(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留タンク内のスラリー状粘性流体を回転容積型一軸偏心ネジポンプで濾過器に供給し、濾過器内のフィルターで濾過する濾過装置の使用方法であって、フィルターに加わるスラリー状粘性流体の圧力が設定圧力以上になったとき回転容積型一軸偏心ネジポンプの駆動を停止し、ポンプ回転数を停止前の設定回転数より少なく設定した後、該一軸偏心ネジポンプを再起動することを特徴とするスラリー状粘性流体の濾過装置の使用方法。
【請求項２】
目詰まりによりフィルターが寿命となるまで、前記回転容積型一軸偏心ネジポンプの停止と再起動を繰り返し行うことを特徴とする、請求項１に記載のスラリー状粘性流体の濾過装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種のインク、塗料、その他のスラリー状粘性流体体の濾過装置、及びその使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気テープや磁気カードに使用される磁性塗料、インクジェットプリンター用のインク等は、ある種の溶媒中に磁性粉末あるいは顔料等が均一に分散混合されたものである。例えば、１ミクロン以下の微細な磁性粉末が有機溶媒中に分散された磁性塗料を用い、これをポリエステルフィルムや紙に数ミクロンの厚みで数層にわたって塗布することにより、磁気テープや磁気カードが製造される。
【０００３】
かかる磁気テープや磁気カードの磁気特性は塗布層表面の凹凸に極めて敏感に影響されるが、この凹凸発生の主要因は磁性塗料に混在する粗大な粉末粒子や、塗料作製中に混入する粗大な粉塵等である。従って、磁性塗料は塗布前に必ずフィルターで濾過し、粗大粒子等を取り除く必要がある。また、インクジェット用のインク等も、粗大粒子が混入していると吐出ノズルが詰まるため、フィルターでの濾過作業が不可欠である。
【０００４】
このように近年では、磁気テープや磁気カードに使用される塗料や、インクジェットプリンター用のインクをはじめ、各種の小型装置に使用されるスラリー状粘性流体について、混入している粗大粒子等をフィルターによって取り除くことが重要なプロセスとなっている。
【０００５】
ところで、従来から実施されているフィルターを用いた濾過方法としては、以下に説明する加圧方式と吸引方式の２つの方法が一般的である。加圧方式による濾過方法は、図３に示すように、被濾過流体の貯溜タンク１の出口にフィルター３を内蔵した濾過器２を取り付け、コンプレッサー５から配管６を通して加圧空気を貯溜タンク１に供給して、空気圧の力で被濾過流体をフィルター３に通過させ、粗大粒子等を取り除いた流体を受容器４に回収する。尚、図３の符号６ａは圧力計、及び符号６ｂはバルブである。
【０００６】
吸引方式による濾過方法では、図４に示すように、被濾過流体の貯溜タンク１の出口にフィルター３を内蔵した濾過器２を取り付け、濾過器２の出口側を密閉された受容器４に気密に接続し、受容器４を配管８で吸引ポンプ又は真空ポンプ７に接続する。この吸引ポンプ又は真空ポンプ７により受容器４の内部を吸引して減圧にすることによって、被濾過流体をフィルター３に通過させて粗大粒子を取り除く。尚、図４の符号８ａは真空計、及び符号８ｂはバルブである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来のフィルターを用いるスラリー状粘性流体の濾過方法には加圧方式と吸引方式とがあるが、これらの方法には以下の欠点があった。即ち、加圧方式では、原理的に加圧力を上げれば濾過速度が大きくなることから、満足すべき効率を得るには加圧力を上げる必要があり、そのため高圧に耐える貯溜タンクや配管を使用する必要がある。しかし、圧力容器は法規制の対象装置であり、耐圧２ｋｇ／ｃｍ2以上、内容積４０リットル以上になると、防護壁設置及び耐圧検定等が義務付けられるため、管理費用や設備投資が増大するという欠点があった。
【０００８】
