JP7010746B2

JP7010746B2 - フィルタプレス装置

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Publication number: JP7010746B2
Application number: JP2018067561A
Authority: JP
Inventors: 智祥本田; 雅人荒木
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2022-01-26
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Description

特許法第３０条第２項適用平成２９年１１月２０日～平成２９年１１月２２日に東京ビッグサイトで開催されたＩＮＣＨＥＭＴＯＫＹＯ２０１７にて発表

特許法第３０条第２項適用日本経済新聞社が日経産業新聞の平成３０年１月５日付第９面にて発表

本発明は、フィルタプレス装置に関する。

従来、固液分離を行うために、加圧を伴う濾過（濾過・脱水）を行うフィルタプレス装置が様々な分野で用いられている。フィルタプレス装置では、配列された複数の濾板において互いに隣接する２つの濾板間を濾過室として、各濾過室にて濾布を用いて処理が行われる。例えば、特許文献１のフィルタプレス装置では、複数の濾板の上側および下側にローラが設けられ、無端濾布がこれらのローラに掛けられる。これにより、連続する複数の濾過室を順に経由するように、無端濾布が配置される。無端濾布は、濾過室を開いた状態で一定の方向に移動（循環移動）する。特許文献１の装置では、さらに、濾布の幅方向の走行位置を規制する蛇行修正機構も設けられる。濾布は、蛇行修正機構により充分な張力を維持した状態で蛇行修正され、適正な搬送姿勢に矯正される。

なお、特許文献２では、有端の長尺濾布を用いたフィルタプレス装置も開示されている。当該装置では、複数の濾板のうち１枚置きの濾板の上下に上部ローラおよび下部ローラを配置し、当該濾板の周囲に無端濾布が設けられる。また、残りの濾板の下方に他のローラを配置し、複数の上部ローラと複数の他のローラとの間に有端の長尺濾布がジグザグ状に設けられる。長尺濾布の両端は、２つの濾布巻取ロールにそれぞれ接続される。

特許第５６２７３９７号公報特公平６－１１３６５号公報

ところで、特許文献１のように、複数の濾過室を経由する無端濾布を用いるフィルタプレス装置では、無端濾布に大きい張力を作用させた状態で、無端濾布の移動が行われるため、濾布の幅方向の位置を調整するには、専用の蛇行修正機構が必要となる。その結果、フィルタプレス装置の構成が複雑となる。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、フィルタプレス装置の構成を簡素化することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、フィルタプレス装置であって、所定の移動方向に配列されるとともに、前記移動方向に移動可能に支持される複数の濾板と、長尺または無端の濾布と、互いに隣接する２つの濾板の間を濾過室として、前記移動方向に連続する複数の濾過室を順に経由する経路に沿って前記濾布が配置されるように、前記濾布を支持するローラ群と、前記移動方向において前記複数の濾板を挟んで配置される移動ヘッドおよび固定ヘッドを有し、前記移動方向への前記移動ヘッドの移動により、前記複数の濾板を前記移動方向に互いに密着させた密着状態と、前記複数の濾板を前記移動方向に互いに離間させた離間状態とを選択的に形成する濾板開閉機構と、少なくとも１つの駆動ローラを有し、前記離間状態において、前記経路に沿って前記濾布を走行させる濾布走行機構と、前記経路上において前記濾布の前記経路に沿う両エッジに近接して設けられ、前記濾布の幅方向の位置を制限するガイド部とを備え、前記濾布走行機構が前記濾布を走行させる際に、前記濾布において前記ガイド部よりも走行方向の後側の部位が弛んだ状態である、または、前記走行方向の前記後側の部位に対して、前記ガイド部よりも前側における前記濾布の一部の弛みを維持するような大きさの張力が作用する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフィルタプレス装置であって、前記濾布が長尺であり、前記濾布走行機構が、前記濾布の長手方向における前記濾布の両端が直接的または間接的に接続される２つの駆動ローラを有し、一方の駆動ローラにより前記濾布を送り出し、他方の駆動ローラにより前記濾布を巻き取ることにより、前記一方の駆動ローラから前記他方の駆動ローラに向かって前記濾布を走行させる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のフィルタプレス装置であって、前記密着状態を形成する直前において、前記２つの駆動ローラ間における前記濾布の一部が弛んだ状態である。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載のフィルタプレス装置であって、前記ローラ群が、複数の上ローラと、複数の下ローラとを備え、前記経路が、上ローラと下ローラとを交互に経由し、前記ガイド部が、前記複数の上ローラのうち前記一方の駆動ローラに最も近接する上ローラに設けられる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のフィルタプレス装置であって、前記濾布における、前記一方の駆動ローラと前記最も近接する上ローラとの間の部位に対して前記張力を作用させる移動ローラをさらに備える。

請求項６に記載の発明は、請求項２ないし５のいずれか１つに記載のフィルタプレス装置であって、前記他方の駆動ローラの近傍に設けられ、前記濾布に形成されたマークを検出するマーク検出部をさらに備え、前記他方の駆動ローラによる前記濾布の巻き取り動作において、前記マーク検出部における前記マークの検出に基づいて、前記巻き取り動作が停止される。

請求項７に記載の発明は、請求項２ないし６のいずれか１つに記載のフィルタプレス装置であって、前記ガイド部と同様の構造であるもう１つのガイド部をさらに備え、前記濾布走行機構が前記他方の駆動ローラから前記一方の駆動ローラに向かって前記濾布を走行させる際に、前記濾布において前記もう１つのガイド部よりも前記他方の駆動ローラ側の部位が弛んだ状態である、または、前記他方の駆動ローラ側の前記部位に対して、前記もう１つのガイド部と前記一方の駆動ローラとの間における前記濾布の一部の弛みを維持するような大きさの張力が作用する。

