(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の粒子を含有する原料液のろ過のために用いられる遠心ろ過装置であって、前記遠心ろ過装置は、
前記原料液を収容するための収容空間を備える遠心回転筒と、
ろ過筒を備え、該ろ過筒で濾液収集空間を取り囲むように形成するろ過機本体と、前記ろ過機本体に連結し、また前記濾液収集空間に連通する濾液排出管とを含む回転ろ過機であって、前記収容空間内に前記遠心回転筒に対しそれぞれが回転可能に設けられた回転ろ過機と、
液体収集タンクと、を含み、前記遠心回転筒が前記液体収集タンク内に回転可能に設けられ、且つ前記収容空間に連通する少なくとも１個の液体出口を更に開設され、前記液体収集タンクが前記液体出口から排出された重液を収集するために用いられ、
遠心力とマスバランスの方法を利用し、前記遠心回転筒の回転を通じて、前記原料液を回転させて渦流を発生することで、前記原料液が遠心力により前記遠心回転筒に振り飛ばされる前記重液を形成し、マスバランスが液体を前記ろ過筒に向かって運動させて前記ろ過筒に近寄せてくる軽液となり、それら粒子の重量が前記重液から前記軽液に向けて徐々に逓減し、且つ前記軽液が前記ろ過筒のろ過を経て前記濾液収集空間で生じる濾液であり、前記濾液が前記濾液排出管を経由して前記遠心ろ過装置から排出されることを特徴とする遠心ろ過装置。
【請求項２】
前記ろ過機本体は、台座と上蓋とを更に含み、前記台座と前記上蓋が前記ろ過筒の上下両端に固設され、前記ろ過筒に取り囲まれて前記濾液収集空間を形成し、且つ前記濾液排出管が前記台座に連結することを特徴とする請求項１に記載の遠心ろ過装置。
【請求項３】
前記回転ろ過機は、原料液投入管を更に含み、前記原料液投入管が前記ろ過機本体に連結し、前記遠心回転筒に回転可能に貫設され、且つ少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口が前記収容空間に連通することで、前記原料液が前記原料液投入管を経由して前記収容空間内に入らせることを特徴とする請求項１に記載の遠心ろ過装置。
【請求項４】
前記濾液排出管は、前記遠心回転筒に回転可能に貫設されることを特徴とする請求項１に記載の遠心ろ過装置。
【請求項５】
前記遠心回転筒は、下部ホルダーと円筒体と上部ホルダーとを含み、前記下部ホルダーには前記収容空間に連通する少なくとも１個の液体出口を開設し、前記重液が前記液体出口を経由して前記収容空間から排出され、前記円筒体が前記下部ホルダーに連結し、前記上部ホルダーが前記円筒体に連結し、前記収容空間が前記下部ホルダー、前記円筒体及び前記上部ホルダーに取り囲まれて形成することを特徴とする請求項１に記載の遠心ろ過装置。
【請求項６】
前記遠心回転筒は、ろ過円筒体を含み、前記ろ過円筒体が前記重液をろ過するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の遠心ろ過装置。
【請求項７】
前記回転ろ過機は、前記ろ過筒に設けられる螺旋スクレイパーを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の遠心ろ過装置。
【請求項８】
前記ろ過機本体は、複数のディスクを更に含み、前記ディスクが前記ろ過筒に連結することを特徴とする請求項１に記載の遠心ろ過装置。
【請求項９】
遠心ろ過装置の操作方法であって、請求項１に記載の遠心ろ過装置を操作するために用いられ、前記操作方法は、
輸送管路を構築し、前記原料液を貯蔵している原料液貯蔵容器を前記遠心回転筒の前記収容空間に連通させるステップ（ａ）と、
ポンプを用いて前記原料液貯蔵容器に貯蔵している前記原料液を前記収容空間に送リ込むと共に充満させるステップ（ｂ）と、
前記遠心回転筒を前記液体収集タンク内に回転可能に設けるステップであって、前記遠心回転筒が前記収容空間に連通する少なくとも１個の液体出口を開設され、前記液体収集タンクが前記液体出口から排出された前記重液を収集するために用いられるステップ（ｃ）と、
前記遠心回転筒を駆動して回転させ、前記収容空間に収容している前記原料液を回転させて渦流を発生することで、前記重液と前記軽液を形成させ、且つ前記ろ過筒が前記軽液を濾過して前記濾液を排出させるステップ（ｄ）と、
