JPH0618575Y2 - 回転濾過装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、精密濾過膜や限外濾過膜を用いて菌体などの
分離・濃縮を行う回転濾過装置に関し、詳細には、濾過
により濾過素子の表面に形成される付着層の洗浄・除去
を簡易な構成で効率良く行い得るように改善された回転
濾過装置に関する。

〔従来の技術〕 精密濾過膜や限外濾過膜等を用い、菌体などを懸濁させ
て含む原液を、加圧または真空濾過する濾過方法におい
ては、その濾過の進行に伴い原液中に含まれる微粒子や
ゼラチン質等が濾過膜表面に捕捉され、その濾過面に付
着層が形成される。

そして、これら微粒子やゼラチン質等の高粘度物質で構
成される付着層は、濾過圧縮性が大きいので、その濾過
の進行と共に急激に濾過面を目詰りさせて濾過抵抗を増
大させる。

この濾過面における付着層の形成を抑制して、濾過効率
の低下を防ぎ継続的に濾過する装置として代表的なもの
に回転濾過装置、すなわち、内部に中空小室を備えた複
数の濾過素子を回転軸上に直列的に間隙を隔てて同芯状
に設け、これらを一体的に回転させて、これら濾過素子
表面に捕捉される微粒子等に遠心力を与えて外周方向に
排除する一方、原液と濾過素子との相対速度差にて原液
に乱流や渦流を発生させることで付着層の形成を抑制す
る濾過装置がある。

しかし、これら回転濾過装置においては、単に複数の濾
過素子を一体的に回転させるだけでは、これら濾過素子
間の原液が濾過素子と同一方向に随伴流動するいわゆる
共回り現象が生じて、濾過面における付着層の形成を抑
制するという所期の目的を達成し得なくなるので、この
随伴流動の発生を防止するための構成について種々の工
夫が加えられ、また数多くの提案がなされている。

これら従来の回転濾過装置としては、例えば、中空回転
軸に取付けた複数の回転濾過素子の間に固定濾過素子を
配したもの（特開昭47-23949号）、外周部に濾過槽壁と
接触回転する逆送羽根を備え、かつ中空回転軸近傍に流
通部を設けた環状濾過素子と、外周部に流通間隙を有す
る濾過素子とを交互に回転軸に取付ける一方、これら濾
過素子の間に掻取刃を回転自在に配したもの（特開昭48
-87473号）、中空回転軸に取付けた複数個の濾過素子の
間、およびこれら濾過素子の内部に設けた中空部に、濾
過素子の回転方向に直交する方向に延びた１個または複
数個の流動制御体を配したもの（特開昭50-69657号）な
どが知られている。

また、濾過の進行に伴い不可避的に形成される付着層を
除去するために、濾過槽壁側の固定位置にブラシを半径
方向に進退可能に附設し、このブラシを回転軸に取付け
た複数の濾過素子の間に挿入させて、各濾過素子の表面
の付着層を除去させるものがある。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、上記の従来の回転濾過装置は、濾過素子表面へ
の付着層の形成を抑制し得るものの、回転濾過素子と固
定濾過素子や掻取刃や流動制御体等とを交互に、しかも
できるだけ少ない間隙で設置する必要があり、その構造
が非常に複雑かつ精密なものとなるため、その組立や分
解に煩雑な手順を要するものとなるという問題がある。

また、濾過の進行に伴い不可避的に形成される付着層を
除去するに、濾過槽壁側の固定位置にブラシを設ける場
合、濾過槽壁側から挿入されるブラシと各回転濾過素子
の間との相対位置を正確に組立て、かつ各回転濾過素子
は歪みのないものとすることが要求され、しかも濾過槽
側にブラシの収納スペースを設ける必要があり、その外
郭が大きくなるという問題がある。

本考案は上記従来装置における問題点に鑑み、簡易な構
成にて、濾過素子の表面に形成された付着層の洗浄・除
去を容易かつ確実に行い得る回転濾過装置の提供を目的
とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本考案の回転濾過装置
は、原液を連続的に送入するよう構成された濾過槽内
に、濾過液の取出し手段と連通する中心孔を有し、回転
駆動装置に連結された中空回転軸を設けると共に、この
中空回転軸上に内部に中空小室を有する複数個の円盤状
の濾過素子を液体流通自由な間隙を隔てて同芯状に取付
け、かつこれら濾過素子の小室と中空回転軸の中心孔と
を液体流通可能に連通させてなる回転濾過装置におい
て、前記各濾過素子の間それぞれに、その一方の端部を
前記中空回転軸に個別回転自由に軸支され、他方の端部
を濾過素子外周より外方に突出させた棒状ブラシを半径
方向に配設すると共に、前記濾過槽の内周面と濾過素子
外周との空間に、回動退避可能な棒状ブラシのストッパ
ーを設け、かつ、前記回転駆動装置の電動機に周波数変
換器を接続させたものである。

