遠心脱水装置の再構築方法、及び遠心脱水装置の再構築設計システム
【課題】必要最小限の構成部品だけを交換することによって、既設のデカンタ型の遠心脱水装置を直胴型の遠心脱水装置に再構築する遠心脱水装置の再構築方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る遠心脱水装置１の再構築方法は、円筒形状の直胴部２１１ａ及び円錐台形状のテーパ部２１１ｂを有し、内部に供給される含水物を搬送しながら遠心力を利用して脱水する回転体２と、該回転体２のシャフト２２１を回転可能に支持する一対の軸受５１Ｄ，５２Ｄと、回転体２を収容するケーシング４と、を有する既設の遠心脱水装置１を新たな遠心脱水装置に再構築する方法において、既設の回転体２を、既設のケーシング４に収容可能であって、且つ、直胴部２１１ａの回転体２全長に占める比率が既設の回転体２より高い新たな回転体に交換するものである。
【解決手段】本発明に係る遠心脱水装置１の再構築方法は、円筒形状の直胴部２１１ａ及び円錐台形状のテーパ部２１１ｂを有し、内部に供給される含水物を搬送しながら遠心力を利用して脱水する回転体２と、該回転体２のシャフト２２１を回転可能に支持する一対の軸受５１Ｄ，５２Ｄと、回転体２を収容するケーシング４と、を有する既設の遠心脱水装置１を新たな遠心脱水装置に再構築する方法において、既設の回転体２を、既設のケーシング４に収容可能であって、且つ、直胴部２１１ａの回転体２全長に占める比率が既設の回転体２より高い新たな回転体に交換するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設のデカンタ型の遠心脱水装置を直胴型の遠心脱水装置に再構築することによって延命化または機能改善を図る、遠心脱水装置の再構築方法及び遠心脱水装置の再構築設計システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種汚泥等の含水物を脱水する手段として、遠心力を利用して固体と液体とを分離させる遠心脱水装置が従来用いられている。ここで、この遠心脱水装置は、一度設置してから使用不可能または使用不適当となるまでの標準的な耐用年数が、約１５年とされている。そして、遠心脱水装置が耐用年数を迎えた場合、装置を更新するために、既設の構成を全て撤去した後、新たな遠心脱水装置を１から建設することが従来行われている。
【０００３】
ところで、遠心脱水装置は、含水物が内部に供給されて回転駆動される回転体の形状によって、いわゆるデカンタ型と直胴型に大別される。デカンタ型とは、その回転体が、円筒形状の直胴部と円錐台形状のテーパ部とを有するものであって（例えば、特許文献１参照）、その差速装置の形式や制御方法等の違いによって、標準型と高効率型とに分類される。
【０００４】
一方、直胴型とは、その回転体の大部分が、円筒形状の直胴部から構成されるものであって、回転体の末端部分まで一定の大きさの遠心力が得られる。従って、この直胴型は、デカンタ型と比較して低動力、低含水率、低薬注率、処理量増大といった性能面での優位性を有していることが知られており、別名で低動力型とも呼ばれている。そこで、遠心脱水装置が未だ耐用年数に達する前であっても、装置の性能の改善を図るべく、既設のデカンタ型の構成を全て撤去した後、直胴型の装置など既設の装置よりも高性能の装置を、１から建設する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９４６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の方法では、装置の更新、性能改善のために、交換する必要のない部品まで取り替えることにより、材料費増大によるコストアップ及び工数増大による作業の煩雑化を招くという問題がある。より詳細に説明すると、例えば延命化を目的として遠心脱水装置を再構築する場合、遠心脱水装置を構成する各部の構成は、構成部品毎に耐用年数が異なり、例えば、回転体のように回転駆動される構成部品と、回転体を収容するケーシングや回転体を支持する架台のように回転駆動されない構成部品とを比較すると、回転駆動されない構成部品は疲労や磨耗が生じにくいため、回転駆動される構成部品と比較して耐用年数が長い。それにも拘らず、従来の方法では既設の遠心脱水装置の全ての構成部品を撤去するため、耐用年数に未だ達していない構成部品まで取り替えることになる。
また、既設の遠心脱水装置の性能改善を図る場合でも同様で、性能向上に寄与しない構成部品まで取り替えることになる。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、必要最小限の構成部品だけを交換することによって、既設の遠心脱水装置を再構築する遠心脱水装置の再構築方法及び遠心脱水装置の再構築設計システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る遠心脱水装置の再構築方法は、円筒形状の直胴部及び円錐台形状のテーパ部を有し、内部に供給される含水物を搬送しながら遠心力を利用して脱水する回転体と、該回転体のシャフトを回転可能に支持する一対の軸受と、前記回転体を収容するケーシングと、を有する既設の遠心脱水装置を新たな遠心脱水装置に再構築する方法において、既設の前記回転体を、既設の前記ケーシングに収容可能であって、且つ、前記直胴部の前記回転体全長に占める比率が既設の前記回転体より高い新たな回転体に交換することを特徴とする。
【０００９】
このような方法によれば、既設の回転体を新たな回転体に交換するだけの簡略な作業によって、回転体以外の構成の交換を最小限として既設の遠心脱水装置が再構築される。この時、遠心力を利用して含水物の脱水を行う回転体について、ケーシングに収容可能としつつ、既設の回転体に対して新設の回転体の直胴部の回転体全長に占める比率を高くすることで、脱水性能が向上する。
【００１０】
また、本発明に係る遠心脱水装置の再構築方法は、前記回転体が、含水物が供給される外胴ボウルと、該外胴ボウルを挿通されたシャフトの周面に羽根部材が突出して設けられた内胴スクリューと、を有し、前記新たな回転体の外胴ボウルのシャフト径が、既設の前記軸受に対応することを特徴とする。
【００１１】
このような方法によれば、新たな回転体のシャフト径が既設の軸受に対応しているので、回転体の交換に伴って軸受を交換する必要がない。従って、再構築の前後で軸受を流用することにより、材料費削減によるコストダウン及び工数削減による作業の簡略化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明に係る遠心脱水装置の再構築設計システムは、円筒形状の直胴部及び円錐台形状のテーパ部を具備して、含水物が供給される外胴ボウル、並びに該外胴ボウルを挿通されたシャフトの周面に羽根部材が突出して設けられた内胴スクリュー、を有する回転体と、該回転体を収容するケーシングと、前記外胴ボウルを挟んだシャフトの軸線方向両側で前記シャフトを回転可能に支持する一対の軸受と、を備える既設の遠心脱水装置を、新たな遠心脱水装置に再構築する遠心脱水装置の再構築設計システムにおいて、予め記憶部に記憶された複数の型式から、前記回転体が既設の前記ケーシングに収容可能な外径を有し、且つ、前記直胴部の前記回転体全長に占める比率が既設の前記回転体より大きく設定された型式を選択する基本型式選択手段と、前記基本型式選択手段が選択した型式について、前記回転体のシャフト軸線方向に沿う寸法を、既設の前記ケーシングの大きさに応じて変更する仕様変更手段と、該仕様変更手段による変更後の仕様、及び既設の前記遠心脱水装置の仕様について性能を比較する性能比較手段と、該性能比較手段による比較の結果、変更後の仕様が既設の前記遠心脱水装置の仕様と比較して脱水性能が改善している場合に、当該変更後の仕様を新たな前記遠心脱水装置の仕様に決定する新仕様決定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、基本型式選択手段によって、予め記憶した複数の型式から基本型式として、ケーシングに収容可能で、且つ、直胴部の回転体全長に占める比率が既設の回転体より大きく設定された型式が選択される。次に、仕様変更手段によって、この基本型式の仕様の一部、具体的には回転体のシャフト軸線方向に沿う寸法が、既設のケーシングの大きさに応じて変更される。そして、比較性能手段によって既設の仕様と変更後の仕様について性能の比較をし、当該比較結果に基づいて新仕様決定手段によって変更後の仕様を決定することで、再構築後の新たな仕様を、既設のケーシングに収容可能で且つ既設の性能以上の性能のものとして、容易且つ確実に決定することができる。
【００１４】
また、本発明に係る遠心脱水装置の再構築設計システムは、前記基本型式選択手段は、既設の前記回転体とシャフト径が同一または既設のシャフト径以上で最も近い径の型式を選択することを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、既設のシャフト径以上で最も近い径の型式を選択することで、ケーシングに収容可能かつ、既設以上の性能となりうる型式を選択することができるとともに、シャフトを支持する軸受などの支持構造の変更を最小限にすることができる。
【００１６】
また、本発明に係る遠心脱水装置の再構築設計システムは、前記仕様変更手段が、前記回転体を構成する外胴ボウルのシャフト軸線方向への長さを変更することを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、基本型式の仕様について外胴ボウルのシャフト軸線方向への長さを変更することにより、既設のケーシングに収容可能な回転体の仕様を容易且つ確実に決定することができる。
【００１８】
また、本発明に係る遠心脱水装置の再構築設計システムは、前記性能比較手段は、含水物の処理量、含水率、薬品注入率、または消費電力の少なくとも一つのパラメータについて、他のパラメータを一定として比較することで性能比較を行うことを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、既設の遠心脱水装置の仕様と、基本型式から変更した後の仕様との間で、容易且つ確実に性能を比較することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る遠心脱水装置の再構築方法及び遠心脱水装置の再構築設計システムによれば、既設のデカンタ型の遠心脱水装置を直胴型の遠心脱水装置に再構築するに際し、必要最小限の構成部品だけを交換するだけで済むため、材料費削減によるコストダウン及び工数削減による作業の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る既設デカンタ型の遠心脱水装置を示す鉛直方向の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る直胴型の遠心脱水装置を示す鉛直方向の断面図である。
【図３】図１に示す状態からフィードパイプと回転体とを取り外した状態を示す鉛直方向の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る遠心脱水装置の再構築設計システムの機能構成を示すブロック図である。
【図５】記憶部が格納するテーブルの一例を示す図である。
【図６】制御部において行われる遠心脱水装置の再構築設計処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
