フィルタドライヤの高機能化技術
An Introduction of Advanced Technologies of the Filter Dryer

竹井一剛＊
Kazuyoshi Takei

半田裕利＊
Hirotoshi Handa

福原隆介＊
Ryusuke Fukuhara

久谷修平＊
Syuhei Hisatani

橋本友作＊
Yusaku Hashimoto

大角愁斗＊
Syuto Osumi

当社のフィルタドライヤは医薬，ファインケミカル業界を中心に幅広い分野でご使用頂いている。
とくに近年は医薬製造におけるコンテインメントの考え方，ファインケミカル分野での高純度化をはじめとし，クリーン化，省力化，使い易さ，安全性に対してのニーズはさらに高度なものになってきている。
本報では当社フィルタドライヤの新たな高機能化技術として「焼結金網を使用した全量回収機構」「急速開閉装置の大型化」「バグフィルタの小型化」について紹介する。
Our ﬁlter dryers have been used in a wide range of industries including pharmaceuticals and ﬁne chemicals.
Particularly in recent years, requirements for cleanliness, laborsaving, usability and safety are increasingly
more stringent to correspond to the demands including the containment policy of production inpharmaceutical ﬁelds and the needs for higher levels of purity in ﬁne chemical ﬁelds. This report introduces
our improvements to advanced technologies such as the“total discharge model using a sintered metallic ﬁlter”“upsizing of the quick opening & closing device” and “downsizing of the bag ﬁlter” for our ﬁlter dryer.

Key Words：
医薬・ファインケミカルPharmaceuticals and ﬁne chemicals

ろ過焼結乾燥

機

Filter dryer

金網

Sintered metallic ﬁlter【セールスポイント】
・全量回収型フィルタドライヤは「缶体傾斜」＋「ろ板の振動」の組合わせで製品の99.5 ％を全自動回収可能
・全量回収機構用のろ材は従来のろ布仕様に加えて焼結金網仕様も採用可能
・フェルール式急速開閉装置の適用範囲を拡大
・プリーツ型フィルタを採用したノズル一体型コンパクトバグフィルタを製品化

32＊

プロセス機器事業部 技術部 装置設計グループ

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

まえがきについて紹介する。

フィルタドライヤは，反応・晶析などによって生成されたスラリーをろ過・乾燥するプロセスに使用

2.

2. 1

焼結金網全量回収機構
全量回収機構の特長

され医薬，電子材料分野を中心に数多くの実績があ

全量回収型フィルタドライヤは，従来のフィルタる。とくに１台の密閉容器内で処理できる特長からドライヤに本体傾斜とろ板振動を加えた当社独自の高薬理活性物質の取扱いが増加する医薬分野や，高技術である。フィルタドライヤは，原料をろ過，洗純度化が進む電子材料分野においてケミカルハザー

浄，乾燥して得られた製品粉体を撹拌翼の回転によドおよびコンタミレス対応を実現できる装置といえり缶内から回収する。しかし，従来のフィルタドラる。なかでも当社独自の技術である「缶体傾斜」とイヤではろ板と撹拌翼のクリアランス部に粉体が残「ろ板振動」の組合わせによる全量回収機構はこれ留する。そこで，缶体の片側を油圧シリンダで持ちらの高度化する要求に応える画期的なシステムとし上げることで缶体自身を傾斜させ，さらにエアバイて2004年の上市以来着実に採用件数を伸ばしていブレータによって多孔板を振動させることで，クリる。またユーザの安全性と作業効率の向上の両面をアランス部に残留した粉体を徐々に排出口へ移送し実現する本体フランジのワンタッチ開閉機構「フェながら回収できる。全量回収機構により人の手を介ルール式急速開閉装置」も同様に採用件数は右肩上さずに従来よりも高い回収率を達成できるため，高がりとなっている。今回はこれらの機構に対する新価な製品や薬理活性の高い製品のろ過乾燥に最適でたな取組みと付属品であるバグフィルタの改良につあり，2004年の上市以来各ユーザに好評を得ている。

いて紹介する。

2. 2

1.

