JP2011067720A - フィルタプレス及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造的に簡素とし、小型化を図り、省スペース及び低コスト化を図る。
【解決手段】濾板厚さ方向に伸縮開閉自在とされた、複数の濾板からなる濾板群における一方側端部濾板の外方に設けられるルーズヘッド４と反力体１１との間に設けられ、ルーズヘッド４を前記濾板厚さ方向に移動させて前記濾板群を締付ける締付手段を設けたフィルタプレス装置であって、前記締付手段５１と別に、圧搾時に前記ルーズヘッドを反対側に移動させようとする反力を受ける、反力受け手段５２を設けたことを特徴とするフィルタプレス装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルタプレス装置及びその運転方法に関する。

周知のように最近のフィルタプレス装置は、濾過効率向上等を目的として多数の濾室を形成するべく、濾板厚さ方向に伸縮開閉自在とされた、複数の濾板からなる濾板群を備えており、濾過時には濾板相互を押圧密着して各濾板間に濾室を形成し、脱水ケーキ排出時には濾板相互を離間させて濾板間から脱水ケーキを排出させるように構成されている。
そして、かかる濾板群を伸縮開閉する装置としては、本出願人が先に特公平４−９５６６号公報（特許文献１）において提案したものがある。この開閉装置は、濾板厚さ方向に伸縮開閉自在とされた、複数の濾板からなる濾板群と、この濾板群における一方側端部濾板に対して油圧シリンダーを介して連結されるとともに濾板群の伸縮方向に前後動自在とされた移動台とを備えたものであり、このシリンダーを伸縮させることによって、当該シリンダーが移動台に反力をとりつつ一方側端部濾板を他方側端部濾板側へ押圧し締付けるものであり、簡易な装置構成でありながら濾板開閉距離を非常に長くすることができ、またその分濾室数も多くすることができるものである。
かかる従来型装置においては、締付け装置として油圧シリンダーを一方側端部濾板と移動台とに架設する構成とされ、締付け力を高めるためには大径の油圧シリンダーが必要となり、装置重量および装置コストの増加が問題となっていた。また、油圧シリンダーの大型化に伴い移動台とともに移動する部分の重量が増加するため、移動台の駆動源も大型のものが必要となるため、装置重量および装置コストの増加のみならず、ランニングコストも高くなる点が問題となっていた。

一方、フィルタプレス装置は、浄水場などの排水の脱水処理設備に用いられることがあるが、かかる場合に油圧シリンダーを用いていると、シリンダー自体だけでなく、油圧配管、油圧ユニット等から作動油が漏れ、排水や脱水物に混入させてしまう虞があることも問題であった。
そこで、本出願人は、締付駆動源の小型軽量化及びローコスト化を可能とし、排水や脱水物への作動油の混入を防止することを目的として、特許文献２のものを開発し、実績を重ねてきた。
なお、特許文献３のものも提案されている。

ところで、フィルタプレスは単に濾過・脱水だけでなく、最終段階でさらに高圧を作用させて「圧搾」を行なうものがある。
特許文献２のフィルタプレス装置は、多くの利点をもつものの、精査検討してみると、パンタグラフ式ジャッキの構成部材群を「圧搾」に耐えるに十分な強度とする必要があり、そのために大型のものが必要となり、かつ構造が複雑なために製作コストが高くなるとの根本的な問題を見出した。
他方、特許文献３のものも一つの解決手法であるが、ストッパとムーバブルヘッド（ルーズヘッド）にそれぞれ係合装置を設ける必要があり、構造が複雑となる難点がある。
さらに、濾布の新旧や、濾布やダイアフラムの厚さ（弾力性）などが時間の経過に伴い変化することで、ルーズヘッドの締付位置が変化する場合があり、締付け位置が機械的に固定されているフィルタプレス装置では、対象脱水物が漏れる虞があった。
また、濾室内の脱水ケーキの形状や、濾布に付着した脱水ケーキなどによって、濾過及び圧搾中の締付圧が変化することがあるが、特許文献２及び特許文献３のフィルタプレス装置では、締付け装置が機械的に固定されており、締付圧の低下が生じても濾板の締付圧の調整を行うことができないため、締付け圧を適正化することができなかった。特に濾板の枚数が多い場合、かかる締付圧変化が顕著に表れ、経時的に安定した脱水能力を発揮させることができなかった。

