(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被濾過流体を所定方向へ圧送する管路と、前記管路内に前記被濾過流体の流れを妨害する姿勢で配設されて前記被濾過流体を濾過する筒状の濾過体と、端面に濾過済の前記被濾過流体排出用の排出口を有して前記濾過体をその軸心を中心として回転させる回転支持体とを備え、
前記濾過体の外周面の一部は小隙間を挟んで対面する前記管路の内面とともにケーキ剥離、吹き飛ばし用のノズル部を構成し、
下流側から前記管路内面に接近する前記濾過体とそれに対面する前記管路内面との間の隙間は前記ノズル部よりも小さく設定されることを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
被濾過流体を所定方向へ圧送する管路と、前記管路内に前記被濾過流体の流れを妨害する姿勢で配設されて前記被濾過流体を濾過する筒状の濾過体と、端面に濾過済の前記被濾過流体排出用の排出口を有して前記濾過体をその軸心を中心として回転させる回転支持体とを備え、
前記濾過体の外周面の一部は小隙間を挟んで対面する前記管路の内面とともにケーキ剥離、吹き飛ばし用のノズル部を構成し、
前記管路は、内周面が前記濾過体の外周面から所定の隙間を隔てて配設されて前記濾過体の外周面に沿って環状の流路を形成する筒状のケーシングと、前記ケーシングの所定位置にて前記ケーシング内に前記被濾過流体を導入する導入管部と、前記導入筒部に近接して配設されて前記ケーシング内を環状に流れた前記被濾過流体を外部に排出する排出管部とを有し、前記ノズル部は前記環状の流路の末端部に形成されることを特徴とする濾過装置。
【請求項３】
被濾過流体を所定方向へ圧送する管路と、前記管路内に前記被濾過流体の流れを妨害する姿勢で配設されて前記被濾過流体を濾過する筒状の濾過体と、端面に濾過済の前記被濾過流体排出用の排出口を有して前記濾過体をその軸心を中心として回転させる回転支持体とを備え、
前記濾過体の外周面の一部はケーキ剥離、吹き飛ばし用のノズル部を構成し、
前記回転支持体は、互いに近接して配置された一対の回転濾過筒を有し、
前記一対の回転濾過筒は、小間隙を挟んで並設され、
前記一対の回転濾過筒は、この小間隙の部位にて前記ノズル部を構成することを特徴とする濾過装置。
【請求項４】
前記ノズル部の下流側端部に隣接する前記濾過体の外周面の他の一部は前記小隙間より大きな隙間を挟んで前記管路内面に対面して前記管路内面とともに前記被濾過流体の圧力回復用のディフューザ部を構成する請求項１乃至３のいずれか記載の濾過装置。
【請求項５】
前記濾過体は上流側から前記ノズル部に接近するように回転する請求項１又は２記載の濾過装置。
【請求項６】
前記管路は、前記回転支持体の端面に沿って流れる前記被濾過流体の漏れ流を抑止する請求項１乃至３のいずれか記載の濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、濾過装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
微粒子を含む被濾過流体を濾過する従来の濾過装置として、流路中にて多孔円筒形状の濾過体を回転させ、この濾過体の外周面で濾過を行う回転円筒型濾過装置が知られている。この回転円筒型濾過装置では、濾過体の外周面に付着したケーキは被濾過流体の液面上方において濾過体の外周面にナイフを接触させ、濾過体の回転により削ぎ落とすのが一般的である。
【０００３】
また、濾過体からのケーキ剥離方法として、濾過体に例えば超音波振動などの振動を与えたり、濾過体表面に沿って流れる被濾過流体の主流と直角にケーキ剥離用の副流を形成し、この副流が濾過体の表面を叩いたりするナイフレスのケーキ剥離方法も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
濾過装置では濾過体からケーキを良好に剥離することが濾過流量の維持の点で最も重要であり、上記回転円筒型濾過装置はナイフを用いるので剥離が極めて簡単であり、連続運転が可能であるという利点を有している。
