JP5597314B1 - 処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各種流体に対する各種処理を簡便且つ効率的に行うことが可能な処理装置を提供する。
【解決手段】処理装置１は、被処理流体１００に所定の処理を施すための処理領域１０と、処理後の被処理流体１００を排出するための排出口２０と、処理領域１０内に被処理流体１００を供給するための供給用回転体４０と、を備え、供給用回転体４０は、処理領域１０外に配置される処理領域外面４０ｂ、および処理領域１０内に配置される処理領域内面４０ａを有し、回転軸Ｃを中心に回転する本体４１と、処理領域外面４０ｂに設けられる供給用吸入口４２と、処理領域内面４０ａにおいて供給用吸入口４２よりも回転軸Ｃから遠心方向外側の位置に設けられる供給用吐出口４４と、供給用吸入口４２と供給用吐出口４４を繋ぐ供給用流通路４６と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体その他の各種流体に、例えば濾過処理等の所定の処理を施す処理装置に関する。

従来、半導体基板等を浸漬してエッチング処置等を行う基板処理槽では、処理液を基板処理槽からオーバーフロー（越流）させて回収し、ポンプによる圧送でフィルタを通して濾過処理を施した後に、再度基板処理槽に戻して再利用するといったことが行われている（例えば、特許文献１参照）。

また、各種排水の浄化を行う排水処理では、高分子凝集剤を投入することで排水中に含まれる油分等を含油スカムとして浮上させて分離し、コンベヤ状のフィルタで回収するといったことが行われている（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−９９１７７号公報 特開２０１０−２９８１３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているような濾過処理方法では、管路の途中にポンプおよびフィルタを配置していることから、フィルタが突発的な目詰まりを起こしたような場合には、管路内の圧力が急激に上昇し、ポンプや管路の継手部等に破損が生じる可能性があるという問題があった。このため、管路内の圧力や流量等を常時測定してフィルタの目詰まり具合を常時監視しておく必要があるだけでなく、処理液の性質によっては、破損等により漏洩した処理液を外部に流出、飛散させないための対策が必要となり、設備コストと共に維持管理コストが上昇するという問題があった。

また、上記特許文献２に記載されているような排水処理方法では、高分子凝集剤の投入に手間とコストを要するだけでなく、フィルタの目詰まり等の不具合が容易に処理槽からの排水の溢れ出しを引き起こすことから、フィルタをこまめに監視、洗浄等すると共に、漏洩対策を施しておく必要があり、やはり設備コストおよび維持管理コストが上昇するという問題があった。

また、上述の濾過処理や排水の浄化処理以外にも、例えば曝気や脱気、溶解等の各種処理をより簡便且つ効率的に行うことが可能な手法が望まれていた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、各種流体に対する各種処理を簡便且つ効率的に行うことが可能な処理装置を提供しようとするものである。

（１）本発明は、被処理流体に所定の処理を施すための処理領域と、処理後の前記被処理流体を排出するための排出口と、前記処理領域内に前記被処理流体を供給するための供給用回転体と、を備え、前記供給用回転体は、前記処理領域外に配置される処理領域外面、および前記処理領域内に配置される処理領域内面を有し、回転軸を中心に回転する本体と、前記本体の前記処理領域外面に設けられる供給用吸入口と、前記本体の前記処理領域内面において前記供給用吸入口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる供給用吐出口と、前記供給用吸入口と前記供給用吐出口を繋ぐように前記本体内に設けられる供給用流通路と、を備え、前記供給用回転体の前記本体は、前記処理領域の内外に跨がった状態で配置されることを特徴とする、処理装置である。

（２）本発明はまた、前記被処理流体を貯留する貯留領域の上部に配置されることを特徴とする、上記（１）に記載の処理装置である。

（３）本発明はまた、前記排出口よりも高い位置に設けられる越流口を備え、前記越流口は、前記処理領域から越流した前記被処理流体が前記貯留領域内に落下するように構成されることを特徴とする、上記（２）に記載の処理装置である。

（４）本発明はまた、前記処理領域内において前記排出口と前記供給用回転体の間に配置されるフィルタを備えることを特徴とする、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の処理装置である。

（５）本発明はまた、前記供給用回転体は、前記本体の前記処理領域外面に設けられる攪拌用吸入口と、前記本体の前記処理領域外面において前記攪拌用吸入口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる攪拌用吐出口と、前記攪拌用吸入口と前記攪拌用吐出口を繋ぐように前記本体内に設けられる攪拌用流通路と、を備えることを特徴とする、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の処理装置である。

（６）本発明はまた、前記処理領域外において前記供給用回転体と同軸的に配置される攪拌用回転体を備え、前記攪拌用回転体は、前記回転軸を中心に回転する攪拌用本体と、前記攪拌用本体の表面に設けられる攪拌用吸入口と、前記攪拌用本体の表面において前記攪拌用吸入口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる攪拌用吐出口と、前記攪拌用吸入口と前記攪拌用吐出口を繋ぐ攪拌用流通路と、を備えることを特徴とする、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の処理装置である。

（７）本発明はまた、前記供給用回転体に対し、前記処理領域とは反対側の位置に配置される流動抵抗体を備えることを特徴とする、上記（１）乃至（６）に記載の処理装置である。

（８）本発明はまた、前記供給用吐出口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に配置される誘導部材を備えることを特徴とする、上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の処理装置である。