本発明によれば、フィルタプレス装置の構成を簡素化することができる。

フィルタプレス装置の構成を示す図である。フィルタプレス装置の一部を示す平面図である。離間状態における複数の濾板、濾布およびローラ群等を示す断面図である。密着状態における複数の濾板、濾布およびローラ群等を示す断面図である。フィルタプレス装置の動作を説明するための図である。フィルタプレス装置の動作を説明するための図である。フィルタプレス装置の他の例を示す図である。フィルタプレス装置の他の例を示す図である。フィルタプレス装置の他の例を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係るフィルタプレス装置１の構成を示す図であり、フィルタプレス装置１を示す側面図である。図２は、フィルタプレス装置１の一部を示す平面図である。図１および図２では、互いに直交する３つの方向をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向として矢印にて示している（他の図において同様）。典型的には、Ｘ方向およびＹ方向は水平な方向であり、Ｚ方向は鉛直方向（上下方向）である。

フィルタプレス装置１は、液体中に汚泥や鉱物等が混ざった混合物（以下、「スラリー」という。）に対して加圧を伴う濾過を行う。また、フィルタプレス装置１は、後述する濾布経路に沿って、１枚の濾布３１を移動（走行）させる濾布走行式である。図１では、濾布３１を太線で示している（図２を除く他の図において同様）。

図１に示すフィルタプレス装置１は、制御部１０と、複数の濾板２と、濾布３１と、ローラ群４と、濾板開閉機構５とを備える。制御部１０は、フィルタプレス装置１の全体制御を担う。各濾板２は、ＺＸ平面に平行な板状部材であり、複数の濾板２はＹ方向に配列される。Ｘ方向における複数の濾板２の両側には、Ｙ方向に長い一対のサイドバー１１１（図２参照）が設けられる。複数の濾板２は、一対のサイドバー１１１によりＹ方向に移動可能に支持される。一対のサイドバー１１１は、フィルタプレス装置１の全体を支持する支持フレーム１１の一部である。各濾板２の構造の詳細については後述する。

濾板開閉機構５は、移動ヘッド５１と、固定ヘッド５２と、進退機構５３（図２参照）と、４個の連結部５４とを備える。移動ヘッド５１および固定ヘッド５２は、Ｙ方向において複数の濾板２を挟んで配置される。詳細には、固定ヘッド５２は、複数の濾板２の（＋Ｙ）側に配置され、支持フレーム１１に固定される。移動ヘッド５１は、複数の濾板２の（－Ｙ）側に配置され、一対のサイドバー１１１によりＹ方向に移動可能に支持される。進退機構５３は、例えば油圧シリンダであり、移動ヘッド５１をＹ方向に移動させる。図２では、進退機構５３の（＋Ｚ）側に配置される構成（後述の駆動ローラ６１、移動ローラ７１等）の図示を省略している。

４個の連結部５４のうち２個の連結部５４は、図１に示すように、（＋Ｘ）側のサイドバー１１１の（＋Ｚ）側および（－Ｚ）側にそれぞれ配置される。残りの２個の連結部５４は、（－Ｘ）側のサイドバー１１１の（＋Ｚ）側および（－Ｚ）側にそれぞれ配置される。各連結部５４は、複数の連結板５４１および複数の支持ピン５４２を有する。支持ピン５４２は、複数の濾板２のそれぞれのＸ方向に垂直な側面に固定され、連結板５４１は、支持ピン５４２により回動可能に支持される。また、移動ヘッド５１および固定ヘッド５２のそれぞれにおける、Ｘ方向に垂直な側面にも、係合ピンが取り付けられる。各連結板５４１には、他の連結板５４１の支持ピン５４２または係合ピンが挿入される長孔が形成される。各連結部５４では、複数の連結板５４１、複数の支持ピン５４２および複数の係合ピンがリンク機構を構成する。

濾板開閉機構５では、移動ヘッド５１を（＋Ｙ）方向に移動させることにより、複数の濾板２が固定ヘッド５２に向かって押し込まれ、移動方向であるＹ方向に互いに密着する（後述の図４参照）。正確には、互いに隣接する２つの濾板２は、濾布３１を挟んで互いに密着する。複数の濾板２を移動方向に互いに密着させた状態を、以下、「密着状態」という。

また、密着状態において移動ヘッド５１を（－Ｙ）方向に移動させると、連結部５４が実現するリンク機構により、複数の濾板２が移動ヘッド５１の移動に連動して（－Ｙ）方向に移動し、図１に示すように、互いに隣接する２つの濾板２の全ての組合せにおける間隔が一定となる。このように、複数の濾板２が移動方向に互いに離間する。複数の濾板２を移動方向に互いに離間させた状態を、以下、「離間状態」という。離間状態では、最も（－Ｙ）側の濾板２と移動ヘッド５１との間、および、最も（＋Ｙ）側の濾板２と固定ヘッド５２との間にも、間隙が形成される。フィルタプレス装置１では、濾板開閉機構５により、密着状態と離間状態とが選択的に形成される。なお、連結部５４の個数は任意に決定されてよい。また、リンク機構の構造は適宜変更されてよい。

図３および図４は、複数の濾板２、濾布３１およびローラ群４等を示す図であり、Ｘ方向に垂直なこれらの断面を示している。図３では、複数の濾板２は離間状態であり、図４では、複数の濾板２は密着状態である。隣接する２つの濾板２において、互いに対向する２つの面の一方には、ダイヤフラム２１が設けられる。図３および図４の例では、互いに対向する２つの面のうち（＋Ｙ）側の面にダイヤフラム２１が設けられる。また、（－Ｙ）側の面がダイヤフラム２１に対向する対向面２２となる。ダイヤフラム２１の（＋Ｙ）側の空間には所定の流体が圧入可能であり、当該流体の圧入によりダイヤフラム２１が対向面２２に向かって凸状となる。ダイヤフラム２１および対向面２２の双方にはＺ方向に延びる複数の溝がＸ方向に配列して形成される。ダイヤフラム２１と対向面２２との間、すなわち、互いに隣接する２つの濾板２の間が、濾過が行われる濾過室２０である。図４に示す密着状態では、濾過室２０が閉じられており、図３に示す離間状態では、濾過室２０が開かれている。

