JPWO2019220828A1 - せん断部材及び濾過装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】濾過装置が備える濾材の濾過面周囲の原液の濃縮を低減又は防止するせん断部材及び濾過装置を提供すること。【解決手段】濾過面１３３及び複数の濾過孔１３１を有し、１次側に投入された原液を濾過するための濾過エレメント１３０と、濾過エレメント１３０に当接して回転方向Ｘに回転することにより濾過面１３３を清掃するスクレーパー１４０と、１次側に設けられスクレーパー１４０が取り付けられる支柱１２５と、筒体１９０と、を備える濾過装置１０に用いられるシアブレード１５０であって、半径方向における支柱１２５の外周側の端部によって規定される円Ｃと濾過面１３３との間に少なくとも先端部１５５が配置され、先端部１５５と濾過面１３３との半径方向における距離が後端部１５７と濾過面１３３との半径方向における距離よりも小さくなるように配置されるシアブレード１５０。【選択図】図３
Description
本発明は、せん断部材及びそのせん断部材を備える濾過装置に関する。
従来、濾過装置は、１次側と２次側との境にフィルター等の濾材を備えている。濾過装置は、微細な粒子である分散相を含む気体や液体の分散媒である原液を１次側から供給し、供給された原液を濾材によって濾過することにより、２次側に濾過された濾過液を得る。濾過装置によって行われる濾過の種類は、例えば分級濾過や濃縮濾過、搾汁濾過、うらごし濾過等がある。また、濾過装置は、例えば食品や飲料の製造や電池の製造等、多くの分野にわたり用いられている。
濾過装置が備える濾材は、原液を所定のスラリー濃度を有する濾過液に濾過するために、濾過面に複数の濾過孔を有している。また、濾過装置は、濾材が有する複数の濾過孔の目詰まりが発生しないように、１次側において濾材の表面に溜まった残渣を除去するスクレーパー等の清掃部材を備えている（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、清掃部材によって複数の濾過孔の目詰まりの発生を防止することができているにもかかわらず、次のような現象が発生することによって、濾過装置の２次側において所定のスラリー濃度の濾過液を得ることができなくなる場合がある。すなわち、１次側に次々と供給される原液が濾過され、清掃部材によって除去された残渣が沈降分離することなく濾過面近傍に滞留し、濃度が高くなった原液が濾材の濾過面の周囲に溜まり、略ドーナツ状に所定の厚みの層（以下、濃縮層という）が形成される場合がある。濃縮層が形成されると、濃縮層自体が濾材として機能してしまい、２次側に所定のスラリー濃度の濾過液を得ることができなくなる。このような現象は、原液が高スラリー、高粘性の場合により発生しやすい。また、原液中の分散相が微粒子である場合により発生しやすい。このため、濾過装置において、濃縮層の発生を低減又は防止して、所定のスラリー濃度の濾過液を得ることが望まれている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、濾過装置が備える濾材の濾過面周囲の原液の濃縮を低減又は防止するせん断部材及び濾過装置を提供することを例示的課題とする。
上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
［趣旨１］
濾過面及び前記濾過面に設けられた複数の濾過孔を有し、１次側に投入された原液を濾過するための濾材と、前記濾材に当接して回転方向に回転することにより前記濾過面を清掃する清掃部材と、前記回転方向に略直交する上下方向を長手方向として前記１次側に設けられ、前記清掃部材が取り付けられる支柱と、前記濾材、前記清掃部材及び前記支柱を収納する筒体と、を備える濾過装置に用いられるせん断部材であって、
前記清掃部材に取り付けられ、前記回転方向の下流側の端部と前記回転方向の上流側の端部とを有するブレードを備え、
前記ブレードは、前記回転方向に略直交する半径方向における前記支柱の外周側の端部によって規定される円と前記濾過面との間に少なくとも前記下流側の端部が配置され、前記下流側の端部と前記濾過面との前記半径方向における距離が前記上流側の端部と前記濾過面との前記半径方向における距離よりも小さくなるように配置される、せん断部材。
濾過面及び前記濾過面に設けられた複数の濾過孔を有し、１次側に投入された原液を濾過するための濾材と、前記濾材に当接して回転方向に回転することにより前記濾過面を清掃する清掃部材と、前記回転方向に略直交する上下方向を長手方向として前記１次側に設けられ、前記清掃部材が取り付けられる支柱と、前記濾材、前記清掃部材及び前記支柱を収納する筒体と、を備える濾過装置に用いられるせん断部材であって、
前記清掃部材に取り付けられ、前記回転方向の下流側の端部と前記回転方向の上流側の端部とを有するブレードを備え、
前記ブレードは、前記回転方向に略直交する半径方向における前記支柱の外周側の端部によって規定される円と前記濾過面との間に少なくとも前記下流側の端部が配置され、前記下流側の端部と前記濾過面との前記半径方向における距離が前記上流側の端部と前記濾過面との前記半径方向における距離よりも小さくなるように配置される、せん断部材。
［趣旨２］
前記ブレードは、前記下流側の端部に、複数の凸部と複数の凹部とが連続した櫛刃状の形状を有してもよい。
前記ブレードは、前記下流側の端部に、複数の凸部と複数の凹部とが連続した櫛刃状の形状を有してもよい。
［趣旨３］
前記ブレードは、前記半径方向において前記清掃部材に複数取り付けられてもよい。
前記ブレードは、前記半径方向において前記清掃部材に複数取り付けられてもよい。
［趣旨４］
濾過面及び前記濾過面に設けられた複数の濾過孔を有し、１次側に投入された原液を濾過するための濾材と、前記濾材に当接して回転方向に回転することにより前記濾過面を清掃する清掃部材と、前記回転方向に略直交する上下方向を長手方向として前記１次側に設けられ、前記清掃部材が取り付けられる支柱と、前記濾材、前記清掃部材及び前記支柱を収納する筒体と、を備える濾過装置に用いられるせん断部材であって、
