を提案できる。また、図７に示すように、内側ろ材１の形状は同一のままで、被処理液送入口１０，１１側からケーキ排出口１４側に向って、外側ろ材２の半径方向を連続的に縮小していく形状、又は図８に示すように階段状に縮小していく形状も提案することができる。
【００４０】
内側洗浄管８は、図１及び図２に示されるように、内側ろ材１の内周面に沿って設けられており、また、複数の洗浄ノズル８Ａ，８Ａ，…が、内側ろ材１の内周面に対向するように内側洗浄管８に取付けられている。同様に、外側洗浄管９は、外側ろ材２の外周面に沿って設けられており、また、複数の洗浄ノズル９Ａ，９Ａ，…が、外側ろ材２の内周面に対向するように外側洗浄管９に取付けられている。そして、内側ろ材１ と外側ろ材２ を軸回りに回転させながら、これら複数の洗浄ノズル８Ａ，８Ａ，…；９Ａ，９Ａ，… から洗浄水を噴射して、目詰まりした内側ろ材１ と外側ろ材２のろ過面が洗浄されるものである。洗浄の際に噴射された洗浄水は洗浄排水として、ろ液と共に内側ろ材１内におけるケーシング７の底板７Ｂ、ケーシング７と外側ろ材２との間の部分の底板７Ｂに溜められ、最終的には、ろ液排出口１２，１３から排出されるようになっている。
【００４１】
ここで、内外側ろ材１，２には、高圧の洗浄液が吹付けられ、洗浄されるが、洗浄液としてアルカリ性の薬品を吹付けて洗浄することが好ましい。また、内外側ろ材１，２のろ過面に超音波発信機を設置し、ろ材自体を振動させ洗浄すると洗浄力が向上するのでより好適である。
【００４２】
なお、内外側洗浄管８，９及び洗浄ノズル８Ａ，９Ａの設置位置としては上記に限られず、ろ過空間４内に設置し、仕切り３等に洗浄ノズル（図示せず）を取付けて、ろ過空間４内から洗浄液を噴射してもよい。また、内外側洗浄管８，９を複数箇所設置してもよい。
【００４３】
図３に示すように、ケーシング７の上板７Ａにおける、ろ過空間４を投影した部分には、ケーキ排出口１４が形成されており、ここから、脱水されたケーキが排出される。このケーキ排出口１４には、背圧板１５が取付けられており、この背圧板１５によって排出抵抗が生じさせ、排出される汚泥の量を調整することで、さらにケーキを圧搾し、含水率の低下と、体積縮減が図られるものである。
【００４４】
＜本発明に係るろ過方法＞
本発明に係るろ過装置を用いてのろ過方法について、以下に説明する。
まず、被処理液送入口１０，１１へ被処理液をポンプ圧送し、ろ過空間４内に被処理液を送入する。ろ過空間４内に送入された被処理液は、仕切り３に沿って螺旋状に上昇しながら、内側ろ材１と外側ろ材２ とにより二面ろ過が行なわれる。内側ろ材１ と外側ろ材２ をそれぞれ、モータ等の第１及び第２の回転駆動手段（図示せず）によって回転させられる。この際、必要に応じて内側ろ材１と外側ろ材２とをそれぞれ速度差をもって同一方向に回転させる。なお、内側ろ材１と外側ろ材２は、必ずしも両者を回転させる必要はなく、一方のみを回転させるようにしてもよい。
【００４５】
被処理液は、ポンプ圧送の圧力と、回転の摩擦力で仕切り３に沿って上昇していくが、内側ろ材１ と外側ろ材２との間のろ過空間４の下部で固液分離がなされ、その上部で圧搾脱水がなされ、最終的に、ケーキ排出口１４が形成されており、ここから、脱水されたケーキが排出される。
【００４６】
内側ろ材１ と外側ろ材２ とを回転させ、仕切り３を回転させないようにすることで、スクレーパー１６がそれぞれのろ過面に蓄積されたケーキを掻き取る。この際には、前述したように、複数の洗浄ノズル８Ａ，８Ａ，…；９Ａ，９Ａ，… から洗浄水を噴射して、目詰まりした内側ろ材１ と外側ろ材２のろ過面が洗浄され、噴射された洗浄水は洗浄排水として、ろ液と共に内側ろ材１内におけるケーシング７の底板７Ｂ、ケーシング７と外側ろ材２との間の部分の底板７Ｂに溜められ、最終的には、ろ液排出口１２，１３から排出される。
【００４７】
ろ過空間４内の上部には、固液分離がなされた後の含水率の高いケーキが上昇してくるが、このケーキは内側ろ材１と外側ろ材２ との回転摩擦、及び背圧板１５による排出抵抗によって圧搾が促進されて、含水率が低減されると共に体積縮減がなされてケーキ排出口１４から排出される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るろ過装置の縦断面図である。
【図２】そのＩ−Ｉ断面図（横断面図）である。
【図３】その平面図である。
【図４】仕切りとスクレーパーとの関係を説明するための概略図である。
【図５】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【図６】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【図７】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【図８】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…内側ろ材、１Ａ…上板、２…外側ろ材、３…仕切り、４…ろ過空間、５…内筒回転軸、７…ケーシング、７Ａ…上板、７Ｂ…底板、８…内側洗浄管、９…外側洗浄管、１０…被処理液送入口、１１…被処理液送入口、１２…ろ液排出口、１３…ろ液排出口、１４…ケーキ排出口、１５…背圧板、１６…スクレーパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過装置及びろ過方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属製のスクリーン、網、多孔板等のろ材は、布（繊維）製のものに比べて、運転性、保守性、耐久性等の面で優れており、これを利用したものとしてスクリュープレスや回転加圧式脱水機等の加圧式ろ過装置がある。この装置は、歴史が古く、非常にシンプルな構造のものであるため、低動力・低騒音・低コストなどを特徴とし、固形分濃度の低い難脱水性の固液混合物に適用した場合にも優れた脱水性能が得られることから、下水汚泥脱水分野でも多く用いられている。（例えば、特許文献１，２参照）
