JP2015093261A - Pleat filter, and ballast water processing apparatus, and ballast water processing method using the pleat filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に液体の濾過に用いられるプリーツフィルターの構造に関するものであり、特に、船舶に貯留されるバラスト水の処理システムに用いられ大量の水の濾過に用いられるプリーツフィルターおよびそれを用いた装置に関する。 The present invention relates to a structure of a pleated filter mainly used for liquid filtration, and more particularly to a pleated filter used in a system for treating ballast water stored in a ship and used for filtering a large amount of water. Related to the device.
気体や液体から混入物としての固体を分離除去する目的では多種多様なフィルターが用いられており、フィルターをプリーツ形状とすることにより濾過面積を大きくしたプリーツフィルターも主に空気清浄機等の気体用途で用いられている。また、特許文献1には、工作機械の切削液からスラッジを除去するためのフィルター装置として、円筒形状に形成されたプリーツフィルターを用いた例が示されている。この装置では、円筒形状フィルターを回転させながら、フィルター外面に向かって液体を噴出させることで、フィルター洗浄効果の高いフィルター装置を提供できるとされている。 A wide variety of filters are used for the purpose of separating and removing solids as contaminants from gases and liquids, and pleated filters that have a larger filtration area by making the filter into a pleated shape are also mainly used for gases such as air purifiers. It is used in. Patent Document 1 discloses an example in which a pleated filter formed in a cylindrical shape is used as a filter device for removing sludge from a cutting fluid of a machine tool. In this apparatus, it is said that a filter apparatus having a high filter cleaning effect can be provided by ejecting liquid toward the outer surface of the filter while rotating the cylindrical filter.
一方、近年、船舶に積載するバラスト水の処理が問題となっている。バラスト水は空荷状態でも安全に航行するために船舶に積載される海水であり、バラスト水を浄化処理して微生物を除去あるいは死滅、不活性化する方法が種々検討されている。比較的大きな微生物の除去の目的で濾過を用いる方法も検討されており、たとえば特許文献2には本願出願人による濾過膜を用いたバラスト水の処理装置が記載されている。
On the other hand, in recent years, the treatment of ballast water loaded on ships has become a problem. Ballast water is seawater that is loaded on a ship for safe navigation even in an empty state, and various methods for purifying ballast water to remove or kill or inactivate microorganisms have been studied. A method of using filtration for the purpose of removing relatively large microorganisms has also been studied. For example,
海水淡水化やバラスト水などの汽水・海水利用、あるいは下水、生活排水、工業排水など水処理に際しては、水中の異物やゴミ、微生物を除去処理する前濾過処理が必要となる。本願発明者らは、このような濾過へのプリーツフィルターの適用を検討している。ここでは大量の水をできるだけ短時間で濾過する必要があるが、大規模・高流量の運転は概して早期の目詰まりによる処理量や濾過機能の低下を招きやすいことが技術的な問題となっている。 When using brackish water and seawater such as seawater desalination and ballast water, or water treatment such as sewage, domestic wastewater, and industrial wastewater, pre-filtration treatment is required to remove foreign substances, dust, and microorganisms in the water. The inventors of the present application are considering the application of a pleated filter to such filtration. Here, it is necessary to filter a large amount of water in as short a time as possible. However, large-scale, high-flow operation is a technical problem that generally tends to cause a reduction in throughput and filtration function due to early clogging. Yes.
