JP2009233649A

JP2009233649A - 気液中の浮遊又は懸濁物の濾過分離方法

Info

Publication number: JP2009233649A
Application number: JP2008234635A
Authority: JP
Inventors: Tadaki Morimura; 忠樹森村
Original assignee: Morimura Kousan KK
Current assignee: Morimura Kousan KK
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2009-10-15
Anticipated expiration: 2028-09-12
Also published as: JP5334510B2

Abstract

【課題】濾過に於ける浮遊又は懸濁する粒子の分離濾過に於けるフィルター材の逆洗と目詰まり防止をする濾過分離方法を提供する。
【解決手段】濾過に於けるフィルター材の逆洗とその目詰まり予防の為、フィルター材の形状と濾過気液の流量及び流速で対応したフィルター材の目詰まり予防と逆洗工程を省略する濾過であって、具体的には、４、６、８、１０角の紡錘型をなし、その角頂点は２５mmから１００mmの間隔に区切られた多角紡錘枠体で枠体幅は１５０mmから５００mmとし、その長さは３００mmから１，５００mmまでの枠体とし、両端末に気液採取用のフランジ部を設け、枠体部に繊條径が０．００３mmから０．０５mmの繊條を並列積層巻きした濾過フィルター材で、液体の濾過ではフィルター膜面相互の間隙を５ｍｍから５０ｍｍまでとし流速は毎秒１５０ｍｍから１，５００ｍｍでフィルター膜面間隙に流す濾過方法。
【選択図】図６

Description

本願発明は気中又は液中に浮遊、又は懸濁する粒子を濾過分離するフィルターに関る。

濾過フィルター材には極めて多くの考案と部材がある。本願発明はフィルター部材の形状とその配置及び運転条件により、フィルター材の目詰まりによる逆洗再生の工程を予防省略して濾過の効率化を図る。

本願発明の濾過フィルター材は紡錘型の４、６、８、１０角の枠体で請求項１に記載の限定された形状の枠体である。枠体は金属、合成樹脂、セラミックス等でつくられる。この枠体に合成繊維、金属、無機質等の直径０．００３mmから０．０５mmの極細繊條を多数本並列積層巻きして、繊條相互の微細な間隙を濾過孔としたフィルター材である。このフィルター材の多数個を並列設置してその設置間隙に所定の流速で濾過気液を流して濾過する事により目詰まり予防と逆洗再生の工程を省略する濾過方法を提供する。

濾過フィルター材に関して使い捨て以外のものはフィルターの逆洗再生は必須の工程である。多くのフィルター材ではそれぞれの逆洗再生の方法が実施されているが、それなりの装置と運転操作を要するものであり理想としてはフィルター材の目詰まりによる逆洗装置や工程は無くしたいものである。
特許第３１６０６６０号ではフィルター材を浸漬して濾過している。特許第３６８６９１８号、特許第３６９４７０４号は濾過枠体に極細繊條糸を並列積層巻きしたフィルター材である。これ等のフィルター材の逆洗再生には清浄な逆洗液をポンプ等で送入する装置が必要である。本願フィルター材は多角紡錘型の形状で並列積層巻きの繊條の支持点が４、６、８、１０の枠体である。この支持点の間隔は濾過の流速との関係を充分考慮しなければならない。流速を過度に速めると風にはためく旗の様に波打って並列繊條によるフィルター材の正常な繊條間隙が保持できない。濾過気液の流速によって発生する極細繊條糸の微細な振動でその間隙は変化する。この振動はフィルター材の繊條並列の支持点が本願では２５mmから１００mm以内に設置されている為、流速により常時生じる微細な振動幅は制約された数値となる。この制約された振動（はためき）により濾過時に洗濯の振り洗いと同じく繊條間隙に侵入した微粒子は積層繊條には結合せずに透過され、粒径の大きい粒子は濾過されずに排除され流し去られる事となり目詰まりの予防と逆洗の省略が出来る。
特許第３１６０６６０号公報特許第３６８６９１８号公報特許第３６９４７０４号公報