そして、棒状ブラシのストッパーが、中空回転軸と平行
に回動自由に配設された回動軸と、この回動軸の外周上
に、半径方向に突出し、かつ回動軸の回動方向に対する
角度位相をそれぞれ違えて突設された複数枚の停止板と
からなるものとされても良い。

〔実施例〕

本考案の実施例を図面を参照して、以下に説明する。

第１図は本考案の実施例の回転濾過装置の要部を示す正
断面図、第２図は第１図のII−II断面図である。

第１図および第２図において、(1)は濾過槽であって、
この濾過槽(1)は図外の原液の供給手段と連通する入口
管(1a)と、図外の濃縮濾過溶液の回収・循環手段と連通
する出口管(1b)とを備えた密閉圧力容器である。

(2)は中空回転軸であって、この中空回転軸(2)は、軸封
装置(7)を介して回転自由かつ水密に濾過槽(1)内に挿入
配置され、濾過槽(1)外の端部において回転駆動装置(8)
に連結されると共に、この回転駆動装置(8)に連結され
た電動機(9)にて駆動回転されるもので、その濾過槽(1)
外の軸端に、図外の濾過液回収手段と連通する濾過液出
口管(2a)を備えたものである。また、電動機(9)は、周
数数変換器(10)に接続され、この周波数変換器(10)を介
して入力される交流電流の周波数を変更することで、そ
の回転数を任意に変更できるものとされてある。

(3)は濾過素子であって、この濾過素子(3)は内部に中空
小室を備えた円盤状とされ、回転中心寄りに原液貫流口
(3a)を設けたもので、その中空小室と中空回転軸(2)の
中心孔とを液体流通可能に連通して円周方向に等角度で
３個配された濾液パイプ(6)を介して中空回転軸(2)に接
続され、かつ、中空回転軸(2)に対し直交して軸方向に
等間隙を隔てて直列的に複数個配設されてあり、それぞ
れ中空回転軸(2)と一体に回転可能とされたものであ
る。

(4)は棒状ブラシであって、この棒状ブラシ(4)は、棒体
の外周部にブラシ毛を均等かつ密に植設した本体部(4a)
と、この本体部(4a)の基幹部に設けられ、中空回転軸
(2)の各濾過素子(3)間の外周上に回転自由に取付けられ
た環状回転部(4b)と、本体部(4a)の反環状回転部(4b)側
のブラシ毛を植設しない被停止棒部(4c)とを備えたもの
で、各濾過素子(3)の間それぞれに、その被停止棒部(4
c)を濾過素子(3)の外周より外方に突出させると共に、
この棒状ブラシ(4)が濾過素子(3)と同伴回転し得る程度
に、その本体部(4a)のブラシ毛先端を、両側の濾過素子
(3)側面に軽く当接させて、半径方向に配設されてあ
る。

(5)はストッパーであって、このストッパー(5)は、回動
軸(5a)と、この回動軸(5a)の外周上に、半径方向に突出
して軸方向に長く設けられた、三枚の平板状の停止板(5
b)(5c)(5d)とを備えたもので、濾過槽(1)の内周面と濾
過素子(3)外周との間の空間に、中空回転軸(2)と平行
に、軸封装置(11)を介して回動自由かつ水密に挿入配置
され、かつ、濾過槽(1)の側外方に位置させた回動軸(5
a)の一方の端部を図外の回動手段に連結されてある。

また、このストッパー(5)の平板状の三枚の停止板(5b)
(5c)(5d)は、その説明図である第３図および第３図のIV
−IV断面である第４図に示すように、回動軸(5a)の回動
方向に対する角度位相を、それぞれ互いに90度違えて突
設されてある。そして、回動軸(5a)を90度ピッチに回動
させて、これら停止板(5b)(5c)(5d)を、順次かつ個々に
中空回転軸(2)の回転中心に向かう方向に位置して回動
させるとき、これら停止板(5b)(5c)(5d)が、それぞに対
応する複数の棒状ブラシ(4)の被停止棒部(4c)に当接し
て、棒状ブラシ(4)の回転をグループ単位に停止させ、
次いで他の方向に回動退避させるとき、棒状ブラシ(4)
の自由な回転を許容するものとされてある。すなわち、
このストッパー(5)は、その回動により棒状ブラシ(4)を
グループ単位に任意に、その設置位置で停止させるもの
である。