最初に、本発明の実施の形態に係る遠心脱水装置の再構築方法について説明する。本発明に係る遠心脱水装置の再構築方法は、既設の遠心脱水装置を新設遠心脱水装置に再構築するものである。まず、一般的な遠心脱水装置の構成について順に説明する。
【００２３】
図１は、既設の遠心脱水装置１を示す鉛直方向の断面図である。遠心脱水装置１は、所謂デカンタ型と呼ばれるもので、内部が空洞状に形成された回転体２と、この回転体２の供給側端部から内部に挿入されたフィードパイプ３と、回転体２の長手方向中央部を収容するケーシング４と、回転体２の長手方向両端部に設けられた一対の支持ユニット５と、回転体２を回転駆動する駆動ユニット６と、を備えるものである。
【００２４】
前記回転体２は、内部に供給された含水物を、搬送しながら遠心力を使用して脱水することにより、脱水ケーキと分離液とに分離するものである。この回転体２は、図１に示すように、中空の外胴ボウル２１と、この外胴ボウル２１の内部に設けられた内胴スクリュー２２と、を具備している。
【００２５】
外胴ボウル２１は、その内部に含水物を供給されるものである。この外胴ボウル２１は、図１に示すように、中空の筐体であるボウル本体２１１と、このボウル本体２１１の長手方向両端部から両側へ突出して設けられた中空の回転軸２１２と、を具備している。ここで、ボウル本体２１１は、円筒形状の直胴部２１１ａと、円錐台形状のテーパ部２１１ｂと、を有している。そして、直胴部２１１ａの供給側端部には、含水物から分離された分離液を排出するための分離液排出孔２１１ｃが、テーパ部２１１ｂの排出側端部には、含水物から分離された脱水ケーキを排出するためのケーキ排出孔２１１ｄが、それぞれ設けられている。
そして、このように構成される外胴ボウル２１は、回転軸２１２が水平方向に延びるように配置された状態で、その両端部が支持ユニット５で下方から軸回りに回転可能に支持されることにより、ボウル本体２１１が設置面Ｆから所定の高さ位置に保持されている。尚、ボウル本体２１１の外形は本実施形態に限定されず、例えば直胴部２１１ａの長さやテーパ部２１１ｂの傾斜角は、適宜設計変更が可能である。
【００２６】
内胴スクリュー２２は、外胴ボウル２１の内部で含水物を撹拌しながら排出側へ搬送するものである。この内胴スクリュー２２は、図１に示すように、長手方向中央部に若干大径のフィードゾーン２２１ａが形成された略円柱形状のシャフト２２１と、このシャフト２２１の周面から径方向に突出して軸方向に螺旋状に延びる羽根部材２２２と、を有している。そして、シャフト２２１のフィードゾーン２２１ａには、外胴ボウル２１に連通する供給穴２２１ｂが貫通形成されている。
このように構成される内胴スクリュー２２は、外胴ボウル２１の内部に収容され、そのシャフト２２１の長手方向両端部が、外胴ボウル２１の回転軸２１２の内部にそれぞれ挿入されている。尚、羽根部材２２２の軸方向へのピッチは任意に変更可能であり、例えば一定ピッチや漸減ピッチにすることが可能である。
【００２７】
前記フィードパイプ３は、回転体２に対して含水物を供給するためのものである。このフィードパイプ３は、両端が開口した中空のパイプ部材であって、図１に示すように、回転体２の供給側端部から内胴スクリュー２２のシャフト２２１の内部に差し込まれ、その一端は、シャフト２２１のフィードゾーン２２１ａまで達している。一方、回転体２の供給側端部から突出したフィードパイプ３の他端は、支持ユニット５によって支持されている。
【００２８】
前記ケーシング４は、外胴ボウル２１を収容し、外胴ボウル２１から排出される脱水ケーキ及び分離液を回収するものである。このケーシング４は、図１に示すように、中空の筐体であって、その供給側端部には、外胴ボウル２１から回収した分離液を外部へ排出するための分離液シュート４１が、排出側端部には、外胴ボウル２１から回収した脱水ケーキを排出するためのケーキシュート４２が、それぞれ設けられている。
【００２９】
前記支持ユニット５は、回転体２をその長手方向両端部にて回転可能に支持するためのものである。この支持ユニット５は、図１に示すように、回転体２の供給側端部を支持する供給側支持ユニット５１と、回転体２の排出側端部を支持する排出側支持ユニット５２とから構成されている。
ここで、供給側支持ユニット５１は、防振装置５１Ａを介して設置面Ｆの上に配置されたベースフレーム５１Ｂと、このベースフレーム５１Ｂに固定された軸受ハウジング５１Ｃと、この軸受ハウジング５１Ｃに収容されて外胴ボウル２１の回転軸２１２を回転可能に支持する供給側軸受５１Ｄと、ベースフレーム５１Ｂから上方へ突出して設けられてフィードパイプ３の他端を保持するパイプ保持部材５１Ｅと、を有している。
一方、排出側支持ユニット５２は、防振装置５２Ａを介して設置面Ｆの上に配置されたベースフレーム５２Ｂと、このベースフレーム５２Ｂに固定された軸受ハウジング５２Ｃと、この軸受ハウジング５２Ｃに収容されて外胴ボウル２１の回転軸２１２を回転可能に支持する排出側軸受５２Ｄと、を有している。
尚、ベースフレーム５１Ｂとベースフレーム５２Ｂとを同一部材として構成することも可能である。
【００３０】
前記駆動ユニット６は、回転体２を構成する外胴ボウル２１と内胴スクリュー２２とを異なる速度で回転駆動するものである。この駆動ユニット６は、図１に示すように、駆動源としてのモータ６１と、このモータ６１の回転駆動力を外胴ボウル２１に伝達するベルト伝達機構６２と、内胴スクリュー２２のシャフト２２１を回転駆動する油圧式の差速装置６３と、この差速装置６３に対して作動油を供給する油圧ユニット６４と、モータ６１及び油圧ユニット６４の動作を制御する制御盤６５と、を具備している。
【００３１】
ベルト伝達機構６２は、モータ６１によって回転駆動される駆動側プーリ６２１と、外胴ボウル２１の回転軸２１２に固定された被駆動側プーリ６２２と、駆動側プーリ６２１及び被駆動側プーリ６２２の間に巻回された伝導ベルト６２３と、を有している。
【００３２】
制御盤６５は、図１に示すように、モータ６１に接続されたインバータ６５１と、油圧ユニット６４に接続されたトルク制御装置６５２と、を有している。そして、油圧ユニット６４により内胴スクリュー２２の搬送トルクが検出され、その検出結果がトルク制御装置６５２に対して入力されるようになっている。
トルク制御装置６５２は、油圧ユニット６４に対しても制御信号を発することにより、油圧ユニット６４から差速装置６３に供給する油量を変化させる。これにより、内胴スクリュー２２の回転速度が変化する。
【００３３】
このように、外胴ボウル２１と内胴スクリュー２２の回転数の差速を制御することにより、外胴ボウル２１の内部に含水物を堆積させれば、より長い時間に渡って遠心効果を含水物に与えることができるので、含水物の含水率をより低減させることができる。
【００３４】
尚、本実施形態では、外胴ボウル２１と内胴スクリュー２２の回転数（差速）を制御するために、油圧式の差速装置及び油圧ユニットを用いたが、これに代えて、機械式の差速装置６３を用いてもよい。機械式の差速装置６３とは、不図示のモータの回転駆動力を遊星ギア機構又はサイクロ減速機で変速しつつシャフト２２１に伝達することによって、内胴スクリュー２２を回転駆動するものである。尚、機械式の差速装置６３を用いる場合、図１に示す油圧ユニット６４は不要である。
また、本実施形態では、内胴スクリュー２２の回転トルクを一定に保つ制御を行ったが、これに代えて、外胴ボウル２１と内胴スクリュー２２の回転数の差速を一定に保つ制御を行ってもよい。
【００３５】
以上のように構成されるデカンタ型の遠心脱水装置１では、駆動ユニット６によって外胴ボウル２１と内胴スクリュー２２とが異なる回転速度で回転駆動された状態において、汚泥等の含水物がフィードパイプ３を通してシャフト２２１のフィードゾーン２２１ａに供給される。すると、この含水物は遠心力を受けることにより、フィードゾーン２２１ａから供給穴２２１ｂを通って外胴ボウル２１へと移動する。
その後、この含水物は、外胴ボウル２１と内胴スクリュー２２との差速により、内胴スクリュー２２の羽根部材２２２によって供給側から排出側へ向かって搬送されながら、遠心効果によって分離水と脱水ケーキとに分離される。そして、分離水は、分離液排出孔２１１ｃを通って分離液シュート４１から装置外部へ排出される。一方、脱水ケーキは、ケーキ排出孔２１１ｄを通ってケーキシュート４２から装置外部へ排出される。
【００３６】
次に、図２は、本発明の実施形態に係る再構築方法により再構築された後の遠心脱水装置である直胴型の遠心脱水装置１０を示す鉛直方向の断面図である。直胴型の遠心脱水装置１０は、図１に示すデカンタ型の遠心脱水装置１と比較すると、回転体１１の構成がデカンタ型の回転体２とは異なっている。それ以外の直胴型の構成については、基本的にデカンタ型と同じであるため、図２では図１と同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。
【００３７】
回転体１１は、図２に示すように、中空の外胴ボウル１２と、この外胴ボウル１２の内部に設けられた内胴スクリュー１３と、を備えている。
【００３８】
外胴ボウル１２は、図２に示すように、中空の筐体であるボウル本体１２１と、このボウル本体１２１の長手方向両端部から両側へ突出して設けられた中空の回転軸１２２と、を具備している。そして、ボウル本体１２１は、図１に示すデカンタ型のボウル本体２１１と異なり、円筒形状の直胴部１２１ａだけで構成されている。また、ボウル本体１２１には、その供給側端部に、含水物から分離された分離液を排出するための分離液排出孔１２１ｂが設けられる一方、その排出側端部に、含水物から分離された脱水ケーキを排出するためのケーキ排出孔１２１ｃが設けられている。更に、ボウル本体１２１の内周面には、ケーキ排出孔１２１ｃに隣接して、外胴リング１２１ｄが取り付けられている。
【００３９】
そして、このように構成される外胴ボウル１２は、図２に示すように、デカンタ型の外胴ボウル２１と同様、回転軸１２２の両端部が支持ユニット５で下方から支持されることにより、ボウル本体１２１が設置面Ｆから所定の高さ位置に保持されている。
【００４０】
尚、本実施形態では、本発明に係る再構築方法の一例として、直胴部２１１ａとテーパ部２１１ｂとを有するデカンタ型から、直胴部１２１ａだけで構成される直胴型に再構築する場合について説明する。しかし、本発明に係る再構築方法は、直胴部の回転体全長に占める比率が既設の回転体より大きい新たな回転体に交換するものであれば足り、本実施形態に限定されず、例えば直胴部２１１ａの回転体全長に占める比率が小さいデカンタ型から、直胴部２１１ａの回転体全長に占める比率が大きいデカンタ型への再構築も含むものである。
【００４１】
内胴スクリュー１３は、図２に示すように、長手方向中央部に若干大径のフィードゾーン１３１ａに形成された略円柱形状のシャフト１３１と、このシャフト１３１の周面から径方向に突出して軸方向に螺旋状に延びる羽根部材１３２と、を具備している。そして、シャフト１３１には、そのフィードゾーン１３１ａに、外胴ボウル１２に連通する供給穴１３１ｂが貫通形成されるとともに、排出側端部に、前記外胴ボウルの外胴リング１２１ｄと向かい合うようにして、内胴リング１３１ｃが取り付けられている。これにより、内胴リング１３１ｃと外胴リング１２１ｄとの間に、脱水ケーキをケーキ排出孔１２１ｃへ向かって絞り出すケーキ排出通路１４が形成されている。
【００４２】
以上のように構成される直胴型の遠心脱水装置によれば、駆動ユニット６によって外胴ボウル１２と内胴スクリュー１３とが回転駆動された状態において、汚泥等の含水物がフィードパイプ３を通してシャフト１３１のフィードゾーン１３１ａに供給されると、この含水物は遠心力を受けることにより、フィードゾーン１３１ａから供給穴１３１ｂを通って外胴ボウル１２へと移動する。
