JP6490140B2

JP6490140B2 - 脱液機

Info

Publication number: JP6490140B2
Application number: JP2017086333A
Authority: JP
Inventors: 満杉原; 二一林; 河嶋　武彦; 武彦河嶋
Original assignee: 株式会社杉原工業
Priority date: 2017-04-25
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2037-04-25
Also published as: JP2018183795A

Description

本明細書で開示する技術は、例えば汚泥等のように、液体と固形物が混合された状態の固液混合原料から液体・固体を分離するために用いられる脱液機に関する。

特許文献１には、スクリュー脱液機が開示されている。このスクリュー脱液機は、多孔板によって形成された円筒状のバレルと、バレル内に配置されたスクリュー体と、スクリュー体を回転させてバレル内に投入された固液混合原料（例えば汚泥等）をバレルの一方の端部に向かって送り出す搬送機構を有している。スクリュー体は、バレルと同心状に配置されたスクリュー軸の外面表面に固定されたスクリュー状羽根を有する。スクリュー状羽根は、ピッチ間隔が、出口側に向けて狭くなるように形成されている。

スクリュー体が回転することにより、バレル内に投入された固液混合原料は、バレルの端部に向かって送られる。この際、出口側に向かうに従って、スクリュー体のピッチ間隔（即ち固液混合原料の通路）が徐々に狭くなるため、固液混合原料は、濾材を有するバレルの内周面と濾材を有するスクリュー軸とで圧搾脱液される。この結果、固液混合原料から液体が分離される。液体が除去された後の原料（即ち脱液後の固形物。「ケーク」とも呼ばれる）は、バレルの出口から外部に排出される。

特開２０１１−２１２６９７号公報

特許文献１のスクリュー脱液機では、バレルの内周面（濾材面）とスクリュー体のピッチ空間のうち、バレルの内周面に面していない範囲（主に羽根と軸の間の谷間部分）では、固液混合原料と他部材との間の相対摩擦力が小さく、スクリュー羽根による固液混合原料の搬送能力が弱く固液混合原料に十分な圧力が加わらない場合がある。また、ケークがスクリュー面に付着して固液混合原料がスムーズに搬送されない事態も発生し得る。この結果、特許文献１のスクリュー脱液機では、効率的に脱液処理を行えないおそれがある。

本明細書では、従来のスクリュー脱液機に比べて効率的に脱液処理を行うことができる技術を提供する。

本明細書で開示する脱液機は、多数個の脱液孔が形成された円筒状のバレルと、前記バレルの内側に前記バレルと同心状に配置されるスクリュー型螺旋体と、前記スクリュー型螺旋体の内側に前記バレル及び前記スクリュー型螺旋体と同心状に配置される軸体と、前記バレル内に投入された固液混合原料が前記バレルの一方の端部に向けて搬送されるように、前記バレル及び前記軸体の組合せと、前記スクリュー型螺旋体と、を相対回転させる駆動機構と、を備える。前記スクリュー型螺旋体は、そのピッチが、前記固液混合原料の搬送方向における入口側から出口側に向けて狭くなるように形成されている。

上記の脱液機では、バレル内に投入された固液混合原料がバレルの出口に向けて搬送されるように、バレル及び軸体の組合せと、スクリュー型螺旋体とを相対回転させる。この際、スクリュー型螺旋体のピッチが入口側から出口側に向けて狭くなることに伴って、バレルの内周面とスクリュー型螺旋体と軸体との間の空間（即ち固液混合原料の通路。以下では「圧搾空間」と呼ぶ場合がある。また、「圧搾空間」を「ピッチ空間」又は「螺旋体溝断面積」と呼び変えてもよい）も、入口側から出口側に向けて徐々に狭くなる。これにより、圧搾空間内の固液混合原料が、バレルの内周面（「濾材面」と呼んでもよい）とスクリュー型螺旋体と軸体との間に挟まれて圧搾される。この際、バレルとスクリュー型螺旋体とが相対回転することで、圧搾空間のうちバレルの内周面に面する面で、固液混合原料とバレルとの間の相対摩擦力を大きくでき、固液混合原料に大きい圧搾圧力が加わる。さらに、軸体とスクリュー型螺旋体も相対回転するため、圧搾空間のうちの軸体に面する範囲においても、固液混合原料と軸体との間の相対摩擦力を大きくでき、固液混合原料に大きい圧搾圧力が加わる。その結果、圧搾空間内に存在する固液混合原料が効果的に圧縮され、脱液が行われる。さらに、固液混合原料とバレルの間、及び、固液混合原料と軸体の間の双方において相対摩擦力を増大させることで、固液混合原料がスムーズに搬送され易くなる。従って、上記の脱液機によると、軸と羽根との間の谷間部分の固液混合原料に圧力及び摩擦力が生じない従来のスクリュー脱液機と比べて、固液混合原料を効率的に脱液することができる。

前記軸体は、多数個の脱液孔が形成された円筒状に形成されていてもよい。

この機構によると、圧搾空間内の固液混合原料と軸体の外周面との間に圧力が加わることにより、固液混合原料に含まれる液体が、脱液孔を介して軸体内部に排出される。ケーシングの脱液孔と軸体の脱液孔の双方を介して脱液を行うことができるため、より効率的に脱液を行うことができる。

前記バレルの前記出口側の端部は、前記入口側の端部よりも高い位置に設置されてもよい。

この機構によると、固液混合原料から搾り取られた液体が、固液混合原料の搬送方向の出口側に向かって伝い落ちることを抑制することができる。そのため、脱液後の固液混合原料（即ちケーク）内に液体（「脱液」と呼んでもよい）が再浸入することを抑制することができる。

前記スクリュー型螺旋体の外周部と前記バレルの内周面とが互いに摺動可能に当接することと、前記スクリュー型螺旋体の内周部と前記軸体の外周面とが互いに摺動可能に当接することと、の少なくとも一方が満たされていてもよい。

