JP5631067B2 - スクリュープレス - Google Patents

Description

本発明は、例えば下水汚泥や工業廃水汚泥等の有機性汚泥を脱水するのに用いられるスクリュープレスに関する。

従来、この種のスクリュープレスとしては、例えば、図９に示すように、多数の孔５１を有する円筒状のスクリーン５２内に回転自在なスクリュー軸５３が挿入され、スクリュー軸５３の外周面に螺旋状のスクリュー羽根５４が設けられ、スクリーン５２の一端に汚泥供給口（図示省略）が設けられ、スクリーン５２の他端に汚泥排出口（図示省略）が設けられ、汚泥排出口に背圧板（図示省略）が配置されたものがある。汚泥供給口側を上流側とし、汚泥排出口側を下流側とすると、スクリュー軸５３は下流側ほど太径となるテーパー状の軸である。

スクリュー羽根５４の径方向外側縁には、スクリーン５２の内面に摺接する弾性変形自在なスクレーパー５５が設けられている。スクレーパー５５は上流側（汚泥供給口側）へ弓なりに湾曲して弾性変形し、この状態で、スクレーパー５５の外側端がスクリーン５２の内面に当接する。

これによると、スクリュー軸５３を回転させることにより、スクリュー羽根５４が回転する。汚泥供給口からスクリーン５２内に供給された汚泥は、スクリュー羽根５４の回転によって、上流側から下流側へ送られながら加圧濾過される。この際に発生した濾液はスクリーン５２の孔５１を通過してスクリーン５２の下方へ排出され、脱水された汚泥は、ケーキ（脱水汚泥）として、汚泥排出口から排出される。

また、スクリュー羽根５４が回転している際、スクレーパー５５は弓なりに湾曲して弾性変形した状態でスクリーン５２の内面に摺接するため、スクリーン５２の内面の汚泥がスクレーパー５５により掻き取られ、汚泥がスクリーン５２の内面に付着するのを防止することができる。

尚、上記スクレーパー５５をスクリュー羽根５４に設けたスクリュープレスについては、例えば下記特許文献１に記載されている。

特許第２８４４５８７号公報

スクレーパー５５による掻取力は、弓なりに湾曲したスクレーパー５５が元の形状に戻ろうとする復元力Ｆが向上するほど、大きくなる。したがって、十分な掻取力を得ようとすると、スクレーパー５５の厚さＴを増してスクレーパー５５の復元力Ｆを向上させることが考えられる。

しかしながら、上記のようにスクレーパー５５の厚さＴを増した場合、復元力Ｆは向上するが、その反面、スクレーパー５５が変形し難くなるという問題がある。
これに対し、スクレーパー５５の厚さＴを薄くして、スクレーパー５５を変形し易くした場合、スクレーパー５５の復元力Ｆが低下して、スクレーパー５５による掻取力が不足するという問題がある。

このように、従来において、スクレーパー５５の復元力Ｆを十分に確保しつつスクレーパー５５の変形容易性を保つことは困難であった。
本発明は、スクレーパーの復元力を十分に確保しつつ変形容易性を保つことが可能なスクリュープレスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本第１発明は、筒状のスクリーン内に回転自在なスクリュー軸が挿入され、
スクリュー軸の外周面に螺旋状のスクリュー羽根が設けられたスクリュープレスであって、
スクリュー羽根の径方向外側縁に、スクリーン内面に摺接する弾性変形自在なスクレーパーが設けられ、
スクレーパーは、スクリュー羽根の厚さ方向において複数層に重ね合わせられたスクレーパー部材からなり、
スクリュー羽根外側縁から径方向外側への突出長さは、被脱水物供給部側のスクレーパー部材の突出長さが被脱水物排出部側のスクレーパー部材の突出長さよりも長いものである。

これによると、スクリュー軸の回転と共にスクリュー羽根が回転し、スクリーン内に供給された被脱水物は、スクリュー羽根の回転により、上流側から下流側へ送られながら濾過脱水される。この際、スクレーパーがスクリーン内面に摺接するため、スクリーン内面の被脱水物が複数層のスクレーパー部材により掻き取られ、被脱水物がスクリーン内面に付着するのを防止することができる。

