JP7256945B2

JP7256945B2 - ろ過装置

Info

Publication number: JP7256945B2
Application number: JP2020093896A
Authority: JP
Inventors: 正二元家
Original assignee: Ishigaki Co Ltd
Current assignee: Ishigaki Co Ltd
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2023-04-13
Anticipated expiration: 2040-05-29
Also published as: JP2021186735A

Description

本発明は、油脂等を包含する難ろ過性原液を、スクリーンで固液分離あるいはスラリーを抽出するろ過装置に関し、特に、ろ過操作中にスクリーン表面を摺動部材で摺動しつつ運転を行うろ過装置に関する。

従来、微細粒子を含有する混合液から微細粒子を分離するろ過機は、様々な分野で適用されており、微細孔を有するスクリーンを介してろ過する技術は周知である。しかし、油脂等を包含する難ろ過性原液をろ過する際には、ろ過面（スクリーン）が早期に目詰まりしてろ過抵抗が上昇し、継続的なろ過操作が困難となっていた。

そこで、版状フィルターの表面にスクレーパなどの清拭具を稼働自在に配設し、ろ過操作時版状フィルター表面を清拭に保持するろ過装置が特許文献１に記載されている。

特開昭６４－０４７４１６号公報

特許文献１に開示されているろ過装置は、版状フィルターの表面が清拭具の回転によって常に浄化され目詰まりを防止できるので、濾カスが多く溜まってもろ過作用が支障なく行われるものである。

しかし、処理槽の上方から被処理流体を供給するので、時間の経過とともに濾カスが版状フィルターの上方へと層を成して堆積する。そのため、新たに供給される被処理流体は、まず版状フィルターの表面に形成された濾カス層でろ過され、その後、カス層を通過した液分が版状フィルターのろ過孔を透過して下方へ排出される。

清拭具の回転による濾カス層の攪拌効果も不明であり、被処理流体が難ろ過性原液の場合、濾カス層で早期に目詰まりする可能性が高く、長期のろ過操作時間を維持できない。また、堆積した濾カス層の除去には、版状フィルターを取り外す必要があり、手間が掛かるとともに、運転停止時間が長くなるという問題があった。

本発明は、摺動部材でスクリーン表面のろ過槽を掻き除きつつ運転を行い、摺動部材の進行方向後方のスクリーン表面に汚泥を供給するろ過装置を提供する。

本発明は、円筒状のろ過槽に被処理原液を供給し、内部に張設するスクリーンにて固液分離するろ過装置において、電動機と連結する中空状の回転軸と、回転軸を回動自在に軸支して供給管から被処理原液を回転軸に供給する回転継手と、回転軸と直交して接続され内部で連通し、両端部をろ過槽の内壁近傍まで延設される中空状の摺動部材と、スクリーン近傍の上方に位置し、スクリーンで固液分離したスラリーを連続的に排出するスラリー管と、を備え、摺動部材は、回転方向前面にスクリーン上方のろ過面を摺動するスクレーパと、回転方向後面に回転軸から供給された被処理原液をスクリーン表面に供給する供給孔を有するもので、スクリーンの目詰まりを解消しつつ、目詰まりを解消したスクリーン表面に原液を供給するのでろ過抵抗が少なく長期に亘ってろ過操作を継続可能である。

ろ過槽の上部に高圧気体を供給する給気管を設けると、さらに固形物をスクリーンの表面に押圧し、固液分離を促進するとともにろ過時間を短縮することが可能となる。

スラリー管を摺動部材の回転方向に沿ってろ過槽周壁に接線状に連通すると、摺動部材５の回転作用によりスラリーを容易に排出可能となる。

本発明は、スクリーンの目詰まりを解消しつつ、目詰まりを解消したスクリーン表面に原液を供給するのでろ過抵抗が少なく長期に亘ってろ過操作を継続可能である。また、排出管がスクリーン近傍の上方に位置しているので、運転操作を継続した状態で連続的にスクリーン表面に堆積するスラリーを排出できる。さらに、高圧気体によりろ過槽内を加圧すると、ろ過作用が促進して含水率を低減させることができる。

本発明に係るろ過装置の縦断面図である。同じく、図１のＡ－Ａ断面図である。同じく、摺動部材の断面図である。同じく、他の実施例のろ過装置の縦断面図である。本発明の実施例に係るろ過運転中の摺動部材近傍の概念図である。