その後、この含水物は、内胴スクリュー１３の羽根部材１３２によって供給側から排出側へ向かって搬送されながら、遠心効果によって分離水と脱水ケーキとに分離される。そして、分離水は、分離液排出孔１２１ｂを通って分離液シュート４１から装置外部へ排出される。一方、脱水ケーキは、ケーキ排出通路１４を経てケーキ排出孔１２１ｃを通り、ケーキシュート４２から装置外部へ排出される。
【００４３】
このような直胴型によれば、外胴ボウル１２が直胴部１２１ａだけで構成されているため、外胴ボウル１２の長手方向全長に渡って一定の遠心効果を得ることができる。これにより、外胴ボウル２１の排出側端部において、ボウル本体２１１の径が細くなることによって遠心効果が低下するデカンタ型と比較すると、含水物の含水率をより確実に低減させることができる。更に、含水物は、幅の狭いケーキ排出通路１４を通過する際に、外胴ボウル１２の最外縁部の最も大きな遠心力を受けた含水物だけが選択的に搬送される為、含水物の含水率をより確実に低減させることができる。
【００４４】
次に、本発明の実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法の作業手順、及びその作用効果について説明する。本発明の実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法は、既設のデカンタ型の遠心脱水装置を直胴型の遠心脱水装置に再構築する場合に用いるものである。
【００４５】
まず、本発明の第１実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法について説明する。第１実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法は、既設のデカンタ型が内胴スクリューの搬送トルクを一定に制御するタイプであって、且つ、デカンタ型の差速装置が直胴型の内胴スクリューの搬送トルクに適合する場合に用いられる。
【００４６】
遠心脱水装置の再構築を行う作業者は、まず、図１に示す状態から、フィードパイプ３を内胴スクリュー２２から引き抜いた後、外胴ボウル２１と内胴スクリュー２２とを取り外す。これにより、遠心脱水装置１は、図１に示す状態からデカンタ型の回転体２が取り外されて、図３に示す状態となる。そして、作業者は、図３に示す状態の遠心脱水装置１に、図２に示す直胴型の回転体１１、すなわち外胴ボウル１２と内胴スクリュー１３とを新たに取り付ける。
ここで、直胴型の回転体１１としては、既設のケーシング４に収容可能な大きさのものを用いる。すなわち、回転体１１は、図２に示すボウル本体１２１を構成する直胴部１２１ａの外径Ｄ１が、図１に示すデカンタ型のケーシング４の高さ寸法Ｈ１より小さく形成されている。更に、回転体１１は、図２に示すボウル本体１２１の長手方向寸法Ｌ１が、図１に示すデカンタ型のケーシング４の長さ寸法Ｌ２より短く形成されている。
【００４７】
また、直胴型の回転体１１としては、既設の支持ユニット５を流用可能な大きさのものを用いる。すなわち、回転体１１は、図２に示すシャフト１２２の外径Ｄ２が、図１に示すデカンタ型のシャフト２１２の外径Ｄ３に略等しく形成されている。これにより、既設の供給側支持ユニット５１を構成する軸受ハウジング５１Ｃや供給側軸受５１Ｄ、及び既設の排出側支持ユニット５２を構成する軸受ハウジング５２Ｃや排出側軸受け５２Ｄを、取り外すことなくデカンタ型から直胴型へそのまま流用することができる。
【００４８】
尚、この回転体２を回転体１１に交換する際に、デカンタ型で使用していた軸受ハウジング５１Ｃが特殊な形状であって、直胴型にはそのまま適用できない場合がある。このような場合、作業者は、必要に応じて軸受ハウジング５１Ｃも取り外し、直胴型に適用可能な軸受ハウジング（不図示）に交換すればよい。
【００４９】
また、作業者は、必要に応じてフィードパイプ３を交換してもよい。すなわち、デカンタ型の回転体２から直胴型の回転体１１に交換すると、フィードゾーン２２１ａとフィードゾーン１３１ａとで位置が変化する場合があり、また、回転体２と回転体１１とで固有振動数が変化する場合もある。従って、フィードパイプ３の先端が確実にフィードゾーン１３１ａに届くように、或いはフィードパイプ３が回転体１１の振動によって折れることを防止するために、フィードパイプ３も交換することが好適である。尚、フィードパイプ３の交換は、本発明に必須の構成要件ではない。
【００５０】
このような第１実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法によれば、延命化または機能改善を目的として、既設のデカンタ型の遠心脱水装置１を直胴型の遠心脱水装置１０に再構築するに際し、回転体２を新たな回転体１１に交換するという、必要最小限の構成部品を交換するだけで済むため、料費削減によるコストダウン及び工数削減による作業の簡略化を図ることができる。
【００５１】
また、作業者は、必要に応じて、図１に示すモータ６１及びインバータ６５１を交換してもよい。すなわち、デカンタ型から直胴型へ再構築すると脱水性能が向上するため、デカンタ型の使用時と同じ含水率を維持すれば十分な場合、低動力での運転を選択可能となる。従って、このような低動力での運転を選択する場合には、それに対応したモータやインバータに交換することにより、省電力化を図ることができる。
【００５２】
次に、本発明の第２実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法について説明する。第２実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法は、既設のデカンタ型が内胴スクリュー２２の搬送トルクを一定に制御するタイプであって、且つ、デカンタ型の差速装置が直胴型の内胴スクリューの搬送トルクに適合しない場合に用いられる。
【００５３】
より詳細に説明すると、既設のデカンタ型から直胴型へ再構築すると、外胴ボウル１２のボウル本体１２１が直胴部１２１ａだけで構成される直胴型は、デカンタ型と比較して回転体の容積が大きくなり、且つ、含水物が低含水率化して硬くなる。これにより、直胴型の内胴スクリュー１３は、デカンタ型の内胴スクリュー２２と比較して搬送トルクが大きくなる。従って、既設のデカンタ型において、低出力しか発揮できない機械式の差速装置６３を使用していると、再構築に伴う搬送トルクの増大に対して差速装置６３の出力が不足する場合がある。
【００５４】
この場合、作業者は、既設のデカンタ型で使用していた機械式の差速装置６３を取り外し、油圧式の差速装置６３或いは高い出力を発揮可能な機械式の差速装置６３に交換すればよい。ここで、高い出力を発揮可能な機械式の差速装置６３を採用した場合、モータやインバータがこれに対応していなければ、これらも併せて交換すればよい。
【００５５】
尚、本実施形態におけるそれ以外の作業については、第１実施形態の作業と同じであるため、ここでは説明を省略する。但し、デカンタ型から直胴型へ再構築した後に低動力で運転することが再構築前から判明している場合は、前述のように高い出力を発揮可能な機械式の差速装置６３を採用しても、これに対応したモータやインバータに交換することなく、最初から省電力型のモータやインバータに交換すればよい。
【００５６】
次に、本発明の第３実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法について説明する。第３実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法は、既設のデカンタ型が、内胴スクリュー２２の搬送トルク制御を行わないタイプである場合に用いられる。
【００５７】
この場合、内胴スクリュー２２の搬送トルク制御を行わないため、前述のように、制御盤６５にはトルク制御装置６５２が設けられていない。従って、作業者は、まず、トルク制御装置６５２を新たに設置するとともに、制御盤６５を改造する。尚、本実施形態におけるその後の作業については、第２実施形態の作業と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００５８】
次に、本発明の実施形態に係る遠心脱水装置の再構築設計システムについて説明する。図４は、本発明の実施形態に係る遠心脱水装置の再構築設計システム７０の機能構成を示すブロック図である。遠心脱水装置の再構築設計システム７０は、ＲＯＭやＲＡＭ等からなり、遠心脱水装置の各部仕様について予め定めた複数の型式データが記憶された記憶部７１と、キーボードやマウス等からなり、ユーザが各種情報を入力する入力部７２と、液晶画面等からなり、各部から出力された情報を表示する表示部７３と、ＭＰＵ等からなり、各部の動作を制御する制御部７４と、を備えるものである。
【００５９】
記憶部７１は、直胴型の遠心脱水装置１０に関する複数の型式データが、テーブル形式で格納している。図５は、記憶部７１が格納するテーブルＴの一例を示す図である。テーブルＴには、型式名、シャフト径、ボウル本体の径、ボウル本体の長さ、軸長、ケーシングの高さ、ケーシングの長さ・・・等の仕様データが、互いに関連付けられた形で複数格納されている。尚、記憶部７１が型式データを格納する形式としては、テーブル形式に限定されず、関連付けて格納可能な任意の形式を用いることができる。
【００６０】
入力部７２は、既設のデカンタ型の遠心脱水装置１に関する情報をユーザが入力可能に構成されている。ここで、ユーザが入力可能なデータとしては、既設デカンタ型の各部寸法値や、既設のデカンタ型の性能値、例えば含水物の処理量、含水率、薬注入率、または消費電力等が挙げられる。
【００６１】
制御部７４は、図４に示すように、予め定めた複数の型式から基本となる型式を選択する基本型式選択手段７５と、選択した基本型式について仕様の一部を変更する仕様変更手段７６と、既設の遠心脱水装置１の仕様を受け付ける既設仕様受付手段７７と、変更後の仕様と既設の遠心脱水装置１の仕様とを性能比較する性能比較手段７８と、性能比較した結果に基づいて新たな仕様を決定する新仕様決定手段７９と、を具備している。
【００６２】
基本型式選択手段７５は、記憶部７１から、複数の型式に関するデータが入力される。また、基本型式選択手段７５は、既設仕様受付手段７７から、シャフト２２１の外径に関するデータが入力される。そして、基本型式選択手段７５は、入力されたデータに基づいて所定の処理を行った後、仕様変更手段７６に対し、基本型式に関するデータを出力する。
【００６３】
仕様変更手段７６は、基本型式選択手段７５から、基本型式に関するデータが入力される。また、仕様変更手段７６は、既設仕様受付手段７７から、ケーシング４の長さ寸法Ｌ２に関するデータが入力される。そして、仕様変更手段７６は、入力されたデータに基づいて所定の処理を行った後、性能比較手段７８に対し、変更後の仕様に関するデータを出力する。
【００６４】
既設仕様受付手段７７は、入力部７２から、既設の遠心脱水装置１の仕様についてユーザが入力したデータが入力される。そして、既設仕様受付手段７７は、入力されたデータに基づいて所定の処理を行った後、基本型式選択手段７５に対し、シャフト２１２の外径に関するデータを出力する。また、既設仕様受付手段７７は、仕様変更手段７６に対し、ケーシング４の長さ寸法Ｌ２に関するデータを出力する。更に、既設仕様受付手段７７は、性能比較手段７８に対し、既設の遠心脱水装置１の各部仕様に関するデータを出力する。
【００６５】
性能比較手段７８は、図４に示すように、既設仕様性能演算部７８１と、変更仕様性能演算部７８２と、比較部７８３と、を有している。
【００６６】