上記の構成を具備する本実施例の回転濾過装置による濾
過においては、原液は入口管(1a)より濾過槽(1)内に加
圧供給され、回転する各濾過素子(3)で濾過された濾過
液は、濾液パイプ(6)および中空回転軸(2)の中心孔を経
て濾過液出口管(2a)から系外に取出され、一方、濾過槽
(1)内で濾過により濃縮された原液は、適宜に出口管(1
b)より排出される。また、回転する濾過素子(3)の表面
に接する原液は、その粘性に応じて濾過素子(3)の回転
力を受けて、濾過素子(3)の回転方向に随伴して流れる
と共に、その回転による遠心力を受けて濾過素子(3)の
外周方向すなわち回転半径方向にも流れる。

この原液の流れにより、濾過素子(3)の表面に付着せん
とする原液中の懸濁微粒子は、外径方向に押しやられ、
濾過素子(3)表面に付着層を形成することを抑制され
る。

そして、濾過素子(3)の外周方向に流れた原液は濾過槽
(1)の壁面に沿って流動して両側壁面部より濾過素子(3)
の回転中心部に向かって流され、各濾過素子(3)の回転
中心寄りに設けた原液貫流口(3a)を経由して各濾過素子
(3)の中心寄りから各濾過素子(3)の間の間隙に還流させ
られる。

上に述べた濾過に際しては、ストッパー(5)の三枚の停
止板(5b)(5c)(5d)の全てを回動退避させ、棒状ブラシ
(4)を回転自由にする。このとき、各棒状ブラシ(4)は、
濾過素子(3)の回転および原液の回転方向への流に随伴
して回転し、かつ、これら棒状ブラシ(4)は半径方向に
配設されてあるので、原液および原液中の懸濁微粒子の
回転半径方向にへの移動を阻害することがない。

一方、濾過の進行に伴い濾過素子(3)の表面に微粒子の
付着層が形成されて濾過抵抗が増大したときには、濾過
素子(3)の回転を継続しながら、ストッパー(5)を回動さ
せ、その停止板(5b)を棒状ブラシ(4)の被停止棒部(4c)
に当接させて棒状ブラシ(4)の回転を停止させること
で、濾過素子(3)と棒状ブラシ(4)との相対動により、各
濾過素子(3)の表面に形成された微粒子の付着層を容易
に剥離させて、濾過槽(1)内の原液中に再懸濁させるこ
とができ、また、微粒子の懸濁濃度が増加した原液は、
出口管(1b)より系外に排出・除去することができる。

しかし、回転濾過装置においては、前に述べたように、
原液と濾過素子(3)との相対速度差にて原液に乱流や渦
流を発生させることで付着層の形成を抑制することに本
来の要点があることより、その濾過に際し、濾過素子
(3)は、比較的に高速回転（具体的には、周速で３〜５
ｍ／sec.）させられ、かつ原液も流動回転している。従
って、この高速なる濾過時の回転を継続しながら、スト
ッパー(5)を回動させて、全て棒状ブラシ(4)の回転を同
時に停止させると、ストッパー(5)および棒状ブラシ(4)
に大きな衝撃が負荷される。そして、この場合には、ス
トッパー(5)および棒状ブラシ(4)を、変形して自己本来
の機能を失ったり、濾過素子(3)の濾過面を損傷したり
することのないように、停止時の衝撃に耐える頑丈なも
のとすることが必要となり、結果として、より簡易かつ
コンパクトな構成とせんとする所期の目的が達成し難く
なる。

ここで、本実施例においては、濾過素子(3)を洗浄する
に際して、電動機(9)に入力される交流電流の周波数を
周数数変換器(10)で低く変換し、この濾過素子(3)の回
転数を濾過時より大幅に低下（具体的には、周速で0.3
〜0.5ｍ／sec.）させ、しかる後に、ストッパー(5)を回
動させて棒状ブラシ(4)の回転を停止させることで、そ
の停止に伴う衝撃を緩和させると共に、このストッパー
(5)の回動軸(5a)を、90度ピッチに回動させて、三枚の
停止板(5b)(5c)(5d)にて、それぞに対応する複数の棒状
ブラシ(4)の回転をグループ単位に停止させることで、
このストッパー(5)に対する負荷をより低いものとす
る。このように、低速回転にて、かつグループ単位に停
止させられた棒状ブラシ(4)にて、濾過素子(3)をグルー
プ単位に洗浄し得る構成とすることで、棒状ブラシ(4)
およびストッパー(5)に対する負荷を低め、これらを比
較的に華奢かつコンパクトなものとし得るに加え、濾過
素子(3)の濾過面の保護と、洗浄時の所要動力を低下さ
せる効果とを併せて得ることができる。