前記上下方向に伸びる第１の線状部材と、前記第１の線状部材よりも前記回転方向の上流側に設けられ前記上下方向に伸びる第２の線状部材と、を備え、
前記回転方向に略直交する半径方向における前記支柱の外周側の端部によって規定される円と前記濾過面との間に少なくとも前記第１の線状部材が配置され、前記第１の線状部材と前記濾過面との前記半径方向における距離が前記第２の線状部材と前記濾過面との前記半径方向における距離よりも小さくなるように配置される、せん断部材。
濾過面及び前記濾過面に設けられた複数の濾過孔を有し、１次側に投入された原液を濾過するための濾材と、前記濾材に当接して回転方向に回転することにより前記濾過面を清掃する清掃部材と、前記回転方向に略直交する上下方向を長手方向として前記１次側に設けられ、前記清掃部材が取り付けられる支柱と、前記濾材、前記清掃部材及び前記支柱を収納する筒体と、を備える濾過装置に用いられるせん断部材であって、
前記上下方向に伸びる第１の線状部材と、前記第１の線状部材よりも前記回転方向の上流側に設けられ前記上下方向に伸びる第２の線状部材と、を備え、
前記回転方向に略直交する半径方向における前記支柱の外周側の端部によって規定される円と前記濾過面との間に少なくとも前記第１の線状部材が配置され、前記第１の線状部材と前記濾過面との前記半径方向における距離が前記第２の線状部材と前記濾過面との前記半径方向における距離よりも小さくなるように配置される、せん断部材。
［趣旨５］
濾過面及び前記濾過面に設けられた複数の濾過孔を有し、１次側に投入された原液を濾過するための濾材と、
前記濾材に当接して回転方向に移動することにより前記濾過面を清掃する清掃部材と、
前記回転方向に略直交する上下方向を長手方向として前記１次側に設けられ、前記清掃部材が取り付けられる支柱と、
趣旨１から趣旨４のいずれか１項に記載のせん断部材と、
前記濾材、前記清掃部材、前記支柱及び前記せん断部材を収納する筒体と、
を備える、濾過装置。
濾過面及び前記濾過面に設けられた複数の濾過孔を有し、１次側に投入された原液を濾過するための濾材と、
前記濾材に当接して回転方向に移動することにより前記濾過面を清掃する清掃部材と、
前記回転方向に略直交する上下方向を長手方向として前記１次側に設けられ、前記清掃部材が取り付けられる支柱と、
趣旨１から趣旨４のいずれか１項に記載のせん断部材と、
前記濾材、前記清掃部材、前記支柱及び前記せん断部材を収納する筒体と、
を備える、濾過装置。
［趣旨６］
前記支柱に取り付けられ、前記筒体の内壁近傍の前記原液を撹拌する撹拌部材を備えてもよい。
前記支柱に取り付けられ、前記筒体の内壁近傍の前記原液を撹拌する撹拌部材を備えてもよい。
［趣旨７］
前記支柱は、前記支柱の中心軸の周りに回転可能であってもよい。
前記支柱は、前記支柱の中心軸の周りに回転可能であってもよい。
（趣旨２−１）
濾過面及び前記濾過面に設けられた複数の濾過孔を有し、１次側に投入された原液を濾過するための濾材と、前記濾材に当接して回転方向に回転することにより前記濾過面を清掃する清掃部材と、前記回転方向に略直交する上下方向を長手方向として前記１次側に設けられ、前記清掃部材が取り付けられる支柱と、前記濾材、前記清掃部材及び前記支柱を収納する筒体と、を備える濾過装置に用いられるせん断部材であって、
前記支柱の前記回転方向に略直交する半径方向における外周側の端部によって規定される円と前記濾過面との間に少なくとも前記回転方向の下流側が配置され、前記回転方向の下流側と前記濾過面との距離が前記回転方向の上流側と前記濾過面との距離よりも小さくなるように配置される、せん断部材。
（趣旨２−２）
前記せん断部材は、ブレードであり、前記清掃部材に取り付けられてもよい。
（趣旨２−３）
前記ブレードは、前記回転方向の下流側に、複数の凸部と複数の凹部とが連続した櫛刃状の形状を有してもよい。
（趣旨２−４）
前記ブレードは、前記清掃部材に複数取り付けられてもよい。
（趣旨２−５）
前記せん断部材は、少なくとも２本の線状部材であってもよい。
（趣旨２−６）
濾過面及び前記濾過面に設けられた複数の濾過孔を有し、１次側に投入された原液を濾過するための濾材と、
前記濾材に当接して回転方向に移動することにより前記濾過面を清掃する清掃部材と、
前記回転方向に略直交する上下方向を長手方向として前記１次側に設けられ、前記清掃部材が取り付けられる支柱と、
趣旨２−１から趣旨２−５のいずれか１項に記載のせん断部材と、
前記濾材、前記清掃部材、前記支柱及び前記せん断部材を収納する筒体と、
を備える、濾過装置。
（趣旨２−７）
前記支柱に取り付けられ、前記筒体の内壁近傍の前記原液を撹拌する撹拌部材を備えてもよい。
（趣旨２−８）
前記支柱は、前記支柱の中心軸の周りに回転可能であってもよい。
濾過面及び前記濾過面に設けられた複数の濾過孔を有し、１次側に投入された原液を濾過するための濾材と、前記濾材に当接して回転方向に回転することにより前記濾過面を清掃する清掃部材と、前記回転方向に略直交する上下方向を長手方向として前記１次側に設けられ、前記清掃部材が取り付けられる支柱と、前記濾材、前記清掃部材及び前記支柱を収納する筒体と、を備える濾過装置に用いられるせん断部材であって、
前記支柱の前記回転方向に略直交する半径方向における外周側の端部によって規定される円と前記濾過面との間に少なくとも前記回転方向の下流側が配置され、前記回転方向の下流側と前記濾過面との距離が前記回転方向の上流側と前記濾過面との距離よりも小さくなるように配置される、せん断部材。
（趣旨２−２）
前記せん断部材は、ブレードであり、前記清掃部材に取り付けられてもよい。
（趣旨２−３）
前記ブレードは、前記回転方向の下流側に、複数の凸部と複数の凹部とが連続した櫛刃状の形状を有してもよい。
（趣旨２−４）
前記ブレードは、前記清掃部材に複数取り付けられてもよい。