（９）本発明はまた、前記処理領域と前記排出口を繋ぐ排出用流通路を備えることを特徴とする、上記（１）乃至（８）のいずれかに記載の処理装置である。

本発明に係る処理装置によれば、各種流体に対する各種処理を簡便且つ効率的に行うことが可能という優れた効果を奏し得る。

本発明の実施の形態に係る処理装置の一例を示した概略断面図である。 （ａ）供給用回転体の平面図である。（ｂ）供給用回転体の正面図（側面図）である。 処理装置の作用を示した概略断面図である。 （ａ）攪拌用吸入口を１つとし、供給用吸入口を複数設けるようにした場合の一例を示した平面図である。（ｂ）供給用吸入口および攪拌用吸入口をそれぞれ複数設けるようにした場合の一例を示した平面図である。（ｃ）供給用吸入口および攪拌用吸入口を互いに兼用するようにした場合の一例を示した正面図（側面図）である。 （ａ）および（ｂ）供給用回転体の処理領域内面および処理領域外面における半径方向寸法を互いに異ならせるようにした場合の例を示した正面図（側面図）である。 （ａ）および（ｂ）供給用回転体とは別に攪拌用回転体を設けるようにした場合の例を示した正面図（側面図）である。 貯留槽内に流動抵抗体を設けると共に、処理領域内に誘導部材を設けるようにした場合の一例を示した概略断面図である。 処理領域の第１室の手前に前室を設け、供給用回転体の処理領域内面を前室内に配置するようにした場合の一例を示した概略断面図である。 処理領域と排出口の間に排出用流通路を設けるようにした場合の一例を示した概略断面図である。 微生物を担持させた担体をフィルタに代えて処理領域内に配置するようにした場合の一例を示した概略断面図である。 処理領域と貯留槽内との間を明確に仕切らないようにした場合の一例を示した概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。

まず、本実施形態に係る処理装置１の構造について説明する。図１は、処理装置１の一例を示した概略断面図である。本実施形態の処理装置１は、液体の被処理流体１００を貯留する貯留領域である貯留槽１１０内から被処理流体１００を取り出して濾過処理を施し、処理後の被処理流体１００を貯留槽１１０に戻すものである。

同図に示されるように、処理装置１は、被処理流体１００に濾過処理を施すための処理領域１０と、処理後の被処理流体１００を貯留槽１１０内に戻すための排出口２０と、処理領域１０からオーバーフロー（越流）した被処理流体１００を貯留槽１１０内に戻すための越流口３０と、貯留槽１１０内から処理領域１０内に被処理流体１００を供給するための供給用回転体４０と、を備えている。

処理領域１０は、貯留槽１１０の上部に配置される箱体１２の内部空間であり、箱体１２によって貯留槽１１０から略隔離された空間となっている。箱体１２は、処理領域１０を上方から覆う上壁１２ａと、処理領域１０の下方から覆う底壁１２ｂと、上壁１２ａおよび底壁１２ｂを繋ぎ、処理領域１０を側方から覆う側壁１２ｃと、から構成されている。箱体１２は、支持部材１４を介して貯留槽１１０の上部に配置されており、底壁１２ｂおよび側壁１２ｃの下側の一部が貯留槽１１０内の被処理流体１００に浸漬された状態となっている。

処理領域１０内には、被処理流体１００を濾過し、不純物等を取り除くためのフィルタ１６が配置されている。より詳細には、フィルタ１６は、処理領域１０を供給用回転体４０側の第１室１０ａと、排出口２０側の第２室１０ｂに仕切るように配置されている。すなわち、本実施形態の処理装置１では、被処理流体１００は、まず供給用回転体４０によって第１室１０ａ内に流入し、その後フィルタ１６を通過して濾過された後に第２室１０ｂ内に流入し、最終的に排出口２０を通過して再び貯留槽１１０に戻るようになっている。

本実施形態では、処理領域１０内に目の粗さの異なる３つのフィルタ１６を配置するようにしている。フィルタ１６は、上壁１２ａに設けられた扉（図示省略）を介して容易に取り外し可能となっており、洗浄や交換等のメンテナンスがきわめて容易となっている。なお、上壁１２ａに扉を設けるのではなく、上壁１２ａに開口を設け、この開口を介してフィルタ１６を取り外すようにしてもよい。また、上壁１２ａを省略し、処理領域１０の上部を開放状態とするようにしてもよい。

排出口２０は、箱体１２の底壁１２ｂに設けられた開口であり、第２室１０ｂと貯留槽１１０を連通するように構成されている。なお、排出口２０は、箱体１２の側壁１２ｃに設けられるものであってもよい。

越流口３０は、箱体１２の第１室１０ａ側の側壁に設けられた開口であり、排出口２０よりも上方に設けられている。本実施形態では、箱体１２を貯留槽１１０の上部に配置することにより、越流口３０から流出した被処理流体１００は、そのまま貯留槽１１０内に落下するようになっている。

すなわち、本実施形態の処理装置１では、フィルタ１６の目詰まりによってフィルタ１６を通過可能な流量が極端に減少した場合にも、被処理流体１００は越流口３０を介して貯留槽１１０内にそのまま戻るようになっており、特別な漏洩対策等は不要となっている。なお、箱体１２の上部の全体または一部を開放することにより、越流口３０を構成するようにしてもよい。また、被処理流体１００を貯留槽１１０内に誘導する適宜の配管や樋等を、越流口３０に設けるようにしてもよい。

供給用回転体４０は、モータ等の駆動装置５０に駆動されて回転することにより、貯留槽１１０内の被処理流体１００を吸引し、処理領域１０の第１室１０ａ内に吐出するものである。また、本実施形態では、供給用回転体４０に貯留槽１１０の被処理流体１００を攪拌する機能も持たせるようにしている。供給用回転体４０は、箱体１２の底壁１２ｂに設けられた略円形状の回転体用開口１８内に挿通された状態で配置されており、上壁１２ａに固定された駆動装置５０と駆動軸６０を介して接続されている。

図２（ａ）は、供給用回転体４０の平面図であり、同図（ｂ）は、供給用回転体４０の正面図（側面図）である。これらの図に示されるように、供給用回転体４０の本体４１は、略円柱状に構成されており、本体４１の表面は、略円形状の上面４１ａおよび底面４１ｂ、ならびに外周面である側面４１ｃから構成されている。

