(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-25
(45)【発行日】2023-11-02
(54)【発明の名称】スクリュープレス
(51)【国際特許分類】
B30B 9/16 20060101AFI20231026BHJP
B01D 29/17 20060101ALI20231026BHJP
B01D 29/25 20060101ALI20231026BHJP
B01D 29/37 20060101ALI20231026BHJP
C02F 11/125 20190101ALI20231026BHJP
【ＦＩ】
B30B9/16
B01D29/30 501
C02F11/125 ZAB
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020009974
(22)【出願日】2020-01-24
(65)【公開番号】P2021115591
(43)【公開日】2021-08-10
【審査請求日】2022-09-02
(73)【特許権者】
【識別番号】591030651
【氏名又は名称】水ｉｎｇ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100118500
【弁理士】
【氏名又は名称】廣澤 哲也
(74)【代理人】
【識別番号】100091498
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 勇
(72)【発明者】
【氏名】市川 浩之
(72)【発明者】
【氏名】森本 雄也
(72)【発明者】
【氏名】板山 倫也
【審査官】永井 友子
(56)【参考文献】
【文献】特開平０９－０９９３００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－３１４１３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国登録特許第１０－１１８７３２２（ＫＲ，Ｂ１）
【文献】米国特許第０５１１０４６１（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ３０Ｂ ９／１６
Ｂ３０Ｂ ９／１４
Ｂ３０Ｂ ９／１２
Ｂ０１Ｄ ２９／１７
Ｃ０２Ｆ １１／１２５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体含有物が投入されるろ過筒と、前記ろ過筒内で、該ろ過筒と同心状に配置され、前記液体含有物を所定の移送方向に移送する第１スクリューおよび第２スクリューと、
前記第１スクリューを回転させる第１回転機構と、
前記第１スクリューとは独立に前記第２スクリューを回転させる第２回転機構と、を備え、
前記第２スクリューは、前記移送方向において前記第１スクリューの下流側に配置されており、
前記第２回転機構は、
前記第２スクリューのスラスト荷重とラジアル荷重の両方の荷重を内輪および外輪で受けながら、前記第２スクリューを回転可能に支持する旋回軸受と、
前記旋回軸受を介して前記第２スクリューを回転させる駆動機構と、を備えているスクリュープレス。
【請求項2】
前記駆動機構は、回転ギアを備えており、前記旋回軸受は、前記回転ギアと噛み合う複数の歯を備えている、請求項１に記載のスクリュープレス。
【請求項3】
前記複数の歯は、前記旋回軸受の前記外輪に固定されており、前記第２スクリューは前記旋回軸受の前記外輪に連結されている、請求項２に記載のスクリュープレス。
【請求項4】
前記複数の歯は、前記旋回軸受の前記内輪に固定されており、前記第２スクリューは前記旋回軸受の前記内輪に連結されている、請求項２に記載のスクリュープレス。
【請求項5】
前記旋回軸受は、前記内輪と前記外輪とに挟まれた複数のボールを備えている、請求項１に記載のスクリュープレス。
【請求項6】
液体含有物が投入されるろ過筒と、前記ろ過筒内で、該ろ過筒と同心状に配置され、前記液体含有物を所定の移送方向に移送する第１スクリューおよび第２スクリューと、
前記第１スクリューを回転させる第１回転機構と、
前記第１スクリューとは独立に前記第２スクリューを回転させる第２回転機構と、を備え、
前記第２スクリューは、前記移送方向において前記第１スクリューの下流側に配置されており、
前記第１回転機構は、
前記第１スクリューのスラスト荷重とラジアル荷重の両方の荷重を内輪および外輪で受けながら、前記第１スクリューを回転可能に支持する旋回軸受と、
前記旋回軸受を介して前記第１スクリューを回転させる駆動機構と、を備えているスクリュープレス。
【請求項7】
前記旋回軸受は、前記内輪と前記外輪とに挟まれた複数のボールを備えている、請求項６に記載のスクリュープレス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、汚泥などの液体含有物を圧搾して該液体含有物から液体を分離するスクリュープレスに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、上下水処理場、し尿処理場などの液体処理施設から排出される汚泥（液体含有物）を圧搾して、該汚泥から水を分離する（すなわち、脱水する）装置として、スクリュープレスが知られている。このスクリュープレスは、スクリーン（多孔板）から形成されたろ過筒と、ろ過筒の内部に配置されたスクリューとを備える。スクリューは、ろ過筒と同心状に配置されたスクリュー軸と、スクリュー軸の外面に固定されたスクリュー羽根と、を有している。スクリュー軸に連結された回転機構によって、スクリュー羽根を回転させることにより、ろ過筒に投入された汚泥を圧搾し、脱水する。ろ過筒の下流側開口端には、汚泥を堰き止める背圧板が配置され、この背圧板により、回転するスクリュー羽根により送られてくるケーキ（脱水された汚泥）を滞留させ、ケーキからなるプラグ（栓）を形成する。このプラグが後から送り込まれるケーキに背圧を加えて、ケーキをさらに圧搾することにより、ろ過筒内の汚泥の含水率を低下させる。