（趣旨２−５）
前記せん断部材は、少なくとも２本の線状部材であってもよい。
（趣旨２−６）
濾過面及び前記濾過面に設けられた複数の濾過孔を有し、１次側に投入された原液を濾過するための濾材と、
前記濾材に当接して回転方向に移動することにより前記濾過面を清掃する清掃部材と、
前記回転方向に略直交する上下方向を長手方向として前記１次側に設けられ、前記清掃部材が取り付けられる支柱と、
趣旨２−１から趣旨２−５のいずれか１項に記載のせん断部材と、
前記濾材、前記清掃部材、前記支柱及び前記せん断部材を収納する筒体と、
を備える、濾過装置。
（趣旨２−７）
前記支柱に取り付けられ、前記筒体の内壁近傍の前記原液を撹拌する撹拌部材を備えてもよい。
（趣旨２−８）
前記支柱は、前記支柱の中心軸の周りに回転可能であってもよい。
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされるであろう。
本発明によれば、濾過装置が備える濾材の濾過面周囲の原液の濃縮を低減又は防止するせん断部材及び濾過装置を提供することができる。
［第１の実施形態］
＜濾過装置＞
第１の実施形態に係る濾過装置１０の具体的構成について図面を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施形態の濾過装置１０の構成を示す縦断面図と濾過装置の濾過エレメント１３０近傍の拡大縦断面図である。濾過装置１０は、モータ１００と、回転軸１０５と、原液入口１１０と、１次側槽部１２０と、支柱１２５と、濾材である濾過エレメント１３０と、清掃部材であるスクレーパー１４０と、せん断部材であるシアブレード１５０と、２次側槽部１６０と、濾過液出口１７０と、ドレン出口１８０と、筒体１９０と、を備える。
＜濾過装置＞
第１の実施形態に係る濾過装置１０の具体的構成について図面を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施形態の濾過装置１０の構成を示す縦断面図と濾過装置の濾過エレメント１３０近傍の拡大縦断面図である。濾過装置１０は、モータ１００と、回転軸１０５と、原液入口１１０と、１次側槽部１２０と、支柱１２５と、濾材である濾過エレメント１３０と、清掃部材であるスクレーパー１４０と、せん断部材であるシアブレード１５０と、２次側槽部１６０と、濾過液出口１７０と、ドレン出口１８０と、筒体１９０と、を備える。
モータ１００は、回転軸１０５を介して支柱１２５に接続されている。モータ１００は、回転軸１０５を介して支柱１２５並びに支柱１２５に取り付けられたスクレーパー１４０及びシアブレード１５０を所定の回転方向Ｘ（図２参照）及び所定の回転速度で回転させる。モータ１００は、支柱１２５並びに支柱１２５に取り付けられたスクレーパー１４０及びシアブレード１５０を、例えば毎分１〜３０回転させる。
原液入口１１０は、例えば固体の分散相と例えば気体又は液体の分散媒とからなる原液を１次側槽部１２０に投入するための開口部である。原液入口１１０は、回転軸１０５を中心とした半径方向（以下、単に半径方向という）における筒体１９０側（外周側）、かつ、濾過エレメント１３０の上側に設けられている。これにより、１次側槽部１２０内の原液は、半径方向の外周側から、かつ、上下方向の上側から、圧力が加えられ、濾過エレメント１３０に向かう流れとなる。
１次側槽部１２０は、濾過エレメント１３０と筒体１９０とによって形成される空間であり、原液入口１１０から投入された原液を濾過エレメント１３０によって濾過するための１次側の空間である。支柱１２５は、１次側槽部１２０内に上下方向にわたって設けられ、スクレーパー１４０及びシアブレード１５０を取り付けるために設けられている。図１の濾過装置１０では、例えば４本の支柱１２５が設けられている。なお、支柱１２５の数は４本に限定されない。４本の支柱１２５は、モータ１００によって回転され、１次側槽部１２０の原液内で回転軸１０５を中心として回転する。例えば、濾過エレメント１３０の直径が約７５ｍｍの場合、支柱１２５の半径方向の長さ（幅、短手方向の長さ）は、約１０ｍｍ以上である。
濾過エレメント１３０は、上面視略円形の円筒形状である。濾過エレメント１３０は、１次側槽部１２０の原液を濾過するための濾材であり、濾過エレメント１３０によって原液が濾過されることにより、２次側槽部１６０に所定のスラリー濃度の濾過液が得られる。濾過エレメント１３０は、所定のスラリー濃度の濾過液を得るための複数の孔部である濾過孔１３１を有する。また、濾過エレメント１３０の１次側槽部１２０に対向する面を、以下、濾過面１３３という。濾過エレメント１３０の詳細な構成は後述する。
スクレーパー１４０は、１次側槽部１２０内において濾過エレメント１３０の濾過面１３３に当接して設けられている。スクレーパー１４０は、濾過エレメント１３０によって原液が濾過された後に濾過面１３３上に残った残渣を除去することにより、濾過エレメント１３０の濾過孔１３１の目詰まりを防止する。これにより、１次側槽部１２０の原液が濾過孔１３１に円滑に供給される。スクレーパー１４０の詳細な構成は後述する。
シアブレード１５０は、半径方向において、１次側槽部１２０内におけるスクレーパー１４０の近傍に設けられている。シアブレード１５０は、濾過エレメント１３０の濾過面１３３には当接していない。スクレーパー１４０によって除去された残渣は、沈降分離して上下方向における下方に沈降し、ドレン出口１８０から不図示の容器に排出される。ここで、原液が高スラリー、高粘性の場合、スクレーパー１４０によって除去された残渣が沈降分離せずに濾過面１３３に滞留し、濾過面１３３近傍で原液の濃度が高くなる現象が発生し、上述した濃縮層が形成され、濃縮層自体が濾材として機能してしまい、２次側に所定のスラリー濃度の濾過液を得ることができなくなる場合がある。シアブレード１５０は、このような濃縮層の発生を低減又は防止するためのせん断部材である。シアブレード１５０の詳細な構成は後述する。