を含むことを特徴とする遠心ろ過装置の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ろ過装置に関し、特に、遠心回転筒又は回転ろ過機の回転によって遠心力が生じ、原料液を遠心して軽液と重液を分離させる遠心ろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心及びろ過技術は、石油化学、冶金、化学工業、生物、食品、エネルギー、機械、電力、石炭、酒類、紡績、製薬、衛生等の産業分野において幅広く活用されている。日常的に使用されている遠心設備は、固相−液相、液相−液相、液相−液相−固相、固相−液相−液相を分離（「液体」は、ここで広義的に流体を指し、液相及び気相を含む）する装置で、脱水、清澄化、分級、濃縮及び分離等の分野で主に活用されている。
【０００３】
一般的に言うと、遠心ろ過は、懸濁液を遠心力の作用によりろ過材を通じて固体の粒子をろ過材に残すことで、濾過ケークが堆積し、液体がケーク層及びろ過材ろ過を通過して濾液となる。この種のよく見られる遠心／ろ過機には、三脚式、平板式、上部懸架式、バイパス式、ピーラー、ピストンプッシャー、スクロール排出、遠心力排出、振動排出、回転排出、ろ布反転等のタイプがあり、これら遠心機或いはろ過機の詳細な構造及び原理は、非特許文献１（ＩＳＢＮ９７８−７−１２２−１８７８７−１で、本明細書においては、その全文が参照することにより組み込まれることとする）を参考にできる。
【０００４】
しかしながら、粒子の粒径がより厳しい工業規格において、比較的小さな粒子を分離したい場合、往々にして比較的大きな遠心力及び比較的密度の高いろ過材が必要となり、小粒子は、極めて容易にろ過材を目詰まりさせた後に遠心分離、ろ過が困難に陥るため、常に操作を一時中止して、ろ過材を洗浄及び／或いはろ過材を交換しなければならなかった。こうすると、時間が増えると共にコストの無駄となっていた。よって、スケール付着を遅らせることができ、簡単な操作で、粒子と上澄み液を分離できる遠心分離設備が必要とされてきた。
【０００５】
図１を参照すると、図１は、先行技術の遠心分離機の構造を示す模式図である。図に示すように、遠心分離機ＰＡ１００は、遠心機本体ＰＡ１と回転軸ＰＡ２とろ過網アセンブリＰＡ３とを含み、回転軸ＰＡ２が遠心機本体ＰＡ１内に回転可能に設けられ、ろ過網アセンブリＰＡ３が回転軸ＰＡ２を貫設して固定することで、回転軸ＰＡ２に伴って回転する。回転軸ＰＡ２が回転した時、回転軸ＰＡ２の投入口ＰＡ２１を経由してろ過網アセンブリＰＡ３内に入った原料液ＰＡ３００を旋回流動させることで、遠心力を発生させてろ過網アセンブリＰＡ３に振り飛ばされてろ過を行い、また原料液ＰＡ３００が含有する粒子をろ過網アセンブリＰＡ３上に堆積させて濾過ケークＰＡ２００を形成させる。
【０００６】
回転軸ＰＡ２の回転が原料液ＰＡ３００を旋回流動させるため、原料液ＰＡ３００が含有する粒子は自然に原料液ＰＡ３００の流動方向に伴って移動し、従ってろ過網アセンブリＰＡ３上に堆積し、これにより遠心分離機ＰＡ１００を一定期間使用した後、遠心分離機ＰＡ１００のろ過速度が濾過ケークＰＡ２００の厚さの増加により低下し、利用者が機械稼働を停止して濾過ケークＰＡ２００の除去を行うことで、遠心ろ過装置ＰＡ１００のろ過速度を維持できることになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「産業用遠心機とろ過機の選定マニュアル」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術において、既存の遠心分離機の粒子と濾液運動方向の同一が原因で、粒子がろ過材上に堆積するため、ろ過速度が低下し或いはろ過材の交換や洗浄が必要となることに鑑み、本発明の主要目的は、遠心力とマスバランスの原理を利用し、遠心力が粒子を遠心力方向に向かって運動させ、マスバランスが液体を別の方向（ろ過材）へ運動させ、ろ過速度が高くなり、安定かつ常に（更に全く必要がない）ろ過材を交換又は洗浄する必要がない遠心ろ過装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明が従来技術の課題を解決するために用いる必要な技術手段は、複数の粒子を含有する原料液のろ過のために用いられる遠心ろ過装置を提供する。該遠心ろ過装置は、遠心回転筒と回転ろ過機とを含む。遠心回転筒は、収容空間を備え、該収容空間が該原料液を収容するために用いられる。回転ろ過機は、該収容空間内に相対回転可能に設けられ、且つろ過機本体と濾液排出管とを含み、ろ過機本体はろ過筒を備え、該ろ過筒で濾液収集空間を取り囲むように形成し；濾液排出管は、該ろ過機本体に連結し、また該濾液収集空間に連通する。該遠心回転筒と該回転ろ過機のうちのいずれかの回転を通じて、該原料液を回転させて渦流を発生することで、該原料液が遠心力により該遠心回転筒に振り飛ばされる重液及び該ろ過筒に近寄せられる軽液が形成し、それら粒子が受ける遠心力は、該重液から該軽液に向けて徐々に逓減し、且つ該軽液が該ろ過筒のろ過を経て該濾液収集空間で生じる濾液であり、該濾液が該濾液排出管を経由して該遠心ろ過装置から排出される。
