(57)【要約】【課題】脱水処理に要するコストを低減できる脱水装置を提供する。【解決手段】脱水装置１の加圧ポンプ５を駆動させて、脱水機２に被処理液を供給すると共に、アキュムレーター３にも導入する。アキュムレーター３の内圧が、所定の高圧基準値に達すると、該加圧ポンプ５を休止させて、該アキュムレーター３内の被処理液を脱水機２に吐出する。さらに、アキュムレーター３の内圧が、所定の低圧基準値に達すると、加圧ポンプ５を駆動させて脱水機２とアキュムレーター３に被処理液を供給する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液を脱水する脱水機と、
該脱水機に連絡した被処理液送給路を介して被処理液を外部から該脱水機へ送給するポンプと、
前記被処理液送給路に接続されており、該被処理液送給路を介して被処理液が導入されて蓄圧状態となるアキュムレーターと、
を備えており、
前記ポンプが駆動して、脱水機とアキュムレーターの両方、又はアキュムレーターのみに被処理液が送給される通常状態と、
前記ポンプの駆動が停止し、かつ、蓄圧状態のアキュムレーターから被処理液が吐出されて、該被処理液が前記被処理液送給路を介して脱水機に供給される省エネ状態と
が交互に切り替わることを特徴とする脱水装置。
【請求項２】
前記脱水機は、フィルタを具備し、該フィルタで被処理液を脱水するものであり、前記被処理液送給路には、被処理液がポンプへ逆流することを防止する逆止弁が配設された構成にあって、
前記ポンプが駆動して被処理液が脱水機に送給されている通常状態で、前記脱水機のフィルタが目詰まりとなり、該フィルタで生じた流動抵抗に起因して該被処理液の一部が前記アキュムレーターに流入し、該アキュムレーターが蓄圧状態となって該アキュムレーターの内圧が予め定めた高圧規定値となると、該ポンプが駆動を停止して該蓄圧状態のアキュムレーターが該被処理液送給路を介して前記脱水機に被処理液を吐出する省エネ状態となり、
さらに、該アキュムレーターが前記脱水機に被処理液を吐出している省エネ状態で、該アキュムレーターの内圧が予め定めた低圧規定値となると、前記ポンプが駆動して外部から被処理液が脱水機に送給される通常状態となる請求項１記載の脱水装置。
【請求項３】
前記被処理液送給路のアキュムレーター接続位置には、三方弁が配設され、
該三方弁が制御されて、
通常状態で、前記アキュムレーターと前記脱水機との間の被処理液送給路が遮断され、かつ前記ポンプが駆動して外部からアキュムレーターへ被処理液が送給されるようにし、    
省エネ状態で、該アキュムレーターと該脱水機との間の被処理液送給路を開通し、蓄圧状態のアキュムレーターが該被処理液送給路を介して前記脱水機に被処理液を吐出するようにした請求項１または請求項２記載の脱水装置。
【請求項４】
前記ポンプは、電源に接続されて駆動するものであり、オン状態で被処理液を外部から脱水機とアキュムレーターの両方、又はアキュムレーターのみに送給し、オフ状態で該被処理液の送給を停止する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理液を脱水する脱水機を備えた脱水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スラリー等の被処理液を脱水する脱水機（例えばフィルタープレス）を備えた脱水装置は、既に提案されている。そして、該脱水機に、被処理液を送給する構成としては、汎用の加圧ポンプを使うことが一般的である（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８９１４９号公報
【特許文献２】特開２００１−５４７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記脱水機において脱水作業が進行し、該脱水機内のフィルタにケーキが堆積して目詰まりしてくると、単位時間当たりに排出される濾液の流量が減少し、前記ポンプの消費電力に対して著しく濾過効率が低下してしまう。このように従来の装置は、エネルギー損失が大きいため、脱水処理に要するコストの点で不利であり、改善が求められていた。
