(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に間隔を隔てて配置され同一径の外縁（１ａ）を有する複数の円板状の濾葉（１）と、該濾葉の間に濾葉から間隔を隔てて配置された複数の円板状の整流リング（１０）とを備え、該整流リング（１０）は、外縁（１０ａ）と内縁（１０ｂ）を有し内側が下方に傾斜した切頭円錐形状であり、かつ整流リングの外縁及び内縁は、濾葉の外縁（１ａ）及び内縁（１ｂ）よりもそれぞれ大きく形成されている、ことを特徴とするリーフフィルター。
【請求項２】
前記整流リング（１０）の外縁（１０ａ）と内縁（１０ｂ）の間に原液（３）を流下させる貫通孔（１１）を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のリーフフィルター。
【請求項３】
前記濾葉（１）は、外側が上方に傾斜した切頭円錐形状、水平な中空平板形状、又は外側が下方に傾斜した切頭円錐形状のいずれかである、ことを特徴とする請求項１に記載のリーフフィルター。
【請求項４】
前記濾葉（１）の上面には濾過面を有し、該濾過面は、濾布、金網、焼結金網、のいずれか又はこれらの組合せである、ことを特徴とする請求項１に記載のリーフフィルター。
【請求項５】
鉛直方向に間隔を隔てて配置され同一径の外縁（１ａ）を有する複数の円板状の濾葉（１）と、該濾葉の間に濾葉から間隔を隔てて配置された複数の円板状の整流リング（１０）とを備え、
最下段の濾葉を溢流した原液（３）を最上段の濾葉上に循環供給し、各濾葉の外縁（１ａ）を溢流した原液を整流リング（１０）によりその下の濾葉の内側に案内して溢流させ、これにより各濾葉上に原液を保持して固液分離する、ことを特徴とするリーフフィルターの残液処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リーフフィルターとその残液処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５、図６は、従来のリーフフィルターの模式図である。リーフフィルターとは、表面に濾過面を有する円板状の濾葉１（リーフ又はフィルターディスクと呼ぶ）を用い、タンク内を原液で満たして濾葉１の表面に最初に原液中の固形物をケーキ第１層として形成させ、このケーキ第１層により濾過を行いケーキ層２を形成し、原液３を固形物４（ケーキ）と濾液５とに分離する固液分離装置である。かかるリーフフィルターは、薬品や化学物質の分離に従来から広く用いられている。
【０００３】
リーフィルタのケーキ排出はその構造により回転、振動、掻き取り、逆洗などのさまざまな方法が取られている。図の例では、濾葉の回転駆動装置６を備えており、固液分離が完了した後、濾葉を高速回転させてケーキ層２を遠心力で濾葉の外側に移動し、下方からスクレーパ７又はホッパ８で排出して、１回の固液分離を終了するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、リーフフィルターにおける固液分離は、タンク内を原液３で満たした状態で行われるため、外部から供給される原液がなくなった後にフィルタ内の原液をガス加圧で濾過しようとすると、その進行により、液面から濾葉が露出し、原液を加圧するための加圧ガスが露出した濾葉を通過してしまい、液面下の原液の濾過ができなくなる問題点があった。
【０００５】
そのため、図５のリーフフィルターでは、下端の１枚又は複数枚の濾葉１’を残液処理用に独立して構成し、通常の濾過時にはその他の濾葉１のみ（又は濾葉１と１’の両方）を用いて濾過し、残液処理時には、濾葉１の濾液ラインを閉じて、濾葉１’のみで濾過する手段がとられていた。そのため、この残液処理手段では、通常の濾過時に比較して残液処理時の処理能力が大幅に低下する問題点があった。
【０００６】
一方、図６のリーフフィルターでは、濾葉１を内方に傾斜して切頭円錐形にし、残液処理時には、残液をポンプで循環して各濾葉１上に原液を溜めながら、外周部から下方の濾葉上に溢流（オーバーフロー）させる残液処理手段がとられていた。従って、この残液処理手段では、加圧ガスが各濾葉上の残液に均一に作用するため、すべての濾葉を残液処理時にも同様に使用でき、残液処理時に処理能力がほとんど低下しない利点がある。
【０００７】
しかし、図６のリーフフィルターでは、各濾葉の外縁から原液が均一に溢流し、すべての濾葉上に原液が溜まっている必要がある。そのため、以下の問題が生じることがあった。
（１）回転軸の垂直度や濾葉の外縁の凹凸等により、濾葉からの溢流にアンバランスが生じやすい。
