JPH074490B2 - フィルタープレスを用いたケーキの均一置換洗浄法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、固液分離として広く利用される多くの分野に
適用可能なフィルタープレスを用いたケーキの均一置換
洗浄方法及びその装置に関し、さらに詳しくは、化学工
業においては、無機薬品、有機薬品、プラスチック等、
また、食品工業においては、脱色工程に用いられた活性
炭の分離、さらにまた、金属冶金工業においては、湿式
精練におけるスラッジの濾過等の諸工程の中で、ケーキ
中に含まれる有効物質の回収とケーキ中の不純物の除去
に係わるものである。

「従来の技術」 一般に、フィルタープレスは、各種産業分野で広く利用
されているが、ケーキ中に含まれている不純物の除去あ
るいは有効成分の回収をフィルタープレスを用いて行な
う場合には、脱水後から洗浄操作に移るまでの操作の中
で、ケーキにクラックが入ったり、あるいは構造的に洗
浄液がケーキ中に均一に分散されないという欠点があっ
たため、洗浄の効率が悪く不適とされてきた。そのた
め、精密な洗浄を必要とする操作では、他の形式の濾過
機、例えば、水平ベルト式、ドラム式等のものが用いら
れてきた。しかしながら、上記従来の水平ベルト式、ド
ラム式等の濾過機は、主として真空吸引を用いた方式で
あるので、濾過速度が遅く、従って、大量のケーキを処
理したり、難濾過性の物質を処理する場合には、濾過設
備に対する投資額が大きく、経済的ではなかった。そこ
で、上記広い産業分野において、処理能力が高い新規の
濾過機の開発が望まれている。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、従来、フィルタープレスを用いてケーキを効
率的に洗浄しようとする各種の試みがなされてきたが、
これらはいづれも成功しなかった。以下にそれらの試み
を示す。

片面圧搾機構（ダイアフラム）付両面濾過機を用い
て、ダイアフラムにより圧搾した状態で被圧搾側濾布の
裏面より洗浄水を入れて洗浄を行なう場合には、被圧搾
側濾板の濾布支えが被圧搾側濾布を介してケーキと密着
しているため、洗浄水がケーキに均一に接触せず、従っ
て、洗浄効果が低い。

ダイアフラムによる圧搾を行なわない状態で圧搾側濾
布の裏面より洗浄水を入れて洗浄を行なう場合には、ダ
イアフラムの濾布押えが圧搾側濾布を介してケーキと密
着しているため、上記と同様に、洗浄水の均一な分布
が不可能になり、洗浄効果が低い。

ダイアフラムによる圧搾後、ダイアフラムの加圧水を
放圧し、両濾布間のケーキを、圧搾側濾布の裏面より洗
浄する場合には、放圧時にケーキに衝撃が加わり、ケー
キにクラックが生じるため、洗浄水が短絡して流れ、洗
浄効果が低くなる。

圧搾前にケーキ形成がなされているか、あるいはスラ
リー状態のままで、圧搾側濾布の裏面から洗浄を行なう
場合には、ケーキにクラックは生じないが、固形物に対
して液分が多いために大量の洗浄水を必要とする。

そこで、上記問題を解決するために、本発明者等が種々
実験を行なった結果、下記の事項を満足すれば、フィル
タープレスにおいてもケーキの洗浄が効果的に行なえる
ことが判明した。

イ）ケーキは圧搾されている状態で洗浄を行なうこと。
すなわち、洗浄時のケーキに変形が生じないようにする
こと。

ロ）圧縮されたケーキの状態を一時的にせよ緩めたり機
械的に外力が加わるような操作をしないこと。

ハ）洗浄水は、濾布の裏面より直接ケーキに接触するよ
うにすること。突起物（濾布支え）が濾布と直接接触し
てケーキを圧搾していては効率が悪い。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その目
的とするところは、一対の相対する濾布間にスラリーを
供給して、一方の濾布側に設けたダイアフラムによって
加圧脱水してケーキを形成させる形態のフィルタープレ
ス（片面圧搾機構付両面濾過機）を用いて、効率良く、
ケーキ中の不純物を除去でき、あるいは有用物質を回収
することができる均一置換洗浄法及びその装置を提供す
ることにある。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明の方法は、原液の加
圧脱水工程に併行して、ダイアフラムを介して加えられ
る加圧脱水圧以上の圧力にて、上記ダイアフラムと該ダ
イアフラムに当接する濾布との間に洗浄液を注入して、
一対の濾布間のケーキを洗浄するものである。

