(57)【要約】【課題】濾過材上に多少の濾過原液が残っていた場合であっても、濾過原液を溢したり、次に濾過に用いる濾過材を汚染したりすることなく、自動的に濾過原液ごと濾過材を交換して濾過作業を行うことが可能な自動濾過装置の提供。【解決手段】濾過材８を保持したカセット９を挟持する第１筒５ａおよび第２筒５ｂを有し、第１筒５ａ内の濾過原液をカセット９に保持された濾過材８を通して第２筒５ｂへ送ることにより濾過する濾過器５と、カセット９を複数収容し、供給するカセット供給装置と、第１筒５ａおよび第２筒５ｂに挟持されたカセット９を取り外すとともに、カセット供給装置から供給されたカセット９を第１筒５ａと第２筒５ｂとの間へ取り付け、第１筒５ａおよび第２筒５ｂに挟持させるカセット脱着機構とを含む自動濾過装置１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過材を保持したカセットを挟持する第１筒および第２筒を有し、前記第１筒内の濾過原液を前記カセットに保持された前記濾過材を通して前記第２筒へ送ることにより濾過する濾過器と、
前記カセットを複数収容し、供給するカセット供給装置と、
前記第１筒および前記第２筒に挟持された前記カセットを取り外すとともに、前記カセット供給装置から供給された前記カセットを前記第１筒と前記第２筒との間へ取り付け、前記第１筒および前記第２筒に挟持させるカセット脱着機構と
を含む自動濾過装置。
【請求項２】
前記カセット脱着機構は、
前記第１筒および前記第２筒の間から水平方向へ進退するトレイと、
前記カセットを前記トレイに対して着脱するアームと、
前記アームを前記カセット供給装置と前記トレイとの間で移動させる移動機構と
を含むものである請求項１記載の自動濾過装置。
【請求項３】
前記濾過器は複数並設されたものであり、
前記移動機構は、前記アームを前記カセット供給装置と複数の前記濾過器のそれぞれの前記トレイとの間で移動させるものである
請求項２記載の自動濾過装置。
【請求項４】
前記第２筒は前記第１筒の下方に配設されたものであり、
前記第２筒は上下方向に移動することにより、前記トレイ内の前記カセットを前記第１筒との間で挟持するとともに、前記カセットを前記第１筒との間から前記トレイ内へ戻すものである請求項２または３に記載の自動濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾過作業を自動的に行う自動濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌資料の分析作業は、一般に、採取した土壌試料を、（１）風乾、（２）篩で分級、（３）所定量の計量、（４）抽出溶媒を加えて振とう、（５）遠心分離、（６）上澄み液を濾過、（７）得られた濾液を例えば原子吸光法やＩＣＰ発光分光分析法等で分析する、という手順で行われる。
【０００３】
（６）の上澄み液の濾過は、ファンネルと濾過瓶とを用いて吸引濾過を行う作業である。中でも、ファンネルへの上澄み液注入、濾過瓶からの濾液回収、濾紙交換、ファンネルおよび濾過瓶の洗浄の操作は人手により行う作業であり、ガラス製のファンネルや濾過瓶などの重い濾過機器で多数の上澄み液の濾過を繰り返し行うには作業者の肉体的な負荷が大きい。
【０００４】
そこで、従来、濾過作業を自動的に行う自動濾過装置が考案されている。例えば特許文献１，２には、濾過材が目詰まりを起こしていると判断すると、リール等に巻かれたテープ状の濾過材を自動的に送ってリール等に巻き取ることにより、濾過材を自動的に交換するようにした自動濾過装置が記載されている。
【０００５】
図９は特許文献１に記載の従来の自動濾過装置の模式図である。図９に示す自動濾過装置１０１は、濾過対象の濾過原液を収容する容器１０２を備えた原液収容部１０３と、濾過原液を濾過する濾過材１０４と、原液収容部１０３の容器１０２と濾過材１０４とを結ぶ原液流路１０５と、濾過原液を原液流路１０５を通じて濾過材１０４へ送液する送液手段１０６と、濾液を収容する容器１０７を備えた濾液収容部１０８と、濾過材１０４と濾液収容部１０８の容器１０７とを結ぶ濾液流路１０９と、原液流路１０５の途中に圧力センサ１１０と、圧力センサ１１０が検知した圧力が所定値以上となったときに濾過材１０４を交換する濾過材交換手段１１１を備えている。
【０００６】
