(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾室内に供給されるスラリーを濾過および乾燥する脱水乾燥装置であって：
前記濾室は，互いに対向する樹脂製の濾板と，前記濾板間に設けられ，かつ，前記濾板に対して略平行な一対のダイヤフラムと，前記ダイヤフラム間に設けられ，かつ，前記ダイヤフラムに対して略平行な一対の濾布とを含み，
前記濾室は，前記スラリーを濾過することで得られるフィルターケーキを乾燥する際に前記濾布を介して真空に吸引されつつ，前記ダイヤフラムを介して前記フィルターケーキを間接加熱する媒体として３５〜９９℃の真空蒸気が供給されることを特徴とする，脱水乾燥装置。
【請求項２】
濾室内に供給されるスラリーを濾過および乾燥する脱水乾燥装置であって：
前記濾室は，樹脂製の濾板と，前記濾板に対向する金属板と，前記濾板と前記金属板との間に介在され，かつ，前記濾板に対して略平行なダイヤフラムと，前記ダイヤフラムと前記金属板との間に設けられ，かつ，前記ダイヤフラムおよび前記金属板に対して略平行な一対の濾布とを含み，
前記濾室は，前記スラリーを濾過することで得られるフィルターケーキを乾燥する際に前記濾布を介して真空に吸引されつつ，前記ダイヤフラムまたは前記金属板を介して前記フィルターケーキを間接加熱する媒体として３５〜９９℃の真空蒸気が供給されることを特徴とする，脱水乾燥装置。
【請求項３】
前記脱水乾燥装置は，前記スラリーから水分を除去するフィルタープレス装置を更に備え，
前記濾室は，前記フィルタープレス装置内に設けられることを特徴とする，請求項１または２に記載の脱水乾燥装置。
【請求項４】
前記脱水乾燥装置は，当該脱水乾燥装置の外部から供給される蒸気からドレンを分離するセパレータを更に備えることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の脱水乾燥装置。
【請求項５】
前記脱水乾燥装置は，エゼクタと貯水タンクとを更に備え，
前記エゼクタは，前記貯水タンクに貯蔵された水を駆動源として，前記真空蒸気が前記濾室を通過する際に生成される凝縮水と，前記ドレンとを吸引することを特徴とする，請求項４に記載の脱水乾燥装置。
【請求項６】
前記濾板は，ポリプロピレン系樹脂であることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の脱水乾燥装置。
【請求項７】
前記金属板は，ステンレス製板であることを特徴とする，請求項２〜６のいずれかに記載の脱水乾燥装置。
【請求項８】
濾室内に供給されるスラリーを濾過および乾燥する脱水乾燥方法であって：
（ａ）前記スラリーを濾過する工程と，
（ｂ）前記濾過工程により生成されたフィルターケーキを圧搾する工程と，
（ｃ）前記圧搾されたフィルターケーキを加熱して乾燥させる工程と，
を含み，
前記濾室に設けられる濾板は，樹脂製の濾板であり，
前記（ｃ）工程では，前記濾室に設けられる濾布を介して当該濾室を真空に吸引しつつ，加熱媒体として供給される３５〜９９℃の真空蒸気により，前記濾室に設けられるダイヤフラムまたは金属板を介して前記フィルターケーキが間接加熱されることを特徴とする，脱水乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，脱水乾燥装置および脱水乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スラリーに含まれる固体成分を液体部分から分離する装置として，フィルタープレス装置を用いた脱水乾燥装置がある。この脱水乾燥装置は，装置内に設けられた濾室にスラリーを搬入し，スラリーを濾過，乾燥することで，スラリーの固体成分と液体成分との分離を図っている。
【０００３】
一般に，上記の濾室を構成する樹脂製濾板として，ポリプロピレン製のものが使われており，その使用条件は９０℃である。そのために，フィルタープレス装置に使用される，スラリーを加熱するための加熱媒体は，９０℃の温水が使用されてきた。また，上記の温水の製造方法としては，蒸気による直接熱交換もしくは間接熱交換がよく用いられる。
【０００４】
また，上記の加熱媒体として，温水ではなく蒸気を用いてダイヤフラムを介してスラリーを加熱し，乾燥させる処理方法も提案されている（例えば，特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特許第３０４０４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の温水を用いた脱水乾燥装置では，脱水乾燥装置内の配管に存在する水量と脱水乾燥装置内を循環する水量などから必要な温水量が算出される。しかしながら，乾燥中および乾燥前後で温水量の変動が大きいために，水量の制御が困難であった。