特許文献2に開示されている装置は、円筒状フィルターを筒状容器に内蔵し、円筒状フィルターの外側から内部に流入する液体を濾液として回収する濾過装置である。濾過対象液を筒状容器の側面に設けたノズルからフィルター濾過面の一部に噴出することでフィルター表面に堆積した濾過物を洗浄して透過流束を回復させると共に、洗い流した濾過物を濾過前室から排液することで、安定した濾過状態を連続して継続させている。このようなシステムが安定に連続濾過を維持するのに重要なのは、フィルター濾過面への濾過対象液の噴出による洗浄効果である。経時的にフィルターの洗浄部位を変えてフィルター全体を洗浄していくことを効率的かつ効果的に行うために、円筒状フィルターを濾過中にモーター駆動等で回転させて、噴出ノズルからの濾過対象液の噴出が当たる場所を連続的かつ周期的に変えている。この回転洗浄を確実に行って高い濾過流量を安定に保つためには、ノズルからの濾過対象液の噴出をある程度以上の高い流量レベルで維持する必要があるが、発明者らの検討ではこのような高流量の濾過対象液の噴出を受けた結果、円筒状フィルターは経時的に劣化して、破損が生じ、濾過対象液の一部がフィルターを通らずに濾液に直接混入してしまう可能性があることが判明した。
そこで、本発明は、使用による劣化や破損を防止し、長期間安定して使用することが可能なプリーツフィルター、およびそれを用いた濾過装置としてのバラスト水処理装置および処理方法を提供することを目的とする。
The device disclosed in
Therefore, the present invention provides a pleated filter that can be used stably for a long period of time, preventing deterioration and breakage due to use, and a ballast water treatment device and a treatment method as a filtration device using the pleat filter. Objective.
本願発明者らは、フィルターの劣化について鋭意検討の結果、高流量の濾過対象液の噴出を受けたフィルターの、プリーツの山および谷に当たる折り曲げ部分に破損が発生しやすいことを確認し、次の構成に至った。 As a result of diligent examination regarding the deterioration of the filter, the inventors of the present application confirmed that the filter that received the high flow rate of the liquid to be filtered is likely to be damaged at the bent portion corresponding to the pleat peaks and valleys, and It came to composition.
すなわち、山部と谷部を繰り返すように折り目を有するフィルター基材を、前記折り目の稜線方向を軸方向とする筒形状としたプリーツフィルターであって、前記プリーツフィルターは筒形状外側に凸状となる折り目において、折り目の内側に稜線方向に沿った補強部材を備え、前記補強部材とフィルター基材とが前記折り目の稜線方向に沿って一体となる接着部を有するプリーツフィルターである。 That is, a pleat filter in which a filter base material having a fold so as to repeat a peak portion and a valley portion is formed into a cylindrical shape with the ridge line direction of the fold as an axial direction, and the pleated filter has a convex shape outside the cylindrical shape. The fold filter is provided with a reinforcing member along the ridge line direction inside the fold line, and the reinforcing member and the filter base material have an adhesive portion that is integrated along the ridge line direction of the fold line.
また、本願は上記プリーツフィルターを濾過膜として用いたバラスト水処理装置であり、前記プリーツフィルターは円筒上面と円筒底面をそれぞれ水密に封止し、かつ円筒軸を中心に回転可能に保持され、前記プリーツフィルターの外周面に向けて被処理水を流出する被処理水ノズルと、前記プリーツフィルターを囲むように設けられ前記被処理水ノズルのノズル口を内部に備えた外筒部を有するケースと、前記プリーツフィルターを透過した濾過水を前記プリーツフィルターの円筒内部から前記ケースの外部へ導出する濾過水流路と、
前記プリーツフィルターで濾過されなかった排出水を前記ケースの外部へ排出する排出流路とを備えたバラスト水処理装置を含む。
Further, the present application is a ballast water treatment apparatus using the pleated filter as a filtration membrane, the pleated filter seals the upper surface and the bottom surface of the cylinder in a watertight manner, and is rotatably held around a cylindrical axis. A water-treatment nozzle that flows out the water to be treated toward the outer peripheral surface of the pleated filter, and a case having an outer cylinder portion that is provided so as to surround the pleated filter and includes a nozzle port of the water-treatment nozzle inside. A filtrate flow path for leading the filtrate water that has passed through the pleat filter from the inside of the cylinder of the pleat filter to the outside of the case;
A ballast water treatment apparatus including a discharge flow path for discharging discharged water that has not been filtered by the pleated filter to the outside of the case;
さらに、当該バラスト水処理装置を船体内に搭載し、船体外部から取得した海水を被処理水として用い、前記バラスト水処理装置により処理された濾過水にさらに殺滅処理を加えた後に、バラスト水として船体内に貯留するバラスト水の処理方法である。 Further, the ballast water treatment device is mounted in the hull, seawater obtained from the outside of the hull is used as treated water, and after further killing treatment is performed on the filtered water treated by the ballast water treatment device, the ballast water treatment As a method for treating ballast water stored in the hull.