ローラ群４は、複数の上ローラ４１１と、複数の下ローラ４２１とを備える。複数の上ローラ４１１および複数の下ローラ４２１は、Ｘ方向に延びる。図１に示すように、最も（－Ｙ）側の濾板２を除く各濾板２の上部には上ローラ支持部２３が取り付けられる。各上ローラ支持部２３により上ローラ４１１が回転可能に支持される。離間状態において、各上ローラ支持部２３に支持される上ローラ４１１は、Ｙ方向に関して、当該上ローラ支持部２３が取り付けられる濾板２と当該濾板２の（－Ｙ）側に隣接する濾板２との間に配置される。すなわち、上ローラ４１１は、濾過室２０の上方に配置される。また、上ローラ支持部２３には、スクレーパ２３１が設けられる。最も（－Ｙ）側の濾板２には、上ローラ支持部２３は設けられない。

各濾板２の下部には下ローラ支持部２４が取り付けられる。下ローラ支持部２４により下ローラ４２１が回転可能に支持される。下ローラ４２１は、当該濾板２のほぼ真下に配置される。図１では、最も（＋Ｙ）側の上ローラおよび下ローラに符号４１１ａ，４２１ａを付し、以下、上ローラ４１１ａおよび下ローラ４２１ａを他の上ローラおよび下ローラと区別する場合に、「最外上ローラ４１１ａ」および「最外下ローラ４２１ａ」という。

ローラ群４は、上ローラ４１２をさらに備える。上ローラ４１２は、Ｘ方向に延びる。上ローラ４１２は、移動ヘッド５１の上方に配置され、回転可能な状態で移動ヘッド５１に対して固定される。上ローラ４１２は、移動ヘッド５１と共にＹ方向に移動可能である。複数の上ローラ４１１，４１２のうち、上ローラ４１２は最も（－Ｙ）側に配置され、後述の駆動ローラ６１に最も近接する。以下、上ローラ４１２を「最外上ローラ４１２」という。

濾布３１は長尺であり、例えば、ポリプロピレン等の合成繊維により形成される。図３に示すように、Ｙ方向に並ぶ複数の上ローラ４１１、および、複数の下ローラ４２１において、濾布３１は、上ローラ４１１と下ローラ４２１とに交互に、かつ、Ｙ方向に沿って順に掛けられる。換言すると、Ｙ方向に連続する複数の濾過室２０を順に経由する経路（以下、「濾布経路」という。）に沿って濾布３１が配置されるように、ローラ群４により濾布３１が支持される。濾布経路は、上ローラ４１１と下ローラ４２１とを交互に経由する。各濾過室２０を形成する２つの濾板２の間に注目した場合に、濾布３１が、一方の濾板２の下方から当該２つの濾板２よりも上方の上ローラ４１１へと向かい、当該上ローラ４１１により折り返されて他方の濾板２の下方へと向かう。したがって、図３に示す離間状態において、当該２つの濾板２の間では、濾布３１の形状（濾布経路の形状）は、上下が反転された略Ｖ字状となる。濾布３１は、最外上ローラ４１２にも掛けられる。

スクレーパ２３１は、当該上ローラ４１１と当該２つの濾板２との間において、Ｙ方向に互いに対向する濾布３１の２つの部位の間に設けられる。濾布３１において、当該２つの部位のうち（＋Ｙ）側の部位は、スクレーパ２３１の（＋Ｙ）側の端部に接触し、（－Ｙ）側の部位は、スクレーパ２３１の（－Ｙ）側の面に当接する。これにより、離間状態においても、当該２つの濾板２の間における濾布３１のダイヤフラム２１側の部位がダイヤフラム２１に接触または近接し、対向面２２側の部位が対向面２２に接触または近接する。

一方、図４に示す密着状態では、各濾過室２０を形成する２つの濾板２が密着し、濾布３１のダイヤフラム２１側の部位と、対向面２２側の部位とが接触または近接する。後述するスラリーの処理では、濾布３１のこれらの部位の間にスラリーが注入され、当該スラリーが濾布３１により濾過される。

図１のフィルタプレス装置１は、濾布走行機構６と、移動ローラ７１と、複数のガイド部３２と、２つのマーク検出部７２とをさらに備える。濾布走行機構６は、２つの駆動ローラ６１，６２を有する。駆動ローラ６１は、移動ヘッド５１の（－Ｙ）側に配置され、駆動ローラ６２は、固定ヘッド５２の（＋Ｚ）側に配置される。各駆動ローラ６１，６２には、図示省略のモータが減速機を介して接続されており、駆動ローラ６１，６２は、Ｘ方向に平行な中心軸を中心として回転する。図１の例では、２つの駆動ローラ６１，６２の回転速度は、ほぼ等しい。２つの駆動ローラ６１，６２は、互いに独立して回転可能である。濾布３１において、長手方向における移動ヘッド５１側の端部は駆動ローラ６１に固定され、固定ヘッド５２側の端部は駆動ローラ６２に固定される。本実施の形態では、濾布３１の各端部を含む部位が駆動ローラ６１，６２に巻回される。濾布走行機構６は、離間状態において、２つの駆動ローラ６１，６２の一方により濾布３１を送り出し、他方により濾布３１を巻き取ることにより、濾布経路に沿って濾布３１を走行させる。

各駆動ローラ６１，６２には、角度位置検出部６３が設けられる。角度位置検出部６３は、ロータリーエンコーダであり、例えば、歯車状の円盤と、円盤の歯に近接する近接センサとを有する。円盤は、駆動ローラ６１，６２の回転軸の端部に取り付けられる。近接センサでは、円盤の歯が通過する毎にパルスが生成され、円盤の歯数に対応する分解能で駆動ローラ６１，６２の角度位置が検出される。当該パルスは、制御部１０に出力される。

