JP5917278B2

JP5917278B2 - フィルタプレス脱水装置

Info

Publication number: JP5917278B2
Application number: JP2012105575A
Authority: JP
Inventors: 二郎伊能; 博辻野; 豪安堂; 禎泰伊藤; 善男朝倉
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2032-05-07
Also published as: JP2013233480A

Description

本発明は、フィルタプレス脱水装置に関する。

従来、浄水場や下水処理場で発生する汚泥を脱水してろ液とケーキに分離する汚泥処理工程、或は、カーボン製品やチタン製品等の製造工程で必要となる固液分離工程等、様々な分野で固液分離のためにフィルタプレス脱水装置が用いられている。

フィルタプレス脱水装置は、複数のろ板を進退駆動する油圧シリンダと、油圧シリンダに作動油を供給して、各ろ板を閉板状態と開板状態の何れかの状態に切り替える油圧機構とを備え、油圧ポンプから吐出された作動油により油圧シリンダが駆動される。

各ろ板の開板または閉板に要する時間は、ろ板間に形成されるろ室への圧搾対象物の圧入工程、圧入された圧搾対象物の圧搾工程、圧搾後の排出工程のサイクルに付加される雑時間であるため、この時間の短縮が圧搾処理効率の向上に繋がる。油圧シリンダの受圧面積が一定であれば、油圧ポンプから供給される時間当りの作動油量が多いほど、油圧シリンダの進出作動及び引退作動の速度が速くなり、開板及び閉板に要する時間が短縮される。

圧搾工程では、ろ板とダイヤフラムの間に水等の圧搾用流体を送り込みダイヤフラムを膨張させることにより、各ろ室に圧入された圧搾対象物の圧搾が行われる。圧搾用流体の圧入によって各ろ板に作用する開板方向への反力でろ板が開板され、圧搾対象物やろ液が漏洩するのを回避して閉板状態を保持するため、油圧シリンダから所定の締付け圧が付与される必要がある。

従って、油圧ポンプには、ろ板の開板または閉板に要する時間を短縮するために多量の吐出量が要求され、そして圧搾工程でろ板を締め付けるために高い吐出圧が要求される。

吐出圧が低い油圧ポンプであっても、油圧シリンダの受圧面積を大きくすれば圧搾工程で要求される締付け圧が確保できるが、ろ板の開板または閉板に要する時間を短縮するために吐出量が多い油圧ポンプである必要があり、このような油圧シリンダと油圧ポンプを採用すると、大量の作動油を貯留する大型のタンクが必要となるばかりか、フィルタプレス脱水装置に大型の油圧シリンダを取り付けるために本体のフレームが大型になり、設置面積が大きくなる。

他方、吐出量が少ない油圧ポンプであっても、油圧シリンダの受圧面積を小さくすればろ板の開板または閉板に要する時間を短縮できるが、圧搾工程で要求される締付け圧を確保するために、吐出圧が非常に高い油圧ポンプである必要があり、このような油圧ポンプは非常に高価であるため、設備費が嵩む。

このように、１台の油圧ポンプを用いてろ板の開板または閉板に要する時間を短縮しながら圧搾工程で強い締付け圧を確保するのは極めて困難なため、ろ板の締付け圧の確保のために吐出圧が高く吐出量が少ない油圧ポンプと、ろ板の開板及び閉板を迅速に行なうために吐出圧が低く吐出量が多い油圧ポンプを組み合わせる必要があり、このような構成を採用すれば、油圧ポンプの高い設備費を容認せざるを得ず、また大きな設置スペースを確保せざるを得なかった。

そこで、特許文献１には、油圧ポンプからの油圧を受けて、ろ板押圧締付用移動フレームを移動させる油圧ピストンシリンダを備え、ピストンシリンダの油圧シリンダの油圧作用側と１台の油圧ポンプとを接続して基本締付油圧系を構成し、この基本締付油圧系の油圧ポンプ出側において分岐して基本締付油圧系の油圧ポンプ系と並列的に増圧をはかるハイドロコンバータを有する付加締付油圧系を設けたろ板締付装置を備えたフィルタプレス脱水装置が提案されている。

このフィルタプレス脱水装置では、１台の油圧ポンプから吐出した作動油によってろ板を速やかに開板及び閉板し、油圧ポンプから吐出した作動油の圧力をハイドロコンバータによって昇圧して得られる締付け圧でろ板を締付けて圧搾工程を実行するように構成されている。

実開昭６３−２５１０４号公報

特許文献１に記載されたフィルタプレス脱水装置は、低圧大容量の油圧ポンプから吐出された作動油をハイドロコンバータを介して昇圧することによりろ板の締付け圧を確保するように構成されている。

