固液分離装置
【課題】複数の固定部材と、隣り合う固定部材の間に配置された可動部材と、固定部材及び可動部材を貫通して延びるスクリューとを有し、そのスクリューの回転によって、汚泥を固定部材と可動部材により区画された内部空間中にて搬送し、その濾液を固定部材と可動部材の間の濾液排出間隙から流下させる固液分離装置において、可動部材の摩耗をなくし、かつ汚泥に対する脱水効率の低下を防止する。
【解決手段】スクリュー２４を固定部材と可動部材に対して接触しないように配置すると共に、スクリュー２４に偏心カム５７，１５７を固定し、その偏心カム５７，１５７を軸受５９，１５９に摺動自在に嵌合する。各軸受５９，１５９に連結板６１，１６１を固定し、その両連結板６１，１６１を、可動部材が連結された２本の連結棒６６によって固定し、スクリュー２４の回転によって、偏心カム５７，１５７、連結板６１，１６１、連結棒６６及び可動部材を円運動させる。
【解決手段】スクリュー２４を固定部材と可動部材に対して接触しないように配置すると共に、スクリュー２４に偏心カム５７，１５７を固定し、その偏心カム５７，１５７を軸受５９，１５９に摺動自在に嵌合する。各軸受５９，１５９に連結板６１，１６１を固定し、その両連結板６１，１６１を、可動部材が連結された２本の連結棒６６によって固定し、スクリュー２４の回転によって、偏心カム５７，１５７、連結板６１，１６１、連結棒６６及び可動部材を円運動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の固定部材と、隣り合う固定部材の間に配置された可動部材と、固定部材及び可動部材を貫通して延びるスクリューとを有し、そのスクリューの回転によって液体を含む処理対象物を搬送しながら脱液処理する固液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を含む処理対象物、例えば、廃豆腐、食品加工排水、下水処理物或いは養豚場から排出される廃水などの有機系汚泥、その有機系汚泥を微生物によって分解処理した汚泥、メッキ廃液、インク廃液、顔料廃液、塗料廃液などの無機系汚泥、或いは野菜屑や果実の皮、食品残渣、おからなどの処理対象物から液体を分離する上記形式の固液分離装置は従来より周知である。従来、一般に使用されているこの種の固液分離装置においては、スクリューの回転により可動部材を作動させて、固定部材と可動部材の間の濾液排出間隙に固形分が詰まることを防止している（特許文献１参照）。ところが、この形式の固液分離装置においては、可動部材は、回転するスクリューにより加圧されて作動するので、可動部材が比較的早期に摩耗する。このため、摩耗の進んだ可動部材を新たな可動部材と交換する必要があるが、可動部材はかなりコストの高い部材であるため、かかる部材の交換に伴う固液分離装置のランニングコストが上昇する欠点を免れない。
【０００３】
そこで、スクリューを固定部材と可動部材に対して接触しないように配置すると共に、複数の可動部材を連結棒により連結し、その複数の可動部材のうちの一部の可動部材に設けた従動ローラを、回転するカムによって往復動させて全ての可動部材を往復動させる固液分離装置が本出願人により提案されている（特許文献２参照）。この固液分離装置によれば、可動部材がスクリューに接触していないので、可動部材が早期に摩耗する不具合を阻止できる。ところが、この提案に係る固液分離装置は、可動部材が往復直線運動するように構成されているため、処理対象物に対する脱液効率が低く、処理対象物を効率よく脱液処理できない点に問題があった。
【０００４】
一方、複数の可動部材を一体的に連結すると共に、スクリューの長手方向各端部側に位置する各可動部材に形成された左右一対の円形のカム孔に、回転軸に対して偏心して固定された円形のカムをそれぞれ緩挿し、その両回転軸とカムを回転駆動して、可動部材が、回転軸とカムの偏心量に相当する長さを半径とする円運動を行うように構成した固液分離装置が提案されている（特許文献３参照）。この形式の固液分離装置によれば、可動部材が往復直線運動ではなく円運動を行うので、処理対象物に対する脱液効率を高めることができる。
【０００５】
かかる固液分離装置において、カム外周面と、カム孔内周面の摩耗量を少なくするには、カムの外周面の全周をカム孔の内周面の全周に亘って当接させて、カムの外周面とカム孔の内周面に作用する外力を分散させる必要がある。
【０００６】
ところが、この形式の固液分離装置は、スクリューの長手方向各端部に位置する各可動部材に、左右一対のカムが嵌合し、その両カムの回転によって可動部材が円運動を行うように構成されているので、カムの外周面全周とカム孔内周面の全周を当接させてしまうと、左右のカムとこれらがそれぞれ嵌合したカム孔の形状を極めて高い精度で正しく形成して、その組付精度を高め、左右のカムの回転位相を高い精度で一致させないと、可動部材を正しく円運動させることができない。そこで、この種の固液分離装置においては、左右のカムの外径よりもこれらがそれぞれ嵌合するカム孔の径を大きくして、カムの外周面とカム孔の内周面を一個所で当接させ、その当接個所以外のカム外周面とカム孔内周面との間に隙間ができるようにしている。このようにすれば、左右のカムとカム孔の形状の精度が多少悪くとも、可動部材を正しく円運動させることができる。ところが、このようにカム外周面とカム孔内周面が一個所でのみ当接するように構成すると、その当接部における単位面積当たりの荷重が大きくなるので、カム外周面とカム孔内周面の摩耗が促進され、カムないしはカム孔の形成された可動部材の交換頻度が高くなり、装置の維持費が上昇するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２２８６９５号公報
【特許文献２】特許第４３７４３９６号公報
【特許文献３】特開昭５９−２１８２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、部品の摩耗量を少なく抑え、しかも脱液効率の低下を防止できる固液分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するため、複数の固定部材と、隣り合う固定部材の間に配置された可動部材と、該可動部材と前記固定部材に接触しない状態で該可動部材と固定部材を貫通して延びていて、軸部と、該軸部と一体のらせん状の羽根部とを有するスクリューと、該スクリューをその軸部の中心軸線のまわりに回転駆動する駆動装置とを具備し、該駆動装置によって前記スクリューを回転駆動して、前記固定部材と可動部材とにより構成された固液分離部に入り込んだ処理対象物を該固液分離部の出口に向けて移動させながら、その処理対象物から分離された濾液を前記固定部材と可動部材の間の濾液排出間隙を通して固液分離部外へ排出させ、含液率の低下した処理対象物を前記出口から固液分離部外に排出させる固液分離装置において、前記複数の可動部材が共に運動できるように、該複数の可動部材を連結する連結手段と、前記スクリューの軸部に対して偏心していて、該軸部と一体に回転する偏心カムと、前記連結手段に連結されていて、前記偏心カムの円形外周面が嵌合する円形カム孔を備えた軸受とを具備し、前記偏心カムの円形外周面は、その全周に亘って、前記軸受の円形カム孔の内周面に摺動可能に当接し、前記スクリューの回転に伴って、前記偏心カムは、その中心軸線が、前記スクリューの軸部の中心軸線のまわりに、該偏心カムの偏心量を半径とする円を描くように円運動を行い、これと同時に、前記連結手段と複数の可動部材が、偏心カムの偏心量を半径とする円運動を行うことを特徴とする固液分離装置を提案する（請求項１）。
【００１０】
その際、前記連結手段が、可動部材と共に、前記スクリューの軸部の中心軸線のまわりに回動して、該可動部材が他の部材に当接することを防止するガイドを具備すると有利である（請求項２）。
【００１１】
