(57)【要約】【課題】ろ過効率の低下を防止しつつ逆方向洗浄以外の方法でろ過フィルタの表面に堆積した縣濁物質を剥離して除去することができるようにする。【解決手段】内部にろ過室２が設けられている。ろ過室２は、試料供給流路６が接続された試料導入口とドレイン流路１０が接続された試料排出口を備えている。試料導入口と試料排出口との間にろ過フィルタ４が設けられている。ろ過フィルタ４は試料導入口から試料排出口へと流れる試料の流れ方向に対してフィルタ面が平行になるように配置されている。試料排出口は開閉機構１２によって開閉可能である。ろ過室２にはろ過フィルタ４を隔ててディストリビュータ８が設けられている。ディストリビュータ８はろ液を排出するためのろ液排出口を有し、そのろ液排出口にろ液排出流路９が接続されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過室、前記ろ過室内に試料を導入するための試料導入口、前記ろ過室内に設けられ前記試料導入口から導入された試料をろ過するためのろ過フィルタ及びろ過フィルタを通過したろ液を前記ろ過室から排出するためのろ液排出口を備えたろ過装置において、
前記試料導入口とは反対側の位置に試料排出口が設けられているとともに、前記試料排出口を開閉するための開閉機構が設けられており、
前記ろ過フィルタは、前記試料排出口が開けられているときの前記試料導入口から導入される試料の流れ方向に対してフィルタ面が平行になるように配置されていることを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記開閉機構の開閉動作を制御するための制御部と、
前記ろ過室内の圧力を検知する圧力検知手段と、をさらに備え、
前記制御部は、前記圧力検知手段により検知される前記ろ過室内の圧力が所定値を超えたときのみ前記試料排出口を開くように構成された圧力開閉手段を備えている請求項１に記載のろ過装置。
【請求項３】
前記開閉機構の開閉動作を制御するための制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記試料排出口を一定時間間隔で開くように構成された時間開閉手段を備えている請求項１に記載のろ過装置。
【請求項４】
前記制御部が前記試料排出口を開いている時間は前記ろ過フィルタの表面に堆積した縣濁物質を除去するために予め設定された時間である請求項２又は３に記載のろ過装置。
【請求項５】
前記開閉手段が前記試料排出口を閉じた状態は完全に閉じた状態ではなく、前記ろ過フィルタを通過するろ液の流量を調整するために僅かに開いた状態である請求項１から４のいずれか一項に記載のろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縣濁物質を含む分析試料の前処理としてろ過を行ない、ろ液を分析装置に供給するためのろ過装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
分析のための試料、特に縣濁物質を含むスラリー状の試料の調整を行なうためにろ過装置が用いられる。図７に一般的なろ過装置の一例を示す。このろ過装置は、内部に試料のろ過を行なうためのろ過室となる空間３４を有するろ過器３０を備えている。ろ過器３０内の空間３４内には該空間３４を中央で２つに仕切る平板状のろ過フィルタ３２が設けられている。ろ過器３０の一端に試料を導入するための配管３６が接続され、他端にろ液を排出するための配管３８が接続されている。配管３６と３８はろ過器３０内の空間３４によって導通しており、フィルタ３２は配管３６と配管３８との間の流体の流れ方向に対して垂直に配置されている。
【０００３】
このようなろ過装置では、ろ過の開始から時間の経過とともに試料中の縣濁物質によってろ過フィルタ３２が目詰まりしてろ過フィルタ３２を透過するろ液の流量が低下するため、定期的にろ過フィルタ３２の表面に堆積した縣濁物質を剥離させるための洗浄を行なう必要があった。その場合、配管３６からの試料の導入を停止して配管３８側から洗浄液や洗浄ガスをろ過器３０内に導入し、ろ過フィルタ３２に付着した縣濁物質を剥離させて配管３６側から排出する逆方向洗浄であった。
【０００４】
また、ろ過装置としては、平板状のろ過フィルタを用いたものの他に、円筒形状のディスクフィルタを用いたものがある。そのようなろ過装置では、ディスクフィルタの表面に付着した縣濁物質を除去するためには、洗浄液や洗浄ガスを用いた逆方向洗浄を行なう必要があった。しかし、逆方向洗浄の際には試料をろ過することができない。試料に縣濁物質が大量に含まれている場合には、頻繁に逆方向洗浄を行なう必要があるため、ろ液を分析装置に連続的に供給することができないという問題があった。
