JP4739401B2 - 固液分離装置、濾過装置、および固液分離方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に複数のロールに巻回されて走行する濾布上に供給された被処理物を濾過する水平式真空濾過装置、ドラム式真空濾過装置、および機械圧搾脱水機構のみのベルトプレス脱水機のような濾過装置の２次脱水機構として用いて好適な固液分離装置、該固液分離装置を用いたこのような濾過装置、および固液分離方法に関するものである。

このような濾過装置のうち、例えば水平式真空濾過装置は一般に、真空トレイ上を連続的あるいは間欠的に走行する濾布の上に被処理物を供給し、この濾布を介して真空トレイにより真空吸引することによって濾過するものであり、またドラム式真空濾過装置は一般的に液槽内の被処理物スラリー中に浸漬された濾布を介する真空室により真空吸引することにより濾過するものであるが、通常は大気圧よりも大きな差圧を作用させることができない。このため、濾過されたケーキの到達含液率が目標値を達成することが難しく、当該濾過装置の後段にこれとは別に遠心分離機やフィルタープレス等の２次脱水装置を用意しなければならないことが多い。

そこで、本発明の発明者等は、例えば特許文献１、２において、このような水平式真空濾過装置の真空トレイのみによる濾過の後段に、濾過されたケーキに向けて進退可能な枠状または環状のシール材を有するシール手段と、このシール材の開口面内側で加圧板や圧力流体（エアー等）によってケーキを加圧する加圧手段とを備えた固液分離装置を設け、この後段に濾布の走行によって移動してきたケーキにシール材を密着させ、その内側で加圧手段によりケーキを加圧して脱水するものを提案している。
特開２００６−２９７３６６号公報 特開２００７−８３１１７号公報

しかしながら、このような固液分離装置を設けた水平式真空濾過装置等においても、被処理物の組成や性状によっては、加圧板や加圧ロールによる濾布に垂直な方向への面圧あるいは線圧だけでは、ケーキの含液率を十分に目標値を達成することが困難となる場合がある。また、上述のように濾布の走行によって後段に移動したケーキにシール材を前進させて密着させた上で加圧する固液分離装置では、濾布が連続的に走行する場合にそのまま適用することはできない。

本発明は、このような背景の下になされたもので、特にこのような濾過装置の２次脱水機構として用いて、被処理物（ケーキ）の含液率を十分に、かつ効率的に低減することができるとともに連続的な固液分離が可能な固液分離装置、該固液分離装置を２次脱水機構として備えた濾過装置、および固液分離方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の固液分離装置は、周方向に回転させられる分離ロールの外周に、無端状の一対の分離濾布が重ね合わされて巻回されつつ上記分離ロールの回転方向に沿って走行可能とされるとともに、この分離ロールの内周部には、該分離ロールの径方向に通気する複数の通気ガスチャンバーが、少なくとも上記分離ロールの中心軸線方向における上記分離濾布の幅の中央部とこの中央部の両側部とに互いに隔絶されて形成されており、上記一対の分離濾布の間に供給された被処理物が、上記分離ロールの外周で該分離濾布の間に挟み込まれて圧搾されるとともに、上記複数の通気ガスチャンバーのうち少なくとも１つから噴出させられる通気ガスにより、各通気チャンバーへの通気ガスの供給の有無または供給量が制御されつつ、上記分離ロールの径方向外周側に通気されて脱水させられることを特徴とする。

また、本発明の固液分離方法は、周方向に回転させられる分離ロールの外周に、無端状の一対の分離濾布を重ね合わせて巻回しつつ上記分離ロールの回転方向に沿って走行させるとともに、この分離ロールの内周部には、該分離ロールの径方向に通気する複数の通気ガスチャンバーを、少なくとも上記分離ロールの中心軸線方向における上記分離濾布の幅の中央部とこの中央部の両側部とに互いに隔絶して形成し、上記一対の分離濾布の間に供給された被処理物を、上記分離ロールの外周で該分離濾布の間に挟み込んで圧搾するとともに、上記複数の通気ガスチャンバーのうち少なくとも１つから通気ガスを、各通気チャンバーへの通気ガスの供給の有無または供給量を制御しつつ噴出することにより上記分離ロールの径方向外周側に通気して脱水することを特徴とする。

すなわち、本発明の発明者等は、特許文献１、２の後、さらに特願２００８−２６６４８４号において、周方向に回転させられる分離ロールの外周に、無端状の一対の分離濾布が重ね合わされて巻回されつつ上記分離ロールの回転方向に沿って走行可能とされ、これらの分離濾布の間に供給された被処理物が、上記分離ロールの外周で該分離濾布の間に挟み込まれて圧搾されるとともに、上記分離ロールの径方向に通気されることによって脱水させられる固液分離装置、および周方向に回転させられる分離ロールの外周に、無端状の一対の分離濾布を重ね合わせて巻回しつつ上記分離ロールの回転方向に沿って走行させ、これらの分離濾布の間に供給した被処理物を、上記分離ロールの外周で該分離濾布の間に挟み込んで圧搾するとともに、上記分離ロールの径方向に通気することによって脱水する固液分離方法を提案している。

従って、このように構成された固液分離装置および固液分離方法においては、一対の分離濾布の間に被処理物が供給されて挟み込まれ、周方向に回転する分離ロールの外周に、その回転方向に沿って走行しつつ巻き掛けられて押圧されることにより圧搾される。このため、分離ロールの回転や、その回転方向に沿った分離濾布の走行が間欠的な場合は勿論、連続的な場合でも、供給された被処理物を確実に処理することができる。

