JPH0490811A - 固液分離方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、液に不溶性の粒子を多く含む流体を効果的ム
こ液体と粒子に分離するための固液分離方法及び装置に
関し、特に堀材表面の目詰りを防止し常に清浄な状態で
固液の分離操作ができる固液分層方法及び装置に関する
。

〈従来の技術〉 薬品等の製造工程においては、微粉末や微結晶等が分散
した液体から、固形分あるいは液体分を取り出す工程が
よく見られ、その分離操作においては、例えば遠心分離
法、沈澱法、濾別法、フィルタープレス法等の様々な方
法が行われている。

特に薬品の製造工程での固液分離操作に際しては、分層
後の有用物質に濾材、濾布等からの脱落等による汚染あ
るいは黴、錆等の混入による汚染があってはならないも
のである。

本出願人は上述の目的に合った効率的な分離操作を行な
う事を目的として、回転ドラム式濾材と、該ドラム内部
を減圧するとともに吸液する手段と、ドラム表面のケー
キ層を掻き取る手段と、ドラム表面に固液混合流体を供
給する手段とからなる装置（特開昭６１−２４９５１５
号公Ｉ［ｉ前金提案した。

更に、その回転ドラム式炉材の材質を、寸法安定性にす
ぐれ、耐水、耐薬品性に卓越した性能を有するセラミッ
クス系多孔体に限定し、より効率的な分離と、？月相か
らの混入、汚染のないものとした装置（特願平０１−２
４４６７５号公ａ）も前記の発明の改良として提案を行
なっている。

この装置は、回転ドラム式炉材を回転させつつ内部を減
圧し、その差圧により液部分を吸引してドラム表面に層
状に粒子分を堆積せしめ、それをｔｆｓ材表面の長手方
向に沿って近接して設けた掻き取す刃（スクレーバー）
によって連続的に掻きとり、もって固液の分離操作を完
遂せしめるものであり、その高い分離効率から様々な分
野において応用されている。

しかしながら、ｉ月相表面にケーキ層を形成させるとい
う事を、連続的に行なわしめる方式であるがために以下
に示すような欠点があり、完全なものとは言い難かった
。

即ち、連続的に吸収ｉ月過している間に粒子の中の一部
が炉材表面に捕捉されず、短材内部に入りこみ、それが
連続気孔の組織内に引っかかり目詰りを起してゆき、そ
の通気通液性を徐々に低下せしめ、その分離効率を悪化
させるという現象である。

即ち、かかる装置を工程中に組みこみ連続的な分離操作
を行なうような場合、その効率が徐々に低下してゆく事
はあまり好ましい事ではなく、その改良が求められてい
た。つまり、処理能力が経時的に低減する事なく常時一
定の能力をもって運転出来ることがこの種の装置の利用
価値を格段に向上せしめるものである。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明者等は、上述の問題点に鑑み鋭意研究を行なった
結果、本発明を完成するに至ったものであって、その目
的は、固液の分前操作中にγ月相表面に堆積する粒子層
を液中の柔らかい所で剥離し、炉材表面の目詰りを防止
させながら常に清浄な状態で固液を分前する方法を提供
すると共に、粒子分及び液体分を効率よく分離し、しか
もその処理能力が経時的に変化する事のない固液分動装
置を提供するにある。

〈課題を解決するための手段〉 上述の目的は、粒子を含む固液混合流体を液槽に連続的
に供給しながら、円筒状短材を回転させ、負圧装置を駆
動して前記炉材の内部を減圧状Ｃに維持しつつ混合流体
中の液体分を前記か材の内部に吸引して系外に排出し、
この炉材の表面に薄層状に堆積した粒子層をｔｐ材の表
面に付設した掻き取り刃により除去する固液分ｌｌｌ装
置に於て、液中のｔ月相表面に、その全幅に亘って超音
波を放射する超音波発振器を近接して配置し、ｔ月相の
回転を止めることなく負圧装置のみを間欠的に停止し、
前記超音波発振器を駆動させることを特徴とする７戸材
の目詰りを防止する固液分離方法によって達成される。