しかし、十分な締付け圧を得るために、増圧率の大きなハイドロコンバータを用いる必要があり、そのような増圧率の大きなハイドロコンバータで汎用されているものが実在しないため、ある程度高圧の油圧ポンプを使用せざるを得ず、その結果、ろ板の開板及び閉板時間が長くなる傾向があった。

また、圧搾工程でろ板に作用する反力に抗して閉板状態を維持するために、ハイドロコンバータの出力部と油圧シリンダの進出側ポートを接続するホースに高耐圧ホースを採用しなければならず、複雑で高価な部品が必要となるばかりか、耐圧を超えた場合に装置が破損する虞もあった。

本発明は、速やかにろ板を開板及び閉板できるとともに圧搾時に十分な締付け圧を確保でき、設備費が安価で且つコンパクトな油圧機構を備えたフィルタプレス脱水装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明によるフィルタプレス脱水装置の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、複数のろ板を進退駆動する油圧シリンダと、前記油圧シリンダに作動油を供給して、各ろ板を閉板状態と開板状態の何れかの状態に切り替える油圧機構とを備えているフィルタプレス脱水装置であって、前記油圧機構は、低圧域で圧力を複数段に切替可能な油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された作動油を、前記油圧シリンダの進出側ポートに供給する第１油路または前記油圧シリンダの引退側ポートに供給する第２油路の何れかに切り替える流路切替弁と、前記第１油路から分岐して下流側で前記第１油路に合流する第３油路に、圧力制御弁を介して設置された油圧増圧器と、を含み、前記油圧増圧器は、径が異なる大小のシリンダとそれぞれのシリンダ内で摺動するピストンを有し、前記油圧増圧器の作動油の増圧の倍率が各ピストンの径に依存して設定され、前記第１油路を介して前記進出側ポートに供給される作動油により各ろ板が閉板状態になり、前記第１油路内が昇圧されることにより前記圧力制御弁が作動し、前記油圧増圧器により増圧された作動油が前記進出側ポートに供給されるように構成されている点にある。

圧搾対象物の圧入工程に先立ち、油圧ポンプから吐出された低圧作動油が、流路切替弁及び第１油路を介して油圧シリンダの進出側ポートに供給されると、油圧シリンダが進出駆動されて各ろ板が開板状態から閉板状態に切り替えられる。ろ板が閉板状態に切り替えられて油量が減少すると、油圧ポンプの吐出圧が上昇し、圧力制御弁の作動圧以上になると作動油が第１油路から第３油路に流入し、油圧増圧器を介して十分に昇圧された作動油が第１油路に合流して油圧シリンダの進出側ポートに供給され、閉板状態のろ板に締付け圧が印加される。

径が異なる大小のシリンダとそれぞれのシリンダ内で摺動するピストンを備えた油圧増圧器により、径が異なる大小のシリンダに対応する各ピストンの径に基づいて、所望の増圧率を得ることができる。

圧搾工程が終了して流路切替弁が切り替えられると、油圧ポンプから吐出された低圧作動油が流路切替弁及び第２油路を介して油圧シリンダの引退側ポートに供給されて、油圧シリンダが引退駆動されて、各ろ板が閉板状態から開板状態となる。

このように、低圧域で圧力を複数段に切替可能な油圧ポンプと油圧増圧器を圧力制御弁と組み合わせることによって、速やかにろ板を開板及び閉板できるとともに圧搾時に十分な締付け圧を確保でき、設備費が安価で且つコンパクトな油圧機構を備えたフィルタプレス脱水装置を実現できるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記第１油路及び第３油路が形成されたマニホールドブロックに前記油圧増圧器が取付けられ、前記油圧増圧器の出力ポートと前記第３油路の増圧側の入力部が直結されるとともに、前記第１油路の出力部と前記油圧シリンダの進出側ポートが直結されている点にある。

マニホールドブロックに形成された第１油路の出力部が、直接油圧シリンダの進出側ポートに結合される。油圧増圧器から出力される圧油による圧力や、締付圧がかかる油路をマニホールドブロック内に形成することで、高耐圧ホースを必要としない。従って、ホースの破損等の虞がなくなる。また、ホースを用いずに直結することでコンパクトに構成することができる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記第１油路の、前記第３油路の分岐部と合流部の間に逆流防止弁を有する点にある。

上述の構成によれば、作動油が第１油路に合流して油圧シリンダの進出側ポートに供給され、閉板状態のろ板に締付け圧が印加されるとき、第１油路に逆流防止弁を備えているため、昇圧された作動油が第３油路から第１油路の合流点よりも上流側に流れることがなく、効果的にろ板に締付け圧を付与することができ、円滑に圧搾工程が行なわれる。

