JPS648565B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、流体内に混在する固形粒子またはゲ
ル状物を分離濾過する濾過装置に関し、とくにケ
ーシング内にデイスク型フイルタを多段に積層し
て収納した濾過装置の構造に関する。

従来技術 従来から、流体が高分子の溶融物質等で代表さ
れる高粘度物質であり、分離すべき固形粒子また
はゲル状物の大きさが10数μないし数10μであ
り、かつ処理流体量が多量である、いわゆる高能
力大容量の濾過装置においては、第１図に示すよ
うに、デイスク型フイルタ１をケーシング２内に
多段に積層して収納し、濾過面積を大きくとつた
濾過装置が一般に使われている。そして、入口３
から流入された流体は、ケーシング２の内面と積
層されたデイスク型フイルタ１との間の流路４を
流下し、流路４から順にデイスク型フイルタ１を
通過することによつて濾過され、濾過された流体
が支柱５内に集められて出口６から流出される。

ところが、このような濾過装置においては、流
路４を流れる流体は、その一部が順にデイスク型
フイルタ１側に流れるので流路４における流量が
それだけ減少し、流路４の断面積が流れ方向に一
定であるので、下流側程流速が低下する。そのた
め、流路の最下部で流速が一番遅くなり、滞留時
間が長くなる。滞留時間が長くなりすぎると高温
高粘度流体ではゲル化が進行し、品質劣化の原因
になるという問題がある。これを防止するため
に、流路４の断面積を小にすると、全体の圧力損
失が大となつてそれだけ装置的に不利になるとと
もに、剪断速度が増大して剪断による品質劣化の
問題が生じるおそれがある。

また、各デイスク型フイルタ１の通過流量は、
流路４における流れ方向の圧力分布と、支柱５内
における流れ方向の圧力分布とのバランスによつ
て定まるが、従来の流路４断面積一定の装置にお
いては、各デイスク型フイルタ１の流量負荷を均
一にすることは困難であつた。流量負荷が不均一
であると、目詰りの早いデイスク型フイルタ１と
遅いものが併存することになり、デイスク型フイ
ルタ全体の有効利用がはかられないとともに、濾
過装置全体としての濾過寿命、すなわちライフサ
イクルが短かくなり、結局フイルタ交換回数が増
大してそれだけ生産性が低下するという問題が生
じていた。

さらに、各デイスク型フイルタ１の流量負荷が
不均一であると、各デイスク型フイルタ１におけ
る圧力損失のばらつきが大となり圧力損失の大な
る流れ部が生じるので、濾過装置全体としての圧
力損失が大となり、それだけ濾過装置の上流側に
ある装置への負荷が大となつて装置的に不利な状
態を招くという問題もあつた。

発明の目的 本発明は、上記の問題を解消するために、濾過
装置内に流体の滞留時間が長くなる部分が生じる
ことを防止し、かつ、各デイスク型フイルタの流
量負荷を均一化して濾過装置全体の濾過寿命を長
くするとともに圧力損失を低減することを目的と
する。

発明の構成、作用 この目的に沿う本発明の濾過装置は、ケーシン
グ内にデイスク型フイルタを多段に積層して収納
し、ケーシング内面と積層したデイスク型フイル
タ間の流路をデイスク型フイルタの積層方向に流
れる流体を、順にデイスク型フイルタを通過させ
ることにより濾過する濾過装置において、ケーシ
ングの内のり断面積が、前記流路における流体の
流れ方向に沿つて、少なくとも部分的に徐々に縮
小し、かつ流路の下流側におけるケーシングの内
のり断面積が、上流側の内りの断面積よりも大と
はならないように構成されたものから成る。

このような濾過装置においては、ケーシングと
積層されたデイスク型フイルタとの間の流路の断
面積が、流れ方向にみて、全長にわたつて徐々に
あるいは部分的に徐々に縮小され、しかも縮小さ
れたのちは再び拡大されることはないので、下流
側程流量が減少していく流体の流速の大幅な低下
が防止され、流路内における流体の滞留時間が一
定値以下に抑えられて、滞留による品質劣化が防
止される。

また、流速の低下が抑制されて流速がある一定
範囲内に収められることにより、各デイスク型フ
イルタへの流れ状態が均一化され、流量負荷が均
一化されて各デイスク型フイルタの寿命、圧力損
失が均一化される。寿命が均一化されると、各デ
イスク型フイルタがほぼ同時期に寿命に達するた
め濾過置全体の濾過寿命が長くなり、圧力損失が
均一化されると、流体が濾過装置内のどの経路を
流れても圧力損失が一定範囲内に収められ濾過装
置全体としての圧力損失が最小化されて、所期の
目的が達成される。