また、本発明の装置は、被圧搾側濾板と被圧搾側濾布と
の間に設けられた濾液室と、上記被圧搾側濾布と圧搾側
濾布との間に設けられた被洗浄物室と、上記圧搾側濾布
とダイアフラムとの間に設けられた洗浄液室と、上記ダ
イアフラムと圧搾側濾板との間に設けられた加圧水室と
を具備したものである。

さらに、上記被洗浄物室に原液を供給するポンプあるい
は洗浄液室に洗浄液を供給するポンプに流量制御手段と
供給圧力制御手段を設け、かつ加圧水室に供給圧力制御
手段を設けたものである。

「作用」 本発明のフィルタープレスを用いたケーキの均一置換洗
浄法及びその装置にあっては、圧搾側濾布とダイアフラ
ムとの間の空間に洗浄液を、ダイアフラム圧搾終了後の
ダイアフラム圧力と同じ圧力で注入し、ケーキの圧搾状
態を変化させることなく、洗浄を開始し、圧搾側濾布と
ダイアフラムの濾液溝凸部（濾布支え部）とが接触して
いる状態から、上記圧搾側濾布とダイアフラムとの間の
洗浄液圧力がダイアフラム圧力より上回るように制御し
て、ダイアフラムを圧搾側濾板方向に押し戻し、加圧水
室の容積を減少させることによって、上記圧搾側濾布と
ダイアフラムの濾布支え部とを離し、これにより、洗浄
液を圧搾側濾布の裏面よりケーキ全面に均一に供給す
る。

ところで、この状態においては、被圧搾側濾布と被圧搾
側濾板の濾布押え部（濾液溝凸部）とは接触したままで
あるが、ケーキの厚みが約6mm以上になれば、この影響
は少ない。すなわち、圧搾側濾布の裏面より均一に供給
された洗浄液は、ケーキ中を略直線的に上記被圧搾側濾
布と被圧搾側濾板の濾布押え部との接触部まで流れると
考えられる。

「実施例」 以下、第１図ないし第４図に基づいて本発明の一実施例
を説明する。

第１図は本発明のフィルタープレスを用いたケーキの均
一置換洗浄装置の一例を示す概略構成図、第２図はフィ
ルタープレスの断面図、第３図はフィルタープレスの被
圧搾側濾板の外形図、第４図はフィルタープレスの圧搾
側濾板の外形図である。これらの図において符号１はフ
ィルタープレスであり、このフィルタープレス１は多数
の被圧搾側濾板２と圧搾側濾板３とが左右一対のフレー
ム4,5間に開閉自在に支持されたものである。

上記被圧搾側濾板２は、第２図と第３図に示すように、
その端面に形成した凹所６に濾液溝７が形成されて凹凸
面状とされ、かつ中央部に原液供給孔８が形成されると
共に、４隅に設けた耳部９にそれぞれ被圧搾側の濾液出
口孔10が形成されている。そして、これらの被圧搾側の
濾液出口孔10は上記凹所６の４隅に開口している。ま
た、上記耳部９のうち３隅には、圧搾側の濾液出口孔11
が形成されており、残りの１つの耳部９には、加圧水出
入口孔12が形成されている。