スクレーパーは複数層に重ね合わせられたスクレーパー部材からなるため、隣接する一方のスクレーパー部材の復元力が隣接する他方のスクレーパー部材の復元力によって補われ、これにより、スクレーパーの復元力を十分に確保することができる。

また、スクレーパーが弓なりに湾曲して変形する際、互いに隣接するスクレーパー部材の隣接面同士がずれて、各スクレーパー部材が個々に変形する。これにより、スクレーパーの変形容易性が保たれる。

また、製作時のスクリュー羽根の外径公差やスクリーンの内径公差等によって、径方向におけるスクリュー羽根とスクリーンとの間隙が増減する場合があるが、上記各スクレーパー部材の突出長さが異なっているため、いずれかのスクレーパー部材が最適な状態でスクリーン内面に摺接する。

例えば、スクリュー羽根とスクリーンとの実際の間隙が設計値よりも増大した場合、突出長さの短いスクレーパー部材はスクリーン内面から離間しても、突出長さの長いスクレーパー部材がスクリーン内面に確実に摺接する。

本第２発明におけるスクリュープレスは、被脱水物供給部から被脱水物排出部に至る脱水領域は、被脱水物供給部を含む上流側の濾過領域と、被脱水物排出部を含む下流側の圧搾領域とに分けられ、
濾過領域において、スクレーパーは複数層のスクレーパー部材からなり、
圧搾領域において、スクレーパーは単層のスクレーパー部材からなるものである。

これによると、濾過領域においては、被脱水物の含水率が高く脱水量が多いため、スクレーパー部材を複数層重ね合わせたスクレーパーでスクリーン内面の汚泥を掻き取ることにより、効率よく脱水を行うことができる。
本第３発明は、筒状のスクリーン内に回転自在なスクリュー軸が挿入され、
スクリュー軸の外周面に螺旋状のスクリュー羽根が設けられたスクリュープレスであって、
被脱水物供給部から被脱水物排出部に至る脱水領域は、被脱水物供給部を含む上流側の濾過領域と、被脱水物排出部を含む下流側の圧搾領域とに分けられ、
スクリュー羽根の径方向外側縁に、スクリーン内面に摺接する弾性変形自在なスクレーパーが設けられ、
濾過領域において、スクレーパーはスクリュー羽根の厚さ方向において複数層に重ね合わせられたスクレーパー部材からなり、
圧搾領域において、スクレーパーは単層のスクレーパー部材からなるものである。

以上のように、本発明によると、スクレーパーの復元力を十分に確保しつつ変形容易性を保つことが可能であり、スクリーン内面の被脱水物がスクレーパーにより確実に掻き取られ、被脱水物がスクリーン内面に付着するのを防止することができる。

本発明の実施の形態におけるスクリュープレスの一部切欠き側面図である。 図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。 図１におけるＹ−Ｙ矢視図である。 図１におけるＺ−Ｚ矢視図である。 同、スクリュープレスのスクリーンを設けていない分解時における濾過領域のスクレーパーの断面図である。 同、スクリュープレスのスクリーンを設けていない分解時における圧搾領域のスクレーパーの断面図である。 同、スクリュープレスの濾過領域のスクレーパーの断面図であり、スクリュー羽根とスクリーンとの実際の間隙が設計値よりも増大した場合を示す。 同、スクリュープレスの濾過領域のスクレーパーの断面図であり、スクリュー羽根とスクリーンとの実際の間隙が設計値よりも縮小した場合を示す。 従来のスクレーパーを備えたスクリュープレスの一部断面図である。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１，図２に示すように、１は被脱水物の一例である汚泥２を脱水するための一軸スクリュープレスである。スクリュープレス１は、本体フレーム４により支持された円筒状のスクリーン５と、スクリーン５内に挿入された回転自在な一本のスクリュー軸６と、スクリュー軸６を回転させる回転駆動装置２８と、スクリュー軸６の外周面に設けられた螺旋状のスクリュー羽根７とを備えている。

スクリーン５には多数の貫通孔８が形成されている。スクリーン５の一端には汚泥供給口９（被脱水物供給部の一例）が設けられ、スクリーン５の他端には汚泥排出口１０（被脱水物排出部の一例）が設けられている。尚、汚泥供給口９側を上流側とし、汚泥排出口１０側を下流側とする。

