JP4219494B2 - ろ過・乾燥装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラリーをろ過してケーキを乾燥するろ過・乾燥装置に関し、より詳細には、容器本体内に設けたフィルターでケーキにクラックを発生させずにろ過し、ケーキを乾燥するろ過・乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学工業あるいは医薬品工業において、ろ過、洗浄、乾燥、混合等の複数操作が不可欠である。これらの各操作を単機能の処理装置で行なう場合は、各操作の間を原料又は中間製品は移動しなければならず、その際のコンタミの問題、接続構造の複雑化又は移し替えの手間等の問題があった。そこで、最近は複数操作を行なう装置が使用されるようになっている。複数操作ができて個々の操作を性能よくできる装置としてろ過・乾燥装置が広く使用されている。この種の従来のろ過・乾燥装置として、例えば特公平５−８５２０２号公報に示されるような装置がある。
【０００３】
この特公平５−８５２０２号公報に示されるろ過乾燥装置は、円錐形底板を有する槽内に上方から下方に向けて延びる回転軸を設け、この回転軸から水平方向に張出した回転アームに複数の翼板を垂設し、前記底板の上方にほぼこれと同形の第１ろ過板を設けて両板の間に第１中間室を形成し、さらに両板の下端に設けた排出口と同心的にスクリュウを垂設し、前記排出口に弁体との間に第２中間室を形成する第２ろ過板を有する排出弁を装着し、前記第１、第２中間室に気液流通部材を接続している。
【０００４】
また、回転軸を有し、攪拌翼を有するろ過装置として、垂直軸を中心に配設され、ろ過すべきスラリーを供給するための少なくとも１つの供給口を上部に、ろ液を排出するための少なくとも１つの排出口を底壁に有する閉塞されたハウジングと、ハウジング内部を上部スラリー室と下部ろ過室に分割するため、ハウジング内で上底部に支持されたろ過材と、、前記スラリー室内に設けられ、前記ろ過材に隣接して回転し、ろ過作業中に前記ろ過材に形成されたろ滓を擦り落とし手段とからなり、前記擦り落とし手段にはハウジング軸と一致したハウジング上壁を貫通する駆動軸が設けられており、該貫通部分には軸シール用ガスケットでシールされているろ過装置が知られている（例えば特開昭６４−７０１１３号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特公平５−８５２０２号及び特開昭６４−７０１１３号公報に開示された装置は、内部に攪拌翼を設けることで、ろ過、洗浄、乾燥、排出操作を行なっている。これにより、ろ過と乾燥操作間での移送に伴う問題を減らしている。
この種の単板式のろ過装置は、ろ過の際に生じやすいクラックが、その後の洗浄工程で洗浄不良を生じる原因となるため、攪拌翼でつぶすスムージングやリスラリーしてから洗浄液をろ過する方法（攪拌洗浄）等が行なわれている。
【０００６】
しかしながら、この種の攪拌装置を有する装置は、攪拌翼の回転シールが槽内に露出するため、製品を汚染させる原因になる。また、ケーキの表面はおおむね柔らかめの紙粘土状で、バサバサして羽根で撫でると、ザラザラの状態になりやすく、かつ、割れやすいのでクラックをうまくつぶせる羽根形状を創るのが困難である。さらに攪拌翼をケーキに上手く接触させる必要があり、ケーキと攪拌翼の位置関係を制御するのが難しく、人間の手で操作するように微妙な操作ができない。さらにケーキ層を上から下まで貫通するクラックを攪拌翼で全てつぶすのは困難で、内部にはクラックが残り、そのろ過抵抗の少ないクラックの部分に洗浄液が優先的に流れてしまう分、洗浄液が無駄になるので、洗浄液の使用量が増加することになった。
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、ろ過・乾燥装置について研究し、クラックの発生を抑えることで、攪拌装置をろ過槽内に設けないでも洗浄不良を防止でき、コンタミを減らし、洗浄液の消費量を減らし、構造を簡単にし、操作を単純にできることを究明した。
【０００７】
本発明の目的とする処は、構造を簡単にし、操作を単純にでき、コンタミを減らし、しかもケーキのクラックを抑制して洗浄液の消費量を減らすことができるろ過、乾燥または混合を効率よく行うろ過・乾燥装置を提供することにある。
【０００８】