【特許文献１】特開２００１−２１２６９７号公報
【特許文献２】特開２００１−１１３１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、円筒状の外側ろ材とその内部に挿入されたスクリューからなるスクリュープレスでは、被処理液が入口側から出口側に向かって低速で移送されて行くと同時に、スクリューの締付力によって発生する圧搾圧力で、連続的に脱水されるが、ろ液は外側ろ材のみより搾り出されるものであるため、外側ろ材の長さの短縮化を図るのが困難であり、設備を小型化し難かった。
【０００４】
一方、回転加圧式脱水機においては、脱水ろ過の処理量を向上させるにはディスクの径を大きくする、又は脱水機を複数配置する必要性があり、設備の大型化やコスト増の問題を抱えていた。
【０００５】
そこで、本発明の主たる課題は、装置の小型化を図ると共に、脱水性能を向上させるろ過装置及びろ過方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
請求項１記載の発明は、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、前記ろ過空間の一端側から被処理液を送入して、ろ過空間内の他端側からケーキを排出し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材は軸心周りに回転し、前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされた、ことを特徴とするろ過装置である。
【０００７】
（作用効果）
内側ろ材及び外側ろ材の二面によってろ過濃縮がなされることによって、従来の外側ろ材のみでろ過を行なっていたスクリュープレスに比べて設備の小型化を図ることができる。また、内側ろ材及び／又は外側ろ材は軸心周りに回転し、スパイラル状の仕切りは回転しない構成とすることにより、ろ過空間に送入された被処理液は、仕切りに沿って螺旋状に装置内を移動しながら、まず内外側ろ材の二面によるろ過濃縮がなされ、次に圧搾脱水がなされるが、内外側ろ材のみならずリボンスクリューも全てを回転自在とした構成のスクリュープレスに比べて、本発明に係るろ過装置は、構造を簡素化でき、製造コストの低減及びメンテナンス性の向上を図ることができる。
【０００８】
＜請求項２記載の発明＞
請求項２記載の発明は、前記スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の送入口側の内周縁及び外周縁が、それぞれ前記内側ろ材及び前記外側ろ材に近接又は接触する、請求項１記載のろ過装置である。
【０００９】
（作用効果）
ろ過空間に送入された被処理液は、固形分濃度も低く、流動性を持った状態であるので、被処理液の入口側付近では、内外側ろ材によりろ過濃縮が生じていく。したがって、この被処理液の送入口側付近は、固液分離作用によるろ過濃縮が重要な機能となるが、スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の入口側の内周縁及び外周縁を、それぞれ内側ろ材及び外側ろ材に近接又は接触する構成とすることにより、ろ材のろ過面に固着したケーキを掻き取り、ろ過濃縮の効率を維持することができる。また、送入された被処理液を仕切りに沿って螺旋状に移動させることができる。
【００１０】
＜請求項３記載の発明＞
請求項３記載の発明は、前記内側ろ材の回転速度と前記外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転可能とされている、請求項１又は２記載のろ過装置である。
【００１１】
（作用効果）
内側ろ材の回転速度と外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転することによって、ろ過空間内を移動するケーキにせん断力が生じる。そのため、例えば、繊維分の多い生汚泥や混合生汚泥が含まれる被処理液に対しては、このせん断力により、脱水効率を向上させる事が可能である。また、内外側ろ材それぞれの相対速度が大きい場合、速く回転するろ過面（例えば、内側ろ材のろ過面）近傍のケーキは、もう一方のろ過面（例えば、外側ろ材のろ過面）側へ移動する効果が現れ、ケーキ内での混合作用が生じることで、ろ過装置内での含水率分布を均一化することもできる。
【００１２】
＜請求項４記載の発明＞
