(57)【要約】【課題】  濾室内の不純物濃度の変化に応じて濾過部材の表面に適切な剪断力を作用させる。【解決手段】  本発明の濾過機は、外筒４０と内筒３０を備える。内筒３０の両端は支持部材１０，２０によって回転可能に支持され、また、外筒４０と内筒３０との間に形成される濾室４４の各端部は支持部材１０，２０によって塞がれている。  濾過機の一端には濾室４４内に処理水を供給する処理水供給口１２が設けられ、濾過機の他端には濾室４４内から処理水を排出する処理水排出口２２が設けられる。内筒３０は、その周面が濾過部材３６により形成され、その内部に濾過部材で濾過された濾液が流れる濾液流路が形成される。そして、内筒３０の外形状が、処理水供給口１２側の半径より処理水排出口２２側の半径が大きくされたテーパ状となっている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、
その外筒内に配置された内筒と、
その内筒の両端にそれぞれ配置され、内筒を回転可能に支持すると共に外筒と内筒との間に形成される濾室の各端部を塞ぐ一対の支持部材と、
それら支持部材に支持された内筒を回転駆動する駆動手段と、を有し、
前記外筒の一端又は一方の支持部材には濾室内に処理水を供給する処理水供給口が設けられる一方、前記外筒の他端又は他方の支持部材には濾室内から処理水を排出する処理水排出口が設けられ、
前記内筒は、その周面に濾過部材が配されると共にその内部に濾過部材で濾過された濾液が流れる濾液流路が形成され、
その内筒の外形状が、処理水供給口側の半径より処理水排出口側の半径が大きくされたテーパ状となっていることを特徴とする濾過機。
【請求項２】
外筒の内周面には濾室形状を変更するための外筒部材が着脱可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の濾過機。
【請求項３】
外筒部材の内周面には内側に向かって突出する突部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の濾過機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工業、食品工業等の化学プロセス産業や各種の廃水処理等に用いられる濾過機に関し、詳しくは、濾過時間の経過に伴って濾過部材の表面に付着・堆積してゆく付着物の増加を抑制するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理水中の不純物を分離する技術の一つに、処理水を濾過部材の一方の面から他方の面に透過させることで、処理水中の不純物を濾過部材の表面に付着させて除去する技術がある。この種の濾過技術では、時間の経過に伴って濾過部材の表面に不純物が付着・堆積してゆくため濾過能力が低下する。したがって、濾過処理を長時間連続して行うためには、濾過部材の表面に付着・堆積する不純物の増加を抑制する必要があり、このための濾過方法としてダイナミック濾過方法が提案されている。ダイナミック濾過方法では、濾室内の処理水を攪拌等によって高速流動させ、それによって生じる剪断力によって濾過部材表面への不純物の堆積を防止する。
なお、ダイナミック濾過方法に関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１に開示された技術が知られている。
【特許文献１】特開昭６１−２４５８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のダイナミック濾過方法では、濾室内の処理水を均等に攪拌するため、それによって発生する剪断力も濾過部材の全表面に均等に作用するようになっていた。
しかしながら、濾室内の処理水は、処理水流入口から処理水排出口に向かうにつれて濾過処理が進むことから、処理水流入口近傍では不純物濃度が低く、処理水排出口近傍では不純物濃度が高くなる。このため、不純物濃度が低い流入口近傍では、濾過部材表面への不純物の堆積を低く抑えることができるが、不純物濃度が高い排出口近傍では、濾過部材表面への不純物の堆積を低く抑えることができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、濾室内の不純物濃度の変化に応じて濾過部材の表面に適切な剪断力を付与することができる濾過機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本願発明に係る濾過機は、外筒と、その外筒内に配置された内筒と、その内筒の両端にそれぞれ配置され、内筒を回転可能に支持すると共に外筒と内筒との間に形成される濾室の各端部を塞ぐ一対の支持部材と、それら支持部材に支持された内筒を回転駆動する駆動手段と、を有する。
