(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、回転板１４，１６，１８，２０，２２，２４と、その回転板１４，１６，１８，２０，２２，２４に対向して配置された固定板４４，４２，４０，３８，３６から構成される濾過部が回転軸方向にｎ個連結される。第１濾過部に供給された処理水は、第１濾過部の回転板１４と固定板４４の間を流れる際に、その一部が固定板４４に配された濾過部材３１により濾過される一方、その残りが第２濾過部に流れる。以下、第２濾過部から順に第ｎ濾過部まで同様に濾過がおこなわれる。各濾過部の回転板１４，１６，１８，２０，２２，２４は、その回転中心からその外周までの距離が回転板１４から回転板２４に向かって徐々に長くなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転板と、その回転板に対向して配置された固定板とで構成される濾過部が回転板の回転軸方向にｎ個連結され、
第１濾過部に供給された処理水は、第１濾過部の回転板と固定板の間を通って第２濾過部に向かって流れる際に、回転板及び／又は固定板に配された濾過部材により濾過され、以下、第２濾過部から順に第ｎ濾過部まで同様に濾過がおこなわれる濾過機であって、
各濾過部の回転板は、その回転中心から外周までの距離が第１濾過部から第ｎ濾過部に向かって徐々に長くなることを特徴とする濾過機。
【請求項２】
各濾過部の回転板はリング状に形成されており、それら回転板の内径は第１濾過部から第ｎ濾過部に向かって徐々に大きくなることを特徴とする請求項１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知られている。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、濾過能力が徐々に低下する。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する不純物の堆積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作用させ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、回転板と、その回転板に対向して配置された固定板とで構成される濾過部が、回転板の回転軸方向にｎ個連結される。処理水は、まず、第１濾過部に供給される。第１濾過部に供給された処理水は、第１濾過部の回転板と固定板の間を通って第２濾過部に向かって流れる際に、回転板及び／又は固定板に配された濾過部材により濾過される。以下、第２濾過部から順に第ｎ濾過部まで同様に濾過がおこなわれる。そして、各濾過部の回転板は、その回転中心から外周までの距離が第１濾過部から第ｎ濾過部に向かって徐々に長くな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、各濾過部の回転板と固定板との間の空間が濾室とされる。処理水は、まず、第１濾過部の濾室に供給され、第１濾過部において濾過される。第１濾過部を通過した処理水は第２濾過部の濾室に供給され、第２濾過部において濾過される。以下、順に第３濾過部、・・第ｎ濾過部において濾過される。したがって、処理水の不純物濃度は第１濾過部から第ｎ濾過部に向かって徐々に高くなる。
各濾過部の濾過部材表面には、時間の経過に伴って不純物が付着・堆積することになるが、各濾過部の回転板が回転することで処理水が攪拌され、濾過部材表面へ堆積した不純物を剥離して不純物が厚く堆積することを防止する。また、各濾過部の回転板の回転中心から外周までの距離は、第１濾過部から第ｎ濾過部に向かうにつれて大きくなる。これにより、処理水の不純物濃度が高くなるのに応じて回転板の攪拌作用（すなわち、濾過部材表面に作用する剪断力）が大きくなり、第１〜第ｎ濾過部の各濾過部材に不純物濃度に応じた適切な剪断力を作用させることができる。
【０００６】
手段１に記載の濾過機においては、各濾過部の回転板はリング状に形成されており、それら回転板の内径は第１濾過部から第ｎ濾過部に向かって徐々に大きくなることが好ましい（手段２）。
（手段２に記載の濾過機の作用と効果）
