JP3888657B2

JP3888657B2 - ろ過・乾燥装置

Info

Publication number: JP3888657B2
Application number: JP35546498A
Authority: JP
Inventors: 徹志山賀
Original assignee: Okawara Mfg Co Ltd
Current assignee: Okawara Mfg Co Ltd
Priority date: 1998-08-05
Filing date: 1998-08-05
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2018-08-05
Also published as: JP2000051622A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多機能を備えたろ過・乾燥装置に関し、より詳細には、同じ装置でろ過操作、乾燥操作等を連続して行なう複数の操作を行なう多機能を備えた円錐型のろ過・乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
少量多品種生産を行なうファインケミカルの分野などでは、できるだけ多目的に使える装置を使い、工程間移送時のコンタミ、ロス、環境汚染などを防ぎたいという要望がある。そのような要望に応える装置として、従来より、円錐型容器内に攪拌機構を設け、容器下部（円錐頂部側）にろ過用のろ材と排出口を設け、容器の外周に加熱媒体が流れるジャケットを設けた攪拌処理装置が知られている（例えば、特開昭６３−３１５１３９号公報参照）。
【０００３】
この種の攪拌処理装置によれば、攪拌機構を回転させながら容器ジャケットより加熱、又は冷却して抽出や乾燥、熱処理などの操作が行なえる。また、容器底部に設けたフィルターによりろ過もできるなど同一容器内で複数の処理、操作を行なうことができる。さらに、逆円錐状であるため、製品の排出が容易である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような攪拌処理装置は、容器下部にろ過用のフィルターを設けているので、フィルターの上に常に材料があり、多数の処理をフィルター上で行なうので、ろ過でない他の工程でフィルター目詰まりを生じると共に、その容器形状のため、フィルター上にケークが厚く生じるのでろ過抵抗が大きくなるなどの理由で、ろ過速度が遅くなる等で機能が充分発揮できないという課題があった。
本発明者は上述した課題に対処して創案したものであって、種々円錐型の処理装置について研究し、フィルターを上下動可能に設けることにより、フィルターの目詰まりを防ぎ、ケーク剥離の迅速化、フィルターの洗浄、交換等が容易にできることを究明した。
【０００５】
本発明の目的とする処は、フィルターの目詰まりを防止し、ケークのろ過抵抗の小さい、フィルターの洗浄の容易なろ過・乾燥装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そして、上記目的を達成するための手段としての本発明の請求項１のろ過・乾燥装置は、円錐形の容器本体と、該容器本体周壁に加熱媒体を流すジャケットが設けられ、該容器本体内に攪拌機構及びフィルターが設けられ、該容器下部に乾燥品取出口が設けられてなるろ過・乾燥装置であって、前記フィルターは吸引管に取り付けられ、前記フィルターを前記容器本体内で上下動可能に案内する案内枠が設けられ、前記吸引管を貫通するようにシール部が設けられ、ろ液とケークの密度の違いにより、ケークが液体より軽い場合はフィルターを上部から下方へ進め、ケークが液体より重い場合はフィルターを底部から上方へ進めてろ過した後、該ケークを乾燥することを特徴とする。
【０００７】