請求項４記載の発明は、前記内側ろ材に第１の回転駆動手段が設けられ、前記外側ろ材に第２の回転駆動手段が設けられ、前記第１の回転駆動手段と前記第２の回転駆動手段とは別の回転駆動手段である、請求項１乃至３のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１３】
（作用効果）
内外側ろ材の回転速度差によりケーキにせん断力を加えて脱水効率を改善することが可能であるが、この効果は対象ケーキの性状に依存するため、最適状態で運転する場合はケーキ性状に合わせて内外の速度差を設定することが必要である。本発明においては、第１の回転駆動手段と第２の回転駆動手段とは別の回転駆動手段とすることにより、ケーキ性状に合わせて内外の速度差を簡易的に調整することができる。
【００１４】
＜請求項５記載の発明＞
請求項５記載の発明は、前記スパイラル状の仕切りは、前記一端側から前記他端側に行くにしたがって、そのピッチが短くなるように構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１５】
（作用効果）
スパイラル状の仕切りは、ろ過空間の一端側からその他端側に行くにしたがって、そのピッチが短くなるように構成することによって、ケーキの排出経路を狭くして圧搾効果を高め、排出されるケーキの含水率のムラ（分布）をなくし均一にすることができる。
【００１６】
＜請求項６記載の発明＞
請求項６記載の発明は、軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１７】
（作用効果）
ケーキの性状によっては、脱水の進行度とろ室体積のデザインとの釣り合いが取れず、ケーキの充填率が低下する場合がある。この場合、ろ過装置が横向きに配置されている構成（横型）のものでは、ろ液が重力の影響を受けて、充填率の低いケーキに浸出し、排出されるケーキの含水率が上がることがある。そこで、軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成することにより、重力を利用してろ液を上方のケーキ排出側に浸出させないようにすることができ、そのため、排出されるケーキの含水率のムラ（分布）をなくし、より均一にすることができる。
【００１８】
＜請求項７記載の発明＞
請求項７記載の発明は、軸心が横向きであり装置全体が横向きに配置されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置である。
【００１９】
＜請求項８記載の発明＞
請求項８記載の発明は、同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りとを備えたろ過装置を使用し、前記スパイラル状の仕切りは回転させないで、前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材のみを軸心周りに回転させ、この操作過程で、前記ろ過空間内に、その一端側から被処理液を送入し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材を通してろ過し、各ろ液は外部に排出し、前記ろ過空間内の他端側からケーキを排出する、ことを特徴とするろ過方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、装置の小型化を図ると共に、脱水性能を向上させることができる等の利点がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図８に基づき説明する。
＜本発明に係るろ過装置の構成＞
本発明に係るろ過装置におけるケーシング７の内部には、図１及び図２に示されるように、モータ等の第１の回転駆動手段（図示せず）によって駆動力が伝達される内筒回転軸５に上板１Ａが連結された回転自在な円筒状の内側ろ材１と、この内側ろ材１と同心円状に配設された回転自在な円筒状の外側ろ材２と、ケーシング７の上板７Ａ及び底板７Ｂに両端部を固定され、内側ろ材１と外側ろ材２との間に形成されるろ過空間４に配置されたスパイラル状（リボンスクリュー状）の仕切り３と、が備えられている。なお、ケーシング７は、本実施の形態では円筒型であるが、これに限られることなく、多面体等の形状でもよい。
【００２２】
図１及び２に示すように、ケーシング７の底板７Ｂにおける、ろ過空間４を投影した部分には被処理液送入口１０，１１が形成されており、これら被処理液送入口１０，１１から被処理液が送入される。なお、被処理液は、ポンプ（図示せず）により圧送され、この圧力と共に、内側ろ材１と外側ろ材２の回転による摩擦で、ケーシング７の底部から上部まで上昇するものである。なお、装置自体の軸心を横向きにし装置全体を横向きに配置する場合には、被処理液をポンプ圧送することなく、内側ろ材１と外側ろ材２の回転による摩擦力のみで、装置内を移動させてもよい。また被処理液送入口は、本実施の形態では２箇所であるが、これに限定されるものではない。
【００２３】
内側ろ材１の側面（外周面）には、ろ材としてウェッジワイヤーが張設してあり、このウェッジワイヤーのスリットは回転軸心に沿って配列してある。内側ろ材１と外側ろ材２との間に形成されたろ過空間４に送入された被処理液のうち、固液分離がなされたろ液の一部が内側ろ材１内におけるケーシング７の底板７Ｂに溜められ、最終的には、ろ液排出口１２から排出されるようになっている。
【００２４】