【0003】
特許文献１には、二軸型のスクリュープレスが開示されている。このタイプのスクリュープレスは、ろ過筒内に直列に配列された第１スクリューと第２スクリューを備えている。これら第１スクリューと第２スクリューはそれぞれ別々の駆動装置によって異なる速度で回転することが可能に構成されている。したがって、第１スクリューと第２スクリューの回転速度を制御することで、背圧板を設けることなく、ろ過筒内にプラグを形成し、ろ過筒内の汚泥を圧搾することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１８－５１５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述した二軸型のスクリュープレスは、２つのスクリューを回転させるための２つの駆動装置を必然的に備えるため、これら駆動装置の設置スペースが必要となり、結果として、スクリュープレスの全体が大型化してしまう。
【0006】
そこで、本発明は、設置スペースを小さくすることができるスクリュープレスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一態様では、液体含有物が投入されるろ過筒と、前記ろ過筒内で、該ろ過筒と同心状に配置され、前記液体含有物を所定の移送方向に移送する第１スクリューおよび第２スクリューと、前記第１スクリューを回転させる第１回転機構と、前記第１スクリューとは独立に前記第２スクリューを回転させる第２回転機構と、を備え、前記第２スクリューは、前記移送方向において前記第１スクリューの下流側に配置されており、前記第２回転機構は、前記第２スクリューを回転可能に支持する旋回軸受と、前記旋回軸受を介して前記第２スクリューを回転させる駆動機構と、を備えているスクリュープレスが提供される。
【0008】
一態様では、前記駆動機構は、回転ギアを備えており、前記旋回軸受は、前記回転ギアと噛み合う複数の歯を備えている。
一態様では、前記複数の歯は、前記旋回軸受の外輪に固定されており、前記第２スクリューは前記旋回軸受の外輪に連結されている。
一態様では、前記複数の歯は、前記旋回軸受の内輪に固定されており、前記第２スクリューは前記旋回軸受の内輪に連結されている。
一態様では、前記複数の歯は、前記旋回軸受の外輪に固定されており、前記第２スクリューは前記旋回軸受の外輪に連結されている。
一態様では、前記複数の歯は、前記旋回軸受の内輪に固定されており、前記第２スクリューは前記旋回軸受の内輪に連結されている。
【0009】
一態様では、液体含有物が投入されるろ過筒と、前記ろ過筒内で、該ろ過筒と同心状に配置され、前記液体含有物を所定の移送方向に移送する第１スクリューおよび第２スクリューと、前記第１スクリューを回転させる第１回転機構と、前記第１スクリューとは独立に前記第２スクリューを回転させる第２回転機構と、を備え、前記第２スクリューは、前記移送方向において前記第１スクリューの下流側に配置されており、前記第１回転機構は、前記第１スクリューを回転可能に支持する旋回軸受と、前記旋回軸受を介して前記第１スクリューを回転させる駆動機構と、を備えているスクリュープレスが提供される。
【0010】
一態様では、前記駆動機構は、回転ギアを備えており、前記旋回軸受は、前記回転ギアと噛み合う複数の歯を備えている。
一態様では、前記複数の歯は、前記旋回軸受の外輪に固定されており、前記第１スクリューは前記旋回軸受の外輪に連結されている。
一態様では、前記複数の歯は、前記旋回軸受の内輪に固定されており、前記第１スクリューは前記旋回軸受の内輪に連結されている。
一態様では、前記複数の歯は、前記旋回軸受の外輪に固定されており、前記第１スクリューは前記旋回軸受の外輪に連結されている。
一態様では、前記複数の歯は、前記旋回軸受の内輪に固定されており、前記第１スクリューは前記旋回軸受の内輪に連結されている。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、第１スクリューおよび第２スクリューの少なくとも一方は、旋回軸受によって支持される。旋回軸受は、歯車と軸受が一体となった構造を有しているので、従来のスクリュープレスでは別々に設けられていた軸受およびトルク伝達機構（例えばチェーンとスプロケットとの組み合わせ）に比べて、シンプルかつコンパクトな構造を提供できる。結果として、旋回軸受を備えたスクリュープレスは、省コストおよび省設置スペースを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】スクリュープレスの一実施形態を示す模式図である。
【図4】第２回転機構の他の実施形態を示す図である。
【図6】スクリュープレスの他の実施形態を示す図である。
【図9】スクリュープレスのさらに他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、スクリュープレスの一実施形態を示す模式図である。図１に示されるスクリュープレスは、円筒状のスクリーンケーシング（ろ過筒）１と、スクリーンケーシング１内で、該スクリーンケーシング１と同心状に配置され、汚泥（液体含有物）を所定の移送方向Ｄに移送する第１スクリュー３および第２スクリュー４と、第１スクリュー３を回転させる第１回転機構７と、第１スクリュー３とは独立に第２スクリュー４を回転させる第２回転機構２０と、を備えている。
