WO2019220828A1 - せん断部材及び濾過装置 - Google Patents

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WO2019220828A1
WO2019220828A1 PCT/JP2019/015933 JP2019015933W WO2019220828A1 WO 2019220828 A1 WO2019220828 A1 WO 2019220828A1 JP 2019015933 W JP2019015933 W JP 2019015933W WO 2019220828 A1 WO2019220828 A1 WO 2019220828A1
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filtration
filtration surface
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shear
cleaning member
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荒井　孝一
Original Assignee
株式会社荒井鉄工所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
    • B01D29/64—Regenerating the filter material in the filter by scrapers, brushes, nozzles, or the like, acting on the cake side of the filtering element
    • B01D29/6469—Regenerating the filter material in the filter by scrapers, brushes, nozzles, or the like, acting on the cake side of the filtering element scrapers
    • B01D29/6476—Regenerating the filter material in the filter by scrapers, brushes, nozzles, or the like, acting on the cake side of the filtering element scrapers with a rotary movement with respect to the filtering element
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L5/00—Preparation or treatment of foods or foodstuffs, in general; Food or foodstuffs obtained thereby; Materials therefor
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    • B01D29/13—Supported filter elements
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/88—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices
    • B01D29/90—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices for feeding

Definitions

  • the present invention relates to a shearing member and a filtration device including the shearing member.
  • the filtration device is provided with a filter medium such as a filter at the boundary between the primary side and the secondary side.
  • the filtration device supplies a stock solution, which is a gas or a liquid dispersion medium containing a dispersed phase that is fine particles, from the primary side, and filters the supplied stock solution through a filter medium, thereby filtering the filtrate on the secondary side.
  • a filter medium such as a filter at the boundary between the primary side and the secondary side.
  • the filtration device supplies a stock solution, which is a gas or a liquid dispersion medium containing a dispersed phase that is fine particles, from the primary side, and filters the supplied stock solution through a filter medium, thereby filtering the filtrate on the secondary side.
  • Examples of the type of filtration performed by the filtration device include classification filtration, concentration filtration, squeeze filtration, and back filtration.
  • the filtration apparatus is used over many fields, such as manufacture of a foodstuff and a drink, and manufacture of
  • the filter medium included in the filtration device has a plurality of filtration holes on the filtration surface in order to filter the stock solution into a filtrate having a predetermined slurry concentration.
  • the filtration device includes a cleaning member such as a scraper that removes residues accumulated on the surface of the filter medium on the primary side so that clogging of the plurality of filter holes of the filter medium does not occur (for example, Patent Documents). 1).
  • a predetermined slurry concentration is obtained on the secondary side of the filter device.
  • the filtrate may not be obtained. That is, the stock solution supplied to the primary side one after another is filtered, and the residue removed by the cleaning member stays in the vicinity of the filtration surface without settling and separation, and the concentrated stock solution is increased around the filtration surface of the filter medium.
  • a layer having a predetermined thickness hereinafter referred to as a concentrated layer
  • the concentrated layer itself functions as a filter medium, and a filtrate having a predetermined slurry concentration cannot be obtained on the secondary side.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a shearing member and a filtration device that reduce or prevent the concentration of the stock solution around the filtration surface of the filter medium included in the filtration device.
  • the present invention has the following configuration.
  • a filtration surface having a filtration surface and a plurality of filtration holes provided in the filtration surface, and a filtration medium for filtering the stock solution put on the primary side, and the filtration surface by rotating in a rotation direction in contact with the filtration medium
  • a shearing member used in a filtration device comprising a body, A blade attached to the cleaning member, the blade having a downstream end in the rotational direction and an upstream end in the rotational direction;
  • the blade has at least the downstream end disposed between a circle defined by the outer peripheral end of the support in the radial direction substantially perpendicular to the rotation direction and the filtration surface, and the downstream side
  • a shear member arranged such that a distance between an end portion and the filtration surface in the radi
  • the blade may have a comb blade shape in which a plurality of convex portions and a plurality of concave portions are continuous at an end portion on the downstream side.
  • a plurality of the blades may be attached to the cleaning member in the radial direction.