外側ろ材２は、周状の上端はケーシング７の上板７Ａからレールとこのレールに案内されるローラ等により回転可能に吊られる構成になっており、また、上端の側面は、図示はしないが、モータ等の第２の回転駆動手段（図示せず）によって駆動力が伝達される外側回転軸（図示せず）にピニオンギア（図示せず）等を介して連結され、外側ろ材２自体が回転するようになっている。また、外側ろ材２の内周面には、内側ろ材１と同様に、ろ材としてウェッジワイヤーが張設してある。このウェッジワイヤーのスリットは回転軸心に沿って配列してあり、ろ過空間４に送入された被処理液のうち、固液分離がなされたろ液の一部がケーシング７と外側ろ材２との間の部分の底板７Ｂに溜められ、最終的には、ろ液排出口１３から排出されるようになっている。
【００２５】
ここで、内側ろ材１と外側ろ材２とは、同角速度（°／ｓｅｃ）で回転させた場合においても、それぞれの半径差分の周速度差（ｍｍ／ｓｅｃ）が生じるため、ケーキにせん断力が生じて脱水効率が向上される。例えば、繊維分の多い生汚泥や混合生汚泥が含まれる被処理液に対しては、このせん断力がより効果的であるため、内側ろ材１と外側ろ材２とに若干角速度差を付けて、回転させることで更に脱水効率を向上させる事が可能である。また、内側ろ材１と外側ろ材２との相対速度が大きい場合、速く回転するろ過面（例えば、内側ろ材１のろ過面）近傍のケーキは、もう一方のろ過面（例えば、外側ろ材２のろ過面）側へ移動する効果が現れ、ケーキ内での混合作用が生じることで、ろ過装置内での含水率分布を均一化することもできる。
【００２６】
このように、内外側ろ材１，２のろ過面の角速度差によりケーキにせん断力が加えられて脱水効率が改善されるが、この効果は対象ケーキの性状に依存するため、最適状態で運転する場合はケーキ性状に合わせて内外の角速度差を設定することが望ましい。このため、簡易的に角速度差を調整できるように、本実施の形態では、内外側ろ材１，２にそれぞれ個別のモータ等の回転駆動手段を設けている。
【００２７】
一方、ケーキ性状によっては、せん断力を加えた場合、ケーキが流動化してしまい、逆に脱水性を損なう場合もあるので、このような場合には同角速度で回転させることが好ましい。また、せん断力による脱水効果があり、かつケーキ性状が年間を通してほとんど変化しないケーキについては、同角速度で回転させてもよく、これらのような対象ケーキに対しては、内外側ろ材１，２を一つのモータにより同角速度で回転させるようにしてもよい。
【００２８】
なお、内側ろ材１と外側ろ材２は、必ずしも両者を回転させる必要はなく、一方のみを回転させるようにしてもよい。
【００２９】
内外側ろ材１，２に用いられるろ材としては、ウェッジワイヤーに限られるものではなく、打ち抜き板（図示せず）、金網（図示せず）、ろ布（図示せず）等を用いることができる。また、固液分離が主となるろ過空間４の下部にろ過面の開口率が高いウェッジワイヤー、圧搾脱水が主となるろ過空間４の上部にケーキとの接触面積の高い（開口率の低い）打ち抜き板を配置してもよい。
【００３０】
仕切り３は、図１及び図４に示されるように、スパイラル状（リボンスクリュー状）であり、内側ろ材１と外側ろ材２との間に形成された環状のろ過空間４に配設されている。この仕切り３は、ケーシング７の上板７Ａと底板７Ｂとに固定されていることによって、軸心周りに回転しない構成となっている。このことによって、内外側ろ材のみならずリボンスクリューも全てを回転自在とした構成のスクリュープレスに比べて、本発明に係るろ過装置は、構造を簡素化でき、製造コストの低減及びメンテナンス性の向上を図ることができる。
【００３１】
仕切り３の内周縁と外周縁は、それぞれ内側ろ材１及び外側ろ材２のろ過面に近接または接触する構成となっている。この構成によって、内外側ろ材１，２のろ過面に固着したケーキを掻き取り易くし、ろ過濃縮の効率を維持することができると共に、被処理液送入口１０，１１から送入された被処理液を仕切り３に沿って螺旋状に上昇させることができる。なお、ろ過空間４の下部、すなわち被処理液送入口１０，１１側付近が、固液分離作用によるろ過濃縮が主となってくるため、仕切り３の内周縁と外周縁は少なくとも被処理液の送入口１０，１１側付近が内外側ろ材１，２とそれぞれ近接又は接触する構成であればよい。
【００３２】
また、図４に示すように、仕切り３の内周縁と外周縁にゴムなどにより形成されるスクレーパー１６を取付けることにより、内側ろ材１及び外側ろ材２は軸心周りに回転し、仕切り３は回転しない構成であることによって、ろ過面に捕捉されたケーキをこのスクレーパー１６で掻き取ることができる。なお、前述したように、ろ過空間４の下部、すなわち被処理液送入口１０，１１側付近が、固液分離作用によるろ過濃縮が主となってくるため、少なくとも被処理液の送入口１０，１１側付近にスクレーパーが取付けられていればよい。
【００３３】
仕切り３は、スパイラルピッチをろ過空間４内すべてにおいて均一にしてもよいが、排出されるケーキの含水率のムラ（分布）をなくし均一にするため、図１及び図４で示すように、スパイラル状の仕切り３をケーシング７の底板７Ｂ側から上板７Ａ側に行くにしたがって、そのピッチが短くなるように構成することが好ましく、具体的には、ろ過空間４の上部部分で、スパイラルピッチを短くしケーキの排出経路を狭くし、圧搾効果を高めることが好ましい。他方、後述する図５乃至図８に示すように、ろ過空間４の上部において脱水効率を向上させるために内外側ろ材１，２の半径差を狭めた場合には、図示しないが、スパイラル状の仕切り３をケーシング７の底板７Ｂ側から上板７Ａ側に行くにしたがって、そのピッチが長くなるように構成してもよい。