この濾過機では、回転板がリング状に形成されている。回転板の回転速度は、回転中心からの距離に比例して大きくなる。このため、回転板がリング状に形成されると、回転中心からの距離が短い部分（回転速度が遅い部分）、すなわち、剪断作用が小さい部分では濾過が行われないこととなる。これによって、濾過部材表面への不純物の付着・堆積を防止することができる。また、各濾過部のリング状の回転板の内径は、第１濾過部から第ｎ濾過部に向かって大きくなる。すなわち、各濾過部の最小剪断力（すなわち、リング状回転板の内径近傍で作用する剪断力）は、第１濾過部から第ｎ濾過部に向かって徐々に大きくなる。したがって、不純物濃度に応じて濾過部材表面への不純物の付着・堆積が効果的に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず、以下に説明する各実施例の特徴を下記に示す。
（特徴１）  各濾過部の回転板（第１回転板〜第ｎ回転板）は、第１濾過部（第１回転板）から第ｎ濾過部（第ｎ回転板）まで順に連結される。駆動装置（例えば、モータ）からの回転トルクは、第１回転板（又は第ｎ回転板）に伝達され、全ての回転板が回転する。
（特徴２）  固定板（第１固定板〜第（ｎ−１）固定板）は、隣接する２つの回転板間に配置されると共に、第１固定板から第（ｎ−１）固定板まで順に連結される。連結された固定板は、第１濾過部及び第ｎ濾過部側の端部を開放した状態で連結された回転板の周囲を取囲む。第１濾過部側の端部は第１端面部材により塞がれ、その第１端面部材には処理水供給口が形成される。第ｎ濾過部側の端部は第２端面部材により塞がれ、その第２端面部材には処理水排出口が形成される。
（特徴３）  第１濾過部の濾室は、第１回転板の前面に対向する第１端面部材と、第１回転板の後面に対向する第１固定板により形成される。第２濾過部の濾室は、第２回転板の前面に対向する第１固定板と、第２回転板の後面に対向する第２固定板により形成される。以下、同様に構成され、第ｉ濾過部は、第ｉ回転板の前面に対向する第（ｉ−１）固定板と、第ｉ回転板の後面に対向する第ｉ固定板により形成される（ｉ＝３〜ｎ−１）。第ｎ濾過部は、第ｎ回転板の前面に対向する第（ｎ−１）固定板と、第ｎ回転板の後面に対向する第２端面部材により形成される。したがって、第１固定板〜第（ｎ−１）固定板は、当該固定板の前後に形成される２つの濾過部の固定板として機能する。
（特徴４）  第１固定板〜第（ｎ−１）固定板の前面と後面の両面には、濾過部材が配設される。濾過部材で濾過された処理水（濾液）は、各固定板の内部の濾液流路を通って外部に排出される。
（特徴５）  処理水排出口が形成された第２端面部材は、第１濾過部〜第（ｎ−２）濾過部の固定板（すなわち、第１固定板〜第（ｎ−２）固定板）にも着脱可能となっている。したがって、濾過部の数を変更したい場合は、所望の数の濾過部だけ連結し、最後の濾過部の固定板に第２端面部材を連結すればよい。
【実施例】
【０００８】
（第１実施例）  本発明の第１実施例に係る濾過機について図面を参照して説明する。図１は本実施例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例に係る濾過機は、複数の回転円板１４，１６，１８，２０，２２，２４から構成される回転部１０と、この回転部１０を収容するハウジング３０とで構成される。ハウジング３０と回転部１０との間の空間が濾室とされ、この濾室に処理水が供給されるようになっている。
【０００９】
回転部１０は、駆動軸１２と、この駆動軸１２に直列に連結される複数の回転円板１４〜２４と、回転円板２４の端部を閉じるフランジ２６によって構成される。駆動軸１２は、中空の円筒であり、図示省略したトルク伝達機構によってモータ５２の回転トルクが伝達されるようになっている。駆動軸１２には回転円板１４〜２４が連結されているため、モータ５２によって駆動軸１２が回転すると回転円板１４〜２４も回転する。
【００１０】
回転円板１４〜２４は、その中心に形成された軸部１４ａ〜２４ａと、この軸部１４ａ〜２４ａに対し略垂直に形成されたリング状の円板部１４ｂ〜２４ｂにより構成される。