しかしながら、上記した従来の回転円筒型濾過装置におけるナイフによるケーキ剥離では、濾過体の表面に堆積したケーキ層を削ぎ落とす点では非常に有効であるが、多孔性の濾過体の表面の凹部やその内部に充填されたケーキ層の剥離は困難であり、このために濾過流量が低下してしまうという不具合があった。
【０００５】
また、ナイフを強く濾過体表面に押しつけることにより濾過体表面のケーキ層の剥離が良好となるが、場合によっては、ケーキ層がナイフにより濾過体内部に押し込まれて濾過流量が低下してしまう場合もあった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、流路中で筒状の濾過体が回転する濾過装置のケーキ層剥離性能を向上することを、その解決すべき課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する各発明は、回転する筒状の濾過体が、被濾過流体を所定方向へ圧送する管路内に前記被濾過流体の流れを妨害する姿勢で配設される。筒状濾過体の外周面の一部は小隙間を挟んで管路の内面に対面してノズル部を構成する。
【０００７】
すなわち、被濾過流体は、この小隙間で絞られて高速流となり、このノズル部における流体圧力の急激な低下によりケーキ層中には遠心方向へ力が働き、ケーキ層を濾過体の外周面から浮き上がらせ、また、この高速流は濾過体の外周面に付着したケーキ層を下流方向へ吹き飛ばす。
次に、ノズル部から出た高速流は管路の下流側において濾過体の外周面に沿って湾曲し、渦流（スワール）や乱流を発生したり又はキャビテーションによる衝撃波を発生する。その結果、ノズル部での吹き飛ばし作用にかかわらず濾過体の外周面に残ったケーキ層は渦流（スワール）や乱流又は衝撃波により更に剥離を促進される。
【０００８】
更に、上記流れ又は衝撃波にかかわらず濾過体の外周面に残ったケーキ層は、第２のノズル部に下流側から接近し、再度吹き飛ばされる。特にこの場合における被濾過流体とケーキ層との相対速度は、濾過体の外周面の周速と、この第２のノズル部での被濾過流体の速度との合計となるので、良好に残存ケーキ層は吹き飛ばされる。なお、この第２のノズル部から出た被濾過流体の高速流も第２のノズル部から出た後、上記と同様に、濾過体の外周面近傍にて渦流（スワール）や乱流又は衝撃波を発生させ、ケーキ層剥離作用を行う。
【０００９】
上述したように、本発明によれば、濾過体の外周面の所定部位にノズル部を構成し、このノズル部による被濾過流体の圧力の急激な低下、高速流の形成により、このノズル部に面するケーキ層を吹き飛ばし、更にその後に形成される渦流（スワール）や乱流又は衝撃波により更に剥離を促進するので、従来のようにナイフを用いることなく濾過体の表面に付着するケーキ層のみならず濾過体内部や濾過体表面の凹部に充填されるケーキ層を良好に剥離することができる。
【００１０】
第１発明では更に、下流側から管路内面に接近する濾過体とそれに対面する管路内面とにより形成される第２のノズル部の隙間を上述した前記ノズル部よりも小さく設定するので、この第２のノズル部を流れる流量を低減して被濾過流体の圧送動力を低減することができる。
なお、濾過体の外周面に付着したケーキ層はこの第２のノズル部に到達するまでに充分に剥離されて僅かしか残留しないので、この第２のノズル部を絞れば、流量を有効に第１のノズル部に振り向けることができる。
第２発明では更に、管路は、濾過体の外周面に沿って周方向へ被濾過流体を環状に流し、ノズル部はこの環状流路の末端部に形成されるので、濾過体の外周面の大部分を濾過に有効使用でき、濾過流量を増加することができる。
第３発明では更に、互いに近接して配置された一対の回転濾過筒が小間隙を挟んで並設され、一対の回転濾過筒がこの小間隙の部位にてノズル部を構成する。このノズル部は、一個で複数の回転濾過筒の外周面に付着したケーキ層を吹き飛ばすことができる。
好適な態様において、ノズル部から出た被濾過流体の高速流は被濾過流体の外周面と管路内面とが形成するディフューザ部により圧力回復される。
このようにすれば圧力損失を低減して動力を節減することができる。