  • a filtration surface having a filtration surface and a plurality of filtration holes provided in the filtration surface, and a filtration medium for filtering the stock solution put on the primary side, and the filtration surface by rotating in a rotation direction in contact with the filtration medium
  • a shearing member used in a filtration device comprising a body, A first linear member extending in the vertical direction; and a second linear member provided upstream of the first linear member in the rotational direction and extending in the vertical direction.
  • At least the first linear member is arranged between a circle defined by the outer peripheral end of the support column in the radial direction substantially orthogonal to the rotation direction and the filtration surface, and the first linear member A shearing member that is disposed so that a distance in the radial direction between the filter surface and the second filtration member is smaller than a distance in the radial direction between the second linear member and the filtration surface.
  • a filter medium for filtering a stock solution that has a filtration surface and a plurality of filtration holes provided in the filtration surface, and that has been put into the primary side,
  • a cleaning member that cleans the filtration surface by moving in the rotational direction in contact with the filter medium;
  • a column provided on the primary side with a vertical direction substantially orthogonal to the rotation direction as a longitudinal direction, to which the cleaning member is attached,
  • the shear member according to any one of points 1 to 4,
  • the strut may be rotatable about a central axis of the strut.
  • a shearing member used in a filtration device comprising a body, At least a downstream side in the rotational direction is disposed between a circle defined by an outer peripheral end in a radial direction substantially orthogonal to the rotational direction of the support column and the filtration surface, and the downstream side in the rotational direction and the filtration
  • the shear member may be a blade and attached to the cleaning member.
  • the blade may have a comb blade shape in which a plurality of convex portions and a plurality of concave portions are continuous on the downstream side in the rotation direction.
  • a plurality of the blades may be attached to the cleaning member.
  • the shear member may be at least two linear members.
  • the strut may be rotatable about a central axis of the strut.
  • the present invention it is possible to provide a shearing member and a filtration device that reduce or prevent the concentration of the stock solution around the filtration surface of the filter medium provided in the filtration device.
  • the longitudinal cross-sectional view which shows the filtration apparatus of 1st Embodiment, and the enlarged longitudinal cross-sectional view of a filtration surface (A)-(d)
  • the cross-sectional view and front view which show the scraper and stirring blade of various forms of 1st Embodiment The cross-sectional view and front view showing the shear blade of the first embodiment (A)-(d)
  • the cross-sectional view and front view which show the shear blade of the various forms of 1st Embodiment (A) Longitudinal sectional view showing the main part of the filtration device of the second embodiment, (b) Transverse sectional view showing the vicinity of the shear blade (A) Longitudinal sectional view showing the main part of the filtration device of the third embodiment, top view showing the vicinity of the shear wire, transverse sectional view, (b) transverse sectional view showing the inside of the cylindrical body
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the filtration device 10 of the first embodiment and an enlarged longitudinal sectional view in the vicinity of the filtration element 130 of the filtration device.
  • the filtration device 10 includes a motor 100, a rotary shaft 105, a stock solution inlet 110, a primary tank portion 120, a support 125, a filter element 130 as a filter medium, a scraper 140 as a cleaning member, and a shear member.
  • a certain shear blade 150, a secondary side tank portion 160, a filtrate outlet 170, a drain outlet 180, and a cylindrical body 190 are provided.
  • the motor 100 is connected to the support 125 via the rotating shaft 105.
  • the motor 100 rotates the strut 125, the scraper 140 attached to the strut 125, and the shear blade 150 via the rotation shaft 105 at a predetermined rotation direction X (see FIG. 2) and a predetermined rotation speed.
  • the motor 100 rotates the strut 125 and the scraper 140 and the shear blade 150 attached to the strut 125, for example, 1 to 30 revolutions per minute.
  • the stock solution inlet 110 is an opening through which a stock solution composed of, for example, a solid dispersed phase and, for example, a gas or a liquid dispersion medium, is introduced into the primary tank unit 120.
  • the stock solution inlet 110 is provided on the cylindrical body 190 side (outer peripheral side) and on the upper side of the filtration element 130 in the radial direction (hereinafter simply referred to as the radial direction) with the rotation shaft 105 as the center.
  • the stock solution in the primary tank section 120 is subjected to pressure from the outer peripheral side in the radial direction and from the upper side in the vertical direction, and flows toward the filter element 130.
