WO2022195687A1 - ろ過装置 - Google Patents

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WO2022195687A1
WO2022195687A1 PCT/JP2021/010444 JP2021010444W WO2022195687A1 WO 2022195687 A1 WO2022195687 A1 WO 2022195687A1 JP 2021010444 W JP2021010444 W JP 2021010444W WO 2022195687 A1 WO2022195687 A1 WO 2022195687A1
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WO
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filter chamber
slurry
filtrate
filtration
filtration unit
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PCT/JP2021/010444
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English (en)
French (fr)
Inventor
一樹 大森
Original Assignee
三菱化工機株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
    • B01D24/48—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof integrally combined with devices for controlling the filtration
    • 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
    • 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
    • B01D29/60—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor integrally combined with devices for controlling the filtration
    • 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
    • B01D29/92—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 discharging filtrate

Definitions

  • the present invention relates to a filtering device.
  • Patent Document 1 a solvent replacement operation by a reslurry filtration method of a cross-flow membrane separation system is known (for example, Patent Document 1).
  • a circulation system that circulates slurry tanks, circulation pumps, and fixed membranes is used.
  • concentration since the viscosity increases with increasing concentration.
  • the replacement solvent is injected and mixed. Then, it is further concentrated by filtering again. A method of repeating such a solvent replacement operation is employed.
  • An object of the present invention is to provide a filtration device that can reduce the amount of replacement solvent.
  • a filtration device includes a housing, a first filter chamber that is an internal space of the housing, a slurry supply unit that supplies slurry to the first filter chamber, and discharges slurry from the first filter chamber.
  • a slurry discharge section a filtration unit attached to the housing so as to be in contact with the first filter chamber and disposed between the slurry supply section and the slurry discharge section, and a slurry supply section of the first filter chamber.
  • each of the filtration units a filter medium arranged to face a chamber; and a second filter chamber provided on the opposite side of the first filter chamber with the filter medium interposed therebetween, wherein the filtrate recovery device comprises the first filter chamber Filtrate is recovered from the second filter chamber located closer to the slurry supply section than the portion to which the replacement solvent is supplied by the replacement solvent supply device.
  • the amount of replacement solvent can be reduced.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a filtering device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a front view of the filtering device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view of part A in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the B portion in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged view of part C in FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged view of part D in FIG.
  • FIG. 7 is a rear view of the rotating member according to the embodiment;
  • FIG. 8 is a front view of a rotating member according to the embodiment;
  • the filtration device 10 is a device that concentrates a slurry (suspension) in which particles are dispersed in a polar solvent.
  • the particles dispersed in the slurry are, for example, fine particles such as nanoparticles, colloidal fine particles, or fine biomass particles.
  • a polar solvent is, for example, water.
  • the use of the filtering device 10 is not particularly limited.
  • the filtering device 10 may be used, for example, for extraction of slurry, solvent replacement for slurry, or washing for slurry.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the filtering device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a front view of the filtering device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view of part A in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the B portion in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged view of part C in FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged view of part D in FIG.
  • the filtration device 10 includes a housing 80, a first filter chamber 30, a slurry supply section 81, a slurry supply device 51, a slurry discharge section 83, and a slurry discharge device 53. , a plurality of intermediate supply units 89, a replacement solvent supply device 55, a filtrate recovery device 57, a plurality of filtrate transport devices 59, a rotating member 40, a drive device 13, a heat medium supply unit 61, a heat A medium discharge part 63 and a plurality of filtration units 100 are provided.
  • the plurality of filtration units 100 are, from left to right in FIG. 1, first filtration unit 100A, second filtration unit 100B, third filtration unit 100C, fourth filtration unit 100D, and fifth filtration.
  • the first filtration unit 100A to the eighth filtration unit 100H are described as the filtration unit 100.
  • the housing 80 is a member that supports the rotating member 40 and the filtration unit 100.
  • the housing 80 has a space inside.
  • the housing 80 can house the rotating member 40 and the filtration unit 100 therein.
  • Housing 80 is fixed to base 200 placed on installation surface 300 .
  • the first filter chamber 30 is the internal space of the housing 80 .
  • the housing 80 is desirably made of resin. Compared to the case where the housing 80 is made of metal, the housing 80 made of resin improves the heat insulation of the housing 80 .
  • a specific example of the resin is polyphenylene sulfide (PPS). Polyphenylene sulfide has excellent heat resistance and solvent resistance.
  • the slurry supply part 81 is attached to the housing 80. Slurry is supplied to the first filter chamber 30 via the slurry supply section 81 .
  • a pipe is connected to the slurry supply unit 81 .
  • the slurry supply device 51 is provided in a pipe connected to the slurry supply section 81 .
  • the slurry supply device 51 is, for example, a pump, and supplies slurry to the first filter chamber 30 by pressurizing the slurry supply section 81 .
  • the slurry discharger 83 is attached to the housing 80.
  • the slurry discharge part 83 discharges the slurry concentrated in the first filter chamber 30 to the outside.
  • a pipe is connected to the slurry discharge part 83 .
  • the slurry discharge device 53 is provided in a pipe connected to the slurry discharge section 83 .
  • the slurry discharging device 53 is, for example, a pump, and discharges the slurry from the first filter chamber 30 by decompressing the slurry discharging section 83 .
  • the second intermediate supply section 89B is closed.
  • the intermediate feeders 89A through 89F are attached to the housing 80.
  • any one of the intermediate supply units 89A to 89F will be described as the intermediate supply unit 89 when the intermediate supply units 89A and 89F are not distinguished from each other.
  • the intermediate supply section 89 is arranged between the slurry supply section 81 and the slurry discharge section 83 .
  • a displacement solvent is supplied to the first filter chamber 30 via an intermediate supply 89 .
  • a displacement solvent is a solvent that is different from the polar solvent of the slurry.
  • a pipe is connected to the intermediate supply portion 89 .
  • the replacement solvent supply device 55 is provided in a pipe connected to the intermediate supply section 89A that is closest to the slurry discharge section 83 among the plurality of intermediate supply sections 89 .
  • the replacement solvent supply device 55 supplies the replacement solvent to a portion of the first filter chamber 30 between the first filtration unit 100A and the second filtration unit 100B.
  • the replacement solvent supply device 55 is, for example, a pump, and supplies the replacement solvent to the first filter chamber 30 by pressurizing the intermediate supply section 89 .
  • the first filtrate discharge part 105A, the second filtrate discharge part 105B, the third filtrate discharge part 105C, the fourth filtrate discharge part 105D, the fifth will be described as a filtrate discharge portion 105E, a sixth filtrate discharge portion 105F, a seventh filtrate discharge portion 105G, and an eighth filtrate discharge portion 105H.
  • the first filtrate discharger 105A to the seventh filtrate discharger 105G are described as the filtrate discharger 105 unless the position of the filtrate discharger is specified.
  • the filtrate discharge part 105H is closed, and the filtration unit 100H does not discharge the filtrate.
  • the filtrate recovery device 57 is provided in a pipe connected to the filtrate discharge section 105 of the filtration unit 100 .