【００１０】
上記必要な技術手段から派生する従属技術手段として、該ろ過機本体は、台座と上蓋とを更に含み、該台座と該上蓋が該ろ過筒の上下両端に固設され、該ろ過筒に取り囲まれて該濾液収集空間を形成し、且つ該濾液排出管が該台座に連結する。
【００１１】
上記必要な技術手段から派生する従属技術手段として、該回転ろ過機は、原料液投入管を更に含み、該原料液投入管が該ろ過機本体に連結し、該遠心回転筒に回転可能に貫設され、且つ少なくとも１つの排出口を備え、該排出口が該収容空間に連通することで、該原料液が該原料液投入管を経由して該収容空間内に入らせる。
【００１２】
上記必要な技術手段から派生する従属技術手段として、該円筒体は、ろ過円筒体とする。
【００１３】
上記必要な技術手段から派生する従属技術手段として、該濾液排出管は、該遠心回転筒に回転可能に貫設される。
【００１４】
上記必要な技術手段から派生する従属技術手段として、該遠心回転筒は、下部ホルダーと円筒体と上部ホルダーとを含み、該下部ホルダーには該収容空間に連通する少なくとも１個の液体出口を開設し、該粒子が該液体出口を経由して該収容空間から排出され、該円筒体が該下部ホルダーに連結し、該上部ホルダーが該円筒体に連結し、該収容空間が該下部ホルダー、該円筒体及び該上部ホルダーに取り囲まれて形成する。
【００１５】
上記必要な技術手段から派生する従属技術手段として、遠心ろ過装置は、液体収集タンクを更に含み、該遠心回転筒が該液体収集タンク内に回転可能に設けられ、且つ該収容空間に連通する少なくとも１個の液体出口を更に開設され、該液体収集タンクが該液体出口から排出された該重液を収集するために用いられる。前記液体収集タンクは、上部液体収集タンクを更に設け、且つ該上部ホルダーに収容空間に連通する少なくとも１個の溢流口を開設し、該上部液体収集タンクは該液体収集タンクの上方に対応して設けられる。
【００１６】
上記必要な技術手段から派生する従属技術手段として、該遠心回転筒は、ろ過円筒体を含み、該ろ過円筒体が該重液をろ過するために用いられる。
【００１７】
上記必要な技術手段から派生する従属技術手段として、該回転ろ過機は、該ろ過筒に設けられる螺旋スクレイパーを更に含む。
【００１８】
上記必要な技術手段から派生する従属技術手段として、該回転ろ過機本体は、複数のディスクを更に含み、これらディスクが該ろ過筒に連結する。
【００１９】
遠心ろ過装置の操作方法であって、請求項１に記載の遠心ろ過装置を操作するために用いられる。該操作方法は、輸送管路を構築し、該原料液を貯蔵している原料液貯蔵容器を該遠心回転筒の該収容空間に連通させるステップ（ａ）と、ポンプを用いて該原料液貯蔵容器に貯蔵している該原料液を該収容空間に送リ込むと共に充満させるステップ（ｂ）と、該遠心回転筒と該回転ろ過機のうちのいずれかを駆動して回転させ、該収容空間に収容している該原料液を回転させて渦流を発生することで、該重液と該軽液を形成させ、且つ該ろ過筒が該軽液を濾過して該濾液を排出させるステップ（ｃ）と、を含む。
【発明の効果】
【００２０】
前記で述べたように、先行技術の遠心分離機は、遠心力で粒子を原料液内から分離する時、粒子と液体の運動方向が一致するため、粒子が液体をろ過するろ過材上に堆積することで、ろ過速度の低下が起き、或いは洗浄や交換が必要となり；しかしながら、本発明はろ過機を遠心回転筒内に設け、並びにマスバランスの原理を通じ、遠心回転筒が回転した時、原料液が遠心力により遠心回転筒の壁に向かって移動する重液及びろ過筒に向かって移動する軽液に分かれ、粒子が液体のろ過経路に堆積することを効果的に避けることができるため、先行技術と比べても、本発明の粒子と濾液の運動方向が逆になるろ過方式を利用して、比較的高いろ過速度で効果的に達することができ、且つろ過材のスケール付着も効果的に遅らせることができる。
【００２１】
