JPH02307503A - 連続ろ過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は様々な種類のスラリーにたいして適用できるろ
過装置に関する。粉体や微粒子をスラリーとして利用し
ている工業分野は非常に広く、かつ身近なところにまで
及んでいる。例えば、製紙、化合繊、フィルム、塗料、
食品、医薬品、化粧品などがある。これらの製品に使用
されているスラリーの品質に対する要求は益々厳しくな
っている。

（従来の技術） 従来、上記の目的を達するためにボールミル、サンドグ
ラインダー、高速インペラ式分散機などで粉砕、分散を
行うことにより、均一なスラリーを得ている。さらに粗
粒や凝集粒子まで除くことが要求される分野ではフィル
ターでろ過を行なっている。一方、分散し、調整済みの
スラリーでも時間経過による凝集や、液面付近での乾燥
による粒子の濃縮凝集、外部からの汚染などによりフィ
ルターで取り除く必要が生じる場合が多い。上記のよう
にフィルターを使用する場合、かならず目詰まりが問題
となる。

フィルターの洗浄回復法としては、エアを吹き付けるエ
アブロ一式洗浄法、流体を逆から流す逆洗フィルター法
、ブラシをかけるスクレーバーフィルター法などがある
。これらの再洗浄方式の長所は初期投資額が小さい、フ
ィルター設備が単純で設置床面積が小さいことが挙げら
れる。短所としては、洗浄のため操業を中断する必要が
あること、洗浄のための人員を確保する必要がある、洗
浄設備が必要であること（洗浄装置回復度測定装置）、
洗浄廃液の処理が必要、スラリーの粒度分布が変わる可
能性ある等のことが挙げられる。

使い捨てタイプ（ディスポーザルタイプ）の長所は初期
投資額が小さい、設備が単純で設置床面積が小さいこと
が挙げられる。短所としては、交換に人手がかかること
、毎回新しいフィルターエレメントを必要としコスト高
となるなどがある。

この外に、フィルター表面に形成されるケーク層を除去
しながら連続的に濾過を行なう装置としては、本出願人
がフジマイクロ中ソニックフィルターとして製造してい
る装置がある。外側の室と内側の室が筒状のフィルター
で分離され、外側の室に流入口、内側の室に流出口を備
えている。この濾過装置においては、フィルター表面に
形成されるケーク層を超音波により破壊しながら作動す
る。この場合、分散、濾過能力は超音波の振幅、ホーン
の形状、ホーン先端と濾材との間隙、処理液体の圧力、
フィルターの回転数によって決まり、粒子の捕集量は処
理液中の粒子濃度、粒子径、フィルターの濾過精度によ
って決まる。この超音波を用いるろ過装置はかなりの能
力を持つが、場合によっては分散、濾過能力とも不足す
る場合がある。

さらに、本出願人は高圧洗浄水を吹き付ける強力なジェ
ット洗浄と、耐久性に定評のある焼結メツシュフィルタ
ーを組み合わせることにより目詰まりがなく連続運転で
きる装置について研究、開発を行い、すでに特願昭８３
−１３５６９８号などとして出願している。このタイプ
の装置は細かいろ過精度が要求されていてフィルターの
目詰まりが激しく、また５０μｍ以上の粒子がないよう
なスラリーに特に好適に用いることができる。第２図の
はこの装置のシステムの説明図である。供給されたスラ
リーを高圧ポンプ２１により加圧する。加圧したスラリ
ーをノズル２２より噴射する。

この噴射により液中でキャビチーシロンや粒子同士の衝
突さらに急激な加速による剪断力の発生などを生じ、粒
子の分散が行なわれる。噴射されたスラリーはフィルタ
ーハウジング２Ｇないに溝ち、ゆっくり回転している精
密な焼結メツシュフィルター２４でろ過される。フィル
ター２４の目に補足された粗大粒子や凝集粒子は高圧噴
射ノズルより噴射されたジェット流が回転しているフィ
ルターに衝突した際にはじき飛ばされ、再度分散される
ことにより、フィルターの目詰まりは次々に回復される
。ろ過されなかったスラリーは粗大粒子や凝集粒子を伴
ってリターン口より貯槽またはポンプへ戻りリサイクル
される。スラリーはこの手順を何度か繰り返すうちに分
散され、ろ過される。