  • the primary tank section 120 is a space formed by the filtration element 130 and the cylindrical body 190, and is a primary-side space for filtering the stock solution introduced from the stock solution inlet 110 by the filtration element 130.
  • the support column 125 is provided in the primary tank portion 120 in the vertical direction, and is provided for attaching the scraper 140 and the shear blade 150. In the filtration device 10 of FIG. 1, for example, four support columns 125 are provided. Note that the number of struts 125 is not limited to four.
  • the four struts 125 are rotated by the motor 100 and rotate around the rotation shaft 105 in the undiluted solution of the primary tank unit 120. For example, when the diameter of the filter element 130 is about 75 mm, the length (width, length in the short direction) of the support column 125 is about 10 mm or more.
  • the filtration element 130 has a substantially circular cylindrical shape when viewed from above.
  • the filter element 130 is a filter medium for filtering the undiluted solution in the primary side tank unit 120. By filtering the undiluted solution by the filter element 130, a filtrate having a predetermined slurry concentration is obtained in the secondary side tank unit 160. It is done.
  • the filter element 130 has filter holes 131 that are a plurality of holes for obtaining a filtrate having a predetermined slurry concentration. Further, the surface of the filtration element 130 that faces the primary tank portion 120 is hereinafter referred to as a filtration surface 133. The detailed configuration of the filter element 130 will be described later.
  • the scraper 140 is provided in contact with the filter surface 133 of the filter element 130 in the primary tank 120.
  • the scraper 140 prevents clogging of the filter holes 131 of the filter element 130 by removing the residue remaining on the filter surface 133 after the stock solution is filtered by the filter element 130. Thereby, the undiluted
  • FIG. The detailed configuration of the scraper 140 will be described later.
  • the shear blade 150 is provided in the vicinity of the scraper 140 in the primary tank 120 in the radial direction.
  • the shear blade 150 is not in contact with the filtration surface 133 of the filtration element 130.
  • the residue removed by the scraper 140 settles and separates and settles downward in the vertical direction, and is discharged from a drain outlet 180 to a container (not shown).
  • the residue removed by the scraper 140 stays on the filtration surface 133 without settling and separation, and the concentration of the stock solution increases in the vicinity of the filtration surface 133.
  • the concentrated layer is formed, the concentrated layer itself functions as a filter medium, and a filtrate having a predetermined slurry concentration cannot be obtained on the secondary side.
  • the shear blade 150 is a shearing member for reducing or preventing the generation of such a concentrated layer. The detailed configuration of the shear blade 150 will be described later.
  • the secondary side tank section 160 is a space in the filtration element 130 and a space on the secondary side for obtaining the filtrate filtered by the filtration element 130.
  • the filtrate outlet 170 is an opening for discharging the filtrate obtained by the filtration element 130 and obtained in the secondary tank section 160 to a storage tank (not shown).
  • the drain outlet 180 is an opening for discharging the residue settled and separated after the filtration process to a container (not shown).
  • the cylindrical body 190 has a substantially circular cylindrical shape when viewed from above.
  • the cylindrical body 190 includes a column 125, a filtration element 130, a scraper 140, and a shear blade 150 inside, and a primary tank portion 120 is formed by the inner wall 191 of the cylindrical body 190 and the filtration surface 133 of the filtration element 130.
  • the stock solution inlet 110 is provided on the upper side of the cylindrical body 190 and closer to the inner wall 191 than the filter element 130. In the radial direction, the stock solution flows from the inner wall 191 side to the filter element 130.
  • the stock solution flow in the vicinity of the inner wall 191 is referred to as a wake.
  • the configuration of the filter element 130 will be described with reference to FIG. A portion surrounded by a circle in FIG. 1 is an enlarged longitudinal sectional view showing a configuration of the filter element 130 of the first embodiment.
  • the filter element 130 has, for example, a diameter of about 75 mm or more and a vertical length of 110 mm or more, and is made of, for example, stainless steel or hastelloy.
  • the filtration element 130 includes a cylindrical portion 135, a wire 137, a plurality of filtration holes 131, and a filtration surface 133.