また、低圧作動油が流路切替弁及び第２油路を介して油圧シリンダの引退側ポートに供給されて、各ろ板が閉板状態から開板状態に切り替えられるとき、油圧シリンダの進出側ポートから吐出された作動油は逆流防止弁を介して第１油路の上流側に流れるので、第３油路に作動油が流れることがない。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三特徴構成に加えて、前記逆流防止弁の下流側で前記第１油路が、所定の締付圧以上で作動するリリーフ弁を介して第２油路に接続されている点にある。

圧搾工程では圧搾用流体によりろ板に開板方向への圧力が作用する。この反力に抗して閉板状態を維持するため、作動油によりろ板に大きな締付け圧を付与する必要がある。この圧力が異常に上昇すると油路に備えた各部品等を含む油圧機構や油圧シリンダの破損を招く虞がある。このような場合でも、所定の締付圧以上になるとリリーフ弁が開放されて、第１油路の作動油が第２油路にバイパスされるので各部の破損を招くことがない。所定の締付圧は、少なくとも正常時の締付け圧より高い値に設定されていればよい。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第二特徴構成に加えて、前記油圧シリンダの進出側ポートがシリンダの端部に螺合された蓋体に形成され、前記油圧増圧器を支持するブラケットをボルト締結するための取付孔が前記進出側ポートの周囲に形成されている点にある。

シリンダの円環状の端部内周面に形成した雌ネジと、蓋体の円周部に形成した雄ネジを螺合させるように構成すれば、シリンダと蓋体に形成したネジによって、蓋体自身をシリンダに強固に取り付けることができるので、高い内圧に耐えることができる。そして、このような蓋体に油圧増圧器を支持するブラケットを取り付ければよい。

以上説明した通り、本発明によれば、速やかにろ板を開板及び閉板できるとともに圧搾時に十分な締付け圧を確保でき、設備費が安価で且つコンパクトな油圧機構を備えたフィルタプレス脱水装置を提供することができるようになった。

本発明によるフィルタプレス脱水装置の概略図油圧機構の説明図油圧増圧器の説明図油圧機構の要部の説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は右側面図ブラケットの説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は左側面、（ｄ）は正面図（ａ）はシリンダの説明図、（ｂ）は蓋体の側面図、（ｃ）は蓋体の正面図

以下に、本発明によるフィルタプレス脱水装置を説明する。
図１に示すように、フィルタプレス脱水装置１０は、左フレーム１１と右フレーム１２の間に架設されたサイドフレーム１３に複数のろ板２０が閉板状態と開板状態との間で移動可能に配設されている。各ろ板２０は、油圧ポンプ４１から吐出された作動油により油圧シリンダ３０のロッド３３が進出駆動することで、右フレーム１２方向に押圧されて閉板状態に移行し、逆に当該油圧シリンダ３０のロッド３３が引退駆動することで、互いに離隔した開板状態に移行する。

各ろ板２０間には支持機構７，８によってろ面が対向するように支持された無端状のろ布１４が上下方向に配置されている。各ろ板２０の閉板状態では、ろ板２０間に挟持されたろ布１４で区画された空間に形成されたろ過室に処理対象物であるスラリーが圧入され、その状態でろ板２０に備えたダイヤフラム２１を膨張させることにより、スラリーがろ布１４で固液分離される圧搾工程が実行され、その後各ろ板２０を開板状態に移行させると、ろ布１４から脱水ケーキが剥離落下する。

このようにフィルタプレス脱水装置１０は、図示しない制御盤に予め設定されたシーケンスに従って、ろ板２０の開閉や、圧搾対象物の圧入、圧搾、排出を繰り返して、圧搾対象物の固液分離を自動で行うように構成されている。

フィルタプレス脱水装置１０の各部の構成を詳述する。
左フレーム１１と右フレーム１２との間には、一対のサイドフレーム１３が架設されている。サイドフレーム１３には複数のろ板２０が、左フレーム１１と右フレーム１２方向に摺動可能に配設されている。

ろ板２０には、支持機構としての上部ローラ７と下部ローラ８が備えられている。無端状のろ布１４は、隣接するろ板２０の間で上部ローラ７と下部ローラ８により上下方向に張設されている。ろ板２０が閉板状態に移行したときに、ろ布１４で区画される空間がろ過室となる。

左フレーム１１と右フレーム１２の上部の上フレーム１９には、ろ布１４を繰り出す駆動ローラ１５が配置され、駆動ローラ１５の下流側には固液分離後のろ布１４を洗浄する洗浄機構１６と、走行中のろ布１４の撓みをなくすために所定の張力を付与する緊張機構１７と、ろ布１４を挟んだ一対のローラをろ布の進行方向の左右に移動させることで蛇行を修正する蛇行修正機構１８が備えられている。なお、上部ローラ７の近傍には、ろ板２０の開板状態でろ布１４がろ板２０に接触しないように案内するガイドローラが備えられている。各ろ板２０を開板状態で、駆動ローラ１５を駆動するとろ布１４が各ろ板２０間を走行する。