既設仕様性能演算部７８１は、既設仕様受付手段７７から、既設の遠心脱水装置１の各部仕様に関するデータが入力される。そして、既設仕様性能演算部７８１は、入力されたデータに基づいて所定の処理を行った後、比較部７８３に対し、既設の性能演算結果に関するデータを出力する。
【００６７】
変更仕様性能演算部７８２は、仕様変更手段７６から、変更後の仕様に関するデータが入力される。そして、変更仕様性能演算部７８２は、入力されたデータに基づいて所定の処理を行った後、比較部７８３に対し、変更後の性能演算結果に関するデータを出力する。
【００６８】
比較部７８３は、既設仕様性能演算部７８１から、既設の性能演算結果に関するデータが入力される。また、比較部７８３は、変更仕様性能演算部７８２から、変更後の性能演算結果に関するデータが入力される。そして、比較部７８３は、入力されたデータに基づいて所定の処理を行った後、新仕様決定手段７９に対し、比較結果に関するデータを出力する。また、比較部７８３は、仕様変更手段７６に対しても、比較結果に関するデータを出力する。尚、本実施形態では、既設の仕様での性能を演算によって求めているが、これに代えて、既設の仕様での性能値自体を入力部７２でユーザが入力することによって、比較部７８３に入力されるようにしてもよい。
【００６９】
新仕様決定手段７９は、性能比較手段７８の比較部７８３から、比較結果に関するデータが入力される。そして、新仕様決定手段７９は、入力されたデータに基づいて所定の処理を行った後、表示部７３に対し、新仕様に関するデータを出力する。また、新仕様決定手段７９は、記憶部７１に対しても、新仕様に関するデータを出力する。
【００７０】
図６は、制御部７４において行われる遠心脱水装置の再構築設計処理の流れを示すフローチャートである。遠心脱水装置の再構築設計処理が開始されると、まず、図４に示す基本型式選択手段７５が、記憶部７１から入力された複数の型式データと、既設仕様受付手段７７から入力された既設のシャフト２１２の外径とを比較する。そして、複数の型式データ中に、既設のシャフト２１２と同一の外径の型式があるか否かを判定する（Ｓ１）。
【００７１】
その結果、既設のシャフト２２１と同一の外径の型式が存在すると判断した場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、基本型式選択手段７５は、当該型式を選択する（Ｓ２）。一方、既設のシャフト２１２と同一の外径の型式が存在しないと判断した場合（Ｓ１：Ｎｏ）、基本型式選択手段７５は、既設のシャフト２１２の外径より大きい範囲で最小のシャフト径の型式を選択する（Ｓ３）。
【００７２】
更に、基本型式選択手段７５が、Ｓ２またはＳ３で選択した基本型式の中に、回転体１１のボウル本体１２１の外径が、既設の回転体２のボウル本体２１１と同一の型式があるか否かを判定する（Ｓ４）。その結果、ボウル本体１２１の外径が既設のボウル本体２１１と同一の型式が存在すると判断した場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、基本型式選択手段７５は、当該型式を選択する（Ｓ５）。一方、ボウル本体１２１の外径が既設のボウル本体２１１と同一の型式が存在しないと判断した場合（Ｓ４：Ｎｏ）、基本型式選択手段７５は、ボウル本体２１１の外径が既設のケーシング４に収容可能な大きさの型式を選択する（Ｓ６）。例えば、基本型式選択手段７５は、ボウル本体２１１の外径が、ケーシング４の高さ寸法より１００ｍｍ以上小さい型式を選択する。
【００７３】
そして、図４に示す仕様変更手段７６が、選択した型式の仕様のうち回転体２のボウル本体２１１のシャフト軸線方向への長さを、既設のケーシング４に収容可能な長さに変更する（Ｓ７）。例えば、選択した基本型式の軸長Ｊ２、すなわち図２に示す供給側軸受５１Ｄと排出側軸受５２Ｄとの離間距離が、図１に示す既設のデカンタ型の軸長Ｊ１より長い場合には、その軸長の増加分（Ｊ２−Ｊ１）だけ、選択した型式のボウル本体２１１のシャフト軸線方向への長さを短くすればよい。
【００７４】
次に、図４に示す性能比較手段７８の既設仕様性能演算部７８１が、既設のデカンタ型の仕様に基づいてその性能を演算する（Ｓ８）。例えば、既設仕様性能演算部７８１は、既設のデカンタ型の仕様での単位時間当たりの処理量Ｑｄ（ｍ３／ｈｒ）を算出する。具体的には、既設仕様性能演算部７８１は、まず、既設の回転体２のボウル本体２１１の容積Ｖｄ（ｍ３）を算出する。そして、これに単位容積あたりの処理能力ｑｄ（１／ｈｒ）を乗じ、更に所定の定数Ａ（ｍ３／ｈｒ）を加えることによって、単位時間当たりの処理量Ｑｄ（ｍ３／ｈｒ）を算出する。すなわち、次の（式１）が成り立つ。尚、単位容積あたりの処理能力ｑｄは、脱水時間や薬注入率や回転数を所定値とした値を示している。
Ｑｄ（ｍ３／ｈｒ）＝ｑｄ（１／ｈｒ）×Ｖｄ（ｍ３）＋Ａ（ｍ３／ｈｒ）・・・（式１）
【００７５】
次に、図４に示す性能比較手段７８の変更仕様性能演算部７８２が、基本型式を変更した後の仕様に基づいてその性能を演算する（Ｓ９）。例えば、変更仕様性能演算部７８２は、基本型式から変更後の仕様での単位時間当たりの処理量Ｑｔ（ｍ３／ｈｒ）を算出する。具体的には、既設仕様性能演算部７８１は、まず、仕様変更後の回転体１１のボウル本体１２１の容積Ｖｔ（ｍ３）を算出する。そして、これに単位容積あたりの単位時間当たりの処理量ｑｔ（１／ｈｒ）を乗じ、更に所定の定数Ｂ（ｍ３／ｈｒ）を加えることによって、単位時間当たりの処理量Ｑｔ（ｍ３／ｈｒ）を算出する。すなわち、次の（式２）が成り立つ。
Ｑｔ（ｍ３／ｈｒ）＝ｑｔ（１／ｈｒ）×Ｖｔ（ｍ３）＋Ｂ（ｍ３／ｈｒ）・・・（式２）
【００７６】
尚、既設仕様性能演算部７８１が演算する既設デカンタ型の仕様での性能、及び変更仕様性能演算部７８２が演算する変更後の仕様での性能としては、単位時間当たりの処理量Ｑｄ，Ｑｔに限られず、含水率や薬注率や消費電力等を採用することもできる。
【００７７】
そして、図４に示す性能比較手段７８の比較部７８３が、既設デカンタ型の性能、例えば単位時間当たりの処理量Ｑｄと、基本型式から変更後の仕様での性能、例えば単位時間当たりの処理量Ｑｔとを、比較する。そして、比較部７８３は、変更後の仕様での性能が、既設デカンタ型の性能と比較して改善しているか否かを判定する（Ｓ１０）。その結果、変更後の仕様での性能が、既設デカンタ型での性能と比較して改善していないと判断した場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、比較部７８３は、Ｓ６へと処理を戻す。そして、図４に示す基本型式選択手段７５が、ボウル本体２１１の外径の１段階小さい型式を、新しい基本型式として選択する（Ｓ６）。その後、Ｓ７からＳ１０までの処理を繰り返す。
【００７８】
一方、Ｓ１０における判定において、変更後の仕様での性能が、既設デカンタ型での性能と比較して改善していると判断した場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、図４に示す新仕様決定手段７９が、当該変更後の仕様を新仕様として決定する（Ｓ１１）。これにより、遠心脱水装置の再構築設計処理が終了する。
【００７９】
尚、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 遠心脱水装置
２ 回転体
３ フィードパイプ
４ ケーシング
５ 支持ユニット
６ 駆動ユニット
１０ 遠心脱水装置
１１ 回転体
１２ 外胴ボウル
１３ 内胴スクリュー
１４ ケーキ排出通路
２１ 外胴ボウル
２２ 内胴スクリュー
４１ 分離液シュート
４２ ケーキシュート
５１ 供給側支持ユニット
５２ 排出側支持ユニット
６１ モータ
６２ ベルト伝達機構
６３ 差速装置
６４ 油圧ユニット
６５ 制御盤
７０ 遠心脱水装置の再構築設計システム
７１ 記憶部
７２ 入力部
７３ 表示部
７４ 制御部
７５ 基本型式選択手段
７６ 仕様変更手段
７７ 既設仕様受付手段
７８ 性能比較手段
７９ 新仕様決定手段
１２１ ボウル本体
１２２ 回転軸
１３１ シャフト
１３２ 羽根部材
２１１ ボウル本体
２１２ 回転軸
２２１ シャフト
２２２ 羽根部材
６２１ 駆動側プーリ
６２２ 被駆動側プーリ
６２３ 伝導ベルト
６５１ インバータ
６５２ トルク制御装置
７８１ 既設仕様性能演算部
７８２ 変更仕様性能演算部
７８３ 比較部
１２１ａ 直胴部
１２１ｂ 分離液排出孔
１２１ｃ ケーキ排出孔
１２１ｄ 外胴リング
１３１ａ フィードゾーン
１３１ｂ 供給穴
１３１ｃ 内胴リング
２１１ａ 直胴部
２１１ｂ テーパ部
２１１ｃ 分離液排出孔
２１１ｄ ケーキ排出孔
２２１ａ フィードゾーン
２２１ｂ 供給穴
５１Ａ 防振装置
５１Ｂ ベースフレーム
５１Ｃ 軸受ハウジング
５１Ｄ 供給側軸受
５１Ｅ パイプ保持部材
５２Ａ 防振装置
５２Ｂ ベースフレーム
５２Ｃ 軸受ハウジング
５２Ｄ 排出側軸受
Ｄ１ 外径
Ｄ２ 外径
Ｄ３ 外径
Ｆ 設置面
Ｈ１ 高さ寸法
Ｊ１ 軸長
Ｊ２ 軸長
Ｌ１ 長手方向寸法
Ｌ２ 長さ寸法
Ｔ テーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設のデカンタ型の遠心脱水装置を直胴型の遠心脱水装置に再構築することによって延命化または機能改善を図る、遠心脱水装置の再構築方法及び遠心脱水装置の再構築設計システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種汚泥等の含水物を脱水する手段として、遠心力を利用して固体と液体とを分離させる遠心脱水装置が従来用いられている。ここで、この遠心脱水装置は、一度設置してから使用不可能または使用不適当となるまでの標準的な耐用年数が、約１５年とされている。そして、遠心脱水装置が耐用年数を迎えた場合、装置を更新するために、既設の構成を全て撤去した後、新たな遠心脱水装置を１から建設することが従来行われている。
【０００３】
ところで、遠心脱水装置は、含水物が内部に供給されて回転駆動される回転体の形状によって、いわゆるデカンタ型と直胴型に大別される。デカンタ型とは、その回転体が、円筒形状の直胴部と円錐台形状のテーパ部とを有するものであって（例えば、特許文献１参照）、その差速装置の形式や制御方法等の違いによって、標準型と高効率型とに分類される。
【０００４】
一方、直胴型とは、その回転体の大部分が、円筒形状の直胴部から構成されるものであって、回転体の末端部分まで一定の大きさの遠心力が得られる。従って、この直胴型は、デカンタ型と比較して低動力、低含水率、低薬注率、処理量増大といった性能面での優位性を有していることが知られており、別名で低動力型とも呼ばれている。そこで、遠心脱水装置が未だ耐用年数に達する前であっても、装置の性能の改善を図るべく、既設のデカンタ型の構成を全て撤去した後、直胴型の装置など既設の装置よりも高性能の装置を、１から建設する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９４６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の方法では、装置の更新、性能改善のために、交換する必要のない部品まで取り替えることにより、材料費増大によるコストアップ及び工数増大による作業の煩雑化を招くという問題がある。より詳細に説明すると、例えば延命化を目的として遠心脱水装置を再構築する場合、遠心脱水装置を構成する各部の構成は、構成部品毎に耐用年数が異なり、例えば、回転体のように回転駆動される構成部品と、回転体を収容するケーシングや回転体を支持する架台のように回転駆動されない構成部品とを比較すると、回転駆動されない構成部品は疲労や磨耗が生じにくいため、回転駆動される構成部品と比較して耐用年数が長い。それにも拘らず、従来の方法では既設の遠心脱水装置の全ての構成部品を撤去するため、耐用年数に未だ達していない構成部品まで取り替えることになる。