  • the cylindrical portion 135 has a substantially circular cylindrical shape when viewed from above.
  • the wire 137 is mounted in a coil shape on the primary tank portion 120 side of the cylindrical portion 135.
  • a plurality of slit-shaped filtration holes 131 are formed between the wires 137 adjacent in the vertical direction.
  • the size of the filter hole 131 is determined according to the slurry concentration of the filtrate, and is, for example, 3 to 300 ⁇ m or more.
  • the wire 137 has a triangular cross section, and the filtering hole 131 is formed between the edges of the wires 137 adjacent in the vertical direction.
  • the filtration surface 133 is formed by one side of the cross-sectional triangle shape of the wire 137 being continuous in the vertical direction.
  • the configuration of the filter element 130 is not limited to this configuration.
  • a wedge screen may be used, or a plurality of filter holes 131 may be provided in the cylindrical portion 135 itself by laser processing, photoetching processing, or the like. It may be a configuration.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating a configuration of the scraper 140 according to the first embodiment.
  • FIG. 2A illustrates a substantially quarter portion of the cross-sectional view of the cylindrical body 190, and a front view of the scraper 140 is also illustrated. It is shown.
  • the shear blade 150 is not shown in FIGS.
  • the scraper 140 is made of, for example, stainless steel, carbon, resin, or the like.
  • the scraper 140 has a support part 141 and a blade part 143.
  • the support part 141 is attached to the support
  • the support part 141 is a hinge, for example, as shown in FIG.
  • the stock solution may enter the connecting portion of each member.
  • the support portion 141 is, for example, a fixed blade 141a that is an integrated support portion as shown in FIG. There may be.
  • the length of the scraper 140 in the vertical direction may be shorter than the length of the support 125 in the vertical direction. For this reason, the number of the scrapers 140 attached with respect to the one support
  • the blade portion 143 has a front end portion 145 and a rear end portion 147, and is attached to the support portion 141 with, for example, a bolt or the like.
  • the blade portion 143 is attached to the support portion 141 such that the front end portion 145 is on the downstream side in the rotation direction X and the rear end portion 147 is on the upstream side in the rotation direction X.
  • the vertical length of the blade portion 143 is substantially the same as the vertical length of the support portion 141, but is not limited thereto.
  • the tip portion 145 of the blade portion 143 is in contact with the filtration surface 133 of the filtration element 130, and the angle ⁇ formed by the tangent at the contact point between the tip portion 145 and the filtration surface 133 and the blade portion 143 is an acute angle ( ⁇ ⁇ 90 °).
  • the support portion 141 and the blade portion 143 are attached to the support column 125.
  • the residue on the filtration surface 133 is removed by the blade portion 143 of the scraper 140 in accordance with the rotation operation of the scraper 140 in the rotation direction X. Further, such a configuration of the scraper 140 prevents the filter hole 131 from being clogged.
  • the tip portion 145 has a wedge shape in which the tip portion 145 is inclined toward the downstream side in the rotation direction X and toward the filtration surface 133. Also good.
  • the tip portion 145 of the scraper 140 may have a planar shape in front view as shown in FIG. 2A, or may have a comb blade shape in which a convex portion and a concave portion are continuous.
  • the width and depth of the convex portion and the concave portion, the shape of each convex portion and each concave portion, and the like may be any.
  • the filtration apparatus 10 of FIG. 1 may have the stirring blade 200 which is a stirring member.
  • the configuration of the stirring blade 200 will be described with reference to FIG.
  • the stirring blade 200 is a stirring member for smoothing the wake in the primary side tank unit 120 and preventing the stock solution from staying in the vicinity of the inner wall 191 or adhering to the inner wall 191.
  • the stirring blade 200 has a front end portion 201 and a rear end portion 203.
  • the agitation blade 200 is attached to the column 125 with a rear end portion 203 such as a bolt so that the front end portion 201 is on the inner wall 191 side and the rear end portion 203 is on the filtration element 130 side.
  • the tip part 201 of the stirring blade 200 may be provided so as to form a predetermined gap with the inner wall 191 as shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c). As shown in FIG. 6, it may be provided so as to contact the inner wall 191.
  • FIG. 2D shows the shear blade 150, and some reference numerals are omitted for easy viewing of the drawing.