（２）残液処理の循環流量が多すぎたり、溢流のアンバランスがあると、溢流する原液の流速が速すぎて外方に飛びやすくなり、表面張力で濾葉の下面をつたわって下方の濾葉に流れる原液量が不足し、下方の濾葉が露出して濾過能力が大幅に低下する。
（３）逆に残液処理の循環流量が少なすぎると、溢流が均一にできても、下方の濾葉に流れる原液量が不足し、同様に下方の濾葉が露出して濾過能力が大幅に低下してしまう。
【０００８】
更に、従来のリーフフィルターでは、以下の問題点もあった。
（４）回転軸の垂直度や濾葉の外縁の凹凸等により、残液濾過中に濾葉からの溢流にアンバランスが生じると、一旦形成されたケーキ層２が崩されて正常な残液濾過ができなくなる。
（５）原液が最初から少なく、フィルタ内を充満できない場合には、通常の濾過工程を行って濾葉の表面にケーキ第１層が形成できないため、濾過ができない。
【０００９】
本発明は上述した種々の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、（１）回転軸の垂直度や濾葉の外縁の凹凸等があっても、濾葉からの溢流にアンバランスが生じにくく、（２）残液処理の循環流量が多い場合でも、溢流する原液を下方の濾葉に順次安定して流すことができ、これにより広い流量範囲で安定した濾過能力を維持でき、（３）濾葉の表面に形成されたケーキ層の崩れが生じにくく、（４）原液が最初から少ない場合でも、濾葉の表面にケーキ層を形成して濾過ができる、リーフフィルターとその残液処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、鉛直方向に間隔を隔てて配置され同一径の外縁（１ａ）を有する複数の円板状の濾葉（１）と、該濾葉の間に濾葉から間隔を隔てて配置された複数の円板状の整流リング（１０）とを備え、該整流リング（１０）は、外縁（１０ａ）と内縁（１０ｂ）を有し内側が下方に傾斜した切頭円錐形状であり、かつ整流リングの外縁及び内縁は、濾葉の外縁（１ａ）及び内縁（１ｂ）よりもそれぞれ大きく形成されている、ことを特徴とするリーフフィルターが提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、鉛直方向に間隔を隔てて配置され同一径の外縁（１ａ）を有する複数の円板状の濾葉（１）と、該濾葉の間に濾葉から間隔を隔てて配置された複数の円板状の整流リング（１０）とを備え、
最下段の濾葉を溢流した原液（３）を最上段の濾葉上に循環供給し、各濾葉の外縁（１ａ）を溢流した原液を整流リング（１０）によりその下の濾葉の内側に案内して溢流させ、これにより各濾葉上に原液を保持して固液分離する、ことを特徴とするリーフフィルターの残液処理方法が提供される。
【００１２】
上記本発明の装置及びその残液処理方法によれば、整流リング（１０）が、外縁（１０ａ）と内縁（１０ｂ）を有し内側が下方に傾斜した切頭円錐形状であり、かつ整流リングの外縁及び内縁は、濾葉の外縁（１ａ）及び内縁（１ｂ）よりもそれぞれ大きく形成されているので、最下段の濾葉を溢流した原液（３）を最上段の濾葉上に循環供給し、各濾葉の外縁（１ａ）を溢流した原液を整流リング（１０）によりその下の濾葉の内側に案内して溢流させ、これにより各濾葉上に原液を保持して固液分離することができる。
【００１３】
従って、（１）整流リング（１０）が一種の樋として機能するので、回転軸の垂直度や濾葉の外縁の凹凸等があっても、循環流量を多めに設定することにより濾葉からの溢流のアンバランス（偏流）を低減できる。また、（２）残液処理の循環流量が多い場合でも、表面張力に頼ることなく、樋として機能する整流リング（１０）により溢流する原液全体を下方の濾葉に順次安定して流すことができる。これにより広い流量範囲で安定した濾過能力を維持できる。更に、（３）偏流が少なく、全体がほぼ均一に濾葉上を流れるため、濾葉の表面に形成されたケーキ層の崩れが生じにくい。また、（４）原液が最初から少ない場合でも、循環供給される原液中に濾葉が浸かりかつ偏流が少ないことから、循環原液中の固形分が濾葉の表面に堆積してケーキ層を形成でき、少量の原液を濾過することができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記整流リング（１０）の外縁（１０ａ）と内縁（１０ｂ）の間に原液（３）を流下させる貫通孔（１１）を有する。かかる貫通孔（１１）により、各整流リング（１０）によるその下の濾葉上への溢流の分布を調整することができる。
【００１５】
また、前記濾葉（１）は、外側が上方に傾斜した切頭円錐形状、水平な中空平板形状、又は外側が下方に傾斜した切頭円錐形状のいずれかである。