一方、吸引方式では、差圧を１気圧以上とれないため濾過速度が極めて遅いという欠点があり、特に高粘性流体などの濾過はほとんど不可能であった。また、蒸気圧が低い溶媒を含んだ被濾過流体の場合、減圧下で溶媒の蒸発が促進されるため、濾過処理中に被濾過流体の組成が変化してしまう恐れがあった。更に、蒸発成分に引火性あるいは有害性等が想定される場合、特別な排気処理装置等を設置しなければならず、設備投資が増大するという問題もあった。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、加圧方式や吸引方式によらず、従ってそのための特別な設備を必要とせず又法規制を受けることがなく、スラリー状粘性流体を効率良く濾過できる濾過装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、フィルターを用いたスラリー状粘性流体の濾過において、回転容積型一軸偏心ネジポンプを用いてスラリー状粘性流体をフィルターに供給することにより、従来の加圧方式や吸引方式の濾過に比べ濾過速度の著しい増加を実現し、安全性及び能率を改善向上させた新しい方式の濾過装置を提供するものである。
【００１１】
即ち、本発明の濾過装置は、濾過前のスラリー状粘性流体を貯溜する貯溜タンクと、該貯溜タンクの出口に接続された回転容積型一軸偏心ネジポンプと、該一軸偏心ネジポンプの吐出口側に着脱可能に接続され、内部にフィルターを有する濾過器とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この濾過装置においては、前記貯溜タンクにスラリー状粘性流体の液面レベルセンサーを備え、該液面レベルセンサーにより貯溜タンク内のスラリー状粘性流体が設定量以下になったことが感知されたとき、前記一軸偏心ネジポンプの駆動を停止することができる。また、前記フィルターに加わるスラリー状粘性流体の圧力を感知する圧力センサーを備え、圧力センサーによりフィルターに加わる圧力が設定圧力以上になったことが感知されたとき、前記一軸偏心ネジポンプの駆動を停止することができる。
【００１３】
上記スラリー状粘性流体の濾過装置の使用方法は、貯溜タンク内のスラリー状粘性流体を回転容積型一軸偏心ネジポンプで濾過器に供給し、濾過器内のフィルターで濾過する際に、濾過器内のフィルターに加わるスラリー状粘性流体の圧力が設定圧力以上になったとき回転容積型一軸偏心ネジポンプの駆動を停止し、ポンプ回転数を停止前の設定回転数より少なく設定した後、該一軸偏心ネジポンプを再起動することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の濾過装置は、図１に示すように、濾過前のスラリー状粘性流体を貯溜する貯溜タンク１と、貯溜タンク１の出口に接続された回転容積型一軸偏心ネジポンプ１０と、一軸偏心ネジポンプ１０の吐出口側に接続された濾過器２と、濾過器２の内部に配置されたフィルター３とを備えている。尚、濾過器２はフィルター３の交換のため着脱可能とし、その接続方法は交換や清掃時のセッティング時間を短縮するためヘルールタイプなどが適している。また、フィルター３で濾過されたスラリー状粘性流体は、下方の受容器４に回収される。
【００１５】
回転容積型一軸偏心ネジポンプ１０は、図２に示すように、断面が真円形の螺旋状に成形されたローター１１と、このローター１１を内部に装着する空間断面が長円形のステーター１２により構成されている。ステーター１２の断面長円形の空間は螺旋状に形成されており、このステーター１２内に上記ローター１１を装着することによって、両者の間に連続した螺旋状の空間が形成される。また、ローター１１は、両端にユニバーサルジョイント１４を備えたドライブシャフト１３を介してモーターシャフト１５に接続され、モーターの駆動により回転するようになっている。
【００１６】
この一軸偏心ネジポンプ１０のローター１１を回転させると、螺旋状のローター１１はステーター１２内で回転しながら無限の往復運動を繰り返す。従って、吸入口１７からローター１１とステーター１２の間の螺旋状空間に取り込まれたスラリー状粘性流体は、ローター１１の無限の往復運動により脈動を伴うことなく吐出口１８に輸送され、図１に示すごとく吐出口１８側に接続された濾過器２に供給される。尚、吸入口１７の形状は、貯溜タンク１の構造等により適宜変更することができる。
【００１７】
このように本発明の濾過装置では、従来の加圧方式や吸引方式によらず、貯溜タンク内のスラリー状粘性流体を回転容積型一軸偏心ネジポンプで濾過器に供給して、濾過器内のフィルターで連続的に濾過することができる。尚、貯溜タンクとしては、スラリー状粘性流体の投入並びに出口からの排出が容易な逆円錐形状のホッパーを用いることが好ましい。また、一軸偏心ネジポンプは水平方向に設置しても良いが、作業性及び清掃の容易性等を考慮すると、貯溜タンクの下方に鉛直方向に向けて設置することが好ましい。