図１はろ過装置の縦断面図である。
円筒状のろ過槽１に、固形物を含有する被処理原液を固液分離するスクリーン２を張設している。スクリーン２の材質、目開き等は被処理原液の性状や含まれる固形物の粒子径により適宜決定する。

ろ過槽１の上方に電動機３を配設し、動力伝達手段を介して電動機３と連結した回転軸４をスクリーン２表面近傍まで内挿する。回転軸４の下端はスクレーパ６を設けた摺動部材５と接続する。摺動部材５は、ろ過槽１の直径方向に向かって延設され、回転作用によりスクリーン２上方のろ過面を摺動する。

ろ過槽１の外方にて回転軸４の上端を回動自在に回転継手７に接続しており、回転継手７に被処理原液の供給管８を連結する。

回転軸４および摺動部材５は中空状で内部が連通しており、供給管８から回転継手７を介して回転軸４に供給された被処理原液は、管内の原液供給路から摺動部材５に形成された供給孔９からスクリーン２表面に供給される。

ろ過槽１のスクリーン２近傍の上方にはスクリーン２でろ過・濃縮したスラリーを外部に排出するスラリー管１０を設けている。ろ過槽１底部にはスクリーン２で分離したろ過液を排出する排液管１１と、ろ過槽１上部には高圧気体を供給する給気管１２を設ける。

図２は図１のＡ－Ａ断面図である。
摺動部材５は、ろ過槽１中心に内挿した回転軸４と直交して連結しており、両端部はろ過槽１の内壁近傍まで延設する。

電動機３を始動させると、回転軸４と摺動部材５は同期回転する。摺動部材５の回転方向前面にはそれぞれスクレーパ６，６を取り付け、回転方向後面にはそれぞれ被処理原液の供給孔９，９を設けている。

スクレーパ６は、摺動部材５の回転によりスクリーン２表面を摺動しながら堆積する固形物を掻き除くことでスクリーン２の目詰まりを解消する。

供給孔９は、供給量やろ過面積等からスクリーン２に均等に供給するよう所定の間隔で複数形成している。

スラリー管１０は、摺動部材５の回転方向に沿って、ろ過槽１周壁に接線状に連通している。

図１に示すように、被処理原液は供給管８から回転継手７を介して回転軸４および摺動部材５に供給している。本実施例では、回転継手７の両端に管を接続し、一方の菅のみが回動可能な公知の技術を採用している。回転軸４の近傍に配設した電動機３により回転軸４を回転させており、動力伝達手段はベルト、ギア等の公知の技術を適用できる。

電動機３を始動させると回転軸４のみが回転し、回転継手７は供給管８に支持された状態で固定される。

なお、回転継手７に回転軸４を貫通させ、延設した回転軸４の軸端に電動機３を直結するとともに、回転継手７の側面に供給管８を連結してもよい。

図３は摺動部材の断面図である。
本実施例では摺動部材５の基材として中空管を用いており、中空管の中央上部には導入孔１３を設け、その導入孔１３を囲繞するように回転軸４の下端を接続している。回転軸４から導入孔１３を通じて摺動部材５の中空管に供給される被処理原液は、供給孔９からスクリーン２表面に供給される。

中空管の回転方向前面にスクレーパ６を取り付け、回転方向後面に供給孔９を形成している。スクレーパ６はスクリーン２より硬度の低い合成樹脂等を用いることで、スクリーン２の摩耗を防止できる。また、固形物を掻き除いた後、容易に摺動部材５の上方から後方に移動させるために、前方斜め下に傾斜するように取り付けている。

なお、本実施例では板状のスクレーパを用いているが、スクリーンに堆積する固形物を掻き除く作用を奏するものであれば、例えばブラシ状等の他の形状でも適用できる。

被処理原液をスクリーン２上に供給する供給孔９の径あるいは角度等は、被処理原液の仕様や回転速度等から適宜決定する。

本実施例では中空管に板状のスクレーパ６を取り付けているが、これに限らず一辺がスクレーパの役割が可能な台形状の中空部材等、同様の作用効果を奏し得るものであれば適用できる。

図４は他の実施例のろ過装置の縦断面図である。
回転軸４が摺動部材５の上部、下部で分割してろ過槽１に内挿されており、上部回転軸４ａにはろ過槽１上方の電動機３が連結し、下部回転軸４ｂはスクリーン２を貫通してろ過槽１下方で回転継手７を介して供給管８と連通している。

