JP4546954B2 - 高脱水型回転加圧脱水機 - Google Patents

Description

本発明は、固形物を含有した原料（処理原液）を濾過、脱液して、個体と液体に分離する装置に関し、特に、回転する二枚の円形スクリーン、内輪スペーサ、及び、外輪スペーサによって形成される環状の濾過室内において、原料を濾過、脱液することができる回転加圧脱水機に関する。

回転加圧脱水機（ロータリープレスフィルタ）は、例えば、特開２００１−１１３１０９号公報に示されているように、回転軸周りに形成された環状の濾過室内に原料を導入し、ドーナツ状のスクリーンを回転させることによって原料を前方へと進行させ、次第に圧力を加えて脱液処理を行う装置である。
第１２図は、従来の一般的な回転加圧脱水機１０１の断面図であり、図示されているように、原料は、原料供給口１０８から濾過室１１０内へと導入され、回転するスクリーン１０５との間に生じる摩擦力により、濾過室１１０内を所定方向（第１２図において矢印Ｄの方向）へ順次進行していく。
このとき、スクリーン１０５には多数の小孔が形成されているため、原料が濾過室１１０内を進行していくに従って、原料中の水分が、このスクリーン１０５の小孔を抜けて、濾過室１１０外へと次第に排出されていくことになる。より具体的には、機内への導入時は液体の状態であった原料は、工程の約３分の１の位置（第１２図においてＰ１の位置）を通過するまでの間に半固形状となり、最終的には、ケーキ状（脱液ケーキ）となって、ケーキ排出口１０９より機外へと排出される。
尚、スクリーン１０５は連続的に回転するため、初期濾過ゾーンＱ１（原料供給口１０８付近から、Ｐ１付近までのゾーン）、濾過・圧縮ゾーンＱ２（Ｐ１付近からＰ２付近までのゾーン）、最終圧搾ゾーンＱ３（Ｐ２付近からケーキ排出口１０９までのゾーン）を経て、再び初期濾過ゾーンＱ１へと戻り、原料或いは脱液ケーキを、進行方向へ連続的に搬送することになる。
従来の回転加圧脱水機は、上述したように、液状の原料を機内へ導入すると、機内で濾過、脱液処理が行われ、濾液と脱液ケーキが別々に機外へ排出されるようになっている。そして、排出される脱液ケーキにおいては、含液率が均一であることが望ましい。
しかしながら、従来の回転加圧脱水機においては、部位によって脱液ケーキの含液率に差が生じてしまうという問題がある。より具体的に説明すると、濾過室１１０やケーキ通路１１２は、断面が矩形状となるように構成されており（ケーキ排出口１０９付近におけるケーキ通路１１２の断面を示す第１３図参照）、進行経路により、脱液ケーキに対して異なる大きさの圧搾力が作用することになり、その結果、部位によって脱液速度が異なり、含液率にばらつきが生じてしまう。
例えば、内輪スペーサ１０４或いはディフレクタ１０６に近い位置（第１３図においてはＬ１，Ｃ１，Ｒ１）を通過した脱液ケーキよりも、外輪スペーサ１０３に近い位置（第１３図においてはＬ３，Ｃ３，Ｒ３）を通過した脱液ケーキの方が、含液率は高く、また、スクリーン１０５，１０５或いはケーキ通路側壁１０７，１０７に近い位置（第１３図においてはＬ１〜Ｌ３，Ｒ１〜Ｒ３等）を通過した脱液ケーキよりも、中央部（第１３図においてはＣ１〜Ｃ３）を通過した脱液ケーキの方が、含液率は高くなる。
つまり、機外へ排出された脱液ケーキの中には、脱液が十分でない部位が存在し、その結果、全体として均一な含液率とすることができない、という問題がある。