【００１８】
しかも、一軸偏心ネジポンプによりスラリー状粘性流体を輸送すると、ローターの回転によるせん弾力によって、スラリー状粘性流体の粘性が低下する。一般にフィルターの濾過速度は被濾過流体の粘性に反比例するので、本発明の一軸偏心ネジポンプを用いた濾過装置においては、従来のせん弾力が加わらない加圧方式及び吸引方式の濾過装置に比較して、濾過速度が飛躍的に早くなるという大きな利点がある。
【００１９】
また、本発明の濾過装置では、各種の安全装置並びに自動運転機構を設けることにより、管理コストを削減しながら、安全且つ効率良い運転が可能となる。まず第１に、一軸偏心ネジポンプは空回りさせるとステーターとローターの摩耗を引き起こすため、スラリー状粘性流体が貯溜タンク内になくなった時点でポンプを停止させる必要がある。
【００２０】
このため、図１に示すように、貯溜タンク１に液面レベルセンサー２０を配置して、スラリー状粘性流体の液面位置を常に測定することにより、貯溜タンク１内のスラリー状粘性流体が設定量以下になったとき、一軸偏心ネジポンプ１０の駆動を自動的に停止させる。液面レベルセンサー２０としては、接触式センサー、磁気式センサー、フロート式センサー、超音波式センサー等が考えられるが、被濾過流体であるスラリー状粘性流体の性状のほか、センサーの精度や価格等を検討して最適なものを選択すれば良い。
【００２１】
また、フィルターの目詰まりにより、フィルターに耐圧以上の圧力が加わって破損するのを回避するため、図１に示すように、フィルター３に加わるスラリー状粘性流体の圧力を感知する圧力センサー２１を備えることが好ましい。この圧力センサー２１により、フィルター３に加わる圧力が設定圧力以上になったとき、一軸偏心ネジポンプ１０の駆動を自動的に停止することができる。尚、圧力センサー２１は、ポンプ駆動時に瞬間的に圧力が加わった場合の破損を防ぐため、フィルター３の耐圧の２〜３倍程度の強度を持つことが必要がある。
【００２２】
更に、回転容積型一軸偏心ネジポンプは、その回転数を変えられるものであることが好ましい。被濾過流体であるスラリー状粘性流体の特性に合わせて、輸送速度を変更できるためである。この回転数の調整は手動であっても良いが、一般的な駆動回路であるインバータ制御や他の制御方法で自動的に制御することが好ましい。
【００２３】
この回転数を調整する機構を有する一軸偏心ネジポンプと、上記圧力センサーとを備えた濾過装置では、フィルターに加わる圧力が設定圧力以上になったとき一軸偏心ネジポンプを停止し、ポンプ回転数を停止前の設定回転数より少なく設定した後、ポンプを再起動するように制御することが可能である。このような制御機構にはシーケンス式コントローラが好ましいが、外部のパソコンコントローラ等を用いることもできる。
【００２４】
このように、フィルターに加わる圧力が設定圧力以上になったときポンプの回転を停止し、ポンプ回転数を落として再起動することにより、フィルターを完全に目詰まりするまで有効に使用することが可能となる。
【００２５】
即ち、フィルターの目詰まりと共にスラリー状粘性流体の通過量は減少するので、スラリー状粘性流体のフィルターへの輸送速度が濾過速度よりも大きくなると、フィルターに加わる圧力が上昇する。従って、圧力センサーの設定値をフィルター耐圧に合わせ、一定ポンプ回転数でＯＮ−ＯＦＦ制御させると、フィルターが完全に目詰まりを起こしていない状態にも拘らず、ポンプの駆動が停止してしまう。
【００２６】
そこで本発明方法では、この現象を防ぐため、フィルターに加わる圧力が設定圧力に達したとき、一軸偏心ネジポンプの駆動を一旦停止させて、ポンプ回転数（輸送速度）を停止前の設定回転数より少なく設定した後、一軸偏心ネジポンプを再起動する動作を繰り返すことにより、フィルターを完全な目詰まり状態（フィルター寿命）となるまで有効に使用することができる。
【００２７】
【実施例】
使用した濾過装置は、図１に示すように、ホッパーからなる貯溜タンク１と、貯溜タンク１の下方の出口に鉛直方向に向けて接続された回転容積型一軸偏心ネジポンプ１０と、一軸偏心ネジポンプ１０の吐出口側下方に接続された濾過器２と、濾過器２の内部に配置されたフィルター３とを備えている。また、一軸偏心ネジポンプ１０は、図２に示すように、断面が真円形の螺旋状に成形されたローター１１と、このローター１１を内部に装着する空間断面が長円形のステーター１２により構成されている。
