ろ過装置
【課題】内枠とのより確実な密着性や取付作業効率の向上、変形や割れの防止を図ったろ過装置を提供する。
【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枠１及び外枠と、これら内枠及び外枠に取付可能な内側ろ材１Ｂ及び外側ろ材と、内側ろ材と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る。スパイラル状の仕切りは回転させないで状態で、内側ろ材及び／又は外側ろ材を軸心周りに回転させる。ろ過空間内に、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する。内枠には、内側ろ材を固定するための溝部１Ｃが形成され、内側ろ材は、内枠よりも若干内径を大きく形成した円筒状又は円錐状であり、内側ろ材の取付の際には、内側ろ材を溝部と押え部材５４とで挟み込み、押え部材と溝部とを固定することによって内側ろ材が内枠に取付けられる構成とする。
【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枠１及び外枠と、これら内枠及び外枠に取付可能な内側ろ材１Ｂ及び外側ろ材と、内側ろ材と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る。スパイラル状の仕切りは回転させないで状態で、内側ろ材及び／又は外側ろ材を軸心周りに回転させる。ろ過空間内に、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する。内枠には、内側ろ材を固定するための溝部１Ｃが形成され、内側ろ材は、内枠よりも若干内径を大きく形成した円筒状又は円錐状であり、内側ろ材の取付の際には、内側ろ材を溝部と押え部材５４とで挟み込み、押え部材と溝部とを固定することによって内側ろ材が内枠に取付けられる構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属製の網、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）
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。
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。
そこで、本発明者らは、このような問題点を鑑み、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、これら内側ろ材と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、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、内側ろ材及び外側ろ材を通過したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、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されたろ過装置を提案した（例えば、特許文献３）。
【特許文献１】特開２００１−２１２６９７号公報
【特許文献２】特開２００１−１１３１０９号公報
【特許文献３】特願２００５−１７６９０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の発明では、装置自体を小型化させ、脱水性能を向上させることができたが、ろ材が円筒状又は円錐状の内枠に取付けられるものである場合については、内枠とのより確実な密着性や取付作業効率の向上、変形や割れの防止等が求められていた。
そこで、本発明の主たる課題は、上記課題を解決するものであり、内枠とのより確実な密着性や取付作業効率の向上、変形や割れの防止を図ったろ過装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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枠及び外枠と、これら内枠及び外枠に取付可能な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、前記内枠及び／又は外枠が軸心周りに回転することにより、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、かつ前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされ、前記内枠には、内側ろ材を固定するための溝部が外周部分に形成され、前記内側ろ材は、内枠に対応するように、内枠よりも若干内径を大きく形成した円筒状又は円錐状であり、前記内側ろ材の取付の際には、溝部に対応する押え部材を内側ろ材の外側から押し込むことにより、内側ろ材を溝部と押え部材とで挟み込み、押え部材と溝部とを固定することによって内側ろ材が内枠に取付けられる構成とされた、ことを特徴とするろ過装置ことを特徴とするろ過装置である。
【０００５】
（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。
また、内枠には、内側ろ材を固定するための溝部が外周部分に形成され、内側ろ材は、内枠に対応するように、内枠よりも若干内径を大きく形成した円筒状又は円錐状であり、 内側ろ材の取付の際には、溝部に対応する押え部材を内側ろ材の外側から押し込むことにより、内側ろ材を溝部と押え部材とで挟み込み、押え部材と溝部とを固定することによって内側ろ材が内枠に取付けられる構成とすることにより、内枠との確実な密着性を得ることができ、内側ろ材と仕切りとの隙間を一定間隔に均一に保つことができる。また、内枠と内側ろ材との間の隙間が生ずる虞が少ないため被処理液やケーキの漏れを防止することができる。さらに、内側ろ材の内枠への取付が容易であり、取付時間の短縮を図ることができる。
【０００６】
＜請求項２記載の発明＞
