JP2005013940A - 濾過装置及び濾過方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】濾過液の回収率をほとんど低下させることなく、フィルター表面から固形物を剥離してフィルターの閉塞を解消すると共に、高い濾過速度で安定して、液体を簡便に濾過することができる装置を提供する。
【解決手段】原液を容器８に移送し、フィルター３に通過させると共に、これを濾過して得られた濾過液を移送する液体移送手段１０と、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が容器の内圧とバランスを保つための空気溜り２とを有し、更に圧縮された気体を前記容器８に注入する手段を有すると共に、所定の弁手段、即ち、原液導出口と前記容器とを接続する配管に介設される原液弁１と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁９と、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁４と、前記容器と濾過液の貯留槽１１とを接続する配管に介設される濾過液弁７とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】原液を容器８に移送し、フィルター３に通過させると共に、これを濾過して得られた濾過液を移送する液体移送手段１０と、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が容器の内圧とバランスを保つための空気溜り２とを有し、更に圧縮された気体を前記容器８に注入する手段を有すると共に、所定の弁手段、即ち、原液導出口と前記容器とを接続する配管に介設される原液弁１と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁９と、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁４と、前記容器と濾過液の貯留槽１１とを接続する配管に介設される濾過液弁７とを備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を濾過してその中に含まれている固形物（不純物）をフィルター（逆洗式フィルター）によって除去する液体の濾過装置及び濾過方法等に関する。
【０００２】
本発明により、濾過液の回収率をほとんど低下させることなく、フィルター表面に堆積した固形物を剥離させてフィルターの閉塞（目詰まり）を解消することができるので、高い濾過速度で安定して、液体の濾過を連続的にかつ効率よく行うことができる。
【０００３】
【従来の技術】
液体の中に含まれている固形物（不純物）をフィルター（濾材）によって除去する液体の濾過装置及び濾過方法において、濾過により生ずるフィルターの閉塞（目詰まり）を解消するため、圧縮空気等を通常の濾過とは逆の方向（フィルターの濾過液側から原液側へ）に作用させることにより、フィルターを通して流体（液体）を濾過液側から原液側に逆流させ、フィルターの表面に堆積した固形物（濾滓固体）を剥離させ（除去し）、この固形物を容器外へ容器内の液体（原液）と共に排出する逆洗が行われている。また、この逆洗に適したフィルター（逆洗式フィルター）を使用した原液を連続的に濾過することができる濾過装置や、濾過方法がある（例えば、特許文献１及び２等参照）。
【０００４】
例えば、逆洗用の圧縮空気配管や弁制御装置を必要とすることなく逆洗を行うことができ、装置が煩雑とならず、濾過効率を低下させることなく濾過を行うことができる濾過装置として、下面に弁付のスラッジ排出路を設けるとともに弁付の原液供給路を設けた濾過容器内に中空濾過体を設け、該中空濾過体に逆洗水圧を得るだけの水量を貯留する逆洗式タンクを接続した加圧濾過装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、濃縮倍率の高い濃縮液を廃棄することが可能で、かつフィルターに侵入したＳＳ分が残留することなく逆洗を行うことができる原液の処理方法（濾過方法）として、原液タンク内の原液を固液分離手段を通して濾過手段に供給すると共に、圧縮エアーを逆洗チャンバ内に供給し、フィルターに侵入した浮遊物を原液側に排出し、濾過手段の原液側に供給された原液により浮遊物を逆洗液排出管を通してタンクに戻す濃縮用逆洗工程と、第１エアー開閉弁を開き、逆洗チャンバ内の濾過液を濾過手段の濾過側に供給してフィルタに侵入した浮遊物を原液側に排出し、エアーパージ弁を開き、圧縮エアーをエアーパージ配管を通して濾過手段の原液側に供給する操作を繰り返し、浮遊物を固液分離手段内の固形分と共に濃縮液排出管を通して排出する払い出し逆洗工程とを具備し、払い出し用逆洗工程を濃縮用逆洗工程を複数回行うごとに１回行う原液の処理方法（濾過方法）が提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、上記報告されている何れの濾過装置及び濾過方法においても、逆洗において原液をフィルター（逆洗式フィルター）表面から剥離した固形物（スラッジやＳＳ分）と共に排出している。このため、特に除去する対象となる固形物が、粒子径０．５ｍｍ以下の微細な粒子である場合、即ちフィルター表面に堆積した固形物（粒子層）の濾過抵抗が大きく、短時間で濾過速度が大きく低下する場合には、高い濾過速度を維持するために、頻繁に逆洗を行う必要があるので、原液のロスが大きく濾過液の回収を極めて低下させるという問題があった。
【０００７】
このような情況下に、液体の濾過において、特に除去する対象となる固形物が、粒子径０．５ｍｍ以下の微細な粒子である場合でも、濾過液の回収率をほとんど低下させることなく、フィルター表面から固形物を剥離してフィルターの閉塞を解消すると共に、高い濾過速度で安定して濾過することができる濾過装置を開発することが望まれている。
【０００８】
【特許文献１】
実開平５−１３５０８号公報
【特許文献２】
特開平１１−１９４２０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、液体の濾過において、特に除去する対象となる固形物が、粒子径０．５ｍｍ以下の微細な粒子である場合でも、濾過液の回収率をほとんど低下させることなく、フィルター表面から固形物を剥離してフィルターの閉塞を解消すると共に、高い濾過速度で安定して濾過することができる、簡便な装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、特定の構成の濾過装置を用いることにより、上記課題を達成できる。この濾過装置は、
液体を濾過するためのフィルターと、
前記フィルターが配設される容器と、
原液を前記容器に移送し、前記フィルターに通過させると共に、これを濾過して得られた濾過液を移送する液体移送手段、
一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が容器の内圧とバランスを保つための空気溜りとを有する。更に、この濾過装置は、圧縮された気体を前記容器に注入する手段を有すると共に、所定の弁手段を有する。
即ち、原液導出口と前記容器とを接続する配管に介設される原液弁と、
前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、
前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁と、
前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に濾過液の貯留槽と接続すべく接続された分岐管に介設される濾過液弁と
を備える。かかる構成の液体中の固形物をフィルターによって除去する液体の濾過装置を用いて、特定の条件下で逆洗を行うときには、原液を排出させることなくフィルターの表面に堆積した固形物をフィルターの表面から剥離することができる。かくて、濾過液の回収率をほとんど低下させることなくフィルターの目詰まりを解消することができる。更にこの逆洗だけでなく、従来の固形物を原液と共に排出する逆洗を適宜行うことにより、高い濾過速度で安定して、液体を簡便に濾過することができる。
【００１１】
ここで、「一次側」とは、系において原液側をいい、「二次側」とは、系において濾過液側をいう。
【００１２】
即ち、本発明の第一の視点において、液体中の固形物（不純物）をフィルターによって除去する液体の濾過装置であって、
液体を濾過するためのフィルターと、
前記フィルターが配設される容器と、
原液を前記容器に移送し、前記フィルターに通過させると共に、これを濾過して得られた濾過液を移送する液体移送手段と、
一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が容器の内圧とバランスを保つための空気溜り（以下、単に「空気溜り（ａｂｓｏｒｂｅｒ）」と称することがある。）と、
圧縮された気体を前記容器に注入する手段と、
原液導出口と前記容器とを接続する配管に介設される原液弁と、
前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、
前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁と、
前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁と
を備えることに特徴を有する濾過装置（以下、「本発明の濾過装置」とも称する。）を提供することができる。
【００１３】
また、本発明の濾過装置では、前記圧縮された気体として、圧縮空気を選択することができる。このとき、前記圧縮空気の圧力については、好ましくは絶対圧力で、０．２〜０．６ＭＰａ（ゲージ圧力で、０．１〜０．５ＭＰａ）が選択される。
【００１４】
本発明の第二の視点において、液体中の固形物をフィルターによって除去する液体の特定の濾過方法が提供される。この濾過方法は、下記工程を含む（以下、「本発明の濾過方法」とも称する。）：
工程ａ．原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧することによって、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が前記容器の内圧とバランスを保つための空気溜りを加圧しつつ、原液を前記空気溜りに流入させると共に、前記フィルターを通過させるべく前記フィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ濾過液又は濾過液及び圧縮された気体の一部を流して前記フィルター表面に堆積した固形物を剥離するステップ
とを含む工程。この濾過方法は更に、下記工程を含む：
工程ｂ．原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧することにより、二次側の濾過液系から前記フィルターの一次側の原液系へ濾過液を流して、前記フィルターを通過させ、前記フィルターの表面に堆積した固形物を剥離すると共に、前記固形物及び前記工程ａにおいて剥離された固形物を原液と共に排出するステップ
とを含む工程。
【００１５】
また、本発明の濾過方法では、前記工程ａ又はｂを、濾過を行った後毎に行うことができ、前記工程ａを、前記工程ｂとこの次に行われる前記工程ｂとの間に少なくとも１回行うことができる。尚、前記工程ｂを、排出されるドレン液の固形物濃度が５〜５０％（容積）となるときに、前記工程ａに替えて行うことが好ましい。
【００１６】
本発明の濾過方法では、前記圧縮された気体として、圧縮空気を選択することができる。このとき、前記圧縮空気の圧力については、好ましくは絶対圧力で、０．２〜０．６ＭＰａが選択される。
【００１７】