本発明で用いる具体的実施例は、以下の実施例及び図面を介して更なる説明を行う。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】先行技術の遠心分離機の構造を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の好ましい実施例に係る遠心ろ過装置の構造を示す模式図である。
【図３】本発明の第２の好ましい実施例に係る遠心ろ過装置の構造を示す模式図である。
【図４】本発明の第３の好ましい実施例に係る遠心ろ過装置の構造を示す模式図である。
【図５】本発明の第４の好ましい実施例に係る遠心ろ過装置の構造を示す模式図である。
【図６】本発明の第５の好ましい実施例に係る遠心ろ過装置の構造を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の好ましい実施例に係る遠心ろ過装置を実際に運用するシステムを示す模式図である。
【図８】先行技術の一般的な遠心分離機と本発明の遠心ろ過装置を実際にテストした時間とろ過流束のデータ分布を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
≪実施例１≫
図２を参照すると、図２は本発明の第１の好ましい実施例に係る遠心ろ過装置の構造を示す模式図である。図に示すように、遠心ろ過装置１００は、原料液のろ過に用いられ、原料液が複数種類の粒子（図示せず）を包括することができる。遠心ろ過装置１００は遠心回転筒１と回転ろ過機２と液体収集タンク３とを含む。遠心回転筒１は、下部ホルダー１１と円筒体１２と上部ホルダー１３とを含み、下部ホルダー１１に複数の液体出口１１１（図内では１個のみ表示）を開設し、円筒体１２が下部ホルダー１１に連結し、上部ホルダー１３が円筒体１２に連結し、下部ホルダー１１、円筒体１２及び上部ホルダー１３で取り囲んで収容空間Ｓ１を形成する。収容空間Ｓ１は、一般的な遠心機のバスケットであるため、その形状が筒状、槽状、円錐状又は例えば従来の遠心機、或いはサイクロン分離機の形状とすることができるが、これに限られるものではなく、実務運用上、下部ホルダー１１、円筒体１２及び上部ホルダー１３の素材はアクリル等の軽く硬い素材とすることができるが、これに限られるものではい。下部ホルダー１１と上部ホルダー１３の間が例えばスクリュー締め付け方式で固結（ただしこれに限るものではなく、他の固定方式で締め付けることもよい）されることで、円筒体１２を下部ホルダー１１と上部ホルダー１３の間に固定し、且つ液体出口１１１が実際上バルブを設けて排出の流量を制御する。
【００２４】
回転ろ過機２は、収容空間Ｓ１内に相対回転可能に設けられ、且つろ過機本体２１と濾液排出管２２と原料液投入管２３とを含み、ろ過機本体２１がろ過筒２１１と台座２１２と上蓋２１３とを含む。実務運用上、ろ過筒２１１は、ろ過素材で構成された円筒状構造とするが、これに限られるものではない。ろ過筒２１１はまた折り畳み式のろ過材又は広義のろ過材とすることもよい。台座２１２はろ過筒２１１の底端に係設され、上蓋２１３がろ過筒２１１の頂端に係設することで、ろ過筒２１１の上下両端が台座２１２と上蓋２１３の挟持固定を受け、且つろ過筒２１１が台座２１２及び上蓋２１３で取り囲んで濾液収集空間Ｓ２を形成する。
【００２５】
濾液排出管２２は、遠心回転筒１の下部ホルダー１１に回転可能に貫設され、またろ過機本体２１の台座２１２に連結し、且つ濾液収集空間Ｓ２に更に連通する。濾液排出管２２と下部ホルダー１１の間は、軸受を通じて枢着することで、濾液排出管２２と下部ホルダー１１の間を相対回転させることができる。
【００２６】
原料液投入管２３は、遠心回転筒１の上部ホルダー１３に回転可能に貫設され、また上蓋２１３に連結し、且つ複数の排出口２３１（図内では１個のみ表示）を備え、また排出口２３１が収容空間Ｓ１に連通することで、原料液が原料液投入管２３を経由して収容空間Ｓ１内に入られせることができる。原料液投入管２３と上部ホルダー１３の間は、軸受を通じて枢着することで、原料液投入管２３と上部ホルダー１３の間を相対回転させることができる。
【００２７】
液体収集タンク３は、遠心回転筒１外に嵌設され、遠心回転筒１が液体収集タンク３内に回転可能に設けられる。
【００２８】
