特開 2022-29502 固液分離機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022029502

(43)【公開日】2022-02-18

(54)【発明の名称】固液分離機

(51)【国際特許分類】

   B01D 29/01 20060101AFI20220210BHJP

   B01D 29/90 20060101ALI20220210BHJP

   C02F 11/121 20190101ALI20220210BHJP

【ＦＩ】

B01D29/04 510B

B01D29/04 510C

B01D29/04 520D

B01D29/04 530D

B01D29/42 501A

C02F11/121 ZAB

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020132774

(22)【出願日】2020-08-05

(71)【出願人】

【識別番号】000197746

【氏名又は名称】株式会社石垣

(72)【発明者】

【氏名】大西 邦佳

【テーマコード（参考）】

4D059

4D116

【Ｆターム（参考）】

4D059AA03

4D059BE02

4D059BE15

4D059CB18

4D116BB01

4D116BC05

4D116DD04

4D116EE02

4D116EE12

4D116GG02

4D116KK04

4D116QA02C

4D116QA02D

4D116QA02F

4D116QB48

4D116RR01

4D116RR21

4D116RR22

4D116VV12

(57)【要約】

【課題】渦巻状の回転環を公転させることでろ過室に容積変化を発生させ、連続的に汚泥を固液分離する固液分離機を提供する。
【解決手段】一対のろ過面を有する円盤状のろ過板１と環状のろ室外環２とでろ過室を形成し、ろ室外環２に設けた供給口４から原液を供給し、ろ過板１で固液分離しつつ中心部に設けた排出口７からケーキを排出する固液分離機において、一対のろ過板１，１間に供給口４から中心部に向かって渦巻状に形成した固定環６と、固定環６で形成された渦巻状の流路に固定環６と同ピッチの回転環１１と、固定環６の中心から所定の距離だけ偏心した状態で回転環１１を旋回させる駆動環１３と、を備えたもので、渦巻状の流路内で回転環が旋回することにより容積変化と搬送を同時に行うことができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対のろ過面を有する円盤状のろ過板（１，１）と環状のろ室外環（２）とでろ過室を形成し、ろ室外環（２）に設けた供給口（４）から原液を供給し、ろ過板（１）で固液分離しつつ中心部に設けた排出口（７）からケーキを排出する固液分離機において、
一対のろ過板（１，１）間に供給口（４）から中心部に向かって渦巻状に形成した固定環（６）と、
固定環（６）で形成された渦巻状の流路に固定環（６）と同ピッチに形成した回転環（１１）と、
固定環（６）の中心から所定の距離だけ偏心した状態で回転環（１１）を旋回させる駆動環（１３）と、を備えた
ことを特徴とする固液分離機。

【請求項2】

前記駆動環（１３）を回転自在にハウジング（１２）に内挿し、
駆動環（１３）の中心に駆動軸（１５）を挿通し、
中心から離れた所定位置に連結軸（１６）を回転自在に挿通して回転環（１１）に連結するとともに、
ハウジング（１２）の内壁に駆動軸（１５）中心と偏心した状態で円環状に制御溝（２１）を形成し、
連結軸（１６）の端部を制御ピン（１９）と係合し、
制御ピン（１９）に設けたピン部（２２）を制御溝（２１）に遊嵌した
ことを特徴とする請求項１に記載の固液分離機。

【請求項3】

前記回転環（１１）の両側端部にスクレーパ（２８）を係合した
ことを特徴とする請求項１または２に記載の固液分離機。

【請求項4】

前記一対のろ過板（１，１）の少なくとも一方を、外周から中心に向かうほど内部容積が縮小するようにテーパに形成した
ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の固液分離機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、上水・下水汚泥及び工場排水等の汚泥を脱水処理する固液分離機に関し、特に、渦巻状の回転環を公転させることでろ過室に容積変化を発生させ、連続的に汚泥を固液分離する固液分離機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、円盤状のろ過板とろ室外環とでろ過室を形成し、このろ過室に回転自在な羽根車を配設して、ろ過室の中心部から圧入した原液を羽根車で供回りさせながら、ろ過板と原液との間に発生する摩擦抵抗と、ろ過面に積層するケーキと原液との間にせん断摩擦抵抗力を発生させて脱水し、ろ室外環の排出口からケーキを取出す連続加圧脱水機は特許文献１に開示されている。