請求項２のろ過・乾燥装置は、請求項１のろ過・乾燥装置において、フィルターに連通する真空吸引装置を設けた。請求項３のろ過・乾燥装置は、請求項１又は２のろ過・乾燥装置において、ケークを剥離するための加圧ガス又は溶媒を供給する供給配管を前記フィルターに接続した。請求項４のろ過・乾燥装置は、請求項１〜３のろ過・乾燥装置において、容器本体内を加圧する加圧ガス供給配管を前記容器本体内部に接続した。
【０００８】
本発明において、分離装置には、主操作に付随する分離操作を行なう装置で、コンデンサ、気−液分離、気−固分離等、単一又は複数種の操作を行なうものも含む。ケーク剥離装置は、気体、液体等を加えてフィルターとケークを分離するのに用いる機構をいう。
【０００９】
【発明の効果】
円錐形の容器本体内で上下動可能にフィルターを設け、ろ液とケークの密度の違いによりフィルターを液上部から下方に移動させるか、底部から液上部へ移動させてろ過した後、該ケークを乾燥する構成としたので、フィルター面にケークが積もるのを防ぐことができ、フィルターが目詰まりするのを防止でき、ろ過抵抗が大きくなるのを防ぐことができ、フィルターの洗浄が容易にできる。
【００１０】
請求項２のろ過・乾燥装置によれば、フィルターに連通する真空吸引装置を設けたので、減圧ろ過することができる。請求項３のろ過・乾燥装置は、ケークを剥離するための加圧ガス又は溶媒を供給する供給配管を前記フィルターに接続したことにより、フィルターに付着したケークの剥離を迅速化できる。請求項４のろ過・乾燥装置によれば、容器本体内を加圧する加圧ガス供給配管を前記容器本体内部に接続したので、ろ過速度を速くできて、処理時間を短縮することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。ここに、図１〜図３は本発明の一実施態様を示し、図１は本発明に係るろ過・乾燥装置の概略構成を示す模式図、図２は要部の構成図、図３はろ過以外の工程におけるフィルター位置を示す要部の構成図である。
【００１２】
本実施態様のろ過・乾燥装置は、処理部１、高圧ガスや熱媒体等の使用材の供給部２、及びろ液等の回収部３とから構成され、処理部１は供給部２と回収部３とに接続されて供給部２から各種の使用材が供給され、回収部３で使用済み材が集められ、必要な処理がなされる。処理部１は、円錐形の容器本体４とろ過装置５と攪拌羽根６等を備え、容器本体４は上部が蓋７で覆われ、周壁に内部を加熱する加熱媒体を流すジャケット１１が設けられている。また、容器本体４の内部に上下動可能にろ過装置５が設けられ、容器本体４の内部を攪拌するように攪拌羽根６が設けられ、攪拌羽根６の駆動装置１２が容器本体４の上部（円錐底部）に設けられ、容器本体４の下部（円錐頂部）に乾燥製品取出開口が形成され、開口に取出バルブ１３が設けられ、取出バルブ１３を開口して製品を取り出すようにしている。処理材料の供給口が容器本体４の上部の蓋７に設けられ、供給口に供給バルブ１４が設けられ、処理材供給管３１が図示しない処理材の供給源に接続され、供給バルブ１４を開けて処理材料を容器本体４内へ供給する。また、ジャケット１１には熱媒体パージ管１１ａが設けられ、ジャケット１１の圧力が上昇しすぎた場合には開放して、熱媒体を放出するようにしている。
【００１３】
乾燥した製品は、容器本体４の下部の取出バルブ１３を開けて取り出す。取出バルブ１３の駆動は、エアーシリンダ１３ａを計装用エアーにより作動させて行なう自動制御、又は、手動バルブによる操作がある。製品を取り出し、ろ過の準備が終わった後、容器本体４の上部の供給バルブ１４を開き、処理材料を充填する。図１では、供給バルブ１４の駆動は、エアーシリンダ１４ａを計装用エアーにより作動させて行なう自動制御を示しているが、手動式でもよい。また、容器本体４には温度指示調節計１５が設けられ、容器本体４内温度の監視を行い、所要ならば熱媒体供給量等を調節して温度調節できるようにしている。
【００１４】