本発明の第三の視点において、原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧しつつ、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が前記容器の内圧とバランスを保つための空気溜りを加圧することにより、原液を前記空気溜りに流入させると共に、前記フィルターを通過させるべく前記フィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ濾過液又は濾過液及び圧縮された気体の一部を流して前記フィルター表面に堆積した固形物を剥離するステップ
とを含むことに特徴を有する逆洗方法（以下、「本発明の逆洗方法」とも称する。）を提供することができる。
【００１８】
尚、液体の濾過に際して、液体が逆洗を頻繁に行う必要が生じる固形物、例えば、金属微粉体等を含む機械部品洗浄液等の、液体が微細な粒子径を有する固形物を含んでいる場合や、濾過比抵抗の大きい有機系の固形物を含んでいる場合に、本発明は極めて有効である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明には、幾つかの形態、即ち、特定の濾過装置及び濾過方法等が含まれる。尚、本発明の濾過装置を中心に図１〜図３を用いて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２０】
また、本発明において、「保持逆洗」とは、フィルターに圧縮された気体を作用させて容器内を加圧することによって、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が容器の内圧とバランスを保つための空気溜りを加圧しつつ、原液を前記空気溜りに流入させると共に、前記フィルターを通過させるべく前記フィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ濾過液又は濾過液及び圧縮された気体の一部を流して前記フィルター表面に堆積した固形物を剥離するが、この固形物と原液を容器外へ排出しない逆洗をいい、「排出逆洗」とは、フィルターに圧縮された気体を作用させて容器内を加圧することにより、二次側の濾過液系から前記フィルターの一次側の原液系へ濾過液を流して、前記フィルターを通過させ、前記フィルターの表面に堆積した固形物を剥離すると共に、前記固形物及び前記保持逆洗により剥離された固形物を原液と共に排出する逆洗をいう。
【００２１】
（本発明の濾過装置）
本発明の一つの実施形態に係る濾過装置として、例えば、図１を参照すると、容器８内には、フィルター（逆洗式フィルター）３が配設されており、これにより前記容器８内が一次側と二次側に分割されている。前記容器８の一次側において、原液の貯留槽（原液を貯えたタンク）（図示せず）から原液が導出されるように、原液導出口（前記原液の貯留槽の導出口）（図示せず）と前記容器８とが配管を介して接続され、前記原液導出口と前記容器８とを接続する配管には原液弁１が介設されている。また、前記原液弁１と前記容器８との間には、一次側の原液系に連通し、空間が空気で充満され、内部の圧力が前記容器８（系）の内圧とバランスを保つための空気溜り２が配管を介して配設、詳しくはこの配管から分岐して接続されている。更に、前記容器８、詳しくはその下端部とドレン排出口（図示せず）とは、配管を介して接続されており、前記容器８と前記ドレン排出口とを接続する配管には、ドレン弁９が介設されている。一方、前記容器８の二次側、詳しくは前記容器８の上端部において、前記容器８と圧縮気体源６から圧縮された気体を前記フィルター３に作用させるべく前記容器８に注入する手段（圧縮気体注入手段）５とが、配管を介して接続されており、前記容器８と前記圧縮気体注入手段５とを接続する配管には、逆洗弁４が介設されている。また、前記容器８と前記圧縮気体注入手段５とを接続する配管には分岐管が接続されており、この分岐管は濾過液を貯えるタンク（濾過液の貯留槽）１１と接続されている。更に、この分岐管には、濾過液弁７が介設されている。尚、原液を前記容器８に移送し、前記フィルター３に通過させると共に、これを濾過して得られた濾過液を移送するための液体移送手段１０が備えられている。
【００２２】
本発明において、濾過する原液については、特に制限は無い。例えば、金属微粉体等を含む機械部品の洗浄液等、種々の液体に適用することができる。特に逆洗を頻繁に行う必要が生じる固形物、例えば、微細な粒子径を有する固形物を含んでいる液体や、濾過比抵抗の大きい有機系の固形物を含んでいる液体に対して有効である。
【００２３】
本発明において使用するフィルターについては、特に制限は無いが、フィルター表面の細孔径が、除去する対象となる原液中に含まれる固形物のうち最小のものの粒子径と同等以下であることが好ましい。前記フィルター表面の細孔径が大きい場合には、フィルターの内部に固形物が保持（捕捉）される可能性があり、また、フィルターの内部で固形物が保持された場合には、逆洗を行っても内部に保持された固形物の除去は困難であるため、十分な逆洗効果が得られない。
【００２４】
また、前記フィルターとしては、好ましくは網目状、格子状、すのこ状、又はばね状の構造をした線形材料からできており、その間隙を用いて濾過が行われるフィルターが選択される。更に、前記フィルターの材質については特に制限は無く、金属材料、樹脂材料等が選択される。また、焼結金属や、不織布等からなるフィルターを使用することもできる。
【００２５】
前記フィルターの目開き（濾過精度）については、特に制限は無く、濾過する液体から除去すべき固形物の粒子径に応じて選択される。例えば、原液中の固形物の最小粒子径が０．００５ｍｍ程度の場合には、目開き０．０１ｍｍのフィルターが、原液中の固形物の最小粒子径が０．５ｍｍの場合には、目開き０．１ｍｍのフィルターが選択される。
【００２６】
前記フィルターの形状及び大きさについては、特に制限は無いが、好ましくは直径１０〜１００ｍｍ（φ１０×１００ｍｍ）、長さ１０〜１００ｃｍの円筒状のフィルターが選択される。また、前記フィルターについては容器内に１又は２本以上配設することができる。例えば、内径２．５ｃｍ、長さ６０ｃｍ（φ２．５×６０ｃｍ）の円筒形の容器を使用する場合においては、直径１５ｍｍ、長さ５０ｃｍのフィルターを１本使用（配設）することができ、また、内径３２ｃｍ、長さ１００ｃｍの円筒形の容器を使用する場合においては、直径１５ｍｍ、長さ５０ｃｍのフィルターを５０本使用（配設）することができる。尚、前記フィルターの配設位置については特に制限は無く、前記フィルターの形状及び大きさや、使用する容器に応じて、容器の適当な位置に配設することができるが、容器の上部に懸装する（容器の上部で懸垂させて吊るす）ことが好ましい。
【００２７】
前記液体移送手段については特に制限は無く、例えば、公知の又は将来開発され得る各種のポンプを使用することができる。また、前記液体移送手段の配設位置については特に制限は無く、例えば、加圧濾過の場合には、原液の貯留槽と原液弁との間に配設することができ、吸引濾過の場合には、濾過弁と濾過液を貯えるタンク（濾過液の貯留槽）の間に配設することができる。
【００２８】
本発明において、濾過装置に、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が容器の内圧とバランスを保つための空気溜りが設けられる。濾過装置にこのような空気溜りを設けた場合には、フィルター表面から剥離された固形物及び原液を排出しなくとも逆洗（保持逆洗）を行う、即ち、フィルターの表面に堆積した固形物を剥離することができる。具体的には、先ず逆洗用の圧縮された気体をフィルターに作用させる。この結果、この圧縮された気体の作用により容器内の濾過液及び原液は加圧され、圧縮された気体の圧力と等しくなる。更に、この加圧された原液により前記空気溜り内の空気が圧縮され（収縮し）、その体積が減少した量だけ原液が前記空気溜り内に流入する。それゆえ、前記空気溜り内に流入した原液の量と等しい量又はそれ以上の量の濾過液がフィルターの二次側の配管内に貯留されている場合には前記空気溜り内に流入した原液の量と等しい量の濾過液が、そうでない場合には濾過液及び圧縮された気体の一部がフィルターを通過してフィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ、即ち通常の濾過とは逆の方向に流れ、この結果、フィルターの表面に堆積した固形物がそこから剥離され、フィルターの目詰まりは解消される。
【００２９】
尚、前記空気溜りについて、その配設の位置については、一次側の原液系に連通するように配設又は内設されていればよく、特に制限は無い。
【００３０】
本発明の一つの実施形態に係る濾過装置として、例えば、図２を参照すると、図１の装置と同様に、容器２２内には、フィルター（逆洗式フィルター）１７が配設されており、これにより前記容器２２内が一次側と二次側に分割されている。また、前記容器２２の一次側において、原液の貯留槽（原液を貯えたタンク）（図示せず）から原液が導出されるように、原液導出口（前記原液を貯えたタンクの導出口）（図示せず）と前記容器２２とが配管を介して接続されている。更に、前記原液導出口と前記容器２２とを接続する配管には原液弁１５が介設されているが、空気溜り１６は、前記容器２２と配管を介して接続（配設）されており、一次側の原液系に連通している。このように空気溜りを配設した場合であっても、前記同様、逆洗（保持逆洗）を行うことができる。
【００３１】
更に、本発明の一つの実施形態に係る濾過装置として、例えば、図３を参照すると、容器３８内には、フィルター（逆洗式フィルター）３１及び不透性のフィルター支持部材３５が配設されており、これらにより前記容器３８内が一次側と二次側に分割されている。このとき、前記容器３８内の液面（原液の液面）３６は、不透性のフィルター支持部材３５の位置にあり、この液面３６より上の部分において空気溜り３０が一次側の原液系に内設されるように構成されている。このようにして空気溜りが一次側の原液系に内設された場合であっても、前記同様、逆洗（保持逆洗）を行うことができる。
【００３２】
前記不透性のフィルター支持部材の材質については、特に制限は無く、金属や樹脂等の液体不透性の材料が選択される。尚、前記不透性のフィルター支持部材の形状及び大きさについても、特に制限は無く、前記フィルターの形状及び大きさ、容器の形状及び大きさ等に応じて適宜選択される。
【００３３】
前記空気溜りについては、濾過時においてその内部に液（原液）が流入しないように（溜まらないように）、その開口部（配管との接合部）を下向きとすることが好ましい。また、前記空気溜りが接続される配管については、排出逆洗を行うときに原液が自然流下により、容器に流入し、ドレン排出口から排出されるように、水平にする又は下方向に傾斜させることが好ましい。
【００３４】
前記空気溜りの形態については特に制限は無い。例えば、容器の形態を選択することができ、この場合にはその空間が空気で充満されていればよい。一方、袋の形態を選択することもできる。この場合には保持逆洗を行ったときに、空気溜りである袋が原液の流入により膨らむことができればよく、その空間が空気で充満されていなくてもよく、また、濾過時における原液の流入があってもよい。
【００３５】
前記空気溜りの材質については、選択される空気溜りの形態に応じて適宜選択される。例えば、容器の形態を選択する場合には、金属や樹脂等の通常容器の材質として用いられる液体不透性の材料を選択すればよい。また、袋の形態を選択する場合には、保持逆洗を行ったときに、空気溜りである袋が原液の流入により膨らむことができる材料が選択され、例えば、ゴム、ポリエチレン等の樹脂材料等が選択される。
【００３６】
前記空気溜りの形状については特に制限は無い。
【００３７】
前記空気溜りの大きさ（容量）については、特に制限は無いが、好ましくは下記式により定められ、このとき定められた容量又はこれよりも大きい容量が選択される。
【００３８】
Ｖ２＝（１／Ｐ１−１／Ｐ２）×Ｖ１×Ｐ０
（尚、式中、Ｖ２は逆洗によって二次側の濾過液系から一次側の原液系に流れる液量を、Ｐ０は大気圧の絶対圧力を、Ｐ１は圧縮された気体を注入する前の空気溜り内の絶対圧力を、Ｐ２は圧縮された気体の絶対圧力を、Ｖ１は空気溜りの容積（容量）をそれぞれ表す。）
【００３９】