前記で述べたように、実務運用上、原料液が原料液投入管２３から排出口２３１を引き続き経由して収容空間Ｓ１へ入り、且つ投入量がろ過筒２１１でろ過した液体量よりやや大きいことを制御する場合、利用者は遠心回転筒１又は回転ろ過機２の回転を通じて、収容空間Ｓ１内に収容されている原料液を回転させることで渦流を発生させることができ、この時原料液が遠心力の発生により遠心回転筒１に振り飛ばされる重液とろ過筒２１１に近寄せてくる軽液を形成し、重液は遠心力を受けた影響が比較的大きい流体（粒子を含む）で、軽液が遠心力を受ける影響が比較的小さな流体で、円筒体１２に振り飛ばされた重液が下方に沈降し、下部ホルダー１１の液体出口１１１から液体の形で液体収集タンク３内に排出されると、大量の重い粒子を含有する混濁液を形成し、液体出口１１１は操作が一定時間に達してから開くよう設定できる。これ以外に、原料液が収容空間Ｓ１に入る流量は、濾液が濾液排出管２２から排出される流量より大きいか又は等しい時、軽液をろ過筒２１１に近寄せられることで、軽液がろ過筒２１１を通って濾液収集空間Ｓ２内に清澄な濾液を発生し、濾液が更に濾液排出管２２から排出できる。当然、原料液が収容空間Ｓ１に入る流量は、液体が液体出口１１１から排出される流量及びろ過筒２１１でろ過して排出される液体量の総和より大きいか又は等しい時、軽液がろ過筒２１１に近寄せることで軽液がろ過筒２１１を通って濾液収集空間Ｓ２内で清澄な濾液を発生し、濾液が更に濾液排出管２２から排出されるよう設定できる。
【００２９】
これ以外に、上記遠心回転筒１又は回転ろ過機２の回転に関し、回転ろ過機２が各々濾液排出管２２と原料液投入管２３に連接するため、濾液排出管２２と原料液投入管２３を駆動モータに連結することを通じて回転ろ過機２を回転させることができる、若しくは遠心回転筒１を駆動モータに直接連結して遠心回転筒１を回転させることができる。利用者は、実際のニーズに応じて遠心回転筒１又は回転ろ過機２を同じ方向或いは逆方向に回転するかどうか等の制御が可能で、従って原料液の収容空間Ｓ１内における渦流の流速を増加させ、ろ過効率を相対的に増え、回転ろ過機２の回転が当然ろ過筒２１１を回転させ、この回転で生じたせん断力が粒子をろ過筒２１１の表面に付着させにくく、スケール付着を遅らせることで、ろ過速度をアップできる。
【００３０】
≪実施例２≫
図３を参照すると、図３は、本発明の第２の好ましい実施例に係る遠心ろ過装置の構造を示す模式図である。図に示すように、遠心ろ過装置１００ａが上記遠心ろ過装置１００と類似し、その相違点は、主に遠心ろ過装置１００ａが支持枠４ａを更に含み、また支持枠４ａは上記液体収集タンク３と類似する液体収集タンク３ａを支えるために用いられ、且つ液体収集タンク３ａが液体排出管３１ａと上部液体収集タンク３２ａとを更に含み、液体収集タンク３ａが遠心回転筒１ａで遠心分離した液体を収集した時、液体排出管３１ａを通じて液体を導出することである。これ以外に、上部液体収集タンク３２ａは、上部ホルダー１３ａに設けられ、且つ上部ホルダー１３ａに収容空間（図示せず）に連通する複数の溢流口１３１ａを開設し、上部液体収集タンク３２ａが溢流口１３１ａから溢流した一次軽液を収集するために用いられ、且つ上部液体収集タンク３２ａに排出弁３２１ａを更に設け、一次軽液の排出量の制御に用いられる。
【００３１】
≪実施例３≫  
図２及び図４を参照すると、図４は、本発明の第３の好ましい実施例に係る遠心ろ過装置の構造を示す模式図である。図に示すように、遠心ろ過装置１００ｂが上記遠心ろ過装置１００と類似し、その相違点は、わずかに遠心回転筒１ｂが螺旋スクレイパー２４ｂを更に含み、螺旋スクレイパー２４ｂが包括するろ過筒２１１ｂの外方にあり、これをもってろ過筒２１１ｂが回転した時、その外方に設けられた螺旋スクレイパー２４ｂを介して円筒体１２ｂ内壁に堆積した粒子を掻き取ることである。
【００３２】
≪実施例４≫
図２及び図５を参照すると、図５は、本発明の第４の好ましい実施例に係る遠心ろ過装置の構造を示す模式図である。図に示すように、遠心ろ過装置１００ｃが上記遠心ろ過装置１００と類似し、その相違点は、わずかに回転ろ過機２ｃのろ過機本体（図示せず）が上記ろ過機本体２１に比べて複数のディスク２１４ｃを更に含み、ディスク２１４ｃは各々ろ過筒２１１ｃから一体成形して外方且つ下方へ延出し、つまりディスク２１４ｃとろ過筒２１１ｃが同様にろ過材とし、これを介してろ過機本体が回転した時、ディスク２１４ｃを回転させることで、原料液のろ過を加速できることである。
【００３３】
≪実施例５≫