ろ過装置５は、液体処理材料を濃縮するために設けられ、フィルター１８と、これが下端に取り付けられている吸引管１９とから構成され、案内枠２１に摺動可能に取り付けられている。吸引管１９の中間部に係止部材２２が取り付けられ、上端にフレキシブルチューブ１９ａが取り付けられ、フレキシブルチューブ１９ａを介して回収部３に連結されている。フィルター１８の形状としては、円筒状、円錐状、直方体状等の任意の形状のものが使用でき、材質としてはろ布、金網、積層材、セラミック等処理材料の特性に応じて最適のものを使用することができる。吸引管１９の内部は空洞で、フレキシブルチューブ１９ａとフィルター１８とを連通し、ろ液、洗浄液、剥離流体等が流れるようにしている。この吸引管１９へのフィルター１８の取付けは、螺合、継手、嵌合、ボルト止め等により取付け、取り外しが自在にできるようにされている。
【００１５】
ろ過装置の、フィルター部１８の上下動を案内する案内枠２１は、取付部材２３と摺動部材２４とから剛に組まれ、蓋７に取り付けられている。この摺動部材２４に沿って、吸引管１９に取り付けられた係止部材２２が上下に摺動できるようにされている。一端にシール部材を設けた筒状のシール部２５を蓋７から斜め上方に伸ばして設け、筒内に吸引管１９を貫通し、吸引管１９と容器本体４内とをシールし、容器本体４内を真空でも、高圧でも使用できるようにして、汎用性を図っている。また、筒状のシール部２５と摺動部材２４に沿って吸引管１９が係止されるので、先端のフィルター１８の位置のずれを少なくし、攪拌羽根６に触れないで、安定して上下動させることができる。ろ過工程以外では、フィルター１８をシール部２５まで引き上げて、容器本体４内の液体、固体等に触れないようにしておくことができる。このように、フィルター１８を必要時のみ処理液に浸すようにすることで、フィルターの目詰まりを防ぐことができる。また、フィルター１８、吸引管１９等のろ過装置自体を案内枠２１に取り付け、案内枠２１を容器本体４又は蓋７に着脱可能に取り付けるようにしてもよい。
【００１６】
攪拌羽根６は、螺旋リボンが容器本体４の内周壁近傍にそって回転するように配置され、駆動軸２６に取り付けられて駆動され、回転により処理材料に循環流を生じさせる。攪拌羽根６は駆動装置１２に駆動される駆動軸２６により回転する。駆動装置１２は、ギヤドモータ等を使用し、回転数をを所定の値に調節して攪拌羽根６を回転させる。駆動軸２６はシールされて蓋７を貫通し、駆動装置１２で駆動され、攪拌羽根６を回転させる。攪拌羽根６の回転及び位置を検出する位置検出装置２８を蓋７の上に設けている。フィルター１８を攪拌羽根６の内部に下降させるときは、攪拌羽根６が停止しており、位置が支障ないことを確認できるようにしている。なお、本実施形態では攪拌機構として螺旋リボンの攪拌羽根を用いたが、その他の形状の攪拌羽根やスクリューを容器本体４の内壁に沿って自転・公転させるものを用いてもよい。
【００１７】
供給部２には、熱媒体、加圧用ガス、剥離用ガス又は溶媒、計装エアー等の各種の使用材の供給源が設けられている。熱媒体源は熱媒配管３２により、容器本体４と接続され、廃熱媒配管３３により回収される。熱媒体は循環使用するようにようにしてもよいことはもちろんである。容器本体４内の温度を熱媒体の供給量で調節するように、熱媒配管３２に温度指示調節計３４を設け、温度指示調節計３４の調節信号により計装エアーを調節して調節弁３５を作動するようにしている。調節弁３５を駆動する計装エアーは、計装エアー源から供給される。容器本体４を加圧する加圧用ガス源は、加圧ガス配管３６により容器本体４内と接続され、加圧ガス配管３６には調節弁３７が設けられている。この加圧ガスは、窒素、空気等を用い、加圧ろ過、加圧乾燥等で容器本体４内を正圧に維持する必要がある場合に、使用する。
【００１８】
回収部３には、分離装置としてのコンデンサ８、排気装置９、レシーバタンク１０が設けられ、容器本体４の上部とコンデンサ８とは接続配管４１により接続され、コンデンサ８は吸引配管４２により排気装置９と接続されている。容器本体４とコンデンサ８を接続する接続配管４１には、調節弁４５が設けられている。容器本体４で乾燥により生じた排気をコンデンサ８で凝縮処理し、凝縮しやすい成分は凝縮されて分離され、凝縮しない気体は排気装置９により排気する。