前記容器の形状については特に制限は無いが、好ましくは前記容器の下端部を錘状にする。このようにした場合には、前記容器の下端部に沈降した固形物をスムーズに排出することができる。
【００４０】
前記容器の大きさについては特に制限は無く、濾過すべき原液の量に応じて、即ち装置の規模に応じて適宜選択される。
【００４１】
前記圧縮気体源については、特に制限は無く、一般的な圧縮気体源を用いることができる。例えば、コンプレッサーによって得られる圧縮空気源等を用いることができる。
【００４２】
前記圧縮気体注入手段については特に制限は無く、例えば、レギュレータ（減圧弁）等が使用される。尚、前記前記圧縮気体注入手段の配設位置については特に制限は無いが、前記フィルターに作用させることができる範囲内で適宜配設される。
【００４３】
前記ドレン排出口については容器に配管を介して接続されていればよく、これを設ける位置については特に制限は無い。好ましくは前記容器の下端部に配管を介して接続される。
【００４４】
前記原液弁、前記濾過液弁、前記逆洗弁及び前記ドレン弁の何れの弁についても、特に制限は無い。例えば、ボールバルブ、バタフライバルブ、ピンチバルブ等のバルブが適宜選択され、使用される。
【００４５】
前記原液弁、前記濾過液弁、前記逆洗弁及び前記ドレン弁の何れの弁の配設位置についても、特に制限は無い。例えば、前記記載のように原液導出口と前記容器とを接続する配管に前記原液弁を介設し、また、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に前記ドレン弁を介設し、更に、前記容器と前記圧縮気体注入手段とを接続する配管に前記逆洗弁を介設することができる。尚、前記濾過液弁については、前記容器と前記濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設することができるし、前記記載のように前記容器と前記圧縮気体注入手段とを接続する配管に前記濾過液の貯留槽と接続すべく接続された分岐管に介設することもできる。
【００４６】
本発明においては、液体中の固形物をフィルターによって除去する液体の濾過、保持逆洗、及び排出逆洗が行われる。
【００４７】
本発明の一つの実施形態として、例えば、図１に示す装置では、前記濾過が、下記の如く行われる。先ず、濾過対象となる原液を貯えたタンク（原液の貯留槽）（図示せず）内の原液が液体移送手段１０により原液を貯えたタンクの導出口（原液導出口）（図示せず）から導出され、原液弁１を通過して、前記容器８（詳しくはフィルター３及び当該容器８で構成されたフィルターモジュール）へ移送される。更に、前記容器８に移送された原液は、同様に前記液体移送手段１０でフィルター３を通過させることにより原液中の固形物と、固形物を除去された濾過液とに分離される。即ち、前記固形物は前記フィルター３の表面に堆積し、濾過液は、濾過液弁７を通過して、濾過液を貯えるタンク（濾過液の貯留槽）１１に移送される。一方、空気溜り２は、濾過開始前では、空気で満たされているが、濾過が開始されると、濾過圧力により前記空気溜り２内の空気は圧縮され、前記空気溜り２内の体積が減る。その後、前記空気溜り２内の空気圧が濾過圧力と等しくなるために、前記空気溜り２において体積が減った分だけ、原液が前記空気溜り２内に流入する。尚、原液の濾過をするに際して、原液弁１及び濾過液弁５は開いているが、逆洗弁４及びドレン弁９は閉じている。
【００４８】
前記濾過圧力については、特に制限は無いが、ゲージ圧力で、好ましくは０．０５〜０．５ＭＰａ、より好ましくは０．１〜０．３ＭＰａが選択される。
【００４９】
尚、前記濾過の時間については特に制限は無いが、通常、３〜３０分間濾過が行われ、その後に逆洗が行われる。
【００５０】
本発明では、前記保持逆洗又は前記排出逆洗を、前記濾過を行った後毎に行うことができる。
【００５１】
本発明の一つの実施形態として、例えば、図１に示す装置では、前記保持逆洗が、下記の如く行われる。先ず、液体移送手段１０を停止し、原液弁１を閉じる。このとき、容器８内の圧力は、濾過液を貯えるタンク１１の導出口（濾過液導出口）側からのヘッド（水頭）差のみとなり、ほぼ大気圧（絶対圧力で０．１ＭＰａ（ゲージ圧力で０ＭＰａ））となる。この結果、空気溜り２内の空気は膨張し、濾過中に前記空気溜り２内に流入していた原液は、前記空気溜り２外へ排出され、前記空気溜り２内の圧力もほぼ大気圧（絶対圧力で０．１ＭＰａ）となる。次いで、濾過液弁７を閉じて、逆洗弁４を開け、逆洗用の圧縮された気体をフィルター３に対して二次側（濾過液側）から注入する（作用させる）。この圧縮された気体の作用により、前記容器８内の濾過液及び原液は加圧され、前記圧縮された気体の圧力と等しくなる。更に、この加圧された原液により前記空気溜り２内の空気が圧縮され（収縮し）、その体積が減少した量だけ原液が前記空気溜り２内に流入する。それゆえ、前記空気溜り２内に流入した原液の量と等しい量の濾過液又は濾過液及び圧縮された気体の一部が前記フィルター３を通過して前記フィルター３の二次側の濾過液系から一次側の原液系へ流れる。この結果、前記フィルター３の表面に堆積した固形物が前記フィルター３の表面から剥離され、前記フィルター３の目詰まりは解消される。更に、前記フィルター３から剥離した固形物は、自然沈降により、前記容器８の底面に貯えられる。尚、このときドレン弁９は閉じたままである。
【００５２】
前記保持逆洗の時間については、特に制限は無く、フィルター表面に堆積した固形物の量等に応じて選択されるが、好ましくは長くとも１０秒間、より好ましくは５〜１０秒間程度行われる。
【００５３】
尚、前記保持逆洗については、前記排出逆洗とこの次に行われる前記排出逆洗との間に少なくとも１回行うことができる。このときの回数については、容器底面に沈降した固形物が容器下部の排出口を閉塞させること無くスムーズに排出されることを限度として、適当な回数が選択される。即ち、ドレン液中の固形物の粒子径や分散性により異なるが、ドレン液の固形物濃度が容器の内部に固形物が残存することなくスムーズに固形物が排出される濃度で維持されるように選択される。好ましくは、排出されるドレン液の固形物濃度が５〜５０％（容積）、より好ましくは１０〜２０％（容積）となるように回数が定められる。５％（容積）未満では、濾過液の回収率が低くなるため好ましくなく、５０％（容積）を超えると、容器内の固形物の排出が完全に行われず、容器内に固形物が残り、ドレン排出口が閉塞するおそれがあるため好ましくない。
【００５４】
、本発明の一つの実施形態として、例えば、図１に示す装置では、前記前記排出逆洗について、下記の如く行うことができる。先ず、液体移送手段１０を停止し、原液弁１及び濾過液弁７を閉じる。次いで、逆洗弁４を開け、逆洗用の圧縮された気体をフィルター３に対して二次側（濾過液側）から注入した（作用させた）後、ドレン弁９を開ける。この結果、容器８内及び配管内の濾過液が二次側の濾過液系から前記フィルター３を通過して前記フィルター３の一次側の原液系へ流れ、前記フィルター３の表面に堆積した固形物が前記フィルター３の表面から剥離されて、前記フィルター３の目詰まりは解消する。尚、前記フィルター３から剥離した固形物は、原液及び前記容器８の底面に貯えられていた（沈降していた）固形物と共にドレン排出口より排出される。
【００５５】
前記排出逆洗の時間については特に制限は無く、フィルター表面に堆積した固形物の量、容器底面に沈降した固形物の量等に応じて選択されるが、好ましくは長くとも３０秒間行われる。尚、前記排出逆洗においては、容器内のすべての液（原液及び濾過液）を排出する必要があるため、通常は前記保持逆洗の時間よりも長くなる。
【００５６】
尚、前記排出逆洗については、ドレン液の固形物濃度が容器の内部に固形物が残存することなくスムーズに固形物が排出される濃度で維持されるように、好ましくは、排出されるドレン液の固形物濃度が５〜５０％（容積）、より好ましくは１０〜２０％（容積）となるときに、前記保持逆洗に替えて適宜行うことができ、本発明の目的を阻害しない（濾過液の回収率をほとんど低下させることが無い）範囲で、一又は複数回行うことができる。
【００５７】
前記保持逆洗の際に、前記フィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ流れる濾過液又は圧縮された気体の一部を含む濾過液の液量については、前記空気溜りの大きさ（容量）及び前記圧縮された気体の圧力により調節され、このときの値については特に制限は無いが、好ましくは濾過面積１ｃｍ２あたり０．５〜１ｍｌ程度が選択される。このような液量を選択した場合には、フィルター表面から固形物（粒子層）を十分に剥離、除去すると共に、これを沈降させることができる。一方、前記排出逆洗の際には、前記フィルターの二次側の濾過液、即ち容器内及び配管内の濾過液は前記圧縮された気体の圧力により、二次側の濾過液系から一次側の原液系へ全て流れ、フィルター表面から堆積した固形物（濾滓固体）を十分に剥離、除去し、前記容器内の一次側の原液と共にドレン排出口より排出される。尚、前記排出逆洗の際には、原液が排出された後、圧縮された気体もドレン排出口より排出される。
【００５８】
前記記載したように、本発明においては、前記フィルターに作用させるため、前記容器には圧縮された気体が注入され、前記圧縮された気体については、特に制限は無いが、一般には、圧縮空気が選択される。
【００５９】
前記保持逆洗及び排出逆洗における圧力、即ちフィルターに作用させるために容器に注入される圧縮された気体の圧力については、特に制限は無いが、何れにおいても、絶対圧力で、好ましくは０．２〜０．６ＭＰａ、より好ましくは０．３〜０．４ＭＰａ（ゲージ圧力で、好ましくは０．１〜０．５ＭＰａ、より好ましくは０．２〜０．３ＭＰａ）が選択される。圧力が低い場合には、濾過液がフィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ流れる速度が遅くなり、十分な逆洗の効果が得られない。また、必要以上に高い圧力の場合には、装置において高い耐圧強度が必要とされ、圧縮気体源を得る上でもデメリットを生じる。
【００６０】
本発明においては、前記した下記式を満たすように圧縮された気体の絶対圧力Ｐ２を定めることが好ましい。
【００６１】
Ｖ２＝（１／Ｐ１−１／Ｐ２）×Ｖ１×Ｐ０
尚、式中、Ｖ２は逆洗によって二次側の濾過液系から一次側の原液系に流れる液量を、Ｐ０は大気圧の絶対圧力を、Ｐ１は圧縮された気体を注入する前の空気溜り内の絶対圧力を、Ｐ２は圧縮された気体の絶対圧力を、Ｖ１は空気溜りの容積をそれぞれ表す。
【００６２】
尚、本発明においては、濾過速度の低下や濾過圧力の上昇を検知する手段、タイマー等の計時手段を用いて行われる制御手段等の、公知の又は将来開発される制御手段を選択して使用することができ、このような制御手段を備える装置も本発明に含めることができる。例えば、このような制御手段を備えさせて、前記濾過、前記保持逆洗、及び前記排出逆洗をそれぞれ定期的に行うことができる。
【００６３】
本発明において、必要により流量計、圧力計等の公知又は将来開発される測定器（計器類）を選択して使用することができ、このような測定器を備える装置も本発明に含めることができる。
【００６４】
（本発明の濾過方法）
本発明の濾過方法は、液体中の固形物をフィルターによって除去する液体の特定の濾過方法である。この濾過方法は、下記工程を含む：
工程ａ．原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧することによって、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が前記容器の内圧とバランスを保つための空気溜りを加圧しつつ、原液を前記空気溜りに流入させると共に、前記フィルターを通過させるべく前記フィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ濾過液又は濾過液及び圧縮された気体の一部を流して前記フィルター表面に堆積した固形物を剥離するステップ
とを含む工程。更に、下記工程を含む：