この機構によると、圧搾空間を狭くすることができ、圧搾空間内の固液混合原料により大きい圧搾圧力を加え得る。より効率的に脱液を行うことができる。

前記スクリュー型螺旋体は前記搬送方向に沿って伸縮変形可能であってもよい。前記スクリュー型螺旋体が伸縮変形することに伴って、前記スクリュー型螺旋体の前記搬送方向に沿った長さが変化してもよい。

この機構によると、所定の閾値以上の圧力がスクリュー型螺旋体に加わる場合にスクリュー型螺旋体が搬送方向に沿って伸縮変形するように設定しておくことにより、固液混合原料の圧搾操作中に固液混合原料の目詰まり等が起こると、スクリュー型螺旋体を伸縮変形させる（即ち伸縮させる）ことができる。これによって、バレル及び軸体の組合せと、スクリュー型螺旋体と、の相対回転が阻害されることを抑制することができる。上記の機構によると、固液混合原料内に異物が含まれるような場合においても、脱液を停止することなく継続的に行うことができる。

第１実施例の脱液機の全体構成を表す斜視図。図１のＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図。ケーシング、螺旋体、及び軸体を構成する部品を示す分解側面図。図２のＶ部分の拡大図。第２実施例の脱液機を示す断面図。

（第１実施例）
（脱液機２の構成）
図１に示す脱液機２は、固液混合原料（例えば汚泥等）から液体を分離するために用いられる螺旋体式の脱液機である。以下では、固液混合原料のことを単に「原料」と呼ぶ。図１〜図５に示すように、脱液機２は、ケーシング１０と、スクリュー型螺旋体２０と、軸体３０と、駆動機構４０と、ホッパー５０と、原料投入部５２と、軸支持体５６と、回転軸６０と、軸受体７０と、カプリング継手７４と、終端部材８０と、固定台９０と、テーブル９４とを備える。図２に示すように、この脱液機２は、ホッパー５０に投入された原料（矢印Ｓ１参照）を、ケーシング１０内で終端部材８０に向かって搬送しながら脱液を行い（矢印Ｓ２参照）、脱液後の原料（即ち脱液後の固形物。「ケーク」とも呼ばれる）を終端部材８０の排出口８２から排出する。以下では、原料の搬送方向の入口方向（図２、図４の左側）のことを「入口」と呼び、原料の搬送方向の出口方向（図２、図４の右側）のことを「出口」と呼ぶ場合がある。

図２、図３に示すように、ケーシング１０と、スクリュー型螺旋体２０と、軸体３０とは、外側からこの順番で同心状に配置されている。即ち、ケーシング１０の内側にスクリュー型螺旋体２０が同心状に配置され、スクリュー型螺旋体２０の内側の空間内に、軸体３０が同心状に配置される。ケーシング１０と、スクリュー型螺旋体２０と、軸体３０とは中心軸が共通する（同軸である）と言い換えてもよい。

図２〜図４に示すように、ケーシング１０は、外筒体１２と、濾材１６とを備えている。外筒体１２と濾材１６とはいずれも円筒状に形成されている。外筒体１２と濾材１６とは外側からこの順で重ね合せられている。即ち、濾材１６の外周面が外筒体１２の内周面によって覆われている。外筒体１２は、剛性を有する金属製の筒体である。外筒体１２は一般的に「バレル」とも呼ばれる。そのため、外筒体１２のことを「バレル」と呼んでもよい。図３、図４に示すように、外筒体１２には、多数個の脱液孔１４が形成されている。濾材１６は、例えば金属製のメッシュ材又は不織布等を筒状に成形して構成される筒体である。即ち濾材１６は、外筒体１２の脱液孔１４よりも細かい目のメッシュで作られている。図２に示すように、ケーシング１０の入口部は、原料投入部５２の排出口５３ｂを覆うように原料投入部５２に固定され、ケーシング１０の出口部は、終端部材８０の導入口８４を覆うように終端部材８０に固定されている。即ち、ケーシング１０は、原料投入部５２と終端部材８０との間に固定されている。なお、変形例では、外筒体１２は、円筒状の外筒体１２を軸心に沿って分割可能な形状を組み合わせることによって形成されていてもよい。同様に、濾材１６も、円筒状の濾材１６を軸心に沿って分割可能な形状を組み合わせることによって形成されていてもよい。

図４の例では、スクリュー型螺旋体２０は、金属線をコイル状に巻いて成形された部材である。他の例では、スクリュー型螺旋体２０は、平板状部材を螺旋状に成形した部材であってもよい。スクリュー型螺旋体２０のピッチは入口側端部２２から出口側端部２４に向けて狭くなるように形成されている。また、図２、図３に示すように、スクリュー型螺旋体２０の外周部は、濾材１６の内周面と摺動可能に当接している。スクリュー型螺旋体２０の内部空間には軸体３０が挿通されている。ただし、スクリュー型螺旋体２０と軸体３０とは固定されておらず、スクリュー型螺旋体２０の内周は軸体３０の濾材３２の外周面（濾材面）と摺動可能に当接している。スクリュー型螺旋体２０の出口側端部２４は、回転軸６０の継手部６２の平滑面６４に固定されている。出口側端部２４と平滑面６４とは例えば溶接等によって固定されている。そして、スクリュー型螺旋体２０の入口側端部２２は、原料投入部５２内に設けられたベアリング５４に支持されている。ただし、入口側端部２２はベアリング５４に固定されていない。これにより、回転軸６０が回転（図２の矢印Ｒ参照）すると、それに伴ってスクリュー型螺旋体２０が同軸回転する。

また、スクリュー型螺旋体２０は、原料の搬送方向に沿って圧縮コイルばねのように伸縮変形可能である。スクリュー型螺旋体２０の一部（例えば隣接するピッチ溝間や、スクリュー型螺旋体２０の両端部など）に所定の閾値以上の圧力が加わる場合に、スクリュー型螺旋体２０は伸縮変形する。スクリュー型螺旋体２０が伸縮変形することに伴って、スクリュー型螺旋体２０の長さが変化する。