この装置で好適にろ過できるものとしては、フィルム、
ファイバー用の添加剤、ブロッキング剤のろ過、重油の
改質、ろ過、化粧品の添加剤のろ過などがある。この方
式はスラリーを直接、高圧噴射ノズルより噴射すること
から直接型ジェット洗浄方式と呼ぶ。この方式の長所は
目詰まりが起こりに＜＜、目詰まりしても洗浄がインラ
インで行える。洗浄設備、人員は不要であり、洗浄排液
の処理が不要である。スラリの粒度分布は不変などの点
が挙げられる。

ジェットフィルターで１５ｗｔ％５ｔＯ２／水、スラリ
ーを模擬液として濾過した例を第５図に示す。非常に安
定した流量が得られており目詰まりの傾向の無いことが
わかる。またこの時の濾過前、鑓過後での粒度分布の変
化は第６図に示す通りであり、分布そのものの格好には
変化がなく、粗粒のみの濾別が行なわれたことがわかる
。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は目詰まりというフィルターの基本問題を解決し
、硬い微粒子を含むスラリーや高粒子濃度のスラリー、
そして気体の状態のものも含む種々の混合体にたいして
連続濾過運転をおこなうことができるろ過装置を得るこ
とを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、高圧洗浄水を吹き付ける強力なジェット洗浄
と、耐久性に定評のある焼結メツシュフィルターを組み
合わせることにより目詰まりがなく連続運転できる装置
を得た。

（作用） 本発明の装置は目詰まりをあまりしないような液のろ過
に用いるもので、中に粗大な粒子が入っていても大量の
スラリーをろ過できるという特徴を備えている。

前記の直接型ジェット洗浄方式と比べると高圧噴射ノズ
ルより噴射されるスラリーは一度フイルターでろ過され
たものであること、および、スラリー供給用のポンプを
別に用いることが大きく異なっている。

以下、本発明の方式を第１図に基づいて説明する。外部
のスラリー供給ポンプにより回転しているフィルター１
へ流入口２からスラリーを供給する。フィルター１でろ
過された液はほとんどが外部へ取り出されるが一部分は
高圧ポンプ３へ供給される。スラリーで満ちたフィルタ
ーハウジング４の中へ加圧したスラリーを高圧噴射ノズ
ル５より噴射する。フィルターの目に捕捉された粗大粒
子、未分散粒子はノズル５より噴射された噴流がフィル
ター１に衝突した際にはじき飛ばされ、凝集粒子やスラ
リーが乾燥固化したようなものは噴流の衝突により分散
される。フィルター１を通過しない粒子はハウジング４
内にとどまり再度フィルター１に捕捉され、噴流の衝突
作用を受けるか、ハウジングの底に沈む。ハウジング４
の底に沈んだ粒子は定期的にドレインアウトされること
により糸外に排出される。

この本発明の方式で特に好適に使われるものは、紙の塗
工液、サイズ剤のろ過、工業用冷却水、シール水のろ過
、潤滑油のろ過、チェックフィルターなど比較的ろ過精
度の粗いものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。本発明の装置
の構成は非常に単純であり、主なものは高圧ポンプ、ノ
ズル、フィルターハウジング、フィルター、ロータリー
ジ縛インドの５つである。

この５つの部分について説明する。

高圧ポンプには、プランジャーポンプを使用しているが
、スラリーを扱うことが前提なので、耐摩耗性を考慮し
種々の工夫をしている。つまり、プランジャーにセラミ
ック製のものを使い、かつ大容量のポンプを低速で動か
す等の対策を行なっている。これらの対策により１００
０時間以上の耐久性を得ている。

高圧噴射ノズルはこの装置の中で最も摩耗の激しい部分
である。超硬合金を使用しておりほぼ溝足できる耐摩耗
性を確保しているが、はんのわずかな摩耗でも特性（特
に噴射圧）に影響が出てしまうので、ダイヤモンド等の
さらに耐摩耗性の高い材料を用いることが望ましい。ま
た、噴射圧力の調整を行なうことにより第３図に示すよ
うに長時間の使用を可能にしている。

本発明で使用しているフィルターエレメントは、ステン
レススチール製の金網（ワイヤーメツシュ）を積層し焼
結したもので、ろ過の精度と耐久性を兼ね備えたもので
あり、本装置中で最も重要な役割を果たしている。もと
もと焼結メツシュフィルターは、耐摩耗性の高い濾材と
して定評があるが、特殊な加工を施しさらに耐摩耗性を
高めている。