【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、密閉可能な容器本体にスラリーを供給する供給口と、該スラリーをろ過するフィルターと、ろ液を排出する排出口と、ジャケットとを設けたろ過・乾燥装置であって、前記フィルターを凹状にしてろ過することを特徴とする。
【０００９】
前記フィルターを凹状にしてろ過するため前記フィルター下部に間隔をおいてフィルター保護枠を設けたことを特徴とする。請求項２のろ過・乾燥装置は、請求項１において、前記容器本体内面の少なくともろ過されたケーキとの接触部に付着防止処理を施したことを特徴とする。
【００１０】
本発明におけるろ過・乾燥装置は、ろ過操作、乾燥操作の他、混合、加熱、冷却、熱処理等の操作に使用することができる。本発明は、ファインケミカル、医薬品分野で生じるスラリーに最適である。
【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は本発明に係るろ過・乾燥装置（以下単にろ過装置ともいう）の一実施態様を示す。図２はろ過装置の後部の排ガス処理部の一例を示す模式図である
【００１２】
本実施態様のろ過・乾燥装置１は、スラリー、ケーキ等を収容する空間を有する容器本体２を備え、容器本体２の上部にスラリー供給口３が設けられ、下部にろ液排出口４が設けられ、下方にフィルター保護枠５がフィルター６の下面から間隔をおいて設けられ、フィルター保護枠５の上面は凹んで形成され、フィルター６が吸引され又は加圧されて垂れた際にフィルター６を凹状に支え、フィルターが過大に変形しないようになっている。また、容器本体２の外周にジャケット７が設けられている。容器本体２に支持軸８、９が固着され、支持軸８は駆動装置１０に連結され、容器本体２が回動するようになっている。支持軸８はロータリージョイント１１を介して熱媒発生装置１２、熱媒回収装置１３に接続され、支持軸９には分離装置１４が接続され、分離装置１４を経て排気処理装置１５に接続されている。
【００１３】
容器本体２は、スラリー供給口３の他に、上方に開口が形成され、この開口は遮断バルブ１６で密閉できるようにされている。容器本体２の内部の空間内には底から間隔を持ってフィルター保護枠５が位置し、可撓性のフィルター６が弾性変形して垂れ下がった際に支持する。容器本体２の上方にはフィルタ６上にスラリーを供給するスラリー供給口３が位置している。また、スラリーをろ過して得たケーキを温度調節しながら乾燥するように、温度計１７が設けられている。遮断バルブ１６は容器本体２内でケーキを乾燥し、得られた製品を取り出せるように構成している。製品の取り出し方としては、傾けて流出させるとか、吸引するとか、製品の性状、用途等により適宜おこなえるようにすればよい。遮断バルブ１６を大きくも小さくも開口でき、他の装置に気密に接続できるようにすると、各種の製品に適用できるので複数の製品の処理を一つの装置でできるので都合がよい。
【００１４】
容器本体２のケーキが接触する部分の、フィルター保護枠５の取付け位置の近辺から上方にかけて、表面処理部１８を設けている。この表面処理部１８は、容器本体２内面に、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の離型性、粘着防止性又は撥水性等を有する樹脂をコーテイングしたり、これらの樹脂のフィルムを接着して表面に樹脂層を形成することにより得る。また、サンドブラスト処理などの処理で、表面に微細な凹凸を形成してもよい。ケーキが接触する容器本体２の内壁に離型性等がよい処理面を有することにより、ケーキの内壁部のクラックの発生を抑えることができる。
【００１５】
フィルター保護枠５は、容器本体２の下方に設けられ、上方に凹状に形成されるフィルターを保護する部材で、その上面１９の支持面が上方に凹の概略球面形状に形成され、凹（下方に凸）面上でフィルター６を支える。このフィルター保護枠５は、表裏（上下）に貫通した開口を多数有し、開口を全表面に均一に分布させたものでもよいし、適宜な間隔に骨組み部材を組んで形成してもよい。フィルター保護枠５の上面１９に沿って凹状に中央が凹んでフィルター６上に形成されたケーキは、中心方向に反力（ケーキが移動しようとする力）が作用し、ろ過又は洗浄の終了期の液が減少して容積変化が大きくなる時期に発生し易いクラックの発生を抑えることができる。可撓性のフィルター６は、フィルター保護枠５の受け面の形状に沿うように形成されたものでもよいが、フラット型、袋型等の汎用のものを用い、スラリー又はケーキの重量で凹状に変形できるものでも差し支えない。材質としては、焼結金属金網、焼結金属不織布、樹脂製ろ布、セラミック、布または紙製のろ布などが用いられる。