好適な態様において、濾過体は上流側からノズル部に接近するように回転するので、ノズル部には最も厚いケーキ層が導入されることになり、剥離効率を向上することができる。
【００１１】
好適な態様において、濾過体が円筒形状を有するので、ノズル部の形状が変動することがなく、流体損失の低減により動力を節減することができる。
好適な態様において、濾過体が多角形の筒形形状を有するので、ノズル部の形状が周期的に急変することになり、周期的にノズル部及びその下流部に大きな乱流や流体振動、流体圧力の急変を発生させることができ、ケーキ層の剥離性能を向上することができる。
【００１２】
好適な態様において、回転支持体の端面に沿っての被濾過流体の漏れ流を抑止するので、被濾過流体の圧送動力を低減することができる。
【００１３】
なお、濾過体の外周面に付着したケーキ層はこの第２のノズル部に到達するまでに充分に剥離されて僅かしか残留しないので、この第２のノズル部を絞れば、流量を有効に第１のノズル部に振り向けることができる。
請求項８記載の手段によれば上記請求項１記載の手段において更に、管路は、濾過体の外周面に沿って周方向へ被濾過流体を環状に流し、ノズル部はこの環状流路の末端部に形成されるので、濾過体の外周面の大部分を濾過に有効使用でき、濾過流量を増加することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
本実施例の濾過装置を図１及び図２を参照して説明する。
この濾過装置は、管路１と、管路１内に配設されて回転する回転濾過筒２と、回転濾過筒２の上流部に位置して管路１に介設されるスラリー（本発明でいう被濾過流体）加圧用のポンプ３とを備えている。
【００１５】
管路１は、ポンプ３の吐出口から延設される円筒状の吐出筒部１１と、吐出筒部１１の出口から延設される末広管部１２と、末広管部１２の出口から延設される角形管部１３とからなり、角形管部１３から出たスラリー流は図示しないスラリー収集装置でスラリーを最終的に分離された後、排出される。角形管部１３の流路方向と直角な断面は長方形に形成されている。１３１は角形管部１３の互いに平行に形成された一対の平坦壁であり、１３２も角形管部１３の互いに平行に形成された一対の平坦な平坦壁である。
【００１６】
回転濾過筒２は、多孔性の金属ドラムからなる回転支持体２１と、その外周面に固定された円筒状の濾過体（フィルタ）２２と、回転支持体２１の両端壁２３の中心孔に嵌入、固定された中空軸２４とからなり、モータ４が中空軸２４を回転している。中空軸２４は軸受け５を介して角形管部１３に支持されており、中空軸２４の内部の孔は外部の静止低圧管路（図示せず）に連結されている。
いる。
【００１７】
回転支持体２１の両端壁２３は、穴をもたず、できるだけ角形管部１３の平坦壁１３１に近接して配設され、それらの間からのスラリー流の漏れを低減しているが、両端壁２３にも濾過体２２を固定してこの部分においても濾過を行うこともできる。
濾過体２２の外周面は、図１に示すように、角形管部１３の両平坦壁１３２に所定の小間隙を挟んで対面しており、この小間隙近傍における濾過体２２の外周面の部分と角形管部１３の平坦壁１３２とが、ノズル部（ノズル部）ｄ１及びノズル部（第２のノズル部）ｄ２を構成している。
【００１８】
以下、この濾過装置の動作を説明する。
ポンプ３により加圧されたスラリー流は管路１内を下流方向へ流れ、ノズル部ｄ１、ｄ２では絞られて高速流となる。ノズル部ｄ１、ｄ２に近接する下流部はディフューザ部となって圧力回復を行う。
モータ４により回転支持体２１とともに回転する濾過体２２の上流側に面する外周面には静圧及び動圧が掛かり、濾過体２２により濾過された液体は濾過体２２の内部に集められる。中空軸２４の周壁には複数の小孔（図示せず）が形成されており、上記液体はこれら小孔から中空軸２４を通じて外部の静止低圧管路（図示せず）に送られる。
【００１９】