本発明の「高脱水型回転加圧脱水機」は、上記のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、回転軸周りに形成された環状の濾過室内を進行させるに従って、原料に次第に圧力を加え、液状の原料をケーキ状に変化させることにより脱水処理を行うものであって、脱液ケーキの含液率を更に低下させることができるように、外輪スペーサの内周面上に突起物を一つ又は二つ以上配置したことを特徴としている。
尚、突起物を、外輪スペーサの幅方向について一様な高さとなるように設定した場合には、濾過室の断面積をその高さの分だけ減じることになり、これらの突起物の上方を通過する脱液ケーキに作用する圧搾力を大きくすることができ、含液率を低下させることができる。
また、突起物は、幅寸法が外輪スペーサよりも小さくなるように設定し、外輪スペーサの幅方向中央、及び／又は、外輪スペーサの側縁に近い位置に配置されるように構成することもできる。
尚、この場合、中央に配置される突起物の高さ寸法は、側縁に近い位置に配置される突起物よりも大きく設定されることが好ましい。
更に、突起物を、外輪スペーサの内周面からの突出量を変更できるように構成することもでき、この場合、排出される脱液ケーキにおける含液率を好適に制御することが可能となる。

第１図は、本発明に係る回転加圧脱水機３の断面図である。
第２図は、第１図に示した回転加圧脱水機３のＡＡ線による断面図である。
第３図は、回転加圧脱水機３の他の構成例を示す部分的な斜視図である。
第４図は、回転加圧脱水機３の他の構成例を示す部分的な斜視図である。
第５図は、回転加圧脱水機３の他の構成例を示す部分的な斜視図である。
第６図は、第５図に示した突起物５３，５３及び外輪スペーサ３４の平面図である。
第７図は、回転加圧脱水機３の他の構成例を示す部分的な斜視図である。
第８図は、回転加圧脱水機３の他の構成例を示す部分的な断面図である。
第９図は、回転加圧脱水機３の他の構成例を示す部分的な断面図である。
第１０図は、回転加圧脱水機３の他の構成例を示す部分的な断面図である。
第１１図は、回転加圧脱水機３の他の構成例を示す部分的な断面図である。
第１２図は、従来の回転加圧脱水機１０１の断面図である。
第１３図は、第１２図に示した従来の回転加圧脱水機１０１の、ケーキ出口１０９付近におけるケーキ通路１１２の断面図である。