【００１６】
また、容器本体２の上部に設けられたスラリー供給口３に供給管２１が設けられ、供給管２１が容器本体２内に挿入されている。この供給管２１に接続して分岐した連結管２２が容器本体２の外方に設けられ、連結管２２のそれぞれの分岐管に遮断バルブ２３、２４が設けられている。遮断バルブ２３は容器本体２へ材料を供給する材料供給路に介在し、遮断バルブ２４は容器本体２へ窒素、空気等の加圧気体を供給する気体供給路２５に介在している。なお、図中２０は、窒素ボンベ、コンプレッサー等の加圧気体供給源で、容器本体２内を加圧し、加圧ろ過できるようにしている。遮断バルブ２３を開いて容器本体２にスラリーを供給し、所定量になったら遮断バルブ２３を閉じて供給を止める。遮断バルブ１６を閉じ、遮断バルブ２４を開き、気体源２０から加圧気体を導入しスラリーを加圧してろ過する。ろ液は容器本体２の下部のろ液排出口４から取り出す。
【００１７】
ろ液排出口４には、フランジ２６が設けられて配管２７が連通され、配管２７に遮断バルブ２８が設けられている。ろ液排出口４から排出されたろ液は後処理されて放流、または再使用される。また、ろ液排出口４は、ろ過が完了した後、通気乾燥する場合の乾燥気体の供給口又は乾燥気体の排気口として利用するように配管２７を所要の装置に接続した構成とすることもできる。
【００１８】
容器本体２の外周に形成されたジャケット７は、容器本体２内を所要の処理温度に加熱又は冷却する装置で、水蒸気、温水、冷却水等の熱媒体を供給する熱媒発生装置１２に支持軸８内の供給路３１、ロータリージョイント１１を介して接続されている。さらに、ジャケット７は、支持軸８内の戻り路３２、ロータリージョイント１１を介して熱媒回収装置１３に接続されている。加熱乾燥等する場合は、水蒸気、温水やその他の加熱媒体を用い、凍結乾燥等冷却する場合は、冷水、冷媒等を使用する。
【００１９】
支持軸８は、一端は容器本体２に固着され、他端にロータリージョイント１１が固着され、軸受３３に回動自在に支持され、駆動装置１０に伝導機構３４を介して連結されている。駆動装置１０と伝導機構３４を軸受３３より外側（容器本体２から離れた側）に設け、容器本体２を軸受３３等から隔離して無菌室、クリーンルーム等の室内に配置することにより、無菌製品の要求に合った処理を容易に行なうことができる。容器本体２を挟んで反対側に支持軸９が固着されている。
【００２０】
支持軸９は一端を容器本体２に固着し、他端に固−気を分離する分離装置１４が設けられ、軸受３５に回動自在に支持されている。支持軸９内には排気通路３６が設けられ、容器本体２内と分離装置１４とは排気通路３６を介して連通している。分離装置１４と支持軸９との間にシール機構３９を設け、容器本体２を回動させても気密性が確保できるようにしている。
【００２１】
分離装置１４の外側ケーシング３７は固定され、外側ケーシング３７から排気処理装置１５に排気管３８が接続している。分離装置１４は内部に排気フィルター４０を設け、この排気フィルター４０は支持軸９と連動する構成としている。また、外側ケーシング３７には点検戸４１を設け、排気フィルター４０の取付け等が容易にできるようにしている。排気管３８には遮断バルブ４２を設けている。また、分離装置１４は、加圧気体供給源２０と気体分岐管４３により連通し、気体分岐管４３に遮断バルブ４４を設け、加圧気体供給源２０から加圧気体を導入して排気フィルター４０の払い落としをするようにしている。また、容器本体２を軸受３３、３５から隔離して密閉することもできる。容器本体２を駆動部より隔離すると、容器本体２内の製品に接する駆動部をなくし、製品の品質に合わせた処理が容易にできる。
【００２２】
排気処理装置１５は、ケーキを乾燥する際に発生する排気ガス又は真空ろ過の排気を処理する装置で、凝縮器等が使用される。排気処理装置１５は、排気を冷却凝縮する構成では、排気を冷却するために、冷凍機等で冷却した冷却媒体を導入する配管を備えていると供に、処理した排気を排出するファン、真空ポンプ等の排気装置を備えている。
【００２３】
以下に、上記のように構成した本願発明のろ過装置１を用いて、加圧ろ過し、ろ過したケーキを水蒸気加熱により真空乾燥する運転方法について説明する。
