JP7699043B2 - 分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、分離装置に関する。

特許文献１に記載のように、２つのスクリュー羽根を設けたスクリューを回転させて、汚泥を搬送しつつ圧搾する分離装置が知られている。この分離装置は、側面に汚泥投入口が設けられたケーシングの内部に、２つのスクリュー羽根に挟まれた第１空間と第２空間を形成する。この分離装置は、第１空間で原汚泥を脱水して排出し、脱水により生じた分離液を、スクリュー羽根の外周とケーシング内周との間の間隙を介して、第１空間から第２空間に流出させて、排出する。

国際公開第２０１８／１７９５６９号公報

分離装置においては、固液分離効率を向上させることがより好ましい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、固液分離効率の向上が可能な分離装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の分離装置は、対象物が投入される対象物投入口、脱水した対象物が排出される対象物排出口、及び前記対象物からの分離液が排出される分離液排出口が設けられるケーシングと、前記ケーシングの内部に設けられるスクリュー軸と、前記スクリュー軸の外周面に螺旋状に延在し、第１表面と前記第１表面の裏側の第２表面とを有する第１スクリュー羽根と、前記スクリュー軸の外周面に、第１端から第２端まで螺旋状に延在し、前記第１スクリュー羽根の第１表面に所定間隔を有して対向する第３表面と前記第３表面の裏側の第４表面とを有する第２スクリュー羽根と、カバー部と、を備え、前記ケーシングは、前記対象物投入口を基準として前記スクリュー軸の回転軸に沿う第１方向の側に前記対象物排出口を有し、前記対象物投入口を基準として前記回転軸に沿う前記第１方向とは逆側の第２方向の側に前記分離液排出口を有し、前記カバー部は、前記スクリュー軸の外周面に対向し、かつ、螺旋状に延在し、前記第１表面と前記第３表面との間の第１空間を、少なくとも前記第１端から前記第２端までを覆っている。

本発明によれば、固液分離効率を向上することができる。

図１は、本実施形態に係る分離装置の一部断面図である。 図２は、本実施形態に係る分離装置の模式的な拡大断面図である。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。

（分離装置の全体構成）
図１は、本実施形態に係る分離装置の一部断面図である。図２は、本実施形態に係る分離装置の模式的な拡大断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る分離装置１は、スクリュー型分離装置であり、ケーシング１０、スクリュー軸２０、第１スクリュー羽根３０、第２スクリュー羽根４０、カバー部５０、隔壁部６０、投入部７０、排出ポンプ７１、傾斜調整部７２、及び制御部７３を有している。分離装置１は、後述の対象物投入口１１Ｃからケーシング１０内に投入された対象物Ａ０を脱水して、脱水した後の濃縮対象物Ａを、後述する対象物排出口１１Ａから排出する。そして、分離装置１は、脱水により対象物Ａ０から分離された分離液Ｂを、後述する分離液排出口１１Ｂから排出する。対象物Ａ０は、分離装置１に脱水される前の対象物であり、本実施形態では、含水率が高い下水や工場排水等の汚泥である。対象物Ａ０は、凝集剤が添加されて固形成分がフロック化していてもよいし、凝集剤が添加されずにフロック化されていない汚泥であってもよい。

以下、地表Ｇ０に平行な方向、すなわち水平方向を、方向Ｘとする。そして、方向Ｘのうちの一方の方向を、方向Ｘ１とし、方向Ｘのうちの他方の方向、すなわちＸ１方向と反対の方向を、Ｘ２方向とする。また、地表Ｇ０にも直交する方向、すなわち鉛直方向を、方向Ｚとする。そして、方向Ｚのうちの一方の方向である鉛直方向の上方に向かう方向を、Ｚ１方向とし、方向Ｚのうちの他方の方向である鉛直方向の下方に向かう方向を、Ｚ２方向とする。

（ケーシング）
ケーシング１０は、軸方向である延在方向Ｅに沿って、一方の端部１０Ａから、端部１０ＡよりもＺ１方向側に位置する他方の端部１０Ｂまで延在し、内部に空間が設けられる円錐台形状の部材である。延在方向Ｅは、方向Ｚに沿っており、ケーシング１０は、鉛直方向に延在している。ただし、ケーシング１０は、鉛直方向に延在することに限られず、水平方向に対して傾斜して延在していてよい。この場合、後述するスクリュー羽根（第１スクリュー羽根３０および第２スクリュー羽根４０）の角度が、スクリュー羽根の表面に対象物が堆積しない程度に傾斜するように、ケーシング１０の傾斜角度を設定するのが好ましい。ケーシング１０の水平方向に対する傾斜角（延在方向ＥとＸ方向とのなす角度）は、例えば３０度以上９０度以下であることが好ましく、９０度であることがより好ましい。以下、延在方向Ｅに沿った方向のうち、端部１０Ｂ側から端部１０Ａ側に向かう方向を第１方向Ｅ１とし、第１方向Ｅ１と反対方向、すなわち端部１０Ａ側から端部１０Ｂ側に向かう方向を第２方向Ｅ２とする。