工程ｂ．原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧することにより、二次側の濾過液系から前記フィルターの一次側の原液系へ濾過液を流して、前記フィルターを通過させ、前記フィルターの表面に堆積した固形物を剥離すると共に、前記固形物及び前記工程ａにおいて剥離された固形物を原液と共に排出するステップ
とを含む工程。
したがって、必要により他の工程を含めることができ、このような工程を含む濾過方法も本発明に含めることができる。尚、本発明については、前記本発明の濾過装置における記載に基づいて容易に実施することができる。
【００６５】
（本発明の逆洗方法）
本発明の逆洗方法は、原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧することによって、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が前記容器の内圧とバランスを保つための空気溜りを加圧しつつ、原液を前記空気溜りに流入させると共に、前記フィルターを通過させるべく前記フィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ濾過液又は濾過液及び圧縮された気体の一部を流して前記フィルター表面に堆積した固形物を剥離するステップ
とを含む逆洗方法である。尚、本発明については、前記本発明の濾過装置における記載に基づいて容易に実施することができる。
【００６６】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、これらの実施例及び比較例により本発明は何ら制限されるものではない。
【００６７】
［実施例１］
図４は、本発明の一実施例に係る濾過装置を模式的に示した断面図である。この装置を用いて下記方法により濾過及び逆洗を行った。尚、濾過及び逆洗については４８分間行い、逆洗については濾過開始から３分後に、３分間隔で行った。このとき、保持逆洗を濾過開始から３分後に、３分間隔で９回行った後（濾過開始から３０分後）に排出逆洗を１回行い、その後（濾過開始から３３分後）、再び３分間隔で保持逆洗を５回行った。
【００６８】
（原液の濾過）
下記方法により濾過を行った。尚、濾過対象となる原液として、機械部品洗浄液（固形物（金属粉体（粒子）等）の平均粒子径３０μｍ程度）を選択した。また、機械部品洗浄液の濾過に際しては、原液弁４５及び濾過液弁５１は開け、逆洗弁４８及びドレン弁５３は閉じて行った。尚、濾過用のポンプとして、濾過に際して一般的に使用される遠心ポンプを選択して使用した。
【００６９】
（１）機械部品洗浄液を貯えたタンク（図示せず）内の機械部品洗浄液を遠心ポンプ５４により、機械部品洗浄液の導出口（図示せず）から導出させ、原液弁４５を通過させて、濾過圧力としてゲージ圧力で０．２ＭＰａで、容器（寸法 φ２．３０×６０ｃｍ（内径２．３０ｃｍ、外径２．５４ｃｍ、長さ６０ｃｍ）、容積２５０ｃｍ３）５２へ移送した。
（２）（１）において容器５２に移送された機械部品洗浄液を、フィルター（濾過精度 １０μｍ、寸法 φ１５×５００ｍｍ、濾過面積 ２３５ｃｍ２）４７により機械部品洗浄液中の固形物と、固形物を除去された濾過液とに分離した。
（３）（２）において分離された濾過液を、濾過液弁５１を通過させて、濾過液を貯えるタンク５５に移送した。
【００７０】
（保持逆洗）
下記方法により保持逆洗を行った。尚、このときドレン弁５３は閉じたままにした。また、この逆洗については５秒間行った。
【００７１】
（１）遠心ポンプ５４を停止し、原液弁４５を閉じることにより、容器５２内の圧力が、ほぼ大気圧（ゲージ圧力で０ＭＰａ）となるようにすると共に、空気溜り（容積 ４００ｃｍ３）４６内の空気を膨張させ、濾過中に空気溜り４６内に流入していた機械部品洗浄液を、空気溜り４６外へ排出させて、空気溜り４６内の圧力がほぼ大気圧（ゲージ圧力で０ＭＰａ）となるようにした。
（２）フィルター４７の表面に堆積した固形物をフィルター４７の表面から剥離させるため、濾過液弁５１を閉じて、逆洗弁４８を開け、逆洗用の圧縮空気を逆洗圧力としてゲージ圧力で０．３ＭＰａ（絶対圧力で０．４ＭＰａ）でフィルター４７に対して二次側（濾過液側）から注入して（作用させて）、容器５２内の濾過液及び機械部品洗浄液を加圧し、機械部品洗浄液が空気溜り４６内に流入した量と等しい量の濾過液がフィルター４７を通過してフィルター４７の二次側の濾過液系から一次側の機械部品洗浄液の系へ流れるようにした。
【００７２】
（排出逆洗）
下記方法により排出逆洗を行った。尚、この逆洗については１０秒間行った。
【００７３】
（１）遠心ポンプ５４を停止し、原液弁４５及び濾過液弁５１を閉じた。
（２）逆洗弁４２を開け、逆洗用の圧縮空気を逆洗圧力としてゲージ圧力で０．３ＭＰａでフィルター４７に対して二次側（濾過液側）から注入した（作用させた）。
（３）ドレン弁５３を開けて、フィルター４７から剥離した固形物、原液である機械部品洗浄液及び容器５２の底面に貯えられていた（沈降していた）固形物をドレン排出口よりドレン排出量５５０ｃｍ３で排出させた。
【００７４】
［比較例１］
図５は、比較例に係る濾過装置（従来の濾過装置）を模式的に示した断面図である。この装置を用いて濾過及び逆洗を行った。尚、濾過及び逆洗については、実施例１において行われる保持逆洗に替えて、空気溜りを使用しないで実施例１において行われる保持逆洗と同一の条件で行われる逆洗を行う以外は、実施例１と同様の方法で行った。
【００７５】
［比較例２］
比較例１と同様に、図５に示す装置を用いて濾過及び逆洗を行った。尚、濾過及び逆洗については、逆洗として排出逆洗を濾過開始から３分後に、３分間隔で１５回行う以外は、実施例１と同様の方法で行った。
【００７６】
［実施例２］
（各種濾過装置の評価）
本発明の一実施例に係る濾過装置（実施例１）と比較例１及び２との濾過速度について評価した。この結果を図６に示す。
【００７７】
この結果（図６参照）について、本発明の濾過装置（実施例１）と比較例１とを比較すると、本発明の濾過装置では、濾過速度が約１．０〜３．５Ｌ／ｍｉｎの範囲内で維持されているのに対し、比較例１では排出逆洗が行われるまで（濾過開始から３０分）の間において徐々に濾過速度が低下していく。一方、本発明の濾過装置（実施例１）と比較例２とを比較すると、濾過速度については、両方とも約１．０〜３．５Ｌ／ｍｉｎの範囲内で維持されている。したがって、保持逆洗を行うに際して空気溜りの存在は不可欠であることが分かる。また、保持逆洗と排出逆洗が同等の効果を奏することが分かる。更に、濾過液の回収率については、本発明の濾過装置では９８．９％であるのに対し、比較例２では８９．２％であり、本発明の濾過装置では、濾過液の回収率をほとんど低下させることが無いことが分かる。
【００７８】
以上から、本発明によれば、液体の濾過において、濾過液の回収率をほとんど低下させることなく、フィルター表面に堆積した固形物を剥離させてフィルターの閉塞（目詰まり）を解消すると共に、高い濾過速度で安定して、液体を簡便に濾過することができることが分かる。
【００７９】
【発明の効果】
本発明により、液体の濾過において、特に除去する対象となる固形物が、粒子径０．５ｍｍ以下の微細な粒子である場合でも、濾過液の回収率をほとんど低下させることなく、フィルター表面に堆積した固形物を剥離させてフィルターの閉塞（目詰まり）を解消すると共に、高い濾過速度で安定して、液体を簡便に濾過することができる装置、及び方法を提供することができる。したがって、本発明は工業的に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一つの実施形態に係る濾過装置を模式的に示した断面図である。原液弁１と容器８との間に、一次側の原液系に連通し、空間が空気で充満され、内部の圧力が容器８（系）の内圧とバランスを保つための空気溜り２が備えられている。
【図２】図２は、本発明の一つの実施形態に係る濾過装置を模式的に示した断面図である。空気溜り１６が容器２２と配管を介して接続（配設）されている。
【図３】図３は、本発明の一つの実施形態に係る濾過装置を模式的に示した断面図である。容器３８内に不透性のフィルター支持部材３５を配設し、容器３８内の液面（原液の液面）３６を不透性のフィルター支持部材３５の位置にさせることにより、この液面３６より上の部分において空気溜り３０が構成されている。
【図４】図４は、本発明の一実施例に係る濾過装置を模式的に示した断面図である。原液弁４５と容器５２との間に、空気溜り４６が備えられている。
【図５】図５は、比較例に係る濾過装置（従来の濾過装置）を模式的に示した断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施例に係る濾過装置（実施例１）と比較例に係る濾過装置におけるフィルターの濾過速度の変化を示した図である。実施例１においては、保持逆洗が濾過開始から３分後に、３分間隔で９回行われた後（濾過開始から３０分後）に排出逆洗が１回行われ、その後（濾過開始から３３分後）、再び保持逆洗が３分間隔で５回行われている。また、比較例１においては、空気溜りを使用しないで実施例１において行われる保持逆洗と同一の条件で行われる逆洗（保持逆洗に類似した逆洗）が濾過開始から３分後に、３分間隔で９回行われた後（濾過開始から３０分後）に排出逆洗が１回行われ、その後（濾過開始から３３分後）、再び保持逆洗に類似した逆洗が３分間隔で５回行われている。更に、比較例２においては、排出逆洗が濾過開始から３分後に、３分間隔で１５回行われている。
【符号の説明】
１、１５、２９、４５、５９．原液弁
２、１６、３０、４６．空気溜り
３、１７、３１、４７、６０．フィルター
４、１８、３２、４８、６１．逆洗弁
５、１９、３３、４９、６２．圧縮気体注入手段
６、２０、３４、５０、６３．圧縮気体源
７、２１、３７、５１、６４．濾過液弁
８、２２、３８、５２、６５．容器
９、２３、３９、５３、６６．ドレン弁
１０、２４、４０、５４、６７．液体移送手段
１１、２５、４１、５５、６８．濾過液の貯留槽
１２、２６、４２、５６、６９．原液導出方向
１３、２７、４３、５７、７０．圧縮された気体の注入方向
１４、２８、４４、５８、７１．ドレン（原液及び固形物）排出方向
３５．フィルター支持部材
３６．液面（原液の液面）
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を濾過してその中に含まれている固形物（不純物）をフィルター（逆洗式フィルター）によって除去する液体の濾過装置及び濾過方法等に関する。
【０００２】
本発明により、濾過液の回収率をほとんど低下させることなく、フィルター表面に堆積した固形物を剥離させてフィルターの閉塞（目詰まり）を解消することができるので、高い濾過速度で安定して、液体の濾過を連続的にかつ効率よく行うことができる。
【０００３】
【従来の技術】
液体の中に含まれている固形物（不純物）をフィルター（濾材）によって除去する液体の濾過装置及び濾過方法において、濾過により生ずるフィルターの閉塞（目詰まり）を解消するため、圧縮空気等を通常の濾過とは逆の方向（フィルターの濾過液側から原液側へ）に作用させることにより、フィルターを通して流体（液体）を濾過液側から原液側に逆流させ、フィルターの表面に堆積した固形物（濾滓固体）を剥離させ（除去し）、この固形物を容器外へ容器内の液体（原液）と共に排出する逆洗が行われている。また、この逆洗に適したフィルター（逆洗式フィルター）を使用した原液を連続的に濾過することができる濾過装置や、濾過方法がある（例えば、特許文献１及び２等参照）。
【０００４】