また、上記請求項１又は２に記載の固液分離装置において、前記偏心カム及び該偏心カムに嵌合した軸受は、前記スクリューの羽根部よりも該スクリューの長手方向外側の軸部の部分にそれぞれ１つずつ設けられ、前記連結手段は、前記各軸受にそれぞれ連結された一対の連結板と、前記複数の可動部材に連結された複数の連結棒とを有し、各連結棒がそれぞれ前記各連結板に連結されていると有利である（請求項３）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、可動部材がスクリューに接触していないので、可動部材が早期に摩耗する不具合を阻止できる。しかも、偏心カムの円形外周面は、その全周に亘って、軸受の円形カム孔の内周面に当接しているので、偏心カムの円形外周面と軸受の円形カム孔の内周面に作用する力が分散され、両周面の単位面積当たりの当接圧が小さなものとなる。このため、偏心カム又は軸受、或いはその両者の摩耗量を少なくすることができ、その寿命を伸ばすことができる。各連結手段を左右一対の偏心カムで駆動するのではなく、スクリューの軸部に設けられた偏心カムによって駆動するので、偏心カムの円形外周面と軸受の円形カム孔の内周面が全周に亘って当接していても、偏心カムと軸受の形状精度ないしは組付精度を、さほど高めなくとも、連結手段を確実に円運動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】固液分離装置の部分断面正面図であって、図を判りやすくするため、一部の部材の図示を省略し、かつ連結棒については、その長手方向の各端部のみを示した図である。
【図２】固液分離装置の平面図であって、固定部材と可動部材と濾液を受ける濾液受け部材と、ステーボルト及びそのステーボルトに螺着されたナットの図示を省略した図である。
【図３】固液分離装置の一部を示す斜視図である。
【図４】隣り合う２つの固定部材と、その２つの固定部材の間に配置された可動部材と、これらに関連する一部の部材を示す斜視図である。
【図５】固液分離部の一部の縦断面図であって、図８の（ａ）のＶ−Ｖ線に沿って切断した断面図に相当する図である。
【図６】図３のVI−VI線拡大断面図である。
【図７】図６のVII−VII線断面図である。
【図８】可動部材の動作を明らかにした説明図である。
【図９】可動部材の動作を明らかにした説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００１５】
図１は固液分離装置の部分断面正面図であり、図２は固液分離装置の平面図であって、後述する固定部材と可動部材等の図示を省略した図である。また、図３は固液分離装置の一部を示す斜視図である。これらの図に示した固液分離装置によって液体を含む各種の処理対象物を固液分離することができるが、ここでは、多量の水分を含んだ汚泥を脱水処理する場合について説明する。
【００１６】
図１乃至図３に示した固液分離装置は、上部が開口し、内部が中空に形成された入口部材１と、上部と下部が開口した矩形の横断面形状を有する出口部材２と、その入口部材１と出口部材２との間に配置された複数の固定部材３及び可動部材４を有する固液分離部２１とを具備している。入口部材１は、固液分離部２１の側に開口８が形成されたカップ状の入口部材本体６と、その本体６の固液分離部２１の側の端部に一体に固着された支持板７と、入口部材本体６の上部に形成された開口に整合した状態で、その入口部材本体６の上部に一体に固着された筒状体５１とから構成され、該筒状体５１の上部開口が汚泥の流入口５となっている。また、出口部材２の固液分離部２１の側の側壁９にも開口１０が形成されていて、その出口部材２の下部開口が脱水処理されたケーキ状の汚泥の排出口１１となっている。
【００１７】
図１に示すように、入口部材１の支持板７の下部は、支持フレームのステー１２に固定され、出口部材２の側壁９の下部も支持フレームのステー１３に固定されている。このように、側壁９は、支持板７と同様に支持台としての用をなす。また、入口部材１と出口部材２の間には、円形の貫通孔５２が形成されている中間板５３が配置され、その中間板５３の下部も支持フレームのステー５４に固定されている。かかる入口部材１の支持板７と中間板５３との間と、中間板５３と出口部材２の側壁９との間に、複数の固定部材３と可動部材４がそれぞれ配設されているのである。
【００１８】
図４は隣り合う２つの固定部材３と、その２つの固定部材３の間に配置された１つの可動部材４を示す斜視図であり、図５は複数の固定部材３と可動部材４を備えた固液分離部２１の一部の拡大縦断面図である。図１、図４及び図５に示すように、隣り合う固定部材３の間には、小リング状の複数のスペーサ１４が配置されていて、複数の固定部材３は、そのスペーサ１４によって軸線方向に互いに間隔をあけて同心状に配置され、その隣り合う固定部材３の間に１つの可動部材４が配置されている。図示した例では、隣り合う固定部材３の間に４個のスペーサ１４が配置されている。また、本例の固定部材３と可動部材４は、共に円形の孔１５，１６が形成されたリング状の板材により構成されている。
【００１９】
図１、図４及び図５に示すように、各固定部材３には４つの取付孔１７が形成され、その各取付孔１７と、各固定部材３の間に配置されたスペーサ１４の中心孔には、ステーボルト１８がそれぞれ貫通して延びている。その各ステーボルト１８は、図１に示したように、入口部材１の支持板７と、中間板５３と、出口部材２の側壁９を貫通し、各ステーボルト１８の各長手方向端部に形成された雄ねじに、ナット１９，２０がそれぞれ螺着されて締め付けられている（図３も参照）。これにより、複数の固定部材３が、互いに一体的に固定連結されると共に、その固定部材３が入口部材１と出口部材２に対して固定される。なお、図２においては、ステーボルト１８と、そのステーボルト１８に螺着されたナット１９，２０の図示を省略してある。
【００２０】
スペーサ１４によって互いに間隔をあけて配置された各固定部材３を、これらがわずかに遊動できるように組み付けることもできる。また、隣り合う２つの固定部材のうちの一方の固定部材にスペーサを一体に形成し、そのスペーサによって、隣り合う２つの固定部材の間に間隙を形成し、ここに可動部材４を配置することもできる。さらに、図１乃至図５に示した固液分離装置においては、隣り合う２つの固定部材３の間に１つの可動部材４が配置されているが、隣り合う固定部材３の間に複数の可動部材４を配置することもできる。軸線方向に隣り合う固定部材３の間に少なくとも１つの可動部材４が配置されるのである。
【００２１】
図５に示すように、各固定部材３の間にそれぞれ配置された各可動部材４の厚さＴは、各固定部材間の間隙幅Ｇより小さく設定され、各固定部材３の端面と、これに対向する可動部材４の端面の間には、例えば０．１mm乃至１mm程の微小な濾液排出間隙ｇが形成される。かかる微小濾液排出間隙ｇは、後述するように汚泥から分離された水分、すなわち濾液を通過させるための隙間である。可動部材４の厚さＴは、例えば、１．０mm乃至２mm程に設定され、間隙幅Ｇは、例えば２mm乃至３mm程に設定される。また、固定部材３の厚さｔは、例えば１．５mm乃至３mm程に設定される。濾液排出間隙ｇ、厚さＴ，ｔ及び間隙幅Ｇの大きさは、処理対象物の種類などを考慮して適宜設定されるものである。
【００２２】
図１、図４及び図５から判るように、入口部材１の支持板７に形成された開口８と、固定部材３及び可動部材４にそれぞれ形成された円形の孔１５，１６と、中間板５３に形成された円形の貫通孔５２と、出口部材２の側壁９に形成された開口１０とによって、ほぼ連続した貫通孔状の内部空間Ｓ（図５）が形成されている。このように、スペーサ１４により、軸線方向に間隔をあけて配置され、かつステーボルト１８によって互いに固定された複数の固定部材３と、軸線方向に隣り合う固定部材３の間に配置された可動部材４とによって、処理対象物（この例では汚泥）から液体を分離する固液分離部２１が構成されているのである。この固液分離部２１の内部は中空に形成され、かかる固液分離部２１の入口部材１の側の端部が、その固液分離部２１の内部空間Ｓの入口２２となっていて、出口部材２の側の端部が、当該固液分離部２１の内部空間Ｓの出口２３となっている。
【００２３】
図８（ａ），（ｂ）及び図９（ａ），（ｂ）は、後述する可動部材４の円運動を明らかにする説明図であるが、これらの図から固液分離部を軸線方向に見たときの固定部材３、可動部材４、ステーボルト１８、スペーサ１４の状態をよく理解することができる。また、図５は、図８（ａ）のＶ−Ｖ線に沿って切断した図に相当する断面図である。