一方、上記圧搾側濾板３は、第２図と第４図に示すよう
に、凹所13を形成した両端面に、それぞれ、ダイアフラ
ム14がダイアフラム押え15及びダイアフラム押えリング
16によって、凹所13に対して接離自在に設けられ、かつ
中央部に原液供給孔17が形成されると共に、４隅に設け
た耳部18にそれぞれ３つの圧搾側の濾液出口孔19及び１
つの濾液出口、洗浄水入口兼用の流通孔20が形成されて
いる。そして、上記濾液出口孔19及び流通孔20は、上記
ダイアフラム14に形成した凹凸面状の濾液溝21の４隅に
開口している。また、上記耳部18の４隅には、被圧搾側
の濾液出口孔22が形成されていると共に、耳部18のうち
１つには、加圧水出入口孔23が形成されている。そし
て、この加圧水出入口孔23は、上記凹所13の隅部に開口
している。

さらに、上記両濾板2,3が合わさった状態においては、
上記両濾板2,3の各濾液出口孔10,22が互いに連通される
と共に、各濾液出口孔19,11が互いに連通されており、
かつ加圧水出入口孔12,23が互いに連通されている。ま
た、第２図に示すように、両濾板2,3間に一対の濾布24,
25が挟み込まれている。そして、上記被圧搾側濾板２の
凹所13と被圧搾側濾布24との間の空間が濾液室Ａとさ
れ、被圧搾側濾布24と圧搾側濾布25との間の空間が、被
洗浄物（スラリー→ケーキ）26を収容する被洗浄物室Ｂ
とされ、かつ圧搾側濾布25とダイアフラム14との間の空
間が洗浄液室Ｃとされると共に、ダイアフラム14と圧搾
側濾板３との間の空間が加圧水室Ｄとされている。さら
にまた、上記フィルタープレス１の下方には、第１図に
示すように、濾板2,3の開枠時にケーキを搬出するため
のコンベア27が設置されている。

上記原液供給孔8,17は互いに連通した状態で、自動弁30
を介して原液タンク31に連結されている。この原液タン
ク31の内部には、攪拌装置32及び液位計33が設置されて
いる。そして、上記原液タンク31及び洗浄タンク34の各
出口には、それぞれ、自動弁35,36を介して供給ポンプ3
7の吸入口が連結されている。また、上記供給ポンプ37
の吐出口は、手動弁38を介して圧力計39に、かつ、コン
トロール弁40とこのコントロール弁40を制御する流量コ
ントロール指示検出器41,自動弁42を介して上記原液供
給孔8,17に、さらに、手動弁43を介して上記原液タンク
31にそれぞれ連結されている。そして、上記供給ポンプ
37を駆動するモータ44は、上記流量コントロール指示検
出器41と自動弁42との間に設けられた圧力コントロール
指示検出器45によって電気的に制御されている。

上記流量コントロール指示検出器41と自動弁42との間に
は、自動弁46,47を介して上記流通孔20が連結されてい
ると共に、自動弁48を介して、フレーム５側に連結され
ている一方、このフレーム５側には、自動弁49を介して
圧縮空気供給源50が連結されており、これにより、フレ
ーム５側から、洗浄水、あるいは圧縮空気が上記被洗浄
物室Ｂ内に供給可能とされている。

上記濾液出口孔10,22には、自動弁51を介して、回収水
タンク52が連結されており、この回収水タンク52には、
濾液出口孔19,11が自動弁53を介して連結されている。
また、上記自動弁46,47間には、自動弁54を介して、上
記回収水タンク52が連結されている。そして、上記回収
水タンク52の出口には、回収水移送ポンプ55の吸入口が
連結されており、この回収水移送ポンプ55の吐出口に
は、手動弁56を介して圧力計57が連結されていると共
に、手動弁58を介して回収水移送系59が連結されてい
る。

上記加圧水出入口孔23には、自動弁60と自動弁61及び圧
力調整弁62を介して加圧水タンク63が連結されている。
そして、この加圧水タンク63の出口には、加圧水ポンプ
64の吸入口が連結され、この加圧水ポンプ64の吐出口に
は、手動弁65を介して圧力計66が連結されていると共
に、手動弁67,自動弁68を介して上記加圧水出入口孔23
が連結されている。また、上記手動弁67と自動弁68との
間には、圧力調整弁69を介して上記加圧水タンク63が連
結されている。