請求項２記載の発明は、前記内側ろ材は、両端部の溶接により円筒状又は円錐状に構成された、請求項１記載のろ過装置である。
【０００７】
（作用効果）
ボルト等の締結手段により内枠に内側ろ材を固定する場合、溶接により円筒状又は円錐状に内側ろ材を構成することにより、一枚のシート状のろ材を溶接することなく円筒状又は円錐状に丸めた状態で内枠にボルト等により固定するよりも、ろ材に形成するボルト孔にかかる負担（応力）を軽減させることができる。そのため、使用中の変形や割れを防止することができる。また、内枠との確実な密着性を得ることができ、内側ろ材と仕切りとの隙間を一定間隔に均一に保つことができる。加えて、内枠と内側ろ材との間の隙間が生ずる虞が少ないため被処理液やケーキの漏れを防止することができる。さらに、内側ろ材の内枠への取付が容易であり、取付時間の短縮を図ることができる。
【０００８】
＜請求項３記載の発明＞
請求項３記載の発明は、前記押え部材における内側ろ材と当接する面が、断面円弧形状である、請求項１又は２記載のろ過装置である。
【０００９】
（作用効果）
押え部材における内側ろ材と当接する面を断面円弧形状とすることにより、内側ろ材を溝部内方向に引き込む力に対し、内側ろ材に均等に応力を分散させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
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】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図１３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枠１と、この内枠１と同心円状に配設された回転自在な円筒状の外枠２と、内枠１及び外枠２に取付可能な内側ろ材１Ｂ及び外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。また、内枠１のケーシング７への配設は、上記に限られず、公知の様々な方法で回転可能に取付けることができる。
【００１２】
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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。
【００１３】
ろ材としての多孔板である内側ろ材１Ｂは、内枠１の外周側に張設されている。この内枠１は、内側ろ材１Ｂの形状等を保持する補強材として機能しており、その周面にはろ液を通過させるための複数の孔１ａ，１ａ，…が穿設されている。内側ろ材は、内枠１が軸心周りに回転することにより、軸心周りに回転するようになっている。内側ろ材１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂ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。
【００１４】
外枠２は、周状の上端部分においてケーシング７に配設された旋回輪（ベアリング）（図示せず）等によりケーシング７に対して回動可能に取付けられており、また、外枠２の上端部分は、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２Ｂ自体が回転するようになっている。なお、内枠１についても、図示はしないが、外枠２と同様に、ケーシング７に配設された旋回輪（ベアリング）（図示せず）等によりケーシング７に対して回動可能に取付け、第１の回転駆動手段によって駆動力を伝達する構成とすることもできる。
【００１５】
外側ろ材２Ｂは、内側ろ材１Ｂと同様に、多孔板であり、外枠２の内周側に張設されている。外側ろ材２Ｂは、外枠２が軸心周りに回転することにより、軸心周りに回転するようになっている。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２Ｂ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。
【００１６】
ここで、内側ろ材１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂ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２Ｂ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。
【００１７】
このように、内外側ろ材１Ｂ，２Ｂ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１Ｂ，２Ｂ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。
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１Ｂ，２Ｂ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。
なお、内側ろ材１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。
【００１８】
内外側ろ材１Ｂ，２Ｂに用いられるろ材としては、前述のように、多孔板が使用されるが、この多孔板としては、例えば、スリットグリル、ダイヤスクリーン、ラスターメタル、丸穴、スリット、ヘリンボン、角孔等の固形物の脱水用、分離用、濃縮用及び分級用などに用いられる打ち抜き板も採用することができる。好適には、孔径をより小さくするためにレーザー加工により穴あけした板を採用することが望ましい。
【００１９】
内側ろ材１Ｂの内枠１への取付には、いくつかの方法がある。
第１の方法は、図９及び図１０に示すように、一枚のシート状の内側ろ材１Ｂの両端部を予めそれぞれ折曲し、内枠１の外周部分に形成された溝部１Ｃの一側面に内側ろ材１Ｂの折曲部の一方を当接させ、内枠１の溝部の他側面に内側ろ材１Ｂの折曲部の他方を当接し、それぞれの折曲部と溝部の側面とをボルト５０，５０等で固定するものである。