【０００７】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的は，高温の加熱媒体や複雑な制御を必要としない，新規かつ改良された脱水乾燥装置および脱水乾燥方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，濾室内に供給されるスラリーを濾過および乾燥する脱水乾燥装置であって，濾室は，互いに対向する濾板と，濾板間に設けられ，かつ，濾板に対して略平行な一対のダイヤフラムと，ダイヤフラム間に設けられ，かつ，ダイヤフラムに対して略平行な一対の濾布とを含み，濾室は，スラリーを濾過することで得られるフィルターケーキを乾燥する際に真空に吸引されつつ，フィルターケーキを加熱する媒体として３５〜９９℃の真空蒸気が供給される脱水乾燥装置が提供される。
【０００９】
上記課題を解決するために，本発明の第２の観点によれば，濾室内に供給されるスラリーを濾過および乾燥する脱水乾燥装置であって，濾室は，濾板と，濾板に対向する金属板と，濾板と金属板との間に介在され，かつ，濾板に対して略平行なダイヤフラムと，ダイヤフラムと金属板との間に設けられ，かつ，ダイヤフラムおよび金属板に対して略平行な一対の濾布とを含み，濾室は，スラリーを濾過することで得られるフィルターケーキを乾燥する際に真空に吸引されつつ，フィルターケーキを加熱する媒体として３５〜９９℃の真空蒸気が供給される脱水乾燥装置が提供される。
【００１０】
かかる構成によれば，濾室内に供給された３５〜９９℃の真空蒸気は，スラリーを濾過することで得られるフィルターケーキを加熱する。その結果，フィルターケーキに含まれる水分を除去し，フィルターケーキを乾燥させることができる。また，真空蒸気を加熱媒体として直接利用するため，脱水乾燥装置の制御が容易となる。
【００１１】
上記の脱水乾燥装置は，スラリーから水分を除去するフィルタープレス装置を更に備え，濾室は，フィルタープレス装置内に設けられてもよい。かかる構成によれば，フィルタープレス装置は，スラリーを濾過，圧搾した後に，乾燥させる。その結果，スラリーに対する多段階の処理工程を，フィルタープレス装置内に設けた濾室内で行うことができる。
【００１２】
上記の脱水乾燥装置は，脱水乾燥装置の外部から供給される蒸気からドレンを分離するセパレータを更に備えてもよい。かかる構成によれば，セパレータは，外部から供給される蒸気に含まれる水分を除去する。その結果，外部から供給される蒸気を，真空蒸気とすることができる。
【００１３】
より詳細には，上記の真空蒸気は，脱水乾燥装置の外部から供給される過熱蒸気に水を供給して過熱度を除去しつつ減温を図って湿り飽和蒸気とし，この湿り飽和蒸気からセパレータを用いてドレンを除去することで得られる。
【００１４】
上記の脱水乾燥装置は，エゼクタと貯水タンクを更に備え，このエゼクタは，貯水タンクに貯蔵された水を駆動源として，真空蒸気が濾室を通過する際に生成される凝縮水と，ドレンとを吸引することも可能である。かかる構成によれば，エゼクタは，貯水タンクに貯蔵された水を駆動源として，真空蒸気が濾室を通過する際に生成される凝縮水と，セパレータにより分離されるドレンとを吸引する。エゼクタがドレンを吸引することで，セパレータを大気圧以下とすることが可能となる。
【００１５】
また，エゼクタによりセパレータが大気圧以下となると，セパレータを通過する真空蒸気は圧力変化のために減温され，所定の温度の真空蒸気となる。
【００１６】
上記濾板は，ポリプロピレン系樹脂であってもよく，上記金属板は，ステンレス製板であってもよい。かかる物質を用いることで，加熱媒体である真空蒸気から熱を効率よく伝達させることができる。
【００１７】
上記課題を解決するために，本発明の第３の観点によれば，濾室内に供給されるスラリーを濾過および乾燥する脱水乾燥方法であって，（ａ）スラリーを濾過する工程と，（ｂ）濾過工程により生成されたフィルターケーキを圧搾する工程と，（ｃ）圧搾されたフィルターケーキを加熱して乾燥させる工程とを含み，（ｃ）工程では，濾室を真空に吸引しつつ，加熱媒体として供給される３５〜９９℃の真空蒸気でフィルターケーキを加熱することを特徴とする脱水乾燥方法が提供される。
【００１８】
かかる構成によれば，濾室内に供給された３５〜９９℃の真空蒸気は，スラリーを濾過することで得られるフィルターケーキを加熱する。その結果，フィルターケーキに含まれる水分を除去し，フィルターケーキを乾燥させることができる。また，真空蒸気を加熱媒体として直接利用するため，脱水乾燥装置の制御が容易となる。
【００１９】
上記の（ｃ）工程では，加熱媒体は，濾室に設けられるダイヤフラムを介してフィルターケーキと熱交換してもよい。
【００２０】