供給用回転体４０は、図２（ｂ）に示されるように、箱体１２の底壁１２ｂに設けられた回転体用開口１８内に挿通された状態で配置される。従って、本体４１の上面４１ａおよび側面４１ｃの上面４１ａ側の部分は、処理領域１０内に位置する処理領域内面４０ａとなっている。また、本体４１の底面４１ｂおよび側面４１ｃの底面４１ｂ側の部分は、処理領域１０外に位置する処理領域外面４０ｂとなっている。なお、供給用回転体４０と回転体用開口１８との間には、パッキンやラビリンス等の適宜のシール機構を必要に応じて設けるようにしてもよい。

本体４１の表面には、１つの供給用吸入口４２および複数の供給用吐出口４４が設けられ、本体４１の内部には、供給用吸入口４２と各供給用吐出口４４を繋ぐように形成された供給用流通路４６が設けられている。本体４１の表面にはさらに、複数の攪拌用吸入口４３および複数の攪拌用吐出口４５が設けられており、攪拌用吸入口４３と攪拌用吐出口４５を繋ぐ攪拌用流通路４７が本体４１の内部に設けられている。

また、本体４１の上面４１ａの中心には、駆動軸６０が接続される接続部４８が設けられている。従って、供給用回転体４０は、駆動装置５０に駆動され、中心軸Ｃを回転軸として回転するように構成されている。なお、駆動軸６０と接続部４８の接続方法は、例えば止めネジや係合、クランプ等、既知のいずれの方法であってもよい。

供給用吸入口４２は、処理領域外面４０ｂの一部である底面４１ｂの略中心に設けられ、中心軸Ｃと略同一方向に向けられている。供給用吐出口４４は、処理領域内面４０ａの一部である側面４１ｃの上面４１ａ側に設けられている。本実施形態では、４つの供給用吐出口４４を設けており、各供給用吐出口４４は、供給用吸入口４２に対して本体４１の半径方向（遠心方向）外側となる位置（中心軸Ｃから中心軸Ｃに垂直な方向に離れた位置）に配置されている。また、供給用吐出口４４は、中心軸Ｃに対して略直交する方向に向けられている。

供給用流通路４６は、１つの供給用吸入口４２と４つの供給用吐出口４４を繋ぐトンネル状の通路として形成されている。従って、供給用流通路４６は、供給用吸入口４２から中心軸Ｃ方向に沿って直進した後に４つに分岐し、本体４１の遠心方向に向けて直進して各吐出口４４に到達するように形成されている。

攪拌用吸入口４３は、供給用吸入口４２と同様に、処理領域外面４０ｂの一部である底面４１ｂに設けられている。本実施形態では、４つの攪拌用吸入口４３を、中心軸Ｃを中心とする円周上に等間隔に並べて配置している。また、攪拌用吸入口４３は、中心軸Ｃと略同一方向に向けられている。攪拌用吐出口４５は、供給用吐出口４４とは異なり、処理領域外面４０ｂの一部である側面４１ｃの底面４１ｂ側に設けられている。本実施形態では、４つの攪拌用吐出口４５を設けており、各攪拌用吐出口４５は、攪拌用吸入口４３に対して本体４１の半径方向（遠心方向）外側となる位置（中心軸Ｃから中心軸Ｃに垂直な方向に離れた位置）に配置されている。また、攪拌用吐出口４５は、中心軸Ｃに対して略直交する方向に向けられると共に、周方向における位置が供給用吐出口４４と略同一となるように配置されている。

攪拌用流通路４７は、１つの攪拌用吸入口４３と１つの攪拌用吐出口４５を繋ぐトンネル状の通路として形成されている。従って、本体４１の内部には、４つの攪拌用流通路４７が形成されている。本実施形態では、各攪拌用流通路４７は、攪拌用吸入口４３から中心軸Ｃ方向に沿って直進した後に直角に曲がり、本体４１の遠心方向に向けて直進して攪拌用吐出口４５に到達するように形成されている。

なお、以下の説明では、供給用吸入口４２および攪拌用吸入口４３をまとめて吸入口４２、４３と呼ぶ場合がある。同様に、供給用吐出口４４および攪拌用吐出口４５をまとめて吐出口４４、４５と、供給用流通路４６および攪拌用流通路４７をまとめて流通路４６、４７と、呼ぶ場合がある。

被処理流体１００中に供給用回転体４０を浸漬して中心軸Ｃを中心に回転させると、流通路４６、４７内に進入した被処理流体１００も供給用回転体４０と共に回転することとなる。すると、流通路４６、４７内の被処理流体１００に遠心力が作用し、図２（ａ）および（ｂ）に示されるように、流通路４６、４７内の被処理流体１００は供給用回転体４０の半径方向外側に向けて流動する。

吐出口４４、４５は、吸入口４２、４３よりも供給用回転体４０の半径方向外側に設けられているため、吐出口４４、４５では吸入口４２、４３よりも強い遠心力が働くこととなる。従って、被処理流体１００は、供給用回転体４０が回転している限り吸入口４２、４３から吐出口４４、４５に向けて流動する。すなわち、流通路４６、４７内の被処理流体１００が吐出口４４、４５から噴出すると共に、外部の被処理流体１００が吸入口４２、４３から流通路４６、４７内に吸引されることとなる。

供給用吸入口４２は処理領域外面４０ｂに設けられ、供給用吐出口４４は処理領域内面４０ａに設けられている。従って、供給用回転体４０が回転している限り、処理領域１０外の被処理流体１００は、供給用吸入口４２から吸引されて供給用流通路４６を通過し、供給用吐出口４４から処理領域１０内に噴出することとなる。すなわち、回転する供給用回転体４０によって、貯留槽１１０内の被処理流体１００が処理領域１０内に供給される。