次に、上記のように構成されたフィルタープレスを用い
たケーキの均一置換洗浄装置によって本発明の方法を実
施する場合について説明する。

まず、各濾板2,3間を閉鎖すると共に、自動弁35,42を開
いた状態で、供給ポンプ37を駆動することにより、原液
タンク31内の原液を、自動弁35,供給ポンプ37,コントロ
ール弁40,自動弁42を介して、原液供給孔8,17から両濾
布24,25間に形成された被洗浄物室Ｂ内に供給すると共
に、両濾布24,25によって原液圧に応じて濾過された濾
液は、被圧搾側濾布24と被圧搾側濾板２との間に形成さ
れた濾液室Ａ及び圧搾側濾布25とダイアフラム14との間
に形成された洗浄液室Ｃ内に流出する。この場合、第１
図において、自動弁47,51,53,54をあらかじめ開いてお
くことにより、上記濾液は、上記被圧搾側濾板２に形成
された濾液溝７及びダイアフラム14に形成された濾液溝
21にそれぞれ導かれた後に、濾液出口孔（10,22），（1
9,11）及び流通孔20を通って、フィルタープレス１の外
部に排出され、各自動弁51,53,（47,54）を介して回収
水タンク52に回収される。

次いで、所定時間経過後、原液タンク31からのフィルタ
ープレス１への原液の供給を停止し、加圧水ポンプ64に
よって、加圧水タンク63から、加圧水を加圧水ポンプ6
4,手動弁67,自動弁68,加圧水出入口孔12,23を介して、
ダイアフラム14と圧搾側濾板３との間に形成される加圧
水室Ｄ内に供給する。これにより、ダイアフラム14は圧
搾側濾板３から離れて圧搾側濾布25を押圧するから、ダ
イアフラム圧による圧搾操作が開始され、両濾布24,25
間の被洗浄物26はさらに加圧されて、両濾布24.25を介
して濾液室Ａ及び洗浄液室Ｃ内に濾液が流出する。そし
て、この濾液は、前記原液供給工程と同様にして、各濾
液溝7,21に導かれて、濾液出口孔（10,22），（19,11）
及び流通孔20を通って、フィルタープレス１の外部に排
出され、各自動弁51,53,（47,54）を介して回収水タン
ク52に回収される。

続いて、所定時間経過後、加圧水ポンプ64によって加圧
水室Ｄ内に供給されている加圧水の圧力を一定圧に保持
すると共に、自動弁61を開いて、一定圧以上の圧力が加
わった場合には、圧力調整弁62を介して加圧水タンク63
に加圧水を戻すようにした状態で、自動弁36,46を開く
とともに、自動弁53,54を閉じる。そして、供給ポンプ3
7を駆動することにより、洗浄タンク34内の洗浄水を、
自動弁36,供給ポンプ37,コントロール弁40,自動弁46,47
を介して、流通孔20から洗浄液室Ｃ内に供給する。この
場合、流量コントロール指示検出器41が検出した値に基
づいてコントロール弁40を制御して洗浄水量を調整する
と共に、圧力コントロール指示検出器45の検出値に応じ
てモータ44を制御して、洗浄液室Ｃ内に供給する洗浄水
の圧力を上記加圧水の圧力より若干上回るように調整す
る。

この結果、今まで、ダイアフラム14によって押圧されて
いた圧搾側濾布25と該ダイアフラム14との間に洗浄水が
流入し、しかも、その圧力が上記ダイアフラム14の加圧
力を上回ることにより、ダイアフラム14が若干圧搾側濾
板３側に押し戻され、かつ加圧水室Ｄ内の容積が減少す
る。この結果、今まで接触していた上記圧搾側濾布25と
ダイアフラム14の濾液溝21の凸部との間が離れ、この部
分からも洗浄水が、圧搾側濾布25を介して被洗浄物室Ｂ
内に供給される。従って、上記洗浄水は、上記圧搾側濾
布25の全面にわたって均一に通過して被洗浄物室Ｂ内に
入り、しかも、被洗浄物室Ｂ内の被洗浄物26を水平方向
に略直線状に透過して被圧搾側濾布24を介して濾液室Ａ
内に流出する。さらに上記濾液室Ａ内に入った洗浄水
は、被圧搾側濾板２の濾液溝７に導かれて、濾液出口孔
10,22から、フィルタープレス１の外部に排出され、自
動弁51を介して回収水タンク52に回収される。