図２〜図４に示すように、軸体３０は、濾材３２と、内筒体３４とを備えている。濾材３２と内筒体３４とはいずれも円筒状に形成されている。濾材３２と内筒体３４とは外側からこの順で重ね合せられている。即ち、内筒体３４の外周面が濾材３２の内周面によって覆われている。濾材３２は、例えば金属製のメッシュ材や不織布等を筒状に成形して構成される筒体である。即ち、濾材３２には、内筒体３４の脱液孔３６（後述）よりも細かい目のメッシュ孔が多数形成されている。一方、内筒体３４は、剛性を有する金属製の筒体である。図３、図４に示すように、内筒体３４には、多数個の脱液孔３６が形成されている。また、内筒体３４の入口側端部の近傍の所定の位置には濾過孔３８が形成されている。濾過孔３８の開口面積は、脱液孔３６の開口面積よりも大きい。図２に示すように、軸体３０の入口側端部の近傍は軸支持体５６によって固定されている。この際、内筒体３４の濾過孔３８は軸支持体５６よりも外側（図２中の左側）に露出する。軸体３０の出口側端部の近傍は終端部材８０によって支持されている。そして、軸体３０の出口側端部は、回転軸６０の継手部６２に設けられた軸受け空間６６内に挿入されている。ただし、軸体３０の出口側端部は継手部６２とは固定されていない。即ち、軸体３０は、回転しない態様で軸支持体５６と終端部材８０とによって保持されている。

図２、図３に示すように、濾材１６の内周面とスクリュー型螺旋体２０と濾材３２の外周面との間には、圧搾空間１００（「ピッチ空間」又は「螺旋体溝断面積」と呼び変えてもよい）が形成される。圧搾空間１００は、原料の通路であるとともに、原料に圧力を加えて原料から液体を絞り出すための空間である。上記の通り、スクリュー型螺旋体２０のピッチは入口側端部２２側から出口側端部２４側に向けて徐々に狭くなるように形成されている。そのため、圧搾空間１００の容積も、入口側から出口側に向けて徐々に狭くなる。これにより、スクリュー型螺旋体２０を回転させることで、圧搾空間１００内の原料を出口側に向けて搬送する（図２の矢印Ｓ２参照）とともに、原料に圧搾圧力を加えて原料から液体を絞り出す（即ち分離する）ことができる。

図１、図２に示すように、ホッパー５０は、原料を原料投入部５２内に導入するためのガイド部材である。ホッパー５０の上端面は大きく開口している。ホッパー５０の下端面は、原料投入部５２の投入口５３ａに連通されている。作業者は、ホッパー５０に原料を投入することで（図２の矢印Ｓ１参照）、原料を原料投入部５２内に送りこむことができる。

原料投入部５２は、ホッパー５０を介して投入された原料を、スクリュー型螺旋体２０のピッチ間に挟み込むとともに、スクリュー型螺旋体２０の回転に伴って、スクリュー型螺旋体２０のピッチ間に挟み込まれた原料を出口側に送り出すための部材である。図２及び図５に示すように、原料投入部５２には、スクリュー型螺旋体２０及び軸体３０が挿通されている。原料投入部５２は、ホッパー５０と連通する投入口５３ａと、ケーシング１０に接続される排出口５３ｂとを有する。即ち、ホッパー５０及び投入口５３ａを介して投入された原料は、スクリュー型螺旋体２０のピッチ間に挟み込まれ、スクリュー型螺旋体２０の回転に伴って、排出口５３ｂから出口側に向けて送り出される。また、原料投入部５２の内部には、ベアリング５４が設けられている。上記の通り、ベアリング５４は、スクリュー型螺旋体２０の入口側端部２２を回転可能な態様で支持している。この際、ベアリング５４とスクリュー型螺旋体２０は固定されていない。原料投入部５２の入口側端部は、軸支持体５６にボルト（図示省略）で固定されている。

軸支持体５６は、軸体３０の入口側端部の近傍を固定するための部材である。軸支持体５６には、軸体３０が挿通されている。軸支持体５６の下端部は固定台９０上に固定されている。図５に示すように、軸支持体５６のうち、スクリュー型螺旋体２０の入口側端部２２に対向する部分には凹部５７が形成されている。上記の通り、本実施例のスクリュー型螺旋体２０は所定の閾値以上の圧力が加わる場合に伸縮変形し、搬送方向における長さが変化する。スクリュー型螺旋体２０の出口側端部２４は回転軸６０の継手部６２の平滑面６４に固定されているため、スクリュー型螺旋体２０の長さが長くなる場合、図５の破線部に示すように、伸びたスクリュー型螺旋体２０の入口側端部２２が凹部５７内の空間に入る。即ち、凹部５７は、スクリュー型螺旋体２０が伸びる場合の伸びしろ部分を収容するための空間（いわゆるあそびの空間）を形成している。

終端部材８０は、軸体３０の出口側端部の近傍を支持するための部材である。終端部材８０の下側には排出口８２が開口されている。また、終端部材８０は、ケーシング１０の出口側端部を接続し、圧搾空間１００内を搬送されてきた原料（この場合はケーク）を終端部材８０内に導入するための導入口８４を有している。導入口８４を介してケーシング１０から終端部材８０内に導入された原料（ケーク）は、排出口８２から落下して外部に排出される（図２の矢印Ｓ３参照）。

回転軸６０は、スクリュー型螺旋体２０を回転させるための軸である。回転軸６０は、軸部６１と継手部６２とを備える。軸部６１は軸受体７０によって回転可能に支持されている。軸部６１の出口側端部（図中右側の端部）はカプリング継手７４に固定されている。継手部６２は、軸部６１の入口側端部（図中左側の端部）に設けられている。継手部６２は、軸部６１よりも大径である。継手部６２の入口側の端面は、摩擦が少なくなるように研磨された平滑面６４である。平滑面６４は、終端部材８０に摺動可能な態様で当接されており、終端部材８０の出口側端部の開口部を閉塞している。また、上記の通り、平滑面６４には、スクリュー型螺旋体２０の出口側端部２４が溶接等によって固定されている。また、継手部６２には、軸体３０の出口側端部を収容するための軸受け空間６６も形成されている。上記の通り、軸受け空間６６内には軸体３０の出口側端部が収容されるが、継手部６２と軸体３０とは固定されない。