２次側槽部１６０は、濾過エレメント１３０内の空間であり、濾過エレメント１３０によって濾過された濾過液を得るための２次側の空間である。濾過液出口１７０は、濾過エレメント１３０によって濾過され、２次側槽部１６０に得られた濾過液を不図示の貯蔵タンクに放出するための開口部である。ドレン出口１８０は、濾過処理後に沈降分離された残渣を不図示の容器に排出するための開口部である。
筒体１９０は、上面視略円形の円筒形状である。筒体１９０は、内部に支柱１２５、濾過エレメント１３０、スクレーパー１４０及びシアブレード１５０を有し、筒体１９０の内壁１９１と濾過エレメント１３０の濾過面１３３とにより１次側槽部１２０が形成される。図１に示すように、原液入口１１０は、筒体１９０の上部であって濾過エレメント１３０よりも内壁１９１に近い側に設けられている。半径方向において、原液は、内壁１９１側から濾過エレメント１３０に流れる。なお、内壁１９１近傍における原液の流れを後流という。
＜濾過エレメント＞
図１を用いて、濾過エレメント１３０の構成を説明する。図１の円で囲った部分は、第１の実施形態の濾過エレメント１３０の構成を示す拡大縦断面図である。濾過エレメント１３０は、例えば直径が約７５ｍｍ以上、上下方向の長さが１１０ｍｍ以上であり、例えばステンレス鋼やハステロイ等で形成されている。濾過エレメント１３０は、円筒部１３５と、ワイヤー１３７と、複数の濾過孔１３１と、濾過面１３３と、を有する。
図１を用いて、濾過エレメント１３０の構成を説明する。図１の円で囲った部分は、第１の実施形態の濾過エレメント１３０の構成を示す拡大縦断面図である。濾過エレメント１３０は、例えば直径が約７５ｍｍ以上、上下方向の長さが１１０ｍｍ以上であり、例えばステンレス鋼やハステロイ等で形成されている。濾過エレメント１３０は、円筒部１３５と、ワイヤー１３７と、複数の濾過孔１３１と、濾過面１３３と、を有する。
円筒部１３５は、上面視略円形の円筒形状である。ワイヤー１３７は、円筒部１３５の１次側槽部１２０側にコイル状に捲装される。例えば、図１の濾過装置１０の濾過エレメント１３０では、円筒部１３５の外周側にワイヤー１３７がコイル状に捲装される。これにより、上下方向に隣り合うワイヤー１３７間にスリット状の濾過孔１３１が複数形成される。濾過孔１３１の大きさは、濾過液のスラリー濃度に応じて決定され、例えば３〜３００μｍ以上である。ワイヤー１３７は、例えば図１に示すように、断面が三角形状となっており、濾過孔１３１は、上下方向に隣り合うワイヤー１３７のエッジとエッジとの間に形成される。これにより、濾過抵抗を小さくすることができ、高スラリー、高粘性の原液であっても、所定のスラリー濃度の濾過液を得ることができる。また、濾過面１３３は、ワイヤー１３７の断面三角形状の一辺が上下方向に連続することによって形成されている。なお、濾過エレメント１３０の構成はこの構成に限定されず、例えば、ウエッジスクリーンを用いてもよいし、円筒部１３５自体にレーザ加工やフォトエッチング加工等によって複数の濾過孔１３１を設ける等、他の構成であってもよい。
＜スクレーパー＞
図２を用いて、スクレーパー１４０の構成を説明する。図２（ａ）は、第１の実施形態のスクレーパー１４０の構成を示す図であり、筒体１９０の横断面図の略４分の１の部分を図示し、スクレーパー１４０の正面図もあわせて図示している。なお、図面の簡略化のため、図２（ａ）〜（ｃ）には、シアブレード１５０は図示していない。スクレーパー１４０は、例えば、ステンレス鋼やカーボン、樹脂等で形成される。スクレーパー１４０は、支持部１４１と、刃部１４３と、を有する。
図２を用いて、スクレーパー１４０の構成を説明する。図２（ａ）は、第１の実施形態のスクレーパー１４０の構成を示す図であり、筒体１９０の横断面図の略４分の１の部分を図示し、スクレーパー１４０の正面図もあわせて図示している。なお、図面の簡略化のため、図２（ａ）〜（ｃ）には、シアブレード１５０は図示していない。スクレーパー１４０は、例えば、ステンレス鋼やカーボン、樹脂等で形成される。スクレーパー１４０は、支持部１４１と、刃部１４３と、を有する。
支持部１４１は、１次側槽部１２０内に設けられた支柱１２５に例えばボルト等によって取り付けられ、刃部１４３を支持する。支持部１４１は、例えば図２（ａ）に示すようにヒンジである。なお、複数の部材からなるヒンジの場合、各部材の接続部に原液が入り込む場合がある。このため、支持部１４１の各部材の接続部に原液が入り込むことを防止する場合には、支持部１４１は、例えば図２（ｂ）に示すように一体型の支持部である固定ブレード１４１ａであってもよい。スクレーパー１４０の上下方向の長さは支柱１２５の上下方向の長さよりも短ければよい。このため、１本の支柱１２５に対して取り付けられるスクレーパー１４０の数は少なくとも１以上であればよい。
刃部１４３は、先端部１４５と後端部１４７とを有し、支持部１４１に例えばボルト等によって取り付けられる。刃部１４３は、先端部１４５が回転方向Ｘの下流側となり、後端部１４７が回転方向Ｘの上流側となるように、支持部１４１に取り付けられる。刃部１４３の上下方向の長さは支持部１４１の上下方向の長さと略同じであるが、これに限定されない。刃部１４３の先端部１４５は、濾過エレメント１３０の濾過面１３３に接しており、先端部１４５と濾過面１３３との接点における接線と刃部１４３とがなす角度αが鋭角（α＜９０°）となるように、支持部１４１及び刃部１４３は支柱１２５に取り付けられている。これにより、スクレーパー１４０の回転方向Ｘへの回転動作に応じて、濾過面１３３上の残渣がスクレーパー１４０の刃部１４３によって除去される。更に、このようなスクレーパー１４０の構成によって、濾過孔１３１の目詰まりが防止される。
また、先端部１４５は、図２（ａ）に示すように、先端部１４５が回転方向Ｘの下流側かつ濾過面１３３側に向かって傾斜した楔形状となっているが、楔形状でなくてもよい。スクレーパー１４０の先端部１４５は、図２（ａ）に示すように正面視において面形状であってもよいし、凸部と凹部とが連続する櫛刃形状であってもよい。先端部１４５が櫛刃形状である場合、凸部と凹部の幅や深さ、各凸部及び各凹部の形状等は、どのようなものであってもよい。