以下、添付図面に沿って本発明の実施形態について説明する。第１図は、本発明に係る高脱水型回転加圧脱水機３の基本構造を示す断面図であり、第２図は、第１図に示した回転加圧脱水機３のＡＡ線による断面図である。図示されているように、この回転加圧脱水機３は、回転軸３２、内輪スペーサ３３、外輪スペーサ３４、二枚のドーナツ状のスクリーン３５、スクレーパ４０、ディフレクタ３６、原料供給口３８、ケーキ排出口３９、背圧板５０、外套ケーシング３７などによって構成されている。
この回転加圧脱水機３において、図示しない駆動装置から駆動力を供給して回転軸３２を回転させると、回転軸３２周りに固定された内輪スペーサ３３、及び、内輪スペーサ３３に固定された二枚のスクリーン３５が、回転軸３２と共に回転する。尚、スクリーン３５には、０．１〜０．５ｍｍ程度の小孔が多数形成されている。
本実施形態においては、スクリーン３５は毎分０．１〜２回転程度の速度で回転するように運転され、この状態で、原料供給口３８から原料を供給すると、原料はスクリーン３５で濾過され、固形物と濾液に分離される。濾過された固形物は、初期濾過ゾーンに配置されているスクレーパ４０で掻き取られ、濃縮ケーキとして濾過室４１内を搬送され、その過程で更に脱液が進行して脱液ケーキとなっていく。
脱液され、含液率が低下した脱液ケーキは、スクリーン３５面との摩擦が大きくなり、ケーキ排出口３９に設けられている背圧板５０の抵抗にも打ち勝って排出口３９に向かって搬送されるが、このとき、脱液ケーキを表面摩擦力によって移動させるスクリーン３５の移動速度よりも、脱液ケーキの移動速度の方が小さくなるため（つまり、遅くなるため）、初期濾過工程でスクリーン３５の小孔内に入り込んだ固形物が脱液ケーキ側（濾過室４１内側）に引っ張り出され、その結果、濾過面（スクリーン３５の内側面）は常に更新されることになる。従って、スクリーン３５において目詰まりが生じることはなく、濾過と脱液は効率的に進行する。
このようにして、濾過室４１内に供給された原料中の固形物は、ケーキ排出口３９に近づくに従って脱液が進行し、最終的には所定の含液率となった脱液ケーキが排出されることになるが、脱液ケーキがそのまま排出されると、半径方向内側（内輪スペーサ３３或いはディフレクタ３６に近い位置）を通ってきた脱液ケーキよりも、外輪スペーサ３４に近い位置を通ってきた脱液ケーキの方が、含液率が高くなってしまう。また、スクリーン３５，３５或いはケーキ通路４３の側壁に近い位置を通ってきた脱液ケーキよりも、中央部を通ってきた脱液ケーキの方が、含液率が高くなってしまう。
そこで、このような「部位による含液率の差」を解消できるように、本実施形態の回転加圧脱水機３においては、外輪スペーサ３４の内周面３４ｃ上に、半円柱状の突起物５１が三つ設けられている。これらの突起物５１はいずれも、幅寸法が外輪スペーサ３４とほぼ等しく、また、幅方向について一様な高さとなっている。尚、配置される突起物５１の数は、「三つ」には限定されず、一つだけ配置してもよいし、また、十個程度配置してもよい。
これらの突起物５１は、濾過室４１の断面積をその高さの分だけ減じることになり、これらの突起物５１の上方を通過する脱液ケーキに作用する圧搾力を大きくすることができる。従って、外輪スペーサ３４に近い位置を通ってきた脱液ケーキの含液率を低下させることができ、「部位による含液率の差」を解消することができる。
また、脱液ケーキが突起物５１の上方を通過した後は、濾過室４１の高さ及び断面積は元の大きさに復帰するため、このときに脱液ケーキの部位が上下方向へ入れ替わることになる。そして、濾過室４１内でこのような「部位の入れ替わり」が生じることにより、含液率の高い部位が一部分に偏在するという事態を回避することができ、その結果、「部位による含液率の差の解消」に寄与することになる。
尚、第１図に示したような突起物５１の代わりに、第３図に示すような突起物５２を、外輪スペーサ３４の内周面３４ｃ上に配置することもできる。第３図の突起物５２は、楕円体を長手軸線に沿って半分にした形状（半楕円体）をしており、長手方向が脱液ケーキの進行方向と一致するような向きに取り付けられている。また、第３図からも明らかなように、外輪スペーサ３４の約３分の１程度の幅寸法に設定されており、外輪スペーサ３４の幅方向中央に配置されている。
このように、外輪スペーサ３４の幅方向中央に突起物５２を配置した場合、濾過室４１中央部（第１３図においてＣ３）を通過する脱液ケーキに作用する圧搾力を高くすることができ、排出される脱液ケーキのうち、中央部を通過した部位の含液率を低くすることができる。また、この突起物５２は、外輪スペーサ３４の内周面３４ｃの中央部に沿って進行してきた脱液ケーキの進行方向を変え、上方、及び、左右両側のスクリーン３５に近い方へ押しやることにより、周囲の脱液ケーキに作用する圧搾力を更に高めることができ、その結果、排出される脱液ケーキの含液率を更に低下させることができる。
尚、第３図の突起物５２の代わりに、第４図に示すような半球状の突起物５３を、外輪スペーサ３４の内周面３４ｃの中央に二つ（或いは、一つ）配置した場合も、ほぼ同様の効果を期待することができる。
更に、第５図に示すように、外輪スペーサ３４の約３分の１程度の幅寸法に設定された半球状の突起物５３を、外輪スペーサ３４の両側縁３４ｄ，３４ｅに近い位置にそれぞれ一つずつ配置することもできる。尚、二つの突起物５３は、外輪スペーサ３４の幅方向に並べて配置するのではなく、一方が他方の斜め後方となるように、つまり位置をずらして配置することが好ましい。
このように構成した場合、濾過室４１の断面積を突起物５３の大きさの分だけ減じることになり、これらの突起物５３の周辺を通過する脱液ケーキに作用する圧搾力を大きくすることができ、外輪スペーサ３４に近い位置を通ってきた脱液ケーキの含液率を低下させることができ、「部位による含液率の差」を解消することができる。
また、濾過室４１内を進行する脱液ケーキの部位が、上下方向だけでなく、水平方向へ入れ替わることになり、その結果、含液率の高い部位が一部分に偏在するという事態を回避することができ、「部位による含液率の差の解消」に寄与することになる。