先ず、容器本体２からろ液が流出できるように、ろ液排出口４を遮断バルブ２８を開いて開放すると共に、遮断バルブ２３を開き、スラリー供給口３に設けられた供給管２１に連結管２２からスラリーを供給する。スラリーが所定量になったら遮断バルブ２３を閉じてスラリーの供給を止め、遮断バルブ２４を開き、気体源２０から気体を供給し、容器本体２内を加圧してろ過する。
【００２４】
ろ過が終了したら、必要ならば、リスラリー、洗浄液を用いてケーキの洗浄を行なう。次いで、図示しない水蒸気配管の弁を開き、水蒸気配管からロータリージョイント１１、導入管３１を経て水蒸気をジャケット７に供給して加熱する。容器本体１内を所要の温度に加熱し、加熱に使用した水蒸気は戻り管３２を経て蒸気ドレンとして排出し、回収装置１３で回収し、循環して再使用するか又は排出する。この乾燥を真空下で行なうには、真空ポンプで容器本体２を排気して減圧する。排気は排気通路３６を経て分離装置１４に導き、ここで同伴する固形物等を除去し、排気管３８により排気処理装置１５に導入する。排気処理装置１５で排気を冷却して、凝縮成分を凝縮する等処理して、清浄にした後、排出又は再使用に供する。
【００２５】
次いで、乾燥したケーキを容器本体２から排出する。乾燥ケーキの性質によって、掻き取りを要する場合には掻き取って排出する。ケーキのばらつき性がよくてそのまま流出できるものであれば、容器本体２を傾け、遮断バルブ１６を開いて排出させる。
【００２６】
上記のように構成してなるろ過装置によれば、フィルターを凹状に形成した支持面で支持し、ケーキを上方に凹形状に形成すると共に、容器本体の内面の少なくともろ過されたケーキとの接触部に付着防止処理を施したので、ケーキにクラックが発生するのを防ぐことができ、攪拌機構を容器本体内に設けなくてもよくなる。攪拌機構を容器本体内に設けない結果、コンタミを減らし、洗浄液の消費量を減らし、構造を簡単にでき、ろ過・乾燥処理の操作を単純にできる。
【００２７】
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。例えば、フィルターの凹形状は球面状でも円（角）錐形状でもよいし、逆円（角）錐台形状でもよい。また、ケーキを乾燥して容器本体から除去する例で説明したが、リスラリーして除去又は処理するようにしてもよい。さらに、加圧ろ過の例で説明したが、容器本体下部のろ液排出口は真空ポンプに連通し、真空ろ過を行なう構成であってもよい。
【００２８】
また、熱媒発生装置を１種類の例で説明しているが、図示していないがスチームと温水又は冷水の２種類の熱媒体発生装置を使用するように構成してもよい。また、排気処理装置１５を溶剤も回収するように、図２に示すように凍結乾燥が可能な構成としてもよい。なお、図２において、図１と共通する部分には同一符号を付し、重複しての詳細な説明は省略する。
【００２９】
図示していないが、スチーム発生装置と温冷水発生装置の２種類の熱媒発生装置は、それぞれスチーム供給管、温冷水供給管を経て、順次３方弁、ロータリージョイント１１、導入管３１からジャケット７に接続されている。ジャケット７からの熱媒体の戻りは、順次戻路３２、ロータリージョイント１１、３方弁に接続されている。
【００３０】
スチーム発生装置から容器本体２へのスチーム供給管には、容器本体２への蒸気量を調節し、温度を所定の温度にコントロールするように、減圧弁、スチーム圧力調節弁、圧力指示調節計を設けている。スチーム圧力調節弁は、圧力指示調節計の調節信号により、計装用エアーで制御される。これにより、ジャケット７への供給蒸気量を調節する。ジャケットへスチームを供給する際は、３方弁を切り換えてスチーム供給管とロータリージョイント１１とを連通させ、他方、温冷水発生装置との連通を閉じる。
【００３１】
温冷水発生装置は、スチームにより加熱して温水を発生させるために、スチーム供給管から分岐して分岐供給管を設け、加熱蒸気の供給をオンーオフするように、分岐供給管に遮断弁を設けている。温冷水発生装置は、また、冷水を発生するように後記する冷凍機で発生した冷却用媒体を循環するように冷媒入管、冷媒戻管を接続している。温冷水発生装置で発生する温水又は冷水は、３方弁を切り換えてロータリージョイント１１を介して、供給路３１から容器本体２のジャケット７に供給する。温水又は冷水は循環使用するように、熱媒戻管を設け、３方弁と熱媒発生装置とを接続している。使用した温水又は冷水は、ジャケット７から戻路３２を通り、ロータリージョイント１１を経て、３方弁を切り換えて、熱媒戻管から温冷水発生装置に戻す。熱媒戻管には循環ポンプ、遮断弁等を設けている。スチームをドレーンでジャケット７から取り出す場合は、３方弁を熱媒戻管への通路を閉じ、ドレーン管とを連通させるように切り換える。このように、スチーム等の加熱媒体と冷凍機の冷媒等の加熱又は冷却媒体を使用できるように構成すると、多種類の製品の処理に使用することができ、設備費を全体として安価にできる。