フィルタドライヤ改良への取組み

焼結金網全量回収機構の構造

フィルタドライヤに採用できるろ材には，大別す

フィルタドライヤは，ヌッチェ型ろ過器に展延，るとろ布と焼結金網の２種類がある。ろ布の特長と掻き取り，撹拌洗浄，撹拌乾燥などの機能を加えたしてはろ材自体が焼結金網に比べて安価であり，多多機能型ろ過乾燥機である。容器内の撹拌翼は上下

品種少量生産等の製品毎にろ材交換が必要なケースに昇降し，展延，ケーク洗浄，乾燥等の各工程を効において有利となる。一方でユーザによっては，耐率よくおこなうことが可能である。

久性，耐熱性，ろ布繊維コンタミレスの要求から，フィルタドライヤの全体外形図と新たな改良項目を図１に示す。本稿では今回改良に取組んだ

焼結金網や金網をろ材に採用するケースもある。全量回収機構に採用可能なろ材は，振動に対する耐久①

焼結金網全量回収機構

性の問題から従来はろ布に限定しており，焼結金網②

大型フェルール式急速開閉装置は採用できなった。しかしながら，全量回収機構を③

ノズル一体型バグフィルタ

望む焼結金網使用ユーザの声も数多く，実用化すべノズル一体型
バグフィルタ

焼結金網
全量回収機構大型フェルール式
急速開閉装置図１Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

改良への取組み神鋼環境ソリューション技報

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ろ布
振動伝達部 分流用ろ布

ろ布仕様

多孔板

振動軸

PTFE スペーサ

メッシュ

Oリング

エアバイブレータ

発新開

振動伝達部

焼結金網

焼結仕様

ガスケット

メッシュ
振動軸

Oリング

エアバイブレータ

図２

全量回収機構

構造詳細

表１

振幅値（0.1 m2テスト装置）③

振幅（mm）

0.1 m2テスト装置

２ m2テスト装置

図３

焼結金網

全量回収テスト装置

ろ材タイプ

ろ布

焼結金網

①②③④⑤1.870.430.540.650.71

1.480.190.150.300.32①②④210 mm⑤排出口※エアバイブレータ圧力0.4 MPaG

ため，測定部位のろ布を切取り多孔板にセンサーをく開発に取組んできた。このたび振動に対する十分固定して測定した。結果を表１に示す。全ての部位な耐久性を有する新たな構造を開発することで焼結でろ布仕様の振幅値が上回る結果となった。

金網全量回収機構を確立した。図２に構造図を示

次に模擬粉体を使用して回収性能を確認した。

す。ろ布仕様，焼結金網仕様ともに，振動軸を介しテスト方法：テスト装置のろ材上面に撹拌翼とのてエアバイブレータの振動をろ材に伝達する構造とクリアランス部分（10 mm）に残留した製品粉なっている。ろ布仕様では，振動軸と連結された多体を想定した模擬粉（炭酸カルシウム No.A 重孔板を振動させることで多孔板上面に設置したろ布炭）を仕込み，缶体を15°傾斜させて振動によを振動させている。一方，焼結金網仕様はパンチンる回収を行った。

グプレートと一体となった特殊焼結金網と振動軸が回収量の終点は，ろ布仕様の全量回収機構で指標直接連結されており，ろ材自体を振動させている。としている99.5 ％回収に相当する1.84 kg とした。

2. 3

回収性能比較テスト
2

結果を図４に示す。ろ布タイプと比較して，焼結金

20.1 m ，２m テスト機を用いて粉体の回収テスト

網タイプは約６割の時間で目標回収率を達成するこを実施した。図３にテスト機の外形図を示す。とができた。この結果は振幅値のデータと相反する

2. 3. 10.1 m 機でのテスト結果結果となった。理由としては，振動がダイレクトに20.1 m のテスト機で，ろ布仕様と焼結金網仕様のろ材に加えられる焼結金網構造に対して，ろ布タイ両タイプについて振幅値の測定を行った。ろ布タイ

プは多孔板に伝わった振動を介してろ布を振動させプについてはセンサー部を直接ろ布に固定できないる構造となっていることが要因と考えられる。

342

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

2. 3. 2２m2機でのテスト結果念される。とくに１m2機以上の機種については焼２m2のテスト機で，ろ布仕様と焼結金網仕様の結金網の溶接構造採用が必須となるため，全量回収両タイプについて振幅値の測定および回収性能確認機構の実機最大サイズである２m2機を使用して耐テストを実施した。振幅値の測定結果を表２に示久テストを実施した。焼結金網はろ布仕様の多孔板2す。0.1 m 機と同様に，外周部の振幅値はろ布タイで培ったノウハウを生かして応力集中部や溶接部でプの方が高くなる傾向が確認された。同心円状の箇の疲労減少係数が大きくなる部位をなくした構造と所で振幅値に差があるが，理由として溶接による多した。

孔板の微少なひずみが影響していると考えられる。

＜テスト条件＞

次に回収性能確認テストの結果を図５に示す。なお２m2テスト機での回収テスト方法は，実機運転
2・テスト装置サイズ：２m2・バイブレータ：FPLF-25-M / 振動力364N