一方、攪拌用吸入口４３および攪拌用吐出口４５は、いずれも処理領域外面４０ｂに設けられている。従って、供給用回転体４０の回転によって攪拌用吸入口４３に吸引された被処理流体１００は、攪拌用流通路４７を通過した後に攪拌用吐出口４５から貯留槽１１０内に噴出することとなる。これにより、処理領域１０外、すなわち貯留槽１１０内の被処理流体１００には、供給用吸入口４２および攪拌用吸入口４３のある底面４１ｂに向かう流動と共に、攪拌用吐出口４５のある側面４１ｃから放射状に広がる流動が発生することとなる。なお、底面４１ｂに向かう流動は、攪拌用吸入口４３の回転により比較的強い旋回流となる。

本実施形態ではこのように、供給用回転体４０によって被処理流体１００を貯留槽１１０から処理領域１０内に供給するだけでなく、貯留槽１１０内の被処理流体１００に２種類の流動を発生させ、これにより、貯留槽１１０内の被処理流体１００を適宜に攪拌するようにしている。そして、この結果、きわめて簡便な構成でありながらも、被処理流体１００に対する濾過処理を、効率的に行うことを可能としている。

なお、本実施形態では、本体４１を略円柱状に構成しているが、本体４１の形状はこれに限定されるものではなく、例えば球状や半球状、多角柱状等、その他の任意の形状を採用することができる。また、吸入口４２、４３および吐出口４４、４５の形状（断面形状）は円形状に限定されるものではなく、例えば楕円形状や多角形状等、その他の形状であってもよい。また、流通路４６、４７の断面形状は、特に限定されるものではなく、吸入口４２、４３および吐出口４４、４５の形状や位置、または加工方法等に応じて適宜の形状に構成することができる。

また、本実施形態では、加工のしやすさから流通路４６、４７を略直角に曲折するＬ字状に構成しているが、滑らかに湾曲した曲線状の通路として流通路４６、４７を構成するようにしてもよいし、吸入口４２、４３と吐出口４４、４５を直線的に繋ぐようにしてもよい。また、吸入口４２、４３、および吐出口４４、４５を中心軸Ｃまたは中心軸Ｃと直交する方向に対して斜め方向に向くように形成してもよい。

また、本実施形態では、本体４１の流通路４６、４７以外の部分を中実に構成することで、本体４１の強度を高めるようにしているが、本体４１の流通路４６、４７以外の部分を中空状に構成するようにしてもよい。また、本体４１を構成する材質は、特に限定されるものではなく、例えば金属やセラミックス、樹脂、ゴム、木材等、使用条件に応じた適宜の材質を採用することができる。

次に、処理装置１の作用について説明する。図３は、処理装置１の作用を示した概略断面図である。上述のように、供給用回転体４０を回転させることで、貯留槽１１０中の被処理流体１００は処理領域１０内に流入する。この結果、処理領域１０内の圧力が上昇し、処理領域１０内の液面は、貯留槽１１０内の液面よりも高くなる。すなわち、処理領域１０内と貯留槽１１０内にヘッド差が生じ、このヘッド差によって、処理領域１０内の被処理流体１００は排出口２０から貯留槽１１０内に流出する。

これにより、処理領域１０内では、供給用回転体４０が回転している限り、略定常的に被処理流体１００が第１室１０ａからフィルタ１６を通過して第２室１０ｂに流入することとなり、この結果、被処理流体１００に濾過処理が施されることとなる。また、第１室１０ａ内では、供給用回転体４０の本体４１および供給用吐出口４４の回転により、旋回流を含む複雑な流動が発生することとなるため、被処理流体１００中の不純物等は、適宜に分散されることとなる。この結果、不純物等がフィルタ１６の特定の部位に集中するといったことがなくなるため、濾過処理を効率的に行うことが可能となると共に、フィルタの寿命を延ばすことができる。

一方、貯留槽１１０内では、排出口２０からの流動に加え、下方から供給用回転体４０に向かう旋回流および供給用回転体４０から放射状に広がる流動より、複雑な循環流が発生することとなる。すなわち、貯留槽１１０内の被処理流体１００は、十分に攪拌された状態で、処理領域１０内に流入することとなるため、迅速且つ効率的に濾過処理が行われることとなる。

特に、本実施形態では、供給用回転体４０に攪拌用吸入口４３、攪拌用吐出口４５および攪拌用流通路４７を設けているため、攪拌用吸入口４３への吸引により発生する旋回流によって貯留槽１１０底部の沈降物を適宜に巻き上げて処理領域１０内に送り込むことが可能であると共に、攪拌用吐出口４５からの噴出によって貯留槽１１０内のより遠方の領域にまで攪拌作用を及ぼすことが可能となっている。すなわち、貯留槽１１０内の隅々に存在する不純物等を確実に処理領域１０内に送り込むことができるため、より迅速且つ効率的に、濾過処理を行うことが可能となっている。

また、供給用回転体４０は、タービン翼やプロペラ翼等とは異なり、破損しにくい形状となっていることから、砂利等を含む被処理流体１００に濾過処理を施す場合にも、破損等による不具合が生じにくいものとなっている。すなわち、被処理流体１００の状態によらず、迅速且つ確実に濾過処理を施すことが可能となっている。

次に、処理装置１のその他の形態について説明する。まず、図４（ａ）は、攪拌用吸入口４３を１つとし、供給用吸入口４２を複数設けるようにした場合の一例を示した平面図である。上述の例では、中央に供給用吸入口４２を１つ設け、その周囲に複数の攪拌用吸入口４３を設ける場合を示したが、中央に攪拌用吸入口４３を１つ設け、その周囲に供給用吸入口４２を複数設けるようにしてもよい。被処理流体１００の状態等によっては、このようにした方が供給および攪拌が効率的となる場合がある。