【0003】

また、原水を保持する底板上に渦巻状回転板を水平方向に回転可能に配設し、この渦巻状回転板を駆動機で回転させて原水中の汚泥を中心部あるいは外周部へ搬送する固液分離装置は特許文献２に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４３７０７７２号公報

【特許文献2】特許第５４７８８４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載される脱水機は、円盤の中心部から原液を供給し、外周端に設けた排出口まで搬送しつつ固液分離を行っている。そのため、供給された原液が外周端に近づくほど原液の濃縮が進行して体積が減少するが、外周端に近づくほどろ過室の容積は増大する。原液の体積とろ過室の容積を適合させるためには供給量を増加させる必要があるが、中心部から外周端までの距離が近く、原液の搬送路も単純で短いため、充分な脱水ができない可能性がある。

【0006】

特許文献２に記載される固液分離装置は、原水を重力濃縮により固液分離するものであり、渦巻状回転板は重力濃縮により底板上に堆積した固形物（汚泥）を搬送するために作用している。渦巻状回転板そのものが３６０°回転するため、流路体積は変動するが、原水には基本的に重力しか作用しないので分離汚泥の含水率が高い。また、重量物（渦巻状回転板）を回転させるため初期トルクが大きく、大型の駆動機が必要となる。

【0007】

本発明は、渦巻状の回転環の公転による容積変化で原液に圧力を付与しつつ、両側方に設けたろ過面から液分を排出し、固形物を排出口に連続的に搬送する固液分離機を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、一対のろ過面を有する円盤状のろ過板と環状のろ室外環とでろ過室を形成し、ろ室外環に設けた供給口から原液を供給し、ろ過板で固液分離しつつ中心部に設けた排出口からケーキを排出する固液分離機において、一対のろ過板間に供給口から中心部に向かって渦巻状に形成した固定環と、固定環で形成された渦巻状の流路に固定環と同ピッチに形成した回転環と、固定環の中心から所定の距離だけ偏心した状態で回転環を旋回させる駆動環と、を備えたもので、固定環で形成された渦巻状の流路内で回転環が旋回することにより連続的に容積変化と搬送を同時に行うことが可能である。

【0009】

駆動環を回転自在にハウジングに内挿し、駆動環の中心に駆動軸を挿通し、中心から離れた所定位置に連結軸を回転自在に挿通して回転環に連結するとともに、ハウジングの内壁に駆動軸中心と偏心した状態で円環状に制御溝を形成し、連結軸の端部を制御ピンと係合し、制御ピンに設けたピン部を制御溝に遊嵌すると、渦巻状の回転環を固定環の中心に公転する。

【0010】

回転環の両側端部にスクレーパを係合すると、スクレーパがろ過板と摺動することによって流路内の原液の逆流を防止するとともに、ろ過板の目詰まりを防止する。

【0011】

一対のろ過板の少なくとも一方を、外周から中心に向かうほど内部容積が縮小するようにテーパに形成すると、流路内の原液が排出口に向かうほど容積が縮小し、効率よく固液分離が可能となる。

【発明の効果】

【0012】

本発明は、固定環で形成された渦巻状の流路内で回転環が偏心旋回することにより容積変化と搬送を同時に行うことができる。また、両側方に設けたスクリーンによりろ過面積を大きくとれ、連続的に大容量の処理が可能となる。さらに、回転環にスクレーパを設けると、渦巻状の流路を越流することなく脱水ケーキを搬送するとともに、ろ過板の目詰まり防止と再生を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る固液分離機の縦断面図である。

