JP2020131071A - 濾板集合体保持具およびこれを備える濾過器 - Google Patents

Abstract

【課題】締め付け工程を行う範囲を狭めつつ、締め付けの緩みを抑制し、かつ一定の締め付け圧力を繰り返し再現可能な濾板集合体保持具の提供を目的とする。【解決手段】濾過器内に配され、複数の濾板を厚み方向に向かって重ねた濾板集合体を厚み方向で保持する濾板集合体保持具２０であって、濾板集合体における厚み方向の一方側の端に留められる保持具側係合部（係合部）２２と、係合部から厚み方向の他方側に延びる軸部２１と、軸部２１に対し、軸部２１の軸線方向にスライド可能であり、かつ軸部２１の軸周方向に回転可能に取り付けられる摺動部２３と、摺動部２３の軸部２１の軸周方向に対する回転を、摺動部２３の軸部２１の軸線方向へのスライドに変換するカム機構と、カム機構において、摺動部２３を厚み方向の他方側から厚み方向の一方側へ一定距離スライドさせた状態に停留させる停留部とを有する濾板集合体保持具２０である。【選択図】図６

Description

本発明は、濾板集合体保持具およびこれを備える濾過器に関する。

従来から、加圧しつつ、液体の濾過を行うものとして、水平濾板式濾過器の技術が存在する。例えば特許文献１では、（メタ）アクリレートの製造過程における濾過において図１６に示すような水平濾板式濾過器１００を用いている。この水平濾板式濾過器１００は、内部を加圧可能なタンク１１０と、複数の濾板１２１が厚み方向に重ねられて形成される濾板集合体１２０から構成される。タンク１１０は、蓋体１１１と、有底円筒状のタンク本体１１２を有する。蓋体１１１には、空気導入管１１４が接続されている。タンク本体１１２の側周壁には導入管１１３が接続されており、タンク本体１１２の底部には濾液排出管１１５が接続されている。なお、一般的に各濾板１２１の間には、濾過用の濾紙１２２が挟持されて固定されている。すなわち、導入管１１３から導入された被濾過液は濾板集合体１２０を構成する各濾板１２１上の濾紙１２２で濾過される。濾過された後の濾液は、濾板１２１を介して濾液排出管１１５から排出される。

ここで、図１６に示すように濾板集合体１２０を構成する複数の濾板１２１は、その周端部に配される濾板集合体保持具１３０によって保持されている。濾板集合体保持具１３０は、軸部１３１と、ナット１３３から形成されている。軸部１３１の長手方向の一端部には係合可能な係合部１３２が、軸部の長手方向の他端部にはネジ山（図示しない）が形成されている。このネジ山にはナット１３３が螺合可能になっている。ナット１３３が軸部のネジ山に螺合され、ナット１３３が濾板集合体を係合部１３２の側（図示下方側）に向かって押圧することで、濾板集合体１２０の上端部を押止し、濾板集合体１２０は締め付けられて保持される。

特開２００７−１５９５７号公報

ここで、図１６に示す水平濾板式濾過器１００内において、まず濾紙１２２は乾燥した状態で濾板１２１の間に挟み込まれる。さらに、ナット１３３が十分に押圧し、締め付けることで濾板１２１の間に濾紙１２２が固定される。しかし、濾過の際には被濾過液が濾紙１２２に含浸する。このとき、濾紙１２２は厚み方向に向かって収縮する。このため、濾板１２１同士の間に濾紙１２２が収縮した厚み分だけの隙間が生じてしまう。この隙間の一つ一つは小さいものの、複数の濾板１２１を重ねた濾板集合体１２０では、厚み方向の長さに大きな変化が生じる結果となる。このため、ナット１３３による締め付けが十分でも、濾板集合体の厚み方向への締め付けが緩んでしまうことがある。かかる緩みにより濾板１２１と濾紙１２２との間に隙間が生じると、かかる隙間から被濾過液の一部が濾紙１２２を通過せず、濾過されないまま濾液排出管１１５から排出されてしまう、いわゆる濾過漏れが生ずるおそれがあった。