濾過フィルター材に目詰まりした粒子の除去には逆洗方式の他、洗浄や遠心力によるもの等がある。膜濾過方式では強いエア曝気により気泡の上昇による水流でのクロスフロー洗浄が行われている。本願では洗浄のための装置を必要とせず紡錘型多角形状のフィルター材に濾過気液の流れで付着した粒子を流速で洗い落とすように活用して目詰まりを予防し逆洗の工程を省略するものである。逆洗に於いて円筒型等の濾過フィルター材を濾過液中で回転させても、フィルターも付着粒子も同一の液中にありその回転面での速度差の接触面が存在するだけの事で効果は期待できない。本願は濾過フィルター面の繊條の流速によるハタメキと流れにより粒子を堆積させずに流す過程での濾過部材整理の支持点２５ｍｍ〜１００ｍｍのフィルター枠体の濾過膜面の間隙を液体では５ｍｍから50mｍに設定し、液体の流速は毎秒流入部１，５００ｍｍ、流出部１５０ｍｍの速さの範囲で流すことにより液中の懸濁粒子の堆積を予防し濾過能力が保持されることにより逆洗が省略できる特徴のある濾過ができるものである。流速が早過ぎると濾過液の吸入分離と膜面間隙の安定に支障が生じる。気体にありては液体と異なり流れの抵抗値が大きく異なり諸条件からその間隙は１０ｍｍから100mmと広く設置し流速も毎秒流入部で１５ｍ、流出部で１．５ｍの範囲内に設定する等、液体とは異なる設定にしなくてはならない。

フィルター材の形状には多くのものがあるが濾過フィルター面に付着した目詰まり粒子を濾過気液の循環速度を速めることによって除去しようとしてもそのフィルター材の設置や形状による流れの不均一性や死角等で均一な流速にする事が出来ない為、その除去にはムラがあった。本願ではフィルターの枠体の形状を請求項に特定して、３、４、５角枠等や円型を除外して設定したのはこれ等では濾過気液の流れが直進や鋭角の曲がり等となり、このフィルター材を並列配置した場合、濾過に整合性が得られず性能に甚だしい差異がある為４、６、８、１０の多角紡錘枠体とした。本願ではフィルター材を多数個装着する際、流入する濾過気液とフィルター材個々の濾過面との相互間隔を調節して濾過気液の流れに死角等の支障が発生しないように設置するものである。フィルター材の間隔調整には特許第３０５３２０１号、特許第３０５３２０３号等があるがこれ等とは全く異なる発想によるものである。

濾過ではフィルター材に濾過気液を流入供給する部分と濾過分離された気液の採取と残りの排出部よりなっている。本願フィルター材は、濾過工程に於いて前段から後段へと順次濾過が進行するに従い濾過分離される濾過量に相当する流量減少が生じ、これが流速を低下させ濾過に支障をきたす。この為、後段になるに従い順次フィルター材の相互間隔を狭くして所定の流速を保持する対応をとらなくてはならない。この為順次間隔を狭く装着するか又は間隔を調整するシステムとする事は本願での濾過に於ける特徴である。又濾過気液等を流入部に再還流して濃縮処理することも出来る濾過法である。フィルター材とその設置について図６では3段の配置例であり濾過気液の流入部と流出部でのフィルター材相互の間隔と流速での比率は３＞１位を想定したものである。請求項で液体での流速を秒速１５０ｍから１，５００ｍとしたのはフィルター材の配列が5から10段の多段の場合では流入と流出では濾過により流量が減少する事を考慮した数値とする。図６では流入部の秒速６００ｍｍで流出部の秒速２００ｍｍの速度を想定したものとすると、これは濾過する気液の物性によりその条件は選定されるものである。仮に10段にフィルター材が設置されたものであれば流入部の秒速１，２００ｍｍ、流出部の秒速１５０ｍｍの流速とする事もある。これはフィルター材の膜面相互の間隔とその間隙を流す流速と濾過分離される気液との相互の関連に係わるものである。

本願発明の濾過は紡錘型多角フィルター材を並列設置し、その間隙に濾過気液を前段から後段へと流す事によってフィルター枠体内に濾過された気液を収集採取し、残気液は後方の排出部より放出する簡易な機構で、メンテナンスは極めて容易である。この濾過フィルター材は飲料の濾過、河川水の濾過、汚水濾過の他、浮体を装着して曳航し湖沼のアオコの収集濾過、養魚海水の濾過、海の赤潮プランクトンの分離収集濾過、空気の清浄濾過、気中の粉塵の分離濾過等に有効である。