移動ローラ７１は、移動ヘッド５１と（－Ｙ）側の駆動ローラ６１との間に配置される。移動ローラ７１は、Ｘ方向に延び、ローラ支持部７１１により上下方向に移動可能に支持される。ローラ支持部７１１には、Ｘ方向に延びる補助ローラ７１２がさらに取り付けられる。Ｘ方向に沿って見た場合に、最外上ローラ４１２と駆動ローラ６１との間に想定される（＋Ｚ）側の接線に対して、補助ローラ７１２が（－Ｚ）側で接する位置に配置される（後述の図５参照）。最外上ローラ４１２と駆動ローラ６１との間も、上記濾布経路に含まれる。後述する濾布３１の走行時には、濾布３１は、当該接線に沿った形状となる。

図１に示すように、移動ローラ７１は、濾布３１の（＋Ｚ）側に配置され、移動ローラ７１の重量により濾布３１が下方に向かって押さえられる。すなわち、移動ローラ７１は、濾布３１における、最外上ローラ４１２と駆動ローラ６１との間の部位に対して張力を作用させる。このとき、移動ローラ７１は比較的軽いため、移動ローラ７１の重量により濾布３１に作用する張力は小さい。したがって、２つの駆動ローラ６１，６２が停止した状態（濾布３１の非走行時）において、仮に最外上ローラ４１２と（＋Ｙ）側の駆動ローラ６２との間において濾布３１の一部に弛みが生じている場合であっても、当該弛みは移動ローラ７１の重量によっては解消されない。すなわち、最外上ローラ４１２と駆動ローラ６２との間における濾布３１の一部の弛みを維持するような大きさの張力が、移動ローラ７１により濾布３１に作用する。移動ローラ７１の重量により、（－Ｙ）側の駆動ローラ６１から濾布３１が引き出されることもない。

移動ローラ７１に作用する重力は、駆動ローラ６１，６２による濾布３１の巻き取り時に濾布３１に作用させる力よりも十分に小さく、例えば、当該力の１／５以下であり、好ましくは１／８以下である。移動ローラ７１により、最外上ローラ４１２と（－Ｙ）側の駆動ローラ６１との間において、濾布３１が不規則に弛んで、皺等が発生することが防止される。移動ローラ７１は、重錘ローラとも呼ばれる。

複数のガイド部３２は、移動ローラ７１、最外上ローラ４１２、最も（－Ｙ）側の上ローラ４１１、および、最外上ローラ４１１ａにそれぞれ設けられる。図２に示すように、ガイド部３２は、各ローラの両端近傍に設けられる一対の環状突起部３２１を有する。環状突起部３２１は、ローラの外周面から全周に亘って突出する。Ｘ方向における一対の環状突起部３２１間の空間の幅は、長手方向に垂直な幅方向（Ｘ方向）における濾布３１の幅よりも僅かに大きい。図２では、濾布３１の一部を二点鎖線にて示している。各ガイド部３２では、一対の環状突起部３２１が、濾布経路上において長手方向に沿う濾布３１の両エッジ３１１に近接することにより、幅方向における濾布３１の位置が制限される。

図１に示すように、２つのマーク検出部７２は、２つの駆動ローラ６１，６２の近傍にそれぞれ設けられる。各マーク検出部７２は、図示省略の出射部と、受光部とを有する。濾布３１において、一方のエッジ３１１近傍であって長手方向における所定位置には、孔部であるマークが形成される。出射部および受光部は、当該エッジ３１１近傍の部位を挟んで互いに対向する。マーク検出部７２では、出射部から出射される光が、マークを透過して受光部により受光されることにより、当該マークが検出される。マークの検出信号は、制御部１０に出力される。一方の駆動ローラ６１，６２が濾布３１の巻き取り動作を行う後述の濾布走行時には、当該駆動ローラ６１，６２に近接するマーク検出部７２がマークを検出することにより、当該駆動ローラ６１，６２による巻き取り動作が停止される。濾布３１では、２つの駆動ローラ６１，６２における巻き取り動作の停止をそれぞれ指示する２つのマークが形成される。

次に、フィルタプレス装置１がスラリーを処理する動作について説明する。スラリー処理前のフィルタプレス装置１では、図３に示す離間状態が形成されている。このとき、後述の動作により、最外下ローラ４２１ａにおいて濾布３１が弛んだ状態となっている。すなわち、濾布３１において上下方向の向きが反転する部位が、最外下ローラ４２１ａから下方に離れている。なお、（＋Ｙ）側の駆動ローラ６２と最外上ローラ４１１ａとの間における濾布３１の部位の重量により、停止状態の駆動ローラ６２から濾布３１が引き出されることはない。また、（－Ｙ）側の駆動ローラ６１と最外上ローラ４１２との間では、移動ローラ７１により濾布３１が所定量だけ押し下げられた状態である。既述のように、移動ローラ７１の重量により、停止状態の駆動ローラ６１から濾布３１が引き出されることはない。

続いて、移動ヘッド５１が（＋Ｙ）方向に移動することにより、図４に示す密着状態が形成される。密着状態では、各濾過室２０を形成する２つの濾板２が濾布３１を挟んで密着し、濾布３１のダイヤフラム２１側の部位と、対向面２２側の部位とが接触または近接する。

ここで、各濾過室２０に注目すると、図３の離間状態では、Ｙ方向に関する対向面２２の位置は、スクレーパ２３１の（－Ｙ）側の面の真下、または、当該面よりも僅かに（－Ｙ）側に位置する。したがって、上ローラ４１１から対向面２２へと向かう濾布３１の部位は真っ直ぐに延びて、開かれた状態の濾過室２０内に入る。一方、図４の密着状態では、Ｙ方向に関する対向面２２の位置は、スクレーパ２３１の（－Ｙ）側の面よりも（＋Ｙ）側に位置する。したがって、上ローラ４１１から対向面２２へと向かう濾布３１の部位が、スクレーパ２３１の当該面の下端で（＋Ｙ）側に折り曲げられて濾過室２０内に入る。