しかしながら、この方法では内枠１と密着させるためには内側ろ材１Ｂの両端部の折り曲げ位置が正確でなければ、溝部１Ｃと内枠１の外周部分との境で隙間が生じてしまう。そのため、内枠１と内側ろ材１Ｂとの隙間（誤差）分をライナー（図示せず）等により調整する必要があり、取付手間も含めて作業効率はよくはない。また、内枠１に内側ろ材１Ｂが密着していない場合、その隙間から被処理液やケーキが漏れたり、内側ろ材１Ｂの緩み部分にケーキの圧力による負荷（応力）が集中して、内側ろ材１Ｂが割れるなどの虞がある。
【００２０】
第２の方法は、図１１及び図１２に示すように、一枚のシート状の内側ろ材１Ｂの両端部を予め、縦方向に延在する略くさび状の押え部材５１にそれぞれボルト５２，５２等により固定して内側ろ材１Ｂを筒状にした状態で、溝部１Ｃに対応する押え部材５１を内枠１の溝部１Ｃ内に押し込みながらボルト５３等で固定するものである。なお、押え部材５１と内側ろ材１Ｂの外周面との段差の解消については、押え部材５１に付装部材（図示せず）をボルト等により取付け、押え部材５１と仕切り３やスクレーパー１６との間に生じる隙間を塞げばよい。
この第２の方法では、第１の方法よりも密着性が得られるものの、内側ろ材１Ｂを溝部１Ｃ内方向に引き込む力に対し、ボルト５２，５２を固着するための内側ろ材１Ｂのボルト孔に負荷が集中してしまい、孔が変形したり、使用中に割れが生じるなどの虞がある。
【００２１】
そこで、本発明者らは、上記第１及び第２の方法の問題点を解消するために、取付が簡易かつ内枠１に密着して取付可能で、内側ろ材１Ｂの局所的な負荷集中を軽減した第３の方法を見出した。第３の方法は、内枠１よりも若干内径を大きく形成した円筒状の内側ろ材１Ｂを、図１３に示すように、溝部１Ｃに対応する押え部材５４で、内側ろ材１Ｂを溝部１Ｃと押え部材５４とで挟み込むように、内枠１の溝部１Ｃ内に押し込みながら、ボルト５５等で溝部１Ｃに固定するものである。
これにより、第２の方法に比べて、内側ろ材１Ｂのボルト孔への負荷の集中を避けることができ、使用中の変形や割れを防止することができる。また、内枠１との確実な密着性を得ることができ、被処理液やケーキの漏れを防止することができる。内側ろ材１Ｂの内枠１への取付が容易であり、取付時間の短縮を図ることができる。さらに、押え部材５４を内側ろ材１Ｂのろ過面の軸方向の長さと略同じ長さとし、内側ろ材１Ｂを押え部材５４の全長で押える構成とすることで、負荷（応力）を分散させることができ、使用中の変形や割れを防止することができる。
【００２２】
内側ろ材１Ｂは、一枚のシート状のものを、両端部で溶接することで円筒状に製作することができる。また、押え部材５４の内側ろ材１Ｂと当接する面（部分）を断面円弧状（さらに好適には半円形状）にして、内側ろ材１Ｂを溝部１Ｃ内方向に引き込む力に対し、内側ろ材１Ｂに均等に応力が掛かるようにすることが好適である。これにより、内側ろ材１Ｂの変形や割れをさらに低減させることができる。また、溶接により円筒状に製作した内側ろ材１Ｂを用いる場合、溶接部分を外した位置にボルト孔を形成することが好ましい。なお、押え部材５４と内側ろ材１Ｂの外周面との段差の解消については、上記の第２の方法と同様に、押え部材５４に付装部材（図示せず）をボルト等により取付けて、隙間を塞げばよい。
【００２３】
また、図示はしないが、内側ろ材１Ｂ及び／又は外側ろ材２Ｂの多孔板としては、固形分濃度も低く流動性を持った被処理液が多いろ過空間４の下部には、ろ過濃縮を主とするため孔径（開口）の大きいものを用い、一方、含水率が低下したケーキが多いろ過空間４の上部には、圧密脱水を主とするため孔径の小さいものを用いて、全体としてろ過空間４の下部から上部に行くにしたがって、孔径が徐々に小さくなるような構成にすることもできる。すなわち、ろ過空間４の上部の孔径を小さくすると、ケーキ排出口側では高圧力が発生するため、ろ材からケーキ分を流出し難くして、ＳＳ回収率（％）を向上させる効果が生じるものである。
この変形例として、ろ過空間４の下部から上部すべて同一の孔径の孔を形成するが、ろ過空間４の下部から上部に行くにしたがって、開孔率が徐々に小さくなるような構成にすることもできる。
【００２４】
図示はしないが、内側ろ材１Ｂ及び／又は外側ろ材２Ｂのろ材として、高摩擦処理を施したろ材を用いることができる。ケーキや被処理液は、回転するろ材との摩擦により、内外側ろ材１Ｂ，２Ｂの円周方向へ搬送が行われ、仕切り３と干渉することで、軸を中心に回転しつつ軸方向への移動し、最終的にケーキ排出口１４から排出されるものであるため、ろ材に高摩擦処理を施すことによって搬送性を向上させることができる。なお、高摩擦処理とは摩擦抵抗（摩擦係数）の高い材質を用いること、凸凹等の表面処理をした摩擦抵抗の高い加工をすること、又はこのような加工が施された部材を表面に取付けることをいうものとする。この高摩擦処理としては、例えば、ダイヤスクリーンやスリットグリル等の表面に凹凸が形成された多孔板を考えることができる。表面の凹凸によりケーキや被処理液との接触面積が大きくなり、かつ摩擦抵抗が大きいことで搬送性が向上するものである。
【００２５】
特に、含水率が低下したケーキが多いろ過空間４の上部部分に、少なくとも高摩擦処理を施したろ材を用いることにより、ろ材との摩擦力を高めてケーキを搬送しやすくすることができる。また、固形分濃度も低く流動性を持った被処理液が多いろ過空間４の下部に用いても、攪拌効率を向上させることができる。
【００２６】
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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。
【００２７】
仕切り３の内周縁と外周縁は、それぞれ内側ろ材１Ｂ及び外側ろ材２Ｂ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１Ｂ，２Ｂとそれぞれ近接又は接触する構成であればよい。
【００２８】