より具体的に説明すると、一般的に、濾過室４１内のスペースのうち、中央を通過してきた脱液ケーキは、スクリーン３５に近い位置（外輪スペーサ３４の両側縁３４ｄ，３４ｅに近い位置）を通過してきた脱液ケーキよりも含液率が高くなってしまうが、本実施形態においては、一方の側縁３４ｄに近い位置を進行してきた脱液ケーキ（比較的含液率が低い脱液ケーキ）が、上流側の突起物５３によって中央の方へ押しやられるとともに、それまで中央を進行してきた脱液ケーキ（比較的含液率が高い脱液ケーキ）が、反対側の側縁３４ｅに近い位置に押し出される形となり、更に、下流側の突起物５３によって、同様の「入れ替わり」が反対方向へ行われることになる。
このような「水平方向への入れ替わり」が生じると、それまで脱液が進行しにくい位置を通過してきた部位が、より脱液されやすい位置へ移動することになり、これによって「部位による含液率の差」を好適に解消することができる。
また、第５図、第６図に示した突起物５３，５３の間に、それらよりも高さ寸法の大きな突起物５４を配置することもできる（第７図参照）。この場合、上記のような効果に加えて、最も含液率が高くなる部位（外輪スペーサ３４側、及び、中央部）における圧搾力を集中的に高くすることができ、これらの部分の含液率を効果的に低下させることができる。
更に、第８図〜第１１図に示すように、突起物５５〜５９の突出量を変更できるように構成した場合には、排出される脱液ケーキにおける含液率を制御することが可能となる。
具体的には、第８図の構成例では、外輪スペーサ３４に貫通孔が形成されており、この貫通孔の下側から突起物５５を挿入し、突起物５５の上部を外輪スペーサ３４の内周面３４ｃから上方へ突出させ、突起物５５の下方側にボルト６５を差し込むことによって突起物５５を固定するようになっている。そして、図示されている突起物５５のほかに、これとは異なる高さ寸法の突起物（例えば、同図において破線で示す突起物５６等）を予め用意しておいて、脱液ケーキの性状に応じて、より適合した高さの突起物と交換することにより、突起物の突出量を変更できるようになっている。
第９図の構成例では、突起物５７と、これを下側で支えるボルト６５との間にスプリング６６が配置されており、突起物５７は、このスプリング６６の反発力によって上方へ付勢された状態となっている。そして、濾過室４１内を進行していくケーキの含液率が低い場合には、ケーキの圧力は大きくなるため、突起物５７を支えているスプリング６６は、進行するケーキの圧力に屈して縮み、突起物５７は押し下げられることになる（第９図（１）に示すような状態から、第９図（２）に示すような状態となる）。この場合、突起物５７の突出量は小さくなるため、通過する脱液ケーキに作用する圧搾力も小さくなり、その結果、ケーキの含液率は高くなる。
一方、濾過室４１内を進行していくケーキの含液率が高い場合には、ケーキの圧力は小さくなるため、突起物５７を支えているスプリング６６が伸展し、突起物５７は押し上げられることになる（第９図（２）に示すような状態から、第９図（１）に示すような状態となる）。この場合、突起物５７の突出量は大きくなるため、通過する脱液ケーキに作用する圧搾力も大きくなり、その結果、ケーキの含液率は低くなる。
このように、第９図の構成例では、濾過室４１内を進行するケーキの含液率が基準よりも高い場合には低くなるように、また、ケーキの含液率が基準よりも低い場合には高くなるように、突起物５７の突出量が変化するようになっており、これによってケーキの含液率を制御できるようになっている。
第１０図の構成例では、流体（空気、水、或いは、油など）の圧力によって、突起物５８が上方へ付勢されるように構成されている。具体的には、流体を、突起物５８の下方の閉鎖空間（シリンダ６７）内へ、パイプ６８を介して流入させ、或いは、排出させることができるようになっており、上方へ持ち上がるように、突起物５８に対して流体の圧力が作用するようになっている。これにより、第９図の構成例と同様に、濾過室４１内を進行するケーキの含液率が基準よりも高い場合には低くなるように、また、ケーキの含液率が基準よりも低い場合には高くなるように、突起物５８の突出量を変化させることができ、その結果、ケーキの含液率を好適に制御することができる。
第１１図の構成例では、断面が扇形となる突起物５９が、中心軸５９ａ周りに約９０度の範囲（第１１図（１）から（３）までの範囲）にわたって回動可能なように構成され、電動機、或いは、コイルスプリングなどの付勢手段によって、突起物５９が上方へ（第１１図において反時計回り方向へ）付勢されるように構成されている。これにより、第９図、第１０図の構成例と同様に、濾過室４１内を進行するケーキの含液率が基準よりも高い場合には低くなるように、また、ケーキの含液率が基準よりも低い場合には高くなるように、突起物５９の突出量を変化させることができ、その結果、ケーキの含液率を好適に制御できるようになっている。尚、第１１図において矢印Ｄは、濾過室４１内におけるケーキの進行方向を示している。
第１図から第１１図に示した突起物５１〜５９は、外輪スペーサ３４の全周に設けても良いが、通常は脱液が進行する濾過室４１の後半からケーキ通路４３の前半にかけて一個乃至複数個（例えば、十個程度）配置される。尚、複数個の場合のピッチは、均等でなくても良い。また、突起物５１〜５９の高さ（外輪スペーサ３４の内周面３４からの突出量）は、濾過室４１或いはケーキ通路４３の高さ寸法（外輪スペーサ３４の内径寸法から内輪スペーサ３３の外形寸法を差し引いた寸法）の２０％以下とすることが好ましい。それよりも大きいと、濾過室４１或いはケーキ通路４３内における脱液ケーキの搬送抵抗が大きくなり過ぎてしまい、処理量（処理効率）が低下し、或いは、機内閉塞等が生じる可能性があるが、２０％以下であれば、そのような問題が生じる可能性は小さく、所期の目的を好適に達成することができる。
また、突起物５５〜５９の突出量の可変範囲も、濾過室４１或いはケーキ通路４３の高さ寸法の２０％以下とすることが好ましい。
更に、突起物５１〜５９の形状は、曲面のみによって構成されていなくてもよく、例えば、三角錐、四角錐、円錐等の形状とすることもできる。