各ろ板２０には、一方の面にダイヤフラム２１が取付けられている。各ろ板２０の下方には、ろ板２０とダイヤフラム２１の間に圧力水を供給する圧力水供給経路（図示せず）が備えられている。各ろ板２０の閉板状態では、各ダイヤフラム２１は隣接するろ板２０の背面とでろ布１４を挟持する。

右フレーム１２には、ろ過室内に圧搾対象物であるスラリーを供給するスラリー供給口２３と、圧搾工程でろ布で固液分離されたろ液が排出されるろ液排出口２４が備えられている

各ろ板２０は、閉板状態で各ろ板２０の厚み方向に形成された貫通孔が連通するように構成され、スラリー供給口２３から前記貫通孔を介して、各ろ過室にスラリーが充填される。この状態で、圧力水供給経路から圧力水を供給すると、ろ板２０に取付けられたダイヤフラム２１がろ過室側に膨張し、ろ布１４で区画されたろ過室内に圧入されたスラリーが圧搾される。ろ布１４で固液分離されたろ液はろ液排出口２４から排出され、油圧シリンダ３０がろ板２０を開板すると、各ろ板２０間から脱水ケーキが排出される。

図１中、左端のろ板２０は、油圧シリンダ３０のロッド３３の先端に備えられた押圧部材３４と連結され、右端のろ板２０は右フレーム１２と連結されている。各ろ板２０は、サイドフレーム１３と干渉しない上下位置に一対の係合ピンが側方に向けて突設され、隣接する一対のろ板２０の係合ピン同士が、連結部材（図示せず）に形成された長孔によって係合されている。油圧シリンダ３０のロッド３３の進出駆動によって、左端のろ板２０が右フレーム１２方向に移動すると、それにつられて順次ろ板２０が右方向に移動し、油圧シリンダ３０のロッド３３の引退駆動によって、左端のろ板２０が左フレーム１１方向に移動すると、それにつられて順次ろ板２０が、連結部材の長孔で規定される所定間隔で離間するように構成されている。

図１に示すように、左フレーム１１には、油圧シリンダ３０が備えられている。油圧シリンダ３０は、円筒状のシリンダ３１と、シリンダ３１内部の空間を２室に区画するピストン３２と、一端がピストン３２に連結され、他端がシリンダ３１の端面から外方に延出するロッド３３を備えている。

シリンダ３１には、ピストン３２で区画される２室の夫々に油圧ポンプ４１からの作動油が供給される進出側ポート３５と引退側ポート３６が形成されている。進出側ポート３５は、シリンダ３１のうちロッド３３の引退側の端面中央に形成されている。引退側ポート３６は、シリンダ３１のうちロッド３３の進出側の側面に形成されている。

油圧ポンプ４１からの作動油が進出側ポート３５に供給されると、シリンダ３１内でピストン３２が移動して、ロッド３３が進出作動する。油圧ポンプ４１からの作動油が引退側ポート３６に供給されると、シリンダ３１内でピストン３２が移動して、ロッド３３が引退作動する。

図６（ａ）に示すように、シリンダ３１の進出側ポート３５側の端部の内周には雌ネジ３１ａが形成されている。図６（ｂ），（ｃ）に示すように、蓋体３７は、シリンダに挿通される円柱部３７ａとフランジ部３７ｂが一体に構成され、円柱部３７ａの周囲にシリンダ３１の雌ネジ３１ａに対応する雄ネジ３７ｃが形成されている。円柱部３７ａの中央には、フランジ部３７ｂに形成された進出側ポート３５と連通する油路３８が貫通形成されている。フランジ部３７ｂの進出側ポート３５の周囲には、油圧増圧器６０（図２，３参照）を支持するブラケットをボルト締結するための複数の取付孔３９が形成されている。取付孔３９は、進出側ポート３５を中心とする円周上に４５度間隔で８つ形成されている。このような蓋体３７がシリンダ３１の端部に螺合して、シリンダ３１の端部を閉塞する。

なお、油圧シリンダ３０の端部は、蓋体をシリンダ３１の端面に溶接したり、シリンダ３１の円環状の端面に形成したネジ孔と蓋体に円環状に形成したネジ挿通孔を介してネジで締め付けて固定したり、シリンダ端部にフランジを形成してボルトとナットで止めるような構成であってもよい。

図１及び図２に示すように、油圧機構４０は、油圧ポンプ４１と、油圧ポンプ４１が吐出した作動油を油圧シリンダ３０に供給する油圧回路４２と、作動油を貯留するタンク４３を備えている。