  • the tip portion 201 of the stirring blade 200 may have a comb blade shape in which a convex portion and a concave portion are continuous, or may not have a comb blade shape.
  • the width and depth of the convex portion and the concave portion, the shape of each convex portion and each concave portion, and the like may be any.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the shear blade 150 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 shows a substantially one-fourth portion of the cross-sectional view of the cylindrical body 190, and also shows a front view of the shear blade 150.
  • the shear blade 150 is made of, for example, stainless steel, carbon, resin, or the like.
  • the shear blade 150 includes a mounting portion 151 and a main body 153.
  • the attachment portion 151 is a member for attaching the main body 153 to the scraper 140.
  • the main body 153 has a front end portion 155 (an end portion on the downstream side in the rotation direction) and a rear end portion 157 (an end portion on the upstream side in the rotation direction). It is attached to the blade part 143.
  • the main body 153 is attached to the attachment portion 151 such that the front end portion 155 is on the downstream side in the rotational direction X and the rear end portion 157 is on the upstream side in the rotational direction X.
  • the main body 153 is not in contact with the filtration surface 133 of the filtration element 130, and the distance in the radial direction between the front end 155 and the filtration surface 133 of the filtration element 130 is such that the rear end 157 and the filtration surface 133 of the filtration element 130 are separated from each other. It is attached to be shorter than the distance in the radial direction. That is, the front end portion 155 is closer to the filtration surface 133 than the rear end portion 157.
  • the radial distance (clearance) between the distal end portion 155 of the shear blade 150 and the distal end portion 145 of the scraper 140 is set according to the diameter of the cylindrical body 190 and the filtration element 130 and the slurry concentration of the stock solution. It is only necessary to secure at least 5 mm or more.
  • a circle indicated by an alternate long and two short dashes line is defined as a circle C, which is defined as a radius R1 from the center of the rotating shaft 105 to the end portion on the outer peripheral side in the radial direction of the column 125.
  • the concentrated layer is likely to occur between the filtration surface 133 of the filtration element 130 and the circle C. For this reason, at least the front end 155 of the shear blade 150 is disposed between the filtration surface 133 and the circle C.
  • the distal end portion 155 of the shear blade 150 has a wedge shape inclined toward the downstream side in the rotation direction X and toward the filtration surface 133, and the convex portion and the concave portion are continuous in a front view. Comb shape.
  • the width and depth of the convex and concave portions, the shape of each convex and concave portion, and the like may be any.
  • the tip portion 155 of the shear blade 150 divides the stock solution containing the residue in the vicinity of the filtration surface 133 of the filter element 130 by shearing force, and the separated stock solution flows toward the rear end portion 157, thereby generating a concentrated layer. Reduce or prevent the residue to settle and separate normally. Note that the tip 155 does not have to be wedge-shaped.
  • FIG. 4 (a) to FIG. 4 (d) are cross-sectional views showing the structure of another embodiment of the shear blade 150.
  • FIG. 4 (a) to FIG. 4 (d) show a substantially quarter portion of the transverse cross-sectional view of the cylindrical body 190. The front view is also shown.
  • the distal end portion 155 of the shear blade 150 has a comb blade shape, but the distal end portion 155 may have a planar shape as illustrated in FIG. 3, the rear end portion 157 of the shear blade 150 is located within the circle C.
  • the rear end portion 157 may protrude to the outer peripheral side from the circle C.
  • it may have a comb blade shape in which a plurality of convex portions and a plurality of concave portions are continuous.
  • the shear blade 150 may include a rotation shaft 158 and a stopper 159.
  • the rotation shaft 158 enables the main body 153 to rotate around the rotation shaft 158 (double arrow r) when a force in the direction of arrow F1 is applied to the tip portion 155 of the shear blade 150.
  • the stopper 159 is a member for contacting the rear end portion 157 and stopping the rotation of the main body 153 at a predetermined position in order to prevent the main body 153 from rotating more than necessary.
  • the rear end portion 157 of the shear blade 150 may have a plurality of downward pieces 157d and a plurality of upward pieces 157u.