【図2】同じく、固液分離機の横断面図である。

【図3】図１に記載の駆動環の拡大図である。

【図4】図３に記載のＡ－Ａ断面図である。

【図5】本発明に係る固液分離機の連結軸の側面図および正面図である。

【図6】同じく、制御ピンの側面図および正面図である。

【図7】同じく、回転環の一部断面図である。

【図8】本発明に係る駆動環の回転に伴う連結軸とピン部の軌跡である。

【図9】本発明に係る固液分離機の（ａ）回転環が０°および（ｂ）９０°の状態での流路の様子を示す横断面図である。

【図10】同じく、（ｃ）回転環が１８０°および（ｄ）２７０°の状態での流路の様子を示す横断面図である。

【図11】同じく、（ｅ）回転環が３６０°の状態での流路の様子を示す横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１および図２は、本発明に係る固液分離機の縦断面図および横断面図である。
金属ろ材を張設した一対の円板状のろ過板１，１に、その外周端に環状のろ室外環２が連結してあり、一対のろ過板１，１の間に円環状のろ過室５が形成している。

【0015】

ろ室外環２には供給管３が接線状に外環の供給口４に連結してあり、ろ室外環２の内壁に沿ってろ過室５内に原液を供給する。

【0016】

ろ過室５には対向するろ過板１，１間に供給口４から中心部に向かって同一幅で渦巻状に形成した固定環６を設けてある。供給口４から中心部に向かって渦巻状に流路を形成してあり、一方のろ過板１の中心部近傍には排出口７を開口している。
排出口７にはケーキ排出管８を接続してあり、ろ過室５で固液分離された原液の固形物（ケーキ）を外部に排出する。
ろ過板１およびろ室外環２はケーシング９にて囲繞されており、下方に設けたろ液排出管１０から固液分離されてろ過板１を透過してくる液分を外部に排出する。

【0017】

ろ過室５の固定環６で形成された流路には、固定環６と同様の形状で形成された回転環１１を揺動自在に配設している。回転環１１は固定環６と同ピッチで渦巻状に形成してあり、回転環１１の始端は供給口４の近傍に位置し、終端はろ過板１の中心部近傍に位置させてある。

【0018】

一方のろ過板１の排出口７と対向する他方のろ過板１中心部近傍は、ハウジング１２と接続してあり、ハウジング１２には駆動環１３を回転自在に内設している。ハウジング１２の外方に駆動機１４を付設し、駆動軸１５を駆動環１３の中心に挿通して駆動環１３を回転させる。

【0019】

駆動環１３の中心から離れた所定位置に連結軸１６を回転自在に挿通してあり、連結軸１６の他端を回転環１１に連結している。

【0020】

図３は、図１に記載の駆動環の拡大図であり、図４は図３に記載のＡ－Ａ断面図である。
駆動環１３は略円筒状に形成されており、中心に設けた駆動軸穴１７に駆動軸１５を挿通し、駆動機１４によりハウジング１２の内壁に摺動しつつ回転する。駆動軸穴１７は固定環６の中心と同芯に設定している。

【0021】

駆動環１３の外周には、例えばОリングのような公知のシール部材１８を設けている。
駆動環１３の中心から離れた所定位置には、連結軸１６を回転自在に挿通している。駆動環１３を回転させると所定の距離だけ離れた状態で、連結軸１６が駆動軸１５を中心に公転する。連結軸１６は回転環１１に連結してあり、駆動環１３の回転に応じて回転環１１を固定環６で形成した流路内で旋回させる。

【0022】

連結軸１６の端部は制御ピン１９と係合している。駆動環１３の背面と対面するハウジング１２の内壁には駆動軸１５中心と偏心した状態で円環状に制御溝２１を形成してあり、制御ピン１９に設けたピン部２２が制御溝２１に遊嵌されている。連結軸１６の端部は制御ピン１９を押えるためのカバー２３を設けてあり、ボルト等の公知の方法にて固定する。
なお、連結軸１６を容易に摺動させるために、連結軸穴２０内にすべり軸受等を設けて摩擦抵抗を軽減させてもよい。

【0023】

図５は、連結軸の側面図および正面図である。
連結軸１６の一方の端部は一部を直線状に切削した凸部２４に形成している。凸部２４の直線部分を制御ピン１９と係合し、制御溝２１で位置決めされるピン部２２に応じて連結軸１６の姿勢を制御する。
連結軸１６の他方は動力伝達手段を設けて回転環１１と連結する。本実施例ではキーを用いて動力を伝達している。