そこで、本発明は、上記問題を解決しうる脱水装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点を解決するための手段として、被処理液を脱水する脱水機と、該脱水機に連絡した被処理液送給路を介して被処理液を外部から該脱水機へ送給するポンプと、前記被処理液送給路に接続されており、該被処理液送給路を介して被処理液が導入されて蓄圧状態となるアキュムレーターと、を備えており、前記ポンプが駆動して、脱水機とアキュムレーターの両方、又はアキュムレーターのみに被処理液が送給される通常状態と、前記ポンプの駆動が停止し、かつ、蓄圧状態のアキュムレーターから被処理液が吐出されて、該被処理液が前記被処理液送給路を介して脱水機に供給される省エネ状態とが交互に切り替わることを特徴とする脱水装置を提供するものである。
ここで、前記アキュムレーター自体は、公知であり、圧縮空気が内在し、外部から液体（本発明では被処理液）が導入されると、いわゆる蓄圧状態となる。一方、蓄圧状態を解除すると、導入された液体（被処理液）は、圧縮空気により押し出されて吐出する。
該アキュムレーターを用いて上記構成とすると、ポンプを停止させた状態で脱水機に被処理液を供給することが可能となるため、該ポンプの駆動を休止している間は脱水処理に要するコストを低減することができる。
【０００６】
また、前記脱水機は、フィルタを具備し、該フィルタで被処理液を脱水するものであり、前記被処理液送給路には、被処理液がポンプへ逆流することを防止する逆止弁が配設された構成にあって、前記ポンプが駆動して被処理液が脱水機に送給されている通常状態で、前記脱水機のフィルタが目詰まりとなり、該フィルタで生じた流動抵抗に起因して該被処理液の一部が前記アキュムレーターに流入し、該アキュムレーターが蓄圧状態となって該アキュムレーターの内圧が予め定めた高圧規定値となると、該ポンプが駆動を停止して該蓄圧状態のアキュムレーターが該被処理液送給路を介して前記脱水機に被処理液を吐出する省エネ状態となり、さらに、該アキュムレーターが前記脱水機に被処理液を吐出している省エネ状態で、該アキュムレーターの内圧が予め定めた低圧規定値となると、前記ポンプが駆動して外部から被処理液が脱水機に送給される通常状態となるようにしてもよい。
このように、アキュムレーターの内圧に基づき、繰り返し、状態変換させることにより、ポンプを一時的に休止させつつ所要量の被処理液を脱水機に送給することが可能となる。
【０００７】
また、前記被処理液送給路のアキュムレーター接続位置には、三方弁が配設され、該三方弁が制御されて、通常状態で、前記アキュムレーターと前記脱水機との間の被処理液送給路が遮断され、かつ前記ポンプが駆動して外部からアキュムレーターへ被処理液が送給されるようにし、省エネ状態で、該アキュムレーターと該脱水機との間の被処理液送給路を開通し、蓄圧状態のアキュムレーターが該被処理液送給路を介して前記脱水機に被処理液を吐出するようにしてもよい。
かかる構成とすると、強制的にアキュムレーターを蓄圧状態とすることができる。
【０００８】
なお、上記構成にあっては、前記ポンプが、電源に接続されて駆動するものであり、オン状態で被処理液を外部から脱水機とアキュムレーターの両方、又はアキュムレーターのみに送給し、オフ状態で被処理液の送給を停止するものが望ましい。
かかる構成であると、ポンプの駆動に要する電力消費の節約ができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、アキュムレーターを用いて被処理液を脱水機に送給する構成であり、脱水処理時間が長くなるほど省エネ効果が高く、脱水処理に係るコストを飛躍的に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施例を添付図面に従って説明する。
図１に示すように、脱水装置１は、脱水機２を備えている。この脱水機２は、例えばフィルタープレスで構成されるものであり、該脱水機２に設けられたフィルタ（図示省略）を被処理液が通過すると、該フィルタにケーキが堆積すると共に、濾液が排出され、脱水処理がなされる。
【００１１】
また、前記脱水機２には、管路（被処理液送給路）７が連絡しており、該管路７に加圧ポンプ５と被処理液タンク４とが配設されている。なお、該加圧ポンプ５は、電源（図示省略）に接続されている。