  • the downward piece 157d is curved in the direction toward the filtration element 130 at the rear end side
  • the upward piece 157u is curved in the direction away from the filtration element 130 at the rear end side.
  • the rear end portion 157 of the shear blade 150 may have a plurality of openings 157h.
  • Each opening 157h may have a substantially rectangular shape as shown in FIG. 4D, or may have another shape such as a circular shape or an elliptical shape. Also, the size of each opening 157h may be the same or different.
  • the stirring blade 200 By forming the rear end portion 157 of the shear blade 150 in these shapes, it also functions as a stirring member for stirring the wake, and the stock solution supplied to the primary tank portion 120 of the filtration device 10 is the inner wall of the cylinder 190 It is possible to prevent staying in the vicinity of 191 or adhering to the inner wall 191. For this reason, in the case of the filtration apparatus 10 provided with the shear blade 150 of FIG. 4D, the stirring blade 200 may not be provided.
  • the shearing member and the filtration device that reduce or prevent the concentration of the stock solution around the filtration surface of the filter medium included in the filtration device.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the filtration device 20 according to the second embodiment.
  • FIG. 5A is a vertical cross-sectional view of the cylindrical body 190
  • FIG. 5B is an abbreviated cross-sectional view of the cylindrical body 190. A quarter portion is illustrated.
  • symbol is attached
  • the filtration device 20 includes a rotating pin 310 and a set bolt 320 in a cylindrical body 190.
  • the rotation pin 310 is provided in the primary tank portion 120 over the vertical direction, and is rotatable in the direction of a double arrow R in FIG.
  • a scraper 140 and a shear blade 150 are attached to the rotating pin 310.
  • the angle ⁇ at which the tip 145 of the scraper 140 abuts on the filtration surface 133 of the filtration element 130 is adjusted, and the scraper 140 can be positioned with respect to the filtration surface 133.
  • four rotation pins 310 are provided in the filtration device 20 in FIG. 5, for example.
  • the number of rotating pins 310 is not limited to four.
  • the set bolt 320 is a bolt for limiting the rotation of the rotating pin 310 so that the scraper 140 adjusted and positioned at a predetermined angle ⁇ by rotating the rotating pin 310 does not rotate in the direction of the double arrow R during operation. Yes, by rotating the set bolt 320, the rotation of the rotating pin 310 is limited and fixed.
  • the number of scrapers 140 attached to one rotating pin 310 may be at least one. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the shearing member and the filtration device that reduce or prevent the concentration of the stock solution around the filtration surface of the filter medium included in the filtration device.
  • the shear blade 150 has been described as an example of the shear member for reducing or preventing the concentrated layer.
  • a linear member for example, a shear wire is used as the shearing member will be described.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the filtration device 30 according to the third embodiment.
  • FIG. 6A illustrates a vertical cross-sectional view of the cylindrical body 190 and a top view of the cylindrical body 190 on the upper left side.
  • a cross-sectional view of the cylindrical body 190 is shown on the upper right side.
  • a shear wire 400 is shown on the left side of the cylindrical body 190.
  • FIG. 6B illustrates a cross-sectional view of the cylindrical body 190.
  • symbol is attached
  • the filtration device 30 has a configuration in which a shear wire 400 that is a shearing member is applied to the filtration device 20 including the rotation pin 310 described in the second embodiment.
  • the filtration device 30 includes a shear wire 400 that is a linear member that is a shearing member for reducing or preventing a concentrated layer.
  • the shear wire 400 is provided in the primary tank section 120 over the vertical direction.
  • the shear wire 400 is made of, for example, stainless steel or carbon.
  • the shear wire 400 is provided between each rotation pin 310 as a set of two shear wires 400a, which are first linear members, and 400b, which is a second linear member. For example, when four rotation pins 310 are provided, a total of eight shear wires 400 are provided.
  • the shear wire 400 rotates in conjunction with the rotation of the scraper 140.
  • the shear wire 400 is disposed on the downstream side in the rotation direction X, and the shear wire 400b is disposed on the upstream side in the rotation direction X.
  • the shear wire 400 is disposed such that the radial distance between the shear wire 400a and the filtration surface 133 of the filtration element 130 is shorter than the radial distance between the shear wire 400b and the filtration surface 133 of the filtration element 130.