  • the filtrate recovery device 57 is, for example, a pump, and recovers the filtrate from the filtration unit 100 by decompressing the filtrate discharge section 105 .
  • the filtrate conveying device 59E and the sixth filtrate conveying device 59F will be described.
  • the filtrate transporting device 59A is not distinguished from the filtrate transporting device 59F, the filtrate transporting device 59 will be described.
  • six filtrate conveying devices 59 are provided.
  • the filtrate conveying device 59 is provided in a pipe that connects the filtrate discharge section 105 of the filtration unit 100 and the intermediate supply section 89 .
  • the filtrate conveying device 59 conveys the filtrate from the filtration unit 100 from the discharge to the first filter chamber 30 .
  • the filtrate conveying device 59 conveys the filtrate from the filtration unit 100 to a portion of the first filter chamber 30 that is closer to the slurry supply section 81 than the filtration unit 100 .
  • the filtrate of the filtration unit 100 contains the polar solvent and the displacement solvent.
  • the slurry is moved from right to left in FIG. That is, the sheet is conveyed from upstream in the conveying direction to downstream in the conveying direction.
  • the first filtrate conveying device 59A supplies the filtrate of the filtration unit 100A closest to the slurry discharge part 83, and the replacement solvent is supplied by the replacement solvent supply device 55 in the first filter chamber 30.
  • the slurry is conveyed to the slurry supply unit 81 side from the portion where it is located.
  • the first filtrate conveying device 59A replaces the first filtrate discharge section 105A with the third intermediate supply section 89C located upstream in the conveying direction from the first filtrate discharge section 105A.
  • Supply solvent In other words, the filtrate of the first filtration unit 100A flows upstream in the conveying direction via the third intermediate supply section 89C located beyond the second filtration unit 100B and the third filtration unit 100C. 1 filter chamber 30 is supplied.
  • the second filtrate conveying device 59B transfers the filtrate of the filtration unit 100B that is second closest to the slurry discharge part 83 to the portion of the first filter chamber 30 to which the filtrate is supplied by the first filtrate conveying device 59A. It is conveyed to the slurry supply section 81 side. In this way, the second filtrate conveying device 59B replaces the second filtrate discharge section 105B with the fourth intermediate supply section 89D located upstream in the conveying direction from the second filtrate discharge section 105B. Supply solvent. In other words, the filtrate of the second filtration unit 100B flows upstream in the conveying direction through the fourth intermediate supply section 89D located beyond the third filtration unit 100C and the fourth filtration unit 100D. 1 filter chamber 30 is supplied.
  • the third filtrate conveying device 59C transfers the filtrate of the filtration unit 100C which is the third closest from the slurry discharge part 83 to the portion of the first filter chamber 30 to which the filtrate is supplied by the second filtrate conveying device 59C. It is conveyed to the slurry supply section 81 side. In this way, the third filtrate conveying device 59C replaces the third filtrate discharge portion 105C with the fifth intermediate supply portion 89E located upstream in the conveying direction from the third filtrate discharge portion 105C. Supply solvent. In other words, the filtrate of the third filtration unit 100C flows upstream in the conveying direction through the fifth intermediate supply section 89E located beyond the fourth filtration unit 100D and the fifth filtration unit 100E. 1 filter chamber 30 is supplied.
  • the fourth filtrate conveying device 59D transfers the filtrate of the filtration unit 100D, which is fourth closest to the slurry discharge section 83, to the portion of the first filter chamber 30 to which the filtrate is supplied by the third filtrate conveying device 59D. It is conveyed to the slurry supply section 81 side. In this way, the fourth filtrate conveying device 59D replaces the fourth filtrate discharge portion 105D with the sixth intermediate supply portion 89F located upstream in the conveying direction from the fourth filtrate discharge portion 105D. Supply solvent. In other words, the filtrate of the fourth filtration unit 100D flows upstream in the conveying direction through the sixth intermediate supply section 89F located beyond the fifth filtration unit 100E and the sixth filtration unit 100F. 1 filter chamber 30 is supplied.
  • the fifth filtrate conveying device 59E transfers the filtrate of the filtration unit 100E that is fifth closest to the slurry discharge part 83 to the portion of the first filter chamber 30 to which the filtrate is supplied by the fourth filtrate conveying device 59E. It is conveyed to the slurry supply section 81 side. In this way, the fifth filtrate conveying device 59E replaces the fifth filtrate discharge portion 105E with the seventh intermediate supply portion 89G located upstream in the conveying direction from the fifth filtrate discharge portion 105E. Supply solvent. In other words, the filtrate of the fifth filtration unit 100E flows upstream in the conveying direction via the fifth intermediate supply section 89E located beyond the sixth filtration unit 100F and the seventh filtration unit 100G. 1 filter chamber 30 is supplied.
  • the sixth filtrate conveying device 59F conveys the filtrate of the filtration unit 100F that is the sixth closest from the slurry discharge section 83 to the slurry supply section 81. In this way, the sixth filtrate conveying device 59F supplies the replacement solvent from the sixth filtrate discharge unit 105F to the slurry supply unit 81 located upstream in the conveying direction from the sixth filtrate discharge unit 105F. do. In other words, the filtrate of the sixth filtration unit 100F flows upstream in the conveying direction through the slurry supply section 81 located beyond the seventh filtration unit 1005G and the eighth filtration unit 100H to the first filtration chamber. 30.
  • the filtrate conveying device 59 is connected to the seventh filtrate discharge portion 105G, the filtrate of the seventh filtrate discharge portion 105G will be conveyed to a position beyond the slurry supply portion 81 on the upstream side. As a result, the concentration of the undiluted slurry supplied from the slurry supply unit 81 is diluted. Therefore, a filtrate recovery device 57 is connected to the seventh filtrate discharge section 105G.
  • the filtrate recovery device 57 recovers the filtrate from the filtration unit 100G located closer to the slurry supply section 81 than the filtration unit 100 from which the filtrate is discharged by the sixth filtrate conveying device 59. do. More specifically, the filtrate recovery device 57 recovers the filtrate from the filtration unit 100G that is second closest to the slurry supply section 81 .
  • the rotating member 40 is arranged inside the housing 80 .
  • Rotating member 40 is supported by housing 80 .
  • Rotating member 40 is rotatable relative to housing 80 .
  • the rotating member 40 rotates around the rotation axis R.
  • the rotation axis R is parallel to the horizontal direction.
  • the left-right direction of the paper is the horizontal direction.
  • a direction parallel to the rotation axis R will be referred to as an axial direction.
  • Directions parallel to a straight line perpendicular to the axis of rotation R are described as radial directions.
  • a direction along the circumference about the axis of rotation R is simply referred to as a circumferential direction.
  • the rotating member 40 includes a shaft 41 and a plurality of flanges 43.
  • the shaft 41 is a rod-shaped member.
  • the shaft 41 is connected with the driving device 13 .
  • the shaft 41 includes a first internal channel 417 , a second internal channel 418 and a third internal channel 419 .
  • the flange 43 is provided on the outer peripheral surface of the shaft 41 .
  • the flange 43 contacts the first filter chamber 30 .