また、これを実現する装置は、連続気孔を有する円筒状
炉材と、該ｙＪｓ材の下部を収納し、粒子を多く含む固
液混合流体を供給する′ｅ、槽と、前記７戸材の内部空
胴部を減圧状態に維持しつつ、この炉材を回転させて前
記固液混合流体の液体分を吸引して系外に排出する排出
手段と、炉材表面に形成された微粒子の堆積層を掻き取
るための掻き取り刃とを配設してなる固液分離装置にお
いて、液中の２戸材の長手方向全面に亘って超音波を放
射する超音波発振器を、該を月相に近接して配設したこ
とを特徴とする固液分離装置によって達成される。

この場合、連続気孔を有する円筒状板材の材質としてセ
ラミックを用いれば耐水、耐薬品性能に優れるたりでな
く、回収微粒子の中に短材からの混入、汚染のない装置
が実現できる。

また、超音波発振器として小型のものを用い、これを円
筒堀材の長手方向全面を往復運動させるトラバース機構
に組込んでも良い。

つまり、本願発明の要点は、円筒形ｔｒ−材の目づまり
を防止するために、超音波洗浄の手法を取り入れた所に
ある。もちろん硬質材料に付着した物質を超音波を用い
て除去洗浄する事は周知の技術であるが、本発明におい
てはそれを運転中においでも連続的に駆動し、もって板
材を常時フレ、ツユな状態におき、工：／ドレスの使用
にも白１えうるようにせしめたものであり、例えば使用
の途中に１戸材部分のみを定期的に取り外し超音波洗浄
等で再生をすると言ったような非効率的な方式を改良せ
しめたものである。

即ち、前記円筒形短材は運転中はモーター等で駆動され
回転を行なう構造を有するものであり、本発明において
は細いスリット状ホーン先端ノズルを有するハンディ型
超音波洗浄機ユニー／　トをｔｐ材の回転方向と直交す
る方向に左右トラノく−スさせる事により坦面の洗浄を
効果的に行なう事をその特徴とするものである。

また、セラミックス形硬質濾材としては、例えば澱粉や
微細植物粉を気孔形成材として用いセラミックス材料を
焼成する方法（特公昭６３１９４７６号、特開昭６２−
８７４７２号、特開平１−１６０８７８号、特開平１−
１６０８７９号、特開平１．−１６０８８０号の各公報
に記載）によって得られる焼結体が挙げられる。上記焼
結体を本発明の装置に適用した場合、その表面に良好な
ケーキ層が形成するものであり、更に焼結体であるため
、水による膨潤がなく、有ｉ熔剤、薬品、油および酸類
に対する寸法安定性にすくれており、熱の影響による寸
法変化も極めて小さいので、加工精度よく仕上げれば、
極めて正確な装置化が可能となる。

本発明に用いる硬質濾材の平均気孔径は０．５〜５０μ
ｍである。平均気孔径が０．５μｍ以下のものでは圧力
損失が高すぎて不適当であり、また５０μｍ以上である
と微粉末が捕捉し切れず液体分との精密な分離が出来な
くなる。また気孔率は高ければ高い程分離効果は良いが
、構造強度の問題もあり９０ｖｏ１％程度がその面から
の上限になるのである。

〈実施例〉 以下図面をもって本発明の実施例を具体的ムこ説明する
。

第１図は本発明に係る固液分離装置の一例をしめす外観
説明図である。図面において（１）　は円筒形濾材を示
す。円筒形濾材（１）は軸方向の端面を円板状の側板（
５Ａ）　、　（５Ｒ）　で密封されており、その中心穴
内を中空回転軸（３）が挿通している。円筒形濾材（１
）は他端で回転支軸（２）を介して本体に結合されてお
り、中空回転軸（３）の途中部にプーリ（１１）が設け
られており、減速機構（１３）の駆動軸（１４）との間
にベルト（Ｉ４Ａ）が巻回されており、減速機構（１３
）にはモータ（６）が連結されている。円筒形濾材（１
）は貯槽（４）内にほぼ下半分が収納されるように設け
られており、図示しない供給孔より固液混合流体（１０
）が貯槽（４）に供給されるようになっている。そして
、濾材（１）の表面にケーキ状に形成された固形分を描
き落すための掻き取り手段としてのスクレーバー（９）
が、その先端が濾材（１）の表面とわずかな陳間を保持
した状態に配設されている。また、中空回転軸（３）の
端部にはバイブ（７）を介して吸引ポンプ（８）が接続
されると共に、濾材（１）の円筒内部空洞から吸引した
液体分を図示しない容器に貯溜するようになっている。

