JP2007117804A - 濾過脱水機 - Google Patents

Abstract

【課題】大量処理ができる大型化が容易でありながら、高コストとならず、また、特別に頻繁なメンテナンスを行わずとも寿命の長い濾過脱水機を提供する。
【解決手段】蓋体上下動用手段が、蓋体横方向移動規制手段、蓋体上方に設けられた固定点、固定点下方に回動自在に軸止された上リンクアーム部、一方の端が上リンクアーム部の他方の端に連結され、かつ、他方の端が蓋体上面に連結された下リンクアーム部、及び、上リンクアーム部と下リンクアーム部との連結部を略水平方向に移動させることにより該蓋体を上記濾材から上方へ離間させ、濾材上の濾過ケーキが皿体上から除去可能となる蓋体開放時位置と、該蓋体が下降して該濾材に圧接して上記濾過空間が形成される濾過時位置との間を上下動させる連結部駆動手段とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、濾材により固形物を有する水などの液体から固形物を濾過除去するとともに、濾過により形成された、固形物からなる濾過ケーキを装置内から容易に除去することができる濾過脱水機に関する。

濾材により固形物を有する水などの液体から固形物を濾過除去するとともに、濾過により形成された、固形物からなる濾過ケーキを装置内から容易に除去する装置として、特開昭６１−２２０７１４号公報（特許文献１）によって提案された自動式濾過脱水機が知られている。

この自動式濾過脱水機Ｃの概略を図５に示す。自動式濾過脱水機Ｃは大別して蓋体５０と皿体６０とからなり、蓋体５０には濾過原液および空気を供給する供給管を兼ねた供給管５１が備わり、蓋体５０内部の、下方は開放されている空間５２に接続されている。また、蓋体５０の下端にはゴムなどの柔軟材料からなるパッキン５３が配されている。

この蓋体５０の中央、即ち蓋体５０の重心位置の直上付近は、上方の梁５５によって懸垂されたエアシリンダ５６に接続されていて、蓋体５０全体が上下動可能となっている。

このような蓋体５０の下方には、皿体６０が配置されており、その上面には目皿状の濾材支持体６１が備わっている。この例では濾材支持体６１の上には長尺の濾材６９（濾布等）が配されており、長尺の濾材６９は必要に応じ（通常は一回の濾過作業につき１回）、図中矢印方向に所定長さだけ移動し、巻き取られる。

濾材支持体６１上の濾材６９により濾過された濾液は皿体６０の下部に設けられた濾液の排出管６２から濾過脱水機Ｃ外に排出される。

この濾過脱水機Ｃでは濾過作業時にはエアシリンダ５６により蓋体５０は皿体６０方向、即ち、下方に移動され、これにより蓋体５０と皿体６０により、内部に濾材６９を有する濾過空間が形成される。

次いで、蓋体５０に設けられた供給管５１から固形分を有する要濾過液がこの濾過空間に供給され、内部の濾材６９により濾過され、濾液は皿体６０の下部に設けられた濾液の排出管６２から濾過脱水機Ｃ外に排出される。

所定量の濾過後、あるいは、濾過による濾材６９前後の圧力損失の増大が所定値に達した後、または、所定の濾過作業時間後に、要濾過液の供給をやめ、供給管５１から空気などの圧搾気体を濾過空間内に導入し、濾過空間の濾材６９上に形成された濾過ケーキの水分を脱水する。

その後、エアシリンダ５６により蓋体５０を上方に移動し、濾材６９を図中矢印方向に移動させて、皿体６０上に濾材６９の未使用部分を供給すると共に、濾材６９上の濾過ケーキを図中αで示された太矢印方向に誘導し、図示しない容器などにより受ける。