【０００５】
そこで、逆方向洗浄とは異なる方法でディスクフィルタの洗浄を行なうことができるようにすることが提案されている（特許文献１参照。）。特許文献１のろ過装置は、円筒形状のディスクフィルタを内部に収容したろ過器を備え、ろ過器の下部には試料を導入する試料導入口（サンプル入口）が設けられ、上部に試料排出口（ドレイン出口）が設けられている。試料導入口から導入された試料の一部はディスクフィルタの隙間を通過する。このとき、試料に含まれている縣濁物質はディスクフィルタの表面に付着し、ディスクフィルタを通過したろ液がディスクフィルタの内側流路を通ってろ液排出口に導かれる。試料導入口から導入された試料の残りはディスクフィルタの側方を通って試料排出口から排出される。このとき、ディスクフィルタの外側表面に付着した縣濁物質がディスクフィルタの側方を流れる試料によって剥離され、試料とともに試料排出口から排出される。したがって、ディスクフィルタの内側から外側に向かって洗浄液や洗浄ガスを流す逆方向洗浄を行なうことなく、ディスクフィルタの外側表面に付着した縣濁物質を除去することができる。
【０００６】
しかし、上記の構造では、ディスクフィルタの外周部分に付着した縣濁物質はその側方と流れる試料によって除去することができるが、それよりも内側に付着した縣濁物質を除去することができない。そのため、ディスクフィルタの目詰まりの発生を完全に防止することはできず、定期的にろ過装置を分解してディスクフィルタのメンテナンスを行なうか、逆方向洗浄を行なう必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１４２７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、ろ過装置を分解してのフィルタのメンテナンスや逆方向洗浄を不要にすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のろ過装置は、ろ過室、ろ過室内に試料を導入するための試料導入口、ろ過室内に設けられ試料導入口から導入された試料をろ過するためのろ過フィルタ及びろ過フィルタを通過したろ液をろ過室から排出するためのろ液排出口を備えたろ過装置であって、試料導入口とは反対側の位置に試料排出口が設けられているとともに、試料排出口を開閉するための開閉機構が設けられており、ろ過フィルタは、試料排出口が開けられているときの試料導入口から導入される試料の流れ方向に対してフィルタ面が平行になるように配置されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明のろ過装置では、開閉機構により試料排出口を閉じた状態にすることで試料のろ過を行なうことができる。開閉機構により試料排出口を閉じた状態で試料のろ過を行なうと、時間経過とともにろ過フィルタの表面に堆積する縣濁物質が多くなり、ろ過フィルタが目詰まりをしてろ過フィルタを透過する試料の量が減少する。その場合に、開閉機構を開けることにより、試料がろ過フィルタの表面上を通過するようにして、ろ過フィルタの表面に堆積していた縣濁物質を剥離させ、試料と共に試料排出口から排出する。これにより、逆方向洗浄を行なうことなく、ろ過フィルタの表面に堆積した縣濁物質を除去することができる。
【００１１】
また、ろ過フィルタの目詰まりが進行すると、ろ過室内の圧力が上昇する。そこで、ろ過室内の圧力を検知する圧力検知手段をさらに備えるとともに、開閉機構の開閉動作を制御するための制御部には、圧力検知手段により検知されるろ過室内の圧力が所定値を超えたときのみ試料排出口を開くように構成された圧力開閉手段を備えさせることが好ましい。そうすれば、ろ過フィルタの表面に縣濁物質が堆積して目詰まりが発生したときに自動的に試料排出口が開放されてろ過フィルタの洗浄が行なわれる。
【００１２】
また、制御部に、試料排出口を一定時間間隔で開くように構成された時間開閉手段を備えさせるようにしてもよい。そうすれば、ろ過室内の圧力を検知する圧力検知手段が不要となり、ろ過装置の構成を簡単にすることができる。
【００１３】
なお、制御部が試料排出口を開いている時間は、ろ過フィルタの表面に堆積した縣濁物質を除去するために予め設定された時間であることが好ましい。そうすれば、縣濁物質が除去された後、自動的に試料排出口が閉じられ、試料のろ過を継続することができる。
【００１４】