軸部１４ａの一端には駆動軸１２が連結され、その他端には回転円板１６の軸部１６ａが連結される。軸部１６ａには、軸部１８ａ〜２４ａが順に連結され、軸部２４ａの開放端がフランジ２６によって閉じられる。各軸部１４ａ〜２４ａは、軸部１４ａから軸部２４ａに向かって円錐状に広がっている。軸部１４ａ〜２４ａの傾斜角度α（広がり角度）は、濾過対象となる処理水（スラリー）の特性に応じて任意に設定することができる。
リング状の円板部１４ｂ〜２４ｂの内径は、軸部１４ａ〜２４ａが円錐状に形成されることに応じて徐々に大きくなる。また、円板部１４ｂ〜２４ｂの外径も、円板部１４ｂから円板部２４ｂに向かって大きくなる。円板部１４ｂ〜２４ｂの外径が広がる角度（図中βに相当）は、軸部１４ａ〜２４ａの傾斜角度αと同様に、処理水（スラリー）の特性に応じて任意に設定することができる。すなわち、円板部１４ｂ〜２４ｂの外径と内径の差は任意に設定することができる。
【００１１】
ハウジング３０は、回転部１０の回転軸方向と同一方向に連結された固定板４４〜３６と、その両端を塞ぐ第１端面部材４６，第２端面部材３２とにより構成される。
固定板４４〜３６は、軸方向に直列に連結される。固定板４４は、外周部から回転円板１４，１６の軸部１４ａ，１６ａに向かって伸びる平板部４４ｂを備える。平板部４４ｂの前面は回転円板１４の円板部１４ｂと対向し、平板部４４ｂの後面は回転円板１６の円板部１６ｂと対向する。平板部４４ｂの前後面には濾過部材３１（図中点線で示す）が配される。濾過部材３１により濾過された処理水（濾液）は、固定板４４内の濾液流路（図示省略）を通って排出口４４ａから排出される。濾過部材３１には、高分子膜やセラミック膜等の濾過膜を好適に用いることができ、また、濾布や金属製濾材等を用いることもできる。固定板４２〜３６も、固定板４４と略同様に構成され、外周部から内側に向かって伸びる平板部４２ｂ〜３６ｂを備える。平板部４２ｂ〜３６ｂも、それぞれ回転円板１６〜２４と対向し、その前後の面には濾過部材３１が配されている。各固定板４２〜３６の濾過部材３１で濾過された処理水は、それぞれ排出口４２ａ〜３６ａから排出される。
なお、固定板４４〜３６は、回転部１０の回転円板１４〜２４が大径化するのに応じて徐々に広がっている（すなわち、固定板４４〜３６の傾斜角βは、回転円板１４〜２４の傾斜角と同一となっている）。
【００１２】
固定板４４には第１端面部材４６が連結される。第１端面部材４６の中心には貫通孔４７が形成され、貫通孔４７には駆動軸１２が回転可能に支持されている。駆動軸１２と貫通孔４７の隙間は、シール部材５０によって塞がれる。第１端面部材４６には、また、濾過機内に処理水（スラリー）を供給する処理水流入路４８が形成されている。
一方、固定板３６には第２端面部材３２が連結される。第２端面部材３２の中央部は、回転円板２４の形状に応じて外側に突出して形成される。第２端面部材３２の中央には、濾過機内の処理水を排出する処理水排出路３４が形成されている。
【００１３】
次に、上述した濾過機の作用について説明する。なお、濾過処理を行う際は、モータ５２によって回転部１０が回転駆動され、回転円板１４〜２４が回転している状態とされる。
処理水（スラリー）は、第１端面部材４６の処理水流入路４８から濾過機内に供給される。濾過機内に供給された処理水は、まず、第１端面部材４６と固定板４４とで形成される第１濾過部内に流れる。第１濾過部内の処理水は、まず、第１端面部材４６と円板部１４ｂとの間を外周方向に流れ、次いで、円板部１４ｂと固定板４４との間を中心方向に流れる。この際、固定板４４の前面に配された濾過部材３１によって濾過される。固定板４４の前面に配された濾過部材３１に付着・堆積する不純物は、第１濾過部内で回転する円板部１４ｂによって第１濾過部内の処理水が攪拌されることで、濾過部材３１の表面から剥離される。これにより、濾過部材３１の表面に不純物が厚く堆積することが防止されている。
【００１４】
第１濾過部を通過した処理水は、固定板４４と固定板４２によって形成される第２濾過部内に流れる。第２濾過部内に流入した処理水は、まず、固定板４４と円板部１６ｂとの間を外周方向に流れ、次いで、円板部１６ｂと固定板４２との間を中心方向に流れる。この際、固定板４４の後面と固定板４２の前面に配された濾過部材３１によって濾過される。固定板４４，４２に配された濾過部材３１に付着・堆積する不純物は、第２濾過部内で回転する円板部１６ｂによって第２濾過部内の処理水が攪拌されることで、濾過部材３１の表面から剥離される。