【００３２】
図２に示す乾燥等の排気を処理する装置は、コンデンサー７０、レシーバタンク７１、真空ポンプ７２、冷凍機７３を備えている。
分離装置１４とコンデンサー７０とを連通する排気管３８には、圧力指示調節計７４、圧力計７５、遮断弁７６を設けている。コンデンサー７０で処理した処理排気を真空ポンプ７２で吸引する処理排気管７７には遮断弁７８、調節弁７９を設け、さらに、真空ポンプ７２の排気を処理するミストセパレータ８０を設けている。調節弁７８は圧力指示調節計７４の調節信号により調節する。コンデンサー７０で凝縮分離した溶剤は回収管８１を流してレシーバータンク７１に集めて貯留する。
【００３３】
コンデンサー７０は、冷凍機７３と冷凍水供給管８３、冷凍水戻管８４で接続し、冷凍機７３で冷却した冷媒が冷凍水供給管８３で供給されて冷却される。コンデンサ７０で温度上昇した冷媒は、冷凍水戻管８４で戻されて冷却されて循環されている。冷凍水供給管８３は、温冷水発生装置５２に冷媒を供給する冷媒入管６３とレシーバタンク７１に冷媒を供給するタンク冷却管８４とを分岐している。冷凍水戻管８４は、温冷水発生装置５２から冷媒を戻す冷媒戻管６４とレシーバタンク７１を冷却した冷媒を戻すタンク戻し管８５とを集合している。このように、コンデンサーを設け、冷凍機で冷却した冷媒で凝縮する構成すると、多種類の製品のろ過乾燥を単純なろ過・乾燥装置で、手間がかかることなくすることができ。
【００３４】
【発明の効果】
本願発明のろ過・乾燥装置は、フィルターを凹状に形成してケーキ面を凹状に形成するので、クラックの発生を抑制でき、ろ過、洗浄が均一に効率よく行なえ、洗浄液の消費量を減らし、ケーキと接触させる攪拌装置等の駆動装置を設けないので、コンタミを減らし、構造を簡単にし、操作を単純にできる。
【００３５】
特に、本願発明に係るろ過・乾燥装置は、フィルターをフィルター保護枠で凹状に支持するだけなので、装置の構造が簡単で製造が容易でコストを低減できる。また、請求項２のろ過・乾燥装置は容器本体内面のケーキ接触部に付着防止処理を施したので、ケーキのクラックの発生を一層抑制でき、リスラリーやケーキのスムージング等をより容易に行なうことができ、品質の良い製品を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るろ過・乾燥装置の構成例を示す模式図である。
【図２】 排気処理部の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１：ろ過・乾燥装置 ２：容器本体 ３：スラリー供給口
４：ろ液排出口 ５：フィルター保護枠 ６：フィルター
７：ジャケット ８：支持軸 ９：支持軸
１０：駆動装置 １１：ロータリージョイント １２：熱媒発生装置
１３：熱媒回収装置 １４：分離装置 １５：排気処理装置
１６：遮断バルブ １７：温度計 １８：表面処理部
１９：上面 ２０：加圧気体供給源 ２１：供給管
２２：連結管 ２３，２４：遮断バルブ ２５：加圧気体供給路
２６：フランジ ２７：配管 ２８：遮断バルブ
３１：供給路 ３２：戻り路 ３３：軸受
３４：伝導機構 ３５：軸受 ３６：排気通路
３７：外側ケーシング ３８：排気管 ３９：シール機構
４０：排気フィルター ４１：点検戸 ４２：遮断バルブ
４３：気体分岐管 ４４：遮断バルブ
６６：循環ポンプ ７０：コンデンサー ７１：レシーバタンク
７２：真空ポンプ ７３：冷凍機

Claims (2)

1. 密閉可能な容器本体にスラリーを供給する供給口と、該スラリーをろ過するフィルターと、ろ液を排出する排出口と、ジャケットとを設けたろ過・乾燥装置であって、ろ過・洗浄時の加圧・減圧する際に、フィルターを弾性変形させて凹状に形成させるため該フィルター下部に間隔をおいてフィルター保護枠を設けたことを特徴とするろ過・乾燥装置。
2. 前記容器本体内面の少なくともろ過されたケーキとの接触部に付着防止処理を施した請求項１に記載のろ過・乾燥装置。

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