図６を参照すると、図６は、本発明の第５の好ましい実施例に係る遠心ろ過装置の構造を示す模式図である。図に示すように、遠心ろ過装置１００ｄは、遠心回転筒１ｄと回転ろ過機２と液体収集タンク３とを含む。遠心ろ過装置１００ｄが上記遠心ろ過装置１００と類似し、その相違点は、主に遠心ろ過装置１００ｄが遠心回転筒１ｄで上記遠心回転筒１に置換し、遠心回転筒１ｄが下部ホルダー１１ｄと円筒体１２ｄと上部ホルダー１３ｄとを含み、円筒体１２ｄが下部ホルダー１１ｄと上部ホルダー１３ｄの間に固設され、且つ本実施例において、円筒体１２ｄがろ過機能付きろ過円筒体であることである。実務運用上、円筒体１２ｄは、ろ過素材を含有する構造、或いはろ過素材で構成された構造とすることもよしとする。
【００３４】
前記続き、原料液は、原料液投入管２３を経由して下部ホルダー１１ｄ、円筒体１２ｄ及び上部ホルダー１３ｄで取り囲んで形成された収容空間（図示せず）に入った後、遠心回転筒１ｄ又は回転ろ過機２の回転により原料液を回転させると共に遠心力により円筒体１２ｄに振り飛ばされる重液とろ過筒２１１に近寄せられる軽液が生じた時、軽液がろ過筒２１１を通過することで濾液を排出し、円筒体１２ｄに振り飛ばされた重液も円筒体１２ｄがろ過機能付きろ過円筒体であることにより、濾過した濾液を液体収集タンク３内に排出でき、且つ重液に含まれる粒子も円筒体１２ｄの内壁上に堆積して濾過ケークＦＣを形成し、こうすると、本実施例として提供する遠心ろ過装置１００ｄは、回転ろ過機２のろ過筒２１１を通じて濾液を安定して産出させるだけでなく、更にろ過機能付き円筒体１２ｄを通じて濾液の産出量を増やすこともでき、且つ濾過ケークＦＣを効果的に収集でき、該濾過ケークが遠心力の作用を受ける時間は比較的長いため、その固形分含量が比較的高い。
【００３５】
図２と図７を参照すると、図７は、本発明の第１の好ましい実施例に係る遠心ろ過装置を実際に運用するシステムを示す模式図である。図に示すように、本発明の遠心ろ過装置１００の操作方法は、輸送管路２００を構築し、原料液を貯蔵している原料液貯蔵容器３００は輸送管路２００を経由して遠心回転筒１の収容空間Ｓ１に連通させることができる。輸送管路２００は、連通する入口側２０１と出口側２０２と第１還流側２０３と第２還流側２０４とを備え、入口側２０１が原料液貯蔵容器３００の底部に連通し、出口側２０２が遠心ろ過装置１００の原料液投入管２３に連通し、第１還流側２０３と第２還流側２０４が原料液貯蔵容器３００の頂部に連通する。
【００３６】
ポンプＰで原料液貯蔵容器３００に貯蔵する原料液を収容空間Ｓ１に送り込むと共に充満する。ポンプＰは、入口側２０１に近づくように輸送管路２００の入口側２０１と出口側２０２の間に設けられ、且つ入口側２０１と第１還流側２０３の間に第１還流弁Ｖ１を更に設け、入口側２０１と出口側２０２の間に流量制御弁Ｖ２を更に設け、入口側２０１と第２還流側２０４の間に第２還流弁Ｖ３を更に設け、流量制御弁Ｖ２の両側に２つの圧力計Ｐ１とＰ２を更に設ける。
【００３７】
収容空間Ｓ１に原料液が充満すると共に遠心回転筒１と回転ろ過機２のいずれかを駆動して収容空間Ｓ１に収容している原料液が回転されて渦流を発生させることで、重液と軽液を形成し、軽液がろ過筒２１１を通って濾液を排出させる。利用者は濾液の排出流量を更に記録でき、また液体出口１１１を開いて連続操作する時、収容空間Ｓ１に入る原料液の流量が濾液の排出流量と液体排出量の和より大きくなるよう制御し、液体出口１１１を閉めるバッチ操作の時、収容空間Ｓ１に入る原料液の流量が濾液の排出流量より大きくなるよう制御する。
【００３８】
前記続き、実際の操作ばかり時、第１還流弁Ｖ１、流量制御弁Ｖ２及び第２還流弁Ｖ３はいずれも全開を保持し；遠心回転筒１と回転ろ過機２のうちのいずれかが回転開始した時、利用者は第１還流弁Ｖ１の流量を更に調整し、圧力計Ｐ１の圧力値を観察でき、収容空間Ｓ１に入る原料液の圧力が予め設定した圧力値に達させ、この圧力値は主に遠心ろ過装置１００のろ過速度と関連性があり、一定の圧力制御範囲内において、圧力が増加する時、遠心ろ過装置１００のろ過速度を加速できる。これ以外に、収容空間Ｓ１に原料液が充満した後、利用者は第２還流弁Ｖ３の開きの制御を通じて収容空間Ｓ１内に残留する空気を排出させることができる。
【００３９】