ケーシング１０は、中間部１０Ｃにおける側面（外周面）に対象物投入口１１Ｃが開口しており、対象物投入口１１Ｃよりも第１方向Ｅ１側（Ｚ２方向側）に対象物排出口１１Ａが開口しており、対象物投入口１１Ｃよりも第２方向Ｅ２側（Ｚ１方向側）に分離液排出口１１Ｂが開口している。本実施形態では、ケーシング１０の端部１０Ａに対象物排出口１１Ａが開口しており、ケーシング１０の端部１０Ｂに分離液排出口１１Ｂが開口している。中間部１０Ｃは、延在方向Ｅに沿ったケーシング１０の中央に位置しているが、延在方向Ｅに沿った端部１０Ａと端部１０Ｂとの間の任意の位置にあってよい。分離液排出口１１Ｂは、ケーシング１０の端部１０Ｂに複数設けられていてもよい。分離液排出口１１Ｂが複数設けられている場合、ケーシング１０が鉛直方向に延在してケーシング１０の端部１０Ｂ（第２方向Ｅ２側の端面）が水平方向（ケーシング１０の延在方向Ｅに直交する方向）に延在することにより、それぞれの分離液排出口１１Ｂを同じ高さに位置させることができ、分離液排出口１１Ｂから分離液を適切に排出できるため、好ましい。

ケーシング１０は、対象物投入口１１Ｃ、対象物排出口１１Ａ、及び分離液排出口１１Ｂ以外には、内部と外部とを連通する穴が形成されていないが、それら以外にも開口が形成されていてもよい。ただし、ケーシング１０は、メッシュ及びパンチングプレートなどのスクリーンとは異なり、全域にわたり多数の開口が形成される構造ではないといえる。

ケーシング１０は、第１方向Ｅ１（対象物排出口１１Ａ側）に向かうに従って、内部の空間の、延在方向Ｅから見た場合の断面積が小さくなっている。本実施形態では、ケーシング１０は、第１方向Ｅ１に向かうに従って径が小さくなる中空の円錐台形状となっている。対象物排出口側を窄めておくことにより、対象物を濃縮しやすくなっている。ただし、ケーシング１０の形状はこれに限られず任意であり、例えば径が一定の円筒状などであってもよい。

（スクリュー軸）
スクリュー軸２０は、円柱形状であり、ケーシング１０の内部に設けられて、スクリュー軸２０の回転軸に沿う延在方向Ｅに沿って延在している。スクリュー軸２０は、一方の端部２０Ａ又は他方の端部２０Ｂの少なくともいずれかが、軸受けによって軸支持されたモータ（いずれも図示せず）に連結されている。スクリュー軸２０は、このモータが制御部７３によって駆動されることにより、延在方向Ｅを軸中心として、回転方向Ｒに回転される。本実施形態では、回転方向Ｒは、端部２０Ｂ側から見て、反時計回りの方向であるが、それに限られない。

（第１スクリュー羽根）
第１スクリュー羽根３０は、一方の端部３０Ａから他方の端部３０Ｂまで、ケーシング１０の内部を、第２方向Ｅ２に向けて、スクリュー軸２０の外周面に螺旋状に延在するよう設けられている。端部３０Ａは、対象物排出口１１Ａ側の端部であり、延在方向Ｅにおいて、対象物投入口１１Ｃと対象物排出口１１Ａとの間に位置している。端部３０Ｂは、分離液排出口１１Ｂ側の端部であり、延在方向Ｅにおいて、対象物投入口１１Ｃと分離液排出口１１Ｂとの間に位置している。第１スクリュー羽根３０は、対象物排出口１１Ａ側（第１方向Ｅ１側）を向く一方（鉛直方向下側）の第１表面３０ａと、分離液排出口１１Ｂ側（第２方向Ｅ２側）を向く他方（鉛直方向上側）の第２表面３０ｂ（第１表面３０ａの裏側の表面）とを有する。第１スクリュー羽根３０を延在方向Ｅに沿って貫通する仮想の直線は、延在方向Ｅに進むに従って、第１表面３０ａと第２表面３０ｂとに交互に交差することとなる。

第１スクリュー羽根３０は、端部３０Ｂから端部３０Ａに向かって、回転方向Ｒと反対方向に巻回されている。すなわち、回転方向Ｒが端部２０Ｂ側から見て反時計回りの場合は、第１スクリュー羽根３０は、いわゆるＺ巻き（右手）の螺旋状に設けられる。反対に、回転方向Ｒが、端部２０Ｂ側から見て時計回りの場合は、第１スクリュー羽根３０は、いわゆるＳ巻き（左手）の螺旋状に設けられる。第１スクリュー羽根３０は、スクリュー軸２０回転に伴い、回転する。第１スクリュー羽根３０の傾斜角度は、表面に対象物が堆積することなく滑り落ちる程度に傾斜していることが好ましく、例えば３０度以上であってよい。なお、第１スクリュー羽根３０の傾斜角度とは、スクリュー軸２０の中心軸ＡＸを軸方向とした場合の径方向外側に向けて第１スクリュー羽根３０の内周部から外周部までを結んだ線と、径方向に沿った線とのなす角度を指す。

第１スクリュー羽根３０の外周部３０ｃは、ケーシング１０の内周面１０ａとは接触せず、外周部３０ｃと内周面１０ａとの間には、間隙Ｈが形成されている。間隙Ｈは、濃縮対象物Ａも通過可能な程度に大きく形成されていてよい。間隙Ｈの幅（外周部３０ｃと内周面１０ａとの間の距離）は、例えば５ｍｍ以上や１０ｍｍ以上であるが、それに限られず任意の大きさであってよい。