第２濾過部を通過した処理水は、固定板４２と固定板４０によって形成される第３濾過部内に流れる。第３濾過部に流入した処理水は、第２濾過部の場合と同様に濾過処理が行われ、以下、同様に第４濾過部（固定板４０と固定板３８によって形成される）で濾過処理が行われ、第５濾過部（固定板３８と固定板３６によって形成される）で濾過処理が行われ、第６濾過部（固定板３６と第２端面部材３２によって形成される）で濾過処理が行われる。各濾過部で濾過されることで濃縮された処理水は、第２端面部材３２の中央の処理水排出路３４から濾過機外に排出される。
【００１５】
上述した説明から明らかなように、第１端面部材４６の処理水流入路４８から供給された処理水は、第１濾過部、第２濾過部、・・第６濾過部で濾過されるに応じて不純物濃度が徐々に高くなる。一方、各濾過部に収容される回転円板１４〜２４の外径も第１濾過部から第６濾過部に向かって大きくなるため、回転円板１４〜２４の周速が上がり（処理水攪拌能力が上がり）、各濾過部の濾過部材表面に作用する剪断力も徐々に大きくなる。したがって、不純物濃度が高くなるのに応じて濾過部材表面に作用する剪断力が大きくなり、濾過部材表面への不純物の堆積が効果的に抑制される。
また、第１〜６濾過部の回転円板１４〜２４の内径も、第１濾過部から第６濾過部に向かうほど大きくなる。したがって、不純物濃度が高くなるのに応じて剪断能力の低い部分（すなわち、回転円板１４〜２４の軸部１４ａ〜２４ａ近傍）での濾過が行われなくなる。これによっても、濾過部材表面への不純物の堆積が効果的に防止される。
【００１６】
以上、説明したように、本実施例の濾過機では、不純物濃度が高くなるのに応じて濾過部材の表面に大きな剪断力が作用し、濾過部材の表面に付着・堆積する不純物を剥離する。このため、濾過時間が経過しても濾過速度が減少することなく定速濾過処理を行うことができる。
【００１７】
なお、上述した濾過機においては、図２に示すように各回転円板の円板部１４ｂ〜２４ｂの前後面に突起１３ａ〜２３ａを設けるようにしてもよい。円板部１４ｂ〜２４ｂに突起１３ａ〜２３ａを設けることで、濾過材部の表面に作用する剪断力が大きくなり、濾過部材表面への不純物の付着・堆積を効果的に抑制することができる。
【００１８】
（第２実施例）  次に、本発明の第２実施例に係る濾過機について図３，４を参照して説明する。図３に示すように第２実施例に係る濾過機も、第１実施例に係る濾過機と略同一構成を有し、複数の回転円板６４〜７４を連結して構成される回転部６０と、回転部６０を収容するハウジング８０（複数の固定板９４〜８６と、それらの両端部に連結される端面部材９６，８２によって構成される）を備える。ただし、第２実施例に係る濾過機では、（１）回転円板６４〜７４の円板部に濾過部材７７（図３中点線で示す）が配され、濾過部材７７によって濾過された処理水（濾液）が回転部６０の駆動軸６２の開口６３から排出される点、及び（２）ハウジング８０を構成する固定板９４〜８６のそれぞれに第２端面部材８２が連結可能とされている点、で異なる。以下、第１実施例と異なる点について説明する。
【００１９】
図３に示すように第２実施例に係る濾過機では、回転円板６４〜７４の各円板部の前後面に濾過部材７７が配設されている。回転円板６４〜７４の各円板部の内部には、図示省略した濾液流路が形成され、濾過部材７７によって濾過された濾液が回転部６０の軸部に流れるようになっている。回転部６０の軸部に流れた濾液は、駆動軸６２の一端から濾過機外に排出される。
【００２０】
また、第２実施例に係る濾過機では、各固定板９４〜８６に第２端面部材８２が連結可能となっている。すなわち、固定板９４の後端は回転円板６６の円板部より第２端面部材８２側に突出するように形成される。また、固定板９４の後端が連結される固定板９２は、その前面が平面状に形成され、その後端は回転円板６８の円板部より第２端面部材８２側に突出するように形成される。以下、固定板９０〜８６も、固定板９２と同様に構成される。したがって、各固定板９４〜８６の後端から各回転円板６６〜７４の円板部が後方に突出しないため、各固定板９４〜８６の後端に第２端面部材８２が連結可能となっている。