なお、図２（ｃ）に示すように、支持部１４１がヒンジである場合に、ヒンジの芯棒部にバネ１４９を設け、刃部１４３が濾過エレメント１３０の濾過面１３３と非接触状態となることを防止するようにしてもよい。
＜撹拌ブレード＞
なお、図１の濾過装置１０が、撹拌部材である撹拌ブレード２００を有していてもよい。図２を用いて撹拌ブレード２００の構成を説明する。
なお、図１の濾過装置１０が、撹拌部材である撹拌ブレード２００を有していてもよい。図２を用いて撹拌ブレード２００の構成を説明する。
撹拌ブレード２００は、１次側槽部１２０内の後流を円滑にし、原液が内壁１９１近傍に滞留したり内壁１９１に付着したりすることを防止するための攪拌部材である。撹拌ブレード２００は、先端部２０１と後端部２０３とを有する。撹拌ブレード２００は、先端部２０１が内壁１９１側、後端部２０３が濾過エレメント１３０側となるように、後端部２０３が例えばボルト等により支柱１２５に取り付けられる。撹拌ブレード２００の先端部２０１は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、内壁１９１との間に所定の間隙を形成するように設けられていてもよいし、図２（ｄ）に示すように、内壁１９１と当接するように設けられていてもよい。なお、図２（ｄ）にはシアブレード１５０を図示し、図面の見やすさのため一部の符号を省略している。
また、撹拌ブレード２００の先端部２０１は、図２に示すように、凸部と凹部とが連続する櫛刃形状であってもよいし、櫛刃形状でなくてもよい。先端部２０１が櫛刃形状である場合、凸部と凹部の幅や深さ、各凸部及び各凹部の形状等は、どのようなものであってもよい。
＜シアブレード＞
図３を用いて、第１の実施形態におけるせん断部材であるシアブレード１５０の構成を説明する。図３は、第１の実施形態のシアブレード１５０の構成を示す横断面図であり、筒体１９０の横断面図の略４分の１の部分を図示し、シアブレード１５０の正面図もあわせて図示している。シアブレード１５０は、例えば、ステンレス鋼やカーボン、樹脂等で形成される。シアブレード１５０は、取り付け部１５１と、本体１５３と、を有する。取り付け部１５１は、本体１５３をスクレーパー１４０に取り付けるための部材である。
図３を用いて、第１の実施形態におけるせん断部材であるシアブレード１５０の構成を説明する。図３は、第１の実施形態のシアブレード１５０の構成を示す横断面図であり、筒体１９０の横断面図の略４分の１の部分を図示し、シアブレード１５０の正面図もあわせて図示している。シアブレード１５０は、例えば、ステンレス鋼やカーボン、樹脂等で形成される。シアブレード１５０は、取り付け部１５１と、本体１５３と、を有する。取り付け部１５１は、本体１５３をスクレーパー１４０に取り付けるための部材である。
本体１５３は、先端部１５５（回転方向における下流側の端部）と後端部１５７（回転方向における上流側の端部）とを有し、取り付け部１５１を介して例えばボルト等によってスクレーパー１４０の刃部１４３に取り付けられる。本体１５３は、先端部１５５が回転方向Ｘの下流側となり、後端部１５７が回転方向Ｘの上流側となるように、取り付け部１５１に取り付けられる。本体１５３は、濾過エレメント１３０の濾過面１３３には接しておらず、先端部１５５と濾過エレメント１３０の濾過面１３３との半径方向における距離が、後端部１５７と濾過エレメント１３０の濾過面１３３との半径方向における距離よりも短くなるように取り付けられている。すなわち、先端部１５５の方が後端部１５７よりも濾過面１３３に近い。
シアブレード１５０の先端部１５５とスクレーパー１４０の先端部１４５との半径方向における距離（クリアランス）は、筒体１９０及び濾過エレメント１３０の直径や原液のスラリー濃度に応じて設定されるものであるが、少なくとも５ｍｍ以上確保できればよい。ここで、回転軸１０５の中心から支柱１２５の半径方向における外周側の端部までを半径Ｒ１として規定される、二点鎖線で示す円を円Ｃとする。濃縮層は、濾過エレメント１３０の濾過面１３３と円Ｃとの間で発生しやすい。このため、少なくともシアブレード１５０の先端部１５５は、濾過面１３３と円Ｃとの間に配置される。
シアブレード１５０の先端部１５５は、図３に示すように、回転方向Ｘの下流側かつ濾過面１３３側に向かって傾斜した楔形状となっており、正面視では凸部と凹部とが連続する櫛刃形状となっている。先端部１５５が櫛刃形状である場合、凸部と凹部の幅や深さ、各凸部及び各凹部の形状等は、どのようなものであってもよい。シアブレード１５０の先端部１５５が、濾過エレメント１３０の濾過面１３３近傍の残渣が含まれた原液をせん断力によって分断し、分断された原液が後端部１５７側に流れることにより濃縮層の発生を低減又は防止し、残渣が正常に沈降分離する。なお、先端部１５５は楔形状でなくてもよい。
（シアブレードの他の実施形態）
図４（ａ）〜（ｄ）は、シアブレード１５０の他の実施形態の構成を示す断面図であり、筒体１９０の横断面図の略４分の１の部分を図示し、シアブレード１５０の正面図もあわせて図示している。図３では、シアブレード１５０の先端部１５５は櫛刃形状であったが、図４（ａ）のように先端部１５５は面形状であってもよい。また、図３ではシアブレード１５０の後端部１５７は、円Ｃ以内に位置していたが、図４（ａ）に示すように、円Ｃよりも外周側に突出する長さであってもよいし、複数の凸部と複数の凹部とが連続する櫛刃形状であってもよい。
図４（ａ）〜（ｄ）は、シアブレード１５０の他の実施形態の構成を示す断面図であり、筒体１９０の横断面図の略４分の１の部分を図示し、シアブレード１５０の正面図もあわせて図示している。図３では、シアブレード１５０の先端部１５５は櫛刃形状であったが、図４（ａ）のように先端部１５５は面形状であってもよい。また、図３ではシアブレード１５０の後端部１５７は、円Ｃ以内に位置していたが、図４（ａ）に示すように、円Ｃよりも外周側に突出する長さであってもよいし、複数の凸部と複数の凹部とが連続する櫛刃形状であってもよい。