（第２スクリュー羽根）
第２スクリュー羽根４０は、ケーシング１０の内部において、延在方向Ｅに沿ってスクリュー軸２０の外周面に螺旋状に延在する。第２スクリュー羽根４０は、第１スクリュー羽根３０に対して、延在方向Ｅに沿って所定間隔を隔ててずれた位置に設けられており、第１スクリュー羽根３０と同じ巻回方向で巻回されている。第２スクリュー羽根４０も、スクリュー軸２０の回転に伴い、回転する。第２スクリュー羽根４０は、対象物排出口１１Ａ側（第１方向Ｅ１側）を向く一方（鉛直方向下側）の第３表面４０ａ（第１スクリュー羽根３０の第２表面３０ｂに所定間隔を有して対向する表面）と、分離液排出口１１Ｂ側（第２方向Ｅ２側）を向く他方（鉛直方向上側）の第４表面４０ｂ（第３表面４０ａの裏側の表面）とを有する。第２スクリュー羽根４０を延在方向Ｅに沿って貫通する仮想の直線は、延在方向Ｅに進むに従って、第３表面４０ａと第４表面４０ｂとに交互に交差することとなる。第２スクリュー羽根４０の傾斜角度は、例えば３０度以上であってよい。なお、第２スクリュー羽根４０の傾斜角度とは、スクリュー軸２０の中心軸ＡＸを軸方向とした場合の径方向外側に向けて第２スクリュー羽根４０の内周部から外周部まで結んだ線と、径方向に沿った線とのなす角度を指す。

第２スクリュー羽根４０は、一方の端部である第１端４０Ａから他方の端部である第２端４０Ｂまで、螺旋状に延在する。第１端４０Ａは、対象物排出口１１Ａ側の端部であり、延在方向Ｅにおいて、対象物投入口１１Ｃと対象物排出口１１Ａとの間に位置している。第１端４０Ａは、延在方向Ｅにおいて、第１スクリュー羽根３０の端部３０Ａよりも分離液排出口１１Ｂ側（第２方向Ｅ２側）に位置している。第２端４０Ｂは、分離液排出口１１Ｂ側の端部であり、延在方向Ｅにおいて、対象物投入口１１Ｃと分離液排出口１１Ｂとの間に位置している。本実施形態では、第２端４０Ｂは、延在方向Ｅにおいて、第１スクリュー羽根３０の端部３０Ｂと同じ位置にあり、第２端４０Ｂ、３０Ｂが、後述の隔壁部６０に接続されている。

第２スクリュー羽根４０の外周部４０ｃは、ケーシング１０の内周面１０ａとは接触せず、外周部４０ｃと内周面１０ａと間には、間隙Ｈが形成されている。

ここで、本実施形態の第１スクリュー羽根３０及び第２スクリュー羽根４０は、螺旋状に延在する形状であり、滑らかな曲線形状となる。ただし、第１スクリュー羽根３０及び第２スクリュー羽根４０は、滑らかな曲線構造でなくてもよく、例えば、平板を組み合わせた簡易な構造でもよく、２つの水路（後述の第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２）を形成する任意の構造であってよい。

（搬送促進区間と対象物搬送区間）
第１スクリュー羽根３０と第２スクリュー羽根４０とは以上のような位置に設けられているため、第２スクリュー羽根４０の第１端４０Ａから第２端４０Ｂまでの区間（以下、この区間を搬送促進区間Ｋ１とする）では、第１スクリュー羽根３０と第２スクリュー羽根４０との両方が設けられている。また、第２スクリュー羽根４０の第１端４０Ａから第１スクリュー羽根３０の端部３０Ａまでの区間（以下、この区間を対象物搬送区間Ｋ２とする）では、第１スクリュー羽根３０が設けられて第２スクリュー羽根４０が設けられていない。

搬送促進区間Ｋ１は、第１スクリュー羽根３０と第２スクリュー羽根４０とが設けられるダブルスクリュー区間である。搬送促進区間Ｋ１は、中心軸ＡＸを中心とした径方向から見て、少なくとも一部の区間において、対象物投入口１１Ｃに重なるように設定されている。

搬送促進区間Ｋ１には、分離液Ｂが搬送される第１空間Ｓ１と、対象物Ａ０や濃縮対象物Ａが搬送される第２空間Ｓ２とが形成される。第１空間Ｓ１は、第１スクリュー羽根３０の第１表面３０ａと、その第１表面３０ａに対向する第２スクリュー羽根４０の第４表面４０ｂとの間の空間である。第１表面３０ａは、第１空間Ｓ１の分離液排出口１１Ｂ側（第２方向Ｅ２側）に面しており、第４表面４０ｂは、第１空間Ｓ１の対象物排出口１１Ａ側（第１方向Ｅ１側）に面している。第２空間Ｓ２は、第１スクリュー羽根３０の第２表面３０ｂと、その第２表面３０ｂに対向する第２スクリュー羽根４０の第３表面４０ａとの間の空間である。第２表面３０ｂは、第２空間Ｓ２の対象物排出口１１Ａ側（第１方向Ｅ１側）に面しており、第３表面４０ａは、第２空間Ｓ２の分離液排出口１１Ｂ側（第２方向Ｅ２側）に面している。