特公平４−９５６６号公報 特許第４１３５８５０号公報 特許第３５３９３１０号公報

そこで、本発明の主たる課題は、構造的に簡素とし、小型化を図り、省スペース及び低コスト化を図ることにある。さらに、圧搾時に発生する高圧な反力に対しても十分に耐えうるフィルタプレス装置を提供することにある。さらに、脱水のみならず圧搾にも十分に耐えうるフィルタプレスの運転方法を提供することにある。

上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
濾板厚さ方向に伸縮開閉自在とされた、複数の濾板からなる濾板群における一方側端部濾板の外方に設けられるルーズヘッドと反力座体との間に設けられ、ルーズヘッドを前記濾板厚さ方向に移動させて前記濾板群を締付ける締付手段を設けたフィルタプレス装置であって、
前記締付手段と別に、圧搾時に前記ルーズヘッドを締付方向と反対側に移動させようとする反力を受ける、反力受け手段を設けたことを特徴とするフィルタプレス装置。

（作用効果）
本発明においては、締付手段とは別に、圧搾時にルーズヘッドを締付方向と反対側に移動させようとする反力を受ける、反力受け手段を設けた。その結果、締付手段による締付力は、従来の締付け装置に対して数分の一程度で足りることが判明した。したがって、締付と反力受けとを共有する場合に比較して、構造的に簡素化でき、小型化が可能となり、省スペース及び低コスト化を図ることができる。さらに、圧搾時に発生する高圧な反力に対しても十分に耐えうるフィルタプレス装置となるのである。

＜請求項２記載の発明＞
前記反力座体が、前記締付手段及び前記反力受け手段に共通の反力体を構成している請求項１記載のフィルタプレス装置。

（作用効果）
反力座体が、締付手段及び前記反力受け手段とで別に設けることも可能であるが、共通の反力体であると、装置の簡素化などにおいて有利となる。

＜請求項３記載の発明＞
前記反力座体が、対地固定または前記ルーズヘッドの移動方向に移動可能である２つの態様から選択できる。

（作用効果）
特に濾布固定型の場合には、反力座体を対地固定とし、濾布移動型の場合には、反力座体をルーズヘッドの移動方向に移動可能であるのが望ましい。

＜請求項４記載の発明＞
前記締付手段及び前記反力受け手段は前記ルーズヘッドの移動方向に対して直線移動するものである請求項１または２記載のフィルタプレス装置。

（作用効果）
締付手段としては、ボールネジのほかシリンダや適宜の押圧機構を選択できるが、濾布移動型の場合には、反力座体と共に締付手段もルーズヘッドの移動方向に移動可能であると、締付力の選択及び締付位置の調整を簡易に行なうことができる。

＜請求項５記載の発明＞
前記締付手段はボールネジである請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタプレス装置。

（作用効果）
ボールネジは、小さい駆動力で大きな前進推進力を与えることができ、かつ、締付力の調整が容易である利点をもたらす。

＜請求項６記載の発明＞
前記反力受け手段は前記反力座体に螺合したネジロッドである請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルタプレス装置。

（作用効果）
反力受け手段としてネジロッドを使用すると、簡易な構造で大きな反力を支持できるほか、特徴的には、長期間使用した場合に、装置の濾板や濾布厚みなどの経年変化を招くが、ネジロッドの場合には、その反力受け位置調整が容易なので、経時的にみて安定した必要な締付力を得ることができる。

＜請求項７記載の発明＞
前記締付装置によって締付けた状態で、さらに前記濾板群を締付ける補助締付機構を設けた請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルタプレス装置。

（作用効果）
濾布やダイアフラムの厚さなどの経時的な条件変化、濾室内の脱水ケーキの形状や、濾布への脱水ケーキの付着状況により、締付圧の変化があり、濾布間から対象脱水物の漏れが生じる可能性がある。しかるに、締付装置に対しさらに濾板群を締付ける補助締付機構を設けると、必要な締付圧を発生させることができ、長期にわたって安定した濾過操作を行なうことができる。