実施例 以下に本発明の濾過装置の望ましい実施例を図
面を参照して説明する。

第２図は本発明の一実施例に係る濾過装置を示
しており、図中、１は円筒容器状のケーシングで
ある。ケーシング１１は、円筒状の胴管１２と、
胴管１２上部に設けられ流体の入口１３を有する
上蓋１４と、胴管１２下部に設けられ流体の出口
１５を有する下蓋１６と、から構成される。

ケーシング１１内には、円板状のデイスク型フ
イルタ１７が、多段に積層されて収納されてい
る。デイスク型フイルタ１７は、支柱１８に多段
に積層されて組立てられており、支柱１８の底板
１９と支柱１８上部に取付けられた押え板２０間
で締めつけられて固定されている。デイスク型フ
イルタ１７には、たとえば第３図および第４図に
示すように、濾材２１、濾材２１内部に設けられ
濾材２１を支持する補強金網２２、濾材２１内周
側に設けれ流体通過用の穴２３を有する円環状の
ハフ２４、から構成されたものや、第５図に示す
ように、濾材（たとえば金網）２５の外周および
内周側を円環状のハブ２６，２７で支持し、各フ
イルタ間にリング２８を介装してリング２８の外
周面に設けられた流体通過用の穴２９から濾材２
５、ハブ２７の穴３０を通して濾過するタイプの
もの、等が用いられる。

支柱１８の内部は流体の通路３１に形成されお
り、デイスク型フイルタ１７を通過した流体は、
支柱１８とデイスク型フイルタ１７内周面との間
の空間３２、支柱１８に設けられた穴３３、通路
３１を通して出口１５へと導かれる。

ケーシング１１の内面と、積層されたデイスク
型フイルタ１７との間には、横断面が環状の流体
の流路３４が形成されている。本実施例において
は、入口１３から流入された流体は、流路３４を
矢印の如く上方から下方に向かつて流れる。ケー
シング１１の内面は、内のり断面積が上方から下
方に向けての流体の流れ方向に沿つて、少なくと
も部分的に徐々に縮小するように形成されてい
る。本実施例においては、ケーシング１の内径
D₀が、流路３４の途中から下端までの間にD₁に
徐々に縮小されるように設定されており、この間
の内面は断面が直線状のテーパ面３５に形成され
ている。

このテーパ面３５は必要に応じて曲線状とされ
てもよい。また、テーパ面３５を設ける部位とし
ては、第６図に示すように、より流路３４の下方
側に設けられてもよく、第７図に示すように、流
路３４の途中にのみ設けられてもよく、さらに第
８図に示すように、流路３４の全長にわたつてテ
ーパ面３５が形成されてもよい。テーパ面３５を
どの部位に設けるか、およびテーパ面３５の形
状、すなわち第２図におけるD₁／D₀、L₁／L₀の
寸法比は、流体の流量、粘度、流路３４の巾、デ
イスク型フイルタ１７の径、支柱１８や他の部分
における流体の圧力損失、等によつて定められ
る。

ケーシング１１の内面は、上述のテーパ面３５
が設けられる他、つぎのような条件に沿つて形状
が定められている。すなわち、流路３４における
下流側の内のり断面積が、上流側の内のり断面積
より大とはならないように設定されている。した
がつて、下流側のケーシング１１の内径が、上流
側の内径と等しいか、あるいはテーパ面３５によ
つて縮小されるか、あるいはテーパ面３５によつ
て縮小されたのちは上流側の内径と等しいか又は
さらに徐々に縮小されるか、のいずれかに設定さ
れている。第２図、第６図における実施例におい
ては、テーパ面３５によつて内のり断面積が縮小
されながら流路３４の下端至り、第７図の実施例
においては、テーパ面３５によつて一たん内のり
断面積が縮小されたのち縮小された内径のまま下
端に至り、第８図の実施例においては、全長にわ
たつて内のり断面積が縮小されながら下端に至
る。

上記のように構成された濾過装置の作用につい
て以下に述べる。

まず、流体の流れ経路についてであるが、ケー
シング１１の入口１３から流入された流体は、ケ
ーシング１１内上部で半径方向に広がつて流路３
４に流入し、流路３４を流下しながら、その一部
が順にデイスク型フイルタ１７方向に向かつて流
れる。積層されたデイスク型フイルタ１７に向か
つて流れた流体は、各デイスク型フイルタ１７の
濾材部を通過することにより濾過され、空間３
２、穴３３を通つて支柱１８内の通路３１に集め
られ、出口１５から流出される。