第１スクリュー羽根３０の第１表面３０ａとその第１表面３０ａに対向する第２スクリュー羽根４０の第４表面４０ｂとの間の、延在方向Ｅにおける距離（すなわち第１空間Ｓ１の延在方向における長さ）は、第１スクリュー羽根３０の第２表面３０ｂとその第２表面３０ｂに対向する第２スクリュー羽根４０の第３表面４０ａとの間の、延在方向Ｅにおける距離（すなわち第２空間Ｓ２の延在方向Ｅにおける長さ）よりも、短いことが好ましい。そのため、本実施形態においては、第１空間Ｓ１の容積は、第２空間Ｓ２の容積より小さい。ただしそれに限られず、第１空間Ｓ１の容積は、第２空間Ｓ２の容積と同じ、又は第２空間Ｓ２の容積よりも大きくてもよい。

対象物搬送区間Ｋ２は、搬送促進区間Ｋ１よりも対象物排出口１１Ａ側の区間である。対象物搬送区間Ｋ２は、本実施形態では、第１スクリュー羽根３０が設けられて第２スクリュー羽根４０が設けられないシングルスクリュー区間であるが、例えば第１スクリュー羽根３０の端部３０Ａと第２スクリュー羽根４０の第１端４０Ａとが同じ位置にある場合は、第１スクリュー羽根３０及び第２スクリュー羽根４０の両方が設けられない区間となる。

対象物搬送区間Ｋ２には、対象物Ａ０や濃縮対象物Ａが搬送される第３空間Ｓ３が形成される。第３空間Ｓ３は、第２方向Ｅ２側において対象物排出口１１Ａに連通し、第１方向Ｅ１側において、搬送促進区間Ｋ１の第１空間Ｓ１及び第３空間Ｓ３に連通する。第１空間Ｓ１と第３空間Ｓ３とを連通する開口を、以下、下側開口ＯＰ２とする。下側開口ＯＰ２は、第２スクリュー羽根４０の第１端４０Ａに設けられた開口といえる。下側開口ＯＰ２の大きさや形状は任意である。例えば、第１空間Ｓ１と第３空間Ｓ３との間にバッフル（隔壁）が設けられておらず、第１空間Ｓ１と第３空間Ｓ３との間（第１空間Ｓ１の第３空間Ｓ３に連通する領域）の全域が開口することで下側開口ＯＰ２が形成されていてもよい。また例えば、第１空間Ｓ１と第３空間Ｓ３との間にバッフル（隔壁）が設けられており、そのバッフルに第１空間Ｓ１と第３空間Ｓ３とを連通する貫通穴が開口することで下側開口ＯＰ２が形成されていてもよい。

（カバー部）
カバー部５０は、スクリュー軸２０の外周面に対向し、かつ、延在方向Ｅに沿って螺旋状に延在するカバーである。カバー部５０は、中心軸ＡＸを軸方向とした場合の第１空間Ｓ１の径方向外側を覆うカバーであり、第１空間Ｓ１の径方向外側の面の全域を覆う。図１に示すように、カバー部５０は、少なくとも搬送促進区間Ｋ１の全区間にわたって、すなわち少なくとも第２スクリュー羽根４０の第１端４０Ａから第２端４０Ｂまでにわたって、第１空間Ｓ１を覆っている。図１の例では、カバー部５０の第１方向Ｅ１側の端部は、延在方向Ｅにおいて第１端４０Ａと同じ位置にあり、カバー部５０の第２方向Ｅ２側の端部は、延在方向Ｅにおいて第２端４０Ｂと同じ位置にある。ただし、カバー部５０が少なくとも第１端４０Ａから第２端４０Ｂまでにわたって第１空間Ｓ１を覆うとは、カバー部５０の第１方向Ｅ１側の端部及び第２方向Ｅ２側の端部が、延在方向Ｅにおいて、厳密に第１端４０Ａ及び第２端４０Ｂと同じ位置にあることを指していることに限られない。例えば、カバー部５０の第１方向Ｅ１側の端部が、第１端４０Ａよりも第１方向Ｅ１側に位置していてもよいし、カバー部５０の第２方向Ｅ２側の端部が、第２端４０Ｂよりも第２方向Ｅ２側まで延在していてもよい。また例えば、カバー部５０の第１方向Ｅ１側の端部が，第１端４０Ａよりも所定距離だけ第２方向Ｅ２側に位置していてもよいし、カバー部５０の第２方向Ｅ２側の端部が、第２端４０Ｂよりも所定距離だけ第１方向Ｅ１側に位置していてもよい。ここでの所定距離は、本実施形態の効果を奏する範囲の長さであってよく、例えばスクリュー軸２０の延在方向Ｅにおける全長に対して、５％以下の長さであってよい。カバー部５０は、第１空間Ｓ１の外周に沿って螺旋状に延在する。

図２に示すように、カバー部５０は、対象物投入口１１Ｃよりも第２方向Ｅ２側（Ｚ１方向側）においては、第１スクリュー羽根３０の外周部３０ｃから、その外周部３０ｃに対して延在方向Ｅにおいて隣り合う第２スクリュー羽根４０の外周部４０ｃまでにわたって設けられていて、第２スクリュー羽根４０とカバー部５０とが連結している。従って、対象物投入口１１Ｃよりも第２方向Ｅ２側（Ｚ１方向側）においては、第１空間Ｓ１は、第１スクリュー羽根３０の第１表面３０ａ、第２スクリュー羽根４０の第４表面４０ｂ、スクリュー軸２０の外周面、及びカバー部５０の内周面５０ａで囲われた空間となり、延在方向Ｅにおいて隣り合う第２空間Ｓ２とは連通しない。なお、対象物投入口１１Ｃと延在方向Ｅ（Ｚ方向）において同じ位置においても、カバー部５０は、第１スクリュー羽根３０の外周部３０ｃから第２スクリュー羽根４０の外周部４０ｃまでにわたって設けられ、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とが連通していないことが好ましい。