前記外筒の一端又は一方の支持部材には濾室内に処理水を供給する処理水供給口が設けられる一方、前記外筒の他端又は他方の支持部材には濾室内から処理水を排出する処理水排出口が設けられる。また、前記内筒は、その周面に濾過部材が配されると共にその内部に濾過部材で濾過された濾液が流れる濾液流路が形成される。そして、その内筒の外形状が、処理水供給口側の半径より処理水排出口側の半径が大きくされたテーパ状となっていることを特徴とする（手段１）。
（手段１に記載の濾過機の作用と効果）
この濾過機では、外筒と内筒の間に形成される空間が濾室とされ、その濾室の一方の端部（外筒の一端又は一方の支持部材）から処理水が供給され、濾室の他方の端部（外筒の他端又は他方の支持部材）から処理水が排出される。処理水供給口から濾室内に供給された処理水は、内筒の周面に配された濾過部材によって濾過されながら処理水排出口に向かって流れ、不純物が濃縮された処理水が処理水排出口から濾室外に排出される。濾過部材によって濾過された濾液は、内筒内部の濾液流路を流れて濾過機外に排出される。
ここで、内筒の濾過部材表面には、時間の経過に伴って処理水に含まれる不純物が付着・堆積することとなるが、駆動手段によって内筒が回転することで濾過部材表面には剪断力が発生し、濾過部材表面に堆積した不純物を剥離する。また、内筒の外形状が処理水供給口側から処理水排出口側に向かって広がるテーパ状に形成されているため、処理水供給口側の濾過部材表面には小さな剪断力が作用する一方、処理水排出口側の濾過部材表面には大きな剪断力が作用する。したがって、濾室内の不純物濃度変化に応じた剪断力が濾過部材表面に作用し、濾過部材の全域にわたって不純物の堆積が抑制される。
【０００６】
手段１に記載の濾過機においては、外筒の内周面には濾室形状を変更するための外筒部材が着脱可能となっていることが好ましい（手段２）。
（手段２に記載の濾過機の作用と効果）
この濾過機によると、外筒に外筒部材を装着することで濾室形状を変更することができる。このため、外筒部材の装着の有無によって、処理水の輸送速度（すなわち、処理水供給口から処理水排出口に向かって流れる処理水の速度）や濾過部材に与える剪断力を変化させることができる。
また、外筒部材を複数種類用意し、処理水の性状や処理水の濃縮の程度に応じて装着する外筒部材を変更することで、処理水の性状に応じて処理水の輸送速度等を制御することができる。例えば、濾過に時間を要する処理水（例えば、下水汚泥のように有機質成分を多く含む処理水）に対しては、処理水の濃縮に伴って輸送速度が遅くなるようにし、濾過が十分に行われるようにする。あるいは、比較的濾過が容易な処理水（例えば、上水汚泥のように無機質成分を主とする処理水）に対しては、処理水の濃縮とは関係なく輸送速度を一定に保ち、高速で濾過が行われるようにする。
【０００７】
また、手段２に記載の濾過機において、外筒部材の内周面には内側に向かって突出する突部が形成されていることが好ましい（手段３）。
（手段３に記載の濾過機の作用と効果）
この濾過機では、外筒部材に突部が形成され、部分的に処理水の輸送速度を速くする。このため、不純物が堆積し易い部分において濾過部材表面に作用する剪断力を上げ、不純物の堆積を効果的に抑制することが可能となる。なお、突部の位置が異なる複数の外筒部材を用意することで、簡易に突部の位置を変更することができる。このため、処理水の性状や処理水の濃縮に応じて適切な位置に突部を配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る濾過機について図面を参照して説明する。図１は本実施形態の濾過機の全体構成を示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る濾過機は、外筒４０と内筒３０を備えた二重円筒構造を有する。外筒４０の貫通孔４２はテーパ状に形成され、貫通孔４２の半径は軸線方向の位置変化に応じて一次関数的に変化している。
【０００９】