この流体の流れのうち流路３４における流れに
おいては、順にデイスク型フイルタ１７方向に流
体が流れていくため流量が減少して流速が低下し
ようとするが、ケーシング１１の内のり断面積が
テーパ面３５によつて流れ方向に縮小され、流路
３４の断面積が徐々に縮小されているので、その
分流速の低下が抑制される。しかも、流れ方向に
は、流路３４の断面積、すなわち流路３４の容量
は絞られる方向でのみ設定されるので、断面積拡
大によつて流速低下が促進されることなく流速の
低下が抑制され、流路３４内における流体の滞留
時間は短縮される。滞留時間はテーパ面３５の設
定によつて定まり、流体の温度、流量等の条件に
応じて一定値以下に抑えられることにより、滞留
に起因する品質劣化は防止される。

また、流速の低下が抑制されて流速分布が流れ
方向すなわちデイスク型フイルタ１７の積層方向
にある一定範囲内に収められることにより、各デ
イスク型フイルタ１７への流れの状態が均一化さ
れ、各デイスク型フイルタ１７の濾過流量が均一
化される。各デイスク型フイルタ７の流量負荷が
均一化されると、各デイスク型フイルタ１７の目
詰まりの時間的変化状態が均一化されるため、濾
過寿命が均一化される。そのため、各デイスク型
フイルタ１７がほぼ同時期に寿命に至り、デイス
ク型フイルタ１７全数が寿命に至るまで有効に使
用されることになる。したがつて、いずれかのデ
イスク型フイルタ１７がまだ寿命的に余裕を残し
た状態で濾過装置全体として寿命に至ることはな
く、濾過装全体としての濾過寿命が最長化され
る。

さらに、各デイスク型フイルタ１７の流量負荷
が均一化されると、圧力損失も均一化されるた
め、流体が装置内のどの経路を流れても圧力損失
が一定範囲内に収められて圧力損失のピーク値が
抑えられ、結局濾過装置全体としての圧力損失が
最小化される。また、デイスク型フイルタ１７に
おいては、通常、濾材前後の圧力差が大きければ
大きい程その濾過精度は低下する傾向にあるが、
流量負荷の均一化により圧力差すなわち圧力損失
は特に大なる部分を生じさせることなく低レベル
に抑えられるため、濾過精度はデイスク型フイル
タ１７のグレードによつて定まる性能の最大限に
維持される。

発明の効果 以上説明したように、本発明の濾過装置による
ときは、つぎのような種々の効果が得られる。

また、ケーシングと積層されたデイスク型フイ
ルタ間の流路断面積を流れ方向に絞るとともに絞
り後も拡大しないようにし、流体の下流側におけ
る流速低下を抑制するようにしたので、流路内に
おける流体の滞留時間の長大化を防止して滞留に
起因する流体の品質劣化を防止することができ
る。

また、流速低下の抑制により流速分布を一定範
囲内に収めることができるので、各デイスク型フ
イルタへの流れ状態を均一化して流量負荷を均一
化するができ、流量負荷の均一化により濾過装置
全体としての濾過寿命を延長することができる。

さらに、各デイスク型フイルタの流量負荷の均
一化より各デイスク型フイルタの圧力損失を低レ
ベルで均一化することができ、濾過装置全体とし
ての圧力損失を最小化して、濾過装置およびその
上流側の装置に対し低圧の有利な装置設計条件を
得ることができるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の濾過装置の縦断面図、第２図は
本発明の一実施例に係る濾過装置の縦断面図、第
３図は第２図の装置におけるデイスク型フイルタ
の縦断面図、第４図は第３図の装置を部分的に断
面表示した平面図、第５図は別のデイスク型フイ
ルタの縦断面図、第６図は別の実施例に係るケー
シング内面形状を示す部分断面図、第７図はさら
に別の実施例に係るケーシング内面形状を示す部
分断面図、第８図はさらに別の実施例に係るケー
シング内面形状を示す部分断面図、である。 １１……ケーシング、１３……入口、１５……
出口、１７……デイスク型フイルタ、８……支
柱、２１，２５……濾材、３４……流路、３５…
…テーパ面、D₁，D₀……ケーシングの内径。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ケーシング内にデイスク型フイルタを多段に
   積層して収納し、ケーシング内面と積層したデイ
   スク型フイルタ間の流路をデイスク型フイルタの
   積層方向に流れる流体を、順にデイスク型フイル
   タを通過させることにより濾過する濾過装置にお
   いて、前記ケーシングの内のり断面積を、前記流
   路における流体の流れ方向に沿つて、少なくとも
   部分的に徐々に縮小し、かつ前記流路の下流側に
   おけるケーシングの内のり断面積を、上流側の内
   のり断面積よりも大とはしないことを特徴とする
   濾過装置。