油圧ポンプ４１は、低圧域で圧力を複数段に切替可能な油圧ポンプであり、例えば、吐出圧３．５ＭＰａ、吐出量２８Ｌ／ｍｉｎの低圧多流量と、吐出圧１１ＭＰａ、吐出量１８Ｌ／ｍｉｎの高圧少流量との状態が切替可能な２圧２流量の可変容量形ピストンポンプで構成されている。当該油圧ポンプ４１は、出側圧力の増減により吐出量制御機構４１ａで斜板の傾斜を切り替えることで、吐出する作動油の圧力と流量を複数段に切替可能となっている。

なお、吐出圧３．５ＭＰａ、吐出量２８Ｌ／ｍｉｎの低圧多流量と、吐出圧１１ＭＰａ、吐出量１８Ｌ／ｍｉｎの高圧少流量とは例示であり、吐出量制御機構４１ａで、切替圧力を調整することで、吐出圧と吐出量、及びそれらの組み合わせが、電動機がオーバーロードしない範囲で可変に構成されている。

低圧（３．５ＭＰａ）と高圧（１１ＭＰａ）の表現は、単に油圧ポンプの吐出圧の相対的な高低を表すものであり、何れも圧搾工程での締付圧７０ＭＰａと比較すると低圧域に属する。なお、油圧ポンプ４１の吐出配管には圧力計５０が備えられている。

油圧回路４２は、油圧ポンプ４１から吐出された低圧多流量の状態の作動油を、逆流防止弁としてのパイロットチェック弁４４を介してシリンダ３１の進出側ポート３５に供給する第１油路４５またはシリンダ３１の引退側ポート３６に供給する第２油路４６の何れかに切り替える流路切替弁４７と、パイロットチェック弁４４の上流側で第１油路４５から分岐して下流側で第１油路４５に合流する第３油路４８に、圧力制御弁としてのシーケンス弁４９を介して設置された油圧増圧器６０と、を含んでいる。

パイロットチェック弁４４は、第２油路４６内の作動油の圧力をパイロット圧とし、当該パイロット圧が所定の圧力以上となると開放されて、第１油路４５内の作動油が逆流するように構成されている。

第１油路４５には、異常な高圧（７０ＭＰａ）を検知するための圧力計５２と、ろ板２０の締め付け状態であるときに油圧ポンプ４１の起動圧（４５ＭＰａ）、停止圧（５０ＭＰａ）を検知するための圧力計５１が備えられている。

第２油路４６には、シリンダの後退端を検知するために圧力計５３が備えられている。

第１油路４５は、パイロットチェック弁４４の下流側で、リリーフ弁５４を介して第２油路４６に接続されている。リリーフ弁５４は、第１油路４５内の圧力が所定の締付圧以上、例えば、７０ＭＰａ以上で開放するように設定されている。

第３油路４８に備えられたシーケンス弁４９は、第１油路４５内の圧力が１０ＭＰａ以上となると開放するように設定されている。

図３に基づいて、油圧増圧器６０について説明する。
油圧増圧器６０は、径が異なる大小のシリンダ６１，６２と、それぞれのシリンダ６１，６２内で摺動するピストン６３Ａ，６３Ｂと、ピストン６３Ａ，６３Ｂを連結する一本のロッド６３Ｃを含んだ機構と、メカニカルバルブ６４と方向切替弁６５を備えて構成されている。ピストン６３Ａによりシリンダ６１内は２室の圧力室６１Ａ，６１Ｂに区画されている。ピストン６３Ｂによりシリンダ６２内は２室の圧力室６２Ａ，６２Ｂに区画されている。ピストン６３Ｂには、シリンダ６２内の圧力室６２Ｂと６２Ａを連通する油路６６が形成されている。油圧増圧器６０の作動油の増圧の倍率は、ピストン６３Ａ，６３Ｂの直径に依存する。具体的には、各ピストンの受圧面積比に比例する。本実施形態では、油圧増圧器６０に供給された作動油は６倍に増圧されて吐出されるように、ピストン６３Ａ，６３Ｂの受圧面積比が設定される。

油圧増圧器６０の動作を説明する。まず、シーケンス弁４９が開放すると、第１油路４５の作動油が入力ポート６０Ａから圧力室６１Ａに供給される。圧力室６１Ａに供給された作動油は、ピストン６３Ａを右方向へ加圧する。すると、ピストン６３Ａ，６３Ｂ及びロッド６３Ｃが右へ移動し、圧力室６２Ｂ内の作動油を加圧圧縮する。この時、逆止弁６８は、閉止の状態となる。逆止弁６７は、圧力室６２Ｂ内の作動油の圧力を受け開放され、油路６６を介して圧力室６２Ｂの作動油が、圧力室６２Ａへ供給され、圧力室６２Ａに入った作動油が出力ポート６０Ｂより吐出される。