このような工程を自動的に繰り返すことにより、この濾過脱水機Ｃにより連続的に濾過、脱水を行うことができる。
特開昭６１−２２０７１４号公報

上述のように濾過脱水機Ｃは、連続的に濾過脱水を行うことができる優れた装置であったが、処理量の増加への対応には困難があった。

すなわち、処理量の増加に対応するために、濾過面積を大きくしようとすると当然蓋体５０も大型化する。その結果、蓋体５０の重量も増加するのでエアシリンダ５６も蓋体５０の重量に見合ったものとする必要があるが、市販のエアシリンダでは対応が困難となり、高価な特注品を用いる必要があり、また、さらに大型化しようとすると特注品ですら対応できなくなるので、事実上、大型化が不可能となるなどの問題があった。

そこで、本発明者等は蓋体の代わりに皿体を動かす濾過脱水機によって大型化を可能としてきた。図６（ａ）及び図６（ｂ）にこのような皿体を動かす濾過脱水機の一例である、濾過脱水機Ｄを示す。

濾過脱水機Ｄの蓋体７０は図示しない枠体（フレーム）に固定されていて動かない。蓋体７０には濾過原液および空気を供給する供給管を兼ねた供給管７１が備わり、蓋体７０内部の、下方は開放されている空間７２に接続されている。また、蓋体７０の下端にはゴムなどの柔軟材料からなるパッキン７３が配されている。

これに対して皿体８０は回動軸８５に軸止されており、回動軸８５を中心に図中両矢印方向に回動可能となっている。皿体８０の上面には目皿状の濾材支持体８１が備わっている。この例では濾材支持体８１の上には長尺の濾材８９（濾布等）が配されており、長尺の濾材８９は必要に応じ（通常は一回の濾過作業につき１回）、図５（ｂ）中矢印方向に所定長さだけ移動し、巻き取られる。

濾材支持体８１上の濾材８９により濾過された濾液は皿体８０の下部に設けられた濾液の排出管８２から濾過脱水機Ｄ外に排出される。

皿体８０の下部には、エアシリンダ８３を備えたリンク部８４が設けられており、このリンク部８４により皿体８０の前記回動が行われる。回動により皿体８０と蓋体７０とが濾材８９を挟んで閉じ、これらにより濾材８９を内部に配した濾過空間が形成された状態をモデル的に示したが図５（ａ）で、回動により、この濾過空間内の濾材８９上に形成された濾過ケーキ８８を濾材の移動により取り出し可能とする状態をモデル的に示したのが図５（ｂ）である。

このような濾過脱水機Ｄは、大型化にも対応できるが、皿体８０の下方にリンク部８４を有しているために、蓋体７０と皿体８０との間などから漏れた濾液がこれらリンク部８４に及び、その結果腐食が生じて装置の寿命が短くなったり、頻繁なメンテナンスが必要になる、あるいは、高価な油圧ユニットを備えた油圧シリンダで対応する必要が生じるなどの問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決する、すなわち、大量処理ができる大型化が容易でありながら、高コストとならず、また、特別に頻繁なメンテナンスを行わずとも寿命の長い濾過脱水機を提供することを目的とする。

本発明の濾過脱水機は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、濾過原液および空気を供給する供給管を備えた蓋体と、該蓋体の下方に配置され、上面に濾材支持体と下部に濾液の排出管とを有する皿体とを有し、該皿体の濾材支持体上に平面状の濾材を配置したのち該蓋体を蓋体上下動用手段により下方に移動させることにより蓋体と皿体とからなる濾過空間を形成し、かつ、該蓋体を蓋体上下動用手段により上方に移動させることにより濾材上の濾過ケーキを皿体上から除去可能とする濾過脱水機において、上記蓋体上下動用手段が、該蓋体を上下方向のみに移動可能とする蓋体横方向移動規制手段、該蓋体上方に設けられた固定点、該固定点に一方の端が固定点下方に回動自在に軸止された上リンクアーム部、一方の端が、該上リンクアーム部の他方の端に、該上リンクアーム部が回動する平面と同一平面に回動可能に軸止により連結され、かつ、他方の端が、上記蓋体上面に連結された下リンクアーム部、及び、前記平面に、該上リンクアーム部と下リンクアーム部との連結部を略水平方向に移動させることにより、該蓋体を上記濾材から上方へ離間させ、濾材上の濾過ケーキが皿体上から除去可能となる蓋体開放時位置と、該蓋体が下降して該濾材に圧接して上記濾過空間が形成される濾過時位置との間を上下動させる連結部駆動手段とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の濾過脱水機は、請求項２に記載の通り、請求項１に記載の濾過脱水機において、 上記蓋体が蓋体開放時位置にあるとき、該上リンクアーム部と下リンクアーム部とがなす角度が最小となるとともに、該蓋体が下降するに従い該角度が増加して、１８０°となったときに該蓋体が最も下降し、さらに該蓋体が濾過時位置に至ったときに該角度が１８０°を超えるとともに、このときに、該角度の更なる増加を防止するストッパを備えていることを特徴とする。