上記の（ｃ）工程では，加熱媒体は，濾室に設けられる金属板を介してフィルターケーキと熱交換してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば，高温の加熱媒体や複雑な制御を必要としない，脱水乾燥装置および脱水乾燥方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
図１は，脱水乾燥装置１０００の構成を説明するための模式図である。一般的に，脱水乾燥装置１０００は，原液であるスラリーを処理する原液処理部１１００と，原液処理部１１００に加熱媒体を供給する加熱部１２００と，原液であるスラリーを貯蔵し原液処理部１１００へと供給する原液供給部１３００と，原液処理部１１００に圧力変化を生じさせる真空吸引部１４００とを含む。また，原液処理部１１００を洗浄する洗浄液を供給する洗浄液供給部１５００をさらに含んでもよい。
【００２４】
本発明は，上記の脱水乾燥装置１０００を構成するもののうち，主に原液処理部１１００と，加熱部１２００とに関するものである。
【００２５】
まず，図５〜図７を用いて，従来技術の脱水乾燥装置１０００における原液処理部１１００および加熱部１２００について，主に加熱方式に着目して説明する。
【００２６】
図５は，蒸気による直接熱交換方式を採用した脱水乾燥装置１０００における加熱方式を説明するための模式図である。図６および図７は，蒸気による間接熱交換方式を採用した脱水乾燥装置１０００における加熱方式を説明するための模式図であり，図６は，温水タンクに伝熱管や熱交換ジャケットを用いた間接熱交換方式，図７は，熱交換器を用いた間接熱交換方式である。なお，図５〜７中に記載されているＬＣは，液面調節計であり，ＴＩＣは，温度の指示調節計であり，ＦＩＣは，流量の指示調節計である。
【００２７】
図５に示した直接熱交換方式の脱水乾燥装置１０００は，フィルタープレス装置１０と，温水タンク２０と，温水循環ポンプ３０とを備える。ここで，フィルタープレス装置１０が原液処理部１１００に相当し，温水タンク２０と温水循環ポンプ３０が，加熱部１２００に相当する。
【００２８】
フィルタープレス装置１０には，濾室が形成されており，この濾室内にスラリーが供給され，スラリーの脱水および乾燥が行われる。温水タンク２０は，フィルタープレス装置１０内の濾室を加熱するための温水を製造するとともに，温水の製造に必要な水を貯蔵する役割を果たす。温水循環ポンプ３０は，温水タンク２０で製造された温水を，脱水乾燥装置内に循環させる役割を果たす。
【００２９】
直接加熱方式に係る加熱部１２００には，上記の設備のほかにも，外部から脱水乾燥装置に供給される蒸気を減圧するための蒸気減圧弁４１，蒸気圧力を調節する蒸気圧力調節弁４２，温水循環ポンプ３０によって装置内を循環する温水の流量を調節する温水流量調節弁４３，ならびに多数のシリンダ式弁４４および手動弁４５を備える。
【００３０】
直接熱交換方式では，脱水乾燥装置が設置される状況等に応じて設定される所定量の水が温水タンク２０に貯蔵されており，外部から供給される蒸気を直接温水タンク２０に供給することで，水を直接加熱して温水を製造する。この温水タンク２０には，水を攪拌させるためのモータ付きの攪拌機２１により攪拌され，効率よく加熱が行われるようになっている。直接熱交換方式は，上記のようにして製造された温水がフィルタープレス装置１０に供給され，スラリーを濾過することで得られるフィルターケーキを加熱し，乾燥させる方式である。
【００３１】
この方式では，水を温水にするために蒸気の熱が用いられ，その際に生成される凝縮水が温水タンク２０に加わる。また，昇温された温水を乾燥開始まで保温する必要があるために，その間，蒸気の凝縮分だけ温水タンク２０の水量が増えることになる。乾燥開始により温水を循環すると，温水タンク２０内の水位が下がり，ここでタンク２０内に給水すると温水の温度が下がってしまうため，給水をしないように乾燥前と乾燥中の運転水位を別に制御をしなくてはならない。その上，乾燥終了時には，乾燥中に生成された凝縮水や脱水乾燥装置内に保有していた温水も温水タンク２０に加わるために，温水タンク２０の容量が問題となる。このように，直接熱交換方式による脱水乾燥装置は，温水タンク２０の容量設定が難しく，かつ，液面制御が困難であるという問題がある。
【００３２】
図６に示した間接熱交換方式の脱水乾燥装置は，フィルタープレス装置１０と，温水タンク２０と，温水循環ポンプ３０とを備える。ここで，フィルタープレス装置１０が原液処理部１１００に相当し，温水タンク２０と温水循環ポンプ３０が，加熱部１２００に相当する。
【００３３】
フィルタープレス装置１０，温水循環ポンプ３０，および加熱部１２００に備えられる各種の弁や計測機器については，上記の直接熱交換方式のものと機能が同一で，同じような効果を奏するものであるので，詳細な説明は省略する。
【００３４】