また、図４（ｂ）に示すように、シアブレード１５０が、回転軸１５８とストッパ１５９とを有する構成としてもよい。回転軸１５８は、シアブレード１５０の先端部１５５に矢印Ｆ１方向の力が加えられた場合に、本体１５３を回転軸１５８周り（両矢印ｒ）に回転可能とする。ストッパ１５９は、本体１５３が必要以上に回転することを防止するために、後端部１５７と接触して本体１５３の回転を所定の位置で停止させるための部材である。
また、図４（ｃ）に示すように、シアブレード１５０の後端部１５７が、複数の下向き片部１５７ｄと複数の上向き片部１５７ｕとを有する構成であってもよい。下向き片部１５７ｄは、後端側が濾過エレメント１３０に向かう方向に湾曲しており、上向き片部１５７ｕは、後端側が濾過エレメント１３０から離れる方向に湾曲している。更に、図４（ｄ）に示すように、シアブレード１５０の後端部１５７が、複数の開口１５７ｈを有する構成であってもよい。各開口１５７ｈは、図４（ｄ）に示すように、略矩形形状であってもよいし、例えば円形状、楕円形状等、他の形状であってもよい。また、各開口１５７ｈの大きさも同じ大きさでも異なる大きさでもよい。シアブレード１５０の後端部１５７をこれらの形状とすることで、後流を攪拌する攪拌部材としても機能し、濾過装置１０の１次側槽部１２０に供給される原液が筒体１９０の内壁１９１近傍に滞留したり内壁１９１に付着したりすることを防止することができる。このため、図４（ｄ）のシアブレード１５０を備える濾過装置１０の場合、撹拌ブレード２００を備えなくてもよい。
以上、第１の実施形態によれば、濾過装置が備える濾材の濾過面周囲の原液の濃縮を低減又は防止するせん断部材及び濾過装置を提供することができる。
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、支柱１２５にスクレーパー１４０及びシアブレード１５０が取り付けられる構成について説明した。第２の実施形態では、支柱が支柱の中心軸に対して回転可能であり、その支柱にスクレーパー１４０及びシアブレード１５０が取り付けられ、スクレーパー１４０が濾過エレメント１３０の濾過面１３３に当接する際の角度αを所定の角度に設定することが可能な濾過装置２０について説明する。
第１の実施形態では、支柱１２５にスクレーパー１４０及びシアブレード１５０が取り付けられる構成について説明した。第２の実施形態では、支柱が支柱の中心軸に対して回転可能であり、その支柱にスクレーパー１４０及びシアブレード１５０が取り付けられ、スクレーパー１４０が濾過エレメント１３０の濾過面１３３に当接する際の角度αを所定の角度に設定することが可能な濾過装置２０について説明する。
＜濾過装置＞
図５は、第２の実施形態の濾過装置２０の構成を示す図であり、図５（ａ）は、筒体１９０の縦断面図、（ｂ）は筒体１９０内の横断面図の略４分の１の部分を図示している。なお、第１の実施形態で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
図５は、第２の実施形態の濾過装置２０の構成を示す図であり、図５（ａ）は、筒体１９０の縦断面図、（ｂ）は筒体１９０内の横断面図の略４分の１の部分を図示している。なお、第１の実施形態で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
第２の実施形態の濾過装置２０は、筒体１９０内に、回転ピン３１０と、セットボルト３２０と、を備える。回転ピン３１０は、１次側槽部１２０内に上下方向にわたって設けられ、かつ、図５（ｂ）中、両矢印Ｒ方向に回転可能となっている。回転ピン３１０には、スクレーパー１４０及びシアブレード１５０が取り付けられる。回転ピン３１０が両矢印Ｒ方向に回転することによって、スクレーパー１４０の先端部１４５が濾過エレメント１３０の濾過面１３３に当接する角度αを調整し、濾過面１３３に対するスクレーパー１４０の位置決めを行うことができる。図５の濾過装置２０では、例えば４本の回転ピン３１０が設けられている。なお、回転ピン３１０の数は４本に限定されない。
セットボルト３２０は、回転ピン３１０を回転させることにより所定の角度αに調整され位置決めされたスクレーパー１４０が稼働時に両矢印Ｒ方向に回転しないように、回転ピン３１０の回転を制限するためのボルトであり、セットボルト３２０を締結することによって回転ピン３１０の回転が制限され固定される。なお、１本の回転ピン３１０に対して取り付けられるスクレーパー１４０の数は少なくとも１以上であればよい。なお、他の構成は、第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。
以上、第２の実施形態によれば、濾過装置が備える濾材の濾過面周囲の原液の濃縮を低減又は防止するせん断部材及び濾過装置を提供することができる。
［第３の実施形態］
第１の実施形態及び第２の実施形態では、濃縮層を低減又は防止するためのせん断部材として、シアブレード１５０を例に説明した。第３の実施形態では、せん断部材として線状部材、例えばシアワイヤーを用いた例を説明する。
第１の実施形態及び第２の実施形態では、濃縮層を低減又は防止するためのせん断部材として、シアブレード１５０を例に説明した。第３の実施形態では、せん断部材として線状部材、例えばシアワイヤーを用いた例を説明する。
＜濾過装置＞
図６は、第３の実施形態の濾過装置３０の構成を示す図であり、図６（ａ）は、筒体１９０の縦断面図を図示し、上部左側に筒体１９０の上面図を示し、上部右側に筒体１９０の横断面図を示す。また、筒体１９０の左側に、シアワイヤー４００を示す。図６（ｂ）は、筒体１９０の横断面図を図示している。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。濾過装置３０は、例えば第２の実施形態で説明した回転ピン３１０を備える濾過装置２０にせん断部材であるシアワイヤー４００を適用した構成を示す。濾過装置３０は、濃縮層を低減又は防止するためのせん断部材である線状部材であるシアワイヤー４００を備える。