軸受体７０は、回転軸６０の軸部６１を回転可能に支持する部材である。図１に示すように、軸受体７０は固定台９０上に固定されている。

カプリング継手７４は、回転軸６０の軸部６１と駆動機構４０の回転軸４２とを接続するための接続部材である。カプリング継手７４は、回転軸６０の軸部６１と駆動機構４０の回転軸４２とを固定している。

駆動機構４０は、スクリュー型螺旋体２０を回転させるための動力源である。駆動機構４０は、固定台９０上に固定されている。駆動機構４０は例えばモータである。駆動機構４０は、回転軸４２を備える。回転軸４２は、上記の通りカプリング継手７４に固定されている。駆動機構４０を動作させると、回転力が、回転軸４２、カプリング継手７４、回転軸６０、及びスクリュー型螺旋体２０に伝達され、これらの各部材が同軸回転する（図２の矢印Ｒ参照）。これにより、スクリュー型螺旋体２０が、ケーシング１０の内側かつ軸体３０の外側で回転する。軸体３０及びケーシング１０は回転しないため、スクリュー型螺旋体２０が回転することにより、圧搾空間１００内に存在する原料が出口側に向かって搬送される（図２の矢印Ｓ２参照）。

固定台９０は、上記の軸支持体５６、終端部材８０、軸受体７０、及び駆動機構４０を固定可能な台である。図１、図２に示すように、固定台９０の中央部分には、原料から分離させた液体を下方に落下させるための孔９２が形成されている。

テーブル９４は、固定台９０を支持するための台である。上述の孔９２は、テーブル９４を貫通するように設けられている。図１では、理解の容易のためにテーブル９４を水平に配置しているように図示しているが、実際には、テーブル９４の上面は、駆動機構４０側（図２の右端側）が軸支持体５６側（図２の左端側）よりも高くなるように傾斜している。即ち、テーブル９４の上面は入口側から出口側に向けて高くなるように傾斜している。これにより、ケーシング１０、スクリュー型螺旋体２０及び軸体３０も、出口側の端部が入口側の端部よりも高くなるように設置される。

（脱液機２の動作）
上記の構成を有する脱液機２の動作について説明する。本実施例の脱液機２を用いて固液混合原料の脱液処理を行う場合、作業者は、まず、駆動機構４０を駆動させる。駆動機構４０が駆動すると、回転軸４２、カプリング継手７４、回転軸６０、及びスクリュー型螺旋体２０が同軸回転する（図２の矢印Ｒ参照）。

続いて、作業者は、ホッパー５０に、固液混合状態の原料を投入する（図２の矢印Ｓ１参照）。ホッパー５０に投入された原料は、ホッパー５０を通過し、投入口５３ａを介して原料投入部５２内に導入される。原料投入部５２内では、スクリュー型螺旋体２０が回転している。原料投入部５２内に導入された原料は、スクリュー型螺旋体２０のピッチ間に挟み込まれ、スクリュー型螺旋体２０の回転に伴って、排出口５３ｂからケーシング１０内に送り出される。ケーシング１０内に送り込まれた原料は、回転するスクリュー型螺旋体２０によって出口側に向かって送られる（図２の矢印Ｓ２参照）。ケーシング１０内では、原料は圧搾空間１００内を通る。この際、出口側端部に向かうに従って圧搾空間１００は徐々に狭くなるため、圧搾空間１００内の原料は、ケーシング１０の内周面とスクリュー型螺旋体２０と軸体３０との間に挟まれて圧搾される。原料が圧搾されると、原料に含まれる液体が原料から分離される。圧搾空間１００内で原料が圧搾される際には、濾材１６の内周面及び軸体３０の表面に、液体を含まない微細な原料の層（いわゆるケーク層）が形成される。そして、ケーク層自身が濾材としての役割を果たし、原料を固体（即ちケーク）と液体に分離する。このように、本実施例ではいわゆるケーク濾過が行われることによって、原料が固体と清澄な液体とに分離させることが可能となる。また、以下では原料から分離された液体のことを「脱液」と呼ぶ場合がある。

また、圧搾空間１００内で原料が圧搾される際に、原料内の異物が噛みこまれる等の状況が発生し、スクリュー型螺旋体２０に所定の閾値以上の圧力が加わる場合、スクリュー型螺旋体２０が伸縮変形して、搬送方向における長さが長くなる（即ち伸びる）。その場合、伸びたスクリュー型螺旋体２０の入口側端部２２が凹部５７内の空間に入る（図５参照）。これによりスクリュー型螺旋体２０に所定の閾値以上の圧力が加わる場合であっても、スクリュー型螺旋体２０の回転が阻害されることなく、脱液処理が継続される。

原料から分離された液体（脱液）の一部は、ケーシング１０の濾材１６のメッシュ孔、及び、外筒体１２の脱液孔１４を通ってケーシング１０の外部に排出される。ケーシング１０の外部に排出された脱液は、孔９２を通って下方に落下し、テーブル９４の下方に設けられる排液回収ホッパー（図示しない）内に回収される。上記の通り、ケーシング１０は、出口側の端部が入口側の端部よりも高くなるように設置されるため、ケーシング１０から排出された脱液が、搬送方向の出口側に向かってケーシング１０を伝うことがない。そのため、脱液が原料に再浸入することもない。

脱液の他の一部は、軸体３０の濾材３２のメッシュ孔、及び、内筒体３４の脱液孔３６を通って内筒体３４の内部に導入される。上記の通り、軸体３０も、出口側の端部が入口側の端部よりも高くなるように配置されるため、内筒体３４の内部に導入された脱液は、搬送方向の出口側に向かって内筒体３４内を伝うことなく、入口側に向かって内筒体３４内を伝って移動する。そのため、脱液後の原料に液体（脱液）が再浸入することもない。内筒体３４内の出口側端部まで伝い落ちた脱液は、濾過孔３８から軸体３０の外部に排出される。軸体３０から排出された脱液は下方に落下し、下方に設けられる排液回収ホッパー（図示しない）内に回収される。