図２に示すように、カバー部５０は、対象物投入口１１Ｃよりも第１方向Ｅ１側（Ｚ２方向側）においては、第１スクリュー羽根３０の外周部３０ｃから、その外周部３０ｃに対して延在方向Ｅにおいて隣り合う第２スクリュー羽根４０の外周部４０ｃに向けて延在しているが、外周部４０ｃに接触しておらず、外周部４０ｃとの間に隙間ＯＰ１が形成されている。隙間ＯＰ１は、カバー部５０の内周面５０ａと第２スクリュー羽根４０の外周部４０ｃとの間に形成されているともいえる。第１空間Ｓ１は、この隙間ＯＰ１を介して、対象物投入口１１Ｃよりも第１方向Ｅ１側において、第１方向Ｅ１側（Ｚ２方向側）に隣り合う第２空間Ｓ２と連通している（すなわち第１空間Ｓ１の第１方向Ｅ１側の箇所と第２空間Ｓ２の第２方向Ｅ２側の箇所とが連通している）。なお、対象物投入口１１Ｃよりも第１方向Ｅ１側においては、第２スクリュー羽根４０の外周部４０ｃは、カバー部５０の内周面５０ａと接触することなく螺旋状に延在しているため、隙間ＯＰ１も、外周部４０ｃと内周面５０ａとの間で、螺旋状に延在しているといえる。

隙間ＯＰ１の幅（外周部４０ｃと内周面５０ａとの間の距離）は、濃縮対象物Ａも通過可能な程度に大きく形成されていてよい。例えば、隙間ＯＰ１の幅は、第１スクリュー羽根３０の幅（第１スクリュー羽根３０の内周部から外周部３０ｃまでの距離）に対して、２０％以上３０％以上の長さであってよく、また例えば、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の長さであってよいが、それに限られず任意の長さであってよい。隙間ＯＰ１の幅が小さすぎると、隙間ＯＰ１を通って第２空間Ｓ２に流入する分離液の流速が高くなり固液分離効率が低下する可能性があり、隙間ＯＰ１の幅が大きすぎても固液分離効率に対して問題はないが、隙間ＯＰ１の幅が大きすぎると第２スクリュー羽根４０の幅が短くなって、第２スクリュー羽根４０の機能に影響を及ぼす可能性がある。それに対して、隙間ＯＰ１の幅を上述の範囲とすることで、分離液の流速増加や濃縮対象物Ａの流入量の増加を抑制して固液分離効率の低下を抑制しつつ、第２スクリュー羽根４０の幅を十分に保つ（例えば隙間ＯＰ１が無い部分に対して７０％以上程度）ことで、第２スクリュー羽根４０の機能を適切に維持できる。

このように、本実施形態においては、外周部４０ｃと内周面５０ａとの隙間ＯＰ１により、対象物投入口１１Ｃよりも第１方向Ｅ１側において、第１空間Ｓ１と、その第１空間Ｓ１に第１方向Ｅ１側に隣り合う第２空間Ｓ２とが連通している。ただし、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とは、隙間ＯＰ１で連通していることに限られない。例えば、対象物投入口１１Ｃよりも第１方向Ｅ１側において、第２スクリュー羽根４０に、第３表面４０ａから第４表面４０ｂまで貫通する開口が形成されており、その開口によって、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とが連通してもよい。

（隔壁部）
図１に示すように、隔壁部６０は、第２スクリュー羽根４０の第２端４０Ｂに接続される板状の部材である。隔壁部６０は、ケーシング１０内の、隔壁部６０よりも対象物投入口１１Ｃ側の空間と、隔壁部６０よりも分離液排出口１１Ｂ側の空間とを、仕切る。具体的には、隔壁部６０は、第１方向Ｅ１側の表面６０ａが、第１スクリュー羽根３０の端部３０Ｂ、第２スクリュー羽根４０の第２端４０Ｂ、及びカバー部５０の第２方向Ｅ２側の端部に接続されている。隔壁部６０は、隔壁部６０よりも対象物投入口１１Ｃ側の第２空間Ｓ２と、隔壁部６０よりも分離液排出口１１Ｂ側の空間である第４空間Ｓ４とを仕切る。

隔壁部６０には、第１空間Ｓ１と第４空間Ｓ４とを連通する上側開口ＯＰ３が形成されている。上側開口ＯＰ３は、隔壁部６０の表面６０ａの、第１スクリュー羽根３０の端部３０Ｂ、第２スクリュー羽根４０の第２端４０Ｂ、及びカバー部５０の第２方向Ｅ２側の端部に囲われた箇所から、隔壁部６０の第２方向Ｅ２側の表面６０ｂまでにわたって形成される。

