JPH07155565A - 回転型膜分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 濾過板表面に剥離力を作用させることができ
て汚れ除去性能低下を防止できるのみならず、濾過板に
生じる負荷応力を大幅に低減することができる回転型膜
分離装置を得る。 【構成】 濾過板１８の対向間隙には、棒状とされたバ
ッフル２６が回転軸２２の軸線方向に沿って移動自在に
取り付けられている。したがって、濾過板１８の表面に
速度勾配を生じさせて剪断力を作用させることができ、
濾過板１８の汚れを剥離できる。さらに、バッフル２６
は流体抵抗力により前後の圧力が均一になる位置へ移動
され、結果的に前後の圧力が均一になって濾過板１８に
生じる負荷応力が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固液分離用の濾過板によ
って溶液を濾過する回転型膜分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、医薬品や食品などの製造工程に
おける溶液を濃縮する場合に用いられる濾過装置（膜分
離装置）のうち、膜エレメントとして平板状の濾過板を
用いこの濾過板を回転軸によって支持した構成のものが
知られている。

【０００３】この種の濾過装置（濾過板）では、回転軸
と共に濾過板を回転させることにより、濾過板表面に溶
液の粘性に伴う剪断力（剥離力）を作用させて汚れを除
去することができ、濾過量の低下を抑制することができ
る。

【０００４】ところで、このような濾過装置を工業的に
大規模に利用する場合には、多量の溶液を濾過するため
に濾過面積を増やす必要があり、このため、複数枚の濾
過板を所定間隔で回転軸に並設して取り付けている。さ
らに、装置の容積効率を高くするためには、各濾過板の
対向間隙を狭く設定する。

【０００５】ところで、前述の如く濾過板の対向間隙を
狭く設定すると、濾過板の間の溶液は、その粘性に起因
して濾過板と共回りする。このため、濾過板表面に作用
する溶液の剪断力（剥離力）が低下し、汚れ除去性能や
濾過量が低下する問題があった。

【０００６】そこで、前述の如き溶液の共回りによる汚
れ除去性能や濾過量の低下を防止するために、複数配列
された濾過板の対向間隙にバッフルプレートを配置した
構成の濾過装置が提案されている（実開平３−７０７２
９号）。この濾過装置によれば、溶液が濾過板と共回り
しても、濾過板（回転板）とバッフルプレート（固定
板）との間に速度勾配を生じさせることができ、これに
より、濾過板表面に剪断力（剥離力）を作用させること
ができて、汚れ除去性能や濾過量の低下を防止すること
ができる。

【０００７】しかしながら、前記バッフルプレートを備
えた濾過装置では、濾過板に生じる負荷応力が大きくな
る問題があった。すなわち、多量の溶液を濾過する工業
用の濾過装置では、濾過板の間の真の中心にこの濾過板
と完全に平行な状態でバッフルプレートを据え付けるこ
とが極めて困難であり、またコスト高でもあった。この
ため、濾過板の対向間隙におけるバッフルプレートの前
面と後面とで溶液の流速が異なり、このため圧力も異な
るので、濾過板に曲げ応力を生じさせることになる。実
測によれば、溶液中で濾過板を回転させた場合には、空
気中で回転させた場合に比べて、約３倍の負荷応力が生
じていた。

【０００８】この結果、このような大きな負荷応力に耐
えるように、濾過板の厚さを大きくして強度を向上させ
る等の必要が生じるが、このために装置の容積効率が大
幅に低下したり、濾過板の重量が増加して回転軸の軸径
を太くする必要がある等の問題が残存し、このための対
策が切望されていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮して、濾過板表面に剪断力（剥離力）を作用させるこ
とができて汚れ除去性能や濾過量の低下を防止すること
ができるのみならず、濾過板に生じる負荷応力を大幅に
低減することができる回転型膜分離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】請求項１の発明に係る回
転型膜分離装置は、固液分離用の複数の濾過板が所定間
隔で並設され回転軸によって支持された回転型膜分離装
置において、棒状に形成されると共に、前記濾過板の対
向間隙において前記回転軸と平行に移動自在に支持さ
れ、前記濾過板の回転に伴う流体抵抗力によって移動さ
れるバッフルを備えたことを特徴としている。