【0024】

なお、本実施例では制御ピン１９の抜け防止にカバー２３で押えてあり、カバー２３を固定するためのネジ孔２５を凸部２４側の端部に形成している。

【0025】

図６は、制御ピンの側面図および正面図である。
制御ピン１９はプレート部２６とピン部２２で構成してあり、略卵状に形成したプレート部２６の端部近傍の一側方にピン部２２が突設している。ピン部２２はハウジング１２の制御溝２１に遊嵌する。

【0026】

プレート部２６は開口２７を有してあり、連結軸１６の凸部２４と係合する。制御溝２１に遊嵌するピン部２２により制御ピン１９の姿勢を制御し、開口２７と凸部２４の係合により連結軸１６の自転を制限している。

【0027】

図７は、回転環の一部断面図である。
対向するろ過板１，１間で回転する回転環１１の両側端部は、それぞれのろ過板１と間隙を有しており、その間隙を埋めるべく側端部にはスクレーパ２８を係合させている。スクレーパ２８は可撓性の合成樹脂等で形成したもので、スクレーパ２８の一方は回転環１１に固定されてあり、他方はろ過板１と摺動することによって流路内の原液の逆流を防止するとともに、ろ過板１の目詰まりを防止する。

【0028】

本実施例では、スクレーパ２８の一方を回転環１１の板幅内に挿入することにより固定しているが、流路に面する曲面に沿って公知の手段で固定してもよい。

【0029】

図８は、駆動環の回転に伴う連結軸とピン部の軌跡である。
駆動環１３は駆動軸１５を中心に回転する。駆動環１３に挿通する連結軸１６も駆動軸１５を中心に回転する。

【0030】

連結軸１６と係合する制御ピン１９のピン部２２は制御溝２１に遊嵌してあり、本実施例では常時連結軸１６の上方にピン部２２が位置する状態を保持させており、所定の距離だけ偏心した状態で旋回する。具体的には、制御ピン１９の開口２７中心からピン部２２までの距離だけ駆動軸１５中心から上方に偏心した点を中心に回転する。

【0031】

その結果、連結軸１６と接続する回転環１１は自転せずに、所定寸法だけ偏心した状態で旋回運動を行い、固定環６が形成した流路内の容積変化を引き起こす。

【実施例0032】

図９の（ａ）は、回転環が０°の状態での流路の様子を示す横断面図である。
回転環が０°の時、回転環１１は固定環６が形成する渦巻状の流路の上方に位置し、回転環１１の上方でろ室外環２あるいは固定環６近傍と近接している。回転環１１の始端は供給口のろ室外環２近傍に位置しており、回転環１１の内周面と固定環６の外周面との間に原液が供給される。

【0033】

原液は図示しない供給装置により連続的に供給され、ろ過板１で固液分離されつつ回転環の内周面に沿って渦巻状の流路を中心部に向かって搬送される。一対のろ過板１，１を透過した原液中の水分は、ケーシング９内部で下方に落水し、ろ液排出管１０から排出される。

【0034】

渦巻状の流路の左方では容積が縮小しており、供給口４からの原液供給により圧密されて固液分離が進行する。

【0035】

図９の（ｂ）は、回転環が９０°の状態での流路の様子を示す横断面図である。
回転環１１が９０°の時、回転環１１は固定環６が形成する渦巻状の流路の左方に位置し、回転環１１の左方でろ室外環２あるいは固定環６近傍と近接している。回転環１１の始端は供給口４の中央近傍に位置しており、回転環１１の内周面および外周面に沿って原液が供給される。

【0036】

回転環１１の内周面の流路では、渦巻状の流路上方の容積縮小と、流路左方の容積拡大と、供給口４からの原液供給により原液が左方に搬送される。渦巻状の流路下方では容積が縮小しており、原液が圧密されて固液分離が進行する。