やがて、ピストン６３Ａ，６３Ｂ及びロッド６３Ｃがストロークの最右端の位置となると、メカニカルバルブ６４が作動して、入力ポート６０Ａから方向切替弁６５のパイロット弁に作動油が供給され、方向切替弁６５が切り替わる。方向切替弁６５が切り替わると、メカニカルバルブ６４は、再度作動して初期状態へ戻る。

方向切替弁６５の作動により、作動油は入力ポート６０Ａから圧力室６１Ｂに供給される。圧力室６１Ｂに供給された作動油は、ピストン６３Ａを左方向へ加圧する。すると、ピストン６３Ａ，６３Ｂ及びロッド６３Ｃが左へ移動し、圧力室６２Ａ内の作動油を加圧圧縮する。このとき、逆止弁６７は閉止し、圧力室６２Ａ内の作動油が出力ポート６０Ｂから吐出される。圧力室６２Ｂは負圧となるので、逆止弁６８は開放され圧力室６１Ａの作動油が圧力室６２Ｂに吸込まれる。

やがて、ピストン６３Ａ，６３Ｂ及びロッド６３Ｃがストロークの最左端の位置となると、メカニカルバルブ６４と、方向切替弁６５が作動して、入力ポート６０Ａからの作動油が圧力室６１Ａに供給される状態に戻る。このように、油圧増圧器６０は、ピストン６３Ａ，６３Ｂ及びロッド６３Ｃの１往復の往路及び復路で高圧の作動油を吐出できるため、一般的な水鉄砲方式のような単動式と異なり、吐出脈動が少なく、連続吐出することができる。なお、油圧増圧器６０内の余分な作動油は、出力ポート６０Ｃから逆止弁５５を介して第２油路４６に供給され、タンク４３へ返送される。

図示しない制御盤は予め設定されたプログラムに基づいて、電動機に給電・停止して油圧ポンプ４１を駆動・停止制御をしたり、方向切替弁４７のソレノイドに通電・停止して方向切替制御をしたり、フィルタプレス脱水装置１０のスラリー供給制御をしたり、ろ布１４の走行制御をしたり、油圧機構４０の各圧力計の信号に基づいて警報の報知制御をするように構成されている。

以下にろ板２０の閉板状態への移行時の動作を説明する。流路切替弁４７のソレノイドに通電して弁を切り替え、油圧ポンプ４１の吐出側と第１油路４５を連結する。

まず、油圧ポンプ４１が低圧多流量（吐出圧３．５ＭＰａ、吐出量２８Ｌ／ｍｉｎ）で作動油を吐出すると、当該作動油は第１油路４５を介して進出側ポート３５に供給される。すると、油圧シリンダ３０のロッド３３が進出駆動して、各ろ板２０が閉板する方向に移動する。

各ろ板２０が押されて閉板状態となると、第１油路４５の内圧が上昇し、予め設定した所定の切替圧以上となると、油圧ポンプ４１の吐出量制御機構４１ａが作動して、油圧ポンプ４１の作動油の吐出状態が高圧少流量（吐出圧１１ＭＰａ、吐出量１８Ｌ／ｍｉｎ）へと切り替えられる。

油圧ポンプ４１から吐出された高圧少流量の作動油により第１油路４５の内圧がさらに上昇して、１０ＭＰａとなるとシーケンス弁４９が開放され、作動油が油圧増圧器６０に供給される。油圧増圧器６０により最大６６ＭＰａまで増圧された作動油により、閉板状態まで移動された各ろ板２０がさらに締付けられる。

閉板状態の各ろ板２０が締め付けられた状態で、上述したように各ろ板２０に挟持されたろ布１４によって区画されたろ過室にスラリーが供給され、ダイヤフラム２１を膨張させてろ過室内のスラリーを圧搾する圧搾工程が実行される。圧力増圧器６０によって、ろ過室の内圧に耐えるだけの圧力がかけられているので、スラリーの圧搾工程で閉板状態の各ろ板２０の間から、スラリーやろ液が漏れ出ない。

このとき、油圧シリンダ３１のロッド３３には、ろ板２０からの反力がかかり、第１油路４５内の作動油の圧力は、油圧増圧器６０の吐出した圧力より昇圧される。この圧力が７０ＭＰａ以上となれば、リリーフ弁５４が開放して、作動油を第２油路４６に逃がすことができる。圧力計５２がこの異常な高圧を検知すると、その検知信号に基づいて制御盤は警報を報知する。

次に、ろ板２０の開板状態への移行時の動作を説明する。スラリーの圧搾工程を所定時間実行した後、各ろ板２０の貫通孔に残存したスラリー供給口２３から供給したスラリーをエアブローにより取り除くフラッシングが実行される。