図１は、スクリュープレスの一実施形態を示す模式図である。図１に示されるスクリュープレスは、円筒状のスクリーンケーシング（ろ過筒）１と、スクリーンケーシング１内で、該スクリーンケーシング１と同心状に配置され、汚泥（液体含有物）を所定の移送方向Ｄに移送する第１スクリュー３および第２スクリュー４と、第１スクリュー３を回転させる第１回転機構７と、第１スクリュー３とは独立に第２スクリュー４を回転させる第２回転機構２０と、を備えている。
【0014】
スクリーンケーシング１は、パンチングメタルなどのスクリーン（多孔板）から形成されている。スクリーンケーシング１は、その上流側端部に、汚泥の投入口２を有している。投入口２からスクリーンケーシング１に投入された汚泥は、回転する第１スクリュー３および第２スクリュー４によりスクリーンケーシング１内で所定の移送方向Ｄに移送される。スクリュープレスは、第１回転機構７と第２回転機構２０の動作を制御する制御部６を有する。
【0015】
第２スクリュー４は、第１スクリュー３とは独立に回転可能なように、第１スクリュー３に連結されている。第１スクリュー３および第２スクリュー４は、スクリーンケーシング１および排出チャンバー３３をそれぞれ貫通して延びている。排出チャンバー３３は、スクリーンケーシング１に接続されている。この排出チャンバー３３に、後述するプラグケーキがスクリーンケーシング１から排出される。
【0016】
第２スクリュー４の軸方向の長さは、第１スクリューの軸方向の長さよりも短い。第１スクリュー３は、汚泥の移送方向Ｄにおける下流側に向かってその径が徐々に大きくなる円錐台形状（テーパ形状）の第１スクリュー軸３Ａと、第１スクリュー軸３Ａの外面に固定された第１スクリュー羽根３Ｂとを有している。第２スクリュー４は、円筒形状の第２スクリュー軸４Ａと、第２スクリュー軸４Ａの外面に固定された第２スクリュー羽根４Ｂと、第２スクリュー軸４Ａの端部に固定されたフランジ５を有している。フランジ５と第２スクリュー軸４Ａは一体に形成されていてもよい。
【0017】
第２スクリュー４の第２スクリュー軸４Ａは、第１スクリュー軸３Ａと同心状に配置される。第２スクリュー軸４Ａの外径は第１スクリュー軸３Ａの最大径と同一である。第２スクリュー軸４Ａは、排出チャンバー３３を貫通して延びている。
【0018】
スクリーンケーシング１の上流側の端部は閉塞壁８によって密封されている。第１スクリュー軸３Ａの一方の端部（移送方向Ｄにおける上流側端部）はこの閉塞壁８を貫通して延びている。この閉塞壁８には、該閉塞壁８と第１スクリュー軸３Ａとの間の隙間をシールする水封装置１０が設置されている。閉塞壁８を貫通して延びる第１スクリュー軸３Ａの上流側端部は、ベース（図示せず）に設置された軸受１１，１２により軸方向の移動を拘束されながら回転可能に支持されている。なお、軸受１１，１２の一方を省略することができる。
【0019】
第１スクリュー軸３Ａの上流側端部は、第１スクリュー３を回転させるための第１回転機構７に連結されている。本実施形態では、第１回転機構７は、第１駆動機（例えば、電動機）１４と、第１駆動機１４の回転軸に固定されたスプロケット１５と、第１スクリュー軸３Ａに固定されたスプロケット１６と、これらスプロケット１５，１６に巻きかけられたチェーン１７とを備える。スプロケット１６は、上記軸受１１，１２の間に位置している。
【0020】
第１回転機構７の第１駆動機１４を駆動すると、この第１駆動機１４の回転軸に固定されたスプロケット１５が回転し、チェーン１７を介して第１スクリュー軸３Ａに固定されたスプロケット１６を回転させる。その結果、第１スクリュー３が第１回転機構７により回転させられる。第１駆動機１４は、制御部６に接続され、制御部６は、第１駆動機１４の動作を制御することができるように構成されている。
【0021】
第２回転機構２０は、第２スクリュー４を回転可能に支持する旋回軸受２１と、旋回軸受２１を介して第２スクリュー４を回転させる駆動機構２２を備えている。第２スクリュー４は、旋回軸受２１に連結されている。具体的には、第２スクリュー４のフランジ５が旋回軸受２１に固定されている。旋回軸受２１は、スラスト荷重とラジアル荷重の両方の荷重を受けることができる。一例では、旋回軸受２１は、アンギュラ玉軸受の構成を有している。
【0022】
駆動機構２２は、第２駆動機（例えば、電動機）２５と、第２駆動機２５の回転軸に固定された回転ギア２３を備えている。旋回軸受２１および第２駆動機２５は支持台２８に保持されている。旋回軸受２１は、複数の歯２１Ａを有しており、回転ギア２３は、複数の歯２３Ａを有している。旋回軸受２１の歯２１Ａは回転ギア２３の歯２３Ａと噛み合っている。第２駆動機２５を駆動すると、この第２駆動機２５の回転軸に固定された回転ギア２３が回転し、回転ギア２３に噛み合う旋回軸受２１が回転する。その結果、旋回軸受２１に連結された第２スクリュー４が第２回転機構２０により回転させられる。
【0023】
第２駆動機２５は、上記制御部６に接続されている。第２駆動機２５には、インバータ（図示せず）が内蔵されており、制御部６は、インバータを介して第２駆動機２５の動作を制御することができるように構成されている。すなわち、制御部６は、インバータを介して第２駆動機２５の回転速度および回転方向を制御することができる。第２駆動機２５は、第２スクリュー４を第１スクリュー３とは独立して回転させることが可能である。なお、上記第１駆動機１４も、該第１駆動機１４の回転速度および回転方向を変更可能なインバータを内蔵していることが好ましい。