例えば、逆洗用の圧縮空気配管や弁制御装置を必要とすることなく逆洗を行うことができ、装置が煩雑とならず、濾過効率を低下させることなく濾過を行うことができる濾過装置として、下面に弁付のスラッジ排出路を設けるとともに弁付の原液供給路を設けた濾過容器内に中空濾過体を設け、該中空濾過体に逆洗水圧を得るだけの水量を貯留する逆洗式タンクを接続した加圧濾過装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、濃縮倍率の高い濃縮液を廃棄することが可能で、かつフィルターに侵入したＳＳ分が残留することなく逆洗を行うことができる原液の処理方法（濾過方法）として、原液タンク内の原液を固液分離手段を通して濾過手段に供給すると共に、圧縮エアーを逆洗チャンバ内に供給し、フィルターに侵入した浮遊物を原液側に排出し、濾過手段の原液側に供給された原液により浮遊物を逆洗液排出管を通してタンクに戻す濃縮用逆洗工程と、第１エアー開閉弁を開き、逆洗チャンバ内の濾過液を濾過手段の濾過側に供給してフィルタに侵入した浮遊物を原液側に排出し、エアーパージ弁を開き、圧縮エアーをエアーパージ配管を通して濾過手段の原液側に供給する操作を繰り返し、浮遊物を固液分離手段内の固形分と共に濃縮液排出管を通して排出する払い出し逆洗工程とを具備し、払い出し用逆洗工程を濃縮用逆洗工程を複数回行うごとに１回行う原液の処理方法（濾過方法）が提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、上記報告されている何れの濾過装置及び濾過方法においても、逆洗において原液をフィルター（逆洗式フィルター）表面から剥離した固形物（スラッジやＳＳ分）と共に排出している。このため、特に除去する対象となる固形物が、粒子径０．５ｍｍ以下の微細な粒子である場合、即ちフィルター表面に堆積した固形物（粒子層）の濾過抵抗が大きく、短時間で濾過速度が大きく低下する場合には、高い濾過速度を維持するために、頻繁に逆洗を行う必要があるので、原液のロスが大きく濾過液の回収を極めて低下させるという問題があった。
【０００７】
このような情況下に、液体の濾過において、特に除去する対象となる固形物が、粒子径０．５ｍｍ以下の微細な粒子である場合でも、濾過液の回収率をほとんど低下させることなく、フィルター表面から固形物を剥離してフィルターの閉塞を解消すると共に、高い濾過速度で安定して濾過することができる濾過装置を開発することが望まれている。
【０００８】
【特許文献１】
実開平５−１３５０８号公報
【特許文献２】
特開平１１−１９４２０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、液体の濾過において、特に除去する対象となる固形物が、粒子径０．５ｍｍ以下の微細な粒子である場合でも、濾過液の回収率をほとんど低下させることなく、フィルター表面から固形物を剥離してフィルターの閉塞を解消すると共に、高い濾過速度で安定して濾過することができる、簡便な装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、特定の構成の濾過装置を用いることにより、上記課題を達成できる。この濾過装置は、
液体を濾過するためのフィルターと、
前記フィルターが配設される容器と、
原液を前記容器に移送し、前記フィルターに通過させると共に、これを濾過して得られた濾過液を移送する液体移送手段、
一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が容器の内圧とバランスを保つための空気溜りとを有する。更に、この濾過装置は、圧縮された気体を前記容器に注入する手段を有すると共に、所定の弁手段を有する。
即ち、原液導出口と前記容器とを接続する配管に介設される原液弁と、
前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、
前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁と、
前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に濾過液の貯留槽と接続すべく接続された分岐管に介設される濾過液弁と
を備える。かかる構成の液体中の固形物をフィルターによって除去する液体の濾過装置を用いて、特定の条件下で逆洗を行うときには、原液を排出させることなくフィルターの表面に堆積した固形物をフィルターの表面から剥離することができる。かくて、濾過液の回収率をほとんど低下させることなくフィルターの目詰まりを解消することができる。更にこの逆洗だけでなく、従来の固形物を原液と共に排出する逆洗を適宜行うことにより、高い濾過速度で安定して、液体を簡便に濾過することができる。
【００１１】
ここで、「一次側」とは、系において原液側をいい、「二次側」とは、系において濾過液側をいう。
【００１２】
即ち、本発明の第一の視点において、液体中の固形物（不純物）をフィルターによって除去する液体の濾過装置であって、
液体を濾過するためのフィルターと、
前記フィルターが配設される容器と、
原液を前記容器に移送し、前記フィルターに通過させると共に、これを濾過して得られた濾過液を移送する液体移送手段と、
一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が容器の内圧とバランスを保つための空気溜り（以下、単に「空気溜り（ａｂｓｏｒｂｅｒ）」と称することがある。）と、
圧縮された気体を前記容器に注入する手段と、
原液導出口と前記容器とを接続する配管に介設される原液弁と、
前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、
前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁と、
前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁と
を備えることに特徴を有する濾過装置（以下、「本発明の濾過装置」とも称する。）を提供することができる。
【００１３】
また、本発明の濾過装置では、前記圧縮された気体として、圧縮空気を選択することができる。このとき、前記圧縮空気の圧力については、好ましくは絶対圧力で、０．２〜０．６ＭＰａ（ゲージ圧力で、０．１〜０．５ＭＰａ）が選択される。
【００１４】
本発明の第二の視点において、液体中の固形物をフィルターによって除去する液体の特定の濾過方法が提供される。この濾過方法は、下記工程を含む（以下、「本発明の濾過方法」とも称する。）：
工程ａ．原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧することによって、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が前記容器の内圧とバランスを保つための空気溜りを加圧しつつ、原液を前記空気溜りに流入させると共に、前記フィルターを通過させるべく前記フィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ濾過液又は濾過液及び圧縮された気体の一部を流して前記フィルター表面に堆積した固形物を剥離するステップ
とを含む工程。この濾過方法は更に、下記工程を含む：
工程ｂ．原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧することにより、二次側の濾過液系から前記フィルターの一次側の原液系へ濾過液を流して、前記フィルターを通過させ、前記フィルターの表面に堆積した固形物を剥離すると共に、前記固形物及び前記工程ａにおいて剥離された固形物を原液と共に排出するステップ
とを含む工程。
【００１５】
また、本発明の濾過方法では、前記工程ａ又はｂを、濾過を行った後毎に行うことができ、前記工程ａを、前記工程ｂとこの次に行われる前記工程ｂとの間に少なくとも１回行うことができる。尚、前記工程ｂを、排出されるドレン液の固形物濃度が５〜５０％（容積）となるときに、前記工程ａに替えて行うことが好ましい。
【００１６】
本発明の濾過方法では、前記圧縮された気体として、圧縮空気を選択することができる。このとき、前記圧縮空気の圧力については、好ましくは絶対圧力で、０．２〜０．６ＭＰａが選択される。
【００１７】
本発明の第三の視点において、原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧しつつ、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が前記容器の内圧とバランスを保つための空気溜りを加圧することにより、原液を前記空気溜りに流入させると共に、前記フィルターを通過させるべく前記フィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ濾過液又は濾過液及び圧縮された気体の一部を流して前記フィルター表面に堆積した固形物を剥離するステップ
とを含むことに特徴を有する逆洗方法（以下、「本発明の逆洗方法」とも称する。）を提供することができる。
【００１８】
尚、液体の濾過に際して、液体が逆洗を頻繁に行う必要が生じる固形物、例えば、金属微粉体等を含む機械部品洗浄液等の、液体が微細な粒子径を有する固形物を含んでいる場合や、濾過比抵抗の大きい有機系の固形物を含んでいる場合に、本発明は極めて有効である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明には、幾つかの形態、即ち、特定の濾過装置及び濾過方法等が含まれる。尚、本発明の濾過装置を中心に図１〜図３を用いて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２０】
また、本発明において、「保持逆洗」とは、フィルターに圧縮された気体を作用させて容器内を加圧することによって、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が容器の内圧とバランスを保つための空気溜りを加圧しつつ、原液を前記空気溜りに流入させると共に、前記フィルターを通過させるべく前記フィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ濾過液又は濾過液及び圧縮された気体の一部を流して前記フィルター表面に堆積した固形物を剥離するが、この固形物と原液を容器外へ排出しない逆洗をいい、「排出逆洗」とは、フィルターに圧縮された気体を作用させて容器内を加圧することにより、二次側の濾過液系から前記フィルターの一次側の原液系へ濾過液を流して、前記フィルターを通過させ、前記フィルターの表面に堆積した固形物を剥離すると共に、前記固形物及び前記保持逆洗により剥離された固形物を原液と共に排出する逆洗をいう。
【００２１】
（本発明の濾過装置）
本発明の一つの実施形態に係る濾過装置として、例えば、図１を参照すると、容器８内には、フィルター（逆洗式フィルター）３が配設されており、これにより前記容器８内が一次側と二次側に分割されている。前記容器８の一次側において、原液の貯留槽（原液を貯えたタンク）（図示せず）から原液が導出されるように、原液導出口（前記原液の貯留槽の導出口）（図示せず）と前記容器８とが配管を介して接続され、前記原液導出口と前記容器８とを接続する配管には原液弁１が介設されている。また、前記原液弁１と前記容器８との間には、一次側の原液系に連通し、空間が空気で充満され、内部の圧力が前記容器８（系）の内圧とバランスを保つための空気溜り２が配管を介して配設、詳しくはこの配管から分岐して接続されている。更に、前記容器８、詳しくはその下端部とドレン排出口（図示せず）とは、配管を介して接続されており、前記容器８と前記ドレン排出口とを接続する配管には、ドレン弁９が介設されている。一方、前記容器８の二次側、詳しくは前記容器８の上端部において、前記容器８と圧縮気体源６から圧縮された気体を前記フィルター３に作用させるべく前記容器８に注入する手段（圧縮気体注入手段）５とが、配管を介して接続されており、前記容器８と前記圧縮気体注入手段５とを接続する配管には、逆洗弁４が介設されている。また、前記容器８と前記圧縮気体注入手段５とを接続する配管には分岐管が接続されており、この分岐管は濾過液を貯えるタンク（濾過液の貯留槽）１１と接続されている。更に、この分岐管には、濾過液弁７が介設されている。尚、原液を前記容器８に移送し、前記フィルター３に通過させると共に、これを濾過して得られた濾過液を移送するための液体移送手段１０が備えられている。
【００２２】