内筒３０は、外筒４０の貫通孔４２内に配置され、外筒４０と内筒３０との間に濾室４４が形成される。内筒３０は、一端の半径が他端の半径より小さくされた略円錐状（すなわち、テーパ状）に形成されている。内筒３０の周壁は濾過部材３６により構成され、その内部は濾過部材３６により濾過された濾液が流れる濾液流路３８とされている。濾過部材３６には、高分子膜やセラミック膜を好適に用いることができ、さらには、濾布や金属製濾材等を用いることもできる。
内筒３０の一端には第１支持部３３が設けられ、他端には第２支持部３５が設けられている。第２支持部３５の外径は、内筒３０がテーパ状に形成されていることに応じて第１支持部３３の外径より大きくされている。第１支持部３３の端面には駆動軸３２が突設され、この駆動軸３２には図示省略したモータの回転トルクが伝達されるようになっている。第２支持部３５には、濾液流路３８を流れる濾液を濾過機外に排出するための濾液排出路３４が形成されている。
【００１０】
外筒４０と内筒３０との間に形成された濾室４４は、その一端が第１端面部材１０によって閉じられ、その他端が第２端面部材２０によって閉じられている。第１端面部材１０と外筒４０との隙間はシール部材１８によってシールされ、第２端面部材２０と外筒４０との隙間はシール部材２８によってシールされている。
第１端面部材１０は、その中心に貫通孔１４が形成されている。貫通孔１４には軸受装置１６が配設され、この軸受装置１６によって内筒３０の第１支持部３３が回転可能に支持されている。また、第１端面部材１０には、濾室４４に処理水（スラリー）を供給する処理水流入路１２が設けられている。なお、濾室４４に処理水を供給する処理水流入路は、例えば、図４に示すように複数設けるようにしてもよい。複数の処理水流入路１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを設けることで、濾室４４内に処理水がよどむ場所を無くし、濾室４４内の処理水の流れを適切な流れとすることができる。
【００１１】
第２端面部材２０にも、その中心に貫通孔２４が形成されている。貫通孔２４には軸受装置２６が配設され、この軸受装置２６によって内筒３０の第２支持部３５が回転可能に支持されている。したがって、内筒３０は、第１端面部材１０及び第２端面部材２０によって両端を支持されており、モータの回転トルクが駆動軸３２に伝達されることで回転するようになっている。また、第２端面部材２０には、濾室４４内から濃縮された処理水を排出する処理水排出路２２が設けられている。なお、処理水排出路についても、上述した処理水流入路と同様に複数設けることができる。
【００１２】
次に、上述した濾過機の作用について説明する。処理水（スラリー）は、処理水供給路１２から濾室４４内に供給される。濾室４４内に供給された処理水は、濾室４４内を処理水排出路２２方向に流れながら、内筒３０の濾過部材３６で濾過される。したがって、濾室４４内を流れる処理水は、処理水供給路１２から処理水排出路２２に向かうにつれて不純物濃度が高くなる（すなわち、処理水の不純物濃度が高くなる）。そして、不純物が濃縮された処理水が処理水排出路２２から濾過機外に排出される。一方、濾過部材３６によって濾過された濾液は、内筒３０内の濾液流路３８を第２支持部３５方向に流れ、濾液排出路３４から濾過機外に排出される。
なお、内筒３０は、上述した濾過処理を行う際に、図示省略したモータによって回転駆動される。このため、内筒３０の表面（すなわち、濾過部材３６の表面）には、その表面に堆積した濾過ケーク（不純物）を剥離するための剪断力が作用する。したがって、濾過部材３６へのケークの堆積が防止され、濾過速度が低下することが防止される。
また、内筒３０は、処理水排出路２２方向に向かって広がるテーパ状に形成されている。このため、内筒３０の回転軸から濾過部材３６の表面までの距離（すなわち、回転半径）は処理水排出路２２方向に向かって大きくなり、この距離の増加に応じて濾過部材３６表面に作用する剪断力も大きくなる。したがって、処理水排出路２２に近づくにつれて処理水の不純物濃度も高くなるが、濾過部材３６の表面に作用する剪断力も大きくなる。これによって、濾室４４内の不純物濃度の変化に応じた剪断力が濾過部材３６の表面に作用し、濾過部材３６への不純物の堆積を効果的に抑制することができる。
また、濾過部材３６への不純物の堆積が防止され、薄ケーク層濾過が実現されるため、濾過機への処理水供給圧力を一定とした運転（定圧濾過運転）を行うことで、単位時間当りの処理水量が一定となる定速濾過運転となる。したがって、単純な制御（すなわち、処理水供給装置（例えば、ギアポンプ）の負荷一定）で定速濾過運転を実現することができる。