また、ナット１３３を濾板集合体１２０の締め付けに利用する場合、締め付けトルクを同一にしたとしても、複数の濾板集合体保持具１３０のナット１３３の締め付け圧力を毎回均等にするのは困難である。

また、ナット１３３を締めるには、繰り返しナット１３３を回転させる必要があり、締め付け工程を行う範囲が広くなり、作業が煩雑化するという問題もあった。

そこで、本発明は上記課題を解決するものであって、締め付け工程を行う作業範囲を狭めつつ、濾板集合体に対する締め付けの緩みを抑制し、かつ濾板と濾紙の間に隙間が生じないような所定の締め付け圧力を繰り返し再現可能な濾板集合体保持具の提供を目的とする。

本開示の１つの特徴によると、濾過器内に配され、複数の濾板を厚み方向に向かって重ねた濾板集合体を厚み方向で保持する濾板集合体保持具であって、濾板集合体における厚み方向の一方側の端に留められる係合部と、係合部から厚み方向の他方側に延びる軸部と、軸部に対し、軸部の軸線方向にスライド可能であり、かつ軸部の軸周方向に回転可能に取り付けられる摺動部と、摺動部の軸部の軸周方向に対する回転を、摺動部の軸部の軸線方向へのスライドに変換するカム機構と、カム機構において、摺動部を厚み方向の他方側から厚み方向の一方側へ一定距離スライドさせた状態に停留させる停留部と、摺動部に設けられ、濾板集合体を厚み方向の他方側から留めることが可能な弾性部材とを有する濾板集合体保持具である。

これによれば、カム機構により、摺動部を厚み方向の他方側から厚み方向の一方側へ一定距離スライドさせるため、弾性部材に対する一定の締め付け圧力を繰り返し再現可能である。また、停留部により、摺動部を厚み方向の他方側から厚み方向の一方側へ一定距離スライドさせた状態に停留させるため、摺動部による弾性部材に対する一定の締め付け状態を保つことができる。そして、弾性部材により、濾紙の収縮により、濾板同士の間に少々の隙間が生じたとしても、弾性部材の厚み方向の他方側からの付勢力により、かかる隙間は圧縮される。このため濾板集合体に対する締め付けの緩みを抑制することができる。すなわち、摺動部と弾性部材が相まって、濾板と濾紙の間に隙間が生じないような所定の締め付け圧力を繰り返し再現できる。

さらに、軸周方向に摺動部を一度回転させるだけで、摺動部がスライドし、弾性部材が濾板を押圧することで、所定の締め付け圧力を生み出す。このため、締め付けには多数の回転が必要なナットなどを用いた場合と比べ、締め付け工程を行う作業範囲を狭めることができる。

本開示の他の１つの特徴によると、停留部に、摺動部の回転を抑止可能なストッパー部を有する。これによれば、停留部によって厚み方向の他方側から厚み方向の一方側へ一定距離スライドさせた状態に停留させた摺動部の回転がストッパー部に抑制され、濾板集合体に対する締め付けの緩みをさらに抑制することができる。

本開示のもう一つの特徴によると、上述の濾板集合体保持具を有する濾過器である。これによれば、濾板集合体に対する締め付けの緩みを抑制可能な濾板集合体保持具を有しているため、濾過漏れが生じにくい濾過器とすることができる。

本開示の他の１つの特徴によると、濾板集合体が有する各濾板が円板状に形成されており、上記濾板集合体保持具が前記濾板の周端に沿って等間隔に配される、濾過器である。これによれば、濾板集合体保持具が濾板の周端に沿って等間隔に配されたとしても、濾板集合体保持具からかかる締め付け圧力が極端に異なる場合、濾板集合体にひずみが生じる、いわゆる片締めが生じる可能性もある。かかる片締めが起こると、一部の箇所で濾板同士の間隔が開いてしまい、濾板と濾紙との間に隙間が生じることで、かえって濾過漏れが生じてしまうことがある。そこで、本開示の濾板集合体保持具を用いれば、各濾板集合の周端には各濾板集合体保持具から、均等に締め付け圧力を受けるため、濾板集合体に片締めが生じることが少なくなる。