図６は、第３の実施形態の濾過装置３０の構成を示す図であり、図６（ａ）は、筒体１９０の縦断面図を図示し、上部左側に筒体１９０の上面図を示し、上部右側に筒体１９０の横断面図を示す。また、筒体１９０の左側に、シアワイヤー４００を示す。図６（ｂ）は、筒体１９０の横断面図を図示している。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。濾過装置３０は、例えば第２の実施形態で説明した回転ピン３１０を備える濾過装置２０にせん断部材であるシアワイヤー４００を適用した構成を示す。濾過装置３０は、濃縮層を低減又は防止するためのせん断部材である線状部材であるシアワイヤー４００を備える。
＜シアワイヤー＞
第３の実施形態におけるせん断部材であるシアワイヤーについて説明する。シアワイヤー４００は、１次側槽部１２０内に上下方向にわたって設けられている。シアワイヤー４００は、例えばステンレス鋼やカーボン等で形成されている。シアワイヤー４００は、２本の第１の線状部材であるシアワイヤー４００ａ、第２の線状部材である４００ｂが１組となって、各回転ピン３１０の間にそれぞれ設けられている。例えば、回転ピン３１０が４本設けられている場合、シアワイヤー４００は計８本設けられる。シアワイヤー４００は、スクレーパー１４０の回転に連動して回転する。
第３の実施形態におけるせん断部材であるシアワイヤーについて説明する。シアワイヤー４００は、１次側槽部１２０内に上下方向にわたって設けられている。シアワイヤー４００は、例えばステンレス鋼やカーボン等で形成されている。シアワイヤー４００は、２本の第１の線状部材であるシアワイヤー４００ａ、第２の線状部材である４００ｂが１組となって、各回転ピン３１０の間にそれぞれ設けられている。例えば、回転ピン３１０が４本設けられている場合、シアワイヤー４００は計８本設けられる。シアワイヤー４００は、スクレーパー１４０の回転に連動して回転する。
シアワイヤー４００は、回転方向Ｘにおける下流側にシアワイヤー４００ａが配置され、回転方向Ｘにおける上流側にシアワイヤー４００ｂが配置される。シアワイヤー４００は、シアワイヤー４００ａと濾過エレメント１３０の濾過面１３３との半径方向における距離が、シアワイヤー４００ｂと濾過エレメント１３０の濾過面１３３との半径方向における距離よりも短くなるように配置されている。言い換えれば、回転軸１０５からシアワイヤー４００ａの位置までの半径ｒａと回転軸１０５からシアワイヤー４００ｂの位置までの半径ｒｂとが、ｒｂ＞ｒａとなるように、それぞれ配置されている。１組のシアワイヤー４００をこのように配置することにより、濃縮層をせん断することができる。なお、１組のシアワイヤー４００を２本のシアワイヤー４００ａ、４００ｂとしたが、３本以上のシアワイヤーとしてもよい。
以上、第３の実施形態によれば、濾過装置が備える濾材の濾過面周囲の原液の濃縮を低減又は防止するせん断部材及び濾過装置を提供することができる。
［第４の実施形態］
第４の実施形態では、第１、第２の実施形態で説明したシアブレード１５０や第３の実施形態で説明したシアワイヤー４００の硬度を向上させるための方法について説明する。
第４の実施形態では、第１、第２の実施形態で説明したシアブレード１５０や第３の実施形態で説明したシアワイヤー４００の硬度を向上させるための方法について説明する。
シアブレード１５０は、高スラリー、高粘度の濃縮層をせん断するため、本体１５３の先端部１５５（刃部）の磨耗を抑制するために先端部１５５の硬度を高くすることが好ましい。このため、第４の実施形態では、本体１５３の少なくとも先端部１５５に硬度を上げる表面硬化処理を施す。硬度を上げる処理としては、例えばＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ‐ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ：ダイヤモンドライクカーボン）コーティングによって先端部１５５の表面にＤＬＣ膜を生成する方法がある。先端部１５５の表面の硬度を上げる処理は、ＤＬＣコーティングに限定されず、他の公知の表面硬化処理方法を用いてもよい。
また、表面硬化処理を施す部位は、本体１５３の先端部１５５に限定されない。例えば、表面硬化処理を本体１５３全体やシアブレード１５０全体に施してもよい。また、シアワイヤー４００に表面硬化処理を施してもよい。更に、濾過エレメント１３０の濾過面１３３や筒体１９０の内壁１９１に表面硬化処理を施してもよい。その他、濾過装置１０、２０、３０の他の磨耗を抑制したい部位に表面硬化処理を施してもよい。
以上、第４の実施形態によれば、濾過装置が備える濾材の濾過面周囲の原液の濃縮を低減又は防止するせん断部材及び濾過装置を提供することができる。
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
濾過装置は、図１等で示したものに限定されず、１次側と２次側との境に濾材を備える濾過装置であればよい。
図１等では、濾過エレメント１３０よりも外周側を１次側槽部１２０、内周側を２次側槽部１６０としたが、１次側と２次側とが逆の構成であってもよい。
せん断部材として、ブレードや線状部材を用いて説明したが、これらに限定されない。濾材の濾過面の周囲に濃縮層を発生させない機能を有するものであればよい。
支柱、スクレーパー及びシアブレードを濾過エレメントの周囲に４カ所設けたがこれに限定されず、少なくとも１カ所以上に設けられていればよい。
１つのスクレーパーに１つのシアブレードを設けたが、１つのスクレーパーに２以上のシアブレードを設けてもよい。すなわち、１つのスクレーパーに対して半径方向に二重、三重…等のシアブレードを設けてもよい。