  • a flange 43 is arranged between the two filtration units 100 .
  • the flange 43 is formed in a substantially disc shape.
  • Flange 43 includes an internal channel 437 .
  • the internal channel 437 extends radially. As shown in FIG. 5 , the internal channel 437 communicates with the first internal channel 417 of the shaft 41 .
  • the internal channels 437 of two adjacent flanges 43 are connected by the second internal channel 418 of the shaft 41 .
  • FIG. 7 is a rear view of the rotating member according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a view of the flange 43 viewed from the left side of the paper surface of FIG.
  • FIG. 8 is a front view of a rotating member according to the embodiment;
  • FIG. 8 is a view of the flange 43 viewed from the right side of the paper surface of FIG.
  • the flange 43 has multiple grooves 434 .
  • the groove 434 is provided from one radial end to the other radial end of the flange 43 .
  • the groove 434 describes an arc when viewed from the axial direction.
  • the plurality of grooves 434 includes a plurality of first grooves 435 and a plurality of second grooves 436 .
  • the first groove 435 is arranged on one of the two axially facing surfaces of the flange 43 .
  • the plurality of first grooves 435 are arranged at regular intervals along the circumferential direction. As shown in FIG. 7, the first groove 435 forms an arc that is convex in the direction opposite to the rotation direction DR of the rotating member 40 when viewed from the axial direction. Therefore, when the rotary member 40 rotates, the slurry in contact with the first groove 435 is guided radially inward (toward the shaft 41 side).
  • the second groove 436 is arranged on the other of the two axially facing surfaces of the flange 43 . That is, the second groove 436 is arranged behind the first groove 435 .
  • the plurality of second grooves 436 are arranged at regular intervals along the circumferential direction. As shown in FIG. 8, the first groove 435 draws an arc that is convex toward the rotation direction DR of the rotating member 40 when viewed from the axial direction. Therefore, when the rotating member 40 rotates, the slurry in contact with the second groove 436 is guided radially outward (to the side opposite to the shaft 41 side).
  • the driving device 13 is a device that rotates the rotating member 40 .
  • the driving device 13 includes an electric motor and a speed reducer.
  • the electric motor is connected to the shaft 41 of the rotating member 40 via a speed reducer.
  • the torque generated by the electric motor is increased by the speed reducer and then transmitted to the shaft 41 .
  • the heat medium supply section 61 and the heat medium discharge section 63 are attached to the housing 80 .
  • a heat medium is supplied to the first internal channel 417 of the shaft 41 via the heat medium supply portion 61 .
  • the heat medium flows into the internal flow path 437 of the flange 43 located farthest from the heat medium supply portion 61 .
  • the heat medium sequentially passes through the internal flow paths 437 of the plurality of flanges 43 .
  • the heat medium exits the inner channel 437 of the flange 43 closest to the heat medium supply 61 and then flows through the third inner channel 419 of the shaft 41 to the heat medium discharge 63 . be guided.
  • the heat medium after heat exchange with the shaft 41 and the flange 43 is discharged through the heat medium discharge portion 63 .
  • the heat medium discharged from the heat medium discharge section 63 is heated to a predetermined temperature by, for example, a heating device, and then guided to the heat medium supply section 61 . That is, the heat medium circulates between the rotating member 40 and the heating device.
  • the filtering device 10 does not necessarily have to include the heat medium supply section 61 and the heat medium discharge section 63 .
  • the temperature of the heat medium may be higher or lower than the temperature of the slurry in the first filter chamber 30 . That is, the heat medium discharged from the heat medium discharge section 63 may be cooled to a predetermined temperature by a cooling device and then guided to the heat medium supply section 61 .
  • the filtration unit 100 is attached to the housing 80 as shown in FIG. In this embodiment, eight filtration units 100 are arranged side by side in the axial direction.
  • the filtration unit 100 is arranged between the slurry supply section 81 and the slurry discharge section 83 .
  • a portion of the filtration unit 100 is located between the two flanges 43 of the first filter chamber 30 .
  • the filtration unit 100 includes a case 110 , a filter medium 101 , a second filter chamber 35 and a filtrate discharge section 105 .
  • the case 110 is a member that holds the filter medium 101 and forms the second filter chamber 35 .
  • the filter medium 101 is arranged so as to be in contact with the first filter chamber 30 .
  • Two filter media 101 are arranged in parallel.
  • the two filter media 101 face each other with the second filter chamber 35 interposed therebetween.
  • Filter medium 101 is, for example, a porous ceramic filter medium. Note that the filtration unit 100 does not necessarily have to have two filter media 101 .
  • Filtration unit 100 may include at least one filter medium 101 .
  • the filter medium 101 may not be a porous ceramic filter medium, and the material of the filter medium 101 is not particularly limited.
  • the second filter chamber 35 is the internal space of the case 110 .
  • the second filter chamber 35 is arranged between two filter media 101 .
  • the second filter chamber 35 is connected to the filtrate discharge section 105 .
  • the filtrate discharge part 105 is provided on the outer peripheral surface of the case 110 .
  • the slurry is supplied to the first filter chamber 30 via the slurry supply section 81.
  • the slurry is agitated by the rotating flange 43 .
  • the groove 434 in the flange 43 directs the slurry in the direction of the slurry outlet 83 .
  • the slurry comes into contact with a plurality of filtration units 100 between the slurry supply section 81 and the slurry discharge section 83 .
  • the particles dispersed in the slurry do not pass through the filter media 101 .
  • the polar solvent and displacement solvent flow into the second filter chamber 35 as filtrate.
  • the replacement solvent is supplied to the first filter chamber 30 from a plurality of intermediate supply units 89 .
  • the polar solvent is replaced with the replacement solvent. Therefore, while the concentration of the particles in the polar solvent increases, the replacement solvent suppresses a decrease in fluidity of the slurry.
  • the flange 43 is heated by the heat medium, the temperature of the slurry in contact with the flange 43 rises. Therefore, the fluidity of the slurry is improved. Therefore, the conveying pressure required for the slurry supply device 51 or the slurry discharge device 53 can be reduced.
  • the internal pressure of the first filter chamber 30 is pressurized and is higher than the internal pressure of the second filter chamber 35 .
  • the internal pressure of the first filter chamber 30 is made relatively higher than the internal pressure of the second filter chamber 35 by reducing the internal pressure of the second filter chamber 35 to a negative pressure by, for example, vacuuming. You may do so.
  • the filter device 10 of the present embodiment includes the housing 80, the first filter chamber 30 which is the internal space of the housing 80, and the filter unit 100 attached to the housing 80 so as to be in contact with the first filter chamber 30. , a rotary member 40 supported by the housing 80 so as to be rotatable relative to the housing 80 , and a driving device 13 for rotating the rotary member 40 .
  • Each filtration unit 100 includes a filter medium 101 arranged to face the first filter room 30 and a second filter room 35 provided on the opposite side of the first filter room 30 across the filter medium 101 .
  • the rotation of the rotating member 40 promotes the flow of slurry in the first filter chamber 30 .