本発明において、濾過する原液については、特に制限は無い。例えば、金属微粉体等を含む機械部品の洗浄液等、種々の液体に適用することができる。特に逆洗を頻繁に行う必要が生じる固形物、例えば、微細な粒子径を有する固形物を含んでいる液体や、濾過比抵抗の大きい有機系の固形物を含んでいる液体に対して有効である。
【００２３】
本発明において使用するフィルターについては、特に制限は無いが、フィルター表面の細孔径が、除去する対象となる原液中に含まれる固形物のうち最小のものの粒子径と同等以下であることが好ましい。前記フィルター表面の細孔径が大きい場合には、フィルターの内部に固形物が保持（捕捉）される可能性があり、また、フィルターの内部で固形物が保持された場合には、逆洗を行っても内部に保持された固形物の除去は困難であるため、十分な逆洗効果が得られない。
【００２４】
また、前記フィルターとしては、好ましくは網目状、格子状、すのこ状、又はばね状の構造をした線形材料からできており、その間隙を用いて濾過が行われるフィルターが選択される。更に、前記フィルターの材質については特に制限は無く、金属材料、樹脂材料等が選択される。また、焼結金属や、不織布等からなるフィルターを使用することもできる。
【００２５】
前記フィルターの目開き（濾過精度）については、特に制限は無く、濾過する液体から除去すべき固形物の粒子径に応じて選択される。例えば、原液中の固形物の最小粒子径が０．００５ｍｍ程度の場合には、目開き０．０１ｍｍのフィルターが、原液中の固形物の最小粒子径が０．５ｍｍの場合には、目開き０．１ｍｍのフィルターが選択される。
【００２６】
前記フィルターの形状及び大きさについては、特に制限は無いが、好ましくは直径１０〜１００ｍｍ（φ１０×１００ｍｍ）、長さ１０〜１００ｃｍの円筒状のフィルターが選択される。また、前記フィルターについては容器内に１又は２本以上配設することができる。例えば、内径２．５ｃｍ、長さ６０ｃｍ（φ２．５×６０ｃｍ）の円筒形の容器を使用する場合においては、直径１５ｍｍ、長さ５０ｃｍのフィルターを１本使用（配設）することができ、また、内径３２ｃｍ、長さ１００ｃｍの円筒形の容器を使用する場合においては、直径１５ｍｍ、長さ５０ｃｍのフィルターを５０本使用（配設）することができる。尚、前記フィルターの配設位置については特に制限は無く、前記フィルターの形状及び大きさや、使用する容器に応じて、容器の適当な位置に配設することができるが、容器の上部に懸装する（容器の上部で懸垂させて吊るす）ことが好ましい。
【００２７】
前記液体移送手段については特に制限は無く、例えば、公知の又は将来開発され得る各種のポンプを使用することができる。また、前記液体移送手段の配設位置については特に制限は無く、例えば、加圧濾過の場合には、原液の貯留槽と原液弁との間に配設することができ、吸引濾過の場合には、濾過弁と濾過液を貯えるタンク（濾過液の貯留槽）の間に配設することができる。
【００２８】
本発明において、濾過装置に、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が容器の内圧とバランスを保つための空気溜りが設けられる。濾過装置にこのような空気溜りを設けた場合には、フィルター表面から剥離された固形物及び原液を排出しなくとも逆洗（保持逆洗）を行う、即ち、フィルターの表面に堆積した固形物を剥離することができる。具体的には、先ず逆洗用の圧縮された気体をフィルターに作用させる。この結果、この圧縮された気体の作用により容器内の濾過液及び原液は加圧され、圧縮された気体の圧力と等しくなる。更に、この加圧された原液により前記空気溜り内の空気が圧縮され（収縮し）、その体積が減少した量だけ原液が前記空気溜り内に流入する。それゆえ、前記空気溜り内に流入した原液の量と等しい量又はそれ以上の量の濾過液がフィルターの二次側の配管内に貯留されている場合には前記空気溜り内に流入した原液の量と等しい量の濾過液が、そうでない場合には濾過液及び圧縮された気体の一部がフィルターを通過してフィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ、即ち通常の濾過とは逆の方向に流れ、この結果、フィルターの表面に堆積した固形物がそこから剥離され、フィルターの目詰まりは解消される。
【００２９】
尚、前記空気溜りについて、その配設の位置については、一次側の原液系に連通するように配設又は内設されていればよく、特に制限は無い。
【００３０】
本発明の一つの実施形態に係る濾過装置として、例えば、図２を参照すると、図１の装置と同様に、容器２２内には、フィルター（逆洗式フィルター）１７が配設されており、これにより前記容器２２内が一次側と二次側に分割されている。また、前記容器２２の一次側において、原液の貯留槽（原液を貯えたタンク）（図示せず）から原液が導出されるように、原液導出口（前記原液を貯えたタンクの導出口）（図示せず）と前記容器２２とが配管を介して接続されている。更に、前記原液導出口と前記容器２２とを接続する配管には原液弁１５が介設されているが、空気溜り１６は、前記容器２２と配管を介して接続（配設）されており、一次側の原液系に連通している。このように空気溜りを配設した場合であっても、前記同様、逆洗（保持逆洗）を行うことができる。
【００３１】
更に、本発明の一つの実施形態に係る濾過装置として、例えば、図３を参照すると、容器３８内には、フィルター（逆洗式フィルター）３１及び不透性のフィルター支持部材３５が配設されており、これらにより前記容器３８内が一次側と二次側に分割されている。このとき、前記容器３８内の液面（原液の液面）３６は、不透性のフィルター支持部材３５の位置にあり、この液面３６より上の部分において空気溜り３０が一次側の原液系に内設されるように構成されている。このようにして空気溜りが一次側の原液系に内設された場合であっても、前記同様、逆洗（保持逆洗）を行うことができる。
【００３２】
前記不透性のフィルター支持部材の材質については、特に制限は無く、金属や樹脂等の液体不透性の材料が選択される。尚、前記不透性のフィルター支持部材の形状及び大きさについても、特に制限は無く、前記フィルターの形状及び大きさ、容器の形状及び大きさ等に応じて適宜選択される。
【００３３】
前記空気溜りについては、濾過時においてその内部に液（原液）が流入しないように（溜まらないように）、その開口部（配管との接合部）を下向きとすることが好ましい。また、前記空気溜りが接続される配管については、排出逆洗を行うときに原液が自然流下により、容器に流入し、ドレン排出口から排出されるように、水平にする又は下方向に傾斜させることが好ましい。
【００３４】
前記空気溜りの形態については特に制限は無い。例えば、容器の形態を選択することができ、この場合にはその空間が空気で充満されていればよい。一方、袋の形態を選択することもできる。この場合には保持逆洗を行ったときに、空気溜りである袋が原液の流入により膨らむことができればよく、その空間が空気で充満されていなくてもよく、また、濾過時における原液の流入があってもよい。
【００３５】
前記空気溜りの材質については、選択される空気溜りの形態に応じて適宜選択される。例えば、容器の形態を選択する場合には、金属や樹脂等の通常容器の材質として用いられる液体不透性の材料を選択すればよい。また、袋の形態を選択する場合には、保持逆洗を行ったときに、空気溜りである袋が原液の流入により膨らむことができる材料が選択され、例えば、ゴム、ポリエチレン等の樹脂材料等が選択される。
【００３６】
前記空気溜りの形状については特に制限は無い。
【００３７】
前記空気溜りの大きさ（容量）については、特に制限は無いが、好ましくは下記式により定められ、このとき定められた容量又はこれよりも大きい容量が選択される。
【００３８】
Ｖ２＝（１／Ｐ１−１／Ｐ２）×Ｖ１×Ｐ０
（尚、式中、Ｖ２は逆洗によって二次側の濾過液系から一次側の原液系に流れる液量を、Ｐ０は大気圧の絶対圧力を、Ｐ１は圧縮された気体を注入する前の空気溜り内の絶対圧力を、Ｐ２は圧縮された気体の絶対圧力を、Ｖ１は空気溜りの容積（容量）をそれぞれ表す。）
【００３９】
前記容器の形状については特に制限は無いが、好ましくは前記容器の下端部を錘状にする。このようにした場合には、前記容器の下端部に沈降した固形物をスムーズに排出することができる。
【００４０】
前記容器の大きさについては特に制限は無く、濾過すべき原液の量に応じて、即ち装置の規模に応じて適宜選択される。
【００４１】
前記圧縮気体源については、特に制限は無く、一般的な圧縮気体源を用いることができる。例えば、コンプレッサーによって得られる圧縮空気源等を用いることができる。
【００４２】
前記圧縮気体注入手段については特に制限は無く、例えば、レギュレータ（減圧弁）等が使用される。尚、前記前記圧縮気体注入手段の配設位置については特に制限は無いが、前記フィルターに作用させることができる範囲内で適宜配設される。
【００４３】
前記ドレン排出口については容器に配管を介して接続されていればよく、これを設ける位置については特に制限は無い。好ましくは前記容器の下端部に配管を介して接続される。
【００４４】
前記原液弁、前記濾過液弁、前記逆洗弁及び前記ドレン弁の何れの弁についても、特に制限は無い。例えば、ボールバルブ、バタフライバルブ、ピンチバルブ等のバルブが適宜選択され、使用される。
【００４５】
前記原液弁、前記濾過液弁、前記逆洗弁及び前記ドレン弁の何れの弁の配設位置についても、特に制限は無い。例えば、前記記載のように原液導出口と前記容器とを接続する配管に前記原液弁を介設し、また、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に前記ドレン弁を介設し、更に、前記容器と前記圧縮気体注入手段とを接続する配管に前記逆洗弁を介設することができる。尚、前記濾過液弁については、前記容器と前記濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設することができるし、前記記載のように前記容器と前記圧縮気体注入手段とを接続する配管に前記濾過液の貯留槽と接続すべく接続された分岐管に介設することもできる。
【００４６】
本発明においては、液体中の固形物をフィルターによって除去する液体の濾過、保持逆洗、及び排出逆洗が行われる。
【００４７】
本発明の一つの実施形態として、例えば、図１に示す装置では、前記濾過が、下記の如く行われる。先ず、濾過対象となる原液を貯えたタンク（原液の貯留槽）（図示せず）内の原液が液体移送手段１０により原液を貯えたタンクの導出口（原液導出口）（図示せず）から導出され、原液弁１を通過して、前記容器８（詳しくはフィルター３及び当該容器８で構成されたフィルターモジュール）へ移送される。更に、前記容器８に移送された原液は、同様に前記液体移送手段１０でフィルター３を通過させることにより原液中の固形物と、固形物を除去された濾過液とに分離される。即ち、前記固形物は前記フィルター３の表面に堆積し、濾過液は、濾過液弁７を通過して、濾過液を貯えるタンク（濾過液の貯留槽）１１に移送される。一方、空気溜り２は、濾過開始前では、空気で満たされているが、濾過が開始されると、濾過圧力により前記空気溜り２内の空気は圧縮され、前記空気溜り２内の体積が減る。その後、前記空気溜り２内の空気圧が濾過圧力と等しくなるために、前記空気溜り２において体積が減った分だけ、原液が前記空気溜り２内に流入する。尚、原液の濾過をするに際して、原液弁１及び濾過液弁５は開いているが、逆洗弁４及びドレン弁９は閉じている。
【００４８】
前記濾過圧力については、特に制限は無いが、ゲージ圧力で、好ましくは０．０５〜０．５ＭＰａ、より好ましくは０．１〜０．３ＭＰａが選択される。
【００４９】
尚、前記濾過の時間については特に制限は無いが、通常、３〜３０分間濾過が行われ、その後に逆洗が行われる。
【００５０】
本発明では、前記保持逆洗又は前記排出逆洗を、前記濾過を行った後毎に行うことができる。
【００５１】