隔壁部６０の外周部とケーシング１０の内周面１０ａとは接触しておらず、隔壁部６０の外周部とケーシング１０の内周面１０ａとの間には、間隙Ｈａが形成されている。第２空間Ｓ２と第４空間Ｓ４とは、この間隙Ｈａを介して連通している。上側開口ＯＰ３は、間隙Ｈａよりもよりも開口面積が大きいことが好ましい。分離液の排出量は上側開口ＯＰ３の大きさに依存するため、上側開口ＯＰ３を間隙Ｈａより大きくすることで、分離液の排出量を向上させ、間隙Ｈａから第４空間Ｓ４（分離液排出口１１Ｂ側）への固形成分の流出を抑制して、固液分離効率を向上できる。上側開口ＯＰ３は、下側開口ＯＰ２の開口面積と等しいことが好ましく、下側開口ＯＰ２も、間隙Ｈａよりもよりも開口面積が大きいことが好ましい。間隙Ｈａの幅（隔壁部６０の外周部とケーシング１０の内周面１０ａとの間の距離）は、隙間ＯＰ１の幅よりも小さいことが好ましく、第１スクリュー羽根３０や第２スクリュー羽根４０の間隙Ｈよりも小さいことが好ましい。スクリュー軸２０の回転に伴って隔壁部６０も回転するため、間隙Ｈａの幅は、隔壁部６０が回転するのに邪魔でない程度に小さいことが好ましく、例えば、１ｍｍ以上２ｍｍ以下程度であってよい。

投入部７０は、対象物投入口１１Ｃに接続されており、ケーシング１０内への対象物Ａ０の投入量を制御する装置である。投入部７０は、例えば、開閉弁や、対象物Ａ０を搬送するポンプなどである。

排出ポンプ７１は、対象物排出口１１Ａに接続されるポンプである。排出ポンプ７１は、停止時には、ケーシング１０の端部１０Ａまで移動してきた濃縮対象物Ａをせき止める。また、排出ポンプ７１は、駆動時には吸引することにより、ケーシング１０内の濃縮対象物Ａを、対象物排出口１１Ａから強制的に排出する。ただし、排出ポンプ７１は必須の構成でなく、例えば重力により排出させてもよい。

傾斜調整部７２は、ケーシング１０に取付けられて、ケーシング１０の傾斜角度を変化させる。ただし、傾斜調整部７２は必須の構成でなく、傾斜角度は一定であってもよい。

制御部７３は、分離装置１の動作を制御する制御装置である。制御部７３は、モータによるスクリュー軸２０の回転と、投入部７０による対象物Ａ０の投入量と、排出ポンプ７１の動作、すなわちケーシング１０内の濃縮対象物Ａの排出量と、傾斜調整部７２による傾斜角度と、の少なくとも１つを制御する。制御部７３は、例えば、演算装置、すなわちＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有するコンピュータであり、ＣＰＵの演算により、分離装置１の動作を制御する。

（分離装置の動作）
次に、上述のように構成された分離装置１の動作および対象物の挙動について説明する。制御部７３は、投入部７０を制御して、対象物投入口１１Ｃから、ケーシング１０内に対象物Ａ０を投入する。対象物投入口１１Ｃの位置は搬送促進区間Ｋ１に重なるため、対象物投入口１１Ｃからの対象物Ａ０は、搬送促進区間Ｋ１の全区間に亘って設けられたカバー部５０に遮られて、第１空間Ｓ１内への流入が抑制されて、第２空間Ｓ２内に流入する。制御部７３は、スクリュー軸２０を回転させる。第２空間Ｓ２内に投入された対象物Ａ０は、重力と、回転による第１スクリュー羽根３０の第２表面３０ｂとの摩擦力により、液体成分が分離されつつ、第１方向Ｅ１側に移動して、第２空間Ｓ２内を通って第２空間Ｓ２に連通する第３空間Ｓ３に流入する。第３空間Ｓ３に流入した対象物Ａ０の固形成分は、制御部７３に駆動される排出ポンプ７１により、液体成分が分離された濃縮対象物Ａとして、対象物排出口１１Ａから、ケーシング１０の外部に排出される。なお、本実施形態においては、第１スクリュー羽根３０及び第２スクリュー羽根４０とケーシング１０の内周面１０ａとの間隙Ｈが比較的大きいため、対象物Ａ０の一部は、間隙Ｈを通って、重力により第３空間Ｓ３側に沈降してゆく。

第２空間Ｓ２内では、対象物Ａ０は、重力により、第１方向Ｅ１側（鉛直方向下方側）に、すなわち第１スクリュー羽根３０の第２表面３０ｂ側に沈降する。対象物Ａ０からは、上澄みとしての分離液Ｂが、対象物Ａ０の第２方向Ｅ２側（鉛直方向上方側）に分離される。第２空間Ｓ２で分離された分離液Ｂは、第２空間Ｓ２の第１方向Ｅ１側（鉛直方向上方側）の隙間ＯＰ１から、第１空間Ｓ１内に流入する。第３空間Ｓ３で対象物Ａ０から分離された分離液Ｂは、第３空間Ｓ３と第１空間Ｓ１とを連通する下側開口ＯＰ２から、第１空間Ｓ１内に流入する。第２空間Ｓ２や第３空間Ｓ３から第１空間Ｓ１内に流入した分離液Ｂは、第１空間Ｓ１内を螺旋状に第２方向Ｅ２側に移動して、上側開口ＯＰ３から第４空間Ｓ４に流入し、分離液排出口１１Ｂから、ケーシング１０の外部に排出される。対象物投入口１１Ｃより第２方向Ｅ２側（鉛直方向上方側）では、隙間ＯＰ１が形成されておらず、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とが連通していないため、第１空間Ｓ１内の分離液Ｂが第２空間Ｓ２に流出することが抑制される。