濾葉（１）が外側が上方に傾斜した切頭円錐形状（図６参照）の場合、各濾葉上に原液を安定して溜めることができる。また、濾葉（１）が水平な中空平板形状（図５参照）の場合でも整流リング（１０）により全ての濾葉上に原液を供給できるようになるため、残液処理用の独立した濾葉を設けることなく、全体の濾葉で残液処理ができる。更に、濾葉（１）が外側が下方に傾斜した切頭円錐形状（後述する図４参照）の場合でも整流リング（１０）により濾葉（１）上に原液を供給できるので残液濾過が可能となる。
【００１６】
更に、前記濾葉（１）の上面には濾過面を有し、該濾過面は、濾布、金網、焼結金網、のいずれか又はこれらの組合せであるのがよい。この構成により、濾過面の固液分離性能を調整することができる。例えば、数ミクロンの目を有する焼結金網を濾葉の外表面に用いることにより、ケーキ第１層２の必要性を低減あるいはなくすことができ、フィルタ内を充満できない程度の少量、高濃度スラリーをケーキ第１層の形成をおこなわず、ただちに残液濾過することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明のリーフフィルターの第１実施形態図であり、図２は、図１のＡ部の拡大図である。図１及び図２に示すように、本発明のリーフフィルターは、複数の円板状の濾葉１を備える。
【００１９】
各濾葉１は、鉛直方向に一定の間隔を隔てて配置され、中空の回転軸６ａに内端が固定されている。
濾葉１は、この例では、図２に示すように外側が上方に傾斜した切頭円錐形状である。各濾葉１の外縁１ａはこの例では同一径に形成され、内縁１ｂは中空の回転軸６ａの内部に連通し、濾液５を中空回転軸６ａから外部に抜き出すようになっている。また、中空回転軸６ａは、回転駆動装置６により、濾葉全体を高速回転できるようになっており、固液分離が完了した後、ケーキ層２を遠心力で濾葉の外側に移動し、下方からホッパ８で排出するようになっている。
更に、各濾葉１の上面には濾過面１ｃを有する。この濾過面１ｃは、濾布、金網、焼結金網、のいずれか又はこれらの組合せで構成され、その表面に固形分のケーキ層２を形成するようになっている。なお、特に、数ミクロンの微細な目を有する焼結金網を用いて、ケーキ第１層の必要性を低減し、あるいはなくすようにしてもよい。
【００２０】
図１及び図２において、本発明のリーフフィルターは、更に、複数の円板状の整流リング１０を備える。この整流リング１０は、濾葉１の間に濾葉から間隔を隔てて配置されている。また、この整流リング１０は、図２に示すように、外縁１０ａと内縁１０ｂを有し、内側が下方に傾斜した切頭円錐形状である。更に、整流リングの外縁１０ａ及び内縁１０ｂは、濾葉の外縁１ａ及び内縁１ｂよりもそれぞれ大きく形成されている。
【００２１】
更に、図２に示すように、整流リング１０の外縁１０ａと内縁１０ｂの間に、原液３を流下させる貫通孔１１をあけ、この貫通孔を通して原液３を滴下させ、その下の濾葉上への溢流の分布を調整するようにしてもよい。
【００２２】
上述したリーフフィルターの運転方法を図１を参照して以下に説明する。
（１）原液３が大量にある通常の濾過時には、濾葉１を内蔵したタンク１３内にポンプ９で原液３を加圧して供給し、タンク１３を原液３で満たす。この際、原液の再循環ライン１４は図示しない弁で閉鎖しておく。濾過工程の最初に、原液中の固形物が濾葉１の表面にケーキ第１層を形成し、その後ケーキ層２ができる。この濾過工程により、原液３が固形物４（ケーキ）と濾液５とに分離される。分離された濾液５は、中空回転軸６ａから外部に抜き出される。
【００２３】
（２）原液３が小量になり、タンク内を原液で満たせなくなると、残液処理工程に切り換える。この工程では、前述の再循環ライン１４を開き、ポンプ９でフィルタタンクの下部から原液３をディストリビュータ１２の上に供給して最上段の濾葉１上に循環供給する。循環供給された原液３は、各濾葉の上に溜まり、そこで一部が濾過されながらその上にケーキ層２を形成する。
更に余分に供給された原液は濾葉１の外縁１ａから溢流し、外縁１ａより大きい整流リング１０により溢流した原液３をその下の濾葉の内側に案内する。次いで、原液３は順次各濾葉の上に溜まり、そこで一部が濾過されながらその上にケーキ層２を形成し、更に下方の溢流する。
この工程を持続することにより、各濾葉１が均一に露出するようになっても残液濾過は続き、タンク内の原液３が無くなった時に残液処理を終了する。
【００２４】
（３）残液処理工程後は、適宜、ケーキ脱水乾燥操作を行った後、回転駆動装置６により濾葉１を高速回転させてケーキ層２を遠心力で濾葉の外側に移動し、下方からホッパ８で排出して、１回の固液分離を終了する。
【００２５】