例えば、図４に示すように、回転部６０を回転円板６４，６６，６８の３つで構成したい場合（すなわち、濾過部を３段で構成したい場合）は、駆動軸６２に回転円板６４，６６，６８を順に連結し回転円板６８の端部を別途用意したフランジで塞ぐ。そして、このように構成された回転部６０を収容するハウジング８０を、第１端面部材９６に連結された固定板９４と、固定板９４に連結された固定板９２と、固定板９２の後端に連結された第２端面部材８２によって構成する。これによって、濾過部の数を３つとすることができる。濾過部の数は、処理水（スラリー）の特性に応じて任意に設定することができる。
【００２１】
以上、本発明のいくつか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、上述した各実施例では、回転円板を回転させるだけであったが、この他にも、回転円板を回転させると共に軸方向に往復動させることもできる。回転円板をさらに往復動させることで、濾過部内の処理水がより攪拌され、濾過部材表面に作用する剪断力を大きくすることができる。
また、上述した各実施例は、固定板にのみ濾過部材を配した例と、回転円板にのみ濾過部材を配した例であったが、このような実施例とは異なり、固定板と回転円板の両者に濾過部材を配するようにしてもよい。固定板と回転円板の両者に濾過部材を配することで、濾過面積を大きくすることができ、濾過機をコンパクト化することができる。
さらに、上述した実施例では、回転円板の軸部の角度（図１のα）と、回転円板の円板部の外径の傾斜角度（すなわち、固定板の傾斜角度（図１のβ））が略同一とされていたが、これらの角度は濾過処理する処理水の性状に応じて任意に設定することができる。例えば、比較的濾過が容易な処理水に対しては回転円板の外径と内径の差を徐々に小さくし（α＞β）、各濾過部の容積を略同一とする。これにより、処理水の濃縮とは関係なく処理水の輸送速度（各濾過部を通過するために要する時間）が一定となり、高速で濾過を行うことができる。逆に、濾過に時間を要する処理水に対しては回転円板の外径と内径の差を一定又は大きくなるようにし（β≧α）、各濾過部の容積を徐々に大きくする。これにより、処理水の不純物濃度が上昇するのに応じて輸送速度が低下し、濾過を十分に行うことができる。
なお、上述した各実施例では、回転板として円形（リング状）の回転板を用いたが、本発明はこのような例に限らず、円形以外の形状の回転板を用いることもできる。また、回転板の外周に凹凸を設けることで、処理水の攪拌効果を高めるようにしてもよい。例えば、回転板の外周面に斜めに溝を形成し、回転板の前面から後面に処理水が流れる際に処理水がこの溝に案内されるようにする。これによって処理水に旋回方向の速度成分を付与し、濾過部材表面に作用する剪断力を大きくすることもできる。
【００２２】
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】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例に係る濾過機の全体構成を示す図
【図２】図１に示す濾過機を構成する回転部の他の構成を示す図
【図３】本発明の他の実施例に係る濾過機の全体構成を示す図
【図４】図３に示す濾過機において濾過部の数を変更したときの構成を示す図
【符号の説明】
【００２４】
１０・・回転部
１２・・駆動軸
１４，１６，１８，２０，２２，２４・・回転円板
３０・・ハウジング
３１・・濾過部材
３２・・第２端面部材
３６，３８，４０，４２，４４・・固定板
４６・・第１端面部材
【図１】
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【図２】
2005211860.tif 000004
【図３】
2005211860.tif 000005
【図４】
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