【００１１】請求項２の発明に係る回転型膜分離装置
は、請求項１に記載の回転型膜分離装置において、前記
バッフルと前記濾過板との対向間隙を、前記濾過板の半
径方向外側部分よりも半径方向内側部分において狭くし
たことを特徴としている。

【００１２】

【作用】請求項１記載の回転型膜分離装置では、回転軸
に所定間隔で並設されて支持された複数の濾過板の対向
間隙に、棒状でかつ濾過板の対向間隙において回転軸と
平行に移動自在に指示されたバッフルが設けられる。

【００１３】ここで、バッフルは棒状とされているた
め、濾過板との間にプレート状のものと同様に速度勾配
を生じさせることができ、これにより、濾過板表面にプ
レート状のものと同様に剪断力（剥離力）を作用させる
ことができる。したがって、汚れ除去性能や濾過量の低
下を防止することができる。

【００１４】さらに、バッフルはプレート状のものに比
べて表面積が少ないため、このバッフルの前後両側の圧
力が均一でなくても、濾過板に作用する荷重は小さくな
り、濾過板に生じる負荷応力は小さくなる。また、バッ
フルは濾過板の対向間隙において回転軸と平行に移動自
在に支持されているため、濾過板の対向間隙における前
後両側の圧力が均一でなくても、この圧力が均一になる
位置へ濾過板の回転に伴う流体抵抗力によって移動さ
れ、結果的に前記圧力が均一になって濾過板に生じる負
荷応力が低減される。

【００１５】このように、請求項１記載の回転型膜分離
装置では、単に汚れ除去性能や濾過量の低下を防止する
ことができるのみならず、濾過板に生じる負荷応力を大
幅に低減することができる。

【００１６】請求項２記載の回転型膜分離装置では、溶
液との相対速度が小さく共回りが生じ易い濾過板半径方
向内側部分では、バッフルと濾過板との対向間隙が狭い
ため濾過板表面に大きな剪断力（剥離力）を作用させる
ことができ、一方、溶液との相対速度が大きい濾過板半
径方向外側部分では、バッフルと濾過板との対向間隙が
広いため濾過板に作用する荷重は小さくなり濾過板に生
じる負荷応力は小さくなる。

【００１７】このように、請求項２記載の回転型膜分離
装置では、濾過板表面に適切に剪断力（剥離力）を作用
させつつ、濾過板に生じる負荷応力を小さくでき、両者
を共に効果的に満足することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１９】図１には本発明の第１実施例に係る回転型
膜分離装置１０の全体的な概略断面図が示されている。
また、図２には図１の２−２線に沿った回転型膜分離装
置１０の断面図が示されている。

【００２０】回転型膜分離装置１０は、円筒形の密閉容
器１２を備えている。この密閉容器１２には、流入口１
４及び流出口１６が設けられており、流入口１４から溶
液（被濾過液）が導入され、流出口１６から取り出され
る。また、密閉容器１２内には、濾過板１８が配置され
ている。濾過板１８は、中空円板状に形成されており、
複数枚が所定間隔で並設しさらに連通孔２０を介して回
転軸２２の軸芯孔２４に連通して取り付けられている。
したがって、流入口１４から導入された溶液（被濾過
液）は、濾過板１８によって懸濁物質等が除去された後
に濾過後の溶液が連通孔２０を経て軸芯孔２４から取り
出され、一方、懸濁物質等が除去された濾過後の濃縮液
は流出口１６から取り出される構成である。

【００２１】また、密閉容器１２内には、バッフル２６
が配置されている。バッフル２６は断面形状が円形の棒
状に形成されると共に二本一組とされており、各濾過板
１８の対向間隙に位置すると共にこの対向間隙において
回転軸２２の軸線方向に沿って移動自在に支持部２８に
取り付けられている。したがって、濾過板１８の対向間
隙におけるバッフル２６の前後両側の圧力が不均一な場
合には、この圧力が均一になる位置へ濾過板１８の回転
に伴う流体抵抗力によってバッフル２６が移動されるよ
うに構成されている。