また、既設の遠心脱水装置の性能改善を図る場合でも同様で、性能向上に寄与しない構成部品まで取り替えることになる。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、必要最小限の構成部品だけを交換することによって、既設の遠心脱水装置を再構築する遠心脱水装置の再構築方法及び遠心脱水装置の再構築設計システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る遠心脱水装置の再構築方法は、円筒形状の直胴部及び円錐台形状のテーパ部を有し、内部に供給される含水物を搬送しながら遠心力を利用して脱水する回転体と、該回転体のシャフトを回転可能に支持する一対の軸受と、前記回転体を収容するケーシングと、を有する既設の遠心脱水装置を新たな遠心脱水装置に再構築する方法において、既設の前記回転体を、既設の前記ケーシングに収容可能であって、且つ、前記直胴部の前記回転体全長に占める比率が既設の前記回転体より高い新たな回転体に交換することを特徴とする。
【０００９】
このような方法によれば、既設の回転体を新たな回転体に交換するだけの簡略な作業によって、回転体以外の構成の交換を最小限として既設の遠心脱水装置が再構築される。この時、遠心力を利用して含水物の脱水を行う回転体について、ケーシングに収容可能としつつ、既設の回転体に対して新設の回転体の直胴部の回転体全長に占める比率を高くすることで、脱水性能が向上する。
【００１０】
また、本発明に係る遠心脱水装置の再構築方法は、前記回転体が、含水物が供給される外胴ボウルと、該外胴ボウルを挿通されたシャフトの周面に羽根部材が突出して設けられた内胴スクリューと、を有し、前記新たな回転体の外胴ボウルのシャフト径が、既設の前記軸受に対応することを特徴とする。
【００１１】
このような方法によれば、新たな回転体のシャフト径が既設の軸受に対応しているので、回転体の交換に伴って軸受を交換する必要がない。従って、再構築の前後で軸受を流用することにより、材料費削減によるコストダウン及び工数削減による作業の簡略化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明に係る遠心脱水装置の再構築設計システムは、円筒形状の直胴部及び円錐台形状のテーパ部を具備して、含水物が供給される外胴ボウル、並びに該外胴ボウルを挿通されたシャフトの周面に羽根部材が突出して設けられた内胴スクリュー、を有する回転体と、該回転体を収容するケーシングと、前記外胴ボウルを挟んだシャフトの軸線方向両側で前記シャフトを回転可能に支持する一対の軸受と、を備える既設の遠心脱水装置を、新たな遠心脱水装置に再構築する遠心脱水装置の再構築設計システムにおいて、予め記憶部に記憶された複数の型式から、前記回転体が既設の前記ケーシングに収容可能な外径を有し、且つ、前記直胴部の前記回転体全長に占める比率が既設の前記回転体より大きく設定された型式を選択する基本型式選択手段と、前記基本型式選択手段が選択した型式について、前記回転体のシャフト軸線方向に沿う寸法を、既設の前記ケーシングの大きさに応じて変更する仕様変更手段と、該仕様変更手段による変更後の仕様、及び既設の前記遠心脱水装置の仕様について性能を比較する性能比較手段と、該性能比較手段による比較の結果、変更後の仕様が既設の前記遠心脱水装置の仕様と比較して脱水性能が改善している場合に、当該変更後の仕様を新たな前記遠心脱水装置の仕様に決定する新仕様決定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、基本型式選択手段によって、予め記憶した複数の型式から基本型式として、ケーシングに収容可能で、且つ、直胴部の回転体全長に占める比率が既設の回転体より大きく設定された型式が選択される。次に、仕様変更手段によって、この基本型式の仕様の一部、具体的には回転体のシャフト軸線方向に沿う寸法が、既設のケーシングの大きさに応じて変更される。そして、比較性能手段によって既設の仕様と変更後の仕様について性能の比較をし、当該比較結果に基づいて新仕様決定手段によって変更後の仕様を決定することで、再構築後の新たな仕様を、既設のケーシングに収容可能で且つ既設の性能以上の性能のものとして、容易且つ確実に決定することができる。
【００１４】
また、本発明に係る遠心脱水装置の再構築設計システムは、前記基本型式選択手段は、既設の前記回転体とシャフト径が同一または既設のシャフト径以上で最も近い径の型式を選択することを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、既設のシャフト径以上で最も近い径の型式を選択することで、ケーシングに収容可能かつ、既設以上の性能となりうる型式を選択することができるとともに、シャフトを支持する軸受などの支持構造の変更を最小限にすることができる。
【００１６】
また、本発明に係る遠心脱水装置の再構築設計システムは、前記仕様変更手段が、前記回転体を構成する外胴ボウルのシャフト軸線方向への長さを変更することを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、基本型式の仕様について外胴ボウルのシャフト軸線方向への長さを変更することにより、既設のケーシングに収容可能な回転体の仕様を容易且つ確実に決定することができる。
【００１８】
また、本発明に係る遠心脱水装置の再構築設計システムは、前記性能比較手段は、含水物の処理量、含水率、薬品注入率、または消費電力の少なくとも一つのパラメータについて、他のパラメータを一定として比較することで性能比較を行うことを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、既設の遠心脱水装置の仕様と、基本型式から変更した後の仕様との間で、容易且つ確実に性能を比較することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る遠心脱水装置の再構築方法及び遠心脱水装置の再構築設計システムによれば、既設のデカンタ型の遠心脱水装置を直胴型の遠心脱水装置に再構築するに際し、必要最小限の構成部品だけを交換するだけで済むため、材料費削減によるコストダウン及び工数削減による作業の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る既設デカンタ型の遠心脱水装置を示す鉛直方向の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る直胴型の遠心脱水装置を示す鉛直方向の断面図である。
【図３】図１に示す状態からフィードパイプと回転体とを取り外した状態を示す鉛直方向の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る遠心脱水装置の再構築設計システムの機能構成を示すブロック図である。
【図５】記憶部が格納するテーブルの一例を示す図である。
【図６】制御部において行われる遠心脱水装置の再構築設計処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
最初に、本発明の実施の形態に係る遠心脱水装置の再構築方法について説明する。本発明に係る遠心脱水装置の再構築方法は、既設の遠心脱水装置を新設遠心脱水装置に再構築するものである。まず、一般的な遠心脱水装置の構成について順に説明する。
【００２３】
図１は、既設の遠心脱水装置１を示す鉛直方向の断面図である。遠心脱水装置１は、所謂デカンタ型と呼ばれるもので、内部が空洞状に形成された回転体２と、この回転体２の供給側端部から内部に挿入されたフィードパイプ３と、回転体２の長手方向中央部を収容するケーシング４と、回転体２の長手方向両端部に設けられた一対の支持ユニット５と、回転体２を回転駆動する駆動ユニット６と、を備えるものである。
【００２４】
前記回転体２は、内部に供給された含水物を、搬送しながら遠心力を使用して脱水することにより、脱水ケーキと分離液とに分離するものである。この回転体２は、図１に示すように、中空の外胴ボウル２１と、この外胴ボウル２１の内部に設けられた内胴スクリュー２２と、を具備している。
【００２５】
外胴ボウル２１は、その内部に含水物を供給されるものである。この外胴ボウル２１は、図１に示すように、中空の筐体であるボウル本体２１１と、このボウル本体２１１の長手方向両端部から両側へ突出して設けられた中空の回転軸２１２と、を具備している。ここで、ボウル本体２１１は、円筒形状の直胴部２１１ａと、円錐台形状のテーパ部２１１ｂと、を有している。そして、直胴部２１１ａの供給側端部には、含水物から分離された分離液を排出するための分離液排出孔２１１ｃが、テーパ部２１１ｂの排出側端部には、含水物から分離された脱水ケーキを排出するためのケーキ排出孔２１１ｄが、それぞれ設けられている。
そして、このように構成される外胴ボウル２１は、回転軸２１２が水平方向に延びるように配置された状態で、その両端部が支持ユニット５で下方から軸回りに回転可能に支持されることにより、ボウル本体２１１が設置面Ｆから所定の高さ位置に保持されている。尚、ボウル本体２１１の外形は本実施形態に限定されず、例えば直胴部２１１ａの長さやテーパ部２１１ｂの傾斜角は、適宜設計変更が可能である。
【００２６】
内胴スクリュー２２は、外胴ボウル２１の内部で含水物を撹拌しながら排出側へ搬送するものである。この内胴スクリュー２２は、図１に示すように、長手方向中央部に若干大径のフィードゾーン２２１ａが形成された略円柱形状のシャフト２２１と、このシャフト２２１の周面から径方向に突出して軸方向に螺旋状に延びる羽根部材２２２と、を有している。そして、シャフト２２１のフィードゾーン２２１ａには、外胴ボウル２１に連通する供給穴２２１ｂが貫通形成されている。
このように構成される内胴スクリュー２２は、外胴ボウル２１の内部に収容され、そのシャフト２２１の長手方向両端部が、外胴ボウル２１の回転軸２１２の内部にそれぞれ挿入されている。尚、羽根部材２２２の軸方向へのピッチは任意に変更可能であり、例えば一定ピッチや漸減ピッチにすることが可能である。
【００２７】
前記フィードパイプ３は、回転体２に対して含水物を供給するためのものである。このフィードパイプ３は、両端が開口した中空のパイプ部材であって、図１に示すように、回転体２の供給側端部から内胴スクリュー２２のシャフト２２１の内部に差し込まれ、その一端は、シャフト２２１のフィードゾーン２２１ａまで達している。一方、回転体２の供給側端部から突出したフィードパイプ３の他端は、支持ユニット５によって支持されている。
【００２８】
前記ケーシング４は、外胴ボウル２１を収容し、外胴ボウル２１から排出される脱水ケーキ及び分離液を回収するものである。このケーシング４は、図１に示すように、中空の筐体であって、その供給側端部には、外胴ボウル２１から回収した分離液を外部へ排出するための分離液シュート４１が、排出側端部には、外胴ボウル２１から回収した脱水ケーキを排出するためのケーキシュート４２が、それぞれ設けられている。
【００２９】
前記支持ユニット５は、回転体２をその長手方向両端部にて回転可能に支持するためのものである。この支持ユニット５は、図１に示すように、回転体２の供給側端部を支持する供給側支持ユニット５１と、回転体２の排出側端部を支持する排出側支持ユニット５２とから構成されている。