＜請求項８記載の発明＞
濾板厚さ方向に伸縮開閉自在とされた、複数の濾板からなる濾板群における一方側端部濾板の外方に設けられるルーズヘッドを、前記ルーズヘッドと反力座体との間に設けられた締付手段により濾板厚さ方向に移動させて前記濾板群を締付けた後、
前記締付手段と別の反力受け手段により、前記ルーズヘッドを反対側に移動させようとする反力を受けるとともに、前記締付手段による締付けを解除することを特徴とするフィルタプレスの運転方法。

（作用効果）
請求項１の場合と同様な作用効果を奏する。

以上のとおり、本発明によれば、構造的に簡素となり、小型化が達成でき、しかも省スペース及び低コスト化を図ることができる。さらに、圧搾時に必要な高圧に対しても十分に耐えうるフィルタプレス装置を提供することができる。

本発明に係るフィルタプレス装置の平面図である。 本発明に係るフィルタプレス装置の正面図である。 本発明に係るフィルタプレス装置の締付段階の要部平面図である。 本発明に係るフィルタプレス装置の締付後に圧搾反力受け時点の要部平面図である。 差圧発生防止弾性膜の説明図である。

以下、図面を使って、本発明の実施の形態を説明する。
（装置の概要構成）
本例の装置では、相互に離間し且つ平行な一対の主梁１，１が、その長手方向（以下、単に長手方向という場合は、主梁１，１の長手方向を意味する。）両端部において支柱部材２，２により支持され、水平方向に延在しており、これら一対の主梁１，１上に、その長手方向に開閉する複数の濾板３，３…からなる濾板群が支持され、この濾板群３，３…の開方向側に配されたルーズヘッド４が支持されている。これら個々の濾板３，３…及びルーズヘッド４には、ガイドローラ６，６が取り付けられ、このガイドローラ６，６を介して主梁１，１上を走行するように構成されている。また個々の濾板３，３…及びルーズヘッド４の全体が連動して開閉伸縮するように、隣接相互がタイボルト５，５…により連結されている。７は固定側フレームである。

そして本発明においては、かかる一体的な濾板３，３…及びルーズヘッド４に対し、開枠側（すなわちルーズヘッド４の濾板側と反対側）に締付装置５０が設けられ、この締付装置５０は、主梁１，１上を走行自在の台車１１を反力（座）体として連結されている。

本実施の形態では、台車１１の下側には、図示しない電動モータ等の台車移動用回転駆動源が取り付けられ、その回転軸が一方側の主梁１の下側まで延在され、この延在部分にピニオンギヤ（歯車）が取り付けられるとともに、一方側の主梁下面にその長手方向に沿ってラックが固定され、これらピニオンギヤとラックとが噛み合わされている。したがって、台車移動用回転駆動源を作動させてピニオンギヤを適宜正逆回転させることにより、ピニオンギヤがラック下面に沿って噛み合いながら走行するのに伴って、台車１１が主梁１，１上をガイドローラ１２，１２…に乗った状態で前後動自在とされている。

また本例の装置では、後退阻止手段７０として、主梁１，１の側面部に掛止凸部７１，７１を設けるとともに、台車１１に対し、図示しないジャッキ等の往復駆動装置により上下動自在の後退阻止部材７２，７２を取付けている。かかる構成とすることにより、台車１１を所定位置まで移動した状態で、後退阻止部材７２，７２を掛止凸部７１，７１の前側に下降させることによって、台車１１が後退方向に移動しようとしてもその後退阻止部材７２，７２が掛止凸部７１，７１に引っ掛かり、後退するのが妨げられる。この他にも、例えば前述の特公平４−９５６６号公報において提案した後退阻止手段等を用いることもできる。

（装置の概要構成）
締付装置５０について詳しく説明すると、台車１１のフレーム１１Ａの幅方向中央には本発明の締付手段としての締付用ボールネジ５１が設けられ、図示しない電動モータ等のボールネジ駆動手段による回転によりそのロッド５１ａがルーズヘッド４に対して前後進するようになっている。５１ｂはネジケースである。