  • the radius ra from the rotation shaft 105 to the position of the shear wire 400a and the radius rb from the rotation shaft 105 to the position of the shear wire 400b are arranged so that rb> ra.
  • the shearing member and the filtration device that reduce or prevent the concentration of the stock solution around the filtration surface of the filter medium included in the filtration device.
  • a surface hardening process for increasing the hardness is performed on at least the tip 155 of the main body 153.
  • a process for increasing the hardness for example, there is a method of generating a DLC film on the surface of the tip 155 by DLC (diamond-like carbon: diamond-like carbon) coating.
  • the treatment for increasing the hardness of the surface of the tip 155 is not limited to DLC coating, and other known surface hardening treatment methods may be used.
  • the portion to be subjected to the surface hardening treatment is not limited to the tip portion 155 of the main body 153.
  • the surface hardening process may be performed on the entire main body 153 or the entire shear blade 150.
  • the shear wire 400 may be subjected to a surface hardening process.
  • a surface hardening process may be applied to the filtration surface 133 of the filtration element 130 and the inner wall 191 of the cylindrical body 190.
  • the shearing member and the filtration device that reduce or prevent the concentration of the stock solution around the filtration surface of the filter medium included in the filtration device.
  • the filtration device is not limited to that shown in FIG. 1 or the like, and may be any filtration device provided with a filter medium at the boundary between the primary side and the secondary side.
  • the outer side of the filter element 130 is the primary side tank part 120 and the inner side is the secondary side tank part 160.
  • the shearing member it is not limited to these. What is necessary is just to have a function which does not generate
  • the present invention is not limited to this, and it is only necessary to provide at least one or more locations.
  • one shear blade is provided in one scraper, two or more shear blades may be provided in one scraper. That is, a double blade, a triple blade, etc. may be provided in the radial direction for one scraper.
  • the comb blade shape is provided on the scraper, the shear blade, or the stirring blade, the shape may be a rectangular shape or a curved shape.
  • the depth of the comb-shaped notch is determined according to, for example, the physical properties of the stock solution and the performance of the filtration device.
  • Filtration device 100 Motor 105: Rotating shaft 110: Stock solution inlet 120: Primary tank portion 125: Support column 130: Filtration element 131: Filtration hole 133: Filtration surface 135: Cylindrical portion 137: Wire 140: Scraper 141: Supporting part 141a: Fixed blade 143: Blade part 145: Front end part 147: Rear end part 149: Spring 150: Shear blade 151: Attachment part 153: Main body 155: Front end part 157: Rear end part 157d: Downward single part 157h: Opening 157u: Upward part 158: Rotating shaft 159: Stopper 160: Secondary side tank part 170: Filtrate outlet 180: Drain outlet 190: Cylindrical body 191: Inner wall 200: Stirring blade 201: Front end part 203: Rear end part 310: Rotating pin 320: Set bolt 400: Shear Wire 400a, 400b: Shear wire

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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。

Description

せん断部材及び濾過装置
　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。）。
特開２００６－１１６４１１号公報
　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。
　［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。
　［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。
　［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。
　［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。
　［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。
　［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。
　（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。
　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の実施形態の濾過装置を示す縦断面図及び濾過面の拡大縦断面図 （ａ）～（ｄ）第１の実施形態の種々の形態のスクレーパー及び撹拌ブレードを示す横断面図及び正面図 第１の実施形態のシアブレードを示す横断面図及び正面図 （ａ）～（ｄ）第１の実施形態の種々の形態のシアブレードを示す横断面図及び正面図 第２の実施形態の（ａ）濾過装置の要部を示す縦断面図、（ｂ）シアブレード近傍を示す横断面図 第３の実施形態の（ａ）濾過装置の要部を示す縦断面図並びにシアワイヤー近傍を示す上面図、横断面図、（ｂ）筒体内部を示す横断面図
　［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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　＜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。
　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。
　＜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。
　＜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。
　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。
　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。
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

Claims (7)

  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。
  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する、請求項１に記載のせん断部材。
  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る、請求項１又は請求項２に記載のせん断部材。
  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。
  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、
    　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。
  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る、請求項５に記載の濾過装置。
  7. 　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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