ここで、濾過材１０４は接続部材１１４により原液流路１０５と濾液流路１０９とに挟持されるよう接続されている。接続部材１１４は、通常の濾過時には原液流路１０５と濾過材１０４と濾液流路１０９とが密着し、濾過材交換時には濾過材１０４が交換可能で、かつ、濾過材１０４上面に滞留した濾過原液の漏れがない程度の空間を原液流路１０５と濾液流路１０９との間に保つようになっている。接続部材１１４としては、例えば空気圧によりシリンダーを前後もしくは上下させ、原液流路１０５と濾液流路１０９との間に濾過材１０４を挟持する接続部材等が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２９２１２７号公報
【特許文献２】特開２００５−２６５４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のように、特許文献１，２に記載の自動濾過装置は、濾過材が目詰まりを起こしていると判断すると濾過材を自動的に交換するものであるが、これらは濾過材が目詰まりを起こしていても濾過原液の全量が濾過材を通過し、濾過材上に濾過原液が全く残っていないことを前提に考案されたものである。実際には、目詰まりを起こした濾過材上に多少の濾過原液が残っていることになる。
【０００９】
その結果、上記のリール等に巻かれたテープ状の濾過材を自動的に送ってリール等に巻き取るタイプの自動濾過装置では、テープ状の濾過材を送る際に濾過材が揺れたり、うねったりするため、濾過材上に濾過原液が残っていた場合に濾過原液が濾過材上から溢れたり、濾過材上を転がって次に濾過に用いられる部分に移動しまったりすることがある。
【００１０】
そこで、本発明においては、濾過材上に多少の濾過原液が残っていた場合であっても、濾過原液を溢したり、次に濾過に用いる濾過材を汚染したりすることなく、自動的に濾過原液ごと濾過材を交換して濾過作業を行うことが可能な自動濾過装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の自動濾過装置は、濾過材を保持したカセットを挟持する第１筒および第２筒を有し、第１筒内の濾過原液をカセットに保持された濾過材を通して第２筒へ送ることにより濾過する濾過器と、カセットを複数収容し、供給するカセット供給装置と、第１筒および第２筒に挟持されたカセットを取り外すとともに、カセット供給装置から供給されたカセットを第１筒と第２筒との間へ取り付け、第１筒および第２筒に挟持させるカセット脱着機構とを含むものである。
【００１２】
本発明の自動濾過装置によれば、濾過材の交換の際には、カセット脱着機構により、第１筒および第２筒に挟持されたカセットが取り外されるとともに、カセット供給装置から供給されたカセットが第１筒と第２筒との間に取り付けられ、第１筒および第２筒に挟持される。すなわち、濾過材上に多少の濾過原液が残っていた場合であっても、濾過原液は濾過材とともにカセットごと自動的に交換されるので、濾過原液を溢したり、次の濾過材を汚染したりすることがない。
【００１３】
ここで、カセット脱着機構は、第１筒および第２筒の間から水平方向へ進退するトレイと、カセットをトレイに対して着脱するアームと、アームをカセット供給装置とトレイとの間で移動させる移動機構とを含むものであることが望ましい。これにより、第１筒および第２筒の間から水平方向へ進退するトレイとカセット供給装置との間でアームを移動させ、トレイに対してカセットを脱着し、濾過材をカセットごと交換することができる。
【００１４】
また、濾過器は複数並設されたものであり、移動機構は、アームをカセット供給装置と複数の濾過器のそれぞれのトレイとの間で移動させるものであることが望ましい。これにより、複数並設された濾過器に対してトレイとカセット供給装置との間でアームを移動させ、トレイに対してカセットを脱着し、濾過材をカセットごと交換することができる。
【００１５】
また、第２筒は第１筒の下方に配設されたものであり、第２筒は上下方向に移動することにより、トレイ内のカセットを第１筒との間で挟持するとともに、カセットを第１筒との間からトレイ内へ戻すものであることが望ましい。これにより、第２筒を上下方向に移動するだけで、カセットの取り付けおよび取り外しを行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の自動濾過装置によれば、濾過材上に多少の濾過原液が残っていた場合であっても、濾過原液を溢したり、次に濾過に用いる濾過材を汚染したりすることなく、自動的に濾過原液ごと濾過材を交換して濾過作業を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態における自動濾過装置の模式図である。
【図２Ａ】カセットの平面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における自動濾過装置の一構成例の主要部を示す正面図である。