濾過体２２の上流側に面する外周面には時間とともにケーキ層Ｃが形成され、形成されたケーキ層Ｃはノズル部ｄ１に送り込まれる。ノズル部ｄ１における圧力の急低下によりノズル部ｄ１の一部を構成する濾過体２２の外周面に付着するケーキ層Ｃが濾過体２２の外周面から浮き上がる。また、ノズル部ｄ１には強い流体の乱れが生じており、それにより生じた圧力波がノズル部ｄ１の一部を構成する濾過体２２の外周面に作用して、その凹部や内部のケーキ層Ｃを浮き上がらせ、剥離させる。そして、ノズル部ｄ１で発生した高速流（高速乱流）が接触するケーキ層Ｃを下流へ吹き飛ばす。
【００２０】
ノズル部ｄ１の下流側端部に隣接する濾過体２２の外周面とそれに対面する平坦壁１３２は上述したようにディフューザ部となっており、高速のスラリー流の圧力回復が行われる。ただし、このディフューザ部でも管路１の下流側に面する濾過体２２の外周面に沿って流体が曲げられるので、渦流（スワール）や乱流が生じ、また圧力が大きい場合にはキャビテーションが生じて衝撃波が発生し、これら渦流や乱流又はキャビテーションによる衝撃波は、濾過体２２の外周面に残ったケーキ層Ｃ、特に濾過体２２の外周面の凹部や穴部に埋まったケーキ層Ｃを良好に浮き上がらせたり、剥離したりし、剥離されたケーキはスラリー流に乗って高速に下流へ運ばれるので、濾過体２２の外周面に再度付着することがない。
【００２１】
更に濾過体２２の外周面に残ったケーキ層Ｃは、第２のノズル部ｄ２に下流側から接近し、上記ノズル部ｄ１におけると同じ作用により再度吹き飛ばされる。特にこの場合には、絞られて高速となったスラリー流とケーキ層Ｃとの相対速度は濾過体２２の周速分だけ高速となるので、その分、剥離効率が向上する。
また、上記ノズル部ｄ１、ｄ２の下流部は、濾過体２２の外周面がその一部を構成するディフューザ部となっているので、スラリー流から圧力を回復してポンプ３の動力損失を低減する。
【００２２】
Ａは濾過体２２の外周面の内、主にスラリー流の濾過を行う部位であり、Ｂは濾過体２２の外周面の内、主にケーキ層Ｃの剥離を行う部位である。
（変形態様）
上記実施例では、濾過体２２を円筒形状としたが例えば十角形といった多角形の筒形形状としてもよい。このようにすれば、ノズル部ｄ１、ｄ２の形状が周期的に急変することになり、周期的にノズル部ｄ１，ｄ２及びその下流部に大きな乱流や流体振動、流体圧力の急変を発生させることができ、ケーキ層Ｃの剥離性能を向上することができる。
【００２３】
上記実施例では、ノズル部ｄ１、ｄ２の隙間長は等しく設定したが、多くのケーキ層Ｃを吹き飛ばす必要があるノズル部ｄ１の隙間長を増大してその流量を増大することも可能である。
上記実施例では、管路１中に一個の回転濾過筒２を配設したが、上流側から下流側へ順番に複数の回転濾過筒２を配置することもできる。
【００２４】
上記実施例では、モータ４により回転濾過筒２を駆動したが、スラリー流の流体エネルギにより回転濾過筒２を回転してもよい。例えば中空軸２４に回転エネルギを回収するタービン（羽根）を設けてもよく、又はノズル部ｄ１、ｄ２を流れる流量の不等とすることにより濾過体２２にトルクを付与してもよい。
また、従来のようにナイフを濾過体２２の外周面に接触させて残存するケーキ層Ｃを削り落とすこともできる。
【００２５】
（実施例２）
実施例２の濾過装置を図３を参照して説明する。
この実施例の濾過装置は、実施例１の濾過装置において管路１の形状を変更したものである。
具体的に説明すれば、ノズル部ｄ１、ｄ２に向けて延設された末広形状の末広管部１４１と、末広管部１４１の出口から延設される湾曲管部１４２と、湾曲管部１４２の出口から延設される先細管部１４３とにより濾過体２２の近傍の管路１が構成されており、図３に示すように濾過体２２の径方向に切断した管路１の断面は凸レンズ形状に形成されている。このようにすれば、管路１の流体抵抗を低減してポンプ動力の節約することができる。
【００２６】
（実施例３）
実施例３の濾過装置を図４を参照して説明する。
この実施例の濾過装置は、実施例２の濾過装置において管路１内に互いに近接して一対の回転濾過筒２ａ、２ｂを配設したものである。