さらに、こうして回転する分離ロールの外周に押し付けられる際に、被処理物は、該分離ロールの径方向に押圧力を受けるだけでなく、被処理物を挟んで内周の分離ロール側の分離濾布と反対の外周側の分離濾布との走行速度の差、すなわち周速の差によって周方向にも剪断力を受けるため、効率的に圧搾される。また、こうして圧搾された被処理物は、さらに通気ガスによって分離ロールの径方向に通気されることにより、液分が外周側の分離濾布を介して分離されるため、濾布に垂直な方向への面圧や線圧および加圧だけでは十分な含液率の低下が困難であった被処理物に対しても、効果的な液分の除去を促すことが可能となる。

そして、さらに本発明の固液分離装置および固液分離方法では、こうして分離ロールの径方向に通気する通気ガスチャンバーが上記分離ロールの中心軸線方向に互いに隔絶されて複数形成されていて、分離ロールの外周で一対の分離濾布の間に挟み込んで圧搾した被処理物を、これら複数の通気ガスチャンバーのうち少なくとも１つから通気ガスを噴出することにより分離ロールの径方向外周側に通気して脱水するので、効率的な脱水を図ることができる。

すなわち、上述のように一対の分離濾布の間に供給されて挟み込まれるとともに分離ロールの外周で圧搾される被処理物は、この分離ロールの上記径方向におけるその厚さや、該分離ロールの中心軸線方向におけるその幅が一定となることはなく、こうして分離ロールの外周で圧搾されるとともに上述のように周方向に剪断力を受けることにより、被処理物の上記幅は分離ロールの周方向に沿ってばらつきを生じることになり、また通常は被処理物の厚さは、上記中心軸線方向の中央部が厚く、その両側部で薄くなる。

従って、そのような被処理物に対して上記中心軸線方向に１つの通気ガスチャンバーによって全面的に均一に通気ガスを通気させようとすると、特に上記中心軸線方向の被処理物の幅の両側部の厚さが薄くなった部分や、あるいはこの幅がばらつきによって幅狭となって両側部に被処理物が存在しない部分が生じたときに、これらの部分から通気ガスが多量に漏れ出てしまい、通気ガスチャンバー全体としての通気ガス圧が低下して含液率の低減が損なわれることになる。その一方で、通気ガス圧を維持するには、通気ガスを多量に供給する必要があり、甚だ非効率的である。

そこで、本発明では、上述のように通気ガスチャンバーを分離ロールの中心軸線方向に隔絶して複数形成することにより、例えば被処理物の幅のばらつきによって側部に被処理物が存在しなくなったときには、この側部に対応する位置の通気ガスチャンバーからは通気を行わずに、被処理物が存在する部分だけで通気を行うことで、不要な通気ガスの供給を抑えて効率的に被処理物を脱水することができる。また、この中心軸線方向の被処理物の幅の両側部で中央部より被処理物の厚さが薄くなったときには、通気ガスの漏れやすいこの両側部で通気ガス圧や流量を高めることにより、中央部では必要以上に多量の通気ガスを供給せずとも十分な含液率の低下を図ることができる。また、通気ガスは漏れやすいが被処理物の厚さが薄く脱水に高いガス圧を必要としない場合には、ガス圧を低く保ち通気ガス量を抑えることもできる。

従って、このような分離ロールの中心軸線方向における被処理物の幅のばらつきや中央部と両側部での被処理物の厚さの違いに伴って、各通気ガスチャンバーへの通気ガスの供給の有無や供給量を制御するのに、本発明では、上記複数の通気ガスチャンバーは、上記中心軸線方向における被処理物の幅、すなわち上記分離濾布の幅の少なくとも中央部とこの中央部の両側部との３つに互いに隔絶されて形成されて、各通気チャンバーへの通気ガスの供給の有無または供給量が制御される。勿論、４つ以上に隔絶されていてもよく、また被処理物の供給状況などにより一方の側部で幅のばらつきが生じ易いような場合には、この側部とそれ以外の部分との２つに隔絶されていたりしてもよい。

また、このように中心軸線方向に互いに隔絶された複数の通気ガスチャンバーに通気ガスを供給するのに、例えば上述のように被処理物の幅のばらつきによって側部に被処理物が存在しなくなったときに側部の通気ガスチャンバーからは通気を行わずに、被処理物が存在する部分だけで通気を行うような場合には、これらの通気ガスチャンバーを共通した通気ガスの供給路に接続しておいて、途中に設けたバルブの開閉などにより供給を制御するようにしてもよいが、中央部と側部とで通気ガス圧を変化させるような場合には、このようなバルブの開閉だけで通気ガス圧を正確に制御するのは困難となる。

そこで、このような場合には、複数の通気ガスチャンバーのうち少なくとも１つを、他の通気ガスチャンバーと異なる通気ガスの供給路に接続するのが望ましく、これにより、各供給路に供給される通気ガス圧そのものを制御するだけで、例えば上述のように中央部と側部とで通気ガス圧を変化させたりすることができるとともに、場合によっては中央部接続された供給路には常温の空気を、両側部に接続された供給路には加熱した空気を供給することによって、通気ガスが漏れやすいこの両側部での被処理物の脱水を促して、上記中心軸線方向の全体に亙って均一な含液率のケーキを得ることも可能となる。

また、本発明の濾過装置は、複数のロールに巻回されて走行させられる濾布上に、供給手段から被処理物が供給されて、この供給手段よりも上記濾布の走行方向側に備えられた濾過手段により上記被処理物が濾過される濾過装置であって、上記濾過手段よりも上記走行方向側には、上述した本発明の固液分離装置が配設されていて、上記複数のロールのうち上記濾過手段よりも上記走行方向側に位置するロールが上記分離ロールとされるとともに、上記濾布が上記一対の分離濾布のうちの一方とされていることを特徴とする。