【図４】図３のＡ部拡大図である。
【図５】図４の左側面図である。
【図６Ａ】トレイが進出位置にあるときの図３のＡ部拡大左側面図である。
【図６Ｂ】図６ＡのＸ−Ｘ断面図である。
【図７Ａ】トレイにカセットを載置した状態の図３のＡ部拡大左側面図である。
【図７Ｂ】図７ＡのＸ−Ｘ断面図である。
【図８Ａ】トレイが後退位置にあるときの図３のＡ部拡大左側面図である。
【図８Ｂ】図８ＡのＸ−Ｘ断面図である。
【図９】従来の自動濾過装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、本発明の実施の形態における自動濾過装置の概略について説明する。図１は本発明の実施の形態における自動濾過装置の模式図、図２Ａはカセットの平面図、図２Ｂは図２ＡのＢ−Ｂ断面図である。
【００１９】
図１において、本発明の実施の形態における自動濾過装置１は、濾過対象の懸濁液が収容された原液容器２から濾過原液としての上澄み液を吸入する吸入ライン３と、吸入ライン３により吸入する上澄み液を計量する計量管４と、計量管４により計量した上澄み液を濾過する濾過器５と、濾過器５により濾過した濾液を排出する排出ライン６と、排出ライン６により排出される濾液を回収する回収容器７とを有する。濾過器５は、濾過材８を保持したカセット９を挟持する第１筒５ａおよび第２筒５ｂを備える。第２筒５ｂは真空ポンプ１０に接続されている。
【００２０】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、カセット９は、中央部に円板状の濾過材８が装着される凹状の装着部９ａを有する円形の皿状である。カセット９の中心部には、濾過材８により濾過された濾液が通過するための開孔部９ｂが設けられている。本実施形態において、濾過材８はメンブレンフィルターであるが、これに限られるものではない。
【００２１】
次に、上記自動濾過装置１の一構成例について説明する。図３は本発明の実施の形態における自動濾過装置の一構成例の主要部を示す正面図、図４は図３のＡ部拡大図、図５は図４の左側面図である。
【００２２】
図３に示す自動濾過装置１は、多数の濾過原液を濾過できるように複数の濾過器５が並設されたものである。自動濾過装置１は、それぞれの濾過器５のカセット９を自動的に交換するカセット交換装置１１を備える。カセット交換装置１１は、カセット９を複数収容し、供給するカセット供給装置１２と、カセット供給装置１２から供給されたカセット９を濾過器５に脱着するカセット脱着機構１３とを備える。
【００２３】
カセット脱着機構１３は、各濾過器５の第１筒５ａと第２筒５ｂとの間にそれぞれ設けられたトレイ１４と、カセット９をトレイ１４に対して着脱するアーム１５と、アーム１５をカセット供給装置１２とトレイ１４との間で移動させる移動機構１６と、カセット９を第１筒５ａと第２筒５ｂとの間に挟持する挟持機構１７とを備える。
【００２４】
移動機構１６は、水平方向に延設されたガイドレール１６ａと、ガイドレール１６ａに沿って水平方向に走行するスライダー１６ｂとから構成される。アーム１５はスライダー１６ｂに固定されている。アーム１５は上下方向に伸縮可能となっており、その先端にカセット９を把持することが可能となっている。挟持機構１７は、図４および図５に示すように、第２筒５ｂを支持する支持体１８と、支持体２１を上下方向（矢印Ｖで示す方向）へ移動させる上下移動機構としてのエアーシリンダー１９とを備える。
【００２５】
トレイ１４は、カセット９を保持し、かつ第２筒５ｂが通過可能な開口部を形成する枠部１４ａ（図６Ｂ参照。）を有する。トレイ１４は、図５に示すように、第１筒５ａおよび第２筒５ｂの間から水平方向（矢印Ｈで示す方向）へ進退するようになっている。トレイ１４は、水平移動機構としてのエアーシリンダー２０により水平方向へ移動する支持体２１に支持されている。
【００２６】
移動機構１６は、カセット供給装置１２から供給されるカセット９の掴み上げ位置（図３に示すアーム１５の位置）と、各濾過器５のトレイ１４の進出位置（図６Ａおよび図６Ｂ参照。）との間でアーム１５を移動させるものである。
【００２７】
次に、上記構成の自動濾過装置１の動作について説明する。図６Ａはトレイ１４が進出位置にあるときの図３のＡ部拡大左側面図、図６Ｂは図６ＡのＸ−Ｘ断面図、図７Ａはトレイ１４にカセット９を載置した状態の図３のＡ部拡大左側面図、図７Ｂは図７ＡのＸ−Ｘ断面図、図８Ａはトレイ１４が後退位置にあるときの図３のＡ部拡大左側面図、図８Ｂは図８ＡのＸ−Ｘ断面図である。