さらに、所定時間経過して、洗浄工程が終了すると、自
動弁46を閉じ、自動弁48,30を開いて、洗浄水を、洗浄
タンク34から、供給ポンプ37,コントロール弁40,自動弁
48を介して、フィルタープレス１のフレーム５側から被
洗浄物室Ｂ内に供給して洗浄した後、一定時間、自動弁
30を介して原液タンク31内に排出すると共に、自動弁
（47,54）,51,53を開いて、上記被洗浄物室Ｂ内の洗浄
水を濾液室Ａ及び洗浄液室Ｃ内から回収水タンク52に回
収する。

次いで、洗浄水の供給を停止した後に、自動弁49,60を
開くことにより、圧縮空気供給源50から圧縮空気を自動
弁49を介してフィルタープレス１のフレーム５側から被
洗浄物室Ｂ内に供給する。これにより、ダイアフラム14
が圧搾側濾板３に押し付けられて、加圧水室Ｄ内の加圧
水は自動弁60を介して加圧水タンク63内に戻されると共
に、圧縮空気が被洗浄物室Ｂ内から濾液室Ａ及び洗浄液
室Ｃ内に入り、濾液出口孔（10,22），（19,11）及び流
通孔20を通って、自動弁51,53,（47,54）を介して回収
水タンク52に排出される。従って、上記被洗浄物室B,濾
液室A,洗浄液室Ｃ内の洗浄水が回収水タンク52内に円滑
に回収されると共に、被洗浄物室Ｂ内の被洗浄物（ケー
キ）26が確実に乾燥される。

続いて、各濾板2,3間を開放させることにより、被洗浄
物室Ｂ内の被洗浄物26を落下させ、コンベア27上に載置
して搬出する。この後、再び、各濾板2,3間を閉じるこ
とにより、上述した工程を繰り返す。

次に、本発明の有効性を、内側寸法400mm角の両面濾過
機（片側ダイアフラム付）を用いて実証した結果につい
て対比例〜とともに説明する。この実験に使用した
スラリー（原液）は水と微粒炭酸カルシウム、粒度分布
は平均径2.0μｍであり、苛性ソーダを回収することを
目的とした。なお、濾過圧力は4barゲージ、圧搾圧力は
4barゲージを基本操作条件として実験を行ない、以下の
結果を得た。

〔本発明の実験例〕

洗浄水圧力4bar＞ダイアフラム（加圧水）圧力として、
圧搾側濾布の裏面より洗浄水を供給した場合 ケーキ厚み 約15mm ケーキ中のアルカリ（洗浄前） 2.5wt％ ケーキ中のアルカリ（洗浄後） 0.85wt％ 0.13wt％ 洗浄比 0.8 4.0 上述したように、本実施例は、従来の対比例〜に比
べて、洗浄効率が高く、また、対比例のように洗浄水
を大量に必要とすることがないことがわかった。従っ
て、本発明によって、フィルタープレスを、置換洗浄法
を必要とする分野に幅広く適用することが可能となっ
た。

なお、本実施例においては、原液は、濾板2,3の中央部
に設けられた原液供給孔8,17から供給するように説明し
たが、これに限らず、場合によっては、濾板2,3の縁部
から供給してもよい。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明の方法は、原液の加圧脱水
工程に併行して、ダイアフラムを介して加えられる加圧
脱水圧以上の圧力にて、上記ダイアフラムと該ダイアフ
ラムに当接する濾布との間に洗浄液を注入して、一対の
濾布間のケーキを洗浄するものであるから、上記洗浄液
圧力がダイアフラム圧力より上回ることによって、ダイ
アフラムを圧搾側濾板方向に押し戻し、圧搾側濾布とダ
イアフラムの濾布支え部とを離し、これによって、洗浄
液を圧搾側濾布の裏面より被洗浄物全面に均一に供給す
ることにより、効率良く、被洗浄物中の不純物を除去で
き、あるいは有用物質を回収することができる。