上記によれば、使用による破損を防止し、長期間安定して使用することに寄与するプリーツフィルター、およびそれを用いたバラスト水処理装置、バラスト水の処理方法を提供することが可能となる。 According to the above, it is possible to provide a pleated filter that prevents breakage due to use and contributes to stable use for a long period of time, a ballast water treatment apparatus using the pleat filter, and a ballast water treatment method.
[本願発明の態様の説明]
以下、本願発明の態様について列記して説明する。
(1)本願の一つの態様は、山部と谷部を繰り返すように折り目を有するフィルター基材を、前記折り目の稜線方向を軸方向とする筒形状としたプリーツフィルターであって、前記プリーツフィルターは筒形状外側に凸状となる折り目において、折り目の内側に稜線方向に沿った補強部材を備え、前記補強部材と前記フィルター基材とが前記折り目の稜線方向に沿って一体となる接着部を有するプリーツフィルターである。
[Description of Embodiments of Present Invention]
Hereinafter, aspects of the present invention will be listed and described.
(1) One aspect of the present application is a pleated filter in which a filter base material having a fold so as to repeat a peak portion and a valley portion has a cylindrical shape with the ridge line direction of the fold as an axial direction. Is provided with a reinforcing member along the ridge line direction on the inner side of the fold, and the reinforcing member and the filter base material are integrated along the ridge line direction of the fold line. It has a pleated filter.
上記態様は、筒状に構成したプリーツフィルターの外周側の複数の折り目がそれぞれ接着部を備えている構造を示している。接着部は、フィルター基材の折り目の内側に補強部材を挟み込み、フィルター基材と一体になるように一体化された部分である。接着部を有することで折り目の稜線がたわむ方向での折れ曲がりが抑制される。フィルターの使用状態において折れ曲がりがくり返されることによって生じる外周側の折り目の破損(破れ、裂け)が防止される。 The said aspect has shown the structure where the some crease | fold of the outer peripheral side of the pleat filter comprised in the cylindrical form is each equipped with the adhesion part. The adhesion portion is a portion integrated with the filter base material so that the reinforcing member is sandwiched inside the fold of the filter base material. By having the bonding portion, bending in the direction in which the ridge line of the fold is bent is suppressed. Breakage (breaking or tearing) of the folds on the outer peripheral side caused by repeated folding in the usage state of the filter is prevented.
このような構造は、筒状のプリーツフィルターの外側から内側に向かって被対象液を濾過し、被対象液の流量や圧力が局所的に変動する構成の濾過装置に用いられる場合に特に効果的である。被対象液の流量(圧力)変動によってプリーツフィルターの折り目に繰り返し曲げが加わり、折り目に破損が生じやすいからである。補強部材は、フィルター基材の折り目の内側に稜線に沿って設けられる。かかる補強部材とフィルター基材が一体となった折り目を構成することによって、折り目が曲げに対して高い剛性をもつようになり、変形し難く、破れにくくなる。補強部材の材質はかかる効果を奏する限りにおいて限定的では無い。好ましくは曲げに対して剛性を持つと共に、折れにくく、かつ復元力(弾性力)を備えると良い。また、被処理液に対して耐腐食性であることが好ましい。 Such a structure is particularly effective when it is used in a filtration device that filters the target liquid from the outside to the inside of the cylindrical pleated filter and the flow rate and pressure of the target liquid vary locally. It is. This is because the bending of the pleat filter is repeatedly bent due to the flow rate (pressure) fluctuation of the target liquid, and the folds are easily damaged. The reinforcing member is provided along the ridge line inside the fold of the filter base material. By configuring the fold line in which the reinforcing member and the filter base material are integrated, the fold line has high rigidity with respect to bending, and is difficult to be deformed and torn. The material of the reinforcing member is not limited as long as such an effect is obtained. It is preferable to have rigidity against bending, be hard to break, and have a restoring force (elastic force). Moreover, it is preferable that it is corrosion-resistant with respect to a to-be-processed liquid.
接着部は、フィルター基材とそれに挟まれた補強部材が一体化した部分であって、折り目の稜線に沿ったプリーツフィルターの一部である。一体化は、最も一般的にはフィルター基材と補強部材の接着により構成でき、接着は接着剤による接着で良い。 The adhesion part is a part where the filter base material and the reinforcing member sandwiched between them are integrated, and is a part of the pleated filter along the ridge line of the fold. The integration can be most generally configured by bonding the filter base material and the reinforcing member, and the bonding may be performed by an adhesive.