  • the slurry conveying force by the rotating member 40 is added, so even if the slurry is concentrated, the slurry can be conveyed in the conveying direction. Easy to transport from upstream to downstream.
  • the rotating member 40 includes a shaft 41 and a plurality of flanges 43 provided on the outer peripheral surface of the shaft 41 .
  • the flange 43 has a plurality of grooves 434 on its surface facing the first filter chamber 30 .
  • the slurry in the first filter chamber 30 enters the groove 434.
  • the rotating member 40 rotates, the slurry in the grooves 434 is extruded. Therefore, the flow of slurry in the first filter chamber 30 is promoted. Therefore, the filtration device 10 can further reduce the amount of replacement solvent.
  • the grooves 434 are composed of a first groove 435 provided on the surface of the flange 43 on one side in the axial direction parallel to the rotation axis R of the rotating member 40, and a surface on the other side of the flange 43 in the axial direction. and a second groove 436 provided in the .
  • the first groove 435 draws an arc that is convex in the direction opposite to the rotation direction DR of the rotating member 40 .
  • the second groove 436 draws a convex circular arc in the rotation direction DR of the rotating member 40 .
  • the slurry flows radially inward in the portion of the first filter chamber 30 on one side of the flange 43 , and the slurry flows radially inward in the portion of the first filter chamber 30 on the other side of the flange 43 . flow outwards. Therefore, the flow of slurry in the first filter chamber 30 is promoted. Therefore, the filtration device 10 can further reduce the amount of replacement solvent.
  • the filtration device 10 of the present embodiment includes a housing 80, a first filter chamber 30 which is an internal space of the housing 80, a slurry supply section 81 that supplies slurry to the first filter chamber 30, and the first filter chamber 30 a plurality of filtration units 100 attached to the housing 80 so as to be in contact with the first filter chamber 30 and disposed between the slurry supply portion 81 and the slurry discharge portion 83;
  • a replacement solvent supply device 55 that supplies a replacement solvent to a portion between the slurry supply portion 81 and the slurry discharge portion 83 of the one filter chamber 30, and a filtrate recovery device 57 that recovers the filtrate from the filtration unit 100.
  • the filtration unit 100 includes a filter medium 101 arranged to face the first filter room 30 and a second filter room 35 provided on the opposite side of the first filter room 30 with the filter medium 101 interposed therebetween.
  • the filtrate recovery device 57 recovers the filtrate from the second filter chamber 35 located closer to the slurry supply section 81 than the portion of the first filter chamber 30 to which the replacement solvent is supplied by the replacement solvent supply device 55 .
  • the filtrate recovery device 57 recovers the filtrate containing the replacement solvent.
  • the recovered replacement solvent can be supplied to the first filter chamber 30 again by the replacement solvent supply device 55 . Therefore, the filtration device 10 of this embodiment can reduce the amount of replacement solvent.