また、本発明の装置は、被圧搾側濾板と被圧搾側濾布と
の間に設けられた濾液室と、上記被圧搾側濾布と圧搾側
濾布との間に設けられた被洗浄物室と、上記圧搾側濾布
とダイアフラムとの間に設けられた洗浄液室と、上記ダ
イアフラムと圧搾側濾板との間に設けられた加圧水室と
を具備したものであるから、加圧水室に加圧水を供給す
ると共に、この加圧水の圧力より大きな圧力の洗浄液を
洗浄液室内に供給すると同時に加圧水を徐々に開放放圧
することにより、洗浄液室内が洗浄液で充満して置換が
行なわれるために、被洗浄物室内の被洗浄物に変形が生
じることを防止でき、しかも急激な外力の変化が加わる
ことがなく、従って、被洗浄物にクラック等が生じるこ
とがない上に、洗浄液が均一にむらなく被洗浄物全面に
いきわたり、洗浄効率の向上を図ることができる。

さらに、上記被洗浄物室に原液を供給するポンプあるい
は洗浄液室に洗浄液を供給するポンプに流量制御手段と
供給圧力制御手段を設け、かつ加圧水室に供給圧力制御
手段を設けたものであるから、上記流量制御手段及び供
給圧力制御手段によって、被洗浄物室内への原液の供
給、加圧水室内への加圧水の供給及び洗浄液室内への洗
浄液の供給を円滑に行なうことができ、被洗浄物室内に
被洗浄物がスムーズに収納できると共に、加圧水による
圧搾脱水から洗浄液による洗浄へ容易に移行でき、かつ
急激な圧力変化が被洗浄物に加わることがなく、クラッ
ク等が発生しないという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は概略構成図、第２図はフイルタープレスの断面
図、第３図は被圧搾側濾板の外形図、第４図は圧搾側濾
板の外形図である。 １……フイルタープレス、２……被圧搾側濾板、３……
圧搾側濾板、14……ダイアフラム、24……被圧搾側濾
布、25……圧搾側濾布、26……被洗浄物、Ａ……濾液
室、Ｂ……被洗浄物室、Ｃ……洗浄液室、Ｄ……加圧水
室、37……供給ポンプ、40……コントロール弁、41……
流量コントロール指示検出器、44……モータ、45……圧
力コントロール指示検出器、62……圧力調整弁、69……
圧力調整弁。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】濾板と濾布とにより形成された多数の濾室
   内に原液を供給し、該原液をダイアフラムを介して加圧
   脱水して得られるケーキを洗浄処理して、清浄原料を得
   るようにするフィルタープレスの置換洗浄法において、 原液の加圧脱水工程に併行して、上記ダイアフラムを介
   して加えられる加圧脱水圧以上の圧力にて、上記ダイア
   フラムと該ダイアフラムに当接する濾布との間に洗浄液
   を注入して、一対の濾布間のケーキを洗浄することを特
   徴とするフィルタープレスを用いたケーキの均一置換洗
   浄法。
2. 【請求項２】被圧搾側濾板と圧搾側濾板との間に一対の
   濾布及びダイアフラムが配設されてなるフィルタープレ
   スにおいて、 被圧搾側濾板と被圧搾側濾布との間に設けられた濾液室
   と、上記被圧搾側濾布と圧搾側濾布との間に設けられた
   被洗浄物室と、上記圧搾側濾布とダイアフラムとの間に
   設けられた洗浄液室と、上記ダイアフラムと圧搾側濾板
   との間に設けられた加圧水室とを具備したことを特徴と
   するフィルタープレスを用いたケーキの均一置換洗浄装
   置。
3. 【請求項３】被洗浄物室あるいは洗浄液室に原液あるい
   は洗浄液を供給するポンプに流量制御手段と供給圧力制
   御手段が設けられ、かつ加圧水室に供給圧力制御手段が
   設けられたことを特徴とする請求項２記載のフィルター
   プレスを用いたケーキの均一置換洗浄装置。