温水タンク２０では，フィルタープレス装置１０内の濾室を加熱するための温水を製造するとともに，温水の製造に必要な水を貯蔵する役割を果たす。間接熱交換方式では，脱水乾燥装置が設置される状況等に応じて設定される所定量の水が温水タンク２０に貯蔵されており，外部から供給される蒸気が流れる管が温水ポンプ２０中に配管されることで，水を間接的に加熱して温水を製造する。温水タンク２０中で熱を奪われた蒸気は，スチームトラップ５０を経て，ドレンとして装置外に排出される。なお，この温水タンク２０には，水を攪拌させるためのモータ付きの攪拌機２１により攪拌され，効率よく加熱が行われるようになっている。
【００３５】
図７に示した間接熱交換方式の脱水乾燥装置は，フィルタープレス装置１０と，温水タンク２０と，温水循環ポンプ３０と，熱交換器６０とを備える。ここで，フィルタープレス装置１０が原液処理部１１００に相当し，温水タンク２０，温水循環ポンプ３０および熱交換器６０が，加熱部１２００に相当する。
【００３６】
フィルタープレス装置１０，温水循環ポンプ３０および加熱部１２００に備えられる各種の弁や計測機器については，上記の間接熱交換方式のものと機能が同一で，同じような効果を奏するものであるので，詳細な説明は省略する。
【００３７】
熱交換器６０を用いた間接熱交換方式では，温水タンク２０には攪拌機等は設置されず，温水タンク２０中に貯蔵されている水は熱交換器６０に導入される。この熱交換器６０内で，脱水乾燥装置の外部から供給される蒸気の熱により間接的に加熱され，温水となる。
【００３８】
上記の２通りの間接熱交換方式は，直接熱交換方式と異なり，蒸気凝縮量が温水タンク２０の容量として含まれない。しかし，乾燥中と乾燥終了時における温水タンク２０の液面の変動は同様に起こる。ただし，直接熱交換方式とは異なり，温水タンク２０の液面変動はさほど大きくなく，温水タンク２０の液面制御は比較的容易である。しかしながら，温水タンク２０内の水を間接的に加熱した結果生じる蒸気の凝縮水について，廃棄以外の利用法を考えなくてはならないという問題点がある。
【００３９】
（第１の実施形態）
上記のような問題点を解決すべく，本願発明者は，以下のような脱水乾燥装置１０００に想到した。図２に示した本発明の第１の実施形態に係る脱水乾燥装置１０００は，フィルタープレス装置１００と，セパレータ２００と，エゼクタ３００と，循環タンク４００と，循環ポンプ５００とを備える。ここで，フィルタープレス装置１００が原液処理部１１００に相当し，セパレータ２００，エゼクタ３００，循環タンク４００および循環ポンプ５００が，加熱部１２００に相当する。
【００４０】
本実施形態に係る加熱部１２００には，上記の設備のほかにも，外部から脱水乾燥装置１０００に供給される蒸気を減圧するための蒸気減圧弁７１０と，蒸気圧力を調節する蒸気圧力調節弁７２０と，多数の手動弁７３０とを備える。
【００４１】
フィルタープレス装置１００には，濾室が形成されており，この濾室内にスラリーが供給され，脱水および乾燥が行われる。本実施形態に係るフィルタープレス装置１００については，以下で改めて詳細に説明する。
【００４２】
セパレータ２００は，セパレータ２００に供給される蒸気から，ドレンを除去するために用いられる。また，本実施形態においては，セパレータ２００は，エゼクタ３００と接続され，エゼクタ３００によりドレンが吸引されるとともに，セパレータ２００内が大気圧以下まで減圧される。
【００４３】
エゼクタ３００は，循環ポンプ５００が貯水タンクである循環タンク４００から供給する水を駆動源として，セパレータ２００からドレンを効率よく吸引するとともに，フィルタープレス装置１００にて生成される凝縮水も吸引する役割を果たす。また，エゼクタ効果により，セパレータ２００からフィルタープレス装置１００までの系内を，大気圧以下に減圧するという役割も果たす。
【００４４】
なお，セパレータ２００からフィルタープレス装置１００までの系内は，温度の指示調節計（ＴＩＣ）と，圧力の指示調節計（ＰＩＣ）とによりモニタされ，その結果に基づいて蒸気圧力調整弁７２０が制御される。
【００４５】
また，上記のエゼクタ３００により吸引されるドレンや凝縮水は，例えばスチームトラップ６００を介して，循環タンク４００に貯蔵され，エゼクタ３００の駆動源として再利用される。
【００４６】
本実施形態に係る真空蒸気加熱方式の脱水乾燥装置１０００で用いられる真空蒸気は，以下のようにして得ることができる。
【００４７】
本実施形態に係る脱水乾燥装置の外部から供給される大気圧以上の過熱蒸気は，同じく本実施形態に係る脱水乾燥装置の外部から供給される水により，過熱度を除去されつつ減温され，湿り飽和蒸気となる。この湿り飽和蒸気は，セパレータ２００を通過することによりドレンが除去され，真空蒸気となる。また，セパレータ２００には，エゼクタ３００が連結され，このエゼクタ３００がドレンを吸引する。エゼクタ３００による吸引にあわせて，セパレータ２００は，大気圧以下に減圧されることとなる。その結果，セパレータ２００にて生成された真空蒸気も大気圧以下となり，所定の温度まで減温される。