【００１３】
なお、上述した濾過機においては、図２に示すように外筒４０に着脱外筒５０を装着することが可能となっている。着脱外筒５０は、外筒４０の貫通孔４２に倣った外形状を有し、貫通孔４２に嵌合するようになっている。外筒４０に着脱外筒５０が装着されると、濾室４４の形状が変化する。したがって、着脱外筒５０の形状によって濾室４４の形状、すなわち、処理水の輸送速度（処理水流入路１２から処理水排出路２２に向かって流れる処理水の流速）を変えることができる。このため、複数種類の着脱外筒５０を用意し、処理水の性状等に応じて装着する着脱外筒５０を変更することで、処理水の特性に応じた最適な輸送速度に調節することが可能となる。例えば、濾過に時間を要する処理水を濾過する場合は、処理水の濃縮に伴って輸送速度が遅くなるように濾室４４の断面形状を徐々に大きくし、濾過が十分に行われるようにする。逆に、比較的濾過が容易な処理水の場合は、処理水の濃縮とは関係なく輸送速度を一定に保ち（すなわち、濾室４４の断面形状を一定に保ち）、高速で濾過が行われるようにする。
【００１４】
また、着脱外筒５０には、図３に示すように内周面５４から内側に向かって突出する突部５６を形成することもできる。このような着脱外筒５０を外筒４０に装着することで、突部５６近傍での処理水の輸送速度（流速）が高められ、この部分の濾過部材３６に堆積した不純物が剥離しやすくなる。したがって、不純物の堆積し易い部分に対応して突部５６を設けることで、濾過部材３６への不純物の堆積を効果的に抑制することができる。
さらには、突部５６を配設する位置が異なる着脱外筒（例えば、図３に示すように突部５８ａが形成された着脱外筒又は突部５８ｂが形成された着脱外筒）をさらに用意することもできる。そして、処理水の性状や処理水の濃縮に応じて装着する着脱外筒を変えることで、適切な位置に突部を配置することができる。なお、着脱外筒５０に配設する突部の数を複数としてもよい。
【００１５】
上述の説明から明らかなように、本実施形態に係る濾過機では、濾過処理が行われる際に内筒３０を回転させることで濾過部材３６の表面に剪断力を作用させ、濾過部材３６の表面から濾過ケークを剥離する。したがって、濾過部材３６表面の濾過ケークの厚みが厚くなることを防止することができる。また、内筒３０がテーパ状に形成されているため、処理水の不純物濃度の上昇に応じて濾過部材３６表面に作用する剪断力も大きくなる。これによって、不純物濃度が上昇しても濾過部材３６表面への濾過ケークの堆積が防止され、薄ケーク層濾過を実現することができる。
【００１６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上述した実施形態では、内筒だけを回転させたが、内筒の回転と併せて外筒を内筒の回転方向と逆方向に回転させることで、濾過部材表面に作用する剪断力をより大きくすることができる。
さらに、上述した実施形態では、外筒に形成される貫通孔をテーパ状にしたが、このような例に限られず、例えば、外筒に形成される貫通孔を半径同一の円柱状に形成し、貫通孔に装着する着脱外筒によって濾室形状をテーパ状等に変化させるようにしてもよい。
【００１７】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る濾過機の全体構成を示す図
【図２】図１に示す濾過機に着脱外筒が装着された状態を示す図
【図３】着脱外筒の他の例を示す図
【図４】濾過機の一端部を塞ぐ端面部材の他の例を示す図
【符号の説明】
【００１９】
１０・・第１端面部材
１２・・処理水流入路
１４・・貫通孔
１６・・軸受装置
１８・・シール部材
２０・・第２端面部材
２２・・処理水排出路
２４・・貫通孔
２６・・軸受装置
２８・・シール部材
３０・・内筒
３２・・駆動軸
３３・・第１支持部
３４・・濾液排出路
３５・・第２支持部
３６・・濾過部材
３８・・濾液流路
４０・・外筒
４４・・濾室
５０・・着脱外筒
【図１】
2005205344.tif 000003
【図２】
2005205344.tif 000004
【図３】
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【図４】
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