なお、図４（ａ）に示す例では、供給用吸入口４２および供給用吐出口４４の周方向の位置をずらすことにより、供給用流通路４６と攪拌用流通路４７の干渉を避けるようにしているが、供給用吸入口４２および供給用吐出口４４のいずれか一方のみをずらすようにしてもよいし、供給用流通路４６または攪拌用流通路４７を迂回させて互いの干渉を避けるようにしてもよい。

図４（ｂ）は、供給用吸入口４２および攪拌用吸入口４３をそれぞれ複数設けるようにした場合の一例を示した平面図である。このように、供給用吸入口４２を複数設けると共に攪拌用吸入口４３を複数設けるようにしてもよく、この場合、吸入口４２、４３に向かう旋回流をより強くすることが可能となる。

なお、図４（ｂ）に示す例では、中心軸Ｃを中心とする同一円周上に供給用吸入口４２および攪拌用吸入口４３を交互に並べて配置するようにしているが、例えば供給用吸入口４２および攪拌用吸入口４３をそれぞれ異なる円周上に配置する等、その他の配置構成を採用するようにしてもよい。

図４（ｃ）は、供給用吸入口４２および攪拌用吸入口４３を互いに兼用するようにした場合の一例を示した正面図（側面図）である。このように、供給用吸入口４２および攪拌用吸入口４３、ならびに供給用流通路４６および攪拌用流通路４７の一部を互いに兼用するようにしてもよい。被処理流体１００の状態等によっては、このようにした方が供給および攪拌が効率的となる場合がある。

このように、吸入口４２、４３および吐出口４４、４５の配置構成を適宜に設定することで、被処理流体１００の状態等に応じた効率的な濾過処理を行うことが可能となる。なお、上述の例では、吸入口４２、４３および吐出口４４、４５を１つまたは４つ設ける場合を示したが、吸入口４２、４３および吐出口４４、４５の数はこれらに限定されるものではなく、その他の数であってもよいことは言うまでもない。

図５（ａ）および（ｂ）は、供給用回転体４０の処理領域内面４０ａおよび処理領域外面４０ｂにおける半径方向寸法を互いに異ならせるようにした場合の例を示した正面図（側面図）である。このようにすることで、中心軸Ｃから供給用吐出口４４までの距離、および中心軸Ｃから攪拌用吐出口４５までの距離を適宜に設定して、供給に作用する遠心力と攪拌に作用する遠心力を適宜に調整することが可能となる。すなわち、供給用回転体４０による供給力と攪拌力を適宜にバランスさせることができるため、処理領域１０および貯留槽１１０の大きさや形状等によらず、迅速且つ効率的な濾過処理が可能となる。

図６（ａ）および（ｂ）は、供給用回転体４０とは別に攪拌用回転体７０を設けるようにした場合の例を示した正面図（側面図）である。このように、供給用回転体４０の本体４１には、供給用吸入口４２、供給用吐出口４４および供給用流通路４６のみを設けて供給専用とし、本体７１（攪拌用本体）に攪拌用吸入口４３、攪拌用吐出口４５および攪拌用流通路４７のみを備える攪拌専用の攪拌用回転体７０を別途設けるようにしてもよい。

この場合、図６（ａ）に示されるように、延長した駆動軸６０に攪拌用回転体７０を接続するようにしてもよいし、図６（ｂ）に示されるように、供給用回転体４０に攪拌用回転体７０を直接接続可能に構成するようにしてもよい。このようにすることで、供給用回転体４０と攪拌用回転体７０の組み合わせを容易に変更することできるため、供給力と攪拌力のバランスを容易に調整することが可能となる。なお、図６（ｂ）に示す例においては、攪拌用回転体７０に供給用吸入口４２および供給用流通路４６の一部を設け、攪拌用回転体７０を供給用回転体４０接続した場合に、これらが供給用回転体４０に設けた供給用流通路４６の一部および供給用吐出口４４と連通するようにしてもよい。

なお、攪拌用回転体７０が必要ない場合には、これを省略するようにしてもよい。すなわち、処理装置１は、供給用吸入口４２、供給用吐出口４４および供給用流通路４６のみが設けられた供給用回転体４０のみを備えるものであってもよい。この場合にも、供給用吸入口４２に向かう流動、および排出口２０からの流動によって貯留槽１１０内を適宜に攪拌することが可能である。

図７は、貯留槽１１０内に流動抵抗体８０を設けると共に、処理領域１０内に誘導部材９０を設けるようにした場合の一例を示した概略断面図である。流動抵抗体８０は、貯留槽１１０内において供給用回転体４０に向かう流動の抵抗となるものであり、供給用回転体４０に対し、中心軸Ｃ方向において処理領域１０の反対側に配置される。流動抵抗体８０の形状および配置は特に限定されるものではなく、被処理流体１００の状態および貯留槽１１０の大きさや形状等に応じた適宜の形状および配置を採用することができる。また、図７に示す例では、棒状の支持部材８２を介して箱体１２に流動抵抗体８０を固定するようにしているが、例えば貯留槽１１０の底部１１２等、その他の部位に固定するようにしてもよいし、供給用回転体４０に固定して流動抵抗体８０を回転させるようにしてもよい。

このように、流動抵抗体８０を配置することで、供給用回転体４０に向かう流動を適宜に乱すことができるため、攪拌効率を高めることが可能となる。また、図７に示されるように、略平板状の流動抵抗体８０を貯留槽１１０の底部１１２近傍に配置することで、底部１１２近傍における旋回流を適宜に乱すことができるため、例えば比重の重い砂利等の不純物が略同じ場所で旋回し続けることで底部１１２が摩耗するといった不具合を防止することが可能となる。