【００４８】
加熱媒体である真空蒸気は，真空蒸気の温度が高いほど乾燥時間を短縮することができるため，例えば，３５〜９９℃とすることができ，好ましくは，９０〜９９℃の温度である。ただし，被加熱物の許容温度に制限がある場合には，その温度以下とする。例えば食品添加物のように４０℃以上には加熱できないものを処理する場合には，用いる真空蒸気の温度を，４０℃以下に設定する。このような被加熱物の許容温度に制限がある場合でも，真空蒸気と同じ温度の温水を用いるよりも乾燥時間を短縮することができる。
【００４９】
なお，真空蒸気の温度が９９℃超過の場合には，真空蒸気により配管等の圧力容器の内圧が大気圧を超えてしまい，安全上の問題が生じる可能性がある。また，本実施形態に係る脱水乾燥装置１０００は，真空発生装置（図示せず。）により３０℃以上の温度を有する真空蒸気を発生させることが可能であるが，３５℃以上の真空蒸気を用いることで，脱水乾燥装置１０００を安定的に動作させることが可能となる。
【００５０】
本実施形態に係る真空蒸気加熱方式の脱水乾燥装置１０００は，このようにして得られた真空蒸気を加熱媒体として用いるものである。
【００５１】
なお，本実施形態に係る脱水乾燥装置１０００が備える循環タンク４００には，所定の量の水が貯蔵され，エゼクタ３００を駆動するための駆動源として用いられる。また，従来の脱水乾燥装置と異なり，循環タンク４００に貯蔵されている水は，加熱されて温水や蒸気を生成させるためには使用されない点に特徴がある。また，循環タンク４００に貯蔵された水はエゼクタ３００の駆動源として用いられればよいため，循環タンク４００の容量は，循環ポンプ５００にキャビテーションが発生しない程度の水量が確保できればよい。また，従来の方式と異なり，本実施形態に係る脱水乾燥装置１０００は，複雑なタンクの液面制御が必要ではない。
【００５２】
続いて，図３（ａ）を用いて，本発明の第１の実施形態に係る真空蒸気加熱方式を用いた脱水乾燥装置１０００における濾室１３５について，詳細に説明する。フィルタープレス装置１００内に設けられた濾室１３５は，原液処理部１１００の中核をなす部分である。ここで，図３は，本実施形態に係るフィルタープレス装置１００における真空蒸気加熱方式を説明するための模式図である。
【００５３】
フィルタープレス装置１００に設けられた本実施形態に係る濾室１３５は，互いに向かい合う濾板１１０と，この濾板１１０の間に，濾板１１０に対して略平行に設けられる一対のダイヤフラム（圧搾膜）１２０と，この一対のダイヤフラム１２０の間に，ダイヤフラム１２０に対して略平行に設けられる一対の濾布１３０とを備える。すなわち，濾板１１０とダイヤフラム１２０と濾布１３０とが，層状に重なり合ったものとなっている。そして，フィルタープレス装置１００の外部から，向かい合う一対の濾布１３０の間に形成される内部空間である濾室１３５に原液であるスラリーが供給され，供給されたスラリーに対して以下に示す処理工程が行われる。
【００５４】
濾板１１０は，例えば耐熱性に優れる樹脂を用いて形成することが可能である。この耐熱性に優れる樹脂の例として，例えばポリプロピレン系の樹脂を挙げることができる。
【００５５】
互いに向かい合う濾板１１０の間に設けられ，濾板１１０によって支持されるダイヤフラム１２０は，例えば，エチレン・プロピレン共重合体（ＥＰＭ）やエチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）を使用することが可能である。なお，ダイヤフラム１２０は，濾板１１０と一体に形成され，濾板１１０自体がダイヤフラム１２０の機能を有していてもよい。
【００５６】
ダイヤフラム１２０の間に設けられ，ダイヤフラム１２０により支持される濾布１３０は，濾布１３０間に形成される濾室１３５へ供給されるスラリーを，水分と固形成分とに濾過する役割を果たす。濾布１３０は，公知の素材を用いて形成することが可能である。
【００５７】
なお，上記のようにして形成される濾室１３５は，フィルタープレス装置１００内に複数設けられてもよい。フィルタープレス装置１００内に濾室１３５を複数設けることで，大量のスラリーを処理することが可能となる。
【００５８】
続いて，図３（ａ）〜（ｄ）を用いて，本実施形態に係る真空蒸気加熱方式を用いた脱水乾燥装置１０００の脱水乾燥方法について，詳細に説明する。本実施形態に係る脱水乾燥装置の脱水乾燥方法は，濾過工程，圧搾工程，乾燥工程，開枠工程等からなる。
【００５９】
まず，本実施形態に係るフィルタープレス装置１００に設けられた原液供給口（図示せず）から一対の濾布１３０間に形成された濾室１３５に，原液（スラリー）が供給され，濾布１３０により濾過されることで，濾液と固形成分（フィルターケーキ）とに分けられる（濾過工程）。この工程で濾布１３０間に形成された濾室１３５から排出された濾液は，濾室１３５外への濾液排出口（図示せず）を介して，フィルタープレス装置１００から排出される。