  • the filtration device 10 includes a filtrate conveying device 59 that conveys the replacement solvent in the second filter chamber 35 to a portion of the first filter chamber 30 that is closer to the slurry supply section 81 than the second filter chamber 35 .
  • the three filtration units arranged side by side between the slurry supply section 81 and the slurry discharge section 83 are the first filtration unit 100A, the second a filtration unit 100B and a third filtration unit 100C.
  • the replacement solvent in the second filter chamber 35 of the first filtration unit 100A is added to the first filter chamber 30 that is closer to the slurry supply section 81 than the second filter chamber 35 of the third filtration unit 100C. 30.
  • the filtration device 10 of the present embodiment can further reduce the amount of replacement solvent.

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Abstract

ろ過装置は、ハウジングと、ハウジングの内部空間である第１ろ室と、第１ろ室にスラリーを供給するスラリー供給部と第１ろ室からスラリーを排出するスラリー排出部と、第１ろ室に接するようにハウジングに取り付けられ、且つスラリー供給部とスラリー排出部の間に配置される複数のろ過ユニットと、第１ろ室のうち記スラリー供給部とスラリー排出部の間の部分に置換溶媒を供給する置換溶媒供給装置と、ろ過ユニットからろ液を回収するろ液回収装置と、を含む。ろ過ユニットは、第１ろ室に面するように配置されるろ材と、ろ材を挟んで第１ろ室とは反対側に設けられる第２ろ室と、を含む。ろ液回収装置は、第１ろ室のうち置換溶媒供給装置によって置換溶媒が供給される部分よりも、スラリー供給部側にある第２ろ室からろ液を回収する。

Description

ろ過装置
　本発明は、ろ過装置に関する。
　従来、クロスフロー膜分離方式のリスラリーろ過法による溶媒置換操作が知られている（例えば特許文献１）。従来型の固定式膜分離では、膜表層に形成されるろ過障害となる微粒子のケーキ層を常に剥離するために、膜と平行な流れを形成する必要がある。このため、スラリータンク、循環ポンプ、及び固定膜を循環する循環システムが用いられる。しかし、濃縮濃度の上昇と共に粘度が上昇するので、濃縮濃度に限界がある。従来型の膜分離技術では、一旦膜でろ過し、濃縮後、濃縮スラリーをタンクに取り出す。その後、置換溶媒を注入、混合する。そして、再度ろ過することでさらに濃縮する。このような溶媒置換操作を繰り返す方法が採用される。
特開２０１６－２０４１６８号公報
　しかし、循環系内の濃縮スラリー容量が多いこと、及び置換効率が濃縮スラリー量と置換溶媒量との比率以上に向上しないことから、多量の置換溶媒を必要とする。
　本発明は、置換溶媒の量を低減できるろ過装置を提供することを目的とする。
　本発明の一側面のろ過装置は、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間である第１ろ室と、前記第１ろ室にスラリーを供給するスラリー供給部と前記第１ろ室からスラリーを排出するスラリー排出部と、前記第１ろ室に接するように前記ハウジングに取り付けられ、且つ前記スラリー供給部と前記スラリー排出部の間に配置されるろ過ユニットと、前記第１ろ室のうち記スラリー供給部と前記スラリー排出部の間の部分に置換溶媒を供給する置換溶媒供給装置と、前記ろ過ユニットからろ液を回収するろ液回収装置と、を含み、各前記ろ過ユニットは、前記第１ろ室に面するように配置されるろ材と、前記ろ材を挟んで前記第１ろ室とは反対側に設けられる第２ろ室と、を含み、前記ろ液回収装置は、前記第１ろ室のうち前記置換溶媒供給装置によって置換溶媒が供給される部分よりも、前記スラリー供給部側にある前記第２ろ室からろ液を回収する。
　本発明のろ過装置によれば、置換溶媒の量を低減できる。
図１は、実施形態に係るろ過装置の断面図である。 図２は、実施形態に係るろ過装置の正面図である。 図３は、図１のＡ部拡大図である。 図４は、図１のＢ部拡大図である。 図５は、図１のＣ部拡大図である。 図６は、図１のＤ部拡大図である。 図７は、実施形態に係る回転部材の背面図である。 図８は、実施形態に係る回転部材の正面図である。
　以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
　実施形態に係るろ過装置１０は、極性溶媒中に粒子が分散されたスラリー（懸濁液）を濃縮する装置である。スラリーにおいて分散された粒子は、例えば、ナノ粒子などの微粒子、コロイド微粒子、又は微細バイオマス粒子である。極性溶媒は、例えば水である。なお、ろ過装置１０の用途は、特に限定されない。ろ過装置１０は、例えば、スラリーに対する抽出に用いられてもよいし、スラリーに対する溶媒置換に用いられてもよいし、スラリーに対する洗浄に用いられてもよい。
　図１は、実施形態に係るろ過装置の断面図である。図２は、実施形態に係るろ過装置の正面図である。図３は、図１のＡ部拡大図である。図４は、図１のＢ部拡大図である。図５は、図１のＣ部拡大図である。図６は、図１のＤ部拡大図である。
　図１に示すように、実施形態に係るろ過装置１０は、ハウジング８０と、第１ろ室３０と、スラリー供給部８１と、スラリー供給装置５１と、スラリー排出部８３と、スラリー排出装置５３と、複数の中間供給部８９と、置換溶媒供給装置５５と、ろ液回収装置５７と、複数のろ液搬送装置５９と、回転部材４０と、駆動装置１３と、熱媒体供給部６１と、熱媒体排出部６３と、複数のろ過ユニット１００と、を備える。
　複数のろ過ユニット１００は、図１において紙面左から右に向かって、第１のろ過ユニット１００Ａ、第２のろ過ユニット１００Ｂ、第３のろ過ユニット１００Ｃ、第４のろ過ユニット１００Ｄ、第５のろ過ユニット１００Ｅ、第６のろ過ユニット１００Ｆ、第７のろ過ユニット１００Ｇ、第８のろ過ユニット１００Ｈである。本実施形態において、ろ過ユニットの位置を特定しない場合、第１のろ過ユニット１００Ａから第８のろ過ユニット１００Ｈは、ろ過ユニット１００として説明する。
　図１に示すように、ハウジング８０は、回転部材４０及びろ過ユニット１００を支持する部材である。ハウジング８０は、内部に空間を有する。ハウジング８０は、回転部材４０及びろ過ユニット１００を内部に収容することができる。ハウジング８０は、設置面３００に置かれたベース２００に固定される。図４に示すように、第１ろ室３０は、ハウジング８０の内部空間である。ハウジング８０は、樹脂であることが望ましい。ハウジング８０が金属である場合と比較して、ハウジング８０が樹脂であることによってハウジング８０の断熱性が向上する。樹脂の具体例としては、例えばポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）が挙げられる。ポリフェニレンスルファイドは、耐熱性及び耐溶剤性に優れている。