本発明の一つの実施形態として、例えば、図１に示す装置では、前記保持逆洗が、下記の如く行われる。先ず、液体移送手段１０を停止し、原液弁１を閉じる。このとき、容器８内の圧力は、濾過液を貯えるタンク１１の導出口（濾過液導出口）側からのヘッド（水頭）差のみとなり、ほぼ大気圧（絶対圧力で０．１ＭＰａ（ゲージ圧力で０ＭＰａ））となる。この結果、空気溜り２内の空気は膨張し、濾過中に前記空気溜り２内に流入していた原液は、前記空気溜り２外へ排出され、前記空気溜り２内の圧力もほぼ大気圧（絶対圧力で０．１ＭＰａ）となる。次いで、濾過液弁７を閉じて、逆洗弁４を開け、逆洗用の圧縮された気体をフィルター３に対して二次側（濾過液側）から注入する（作用させる）。この圧縮された気体の作用により、前記容器８内の濾過液及び原液は加圧され、前記圧縮された気体の圧力と等しくなる。更に、この加圧された原液により前記空気溜り２内の空気が圧縮され（収縮し）、その体積が減少した量だけ原液が前記空気溜り２内に流入する。それゆえ、前記空気溜り２内に流入した原液の量と等しい量の濾過液又は濾過液及び圧縮された気体の一部が前記フィルター３を通過して前記フィルター３の二次側の濾過液系から一次側の原液系へ流れる。この結果、前記フィルター３の表面に堆積した固形物が前記フィルター３の表面から剥離され、前記フィルター３の目詰まりは解消される。更に、前記フィルター３から剥離した固形物は、自然沈降により、前記容器８の底面に貯えられる。尚、このときドレン弁９は閉じたままである。
【００５２】
前記保持逆洗の時間については、特に制限は無く、フィルター表面に堆積した固形物の量等に応じて選択されるが、好ましくは長くとも１０秒間、より好ましくは５〜１０秒間程度行われる。
【００５３】
尚、前記保持逆洗については、前記排出逆洗とこの次に行われる前記排出逆洗との間に少なくとも１回行うことができる。このときの回数については、容器底面に沈降した固形物が容器下部の排出口を閉塞させること無くスムーズに排出されることを限度として、適当な回数が選択される。即ち、ドレン液中の固形物の粒子径や分散性により異なるが、ドレン液の固形物濃度が容器の内部に固形物が残存することなくスムーズに固形物が排出される濃度で維持されるように選択される。好ましくは、排出されるドレン液の固形物濃度が５〜５０％（容積）、より好ましくは１０〜２０％（容積）となるように回数が定められる。５％（容積）未満では、濾過液の回収率が低くなるため好ましくなく、５０％（容積）を超えると、容器内の固形物の排出が完全に行われず、容器内に固形物が残り、ドレン排出口が閉塞するおそれがあるため好ましくない。
【００５４】
、本発明の一つの実施形態として、例えば、図１に示す装置では、前記前記排出逆洗について、下記の如く行うことができる。先ず、液体移送手段１０を停止し、原液弁１及び濾過液弁７を閉じる。次いで、逆洗弁４を開け、逆洗用の圧縮された気体をフィルター３に対して二次側（濾過液側）から注入した（作用させた）後、ドレン弁９を開ける。この結果、容器８内及び配管内の濾過液が二次側の濾過液系から前記フィルター３を通過して前記フィルター３の一次側の原液系へ流れ、前記フィルター３の表面に堆積した固形物が前記フィルター３の表面から剥離されて、前記フィルター３の目詰まりは解消する。尚、前記フィルター３から剥離した固形物は、原液及び前記容器８の底面に貯えられていた（沈降していた）固形物と共にドレン排出口より排出される。
【００５５】
前記排出逆洗の時間については特に制限は無く、フィルター表面に堆積した固形物の量、容器底面に沈降した固形物の量等に応じて選択されるが、好ましくは長くとも３０秒間行われる。尚、前記排出逆洗においては、容器内のすべての液（原液及び濾過液）を排出する必要があるため、通常は前記保持逆洗の時間よりも長くなる。
【００５６】
尚、前記排出逆洗については、ドレン液の固形物濃度が容器の内部に固形物が残存することなくスムーズに固形物が排出される濃度で維持されるように、好ましくは、排出されるドレン液の固形物濃度が５〜５０％（容積）、より好ましくは１０〜２０％（容積）となるときに、前記保持逆洗に替えて適宜行うことができ、本発明の目的を阻害しない（濾過液の回収率をほとんど低下させることが無い）範囲で、一又は複数回行うことができる。
【００５７】
前記保持逆洗の際に、前記フィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ流れる濾過液又は圧縮された気体の一部を含む濾過液の液量については、前記空気溜りの大きさ（容量）及び前記圧縮された気体の圧力により調節され、このときの値については特に制限は無いが、好ましくは濾過面積１ｃｍ２あたり０．５〜１ｍｌ程度が選択される。このような液量を選択した場合には、フィルター表面から固形物（粒子層）を十分に剥離、除去すると共に、これを沈降させることができる。一方、前記排出逆洗の際には、前記フィルターの二次側の濾過液、即ち容器内及び配管内の濾過液は前記圧縮された気体の圧力により、二次側の濾過液系から一次側の原液系へ全て流れ、フィルター表面から堆積した固形物（濾滓固体）を十分に剥離、除去し、前記容器内の一次側の原液と共にドレン排出口より排出される。尚、前記排出逆洗の際には、原液が排出された後、圧縮された気体もドレン排出口より排出される。
【００５８】
前記記載したように、本発明においては、前記フィルターに作用させるため、前記容器には圧縮された気体が注入され、前記圧縮された気体については、特に制限は無いが、一般には、圧縮空気が選択される。
【００５９】
前記保持逆洗及び排出逆洗における圧力、即ちフィルターに作用させるために容器に注入される圧縮された気体の圧力については、特に制限は無いが、何れにおいても、絶対圧力で、好ましくは０．２〜０．６ＭＰａ、より好ましくは０．３〜０．４ＭＰａ（ゲージ圧力で、好ましくは０．１〜０．５ＭＰａ、より好ましくは０．２〜０．３ＭＰａ）が選択される。圧力が低い場合には、濾過液がフィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ流れる速度が遅くなり、十分な逆洗の効果が得られない。また、必要以上に高い圧力の場合には、装置において高い耐圧強度が必要とされ、圧縮気体源を得る上でもデメリットを生じる。
【００６０】
本発明においては、前記した下記式を満たすように圧縮された気体の絶対圧力Ｐ２を定めることが好ましい。
【００６１】
Ｖ２＝（１／Ｐ１−１／Ｐ２）×Ｖ１×Ｐ０
尚、式中、Ｖ２は逆洗によって二次側の濾過液系から一次側の原液系に流れる液量を、Ｐ０は大気圧の絶対圧力を、Ｐ１は圧縮された気体を注入する前の空気溜り内の絶対圧力を、Ｐ２は圧縮された気体の絶対圧力を、Ｖ１は空気溜りの容積をそれぞれ表す。
【００６２】
尚、本発明においては、濾過速度の低下や濾過圧力の上昇を検知する手段、タイマー等の計時手段を用いて行われる制御手段等の、公知の又は将来開発される制御手段を選択して使用することができ、このような制御手段を備える装置も本発明に含めることができる。例えば、このような制御手段を備えさせて、前記濾過、前記保持逆洗、及び前記排出逆洗をそれぞれ定期的に行うことができる。
【００６３】
本発明において、必要により流量計、圧力計等の公知又は将来開発される測定器（計器類）を選択して使用することができ、このような測定器を備える装置も本発明に含めることができる。
【００６４】
（本発明の濾過方法）
本発明の濾過方法は、液体中の固形物をフィルターによって除去する液体の特定の濾過方法である。この濾過方法は、下記工程を含む：
工程ａ．原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧することによって、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が前記容器の内圧とバランスを保つための空気溜りを加圧しつつ、原液を前記空気溜りに流入させると共に、前記フィルターを通過させるべく前記フィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ濾過液又は濾過液及び圧縮された気体の一部を流して前記フィルター表面に堆積した固形物を剥離するステップ
とを含む工程。更に、下記工程を含む：
工程ｂ．原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧することにより、二次側の濾過液系から前記フィルターの一次側の原液系へ濾過液を流して、前記フィルターを通過させ、前記フィルターの表面に堆積した固形物を剥離すると共に、前記固形物及び前記工程ａにおいて剥離された固形物を原液と共に排出するステップ
とを含む工程。
したがって、必要により他の工程を含めることができ、このような工程を含む濾過方法も本発明に含めることができる。尚、本発明については、前記本発明の濾過装置における記載に基づいて容易に実施することができる。
【００６５】
（本発明の逆洗方法）
本発明の逆洗方法は、原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧することによって、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が前記容器の内圧とバランスを保つための空気溜りを加圧しつつ、原液を前記空気溜りに流入させると共に、前記フィルターを通過させるべく前記フィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ濾過液又は濾過液及び圧縮された気体の一部を流して前記フィルター表面に堆積した固形物を剥離するステップ
とを含む逆洗方法である。尚、本発明については、前記本発明の濾過装置における記載に基づいて容易に実施することができる。
【００６６】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、これらの実施例及び比較例により本発明は何ら制限されるものではない。
【００６７】
［実施例１］
図４は、本発明の一実施例に係る濾過装置を模式的に示した断面図である。この装置を用いて下記方法により濾過及び逆洗を行った。尚、濾過及び逆洗については４８分間行い、逆洗については濾過開始から３分後に、３分間隔で行った。このとき、保持逆洗を濾過開始から３分後に、３分間隔で９回行った後（濾過開始から３０分後）に排出逆洗を１回行い、その後（濾過開始から３３分後）、再び３分間隔で保持逆洗を５回行った。
【００６８】
（原液の濾過）
下記方法により濾過を行った。尚、濾過対象となる原液として、機械部品洗浄液（固形物（金属粉体（粒子）等）の平均粒子径３０μｍ程度）を選択した。また、機械部品洗浄液の濾過に際しては、原液弁４５及び濾過液弁５１は開け、逆洗弁４８及びドレン弁５３は閉じて行った。尚、濾過用のポンプとして、濾過に際して一般的に使用される遠心ポンプを選択して使用した。
【００６９】
（１）機械部品洗浄液を貯えたタンク（図示せず）内の機械部品洗浄液を遠心ポンプ５４により、機械部品洗浄液の導出口（図示せず）から導出させ、原液弁４５を通過させて、濾過圧力としてゲージ圧力で０．２ＭＰａで、容器（寸法 φ２．３０×６０ｃｍ（内径２．３０ｃｍ、外径２．５４ｃｍ、長さ６０ｃｍ）、容積２５０ｃｍ３）５２へ移送した。
（２）（１）において容器５２に移送された機械部品洗浄液を、フィルター（濾過精度 １０μｍ、寸法 φ１５×５００ｍｍ、濾過面積 ２３５ｃｍ２）４７により機械部品洗浄液中の固形物と、固形物を除去された濾過液とに分離した。
（３）（２）において分離された濾過液を、濾過液弁５１を通過させて、濾過液を貯えるタンク５５に移送した。
【００７０】
（保持逆洗）
下記方法により保持逆洗を行った。尚、このときドレン弁５３は閉じたままにした。また、この逆洗については５秒間行った。
【００７１】
（１）遠心ポンプ５４を停止し、原液弁４５を閉じることにより、容器５２内の圧力が、ほぼ大気圧（ゲージ圧力で０ＭＰａ）となるようにすると共に、空気溜り（容積 ４００ｃｍ３）４６内の空気を膨張させ、濾過中に空気溜り４６内に流入していた機械部品洗浄液を、空気溜り４６外へ排出させて、空気溜り４６内の圧力がほぼ大気圧（ゲージ圧力で０ＭＰａ）となるようにした。