他方、締付用ボールネジ５１に対して幅方向の外側に一対の、本発明の前記反力受け手段としての圧搾反力受けネジ棒５２，５２が設けられている。
圧搾反力受けネジ棒５２，５２は、台車１１のフレーム１１Ａに固定されたネジケース５２ａ，５２ａに螺合されている一方で、後端にはそれぞれスプロケット５２ｂ，５２ｂが固定され、ネジ棒５２，５２の回転に対して非回転に支持されたブラケット５２ｃに電動の回転駆動モータ５２ｄが支持され、その回転駆動モータ５２ｄの出力軸にはスプロケット５２ｅが固定され、その回転をチェーン５２ｆを介してネジ棒５２，５２の回転及び前後進の直線運動に変換するようにしている。

（締付方法）
次に、上述のフィルタプレス装置を使用した、好適な濾板締付方法を説明する。
図２は、濾板を締め付ける前の状態を示しており、濾板を締付けるには、この状態から先ず濾板群３，３…の閉枠を行う。すなわち、台車移動用回転駆動源（図示せず）を作動させ、台車１１を濾板群３，３…側へ移動させ、この移動力によって、締付装置５０を介してルーズヘッド４及び濾板３，３…を押込み収縮閉枠させる。

このようにして台車１１が所定の位置まできたら、台車１１の移動を停止し、図１に示すように、後退阻止手段７０によって、台車１１が、後退（濾板３，３…と反対方向へ移動）しないようにする。

台車１１が後退しないように固定されたならば、次に、締付用ボールネジ５１を作動させて、そのロッドを締付方向に徐々に伸長させ、固定した台車１１を反力体としながら、ルーズヘッド４及び濾板３，３…の締付けを行なう。所定の力で締付けを行なった後、締付用ボールネジ５１を停止させる。

続いて、ルーズヘッド４に対して後退していたネジ棒５２，５２を、回転駆動モータ５２ｄの駆動により、ネジケース５２ａ，５２ａに沿って回転前進させ、ネジ棒５２，５２の先端でルーズヘッド４外面を押圧ぎみに当接させる。

その後、締付用ボールネジ５１は所定距離ルーズヘッド４から後退させ、その後は、ネジ棒５２，５２のみで、ルーズヘッド４に作用する濾過、及び圧搾の反力を支持する。

濾布の新旧や、濾布やダイアフラムの厚さ（弾力性）が時間の経過に伴い変化することでルーズヘッド４の締付位置が変化する場合があるが、ルーズヘッドの移動方向に対して直線移動するボールネジ５１及びネジ棒５２を使用することにより、締付位置の変化に簡易に対応することができる。

圧搾工程においては、濾板間にダイアフラムを設けて濾室と分離し、ダイアフラムと濾板との間に圧力水を供給し、ダイアフラムを変位させて圧搾を行なうほか、本出願人が先に提案した特許第３８０２０１５号公報をもって開示するように、締付装置５０のほかに、濾板６を厚さ方向に押圧して締め付ける補助締付機構６０を設けることができる。

すなわち、先に触れたように、濾室内の脱水ケーキの形状や、濾布の厚さ（弾力性）、濾布に付着した脱水ケーキなどが濾過及び圧搾の時間の経過に伴い変化することにより、各濾板３間の締付圧が低下する。そこで、このフィルタプレス装置には、この圧力低下を補い、各濾板３間の締付力を維持するための補助締付機構４０が備えられている。

この補助締付機構４０のひとつの例は、固定側フレーム７に連結された濾板群一方側端部の濾板３をルーズヘッド４に向けて移動させる装置であって、図５に示すように、濾板３の固定側フレーム７側の凹部７ａと固定側フレーム７との間に設けられたダイアフラム４１と、このダイアフラム４１に圧力流体（水）を供給する流体供給手段（ポンプ）４２とを備えている。

濾板３に取り付けられたダイアフラム４１は、ポンプ４２から圧力水を供給されて膨張し、濾板３と固定側フレーム７との間隔を押し広げる。これにより濾板３は、ルーズヘッド４側に隣り合う濾板３をルーズヘッド４に向けて押圧し、これらの濾板間に形成されている濾室４３の締付圧を上昇させる。