請求項１に係る濾過脱水機は大量処理ができる大型化が容易でありながら、高コストとならず、また、特別に頻繁なメンテナンスが不要でありながら、寿命の長い濾過脱水機である。

また請求項２に係るによれば、装置を利用する際に最も長時間となる、濾過処理時に連結部駆動手段に対して、全体を特に高精度に工作する必要がなく、そのときでも、充分に液漏れが少ない濾過脱水機とすることができる。

以下に本発明に係る濾過脱水機の一例Ａについて、図面を用いて具体的に説明する。図１に本発明に係る濾過脱水機の一例Ａの主要部を示した。

この濾過脱水機Ａは濾過原液および空気を供給する供給管を兼用する供給管１ａを備えた蓋体１と、蓋体１の下方に配置され、上面に目皿状の濾材支持体５ａと下部に濾液の排出管５ｂとを有する皿体５とを有し、皿体５の濾材支持体５ａ上に平面状の濾材７を配置したのち蓋体１を蓋体上下動用手段２により下方に移動させることにより蓋体１と皿体５とからなる濾過空間６を形成し、かつ、蓋体１を蓋体上下動用手段により上方に移動させることにより濾材上の濾過ケーキ１０を皿体５上から除去可能とする濾過脱水機であって、上記蓋体上下動用手段２が、蓋体１を上下方向のみに移動可能とする蓋体横方向移動規制手段２１、蓋体１上方に設けられた固定点２２、固定点２２に一方の端が固定点下方に回動自在に軸止された上リンクアーム部２３、一方の端が、上リンクアーム部２３の他方の端に、上リンクアーム部２３が回動する平面と同一平面に回動可能に軸止により連結され、かつ、他方の端が、上記蓋体１上面に連結された下リンクアーム部２５、及び、前記平面に、上リンクアーム部２３と下リンクアーム部２５との連結部を略水平方向に移動させることにより、蓋体１を、濾材７から上方へ離間させて、濾材７上の濾過ケーキ１０が皿体５上から除去可能となる蓋体開放時位置（図１は蓋体１が蓋体開放時位置にある状態を示している）と、蓋体２１が下降して濾材７に圧接して上記濾過空間が形成される濾過時位置との間を上下動させる連結部駆動手段２６とを備えている。

図２に蓋体１及び蓋体上下動用手段２付近の拡大図（部分断面図）を示す。蓋体１は蓋体１を上下動させる蓋体上下動用手段２、及び、ボールジョイント式の自在継手部３及び蓋体横方向移動規制手段２１を介して蓋部１上方に設けられたフレーム（梁）Ｆによって、後述する皿部５上方の蓋体開放時位置に保持されている。