【００３４】
また、図示はしないが、スパイラル状の仕切り３の一部にケーキが通過可能な孔を穿設し、ケーキの攪拌混合を促進することもできる。さらに、ろ過空間４の下部、すなわち被処理液送入口１０，１１側付近において、仕切り３の下部をケーシング７の底板７Ｂから離間して設け（スパイラル状の仕切り３の下部をカットし）てもよく、この場合には、仕切り３とケーシング７の底板７Ｂとの固定は、任意の支持部材（例えば、柱状部材等）を介して固定すればよい。
【００３５】
スクレーパー１６は、図１及び図４に示すように、ケーシング７の軸方向に、仕切り３の内周縁と外周縁とに沿って、ケーシング７の上板７Ａと底板７Ｂとを両端部として取付けることが考えられる。このスクレーパー１６は、図４には内周縁と外周縁とにそれぞれ１箇所取付けてあるが、複数箇所に取付けてもよい。また、この変形例として、固液分離が主となるろ過空間４の下部にのみ、スクレーパー１６を取付けるようにしてもよい。この場合の取付け方として、図示はしないが、ケーシング７の底板７Ｂのみに設置してもよいし、ケーシング７の底板７Ｂと仕切り３とを連結するように設置してもよいし、軸方向に隣接する仕切り３の周縁相互を橋渡しして連結するように設置してもよい。また、スクレーパー１６を軸方向に平行に取付けるのではなく、図示はしないが、仕切り３の内周縁及び外周縁に沿うように、それぞれの先端にスクレーパー１６を取付けてもよい。
【００３６】
スクレーパー自体の材質・構造は、前述したように、弾性力によりろ過面に押し付けることができるゴム、樹脂等を用いてもよいが、変形例として、図示はしないが、スクレーパーの先端にバネを取付けた刃を仕込み、バネ等により内側ろ材１及び外側ろ材２の半径方向に刃を移動可能にする機能を有したもの等を用いることができる。
【００３７】
ここで、内側ろ材１、外側ろ材２及び仕切り３との関係を説明する。後述するケーシング７の底板７Ｂに形成された被処理液送入口１０，１１から送入された被処理液は、固形分濃度も低く流動性を持った状態であり、ろ過空間４の下部では、内側ろ材１と外側ろ材２における円筒状のろ材の目開きを介してろ過濃縮が生じる。ろ過空間４の下部では、固液分離作用によるろ過濃縮が重要な機能となるが、ろ過濃縮がある程度進行すると濃縮されたケーキがろ過面に固着し、ろ過効率が低下する。そこで、濃縮効率を維持するために、仕切り３にスクレーパー１６を取付け、内側ろ材１と外側ろ材２におけるろ材の表面を高頻度でスクレーピングすることで、表面に固着したケーキを掻取っている。
【００３８】
また、濃縮作用により流動性を失ったケーキは、ろ材との摩擦力が生じるため、回転するろ材により、内外側ろ材１，２の円周方向へ搬送が行われる。しかし、ろ過空間４にはスパイラル状（リボンスクリュー状）の仕切り３が配置されており、内外側ろ材１，２に沿って回転するケーキが、この仕切り３と干渉することで、軸を中心に回転すると共に、軸方向へ移動するようになる。この運動によりケーキはろ過濃縮をされながら、最終的に、ろ過空間４の上部に形成されたケーキ排出口１４より排出されるものである。なお、後述するが、ケーキ排出口１４には、ケーキの排出を抑制する背圧板１５が取付けられており、排出量が強制的に抑制されることでケーキはろ過空間４内で圧密され、更に含水率を低下させることができる。
【００３９】
実施の形態に係るろ過空間４は、上から下まで同一の横断面積を有する環状のものを示しているが、ろ過空間４の下部は、処理量を確保するために大容量のろ室容積を持たせ、他方、ろ過空間４の上部において脱水効率を向上させるために内外側ろ材１，２の半径差を狭めることが好適である。具体的には、図５に示すように、外側ろ材２の形状は同一のままで、被処理液送入口１０，１１側からケーキ排出口１４側に向って、内側ろ材１の半径方向を連続的に拡大して行く形状（略円錐形状）、又は図６に示すように階段状に拡大して行く形状（多段円筒形状）を提案できる。また、図７に示すように、内側ろ材１の形状は同一のままで、被処理液送入口１０，１１側からケーキ排出口１４側に向って、外側ろ材２の半径方向を連続的に縮小して行く形状、又は図８に示すように階段状に縮小して行く形状も提案することができる。
【００４０】
内側洗浄管８は、図１及び図２に示されるように、内側ろ材１の内周面に沿って設けられており、また、複数の洗浄ノズル８Ａ，８Ａ，…が、内側ろ材１の内周面に対向するように内側洗浄管８に取付けられている。同様に、外側洗浄管９は、外側ろ材２の外周面に沿って設けられており、また、複数の洗浄ノズル９Ａ，９Ａ，…が、外側ろ材２の外周面に対向するように外側洗浄管９に取付けられている。そして、内側ろ材１と外側ろ材２を軸回りに回転させながら、これら複数の洗浄ノズル８Ａ，８Ａ，…；９Ａ，９Ａ，…から洗浄液を噴射して、目詰まりした内側ろ材１と外側ろ材２のろ過面が洗浄されるものである。洗浄の際に噴射された洗浄液は洗浄排液として、ろ液と共に内側ろ材１内におけるケーシング７の底板７Ｂ、ケーシング７と外側ろ材２との間の部分の底板７Ｂに溜められ、最終的には、ろ液排出口１２，１３から排出されるようになっている。