図８を参照すると、図８は、先行技術の一般的な遠心分離機と本発明の遠心ろ過装置を実際にテストした時間とろ過流束のデータ分布を示す模式図である。図に示すように、先行技術の一般的なろ過機と本発明の遠心ろ過装置（例えば、上記第１の好ましい実施例に係る遠心ろ過装置１００）について、ろ過材と原料液（０．３ｗｔ％，３７〜４４マイクロメートルの炭化ケイ素粒子を含有する）が同じという状況において１時間程度の実験とテストを行い、図８に示すデータ分布を得ることができ、図内の曲線Ｃ３は先行技術の一般的なろ過機を使用してテストを行った後に得られたろ過流束のデータ分布を示すもので、また曲線Ｃ２が本発明の遠心ろ過装置を使用してテストを行った後に得られたろ過流束のデータ分布を示し；曲線Ｃ１は、清浄水でろ過テストを行って得られたろ過流束のデータ分布を示す。
【００４０】
前記続き、清浄水のろ過テストを１時間行った後、曲線Ｃ１からそのろ過流束（Ｆｉｌｔｒａｔｅ  Ｆｌｕｘ）は、２００ＬＰＨ（Ｌ／ｍ２−ｈｒ−ｂａｒ）程度が分かり、これは該ろ過材を使用した最大流速である。先行技術の一般的なろ過機で原料液のろ過テストを１時間行った後、曲線Ｃ３からそのろ過流速が７５ＬＰＨ程度に下がることが分かり、これは粒子がろ過材上に堆積し始めるからであり、これに比べると、本発明の遠心ろ過装置１００で原料液のろ過テストを１時間行った後、曲線Ｃ２からそのろ過流速は１５０ＬＰＨ程度であることが分かり、これからも明らかに分かるように、同じろ過材と同じ操作条件において、本発明の遠心ろ過装置のろ過速度は、一般的なろ過機のろ過速度の２倍程度となっている。これ以外に、操作の時間を更に増した時、先行技術の一般的なろ過機は、濾過ケークの厚さの増加により機器稼働を停止して取り除く必要がある。ただし、本発明の遠心ろ過装置のろ過は濾過ケークの影響を大幅に減少させるだけでなく、更に濾滓排出を通じて機器稼働を停止する必要なく連続して操作できる。
【００４１】
上記をまとめると、先行技術の遠心分離機は遠心力で粒子等の不純物を原料液内から分離するが、基本的に粒子と液体の運動方向が一致することにより、粒子が遠心ろ過材に堆積するため、ろ過速度の低下が起き、或いは洗浄や交換が必要となり；しかしながら、本発明は、ろ過機を遠心回転筒内に設け、更にはろ過機を回転させることができ、遠心回転筒の回転により遠心力を発生させて重液（粒子を含有する）を遠心回転筒の壁に向かって運動させ、投入量が排出量より大きいか又は等しい操作を通じて、軽液（ほとんど粒子を含有しない）を逆方向、つまりろ過筒に向かって運動させ、ろ過筒のろ過により、濾液収集空間に濾液を排出し、濾液が濾液排出管を経由して遠心ろ過装置から排出させため、先行技術と、本発明の主要技術的特徴を従来のろ過技術に比べても、ｄｅａｄ  ｅｎｄろ過（濾過ケークのろ過）ではなく、掃流ろ過もなく、粒子と濾液の運動方向が逆のろ過方式であるため、比較的高いろ過速度及びろ過材のスケール付着を遅らせる要求を満たすことができる。
【００４２】
これ以外に、本発明は回転ろ過機を遠心回転筒内に設けるため、遠心回転筒又は回転ろ過機の回転に合わせて渦流が発生した時、粒径が比較的大きく且つ比較的重い粒子が遠心力の関係により遠心回転筒の内壁に向かって移動し、回転ろ過機の表面に目詰まることなく、原料液を回転ろ過機で効果的且つ引き続いてろ過させることができるため、使用時間を増やすことができ、常に回転ろ過機のろ過筒を洗浄又は交換する必要がなくなり、最大のろ過速度を効果的に維持することで、本発明はバッチ操作に運用できるだけでなく、更に連続操作にも運用できる。
【００４３】
次に、本発明は液体収集タンクを更に設けるため、液体出口から排出された粒子を豊富に含む液体を回収でき、上部液体収集タンクを更に設けることで、原料液を分級分離ろ過できる。
【００４４】
これ以外に、従来の遠心分離機でろ過を行った時、容易に粒子がろ過材に堆積することにより、ろ過速度が低下する。ただし、本発明の遠心ろ過装置で遠心ろ過を行った時、前記で述べたことからも分かる通り、最も完ぺきな状況は遠心力が十分に大きく、全ての粒子が遠心回転筒の円筒体の筒壁に向かって移動することであり；ただし、遠心力が不足すると、やはり少数の粒子がろ過機本体に堆積し、この時ろ過速度がやはりゆっくりと低下し、これにより利用者は濾液排出管の濾液出口部に流量センサーを設けることで、濾液流量の減少に伴って原料液の投入流速を相対的に減少できる。例えば、図８の曲線Ｃ２を例とすると、２０００秒まで操作した時、ろ過速度が２００ＬＰＨ程度となり、３０００秒まで操作した時、ろ過速度が１７０ＬＰＨ程度となり、３０ＬＰＨ下がったことで、３０００秒の時に投入量を３０ＬＰＨ下げることができる。
【００４５】