【００２２】以上の構成による回転型膜分離装置１０で
は、流入口１４から導入された溶液（被濾過液）は、濾
過板１８によって懸濁物質等が除去された後に濾過後の
溶液が連通孔２０を経て軸芯孔２４から取り出され、一
方、懸濁物質等が除去された濾過後の濃縮液は流出口１
６から取り出される。

【００２３】ここで、バッフル２６は棒状で二本一組と
されているため、濾過板１８との間にプレート状のもの
と同等の速度勾配を生じさせることができ、これによ
り、濾過板１８表面にプレート状のものと同等の剪断力
（剥離力）を作用させることができる。したがって、汚
れ除去性能や濾過量の低下を防止することができる。

【００２４】さらに、バッフル２６はプレート状のもの
に比べて表面積が少ないため、このバッフル２６の前後
両側の圧力が均一でなくても（換言すれば、濾過板１８
の間の真の中心にこの濾過板１８と完全に平行な状態で
バッフル２６が配置されていなくても）、濾過板１８に
作用する荷重は小さくなり、濾過板１８に生じる負荷応
力は小さくなる。また、バッフル２６は濾過板１８の対
向間隙において移動自在に支持されているため、濾過板
１８の対向間隙におけるバッフル２６の前後両側の圧力
が均一でなくても、この圧力が均一になる位置へ濾過板
１８の回転に伴う流体抵抗力によって移動され、結果的
に前記圧力が均一になって濾過板１８に生じる負荷応力
が更に低減される。実測によると、従来のプレート状の
バッフルに比べて、負荷応力を１／２以下に低減するこ
とができた。

【００２５】このように、回転型膜分離装置１０では、
単に汚れ除去性能や濾過量の低下を防止することができ
るのみならず、濾過板１８に生じる負荷応力を大幅に低
減することができる。

【００２６】なお、前記第１実施例におけるバッフル２
６は、断面形状が円形のものに限らず、他の形状例えば
断面形状が三角形や四角形のもの、あるいは星形やＬ字
形のもの等であってもよく、さらに螺旋溝を設けたもの
や螺旋状に捩じって形成したものであってもよい。この
ようにバッフル２６の断面形状を多角形等にすることに
より、バッフル２６に溶液が衝突した際の溶液の乱れ
（乱流）が大きくなり、濾過板１８の表面に作用する剪
断力をより一層大きくすることができ、更に効果的であ
る。

【００２７】次に本発明の他の実施例を説明する。な
お、前記第１実施例と基本的に同一の部品には前記第１
実施例と同一の符号を付与してその説明を省略してい
る。

【００２８】図３には第２実施例に係る回転型膜分離装
置３０の全体的な概略断面図が示されている。また、図
４には図３の４−４線に沿った回転型膜分離装置３０の
断面図が示されている。

【００２９】回転型膜分離装置３０では、バッフル３２
が配置されている。バッフル３２は、円筒部３４及びブ
レード部３６から構成されており、各濾過板１８の対向
間隙に位置し回転軸２２に対し直交して支持部２８に固
定された支軸３８に、円筒部３４が回動自在に取り付け
られている。このバッフル３２は、二本一組とされて各
濾過板１８の対向間隙に位置している。したがって、濾
過板１８の対向間隙におけるバッフル３２の前後両側の
圧力が不均一な場合には、この圧力が均一になる位置へ
濾過板１８の回転に伴う流体抵抗力によって支軸３８周
りにブレード部３６が揺動されるように構成されてい
る。

【００３０】なお、バッフル３２のブレード部３６は、
ポリプロピレン等の柔軟性を有する樹脂材あるいは薄肉
の金属材等によって形成することが好ましい。

【００３１】この回転型膜分離装置３０においても、流
入口１４から導入された溶液（被濾過液）は、濾過板１
８によって懸濁物質等が除去された後に濾過後の溶液が
連通孔２０を経て軸芯孔２４から取り出され、一方、懸
濁物質等が除去された濾過後の濃縮液は流出口１６から
取り出される。