【００４１】
ここで、内外側ろ材１，２には、高圧の洗浄液が吹付けられ、洗浄されるが、洗浄液としてアルカリ性の薬品を吹付けて洗浄することが好ましい。また、内外側ろ材１，２のろ過面に超音波発信機を設置し、ろ材自体を振動させ洗浄すると洗浄力が向上するのでより好適である。
【００４２】
なお、内外側洗浄管８，９及び洗浄ノズル８Ａ，９Ａの設置位置としては上記に限られず、ろ過空間４内に設置し、仕切り３等に洗浄ノズル（図示せず）を取付けて、ろ過空間４内から洗浄液を噴射してもよい。また、内外側洗浄管８，９を複数箇所設置してもよい。
【００４３】
図３に示すように、ケーシング７の上板７Ａにおける、ろ過空間４を投影した部分には、ケーキ排出口１４が形成されており、ここから、脱水されたケーキが排出される。このケーキ排出口１４には、背圧板１５が取付けられており、この背圧板１５によって排出抵抗を生じさせ、排出される汚泥の量を調整することで、さらにケーキを圧搾し、含水率の低下と、体積縮減が図られるものである。
【００４４】
＜本発明に係るろ過方法＞
本発明に係るろ過装置を用いてのろ過方法について、以下に説明する。
まず、被処理液送入口１０，１１へ被処理液をポンプ圧送し、ろ過空間４内に被処理液を送入する。ろ過空間４内に送入された被処理液は、仕切り３に沿って螺旋状に上昇しながら、内側ろ材１と外側ろ材２とにより二面ろ過が行なわれる。内側ろ材１と外側ろ材２をそれぞれ、モータ等の第１及び第２の回転駆動手段（図示せず）によって回転させる。この際、必要に応じて内側ろ材１と外側ろ材２とをそれぞれ速度差をもって同一方向に回転させる。なお、内側ろ材１と外側ろ材２は、必ずしも両者を回転させる必要はなく、一方のみを回転させるようにしてもよい。
【００４５】
被処理液は、ポンプ圧送の圧力と、回転の摩擦力で仕切り３に沿って上昇していくが、内側ろ材１と外側ろ材２との間のろ過空間４の下部で固液分離がなされ、その上部で圧搾脱水がなされ、最終的に、ケーキ排出口１４が形成されており、ここから、脱水されたケーキが排出される。
【００４６】
内側ろ材１と外側ろ材２とを回転させ、仕切り３を回転させないようにすることで、スクレーパー１６がそれぞれのろ過面に蓄積されたケーキを掻き取る。
【００４７】
ろ過空間４内の上部には、固液分離がなされた後の含水率の高いケーキが上昇してくるが、このケーキは内側ろ材１と外側ろ材２との回転摩擦、及び背圧板１５による排出抵抗によって圧搾が促進されて、含水率が低減されると共に体積縮減がなされてケーキ排出口１４から排出される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るろ過装置の縦断面図である。
【図２】そのＩ−Ｉ断面図（横断面図）である。
【図３】その平面図である。
【図４】仕切りとスクレーパーとの関係を説明するための概略図である。
【図５】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【図６】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【図７】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【図８】ろ過装置の他の実施例の概略を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…内側ろ材、１Ａ…上板、２…外側ろ材、３…仕切り、４…ろ過空間、５…内筒回転軸、７…ケーシング、７Ａ…上板、７Ｂ…底板、８…内側洗浄管、９…外側洗浄管、１０…被処理液送入口、１１…被処理液送入口、１２…ろ液排出口、１３…ろ液排出口、１４…ケーキ排出口、１５…背圧板、１６…スクレーパー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、
前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、
前記ろ過空間の一端側から被処理液を送入して、ろ過空間内の他端側からケーキを排出し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、
前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材は軸心周りに回転し、前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされた、
ことを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の送入口側の内周縁及び外周縁が、それぞれ前記内側ろ材及び前記外側ろ材に近接又は接触する、請求項１記載のろ過装置。
【請求項３】
前記内側ろ材の回転速度と前記外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転可能とされている、請求項１又は２記載のろ過装置。
【請求項４】
前記内側ろ材に第１の回転駆動手段が設けられ、前記外側ろ材に第２の回転駆動手段が設けられ、前記第１の回転駆動手段と前記第２の回転駆動手段とは別の回転駆動手段である、請求項１乃至３のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項５】