本願フィルター材の濾過に於ける実施についてフィルター材相互の設置装着の間隔と流入量との関係は段落番号「０００４」、「０００６」、「０００７」項等で述べたが、液体での実験結果より濾過流入速度は秒速１５０mmから１，５００mm。フィルター枠体の形状は紡錘型の４、６、８、１０角の頂点を有する多角形の組み合わせとする。紡錘型の厚さは３mm（先端）から６０mm中心部（胴）で幅１５０mmから５００mmとし、枠体の長さは３００mmから１，５００mmのものが設置上、最も効果と経済性がある。又気体では流体の抵抗値が液体と異なり、濾過容量も多くなるためその流速は毎秒流入部で１５ｍ、流出部で１．５ｍの範囲に調節したシステムに経済性がある。

図1は４角枠体、図２は６角枠体、図３は８角枠体、図４は１０画枠体で、それぞれ厚さ３mmのステンレス金属板にて溶接作成した枠体の例を示す。これ等の枠体は合成樹脂、金属、無機質等の射出成型、溶接、焼成等により製作する。図５はこれ等の枠体に極細繊條を並列積層巻きしたフィルター材の見取り図を示す（紡錘型６角枠フィルター）。フランジの下部には分離濾過された気液を収集する採取孔を設ける。図６はこのフィルター材の配置平面図を示す。流入濾過液は前段より順次濾過され減少していく。その進行に伴いフィルター材の間隔を狭めて後段から残気液を排出する濾過工程を示す。装着された各フィルター材の下部の採取孔は連結されたパイプにより収集される。流速と流量の設定については通常ポンプ等を使用するが、濾過部を密封して加圧する事により濾過面積当りの濾過量の増加をはかり装置の小型化も図れる。河川に設置する場合等はその自然の流速等を利用するほか、設置水深による水圧で濾過量の増加を図る事もできる。

は４点支持フィルター枠体３とフィルター並列繊維１を示す見取り図である。は６点支持フィルター枠体３とフィルター並列繊維１を示す見取り図である。は８点支持フィルター枠体３とフィルター並列繊維１を示す見取り図である。は10点支持フィルター枠体３とフィルター並列繊維１を示す見取り図である。は支持枠体３に取り付けられた取り付けフランジ２とフランジ部に設置された取り付けネジ孔４及び濾過気液の収集孔５を示す。は濾過枠体３の配置例と濾過槽の見取り図である。流れ方向（矢印）、及び濾過槽壁６を示す。

符号の説明

１フィルター枠体に並列積層巻きされた繊條
２フィルター枠体両端の取り付け用フランジ
３濾過装置に設置されるフィルター枠体を示す
４フィルター枠体の取り付けネジ孔
５フィルター枠体下部に設ける濾過された液体等の収集採取孔
６濾過装置の槽壁とフィルター枠体の配置平面図及び矢印は濾過気液の流れ方向を示す。

Claims

４、６、８、１０角の紡錘型をなし、その角頂点は２５mmから１００mmの間隔に区切られた多角紡錘枠体で枠体幅は１５０mmから５００mmとし、その長さは３００mmから１，５００mmまでの枠体とし、両端末に気液採取用のフランジ部を設け、枠体部に繊條径が０．００３mmから０．０５mmの繊條を並列積層巻きした濾過フィルター材で、液体の濾過ではフィルター膜面相互の間隙を５ｍｍから５０ｍｍまでとし流速は毎秒１５０ｍｍから１，５００ｍｍでフィルター膜面間隙に流す濾過方法。
４、６、８、１０角の紡錘型をなし、その角頂点は２５mmから１００mmの間隔に区切られた多角紡錘枠体で枠体幅は１５０mmから５００mmとし、その長さは３００mmから１，５００mmまでの枠体とし、両端末に気液採取用のフランジ部を設け、枠体部に繊條径が０．００３mmから０．０５mmの繊條を並列積層巻きした濾過フィルター材を気体の濾過ではフィルター膜面の間隙を１０ｍｍから１００ｍｍとし流速は毎秒１．５ｍから１５ｍで濾過気体をフィルター膜面間隙に流す濾過方法。