さらに円筒形濾材（１）は第２図に示す如く、側板（５
Ａ）及び（５Ｂ）の対向面に突設されたフランジ（１２
Ａ）及び（１２Ｂ）　の外周面に接するように取付けら
れ、フランジ（１０４）及び（ＩＯＢ）が濾材（１）の
芯出しを行なうようになっている。

（１５）は本発明の主要部である超音波洗浄機ユニット
であり別に備えた駆動モーター（図示せず）により濾材
（１）の回転する方向に直交して左右にトラバース運動
が出来るようになっている。その先端の位置は濾材に出
来るだけ近くかつ、接触する事のない位置を選定しなけ
ればならない、そのトラバースのストロークは濾材（１
）の一端から他端までを完全にカバーするようにし、ま
たその速度は適宜変更可能な可変形とする事が好ましい
。

更にその位置関係は、特に限定はしないが後述するろ過
のメカニズムからして、ケーキ層が形成される以前が好
ましく、具体的にはスクレーバ（９）の下から液面をは
なれる位置（１ａ）までの間に設置する事が好適である
。

この超音波洗浄機ユニットは、内部に超音波発振子を有
し、外部から導入した水を先端ノズルから吐出し、その
水を介して超音波振動をワークに伝達する事を特徴とな
すものである。吐出した水があたる部分がその効果によ
って洗浄されるものである。

又、図示しないが、超音波洗浄機ユニットの先端ノズル
から水を吐出しないでも、この超音波発振器から放射さ
れる超音波を直接、液中のｔ月相表面に与えても良い。

更に、前記トラバース機構をなくし、短材の幅方向全域
に亘って超音波を放射する様、超音波発振器を複数個直
列に並べても良い。

このような固液分離装置での濾過のメカニズムを説明す
る。貯槽（４）上に図示していない供給孔より固液混合
流体（ｌＯ）が供給されると、吸引ポンプ（８）の吸引
力によってそのうちの液成分が円筒形濾材（１）の円筒
内部空洞に吸込まれ、固形分が円筒形濾材（１）の外周
面に層状に堆積する６円筒形濾材（１）内に吸込まれた
液体分はパイプ（）を経て外部容器へ排出され、必要に
応じ回収される。

また、円筒形濾材（１）の外周面に堆積した固形分は側
面に沿って設けられたスクレーバ＝（９）により一部を
残し掻き落され回収される。これによって固液分離がな
される。この際、スクレーバー（９）は濾材（］）Ｌこ
接することがないので、回収された固形分中に濾材（１
）が削られて生しる夾雑物が混入することはない。

しかしながら、スクレーバー（９）は濾材（１）に接す
る事なくわずがな間隙を空けて取付けられるからケーキ
層のごくわずがな部分は板材面上に残留する。このため
短材面を完全に更新できず、その事が少しずつ炉開を閉
塞する要因ともなりうる。

本発明においては、超音波洗浄機ユニ７）（１５）を堀
材の回転中に作動させるため、その作用により上記ｔｐ
面の残留薄層は破壊され除去されて坦面が更新されるた
め３月面の目づまり閉塞状態を惹起する事を効果的に防
止する事となる。

前述の如く、先端ノズルの設置位置は、スクレーバ＝（
９）の下から（１ａ）の位置に至るまでであり、（１ａ
）をすぎた所ではすでに新たなケーキ層が形成されてお
り、ここに設置する事はその作用を妨げる事となり同時
連続運転を目的とする場合は好ましくない。また設置位
置は出来る限りスクレーバー（９）に近づけた方がよく
、よりよい作業効率を得る事が出来る。（１ａ）を過ぎ
た位置に設置する場合は、連続的な洗浄ではなり、減圧
及び原液の供給を一時中断し、ｔｒ３材の回転のみを行
なっている状態で作動させれば、ｆ月相の洗浄、更新は
十分に可能である。これでも、短材をいちいち外して洗
浄を行なうよりもはるかに効率的であり、ある程度の効
果は生みうるちのである。