本開示の濾板集合体保持具によれば、締め付け工程を行う範囲を狭めつつ、濾板集合体に対する締め付けの緩みを抑制し、かつ濾板と濾紙の間に隙間が生じないような所定の締め付け圧力を繰り返し再現可能である。

濾過装置の平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面における断面図である。 濾板集合体の側面図である。 濾板集合体の平面図である。 図４のＶ−Ｖ断面における断面図である。 濾板集合体保持具の正面図である。 濾板集合体保持具の側面図である。 濾板集合体保持具の平面図である。 図６の二点鎖線部分ＩＸの拡大図である。 図７二点鎖線部分Ｘの拡大図である。 図９から図１２へ移行する途中の状態を示す拡大図である。 図９の動作後の状態を示す拡大図である。 図１０の動作後の状態を示す拡大図である。 濾板集合体保持具が濾板集合体を保持する前の側面図である。 濾板集合体保持具が濾板集合体を保持した状態の側面図である。 従来の水平濾板式濾過器の断面図である。

（実施形態）
以下に図１〜１５を用いて、実施形態にかかる濾過器および濾板集合体保持具について説明する。図１，２に示すように濾過器１は、タンク１０と、濾板集合体保持具２０と、濾板集合体保持具２０によって保持される濾板集合体３０を有する。以下、まずタンク１０の構造について説明する。タンク１０は、内部を加圧し、濾板集合体３０による濾過能力を向上させる役割を果たす。タンク１０は、蓋体１１と、タンク本体１２を有する。蓋体１１は、有天円筒状に形成されている。蓋体１１の天井部分には、加圧用の空気を導入可能な空気導入管１１ａと、内部の圧力を測定可能な圧力測定器１１ｂが設けられている。蓋体１１の側周部には、タンク本体１２との接続に用いられる複数の接続端１１ｃが設けられている。接続端１１ｃは同一形状の二枚の板状部材を平行に並べた形状となっている。

図２に示すようにタンク本体１２は、有底円筒状に形成されたタンク部１２ａと、タンク部１２ａの底部に接続される濾液排出管１２ｃと、スカベンジャー配管１２ｄを有する。濾液排出管１２ｃは、濾過後の濾液をタンク部１２ａの内部から外部へ向かう方向へと排出する配管である。スカベンジャー配管１２ｄは、タンク部１２ａの内部から濾液を吸引する機能を備え、さらに吸引した濾液を濾液排出管１２ｃに合流させる。

図２に示すようにさらにタンク本体１２は、タンク部１２ａの側周壁上端部に設けられる固定端１２ｅと、固定軸１２ｆを有する。固定端１２ｅは、固定軸１２ｆの一方の端部を回動可能に固定する。固定軸１２ｆはその他方の端部にナット１３を螺合可能なネジ山（図示しない）が設けられている。

図２に示すように、蓋体１１は、タンク本体１２の開口部を塞ぐように重ねられる。固定軸１２ｆが平行な二枚の板状部材から形成される接続端１１ｃ（図１も参照）の間に滑り込み、ナット１３が螺合される。これにより、ナット１３が接続端１１ｃを上方側から押止し、蓋体１１を、タンク本体１２に固定する。

続いて、濾板集合体３０について説明する。図２に示すように濾板集合体３０は、濾板３１と、多孔板３２と、濾紙３３を備える。濾板３１は、円筒状の側周壁３１ａと、側周壁３１ａの一端を閉塞する受皿３１ｂを備える。側周壁３１ａには、周方向に沿って開孔３１ｄが設けられている。開孔３１ｄは、濾板３１内部に被濾過液を誘引する。受皿３１ｂには、凹部３１ｃが設けられている。凹部３１ｃにより、濾過後の濾液が受けやすく形成されている。