また、開閉手段が試料排出口を閉じた状態は完全に閉じた状態ではなく、ろ過フィルタを通過するろ液の流量を調整するために僅かに開いた状態であってもよい。試料導入口から大量の試料が導入される場合、試料排出口を完全に閉じているとろ過フィルタに負荷がかかり、ろ過フィルタの寿命が低下する。そこで、試料導入口から大量の試料が導入されるような場合に試料排出口を僅かに開いた状態にしておくことで、ろ過フィルタにかかる負荷を軽減することができ、ろ過フィルタの寿命の低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のろ過装置によれば、試料導入口とは反対側の位置に試料排出口が設けられているとともに試料排出口を開閉するための開閉機構が設けられており、試料排出口が開けられているときにろ過フィルタは試料導入口から導入される試料の流れ方向に対してフィルタ面が平行になるように配置されているので、開閉機構によって試料排出口を開けることにより、試料がろ過フィルタの表面上を流れるようにすることができ、その試料の流れを利用してろ過フィルタの表面に堆積した縣濁物質の除去を行なうことができる。また、平板状のろ過フィルタを使用しているため、ディスクフィルタのように内部に縣濁物質が付着することはなく、開閉機構を開くことによるろ過フィルタの表面の洗浄以外の洗浄動作が不要である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ろ過装置の一実施例を示す概念図である。
【図２】同実施例の機能を説明するための概念図であり、（Ａ）は開閉機構を閉じた状態、（Ｂ）は開閉機構を開放した状態をそれぞれ示している。
【図３】ろ過装置の他の実施例を示す概念図である。
【図４】同実施例の動作を説明するための図であり、（Ａ）はフローチャート、（Ｂ）はろ過室内の圧力の時間変化の一例を示すグラフである。
【図５】開閉機構の構造の一例を示す概略構成断面図であり、（Ａ）は開閉機構が開いている状態、（Ｂ）は開閉機構が閉じている状態である。
【図６】開閉機構の構造の他の例を示す概略構成断面図である。
【図７】従来のろ過装置の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ろ過装置の一実施例を図１の概念図を用いて説明する。
この実施例のろ過装置は内部にろ過室２を備えている。ろ過室２は、試料供給流路６が接続された試料導入口とドレイン流路１０が接続された試料排出口を備えている。試料導入口と試料排出口との間にろ過フィルタ４が設けられている。ろ過フィルタ４は、試料導入口から試料排出口へ流れる試料の流れ方向に対してフィルタ面が平行になるように配置されている。
【００１８】
試料排出口には開閉機構１２が設けられて開閉可能になっている。ろ過室２にはろ過フィルタ４を隔ててディストリビュータ８が設けられている。ディストリビュータ８はろ液を排出するためのろ液排出口を有し、そのろ液排出口にろ液排出流路９が接続されている。
【００１９】
このろ過装置は、試料のろ過を行なうときは、図２（Ａ）に示されているように開閉機構１２を閉じ、ろ過フィルタ４の洗浄を行なうときは、（Ｂ）に示されているように開閉機構１２を開ける。開閉機構１２を閉じると、試料供給流路６から供給された試料はろ過フィルタ４を通ってろ液流路９へ流れる。試料に含まれる縣濁物質１４はろ過フィルタ４の表面に捕捉されて堆積し、時間の経過とともにその堆積量が増加する。ろ過フィルタ４の表面における縣濁物質１４の堆積量が増加すると、ろ過フィルタ４に目詰まりが発生してろ過フィルタ４を透過できる試料が減少し、ろ過効率が低下する。
【００２０】
そこで、ろ過フィルタ４の表面に縣濁物質がある程度堆積したときに開閉機構１２を開ける。開閉機構１２を開けると試料供給流路６により供給された試料がろ過フィルタ４の表面上を通って試料排出流路１０へ流れる。ろ過フィルタ４の表面に堆積した縣濁物質１４は流れる試料によって剥離され、試料と共に試料排出流路１０へ排出される。
【００２１】
開閉機構１２は、分析者が適当なタイミングで手動によって開閉させるようになっていてもよいが、開閉機構１２を制御する制御部を装置に設けて自動的に開閉させるようにしてもよい。その場合、制御部は、例えば、開閉機構１２を試料のろ過を開始してから所定の時間ごとに一定時間ずつ開くように構成された時間開閉手段を有するようにしてもよい。そうすれば、分析者がろ過フィルタ４の目詰まりなどを確認することなく、定期的にろ過フィルタ４の洗浄を行なうことができる。
【００２２】
また、ろ過フィルタ４の目詰まりを検知できるようにし、目詰まりが検知されたときにろ過フィルタ４の洗浄を行なうようにしてもよい。図３にその一例を示す。