【0024】
第１スクリュー羽根３Ｂは、第１スクリュー軸３Ａの軸方向に沿って螺旋状に延びており、第２スクリュー羽根４Ｂは、第２スクリュー軸４Ａの軸方向に沿って螺旋状に延びている。第１スクリュー羽根３Ｂが固定されている第１スクリュー３の部分と、第２スクリュー羽根４Ｂが固定されている第２スクリュー４の部分を合計した長さは、スクリーンケーシング１の軸方向の長さと同一か、または長い。
【0025】
スクリーンケーシング１の内面と第１スクリュー羽根３Ｂとの間には微小な隙間が形成されており、第１スクリュー羽根３Ｂはスクリーンケーシング１に接触することなく回転することができるようになっている。同様に、スクリーンケーシング１の内面と第２スクリュー羽根４Ｂとの間には微小な隙間が形成されており、第２スクリュー羽根４Ｂはスクリーンケーシング１に接触することなく回転することができるようになっている。スクリーンケーシング１の上流側端部に形成された投入口２からスクリーンケーシング１に投入された汚泥を、回転する第１スクリュー羽根３Ｂおよび第２スクリュー羽根４Ｂによって排出チャンバー３３に向かって（すなわち、移送方向Ｄに）移送することができる。
【0026】
本実施形態では、第２スクリュー羽根４Ｂの巻き方向（すなわち、螺旋方向）は、第１スクリュー羽根３Ｂの巻き方向とは逆である。したがって、投入口２から投入された汚泥を、排出チャンバー３３へ送り出すときは、図１に示されるように、第２スクリュー４を第１スクリュー３とは逆方向に回転させることになる。
【0027】
第２スクリュー羽根４Ｂの巻き方向を、第１スクリュー羽根３Ｂの巻き方向と同一にしてもよい。この場合、投入口２から投入された汚泥を、排出チャンバー３３へ送り出すときは、第２スクリュー４を第１スクリュー３と同方向に回転させることになる。
【0028】
図１に示されるように、スクリーンケーシング１は、第１スクリュー３が配置された脱水領域１Ａと、第２スクリュー４が配置されたプラグ形成領域１Ｂとに分割される。脱水領域１Ａで汚泥が移送される空間は、スクリーンケーシング１の内面と、第１スクリュー羽根３Ｂと、第１スクリュー軸３Ａとによって形成される。この移送空間の断面積は、図１に示されるように、汚泥の移送方向Ｄに沿って漸次減少する。したがって、投入口２から投入された汚泥がこの移送空間を第１スクリュー羽根３Ｂによって移送されるに従って、汚泥は圧搾され、脱水される。スクリーンケーシング１のスクリーン（多孔板）を通過したろ液は、スクリーンケーシング１の下方に配置されたろ液受け３８によって集められる。ろ液受け３８には、ドレイン３９が接続されており、ろ液受け３８によって集められたろ液は、ドレイン３９を介してスクリュープレスから排出される。
【0029】
プラグ形成領域１Ｂで汚泥が移送される空間は、スクリーンケーシング１の内面と、第２スクリュー羽根４Ｂと、第２スクリュー軸４Ａとによって形成される。図１に示されるように、この移送空間の断面積は一定である。プラグ形成領域１Ｂでは、脱水領域１Ａで脱水された汚泥（すなわち、ケーキ）によって、プラグケーキが形成される。プラグケーキを形成する方法については後述する。
【0030】
図２は、図１に示される第２スクリュー４、旋回軸受２１、および回転ギア２３の概略断面図であり、図３は、図２に示す旋回軸受２１をその軸方向から見た図である。第２スクリュー軸４Ａは、中空構造を有している。旋回軸受２１は、外輪２１Ｂと、内輪２１Ｃと、複数のボール２１Ｄを備えている。複数のボール２１Ｄは、内輪２１Ｃと外輪２１Ｂに挟まれて旋回軸受２１の内部に保持されており、内輪２１Ｃおよび外輪２１Ｂの周方向に沿って一列に配列されている。複数のボール２１Ｄは、内輪２１Ｃの外面および外輪２１Ｂの内面に転がり接触する。旋回軸受２１は、複数の歯２１Ａを有している。第２駆動機２５の回転軸に固定された回転ギア２３は、歯２１Ａに噛み合う複数の歯２３Ａを有している。複数の歯２１Ａは外輪２１Ｂに固定されており、外輪２１Ｂと一体に回転可能である。回転ギア２３は外輪２１Ｂの外側に配置されている。
【0031】
内輪２１Ｃと、外輪２１Ｂは、第２スクリュー軸４Ａの軸方向においてずれて配置されている。具体的には、外輪２１Ｂは、内輪２１Ｃよりも汚泥の移送方向において上流側（以下、単に上流側と呼ぶことがある。）に配置されている。旋回軸受２１の内輪２１Ｃは、支持台２８に固定されており、その一方で外輪２１Ｂは支持台２８に非接触である。したがって、内輪２１Ｃは回転しないが、外輪２１Ｂは内輪２１Ｃに対して相対的に回転することができる。
【0032】
第２スクリュー４のフランジ５は、旋回軸受２１の外輪２１Ｂに連結されている。したがって、第２スクリュー４は旋回軸受２１の外輪２１Ｂと一体に回転可能となっている。本実施形態では、第２スクリュー４のフランジ５は、旋回軸受２１の外輪２１Ｂに固定されている。一実施形態では、第２スクリュー４は軸継手を介して外輪２１Ｂに連結されてもよい。第２駆動機２５が作動すると、この第２駆動機２５の回転軸に固定された回転ギア２３が回転する。回転ギア２３に噛み合う外輪２１Ｂは、ボール２１Ｄに接触しながら第２スクリュー４の軸心の周りを回転する。その結果、外輪２１Ｂに連結された第２スクリュー４が回転させられる。
【0033】