回転濾過筒２ａ、２ｂは、スラリー流の流路方向と直角する方向に小間隙を挟んで並設され、回転濾過筒２ａ、２ｂの濾過体２２はこの小間隙の部位にてノズル部ｄ３を構成している。図３において、回転濾過筒２ａは反時計方向、回転濾過筒２ｂは時計方向に回転しており、ノズル部ｄ３にてケーキ層Ｃが吹き飛ばされる。ノズル部ｄ１、ｄ２に向けて延設された末広形状の末広管部１６１と、末広管部１６１の出口から延設される平坦管部１６２と、平坦管部１６２の出口から延設される先細管部１６３とにより濾過体２２の近傍の管路１が構成されている。
【００２７】
（実施例４）
実施例４の濾過装置を図５を参照して説明する。
この実施例の濾過装置は、上述の濾過装置においてノズル部ｄ１、ｄ２を接近して配置することにより、管路１の上流側（高圧側）に対面する濾過体２２の外周面を増加し、濾過性能を向上させたものである。
【００２８】
１６２は平坦管部であり、１６３は先細管部１６３であり、１５は出口管部である。この実施例ではノズル部ｄ１、ｄ２は先細管部１６３に形成されている。
（実施例５）
実施例５の濾過装置を図６を参照して説明する。
この実施例の濾過装置は、管路１が、回転濾過筒２を収容して内部にほぼ環状流路をもつケーシング１８と、このケーシング１８の入口部を閉鎖するとともにその出口部に連結されて外部に直線状に突出する排出管部１９とを有している。
【００２９】
上記環状流路はケーシング１８の周壁の内周面と回転濾過筒２の外周面との間に形成されており、ケーシング１８の上流端部（入口部）において端壁には環状流路に連通する導入管部１８１が設けられている。
排出管部１９の端部１９１はナイフを構成しており、ノズル部ｄ６で剥離できなかったケーキ層Ｃを削ぎ落とす。
【００３０】
この実施例によれば図５の場合と同様に濾過体２２の大部分の外周面を有効濾過表面とすることができ、濾過性能を向上することができる。
（実施例６）
実施例６の濾過装置を図７〜図９を参照して説明する。
この実施例の濾過装置は、図８に示すように中空軸６に軸方向に所定間隔を隔てて配設された複数の回転濾過筒５を有している。各回転濾過筒５は中空円盤形状を有しており、回転濾過筒５を透過した濾過済液体は中空軸６を通じて外部に排出される。管路１の互いに平行な一対の平坦壁の内面は回転濾過筒５の外周面に摺動接触しており、この部位からのスラリー流の漏れを防止している。
【００３１】
この実施例の特徴は、互いに隣接する回転濾過筒２の間の各隙間に管路１内の流路方向と直角方向へ固定翼７を延設させた点にある。
固定翼７は、図９に示すように、流路の上流側から下流側へ向けて先太に形成され、その後、先細に形成されており、この結果、固定翼７と両側の回転濾過筒５の端面との間にノズル部ｄ８、ｄ９が形成される。
【００３２】
したがって、ノズル部ｄ８、ｄ９に形成される高速流、圧力変動及びノズル部ｄ８、ｄ９に形成されるスワール、乱流又は衝撃波は回転濾過筒５の端面に堆積したケーキ層Ｃを吹き飛ばす。
この実施例によれば、上述の回転ドラム型よりも有効濾過面積を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の濾過装置の断面図である。
【図２】実施例１の濾過装置の断面図である。
【図３】実施例２の濾過装置の断面図である。
【図４】実施例３の濾過装置の断面図である。
【図５】実施例４の濾過装置の断面図である。
【図６】実施例５の濾過装置の断面図である。
【図７】実施例６の濾過装置の断面図である。
【図８】実施例６の濾過装置のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図９】実施例６の濾過装置のＹ−Ｙ矢視断面図である。
【符号の説明】
１は管路、２は回転濾過筒、２１は回転支持体、２２は濾過体。ｄ１、ｄ２はノズル部。
【図１】
0003687692.tif 000002
【図２】
0003687692.tif 000003
【図３】
0003687692.tif 000004
【図４】
0003687692.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003687692.tif 000007
【図７】
0003687692.tif 000008
【図８】
0003687692.tif 000009
【図９】
0003687692.tif 000010