【００２４】
上述した固液分離部２１の内部空間Ｓには、その軸線方向に延びるスクリュー２４が配置されている。このスクリュー２４は、軸部２５と、その軸部２５に一体に形成されたらせん状の羽根部２６とから成り、図１及び図２に示すように、この軸部２５の出口部材２の側の端部は、出口部材２のもう一方の側壁２７に固定支持された減速機付きの電動モータ２８より成る駆動装置に駆動連結され、軸部２５の入口部材１の側の部分は、軸受５５を介して、入口部材１のもう一方の側壁２９に回転自在に支持されている。電動モータ２８より成る駆動装置は、スクリュー２４をその軸部２５の中心軸線Ｘ（図２及び図５）のまわりに回転駆動する用をなす。
【００２５】
図５に示すように、スクリュー２４の羽根部２６の外径は、固定部材３と可動部材４にそれぞれ形成された各円形孔１５，１６の直径よりも小さく設定されていて、各可動部材４が後述するように円運動したときも、スクリュー２４が可動部材４及び固定部材３に接触することはない。スクリュー２４は、開口８，１０の内周面にも接触せず、しかも貫通孔５２の内周面に接触することもない。このように、本例の固液分離装置は、可動部材４と固定部材３に接触しない状態で、その可動部材４と固定部材３を貫通して延びていて、軸部２５と、その軸部２５と一体のらせん状の羽根部２６とを有するスクリュー２４と、該スクリュー２４をその軸部２５の中心軸線Xのまわりに回転駆動する駆動装置とを具備しているのである。
【００２６】
図１に矢印Ａで示したように、多量の水分を含んだ汚泥は、流入口５から入口部材１内に送り込まれる。その際、処理前の汚泥の含水率は例えば９９重量％程度であり、この汚泥には予め凝集剤が混入されていて、汚泥がフロック化されている。かかる汚泥が入口部材１に流入するとき、電動モータ２８の作動によって、スクリュー２４が回転駆動されているので、その汚泥は、図１に矢印Ｂで示すように、入口部材１の支持板７に形成された開口８を通って、固定部材３と可動部材４により構成された固液分離部２１の内部空間Ｓに流入する。このように、汚泥は、固液分離部２１の内部空間Ｓに、その軸線方向一端側の入口２２から流入するのである。なお、各図には汚泥の図示を省略してある。
【００２７】
上述のようにして固液分離部２１の内部に流入した汚泥は、電動モータ２８により回転駆動されたスクリュー２４によって、図１及び図５に矢印Ｃで示したように、固液分離部２１の軸線方向他端側の出口２３へ向けて搬送される。このとき、汚泥から分離された水分、すなわち濾液が、各固定部材３と可動部材４との間の濾液排出間隙ｇ（図５）を通して固液分離部外に排出される。排出された濾液は、図１に示したようにステー１２，１３に固定された濾液受け部材３０（図２には示さず）に受け止められ、次いで濾液排出管３１を通って流下する。
【００２８】
上述のように固液分離部３内の汚泥の含水率が下げられ、含水量の減少したケーキ状の汚泥が、図１に矢印Ｄで示したように、固液分離部２１の軸線方向他端側の出口２３から排出される。固液分離部２１から排出された汚泥は、出口部材２の下部の排出口１１を通して下方に落下する。脱水処理されたケーキ状の汚泥の含水率は、例えば７５乃至８０重量％程度である。
【００２９】
上述のように、固液分離装置は、駆動装置によってスクリューを回転駆動して、固定部材と可動部材により構成された固液分離部の内部に入り込んだ処理対象物を固液分離部の出口へ向けて移動させながら、その処理対象物から分離された濾液を、固定部材と可動部材との間の濾液排出間隙を通して固液分離部外へ排出させ、含液率の低下した処理対象物を固液分離部の出口から固液分離部外に排出させるように構成されている。
【００３０】
上述のように汚泥を脱水処理するとき、固定部材３と可動部材４の間の濾液排出間隙ｇに固形分が詰まることを防止するために、本例の固液分離装置は次の構成を具備している。
【００３１】
図１乃至図３、図６及び図７に示すように、スクリュー２４の一方の端部の軸部２５の部分には、キー溝に嵌合したキー５６（図７）によって、偏心カム５７がスクリュー２４と一体に回転できるように、着脱可能に固定されている。特に図６及び図７に示すように、この偏心カム５７の中心軸線Ｙは、スクリュー２４の軸部２５の中心軸線Ｘに対して、δで示す距離だけ偏心していて、その偏心カム５７の円形の外周面５８は、すべり軸受より成る軸受５９の円形カム孔６０に嵌合している。その際、偏心カム５７の円形外周面５８は、その全周に亘って、軸受５９の円形カム孔６０の内周面に、直接又は潤滑剤を介して摺動可能に当接している。
【００３２】
また、上述した軸受５９は、連結板６１の取付孔６２に嵌合していると共に、当該軸受５９は、図３及び図６に示したように、図示していないボルトと、そのボルトに螺着されて締め付けられた同じく図示していないナットとによって連結板６１に着脱可能に固定されている。このように、本例の軸受５９は、連結板６１に固定されているが、軸受５９を、連結板６１に形成された取付孔６２に回転可能に嵌合することもできる。いずれの場合も、連結板６１が後述する円運動を行えるように、当該連結板６１が軸受５９に連結されているのである。
【００３３】
上述した偏心カム５７と、その偏心カム５７に嵌合した軸受５９は、入口部材１の側のスクリュー２４の軸部２５に設けられているが、本例の固液分離装置においては、図２に明示するように、出口部材２の側の軸部２５の部分にも、上述した偏心カム５７、軸受５９及び連結板６１と全く同じく構成された偏心カム１５７、軸受１５９、及び連結板１６１が設けられている。偏心カム５７，１５７と、その偏心カム５７，１５７に嵌合した軸受５９，１５９と、連結板６１，１６１は、スクリュー２４の羽根部２６よりも当該スクリュー２４の長手方向外側の軸部２５の部分にそれぞれ１つずつ設けられているのである。
【００３４】
図２に示すように、各軸受５９，１５９がそれぞれ固定されている一対の連結板６１，１６１には、それぞれ２つずつの取付孔６４，１６４が形成され、また図４に示すように、複数の可動部材４にも、それぞれ２つずつの取付孔６５が形成されている。これらの取付孔６４，１６４，６５には、図２乃至図４に示すように、スクリュー２４の中心軸線Ｘに関して対称に配置された一対の連結棒６６がそれぞれ貫通し、その各連結棒６６の長手方向端部にそれぞれ形成された雄ねじ部にナット６７，１６７が螺着されて締め付けられている。２本の連結棒６６は、それぞれ入口部材１の支持板７と、中間板５３と、出口部材２の側壁９も貫通して延びている。なお、図１においては、連結棒６６については、その長手方向各端部のみを示してある。
【００３５】
上述のように、本例の連結棒６６は、各連結板６１，１６１に固定連結されているが、各連結棒６６を、各連結板６１，１６１に遊びをもって連結することもできる。
【００３６】
上述のようにして、一対の連結板６１，１６１が２本の連結棒６６によって連結され、その２本の連結棒６６に多数の可動部材４が組み付けられている。各連結棒６６は、各可動部材４の取付孔６５に隙間なく強固に嵌合して、連結棒６６が各可動部材４に固定連結されていてもよいし、連結棒６６が取付孔６５に多少の隙間をもって遊嵌していてもよい。また、連結棒を３本以上設けることもできる。
【００３７】
上述のように、一対の連結板６１，１６１と、複数の連結棒６６は、複数の可動部材４を連結する連結手段を構成していて、その連結手段の各連結板６１，１６１に各軸受５９，１５９がそれぞれ連結されているのである。
【００３８】
上述したところから理解されるように、本例の固液分離装置は、複数の可動部材４が共に運動できるように、その複数の可動部材４を連結する連結手段と、スクリュー２４の軸部２５に対して偏心していて、該軸部２５と一体に回転する偏心カム５７，１５７と、上記連結手段に連結されていて、偏心カム５７，１５７の円形外周面５８，１５８が嵌合する円形カム孔６０，１６０を備えた軸受５９，１５９とを具備し、偏心カム５７，１５７の円形外周面５８，１５８は、その全周に亘って、軸受５９，１５９の円形カム孔６０，１６０の内周面に直接又は潤滑剤を介して摺動可能に当接している。しかも、本例の固液分離装置においては、偏心カム５７，１５７及びその偏心カム５７，１５７に嵌合した軸受５９，１５９は、スクリュー２４の羽根部２６よりもそのスクリュー２４の長手方向外側の軸部２５の部分にそれぞれ１つずつ設けられており、さらに連結手段は、各軸受５９，１５９にそれぞれ連結された一対の連結板６１，１６１と、複数の可動部材４に連結された複数の連結棒６６とを有し、各連結棒６６がそれぞれ各連結板６１，１６１に連結されている。