従って、このように構成される、例えば上述した水平式真空濾過装置のような濾過装置では、その上記濾過手段よりも走行方向側の当該濾過装置のロールが、上記固液分離装置の分離ロールとされ、また濾過装置の上記濾布が固液分離装置の上記一対の分離濾布のうちの一方とされているので、濾過手段によって濾過された濾布上の被処理物は、そのままこの濾過手段よりも濾布の走行方向側すなわち濾過手段の後段に移動させられ、他方の分離濾布との間に挟まれて分離ロールに巻き掛けられることにより圧搾されるとともに、分離ロールの中心軸線方向に隔絶された複数の通気ガスチャンバーから通気ガスが通気させられて上述のように効果的に脱水させられる。

このため、この濾過装置の後段に、該濾過装置とは別に遠心分離機やフィルタープレス等の２次脱水装置を用意しなくとも、含液率の少ない被処理物のケーキを得ることができて効率的であり、こうして脱水された被処理物を乾燥させる場合などに乾燥装置の負担を軽減するとともに、ベルトコンベアなど乾燥装置までのケーキ搬送装置へのケーキの付着等、搬送トラブルを軽減することが可能となる。しかも、濾過装置の濾布およびロールを固液分離装置の上記分離濾布および分離ロールとして利用することができるので、経済的でもある。そして、上記固液分離装置が被処理物の連続的な供給にも対応可能であることから、濾布が連続的に走行する水平式真空濾過装置、ドラム式真空濾過装置、およびベルトプレス脱水機のような濾過装置でも確実な被処理物の含水率低減を図ることができる。

以上説明したように、本発明の固液分離装置および固液分離方法によれば、回転する分離ロールに巻き掛けられる一対の分離濾布の間に被処理物が挟み込まれて、分離ロールの回転とともにその回転方向に走行させられることにより、この分離ロールの径方向への押圧力に加えて、周方向への剪断力を作用させて被処理物を効果的に圧搾することができるとともに、分離ロールの中心軸線方向に互いに隔絶された複数の通気ガスチャンバーからの通気により、必要以上に多くの通気ガスを供給することなく部分的に供給量や通気ガス圧を制御したりすることができ、効率的に被処理物を通気して含液率の低減を図ることが可能となる。また、本発明の濾過装置によれば、このような固液分離装置を用いて、２次脱水装置を要することなく効率的かつ経済的に、より低い含液率の被処理物を得ることができる。

図１ないし図３は、本発明の固液分離装置および該固液分離装置を備えた濾過装置の一実施形態を示すものである。本実施形態における濾過装置は、図１に示すように、無端状の濾布１が、中心軸線を水平にして互いに平行に配置された複数のロール２に巻き掛けられて周回するように張り渡され、このうちの１つが駆動ロール２Ａとされて上記中心軸線回りに回転駆動させられることにより、濾布１のうち装置上部に水平に渡された水平部１Ａが矢線Ｆで示す走行方向に移動するように走行可能とされて、この水平部１Ａの走行方向Ｆ後方側に配設された供給手段３から供給された被処理物Ｐが、その直ぐ走行方向Ｆ側の駆動ロール２Ａとの間に配設された濾過手段４によって濾布１を介して濾過される、水平式真空濾過装置の構成とされている。

ここで、上記駆動ロール２Ａは、上記水平部１Ａの走行方向Ｆ側の端部に位置し、図２に示すようにモータ等の駆動手段５により可変減速機６を介して回転させられることによって、連続的、あるいは所定のピッチで間欠的に濾布１を走行させる。また、濾過手段４において被処理物Ｐは、水平部１Ａにおいて濾布１を支持する図示されない真空トレイにより液分が濾布１を介して吸引されて濾過される。そして、さらにこの濾過手段４よりも上記走行方向Ｆ側に、図１に破線で示すように本発明の一実施形態の固液分離装置が配設されている。

この実施形態の固液分離装置は、図２および図３に示すように、回転方向Ｔに向けて周方向に回転させられる分離ロール７の外周に、無端状の一対の分離濾布１、８が、濾過手段４によって濾過された被処理物Ｐを間に挟み込むように重ね合わされて巻き掛けられつつ上記回転方向Ｔに沿って走行可能とされたものとされている。なお、分離濾布１、８は例えばポリエチレン繊維やポリエステル繊維などからなる。ここで、本実施形態では、上記濾過装置におけるロール２のうちの上記駆動ロール２Ａが分離ロール７とされ、また一対の分離濾布１、８のうちの一方は、濾過装置の濾布１がそのままこの分離ロール７に巻き掛けられたものとされている。

この分離ロール７（駆動ロール２Ａ）は概略中空の円筒状とされるとともに、その円筒面部分には図３に示すように該分離ロール７の中心軸線方向において上記濾布１の幅の範囲よりも内側に、また周方向には分離ロール７の全周に亙って、多数の貫通孔９が開口させられている。一方、分離ロール７の内周部には、これらの貫通孔９にそれぞれ連通する複数の通気ガスチャンバー１０が、上記中心軸線方向には貫通孔９が形成された範囲と略等しい範囲で、また周方向には分離ロール７の全周に亙って該分離ロール７の内周部をほぼ等間隔に弧状に仕切るようにして、互いに隔絶されて形成されている。

そして、これら周方向に隔絶された各通気ガスチャンバー１０は、それぞれさらに上記中心軸線方向にも仕切板によって互いに隔絶されて複数に分割させられている。ここで、本実施形態では各通気ガスチャンバー１０は、上記中心軸線方向の中央部に位置する中央部通気ガスチャンバー１０Ａとその両側に位置する一対の側部通気ガスチャンバー１０Ｂとの３つの通気ガスチャンバー１０Ａ、１０Ｂに分割させられている。