このようにして、各濾板３が順次隣り合う濾板３に押圧され、各濾室４３の締付圧が上昇される。したがって、濾板群全体において、各濾板３間の締付圧を上昇させることができる。

補助締付機構４０は、主締付機構５０により濾板群に加えられる押圧力をたとえばロードセルなどを用いて測定し、その測定値が所定値を下回ったときにポンプ４２を駆動させる制御装置（図示せず）を設けることにより、濾室４３の締付力を維持するのに適切なタイミングで駆動させることができる。

なお、フィルタプレス装置は、厚さ方向に並べた多数の濾板３を、その両側端部に位置する濾板３，３を互いに近づける方向に押圧し、その押圧力が隣り合う濾板３に対して順次伝達される。したがって、中間部の濾板３間には押圧力が伝達されにくいので、濾室４３に作用する締付圧は、濾板群の両端よりも中間部において低くなる。

そこで、補助締付機構４０を、前記公報の図４に示されているように、濾板群一方側端部ではなく中間部に設けてもよい。さらに、補助締付機構として、前記公報の図５や図６の構成を採用することもできる。

他方、開枠時においては、以上に説明した閉枠工程とは逆の手順となり、ボールネジ５１の前進、ネジ棒５２，５２の後退、締付用ボールネジ５１の後退を行ない、次に後退阻止部材７２，７２を上昇させて台車１１の固定を解いた後、台車１１を開枠方向（濾板３，３…側と反対側）に移動させ、これに伴わせてルーズヘッド４及び濾板３，３…を移動拡張させ開枠させる。

他方、締付用ボールネジ５１による締付けから、ネジ棒５２，５２のみによるルーズヘッド４に作用する圧搾反力の支持段階への移行時点の設定は、閉枠力が現れる長手方向の適宜の位置に、圧力検出手段例えばロードセルを設けて、その信号に応じて行なうことができる。

ところで、前記例は、移動台車方式の例であるが故に、台車１１を反力（座）体とした。これに対し、固定台方式の場合、大地に固定の固定台を反力（座）体としてもよいことは勿論である。

１…主梁、２…支柱部材、３…濾板、４…ルーズヘッド、１１…台車、５０…締付装置、５１…締付用ボールネジ（締付手段）、５２…圧搾反力受けネジ棒（反力受け手段）、７０…後退阻止手段、７１…掛止凸部、７２…後退阻止部材。

Claims (8)

1. 濾板厚さ方向に伸縮開閉自在とされた、複数の濾板からなる濾板群における一方側端部濾板の外方に設けられるルーズヘッドと反力座体との間に設けられ、ルーズヘッドを前記濾板厚さ方向に移動させて前記濾板群を締付ける締付手段を設けたフィルタプレス装置であって、
   前記締付手段と別に、圧搾時に前記ルーズヘッドを締付方向と反対側に移動させようとする反力を受ける、反力受け手段を設けたことを特徴とするフィルタプレス装置。
2. 前記反力座体が、前記締付手段及び前記反力受け手段に共通の反力体を構成している請求項１記載のフィルタプレス装置。
3. 前記反力座体が、対地固定または前記ルーズヘッドの移動方向に移動可能である請求項１または２記載のフィルタプレス装置。
4. 前記締付手段及び前記反力受け手段は前記ルーズヘッドの移動方向に対して直線移動するものである請求項１または２記載のフィルタプレス装置。
5. 前記締付手段はボールネジである請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタプレス装置。
6. 前記反力受け手段は前記反力座体に螺合したネジロッドである請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルタプレス装置。
7. 前記締付装置によって締付けた状態で、さらに前記濾板群を締付ける補助締付機構を設けた請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルタプレス装置。
8. 濾板厚さ方向に伸縮開閉自在とされた、複数の濾板からなる濾板群における一方側端部濾板の外方に設けられるルーズヘッドを、前記ルーズヘッドと反力座体との間に設けられた締付手段により濾板厚さ方向に移動させて前記濾板群を締付けた後、
   前記締付手段と別の反力受け手段により、前記ルーズヘッドを反対側に移動させようとする反力を受けるとともに、前記締付手段による締付けを解除することを特徴とするフィルタプレスの運転方法。

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