【００３９】
ここで、図１及び図２に示した電動モータ２８が作動を開始して、スクリュー２４がその中心軸線Ｘのまわりに回転（自転）すると、そのスクリュー２４の回転に伴って、偏心カム５７，１５７は、図７に矢印Ｅで示すように、その偏心カム５７，１５７の中心軸線Ｙがスクリュー２４の軸部２５の中心軸線Ｘのまわりに、偏心カム５７，１５７の偏心量δを半径とした円を描くように円運動を行う。このとき、各偏心カム５７，１５７は各連結板６１，１６１に連結され、複数の可動部材４は、複数の連結棒６６を介して両連結板６１，１６１に連結されているので、偏心カム５７，１５７が上述のように円運動するのと同時に、連結板６１，１６１と連結棒６６により構成された連結手段と、複数の可動部材４は、偏心カム５７，１５７の偏心量δを半径とする円運動を行う。
【００４０】
図８の（ａ），（ｂ）及び図９の（ａ），（ｂ）は、図を判りやすくするために、固定部材３とスペーサ１４とステーボルト１８を二点鎖線で表わし、可動部材４と連結棒６６を実線で示し、かつスクリュー２４の図示を省略した説明図である。これらの図から判るように、偏心カム５７，１５７の中心軸線Ｙがスクリュー２４の中心軸線Ｘのまわりに偏心量δを半径として矢印Ｅ方向に回転することにより、可動部材４は図８の（ａ），（ｂ）、図９の（ａ），（ｂ）に示した順にスクリュー２４の中心軸線Ｘのまわりを、偏心量δを半径として円運動をする。
【００４１】
前述のように、汚泥が固液分離部２１の内部空間Ｓを移動しながら脱水処理されているとき、各可動部材４は上述のように円運動を行い、これに対し固定部材３は不動に固定されているので、互いに隣り合う可動部材４と固定部材３との間の濾液排出間隙ｇ（図５）に入り込んだ固形分は、その間隙ｇから効率よく排出され、固形分がここに詰まったままとなることが阻止される。しかも、回転するスクリュー２４の羽根部２６が可動部材４に接触することはないので、可動部材４が早期に摩耗することも阻止される。
【００４２】
また、可動部材４は往復直線運動ではなく、円運動するので、汚泥に対する脱水効率を高めることができる。この効果は多数の実験により確認されている。
【００４３】
但し、偏心カム５７，１５７は、その円形外周面５８，１５８が軸受５９，１５９の円形カム孔６０，１６０の内周面に摺接しながら回転するので、偏心カム５７，１５７又は軸受５９，１５９、或いはその両者が共に経時的に摩耗することは避けられない。ところが、その摩耗量は次に示すように小さく留められる。
【００４４】
前述のように、偏心カム５７，１５７の円形外周面５８，１５８は、その全周に亘って、軸受５９，１５９の円形カム孔６０，１６０の内周面に直接又は潤滑剤を介して当接している。これにより、偏心カム５７，１５７の円形外周面５８，１５８と軸受５９，１５９の円形カム孔６０，１６０の内周面に作用する外力は分散され、両周面の単位面積当たりの当接圧は小さなものとなる。このため、偏心カム５７，１５７又は軸受５９，１５９、或いはその両者の摩耗量を少なくすることができ、その寿命を伸ばすことができ、これらの部品の交換回数を減らすことができる。しかも、各連結板６１，１６１を左右一対の偏心カムで駆動するのではなく、スクリュー２４の軸部２５に固定された１つの偏心カム５７，１５７によって駆動するので、偏心カム５７，１５７の円形外周面５８，１５８と軸受５９，１５９の円形カム孔６０，１６０の内周面が全周に亘って当接していても、偏心カム５７，１５７と軸受５９，１５９の形状精度ないしは組付精度をさほど高めなくとも、各連結板６１，１６１を正しく円運動させることができる。
【００４５】
ところで、可動部材４と連結手段が前述のように円運動するとき、偏心カム５７，１５７から連結手段の連結板６１，１６１に加えられる外力によって、連結板６１，１６１と連結棒６６と可動部材４とが、スクリュー２４の中心軸線Ｘのまわりに、図８の（ａ）に矢印Ｆで示した方向に回動して、その可動部材４が、固定部材３ないしはその固定部材間のスペーサ１４に当接して、これらに傷が付けられるおそれがある。
【００４６】
そこで、本例の固液分離装置においては、図２及び図３に示すように、各連結棒６６が貫通する支持板７、中間板５３及び側壁９の孔に、リング状のガイド６９（図１には示さず）が、図示していないボルトとナットとによって着脱可能に固定されている。連結棒６６が前述の円運動を行うとき、その連結棒６６はリング状の各ガイド６９の内周面に摺接しながら案内され、その連結棒６６が図８の（ａ）に示した矢印Ｆ方向に大きく回動することが阻止される。このように、ガイド６９は、連結手段が、可動部材４と共に、スクリュー２４の軸部２５の中心軸線Ｘのまわりに矢印Ｆ方向に回動して、可動部材４が他の部材に当接することを防止する用をなす。
【００４７】
以上説明した固液分離装置においては、偏心カム５７，１５７がスクリュー２４とは別部材として構成されているが、偏心カム５７，１５７をスクリュー２４と一体に形成することもできる。但し、本例のように、偏心カム５７，１５７をスクリュー２４の軸部２５に着脱可能に固定すると、その偏心カム５７，１５７が摩耗したとき、これらを軸部２５から外して、容易に新たな偏心カムを軸部２５に取り付けることができる。
【００４８】
また、本例の固液分離装置においては、固定部材３と可動部材４が孔１５，１６を有するリング状に形成されているが、例えば特許第４３７４３９６号公報に記載されているように、凹部が形成された固定部材と可動部材を用い、その凹部にスクリューを配置することもできる。
【符号の説明】
【００４９】
３ 固定部材
４ 可動部材
２１ 固液分離部
２３ 出口
２４ スクリュー
２５ 軸部
２６ 羽根部
５７，１５７ 偏心カム
５８，１５８ 円形外周面
５９，１５９ 軸受
６０，１６０ 円形カム孔
６１，１６１ 連結板
６６ 連結棒
６９ ガイド
ｇ 濾液排出間隙
Ｘ，Ｙ 中心軸線
δ 偏心量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の固定部材と、隣り合う固定部材の間に配置された可動部材と、固定部材及び可動部材を貫通して延びるスクリューとを有し、そのスクリューの回転によって液体を含む処理対象物を搬送しながら脱液処理する固液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を含む処理対象物、例えば、廃豆腐、食品加工排水、下水処理物或いは養豚場から排出される廃水などの有機系汚泥、その有機系汚泥を微生物によって分解処理した汚泥、メッキ廃液、インク廃液、顔料廃液、塗料廃液などの無機系汚泥、或いは野菜屑や果実の皮、食品残渣、おからなどの処理対象物から液体を分離する上記形式の固液分離装置は従来より周知である。従来、一般に使用されているこの種の固液分離装置においては、スクリューの回転により可動部材を作動させて、固定部材と可動部材の間の濾液排出間隙に固形分が詰まることを防止している（特許文献１参照）。ところが、この形式の固液分離装置においては、可動部材は、回転するスクリューにより加圧されて作動するので、可動部材が比較的早期に摩耗する。このため、摩耗の進んだ可動部材を新たな可動部材と交換する必要があるが、可動部材はかなりコストの高い部材であるため、かかる部材の交換に伴う固液分離装置のランニングコストが上昇する欠点を免れない。
【０００３】
そこで、スクリューを固定部材と可動部材に対して接触しないように配置すると共に、複数の可動部材を連結棒により連結し、その複数の可動部材のうちの一部の可動部材に設けた従動ローラを、回転するカムによって往復動させて全ての可動部材を往復動させる固液分離装置が本出願人により提案されている（特許文献２参照）。この固液分離装置によれば、可動部材がスクリューに接触していないので、可動部材が早期に摩耗する不具合を阻止できる。ところが、この提案に係る固液分離装置は、可動部材が往復直線運動するように構成されているため、処理対象物に対する脱液効率が低く、処理対象物を効率よく脱液処理できない点に問題があった。