より詳しくは、図３に示すように一対の分離濾布１、８およびその間に挟み込まれて分離ロール７に巻回される被処理物Ｐの上記中心軸線方向における幅の中央部に上記中央部通気ガスチャンバー１０Ａが、またこの中央部通気ガスチャンバー１０Ａの中心軸線方向両側部に隣接して一対の側部通気ガスチャンバー１０Ｂが配置され、特にこれら側部通気ガスチャンバー１０Ｂは上記被処理物Ｐが挟み込まれた範囲の中心軸線方向の両側部に位置するようにされている。

なお、本実施形態では、複数の通気ガスチャンバー１０間において、これら中央部通気ガスチャンバー１０Ａの幅同士と側部通気ガスチャンバー１０Ｂ同士の幅がそれぞれ互いに等しくなるように、すなわち上記仕切板の中心軸線方向の位置が互いに同じ位置となるようにされている。一方、個々の通気チャンバー１０においては、一対の側部通気ガスチャンバー１０Ｂ同士の上記中心軸線方向の幅が互いに等しくされるとともに、中央部通気ガスチャンバー１０Ａの幅は、上記被処理物Ｐが挟み込まれた範囲より小さく、また１つの側部通気ガスチャンバー１０Ｂの幅よりも大きくされ、特に本実施形態では一対の側部通気ガスチャンバー１０Ｂの幅を合わせた幅よりも大きくされている。

また、分離ロール７のさらに内周部には、中心軸線方向一端側（図３における右側）から通気ガスチャンバー１０と同数の中央部通気配管１１Ａと側部通気配管１１Ｂとが挿通されている。このうち、中央部通気配管１１Ａは分離ロール７内でＬ字状に曲折して各通気ガスチャンバー１０の中央部通気ガスチャンバー１０Ａの中心軸線方向中央に接続される一方、側部通気配管１１ＢはＦ字状に２つに分岐するとともに曲折して、各通気ガスチャンバー１０の一対の側部通気ガスチャンバー１０Ｂのやはり中心軸線方向中央にそれぞれ接続されている。

さらに、これら中央部通気配管１１Ａと側部通気配管１１Ｂとは、分離ロール７の上記中心軸線方向一端側において中央部通気ガス分岐チャンバー１２Ａと側部通気ガス分岐チャンバー１２Ｂとに各々接続され、さらにロータリージョイント（あるいは多段回転継手）１２Ｃを介して図示されない通気ガスＡ、Ｂの供給源に接続される。すなわち、側部通気ガス分岐チャンバー１２Ｂは上記中心軸線を中心とした円板状の空間をなすように形成されて、その外周部に各側部通気配管１１Ｂが接続されるとともに、その一端側には上記中心軸線に沿って側部導入配管１２Ｄが延びていて、上記ロータリージョイント１２Ｃにおいて回転自在に支持されるとともに通気ガスＢの供給源と気密に連通させられる。

一方、中央部通気ガス分岐チャンバー１２Ａは、この側部通気ガス分岐チャンバー１２Ｂの上記一端側において側部導入配管１２Ｄの周りに環状の空間をなすように形成されて、やはりその外周部に各中央部通気配管１１Ａが接続されるとともに、そのさらに一端側には上記側部導入配管１２Ｄ内に挿通されて同軸の二重管をなすように中央部導入配管１２Ｅが延びていて、ロータリージョイント１２Ｃにおいて側部導入配管１２Ｄの端部の手前で回転自在に支持されるとともに、この側部導入配管１２Ｄの連通部分とは隔絶されて、通気ガスＡの供給源と気密に連通させられている。従って、これら中央部と側部の通気配管１１Ａ、１１Ｂ、通気ガス分岐チャンバー１２Ａ、１２Ｂ、導入配管１２Ｄ、１２Ｅは、通気ガスＡ、Ｂが供給されながら分離ロール７と一体に回転可能とされる。

さらに、このうち中央部通気配管１１Ａと側部通気配管１１Ｂとには、中央部および側部ガス分岐チャンバー１２Ａ、１２Ｂから中央部および側部通気チャンバー１０Ａ、１０Ｂへの通気ガスＡ、Ｂの供給を開閉制御する自動弁１３が各通気配管１１Ａ、１１Ｂごとに備えられている。ここで、これらの自動弁１３の開閉操作は、分離ロール７に取り付けられて各通気ガスチャンバー１０の回転位置に応じて動作するリミットスイッチ１３Ａによって、上記中央部通気ガス分岐チャンバー１２Ａからの通気ガスＡが信号ガスとして供給配管１３Ｂを介して中央部通気配管１１Ａと側部通気配管１１Ｂのそれぞれの自動弁１３に供給または非供給の状態となることにより、制御される。

そして、こうして制御される自動弁１３により、本実施形態では、分離ロール７の周方向に分離濾布１、８が巻き掛けられた範囲にある通気ガスチャンバー１０のうち、さらに所定の回転位置にある通気ガスチャンバー１０にのみ、その中央部通気ガスチャンバー１０Ａに通気ガスＡが、また一対の側部通気ガスチャンバー１０Ｂに通気ガスＢが、分離ロール７の回転に伴い順次切り替えられながら連続して供給されるようになされている。すなわち、通気ガスチャンバー１０がこの所定の回転位置にあるときには、自動弁１３が開いて常に通気ガスＡ、Ｂが中央部および側部通気ガスチャンバー１０Ａ、１０Ｂに供給されて貫通孔９から噴出させられる一方、この所定の回転位置以外の位置では、自動弁１３が閉じられて通気が行われないように制御される。