ここで、蓋体上下動用手段２は、蓋体を上下方向のみに移動可能とする、連結棒２１ａと、フレーム（梁）Ｆに設けられ連結棒２１ａが上下動可能に貫通する貫通孔２１ｂからなる蓋体横方向移動規制手段２１、蓋体上方に設けられた固定点２２、該固定点２２に一方の端２３ａがフレームＦに固定された固定点２２下方に回動自在に軸２４ａにより軸止された上リンクアーム部２３、一方の端２５ａが、上リンクアーム部２３の他方の端２３ｂに上リンクアーム部２３が回動する平面と同一平面に回動可能に軸２４ｂにより軸止されて連結され、かつ、他方の端２５ｂが、軸２４ｃによって連結された蓋体横方向移動規制手段２１の連結棒２１ａを介して蓋体1上面に連結された下リンクアーム部２５、及び、前記平面に、上リンクアーム部２３と下リンクアーム部２５との軸２４ｂによる回動可能な連結部を略水平方向（図中左方向）に移動させることにより、蓋体１を、濾材７から上方へ離間させて、濾材７上の濾過ケーキ１０が皿体５上から除去可能となる蓋体開放時位置と、蓋体１が下降して濾材７に圧接して上記濾過空間が形成される濾過時位置との間を上下動させる連結部駆動手段２６として、一方の端２６ａが軸２４ｂによって上リンクアーム２３の他方の端２３ｂ及び下リンクアーム２５の一方の端２５ａと連結し、他方の端２６ｂが軸２４ｄによってフレームＦに軸２４ｄによって回動可能に連結しているエアシリンダ２６ｃを備えている。

上記構成により蓋体１は皿体５に対しての上下の移動のみ可能となるが、蓋体１が連結棒２１ａを軸にしてわずかに回動する場合があり、その場合には、例えば、連結棒２１ａ側面と貫通孔２１ｂ内面に上下方向に長い溝及びこの溝に嵌合する凸部を設けることにより、このような蓋体１の回動を防止することができる。

自在継手部３は上記のようにボールジョイント式自在継手であり、蓋体の姿勢を修正可能として、後述する皿部５とによって形成される濾過空間の気密性を確保する働きをする。

蓋体１には濾過原液および空気を供給する供給管を兼ねた供給管１ａが設けられ、蓋体１の下端全周には軟質ゴム製のパッキン１ｂが配されていて、後述する皿体５との濾過空間形成時に内部を水密に保つ。なお、本発明おける蓋体には濾過原液および空気を供給する供給管がそれぞれ設けられていても、あるいは、濾過原液および空気を供給する供給管を兼用する供給管が設けられていても良く、共に本発明に含まれる。

図３には、連結部駆動手段２６のエアシリンダ２６ｃが圧搾空気により伸ばされて、上リンクアーム部２３と下リンクアーム部２５との連結部が略水平方向（図中右）に移動され、その結果、図１に示した蓋体開放時位置から蓋体１が下降して蓋体１の軟質ゴム製のパッキン１ｂが濾材７に圧接して濾過空間６が形成される濾過時位置に達したときの濾過脱水機Ａの主要部をモデル的に示す。

図３に示すこのような状態で、濾過脱水機Ａを用いた濾過は供給管１ａから濾過対象液を濾過空間６に導入し、濾過空間６内の目皿状の濾材支持体５ａの上に配された濾材７により濾過した後、皿体５の下部に設けられた濾液の排出管５ｂにより濾過空間６から排出することによって行われる。

このとき皿体５の下には濾過脱水機Ａの主要機器は存在しないので、蓋体１と皿体５との間から液が漏れた場合であっても、濾過脱水機Ａの機能を大きく損なうような障害の発生はない。

次いで、所定量の濾過後、あるいは濾過による濾材７前後の圧力損失の増大が所定値に達した後、または、所定の濾過作業時間経過後に、濾過対象液の供給をやめ、供給管１ａから空気などの圧搾気体を濾過空間内に導入し、濾過空間の濾材７上に形成された濾過ケーキ１０の水分を脱水する。

濾過ケーキ１０の水分を脱水した後、蓋体１を上昇させて、濾材上の濾過ケーキを皿体５上から除去可能とする。このために、連結部駆動手段２６であるエアシリンダ２６ｃを圧搾空気により短縮させ、上リンクアーム部２３と下リンクアーム部２５との連結部を略水平方向（図中左）に移動させる。その結果、蓋体１が上昇して図１に示す蓋体開放時位置に達する。