このように、駆動機構２２は、旋回軸受２１を介して第２スクリュー４を回転させる。この駆動機構２２と旋回軸受２１との組み合わせは、スプロケットやスプロケットに巻き掛けられるチェーンを介さずに、第２スクリュー４を回転させることができる。その結果、スクリュープレスの小型化を図ることができる。さらに部品点数を減らすことができ、コストダウンを達成することができる。
【0034】
図２に示されるように、第１スクリュー軸３Ａの他方の端部（移送方向Ｄにおける下流側端部）には、円筒形状の第２スクリュー軸４Ａに挿入される縮径部３Ｃが形成されている。縮径部３Ｃを第１スクリュー軸３Ａに形成することによって、第１スクリュー軸３Ａには、その軸方向と垂直な壁面３Ｄが形成される。縮径部３Ｃは、円筒形状の第２スクリュー軸４Ａに挿入され、第２スクリュー軸４Ａの内壁４Ｃに固定されたすべり軸受３０，３１に回転可能に支持されている。このような構成で、第１スクリュー３は、第２スクリュー４と回転可能に連結される。第２スクリュー軸４Ａの上流側端部は、上記すべり軸受３０，３１を介して第１スクリュー軸３Ａに回転可能に支持されている。
【0035】
図２に示されるように、第１スクリュー軸３Ａの縮径部３Ｃが第２スクリュー軸４の内部に挿入された状態で、第２スクリュー軸４Ａの上流側端部は、第１スクリュー軸３Ａの壁面３Ｄと接触している。一実施形態では、第２スクリュー軸４Ａの上流側端部と第１スクリュー軸３Ａの壁面３Ｄとの間に、わずかな隙間が形成されてもよい。この場合、スクリーンケーシング１内の汚泥がすべり軸受３０と縮径部３Ｃとの間の隙間を通過することを阻止するシール構造（例えば、ラビリンス構造）を、すべり軸受３０および／または縮径部３Ｃに設けてもよい。
【0036】
図２に示されるように、第２スクリュー羽根４ＢのピッチＰ１は、第１スクリュー羽根３ＢのピッチＰ２よりも小さい（すなわち、Ｐ１＜Ｐ２）。さらに、第２スクリュー羽根４Ｂは、その巻数が３巻き未満である。図１に示される第２スクリュー羽根４Ｂの巻数は、２巻きである。
【0037】
図４は、第２回転機構２０の他の実施形態を示す図であり、図５は、図４に示す旋回軸受２１をその軸方向から見た図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【0038】
旋回軸受２１は、内輪２１Ｃに固定された複数の歯２１Ａを有している。回転ギア２３は内輪２１Ｃの内側に配置されており、旋回軸受２１の歯２１Ａは回転ギア２３の歯２３Ａと噛み合っている。内輪２１Ｃと、外輪２１Ｂは、第２スクリュー軸４Ａの軸方向においてずれて配置されている。具体的には、内輪２１Ｃは、外輪２１Ｂよりも汚泥の移送方向において上流側に配置されている。旋回軸受２１の外輪２１Ｂは、支持台２８に固定されており、その一方で内輪２１Ｃは支持台２８に非接触である。したがって、外輪２１Ｂは回転しないが、内輪２１Ｃは外輪２１Ｂに対して相対的に回転することができる。
【0039】
第２スクリュー４のフランジ５は、旋回軸受２１の内輪２１Ｃに連結されている。したがって、第２スクリュー４は旋回軸受２１の内輪２１Ｃと一体に回転可能となっている。本実施形態では、第２スクリュー４のフランジ５は、旋回軸受２１の内輪２１Ｃに固定されている。一実施形態では、第２スクリュー４は軸継手を介して内輪２１Ｃに連結されてもよい。第２駆動機２５が作動すると、この第２駆動機２５の回転軸に固定された回転ギア２３が回転する。回転ギア２３に噛み合う内輪２１Ｃは、ボール２１Ｄに接触しながら第２スクリュー４の軸心の周りを回転する。その結果、内輪２１Ｃに連結された第２スクリュー４が回転させられる。
【0040】
【0041】
図６は、スクリュープレスの他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、第２回転機構２０ではなく、第１回転機構７に旋回軸受４１が採用されている。
【0042】
第１回転機構７は、第１スクリュー３を回転可能に支持する旋回軸受４１と、旋回軸受４１を介して第１スクリュー３を回転させる駆動機構４２を備えている。第１スクリュー３は、旋回軸受４１に連結されている。具体的には、第１スクリュー３のフランジ９が旋回軸受４１に固定されている。旋回軸受４１は、スラスト荷重とラジアル荷重の両方の荷重を受けることができる。一例では、旋回軸受４１は、アンギュラ玉軸受の構成を有している。
【0043】
駆動機構４２は、第１駆動機（例えば、電動機）４５と、第１駆動機４５の回転軸に固定された回転ギア４３を備えている。旋回軸受４１および第１駆動機４５は支持台４８に保持されている。旋回軸受４１は、複数の歯４１Ａを有しており、回転ギア４３は、複数の歯４３Ａを有している。旋回軸受４１の歯４１Ａは回転ギア４３の歯４３Ａと噛み合っている。第１駆動機４５を駆動すると、この第１駆動機４５の回転軸に固定された回転ギア４３が回転し、回転ギア４３に噛み合う旋回軸受４１が回転する。その結果、旋回軸受４１に連結された第１スクリュー３が第１回転機構７により回転させられる。
【0044】
第２スクリュー軸４Ａの下流側端部は、ベース（図示せず）に設置された軸受５２，５３により軸方向の移動を拘束されながら回転可能に支持されている。なお、軸受５３を省略することができる。第２スクリュー軸４Ａの下流側端部は、第２スクリュー４を回転させるための第２回転機構２０に連結されている。本実施形態では、第２回転機構２０は、第２駆動機（例えば、電動機）５４と、第２駆動機５４の回転軸に固定されたスプロケット５５と、第２スクリュー軸４Ａに固定されたスプロケット５６と、これらスプロケット５５，５６に巻きかけられたチェーン５７とを備える。スプロケット５６は、上記軸受５２，５３の間に位置している。第２回転機構２０の第２駆動機５４を駆動すると、この第駆動機５４の回転軸に固定されたスプロケット５５が回転し、チェーン５７を介して第２スクリュー軸４Ａに固定されたスプロケット５６を回転させる。その結果、第２スクリュー４が第２回転機構２０により回転させられる。