この例では、ろ過室２内の圧力を検知するための圧力センサ１８が取り付けられている。開閉機構１２を制御する制御部１６は圧力センサ１８の検出信号に基づいて開閉機構１２を制御するための圧力開閉手段を備えている。
【００２３】
このろ過装置の動作を図４（Ａ）を用いて説明する。
試料のろ過処理は試料をろ過室２に導入することにより行なわれる。試料をろ過する際は開閉機構１２が閉じられており、試料はろ過フィルタ４を通過し、ろ液排出流路９を通って分析装置へと導かれる。試料に含まれている縣濁物質は、ろ過フィルタ４の表面に捕捉されて堆積し、時間の経過とともにその堆積量が増加する。ろ過フィルタ４の表面における縣濁物質の堆積量が増加するに従ってろ過フィルタ４を試料が透過しにくくなるため、ろ過室２内の圧力が徐々に上昇する。
【００２４】
制御部１６の圧力開閉手段は、ろ過室２内の圧力が予め設定された所定の圧力に達したときに開閉機構１２によって試料排出口を一定時間だけ開けるように構成されている。そして、試料排出口を一定時間開けた後は再び試料排出口を閉じる。ろ過室２内では、このような開閉機構１２の開閉動作に伴なって、図４（Ｂ）に示されているように圧力の上昇と下降が繰り返し起こる。
【００２５】
図３のろ過装置の具体的な構造の一例を図５に示す。
図５はろ過装置を構成するろ過器の断面構造を示している。試料をろ過するためのろ過室を構成する流路２ａがろ過器１９内に設けられている。流路２ａは途中で直角に屈折しており、流路２ａの一端２０はろ過器１９の一側面に通じており、他端２２は一端２０が通じている側面に隣接する側面に通じている。図示は省略されているが、流路２ａの一端２０には試料供給流路が接続され、他端２２には試料排出流路が接続される。流路２ａの一端２０は試料導入口であり、他端２２は試料排出口である。
【００２６】
流路２ａの屈折部分の近傍で屈折部分よりも上流部の内壁にろ過フィルタ４が設けられている。ろ過フィルタ４は一端２０から導入される試料の流れ方向に対して平行に配置されている。ろ過フィルタ４を挟んで流路２ａとは反対側に空洞部からなるディストリビュータ８が設けられており、ディストリビュータ８の底部にろ過器１９の外部へ通じるろ液排出流路９が設けられている。ろ液排出流路９は分析装置に接続される。
【００２７】
また、ろ過器１９は、流路２ａの屈折部において流路２ａの流量を制御するための開閉機構としての流量制御弁１２と、流路２ａ内の圧力を検知する圧力センサ１８を備えている。この例の流量制御弁１２は、流路２ａの壁面の一部を構成するダイアフラム１２ａを備えたものであり、ダイアフラム１２ａの駆動によって流路２ａを閉じた状態（図５（Ａ）の状態）と開けた状態（図５（Ｂ）の状態）にすることができる。また、圧力センサ１８として歪みゲージ式の圧力センサが用いられている。圧力センサ１８は先端に金属ダイアフラム１８ａを備え、金属ダイアフラム１８ａの裏面に抵抗ブリッジ１８ｂが貼られている。金属ダイアフラム１８ａは流路２ａに面しており、流路２ａ内の圧力の上昇によって歪み、その歪み量に応じて抵抗ブリッジ１８ｂの抵抗値が変化する。抵抗ブリッジ１８ｂの抵抗値から流路２ａ内の圧力を検知することができる。
【００２８】
また、図５では、流路の屈折部を利用してダイアフラム１２ａの駆動によって流路２の開閉を行なう流量制御弁１２を示したが、流量制御弁１２は流路の屈折部に設けられているものに限定されるものではない。例えば、図６に示されるように、流路２ａに突起２４を設け、その突起２４に対向する位置にダイアフラム１２ａを有する流路制御弁１２を配置して、ダイアフラム１２ａと突起２４とで流路２ａを閉じることができる構造にしてもよい。
【００２９】
また、ダイアフラム以外のものを用いたもの、例えば貫通孔の設けられたボールを流路２ａ内に配置して、外部からボールを回転駆動して貫通孔の位置を制御することにより流路２ａの開閉を行なうボールバルブを組み込んだものであってもよい。
【符号の説明】
【００３０】
２    ろ過室
４    ろ過フィルタ
６    試料供給流路
８    ディストリビュータ
９    ろ液排出流路
１０    試料排出流路
１２    開閉機構
１４    縣濁物質
１６    制御部
１８    圧力センサ
１９    ろ過器
２０    試料導入口（流路２ａ一端）
２２    試料排出口（流路２ａ他端）
【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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