【００１９】
また、ろ液を処理する部分は、ろ液タンク３８、真空ポンプ３９が設けられ、フィルター１８と、フレキシブルチューブ１９ａ、吸引管１９を経由してろ液配管４０によりろ液タンク３８を経て真空ポンプ３９に接続されている。容器本体４内の液体をろ過する際は、フィルター１８を液体内に浸け、ケークが液体より軽い場合は、フィルター１８を上部から下方へ進めながら真空ポンプ３９で吸引してろ過し、ケークが液体より重い場合は、フィルター１８を底部から上方へ進めながら真空ポンプ３９で吸引してろ過する。すなわち、ろ過操作中に生じるろ液密度の高い部分から低い部分にフィルターを移動させてろ過するのである。液体はフィルター１８でろ過され、吸引管１９、フレキシブルチューブ１９ａ、ろ液配管４０により輸送される。吸引されたろ液はろ液タンク３８に溜められ、処理するか又はそのまま、再使用するか廃棄する。
【００２０】
容器本体４の上部に連結した接続配管４１には、減圧乾燥を行なう場合に、容器本体４内の圧力を調節するように、圧力指示調節計５０が設けられている。圧力指示調節計５０の調節信号により、吸引管４２に設けた調節弁４３を調節し、排気装置９で吸引する真空度を調節している。コンデンサ８、排気装置９には、冷却水配管５１を接続し、これらを冷却するようにしている。ろ液配管４０には調節弁４９を設けた剥離媒体供給配管４８が接続されている。
【００２１】
剥離媒体供給配管４８は剥離媒体源に接続され、剥離媒体をフレキシブルチューブ１９ａ、吸引管１９を通してフィルター１８に供給して、フィルターに付着したケークを剥離する。剥離媒体源のオン−オフは剥離媒体供給配管４８に設けた調節弁４９を操作して行なう。剥離媒体としては、窒素ガスなどの気体、又は溶媒などの液体を使用する。窒素ガスで剥離する場合、ろ液配管４０の調節弁４６を閉じ、剥離媒体供給配管４８の調節弁４９を開とし、容器本体４とコンデンサ８を接続配管４１を経て接続し、剥離ガスを排気ガスとし排出する。溶媒で剥離する場合、ろ液配管４０の調節弁４６を閉じ、気体で剥離する場合と同様に、接続配管４１を経て容器本体４の気体を排気してもよいし、処理しなくてよい場合はそのまは排気しても良い。剥離媒体として、窒素ガス等の気体を用いれば、乾燥する溶媒量が減らせるので、乾燥時間を短縮することができる。剥離媒体として、ろ液と同様の液体を用いれば、特別な除去装置が不要で、ケークの洗浄も同時に行なうことができて便利である。また、剥離媒体として、特別の溶媒を用いれば、特別な使用材、分離装置等必要になるが、製品の処理条件に併せて使用して製品の品質を向上できる等のメリットを容易に得ることができる。
【００２２】
冷却水配管５１がコンデンサ８に接続され、この冷却水配管５１から分岐して分岐冷却水配管５２が排気装置９に接続し、それぞれを冷却するようにしている。そして、コンデンサ８に廃冷却水配管５４を接続し、排気装置９に廃冷却水配管５４を接続し、使用済み冷却水を排出する。排出した冷却水は、冷却して再度使用してもよいし、廃棄してもよい。
【００２３】
以下に、上記のように構成したろ過・乾燥装置の真空ろ過、窒素ガス剥離の後乾燥する運転方法について説明する。先ず、図３に示すように、フィルター１８を最上部に移動させて、材料に触れないようにする。案内枠２１の摺動部材２４に沿って係止部材２２を案内させて吸引管１９を引き上げることによって、フィルター１８を引き上げる。次いで、容器本体４の上部の蓋７に設けられた供給バルブ１４を開け、材料供給配管３１を経て材料を供給し、終えたら供給バルブ１４を閉じる。材料の供給高さはフィルター１８を上昇させてシール部２５へ退避して溶液に触れない程度とする。必要に応じて、駆動装置１２を運転して攪拌羽根６を回転させて材料を混合、反応等を行なう。
【００２４】