【０００４】
一方、複数の可動部材を一体的に連結すると共に、スクリューの長手方向各端部側に位置する各可動部材に形成された左右一対の円形のカム孔に、回転軸に対して偏心して固定された円形のカムをそれぞれ緩挿し、その両回転軸とカムを回転駆動して、可動部材が、回転軸とカムの偏心量に相当する長さを半径とする円運動を行うように構成した固液分離装置が提案されている（特許文献３参照）。この形式の固液分離装置によれば、可動部材が往復直線運動ではなく円運動を行うので、処理対象物に対する脱液効率を高めることができる。
【０００５】
かかる固液分離装置において、カム外周面と、カム孔内周面の摩耗量を少なくするには、カムの外周面の全周をカム孔の内周面の全周に亘って当接させて、カムの外周面とカム孔の内周面に作用する外力を分散させる必要がある。
【０００６】
ところが、この形式の固液分離装置は、スクリューの長手方向各端部に位置する各可動部材に、左右一対のカムが嵌合し、その両カムの回転によって可動部材が円運動を行うように構成されているので、カムの外周面全周とカム孔内周面の全周を当接させてしまうと、左右のカムとこれらがそれぞれ嵌合したカム孔の形状を極めて高い精度で正しく形成して、その組付精度を高め、左右のカムの回転位相を高い精度で一致させないと、可動部材を正しく円運動させることができない。そこで、この種の固液分離装置においては、左右のカムの外径よりもこれらがそれぞれ嵌合するカム孔の径を大きくして、カムの外周面とカム孔の内周面を一個所で当接させ、その当接個所以外のカム外周面とカム孔内周面との間に隙間ができるようにしている。このようにすれば、左右のカムとカム孔の形状の精度が多少悪くとも、可動部材を正しく円運動させることができる。ところが、このようにカム外周面とカム孔内周面が一個所でのみ当接するように構成すると、その当接部における単位面積当たりの荷重が大きくなるので、カム外周面とカム孔内周面の摩耗が促進され、カムないしはカム孔の形成された可動部材の交換頻度が高くなり、装置の維持費が上昇するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２２８６９５号公報
【特許文献２】特許第４３７４３９６号公報
【特許文献３】特開昭５９−２１８２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、部品の摩耗量を少なく抑え、しかも脱液効率の低下を防止できる固液分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するため、複数の固定部材と、隣り合う固定部材の間に配置された可動部材と、該可動部材と前記固定部材に接触しない状態で該可動部材と固定部材を貫通して延びていて、軸部と、該軸部と一体のらせん状の羽根部とを有するスクリューと、該スクリューをその軸部の中心軸線のまわりに回転駆動する駆動装置とを具備し、該駆動装置によって前記スクリューを回転駆動して、前記固定部材と可動部材とにより構成された固液分離部に入り込んだ処理対象物を該固液分離部の出口に向けて移動させながら、その処理対象物から分離された濾液を前記固定部材と可動部材の間の濾液排出間隙を通して固液分離部外へ排出させ、含液率の低下した処理対象物を前記出口から固液分離部外に排出させる固液分離装置において、前記複数の可動部材が共に運動できるように、該複数の可動部材を連結する連結手段と、前記スクリューの軸部に対して偏心していて、該軸部と一体に回転する偏心カムと、前記連結手段に連結されていて、前記偏心カムの円形外周面が嵌合する円形カム孔を備えた軸受とを具備し、前記偏心カムの円形外周面は、その全周に亘って、前記軸受の円形カム孔の内周面に摺動可能に当接し、前記スクリューの回転に伴って、前記偏心カムは、その中心軸線が、前記スクリューの軸部の中心軸線のまわりに、該偏心カムの偏心量を半径とする円を描くように円運動を行い、これと同時に、前記連結手段と複数の可動部材が、偏心カムの偏心量を半径とする円運動を行うことを特徴とする固液分離装置を提案する（請求項１）。
【００１０】
その際、前記連結手段が、可動部材と共に、前記スクリューの軸部の中心軸線のまわりに回動して、該可動部材が他の部材に当接することを防止するガイドを具備すると有利である（請求項２）。
【００１１】
また、上記請求項１又は２に記載の固液分離装置において、前記偏心カム及び該偏心カムに嵌合した軸受は、前記スクリューの羽根部よりも該スクリューの長手方向外側の軸部の部分にそれぞれ１つずつ設けられ、前記連結手段は、前記各軸受にそれぞれ連結された一対の連結板と、前記複数の可動部材に連結された複数の連結棒とを有し、各連結棒がそれぞれ前記各連結板に連結されていると有利である（請求項３）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、可動部材がスクリューに接触していないので、可動部材が早期に摩耗する不具合を阻止できる。しかも、偏心カムの円形外周面は、その全周に亘って、軸受の円形カム孔の内周面に当接しているので、偏心カムの円形外周面と軸受の円形カム孔の内周面に作用する力が分散され、両周面の単位面積当たりの当接圧が小さなものとなる。このため、偏心カム又は軸受、或いはその両者の摩耗量を少なくすることができ、その寿命を伸ばすことができる。各連結手段を左右一対の偏心カムで駆動するのではなく、スクリューの軸部に設けられた偏心カムによって駆動するので、偏心カムの円形外周面と軸受の円形カム孔の内周面が全周に亘って当接していても、偏心カムと軸受の形状精度ないしは組付精度を、さほど高めなくとも、連結手段を確実に円運動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】固液分離装置の部分断面正面図であって、図を判りやすくするため、一部の部材の図示を省略し、かつ連結棒については、その長手方向の各端部のみを示した図である。
【図２】固液分離装置の平面図であって、固定部材と可動部材と濾液を受ける濾液受け部材と、ステーボルト及びそのステーボルトに螺着されたナットの図示を省略した図である。
【図３】固液分離装置の一部を示す斜視図である。
【図４】隣り合う２つの固定部材と、その２つの固定部材の間に配置された可動部材と、これらに関連する一部の部材を示す斜視図である。
【図５】固液分離部の一部の縦断面図であって、図８の（ａ）のＶ−Ｖ線に沿って切断した断面図に相当する図である。
【図６】図３のVI−VI線拡大断面図である。
【図７】図６のVII−VII線断面図である。
【図８】可動部材の動作を明らかにした説明図である。
【図９】可動部材の動作を明らかにした説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００１５】
図１は固液分離装置の部分断面正面図であり、図２は固液分離装置の平面図であって、後述する固定部材と可動部材等の図示を省略した図である。また、図３は固液分離装置の一部を示す斜視図である。これらの図に示した固液分離装置によって液体を含む各種の処理対象物を固液分離することができるが、ここでは、多量の水分を含んだ汚泥を脱水処理する場合について説明する。
【００１６】
図１乃至図３に示した固液分離装置は、上部が開口し、内部が中空に形成された入口部材１と、上部と下部が開口した矩形の横断面形状を有する出口部材２と、その入口部材１と出口部材２との間に配置された複数の固定部材３及び可動部材４を有する固液分離部２１とを具備している。入口部材１は、固液分離部２１の側に開口８が形成されたカップ状の入口部材本体６と、その本体６の固液分離部２１の側の端部に一体に固着された支持板７と、入口部材本体６の上部に形成された開口に整合した状態で、その入口部材本体６の上部に一体に固着された筒状体５１とから構成され、該筒状体５１の上部開口が汚泥の流入口５となっている。また、出口部材２の固液分離部２１の側の側壁９にも開口１０が形成されていて、その出口部材２の下部開口が脱水処理されたケーキ状の汚泥の排出口１１となっている。
【００１７】