スクレーパーやシアブレード、撹拌ブレードに櫛刃形状を設ける際に、その形状は矩形状であってもよいし、曲線状であってもよい。櫛刃状の切り欠きの深さは、例えば原液の物性や濾過装置の性能等に応じて決定される。
図１等では、濾過エレメント１３０よりも外周側を１次側槽部１２０、内周側を２次側槽部１６０としたが、１次側と２次側とが逆の構成であってもよい。
せん断部材として、ブレードや線状部材を用いて説明したが、これらに限定されない。濾材の濾過面の周囲に濃縮層を発生させない機能を有するものであればよい。
支柱、スクレーパー及びシアブレードを濾過エレメントの周囲に４カ所設けたがこれに限定されず、少なくとも１カ所以上に設けられていればよい。
１つのスクレーパーに１つのシアブレードを設けたが、１つのスクレーパーに２以上のシアブレードを設けてもよい。すなわち、１つのスクレーパーに対して半径方向に二重、三重…等のシアブレードを設けてもよい。
スクレーパーやシアブレード、撹拌ブレードに櫛刃形状を設ける際に、その形状は矩形状であってもよいし、曲線状であってもよい。櫛刃状の切り欠きの深さは、例えば原液の物性や濾過装置の性能等に応じて決定される。
１０、２０、３０：濾過装置 １００：モータ
１０５：回転軸 １１０：原液入口
１２０：１次側槽部 １２５：支柱
１３０：濾過エレメント １３１：濾過孔
１３３：濾過面 １３５：円筒部
１３７：ワイヤー １４０：スクレーパー
１４１：支持部 １４１ａ：固定ブレード
１４３：刃部 １４５：先端部
１４７：後端部 １４９：バネ
１５０：シアブレード １５１：取り付け部
１５３：本体 １５５：先端部
１５７：後端部 １５７ｄ：下向き片部
１５７ｈ：開口 １５７ｕ：上向き片部
１５８：回転軸 １５９：ストッパ
１６０：２次側槽部 １７０：濾過液出口
１８０：ドレン出口 １９０：筒体
１９１：内壁 ２００：撹拌ブレード
２０１：先端部 ２０３：後端部
３１０：回転ピン ３２０：セットボルト
４００：シアワイヤー ４００ａ、４００ｂ：シアワイヤー
１０５：回転軸 １１０：原液入口
１２０：１次側槽部 １２５：支柱
１３０：濾過エレメント １３１：濾過孔
１３３：濾過面 １３５：円筒部
１３７：ワイヤー １４０：スクレーパー
１４１：支持部 １４１ａ：固定ブレード
１４３：刃部 １４５：先端部
１４７：後端部 １４９：バネ
１５０：シアブレード １５１：取り付け部
１５３：本体 １５５：先端部
１５７：後端部 １５７ｄ：下向き片部
１５７ｈ：開口 １５７ｕ：上向き片部
１５８：回転軸 １５９：ストッパ
１６０：２次側槽部 １７０：濾過液出口
１８０：ドレン出口 １９０：筒体
１９１：内壁 ２００：撹拌ブレード
２０１：先端部 ２０３：後端部
３１０：回転ピン ３２０：セットボルト
４００：シアワイヤー ４００ａ、４００ｂ：シアワイヤー
Claims (7)
- 濾過面及び前記濾過面に設けられた複数の濾過孔を有し、１次側に投入された原液を濾過するための濾材と、前記濾材に当接して回転方向に回転することにより前記濾過面を清掃する清掃部材と、前記回転方向に略直交する上下方向を長手方向として前記１次側に設けられ、前記清掃部材が取り付けられる支柱と、前記濾材、前記清掃部材及び前記支柱を収納する筒体と、を備える濾過装置に用いられるせん断部材であって、
前記清掃部材に取り付けられ、前記回転方向の下流側の端部と前記回転方向の上流側の端部とを有するブレードを備え、
前記ブレードは、前記回転方向に略直交する半径方向における前記支柱の外周側の端部によって規定される円と前記濾過面との間に少なくとも前記下流側の端部が配置され、前記下流側の端部と前記濾過面との前記半径方向における距離が前記上流側の端部と前記濾過面との前記半径方向における距離よりも小さくなるように配置される、せん断部材。 - 前記ブレードは、前記下流側の端部に、複数の凸部と複数の凹部とが連続した櫛刃状の形状を有する、請求項１に記載のせん断部材。
- 前記ブレードは、前記半径方向において前記清掃部材に複数取り付けられる、請求項１又は請求項２に記載のせん断部材。
- 濾過面及び前記濾過面に設けられた複数の濾過孔を有し、１次側に投入された原液を濾過するための濾材と、前記濾材に当接して回転方向に回転することにより前記濾過面を清掃する清掃部材と、前記回転方向に略直交する上下方向を長手方向として前記１次側に設けられ、前記清掃部材が取り付けられる支柱と、前記濾材、前記清掃部材及び前記支柱を収納する筒体と、を備える濾過装置に用いられるせん断部材であって、
前記上下方向に伸びる第１の線状部材と、前記第１の線状部材よりも前記回転方向の上流側に設けられ前記上下方向に伸びる第２の線状部材と、を備え、
前記回転方向に略直交する半径方向における前記支柱の外周側の端部によって規定される円と前記濾過面との間に少なくとも前記第１の線状部材が配置され、前記第１の線状部材と前記濾過面との前記半径方向における距離が前記第２の線状部材と前記濾過面との前記半径方向における距離よりも小さくなるように配置される、せん断部材。 - 濾過面及び前記濾過面に設けられた複数の濾過孔を有し、１次側に投入された原液を濾過するための濾材と、
前記濾材に当接して回転方向に移動することにより前記濾過面を清掃する清掃部材と、
前記回転方向に略直交する上下方向を長手方向として前記１次側に設けられ、前記清掃部材が取り付けられる支柱と、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のせん断部材と、
前記濾材、前記清掃部材、前記支柱及び前記せん断部材を収納する筒体と、
を備える、濾過装置。 - 前記支柱に取り付けられ、前記筒体の内壁近傍の前記原液を撹拌する撹拌部材を備える、請求項５に記載の濾過装置。
- 前記支柱は、前記支柱の中心軸の周りに回転可能である、請求項５又は請求項６に記載の濾過装置。
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