続いて、ろ過操作を開始するには、ケークがろ液よりも軽い場合には、吸引管１９に取り付けた係止部材２２を案内枠２１の摺動部材２４に沿って摺動させて下降させ、フィルター１８を容器本体４の底部に浸漬し、接続配管４１のブレーク弁を開いて大気圧にし、ろ液配管４０の調節弁３８ａを閉じ、ろ液タンク３８を介して真空ポンプ３９とろ過装置５を接続して真空ポンプ３９の運転を開始する。フィルター１８を液面の底部に維持してろ過を行い、液がなくなったら、調節弁４６を閉じ、真空ポンプ３９をオフして吸引を止める。ケークが少なければ、容器本体４内に繰り返し材料を供給し、ろ過を繰り返す。ケークが増えて乾燥する量になったら、ろ過を止めて次工程に移る。
【００２５】
洗浄が必要な場合、剥離媒体供給配管４８の調節弁４９を開き溶媒を供給し、攪拌羽根６を回転して容器本体４内で洗浄する。次いで、上記のろ過と同様に溶媒をろ過して洗浄ケークを分離した後、今度は窒素ガスを剥離媒体供給配管４８の調節弁４９を開いて供給し、ケークをフィルター１８から剥離する。
【００２６】
次いで、攪拌羽根６を回転し、ジャケット１１に加熱媒体を流してケークを攪拌しながら周壁から加熱して乾燥する。このとき、排気装置９として真空ポンプを用いて、これを運転して真空乾燥することにより、低温で乾燥できると共に、乾燥速度を早くすることができる。
【００２７】
上記のように構成してなるろ過・乾燥装置によれば、フィルターを上下に可動としたので、フィルターを使用しないときは材料に触れないように維持できるから、フィルター面上にケークが堆積するのをなくすことができ、フィルターが目詰まりするのを防止でき、ろ過抵抗が大きくなるのを防ぐことができ、フィルターの洗浄が容易にできる。
【００２８】
なお、本発明は、上述した実施態様に限定されるものでなく、本発明の主旨を変更しない範囲内で変形実施できるものを含む。因みに、上述においては、ろ過方法を真空ろ過する例で説明したが、加圧ろ過するものであっても、フィルター部の構成は同様に構成できる。また、供給ジャケットに加熱媒体を供給する例で示したが、発熱反応を行なわせて結晶を生成してろ過し、加熱乾燥する操作を行なう等、冷却を必要とする場合には冷却媒体を使用すればよいことは勿論である。また、分離装置として、コンデンサを設けた例を示したが、通常の乾燥装置で設けるように、これと併せてサイクロン、バグフィルター等の気−固分離装置を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るろ過・乾燥装置を概略構成を示す模式図である。
【図２】要部の構成図である。
【図３】ろ過以外の工程におけるフィルター位置を示す要部の構成図である。
【符号の説明】
１：処理部２：供給部３：回収部
４：容器本体５：ろ過装置６：攪拌羽根
７：蓋８：コンデンサ９：排気装置
１１：ジャケット１２：駆動装置１３：取出バルブ
１４：供給バルブ１５：温度指示調節計
１８：フィルター１９：吸引管
２１：案内枠２２：係止部材２３：取付部材
２４：摺動部材２５：シール部

Claims

円錐形の容器本体と、該容器本体周壁に加熱媒体を流すジャケットが設けられ、該容器本体内に攪拌機構及びフィルターが設けられ、該容器下部に乾燥品取出口が設けられてなるろ過・乾燥装置であって、前記フィルターは吸引管に取り付けられ、前記フィルターを前記容器本体内で上下動可能に案内する案内枠が設けられ、前記吸引管が貫通するようにシール部が設けられ、ろ液とケークの密度の違いにより、ケークが液体より軽い場合はフィルターを上部から下方へ進め、ケークが液体より重い場合はフィルターを底部から上方へ進めてろ過した後、該ケークを乾燥することを特徴とするろ過・乾燥装置。
フィルターに連通して真空吸引装置を設けた請求項１に記載のろ過・乾燥装置。
ケーク剥離用の加圧ガス又は溶媒を供給する供給配管を前記フィルターに接続した請求項１又は２に記載のろ過・乾燥装置。
容器本体内を加圧する加圧ガス供給配管を前記容器本体内部に接続した請求項１〜３のいずれかに記載のろ過・乾燥装置。