このように、圧搾空間１００内の原料は、出口側に向かって搬送されながら圧搾される。この結果、圧搾空間１００内の原料は、終端部材８０に到着する時点で液体と分離されたケークになる。終端部材８０に到達した原料（即ちケーク）は、排出口８２から落下して外部に排出される（図２の矢印Ｓ３参照）。

以上、本実施例の脱液機２の構成及び動作を説明した。続いて、本実施例の脱液機２の作用効果をより明確に説明するための比較例として、従来のスクリュー脱液機について説明する。従来のスクリュー脱液機は、多孔板によって形成された円筒状のケーシングと、ケーシング内に配置されたスクリュー体と、スクリュー体を回転させてケーシング内に投入された原料をケーシングの一方の端部に向かって送る搬送機構とを有している。スクリュー軸は、溝深さが、固液混合原料の搬送方向における出口側に向けて浅くなるように形成されている。スクリューピッチ溝は、間隔が出口側に向けて狭くなるように形成されている。スクリュー体が回転することにより、ケーシング内に投入された原料はケーシングの出口に向かって送られる。この際、出口側に向かうに従ってスクリューピッチ溝が徐々に狭くなるため、固液混合原料は、ケーシングの内周面（濾材面）とスクリュー体との間に挟まれて圧搾される。

比較例のスクリュー脱液機では、ケーシングの内周面（濾材面）とスクリューピッチ溝のうち、ケーシングの内周面（濾材面）に面していない範囲（主に羽根と軸の間の谷間部分）では、固液混合原料と他部材との間の相対摩擦力が小さく、固液混合原料に十分な圧搾圧力が加わらない場合がある。また、固液混合原料がスムーズに搬送されない事態も発生し得る。この結果、特許文献１のスクリュー脱液機では、効率的に脱液処理を行えないおそれがある。

これに対し、本実施例の脱液機２では、上記の通り、スクリュー型螺旋体２０が回転し、ケーシング１０が回転しない（即ちスクリュー型螺旋体２０とケーシング１０が相対回転する）ことで、圧搾空間１００のうち、ケーシング１０の内周面に面する範囲において、原料とケーシング１０との間の相対摩擦力を大きくでき、原料に大きい圧力を加えることができる。それに加えて、軸体３０とスクリュー型螺旋体２０も相対回転するため、圧搾空間１００のうちの軸体３０に面する範囲においても、原料と軸体３０との間の相対摩擦力が生じ、原料に大きい圧力が加わる。その結果、圧搾空間１００内に存在する原料が十分に圧縮され、より効率的に脱液が適切に行われる。さらに、原料とケーシング１０の間、及び、原料と軸体３０の間の双方において相対摩擦力が働くことで、原料がスムーズに搬送され易くなる。

また、本実施例の脱液機２では、スクリュー型螺旋体２０の外周部とケーシング１０の濾材１６の内周面（濾材面）とが互いに摺動可能に当接するとともに、スクリュー型螺旋体２０の内周部と軸体３０の濾材３２の外周面（濾材面）とが互いに摺動可能に当接するため、圧搾空間１００を狭くすることができる。その結果、圧搾空間１００の圧搾力を高くすることができる。圧搾空間１００内の原料に十分に圧搾圧力を加えることができ、高い脱液効率を実現することができる。

また、上記の通り、本実施例の脱液機２では、ケーシング１０、スクリュー型螺旋体２０及び軸体３０は、出口側の端部が入口側の端部よりも高くなるように配置される。そのため、上記の通り、原料から分離されてケーシング１０から外部に排出された液体、及び、原料から分離されて軸体３０の内筒体３４内に導入された液体が、搬送方向の出口側に向かって伝い落ちることを防止することができる。そのため、脱液が行われた後の原料に液体が再浸入することを抑制することができ、高い脱液効率を実現することができる。

また、上記の通り、本実施例の脱液機２では、スクリュー型螺旋体２０は、原料の搬送方向に沿って圧縮コイルばねのように伸縮変形可能である。スクリュー型螺旋体２０の一部（例えば隣接する金属線間や、スクリュー型螺旋体２０の両端部など）に所定の閾値以上の圧力が加わる場合に、スクリュー型螺旋体２０は伸縮変形する。スクリュー型螺旋体２０が伸縮変形することに伴って、スクリュー型螺旋体２０の長さが変化する。そのため、圧搾操作中に原料の目詰まり等が起こると、スクリュー型螺旋体２０を搬送方向に沿って伸縮させることができる。これによって、ケーシング１０及び軸体３０の組合せと、スクリュー型螺旋体２０と、の相対回転が阻害されることを抑制することができる。本実施例によると、原料内に異物が含まれるような場合においても、脱液を停止することなく継続的に行うことができる。

（第２実施例）
続いて、図６を参照して、第２実施例の脱液機１０２の構成及び動作を説明する。図６に示すように、本実施例の脱液機１０２は、ケーシング１１０、スクリュー型螺旋体１２０及び軸体１３０が、いずれも垂直に（即ち縦向きに）設置されている点が第１実施例の脱液機２とは異なる。本実施例で説明する脱液機１０２は、原料が下方から上方に向かって搬送されながら脱液を行う型の脱液機である。なお、変形例では、脱液機は、原料が上方から下方に向かって搬送されながら脱液を行う型であってもよい。その場合も、本実施例の脱液機１０２と基本的な構成要素は共通する。図６に示すように、本実施例の脱液機１０２は、ケーシング１１０と、スクリュー型螺旋体１２０と、軸体１３０と、駆動機構１４０と、ホッパー１５０と、原料投入部１５２と、軸支持体１５６と、回転軸１６０と、終端部材１８０と、固定台１９０とを備える。この脱液機１０２は、ホッパー１５０に投入された原料（矢印Ｓ１１参照）を、ケーシング１１０内で終端部材１８０に向かって（即ち上方に向かって）搬送しながら脱液を行い（矢印Ｓ１２参照）、脱液後のケークを終端部材１８０の排出口１８２から排出する。本実施例でも、原料の搬送方向の入口方向（図６の下側）のことを「入口」と呼び、原料の搬送方向の出口方向（図６の上側）のことを「出口」と呼ぶ場合がある。図６では、理解の容易のために、縦向きに配置される各部材１１０〜１９０を支持するための支持部材の図示を省略しているが、実際の脱液機１０２では、各部材１１０〜１９０は、図示されていない様々な支持部材によって支持されていてもよい。