一方、一対の分離濾布１、８のうち他方の分離濾布８は、濾布（一方の分離濾布）１とほぼ等しい幅とされており、分離ロール７の外周においては該濾布１の外側に巻き掛けられてこの分離ロール７（駆動ロール２Ａ）の回転方向Ｔに向けて濾布１と一体的に走行方向Ｆと同じ走行方向Ｇに走行可能とされている。また、この走行方向Ｇにおいて分離ロール７の次に他方の分離濾布８が巻き掛けられるロール２Ｂは、図２に示すように濾布１が巻き掛けられたロール２と共通とされ、このロール２Ｂから他方の分離濾布８は下方に向けて濾布１と反対側に引き出されて離間し、複数のロール１４に巻き掛けられて再び分離ロール７の外周に至るように無端状に巻回されている。

さらに、本実施形態では、このように一対の分離濾布１、８が重ね合わされて巻き掛けられた分離ロール７の外周に圧搾ベルト１５が、このうち上記他方の分離濾布８のさらに外周に巻き掛けられるように備えられており、この圧搾ベルト１５も上記一対の分離濾布１、８とともに分離ロール７の外周ではその回転方向Ｔに沿って走行方向Ｆ、Ｇと同じ走行方向Ｈに走行可能とされている。ここで、この圧搾ベルト１５は、分離濾布１、８と同様の濾布、または金網やチェーン等からなる金属ベルト、あるいはアラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、カーボン繊維等の高強度繊維からなる樹脂ベルト、もしくはゴムベルトによって構成され、ただしその通気度は分離濾布１、８よりも高くされている。

また、この圧搾ベルト１５は、本実施形態では分離濾布１、８よりは幅広とされて、その幅方向の両端が図３に示すように該分離濾布１、８の幅方向の両端をそれぞれ越えて分離濾布１、８に覆い被さるように分離ロール７に巻き掛けられている。ただし、圧搾ベルト１５の横幅は、一対の分離濾布１、８間に挟み込まれて圧搾される被処理物Ｐのケーキ幅よりも広ければ、必ずしも分離濾布１、８よりも幅広である必要はなく、すなわち分離濾布１、８とほぼ等しい幅であったり、これより幅狭であったりしてもよい。

さらに、走行方向Ｈにおいて分離ロール７の次に圧搾ベルト１５は、上記一対の分離濾布１、８が巻き掛けられた共通の上記ロール２Ｂに巻き掛けられ、次いで図２に示すように分離ロール７と上記ロール１４に巻回された他方の分離濾布８との間に配設された複数のロール１６に順次巻き掛けられた後、分離ロール７に至る直前で他方の分離濾布８が巻き掛けられるロール１４Ａに該他方の分離濾布８とともに巻き掛けられて、再び分離ロール７の外周に至るように無端状に巻回されている。

なお、この圧搾ベルト１５が巻き掛けられる上記ロール２Ａ、１４Ａ、１６は、他の分離濾布１、８だけが巻き掛けられるロール２、１４よりも大径とされるとともに、分離ロール７よりは小径とされ、さらに複数のロール１６のうちの１つは、支持軸１７Ａを中心にシリンダ装置１７Ｂによって回動可能とされた圧搾ベルト緊張装置１７のアーム１７Ｃに取り付けられていて、、シリンダ装置１７Ｂに所定の圧力を供給しアーム１７Ｃを回動させることにより、圧搾ベルト１５に所定の張力が与えられるようにされている。

また、複数のロール１６のうちの他の１つは、その少なくとも一端が、やはりシリンダ装置１８Ａにより圧搾ベルト１５の走行方向Ｈに向けて進退する圧搾ベルト蛇行修正装置１８のブラケット１８Ｂに取り付けられていて、こうしてブラケット１８Ｂを走行方向Ｈに進退させて該走行方向Ｈに対する当該ロール１６の傾きを微調整することにより、圧搾ベルト１５の走行に蛇行が生じたときには、これを修正するようにされている。ただし、これらのロール１６も含めて、本実施形態の濾過装置および固液分離装置において、上記駆動ロール２Ａ（分離ロール７）以外のロール２、１４、１６は、いずれも駆動手段に連結されない従動ロールとされている。

さらに、圧搾ベルト１５の走行経路には圧搾ベルト洗浄装置１９が、他方の分離濾布８の走行経路には分離濾布洗浄装置２０がそれぞれ設けられるとともに、一方の分離濾布１の走行経路にも図示されない洗浄装置が設けられ、また固液分離装置の底部には受け皿２１が配設されている。さらにまた、上記ロール２Ｂの下方には、当該固液分離装置によって固液分離された被処理物Ｐのケーキを排出する排出口２２が設けられるとともに、このロール２Ｂからそれぞれその走行方向Ｆに向けて互いに反対向きに離れてゆく一対の分離濾布１、８に対しては、被処理物Ｐと接していた面に接するようにスクレーパ２３やワイヤー等が配設される。また、分離ロール７に分離濾布１、８および圧搾ベルト１５が巻き掛けられた部分のさらに外周側には、断面円弧状の回収板２４が圧搾ベルト１５と間隔をあけて配設されていて、通気によって分離された液分を回収して上記受け皿２１に導くようにされている。

このような固液分離装置、この固液分離装置を備えた濾過装置、および該固液分離装置を用いた本発明の固液分離方法の一実施形態では、濾過装置の濾過手段４によって濾過された被処理物Ｐは、当該固液分離装置の分離ロール７の外周で一対の分離濾布１、８の間に挟み込まれるとともに、特に本実施形態ではその外周に圧搾ベルト１５が高張力で巻き掛けられることにもよって、分離ロール７の径方向内周側に押圧力を受けて圧搾される。従って、この固液分離装置による被処理物Ｐの固液分離工程の後段に乾燥工程があるような場合でも、この乾燥工程における負荷を低減することができる。