前記スパイラル状の仕切りは、前記一端側から前記他端側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項６】
軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項７】
軸心が横向きであり装置全体が横向きに配置されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項８】
同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りとを備えたろ過装置を使用し、
前記スパイラル状の仕切りは回転させないで、前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材のみを軸心周りに回転させ、
この操作過程で、前記ろ過空間内に、その一端側から被処理液を送入し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材を通してろ過し、各ろ液は外部に排出し、
前記ろ過空間内の他端側からケーキを排出する、
ことを特徴とするろ過方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、
前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、
前記ろ過空間の一端側から被処理液を送入して、ろ過空間内の他端側からケーキを排出し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、
前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材は軸心周りに回転し、前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされた、
ことを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の送入口側の内周縁及び外周縁が、それぞれ前記内側ろ材及び前記外側ろ材に近接又は接触する、請求項１記載のろ過装置。
【請求項３】
前記内側ろ材の回転速度と前記外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転可能とされている、請求項１又は２記載のろ過装置。
【請求項４】
前記内側ろ材に第１の回転駆動手段が設けられ、前記外側ろ材に第２の回転駆動手段が設けられ、前記第１の回転駆動手段と前記第２の回転駆動手段とは別の回転駆動手段である、請求項１乃至３のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項５】
前記スパイラル状の仕切りは、前記一端側から前記他端側に行くにしたがって、そのピッチが短くなるように構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項６】
軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項７】
軸心が横向きであり装置全体が横向きに配置されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項８】
同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りとを備えたろ過装置を使用し、
前記スパイラル状の仕切りは回転させないで、前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材のみを軸心周りに回転させ、
この操作過程で、前記ろ過空間内に、その一端側から被処理液を送入し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材を通してろ過し、各ろ液は外部に排出し、
前記ろ過空間内の他端側からケーキを排出する、
ことを特徴とするろ過方法。
【請求項１】
同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、
前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、
前記ろ過空間の一端側から被処理液を送入して、ろ過空間内の他端側からケーキを排出し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、
前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材は軸心周りに回転し、前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされた、
ことを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の送入口側の内周縁及び外周縁が、それぞれ前記内側ろ材及び前記外側ろ材に近接又は接触する、請求項１記載のろ過装置。
【請求項３】
前記内側ろ材の回転速度と前記外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転可能とされている、請求項１又は２記載のろ過装置。
【請求項４】