以上に説明したように、本発明に係る「高脱水型回転加圧脱水機」は、外輪スペーサの内周面上に突起物を配置することによって、進行する脱液ケーキに作用する圧搾力を部分的に高めることができ、これにより、排出される脱液ケーキにおいて、部位による含液率の差（ばらつき）を小さくすることができる。
そして、突起物の突出量（外輪スペーサの内周面からの突出量）を変更できるように構成した場合、排出される脱液ケーキにおける含液率を好適に制御することができる。

Claims (5)

1. 回転する二枚の円形スクリーン、内輪スペーサ、及び、外輪スペーサによって形成される環状の濾過室内を進行させるに従って、原料に次第に圧力を加え、液状の原料をケーキ状に変化させることによって脱水処理を行う回転加圧脱水機において、
   脱液ケーキの含液率を更に低下させることができるように、前記外輪スペーサの内周面上に突起物を一つ又は二つ以上配置したことを特徴とする回転加圧脱水機。
2. 前記突起物は、外輪スペーサの幅方向について一様な高さとなるように設定されていることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の回転加圧脱水機。
3. 前記突起物は、幅寸法が外輪スペーサよりも小さく設定され、外輪スペーサの幅方向中央、及び／又は、外輪スペーサの側縁に近い位置に配置されていることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の回転加圧脱水機。
4. 前記突起物は、幅寸法が外輪スペーサよりも小さく設定され、外輪スペーサの幅方向中央、及び、外輪スペーサの側縁に近い位置に配置され、かつ、中央に配置される突起物の高さ寸法が、側縁に近い位置に配置される突起物よりも大きく設定されていることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の回転加圧脱水機。
5. 前記突起物が、外輪スペーサの内周面からの突出量を変更できるように構成されていることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の回転加圧脱水機。

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