方法に近づけるため，0.1 m 機の振動と傾斜に加え・焼結金網材質：SUS316L/SUS304て１分毎に撹拌翼回転を想定したかきとり回収を実・耐久振動回数：1.1×108回施した。回収量の終点はろ布仕様の全量回収機構で＜テスト結果＞指標としている99.5 ％回収に相当する20.7 kg とし
2

焼結金網およびバイブレータ連結部は，テスト開た。結果0.1 m 機の回収テスト結果と同様に，ろ布始時と変化はなく正常な状態であった。また耐久テ仕様と比較して焼結金網仕様が短い時間で目標回収スト後には模擬粉を使用したろ過テストを実施し，率を達成することができた。

ろ液側への粉の流入がなく溶接部が健全であること

2. 3. 3を確認した。運転時間は計480時間であり，１バッ焼結金網の耐久テスト

全量回収機構は焼結金網を振動させ粉体を回収する構造であり，振動による焼結金網の疲労破壊が懸チあたりの焼結金網の振動時間を30分と仮定すると960バッチ分に相当する。

100100焼結１min 55sec

ろ布
３min 35sec

製品回収率（％）

製品回収率（％）

8060
40

ろ布
20080

焼結
４min

60

回収時間が約1/5に短縮

ろ布
25min

40
ろ布

20

焼結

焼結

0012304510

振動時間（min）

図４

図５

回収テスト結果（0.1 m2テスト装置）
表２202530

回収テスト結果（２m2テスト装置）

振幅値（２ m2テスト装置）

振幅（mm）
ろ材タイプ

ろ布

焼結金網

①②
③④⑤⑥⑦⑧⑨1.53
1.29
0.73
0.67
0.94
0.56
0.31
0.62
1.07

1.72
0.830.801.20
1.380.03
0.140.071.00※エアバイブレータ圧力0.4 MPaG

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）15振動時間（min）⑦③⑥②①④⑧370 mm 400 mm⑤⑨排出口

神鋼環境ソリューション技報

35

3.

3. 1

大型フェルール式急速開閉装置

表３

下蓋フランジ締付作業に要する作業時間

フェルール式急速開閉装置の特長

作

フェルール式急速開閉装置は，フェルール式のクランプリングと油圧シリンダで構成されており，下蓋フランジの自動開閉を可能とする当社独自の技術である。断面構造は，医薬，ファインケミカル分野

業

時間手動クランプ方式

フェルール式
急速開閉装置削減時間

30 min60 min

2 min
2 min

28 min58 minFD-20
FD-50の配管継手などでその分解組立の容易性から目にする機会の多いフェルールクランプを採用している。

クランプ開方向フィルタドライヤでは，ろ布交換，缶内洗浄等のメンテナンス時に，下蓋フランジを分解する必要があ

クランプ開方向る。従来，下蓋フランジの締結は，手動でクランプランプ開閉時に作業者が缶体に近づく必要があり缶

98

O.D.φ27

98O.D.φ17ランプ方式は，クランプの締付，取外しを１つずつ手作業で行うため多くの作業時間を要すること，ク固定固定を締め付ける方式であった。しかしながら，手動ク可動
動

可可動

可動
可可動
動

内残製品や洗浄液の液だれに曝露するリスクがあることなどの問題点がある。こうした暴露リスクに対FD-20（３連構造）応する従来技術としてクラッチタイプの急速開閉装

図６FD-50（６連構造）

クランプ外形図（FD-20，FD-50）

置があるが，クラッチテーパー部のかじり防止のため定期的な潤滑油塗布が必要で，製品への潤滑油混の FD-20までの開閉動作と同様に作動性に問題な入リスクが避けらない。そのため医薬，電子材料等

く，またクランプの耐久性も問題ないことが確認での GMP 仕様が多いフィルタドライヤには不向きなきた。

構造であった。これらの問題点を解決するために，

3. 3

シリーズ化フェルール式急速開閉装置が開発された。フェルー

これ まで の FD1～ FD20に 加 え て 新 た に FD-30，

ル式急速開閉装置を適用することで，手動クランプ

FD-40，FD-50用のフェルール式急速開閉装置をライ方式と比べて作業時間を大幅に短縮できるとともンナップに追加した。適用範囲を拡大したことによに，曝露リスクの低減が可能となる。またクランプ

り，全サイズのフィルタドライヤ（FD-01～ FD-50）

リングには，耐摩耗性，滑り性を改善する表面処理にフェルール式急速開閉装置の適用が可能となった。

が施工されており，これにより摺動部に潤滑油を塗4.