誘導部材９０は、処理領域１０の第１室１０ａ内において供給用吐出口４４からの流動を適宜の方向に誘導するものであり、供給用回転体４０の外周側、すなわち供給用吐出口４４よりも中心軸Ｃから遠心方向外側に配置される。このように、誘導部材９０を適宜に配置することで、例えば供給用吐出口４４からの流動がフィルタ１６や箱体１２の特定の箇所に集中するといったことを防止することができるため、フィルタ１６や箱体１２の損傷を防止すると共に、濾過処理の効率を高めることが可能となる。また、被処理流体１００および不純物等の状態によっては、供給用吐出口４４からの流動を直接または誘導部材９０を介して積極的にフィルタ１６に衝突させることによってフィルタ１６の目詰まりを防止するようにしてもよい。

なお、誘導部材９０の形状および配置は特に限定されるものではなく、処理領域１０の形状やフィルタ１６の構成等に応じた適宜の形状および配置を採用することができる。また、誘導部材９０は、箱体１２に固定されるものであってもよいし、供給用回転体４０に固定されるものであってもよい。また、図７では、処理装置１に流動抵抗体８０と誘導部材９０の両方を設けた場合の例を示したが、いずれか一方のみを処理装置１に設けるようにしてもよいことは言うまでもない。また、流動抵抗体８０および誘導部材９０は、それぞれ１つ設けられるものであってもよいし、複数設けられるものであってもよい。

図８は、処理領域１０の第１室１０ａの手前に前室１０ｃを設け、供給用回転体４０の処理領域内面４０ａを前室１０ｃ内に配置するようにした場合の一例を示した概略断面図である。この例では、箱体１２の下側に、追加側壁１２ｄおよび追加底壁１２ｅを設けて前室１０ｃを形成する共に、接続口１０ｄによって前室１０ｃと第１室１０ａを連通させるようにしている。そして、追加底壁１２ｅに回転体用開口１８を設け、これに挿通した状態で供給用回転体４０を配置するようにしている。すなわち、被処理流体１００は、一旦前室１０ｃ内に流入した後に第１室１０ａ内に流入するようになっている。

このように、被処理流体１００を一旦前室１０ｃ内に取り込んだ後に第１室１０ａ内に流入させることで、前室１０ｃを例えばバッファ空間として機能させる等、処理領域１０内における流動をコントロールすることが可能となる。被処理流体１００の状態によっては、このように処理領域１０に前室１０ｃを設けることにより、濾過処理の効率を向上させることが可能となる。

なお、第１室１０ａに対して前室１０ｃを離隔させて配置し、適宜の管路等を介して前室１０ｃと第１室１０ａを接続するようにしてもよい。また、前室１０ｃと第１室１０ａの間にさらに中間室を設けるようにしてもよいし、第２室１０ｂの後に後室を設けるようにしてもよい。すなわち、処理領域１０は、複数の室（空間）に分割されたものであってもよい。

図９は、処理領域１０と排出口２０の間に排出用流通路２２を設けるようにした場合の一例を示した概略断面図である。この例では、配管２２ａを箱体１２の底壁１２ｂから延設することで排出用流通路２２を形成し、排出口２０を供給用回転体４０から離隔した位置に配置するようにしている。配管２２ａの途中の３箇所に補助排出口２０ａを設け、濾過処理後の被処理流体１００が複数箇所から貯留槽１１０内に流出するようにしている。

このように、排出用流通路２２を設けることで、濾過処理後の被処理流体１００を、貯留槽１１０の大きさや形状等に応じた適切な位置に流出させることが可能となる。すなわち、排出口２０および補助排出口２０ａからの流動と供給用回転体４０による流動を適切に組み合わせ、両者を相乗的に作用させることによって貯留槽１１０内を適切に攪拌することで、濾過処理の効率を高めることが可能となる。

なお、排出用流通路２２および排出口２０はそれぞれ複数設けられるものであってもよいし、排出用流通路２２を途中で分岐させて複数の排出口２０を設けるようにしてもよい。また、補助排出口２０ａは、必要に応じて設ければよいことは言うまでもない。

図１０は、微生物を担持させた担体１２０をフィルタ１６に代えて処理領域１０内に配置するようにした場合の一例を示した概略断面図である。この例では、排出口２０および越流口３０にそれぞれ担体１２０の流出防止用の網２４、３２を設け、微生物を担持させた複数の担体１２０を処理領域１０内に浮遊させるようにしている。このようにすることで、処理領域１０内において、被処理流体１００の生物処理を行うことが可能となる。この場合、貯留槽１１０内の被処理流体１００を適宜に攪拌するだけでなく、処理領域１０内においても供給用吐出口４４からの流動によって担体１２０を適宜に分散させることができるため、効率的な生物処理を行うことが可能となる。

さらに、図１０に示されるように、例えば供給用流通路４６に繋がる軸部流通路６２および吸気口６４を駆動軸６０に設けることで、処理領域１０内の被処理流体１００に外気をきわめて容易に導入することができるため、好気性微生物を使用する生物処理であっても従来以上に効率的に行うことが可能となっている。なお、この場合さらに、排出口２０の位置や個数を調整したり、誘導部材９０を適宜に配置したりすることによって、担体１２０の浮遊状態を調整するようにしてもよい。また、例えば図６（ａ）に示した攪拌用回転体７０を、処理領域１０内に配置するようにしてもよい。また、担体１２０は、処理領域１０内に固定されるものであってもよい。

このように、処理装置１は、被処理流体１００に対して濾過処理を施す場合に好適であるが、その他の各種処理を施すものであってもよい。例えば、処理装置１は、処理領域１０において被処理流体１００に対して曝気や脱気等の処理を施すものであってもよいし、処理領域１０において被処理流体１００に対して他の物体を投入し、溶解や反応等させる処理を施すものであってもよい。また、処理装置１は、処理領域１０において被処理流体１００と他の熱媒体との間で熱交換させる処理を施すものであってもよい。