ここで、供給側支持ユニット５１は、防振装置５１Ａを介して設置面Ｆの上に配置されたベースフレーム５１Ｂと、このベースフレーム５１Ｂに固定された軸受ハウジング５１Ｃと、この軸受ハウジング５１Ｃに収容されて外胴ボウル２１の回転軸２１２を回転可能に支持する供給側軸受５１Ｄと、ベースフレーム５１Ｂから上方へ突出して設けられてフィードパイプ３の他端を保持するパイプ保持部材５１Ｅと、を有している。
一方、排出側支持ユニット５２は、防振装置５２Ａを介して設置面Ｆの上に配置されたベースフレーム５２Ｂと、このベースフレーム５２Ｂに固定された軸受ハウジング５２Ｃと、この軸受ハウジング５２Ｃに収容されて外胴ボウル２１の回転軸２１２を回転可能に支持する排出側軸受５２Ｄと、を有している。
尚、ベースフレーム５１Ｂとベースフレーム５２Ｂとを同一部材として構成することも可能である。
【００３０】
前記駆動ユニット６は、回転体２を構成する外胴ボウル２１と内胴スクリュー２２とを異なる速度で回転駆動するものである。この駆動ユニット６は、図１に示すように、駆動源としてのモータ６１と、このモータ６１の回転駆動力を外胴ボウル２１に伝達するベルト伝達機構６２と、内胴スクリュー２２のシャフト２２１を回転駆動する油圧式の差速装置６３と、この差速装置６３に対して作動油を供給する油圧ユニット６４と、モータ６１及び油圧ユニット６４の動作を制御する制御盤６５と、を具備している。
【００３１】
ベルト伝達機構６２は、モータ６１によって回転駆動される駆動側プーリ６２１と、外胴ボウル２１の回転軸２１２に固定された被駆動側プーリ６２２と、駆動側プーリ６２１及び被駆動側プーリ６２２の間に巻回された伝導ベルト６２３と、を有している。
【００３２】
制御盤６５は、図１に示すように、モータ６１に接続されたインバータ６５１と、油圧ユニット６４に接続されたトルク制御装置６５２と、を有している。そして、油圧ユニット６４により内胴スクリュー２２の搬送トルクが検出され、その検出結果がトルク制御装置６５２に対して入力されるようになっている。
トルク制御装置６５２は、油圧ユニット６４に対しても制御信号を発することにより、油圧ユニット６４から差速装置６３に供給する油量を変化させる。これにより、内胴スクリュー２２の回転速度が変化する。
【００３３】
このように、外胴ボウル２１と内胴スクリュー２２の回転数の差速を制御することにより、外胴ボウル２１の内部に含水物を堆積させれば、より長い時間に渡って遠心効果を含水物に与えることができるので、含水物の含水率をより低減させることができる。
【００３４】
尚、本実施形態では、外胴ボウル２１と内胴スクリュー２２の回転数（差速）を制御するために、油圧式の差速装置及び油圧ユニットを用いたが、これに代えて、機械式の差速装置６３を用いてもよい。機械式の差速装置６３とは、不図示のモータの回転駆動力を遊星ギア機構又はサイクロ減速機で変速しつつシャフト２２１に伝達することによって、内胴スクリュー２２を回転駆動するものである。尚、機械式の差速装置６３を用いる場合、図１に示す油圧ユニット６４は不要である。
また、本実施形態では、内胴スクリュー２２の回転トルクを一定に保つ制御を行ったが、これに代えて、外胴ボウル２１と内胴スクリュー２２の回転数の差速を一定に保つ制御を行ってもよい。
【００３５】
以上のように構成されるデカンタ型の遠心脱水装置１では、駆動ユニット６によって外胴ボウル２１と内胴スクリュー２２とが異なる回転速度で回転駆動された状態において、汚泥等の含水物がフィードパイプ３を通してシャフト２２１のフィードゾーン２２１ａに供給される。すると、この含水物は遠心力を受けることにより、フィードゾーン２２１ａから供給穴２２１ｂを通って外胴ボウル２１へと移動する。
その後、この含水物は、外胴ボウル２１と内胴スクリュー２２との差速により、内胴スクリュー２２の羽根部材２２２によって供給側から排出側へ向かって搬送されながら、遠心効果によって分離水と脱水ケーキとに分離される。そして、分離水は、分離液排出孔２１１ｃを通って分離液シュート４１から装置外部へ排出される。一方、脱水ケーキは、ケーキ排出孔２１１ｄを通ってケーキシュート４２から装置外部へ排出される。
【００３６】
次に、図２は、本発明の実施形態に係る再構築方法により再構築された後の遠心脱水装置である直胴型の遠心脱水装置１０を示す鉛直方向の断面図である。直胴型の遠心脱水装置１０は、図１に示すデカンタ型の遠心脱水装置１と比較すると、回転体１１の構成がデカンタ型の回転体２とは異なっている。それ以外の直胴型の構成については、基本的にデカンタ型と同じであるため、図２では図１と同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。
【００３７】
回転体１１は、図２に示すように、中空の外胴ボウル１２と、この外胴ボウル１２の内部に設けられた内胴スクリュー１３と、を備えている。
【００３８】
外胴ボウル１２は、図２に示すように、中空の筐体であるボウル本体１２１と、このボウル本体１２１の長手方向両端部から両側へ突出して設けられた中空の回転軸１２２と、を具備している。そして、ボウル本体１２１は、図１に示すデカンタ型のボウル本体２１１と異なり、円筒形状の直胴部１２１ａだけで構成されている。また、ボウル本体１２１には、その供給側端部に、含水物から分離された分離液を排出するための分離液排出孔１２１ｂが設けられる一方、その排出側端部に、含水物から分離された脱水ケーキを排出するためのケーキ排出孔１２１ｃが設けられている。更に、ボウル本体１２１の内周面には、ケーキ排出孔１２１ｃに隣接して、外胴リング１２１ｄが取り付けられている。
【００３９】
そして、このように構成される外胴ボウル１２は、図２に示すように、デカンタ型の外胴ボウル２１と同様、回転軸１２２の両端部が支持ユニット５で下方から支持されることにより、ボウル本体１２１が設置面Ｆから所定の高さ位置に保持されている。
【００４０】
尚、本実施形態では、本発明に係る再構築方法の一例として、直胴部２１１ａとテーパ部２１１ｂとを有するデカンタ型から、直胴部１２１ａだけで構成される直胴型に再構築する場合について説明する。しかし、本発明に係る再構築方法は、直胴部の回転体全長に占める比率が既設の回転体より大きい新たな回転体に交換するものであれば足り、本実施形態に限定されず、例えば直胴部２１１ａの回転体全長に占める比率が小さいデカンタ型から、直胴部２１１ａの回転体全長に占める比率が大きいデカンタ型への再構築も含むものである。
【００４１】
内胴スクリュー１３は、図２に示すように、長手方向中央部に若干大径のフィードゾーン１３１ａに形成された略円柱形状のシャフト１３１と、このシャフト１３１の周面から径方向に突出して軸方向に螺旋状に延びる羽根部材１３２と、を具備している。そして、シャフト１３１には、そのフィードゾーン１３１ａに、外胴ボウル１２に連通する供給穴１３１ｂが貫通形成されるとともに、排出側端部に、前記外胴ボウルの外胴リング１２１ｄと向かい合うようにして、内胴リング１３１ｃが取り付けられている。これにより、内胴リング１３１ｃと外胴リング１２１ｄとの間に、脱水ケーキをケーキ排出孔１２１ｃへ向かって絞り出すケーキ排出通路１４が形成されている。
【００４２】
以上のように構成される直胴型の遠心脱水装置によれば、駆動ユニット６によって外胴ボウル１２と内胴スクリュー１３とが回転駆動された状態において、汚泥等の含水物がフィードパイプ３を通してシャフト１３１のフィードゾーン１３１ａに供給されると、この含水物は遠心力を受けることにより、フィードゾーン１３１ａから供給穴１３１ｂを通って外胴ボウル１２へと移動する。
その後、この含水物は、内胴スクリュー１３の羽根部材１３２によって供給側から排出側へ向かって搬送されながら、遠心効果によって分離水と脱水ケーキとに分離される。そして、分離水は、分離液排出孔１２１ｂを通って分離液シュート４１から装置外部へ排出される。一方、脱水ケーキは、ケーキ排出通路１４を経てケーキ排出孔１２１ｃを通り、ケーキシュート４２から装置外部へ排出される。
【００４３】
このような直胴型によれば、外胴ボウル１２が直胴部１２１ａだけで構成されているため、外胴ボウル１２の長手方向全長に渡って一定の遠心効果を得ることができる。これにより、外胴ボウル２１の排出側端部において、ボウル本体２１１の径が細くなることによって遠心効果が低下するデカンタ型と比較すると、含水物の含水率をより確実に低減させることができる。更に、含水物は、幅の狭いケーキ排出通路１４を通過する際に、外胴ボウル１２の最外縁部の最も大きな遠心力を受けた含水物だけが選択的に搬送される為、含水物の含水率をより確実に低減させることができる。
【００４４】
次に、本発明の実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法の作業手順、及びその作用効果について説明する。本発明の実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法は、既設のデカンタ型の遠心脱水装置を直胴型の遠心脱水装置に再構築する場合に用いるものである。
【００４５】
まず、本発明の第１実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法について説明する。第１実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法は、既設のデカンタ型が内胴スクリューの搬送トルクを一定に制御するタイプであって、且つ、デカンタ型の差速装置が直胴型の内胴スクリューの搬送トルクに適合する場合に用いられる。
【００４６】
遠心脱水装置の再構築を行う作業者は、まず、図１に示す状態から、フィードパイプ３を内胴スクリュー２２から引き抜いた後、外胴ボウル２１と内胴スクリュー２２とを取り外す。これにより、遠心脱水装置１は、図１に示す状態からデカンタ型の回転体２が取り外されて、図３に示す状態となる。そして、作業者は、図３に示す状態の遠心脱水装置１に、図２に示す直胴型の回転体１１、すなわち外胴ボウル１２と内胴スクリュー１３とを新たに取り付ける。
ここで、直胴型の回転体１１としては、既設のケーシング４に収容可能な大きさのものを用いる。すなわち、回転体１１は、図２に示すボウル本体１２１を構成する直胴部１２１ａの外径Ｄ１が、図１に示すデカンタ型のケーシング４の高さ寸法Ｈ１より小さく形成されている。更に、回転体１１は、図２に示すボウル本体１２１の長手方向寸法Ｌ１が、図１に示すデカンタ型のケーシング４の長さ寸法Ｌ２より短く形成されている。
【００４７】
また、直胴型の回転体１１としては、既設の支持ユニット５を流用可能な大きさのものを用いる。すなわち、回転体１１は、図２に示すシャフト１２２の外径Ｄ２が、図１に示すデカンタ型のシャフト２１２の外径Ｄ３に略等しく形成されている。これにより、既設の供給側支持ユニット５１を構成する軸受ハウジング５１Ｃや供給側軸受５１Ｄ、及び既設の排出側支持ユニット５２を構成する軸受ハウジング５２Ｃや排出側軸受け５２Ｄを、取り外すことなくデカンタ型から直胴型へそのまま流用することができる。
【００４８】
尚、この回転体２を回転体１１に交換する際に、デカンタ型で使用していた軸受ハウジング５１Ｃが特殊な形状であって、直胴型にはそのまま適用できない場合がある。このような場合、作業者は、必要に応じて軸受ハウジング５１Ｃも取り外し、直胴型に適用可能な軸受ハウジング（不図示）に交換すればよい。
【００４９】
また、作業者は、必要に応じてフィードパイプ３を交換してもよい。すなわち、デカンタ型の回転体２から直胴型の回転体１１に交換すると、フィードゾーン２２１ａとフィードゾーン１３１ａとで位置が変化する場合があり、また、回転体２と回転体１１とで固有振動数が変化する場合もある。従って、フィードパイプ３の先端が確実にフィードゾーン１３１ａに届くように、或いはフィードパイプ３が回転体１１の振動によって折れることを防止するために、フィードパイプ３も交換することが好適である。尚、フィードパイプ３の交換は、本発明に必須の構成要件ではない。