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１Ｂ及び外側ろ材２Ｂ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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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１Ｂ及び外側ろ材２Ｂ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。
【００３３】
以下に、内側ろ材１Ｂ、外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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内枠１及び外枠２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枠及び外枠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、外枠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、内枠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、内枠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、外枠２の半径方向を連続的に縮小して行く形状も提案できる。この場合、内側ろ材等を両端部の溶接などにより円錐状に形成すればよい。また、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。
【００３６】
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１Ｂ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１Ｂ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２Ｂ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２Ｂ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１Ｂ と外側ろ材２Ｂ 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１Ｂ と外側ろ材２Ｂ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１Ｂ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２Ｂ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。
【００３７】
ここで、内外側ろ材１Ｂ，２Ｂ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１Ｂ，２Ｂ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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
＜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１Ｂと外側ろ材２Ｂ とにより二面ろ過が行なわれる。内側ろ材１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。
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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。
内側ろ材１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。
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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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】
【００４１】
【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。
【図９】内側ろ材の内枠への第１の取付方法の概略を示す横断面図である。
【図１０】その溝部分の拡大断面図である。
【図１１】内側ろ材の内枠への第２の取付方法の概略を示す横断面図である。
【図１２】その溝部分の拡大断面図である。
【図１３】内側ろ材の内枠への第３の取付方法の概略を示す、溝部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…内枠、１Ａ…上板、１Ｂ…内側ろ材、１Ｃ…溝部、１ａ…孔、２…外側ろ材、２Ｂ…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、５０…ボルト、５１…押え部材、５２…ボルト、５３…ボルト、５４…押え部材、５５…ボルト。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属製の網、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）
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。
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。