【００２８】
一軸偏心ネジポンプ１０のローター１１は、シャフトケース１６内に収納されたドライブシャフト１３とモーターシャフト１５により貯溜タンク１の上方に設置されたモーター駆動部１９に接続され、ステーター１２内で回転するようになっている。また、貯溜タンンク１には液面レベルセンサー２０を取り付け、且つ一軸偏心ネジポンプ１０と濾過器２の間には圧力センサー２１が設置してある。液面レベルセンサー２０と圧力センサー２１及びモーター駆動部１９は、それぞれ出力ラインにより制御部２２に接続されている。
【００２９】
上記の濾過装置により、フィルター３として日本ポール（株）製のＰＦＹ１ＵＹ３００−１を用いて、平均粒径１μｍの磁性体粉末５０重量％がアクリル樹脂２重量％を含むデカノール溶媒中に懸濁したスラリー状粘性流体を濾過した。運転条件は圧力センサー２１の設定圧力４ｋｇ／ｃｍ2、一軸偏心ネジポンプ１０の初期回転数１００ｒｐｍとし、圧力センサー２１により運転停止する毎に、ポンプ回転数が停止前の設定回転数の０.９倍に自動的に順次変わって再起動を繰り返すように制御部２２を設定した。
【００３０】
この実施例において、スラリー状粘性流体１００ｋｇを濾過するに要した時間を測定し、その結果を下記表１に示した。また、比較例として、図３に示す従来の加圧方式の濾過装置及び図４に示す従来の吸引方式による濾過装置をそれぞれ使用し、上記フィルターと同じフィルターを用いて、同じスラリー状粘性流体１００ｋｇを濾過したときの濾過時間を表１に併せて示した。尚、加圧方式では４ｋｇ／ｃｍ2の加圧を加え、吸引方式の場合の差圧は１気圧とした。参考のために、表１には法規制の有無、及び必要な付帯設備についても記載した。
【００３１】
【表１】
0004029507.tif 000002
【００３２】
表１から分かるように、本発明による濾過装置は、従来の加圧方式の濾過装置に比べて約２倍、従来の吸引方式の濾過装置に比べて約４倍の処理能力を持ち、極めて高い生産性を有している。しかも、加圧容器を用いないので法規制にも抵触せず、且つ排気処理装置のような特別な付帯設備も必要としない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、加圧方式や吸引方式を用いないので、法規制を受けず又特別な付帯設備を必要とせず、従来に比べて著しく高い濾過速度でスラリー状粘性流体を安定して濾過することができる。従って、磁性塗料やインクジェットプリンター用インクのような各種のスラリー状粘性流体を極めて効率良く濾過することができ、特に粘性の高いスラリー状粘性流体の濾過に好適である。
【００３４】
また、液面レベルセンサーやフィルターに加わる圧力を感知する圧力センサーを用いることで、濾過を安全に行うことができるうえ、圧力センサーにより運転停止する毎に、ポンプ回転数を停止前の設定回転数より小さく設定して再起動を繰り返す操作を行えば、フィルターが完全に目詰まりするまでフィルターを有効に使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の濾過装置の一具体例を示す概略の側面図である。
【図２】本発明の濾過装置に用いる回転容積型一軸偏心ネジポンプの一具体例を示す概略の一部切欠側面図である。
【図３】従来の加圧方式による濾過装置の一具体例を示す概略の側面図である。
【図４】従来の吸引方式による濾過装置の一具体例を示す概略の側面図である。
【符号の説明】
１    貯溜タンク
２    濾過器
３    フィルター
４    受容器
５    コンプレッサー
７    真空ポンプ
１０    一軸偏心ネジポンプ
１１    ローター
１２    ステーター
１３    ドライブシャフト
１４    ユニバーサルジョイント
１５    モーターシャフト
１６    シャフトケース
１７    吸入口
１８    吐出口
１９    モーター駆動部
２０    液面レベルセンサー
２１    圧力センサー
２２    制御部
【図１】
0004029507.tif 000003
【図２】
0004029507.tif 000004
【図３】
0004029507.tif 000005
【図４】
0004029507.tif 000006