布する必要がないため，潤滑油混入リスクが無くなり，医薬，電材等のファインケミカル分野に適した構造となっている。
3. 2

4. 1

ノズル一体型バグフィルタ
バグフィルタとは

バグフィルタは，気相中から粒子を分離する技術の一種であり，様々な工業プロセスで使用されてい大型化への取組みる。当社のフィルタドライヤ，SV ミキサー，PV手動クランプ方式と比較し，フェルール式急速開ミキサー等の粉体真空乾燥機においても，缶体上鏡閉装置を適用した場合の作業時間短縮効果は，機器にバグフィルタを設置し，蒸気と粒子の分離およびサイズに比例して大きくなる。しかしながら従来，飛散粉体の捕集を行うことで，真空ポンプの保護，フェルール式急速開閉装置の対応機器サイズは製品ロスの低減を担っている。効率的な乾燥を実現

FD-20（ろ過面積２m2）までに限定されていた。そするには，製品の処理量や粉体の比重，運転条件等こで，このたび構造を見直し，FD-50（ろ過面積５から適切なフィルタサイズ（ろ過面積）を選定する2m ）まで対応可能な大型フェルール式急速開閉装ことが重要である。フィルタサイズが大きくなると置を開発した。

ケーシングサイズも大きくなるため，マルチ仕様のフェルール式急速開閉装置を適用した場合の作業

少量多品種の処理工程で使用される機器においては時間短縮効果を表３に，フェルール急速開閉装置のバグフィルタの組立・分解・洗浄等の作業効率改善

クランプ外形図（FD-20，FD-50）を図６に示す。

が望まれていた。とくにクリーンルームに設置され実機最大サイズとなる FD-50試作機を用いて，連る機器においては，建屋の全高制限から十分なメン続開閉による耐久試験を実施した。その結果，従来テナンススペースを確保できず，必要なフィルタサ

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神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

図７

ノズル一体型バグフィルタ

図９ 従来型（左）とノズル一体型（右）のサイズ比較図

バグフィルタの小型化を実現した。またケーシングの一部を上鏡ノズルで代用することで必要部材の削減も実現した。ろ過面積0.2 m2タイプでは，体積比で従来型バグフィルタの約1/10まで小型化を実現した。機器の小型化に加え，ノズル継手部にフェルール継手を採用することで，機器の組立・分解・洗浄等の作業効率も大幅に向上した。ろ過面積0.2 m2タイプでは分解組立に要する時間が約15分と，当社従来比で約1/2に短縮された。また，従来型よりも小型および軽量になったことで，機器サイズによってはクレーンを使用せずにケーシングのハンドリングが可能となった。これにより，作業効率向上だけでな
図８

く作業者の安全性も向上している。従来のバグフィ

プリーツ型フィルタ

ルタと同様に機器側面に洗浄ノズルを設けることがイズの採用が難しいことがある。そこで機器の小型可能で，フィルタの CIP（定置洗浄）も可能である。

化を目指し，図７に示す当社粉体真空乾燥機に最適

4. 3

シリーズ化

なバグフィルタを開発した。

多品種少量生産を考慮して，フィルタドライヤ等小型化への取組み

で使用頻度の高いろ過面積0.2 m2，0.4 m2，0.6 m2お4. 2

機器の小型化を実現するため，フィルタ形状およよび1.0 m2のノズル一体型バグフィルタをラインナび本体構造の検討を実施した。

ップした。本バグフィルタはフィルタドライヤだけ

4. 2. 1でなく，SV ミキサー，PV ミキサーといった粉体プリーツ型フィルタの採用

一般的に用いられるフィルタ形状は円筒型が多く，ろ過面積の増加に合わせてフィルタの全長および外径が増加する。それに伴いバグフィルタケーシ真空乾燥機全般に採用可能である。

むすび

本報では，このたび新たにラインナップしたフィングサイズも大型化する。つまりフィルタサイズがルタドライヤの３種類の高機能化技術について紹介

バグフィルタ機器サイズに大きく影響を与える。

した。なかでも焼結金網全量回収機構は振動に対す

そこでフィルタサイズを変えずにろ過面積を確保る耐久性の問題から長年実現が困難であったが，こすることができるプリーツ型のフィルタを採用しれまで培った振動機構のノウハウを生かしこのたびた。図８にプリーツ型フィルタを示す。これにより開発に成功した。今後も粉体のろ過，乾燥の効率向ろ過面積の増加によるバグフィルタケーシングの大上だけではなく，機器の作業性，安全性といったお型化を抑制することができた。

客様目線で開発を継続し，品質向上，生産性向上に4. 2. 2貢献したいと考えている。

ノズル一体型構造の開発

従来型バグフィルタとノズル一体型バグフィルタのサイズ比較図を図９に示す。従来型の上鏡ノズル据置構造からノズル一体型構造にすることにより，Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

［参考文献］
１）戸嶋大輔ら：神鋼環境ソリューション技報，1（1），p.70-76（2004）

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