【００２８】
上記構成の自動濾過装置１では、吸入ライン３を通じて原液容器２から上澄み液を計量管４に吸引し、設定量の上澄み液が計量管４に収容されると、計量管４から濾過器５の第１筒５ａ内に上澄み液を送る。そして、真空ポンプ１０により第２筒５ｂ内の空気を吸引し、第１筒５ａ内の上澄み液をカセット９に保持された濾過材８を通して第２筒５ｂへ送ることにより濾過する。その後、第２筒５ｂの濾液は排出ライン６を通じて回収容器７へ排出される。
【００２９】
なお、第１筒５ａ内の上澄み液をカセット９に保持された濾過材８を通して第２筒５ｂへ送ることにより濾過した際、設定時間の経過後に第１筒５ａ内に上澄み液が残存していることが感知されると、濾過材８の目詰まりによる濾過不能と判断され、第１筒５ａ内の上澄み液は計量管４まで一旦戻され、濾過材８の交換指示がなされる。
【００３０】
濾過器５の濾過材８の交換指示がなされると、当該濾過器５のエアーシリンダー１９を図４および図５に示す状態から縮退動作させ、図８Ａおよび図８Ｂに示すように第２筒５ｂを下方へ移動させる。次に、当該濾過器５のエアーシリンダー２０を伸長動作させ、図７Ａおよび図７Ｂに示すようにトレイ１４を水平移動させる。そして、移動機構１６によりアーム１５を当該濾過器５の位置まで移動させ、図６Ａおよび図６Ｂに示すようにアーム１５によりトレイ１４上の使用済みの濾過材８のカセット９を掴み上げ、カセット９の排出位置まで運んで排出する。
【００３１】
次に、移動機構１６によりアーム１５をカセット供給装置１２から供給されるカセット９の掴み上げ位置まで移動させる（図３参照。）。そして、未使用の濾過材８のカセット９をアーム１５により掴み上げ、図６Ａおよび図６Ｂに示すようにトレイ１４の位置まで移動させ、図７Ａおよび図７Ｂに示すようにトレイ１４上に載置する。
【００３２】
そして、エアーシリンダー２０を縮退動作させ、図８Ａおよび図８Ｂに示すようにトレイ１４を水平移動させ、カセット９を第１筒５ａと第２筒５ｂとの間に配置する。次に、エアーシリンダー１９を伸長動作させて第２筒５ｂを上方へ移動させ、トレイ１４の枠部１４ａ内のカセット９を持ち上げて第１筒５ａと第２筒５ｂとの間に挟持する。
【００３３】
以上のように、本実施形態における自動濾過装置１によれば、濾過材８の交換の際には、カセット脱着機構１３により、第１筒５ａおよび第２筒５ｂに挟持されたカセット９が取り外されるとともに、カセット供給装置１２から供給されたカセット９が第１筒５ａと第２筒５ｂとの間に取り付けられ、第１筒５ａおよび第２筒５ｂに挟持される。すなわち、濾過材８上に多少の濾過原液が残っていた場合であっても、濾過原液は濾過材８とともにカセット９ごと自動的に交換されるので、濾過原液を溢したり、次の濾過材８を汚染したりすることがない。
【００３４】
なお、上記実施形態においては、上下移動機構としてエアーシリンダー１９を、水平移動機構としてエアーシリンダー２０を用いているが、油圧シリンダー、ボールねじやリニアガイド等の他のアクチュエーターを用いることも可能である。また、移動機構１６についても、上述したガイドレール１６ａおよびスライダー１６ｂの構成の他、他のアクチュエーターを用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の自動濾過装置は、濾過作業を自動的に行う装置として有用であり、特に、自動的に濾過材を交換して濾過作業を行うことが可能な装置として好適である。
【符号の説明】
【００３６】
１  自動濾過装置
２  原液容器
３  吸入ライン
４  計量管
５  濾過器
５ａ  第１筒
５ｂ  第２筒
６  排出ライン
７  回収容器
８  濾過材
９  カセット
９ａ  装着部
９ｂ  開孔部
１０  真空ポンプ
１１  カセット交換装置
１２  カセット供給装置
１３  カセット脱着機構
１４  トレイ
１５  アーム
１６  移動機構
１６ａ  ガイドレール
１６ｂ  スライダー
１７  挟持機構
１８  支持体
１９，２０  エアーシリンダー
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
2016077943.tif 000011
【図７Ｂ】
2016077943.tif 000012
【図８Ａ】
2016077943.tif 000013
【図８Ｂ】
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【図９】
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