また、被処理物Ｐを挟み込んで分離ロール７に巻き掛けられた一対の分離濾布１、８は、被処理物Ｐの厚さ分だけ分離ロール７の中心軸線からの距離が異なり、しかも一方の分離濾布１が分離ロール７（駆動ロール２Ａ）に直接巻き掛けられて走行させられるのに対し、他方の分離濾布５と圧搾ベルト１５はこの一方の分離濾布１と被処理物Ｐを介して従動的に走行させられるために、分離ロール７の外周ではこれら一対の分離濾布１、５に周速差が生じ、この周速差により被処理物Ｐには、これを周方向に剪断しようとする剪断力が作用して、この剪断力と上記押圧力とによって被処理物Ｐは効率的に圧搾される。

さらに、分離ロール７においては、上述のように一対の分離濾布１、８が巻き掛けられた範囲のうちの所定の回転位置において、通気ガスチャンバー１０を介して通気ガスＡ、Ｂが通気孔９から噴出させられて分離濾布１、被処理物Ｐ、分離濾布８、および圧搾ベルト１５を通して分離ロール７の径方向外周側に通気させられる。従って、被処理物Ｐから圧搾された液分は、この通気ガスＡ、Ｂとともに分離濾布８および圧搾ベルト１５を介して該被処理物Ｐから分離させられ、回収板２４に滴下して回収されるため、従来は十分な固液分離が困難とされていた被処理物Ｐに対しても十分な含液率の低減を図ることが可能となる。

そして、この通気ガスチャンバー１０は、分離ロール７の中心軸線方向に複数に分割されており、特に本実施形態ではこの中心軸線方向における分離濾布１、８および被処理物Ｐの幅の中央部の中央部通気ガスチャンバー１０Ａとその両側部の一対の側部通気ガスチャンバー１０Ｂとから構成されて、これら中央部通気ガスチャンバー１０Ａと側部通気ガスチャンバー１０Ｂとは、それぞれ通気配管１１Ａ、１１Ｂ、通気ガス分岐チャンバー１２Ａ、１２Ｂおよび導入配管１２Ｄ、１２Ｅを介して互いに異なる通気ガスＡ、Ｂの供給源に接続されているので、該中央部通気ガスチャンバー１０Ａと側部通気ガスチャンバー１０Ｂから通気孔９を通して異なる態様で通気ガスＡ、Ｂを噴出させることにより、効率的な脱水を図ることが可能となる。

すなわち、分離濾布１、８によって挟み込まれて分離ロール７の外周面に押し付けられた被処理物Ｐの厚さは、図３では簡略化されて一定の厚さに示されているが、実際には挟み込まれた被処理物Ｐの範囲で上記中心軸線方向の両側部が中央部よりも薄くなるため、例えば本実施形態のように、一対の側部通気ガスチャンバー１０Ｂがこの被処理物Ｐの範囲の両側部に位置するとともに、中央部通気ガスチャンバー１０Ａはその間の中央部に位置している場合、同じ通気ガス圧で通気ガスＡ、Ｂを通気させると両側部では通気ガスＢの漏れが生じて効率的な脱水を図ることができない。

そこで、このような場合には、両側部は被処理物Ｐの厚みが薄いため高い通気ガス圧は必要なく、側部通気ガスチャンバー１０Ｂから通気する通気ガスＢの通気ガス圧を、中央部通気ガスチャンバー１０Ａの通気ガスＡの通気ガス圧よりも小さくすることにより、通気ガスＡ、Ｂ全体のガス圧や流量は必要以上に多くすることなく、ランニングコストを抑え、効率的に被処理物Ｐ全体として含液率の少ないケーキを得ることができる。

また、このように通気ガスＡ、Ｂの通気ガス圧や通気ガス流量を複数の通気ガスチャンバー１０Ａ、１０Ｂ同士で異なる大きさとするほかに、例えば中央部通気ガスチャンバー１０Ａには常温の空気を通気ガスＡとして供給する一方で、側部通気ガスチャンバー１０Ｂには加熱した空気を通気ガスＢとして供給して含液率の低減を図るようにしてもよい。さらに、同じ空気でも湿度の異なるものを供給したり、場合によってはこれら通気ガスＡ、Ｂとして、例えば空気とスチームなどの互いに異なる組成や成分のガスを供給したりしてもよい。

さらにまた、被処理物Ｐの供給量や性状により、あるいは上述のように分離ロール７の外周で圧搾されるとともに周方向に剪断力を受けることにより、分離濾布１、８間に挟み込まれた被処理物Ｐの上記中心軸線方向の幅自体にばらつきが生じて、例えば被処理物Ｐが側部通気ガスチャンバー１０Ｂ上にまで広がらなくなった場合などには、この側部通気ガスチャンバー１０Ｂへの通気ガスＢの供給を停止して、中央部通気ガスチャンバー１０Ａのみから通気ガスＡを通気させるようにしてもよく、すなわちこれら複数の通気ガスチャンバー１０Ａ、１０Ｂのうち少なくとも１つから通気ガスを噴出することにより被処理物Ｐを分離ロール７の径方向に通気して脱水するようにすればよい。

また、上述のように被処理物Ｐの厚さの違いは通常は上記中心軸線方向の中央部と両側部とで生じ、被処理物Ｐの幅のばらつきもこの中央部を中心として両側部が拡縮することが多いので、本実施形態のように複数の通気ガスチャンバー１０Ａ、１０Ｂを、この分離ロール７の中心軸線方向における被処理物Ｐの幅すなわち分離濾布１、８の幅の中央部の中央部通気ガスチャンバー１０Ａと、この中央部通気ガスチャンバー１０Ａの両側部の側部通気ガスチャンバー１０Ｂとの少なくとも３つで構成するのが効果的である。