上述した本発明の装置及びその残液処理方法によれば、整流リング１０が、外縁１０ａと内縁１０ｂを有し内側が下方に傾斜した切頭円錐形状であり、かつ整流リングの外縁及び内縁は、濾葉の外縁１ａ及び内縁１ｂよりもそれぞれ大きく形成されているので、最下段の濾葉を溢流した原液３を最上段の濾葉上に循環供給し、各濾葉の外縁１ａを溢流した原液を整流リング１０によりその下の濾葉の内側に案内して溢流させ、これにより各濾葉上に原液を保持して固液分離することができる。
【００２６】
従って、（１）整流リング１０が一種の樋として機能するので、回転軸の垂直度や濾葉の外縁の凹凸等があっても、循環流量を多めに設定することにより濾葉からの溢流のアンバランス（偏流）を低減できる。また、（２）残液処理の循環流量が多い場合でも、表面張力に頼ることなく、樋として機能する整流リング１０により溢流する原液全体を下方の濾葉に順次安定して流すことができる。これにより広い流量範囲で安定した濾過能力を維持できる。更に、（３）偏流が少なく、全体がほぼ均一に濾葉上を流れるため、濾葉の表面に形成されたケーキ層の崩れが生じにくい。また、（４）原液が最初から少ない場合でも、循環供給される原液中に濾葉が浸かりかつ偏流が少ないことから、循環原液中の固形分が濾葉の表面に堆積してケーキ層を形成でき、少量の原液を濾過することができる。
【００２７】
図３は、本発明のリーフフィルターの第２実施形態を示す図２と同様の拡大図である。この図において、濾葉１は、水平な中空平板形状になっている。その他の構成は、図１及び図２と同様である。
この構成により、従来の図５のように、残液処理用の独立した濾葉を設けることなく、全体の濾葉で残液処理ができる。
【００２８】
図４は、本発明のリーフフィルターの第３実施形態を示す図である。この図において、濾葉１は、外側が下方に傾斜した切頭円錐形状になっている。その他の構成は、図１及び図２と同様である。
この構成により、従来、残液濾過が不可能であったフィルタでも整流リング１０により濾葉１上に原液を供給できるので残液濾過が可能となる。
【００２９】
なお本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように本発明では、各濾葉１の下部に、整流リング１０を取り付けることで、残液濾過が容易になり、以下の利点を有する。
１．濾葉の取付角度（内側に対する外側の傾斜角度）が、外側が上方に傾斜した場合の他、水平、又は外側が下方に傾斜した場合でも、安定して残液濾過でできる。
２．従来の残液濾過に必要な条件（ケーキ第１層の形成）が不要になるため、高濃度スラリーをケーキ第１層の形成なしに残液濾過が可能になる。
３．濾葉上の原液の流れが均一となり偏流が少なくできるので、ケーキ層が厚い場合でもこれを崩すことなく、カスケード流による残液濾過ができる。
４．表面張力が小さく、従来、カスケード流を起こしにくかった流体でも、整流リング１０により確実に残液濾過ができるようになる。
【００３１】
従って、本発明のリーフフィルターとその残液処理方法は、（１）回転軸の垂直度や濾葉の外縁の凹凸等があっても、濾葉からの溢流にアンバランスが生じにくく、（２）残液処理の循環流量が多い場合でも、溢流する原液を下方の濾葉に順次安定して流すことができ、これにより広い流量範囲で安定した濾過能力を維持でき、（３）濾葉の表面に形成されたケーキ層の崩れが生じにくく、（４）原液が最初から少ない場合でも、濾葉の表面にケーキ第１層を形成して濾過ができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリーフフィルターの第１実施形態図である。
【図２】図１のＡ部の拡大図である。
【図３】本発明のリーフフィルターの第２実施形態を示す図２と同様の拡大図である。
【図４】本発明のリーフフィルターの第３実施形態図である。
【図５】従来のリーフフィルターの模式図である。
【図６】従来のリーフフィルターの別の模式図である。
【符号の説明】
１  濾葉（リーフ又はフィルターディスク）、
１ａ  外縁、１ｂ  内縁、１ｃ  濾過面、
２  ケーキ層、３  原液、４  固形物（ケーキ）、
５  濾液、６  回転駆動装置、７  スクレーパ、８  ホッパ、
９  ポンプ、１０  整流リング、１０ａ  外縁、１０ｂ  内縁、
１１  貫通孔、１２  ディストリビュータ、
１３  タンク、１４  再循環ライン
【図１】
0004488136.tif 000002
【図２】
0004488136.tif 000003
【図３】
0004488136.tif 000004
【図４】
0004488136.tif 000005
【図５】
0004488136.tif 000006
【図６】
0004488136.tif 000007