【００５０】
このような第１実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法によれば、延命化または機能改善を目的として、既設のデカンタ型の遠心脱水装置１を直胴型の遠心脱水装置１０に再構築するに際し、回転体２を新たな回転体１１に交換するという、必要最小限の構成部品を交換するだけで済むため、料費削減によるコストダウン及び工数削減による作業の簡略化を図ることができる。
【００５１】
また、作業者は、必要に応じて、図１に示すモータ６１及びインバータ６５１を交換してもよい。すなわち、デカンタ型から直胴型へ再構築すると脱水性能が向上するため、デカンタ型の使用時と同じ含水率を維持すれば十分な場合、低動力での運転を選択可能となる。従って、このような低動力での運転を選択する場合には、それに対応したモータやインバータに交換することにより、省電力化を図ることができる。
【００５２】
次に、本発明の第２実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法について説明する。第２実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法は、既設のデカンタ型が内胴スクリュー２２の搬送トルクを一定に制御するタイプであって、且つ、デカンタ型の差速装置が直胴型の内胴スクリューの搬送トルクに適合しない場合に用いられる。
【００５３】
より詳細に説明すると、既設のデカンタ型から直胴型へ再構築すると、外胴ボウル１２のボウル本体１２１が直胴部１２１ａだけで構成される直胴型は、デカンタ型と比較して回転体の容積が大きくなり、且つ、含水物が低含水率化して硬くなる。これにより、直胴型の内胴スクリュー１３は、デカンタ型の内胴スクリュー２２と比較して搬送トルクが大きくなる。従って、既設のデカンタ型において、低出力しか発揮できない機械式の差速装置６３を使用していると、再構築に伴う搬送トルクの増大に対して差速装置６３の出力が不足する場合がある。
【００５４】
この場合、作業者は、既設のデカンタ型で使用していた機械式の差速装置６３を取り外し、油圧式の差速装置６３或いは高い出力を発揮可能な機械式の差速装置６３に交換すればよい。ここで、高い出力を発揮可能な機械式の差速装置６３を採用した場合、モータやインバータがこれに対応していなければ、これらも併せて交換すればよい。
【００５５】
尚、本実施形態におけるそれ以外の作業については、第１実施形態の作業と同じであるため、ここでは説明を省略する。但し、デカンタ型から直胴型へ再構築した後に低動力で運転することが再構築前から判明している場合は、前述のように高い出力を発揮可能な機械式の差速装置６３を採用しても、これに対応したモータやインバータに交換することなく、最初から省電力型のモータやインバータに交換すればよい。
【００５６】
次に、本発明の第３実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法について説明する。第３実施形態に係る遠心脱水装置の再構築方法は、既設のデカンタ型が、内胴スクリュー２２の搬送トルク制御を行わないタイプである場合に用いられる。
【００５７】
この場合、内胴スクリュー２２の搬送トルク制御を行わないため、前述のように、制御盤６５にはトルク制御装置６５２が設けられていない。従って、作業者は、まず、トルク制御装置６５２を新たに設置するとともに、制御盤６５を改造する。尚、本実施形態におけるその後の作業については、第２実施形態の作業と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００５８】
次に、本発明の実施形態に係る遠心脱水装置の再構築設計システムについて説明する。図４は、本発明の実施形態に係る遠心脱水装置の再構築設計システム７０の機能構成を示すブロック図である。遠心脱水装置の再構築設計システム７０は、ＲＯＭやＲＡＭ等からなり、遠心脱水装置の各部仕様について予め定めた複数の型式データが記憶された記憶部７１と、キーボードやマウス等からなり、ユーザが各種情報を入力する入力部７２と、液晶画面等からなり、各部から出力された情報を表示する表示部７３と、ＭＰＵ等からなり、各部の動作を制御する制御部７４と、を備えるものである。
【００５９】
記憶部７１は、直胴型の遠心脱水装置１０に関する複数の型式データが、テーブル形式で格納している。図５は、記憶部７１が格納するテーブルＴの一例を示す図である。テーブルＴには、型式名、シャフト径、ボウル本体の径、ボウル本体の長さ、軸長、ケーシングの高さ、ケーシングの長さ・・・等の仕様データが、互いに関連付けられた形で複数格納されている。尚、記憶部７１が型式データを格納する形式としては、テーブル形式に限定されず、関連付けて格納可能な任意の形式を用いることができる。
【００６０】
入力部７２は、既設のデカンタ型の遠心脱水装置１に関する情報をユーザが入力可能に構成されている。ここで、ユーザが入力可能なデータとしては、既設デカンタ型の各部寸法値や、既設のデカンタ型の性能値、例えば含水物の処理量、含水率、薬注入率、または消費電力等が挙げられる。
【００６１】
制御部７４は、図４に示すように、予め定めた複数の型式から基本となる型式を選択する基本型式選択手段７５と、選択した基本型式について仕様の一部を変更する仕様変更手段７６と、既設の遠心脱水装置１の仕様を受け付ける既設仕様受付手段７７と、変更後の仕様と既設の遠心脱水装置１の仕様とを性能比較する性能比較手段７８と、性能比較した結果に基づいて新たな仕様を決定する新仕様決定手段７９と、を具備している。
【００６２】
基本型式選択手段７５は、記憶部７１から、複数の型式に関するデータが入力される。また、基本型式選択手段７５は、既設仕様受付手段７７から、シャフト２２１の外径に関するデータが入力される。そして、基本型式選択手段７５は、入力されたデータに基づいて所定の処理を行った後、仕様変更手段７６に対し、基本型式に関するデータを出力する。
【００６３】
仕様変更手段７６は、基本型式選択手段７５から、基本型式に関するデータが入力される。また、仕様変更手段７６は、既設仕様受付手段７７から、ケーシング４の長さ寸法Ｌ２に関するデータが入力される。そして、仕様変更手段７６は、入力されたデータに基づいて所定の処理を行った後、性能比較手段７８に対し、変更後の仕様に関するデータを出力する。
【００６４】
既設仕様受付手段７７は、入力部７２から、既設の遠心脱水装置１の仕様についてユーザが入力したデータが入力される。そして、既設仕様受付手段７７は、入力されたデータに基づいて所定の処理を行った後、基本型式選択手段７５に対し、シャフト２１２の外径に関するデータを出力する。また、既設仕様受付手段７７は、仕様変更手段７６に対し、ケーシング４の長さ寸法Ｌ２に関するデータを出力する。更に、既設仕様受付手段７７は、性能比較手段７８に対し、既設の遠心脱水装置１の各部仕様に関するデータを出力する。
【００６５】
性能比較手段７８は、図４に示すように、既設仕様性能演算部７８１と、変更仕様性能演算部７８２と、比較部７８３と、を有している。
【００６６】
既設仕様性能演算部７８１は、既設仕様受付手段７７から、既設の遠心脱水装置１の各部仕様に関するデータが入力される。そして、既設仕様性能演算部７８１は、入力されたデータに基づいて所定の処理を行った後、比較部７８３に対し、既設の性能演算結果に関するデータを出力する。
【００６７】
変更仕様性能演算部７８２は、仕様変更手段７６から、変更後の仕様に関するデータが入力される。そして、変更仕様性能演算部７８２は、入力されたデータに基づいて所定の処理を行った後、比較部７８３に対し、変更後の性能演算結果に関するデータを出力する。
【００６８】
比較部７８３は、既設仕様性能演算部７８１から、既設の性能演算結果に関するデータが入力される。また、比較部７８３は、変更仕様性能演算部７８２から、変更後の性能演算結果に関するデータが入力される。そして、比較部７８３は、入力されたデータに基づいて所定の処理を行った後、新仕様決定手段７９に対し、比較結果に関するデータを出力する。また、比較部７８３は、仕様変更手段７６に対しても、比較結果に関するデータを出力する。尚、本実施形態では、既設の仕様での性能を演算によって求めているが、これに代えて、既設の仕様での性能値自体を入力部７２でユーザが入力することによって、比較部７８３に入力されるようにしてもよい。
【００６９】
新仕様決定手段７９は、性能比較手段７８の比較部７８３から、比較結果に関するデータが入力される。そして、新仕様決定手段７９は、入力されたデータに基づいて所定の処理を行った後、表示部７３に対し、新仕様に関するデータを出力する。また、新仕様決定手段７９は、記憶部７１に対しても、新仕様に関するデータを出力する。
【００７０】
図６は、制御部７４において行われる遠心脱水装置の再構築設計処理の流れを示すフローチャートである。遠心脱水装置の再構築設計処理が開始されると、まず、図４に示す基本型式選択手段７５が、記憶部７１から入力された複数の型式データと、既設仕様受付手段７７から入力された既設のシャフト２１２の外径とを比較する。そして、複数の型式データ中に、既設のシャフト２１２と同一の外径の型式があるか否かを判定する（Ｓ１）。
【００７１】
その結果、既設のシャフト２２１と同一の外径の型式が存在すると判断した場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、基本型式選択手段７５は、当該型式を選択する（Ｓ２）。一方、既設のシャフト２１２と同一の外径の型式が存在しないと判断した場合（Ｓ１：Ｎｏ）、基本型式選択手段７５は、既設のシャフト２１２の外径より大きい範囲で最小のシャフト径の型式を選択する（Ｓ３）。
【００７２】
更に、基本型式選択手段７５が、Ｓ２またはＳ３で選択した基本型式の中に、回転体１１のボウル本体１２１の外径が、既設の回転体２のボウル本体２１１と同一の型式があるか否かを判定する（Ｓ４）。その結果、ボウル本体１２１の外径が既設のボウル本体２１１と同一の型式が存在すると判断した場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、基本型式選択手段７５は、当該型式を選択する（Ｓ５）。一方、ボウル本体１２１の外径が既設のボウル本体２１１と同一の型式が存在しないと判断した場合（Ｓ４：Ｎｏ）、基本型式選択手段７５は、ボウル本体２１１の外径が既設のケーシング４に収容可能な大きさの型式を選択する（Ｓ６）。例えば、基本型式選択手段７５は、ボウル本体２１１の外径が、ケーシング４の高さ寸法より１００ｍｍ以上小さい型式を選択する。
【００７３】
そして、図４に示す仕様変更手段７６が、選択した型式の仕様のうち回転体２のボウル本体２１１のシャフト軸線方向への長さを、既設のケーシング４に収容可能な長さに変更する（Ｓ７）。例えば、選択した基本型式の軸長Ｊ２、すなわち図２に示す供給側軸受５１Ｄと排出側軸受５２Ｄとの離間距離が、図１に示す既設のデカンタ型の軸長Ｊ１より長い場合には、その軸長の増加分（Ｊ２−Ｊ１）だけ、選択した型式のボウル本体２１１のシャフト軸線方向への長さを短くすればよい。
【００７４】