スクリュー軸６は、下流側（汚泥排出口１０側）ほど太径となるテーパー状の軸である。スクリュー羽根７はスクリュー軸６に一条設けられており、スクリュー羽根７のピッチＰは等ピッチに設定されている。これにより、スクリュー羽根７の１ピッチ当りの濾室容積は下流側（汚泥排出口１０側）ほど縮小される。

汚泥排出口１０には背圧板１１が配置されている。背圧板１１は、シリンダ装置１２によってスクリュー軸６の軸心方向へ移動自在であり、汚泥排出口１０に向って作用させる圧力を調整することにより、脱水力（圧搾力）を制御するものである。

汚泥供給口９から汚泥排出口１０に至る脱水領域は、汚泥供給口９を含む上流側の濾過領域１４と、汚泥排出口１０を含む下流側の圧搾領域１５とに分けられる。濾過領域１４においては、主に重力濾過によって汚泥２が脱水され、圧搾領域１５においては、主に圧搾によって汚泥２が脱水される。尚、濾過領域１４内に含まれる貫通孔８の直径は圧搾領域１５内に含まれる貫通孔８の直径よりも大きく形成されている。

スクリュー羽根７の上流側（汚泥供給口９側）に向いた面を裏面Ａとし、スクリュー羽根７の下流側（汚泥排出口１０側）に向いた面を表面Ｂとすると、図３に示すように、濾過領域１４において、スクリュー羽根７の径方向外側縁の裏面Ａには、スクリーン５の内面に摺接する弾性変形自在なスクレーパー１７が設けられている。また、図４に示すように、圧搾領域１５においても、スクリュー羽根７の径方向外側縁の裏面Ａには、スクリーン５の内面に摺接する弾性変形自在なスクレーパー１８が設けられている。

図３，図５に示すように、濾過領域１４のスクレーパー１７は、スクリュー羽根７の厚さ方向Ｃにおいて二層（複数層の一例）に重ね合わせられたスクレーパー部材２０，２１からなる。すなわち、スクレーパー１７は二枚のスクレーパー部材２０，２１を重ね合わせた構成を有し、両スクレーパー部材２０，２１は、スクリュー羽根７と押え板２２との間に挟まれ、ボルト２３とナット２４とで取り付けられている。尚、ボルト２３はスクリュー羽根７とスクレーパー部材２０，２１と押え板２２とを厚さ方向Ｃにおいて貫通している。

二枚のスクレーパー部材２０，２１のうち、下流側（汚泥排出口１０側）のスクレーパー部材２０を第１のスクレーパー部材２０とし、上流側（汚泥供給口９側）のスクレーパー部材２１を第２のスクレーパー部材２１とし、図５に示すように、各スクレーパー部材２０，２１のスクリュー羽根７の外側縁から径方向外側への突出長さをＬ１，Ｌ２とすると、第２のスクレーパー部材２１の突出長さＬ２は第１のスクレーパー部材２０の突出長さＬ１よりも長く設定されている。

各スクレーパー部材２０，２１の材質には、弾性力を有するゴム又は樹脂等が用いられている。また、各スクレーパー部材２０，２１の厚さは同一であり、硬度も同一である。
スクリュープレス１を組立てた状態では、図３に示すように、各スクレーパー部材２０，２１はそれぞれ上流側（汚泥供給口９側）へ弓なりに湾曲して弾性変形し、この状態で、各スクレーパー部材２０，２１の外側縁がスクリーン５の内面に当接する。

図４，図６に示すように、圧搾領域１５のスクレーパー１８は単層（すなわち一枚）のスクレーパー部材２６からなる。スクレーパー部材２６は、上記スクレーパー部材２０，２１と同様に、スクリュー羽根７と押え板２２との間に挟まれ、ボルト２３とナット２４とで取り付けられている。また、スクレーパー部材２６の材質や硬度、厚さはスクレーパー部材２０，２１と同一である。さらに、図６に示すように、スクレーパー部材２６の突出長さＬは第１のスクレーパー部材２０の突出長さＬ１と同じである。

以下、上記構成における作用を説明する。
スクリュー軸６の回転と共にスクリュー羽根７が回転し、汚泥供給口９からスクリーン５内に供給された汚泥２は、スクリュー羽根７の回転により、上流側から下流側へ送られながら濾過脱水され、ケーキ２９（脱水汚泥）として汚泥排出口１０から排出される。