図１に示すように、入口部材１の支持板７の下部は、支持フレームのステー１２に固定され、出口部材２の側壁９の下部も支持フレームのステー１３に固定されている。このように、側壁９は、支持板７と同様に支持台としての用をなす。また、入口部材１と出口部材２の間には、円形の貫通孔５２が形成されている中間板５３が配置され、その中間板５３の下部も支持フレームのステー５４に固定されている。かかる入口部材１の支持板７と中間板５３との間と、中間板５３と出口部材２の側壁９との間に、複数の固定部材３と可動部材４がそれぞれ配設されているのである。
【００１８】
図４は隣り合う２つの固定部材３と、その２つの固定部材３の間に配置された１つの可動部材４を示す斜視図であり、図５は複数の固定部材３と可動部材４を備えた固液分離部２１の一部の拡大縦断面図である。図１、図４及び図５に示すように、隣り合う固定部材３の間には、小リング状の複数のスペーサ１４が配置されていて、複数の固定部材３は、そのスペーサ１４によって軸線方向に互いに間隔をあけて同心状に配置され、その隣り合う固定部材３の間に１つの可動部材４が配置されている。図示した例では、隣り合う固定部材３の間に４個のスペーサ１４が配置されている。また、本例の固定部材３と可動部材４は、共に円形の孔１５，１６が形成されたリング状の板材により構成されている。
【００１９】
図１、図４及び図５に示すように、各固定部材３には４つの取付孔１７が形成され、その各取付孔１７と、各固定部材３の間に配置されたスペーサ１４の中心孔には、ステーボルト１８がそれぞれ貫通して延びている。その各ステーボルト１８は、図１に示したように、入口部材１の支持板７と、中間板５３と、出口部材２の側壁９を貫通し、各ステーボルト１８の各長手方向端部に形成された雄ねじに、ナット１９，２０がそれぞれ螺着されて締め付けられている（図３も参照）。これにより、複数の固定部材３が、互いに一体的に固定連結されると共に、その固定部材３が入口部材１と出口部材２に対して固定される。なお、図２においては、ステーボルト１８と、そのステーボルト１８に螺着されたナット１９，２０の図示を省略してある。
【００２０】
スペーサ１４によって互いに間隔をあけて配置された各固定部材３を、これらがわずかに遊動できるように組み付けることもできる。また、隣り合う２つの固定部材のうちの一方の固定部材にスペーサを一体に形成し、そのスペーサによって、隣り合う２つの固定部材の間に間隙を形成し、ここに可動部材４を配置することもできる。さらに、図１乃至図５に示した固液分離装置においては、隣り合う２つの固定部材３の間に１つの可動部材４が配置されているが、隣り合う固定部材３の間に複数の可動部材４を配置することもできる。軸線方向に隣り合う固定部材３の間に少なくとも１つの可動部材４が配置されるのである。
【００２１】
図５に示すように、各固定部材３の間にそれぞれ配置された各可動部材４の厚さＴは、各固定部材間の間隙幅Ｇより小さく設定され、各固定部材３の端面と、これに対向する可動部材４の端面の間には、例えば０．１mm乃至１mm程の微小な濾液排出間隙ｇが形成される。かかる微小濾液排出間隙ｇは、後述するように汚泥から分離された水分、すなわち濾液を通過させるための隙間である。可動部材４の厚さＴは、例えば、１．０mm乃至２mm程に設定され、間隙幅Ｇは、例えば２mm乃至３mm程に設定される。また、固定部材３の厚さｔは、例えば１．５mm乃至３mm程に設定される。濾液排出間隙ｇ、厚さＴ，ｔ及び間隙幅Ｇの大きさは、処理対象物の種類などを考慮して適宜設定されるものである。
【００２２】
図１、図４及び図５から判るように、入口部材１の支持板７に形成された開口８と、固定部材３及び可動部材４にそれぞれ形成された円形の孔１５，１６と、中間板５３に形成された円形の貫通孔５２と、出口部材２の側壁９に形成された開口１０とによって、ほぼ連続した貫通孔状の内部空間Ｓ（図５）が形成されている。このように、スペーサ１４により、軸線方向に間隔をあけて配置され、かつステーボルト１８によって互いに固定された複数の固定部材３と、軸線方向に隣り合う固定部材３の間に配置された可動部材４とによって、処理対象物（この例では汚泥）から液体を分離する固液分離部２１が構成されているのである。この固液分離部２１の内部は中空に形成され、かかる固液分離部２１の入口部材１の側の端部が、その固液分離部２１の内部空間Ｓの入口２２となっていて、出口部材２の側の端部が、当該固液分離部２１の内部空間Ｓの出口２３となっている。
【００２３】
図８（ａ），（ｂ）及び図９（ａ），（ｂ）は、後述する可動部材４の円運動を明らかにする説明図であるが、これらの図から固液分離部を軸線方向に見たときの固定部材３、可動部材４、ステーボルト１８、スペーサ１４の状態をよく理解することができる。また、図５は、図８（ａ）のＶ−Ｖ線に沿って切断した図に相当する断面図である。
【００２４】
上述した固液分離部２１の内部空間Ｓには、その軸線方向に延びるスクリュー２４が配置されている。このスクリュー２４は、軸部２５と、その軸部２５に一体に形成されたらせん状の羽根部２６とから成り、図１及び図２に示すように、この軸部２５の出口部材２の側の端部は、出口部材２のもう一方の側壁２７に固定支持された減速機付きの電動モータ２８より成る駆動装置に駆動連結され、軸部２５の入口部材１の側の部分は、軸受５５を介して、入口部材１のもう一方の側壁２９に回転自在に支持されている。電動モータ２８より成る駆動装置は、スクリュー２４をその軸部２５の中心軸線Ｘ（図２及び図５）のまわりに回転駆動する用をなす。
【００２５】
図５に示すように、スクリュー２４の羽根部２６の外径は、固定部材３と可動部材４にそれぞれ形成された各円形孔１５，１６の直径よりも小さく設定されていて、各可動部材４が後述するように円運動したときも、スクリュー２４が可動部材４及び固定部材３に接触することはない。スクリュー２４は、開口８，１０の内周面にも接触せず、しかも貫通孔５２の内周面に接触することもない。このように、本例の固液分離装置は、可動部材４と固定部材３に接触しない状態で、その可動部材４と固定部材３を貫通して延びていて、軸部２５と、その軸部２５と一体のらせん状の羽根部２６とを有するスクリュー２４と、該スクリュー２４をその軸部２５の中心軸線Xのまわりに回転駆動する駆動装置とを具備しているのである。
【００２６】
図１に矢印Ａで示したように、多量の水分を含んだ汚泥は、流入口５から入口部材１内に送り込まれる。その際、処理前の汚泥の含水率は例えば９９重量％程度であり、この汚泥には予め凝集剤が混入されていて、汚泥がフロック化されている。かかる汚泥が入口部材１に流入するとき、電動モータ２８の作動によって、スクリュー２４が回転駆動されているので、その汚泥は、図１に矢印Ｂで示すように、入口部材１の支持板７に形成された開口８を通って、固定部材３と可動部材４により構成された固液分離部２１の内部空間Ｓに流入する。このように、汚泥は、固液分離部２１の内部空間Ｓに、その軸線方向一端側の入口２２から流入するのである。なお、各図には汚泥の図示を省略してある。
【００２７】
上述のようにして固液分離部２１の内部に流入した汚泥は、電動モータ２８により回転駆動されたスクリュー２４によって、図１及び図５に矢印Ｃで示したように、固液分離部２１の軸線方向他端側の出口２３へ向けて搬送される。このとき、汚泥から分離された水分、すなわち濾液が、各固定部材３と可動部材４との間の濾液排出間隙ｇ（図５）を通して固液分離部外に排出される。排出された濾液は、図１に示したようにステー１２，１３に固定された濾液受け部材３０（図２には示さず）に受け止められ、次いで濾液排出管３１を通って流下する。
【００２８】
上述のように固液分離部３内の汚泥の含水率が下げられ、含水量の減少したケーキ状の汚泥が、図１に矢印Ｄで示したように、固液分離部２１の軸線方向他端側の出口２３から排出される。固液分離部２１から排出された汚泥は、出口部材２の下部の排出口１１を通して下方に落下する。脱水処理されたケーキ状の汚泥の含水率は、例えば７５乃至８０重量％程度である。
【００２９】