次に、図４に示す性能比較手段７８の既設仕様性能演算部７８１が、既設のデカンタ型の仕様に基づいてその性能を演算する（Ｓ８）。例えば、既設仕様性能演算部７８１は、既設のデカンタ型の仕様での単位時間当たりの処理量Ｑｄ（ｍ３／ｈｒ）を算出する。具体的には、既設仕様性能演算部７８１は、まず、既設の回転体２のボウル本体２１１の容積Ｖｄ（ｍ３）を算出する。そして、これに単位容積あたりの処理能力ｑｄ（１／ｈｒ）を乗じ、更に所定の定数Ａ（ｍ３／ｈｒ）を加えることによって、単位時間当たりの処理量Ｑｄ（ｍ３／ｈｒ）を算出する。すなわち、次の（式１）が成り立つ。尚、単位容積あたりの処理能力ｑｄは、脱水時間や薬注入率や回転数を所定値とした値を示している。
Ｑｄ（ｍ３／ｈｒ）＝ｑｄ（１／ｈｒ）×Ｖｄ（ｍ３）＋Ａ（ｍ３／ｈｒ）・・・（式１）
【００７５】
次に、図４に示す性能比較手段７８の変更仕様性能演算部７８２が、基本型式を変更した後の仕様に基づいてその性能を演算する（Ｓ９）。例えば、変更仕様性能演算部７８２は、基本型式から変更後の仕様での単位時間当たりの処理量Ｑｔ（ｍ３／ｈｒ）を算出する。具体的には、既設仕様性能演算部７８１は、まず、仕様変更後の回転体１１のボウル本体１２１の容積Ｖｔ（ｍ３）を算出する。そして、これに単位容積あたりの単位時間当たりの処理量ｑｔ（１／ｈｒ）を乗じ、更に所定の定数Ｂ（ｍ３／ｈｒ）を加えることによって、単位時間当たりの処理量Ｑｔ（ｍ３／ｈｒ）を算出する。すなわち、次の（式２）が成り立つ。
Ｑｔ（ｍ３／ｈｒ）＝ｑｔ（１／ｈｒ）×Ｖｔ（ｍ３）＋Ｂ（ｍ３／ｈｒ）・・・（式２）
【００７６】
尚、既設仕様性能演算部７８１が演算する既設デカンタ型の仕様での性能、及び変更仕様性能演算部７８２が演算する変更後の仕様での性能としては、単位時間当たりの処理量Ｑｄ，Ｑｔに限られず、含水率や薬注率や消費電力等を採用することもできる。
【００７７】
そして、図４に示す性能比較手段７８の比較部７８３が、既設デカンタ型の性能、例えば単位時間当たりの処理量Ｑｄと、基本型式から変更後の仕様での性能、例えば単位時間当たりの処理量Ｑｔとを、比較する。そして、比較部７８３は、変更後の仕様での性能が、既設デカンタ型の性能と比較して改善しているか否かを判定する（Ｓ１０）。その結果、変更後の仕様での性能が、既設デカンタ型での性能と比較して改善していないと判断した場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、比較部７８３は、Ｓ６へと処理を戻す。そして、図４に示す基本型式選択手段７５が、ボウル本体２１１の外径の１段階小さい型式を、新しい基本型式として選択する（Ｓ６）。その後、Ｓ７からＳ１０までの処理を繰り返す。
【００７８】
一方、Ｓ１０における判定において、変更後の仕様での性能が、既設デカンタ型での性能と比較して改善していると判断した場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、図４に示す新仕様決定手段７９が、当該変更後の仕様を新仕様として決定する（Ｓ１１）。これにより、遠心脱水装置の再構築設計処理が終了する。
【００７９】
尚、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 遠心脱水装置
２ 回転体
３ フィードパイプ
４ ケーシング
５ 支持ユニット
６ 駆動ユニット
１０ 遠心脱水装置
１１ 回転体
１２ 外胴ボウル
１３ 内胴スクリュー
１４ ケーキ排出通路
２１ 外胴ボウル
２２ 内胴スクリュー
４１ 分離液シュート
４２ ケーキシュート
５１ 供給側支持ユニット
５２ 排出側支持ユニット
６１ モータ
６２ ベルト伝達機構
６３ 差速装置
６４ 油圧ユニット
６５ 制御盤
７０ 遠心脱水装置の再構築設計システム
７１ 記憶部
７２ 入力部
７３ 表示部
７４ 制御部
７５ 基本型式選択手段
７６ 仕様変更手段
７７ 既設仕様受付手段
７８ 性能比較手段
７９ 新仕様決定手段
１２１ ボウル本体
１２２ 回転軸
１３１ シャフト
１３２ 羽根部材
２１１ ボウル本体
２１２ 回転軸
２２１ シャフト
２２２ 羽根部材
６２１ 駆動側プーリ
６２２ 被駆動側プーリ
６２３ 伝導ベルト
６５１ インバータ
６５２ トルク制御装置
７８１ 既設仕様性能演算部
７８２ 変更仕様性能演算部
７８３ 比較部
１２１ａ 直胴部
１２１ｂ 分離液排出孔
１２１ｃ ケーキ排出孔
１２１ｄ 外胴リング
１３１ａ フィードゾーン
１３１ｂ 供給穴
１３１ｃ 内胴リング
２１１ａ 直胴部
２１１ｂ テーパ部
２１１ｃ 分離液排出孔
２１１ｄ ケーキ排出孔
２２１ａ フィードゾーン
２２１ｂ 供給穴
５１Ａ 防振装置
５１Ｂ ベースフレーム
５１Ｃ 軸受ハウジング
５１Ｄ 供給側軸受
５１Ｅ パイプ保持部材
５２Ａ 防振装置
５２Ｂ ベースフレーム
５２Ｃ 軸受ハウジング
５２Ｄ 排出側軸受
Ｄ１ 外径
Ｄ２ 外径
Ｄ３ 外径
Ｆ 設置面
Ｈ１ 高さ寸法
Ｊ１ 軸長
Ｊ２ 軸長
Ｌ１ 長手方向寸法
Ｌ２ 長さ寸法
Ｔ テーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の直胴部及び円錐台形状のテーパ部を有し、内部に供給される含水物を搬送しながら遠心力を利用して脱水する回転体と、該回転体のシャフトを回転可能に支持する一対の軸受と、前記回転体を収容するケーシングと、を有する既設の遠心脱水装置を新たな遠心脱水装置に再構築する方法において、
既設の前記回転体を、既設の前記ケーシングに収容可能であって、且つ、前記直胴部の前記回転体全長に占める比率が既設の前記回転体より高い新たな回転体に交換することを特徴とする遠心脱水装置の再構築方法。
【請求項２】
前記回転体が、含水物が供給される外胴ボウルと、該外胴ボウルを挿通されたシャフトの周面に羽根部材が突出して設けられた内胴スクリューと、を有し、
前記新たな回転体の外胴ボウルのシャフト径が、既設の前記軸受に対応することを特徴とする請求項１に記載の遠心脱水装置の再構築方法。
【請求項３】
円筒形状の直胴部及び円錐台形状のテーパ部を具備して、含水物が供給される外胴ボウル、並びに該外胴ボウルを挿通されたシャフトの周面に羽根部材が突出して設けられた内胴スクリュー、を有する回転体と、該回転体を収容するケーシングと、前記外胴ボウルを挟んだシャフトの軸線方向両側で前記シャフトを回転可能に支持する一対の軸受と、を備える既設の遠心脱水装置を、新たな遠心脱水装置に再構築する遠心脱水装置の再構築設計システムにおいて、
予め記憶部に記憶された複数の型式から、前記回転体が既設の前記ケーシングに収容可能な外径を有し、且つ、前記直胴部の前記回転体全長に占める比率が既設の前記回転体より大きく設定された型式を選択する基本型式選択手段と、
前記基本型式選択手段が選択した型式について、前記回転体のシャフト軸線方向に沿う寸法を、既設の前記ケーシングの大きさに応じて変更する仕様変更手段と、
該仕様変更手段による変更後の仕様、及び既設の前記遠心脱水装置の仕様について性能を比較する性能比較手段と、
該性能比較手段による比較の結果、変更後の仕様が既設の前記遠心脱水装置の仕様と比較して脱水性能が改善している場合に、当該変更後の仕様を新たな前記遠心脱水装置の仕様に決定する新仕様決定手段と、
を備えることを特徴とする遠心脱水装置の再構築設計システム。
【請求項４】
前記基本型式選択手段は、既設の前記回転体とシャフト径が同一または既設のシャフト径以上で最も近い径の型式を選択することを特徴とする請求項３に記載の遠心脱水装置の再構築設計システム。
【請求項５】
前記仕様変更手段が、前記回転体を構成する外胴ボウルのシャフト軸線方向への長さを変更することを特徴とする請求項３又は４に記載の遠心脱水装置の再構築設計システム。
【請求項６】
前記性能比較手段は、含水物の処理量、含水率、薬品注入率、または消費電力の少なくとも一つのパラメータについて、他のパラメータを一定として比較することで性能比較を行うことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の遠心脱水装置の再構築設計システム。
【請求項１】
円筒形状の直胴部及び円錐台形状のテーパ部を有し、内部に供給される含水物を搬送しながら遠心力を利用して脱水する回転体と、該回転体のシャフトを回転可能に支持する一対の軸受と、前記回転体を収容するケーシングと、を有する既設の遠心脱水装置を新たな遠心脱水装置に再構築する方法において、
既設の前記回転体を、既設の前記ケーシングに収容可能であって、且つ、前記直胴部の前記回転体全長に占める比率が既設の前記回転体より高い新たな回転体に交換することを特徴とする遠心脱水装置の再構築方法。
【請求項２】
前記回転体が、含水物が供給される外胴ボウルと、該外胴ボウルを挿通されたシャフトの周面に羽根部材が突出して設けられた内胴スクリューと、を有し、
前記新たな回転体の外胴ボウルのシャフト径が、既設の前記軸受に対応することを特徴とする請求項１に記載の遠心脱水装置の再構築方法。
【請求項３】
円筒形状の直胴部及び円錐台形状のテーパ部を具備して、含水物が供給される外胴ボウル、並びに該外胴ボウルを挿通されたシャフトの周面に羽根部材が突出して設けられた内胴スクリュー、を有する回転体と、該回転体を収容するケーシングと、前記外胴ボウルを挟んだシャフトの軸線方向両側で前記シャフトを回転可能に支持する一対の軸受と、を備える既設の遠心脱水装置を、新たな遠心脱水装置に再構築する遠心脱水装置の再構築設計システムにおいて、
予め記憶部に記憶された複数の型式から、前記回転体が既設の前記ケーシングに収容可能な外径を有し、且つ、前記直胴部の前記回転体全長に占める比率が既設の前記回転体より大きく設定された型式を選択する基本型式選択手段と、
前記基本型式選択手段が選択した型式について、前記回転体のシャフト軸線方向に沿う寸法を、既設の前記ケーシングの大きさに応じて変更する仕様変更手段と、
該仕様変更手段による変更後の仕様、及び既設の前記遠心脱水装置の仕様について性能を比較する性能比較手段と、
該性能比較手段による比較の結果、変更後の仕様が既設の前記遠心脱水装置の仕様と比較して脱水性能が改善している場合に、当該変更後の仕様を新たな前記遠心脱水装置の仕様に決定する新仕様決定手段と、
を備えることを特徴とする遠心脱水装置の再構築設計システム。
【請求項４】
前記基本型式選択手段は、既設の前記回転体とシャフト径が同一または既設のシャフト径以上で最も近い径の型式を選択することを特徴とする請求項３に記載の遠心脱水装置の再構築設計システム。
【請求項５】
前記仕様変更手段が、前記回転体を構成する外胴ボウルのシャフト軸線方向への長さを変更することを特徴とする請求項３又は４に記載の遠心脱水装置の再構築設計システム。
【請求項６】
前記性能比較手段は、含水物の処理量、含水率、薬品注入率、または消費電力の少なくとも一つのパラメータについて、他のパラメータを一定として比較することで性能比較を行うことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の遠心脱水装置の再構築設計システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−７１２２９（Ｐ２０１２−７１２２９Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１６２８４（Ｐ２０１０−２１６２８４）
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（５０１３７０３７０）三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（５０１３７０３７０）三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
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