第４図に焼結メツシュフィルターの断面を示す。

焼結メツシュフィルターは、５層構造を取っており、外
側より保護金網３１、濾過金網３２、分配金網３Ｇ、補
強金網２層ａ４の順となっている。

各金網の役割は、以下の通りである。保護金網３１は濾
過金網３２を保護し、損傷を受けずらいようにしている
。濾過金網３２は非常に細いステンレススチールの線を
織って濾材としたもので、これを中心にフィルターは構
成されている。金網（ワイヤーメツシュ）は他の濾材例
えば焼結金属粒子（パウダー）に比べ洗浄回復性が良く
、かつ表面で粒子を止める構造であるためジェットフィ
ルターによく適合する。分配用金網３３は濾過金網ａ２
を補強層から浮かせて流体の流れを分配させる。補強金
網３４は粗く太い金網で出来ており、先の３層を支えて
フィルターに強度を与えている。

これらの金網は、焼結を行い一体化されて強固な焼結フ
ィルターとしている。

その他、フィルターハウジングには、噴射ノズル、ベン
トノズル、ドレインノズル、リサイクリングノズルおよ
び入口ノズルが付いている。またフィルターハウジング
の中心部には、フィルターエレメントがあり、それは駆
動部に連結されシール部分、ロータリージヨイントを経
て出口ノズルへと接続されている。

実施例として、塗工液スラリー（スターチ系）に、塗工
液の固化したもの（ソフトケーク）を０゜５ｗｔ％の割
合で混入して濾過した。表１に分散効果を示す。

表１１分散効果 ろ過前　　　ろ通抜 ＋３２５ｍｅｓｈ　　　１００％　　１５！４＋１５０
ｍｅｓｈ　　　１００％　　　　８％＋４６ｍｅｓｈ　
　　１００％　　　０％表１によれば、塊状のものがほ
とんど３２５ｍｅｓｈ以下に分散されてしまったことを
示している。

この時、使用したフィルターは１６０ｍｅｓｈだったの
で、９２％が１５０ｍｅ　ｓ　ｈ以下に分散されフィル
ターを通過していることが分かる。つまり従来のフィル
ターでは濾別したものを逆洗によりドレインから排出し
ていたのが、このフィルターではその必要が無くなり塗
工液の損失や排水の処理が最小限に抑えられるというメ
リットも生じている。このシステムはソフトケークを分
散しドレイン量を少なくできるばかりか洗浄排水がほと
んど出ないので、排水処理の負担を軽減できるという特
徴があり工程の合理化が図れるものと考えられる。

本発明はフィルターの基本的問題である目詰まりを解決
した意義は非常に大きなものである。

（応用分野） ［発明の効果コ 本発明の装置により、連続的な洗浄機構により目詰まり
のない濾過が可能で、維持管理に人手がかからないろ過
が可能となった。洗浄機構は原液を用いたものなので排
液処理の必要がない。焼結メツシュフィルターにより粗
粒をシャープにカットできる。高圧ポンプによる噴射は
洗浄ばかりでなく圧力ホモジナイザーとしても働くので
粒子の分散効果が期待できる。構造が単純でメンテナン
スが容易であるなどの効果がある。さらに、本発明の装
置はソフトケークを分散し、ドレイン量を少なくできる
ばかりか、洗浄排水がほとんど出ないので、排水処理の
負担を軽減できるという特徴があり工程の合理化が図れ
る等の効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置のシステムの説明図、第２図は直
接型ジェット洗浄方式の説明図、第３図は噴射圧力の調
整によるノズルの耐用時間の変化を示すグラフ、第４図
は焼結メツシュフィルターの断面図、第５図はジェット
フィルターでスラリーを濾過した例を示すグラフ、第６
図は濾過前、濾過後での粒度分布の変化を示すグラフで
ある。 １．２４・・・焼結メツシュフィルター、３．２１・・
・高圧ポンプ、５．２２・・・高圧噴射ノズル、４゜−
２３・・・フィルターハウジング。 へト ｃ−４ Δや −ト へ卜 ヤ＾ Δぐ 嶌ト 八　　介 １　　　”ｆＭ 躯　　へ コ　　　　　　　　　１大− 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）外側の室と内側の室が筒状のフィルターで分離さ
   れ、外側の室に流入口、内側の室に流出口を備えた濾過
   装置において、スラリーを前記外側の室に前記流入口か
   ら噴出させる手段と、前記フィルターによりろ過された
   スラリーの一部を高圧ポンプによりフィルターハウジン
   グ内に噴出させる手段とを備えたことを特徴とする連続
   濾過装置。