このように、密着状態では、上ローラ４１１から対向面２２を通過して下ローラ４２１へと至る濾布３１の部位の長さが、離間状態における当該長さよりも長くなる。その結果、密着状態における最外上ローラ４１１ａから最外上ローラ４１２までの濾布３１の長さが、離間状態における当該長さよりも長くなり、最外下ローラ４２１ａにおける濾布３１の弛み量、および、移動ローラ７１による濾布３１の押し下げ量が小さくなる。フィルタプレス装置１では、密着状態においても、最外下ローラ４２１ａにおける濾布３１の弛み、および、移動ローラ７１による濾布３１のある程度の押し下げは確保されており、濾布３１に対して過度な張力が作用することはない。

図４に示す密着状態が形成されると、各濾過室２０において、濾布３１のダイヤフラム２１側の部位と対向面２２側の部位との間に、図示省略の送液具を介してスラリーが注入され、当該スラリーが濾布３１により濾過される。濾布３１を通過した液体は、ダイヤフラム２１および対向面２２に形成された複数の溝を介して濾過室２０の下部に移動し、当該下部に設けられた回収口にて回収される（後述の圧搾時において同様）。続いて、ダイヤフラム２１の（＋Ｙ）側の空間に、流体を圧入することによりダイヤフラム２１が対向面２２に向かって凸状となる。これにより、濾布３１内のスラリーに対する圧搾が行われる。

スラリーの圧搾が完了すると、移動ヘッド５１が（－Ｙ）方向に移動することにより、複数の濾板２が離間状態とされる（図３参照）。既述のように、離間状態では、上ローラ４１１から対向面２２を通過して下ローラ４２１へと至る濾布３１の部位の長さが、密着状態における当該長さよりも短くなる。したがって、一部または全ての下ローラ４２１において濾布３１が弛む。

続いて、制御部１０の制御により、２つの駆動ローラ６１，６２が同じ方向（図３中の反時計回り）に回転することにより、（－Ｙ）側の駆動ローラ６１による濾布３１の巻き取り動作、および、（＋Ｙ）側の駆動ローラ６２による濾布３１の送り出し動作が開始される。これにより、濾布３１が駆動ローラ６２から駆動ローラ６１に向かって濾布経路に沿って走行する。

このとき、駆動ローラ６２による送り出し動作により、最外下ローラ４２１ａでは、図５に示すように濾布３１が弛んだ状態が保たれる。これにより、濾布３１において、最外上ローラ４１１ａに対する走行方向の後側近傍の部位は、いずれの部材にも拘束されていない状態となる。なお、当該部位には、その自重による張力は作用する。また、濾布３１の厚さは、例えば０．８～１．５ｍｍであり、濾布３１は、ある程度の剛性を有する。したがって、長手方向における濾布３１の各部位が最外上ローラ４１１ａを通過する直前に、当該部位の一方のエッジ３１１が、ガイド部３２の環状突起部３２１（図２参照）よりも、僅かに幅方向外側に位置する場合であっても、当該部位が最外上ローラ４１１ａを通過する際に、当該エッジ３１１が環状突起部３２１に当接して、その幅方向内側に戻される。このように、濾布３１の各部位が最外上ローラ４１１ａを通過する際に、ガイド部３２により幅方向の位置が修正され、幅方向における当該部位の位置が、一対の環状突起部３２１の内側に制限される。

駆動ローラ６２から駆動ローラ６１に向かう濾布３１の走行では、各濾過室２０において、対向面２２に接触または近接する濾布３１の部位は、対向面２２の下方に位置する下ローラ４２１に向かって下降する。下ローラ４２１では、濾布３１の移動方向がＶ字状に反転される。したがって、濾布３１の当該部位に付着する固形物（ケーキ）は、下ローラ４２１近傍にて濾布３１から剥離される。なお、下ローラ４２１の下方に濾布３１に向けて洗浄液を吐出する洗浄部が設けられ、濾布３１の走行時に、ケーキの剥離とともに、または、ケーキの剥離と独立して、濾布３１の洗浄が行われてもよい。

また、各濾過室２０において、ダイヤフラム２１に接触または近接する濾布３１の部位は、濾過室２０の上方に位置する上ローラ４１１に向かって上昇する。既述のように、各濾過室２０の２つの濾板２と上ローラ４１１との間において、Ｙ方向に互いに対向する濾布３１の２つの部位の間に、スクレーパ２３１が設けられる。上ローラ４１１に向かって移動する（上昇する）濾布３１の部位は、スクレーパ２３１の（＋Ｙ）側の端部に当接し、当該部位に付着するケーキが掻き取られる。

（－Ｙ）側の駆動ローラ６１では、近接するマーク検出部７２が濾布３１に形成された既述のマークを検出することにより、巻き取り動作が停止される。本実施の形態では、密着状態において各濾過室２０の対向面２２に接触または近接する濾布３１の部位の全体が、下ローラ４２１を通過するように、濾布３１におけるマークの位置が設定されている。また、（＋Ｙ）側の駆動ローラ６２では、角度位置検出部６３（図１参照）により所定数のパルスが生成されると、送り出し動作が停止される。駆動ローラ６２が送り出し動作を停止するまのでパルス数は、濾布３１の走行時において最外下ローラ４２１ａにて濾布３１が弛んだ状態が保たれるように、駆動ローラ６１による濾布３１の巻き取り長さに応じて決定される。駆動ローラ６１による濾布３１の巻き取り長さは、密着状態において各濾過室２０のダイヤフラム２１に接触または近接する濾布３１の部位の全体が、スクレーパ２３１を通過し、さらに下ローラ４２１を通過するように設定されてもよい。これにより、濾布３１に付着したケーキをより確実に除去することが可能となる。

続いて、駆動ローラ６１，６２が、直前の濾布３１の走行時とは反対方向（図５の時計回り）に回転することにより、（＋Ｙ）側の駆動ローラ６２による濾布３１の巻き取り動作、および、（－Ｙ）側の駆動ローラ６１による濾布３１の送り出し動作が開始される。これにより、濾布３１が駆動ローラ６１から駆動ローラ６２に向かって濾布経路に沿って走行する。