図２に示すように多孔板３２は受皿３１ｂと同様の大きさの円板上であり、濾板３１の受皿３１ｂの上に重ねられて配置される。多孔板３２は多孔質な材質で形成されており、濾過液を浸透する。濾紙３３は、多孔板３２の上に重ねられて配置される。濾紙３３は受皿３１ｂおよび多孔板３２同様、平面視で円板上に形成されている。なお、濾紙３３の材質としては通常の濾紙として用いられるものであれば特に制限はない。

図２に示すように多孔板３２は、濾板３１上に配置される。また濾紙３３は、濾板３１の周端部によって挟み込まれることによって固定される。これにより、濾板３１が十分な強さ濾紙３３を挟み込んでいれば、濾紙３３と濾板３１の間に隙間が生じることはない。

また、図２に示すように濾板集合体３０は、最下層濾板３４と、押止板３５を備える。最下層濾板３４は円板状であり、その側周壁に濾板側係合部３４ａが設けられている。濾板側係合部３４ａは、後述の濾板集合体保持具２０の保持具側係合部２２（図３，５参照）と係合可能な形状に形成されている。具体的には側面視で逆Ｔ字状の溝部３４ｂ（図５参照）が形成されている。

図２に示すように押止板３５はリング状の部材である。押止板３５には、径方向に向かって突出する掛止部３５ａが設けられている。掛止部３５ａには後述の濾板集合体保持具２０の軸部２１が挿通可能な貫通孔３５ｂが設けられている。

続いて、本実施形態の濾板集合体保持具２０について説明する。図３，４に示すように６つの濾板集合体保持具２０は、濾板集合体３０における平面視で円形の濾板３１の周端に沿って等間隔に配されている。図６〜８に示すように濾板集合体保持具２０は、軸部２１と、保持具側係合部２２と、摺動部２３と、弾性部材２４を備える。なお、保持具側係合部２２は、本開示における「係合部」に相当する。

図８〜１０に示すように軸部２１は、軸本体２１ａと、後述の保持具側係合部２２を備える長手方向の一方側の端部に対する長手方向の他方側の端部近辺に設けられる突出部２１ｂと、軸本体２１ａの他端部に設けられるキャップ部２１ｃを備える。軸本体２１ａは長尺な円柱状に形成される。突出部２１ｂは軸本体２１ａの径方向に突出するように形成された円柱状である。キャップ部２１ｃは、軸本体２１ａよりも径が大きい円板状に形成されている。

図６，７に示すように保持具側係合部２２は、上述の濾板側係合部３４ａと係合可能な形状に形成されている。具体的には、保持具側係合部２２は円柱状の軸本体２１ａ（図９，１０参照）の一方側の端部（図示下端部）が断面逆Ｔ字状になるように突出した形状となっている。

図９，１０に示すように摺動部２３は、円筒状の本体部２３ａから構成される。本体部２３ａの上部には、本体部２３ａの側周に沿って、ガイド部２３ｂが設けられている。ガイド部２３ｂは、起点部２３ｃと、起点部２３ｃから上方に向かって傾斜する傾斜部２３ｄと、停留部２３ｅを備える。停留部２３ｅは、上述の突出部２１ｂと協働して、摺動部２３を濾板３１の厚み方向の他方側（図示上方側）から厚み方向の一方側（図示下方側）に一定距離スライドさせた状態に停留させる部位である。具体的には停留部２３ｅは水平方向に延びた平面状に形成される。

図１０に示すように停留部２３ｅの終端部には、軸部２１の突出部２１ｂが作る弧の形状に対応した凹み状のストッパー部２３ｆが形成されている。また、摺動部２３の一方側の端部（図示下端部）には両端が平取りされて形成される、把持面２３ｇが形成されている。