前記内側ろ材に第１の回転駆動手段が設けられ、前記外側ろ材に第２の回転駆動手段が設けられ、前記第１の回転駆動手段と前記第２の回転駆動手段とは別の回転駆動手段である、請求項１乃至３のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項５】
前記スパイラル状の仕切りは、前記一端側から前記他端側にいくにしたがって、そのピッチ間隔が短くなるように構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項６】
軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項７】
軸心が横向きであり装置全体が横向きに配置されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項８】
同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りとを備えたろ過装置を使用し、
前記スパイラル状の仕切りは回転させないで、前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材のみを軸心周りに回転させ、
この操作過程で、前記ろ過空間内に、その一端側から被処理液を送入し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材を通してろ過し、各ろ液は外部に排出し、
前記ろ過空間内の他端側からケーキを排出する、
ことを特徴とするろ過方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、
前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りと、を備え、
前記ろ過空間の一端側から被処理液を送入して、ろ過空間内の他端側からケーキを排出し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材内を通したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、
前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材は軸心周りに回転し、前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされた、
ことを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記スパイラル状の仕切りの少なくとも被処理液の送入口側の内周縁及び外周縁が、それぞれ前記内側ろ材及び前記外側ろ材に近接又は接触する、請求項１記載のろ過装置。
【請求項３】
前記内側ろ材の回転速度と前記外側ろ材の回転速度とが速度差をもって回転可能とされている、請求項１又は２記載のろ過装置。
【請求項４】
前記内側ろ材に第１の回転駆動手段が設けられ、前記外側ろ材に第２の回転駆動手段が設けられ、前記第１の回転駆動手段と前記第２の回転駆動手段とは別の回転駆動手段である、請求項１乃至３のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項５】
前記スパイラル状の仕切りは、前記一端側から前記他端側に行くにしたがって、そのピッチが短くなるように構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項６】
軸心が縦向きであり装置全体が縦向きに配置され、被処理液が下方から上方に向かって加圧状態で送入するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項７】
軸心が横向きであり装置全体が横向きに配置されている、請求項１乃至５のいずれか１項記載のろ過装置。
【請求項８】
同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内側ろ材及び外側ろ材と、前記内側ろ材と前記外側ろ材との間のろ過空間に設けられたスパイラル状の仕切りとを備えたろ過装置を使用し、
前記スパイラル状の仕切りは回転させないで、前記内側ろ材及び／又は前記外側ろ材のみを軸心周りに回転させ、
この操作過程で、前記ろ過空間内に、その一端側から被処理液を送入し、前記内側ろ材及び前記外側ろ材を通してろ過し、各ろ液は外部に排出し、
前記ろ過空間内の他端側からケーキを排出する、
ことを特徴とするろ過方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３４６６００（Ｐ２００６−３４６６００Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７６９０１（Ｐ２００５−１７６９０１）
【出願日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（０００１６５２７３）月島機械株式会社 (253)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（０００１６５２７３）月島機械株式会社 (253)
【Ｆターム（参考）】
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