このとき、図６に示すように、最外上ローラ４１２と駆動ローラ６１との間では、駆動ローラ６１により送り出される濾布３１が、移動ローラ７１により押し下げられる。既述のように、移動ローラ７１は比較的軽いため、濾布３１に作用する張力は小さい。したがって、長手方向における濾布３１の各部位が最外上ローラ４１２を通過する際に、ガイド部３２の一対の環状突起部３２１（図２参照）により幅方向の位置が修正される。すなわち、幅方向における当該部位の位置が、一対の環状突起部３２１の内側に制限される。

（＋Ｙ）側の駆動ローラ６２では、近接するマーク検出部７２が濾布３１に形成された既述のマークを検出することにより、巻き取り動作が停止される。これにより、密着状態から離間状態を形成した直後に各濾過室２０に配置されていた濾布３１の部位が、ほぼ同じ位置に戻される。また、（－Ｙ）側の駆動ローラ６１では、角度位置検出部６３（図１参照）により所定数のパルスが生成されると、送り出し動作が停止される。駆動ローラ６１が送り出し動作を停止するまのでパルス数は、濾布３１の走行時において移動ローラ７１が濾布３１をある程度押し下げた状態が保たれるように、駆動ローラ６２による濾布３１の巻き取り長さに応じて決定される。以上のように、フィルタプレス装置１では、離間状態において、濾布３１が所定の距離だけ往復移動し、脱水ケーキが剥離される。

駆動ローラ６２では、巻き取り動作の停止後、所定の角度だけ反転することにより、濾布３１が送り出される。これにより、図３に示すように、最外下ローラ４２１ａにて濾布３１が弛んだ状態となる。また、駆動ローラ６１における送り出し動作の停止後では、最外上ローラ４１２と駆動ローラ６１との間において、移動ローラ７１により濾布３１が所定量だけ押し下げられた状態となる。その結果、次に密着状態を形成する際に、濾布３１に対して過度な張力が作用することが防止される。以上の動作により、フィルタプレス装置１がスラリーを処理する動作が完了する。

ここで、比較例のフィルタプレス装置を想定する。比較例のフィルタプレス装置では、上記濾布３１よりも十分に長い濾布の端部同士を接続することにより、複数の濾過室を経由する無端濾布が形成される。無端濾布は、緊張機構により比較的大きい張力を作用させて弛みが生じない状態で複数のローラに掛けられており、一部の駆動ローラの回転により、無端濾布が一定の方向に循環移動する。しかしながら、比較例のフィルタプレス装置では、無端濾布の表面が汚れている場合等に、駆動ローラに対して無端濾布が滑って、無端濾布を精度よく移動させることができなくなる。また、無端濾布の循環移動では、幅方向における無端濾布の位置ずれが、移動距離の増大に従って大きくなるため、蛇行を修正する機構等が必須となる。

これに対し、フィルタプレス装置１では、濾布３１の長手方向における両端が２つの駆動ローラ６１，６２に接続される。これにより、駆動ローラ６１，６２に対して濾布３１が滑ることなく、濾布３１を精度よく移動させることができる。また、幅方向における濾布３１の位置を制限するガイド部３２が、濾布経路上に設けられ、一方の駆動ローラ６２から他方の駆動ローラ６１に向かって濾布３１を走行させる際に、濾布３１において当該ガイド部３２よりも駆動ローラ６２側の部位が弛んだ状態とされる。これにより、濾布３１の走行時における蛇行を適切に修正することができ、専用の蛇行修正機構等を省略してフィルタプレス装置１の構成を簡素化することができる。

さらに、他のガイド部３２が、濾布経路上に設けられ、駆動ローラ６１から駆動ローラ６２に向かって濾布３１を走行させる際に、濾布３１において当該他のガイド部３２よりも駆動ローラ６１側の部位に対して、当該他のガイド部３２と駆動ローラ６２との間における濾布３１の一部の弛みを維持するような大きさの張力が作用する。これにより、濾布３１の走行における往路および復路の双方において、蛇行を修正することができる。フィルタプレス装置１では、濾布３１の使用時間が長くなり、濾布３１の伸縮量が大きくなった場合であっても、駆動ローラ６１，６２により、濾布３１の伸縮を容易に吸収することが可能である。

また、比較例のフィルタプレス装置では、濾布を取り付ける際に、濾布を複数のローラに掛けた後、濾布の端部同士を接続して無端濾布が形成される。したがって、当該濾布の端部に所定の複雑な加工を事前に施す必要があるとともに、濾布の端部同士を接続する際にも煩雑な作業が必要となる。

これに対し、フィルタプレス装置１では、濾布３１の両端部を駆動ローラ６１，６２に固定することにより濾布３１が取り付けられるため、濾布３１に対して複雑な加工を施す必要がない。また、比較例のフィルタプレス装置に比べて、濾布３１の長さを短くすることができ、消耗品である濾布３１に要するコストを削減することができる。さらに、濾布３１の交換作業を、簡単に行うことも可能である。

フィルタプレス装置１では、複数の上ローラのうち、各駆動ローラ６１，６２に最も近接する上ローラ４１２，４１１ａにガイド部３２が設けられる。これにより、濾布経路上において、ガイド部３２を容易に配置することができる。また、密着状態を形成する直前において、２つの駆動ローラ６１，６２間における濾布３１の一部が弛んだ状態である。これにより、密着状態を形成する際に、濾布３１に過度な張力が作用して、濾布３１等が損傷することを防止することができる。各駆動ローラ６１，６２では、マーク検出部７２におけるマークの検出に基づいて、濾布３１の巻き取り動作を停止することにより、濾布３１の走行を適切な位置にて停止することができる。