【００３２】また、回転型膜分離装置３０のバッフル３
２においても、濾過板１８との間にプレート状のものと
同等の速度勾配を生じさせることができ、これにより、
濾過板１８表面にプレート状のものと同等の剪断力（剥
離力）を作用させることができる。したがって、汚れ除
去性能や濾過量の低下を防止することができる。

【００３３】また、バッフル３２は濾過板１８の対向間
隙において支軸３８周りに回動自在に支持されているた
め、濾過板１８の対向間隙におけるバッフル３２の前後
両側の圧力が均一でなくても、この圧力が均一になる位
置へ濾過板１８の回転に伴う流体抵抗力によってブレー
ド部３６が支軸３８周りに揺動され、結果的に前記圧力
が均一になって濾過板１８に生じる負荷応力が更に低減
される。

【００３４】このように、回転型膜分離装置３０におい
ても、単に汚れ除去性能や濾過量の低下を防止すること
ができるのみならず、濾過板１８に生じる負荷応力を大
幅に低減することができる。

【００３５】なお、前記第２実施例におけるバッフル３
２は、円筒部３４が支軸３８に回動自在に支持された構
成としたが、これに限らず、円筒部３４を支軸３８と一
体に固定すると共にこの支軸３８を支持部２８に回動自
在に取り付ける構成としてもよい。

【００３６】図５には第３実施例に係る回転型膜分離装
置４０の全体的な概略断面図が示されている。

【００３７】回転型膜分離装置４０では、バッフル４２
が配置されている。バッフル４２の一端部は、回転軸２
２と平行に配置された支軸４４に移動自在に貫通されて
おり、各濾過板１８の対向間隙に位置している。したが
って、濾過板１８の対向間隙におけるバッフル４２の前
後両側の圧力が不均一な場合には、この圧力が均一にな
る位置へ濾過板１８の回転に伴う流体抵抗力によって移
動されるように構成されている。

【００３８】なお、バッフル４２の支持部分両側の支軸
４４にはストッパ４６が固定されており、バッフル４２
の必要以上の移動（濾過板１８に接触しないように）制
限している。

【００３９】この第３実施例に係る回転型膜分離装置４
０のバッフル４２においても、濾過板１８との間にプレ
ート状のものと同等の速度勾配を生じさせることがで
き、これにより、濾過板１８表面にプレート状のものと
同等の剪断力（剥離力）を作用させることができる。し
たがって、汚れ除去性能や濾過量の低下を防止すること
ができる。

【００４０】また、バッフル４２は濾過板１８の対向間
隙において移動自在に支持されているため、濾過板１８
の対向間隙におけるバッフル４２の前後両側の圧力が均
一でなくても、この圧力が均一になる位置へ濾過板１８
の回転に伴う流体抵抗力によってバッフル４２が移動さ
れ、結果的に前記圧力が均一になって濾過板１８に生じ
る負荷応力が更に低減される。実測によると、従来のプ
レート状のバッフルに比べて、負荷応力を１／２以下に
低減することができた。

【００４１】このように、回転型膜分離装置４０におい
ても、単に汚れ除去性能や濾過量の低下を防止すること
ができるのみならず、濾過板１８に生じる負荷応力を大
幅に低減することができる。

【００４２】図６には第４実施例に係る回転型膜分離装
置５０の全体的な概略断面図が示されている。

【００４３】回転型膜分離装置５０では、バッフル５２
が配置されている。このバッフル５２は、側面視におい
て長台形状に形成されており、各濾過板１８の対向間隙
において回転軸２２の軸線方向に沿って移動自在に、短
片側が支持部２８に取り付けられている。すなわち、バ
ッフル５２と濾過板１８との対向間隙は、濾過板１８の
半径方向外側部分よりも半径方向内側部分において狭く
構成されている。