ケーシング１１０、スクリュー型螺旋体１２０、軸体１３０は、第１実施例のケーシング１０、スクリュー型螺旋体２０、軸体３０と同様の構成を有する。本実施例でも、ケーシング１１０、スクリュー型螺旋体１２０、軸体１３０は、外側からこの順番で同心状に配置されている。ただし、本実施例では、ケーシング１１０、スクリュー型螺旋体１２０、軸体１３０は、縦向きに設置されている点が第１実施例とは異なる。

本実施例でも、ケーシング１１０は、外筒体（バレル）１１２と、濾材１１６とを備えている。外筒体１１２には、多数個の脱液孔（図示しない）が形成されている。図６に示すように、ケーシング１１０の入口部は、原料投入部１５２の排出口１５３ｂを覆うように原料投入部１５２に固定され、ケーシング１１０の出口部は、終端部材１８０の導入口１８４を覆うように終端部材１８０に固定されている。即ち、ケーシング１１０は、原料投入部１５２と終端部材１８０との間に固定されている。

本実施例でも、スクリュー型螺旋体１２０のピッチは入口側端部１２２から出口側端部１２４に向けて狭くなるように形成されている。スクリュー型螺旋体１２０の外周部は、濾材１１６の内周面（濾材面）と摺動可能に当接している。スクリュー型螺旋体１２０の内部空間には軸体１３０が挿通されている。ただし、スクリュー型螺旋体１２０と軸体１３０とは固定されておらず、スクリュー型螺旋体１２０の内周は軸体１３０の濾材１３２の外周面（濾材面）と摺動可能に当接している。スクリュー型螺旋体１２０の出口側端部１２４は、回転軸１６０の継手部１６２の平滑面１６４に固定されている。そして、スクリュー型螺旋体１２０の入口側端部２２は、原料投入部１５２内に設けられたベアリング１５４に支持されている。ただし、入口側端部１２２はベアリング１５４に固定されていない。これにより、本実施例でも、回転軸１６０が回転（図６の矢印Ｒ参照）すると、それに伴ってスクリュー型螺旋体１２０が同軸回転する。また、本実施例でも、スクリュー型螺旋体１２０は伸縮変形可能である。

軸体１３０は、濾材１３２と、内筒体１３４とを備えている。内筒体１３４には多数個の脱液孔１３６（図示しない）が形成されている。また、内筒体１３４の入口側端部の近傍には濾過孔１３８が形成されている。図２に示すように、軸体１３０の入口側端部の近傍は軸支持体１５６によって固定されている。この際、内筒体１３４の濾過孔１３８は軸支持体１５６よりも下方に露出する。軸体１３０の出口側端部の近傍は終端部材１８０によって支持されている。そして、軸体１３０の出口側端部は、回転軸１６０の継手部１６２に設けられた軸受け空間１６６内に挿入されている。ただし、軸体１３０の出口側端部は継手部１６２とは固定されていない。即ち、本実施例でも、軸体１３０は、回転しない態様で軸支持体１５６と終端部材１８０とによって保持されている。

本実施例でも、濾材１１６の内周面とスクリュー型螺旋体１２０と濾材１３２の外周面との間に圧搾空間２００が形成される。スクリュー型螺旋体１２０のピッチが入口側端部２２側から出口側端部１２４側に向けて徐々に狭くなることに伴い、圧搾空間２００の容積も入口側から出口側に向けて徐々に狭くなる。

ホッパー１５０は、原料を原料投入部１５２内に導入する部材である。ホッパー１５０の上面は大きく開口している。ホッパー１５０の下端面は、原料投入部１５２の側方に設けられた投入口１５３ａに連通されている。

原料投入部１５２は、ホッパー１５０を介して投入された原料を、スクリュー型螺旋体１２０のピッチ間に挟み込むとともに、スクリュー型螺旋体１２０の回転に伴って出口側に送り出すための部材である。本実施例でも、原料投入部１５２には、スクリュー型螺旋体１２０及び軸体１３０が挿通されている。原料投入部１５２は、ホッパー１５０と連通する投入口１５３ａと、ケーシング１１０に接続される排出口１５３ｂとを有する。原料投入部１５２の内部には、ベアリング１５４が設けられている。上記の通り、ベアリング１５４は、スクリュー型螺旋体１２０の入口側端部２２を回転可能な態様で支持している。この際、ベアリング１５４とスクリュー型螺旋体１２０は固定されていない。原料投入部１５２の入口側端部は、軸支持体１５６に固定されている。

軸支持体１５６は、軸体１３０の入口側端部の近傍を固定する部材である。軸支持体１５６には、軸体１３０が挿通されている。軸支持体５６の下面は固定台１９０上に固定されている。本実施例でも、軸支持体１５６のうち、スクリュー型螺旋体１２０の入口側端部１２２に対向する部分には凹部１５７が形成されている。本実施例でも、スクリュー型螺旋体１２０が伸縮変形する場合に、伸びたスクリュー型螺旋体１２０の入口側端部１２２が凹部１５７内の空間に入る。

終端部材１８０は、軸体１３０の出口側端部の近傍を支持する部材である。終端部材１８０の側方には排出口１８２が開口されている。また、終端部材１８０は、ケーシング１１０の出口側端部を接続し、圧搾空間２００内を搬送されてきた原料（この場合はケーク）を終端部材１８０内に導入するための導入口１８４を有している。導入口１８４を介してケーシング１１０から終端部材１８０内に導入された原料（ケーク）は、排出口１８２から外部に排出される（図６の矢印Ｓ１３参照）。