【００６０】
続いて，図３（ｂ）に示すように，ダイヤフラム１２０内に圧搾水を圧送して，ダイヤフラム１２０を濾布１３０へと圧着させる（圧搾工程）。こうすることで，濾室１３５は，容積が縮小されて，フィルターケーキ内にまだ残存している水分を，濾液として濾室１３５の外部へ排出することができる。
【００６１】
次に，図３（ｃ）に示すように，濾室１３５を真空吸引部１４００によって真空吸引しながら，ダイヤフラム１２０内へ上記のようにして得られた例えば約９０℃の真空蒸気を，加熱媒体として供給する。供給された真空蒸気は，ダイヤフラム１２０を介して，フィルターケーキと熱交換することとなる。この際，濾室１３５内のフィルターケーキは，真空吸引により大気圧よりも低い圧力下にあり，水分の沸点は大気圧よりも低くなる。そのため，真空蒸気と熱交換することでフィルターケーキ内に残存する水分は蒸発し，結果として，フィルターケーキを乾燥させることができる（乾燥工程）。
【００６２】
また，本実施形態に係る脱水乾燥装置１０００では，加熱媒体を従来の温水による顕熱加熱から真空蒸気へと変更し，凝縮潜熱による加熱へと切り替えることで，加熱媒体の熱伝達量を増大させることができる。熱伝達量が増大することによって，フィルターケーキ内に残存する水分の蒸発速度は向上し，フィルターケーキを乾燥させる時間（乾燥時間）の短縮を図ることが可能となる。
【００６３】
なお，真空蒸気がフィルターケーキと熱交換した結果生じる凝縮水は，加熱部１２００に設けられたスチームトラップ６００を介してエゼクタ３００により吸引され，循環タンク４００に貯蔵される。貯蔵された凝縮水は，エゼクタ３００を駆動させる駆動源として，再利用される。
【００６４】
続いて，図３（ｄ）に示すように，フィルタープレス装置１００を解枠して，乾燥されたフィルターケーキを排出する（開枠工程）。
【００６５】
以上のようにして，濾室１３５に供給されたスラリーを濾過，圧搾，乾燥させ，水分が除去されたフィルターケーキを作製することで，スラリーの処理を行うことができる。
【００６６】
（第２の実施形態）
続いて，図４（ａ）を用いて，本発明の第２の実施形態に係る真空蒸気加熱方式を用いた脱水乾燥装置１０００における濾室１３５について，詳細に説明する。ここで，図４は，本実施形態に係るフィルタープレス装置１００における真空蒸気加熱方式を説明するための模式図である。
【００６７】
フィルタープレス装置１００に設けられた本実施形態に係る濾室１３５は，濾板１１０と，濾板１１０と向かい合う金属板１４０と，この濾板１１０と金属板１４０との間に，濾板１１０に対して略平行に設けられるダイヤフラム１２０と，このダイヤフラム１２０と金属板１４０との間に，ダイヤフラム１２０と金属板１４０とに対して略平行に設けられる一対の濾布１３０とを備える。すなわち，濾板１１０と，ダイヤフラム１２０と，濾布１３０と，金属板１４０とが，層状に重なり合ったものとなっている。そして，フィルタープレス装置１００の外部から，向かい合う一対の濾布１３０の間に形成される内部空間である濾室１３５に原液であるスラリーが供給され，この供給されたスラリーに対して以下に示す処理工程が行われる。
【００６８】
濾板１１０，ダイヤフラム１２０，および濾布１３０は，上記第１の実施形態と機能は同一であり，同じような効果を奏するので，詳細な説明は省略する。
【００６９】
金属板１４０は，図４に示したように，一対の対向する金属製板を含み，この金属製板の間には，互いに連通する複数の中空部を形成するように，複数の軸部材が設けられている。上記の金属製板としては，例えば熱伝導性，耐食性に優れるものを使用することが好ましい。このような金属の例としては，例えばＳＵＳ３０４のようなステンレス製板を使用することができる。また，中空部を形成するための軸部材としては，例えば，金属製板と同じ材質のものを用いてもよいし，耐熱性を有する樹脂を用いてもよい。また，これらの金属製板と軸部材とを，一体形成してもよい。このようにして形成される中空部が，加熱媒体である真空蒸気の流通路として機能する。
【００７０】
なお，上記のようにして形成される濾室１３５は，フィルタープレス装置１００内に複数設けられている。フィルタープレス装置１００内に濾室１３５を複数設けることで，大量のスラリーを処理することが可能となる。濾室１３５を複数設ける際には，濾板１１０と金属板１４０とを交互に並べて，相隣接する濾室１３５の金属板１４０同士が相対するようにする。
【００７１】
続いて，図４（ａ）〜（ｄ）を用いて，本実施形態に係る真空蒸気加熱方式を用いた脱水乾燥装置１０００の脱水乾燥方法について，詳細に説明する。本実施形態に係る脱水乾燥装置の脱水乾燥方法は，濾過工程，圧搾工程，乾燥工程，開枠工程等からなる。