スラリーの濾過および圧搾の完了後、離間状態において、濾布３１の対向面２２側の部位が下方へと移動し、下ローラ４２１において移動方向が上方に反転する。その結果、当該部位に付着するケーキを適切に剥離させ、濾板２の下方に効率よく排出することができる。また、濾布３１のダイヤフラム２１側の部位は上方へと移動して、スクレーパ２３１に当接する。これにより、上ローラ４１１に接触する前に、当該部位に付着するケーキを剥離させることができ、上ローラ４１１が汚れることを抑制することができる。さらに、濾布３１を比較的短い距離だけ移動するのみで、濾布３１の対向面２２側のケーキ、および、ダイヤフラム２１側のケーキをほぼ同時に剥離させることができる。

上記フィルタプレス装置１では様々な変形が可能である。

図１の（＋Ｙ）側の駆動ローラ６２と同様に、（－Ｙ）側の駆動ローラ６１が、複数の濾板２よりも上方に配置されてもよい。図７に示す例では、駆動ローラ６１が移動ヘッド５１の上方に配置されるとともに、図１の移動ローラ７１および最外上ローラ４１２が省略される。図７の例では、（－Ｙ）側の駆動ローラ６１から（＋Ｙ）側の駆動ローラ６２に向かって濾布３１を走行させる際に、駆動ローラ６１による送り出し動作により、最も（－Ｙ）側の下ローラ４２１において、濾布３１が弛んだ状態が保たれる。これにより、長手方向における濾布３１の各部位が最も（－Ｙ）側の上ローラ４１１を通過する際に、当該上ローラ４１１のガイド部３２により幅方向における当該部位の位置が修正される。また、図１の（＋Ｙ）側の駆動ローラ６２が固定ヘッド５２の（＋Ｙ）側に配置されてもよい。この場合、固定ヘッド５２に上ローラ４１２が設けられ、駆動ローラ６２と固定ヘッド５２との間に移動ローラ７１が設けられる。

以上のように、フィルタプレス装置１では、一方の駆動ローラから他方の駆動ローラに向かって濾布３１を走行させる際に、濾布３１において一のガイド部３２よりも当該一方の駆動ローラ側の部位（すなわち、走行方向の後側の部位）が弛んだ状態であればよい。または、当該ガイド部３２よりも当該一方の駆動ローラ側の部位に対して、当該ガイド部３２と当該他方の駆動ローラとの間（すなわち、走行方向の前側）における濾布３１の一部の弛みを維持するような大きさの張力が作用すればよい。好ましいフィルタプレス装置１では、当該他方の駆動ローラから当該一方の駆動ローラに向かって濾布３１を走行させる際にも、濾布３１において他のガイド部３２よりも当該他方の駆動ローラ側の部位が弛んだ状態である、または、当該他のガイド部３２よりも当該他方の駆動ローラ側の部位に対して、当該他のガイド部３２と当該一方の駆動ローラとの間における濾布３１の一部の弛みを維持するような大きさの張力が作用する。

図８に示すように、フィルタプレス装置１ａにおいて、無端の濾布３１が用いられてもよい。フィルタプレス装置１ａでは、１つの駆動ローラ６１が設けられる。また、ローラ群４の複数の上ローラ４１１および複数の下ローラ４２１に加えて、複数の補助ローラ４３が設けられ、無端の濾布３１は、これらのローラ４１１，４２１，４３、並びに、駆動ローラ６１に掛けられる。最も（＋Ｙ）側の最外下ローラ４２１ａでは、濾布３１は弛んだ状態である。フィルタプレス装置１ａは、駆動ローラ６１の近傍に配置される張力保持機構６１１をさらに備える。張力保持機構６１１は、補助駆動ローラ６１２を有し、チェーンおよびギアを介して駆動ローラ６１の回転が補助駆動ローラ６１２に伝達される。

フィルタプレス装置１ａでは、離間状態において、駆動ローラ６１が図８中の時計回りに回転する。また、駆動ローラ６１の回転により、補助駆動ローラ６１２が、駆動ローラ６１とは反対方向である図８中の反時計回りに回転する。駆動ローラ６１および補助駆動ローラ６１２の回転により、両者に接する濾布３１の部位間が緊張し、下方において濾布３１が弛んだ状態で、駆動ローラ６１により濾布３１を搬送することが可能となる。濾布３１は、濾布経路に沿って固定ヘッド５２側から移動ヘッド５１側に向かう一定の走行方向に走行する。このとき、最外下ローラ４２１ａにおいて濾布３１が弛んだ状態が維持されるため、濾布３１の各部位が最外上ローラ４１１ａを通過する際に、ガイド部３２により幅方向の位置が適切に修正される。

フィルタプレス装置１ａの設計によっては、図９に示すように、最外下ローラ４２１ａを上下方向に昇降する昇降機構８１（例えば、エアシリンダ）が設けられてもよい。図９の例では、昇降機構８１が、最外下ローラ４２１ａを図９中に実線にて示す上位置から二点鎖線にて示す下位置へと下降させ、その後、直ぐに上位置へと戻す。これにより、最外下ローラ４２１ａが上位置へと戻った直後において、濾布３１が弛んだ状態となる。したがって、濾布３１の走行により、最外下ローラ４２１ａにおける濾布３１の弛みが解消するまでの間、濾布３１の各部位が最外上ローラ４１１ａを通過する際に、ガイド部３２により幅方向の位置を修正することが可能となる。昇降機構８１では、所定時間（例えば、１０秒）毎に最外下ローラ４２１ａの上記昇降動作が行われる。

さらに、駆動ローラ６１が固定ヘッド５２の（＋Ｙ）側に配置される場合等には、昇降機構８１を省略し、図１のフィルタプレス装置１と同様に、移動ローラ７１が用いられてもよい。この場合、ガイド部３２が設けられた上ローラ４１２（図１参照）が固定ヘッド５２に取り付けられ、駆動ローラ６１と上ローラ４１２との間に移動ローラ７１が設けられる。

以上のように、フィルタプレス装置１，１ａの濾布走行機構６では、少なくとも１つの駆動ローラが設けられていればよい。そして、濾布走行機構６が濾布３１を走行させる際に、濾布３１においてガイド部３２よりも走行方向の後側の部位が弛んだ状態である、または、当該後側の部位に対してガイド部３２よりも前側における濾布３１の一部の弛みを維持するような大きさの張力が作用することにより、当該ガイド部３２により濾布３１の幅方向の位置を適切に修正することが可能となる。