なお、例えば中央部通気ガスチャンバー１０Ａをさらに複数に分割するなどして、４つ以上の通気ガスチャンバーを形成するようにしても、勿論構わない。

さらに、本実施形態では、これら中央部と側部の複数の通気ガスチャンバー１０Ａ、１０Ｂが、それぞれ異なる通気配管１１Ａ、１１Ｂ、通気ガス分岐チャンバー１２Ａ、１２Ｂおよび導入配管１２Ｄ、１２Ｅよりなる供給路を介して、互いに異なる通気ガスＡ、Ｂの供給源に接続されており、上述のように温度や湿度、組成や成分などの性状の異なる通気ガスＡ、Ｂを供給することが可能となる。

また、同じ通気ガスを異なる通気ガス圧や流量で被処理物Ｐに通気させる場合でも、本実施形態によれば、通気配管１１Ａ、１１Ｂに備えられた自動弁１３は当該通気配管１１Ａ、１１Ｂの通気ガスＡ、Ｂの流通を開閉するだけで、これら通気ガス圧や流量の制御は通気ガスの供給源側で行うことができるので、例えば通気配管１１Ａ、１１Ｂを共通の通気ガス供給源に接続しておいて、上記自動弁１３等のバルブの開閉量の調節により通気ガス圧や流量を制御したりするのに比べ、より正確な制御を促して確実に脱水効率の向上を図ることができる。

その一方で、本実施形態の固液分離装置では、中心軸線方向に隔絶された中央部通気ガスチャンバー１０Ａと一対の側部通気ガスチャンバー１０Ｂとからなる通気ガスチャンバー１０が、周方向にも互いに隔絶されてほぼ等間隔に複数形成されるとともに、これら中央部および側部通気ガスチャンバー１０Ａ、１０Ｂに接続されて通気ガスＡ、Ｂを供給する通気配管１１Ａ、１１Ｂにはこのように自動弁１３が備えられていて、分離濾布１、８が巻き掛けられた範囲にある通気ガスチャンバー１０のうち、さらに所定の回転位置にある通気ガスチャンバー１０の中央部および側部通気ガスチャンバー１０Ａ、１０Ｂのみに、通気ガスＡ、Ｂが連続して供給されるようになされている。

このため、被処理物Ｐの脱水に関与しない部分で通気が行われて通気ガスＡ、Ｂの供給量や供給のための動力、ランニングコストが増大するのを防ぐことができ、上述のように通気ガスチャンバー１０が中心軸線方向に分割されていることとも相俟って、一層効率的な脱水を図ることができる。また、こうして上記所定の回転位置以外の脱水に関与しない部分で通気が行われなことにより、該回転位置の分離濾布１、８の走行方向Ｆ、Ｇの前後での分離濾布１、８の浮き上がりやケーキの吹き出しを防ぐこともでき、その一方で脱水に関与する部分では、分離ロール７の回転に伴い自動弁１３の開閉が順次切り替えられながら、通気ガスチャンバー１０の回転位置に関わらずに常に通気ガスＡ、Ｂが噴き出した状態を維持することができるので、一層効率的な液分の除去を促すことが可能となる。

加えて、本実施形態では、分離ロール７に巻き掛けられた外周側の分離濾布８のさらに外周に、圧搾ベルト１５が巻き掛けられてこの分離濾布８ごと被処理物Ｐを押さえ付けているので、たとえ脱液能力を高めるために通気ガスＡ、Ｂの通気ガス圧を大きくしても、上述のような分離濾布１、８の浮き上がりケーキの吹き出しが生じたりすることがなく、さらなる含液率の低減を図ることができる。また、本実施形態では、この圧搾ベルト１５の通気度が分離濾布１、８の通気度より高くされており、通気によって被処理物Ｐから分離させられた液分を速やかに排出して上記回収板２４から受け皿２１に回収することができる。

なお、このように通気ガスＡ、Ｂによる分離濾布１、８の浮き上がりやケーキの吹き出しを一層確実に防ぐには、分離ロール７に巻き掛けられる圧搾ベルト１５の面圧を、この分離ロール７の径方向に通気する通気ガスＡ、Ｂの通気ガス圧よりも大きくすることが望ましい。例えば、通気ガス圧が０．４ＭＰａの場合は、圧搾ベルト１５の面圧は０．５ＭＰａ程度とされるのが望ましい。そして、上記構成の固液分離装置では、上述した圧搾ベルト緊張装置１７によって圧搾ベルト１５の張力を調整することにより、この面圧も所定の大きさに制御することができる。

一方、このような固液分離装置を濾過手段４に対して濾布１の走行方向Ｆ側に備えた本実施形態の濾過装置では、この濾布１が固液分離装置における一対の分離濾布１、８の一方とされるとともに、分離ロール７が濾過装置の複数のロール２の１つとされている。このため、濾過手段４によって濾過された濾布１上の被処理物Ｐを、そのまま濾布１の走行によって固液分離装置に供給し、上述のように効率的に脱水することができる。

従って、この濾過装置の濾過手段４によって濾過した被処理物Ｐを該濾過装置から一旦回収して、これとは別の遠心分離機やフィルタープレス等の２次脱水装置により脱水したりする必要がなく、また例えば既設の水平式真空濾過装置等の濾過装置にも、多少の改造を加える程度で適用することも可能であって、経済的である。また、液分が分離された被処理物Ｐを後段の乾燥装置において乾燥させたりする場合でも、やはり該乾燥装置における負担を軽減することができるとともに、このような後段の乾燥装置に製品を搬送する際にも、ベルトコンベアやスクリューコンベア等の搬送機器に液分の多い被処理物Ｐが付着することによるトラブル等も解決することが可能となる。