【００７２】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示した濾過工程および圧搾工程については，上記の第１の実施形態と同様の工程であるので，詳細な説明は省略する。
【００７３】
図４（ｃ）に示した工程では，濾室１３５を真空吸引部１４００によって真空吸引しながら，金属板１４０に形成された中空部を流通路として，上記のようにして得られた例えば約９０℃の真空蒸気を，加熱媒体として流通させる。本実施形態においては，供給された真空蒸気は，金属板１４０を介して，フィルターケーキと熱交換することとなる。この際，濾室１３５内のフィルターケーキは，真空吸引により大気圧よりも低い圧力下にあり，水分の沸点は大気圧よりも低くなる。そのため，真空蒸気と熱交換することでフィルターケーキ内に残存する水分は蒸発し，結果として，フィルターケーキを乾燥させることができる（乾燥工程）。
【００７４】
本実施形態では，熱伝導性に優れる金属を材料として金属板１４０を形成するので，樹脂を用いた本発明の第１の実施形態に比べて，熱伝達量はさらに増大することとなる。
【００７５】
なお，図４（ｃ）では，真空蒸気を金属板１４０に形成された中空部に流通させているが，これとあわせて，ダイヤフラム１２０内にも真空蒸気を流通させてもよい。ダイヤフラム１２０内および金属板１４０内に真空蒸気を流通させることで，フィルターケーキの両面から，フィルターケーキに残存している水分を蒸発させることが可能となる。
【００７６】
続いて，図４（ｄ）に示すように，フィルタープレス装置１００を開枠して，乾燥されたフィルターケーキを排出する（開枠工程）。
【００７７】
以上のようにして，濾室１３５に供給されたスラリーを濾過，圧搾，乾燥させ，水分が除去されたフィルターケーキを作製することで，スラリーの処理を行うことができる。
【００７８】
以下に実施例を示しながら，本発明の第１および第２の実施形態に係る脱水乾燥装置とその脱水乾燥方法について，詳細に説明する。
【００７９】
（実施例１）
本実施例では，スラリーとして炭酸カルシウムを用いて，図３に示した濾室を有する脱水乾燥装置について，乾燥時間の測定を行った。
【００８０】
乾燥時間は，１００ｋｇの炭酸カルシウム（乾燥固形物）に４０％の水分を含ませたものを用い，水分が４０％から５％とするまでに要する時間とした。ここで，濾室内（図３における空間１３５）の絶対圧力は１０ｋＰａ・Ａとし，加熱媒体として９０℃の真空蒸気を用いた。濾室において，蒸発側の温度は４５．８℃であった。なお，真空蒸気が炭酸カルシウムと接している面積，すなわち伝熱面積は１０ｍ２とした。
【００８１】
（実施例２）
操作圧力を８ｋＰａ・Ａ，用いた真空蒸気の温度を６０℃，蒸発側温度を４１．５℃とした以外は，実施例１と同様にして，乾燥時間を測定した。
【００８２】
（実施例３）
操作圧力を３ｋＰａ・Ａ，用いた真空蒸気の温度を３５℃，蒸発側温度を２４℃とした以外は，実施例１と同様にして，乾燥時間を測定した。
【００８３】
（比較例１）
加熱媒体に９０℃の温水を用いた以外は実施例１と同様にして，乾燥時間を測定した。
【００８４】
（比較例２）
加熱媒体に６０℃の温水を用いた以外は実施例２と同様にして，乾燥時間を測定した。
【００８５】
（比較例３）
加熱媒体に３５℃の温水を用いた以外は実施例３と同様にして，乾燥時間を測定した。
【００８６】
得られた結果を，以下の表１に示す。
【００８７】
表１
0004751739.tif 000002
【００８８】
なお，上記の表１において，炭酸カルシウム処理量の単位のｋｇ  ＤＳとは，乾燥固形状態における炭酸カルシウムのｋｇ数を意味している。また，水分の単位の％  Ｗ．Ｂ．とは，全体を１００としたときの水分の割合を示している。例えば，４０％  Ｗ．Ｂ．とは，水分が４０％，乾燥固形物が６０％を占めていることを意味する。
【００８９】
上記の表１から明らかなように，本実施形態に係る真空蒸気を用いた加熱方法を用いることで，従来の温水を用いた加熱方法の際の乾燥時間に比べて，乾燥時間を短縮することが可能であることがわかった。
【００９０】
（実施例４）
図４に示した濾室を有する脱水乾燥装置を用いたこと以外は実施例１と同様にして，乾燥時間を測定した。
【００９１】
（実施例５）
図４に示した濾室を有する脱水乾燥装置を用いたこと以外は実施例２と同様にして，乾燥時間を測定した。
【００９２】
（実施例６）
図４に示した濾室を有する脱水乾燥装置を用いたこと以外は実施例３と同様にして，乾燥時間を測定した。
【００９３】
（比較例４）
加熱媒体として９０℃の温水を用いたこと以外は実施例４と同様にして，乾燥時間を測定した。
【００９４】
（比較例５）
加熱媒体として６０℃の温水を用いたこと以外は実施例５と同様にして，乾燥時間を測定した。
【００９５】
（比較例６）
加熱媒体として３５℃の温水を用いたこと以外は実施例６と同様にして，乾燥時間を測定した。
