ろ過における一技術者の視点から A Filtration Engineer's Perspective

当初は、定圧沪過理論式の把握に関係する投稿だけと考えていましたが、MetaやMuseなどの生成AIを活用して時系列を調べてゆくうちに、Ruth氏の生涯に感銘を受けたので、先ずはそれをまとめたいと思います。 夜遅くまで明かりがついていたWelch Ave.の書斎。 下宿の窓からその明かりを励みに、学生はRuth先生の「単位方程式」と向き合っていた。 Illustration generated by Meta AI / Meta AIが作成。 情景はISU CBE Newsletter, Fall 2007, No.16, p.15の証言に基づくイメージです。 B. F. Ruthという人 私の調査が正しければ、 1901年に生まれ、1923年に現・ミシガン州立大学で学士を収め、 1931年の30歳で、少しだけ先行していたvan Gilseらの理論展開に対し、 「我々も2年前から同じ研究を進めており、一般式はこちらだ（意訳）」 と名乗りを上げた。 出典: Ruth et al., Comments upon Recent Developments in Theory of Filtration, Ind. Eng. Chem., 23, 850 (1931) そして1933年から1935年の30代に、Studies in FiltrationⅠからⅣまで4つの論文を出したこと。これが 現代における沪過理論の骨格 になった。もちろん私も活用し、沪過に携わる人だれもが注目する有名な定圧沪過理論式だ。 出典: Studies in Filtration, Ind. Eng. Chem., I-IV (1933-1935) 1946年（45歳）に、 理論が工場の現場でうまく使えない ことを述べている。 出典: Ruth, B. F., Correlating Filtration Theory with Industrial Practice, Ind. Eng. Chem., 38(6), 564–571 (1946) そして53歳で、この世を去る。今の私が58歳なので、Ruthはまだ若いのに…と感じた。 少しだけ先行していたことへの対抗について知ったときには、私は 電話を発明したグラハム・ベルに対してのエリシャ・グレイ を思い浮かべました。まあ、沪過に関してはRuthのほ...

  杉本泰治「沪過」p.194より 若い頃の私が読んだ本について、ご紹介しようと思います。 この本を初めて買ったのは、30年近く前のはずです。当時は難しい数式ばかりが目に入り、わからないことの方が多かった覚えがあります。積ん読ではありましたが、 書棚の肥やしにだけはしないでおこうと、この本だけは手元に残してきました。 様々な経験を経た今見返すと、随所に知見が散りばめられていることに気がつかされます。そして、本書でかなりのページが割かれている「3. 沪過機構」の「3.4 ケーク沪過」。おそらく沪過プロセスに携わったひとは、ほぼ必ずこの理論式に注目するはずです。その中に、カバーにも引用した一文があります。 この単純な1個の沪過式ですべての定圧沪過を表現できるとRuthは歓喜し、 ～杉本泰治『沪過　メカニズムと沪材・沪過助剤』p.194より～ 著者の杉本泰治先生は、およそ一世紀前のRuth氏と会ったわけではないはずです。なのに「歓喜し、」という、人間味のある、少し大げさに感じる表現。私はここに、著者自身のこの式への想い、あるいは「歓喜し、」た様子を見た気がしました。 私も同じように「歓喜し、」たことがあります。それは大量にある生産スケールのデータをプロットすることで、理論通りに綺麗な直線が観察できた時です。 工業的に使用されるフィルタプレス装置では、濾液量よりも供給流量の方がより正確に測定することが可能である（特許第7430619号公報【0045】より引用） という考えに基づき、実験とデータ分析から「本当だ」と見出せた瞬間でした。 English Summary for international readers This article is about a Japanese technical book: Filtration - Mechanism, Filter Media and Filter Aids by Taiji Sugimoto (p.194). In the chapter on cake filtration, the author describes Ruth's law with a very human word: Ruth was overjoyed that all constant-pressure filtrations co...

Filtration Tech Through My Eyes: Why Classical Theory Still Matters in the Age of Neural Networks English version is below 図：流量からRuthプロットを作成し、切片を「ろ布の目詰まり」、傾きを「ケークの詰まり（ろ過性）」として分離する流れ。出典：特許第7430619号 導入 化学工学の単位操作に強い関心を持った20代から、単位操作の一つである「ろ過」に関わる技術開発に携わり、フィルタープレスを用いた生産現場への導入、安定化、そして稼働フォローまで、一貫して携わってきました。少量実験での理論検討だけでなく、現場のポンプ方式や濃度変動といった不確実性の中で、どのように稼働しているかを把握することを考え続けてきた経験が、 特許第7430619号公報「情報処理装置、情報処理方法、および情報処理プログラム」（2024年登録） などの発明につながっています。 本特許では、流量からいわゆるRuthプロット（dθ/dv vs v）を自動で作成し、そこからろ布の目詰まりとケーキの詰まり（ろ過性）の指標として分離表示することで、現場で注目されるろ布の目詰まりや濃度変動などのろ過性を数値化し、「どのような状態であるか」を判断できるようにしました。 今回注目した論文とトピックス 今回拝見したのは、以下のAppl. Sci. 2025の論文です。 Predicting Filter Medium Performances in Chamber Filter Presses with Digital Twins Using Neural Network Technologies 300mmチャンバのフィルタープレスでパーライト懸濁液を濾過し、チャンバ数、固形分濃度、ろ布の使用サイクル数、最大圧力などを入力に、圧力と流量の時間変化をニューラルネットワークで予測するデジタルツインの枠組みを提案されています。 トピックスは3つという認識です。 実験条件を広く振った34回のデータセットによる学習 圧力・流量のリアルタイム予測と、ろ布のサイクル数による性能劣化の追跡 ARと組み合わせた将来の保全支援の構想 興味深いことに、本文中でケーク抵抗（cake resistance）には1回...