かかる構成にあって、該加圧ポンプ５がオン状態となって駆動すると、該管路７に連通する被処理液タンク４内の被処理液（外部の被処理液）が、脱水機２に送給される。一方、該加圧ポンプ５がオフ状態となると、該送給が停止される。
【００１２】
また、前記管路７における加圧ポンプ５と脱水機２との間には、アキュムレーター３が接続されている。該アキュムレーター３は、公知の蓄圧器であり、空気が内在する容器を主体としている。そして、該アキュムレーター３に前記被処理液が外部から導入されると、該被処理液の圧力が空気の圧力エネルギーに変換されて該被処理液が蓄えられる（蓄圧状態）。なお、該アキュムレーター３には、アキュムレーター３の内圧を測定する内圧計３１が接続されていると共に、アキュムレーター３内を外気と連通させるための外気連通弁３２が付設されている。
【００１３】
さらに、前記管路７であって、前記加圧ポンプ５と、前記アキュムレーター３の接続位置との間には、逆止弁１０Ａが配設されている。該逆止弁１０Ａは、加圧ポンプ５側に被処理液が逆流することを防ぐものである。また、該管路７には、前記アキュムレーター３内の被処理液を外部へ排出可能とする被処理液排出弁６が付設されている。
【００１４】
次に、被処理液の脱水手順を説明する。
まず、前記アキュムレーター３の外気連通弁３２を制御して、適量の外気を該アキュムレーター３内に封入し、それから該外気導入弁３２を閉鎖してアキュムレーター３を密封状態とする。
この状態で、図２に示すように、前記加圧ポンプ５を駆動させると、被処理液タンク４内の被処理液が管路７を介して脱水機２に送給される。そして、該脱水機２で脱水処理が開始される。
【００１５】
ところで、該脱水処理が進行し、該脱水機２のフィルタが目詰まりしてくると、該フィルタを通過する際に生ずる流動抵抗に起因して、加圧ポンプ５により送給される被処理液の一部は、前記アキュムレーター３にも流入し始める。そして、該アキュムレーター３は、被処理液が導入されることにより内圧が高くなり、蓄圧状態となる。このように、加圧ポンプ５が駆動して、脱水機２のみ、又は該脱水機２及びアキュムレーター３に被処理液が送給される状態が、通常状態である。
【００１６】
そしてさらに、内圧計３１で計測される該アキュムレーター３の内圧が、予め定めた高圧規定値まで上昇すると、図３に示すように、該加圧ポンプ５をオフ状態として駆動を停止する。これと共に、該蓄圧状態のアキュムレーター３にあっては、内部の被処理液が圧縮された空気に押し出されて、前記脱水機２に吐出される。なお、アキュムレーター３から吐出される被処理液は、前記逆止弁１０Ａの機能により、加圧ポンプ５側に供給されない。
【００１７】
ここで、フィルタが目詰まりすると、単位時間当たりに排出される濾液の流量が減少し、加圧ポンプ５の消費電力に対して著しく濾過効率が低下してしまうが、上述のように加圧ポンプ５を停止するため、消費電力が節約される。一方、加圧ポンプ５の停止により被処理液の供給が減少してしまうことが考えられるが、前記アキュムレーター３から吐出される被処理液がこれを補うため、脱水機２に供給される被処理液の全体量は、フィルタが目詰まりする以前の流量と同程度に維持される。このように、加圧ポンプ５が駆動停止し、かつアキュムレーター３から被処理液が吐出される状態が、省エネ状態である。
【００１８】
次に、該アキュムレーター３から脱水機２に被処理液を供給している状態にあって、該アキュムレーター３の内圧が予め定めた低圧規定値まで低下すると、前記加圧ポンプ５の駆動を再開する（通常状態）。これは、アキュムレーター３から吐出する被処理液の減少に伴うものであり、該加圧ポンプ５の再駆動により、脱水機２に供給される被処理液の全体量は維持される。そして、以後、上記した加圧ポンプ制御を繰り返し実行する。
【００１９】
上記の構成とした脱水装置１は、図４に示すように、従来構成に比して脱水処理に要する消費電力を低減できる。以下、具体例を説明する。
【００２０】
図４は、脱水開始から脱水完了までにおける脱水時間と消費電力との関係をグラフにしたものである。実験条件は、以下に示す。
Ａ：本発明の脱水装置
加圧ポンプ：直結式ダイヤフラムポンプ（１．５Ｋｗ）
