(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、その直径が上から下に順に大きく形成されている複数の円板状の濾葉（１０）と、前記濾葉（１０）の下部にその最大直径と等しい外縁を有する複数の下部濾葉（１１）とを備え、
前記濾葉（１０）及び下部濾葉（１１）は、外側が上方に傾斜した切頭円錐形状であり、かつその内縁は中空の回転軸（６ａ）の内部に連通しており、
原液（３）が小量でありベッセル内を原液で満たせない残液処理工程において、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（１０ａ）を溢流した原液をその下の濾葉（１０）及び下部濾葉（１１）の上部に順次溢流させ、原液中の固形物により濾葉（１０）及び下部濾葉（１１）の表面にケーキ層（２）を形成し、該ケーキ層により濾葉（１０）と下部濾葉（１１）の上部に原液を保持して固形物（４）と濾液（５）に分離し、分離した濾液を前記中空回転軸（６ａ）から外部に抜き出す、ことを特徴とするリーフフィルターの残液処理方法。
【請求項２】
前記濾葉（１０）又は下部濾葉（１１）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、リーフフィルターの残液処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２、図３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、ベッセル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２，３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、図２のように下方からスクレーパ７で排出するか、又は図３のように遠心力で飛ばされた固形をコーン部８で集めて排出して、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、ベッセル内を原液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２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３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３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低下してしまう。
【０００８】
また、従来のリーフフィルターでは、以下の問題点もあった。
（４）リーフ上のカスケード流１５にムラが起こると、残液濾過の効率と濾液清涼度に悪影響を及ぼす場合がある。
（５）カスケード流１５のムラの悪影響をなくすには、その流量を大きくすれば良いが、それは、液の粘度などの物性と、リーフ外周部の丸みやリーフの上反角に支配されている。
【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、その直径が上から下に順に大きく形成されている複数の円板状の濾葉（１０）と、前記濾葉（１０）の下部にその最大直径と等しい外縁を有する複数の下部濾葉（１１）とを備え、
前記濾葉（１０）及び下部濾葉（１１）は、外側が上方に傾斜した切頭円錐形状であり、かつその内縁は中空の回転軸（６ａ）の内部に連通しており、
原液（３）が小量でありベッセル内を原液で満たせない残液処理工程において、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（１０ａ）を溢流した原液をその下の濾葉（１０）及び下部濾葉（１１）の上部に順次溢流させ、原液中の固形物により濾葉（１０）及び下部濾葉（１１）の表面にケーキ層（２）を形成し、該ケーキ層により濾葉（１０）と下部濾葉（１１）の上部に原液を保持して固形物（４）と濾液（５）に分離し、分離した濾液を前記中空回転軸（６ａ）から外部に抜き出す、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】
上記本発明の残液処理方法によれば、複数の円板状の濾葉（１０）の直径が上から下に順に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（１０ａ）を溢流した原液をその下の濾葉の上部に順次溢流させ、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】
すなわち、濾葉（１０）の直径が、その下の濾葉より小さく形成されているので、下側の濾葉自体が一種の樋として機能する。従って（１）、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、樋として機能する下側の濾葉自体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】
言い換えれば、１．残液濾過時に、上部濾葉から下部濾葉に容易に液を流下させるので、大量の確実なカスケード流１５の形成ができ、２．液の物性、リーフ外周形状、リーフ上反角などに影響されないカスケード流１５が形成でき、３．残液濾過時の循環量を多くできる。そのため、濾葉上に不均一な固形形成後、または、固形層がない状態でも、残液濾過を始めることができる。
【００１５】
また、前記濾葉（１０）は、外側が上方に傾斜した切頭円錐形状である構成により、各濾葉上に原液を安定して溜めることができる。
【００１６】
また、前記濾葉（１０）の下部に、その最大直径と等しい外縁を有する複数の濾葉（１１）を更に備える構成により、従来より大量の原液を上部の濾葉（１０）に供給しても、上部の濾葉（１０）で濾過しながら下方の濾葉に順次安定して流すことができるので、直径が等しい複数の濾葉（１１）との併用により、原液の処理量を増大させ、装置の容積効率を高めることができる。
【００１７】
更に、前記濾葉（１０）又は下部濾葉（１１）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。
【００１８】
【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。
【００１９】
図１は、本発明に関連するリーフフィルターの全体構成図である。この図に示すように、本発明に関連するリーフフィルターは、その直径が上から下に順に大きく形成されている複数（この図では３枚）の円板状の濾葉１０をその上部に備える。
【００２０】
各濾葉１０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１０は、外側が上方に傾斜した切頭円錐形状である。各濾葉１０の内縁は中空の回転軸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、下方のコーン部８で集めて排出するようになっている。
更に、各濾葉１０の上面には濾過面（破線で示す）を有する。この濾過面は、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。
【００２１】
図１において、本発明に関連するリーフフィルターは、更に、上部の濾葉１０の下部にその最大直径と等しい外縁を有する複数の下部濾葉１１を更に備える。この下部濾葉１１も外側が上方に傾斜した切頭円錐形状であり、かつその内縁は中空の回転軸６ａの内部に連通している。また、その上面に濾葉１０と同様な濾過面を有している。
【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１０，１１を内蔵したベッセル１３内にポンプ９で原液３を加圧して供給し、ベッセル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、ベッセル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をオーバーフロープレート１２の上に供給して最上段の濾葉１０上に循環供給する。循環供給された原液３は、最上段の濾葉１０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各濾葉の外縁１０ａからその下の濾葉１０，１１の上部に順次溢流し、原液３は順次各濾葉１０，１１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、更に下方に溢流する。
この工程を持続することにより、各濾葉１０，１１が均一に露出するようになっても残液濾過は続き、ベッセル内の原液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１０，１１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、下方のコーン部８で集めて排出して、１回の固液分離を終了する。
【００２５】
上述した本発明の残液処理方法によれば、複数の円板状の濾葉１０の直径が上から下に順に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１０ａを溢流した原液をその下の濾葉の上部に順次溢流させ、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】
すなわち、濾葉１０の直径が、その下の濾葉より小さく形成されているので、下側の濾葉自体が一種の樋として機能する。従って（１）、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、樋として機能する下側の濾葉自体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】
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。例えば、濾葉１０のように、上から下に順に大きくしていると、リーフの上反角は０度でもカスケード流１５による残液濾過ができる。
【００２８】
【発明の効果】
上述したように本発明では、複数の円板状の濾葉１０の直径が上から下に順に大きく形成することで、残液濾過が容易になり、以下の利点を有する。
【００２９】
１．残液濾過時に、上部濾葉から下部濾葉に容易に液を流下させるので、大量の確実なカスケード流の形成ができる。
２．液の物性、リーフ外周形状、リーフ上反角などに影響されないカスケード流が形成できる。
３．残液濾過時の循環量を多くできる。そのため、濾葉上に不均一な固形形成後、または、固形層がない状態でも、残液濾過を始めることができる。
４．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。
５．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。
【００３０】
従って、本発明の残液処理方法は、（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】  本発明に関連するリーフフィルターの全体構成図である。
【図２】  従来のリーフフィルターの模式図である。
【図３】  従来のリーフフィルターの別の模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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