また、上記固液分離装置および固液分離方法においては、上述のように濾布１の走行とともに回転する分離ロール７の外周において被処理物Ｐの脱水が行われるため、濾過装置におけるこの濾布１の走行が連続的なものであっても、間欠的なものであっても、上記押圧力と剪断力とさらに通気とによって効率的な脱水を図ることができる。従って、分離ロール７が連続的または間欠的に回転させられて濾布１が走行する場合は勿論、例えば濾布１をクランプして所定のストロークで走行方向Ｆに間欠移動させることにより走行させるような水平式真空濾過装置にも対応して適用することが可能である。

さらに、本実施形態の固液分離装置では、その分離ロール７に巻き掛けられた一対の分離濾布１、８の外周にさらに圧搾ベルト１５が巻き掛けられて押し付けられることにより、濾布１を分離ロール７外周に強く密着させて大きな摩擦力を発生させることができる。このため、たとえ通気によってこの摩擦力が低下しても、分離ロール７と分離濾布１との間に滑りを生じさせたりすることなく、一体的に分離ロール７を回転方向Ｔに回転させるとともに濾布１を安定して走行方向Ｆに走行させることができる。

従って、このような固液分離装置を備えた濾過装置においては、本実施形態のようにこの分離ロール７を当該濾過装置における濾布１の駆動ロール２Ａとすることができ、一対の分離濾布１、８の一方が濾過装置の濾布１と共用であることとも相俟って、設備コストやランニングコストの低減を図ることができる。特に、このような駆動ロール２Ａは、濾布１を確実に走行させるためにある程度の直径が必要となるのに対し、分離ロール７も、その内周部に通気ガスチャンバー１０が形成されるためにある程度の直径を要することになるので、これらを共用することによって他のロール２、１４、１６は、該駆動ロール２Ａや分離ロール７よりも小径とすることができて、一層経済的である。

本発明の濾過装置の一実施形態の概略を示す側面図である。 図１に示す濾過装置に用いられる、本発明の固液分離装置の一実施形態を示す側面図である。 図２に示す固液分離装置を図２の右側から見た一部破断背面図である。

符号の説明

１ 濾布（分離濾布）
２、１４、１６ ロール
２Ａ 駆動ロール
３ 供給手段
４ 濾過手段
７ 分離ロール
８ 分離濾布
９ 貫通孔
１０ 通気チャンバー
１０Ａ 中央部通気ガスチャンバー
１０Ｂ 側部通気ガスチャンバー
１１Ａ 中央部通気配管
１１Ｂ 側部通気配管
１２Ａ 中央部通気ガス分岐チャンバー
１２Ｂ 側部通気ガス分岐チャンバー
１２Ｃ ロータリージョイント
１２Ｄ 側部導入配管
１２Ｅ 中央部導入配管
１３ 自動弁
１５ 圧搾ベルト
Ａ、Ｂ 通気ガス
Ｐ 被処理物
Ｆ 濾布１の走行方向
Ｇ 分離濾布８の走行方向
Ｈ 圧搾ベルト１５の走行方向
Ｔ 分離ロール７の回転方向

Claims (4)

1. 周方向に回転させられる分離ロールの外周に、無端状の一対の分離濾布が重ね合わされて巻回されつつ上記分離ロールの回転方向に沿って走行可能とされるとともに、この分離ロールの内周部には、該分離ロールの径方向に通気する複数の通気ガスチャンバーが、少なくとも上記分離ロールの中心軸線方向における上記分離濾布の幅の中央部とこの中央部の両側部とに互いに隔絶されて形成されており、上記一対の分離濾布の間に供給された被処理物が、上記分離ロールの外周で該分離濾布の間に挟み込まれて圧搾されるとともに、上記複数の通気ガスチャンバーのうち少なくとも１つから噴出させられる通気ガスにより、各通気チャンバーへの通気ガスの供給の有無または供給量が制御されつつ、上記分離ロールの径方向外周側に通気されて脱水させられることを特徴とする固液分離装置。
2. 上記複数の通気ガスチャンバーのうち少なくとも１つは、他の通気ガスチャンバーと異なる上記通気ガスの供給路に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
3. 複数のロールに巻回されて走行させられる濾布上に、供給手段から被処理物が供給されて、この供給手段よりも上記濾布の走行方向側に備えられた濾過手段により上記被処理物が濾過される濾過装置であって、上記濾過手段よりも上記走行方向側には、請求項１または請求項２に記載の固液分離装置が配設されていて、上記複数のロールのうち上記濾過手段よりも上記走行方向側に位置するロールが上記分離ロールとされるとともに、上記濾布が上記一対の分離濾布のうちの一方とされていることを特徴とする濾過装置。
4. 周方向に回転させられる分離ロールの外周に、無端状の一対の分離濾布を重ね合わせて巻回しつつ上記分離ロールの回転方向に沿って走行させるとともに、この分離ロールの内周部には、該分離ロールの径方向に通気する複数の通気ガスチャンバーを、少なくとも上記分離ロールの中心軸線方向における上記分離濾布の幅の中央部とこの中央部の両側部とに互いに隔絶して形成し、上記一対の分離濾布の間に供給された被処理物を、上記分離ロールの外周で該分離濾布の間に挟み込んで圧搾するとともに、上記複数の通気ガスチャンバーのうち少なくとも１つから通気ガスを、各通気チャンバーへの通気ガスの供給の有無または供給量を制御しつつ噴出することにより上記分離ロールの径方向外周側に通気して脱水することを特徴とする固液分離方法。

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