【0045】
図７は、図６に示される第１スクリュー３、旋回軸受４１、および回転ギア４３の概略断面図であり、図８は、図７に示す旋回軸受４１をその軸方向から見た図である。第１スクリュー軸３Ａは、中空構造を有している。旋回軸受４１は、外輪４１Ｂと、内輪４１Ｃと、複数のボール４１Ｄを備えている。複数のボール４１Ｄは、内輪４１Ｃと外輪４１Ｂに挟まれて旋回軸受４１の内部に保持されており、内輪４１Ｃおよび外輪４１Ｂの周方向に沿って一列に配列されている。複数のボール４１Ｄは、内輪４１Ｃの外面および外輪４１Ｂの内面に転がり接触する。旋回軸受４１は、複数の歯４１Ａを有している。第１駆動機４５の回転軸に固定された回転ギア４３は、歯４１Ａに噛み合う複数の歯４３Ａを有している。複数の歯４１Ａは外輪４１Ｂに固定されており、外輪４１Ｂと一体に回転可能である。回転ギア４３は外輪４１Ｂの外側に配置されている。
【0046】
内輪４１Ｃと、外輪４１Ｂは、第１スクリュー軸３Ａの軸方向においてずれて配置されている。具体的には、外輪４１Ｂは、内輪４１Ｃよりも汚泥の移送方向において下流側（以下、単に下流側と呼ぶことがある。）に配置されている。旋回軸受４１の内輪４１Ｃは、支持台４８に固定されており、その一方で外輪４１Ｂは支持台４８に非接触である。したがって、内輪４１Ｃは回転しないが、外輪４１Ｂは内輪４１Ｃに対して相対的に回転することができる。
【0047】
第１スクリュー３のフランジ９は、旋回軸受４１の外輪４１Ｂに連結されている。したがって、第１スクリュー３は旋回軸受４１の外輪４１Ｂと一体に回転可能となっている。本実施形態では、第１スクリュー３のフランジ９は、旋回軸受４１の外輪４１Ｂに固定されている。一実施形態では、第１スクリュー３は軸継手を介して外輪４１Ｂに連結されてもよい。第１駆動機４５が作動すると、この第１駆動機４５の回転軸に固定された回転ギア４３が回転する。回転ギア４３に噛み合う外輪４１Ｂは、ボール４１Ｄに接触しながら第１スクリュー３の軸心の周りを回転する。その結果、外輪４１Ｂに連結された第１スクリュー３が回転させられる。
【0048】
このように、駆動機構４２は、旋回軸受４１を介して第１スクリュー３を回転させる。この駆動機構４２と旋回軸受４１との組み合わせは、スプロケットやスプロケットに巻き掛けられるチェーンを介さずに、第１スクリュー３を回転させることができる。その結果、スクリュープレスの小型化を図ることができる。さらに部品点数を減らすことができ、コストダウンを達成することができる。
【0049】
図９は、スクリュープレスのさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１乃至図３、および図６乃至図８を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、第１回転機構７および第２回転機構２０に旋回軸受４１，２１がそれぞれ採用されている。本実施形態によれば、スクリュープレスの全体の設置スペースを最小とすることができる。
【0050】
【0051】
次に、図１に示されるスクリュープレスの運転方法について、図１０乃至図１２を参照して説明する。図１０乃至図１２は、図１に示されるスクリュープレスの動作を説明するための図である。以下の説明は、図１に示す実施形態に係るスクリュープレスの運転方法であるが、上述した他の実施形態に係るスクリュープレスの運転方法にも同様に適用することができる。
【0052】
図１０に示されるように、制御部６は、第２スクリュー４を停止させた状態で、第１回転機構７を駆動させて第１スクリュー３を回転させる。次いで、投入口２から汚泥（液体含有物）をスクリーンケーシング１内に投入する。投入口２から投入された汚泥は、回転する第１スクリュー羽根３Ｂによって第２スクリュー４に向かって（すなわち、移送方向Ｄに）移送される。
【0053】
第１スクリュー３が配置される脱水領域１Ａでは、汚泥が移送される空間の断面積は、移送方向Ｄに沿って漸次減少する。したがって、脱水領域１Ａを移送されるに従って汚泥は圧搾され、汚泥に含まれる水はスクリーンケーシング１によってろ過される。スクリーンケーシング１の内面に堆積した汚泥の層は、回転する第１スクリュー羽根３Ｂによって掻き取られるので、脱水領域１Ａにおけるスクリーンケーシング１の内面（ろ過面）は常に良好な状態に維持される。
【0054】
汚泥がスクリーンケーシング１の脱水領域１Ａを移送される間に、汚泥は脱水されてケーキとなり、第２スクリュー４が配置されたプラグ形成領域１Ｂに送り込まれる。図１０に示されるように、運転当初は、第２スクリュー４は回転していない（すなわち、停止している）ので、プラグ形成領域１Ｂ内のケーキは排出チャンバー３３に排出されず、該プラグ形成領域１Ｂに滞留する。ケーキは第２スクリュー４上に徐々に蓄積され、脱水領域１Ａからプラグ形成領域１Ｂに移送される汚泥（以下、「後続のケーキ」と称する）によって第２スクリュー羽根４Ｂに押し付けられる。プラグ形成領域１Ｂ内のケーキは、第２スクリュー羽根４Ｂによって移動を妨げられることで圧搾され、低含水率のケーキとなる。この低含水率のケーキが、後続のケーキの移動を妨げるプラグケーキを形成する。第２スクリュー軸４Ａの周りに形成されたプラグケーキによって、後続のケーキには背圧が加えられ、該後続のケーキはさらに圧搾される。プラグ形成領域１Ｂでプラグケーキから分離された水は、上記ろ液受け３８によって受けられ、ドレイン３９を介してスクリュープレスから排出される。