フラッシングが終了すると、流路切替弁４７のソレノイドに通電して弁を切り替え、油圧ポンプ４１の吐出側と第２油路４６を連結し、作動油を第２油路４６を介して引退側ポート３６に供給する。すると、油圧シリンダ３０のロッド３３が引退駆動して、各ろ板２０が開板する方向に移動する。この場合は始めから低圧多流量の吐出状態としてもよく、或いは油圧ポンプ４１の吐出量制御機構４１ａが作動して、油圧ポンプ４１の作動油の吐出状態が高圧少流量（吐出圧１１ＭＰａ、吐出量１８Ｌ／ｍｉｎ）から低圧多流量（吐出圧３．５ＭＰａ、吐出量２８Ｌ／ｍｉｎ）へと切り替えられるようにしてもよい。

各ろ板２０が押されて開板状態となると、第２油路４６の内圧が上昇し、圧力計５３が、予め設定した所定の圧力（５ＭＰａ）を検知すると、流路切替弁４７のソレノイドを中立に切り替え、洗浄後に再び、ろ板２０の閉板状態への移行時の動作が開始される。なお、ロッド３３の終端の検知は、スイッチやセンサによって行う構成であってもよい。

各ろ板２０の開板により、各ろ過室から脱水ケーキが排出される。フィルタプレス脱水装置１０の各ろ板２０の下方に排出された脱水ケーキを搬送するベルトコンベア機構が配設されているような場合は、短時間に各ろ板２０間から脱水ケーキを排出すると、コンベアベルトに負荷がかかり、脱水ケーキの搬送不良やベルトコンベア機構の故障を引き起こす可能性がある。油圧ポンプ４１の吐出量制御機構４１ａで、作動油の吐出状態を変更することで、各ろ板２０の開閉速度を調整できるので、各ろ板２０間から排出される脱水ケーキの排出タイミングを調整することができる。

このように、フィルタプレス脱水装置１０は、予め制御盤に予め設定されたプログラムに基づいて、各ろ板２０の開閉と、スラリーの圧入、圧搾、排出の一連のサイクルが繰り返し実行する。

このような、スラリーの圧搾の一連のサイクルで、各ろ板２０の開閉動作にかかる時間は、雑時間であるため、油圧ポンプ４１から多流量の作動油を油圧シリンダ３０に供給することで、油圧シリンダ３０の動作速度を上げて各ろ板２０の開閉動作の時間を短くすることができる。

以上のように、１台の油圧ポンプ４１で、低圧多流量の吐出状態で各ろ板２０の開閉動作を素早くし、低圧域ではあるが、高圧少流量の吐出状態の作動油を油圧増圧器６０で増圧して圧搾工程での各ろ板２０の締付を行うことができる。

ところで、フィルタプレス脱水装置１０が備えるタンク４３や、油圧回路４２が備える流路切替弁４７は、油圧ポンプ４１に連結されユニット化され、ポンプユニット６９を構成する。一方、油圧回路４２のうち流路切替弁４７を除く、パイロットチェック弁４４、第１油路４５、第２油路４６、第３油路４８、シーケンス弁４９、油圧増圧器６０、各圧力計５１から５３、リリーフ弁５４、逆止弁５５は一体化されていてもよい。

図２と図４（ａ）から（ｄ）に示すように、第１油路４５、第２油路４６、第３油路４８が形成されたマニホールドブロック７０に油圧増圧器６０が取付けられ、油圧増圧器６０の出力ポート６０Ｂと第３油路４８が直結されている。さらにマニホールドブロック７０には、パイロットチェック弁４４、シーケンス弁４９、油圧増圧器６０、各圧力計５１から５３、リリーフ弁５４、逆止弁５５が、夫々内部に形成された第１油路４５、第２油路４６、第３油路４８に対して適切な位置に取り付けられている。

ポンプユニット６９の入出力部６９Ａと第１油路４５の入出力部４５Ａ、及び、ポンプユニット６９の入出力部６９Ｂと第２油路４６の入出力部４６Ａは夫々ホース７１、７２により接続されている。また、第２油路４６の入出力部４６Ｂと油圧シリンダ３０の引退側ポート３６もホース７３により接続されている。なお、ホース７１〜７３内を流通する作動油は、本実施形態では、最大でも吐出圧が１１ＭＰａ程度であるため、耐圧性が適当なものを用いればよい。

マニホールドブロック７０に形成された第１油路４５の入出力部４５Ｂと油圧シリンダ３０の進出側ポート３５はニップル７４を介して直結されている。入出力部４５Ｂには、油圧増圧器６０で最大６６ＭＰａに増圧された作動油の圧力や、圧搾工程でのろ板２０からの反力で最大７０ＭＰａの圧力がかかることがあるため、ニップル７４で直結するようにすれば、７０ＭＰａもの圧力に耐える耐圧ホースを必要としない。ホースを用いないので破損の虞が低減され、また経路を短くすることでコンパクトにすることができる。