そこで、本発明者らは、このような問題点を鑑み、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、これら内側ろ材と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、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、内側ろ材及び外側ろ材を通過したろ液を外部に排出する構成のろ過装置であって、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されたろ過装置を提案した（例えば、特許文献３）。
【特許文献１】特開２００１−２１２６９７号公報
【特許文献２】特開２００１−１１３１０９号公報
【特許文献３】特願２００５−１７６９０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の発明では、装置自体を小型化させ、脱水性能を向上させることができたが、ろ材が円筒状又は円錐状の内枠に取付けられるものである場合については、内枠とのより確実な密着性や取付作業効率の向上、変形や割れの防止等が求められていた。
そこで、本発明の主たる課題は、上記課題を解決するものであり、内枠とのより確実な密着性や取付作業効率の向上、変形や割れの防止を図ったろ過装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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枠及び外枠と、これら内枠及び外枠に取付可能な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、前記内枠及び／又は外枠が軸心周りに回転することにより、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、かつ前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされ、前記内枠には、内側ろ材を固定するための溝部が外周部分に形成され、前記内側ろ材は、内枠に対応するように、内枠よりも若干内径を大きく形成した円筒状又は円錐状であり、前記内側ろ材の取付の際には、溝部に対応する押え部材を内側ろ材の外側から押し込むことにより、内側ろ材を溝部と押え部材とで挟み込み、押え部材と溝部とを固定することによって内側ろ材が内枠に取付けられる構成とされた、ことを特徴とするろ過装置ことを特徴とするろ過装置である。
【０００５】
（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。
また、内枠には、内側ろ材を固定するための溝部が外周部分に形成され、内側ろ材は、内枠に対応するように、内枠よりも若干内径を大きく形成した円筒状又は円錐状であり、 内側ろ材の取付の際には、溝部に対応する押え部材を内側ろ材の外側から押し込むことにより、内側ろ材を溝部と押え部材とで挟み込み、押え部材と溝部とを固定することによって内側ろ材が内枠に取付けられる構成とすることにより、内枠との確実な密着性を得ることができ、内側ろ材と仕切りとの隙間を一定間隔に均一に保つことができる。また、内枠と内側ろ材との間の隙間が生ずる虞が少ないため被処理液やケーキの漏れを防止することができる。さらに、内側ろ材の内枠への取付が容易であり、取付時間の短縮を図ることができる。
【０００６】
＜請求項２記載の発明＞
請求項２記載の発明は、前記内側ろ材は、両端部の溶接により円筒状又は円錐状に構成された、請求項１記載のろ過装置である。
【０００７】
（作用効果）
ボルト等の締結手段により内枠に内側ろ材を固定する場合、溶接により円筒状又は円錐状に内側ろ材を構成することにより、一枚のシート状のろ材を溶接することなく円筒状又は円錐状に丸めた状態で内枠にボルト等により固定するよりも、ろ材に形成するボルト孔にかかる負担（応力）を軽減させることができる。そのため、使用中の変形や割れを防止することができる。また、内枠との確実な密着性を得ることができ、内側ろ材と仕切りとの隙間を一定間隔に均一に保つことができる。加えて、内枠と内側ろ材との間の隙間が生ずる虞が少ないため被処理液やケーキの漏れを防止することができる。さらに、内側ろ材の内枠への取付が容易であり、取付時間の短縮を図ることができる。
【０００８】
＜請求項３記載の発明＞
請求項３記載の発明は、前記押え部材における内側ろ材と当接する面が、断面円弧形状である、請求項１又は２記載のろ過装置である。
【０００９】
（作用効果）
押え部材における内側ろ材と当接する面を断面円弧形状とすることにより、内側ろ材を溝部内方向に引き込む力に対し、内側ろ材に均等に応力を分散させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
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】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図１３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枠１と、この内枠１と同心円状に配設された回転自在な円筒状の外枠２と、内枠１及び外枠２に取付可能な内側ろ材１Ｂ及び外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。また、内枠１のケーシング７への配設は、上記に限られず、公知の様々な方法で回転可能に取付けることができる。
【００１２】
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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。
【００１３】
ろ材としての多孔板である内側ろ材１Ｂは、内枠１の外周側に張設されている。この内枠１は、内側ろ材１Ｂの形状等を保持する補強材として機能しており、その周面にはろ液を通過させるための複数の孔１ａ，１ａ，…が穿設されている。内側ろ材は、内枠１が軸心周りに回転することにより、軸心周りに回転するようになっている。内側ろ材１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂ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。