この際、図３，図４に示すように、スクレーパー１７，１８がスクリーン５の内面に摺接するため、スクリーン５の内面の汚泥２がスクレーパー１７，１８により掻き取られ、汚泥２がスクリーン５の内面に付着するのを防止することができる。

濾過領域１４において、図３に示すように、スクレーパー１７は二層に重ね合わせられたスクレーパー部材２０，２１からなるため、第１のスクレーパー部材２０（隣接する一方のスクレーパー部材）の復元力が隣接する第２のスクレーパー部材２１（他方のスクレーパー部材）の復元力によって補われ、これにより、スクレーパー１７の復元力を十分に確保することができる。

また、スクレーパー１７が弓なりに湾曲して変形する際、互いに隣接する両スクレーパー部材２０，２１の隣接面３０同士が滑りながらずれて、両スクレーパー部材２０，２１が個々に変形する。このため、スクレーパー１７の変形容易性が保たれる。

特に、濾過領域１４においては、汚泥２の含水率が高いため、図３に示すように、スクレーパー部材２０，２１を二層重ね合わせたスクレーパー１７でスクリーン５の内面の汚泥２を掻き取ることにより、複数層の各スクレーパー部材２０，２１がスクリーン５の内面に当接し、汚泥２がスクリーン５の内面に付着するのを確実に防止して、より一層脱水効率が向上する効果を奏する。

また、製作時のスクリュー羽根７の外径公差やスクリーン５の内径公差等によって、径方向におけるスクリュー羽根７とスクリーン５との実際の間隙Ｄが設計値に対して増減する場合があるが、図５に示すように、上記各スクレーパー部材２０，２１の突出長さＬ１，Ｌ２が異なっているため、いずれかのスクレーパー部材２０，２１が最適な状態でスクリーン５の内面に摺接する。

すなわち、図３に示すように、上記実際の間隙Ｄが設計値と一致している場合、第１のスクレーパー部材２０の外側縁が、スクリュー羽根７の厚さ方向Ｃにおいて、所定の接触長さＥ１でスクリーン５の内面に接し、第２のスクレーパー部材２１の外側縁が、上記厚さ方向Ｃにおいて、上記所定の接触長さＥ１よりも短い接触長さＥ２でスクリーン５の内面に接する。これにより、第１のスクレーパー部材２０がスクリーン５の内面に最適な面圧で摺接する。

例えば、図７に示すように、上記実際の間隙Ｄが設計値よりも増大した場合、万一、第１のスクレーパー部材２０がスクリーン５の内面から離間しても、第２のスクレーパー部材２１がスクリーン５の内面に摺接するため、スクリーン５の内面の汚泥２が第２のスクレーパー部材２１により掻き取られる。

反対に、図８に示すように、上記実際の間隙Ｄが設計値よりも縮小した場合、第２のスクレーパー部材２１がスクリーン５の内面から離間することがあるが、第１のスクレーパー部材２０がスクリーン５の内面に摺接するため、スクリーン５の内面の汚泥２が第１のスクレーパー部材２０により掻き取られる。この際、第１のスクレーパー部材２０の突出長さＬ１を第２のスクレーパー部材２１の突出長さＬ２よりも短くしているため、第１のスクレーパー部材２０の接触長さＥ１の増加量を抑制することができ、スクリーン５の内面に押圧される第１のスクレーパー部材２０の面圧の低下を抑制することができる。

尚、二層のスクレーパー部材２０，２１からなるスクレーパー１７をスクリュー羽根７の全長にわたって取付けるのが理想的であるが、コスト等の面から、スクリュー羽根７の一部分のみに取付けてもよい。一部分の一例として、上記実施の形態では、図１に示すように、濾過領域１４のみに、二層のスクレーパー部材２０，２１からなるスクレーパー１７を設けている。また、本発明の効果は、濾過領域１４のみならず、圧搾領域１５においても発揮されるため、上記スクレーパー１７を圧搾領域１５のみに設けてもよい。或は、上記スクレーパー１７を濾過領域１４と圧搾領域１５との両領域に設けてもよい。

上記実施の形態では、図３に示すように、スクレーパー１７を、複数層の一例として二層に重ね合わせたスクレーパー部材２０，２１で構成しているが、三層以上のスクレーパー部材で構成してもよい。