なお、濾過素子(3)の回転数を低く変更させるについて
は、電動機(9)の回転を伝える回転駆動装置(8)の変速比
を可変とすることで対応させることが考えられるが、通
常の回転濾過装置においては、その濾過素子(3)を回転
させるに、比較的大きな出力を要すため、この回転駆動
装置(8)の変速比を、前述のように1/10近くまで減速し
得る変速幅の広いものとすると、その外郭寸法およびコ
ストが、周数数変換器(10)を設けるに比べ格段に増大す
る。

以上に述べたように、本実施例の回転濾過装置は、各濾
過素子の間それぞれに、棒状ブラシを回転可能にかつ任
意に停止可能に設けるという比較的に組立精度を要さな
い簡易な構成をもって、濾過効率を低下させることな
く、濾過素子の濾過面に形成された付着層の除去・洗浄
を容易かつ確実に行い得、長期に安定した濾過を継続す
ることができる。また、濾過素子の洗浄に際し、濾過素
子の回転を低下させると共に、棒状ブラシをグループ単
位に停止させることができ、棒状ブラシおよびストッパ
ーを比較的に華奢かつコンパクトなものとし得るに加
え、濾過素子の濾過面の保護と、洗浄時の所要動力を低
下させる効果をも得る。

なお、本実施例においては、棒状ブラシ(4)を半径方向
に直線状に配設されたものとしたが、各濾過素子(3)の
間の原液は、前述のように、濾過素子(3)の回転に随伴
する回転方向への流れと、回転に伴う遠心力による回転
半径方向への流れとの複合流となって、渦巻状の流れを
形成しながら濾過素子(3)の外周方向に流されるので、
例えば、第５図に示すように、棒状ブラシ(54)を、この
原液の渦巻状の流れに沿うように、濾過素子の回転方向
Ａに突出する湾曲形状に曲げたものとすることも、各濾
過素子の間の原液の外周方向への流れに対する抵抗をよ
り小さなものとし得るので、好ましい例である。また、
叙上の実施例の濾過装置は、各濾過素子(3)の回転中心
寄りに原液貫流口(3a)を設けたものとしたが、これは一
例であって、本考案は、この構成に制約されるものでは
ない。

〔考案の効果〕

以上に述べたように、本考案の回転濾過装置は、各濾過
素子の間それぞれに、棒状ブラシを回転可能にかつ任意
に停止可能に設けるという比較的に組立精度を要さない
簡易な構成をもって、濾過効率を低下させることなく、
濾過素子の表面に不可避的に形成される微粒子の付着層
を容易かつ確実に洗浄・除去することができて、長期に
安定した濾過を継続することができる。また、濾過素子
の洗浄に際し、濾過素子の回転を低下させると共に、棒
状ブラシをグループ単位に停止させることができ、棒状
ブラシおよびストッパーに対する負荷を低めて比較的に
華奢かつコンパクトなものとし得るに併せ、濾過素子の
濾過面の保護と、洗浄時の所要動力を低下させるという
効果をも得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の回転濾過装置の要部を示す正
断面図、 第２図は第１図のII−II断面図、 第３図は本考案の実施例の回転濾過装置の棒状ブラシを
停止させるストッパーの説明図、 第４図は第３図のIV−IV断面図、 第５図は本考案の他の実施例の説明図である。 (1)……濾過槽、(2)……中空回転軸、 (3)……濾過素子、(4)……棒状ブラシ、 (5)……ストッパー、(5a)……回動軸、 (5b)(5c)(5d)……停止板、(8)……回転駆動装置、 (9)……電動機、(10)……周波数変換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 33/44 33/58 65/04 8014−4Ｄ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】原液を連続的に送入するよう構成された濾
   過槽内に、濾過液の取出し手段と連通する中心孔を有
   し、回転駆動装置に連結された中空回転軸を設けると共
   に、この中空回転軸上に内部に中空小室を有する複数個
   の円盤状の濾過素子を液体流通自由な間隙を隔てて同芯
   状に取付け、かつこれら濾過素子の小室と中空回転軸の
   中心孔とを液体流通可能に連通させてなる回転濾過装置
   において、前記各濾過素子の間それぞれに、その一方の
   端部を前記中空回転軸に個別回転自由に軸支され、他方
   の端部を濾過素子外周より外方に突出させた棒状ブラシ
   を半径方向に配設すると共に、前記濾過槽の内周面と濾
   過素子外周との空間に、回動退避可能な棒状ブラシのス
   トッパーを設け、かつ、前記回転駆動装置の電動機に周
   波数変換器を接続させたことを特徴とする回転濾過装
   置。
2. 【請求項２】棒状ブラシのストッパーが、中空回転軸と
   平行に回動自由に配設された回動軸と、この回動軸の外
   周上に、半径方向に突出し、かつ回動軸の回動方向に対
   する角度位相をそれぞれ違えて突設された複数枚の停止
   板とからなることを特徴とする第１請求項記載の回転濾
   過装置。