【００１４】
外枠２は、周状の上端部分においてケーシング７に配設された旋回輪（ベアリング）（図示せず）等によりケーシング７に対して回動可能に取付けられており、また、外枠２の上端部分は、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２Ｂ自体が回転するようになっている。なお、内枠１についても、図示はしないが、外枠２と同様に、ケーシング７に配設された旋回輪（ベアリング）（図示せず）等によりケーシング７に対して回動可能に取付け、第１の回転駆動手段によって駆動力を伝達する構成とすることもできる。
【００１５】
外側ろ材２Ｂは、内側ろ材１Ｂと同様に、多孔板であり、外枠２の内周側に張設されている。外側ろ材２Ｂは、外枠２が軸心周りに回転することにより、軸心周りに回転するようになっている。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２Ｂ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。
【００１６】
ここで、内側ろ材１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂ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２Ｂ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。
【００１７】
このように、内外側ろ材１Ｂ，２Ｂ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１Ｂ，２Ｂ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。
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１Ｂ，２Ｂ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。
なお、内側ろ材１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。
【００１８】
内外側ろ材１Ｂ，２Ｂに用いられるろ材としては、前述のように、多孔板が使用されるが、この多孔板としては、例えば、スリットグリル、ダイヤスクリーン、ラスターメタル、丸穴、スリット、ヘリンボン、角孔等の固形物の脱水用、分離用、濃縮用及び分級用などに用いられる打ち抜き板も採用することができる。好適には、孔径をより小さくするためにレーザー加工により穴あけした板を採用することが望ましい。
【００１９】
内側ろ材１Ｂの内枠１への取付には、いくつかの方法がある。
第１の方法は、図９及び図１０に示すように、一枚のシート状の内側ろ材１Ｂの両端部を予めそれぞれ折曲し、内枠１の外周部分に形成された溝部１Ｃの一側面に内側ろ材１Ｂの折曲部の一方を当接させ、内枠１の溝部の他側面に内側ろ材１Ｂの折曲部の他方を当接し、それぞれの折曲部と溝部の側面とをボルト５０，５０等で固定するものである。
しかしながら、この方法では内枠１と密着させるためには内側ろ材１Ｂの両端部の折り曲げ位置が正確でなければ、溝部１Ｃと内枠１の外周部分との境で隙間が生じてしまう。そのため、内枠１と内側ろ材１Ｂとの隙間（誤差）分をライナー（図示せず）等により調整する必要があり、取付手間も含めて作業効率はよくはない。また、内枠１に内側ろ材１Ｂが密着していない場合、その隙間から被処理液やケーキが漏れたり、内側ろ材１Ｂの緩み部分にケーキの圧力による負荷（応力）が集中して、内側ろ材１Ｂが割れるなどの虞がある。
【００２０】
第２の方法は、図１１及び図１２に示すように、一枚のシート状の内側ろ材１Ｂの両端部を予め、縦方向に延在する略くさび状の押え部材５１にそれぞれボルト５２，５２等により固定して内側ろ材１Ｂを筒状にした状態で、溝部１Ｃに対応する押え部材５１を内枠１の溝部１Ｃ内に押し込みながらボルト５３等で固定するものである。なお、押え部材５１と内側ろ材１Ｂの外周面との段差の解消については、押え部材５１に付装部材（図示せず）をボルト等により取付け、押え部材５１と仕切り３やスクレーパー１６との間に生じる隙間を塞げばよい。
この第２の方法では、第１の方法よりも密着性が得られるものの、内側ろ材１Ｂを溝部１Ｃ内方向に引き込む力に対し、ボルト５２，５２を固着するための内側ろ材１Ｂのボルト孔に負荷が集中してしまい、孔が変形したり、使用中に割れが生じるなどの虞がある。
【００２１】
そこで、本発明者らは、上記第１及び第２の方法の問題点を解消するために、取付が簡易かつ内枠１に密着して取付可能で、内側ろ材１Ｂの局所的な負荷集中を軽減した第３の方法を見出した。第３の方法は、内枠１よりも若干内径を大きく形成した円筒状の内側ろ材１Ｂを、図１３に示すように、溝部１Ｃに対応する押え部材５４で、内側ろ材１Ｂを溝部１Ｃと押え部材５４とで挟み込むように、内枠１の溝部１Ｃ内に押し込みながら、ボルト５５等で溝部１Ｃに固定するものである。
これにより、第２の方法に比べて、内側ろ材１Ｂのボルト孔への負荷の集中を避けることができ、使用中の変形や割れを防止することができる。また、内枠１との確実な密着性を得ることができ、被処理液やケーキの漏れを防止することができる。内側ろ材１Ｂの内枠１への取付が容易であり、取付時間の短縮を図ることができる。さらに、押え部材５４を内側ろ材１Ｂのろ過面の軸方向の長さと略同じ長さとし、内側ろ材１Ｂを押え部材５４の全長で押える構成とすることで、負荷（応力）を分散させることができ、使用中の変形や割れを防止することができる。
【００２２】