ガイド部３２は、ローラと個別に設けられてもよい。例えば、離間状態における濾布経路上において濾布３１の一部に沿う板状部材が設けられ、当該板状部材上に濾布３１の両エッジ３１１に近接する一対の突起部が形成される。このような板状部材を有するガイド部を採用する場合も、濾布３１において、当該ガイド部に対する走行方向の後側近傍の部位を弛んだ状態等とすることにより、幅方向における濾布３１の位置を修正することが可能である。また、複数のガイド部は必ずしも同一の構造である必要はなく、異なる構造のガイド部が用いられてもよい。

図１のフィルタプレス装置１では、濾布３１の長手方向における両端が、駆動ローラ６１，６２に直接的に接続されるが、当該両端は、シート状またはワイヤー状の別部材を介して駆動ローラ６１，６２に間接的に接続されてもよい。この場合、濾過に用いられない当該部材が駆動ローラ６１，６２に巻回される。

濾布３１に形成されるマークは、孔部以外であってもよく、例えば、濾布３１に取り付けられた金属片等でもよい。また、マーク検出部７２では、濾布３１のマークが検出可能であるならば、近接センサ等の他のセンサが用いられてもよい。さらに、マーク検出部７２におけるマークの検出から、駆動ローラ６１，６２における巻き取り動作の停止までの間に、一定の遅延時間が設定されてもよい。すなわち、巻き取り動作が停止されるタイミングは、マークの検出に基づいて決定されればよい。

Ｙ方向に連続する複数の濾過室２０を形成するという観点では、フィルタプレス装置１，１ａでは、３以上の濾板２が設けられることが好ましい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１，１ａフィルタプレス装置
２濾板
４ローラ群
５濾板開閉機構
６濾布走行機構
２０濾過室
３１濾布
３２ガイド部
５１移動ヘッド
５２固定ヘッド
６１，６２駆動ローラ
７１移動ローラ
７２マーク検出部
３１１（濾布の）エッジ
４１１，４１１ａ，４１２上ローラ
４２１，４２１ａ下ローラ

Claims

フィルタプレス装置であって、
所定の移動方向に配列されるとともに、前記移動方向に移動可能に支持される複数の濾板と、
長尺または無端の濾布と、
互いに隣接する２つの濾板の間を濾過室として、前記移動方向に連続する複数の濾過室を順に経由する経路に沿って前記濾布が配置されるように、前記濾布を支持するローラ群と、
前記移動方向において前記複数の濾板を挟んで配置される移動ヘッドおよび固定ヘッドを有し、前記移動方向への前記移動ヘッドの移動により、前記複数の濾板を前記移動方向に互いに密着させた密着状態と、前記複数の濾板を前記移動方向に互いに離間させた離間状態とを選択的に形成する濾板開閉機構と、
少なくとも１つの駆動ローラを有し、前記離間状態において、前記経路に沿って前記濾布を走行させる濾布走行機構と、
前記経路上において前記濾布の前記経路に沿う両エッジに近接して設けられ、前記濾布の幅方向の位置を制限するガイド部と、
を備え、
前記濾布走行機構が前記濾布を走行させる際に、前記濾布において前記ガイド部よりも走行方向の後側の部位が弛んだ状態である、または、前記走行方向の前記後側の部位に対して、前記ガイド部よりも前側における前記濾布の一部の弛みを維持するような大きさの張力が作用することを特徴とするフィルタプレス装置。
請求項１に記載のフィルタプレス装置であって、
前記濾布が長尺であり、
前記濾布走行機構が、前記濾布の長手方向における前記濾布の両端が直接的または間接的に接続される２つの駆動ローラを有し、一方の駆動ローラにより前記濾布を送り出し、他方の駆動ローラにより前記濾布を巻き取ることにより、前記一方の駆動ローラから前記他方の駆動ローラに向かって前記濾布を走行させることを特徴とするフィルタプレス装置。
請求項２に記載のフィルタプレス装置であって、
前記密着状態を形成する直前において、前記２つの駆動ローラ間における前記濾布の一部が弛んだ状態であることを特徴とするフィルタプレス装置。
請求項２または３に記載のフィルタプレス装置であって、
前記ローラ群が、
複数の上ローラと、
複数の下ローラと、
を備え、
前記経路が、上ローラと下ローラとを交互に経由し、
前記ガイド部が、前記複数の上ローラのうち前記一方の駆動ローラに最も近接する上ローラに設けられることを特徴とするフィルタプレス装置。
請求項４に記載のフィルタプレス装置であって、
前記濾布における、前記一方の駆動ローラと前記最も近接する上ローラとの間の部位に対して前記張力を作用させる移動ローラをさらに備えることを特徴とするフィルタプレス装置。
請求項２ないし５のいずれか１つに記載のフィルタプレス装置であって、
前記他方の駆動ローラの近傍に設けられ、前記濾布に形成されたマークを検出するマーク検出部をさらに備え、
前記他方の駆動ローラによる前記濾布の巻き取り動作において、前記マーク検出部における前記マークの検出に基づいて、前記巻き取り動作が停止されることを特徴とするフィルタプレス装置。
請求項２ないし６のいずれか１つに記載のフィルタプレス装置であって、
前記ガイド部と同様の構造であるもう１つのガイド部をさらに備え、
前記濾布走行機構が前記他方の駆動ローラから前記一方の駆動ローラに向かって前記濾布を走行させる際に、前記濾布において前記もう１つのガイド部よりも前記他方の駆動ローラ側の部位が弛んだ状態である、または、前記他方の駆動ローラ側の前記部位に対して、前記もう１つのガイド部と前記一方の駆動ローラとの間における前記濾布の一部の弛みを維持するような大きさの張力が作用することを特徴とするフィルタプレス装置。