【００９６】
得られた結果を，以下の表２に示す。
【００９７】
表２
0004751739.tif 000003
【００９８】
上記の表２から明らかなように，本実施形態に係る真空蒸気を用いた加熱方法を用いることで，従来の温水を用いた加熱方法の際の乾燥時間に比べて，乾燥時間を大幅に短縮することが可能であることがわかった。
【００９９】
上記のように，加熱媒体を従来の温水による顕熱加熱から同温度の真空蒸気にすることで，凝縮潜熱による加熱となり，熱伝達量が増大し，結果として蒸発速度が向上し，乾燥時間の短縮を図ることができた。
【０１００】
また，温水と同温度の真空蒸気を使用した場合でも，乾燥時間の短縮を図ることが可能であることがわかった。この結果より，本実施形態に係る真空蒸気を利用した加熱方法は，加熱媒体の接触部の材質を変更することなく，樹脂製濾板を用いたフィルタープレス装置に適用可能であることがわかる。
【０１０１】
さらに，本実施形態に係る真空蒸気加熱方式を用いた脱水乾燥装置１０００では，真空蒸気を加熱媒体として直接使用するために，従来のように温水を得るための熱交換を行う必要がなく，温水を運転温度まで昇温するための時間が不要となる。その結果，脱水乾燥に要する時間を短縮することが可能である。さらに，脱水乾燥に要する時間を短縮することが可能であるため，蒸気消費量も削減することができる。また，温水が不要であるために，水量や温度などの変化による複雑な装置制御を行う必要がなく，装置の制御が簡略化される。
【０１０２】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０３】
例えば，上述した実施形態において，濾過工程と圧搾工程との間に，フィルターケーキを洗浄する洗浄工程を設けてもよい。また，開枠工程の後に，濾布を洗浄する洗浄工程を設けてもよい。かかる洗浄工程では，洗浄液供給部１５００から供給される洗浄液によって，フィルターケーキ自体やフィルターケーキ除去後の濾布等の洗浄を行うことが可能である。
【０１０４】
また，上述した実施形態においては，濾板としてポリプロピレン系樹脂を採用した例を挙げて説明したが，かかる例には限定されない。例えば，フィルタープレスの圧力に耐えうる強度や，供給される真空蒸気の温度にも耐えられる耐熱性を有する樹脂であれば，他の樹脂も使用することができる。
【０１０５】
また，上述した実施形態においては，金属板としてステンレス製板を採用した例を挙げて説明したが，かかる例には限定されない。濾室に供給されるスラリーの種類や性質等を考慮して，各種金属板を使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】脱水乾燥装置を説明するための模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る真空蒸気加熱方式を用いた脱水乾燥装置の模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る真空蒸気加熱方式を用いた脱水乾燥装置における濾室を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る真空蒸気加熱方式を用いた脱水乾燥装置における濾室を説明するための模式図である。
【図５】蒸気による直接熱交換方式を用いた脱水乾燥装置を説明するための模式図である。
【図６】蒸気による間接熱交換方式（伝熱管や熱交換ジャケットを備えた温水タンク）を用いた脱水乾燥装置を説明するための模式図である。
【図７】蒸気による間接熱交換方式（熱交換器）を用いた脱水乾燥装置を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１００      フィルタープレス装置
１１０      濾板
１２０      ダイヤフラム
１３０      濾布
１３５      濾室
１４０      金属板
２００      セパレータ
３００      エゼクタ
４００      循環タンク
５００      循環ポンプ
６００      スチームトラップ
７１０      蒸気減圧弁
７２０      蒸気圧力調整弁
７３０      手動弁
１０００      脱水乾燥装置
１１００      原液処理部
１２００      加熱部
１３００      原液供給部
１４００      真空吸引部
１５００      洗浄液供給部
【図１】
0004751739.tif 000004
【図２】
0004751739.tif 000005
【図３】
0004751739.tif 000006
【図４】
0004751739.tif 000007
【図５】
0004751739.tif 000008
【図６】
0004751739.tif 000009
【図７】
0004751739.tif 000010