　図１に示すように、スラリー供給部８１は、ハウジング８０に取り付けられる。スラリーは、スラリー供給部８１を介して第１ろ室３０に供給される。スラリー供給部８１には、配管が接続される。スラリー供給装置５１は、スラリー供給部８１に接続された配管に設けられる。スラリー供給装置５１は、例えばポンプであって、スラリー供給部８１を加圧することによって、スラリーを第１ろ室３０に供給する。
　図１に示すように、スラリー排出部８３は、ハウジング８０に取り付けられる。スラリー排出部８３は、第１ろ室３０で濃縮されたスラリーを外部へ排出する。スラリー排出部８３には、配管が接続される。スラリー排出装置５３は、スラリー排出部８３に接続された配管に設けられる。スラリー排出装置５３は、例えばポンプであって、スラリー排出部８３を減圧することによって、スラリーを第１ろ室３０から排出する。
　図１において紙面左から右に向かって、第１の中間供給部８９Ａ、第２の中間供給部８９Ｂ、第３の中間供給部８９Ｃ、第４の中間供給部８９Ｄ、第５の中間供給部８９Ｅ、第６の中間供給部８９Ｆ、第７の中間供給部８９Ｇとして説明する。第２の中間供給部８９Ｂは、閉止されている。図１に示すように、中間供給部８９Ａから中間供給部８９Ｆは、ハウジング８０に取り付けられる。以下の説明において、中間供給部８９Ａから中間供給部８９Ｆを区別しない場合、中間供給部８９Ａから中間供給部８９Ｆのいずれかを中間供給部８９として、説明する。中間供給部８９は、スラリー供給部８１とスラリー排出部８３との間に配置される。置換溶媒が、中間供給部８９を介して第１ろ室３０に供給される。置換溶媒は、スラリーの極性溶媒とは異なる溶媒である。中間供給部８９には、配管が接続される。置換溶媒供給装置５５は、複数の中間供給部８９のうち、スラリー排出部８３に最も近い中間供給部８９Ａに接続された配管に設けられる。置換溶媒供給装置５５は、第１ろ室３０のうち第１のろ過ユニット１００Ａと、第２のろ過ユニット１００Ｂとの間の部分に置換溶媒を供給する。置換溶媒供給装置５５は、例えばポンプであって、中間供給部８９を加圧することによって、置換溶媒を第１ろ室３０に供給する。
　図１において紙面左から右に向かって、第１のろ液排出部１０５Ａ、第２のろ液排出部１０５Ｂ、第３のろ液排出部１０５Ｃ、第４のろ液排出部１０５Ｄ、第５のろ液排出部１０５Ｅ、第６のろ液排出部１０５Ｆ、第７のろ液排出部１０５Ｇ、第８のろ液排出部１０５Ｈとして説明する。本実施形態において、ろ液排出部の位置を特定しない場合、第１のろ液排出部１０５Ａから第７のろ液排出部１０５Ｇは、ろ液排出部１０５として説明する。なお、ろ液排出部１０５Ｈは閉止されており、ろ過ユニット１００Ｈ、ろ液を排出しない。ろ液回収装置５７は、ろ過ユニット１００のろ液排出部１０５に接続された配管に設けられる。ろ液回収装置５７は、例えばポンプであって、ろ液排出部１０５を減圧することによって、ろ液をろ過ユニット１００から回収する。
　図１において紙面左から右に向かって、第１のろ液搬送装置５９Ａ、第２のろ液搬送装置５９Ｂ、第３のろ液搬送装置５９Ｃ、第４のろ液搬送装置５９Ｄ、第５のろ液搬送装置５９Ｅ、第６のろ液搬送装置５９Ｆとして説明する。以下の説明において、ろ液搬送装置５９Ａからろ液搬送装置５９Ｆを区別しない場合、ろ液搬送装置５９として説明する。本実施形態においては、ろ液搬送装置５９は、６個設けられる。
　ろ液搬送装置５９は、ろ過ユニット１００のろ液排出部１０５と、中間供給部８９とを接続する配管に設けられる。ろ液搬送装置５９は、例えばポンプであって、ろ液をろ過ユニット１００から排出から第１ろ室３０に搬送する。ろ液搬送装置５９は、ろ過ユニット１００から、第１ろ室３０のうち当該ろ過ユニット１００よりもスラリー供給部８１側にある部分に、ろ液を搬送する。ろ過ユニット１００のろ液には、極性溶媒及び置換溶媒が含まれる。
　スラリー供給装置５１からスラリーを供給する供給圧力と、スラリー排出装置５３からスラリーを排出する排出圧力とにより、スラリーは、図１の右から左へ。つまり搬送方向の上流から搬送方向の下流へ搬送される。
　図１に示すように、第１のろ液搬送装置５９Ａは、スラリー排出部８３に最も近いろ過ユニット１００Ａのろ液を、第１ろ室３０のうち置換溶媒供給装置５５によって置換溶媒が供給される部分よりもスラリー供給部８１側に搬送する。このように、第１のろ液搬送装置５９Ａは、第１のろ液排出部１０５Ａから、第１のろ液排出部１０５Ａよりも搬送方向の上流側にある第３の中間供給部８９Ｃへ置換溶媒を供給する。言い換えると、第１のろ過ユニット１００Ａのろ液は、搬送方向の上流へ、第２のろ過ユニット１００Ｂ及び第３のろ過ユニット１００Ｃを越えた位置にある第３の中間供給部８９Ｃを介して第１ろ室３０へ供給される。
　第２のろ液搬送装置５９Ｂは、スラリー排出部８３から２番目に近いろ過ユニット１００Ｂのろ液を、第１ろ室３０のうち第１のろ液搬送装置５９Ａによってろ液が供給される部分よりもスラリー供給部８１側に搬送する。このように、第２のろ液搬送装置５９Ｂは、第２のろ液排出部１０５Ｂから、第２のろ液排出部１０５Ｂよりも搬送方向の上流側にある第４の中間供給部８９Ｄへ置換溶媒を供給する。言い換えると、第２のろ過ユニット１００Ｂのろ液は、搬送方向の上流へ、第３のろ過ユニット１００Ｃ及び第４のろ過ユニット１００Ｄを越えた位置にある第４の中間供給部８９Ｄを介して第１ろ室３０へ供給される。
　第３のろ液搬送装置５９Ｃは、スラリー排出部８３から３番目に近いろ過ユニット１００Ｃのろ液を、第１ろ室３０のうち第２のろ液搬送装置５９Ｃによってろ液が供給される部分よりもスラリー供給部８１側に搬送する。このように、第３のろ液搬送装置５９Ｃは、第３のろ液排出部１０５Ｃから、第３のろ液排出部１０５Ｃよりも搬送方向の上流側にある第５の中間供給部８９Ｅへ置換溶媒を供給する。言い換えると、第３のろ過ユニット１００Ｃのろ液は、搬送方向の上流へ、第４のろ過ユニット１００Ｄ及び第５のろ過ユニット１００Ｅを越えた位置にある第５の中間供給部８９Ｅを介して第１ろ室３０へ供給される。
　第４のろ液搬送装置５９Ｄは、スラリー排出部８３から４番目に近いろ過ユニット１００Ｄのろ液を、第１ろ室３０のうち第３のろ液搬送装置５９Ｄによってろ液が供給される部分よりもスラリー供給部８１側に搬送する。このように、第４のろ液搬送装置５９Ｄは、第４のろ液排出部１０５Ｄから、第４のろ液排出部１０５Ｄよりも搬送方向の上流側にある第６の中間供給部８９Ｆへ置換溶媒を供給する。言い換えると、第４のろ過ユニット１００Ｄのろ液は、搬送方向の上流へ、第５のろ過ユニット１００Ｅ及び第６のろ過ユニット１００Ｆを越えた位置にある第６の中間供給部８９Ｆを介して第１ろ室３０へ供給される。
　第５のろ液搬送装置５９Ｅは、スラリー排出部８３から５番目に近いろ過ユニット１００Ｅのろ液を、第１ろ室３０のうち第４のろ液搬送装置５９Ｅによってろ液が供給される部分よりもスラリー供給部８１側に搬送する。このように、第５のろ液搬送装置５９Ｅは、第５のろ液排出部１０５Ｅから、第５のろ液排出部１０５Ｅよりも搬送方向の上流側にある第７の中間供給部８９Ｇへ置換溶媒を供給する。言い換えると、第５のろ過ユニット１００Ｅのろ液は、搬送方向の上流へ、第６のろ過ユニット１００Ｆ及び第７のろ過ユニット１００Ｇを越えた位置にある第５の中間供給部８９Ｅを介して第１ろ室３０へ供給される。
　第６のろ液搬送装置５９Ｆは、スラリー排出部８３から６番目に近いろ過ユニット１００Ｆのろ液を、スラリー供給部８１に搬送する。このように、第６のろ液搬送装置５９Ｆは、第６のろ液排出部１０５Ｆから、第６のろ液排出部１０５Ｆよりも搬送方向の上流側にあるスラリー供給部８１へ置換溶媒を供給する。言い換えると、第６のろ過ユニット１００Ｆのろ液は、搬送方向の上流へ、第７のろ過ユニット１００５Ｇ及び第８のろ過ユニット１００Ｈを越えた位置にあるスラリー供給部８１を介して第１ろ室３０へ供給される。