本発明に用うる超音波洗浄機ユニットは、前述の如く小
型のものであり、発振方式や周波数に特に特徴を有する
ものではない。

〈発明の効果〉 本発明に係る固液分離装置によれば、高濃度の固形分あ
るいは液体分を効果的に回収する事が可能であり、しか
もその操作を長時間連続的り二行なう事が可能となる。

又、短材としてセラミ７り系短材を用いた装置は、例え
ば薬品類の製造工程等において液中に分散した結晶や粉
末の回収、あるいは液状薬品中の夾雑物の除去等、重要
なる精製回収工程への適用が可能であり、高価な薬品類
を無駄にしたりあるいは変質させる事な（、効率よく精
製回収する事が可能な装置である。

また本装置は連続長期間の使用が可能となり、例えば薬
品や結晶の製造ラインに組み込む事を可能とし、もって
停台あるいは回分式の方式による原料や母液のロス、更
には製造時間の差による品質差を未然に防止し、極めて
効率的な製造方式を約する事が出来るようになった。

従来かかる工程に多用されていた遠心分ＩＩ！は処理能
力が低く、操作も熟練と勘を要し、安定した品質のもの
が得にくく、しかも生産性に直接結びつく連続化が全く
不可能であった事に比較すると格段の進歩でありその効
果は著しい、しかも、末法によって得られた固型分は、
その液体分含有率が比較的低く予備乾燥を経たような物
性を呈するものであるので、それに続く乾燥工程のエネ
ルギーを少くして経済的であるのみならず、乾燥等での
熱履歴を短くするので熱による変質を極力抑制する事が
出来るよう番こなると言ったような波及効果も大きく、
極めて有用な装置と言う事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る固液分離装置の一例を示す外観説
明図、第２図はその円筒型炉材の円軸方向の断面を示す
図面である。 １・・・円筒型炉材、　　　２・・・回転支軸、３・・
・中空回転軸、　　４・・・貯槽、５Ａ、５Ｂ・・・側
板、　　　６・・・駆動モーター７・・・吸引用パイプ
、　　８・・・ポンプ、９・・・掻取り刃（スフレイパ
ー）、 １０・・・原液、　　　　　１１・・・プーリー１３・
・・減速機、　　　　１４・・・プーリー１５・・・超
音波洗浄機ユニット。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）粒子を含む固液混合流体を液槽に連続的に供給し
   ながら、円筒状ろ材を回転させ、負圧装置を駆動して前
   記ろ材の内部を減圧状態に維持しつつ混合流体中の液体
   分を前記ろ材の内部に吸引して系外に排出し、このろ材
   の表面に薄層状に堆積した粒子層をろ材の表面に付設し
   た掻き取り刃により除去する固液分離装置に於て、液中
   のろ材表面に、その全幅に亘って超音波を放射する超音
   波発振器を近接して配置し、ろ材の回転を止めることな
   く負圧装置のみを間欠的に停止し、前記超音波発振器を
   駆動させることを特徴とする固液分離方法。
2. （２）連続気孔を有する円筒状ろ材と、該ろ材の下部を
   収納し、粒子を多く含む固液混合流体を供給する液槽と
   、前記ろ材の内部空胴部を減圧状態に維持しつつ、この
   ろ材を回転させて前記固液混合流体中の液体分を吸引し
   て系外に排出する排出手段と、ろ材表面に形成された微
   粒子の堆積層を掻き取るための掻き取り刃とを配設して
   なる固液分離装置において、液中のろ材の長手方向全面
   に亘って超音波を放射する超音波発振器を、該ろ材に近
   接して配設したことを特徴とする固液分離装置。
3. （３）連続気孔を有する円筒状ろ材の材質がセラミック
   で構成されたことを特徴とする請求項（２）記載の固液
   分離装置。
4. （４）超音波発振器が、円筒状ろ材の長手方向全面を往
   復運動させるトラバース機構を具備せしめたことを特徴
   とする請求項（２）又は（３）記載の固液分離装置。