図１１は、処理領域１０と貯留槽１１０内の間を明確に仕切らないようにした場合の一例を示した概略断面図である。この例では、支持部材１４、１６ａに支持された４つのフィルタ１６によって供給用回転体４０の外周を囲み、この４つのフィルタ１６によって囲まれた領域およびフィルタ１６内を処理領域１０としている。また、この例では、被処理流体１００が流出するフィルタ１６の外側面が排出口２０となり、フィルタ１６の上部が越流口３０となる。なお、フィルタ１６同士の間は隙間を設けるようにしてもよいし、塞ぐようにしてもよい。

このように、処理領域１０は、貯留槽１１０内（貯留領域）から明確に隔離されたものである必要はなく、処理の種類によっては、例えば処理領域１０と貯留槽１１０内との間の隔壁を必要な部分に限定して設けたり、フィルタ１６等を隔壁として兼用したりするようにしてもよい。このようにすることで、処理装置１の構造をさらに簡素化し、コスト削減および設置の自由度を高めることが可能となる。

その他、図示は省略するが、処理装置１は、複数の供給用回転体４０を備えるものであってもよく、この場合、各供給用回転体４０の供給力および攪拌力は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、供給用回転体４０は、中心軸Ｃを略鉛直方向として配置されるものに限定されず、中心軸Ｃをその他の方向にして配置されるものであってもよい。

また、例えば処理装置１に２つの供給用回転体４０を設け、通常時は２つの供給用回転体４０をそれぞれ定格の５０％の回転数で回転させて使用し、いずれか一方の供給用回転体４０またはその駆動装置５０に不具合が生じた場合にはこれを停止させて、他方の供給用回転体４０を定格の１００％の回転数で回転させて使用するようにしてもよい。本実施形態の供給用回転体４０では、プロペラ翼やタービン翼等とは異なり、供給力および攪拌力が回転数に略比例するようになっているため、このような構成とすることで、処理を中断することなく修理やメンテナンス等を行うことが可能となる。

また、処理装置１は、例えばタンクや容器等の貯留槽１１０に設置されるものに限定されず、例えば、湖沼や河川、海等に設置されるものであってもよい。また、被処理流体１００は、液体に限定されず、例えば気体等、その他の流体であってもよいことは言うまでもない。また、排出口２０は、被処理流体１００の供給元とは異なる場所に処理後の被処理流体１００を排出するものであってもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る処理装置１は、被処理流体１００に所定の処理を施すための処理領域１０と、処理後の被処理流体１００を排出するための排出口２０と、処理領域１０内に被処理流体１００を供給するための供給用回転体４０と、を備え、供給用回転体４０は、処理領域１０外に配置される処理領域外面４０ｂ、および処理領域１０内に配置される処理領域内面４０ａを有し、回転軸（中心軸Ｃ）を中心に回転する本体４１と、処理領域外面４０ｂに設けられる供給用吸入口４２と、処理領域内面４０ａにおいて供給用吸入口４２よりも回転軸（中心軸Ｃ）から遠心方向外側の位置に設けられる供給用吐出口４４と、供給用吸入口４２と供給用吐出口４４を繋ぐ供給用流通路４６と、を備えている。

このような構成とすることで、各種流体に対する各種処理を簡便且つ効率的に行うことができる。すなわち、供給用回転体４０を設けることにより、装置全体をきわめて簡素且つ低コストに構成しながらも、被処理流体１００を適宜に攪拌しつつ、処理領域１０内に効率的に供給して処理することができる。また、処理領域１０を被処理流体１００の貯留領域に近接させて配置することが可能となるため、処理領域１０からの被処理流体１００の漏洩対策を簡略化し、設備コストおよび維持管理コストを削減することができる。

また、処理装置１は、被処理流体１００を貯留する貯留領域（貯留槽１１０）の上部に配置されている。このようにすることで、処理領域１０から漏洩した被処理流体１００をそのまま落下させるだけで貯留領域に戻すことが可能となるため、被処理流体１００の漏洩対策を簡略化し、設備コストおよび維持管理コストを削減することができる。

また、処理装置１は、排出口２０よりも高い位置に設けられる越流口３０を備え、越流口３０は、処理領域１０から越流（オーバーフロー）した被処理流体１００が貯留領域（貯留槽１１０）内に落下するように構成されている。このようにすることで、処理領域１０内の不具合等により被処理流体１００の流動が停滞したような場合にも、被処理流体１００を処理領域１０からオーバーフローさせて元の貯留領域に戻すことが可能となるため、安全性を高めると共に、設備コストおよび維持管理コストを削減することができる。

また、処理装置１は、処理領域１０内において排出口２０と供給用回転体４０の間に配置されるフィルタ１６を備えている。供給用回転体４０によれば、貯留領域内の被処理流体１００に含まれる不純物等を被処理流体１００と共に効率的に処理領域１０内に供給することが可能であり、また、フィルタ１６の目詰まり等による漏洩対策も容易であるため、処理装置１は、被処理流体１００に対して濾過処理を施す場合に好適である。

また、供給用回転体４０は、前記処理領域外面４０ｂに設けられる攪拌用吸入口４３と、前記処理領域外面４０ｂにおいて攪拌用吸入口４３よりも回転軸（中心軸Ｃ）から遠心方向外側の位置に設けられる攪拌用吐出口４５と、攪拌用吸入口４３と攪拌用吐出口４５を繋ぐ攪拌用流通路４７と、を備えている。このようにすることで、貯留領域内の被処理流体１００を効果的に攪拌した上で処理領域１０内に供給することが可能となるため、被処理流体１００に対する各種処理をより効率的に行うことができる。