なお、第１空間Ｓ１での第２方向Ｅ２側への流れにより、固形成分である対象物Ａ０も第３空間Ｓ３から下側開口ＯＰ２を通って第１空間Ｓ１内に侵入する可能性がある。ただし、対象物Ａ０は、重力とスクリュー軸２０の回転による第１方向Ｅ１側への流れが強く、下側開口ＯＰ２及び上側開口ＯＰ３が間隙Ｈａよりも大きいため、第１方向Ｅ１側に押し出されて、分離液Ｂと共に分離液排出口１１Ｂから排出されることが抑制される。このように固形成分である対象物Ａ０が第１方向Ｅ１側に向かうため、分離液Ｂは、第２方向Ｅ２側に流れやすくなり、隙間ＯＰ１から第１空間Ｓ１内に分離液Ｂを流入しやすくできる。

（本実施形態の構成１）
以上説明したように、本実施形態に係る分離装置１は、ケーシング１０と、ケーシング１０の内部に設けられるスクリュー軸２０と、第１スクリュー羽根３０と、第２スクリュー羽根４０と、カバー部５０とを備える。ケーシング１０は、対象物Ａ０が投入される対象物投入口１１Ｃと、脱水した対象物Ａ０が排出される対象物排出口１１Ａと、対象物Ａ０からの分離液Ｂが排出される分離液排出口１１ＢＡとが設けられる。第１スクリュー羽根３０は、スクリュー軸２０の外周面に螺旋状に延在し、第１表面３０ａと第１表面３０ａの裏側の第２表面３０ｂとを有する。第２スクリュー羽根４０は、スクリュー軸２０の外周面に第１端４０Ａから第２端４０Ｂまで螺旋状に延在し、第２表面３０ｂに所定間隔を有して対向する第３表面４０ａと第３表面４０ａの裏側の第４表面４０ｂとを有する。ケーシング１０は、対象物投入口１１Ｃを基準としてスクリュー軸２０の回転軸に沿う第１方向Ｅ１側に対象物排出口１１Ａを有し、対象物投入口１１Ｃを基準として第１方向Ｅ１とは逆側の第２方向Ｅ２側に分離液排出口１１Ｂを有する。カバー部５０は、スクリュー軸２０の外周面に対向し、かつ、螺旋状に延在し、第１表面３０ａと第４表面４０ｂとの間の第１空間Ｓを、少なくとも第１端４０Ａから第２端４０Ｂまでを覆っている。

（構成１による効果）
本実施形態に係る分離装置１は、第２方向Ｅ２（鉛直方向上方）側に分離液排出口１１Ｂがあり、第１方向Ｅ１（鉛直方向下方）側に対象物排出口１１Ａがあることで、対象物Ａ０を重力沈降させることができ、第１端４０Ａから第２端４０Ｂまでにわたってカバー部５０が設けられることで、第１空間Ｓ１内に対象物Ａ０が流入することを好適に抑制できる。本実施形態に係る分離装置１によると、カバー部５０で仕切られた第１空間Ｓ１より鉛直方向下側の空間で対象物Ａ０を重力沈降させつつ、対象物Ａ０を重力沈降させる空間の鉛直方向上側に形成した第１空間Ｓ１で分離液排出口１１Ｂ側に分離液を移動させることができる。これにより、第１空間Ｓ１内への対象物Ａ０の流入を抑えつつ対象物Ａ０を重力沈降させるため、固液分離効率を適切に向上できる。

また、本実施形態では、対象物Ａ０を重力沈降させるため、第１スクリュー羽根３０及び第２スクリュー羽根４０とケーシング１０の内周面１０ａとの間隙Ｈを通過して、対象物Ａ０が分離液排出口１１Ｂ側に到達することを抑制できる。これにより、間隙Ｈを対象物Ａ０が通過しないように小さくする必要がなくなる。そのため、間隙Ｈを小さくすることによる製造工程の複雑化を抑制して、製造を容易にすることができる。間隙Ｈを広くすることで、間隙Ｈを流れる固形成分の流速が高くなり過ぎることを抑制して、重力沈降による固液分離効率を向上させることもできる。

（本実施形態の構成２と効果）
本実施形態に係る分離装置１は、以下説明する構成２も備えていることが好ましい。構成２では、対象物投入口１１Ｃよりも第１方向Ｅ１（鉛直方向下方）側において、第２スクリュー羽根４０に第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２を連通する隙間ＯＰ１が形成されている。第２スクリュー羽根４０の第１端４０Ａから第２端４０Ｂまでにわたって、第１空間Ｓ１を覆うカバー部５０が形成されており、対象物投入口１１Ｃよりも第１方向Ｅ１側（下方）には隙間ＯＰ１が形成され、対象物投入口１１Ｃよりも第２方向Ｅ２側（上方）には隙間が形成されていない。従って、カバー部５０によって第１空間Ｓ１内に対象物Ａ０が流入することを抑制しつつ、対象物Ａ０から分離された分離液Ｂを隙間ＯＰ１から第１空間Ｓ１に流入させることを可能として、固液分離効率を向上できる。