上述のように、固液分離装置は、駆動装置によってスクリューを回転駆動して、固定部材と可動部材により構成された固液分離部の内部に入り込んだ処理対象物を固液分離部の出口へ向けて移動させながら、その処理対象物から分離された濾液を、固定部材と可動部材との間の濾液排出間隙を通して固液分離部外へ排出させ、含液率の低下した処理対象物を固液分離部の出口から固液分離部外に排出させるように構成されている。
【００３０】
上述のように汚泥を脱水処理するとき、固定部材３と可動部材４の間の濾液排出間隙ｇに固形分が詰まることを防止するために、本例の固液分離装置は次の構成を具備している。
【００３１】
図１乃至図３、図６及び図７に示すように、スクリュー２４の一方の端部の軸部２５の部分には、キー溝に嵌合したキー５６（図７）によって、偏心カム５７がスクリュー２４と一体に回転できるように、着脱可能に固定されている。特に図６及び図７に示すように、この偏心カム５７の中心軸線Ｙは、スクリュー２４の軸部２５の中心軸線Ｘに対して、δで示す距離だけ偏心していて、その偏心カム５７の円形の外周面５８は、すべり軸受より成る軸受５９の円形カム孔６０に嵌合している。その際、偏心カム５７の円形外周面５８は、その全周に亘って、軸受５９の円形カム孔６０の内周面に、直接又は潤滑剤を介して摺動可能に当接している。
【００３２】
また、上述した軸受５９は、連結板６１の取付孔６２に嵌合していると共に、当該軸受５９は、図３及び図６に示したように、図示していないボルトと、そのボルトに螺着されて締め付けられた同じく図示していないナットとによって連結板６１に着脱可能に固定されている。このように、本例の軸受５９は、連結板６１に固定されているが、軸受５９を、連結板６１に形成された取付孔６２に回転可能に嵌合することもできる。いずれの場合も、連結板６１が後述する円運動を行えるように、当該連結板６１が軸受５９に連結されているのである。
【００３３】
上述した偏心カム５７と、その偏心カム５７に嵌合した軸受５９は、入口部材１の側のスクリュー２４の軸部２５に設けられているが、本例の固液分離装置においては、図２に明示するように、出口部材２の側の軸部２５の部分にも、上述した偏心カム５７、軸受５９及び連結板６１と全く同じく構成された偏心カム１５７、軸受１５９、及び連結板１６１が設けられている。偏心カム５７，１５７と、その偏心カム５７，１５７に嵌合した軸受５９，１５９と、連結板６１，１６１は、スクリュー２４の羽根部２６よりも当該スクリュー２４の長手方向外側の軸部２５の部分にそれぞれ１つずつ設けられているのである。
【００３４】
図２に示すように、各軸受５９，１５９がそれぞれ固定されている一対の連結板６１，１６１には、それぞれ２つずつの取付孔６４，１６４が形成され、また図４に示すように、複数の可動部材４にも、それぞれ２つずつの取付孔６５が形成されている。これらの取付孔６４，１６４，６５には、図２乃至図４に示すように、スクリュー２４の中心軸線Ｘに関して対称に配置された一対の連結棒６６がそれぞれ貫通し、その各連結棒６６の長手方向端部にそれぞれ形成された雄ねじ部にナット６７，１６７が螺着されて締め付けられている。２本の連結棒６６は、それぞれ入口部材１の支持板７と、中間板５３と、出口部材２の側壁９も貫通して延びている。なお、図１においては、連結棒６６については、その長手方向各端部のみを示してある。
【００３５】
上述のように、本例の連結棒６６は、各連結板６１，１６１に固定連結されているが、各連結棒６６を、各連結板６１，１６１に遊びをもって連結することもできる。
【００３６】
上述のようにして、一対の連結板６１，１６１が２本の連結棒６６によって連結され、その２本の連結棒６６に多数の可動部材４が組み付けられている。各連結棒６６は、各可動部材４の取付孔６５に隙間なく強固に嵌合して、連結棒６６が各可動部材４に固定連結されていてもよいし、連結棒６６が取付孔６５に多少の隙間をもって遊嵌していてもよい。また、連結棒を３本以上設けることもできる。
【００３７】
上述のように、一対の連結板６１，１６１と、複数の連結棒６６は、複数の可動部材４を連結する連結手段を構成していて、その連結手段の各連結板６１，１６１に各軸受５９，１５９がそれぞれ連結されているのである。
【００３８】
上述したところから理解されるように、本例の固液分離装置は、複数の可動部材４が共に運動できるように、その複数の可動部材４を連結する連結手段と、スクリュー２４の軸部２５に対して偏心していて、該軸部２５と一体に回転する偏心カム５７，１５７と、上記連結手段に連結されていて、偏心カム５７，１５７の円形外周面５８，１５８が嵌合する円形カム孔６０，１６０を備えた軸受５９，１５９とを具備し、偏心カム５７，１５７の円形外周面５８，１５８は、その全周に亘って、軸受５９，１５９の円形カム孔６０，１６０の内周面に直接又は潤滑剤を介して摺動可能に当接している。しかも、本例の固液分離装置においては、偏心カム５７，１５７及びその偏心カム５７，１５７に嵌合した軸受５９，１５９は、スクリュー２４の羽根部２６よりもそのスクリュー２４の長手方向外側の軸部２５の部分にそれぞれ１つずつ設けられており、さらに連結手段は、各軸受５９，１５９にそれぞれ連結された一対の連結板６１，１６１と、複数の可動部材４に連結された複数の連結棒６６とを有し、各連結棒６６がそれぞれ各連結板６１，１６１に連結されている。
【００３９】
ここで、図１及び図２に示した電動モータ２８が作動を開始して、スクリュー２４がその中心軸線Ｘのまわりに回転（自転）すると、そのスクリュー２４の回転に伴って、偏心カム５７，１５７は、図７に矢印Ｅで示すように、その偏心カム５７，１５７の中心軸線Ｙがスクリュー２４の軸部２５の中心軸線Ｘのまわりに、偏心カム５７，１５７の偏心量δを半径とした円を描くように円運動を行う。このとき、各偏心カム５７，１５７は各連結板６１，１６１に連結され、複数の可動部材４は、複数の連結棒６６を介して両連結板６１，１６１に連結されているので、偏心カム５７，１５７が上述のように円運動するのと同時に、連結板６１，１６１と連結棒６６により構成された連結手段と、複数の可動部材４は、偏心カム５７，１５７の偏心量δを半径とする円運動を行う。
【００４０】
図８の（ａ），（ｂ）及び図９の（ａ），（ｂ）は、図を判りやすくするために、固定部材３とスペーサ１４とステーボルト１８を二点鎖線で表わし、可動部材４と連結棒６６を実線で示し、かつスクリュー２４の図示を省略した説明図である。これらの図から判るように、偏心カム５７，１５７の中心軸線Ｙがスクリュー２４の中心軸線Ｘのまわりに偏心量δを半径として矢印Ｅ方向に回転することにより、可動部材４は図８の（ａ），（ｂ）、図９の（ａ），（ｂ）に示した順にスクリュー２４の中心軸線Ｘのまわりを、偏心量δを半径として円運動をする。
【００４１】
前述のように、汚泥が固液分離部２１の内部空間Ｓを移動しながら脱水処理されているとき、各可動部材４は上述のように円運動を行い、これに対し固定部材３は不動に固定されているので、互いに隣り合う可動部材４と固定部材３との間の濾液排出間隙ｇ（図５）に入り込んだ固形分は、その間隙ｇから効率よく排出され、固形分がここに詰まったままとなることが阻止される。しかも、回転するスクリュー２４の羽根部２６が可動部材４に接触することはないので、可動部材４が早期に摩耗することも阻止される。
【００４２】
また、可動部材４は往復直線運動ではなく、円運動するので、汚泥に対する脱水効率を高めることができる。この効果は多数の実験により確認されている。
【００４３】
但し、偏心カム５７，１５７は、その円形外周面５８，１５８が軸受５９，１５９の円形カム孔６０，１６０の内周面に摺接しながら回転するので、偏心カム５７，１５７又は軸受５９，１５９、或いはその両者が共に経時的に摩耗することは避けられない。ところが、その摩耗量は次に示すように小さく留められる。
【００４４】