また、処理装置１は、処理領域１０外において供給用回転体４０と同軸的に配置される攪拌用回転体７０を備え、攪拌用回転体７０は、回転軸（中心軸Ｃ）を中心に回転する攪拌用本体７１と、攪拌用本体７１の表面に設けられる攪拌用吸入口４３と、攪拌用本体７１の表面において攪拌用吸入口４３よりも回転軸（中心軸Ｃ）から遠心方向外側の位置に設けられる攪拌用吐出口４５と、攪拌用吸入口４３と攪拌用吐出口４５を繋ぐ攪拌用流通路４７と、を備えるものであってもよい。このようにすることで、貯留領域内の被処理流体１００を効果的に攪拌した上で処理領域１０内に供給することが可能となるため、被処理流体１００に対する各種処理をより効率的に行うことができる。

また、処理装置１は、供給用回転体４０に対し、処理領域１０とは反対側の位置に配置される流動抵抗体８０を備えるものであってもよい。このようにすることで、貯留領域内の被処理流体１００をより効果的に攪拌した上で処理領域１０内に供給することができる。また、攪拌による流動に伴う貯留領域内の部材の摩耗や損傷等を低減することができる。

また、処理装置１は、供給用吐出口４４よりも回転軸（中心軸Ｃ）から遠心方向外側の位置に配置される誘導部材９０を備えるものであってもよい。このようにすることで、処理領域１０内における被処理流体１００の流動を適切にコントロールし、各種処理の効率を高めることができる。また、処理領域１０内の流動に伴う処理領域１０内の部材の摩耗や損傷等を低減することができる。

また、処理装置１は、処理領域１０と排出口２０を繋ぐ排出用流通路２２を備えるものであってもよい。このようにすることで、排出口２０の位置を適宜に設定して排出口２０からの流動と供給用回転体４０による流動を相乗的に作用させることが可能となるため、貯留領域内をより効果的に攪拌し、各種処理の効率を高めることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の処理装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、箱体１２、支持部材１４およびフィルタ１６その他の各部材の形状および配置構成等は、上記実施形態において示したものに限定されず、任意の形状および配置構成を採用することができる。また、上記実施形態において示した作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したものに過ぎず、本発明による作用および効果は、これらに限定されるものではない。

本発明に係る処理装置は、液体その他の各種流体を取り扱う様々な分野において利用することができる。

１ 処理装置
１０ 処理領域
１６ フィルタ
２０ 排出口
２２ 排出用流通路
３０ 越流口
４０ 供給用回転体
４０ａ 処理領域内面
４０ｂ 処理領域外面
４１ 供給用回転体の本体
４２ 供給用吸入口
４３ 攪拌用吸入口
４４ 供給用吐出口
４５ 攪拌用吐出口
４６ 供給用流通路
４７ 攪拌用流通路
７０ 攪拌用回転体
７１ 攪拌用回転体の本体
８０ 流動抵抗体
９０ 誘導部材
１００ 被処理流体
１１０ 貯留槽
Ｃ 中心軸

Claims (9)

1. 被処理流体に所定の処理を施すための処理領域と、
   処理後の前記被処理流体を排出するための排出口と、
   前記処理領域内に前記被処理流体を供給するための供給用回転体と、を備え、
   前記供給用回転体は、
   前記処理領域外に配置される処理領域外面、および前記処理領域内に配置される処理領域内面を有し、回転軸を中心に回転する本体と、
   前記本体の前記処理領域外面に設けられる供給用吸入口と、
   前記本体の前記処理領域内面において前記供給用吸入口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる供給用吐出口と、
   前記供給用吸入口と前記供給用吐出口を繋ぐように前記本体内に設けられる供給用流通路と、を備え、
   前記供給用回転体の前記本体は、前記処理領域の内外に跨がった状態で配置されることを特徴とする、
   処理装置。
2. 前記被処理流体を貯留する貯留領域の上部に配置されることを特徴とする、
   請求項１に記載の処理装置。
3. 前記排出口よりも高い位置に設けられる越流口を備え、
   前記越流口は、前記処理領域から越流した前記被処理流体が前記貯留領域内に落下するように構成されることを特徴とする、
   請求項２に記載の処理装置。
4. 前記処理領域内において前記排出口と前記供給用回転体の間に配置されるフィルタを備えることを特徴とする、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の処理装置。
5. 前記供給用回転体は、
   前記本体の前記処理領域外面に設けられる攪拌用吸入口と、
   前記本体の前記処理領域外面において前記攪拌用吸入口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる攪拌用吐出口と、
   前記攪拌用吸入口と前記攪拌用吐出口を繋ぐように前記本体内に設けられる攪拌用流通路と、を備えることを特徴とする、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の処理装置。
6. 前記処理領域外において前記供給用回転体と同軸的に配置される攪拌用回転体を備え、
   前記攪拌用回転体は、
   前記回転軸を中心に回転する攪拌用本体と、
   前記攪拌用本体の表面に設けられる攪拌用吸入口と、
   前記攪拌用本体の表面において前記攪拌用吸入口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる攪拌用吐出口と、
   前記攪拌用吸入口と前記攪拌用吐出口を繋ぐ攪拌用流通路と、を備えることを特徴とする、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の処理装置。
7. 前記供給用回転体に対し、前記処理領域とは反対側の位置に配置される流動抵抗体を備えることを特徴とする、
   請求項１乃至６のいずれかに記載の処理装置。
8. 前記供給用吐出口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に配置される誘導部材を備えることを特徴とする、
   請求項１乃至７のいずれかに記載の処理装置。
9. 前記処理領域と前記排出口を繋ぐ排出用流通路を備えることを特徴とする、
   請求項１乃至８のいずれかに記載の処理装置。

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