内側ろ材１Ｂは、一枚のシート状のものを、両端部で溶接することで円筒状に製作することができる。また、押え部材５４の内側ろ材１Ｂと当接する面（部分）を断面円弧状（さらに好適には半円形状）にして、内側ろ材１Ｂを溝部１Ｃ内方向に引き込む力に対し、内側ろ材１Ｂに均等に応力が掛かるようにすることが好適である。これにより、内側ろ材１Ｂの変形や割れをさらに低減させることができる。また、溶接により円筒状に製作した内側ろ材１Ｂを用いる場合、溶接部分を外した位置にボルト孔を形成することが好ましい。なお、押え部材５４と内側ろ材１Ｂの外周面との段差の解消については、上記の第２の方法と同様に、押え部材５４に付装部材（図示せず）をボルト等により取付けて、隙間を塞げばよい。
【００２３】
また、図示はしないが、内側ろ材１Ｂ及び／又は外側ろ材２Ｂの多孔板としては、固形分濃度も低く流動性を持った被処理液が多いろ過空間４の下部には、ろ過濃縮を主とするため孔径（開口）の大きいものを用い、一方、含水率が低下したケーキが多いろ過空間４の上部には、圧密脱水を主とするため孔径の小さいものを用いて、全体としてろ過空間４の下部から上部に行くにしたがって、孔径が徐々に小さくなるような構成にすることもできる。すなわち、ろ過空間４の上部の孔径を小さくすると、ケーキ排出口側では高圧力が発生するため、ろ材からケーキ分を流出し難くして、ＳＳ回収率（％）を向上させる効果が生じるものである。
この変形例として、ろ過空間４の下部から上部すべて同一の孔径の孔を形成するが、ろ過空間４の下部から上部に行くにしたがって、開孔率が徐々に小さくなるような構成にすることもできる。
【００２４】
図示はしないが、内側ろ材１Ｂ及び／又は外側ろ材２Ｂのろ材として、高摩擦処理を施したろ材を用いることができる。ケーキや被処理液は、回転するろ材との摩擦により、内外側ろ材１Ｂ，２Ｂの円周方向へ搬送が行われ、仕切り３と干渉することで、軸を中心に回転しつつ軸方向への移動し、最終的にケーキ排出口１４から排出されるものであるため、ろ材に高摩擦処理を施すことによって搬送性を向上させることができる。なお、高摩擦処理とは摩擦抵抗（摩擦係数）の高い材質を用いること、凸凹等の表面処理をした摩擦抵抗の高い加工をすること、又はこのような加工が施された部材を表面に取付けることをいうものとする。この高摩擦処理としては、例えば、ダイヤスクリーンやスリットグリル等の表面に凹凸が形成された多孔板を考えることができる。表面の凹凸によりケーキや被処理液との接触面積が大きくなり、かつ摩擦抵抗が大きいことで搬送性が向上するものである。
【００２５】
特に、含水率が低下したケーキが多いろ過空間４の上部部分に、少なくとも高摩擦処理を施したろ材を用いることにより、ろ材との摩擦力を高めてケーキを搬送しやすくすることができる。また、固形分濃度も低く流動性を持った被処理液が多いろ過空間４の下部に用いても、攪拌効率を向上させることができる。
【００２６】
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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。
【００２７】
仕切り３の内周縁と外周縁は、それぞれ内側ろ材１Ｂ及び外側ろ材２Ｂ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１Ｂ，２Ｂとそれぞれ近接又は接触する構成であればよい。
【００２８】
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１Ｂ及び外側ろ材２Ｂ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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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１Ｂ及び外側ろ材２Ｂ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。
【００３３】
以下に、内側ろ材１Ｂ、外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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内枠１及び外枠２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枠及び外枠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、外枠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、内枠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、内枠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、外枠２の半径方向を連続的に縮小して行く形状も提案できる。この場合、内側ろ材等を両端部の溶接などにより円錐状に形成すればよい。また、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。
【００３６】
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１Ｂ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１Ｂ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２Ｂ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２Ｂ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１Ｂ と外側ろ材２Ｂ 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１Ｂ と外側ろ材２Ｂ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１Ｂ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２Ｂ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。