【0037】

図１０の（ｃ）は、回転環が１８０°の状態での流路の様子を示す横断面図である。
回転環１１が１８０°の時、回転環１１は固定環６が形成する渦巻状の流路の下方に位置し、回転環１１の下方でろ室外環２あるいは固定環６近傍と近接している。回転環１１の始端は供給口の固定環６近傍に位置しており、回転環１１の外周面とろ室外環２の間に原液が供給される。

【0038】

回転環１１の内周面の流路では、渦巻状の流路左方の容積縮小と、流路下方の容積拡大とにより原液が下方に搬送される。渦巻状の流路右方では容積が縮小しており、流路内の原液が圧密されて固液分離が進行する。

【0039】

また、このとき回転環１１の外周面とろ室外環２の間に原液が供給されるが、流路左方の容積縮小と、供給口４からの原液供給により圧密されて回転環１１の外周面でも固液分離が進行する。

【0040】

図１０の（ｄ）は、回転環が２７０°の状態での流路の様子を示す横断面図である。
回転環１１が２７０°の時、回転環１１は固定環６が形成する渦巻状の流路の右方に位置し、回転環１１の右方でろ室外環２あるいは固定環６近傍と近接している。回転環１１の始端は供給口４の中央近傍に位置しており、回転環１１の内周面および外周面に沿って原液が供給される。

【0041】

回転環１１の内周面の流路では、渦巻状の流路下方の容積縮小と、流路右方の容積拡大とにより原液が右方に搬送される。渦巻状の流路上方では容積が縮小しており、原液が圧密されて固液分離が進行する。

【0042】

回転環１１の外周面の流路では、渦巻状の流路上方の容積縮小と、流路左方の容積拡大とにより原液が左方に搬送される。流路下方の容積縮小と、供給口４からの原液供給により圧密されて固液分離が進行する。

【0043】

図１１の（ｅ）は、回転環が３６０°の状態での流路の様子を示す横断面図である。
回転環１１が０°の時と同様の位置であり、回転環１１の始端は供給口４のろ室外環２近傍に位置している。

【0044】

回転環１１の内周面の流路では、渦巻状の流路右方の容積縮小と、流路上方の容積拡大とにより原液が上方に搬送される。渦巻状の流路左方では容積が縮小しており、供給口４からの原液供給により圧密されて固液分離が進行する。

【0045】

回転環１１の外周面の流路では、渦巻状の流路左方の容積縮小と、流路下方の容積拡大とにより原液が下方に搬送される。流路右方の容積縮小と、供給口４からの原液供給により圧密されて固液分離が進行する。

【0046】

中心部まで搬送された脱水ケーキは、一方のろ過板１に開口した排出口７からケーキ排出管８を介して外部に排出される。

【0047】

回転環１１の偏心旋回により、流路内の固液分離された脱水ケーキに対して揉み解し効果を奏し、内部に滞留する水分を外部表面に排出し、固液分離効果を向上させる。回転環１１にはスクレーパ２８を設けているので、ろ過板１の表面に堆積する脱水ケーキを搬送するとともに、ろ過板１の目詰まり防止と再生を行うことができる。

【0048】

一対のろ過板１，１を外周から中心に向かうほど内部容積が縮小するようにテーパに形成してもよい。このとき、少なくとも一方のろ過板１をテーパに形成することで容積縮小の効果を奏することができる。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明に係る固液分離機は、渦巻状の固定環と回転環を組み合わせて流路を形成し、連続的に固液分離運転を行うもので、水負荷の大きい大容量の原液や圧縮性のある有機汚泥でも安定した固液分離を可能としたものである。従って、上水・下水汚泥や工業排水等の大容量の処理を必要とする処理場に好適な連続式固液分離機となるものである。

【符号の説明】

【0050】

１ ろ過板
２ ろ室外環
４ 供給口
５ ろ過室
６ 固定環
７ 排出口
１１ 回転環
１２ ハウジング
１３ 駆動環
１５ 駆動軸
１６ 連結軸
１９ 制御ピン
２１ 制御溝
２２ ピン部
２８ スクレーパ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】