上部回転軸４ａは、摺動部材５を回転させるためのもので、中実管であってもよい。

下部回転軸４ｂは、被処理原液を供給するためのもので、中空管で形成されている。このとき、摺動部材５の導入孔１３は中央下部に設けられており、その導入孔１３を囲繞するように下部回転軸４ｂの上端を接続している。

回転継手７は、一端に下部回転軸４ｂを接続し、他端に供給管８を接続する。被処理原水は、供給管８から下部回転軸４ｂを介して摺動部材５に流入し、スクリーン２上方のろ過面に供給される。

図５は実施例に係るろ過運転中の摺動部材近傍の概念図である。
スクリーン２表面に堆積した固形物を掻き除きながら摺動部材５が図左方向へと回転移動する。このときスクリーン２表面の固形物は、スクレーパ６に沿って摺動部材５の上方まで搬送される。ろ過運転中は、摺動部材５の回転移動により、常時スクリーン２の目詰まりを防止することができる。

固形物を除去した後のスクリーン２上に、摺動部材５の供給孔９から被処理原液を供給する。スクリーン２の目詰まりおよびスクリーン２表面の固形物を除去しているため、ろ過抵抗が少なく、供給直後から固液分離が促進される。

その後、摺動部材５の上方まで掻き除かれた固形物が重力作用により下方に落下する。この上下運動により固形物は攪拌され、新たに形成された水道から液分が排出され易くなる。また、スクリーン２の表面に新たに供給された被処理原液の上部に落下してくることで、被処理原液を押圧して固液分離を促進する。

ろ過槽１に設けた給気管１２から高圧気体を供給し、ろ過槽１内部を高圧に維持することで、さらに固形物をスクリーン２の表面に押圧し、固液分離を促進するとともにろ過時間を短縮することが可能となる。なお、高圧気体によるろ過圧力は、被処理原液の仕様やろ過面積等により適宜決定する。

スクリーン２により液分を分離されたスラリーは、摺動部材５の回転作用により、連続的にスラリー管１０より排出される。ろ過槽１の接線状にスラリー管１０を接続することで、摺動部材５の回転作用によりスラリーを容易に排出可能となる。なお、スクリーン２上に堆積した固形物のスラリー層は上層ほど含水率が低いため、スラリー管１０を摺動部材５より上方に位置させると、ろ過作用が進行して含水率が低下したスラリーを率先して排出できる。

この発明に係るろ過装置は、常時スクリーンの目詰まりを解消しつつ連続的にろ過運転を継続できるもので、ろ過性能の低下を可能な限り減少させることが可能となる。したがって、製薬分野、化粧品分野や、微生物を用いるバイオ分野等の粒子径が小さい固形物を含有する原液や、溶液中に油脂が分散している食品分野等の難ろ過性の原液に非常に有効である。

１ろ過槽
２スクリーン
３電動機
４回転軸
５摺動部材
６スクレーパ
７回転継手
８供給管
９供給孔
１０スラリー管
１２給気管

Claims

円筒状のろ過槽（１）に被処理原液を供給し、内部に張設するスクリーン（２）にて固液分離するろ過装置において、
電動機（３）と連結する中空状の回転軸（４）と、
回転軸（４）を回動自在に軸支して供給管（８）から被処理原液を回転軸（４）に供給する回転継手（７）と、
回転軸（４）と直交して接続され内部で連通し、両端部をろ過槽（１）の内壁近傍まで延設される中空状の摺動部材（５）と、
スクリーン（２）近傍の上方に位置し、スクリーン（２）で固液分離したスラリーを連続的に排出するスラリー管（１０）と、を備え、
摺動部材（５）は、回転方向前面にスクリーン（２）上方のろ過面を摺動するスクレーパ（６）と、回転方向後面に回転軸（４）から供給された被処理原液をスクリーン（２）表面に供給する供給孔（９）を有する
ことを特徴とするろ過装置。
前記ろ過槽（１）の上部に高圧気体を供給する給気管（１２）を設けた
ことを特徴とする請求項１に記載のろ過装置。
前記スラリー管（１０）を、摺動部材（５）の回転方向に沿って、ろ過槽（１）周壁に接線状に連通した
ことを特徴とする請求項１または２に記載のろ過装置。