（本実施形態の構成３と効果）
本実施形態に係る分離装置１は、以下説明する構成３も備えていることが好ましい。構成３においては、第２スクリュー羽根４０の第１方向Ｅ１側（鉛直方向下側）の第１端４０Ａに下側開口ＯＰ２が形成されている。下側開口ＯＰ２は、第１空間Ｓ１と、第１空間Ｓ１よりも鉛直方向下側の空間（第３空間Ｓ３）とを連通する。本実施形態の構成３によると、下側開口ＯＰ２を形成することで、第３空間Ｓ３から第１空間Ｓ１にＢを適切に流入させて、固液分離効率をより適切に向上できる。

（本実施形態の構成４と効果）
本実施形態に係る分離装置１は、以下説明する構成４も備えていることが好ましい。構成４においては、第２スクリュー羽根４０の第２方向Ｅ２側（鉛直方向上側）の第２端４０Ｂは、対象物投入口ＣＡと分離液排出口１１Ｂとの間の位置にある。第２スクリュー羽根４０の第２端４０Ｂには、ケーシング１０内の対象物投入口１１Ｃ側の空間と分離液排出口１１Ｂ側の空間（第４空間Ｓ４）とを仕切る隔壁部６０が設けられている。隔壁部６０には、ケーシング１０内の分離液排出口１１Ｂ側の空間（第４空間Ｓ４）と第１空間Ｓ１とを連通する上側開口ＯＰ３が形成される。本実施形態の構成４によると、上側開口ＯＰ３が形成される隔壁部６０を設けることで、第４空間Ｓ４に固形成分が流入することを抑制しつつ、第１空間Ｓ１内の分離液Ｂを分離液排出口１１Ｂから適切に排出することができる。

（本実施形態の構成５と効果）
本実施形態に係る分離装置１は、以下説明する構成５も備えていることが好ましい。構成５においては、ケーシング１０は、対象物排出口１１Ａ側に向かうに従って、ケーシング１０内の空間の断面積が小さくなっている。ケーシング１０の対象物排出口１１Ａ側を小さくすることで、対象物Ａ０が堆積する箇所の空間を狭くして、対象物Ａ０の脱水効率を向上できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これら実施形態等の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。例えば、本実施形態に係る分離装置１に対して、上述した構成２～構成５のうち、いずれか１つの構成のみ又は任意の２以上の構成を組み合わせてもよい。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１ 分離装置
１０ ケーシング
１１Ａ 対象物排出口
１１Ｂ 分離液排出口
１１Ｃ 対象物投入口
２０ スクリュー軸
３０ 第１スクリュー羽根
３０ａ、３０ｂ、４０ａ、４０ｂ 表面
４０ 第２スクリュー羽根
４０Ａ、４０Ｂ 端部
５０ カバー部
６０ 隔壁部
ＯＰ１ 隙間
ＯＰ２ 下側開口
ＯＰ３ 上側開口
Ｓ１ 第１空間
Ｓ２ 第２空間

Claims (4)

1. 対象物が投入される対象物投入口、脱水した対象物が排出される対象物排出口、及び前記対象物からの分離液が排出される分離液排出口を有するケーシングと、
   前記ケーシングの内部に設けられるスクリュー軸と、
   前記スクリュー軸の外周面に螺旋状に延在し、第１表面と前記第１表面の裏側の第２表面とを有する第１スクリュー羽根と、
   前記スクリュー軸の外周面に、第１端から第２端まで螺旋状に延在し、前記第１スクリュー羽根の第２表面に所定間隔を有して対向する第３表面と前記第３表面の裏側の第４表面とを有する第２スクリュー羽根と、
   カバー部と、を備え、
   前記ケーシングは、
   前記対象物投入口を基準として前記スクリュー軸の回転軸に沿う第１方向の側に前記対象物排出口を有し、
   前記対象物投入口を基準として前記回転軸に沿う前記第１方向とは逆側の第２方向の側に前記分離液排出口を有し、
   前記カバー部は、前記スクリュー軸の外周面に対向し、かつ、螺旋状に延在し、前記第１表面と前記第４表面との間の第１空間を、少なくとも前記第１端から前記第２端までを覆っている、
   分離装置。
2. 前記第２表面と前記第３表面との間には、第２空間が形成され、
   前記対象物投入口よりも前記第１方向側においては、前記第２スクリュー羽根に前記第１空間と前記第２空間を連通する隙間が形成されており、
   前記対象物投入口よりも前記第２方向側においては、前記第２スクリュー羽根と、前記カバー部とが連結している、請求項１に記載の分離装置。
3. 前記第２スクリュー羽根の前記第１方向側の前記第１端には下側開口が形成されており、前記下側開口は、前記第１空間と、前記第１空間よりも前記第１方向側の空間とを連通する、請求項１又は請求項２に記載の分離装置。
4. 前記第２スクリュー羽根の前記第２方向側の前記第２端は、前記対象物投入口と前記分離液排出口との間の位置にあり、
   前記第２スクリュー羽根の前記第２端には、前記ケーシング内の前記対象物投入口側の空間と前記分離液排出口側の空間とを仕切る隔壁部が設けられており、
   前記隔壁部には、前記ケーシング内の前記分離液排出口側の空間と前記第１空間とを連通する上側開口が形成される、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の分離装置。

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