（２）フィルター４７の表面に堆積した固形物をフィルター４７の表面から剥離させるため、濾過液弁５１を閉じて、逆洗弁４８を開け、逆洗用の圧縮空気を逆洗圧力としてゲージ圧力で０．３ＭＰａ（絶対圧力で０．４ＭＰａ）でフィルター４７に対して二次側（濾過液側）から注入して（作用させて）、容器５２内の濾過液及び機械部品洗浄液を加圧し、機械部品洗浄液が空気溜り４６内に流入した量と等しい量の濾過液がフィルター４７を通過してフィルター４７の二次側の濾過液系から一次側の機械部品洗浄液の系へ流れるようにした。
【００７２】
（排出逆洗）
下記方法により排出逆洗を行った。尚、この逆洗については１０秒間行った。
【００７３】
（１）遠心ポンプ５４を停止し、原液弁４５及び濾過液弁５１を閉じた。
（２）逆洗弁４２を開け、逆洗用の圧縮空気を逆洗圧力としてゲージ圧力で０．３ＭＰａでフィルター４７に対して二次側（濾過液側）から注入した（作用させた）。
（３）ドレン弁５３を開けて、フィルター４７から剥離した固形物、原液である機械部品洗浄液及び容器５２の底面に貯えられていた（沈降していた）固形物をドレン排出口よりドレン排出量５５０ｃｍ３で排出させた。
【００７４】
［比較例１］
図５は、比較例に係る濾過装置（従来の濾過装置）を模式的に示した断面図である。この装置を用いて濾過及び逆洗を行った。尚、濾過及び逆洗については、実施例１において行われる保持逆洗に替えて、空気溜りを使用しないで実施例１において行われる保持逆洗と同一の条件で行われる逆洗を行う以外は、実施例１と同様の方法で行った。
【００７５】
［比較例２］
比較例１と同様に、図５に示す装置を用いて濾過及び逆洗を行った。尚、濾過及び逆洗については、逆洗として排出逆洗を濾過開始から３分後に、３分間隔で１５回行う以外は、実施例１と同様の方法で行った。
【００７６】
［実施例２］
（各種濾過装置の評価）
本発明の一実施例に係る濾過装置（実施例１）と比較例１及び２との濾過速度について評価した。この結果を図６に示す。
【００７７】
この結果（図６参照）について、本発明の濾過装置（実施例１）と比較例１とを比較すると、本発明の濾過装置では、濾過速度が約１．０〜３．５Ｌ／ｍｉｎの範囲内で維持されているのに対し、比較例１では排出逆洗が行われるまで（濾過開始から３０分）の間において徐々に濾過速度が低下していく。一方、本発明の濾過装置（実施例１）と比較例２とを比較すると、濾過速度については、両方とも約１．０〜３．５Ｌ／ｍｉｎの範囲内で維持されている。したがって、保持逆洗を行うに際して空気溜りの存在は不可欠であることが分かる。また、保持逆洗と排出逆洗が同等の効果を奏することが分かる。更に、濾過液の回収率については、本発明の濾過装置では９８．９％であるのに対し、比較例２では８９．２％であり、本発明の濾過装置では、濾過液の回収率をほとんど低下させることが無いことが分かる。
【００７８】
以上から、本発明によれば、液体の濾過において、濾過液の回収率をほとんど低下させることなく、フィルター表面に堆積した固形物を剥離させてフィルターの閉塞（目詰まり）を解消すると共に、高い濾過速度で安定して、液体を簡便に濾過することができることが分かる。
【００７９】
【発明の効果】
本発明により、液体の濾過において、特に除去する対象となる固形物が、粒子径０．５ｍｍ以下の微細な粒子である場合でも、濾過液の回収率をほとんど低下させることなく、フィルター表面に堆積した固形物を剥離させてフィルターの閉塞（目詰まり）を解消すると共に、高い濾過速度で安定して、液体を簡便に濾過することができる装置、及び方法を提供することができる。したがって、本発明は工業的に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一つの実施形態に係る濾過装置を模式的に示した断面図である。原液弁１と容器８との間に、一次側の原液系に連通し、空間が空気で充満され、内部の圧力が容器８（系）の内圧とバランスを保つための空気溜り２が備えられている。
【図２】図２は、本発明の一つの実施形態に係る濾過装置を模式的に示した断面図である。空気溜り１６が容器２２と配管を介して接続（配設）されている。
【図３】図３は、本発明の一つの実施形態に係る濾過装置を模式的に示した断面図である。容器３８内に不透性のフィルター支持部材３５を配設し、容器３８内の液面（原液の液面）３６を不透性のフィルター支持部材３５の位置にさせることにより、この液面３６より上の部分において空気溜り３０が構成されている。
【図４】図４は、本発明の一実施例に係る濾過装置を模式的に示した断面図である。原液弁４５と容器５２との間に、空気溜り４６が備えられている。
【図５】図５は、比較例に係る濾過装置（従来の濾過装置）を模式的に示した断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施例に係る濾過装置（実施例１）と比較例に係る濾過装置におけるフィルターの濾過速度の変化を示した図である。実施例１においては、保持逆洗が濾過開始から３分後に、３分間隔で９回行われた後（濾過開始から３０分後）に排出逆洗が１回行われ、その後（濾過開始から３３分後）、再び保持逆洗が３分間隔で５回行われている。また、比較例１においては、空気溜りを使用しないで実施例１において行われる保持逆洗と同一の条件で行われる逆洗（保持逆洗に類似した逆洗）が濾過開始から３分後に、３分間隔で９回行われた後（濾過開始から３０分後）に排出逆洗が１回行われ、その後（濾過開始から３３分後）、再び保持逆洗に類似した逆洗が３分間隔で５回行われている。更に、比較例２においては、排出逆洗が濾過開始から３分後に、３分間隔で１５回行われている。
【符号の説明】
１、１５、２９、４５、５９．原液弁
２、１６、３０、４６．空気溜り
３、１７、３１、４７、６０．フィルター
４、１８、３２、４８、６１．逆洗弁
５、１９、３３、４９、６２．圧縮気体注入手段
６、２０、３４、５０、６３．圧縮気体源
７、２１、３７、５１、６４．濾過液弁
８、２２、３８、５２、６５．容器
９、２３、３９、５３、６６．ドレン弁
１０、２４、４０、５４、６７．液体移送手段
１１、２５、４１、５５、６８．濾過液の貯留槽
１２、２６、４２、５６、６９．原液導出方向
１３、２７、４３、５７、７０．圧縮された気体の注入方向
１４、２８、４４、５８、７１．ドレン（原液及び固形物）排出方向
３５．フィルター支持部材
３６．液面（原液の液面）
Claims (9)
- 液体中の固形物をフィルターによって除去する液体の濾過装置であって、
液体を濾過するためのフィルターと、
前記フィルターが配設される容器と、
原液を前記容器に移送し、前記フィルターに通過させると共に、これを濾過して得られた濾過液を移送する液体移送手段と、
一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が容器の内圧とバランスを保つための空気溜りと、
圧縮された気体を前記容器に注入する手段と、
原液導出口と前記容器とを接続する配管に介設される原液弁と、
前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、
前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁と、
前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁と
を備えることを特徴とする濾過装置。 - 前記圧縮された気体が、圧縮空気である請求項１に記載の装置。
- 前記圧縮空気の圧力が、絶対圧力で、０．２〜０．６ＭＰａである請求項２に記載の装置。
- 液体中の固形物をフィルターによって除去する液体の濾過方法であって、下記工程を含むことを特徴とする濾過方法：
ａ．原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧することによって、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が前記容器の内圧とバランスを保つための空気溜りを加圧しつつ、原液を前記空気溜りに流入させると共に、前記フィルターを通過させるべく前記フィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ濾過液又は濾過液及び圧縮された気体の一部を流して前記フィルター表面に堆積した固形物を剥離するステップ
とを含む工程、及び
ｂ．原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧することにより、二次側の濾過液系から前記フィルターの一次側の原液系へ濾過液を流して、前記フィルターを通過させ、前記フィルターの表面に堆積した固形物を剥離すると共に、前記固形物及び前記工程ａにおいて剥離された固形物を原液と共に排出するステップ
とを含む工程。 - 前記工程ａ又はｂは、濾過を行った後毎に行われ、前記工程ａは、前記工程ｂとこの次に行われる前記工程ｂとの間に少なくとも１回行われる請求項４に記載の方法。
- 前記工程ｂは、排出されるドレン液の固形物濃度が５〜５０％（容積）となるときに、前記工程ａに替えて行われる請求項４又は５に記載の方法。
- 前記圧縮された気体が、圧縮空気である請求項４〜６の何れか１項に記載の方法。
- 前記圧縮空気の圧力が、絶対圧力で、０．２〜０．６ＭＰａである請求項７に記載の方法。
- 原液導出口と容器とを接続する配管に介設される原液弁と、前記容器とドレン排出口とを接続する配管に介設されるドレン弁と、前記容器と濾過液の貯留槽とを接続する配管に介設される濾過液弁を閉じ、前記容器と前記圧縮された気体を前記容器に注入する手段とを接続する配管に介設される逆洗弁を開けるステップと、
フィルターに前記圧縮された気体を作用させて前記容器内を加圧することによって、一次側の原液系に連通し又は内設され、空間が空気で充満され、内部の圧力が前記容器の内圧とバランスを保つための空気溜りを加圧しつつ、原液を前記空気溜りに流入させると共に、前記フィルターを通過させるべく前記フィルターの二次側の濾過液系から一次側の原液系へ濾過液又は濾過液及び圧縮された気体の一部を流して前記フィルター表面に堆積した固形物を剥離するステップ
とを含むことを特徴とする逆洗方法。
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|---|---|---|---|
| JP2003184992A JP2005013940A (ja) | 2003-06-27 | 2003-06-27 | 濾過装置及び濾過方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007038205A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-02-15 | Yamada Tetsuzo | 濾過装置 |
| JP2016501129A (ja) * | 2012-12-18 | 2016-01-18 | エヌ． ヴイ． ピーダブリューエヌ ウォーターライディングベドライフ ノールト‐ホランドＮ．Ｖ． Ｐｗｎ Ｗａｔｅｒｌｅｉｄｉｎｇｂｅｄｒｉｊｆ Ｎｏｏｒｄ−Ｈｏｌｌａｎｄ | フィルタ装置およびフィルタ要素を洗浄する方法 |
| CN107970657A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-05-01 | 山东三禾环保节能科技有限公司 | 水自动除尘过滤器 |
| JP2020006281A (ja) * | 2018-07-03 | 2020-01-16 | 清水建設株式会社 | ろ過装置及びろ過方法 |
| CN115282667A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-11-04 | 湖南金凯循环科技有限公司 | 一种过滤镍钴锰酸溶液中细微颗粒的精密过滤器 |
-
2003
- 2003-06-27 JP JP2003184992A patent/JP2005013940A/ja active Pending
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