前述のように、偏心カム５７，１５７の円形外周面５８，１５８は、その全周に亘って、軸受５９，１５９の円形カム孔６０，１６０の内周面に直接又は潤滑剤を介して当接している。これにより、偏心カム５７，１５７の円形外周面５８，１５８と軸受５９，１５９の円形カム孔６０，１６０の内周面に作用する外力は分散され、両周面の単位面積当たりの当接圧は小さなものとなる。このため、偏心カム５７，１５７又は軸受５９，１５９、或いはその両者の摩耗量を少なくすることができ、その寿命を伸ばすことができ、これらの部品の交換回数を減らすことができる。しかも、各連結板６１，１６１を左右一対の偏心カムで駆動するのではなく、スクリュー２４の軸部２５に固定された１つの偏心カム５７，１５７によって駆動するので、偏心カム５７，１５７の円形外周面５８，１５８と軸受５９，１５９の円形カム孔６０，１６０の内周面が全周に亘って当接していても、偏心カム５７，１５７と軸受５９，１５９の形状精度ないしは組付精度をさほど高めなくとも、各連結板６１，１６１を正しく円運動させることができる。
【００４５】
ところで、可動部材４と連結手段が前述のように円運動するとき、偏心カム５７，１５７から連結手段の連結板６１，１６１に加えられる外力によって、連結板６１，１６１と連結棒６６と可動部材４とが、スクリュー２４の中心軸線Ｘのまわりに、図８の（ａ）に矢印Ｆで示した方向に回動して、その可動部材４が、固定部材３ないしはその固定部材間のスペーサ１４に当接して、これらに傷が付けられるおそれがある。
【００４６】
そこで、本例の固液分離装置においては、図２及び図３に示すように、各連結棒６６が貫通する支持板７、中間板５３及び側壁９の孔に、リング状のガイド６９（図１には示さず）が、図示していないボルトとナットとによって着脱可能に固定されている。連結棒６６が前述の円運動を行うとき、その連結棒６６はリング状の各ガイド６９の内周面に摺接しながら案内され、その連結棒６６が図８の（ａ）に示した矢印Ｆ方向に大きく回動することが阻止される。このように、ガイド６９は、連結手段が、可動部材４と共に、スクリュー２４の軸部２５の中心軸線Ｘのまわりに矢印Ｆ方向に回動して、可動部材４が他の部材に当接することを防止する用をなす。
【００４７】
以上説明した固液分離装置においては、偏心カム５７，１５７がスクリュー２４とは別部材として構成されているが、偏心カム５７，１５７をスクリュー２４と一体に形成することもできる。但し、本例のように、偏心カム５７，１５７をスクリュー２４の軸部２５に着脱可能に固定すると、その偏心カム５７，１５７が摩耗したとき、これらを軸部２５から外して、容易に新たな偏心カムを軸部２５に取り付けることができる。
【００４８】
また、本例の固液分離装置においては、固定部材３と可動部材４が孔１５，１６を有するリング状に形成されているが、例えば特許第４３７４３９６号公報に記載されているように、凹部が形成された固定部材と可動部材を用い、その凹部にスクリューを配置することもできる。
【符号の説明】
【００４９】
３ 固定部材
４ 可動部材
２１ 固液分離部
２３ 出口
２４ スクリュー
２５ 軸部
２６ 羽根部
５７，１５７ 偏心カム
５８，１５８ 円形外周面
５９，１５９ 軸受
６０，１６０ 円形カム孔
６１，１６１ 連結板
６６ 連結棒
６９ ガイド
ｇ 濾液排出間隙
Ｘ，Ｙ 中心軸線
δ 偏心量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固定部材と、隣り合う固定部材の間に配置された可動部材と、該可動部材と前記固定部材に接触しない状態で該可動部材と固定部材を貫通して延びていて、軸部と、該軸部と一体のらせん状の羽根部とを有するスクリューと、該スクリューをその軸部の中心軸線のまわりに回転駆動する駆動装置とを具備し、該駆動装置によって前記スクリューを回転駆動して、前記固定部材と可動部材とにより構成された固液分離部に入り込んだ処理対象物を該固液分離部の出口に向けて移動させながら、その処理対象物から分離された濾液を前記固定部材と可動部材の間の濾液排出間隙を通して固液分離部外へ排出させ、含液率の低下した処理対象物を前記出口から固液分離部外に排出させる固液分離装置において、前記複数の可動部材が共に運動できるように、該複数の可動部材を連結する連結手段と、前記スクリューの軸部に対して偏心していて、該軸部と一体に回転する偏心カムと、前記連結手段に連結されていて、前記偏心カムの円形外周面が嵌合する円形カム孔を備えた軸受とを具備し、前記偏心カムの円形外周面は、その全周に亘って、前記軸受の円形カム孔の内周面に摺動可能に当接し、前記スクリューの回転に伴って、前記偏心カムは、その中心軸線が、前記スクリューの軸部の中心軸線のまわりに、該偏心カムの偏心量を半径とする円を描くように円運動を行い、これと同時に、前記連結手段と複数の可動部材が、偏心カムの偏心量を半径とする円運動を行うことを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
前記連結手段が、可動部材と共に、前記スクリューの軸部の中心軸線のまわりに回動して、該可動部材が他の部材に当接することを防止するガイドを具備する請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項３】
前記偏心カム及び該偏心カムに嵌合した軸受は、前記スクリューの羽根部よりも該スクリューの長手方向外側の軸部の部分にそれぞれ１つずつ設けられ、前記連結手段は、前記各軸受にそれぞれ連結された一対の連結板と、前記複数の可動部材に連結された複数の連結棒とを有し、各連結棒がそれぞれ前記各連結板に連結されている請求項１又は２に記載の固液分離装置。
【請求項１】
複数の固定部材と、隣り合う固定部材の間に配置された可動部材と、該可動部材と前記固定部材に接触しない状態で該可動部材と固定部材を貫通して延びていて、軸部と、該軸部と一体のらせん状の羽根部とを有するスクリューと、該スクリューをその軸部の中心軸線のまわりに回転駆動する駆動装置とを具備し、該駆動装置によって前記スクリューを回転駆動して、前記固定部材と可動部材とにより構成された固液分離部に入り込んだ処理対象物を該固液分離部の出口に向けて移動させながら、その処理対象物から分離された濾液を前記固定部材と可動部材の間の濾液排出間隙を通して固液分離部外へ排出させ、含液率の低下した処理対象物を前記出口から固液分離部外に排出させる固液分離装置において、前記複数の可動部材が共に運動できるように、該複数の可動部材を連結する連結手段と、前記スクリューの軸部に対して偏心していて、該軸部と一体に回転する偏心カムと、前記連結手段に連結されていて、前記偏心カムの円形外周面が嵌合する円形カム孔を備えた軸受とを具備し、前記偏心カムの円形外周面は、その全周に亘って、前記軸受の円形カム孔の内周面に摺動可能に当接し、前記スクリューの回転に伴って、前記偏心カムは、その中心軸線が、前記スクリューの軸部の中心軸線のまわりに、該偏心カムの偏心量を半径とする円を描くように円運動を行い、これと同時に、前記連結手段と複数の可動部材が、偏心カムの偏心量を半径とする円運動を行うことを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
前記連結手段が、可動部材と共に、前記スクリューの軸部の中心軸線のまわりに回動して、該可動部材が他の部材に当接することを防止するガイドを具備する請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項３】
前記偏心カム及び該偏心カムに嵌合した軸受は、前記スクリューの羽根部よりも該スクリューの長手方向外側の軸部の部分にそれぞれ１つずつ設けられ、前記連結手段は、前記各軸受にそれぞれ連結された一対の連結板と、前記複数の可動部材に連結された複数の連結棒とを有し、各連結棒がそれぞれ前記各連結板に連結されている請求項１又は２に記載の固液分離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−５０９２３（Ｐ２０１２−５０９２３Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９４９５４（Ｐ２０１０−１９４９５４）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（５９１００７０２２）アムコン株式会社 (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（５９１００７０２２）アムコン株式会社 (28)
【Ｆターム（参考）】
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