回転軸１６０は、スクリュー型螺旋体１２０を回転させるための軸である。回転軸１６０は、軸部１６１と継手部１６２とを備える。本実施例では、軸部１６１の出口側端部（図中上側の端部）は駆動機構１４０に接続されている。継手部１６２は、軸部１６１の入口側端部（図中下側の端部）に設けられている。継手部１６２の入口側の端面は、摩擦が少なくなるように研磨された平滑面１６４である。平滑面１６４は、終端部材１８０に摺動可能な態様で当接されており、終端部材１８０の上端開口部を閉塞している。また、上記の通り、平滑面１６４には、スクリュー型螺旋体２０の出口側端部２４が固定されている。また、継手部１６２には、軸体１３０の出口側端部を収容するための軸受け空間１６６も形成されている。上記の通り、軸受け空間１６６内には軸体１３０の出口側端部が収容されるが、継手部１６２と軸体１３０とは固定されない。

駆動機構１４０は、スクリュー型螺旋体１２０を回転させるための動力源である。本実施例では、駆動機構１４０は回転軸１６０の上方に配置されている。他の例では、回転軸１６０を回転可能な駆動系（例えばベルト及びプーリー等）を備えていれば、駆動機構１４０は回転軸１６０の上方以外の位置に配置されていてもよい。駆動機構１４０を動作させると、回転力が、回転軸１６０及びスクリュー型螺旋体１２０に伝達され、これらが同軸回転する（図６の矢印Ｒ参照）。これにより、スクリュー型螺旋体１２０が、ケーシング１１０の内側かつ軸体１３０の外側で回転する。軸体１３０及びケーシング１１０は回転しないため、スクリュー型螺旋体１２０が回転することにより、圧搾空間２００内に存在する原料が出口側に向かって（即ち上方に向かって）搬送される（図６の矢印Ｓ１２参照）。

本実施例の固定台１９０は、上記の軸支持体５６の下面を固定する台である。

（脱液機１０２の動作）
上記の構成を有する脱液機１０２の動作について説明する。本実施例でも、まず、作業者は駆動機構１４０を駆動させる。駆動機構１４０が駆動すると、回転軸１６０及びスクリュー型螺旋体１２０が同軸回転する（矢印Ｒ参照）。作業者は、ホッパー１５０に、固液混合状態の原料を投入する（矢印Ｓ１１参照）。ホッパー１５０に投入された原料は、ホッパー１５０を通過し、投入口１５３ａを介して原料投入部１５２内に導入される。原料投入部１５２内では、スクリュー型螺旋体１２０が回転している。原料投入部１５２内に導入された原料は、スクリュー型螺旋体１２０のピッチ間に挟み込まれ、スクリュー型螺旋体１２０の回転に伴って、排出口１５３ｂからケーシング１１０内に送り出される。ケーシング１１０内に送り込まれた原料は、回転するスクリュー型螺旋体２０によって出口側に向かって送られる（矢印Ｓ１２参照）。出口側端部に向かうに従って圧搾空間２００は徐々に狭くなるため、圧搾空間２００内の原料は、ケーシング１１０の内周面とスクリュー型螺旋体１２０と軸体１３０との間に挟まれて圧搾される。原料が圧搾されると、原料に含まれる液体が原料から分離される。

また、圧搾空間２００内で原料が圧搾される際に、原料内の異物が噛みこまれる等の状況が発生し、スクリュー型螺旋体１２０に所定の閾値以上の圧力が加わる場合、スクリュー型螺旋体１２０が伸縮変形して伸びる。その場合、伸びたスクリュー型螺旋体２０の入口側端部１２２が凹部１５７内の空間に入る。これによりスクリュー型螺旋体１２０に所定の閾値以上の圧力が加わる場合であっても、スクリュー型螺旋体１２０の回転が阻害されることなく、脱液処理が継続される。

原料から分離された液体（脱液）の一部は、ケーシング１１０の濾材１１６のメッシュ孔、及び、外筒体１１２の脱液孔（図示省略）を通ってケーシング１１０の外部に排出される。ケーシング１１０は、出口側端部が入口側端部よりも高くなるように設置されるため、ケーシング１１０から排出された脱液が、出口側に向かってケーシング１１０を伝うことがない。そのため、脱液が原料に再浸入することもない。

脱液の他の一部は、軸体１３０の濾材１３２のメッシュ孔、及び、内筒体１３４の脱液孔を通って内筒体１３４の内部に導入される。上記の通り、軸体１３０も、出口側の端部が入口側の端部よりも高くなるように配置されるため、内筒体１３４の内部に導入された脱液は、入口側に向かって内筒体１３４内を伝って移動する。そのため、脱液が分離された後の原料に脱液が再浸入することもない。内筒体１３４内の出口側端部まで伝い落ちた脱液は、濾過孔１３８から軸体１３０の外部に排出される。

このように、本実施例でも、圧搾空間２００内の原料は、出口側に向かって搬送されながら圧搾される。この結果、圧搾空間２００内の原料は、終端部材１８０に到着する時点で液体と分離されたケークになる。終端部材１８０に到達した原料（即ちケーク）は、排出口１８２から外部に排出される（矢印Ｓ１３参照）。

以上、本実施例の脱液機１０２の構成及び動作を説明した。本実施例の脱液機１０２でも、第１実施例と同様の作用効果をすべて発揮することができる。また、本実施例では、脱液機１０２がいわゆる縦型であるため、第１実施例のような横型の脱液機２と比べると、各部材の自重による撓みが生じ難くなるとともに、脱液機１０２の設置面積も少なく済むという利点がある。

以上、本明細書で開示する技術の実施例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、以下の変形例を含んでもよい。

（変形例１）上記の各実施例では、ケーシング１０、１１０はメッシュ材で構成される濾材１６、１１６を備える。同様に、軸体３０、１３０もメッシュ材で構成される濾材３２、１３２を備える。濾材は、メッシュ材に限られず、他の任意の濾材を用いることができる。例えば、濾材として不織布を用いてもよい。