図６，７に示すように弾性部材２４は、コイルばね状の弾性力を有する部材である。弾性部材２４は摺動部２３の軸部２１の長手方向の一方側（図示下方側）に設けられる。

次に図９〜１５を用いて、濾板集合体保持具２０の動作および機能について説明する。図９で示す摺動部２３は、その２つの把持面２３ｇをスパナなどの器具を用いて把持することで、軸部２１の軸周方向、具体的には平面視（図８参照）で時計回りに回転可能である。この際、図１１に示すように突出部２１ｂは、ガイド部２３ｂの起点部２３ｃから傾斜部２３ｄに移動する。移動した突出部２１ｂは、傾斜部２３ｄに当接することで、摺動部２３を軸部の長手方向の一方側（図示下方側）に向かって押圧する。これにより摺動部２３は下方へと移動する。すなわち、摺動部２３の傾斜部２３ｄが原節として働き、軸部２１の突出部２１ｂが従節として働く。これにより、突出部２１ｂと傾斜部２３ｄはカム機構として成立し、摺動部２３の軸部２１の軸周方向に対する回転を、摺動部２３の軸部２１の軸線方向へのスライドに変換する。

図１２，１３に示すように、摺動部２３が図１１に示す状態からさらに平面視（図８参照）で時計回りに回転させられると、突出部２１ｂは停留部２３ｅへと乗り上げる。これにより、摺動部２３は軸部の長手方向一端側（図示下方側）へ一定距離移動した状態で停留される。停留部２３ｅの終端部にはストッパー部２３ｆが設けられているため、突出部２１ｂはこれに掛止される。これにより、弾性部材２４の付勢力で、摺動部２３が反時計回り回転しながら長手方向の他端側（図示上方側）に移動しようとしても、回転を抑止可能である。

以上のような構成を有することで、図１４，１５に示すように濾板集合体保持具２０は、軸部２１が掛止部３５ａの貫通孔３５ｂに挿通され、保持具側係合部２２が、濾板側係合部３４ａに係合される。具体的には軸部２１がまず貫通孔３５ｂに挿通され、その後濾板側係合部３４ａの溝部３４ｂに対し、保持具側係合部２２が挿入されて係合されることで、濾板集合体保持具２０は濾板集合体３０（図２参照）を保持する位置に固定される。

続いて、図１４，１５に示すように摺動部２３が濾板集合体３０（図２参照）の厚み方向の他方側（図示上方側）から厚み方向の一方側（図示下方側）へスライドすると、摺動部２３が弾性部材２４を濾板集合体３０（図２参照）の厚み方向の他方側（図示上方側）から厚み方向の一方側（図示下方側）へと押圧し、弾性部材２４の付勢力により、濾板集合体３０（図２参照）には濾板側係合部３４ａと、掛止部３５ａを通じて締め付け圧力が働く。

以上から、図１４，１５に示すように本実施形態の濾板集合体保持具２０は、軸部２１の突出部２１ｂ（図９，１０参照）と、摺動部２３のガイド部２３ｂ（図９，１０参照）によって成立するカム機構により、摺動部２３を厚み方向の他方側（図示上方側）から厚み方向の一方側（図示下方側）へ一定距離スライドさせるため、弾性部材２４に対する一定の締め付け圧力を繰り返し再現可能である。

また、図１０，１２に示すように、停留部２３ｅにより、摺動部２３を厚み方向の他方側（図示上方側）から厚み方向の一方側（図示下方側）へ一定距離スライドさせた状態に停留させるため、摺動部２３による弾性部材２４に対する一定の締め付け状態を保つことができる。

さらに、図１４，１５に示すように、弾性部材２４により、濾紙３３（図２参照）の収縮により、濾板３１（図２も参照）同士の間に少々の隙間が生じたとしても、弾性部材２４の厚み方向の他方側からの付勢力により、かかる隙間は圧縮される。このため濾板集合体３０に対する締め付けの緩みを抑制することができる。すなわち、摺動部２３と弾性部材２４が相まって、濾板３１（図２も参照）と濾紙３３（図２参照）の間に隙間が生じないような所定の締め付け圧力を繰り返し再現できる。

さらに、図９〜１３に示すように、スパナなどを用いて把持面２３ｇを把持し、摺動部２３を９０°程度回転させるだけで、濾板集合体保持具２０から濾板集合体３０への締め付け圧力を実現するため、締め付けには多数の回転が必要なナットなどを用いた場合と比べ、作業工程を行う作業範囲を狭めることができる。