その後、目皿状の濾材支持体５ａの上の部分の濾材７（長尺の濾布等）を図中右方向に所定長さだけ送り、巻き取る。このとき、濾材上の濾過ケーキ１０は、装置右側におかれた、図示しない濾過ケーキ用容器に移される。以後、上記工程が繰り替えられる。

このような本発明に係る濾過脱水機Ａは、従来の濾過脱水機に比べて、特殊な部材・機器を必要としないので、安価に製造することができ、また、大容量化が容易であり、同時に、皿体５の下に、主要な機器を配す必要がないので、濾過脱水機の動作に重要な働きを行う主要機器の腐食がおきにくく、濾過脱水機自体の寿命も長くなる。

上記濾過脱水機Ａでは、蓋体１が濾過時位置にあるときには、蓋体１を皿体５側に押しつけて、濾過に必要な水密性を確保していたが、この場合、エアシリンダ２６ｃに対して、圧搾空気を供給し続けなければならないが、このような濾過脱水機Ａでは一般に濾過時間が最も長い。

ここで、蓋体の下端に設けられたパッキンの柔軟性を利用して、本発明に係る濾過脱水機Ａをさらに改良した、濾過工程時にエアシリンダに対して圧搾空気を供給し続けなくてもよい濾過脱水機Ｂについて説明する。

図４には本発明に係る濾過脱水機Ｂを示した（共通する部材は符号は濾過脱水機Ａと同じとし、説明を省いた）。濾過脱水機Ｂは蓋体１が蓋体開放時位置にあるとき、上リンクアーム部２３と下リンクアーム部２５とがなす角度が最小となるとともに、蓋体１が下降するに従いこの角度が増加し、該角度が１８０°となったときに蓋体１が最も下降し、さらに蓋体１が濾過時位置に至ったときにこの角度が１８０°を超えるとともに、このときに、この角度の更なる増加を防止するストッパ２７を備えている。

濾過脱水機Ｂは濾過脱水機Ａと比べると、蓋体１が濾過時位置に至ったときのエアシリンダ２６ｃの伸び量（つきだし量）が若干多く、その結果、上リンクアーム部２３と下リンクアーム部２５とがなす角度が１８０°となったとき、蓋体１は一旦、最低位置まで下がり、さらに、エアシリンダ２６ｃが伸びるため、濾過時位置では上記角度は１８０°を超える。

濾過時位置での蓋体１と皿体５との間隔は蓋体１下部に設けられたパッキン１ｂにより、充分な濾過空間の水密性が保たれるものとする必要がある。さらに、蓋体１の下端に設けられたパッキン１ｂは蓋体１が上記のように最低位置になった場合、その柔軟性によって変形して最低位置と濾過時位置との差を吸収する必要がある。なお、このようなパッキン１ｂの大きな変形は一瞬であるため、装置の耐久性には影響がない。

濾過時位置では、上リンクアーム部２３と下リンクアーム部２５とがなす角度が１８０°を上述のように越えるが、濾過脱水機Ｂにはこの角度の更なる増加を防止するストッパ２７が備えられている。この例ではフレームＦの一部が突出してストッパー基部２７ａが設けられていると共に、その基部２７ａと、上リンクアーム部２３と下リンクアーム部２５とが連結する連結部との接触ショックを吸収する軟質ゴムからなる接触ショック吸収体２７ｂとが設けられて、ストッパ２７を形成している。

蓋体１が濾過時位置にあるときには、蓋体１下部の下端に設けられた、変形されたパッキン１ｂと濾材７を介して皿体５とにより、蓋体１は上方に付勢されているため、上リンクアーム部２３と下リンクアーム部２５の連結部は上記ストッパ２７に押しつけられているため、蓋体１は濾過時位置に安定しており、このときエアシリンダ２６ｃへの圧搾空気の継続的な供給は必要ではない。濾過、及び、脱水の工程が終了したときに至って、エアシリンダ２６ｃに圧搾空気を供給してエアシリンダ２６ｃを短くして、蓋体１を蓋体開放時位置に移動させさればよい。