【0055】
スクリュープレスの運転が継続されるにしたがって、プラグケーキは、第２スクリュー軸４Ａの全周に亘って均一に形成される。その結果、図１０に示されるように、後続のケーキを確実に堰き止めるプラグケーキが第２スクリュー軸４Ａの周りに形成される。したがって、後続のケーキの含水率が高い場合でも、プラグ形成領域１Ｂに形成されたプラグケーキによって、後続のケーキを確実に堰き止めることができるので、後続のケーキの片流れを防止することができる。この「片流れ」とは、プラグケーキよりも高い含水率を有する後続のケーキがプラグ形成領域１Ｂをそのまま通過して排出チャンバー３３に排出されてしまうことを意味する。
【0056】
図１１に示されるように、プラグケーキが形成された後、制御部６は、第２スクリュー４を第１スクリュー３の回転方向とは逆方向に回転させ、第２スクリュー羽根４Ｂによってプラグケーキを少しずつ排出チャンバー３３に送り出す（すなわち、排出する）。このように、プラグケーキの形成とプラグケーキの排出とが連続的に行なわれるので、常にプラグ形成領域１Ｂにプラグケーキが存在する状態で、スクリュープレスを運転することができる。
【0057】
第２スクリュー４上のプラグケーキは、後続のケーキに背圧を加えながら、第２回転機構２０よって回転される第２スクリュー４の第２スクリュー羽根４Ｂによって排出チャンバー３３に排出される。制御部６は、第２スクリュー４の回転速度を変更することによって、排出チャンバー３３に排出されるプラグケーキの量を調整することができる。より具体的には、制御部６が第２スクリュー４の回転速度を低下させると、プラグケーキの排出量が減少し、制御部６が第２スクリュー４の回転速度を増加させると、プラグケーキの排出量が増加する。プラグケーキの排出量が減少すると、後続のケーキが脱水領域１Ａに滞留して、該後続のケーキに加えられる背圧が増加する。したがって、制御部６が第２スクリュー４の回転速度を低下させることにより、後続のケーキの含水率を低下させることができる。一実施形態では、第２スクリュー４の回転と停止とを交互に繰り返す間欠運転を行うことにより、後続のケーキに加えられる背圧を調整してもよい。
【0058】
このように、本実施形態では、第２スクリュー４を第１スクリュー３の回転方向とは逆向きに回転させることにより、低含水率のプラグケーキをスクリーンケーシング１から除去することができる。さらに、本実施形態によれば、スクリーンケーシング１の排出側端部には、背圧板などの抵抗体を設ける必要がない。したがって、プラグケーキをスクリーンケーシング１から円滑に排出チャンバー３３に排出することができる。さらに、背圧板や背圧板の作動機構が不要であるため、スクリュープレスを安価に製作することが可能になる。
【0059】
第２スクリュー４の第２スクリュー羽根４ＢのピッチＰ１（図２参照）は、第１スクリュー３の第１スクリュー羽根３ＢのピッチＰ２よりも小さい（すなわち、Ｐ１＜Ｐ２）。このように、第２スクリュー羽根４ＢのピッチＰ１を第１スクリュー羽根３ＢのピッチＰ２よりも小さくすると、第２スクリュー４が１回転する間に排出チャンバー３３に排出されるプラグケーキの移送距離が短くなるので、脱水領域１Ａ内のケーキに加えられる背圧をより細やかに調整することが可能になる。
【0060】
一般的な一軸型スクリュープレスでは、円筒形状に圧搾されたプラグケーキが硬くなりすぎると、この硬化したプラグケーキがスクリーンケーシングを閉塞させ、スクリーンケーシングから排出できなくなる。さらに、この硬化したプラグケーキがスクリューと供回りしてしまう。その結果、スクリュープレスの運転が継続できなくなる。本実施形態の二軸型スクリュープレスでは、第２スクリュー４の第２スクリュー羽根４Ｂの巻き方向は、第１スクリュー３の第１スクリュー羽根３Ｂの巻き方向とは逆である。したがって、プラグ形成領域１Ｂに形成されたプラグケーキを排出チャンバー３３に排出するときは、図１１に示されるように、第２スクリュー４を、第１スクリュー３の回転方向と逆方向に回転させる。第２スクリュー４とは逆方向に回転する第１スクリュー３によってケーキがプラグケーキに押し付けられると、第２スクリュー４の回転方向とは逆方向の力がプラグケーキに加えられる。その結果、プラグ形成領域１Ｂ内のプラグケーキと第２スクリュー４との供回り、および／または脱水領域１Ａ内のケーキと第１スクリュー３との供回りが防止されるので、汚泥に高い背圧を加えながら、スクリュープレスを運転することが可能になる。
【0061】
第２スクリュー羽根４Ｂの巻数が３巻き以上であると、プラグ形成領域１Ｂに形成されたプラグケーキを排出チャンバー３３に移送する時間が長くなる。プラグケーキの粘性が高い場合は、プラグケーキが第２スクリュー４と供回りするおそれがある。本実施形態では、第２スクリュー羽根４Ｂの巻数が３巻未満であるので、プラグケーキを短時間でスクリーンケーシング１から排出することができる。したがって、スクリュープレスで脱水される汚泥が高い粘性を有している場合でも、プラグケーキが第２スクリュー４とともに回転する前に、プラグケーキをスクリーンケーシング１から排出することができる。第２スクリュー羽根４Ｂの巻数が１巻きである場合は、プラグケーキが後続のケーキによって排出チャンバー３３に押し出されて、後続のケーキに効果的に背圧を加えることができなくなるおそれがある。したがって、第２スクリュー羽根４Ｂの巻数は、２巻き以上で３巻き未満が好ましい。
【0062】