ここで、好ましい態様は、(2)接着部は、前記折り目を構成する前記フィルター基材と、前記フィルター基材に挟まれた前記補強部材とが熱融着により一体化されてなるプリーツフィルターである。 Here, a preferable aspect is (2) a pleated filter in which the adhesive portion is formed by integrating the filter base material constituting the fold and the reinforcing member sandwiched between the filter base materials by heat fusion. is there.
熱融着とすることにより、接着材を用いずに一体化ができる。接着材の介在による接着部の形状や強度のばらつきを抑制でき、また、製造の容易さや材料コストの低減の点でも好ましい。 By heat sealing, integration can be performed without using an adhesive. Variations in the shape and strength of the bonded portion due to the presence of the adhesive can be suppressed, and it is also preferable from the viewpoint of ease of manufacturing and reduction of material costs.
さらに好ましくは、(3)前記接着部は、超音波接合により接着されていると良い。超音波接合は、接着対象物に超音波を加えることによって発熱を促し、超音波振動との効果によって一体化する方法である。超音波接合の装置は市販の装置を用いる事ができ、低コストで確実な接着部の構成が可能である。 More preferably, (3) the bonding portion may be bonded by ultrasonic bonding. Ultrasonic bonding is a method of promoting heat generation by applying ultrasonic waves to an object to be bonded and integrating them by the effect of ultrasonic vibration. A commercially available device can be used as the ultrasonic bonding device, and a reliable construction of the bonded portion can be achieved at low cost.
上述の構造に好ましい材料として次の構成が挙げられる。すなわち、(4)前記フィルター基材はポリエチレンテレフタレート製不織布であり、前記補強部材はポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、塩化ビニルからなる群から選択されるいずれかの樹脂の板状体であり、前記板状体の一方面から他方面に貫通する多数の孔を備えると良い。これらの材料であれば、超音波接合による接着も可能である。また、補強部材が板状体であると、プリーツの内側から山側に至る全体を面としてサポートする効果が得られる。 The following structure is mentioned as a preferable material for the above-mentioned structure. That is, (4) the filter base material is a polyethylene terephthalate nonwoven fabric, and the reinforcing member is a plate-like body of any resin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyamide, polyester, vinyl chloride, It is preferable to provide a large number of holes that penetrate from one surface of the plate-like body to the other surface. With these materials, adhesion by ultrasonic bonding is also possible. Moreover, when the reinforcing member is a plate-like body, an effect of supporting the entire surface from the inside of the pleats to the mountain side as a surface can be obtained.
補強板としては、製造上の扱いやすさ、軽量化、コスト等の面で必要な強度を持った樹脂部材が好ましく用いられる。特に好ましくは適度な強度と復元力を備えている点でポリプロピレンである。金属系やガラス・セラミックなど非金属系の材料には強度の面で樹脂を凌ぐ性能を持つものもある。しかし、本実施の形態において変形に対する復元力も求められる。そのため、金属ならバネ材や焼き入れ処理などが必要となるが、網構造への加工や海水による腐蝕性をも総合的に勘案すると、上述の樹脂材料が適している。 As the reinforcing plate, a resin member having strength necessary for ease of handling in manufacturing, weight reduction, cost and the like is preferably used. Particularly preferred is polypropylene because it has moderate strength and restoring force. Some non-metallic materials, such as metal and glass / ceramics, have a performance superior to resin in terms of strength. However, in this embodiment, a restoring force against deformation is also required. Therefore, if it is a metal, a spring material, quenching process, etc. are needed, but the above-mentioned resin material is suitable considering the processing to a net structure and the corrosivity by seawater comprehensively.