このように、本発明に係る濾過脱水機Ｂによれば、濾過工程時での蓋体１の濾過時位置の維持に圧搾空気が不要となり、消費エネルギーを省くことができ、また、濾過工程中に突発停電などの不測な自体が生じても、蓋体が不用意に上って、被濾過液がこぼれる等の事故が予め予防される。

本発明の濾過脱水機によれば、大量処理に対応する大型化が容易でありながら、装置コストが低廉となり、また、特別に頻繁なメンテナンスを行わずとも寿命が長い。このため、従来の濾過脱水機が用いられてきた分野に好適に応用することができる。

本発明に係る濾過脱水機Ａの主要部を示すモデル図（蓋体１が蓋体開放時位置にある状態）である。 本発明に係る濾過脱水機Ａの蓋体１および蓋体上下動用手段２付近のモデル部分断面図（蓋体１が蓋体開放時位置にある状態）である。 本発明に係る濾過脱水機Ａの主要部を示すモデル図（蓋体１が濾過時位置にある状態）である。 本発明に係る濾過脱水機Ｂの主要部を示すモデル図（蓋体１が濾過時位置にある状態）である。 従来技術に係る濾過脱水機Ｃの主要部全体を示すモデル図である。 従来技術に係る濾過脱水機Ｄの主要部全体を示すモデル図である。（ａ）濾過空間が形成された状態を示す図である。（ｂ）濾過ケーキを皿体５上から除去可能とした状態を示す図である。

符号の説明

Ａ 本発明に係る濾過脱水機
１ 蓋体
１ａ 供給管
１ｂ パッキン
２ 蓋体上下動用手段
２１ 蓋体横方向移動規制手段２１
２１ａ 連結棒
２１ｂ 貫通孔
２２ 固定点
２３ 上リンクアーム部
２４ａ〜２４ｄ 軸
２５ 下リンクアーム部
２６ 連結部駆動手段
２６ｃ エアシリンダ
２７ ストッパ
２７ａ 基部
２７ｂ 接触ショック吸収体
５ 皿体
５ａ 濾材支持体
５ｂ 排出管
６ 濾過空間
７ 濾材
１０ 濾過ケーキ
Ｆ フレーム

Claims (2)

1. 濾過原液および空気を供給する供給管を備えた蓋体と、
   該蓋体の下方に配置され、上面に濾材支持体と下部に濾液の排出管とを有する皿体とを有し、
   該皿体の濾材支持体上に平面状の濾材を配置したのち該蓋体を蓋体上下動用手段により下方に移動させることにより蓋体と皿体とからなる濾過空間を形成し、かつ、該蓋体を蓋体上下動用手段により上方に移動させることにより濾材上の濾過ケーキを皿体上から除去可能とする濾過脱水機において、
   上記蓋体上下動用手段が、
   該蓋体を上下方向のみに移動可能とする蓋体横方向移動規制手段、
   該蓋体上方に設けられた固定点、
   該固定点に一方の端が固定点下方に回動自在に軸止された上リンクアーム部、
   一方の端が、該上リンクアーム部の他方の端に、該上リンクアーム部が回動する平面と同一平面に回動可能に軸止により連結され、かつ、他方の端が、上記蓋体上面に連結された下リンクアーム部、及び、
   前記平面に、該上リンクアーム部と下リンクアーム部との連結部を略水平方向に移動させることにより、該蓋体を上記濾材から上方へ離間させ、濾材上の濾過ケーキが皿体上から除去可能となる蓋体開放時位置と、該蓋体が下降して該濾材に圧接して上記濾過空間が形成される濾過時位置との間を上下動させる連結部駆動手段とを備えていることを特徴とする濾過脱水機。
2. 上記蓋体が蓋体開放時位置にあるとき、該上リンクアーム部と下リンクアーム部とがなす角度が最小となるとともに、該蓋体が下降するに従い該角度が増加して、１８０°となったときに該蓋体が最も下降し、さらに該蓋体が濾過時位置に至ったときに該角度が１８０°を超えるとともに、このときに、該角度の更なる増加を防止するストッパを備えていることを特徴とする請求項１に記載の濾過脱水機。

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