また、図４に示すように濾板集合体保持具２０は、濾板集合体３０における平面視で円形の濾板３１の周端に沿って等間隔に６つ配されている。このため、濾過器１（図１，２参照）では濾過漏れが起きにくい。また、各濾板集合体保持具２０からは一定の締め付け圧力が生じやすく、結果濾板集合体３０の周端部は、周回りに均等な締め付け圧力を受ける。このため、濾板集合体３０に片締めが生じることが少なくなる。

（その他の実施形態）
本発明は、図１〜１５を用いて上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば図９，１０に示すようなカム機構を成立させるガイド部２３ｂは、単なる端部であるが、突出部２１ｂを誘導することができれば特に形状は問わず、例えば摺動部２３の周壁に沿って形成される溝状に形成することもできる。

なお、カム機構は、摺動部を軸周方向に回転することで軸部の軸線方向にスライド可能な原節とすればよく、突出部２１ｂとガイド部２３ｂの関係に限定されるものではない。

また、図１０に示す停留部２３ｅは水平方向に延びているが、カム機構を介して摺動部を厚み方向の他方側（図示上方側）から厚み方向の一方側（図示下方側）に一定距離スライドさせた状態に停留させる構成であれば如何なる構成であっても構わない。例えば、本実施形態における傾斜部２３ｄとの接続端から下方に向かって傾斜する構成とすることもできる。この構成により、停留部は摺動部の回動を抑制して、停留後の摺動部のスライドを抑制することができる。

さらに、図１０に示すように本実施形態の濾板集合体保持具２０の摺動部２３には停留部２３ｅの終端部にストッパー部２３ｆが設けられているが、停留部が摺動部の回動を十分に抑制できるのであれば、ストッパー部２３ｆを設けなくても構わない。

さらに、図４で示したように本実施形態において濾板集合体保持具２０は、６本で濾板集合体３０を保持しているが、濾板集合体３０に片締めが起こらないようにすることができれば特に本数は問わない。例えば奇数本、あるいは偶数本を用いることができる。

さらに、図４の本実施形態にかかる濾過器１の濾板集合体３０では、濾板集合体保持具２０は周端に沿ってのみ設けられているが、濾板集合体３０を保持できるのであれば特に場所は問わない。例えば、濾板集合体の径方向の中心付近を厚み方向に貫通するように設けても構わない。

１ 濾過器
２０ 濾板集合体保持具
２１ 軸部
２２ 保持具側係合部（係合部）
２３ 摺動部
２３ｅ 停留部
２３ｆ ストッパー部
２４ 弾性部材
３０ 濾板集合体
３１ 濾板

Claims (4)

1. 濾過器内に配され、複数の濾板を厚み方向に向かって重ねた濾板集合体を前記厚み方向で保持する濾板集合体保持具であって、
   前記濾板集合体における前記厚み方向の一方側の端に留められる係合部と、
   前記係合部から前記厚み方向の他方側に延びる軸部と、
   前記軸部に対し、前記軸部の軸線方向にスライド可能であり、かつ前記軸部の軸周方向に回転可能に取り付けられる摺動部と、
   前記摺動部の前記軸部の軸周方向に対する回転を、前記摺動部の前記軸部の軸線方向へのスライドに変換するカム機構と、
   前記摺動部を前記厚み方向の他方側から前記厚み方向の一方側に一定距離スライドさせた状態に停留させる停留部と、
   前記摺動部に設けられ、前記濾板集合体を前記厚み方向の他方側から留めることが可能な弾性部材とを有する濾板集合体保持具。
2. 請求項１に記載の濾板集合体保持具であって、
   前記停留部に、前記摺動部の回転を抑止可能なストッパー部を有する濾板集合体保持具。
3. 請求項１または請求項２に記載の濾板集合体保持具を有する濾過器。
4. 請求項３に記載の濾過器であって、
   前記濾板集合体が有する各前記濾板が円板状に形成され、複数の前記濾板集合体保持具が前記濾板の周端に沿って等間隔に配される濾過器。

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