　第７のろ液排出部１０５Ｇにろ液搬送装置５９を接続してしまうと、スラリー供給部８１よりも上流側に越えた位置へ、第７のろ液排出部１０５Ｇのろ液を搬送することになり、スラリー供給部８１から供給されたスラリーの原液の濃度が薄まってしまう。このため、第７のろ液排出部１０５Ｇには、ろ液回収装置５７が接続されている。
　図１に示すように、ろ液回収装置５７は、第６のろ液搬送装置５９によってろ液が排出されるろ過ユニット１００よりも、スラリー供給部８１側にあるろ過ユニット１００Ｇからろ液を回収する。より具体的には、ろ液回収装置５７は、スラリー供給部８１から２番目に近いろ過ユニット１００Ｇからろ液を回収する。
　図１に示すように、回転部材４０は、ハウジング８０の内部に配置される。回転部材４０は、ハウジング８０に支持される。回転部材４０は、ハウジング８０に対して回転できる。回転部材４０は、回転軸Ｒを中心として回転する。回転軸Ｒは、水平方向と平行である。図１において、紙面の左右方向が水平方向である。以下の説明において、回転軸Ｒと平行な方向は、軸方向と記載される。回転軸Ｒに対して直交する直線と平行な方向は、径方向と記載される。回転軸Ｒを中心とした円周に沿う方向は、単に周方向と記載される。
　図１に示すように、回転部材４０は、シャフト４１と、複数のフランジ４３と、を備える。シャフト４１は、棒状の部材である。シャフト４１は、駆動装置１３と接続される。図３から図５に示すように、シャフト４１は、第１内部流路４１７と、第２内部流路４１８と、第３内部流路４１９と、を含む。
　図４に示すように、フランジ４３は、シャフト４１の外周面に設けられる。フランジ４３は、第１ろ室３０に接する。フランジ４３は、２つのろ過ユニット１００の間に配置される。フランジ４３は、略円盤状に形成されている。フランジ４３は、内部流路４３７を含む。内部流路４３７は、径方向に沿って延びている。図５に示すように、内部流路４３７は、シャフト４１の第１内部流路４１７と繋がっている。隣りあう２つのフランジ４３の内部流路４３７は、シャフト４１の第２内部流路４１８によって繋がっている。
　図７は、実施形態に係る回転部材の背面図である。図７は、フランジ４３を、図１の紙面左側から見た図である。図８は、実施形態に係る回転部材の正面図である。図８は、フランジ４３を、図１の紙面右側から見た図である。
　図７及び図８に示すように、フランジ４３は、複数の溝４３４を備える。溝４３４は、フランジ４３の径方向の一端から他端に亘って設けられる。溝４３４は、軸方向から見た場合、円弧を描いている。複数の溝４３４は、複数の第１溝４３５と、複数の第２溝４３６と、を含む。
　第１溝４３５は、フランジ４３の軸方向に向いた２つの表面のうちの一方に配置される。複数の第１溝４３５は、周方向に沿って等間隔に配置される。図７に示すように、第１溝４３５は、軸方向から見た場合に、回転部材４０の回転方向ＤＲとは反対方向に向かって凸である円弧を描いている。このため、回転部材４０が回転すると、第１溝４３５に接するスラリーは、径方向の内側（シャフト４１側）に導かれる。
　第２溝４３６は、フランジ４３の軸方向に向いた２つの表面のうちの他方に配置される。すなわち、第２溝４３６は、第１溝４３５の裏側に配置される。複数の第２溝４３６は、周方向に沿って等間隔に配置される。図８に示すように、第１溝４３５は、軸方向から見た場合に、回転部材４０の回転方向ＤＲに向かって凸である円弧を描いている。このため、回転部材４０が回転すると、第２溝４３６に接するスラリーは、径方向の外側（シャフト４１側とは反対側）に導かれる。
　駆動装置１３は、回転部材４０を回転させる装置である。駆動装置１３は、電動モータと、減速機と、を含む。電動モータは、減速機を介して、回転部材４０のシャフト４１と接続される。電動モータで生じたトルクが、減速機によって増大したうえで、シャフト４１に伝達する。
　図３に示すように、熱媒体供給部６１及び熱媒体排出部６３は、ハウジング８０に取り付けられる。熱媒体が、熱媒体供給部６１を介してシャフト４１の第１内部流路４１７に供給される。図５に示すように、熱媒体は、熱媒体供給部６１から最も離れた位置にあるフランジ４３の内部流路４３７に流入する。熱媒体は、複数のフランジ４３の内部流路４３７を順番に通過していく。図４に示すように、熱媒体は、熱媒体供給部６１に最も近い位置にあるフランジ４３の内部流路４３７を出た後、シャフト４１の第３内部流路４１９によって熱媒体排出部６３に導かれる。シャフト４１及びフランジ４３と熱交換した後の熱媒体は、熱媒体排出部６３を介して排出される。熱媒体排出部６３から排出された熱媒体は、例えば加熱装置によって所定の温度まで昇温されてから、熱媒体供給部６１に導かれる。すなわち、熱媒体が回転部材４０と加熱装置の間で循環している。なお、ろ過装置１０は、必ずしも熱媒体供給部６１及び熱媒体排出部６３を備えていなくてもよい。熱媒体の温度は、第１ろ室３０のスラリーの温度よりも高くてもよいし、低くてもよい。すなわち、熱媒体排出部６３から排出された熱媒体は、冷却装置によって所定の温度まで冷却されてから、熱媒体供給部６１に導かれてもよい。
　図４に示すように、ろ過ユニット１００は、ハウジング８０に取り付けられる。本実施形態においては、８つのろ過ユニット１００が軸方向に並べて配置される。ろ過ユニット１００は、スラリー供給部８１とスラリー排出部８３との間に配置される。ろ過ユニット１００の一部は、第１ろ室３０のうち２つのフランジ４３の間の位置に配置される。図６に示すように、ろ過ユニット１００は、ケース１１０と、ろ材１０１と、第２ろ室３５と、ろ液排出部１０５と、を含む。ケース１１０は、ろ材１０１を保持し、第２ろ室３５を形成する部材である。
　ろ材１０１は、第１ろ室３０に接するように配置される。２つのろ材１０１が、平行に配置される。２つのろ材１０１は、第２ろ室３５を挟んで対向している。ろ材１０１は、例えば、多孔質セラミックろ材である。なお、ろ過ユニット１００は、必ずしも２つのろ材１０１を備えていなくてよい。ろ過ユニット１００は、少なくとも１つのろ材１０１を備えていればよい。ろ材１０１は多孔質セラミックろ材でなくてもよく、ろ材１０１の材質は特に限定されない。
　第２ろ室３５は、ケース１１０の内部空間である。第２ろ室３５は、２つのろ材１０１の間に配置される。第２ろ室３５は、ろ液排出部１０５と繋がっている。ろ液排出部１０５は、ケース１１０の外周面に設けられる。
　図１に示すように、スラリー供給部８１を介してスラリーが第１ろ室３０に供給される。スラリーは、回転するフランジ４３によって攪拌される。フランジ４３が溝４３４を備えていることによって、スラリーは、スラリー排出部８３がある方向に導かれる。スラリーは、スラリー供給部８１からスラリー排出部８３に至る間に、複数のろ過ユニット１００に接する。ろ過ユニット１００のろ材１０１にスラリーが接すると、スラリーに分散された粒子はろ材１０１を通過しない。極性溶媒及び置換溶媒が、ろ液として第２ろ室３５に流入する。
　また、置換溶媒が、複数の中間供給部８９から第１ろ室３０に供給される。スラリーがスラリー排出部８３に近づくにしたがって、極性溶媒が置換溶媒に置換されていく。このため、極性溶媒に対する粒子の濃度が上がる一方で、置換溶媒によってスラリーの流動性の低下が抑制される。また、熱媒体によってフランジ４３が加熱されるので、フランジ４３に接触したスラリーの温度が上昇する。このため、スラリーの流動性が向上する。したがって、スラリー供給装置５１又はスラリー排出装置５３に必要な搬送圧力を低減することが可能である。