【００４４】この第４実施例に係る回転型膜分離装置５
０のバッフル５２においても、濾過板１８との間にプレ
ート状のものと同等の速度勾配を生じさせることがで
き、これにより、濾過板１８表面にプレート状のものと
同等の剪断力（剥離力）を作用させることができる。し
たがって、汚れ除去性能や濾過量の低下を防止すること
ができる。

【００４５】また、バッフル５２は濾過板１８の対向間
隙において回転軸２２に沿って移動自在に支持されてい
るため、濾過板１８の対向間隙におけるバッフル５２の
前後両側の圧力が均一でなくても、この圧力が均一にな
る位置へ濾過板１８の回転に伴う流体抵抗力によってバ
ッフル５２が移動され、結果的に前記圧力が均一になっ
て濾過板１８に生じる負荷応力が低減される。

【００４６】さらに、バッフル５２は、溶液との相対速
度が小さく共回りが生じ易い濾過板１８の半径方向内側
部分では、バッフル５２と濾過板１８との対向間隙が狭
いため濾過板１８の表面に大きな剪断力（剥離力）を作
用させることができ、一方、濾過板１８の半径方向外側
部分（換言すれば、濾過板１８の負荷応力に大きく影響
する部分）では、バッフル５２と濾過板１８との対向間
隙が広いため溶液に乱流が生じ難く、濾過板１８に作用
する荷重は小さくなり濾過板１８に生じる負荷応力は小
さくなる。実測によれば、このバッフル５２では従来の
プレート状バッフルに比べて負荷応力が２／３に低減で
きた。

【００４７】このように、第４実施例に係る回転型膜分
離装置５０では、濾過板１８の表面に適切に剪断力（剥
離力）を作用させつつ、濾過板１８に生じる負荷応力を
小さくでき、両者を共に効果的に満足することができ
る。

【００４８】

【発明の効果】以上説明した如く本発明は以下の効果を
有している。

【００４９】請求項１記載の回転型膜分離装置では、濾
過板表面に剪断力（剥離力）を作用させて汚れ除去性能
や濾過量の低下を防止することができるのみならず、濾
過板に生じる負荷応力を大幅に低減することができる。

【００５０】請求項２記載の回転型膜分離装置では、濾
過板表面に適切に剪断力（剥離力）を作用させて汚れ除
去性能を維持しつつ、濾過板に生じる負荷応力を小さく
でき、両者を共に効果的に満足することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る回転型膜分離装置の
全体的な構成を示す概略断面図である。

【図２】図１の２−２線に沿った回転型膜分離装置の断
面図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る回転型膜分離装置の
全体的な構成を示す概略断面図である。

【図４】図３の４−４線に沿った回転型膜分離装置の断
面図である。

【図５】本発明の第３実施例に係る回転型膜分離装置の
全体的な構成を示す概略断面図である。

【図６】本発明の第４実施例に係る回転型膜分離装置の
全体的な構成を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１０ 回転型膜分離装置 １２ 密閉容器 １８ 濾過板 ２２ 回転軸 ２６ バッフル ３０ 回転型膜分離装置 ３２ バッフル ４０ 回転型膜分離装置 ４２ バッフル ５０ 回転型膜分離装置 ５２ バッフル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 洋人 東京都千代田区内神田１丁目１番14号 日 立プラント建設株式会社内 (72)発明者 畑中 満 千葉県松戸市上本郷537 株式会社日立プ ラント建設機電エンジニアリング内 (72)発明者 河西 正隆 東京都豊島区北大塚一丁目13番４号 株式 会社日立プラント建設ソフト内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固液分離用の複数の濾過板が所定間隔で
   並設され回転軸によって支持された回転型膜分離装置に
   おいて、 棒状に形成されると共に、前記濾過板の対向間隙におい
   て前記回転軸と平行に移動自在に支持され、前記濾過板
   の回転に伴う流体抵抗力によって移動されるバッフルを
   備えたことを特徴とする回転型膜分離装置。
2. 【請求項２】 前記バッフルと前記濾過板との対向間隙
   を、前記濾過板の半径方向外側部分よりも半径方向内側
   部分において狭くしたことを特徴とする請求項１記載の
   回転型膜分離装置。