Ｂ：従来の脱水装置
加圧ポンプ：プランジャーポンプ（１．５Ｋｗ）
脱水圧力：０．５ＭＰａ
被処理液濃度：７５００ｍｇ／Ｌ  
両装置（Ａ，Ｂ）において、脱水開始から７．５時間後までは、加圧ポンプを常時駆動させて、脱水機に被処理液を送給し続けた。該７．５時間経過した時点で、消費電力は両装置（Ａ，Ｂ）とも３ＫＷＨであった。一方、脱水開始から７．５時間経過した時点で、本発明の脱水装置（Ａ）のみ、上記アキュムレーターを用いて被処理液の供給を開始し（加圧ポンプは停止）、従来の脱水装置（Ｂ）は継続して加圧ポンプを常時駆動させた。本発明の脱水装置（Ａ）における消費電力の増加は、これ以降、その傾きが減少し、脱水完了時点で消費電力は約３．３ＫＷＨであった。従来の脱水装置（Ｂ）は、引き続き消費電力が増加し、脱水完了時点で消費電力は約５ＫＷＨであった。
【００２１】
以上より、上述したアキュムレーター３を備えると共に、加圧ポンプ５の駆動・停止を交互に切り替える本脱水装置１は、脱水処理時間が長くなるほど省エネ効果が高く、脱水処理量を維持しつつ脱水処理に係るコストを飛躍的に低減できる。
【００２２】
また、次のような変形例が提案される。
図５に示すように、脱水装置１Ａは、図１に示す構成に加え、管路７におけるアキュムレーター３の接続位置に、三方弁１０Ｂが配設されている。
【００２３】
ここで、該三方弁１０Ｂが開閉制御されると、脱水機２とアキュムレーター３とが遮断され、かつ脱水機２と加圧ポンプ５とが開通する第一の状態と、脱水機２と加圧ポンプ５とが遮断され、かつ脱水機２とアキュムレーター３とが開通する第二の状態とに、選択的に状態変換される。
【００２４】
そして、図６に示すように、前記通常状態で、前記アキュムレーター３と前記脱水機２とを遮断し、かつ前記ポンプ５の駆動によりアキュムレーター３へ被処理液を送給するように三方弁１０Ｂを制御すると、被処理液がアキュムレーター３に流入するため、強制的にアキュムレーター３を蓄圧状態とすることができる。そしてさらに、前記通常状態から前記省エネ状態とする際は、図７に示すように、該三方弁１０Ｂを制御して、該アキュムレーター３と該脱水機２とを開通し、蓄圧状態のアキュムレーター３から脱水機２に被処理液を吐出するようにする。
【００２５】
なお、これまでに述べた構成にあって、アキュムレーター３内の被処理液を外部へ排出したい場合は、被処理液排出弁６を開放する。そうすると、管路７を通じて被処理液が外部へ排出される。
【００２６】
本発明の脱水装置は、上記実施例に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更できることは勿論である。例えば、これまでに述べたアキュムレーター３の種類又は性能は、加圧ポンプ５や脱水機２における脱水室の脱水面積等に基づき、適宜選定可能である。また、図１等に示す回路は、適宜変更可能である。また、該アキュムレーター３に外気を導入する構造や、被処理液を外部へ排出する構造は、他の構成であってもよく、あるいは液排出口と外気導入口とを共通させた構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の脱水装置は、被処理液を脱水する機能を有し、省エネ効果の高い装置であるため、産業上利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】脱水装置の概略図
【図２】通常状態にある脱水装置の概略図
【図３】省エネ状態にある脱水装置の概略図
【図４】脱水時間と消費電力との関係を示すグラフ
【図５】変形例に係る脱水装置の概略図
【図６】変形例にあって、通常状態にある脱水装置の概略図
【図７】変形例にあって、省エネ状態にある脱水装置の概略図
【符号の説明】
【００２９】
１，１Ａ  脱水装置
２        脱水機
３        アキュムレーター
４        被処理液タンク
５        加圧ポンプ
１０Ａ    逆止弁
１０Ｂ    三方弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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