【００３７】
ここで、内外側ろ材１Ｂ，２Ｂ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１Ｂ，２Ｂ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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
＜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１Ｂと外側ろ材２Ｂ とにより二面ろ過が行なわれる。内側ろ材１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。
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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。
内側ろ材１Ｂと外側ろ材２Ｂ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。
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１Ｂと外側ろ材２Ｂ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】
【００４１】
【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。
【図９】内側ろ材の内枠への第１の取付方法の概略を示す横断面図である。
【図１０】その溝部分の拡大断面図である。
【図１１】内側ろ材の内枠への第２の取付方法の概略を示す横断面図である。
【図１２】その溝部分の拡大断面図である。
【図１３】内側ろ材の内枠への第３の取付方法の概略を示す、溝部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…内枠、１Ａ…上板、１Ｂ…内側ろ材、１Ｃ…溝部、１ａ…孔、２…外側ろ材、２Ｂ…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、５０…ボルト、５１…押え部材、５２…ボルト、５３…ボルト、５４…押え部材、５５…ボルト。
【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枠及び外枠と、
これら内枠及び外枠に取付可能な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、
前記内枠及び／又は外枠が軸心周りに回転することにより、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、
かつ前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされ、
前記内枠には、内側ろ材を固定するための溝部が外周部分に形成され、
前記内側ろ材は、内枠に対応するように、内枠よりも若干内径を大きく形成した円筒状又は円錐状であり、
前記内側ろ材の取付の際には、溝部に対応する押え部材を内側ろ材の外側から押し込むことにより、内側ろ材を溝部と押え部材とで挟み込み、
押え部材と溝部とを固定することによって内側ろ材が内枠に取付けられる構成とされた、
ことを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記内側ろ材は、両端部の溶接により円筒状又は円錐状に構成された、請求項１記載のろ過装置。
【請求項３】
前記押え部材における内側ろ材と当接する面が、断面円弧形状である、請求項１又は２記載のろ過装置。
【請求項１】
同心状に配置された、円筒状又は円錐状の内枠及び外枠と、
これら内枠及び外枠に取付可能な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、
前記内枠及び／又は外枠が軸心周りに回転することにより、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、
かつ前記スパイラル状の仕切りは回転しない構成とされ、
前記内枠には、内側ろ材を固定するための溝部が外周部分に形成され、
前記内側ろ材は、内枠に対応するように、内枠よりも若干内径を大きく形成した円筒状又は円錐状であり、
前記内側ろ材の取付の際には、溝部に対応する押え部材を内側ろ材の外側から押し込むことにより、内側ろ材を溝部と押え部材とで挟み込み、
押え部材と溝部とを固定することによって内側ろ材が内枠に取付けられる構成とされた、
ことを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記内側ろ材は、両端部の溶接により円筒状又は円錐状に構成された、請求項１記載のろ過装置。
【請求項３】
前記押え部材における内側ろ材と当接する面が、断面円弧形状である、請求項１又は２記載のろ過装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−６８１７０（Ｐ２００８−６８１７０Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４７３７８（Ｐ２００６−２４７３７８）
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【出願人】（０００１６５２７３）月島機械株式会社 (253)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【出願人】（０００１６５２７３）月島機械株式会社 (253)
【Ｆターム（参考）】
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