　なお、実施形態では、第１ろ室３０の内部圧力は、加圧されており、第２ろ室３５の内部圧力よりも大きい。他の態様としては、第２ろ室３５の内部圧力を真空引きするなどにより陰圧することで、第１ろ室３０の内部圧力が、第２ろ室３５の内部圧力よりも相対的に大きくするようにしてもよい。
　以上説明したように、本実施形態のろ過装置１０は、ハウジング８０と、ハウジング８０の内部空間である第１ろ室３０と、第１ろ室３０に接するようにハウジング８０に取り付けられるろ過ユニット１００と、ハウジング８０に対して回転できるようにハウジング８０に支持される回転部材４０と、回転部材４０を回転させる駆動装置１３と、を含む。各ろ過ユニット１００は、第１ろ室３０に面するように配置されるろ材１０１と、ろ材１０１を挟んで第１ろ室３０とは反対側に設けられる第２ろ室３５と、を含む。
　これによれば、回転部材４０が回転することによって、第１ろ室３０内のスラリーの流動が促進される。スラリー供給装置５１からの供給圧力又はスラリー排出装置５３からの排出圧力によるスラリーの搬送力に加えて、回転部材４０によるスラリーの搬送力が足されるので、スラリーが濃縮されてもスラリーを搬送方向の上流から下流へ搬送しやすい。
　ろ過装置１０において、回転部材４０は、シャフト４１と、シャフト４１の外周面に設けられる複数のフランジ４３と、を含む。フランジ４３は、第１ろ室３０に面する複数の溝４３４を表面に備える。
　これによれば、第１ろ室３０にあるスラリーが溝４３４の中に入る。回転部材４０が回転すると、溝４３４に入ったスラリーが押し出される。このため、第１ろ室３０内のスラリーの流動が促進される。したがって、ろ過装置１０は、置換溶媒の量をより低減できる。
　ろ過装置１０において、溝４３４は、フランジ４３のうち回転部材４０の回転軸Ｒと平行な軸方向の一方側の表面に設けられる第１溝４３５と、フランジ４３のうち軸方向の他方側の表面に設けられる第２溝４３６と、を含む。軸方向から見た場合、第１溝４３５は、回転部材４０の回転方向ＤＲとは反対方向に凸である円弧を描く。第２溝４３６は、回転部材４０の回転方向ＤＲに凸である円弧を描く。
　これによれば、第１ろ室３０のうちフランジ４３の一方側の部分ではスラリーが径方向の内側に流動し、第１ろ室３０のうちフランジ４３の他方側の部分ではスラリーが径方向の外側に流動する。このため、第１ろ室３０内のスラリーの流動が促進される。したがって、ろ過装置１０は、置換溶媒の量をより低減できる。
　また、本実施形態のろ過装置１０は、ハウジング８０と、ハウジング８０の内部空間である第１ろ室３０と、第１ろ室３０にスラリーを供給するスラリー供給部８１と、第１ろ室３０からスラリーを排出するスラリー排出部８３と、第１ろ室３０に接するようにハウジング８０に取り付けられ、且つスラリー供給部８１とスラリー排出部８３の間に配置される複数のろ過ユニット１００と、第１ろ室３０のうちスラリー供給部８１とスラリー排出部８３の間の部分に置換溶媒を供給する置換溶媒供給装置５５と、ろ過ユニット１００からろ液を回収するろ液回収装置５７と、を含む。ろ過ユニット１００は、第１ろ室３０に面するように配置されるろ材１０１と、ろ材１０１を挟んで第１ろ室３０とは反対側に設けられる第２ろ室３５と、を含む。ろ液回収装置５７は、第１ろ室３０のうち置換溶媒供給装置５５によって置換溶媒が供給される部分よりも、スラリー供給部８１側にある第２ろ室３５からろ液を回収する。
　これにより、第１ろ室３０のうち置換溶媒が供給された部分におけるスラリーの流動性が向上する。このため、所望の濃縮濃度を有するスラリーを得ることが容易となる。また、ろ液回収装置５７によって、置換溶媒を含むろ液が回収される。回収された置換溶媒を、置換溶媒供給装置５５によって再び第１ろ室３０に供給することができる。したがって、本実施形態のろ過装置１０は、置換溶媒の量を低減できる。
　ろ過装置１０において、第２ろ室３５の置換溶媒を、第１ろ室３０のうち、当該第２ろ室３５よりもスラリー供給部８１側にある部分に搬送するろ液搬送装置５９を含む。例えば、複数のろ過ユニット１００のうち、スラリー供給部８１とスラリー排出部８３との間に並べて配置される３つのろ過ユニットが、スラリー排出部８３に近い順に、第１のろ過ユニット１００Ａ、第２のろ過ユニット１００Ｂ及び第３のろ過ユニット１００Ｃである。第１のろ過ユニット１００Ａの第２ろ室３５の置換溶媒を、第１ろ室３０のうち、第３のろ過ユニット１００Ｃの第２ろ室３５よりもスラリー供給部８１側にある第１ろ室３０の一部分に搬送する。
　これにより、純度の高い置換溶媒を、第１ろ室３０のうち置換溶媒の比率が低い部分で再利用することができる。このため、本実施形態のろ過装置１０は、置換溶媒の量をより低減できる。
　なお、上記した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
１０　ろ過装置
１３　駆動装置
３０　第１ろ室
３５　第２ろ室
４０　回転部材
４１　シャフト
４３　フランジ
５１　スラリー供給装置
５３　スラリー排出装置
５５　置換溶媒供給装置
５７　ろ液回収装置
５９　ろ液搬送装置
６１　熱媒体供給部
６３　熱媒体排出部
８０　ハウジング
８１　スラリー供給部
８３　スラリー排出部
８９　中間供給部
１００　ろ過ユニット
１０１　ろ材
１０５　ろ液排出部
１１０　ケース
２００　ベース
３００　設置面
４１７　第１内部流路
４１８　第２内部流路
４１９　第３内部流路
４３４　溝
４３５　第１溝
４３６　第２溝
４３７　内部流路
ＤＲ　回転方向
Ｒ　回転軸
 

Claims (4)

  1. 　ハウジングと、
    　前記ハウジングの内部空間である第１ろ室と、
    　前記第１ろ室にスラリーを供給するスラリー供給部と
    　前記第１ろ室からスラリーを排出するスラリー排出部と、
    　前記第１ろ室に接するように前記ハウジングに取り付けられ、且つ前記スラリー供給部と前記スラリー排出部の間に配置される複数のろ過ユニットと、
    　前記第１ろ室のうち前記スラリー供給部と前記スラリー排出部の間の部分に置換溶媒を供給する置換溶媒供給装置と、
    　前記ろ過ユニットからろ液を回収するろ液回収装置と、
    　を含み、
    　各前記ろ過ユニットは、
    　前記第１ろ室に面するように配置されるろ材と、
    　前記ろ材を挟んで前記第１ろ室とは反対側に設けられる第２ろ室と、
    　を含み、
    　前記ろ液回収装置は、前記第１ろ室のうち前記置換溶媒供給装置によって置換溶媒が供給される部分よりも、前記スラリー供給部側にある前記第２ろ室からろ液を回収する
    　ろ過装置。
  2. 　前記第２ろ室の置換溶媒を、前記第１ろ室のうち、当該第２ろ室よりも前記スラリー供給部側にある部分に搬送するろ液搬送装置を含む
    　請求項１に記載のろ過装置。
  3. 　前記複数のろ過ユニットのうち、前記スラリー供給部と前記スラリー排出部との間に並べて配置される３つのろ過ユニットが、前記スラリー排出部に近い順に、第１のろ過ユニット、第２のろ過ユニット及び第３のろ過ユニットであり、
    　前記第１のろ過ユニットの第２ろ室の置換溶媒を、前記第１ろ室のうち、前記第３のろ過ユニットの第２ろ室よりも前記スラリー供給部側にある部分に搬送するろ液搬送装置をさらに含む、
    　請求項１に記載のろ過装置。
  4. 　前記置換溶媒供給装置は、前記第１ろ室のうち前記第１のろ過ユニットと、前記第２のろ過ユニットとの間の部分に置換溶媒を供給する、
    　請求項３に記載のろ過装置。
     
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