（変形例２）実施例では、スクリュー型螺旋体２０、１２０のみを回転させ、ケーシング１０、１１０及び軸体３０、１３０を固定させる（回転させない）構成を採用している。これに限られず、スクリュー型螺旋体２０、１２０を回転させずに、ケーシング１０、１１０及び軸体３０、１３０を同じ方向に同軸回転させることにより、スクリュー型螺旋体２０、１２０と、ケーシング１０、１１０及び軸体３０、１３０の組合せと、を相対回転させる構成を採用してもよい。また、スクリュー型螺旋体２０、１２０と、ケーシング１０、１１０及び軸体３０、１３０の組合せと、を互いに逆方向に同軸回転させることにより、スクリュー型螺旋体２０、１２０と、ケーシング１０、１１０及び軸体３０、１３０の組合せと、を相対的に回転させる構成を採用してもよい。

（変形例３）スクリュー型螺旋体２０、１２０の外周部とケーシング１０、１１０の濾材１６、１１６の内周面とが当接しておらず、両者の間に最適な隙間が設けられていてもよい。同様に、スクリュー型螺旋体２０、１２０の内周部と軸体３０、１３０の濾材３２、１３２の外周面とが当接しておらず、両者の間に最適な隙間が設けられていてもよい。

（変形例４）ケーシング１０、１１０、スクリュー型螺旋体２０、１２０及び軸体３０、１３０は、出口側の端部と入口側の端部とが同じ高さになるように設置されていてもよい。

（変形例５）また、第２実施例において、ケーシング１１０、スクリュー型螺旋体１２０及び軸体１３０は、入口側の端部が出口側の端部よりも高くなるように設置されていてもよい。この場合、原料に重力が加わることで、圧搾操作時における原料の搬送が促進され易くなり得る。

（変形例６）軸体３０、１３０の内筒体３４、１３４の脱液孔を省略してもよい。

（変形例７）上記の各実施例の脱液機２、１０２は、終端部材８０、１８０の排出口８２、１８２にダイ板を備えることでダイ抵抗を付与させてもよい。ダイ板の間隙は調整可能となっている。この変形例によると、終端部材の排出口近傍においても原料に適度な圧力を加えることができ、排出口近傍においても適切に原料を圧搾することができる。また、排出口近傍に原料が所定量以上堆積すると、新たに排出口近傍に到達した原料によって、それまでに排出口近傍に堆積していた原料が押され、その結果、原料がダイ板を押す。この場合、ダイ板の変形によって、脱液後の原料を適切に外部に排出することができる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：脱液機
１０：ケーシング
１２：外筒体
１４：脱液孔
１６：濾材
２０：スクリュー型螺旋体
２２：スクリュー型螺旋体の入口側端部
２４：スクリュー型螺旋体の出口側端部
３０：軸体
３２：濾材
３４：内筒体
３６：脱液孔
３８：濾過孔
４０：駆動機構
４２：回転軸
５０：ホッパー
５２：原料投入部
５３ａ：投入口
５３ｂ：排出口
５４：ベアリング
５６：軸支持体
５７：凹部
６０：回転軸
６１：軸部
６２：継手部
６４：平滑面
６６：軸受け空間
７０：軸受体
７４：カプリング継手
８０：終端部材
８２：排出口
８４：導入口
９０：固定台
９２：孔
９４：テーブル
１００：圧搾空間
１０２：脱液機
１１０：ケーシング
１１２：外筒体
１１６：濾材
１２０：スクリュー型螺旋体
１２２：スクリュー型螺旋体の入口側端部
１２４：スクリュー型螺旋体の出口側端部
１３０：軸体
１３２：濾材
１３４：内筒体
１３８：濾過孔
１４０：駆動機構
１５０：ホッパー
１５２：原料投入部
１５３ａ：投入口
１５３ｂ：排出口
１５４：ベアリング
１５６：軸支持体
１５７：凹部
１６０：回転軸
１６１：軸部
１６２：継手部
１６４：平滑面
１６６：軸受け空間
１８０：終端部材
１８２：排出口
１８４：導入口
１９０：固定台
２００：圧搾空間

Claims

多数個の脱液孔が形成された円筒状のバレルと、
前記バレルの内側に前記バレルと同心状に配置されるスクリュー型螺旋体と、
前記スクリュー型螺旋体の内側に前記バレル及び前記スクリュー型螺旋体と同心状に配置される軸体と、
前記バレル内に投入された固液混合原料が前記バレルの一方の端部に向けて搬送されるように、前記バレル及び前記軸体の組合せと、前記スクリュー型螺旋体と、相対回転させる駆動機構と、を備え、
前記バレルは、
多数個の脱液孔が形成された剛性を有する金属製の円筒体である外筒体と、
金属製のメッシュ材又は不織布を筒状に成形して構成されるとともに、前記外筒体の前記脱液孔よりも小さい多数個の脱液孔を有しており、前記外筒体の内側に重ね合わされて配置されるバレル用濾材とを備え、
前記軸体は、
多数個の脱液孔が形成された剛性を有する金属製の円筒体である内筒体と、
金属製のメッシュ材又は不織布を筒状に成形して構成されるとともに、前記内筒体の前記脱液孔よりも小さい多数個の脱液孔を有しており、前記内筒体の外側に重ね合わされて配置される軸体用濾材とを備え、
前記スクリュー型螺旋体は、
断面円形状の金属線をコイル状に巻いて成形された部材であるとともに、
そのピッチが、前記固液混合原料の搬送方向における入口側から出口側に向けて狭くなるように形成されており、
前記スクリュー型螺旋体の外周は、前記バレル用濾材の内周面と摺動可能に当接し、
前記スクリュー型螺旋体の内周は、前記軸体用濾材の外周面と摺動可能に当接する、
脱液機。
前記バレルの前記出口側の端部は、前記入口側の端部よりも高い位置に設置される、請求項１に記載の脱液機。
前記スクリュー型螺旋体は前記搬送方向に沿って伸縮変形可能であり、
前記スクリュー型螺旋体が伸縮変形することに伴って、前記スクリュー型螺旋体の前記搬送方向に沿った長さが変化する、請求項１又は２に記載の脱液機。