実務運用上、本発明は例えばウエハの切削研磨等のプロセスに運用でき、ウエハの主要構成元素がＳｉであるため、ＳｉＣを研磨砥粒としてよく使用し、またＰＥＧ（ポリエチレングリコール）等のような有機溶剤を使用し、コストを削減するため、通常有機溶剤が回収され、よってＳｉＣとＳｉを含有するＰＥＧが本発明の遠心ろ過装置に入って来た時、最も重いＳｉＣ粒子が遠心力により円筒体の内壁に振り飛ばされた液体出口から排出され、次に重いＳｉ粒子が溢流口から排出され、最も軽い有機溶剤ＰＥＧがろ過筒を通ってろ過して濾液収集空間内において清澄な濾液を得て、効果的に有機溶剤を回収することで、コストを大幅に削減でき；ＳｉＣ粒子が円筒体の内壁に堆積するのを避けるため、螺旋スクレイパーを回転ろ過機に設けることで、螺旋スクレイパーにより円筒体の内壁に堆積しているＳｉＣ粒子を掻き取って排出できる。
【００４６】
以上で述べたのは、液体のろ過向けものであるが、当業者は容易に上述に開示した技術を気体のろ過にも応用できる。
【００４７】
発明の詳細な説明の項においてなされた好ましい具体的実施例は、あくまでも本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の改良変更をなし得ることは、添付されている特許請求の範囲内に含めるものであるのが勿論である。
【符号の説明】
【００４８】
ＰＡ１００        遠心分離機
ＰＡ１            遠心機本体
ＰＡ２            回転軸
ＰＡ２１          投入口
ＰＡ３            ろ過網アセンブリ
ＰＡ２００        濾過ケーク
ＰＡ３００        原料液
１００            遠心ろ過装置
１                遠心回転筒
１１              下部ホルダー
１１１            液体出口
１２              円筒体
１３              上部ホルダー
２                回転ろ過機
２１              ろ過機本体
２１１            ろ過筒
２１２            台座
２１３            上蓋
２２              濾液排出管
２３              原料液投入管
２３１            排出口
３                液体収集タンク
Ｓ１              収容空間
Ｓ２              濾液収集空間
１００ａ          遠心ろ過装置
１ａ              遠心回転筒
１３ａ            上部ホルダー
１３１ａ          溢流口
３ａ              液体収集タンク
３１ａ            液体排出管
３２ａ            上部液体収集タンク
３２１ａ          排出弁
４ａ              支持枠
１００ｂ          遠心ろ過装置
１ｂ              遠心回転筒
２１１ｂ          ろ過筒
２４ｂ            螺旋スクレイパー
１００ｃ          遠心ろ過装置
２ｃ              回転ろ過機
２１１ｃ          ろ過筒
２１４ｃ          ディスク
１００ｄ          遠心ろ過装置
１ｄ              遠心回転筒
１１ｄ            下部ホルダー
１２ｄ            円筒体
１３ｄ            上部ホルダー
２００            輸送管路
２０１            入口側
２０２            出口側
２０３            第１還流側
２０４            第２還流側
３００            原料液貯蔵容器
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  曲線
ＦＣ              濾過ケーク
Ｐ                ポンプ
Ｐ１、Ｐ２        圧力計
Ｖ１              第１還流弁
Ｖ２              流量制御弁
Ｖ３              第２還流弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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