マニホールドブロック７０と油圧増圧器６０等を、シリンダ３０の蓋体に取り付けるブラケット７５について説明する。図５（ａ）から（ｃ）に示すように、ブラケット７５は、円板部材７６の一方の面に、例えば正面視がＬ字形の板部材７７が溶接されている。円板部材７６の中央には、マニホールドブロック７０の入出力部４５Ｂに対応する位置に開口７８が形成されている。開口７８の周囲には、周方向に沿って４５度の扇状の４つの長孔７９が等間隔で形成されている。開口７８の周囲には、マニホールドブロック７０の固定用のネジ孔７６ａが形成されている。板部材７７には、油圧増圧器６０の固定用のネジ孔７７ａが形成されている。

上述したように、ブラケット７５をボルト締結するための蓋体３７に形成された取付孔３９は、進出側ポート３５を中心とする円周上に４５度間隔で８つ形成されているので、マニホールドブロック７０に形成された第１油路４５の出力部４５Ｂを進出側ポート３５に直結した状態で、ブラケット７５に形成された長孔７９から、蓋体３７に形成された取付孔３９が覗くように取付姿勢を調整して、ブラケット７５を適切な姿勢でネジ止めする。このとき進出側ポート３５を中心としてブラケット７５をどのように円周方向に回転させても、各長孔７９に、８つの取付孔３９のうち少なくとも一つが重畳するので、任意の姿勢でブラケット７５を取り付けることができる。

以上のように本発明によるフィルタプレス脱水装置によると、各ろ板の開閉動作時間の短縮を図るとともに、安全で確実に各ろ板の閉板時に所定の締付圧を付加することができるようになった。

上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成（例えばろ布、ろ板、ダイヤフラム、スラリー供給部、ろ過液排出部等の構造や配置、さらには、油圧回路の構成や回路に組み込まれる各種制御弁の構造等）は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

１０：フィルタプレス脱水装置
１１：左フレーム
１２：右フレーム
１３：サイドフレーム
１４：ろ布
２０：ろ板
２１：ダイヤフラム
２３：スラリー供給口
２４：ろ液排出口
３０：油圧シリンダ
３５：進出側ポート
３６：引退側ポート
３７：蓋体
４０：油圧機構
４１：油圧ポンプ
４２：油圧回路
４３：タンク
４４：パイロットチェック弁
４５：第１油路
４６：第２油路
４７：流路切替弁
４８：第３油路
４９：シーケンス弁
５０：圧力計
５１：圧力計
５２：圧力計
５３：圧力計
５４：リリーフ弁
６０：油圧増圧器

Claims

複数のろ板を進退駆動する油圧シリンダと、
前記油圧シリンダに作動油を供給して、各ろ板を閉板状態と開板状態の何れかの状態に切り替える油圧機構とを備えているフィルタプレス脱水装置であって、
前記油圧機構は、
低圧域で圧力を複数段に切替可能な油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出された作動油を、前記油圧シリンダの進出側ポートに供給する第１油路または前記油圧シリンダの引退側ポートに供給する第２油路の何れかに切り替える流路切替弁と、
前記第１油路から分岐して下流側で前記第１油路に合流する第３油路に、圧力制御弁を介して設置された油圧増圧器と、を含み、
前記油圧増圧器は、径が異なる大小のシリンダとそれぞれのシリンダ内で摺動するピストンを有し、前記油圧増圧器の作動油の増圧の倍率が各ピストンの径に依存して設定され、
前記第１油路を介して前記進出側ポートに供給される作動油により各ろ板が閉板状態になり、前記第１油路内が昇圧されることにより前記圧力制御弁が作動し、前記油圧増圧器により増圧された作動油が前記進出側ポートに供給されるように構成されているフィルタプレス脱水装置。
前記第１油路及び第３油路が形成されたマニホールドブロックに前記油圧増圧器が取付けられ、前記油圧増圧器の出力ポートと前記第３油路の増圧側の入力部が直結されるとともに、前記第１油路の出力部と前記油圧シリンダの進出側ポートが直結されている請求項１記載のフィルタプレス脱水装置。
前記第１油路の、前記第３油路の分岐部と合流部の間に逆流防止弁を有する請求項１または２記載のフィルタプレス脱水装置。
前記逆流防止弁の下流側で前記第１油路が、所定の締付圧以上で作動するリリーフ弁を介して第２油路に接続されている請求項３記載のフィルタプレス脱水装置。
前記油圧シリンダの進出側ポートがシリンダの端部に螺合された蓋体に形成され、前記油圧増圧器を支持するブラケットをボルト締結するための取付孔が前記進出側ポートの周囲に形成されている請求項２記載のフィルタプレス脱水装置。