上記実施の形態では、図１に示すように、スクリュー羽根７のピッチＰを、汚泥供給口９から汚泥排出口１０に至る全領域で等ピッチに設定したが、下流側（汚泥排出口１０側）ほど狭くなるように設定してもよい。

上記実施の形態では、スクリュー軸６にスクリュー羽根７を一条設けた単条型のスクリュープレス１を挙げたが、スクリュー軸６に複数条（例えば二条や三条等）のスクリュー羽根７を設けた多条型のスクリュープレスであってもよい。また、一本のスクリュー軸６を備えた単軸型のスクリュープレス１を挙げたが、複数本（例えば二本や三本等）のスクリュー軸６を並列に備えた多軸型のスクリュープレスであってもよい。尚、このようにスクリュープレスを多軸多条型にして、各スクリュー羽根７にスクレーパーを取付けることによって、スクリュー軸６の一回転当りにおけるスクレーパーによる掻き取り回数が増加するため、本発明の効果がより一層向上する。

尚、上記多条型のスクリュープレスの場合、スクリュー軸６の一部分だけが複数条であってもよく、或は異なった条数（例えば二条と三条等）同士を組み合わせてもよい。
上記実施の形態では、各スクレーパー部材２０，２１，２６の厚さや硬度を同一にしているが、異なったものであってもよい。また、第２のスクレーパー部材２１の硬度を第１のスクレーパー部材２０の硬度よりも高くすることにより、より大きな復元力を得ることができる。

上記実施の形態では、テーパー状のスクリュー軸６を用いたが、ストレート状のスクリュー軸を用いてもよい。或は、ストレート状ではあるが、汚泥供給口９から汚泥排出口１０に向って段階的に拡径する多段状のスクリュー軸を用いてもよい。

１ スクリュープレス
５ スクリーン
６ スクリュー軸
７ スクリュー羽根
９ 汚泥供給口（被脱水物供給部）
１０ 汚泥排出口（被脱水物排出部）
１４ 濾過領域
１５ 圧搾領域
１７，１８ スクレーパー
２０ 第１のスクレーパー部材
２１ 第２のスクレーパー部材
２６ スクレーパー部材
Ｃ スクリュー羽根の厚さ方向
Ｌ１，Ｌ２ 突出長さ

Claims (3)

1. 筒状のスクリーン内に回転自在なスクリュー軸が挿入され、
   スクリュー軸の外周面に螺旋状のスクリュー羽根が設けられたスクリュープレスであって、
   スクリュー羽根の径方向外側縁に、スクリーン内面に摺接する弾性変形自在なスクレーパーが設けられ、
   スクレーパーは、スクリュー羽根の厚さ方向において複数層に重ね合わせられたスクレーパー部材からなり、
   スクリュー羽根外側縁から径方向外側への突出長さは、被脱水物供給部側のスクレーパー部材の突出長さが被脱水物排出部側のスクレーパー部材の突出長さよりも長いことを特徴とするスクリュープレス。
2. 被脱水物供給部から被脱水物排出部に至る脱水領域は、被脱水物供給部を含む上流側の濾過領域と、被脱水物排出部を含む下流側の圧搾領域とに分けられ、
   濾過領域において、スクレーパーは複数層のスクレーパー部材からなり、
   圧搾領域において、スクレーパーは単層のスクレーパー部材からなることを特徴とする請求項１に記載のスクリュープレス。
3. 筒状のスクリーン内に回転自在なスクリュー軸が挿入され、
   スクリュー軸の外周面に螺旋状のスクリュー羽根が設けられたスクリュープレスであって、
   被脱水物供給部から被脱水物排出部に至る脱水領域は、被脱水物供給部を含む上流側の濾過領域と、被脱水物排出部を含む下流側の圧搾領域とに分けられ、
   スクリュー羽根の径方向外側縁に、スクリーン内面に摺接する弾性変形自在なスクレーパーが設けられ、
   濾過領域において、スクレーパーはスクリュー羽根の厚さ方向において複数層に重ね合わせられたスクレーパー部材からなり、
   圧搾領域において、スクレーパーは単層のスクレーパー部材からなることを特徴とするスクリュープレス。

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