図１２に示されるように、第２スクリュー４を第１スクリュー３と同一方向に回転させてもよい。第２スクリュー４を第１スクリュー３と同一方向に回転させると、プラグ形成領域１Ｂに形成されたプラグケーキが脱水領域１Ａに向かって押し出され、脱水領域１Ａのケーキにより大きな背圧を加えることができる。その結果、汚泥の脱水効率を向上させることができる。
【0063】
第２スクリュー４を第１スクリュー３と同一方向に長時間回転させると、脱水領域１Ａ内のケーキが第１スクリュー３と供回りするおそれがある。したがって、第２スクリュー４を第１スクリュー３と同一方向にある程度の時間だけ回転させた後で、第２スクリュー４の回転方向を、第１スクリュー３の回転方向とは逆向きに戻す（図１１参照）。本実施形態のスクリュープレスは、プラグケーキの排出を妨げる背圧板のような抵抗体を有していないので、第２スクリュー４は、スクリューコンベアのように、プラグケーキを円滑に排出チャンバー３３に排出することができる。このように、制御部６が第２スクリュー４の回転方向を変更することにより、脱水領域１Ａで第１スクリュー３により圧搾される汚泥に加えられる背圧を調整することができる。プラグケーキを排出チャンバー３３に確実に排出するために、第２スクリュー４の第２スクリュー羽根４Ｂの後端がスクリーンケーシング１の開口端部からやや突出するように構成してもよい。
【0064】
制御部６が第２スクリュー４の回転速度および回転方向を変更することにより、従来のスクリュープレスでは達成することができない低含水率にまで汚泥を脱水することができる。すなわち、第２スクリュー４を停止させた状態で、第１スクリュー３を回転させてプラグケーキを第２スクリュー軸４Ａの周りに形成する。次いで、第２スクリュー４を正方向（第１スクリュー３の回転方向とは逆方向）に回転させてプラグケーキを排出チャンバー３３に排出しながら、スクリーンケーシング１内の汚泥を圧搾して脱水処理を行う。汚泥の脱水処理中に、第２スクリュー４を逆方向（第１スクリュー３の回転方向と同一方向）に回転させて、脱水領域１Ａ内のケーキをさらに低含水率にまで脱水させ、その後、第２スクリュー４を正方向に回転させて、低含水率のプラグケーキを排出チャンバー３３に排出するようにしてもよい。このような第２スクリュー４の回転方向を変更する動作は、汚泥の性状に応じた間隔で定期的に行なうことが好ましい。
【0065】
一実施形態では、第２スクリュー羽根４Ｂの巻き方向は、第１スクリュー羽根３Ｂの巻き方向と同一であってもよい。この場合は、投入口２から投入された汚泥を、排出チャンバー３３へ送り出すときは、第２スクリュー４を第１スクリュー３とは同一方向に回転させることになる。プラグケーキを短時間でスクリーンケーシング１から排出するために、第２スクリュー羽根４Ｂの巻数は３巻未満である。さらに、第２スクリュー羽根４Ｂの巻数は、後続のケーキに効果的に背圧を加えるために、２巻き以上であることが好ましい。
【0066】
上述した実施形態のスクリュープレスは、液体含有物の一例である汚泥から液体である水を分離するために用いられているが、このスクリュープレスを汚泥以外の液体含有物から液体を分離するために用いてもよい。例えば、果実、油等の食品の処理、および古紙の再生処理などの工業製品の処理にも、上述の実施形態に係るスクリュープレスを用いることができる。食品の処理では、果実、種子などの原料（液体含有物）を圧搾して、果汁、油などの液体を原料から分離するためにスクリュープレスが用いられる。古紙の再生処理では、古紙を水および薬品などの液体と混合して、古紙を繊維状物質にほぐす。スクリュープレスは、繊維状物質と液体の混合物（液体含有物）を圧搾して、繊維状物質を混合物から分離するために用いられる。
【0067】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【0068】
１ スクリーンケーシング（ろ過筒）
１Ａ 脱水領域
１Ｂ プラグ形成領域
２ 投入口
３ 第１スクリュー
３Ａ 第１スクリュー軸
３Ｂ 第１スクリュー羽根
３Ｃ 縮径部
３Ｄ 壁面
４ 第２スクリュー
４Ａ 第２スクリュー軸
４Ｂ 第２スクリュー羽根
６ 制御部
７ 第１回転機構
８ 閉塞壁
１０ 水封装置
１１，１２ 軸受
１４ 第１駆動機
１５，１６ スプロケット
１７ チェーン
２０ 第２回転機構
２１ 旋回軸受
２１Ａ 歯
２１Ｂ 外輪
２１Ｃ 内輪
２１Ｄ ボール
２２ 駆動機構
２３ 回転ギア
２３Ａ 歯
２５ 第２駆動機
２８ 支持台
３３ 排出チャンバー
３８ ろ液受け
３９ ドレイン
４１ 旋回軸受
４１Ａ 歯
４１Ｂ 外輪
４１Ｃ 内輪
４１Ｄ ボール
４２ 駆動機構
４３ 回転ギア
４３Ａ 歯
４５ 第１駆動機
４８ 支持台
１Ａ 脱水領域
１Ｂ プラグ形成領域
２ 投入口
３ 第１スクリュー
３Ａ 第１スクリュー軸
３Ｂ 第１スクリュー羽根
３Ｃ 縮径部
３Ｄ 壁面
４ 第２スクリュー
４Ａ 第２スクリュー軸
４Ｂ 第２スクリュー羽根
６ 制御部
７ 第１回転機構
８ 閉塞壁
１０ 水封装置
１１，１２ 軸受
１４ 第１駆動機
１５，１６ スプロケット
１７ チェーン
２０ 第２回転機構
２１ 旋回軸受
２１Ａ 歯
２１Ｂ 外輪
２１Ｃ 内輪
２１Ｄ ボール
２２ 駆動機構
２３ 回転ギア
２３Ａ 歯
２５ 第２駆動機
２８ 支持台
３３ 排出チャンバー
３８ ろ液受け
３９ ドレイン
４１ 旋回軸受
４１Ａ 歯
４１Ｂ 外輪
４１Ｃ 内輪
４１Ｄ ボール
４２ 駆動機構
４３ 回転ギア
４３Ａ 歯
４５ 第１駆動機
４８ 支持台
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】