プリーツの折り目を密に配置すると、濾過された濾過対象流体の筒状体内部側への流れが阻害されやすくなる。補強板が孔等のない板である場合、流れの阻害が大きく、濾過性能を損なう事が有る。そこで、補強板はいわゆる多孔状や網目状の板状体であることが好ましい。孔の大きさは0.5〜8mm程度(網目の場合としてピッチが1〜10mm)が濾過液の透過と板強度のバランスの点で好ましく用いられ、より好ましくは3〜5mm(網目の場合としてピッチが3〜5mm)である。板厚はプリーツのピッチ(隣接する折り目どうしの間隔)と所望の強度とを考慮して選択される。0.3〜2mmが好ましく用いられ、より好ましくは0.5〜1,5mmである。 When the folds of the pleats are arranged densely, the flow of the filtered fluid to be filtered to the inside of the cylindrical body is likely to be hindered. When the reinforcing plate is a plate without holes or the like, the flow is greatly hindered and the filtration performance may be impaired. Therefore, the reinforcing plate is preferably a so-called porous or mesh-like plate. The size of the hole is preferably about 0.5 to 8 mm (pitch is 1 to 10 mm in the case of mesh) in terms of the balance between the permeation of the filtrate and the plate strength, more preferably 3 to 5 mm (as the case of mesh The pitch is 3 to 5 mm). The plate thickness is selected in consideration of the pitch of the pleats (interval between adjacent creases) and the desired strength. 0.3 to 2 mm is preferably used, and more preferably 0.5 to 1,5 mm.
なお、補強板は、一枚ずつ独立した板材に限定されるものではなく、例えば山部と谷部を繰り返すように折り目を有し、前記フィルター基材の筒形状内側表面に沿うように設けられていても良い。このような形状により、より一層高い補強効果を得ることができる。 The reinforcing plate is not limited to an independent plate material one by one. For example, the reinforcing plate has a fold so as to repeat a crest and a trough, and is provided along the cylindrical inner surface of the filter base. May be. With such a shape, an even higher reinforcing effect can be obtained.
また本願では、上述の円筒状のプリーツフィルターを濾過膜として用いたバラスト水処理装置を示す。
すなわち、(5)上述の円筒状のプリーツフィルターを濾過膜として用いたバラスト水処理装置であり、前記プリーツフィルターは円筒上面と円筒底面をそれぞれ水密に封止し、かつ円筒軸を中心に回転可能に保持され、前記プリーツフィルターの外周面に向けて被処理水を流出する被処理水ノズルと、前記プリーツフィルターを囲むように設けられ前記被処理水ノズルのノズル口を内部に備えた外筒部を有するケースと、前記プリーツフィルターを透過した濾過水を前記プリーツフィルターの円筒内部から前記ケースの外部へ導出する濾過水流路と、前記プリーツフィルターで濾過されなかった排出水を前記ケースの外部へ排出する排出流路とを備えたバラスト水処理装置である。
Moreover, in this application, the ballast water treatment apparatus which used the above-mentioned cylindrical pleated filter as a filtration membrane is shown.
That is, (5) a ballast water treatment device using the above-described cylindrical pleated filter as a filtration membrane, wherein the pleated filter seals the upper surface and the bottom surface of the cylinder in a watertight manner and can rotate around a cylindrical axis. And an outer cylinder part that is provided so as to surround the pleated filter and has a nozzle port of the treated water nozzle provided therein, and a treated water nozzle that flows out the treated water toward the outer peripheral surface of the pleated filter A filtered water passage for leading filtered water that has passed through the pleated filter from the inside of the cylinder of the pleated filter to the outside of the case, and discharged water that has not been filtered by the pleated filter to the outside of the case It is a ballast water treatment apparatus provided with the discharge flow path.
このような構造の装置においては、円筒形状プリーツフィルターの円筒外部のノズル口から被処理水がプリーツフィルターの外側面に向かって噴出するため、プリーツの一部に被処理水の圧力が集中する。すると、プリーツが開く方向に圧力が加わり、上述の通り谷部と山部のそれぞれでフィルターが破損する可能性が高くなる。そこで、上述の接着部による破損防止構造を採用することにより、濾過不良の発生抑止、プリーツフィルターの長寿命化による装置の長期運転、運用コストの低減等の効果が期待できる。 In the apparatus having such a structure, the water to be treated is ejected from the nozzle port outside the cylinder of the cylindrical pleated filter toward the outer surface of the pleat filter, and therefore the pressure of the water to be treated is concentrated on a part of the pleat. Then, pressure is applied in the direction in which the pleats are opened, and the possibility that the filter is damaged at each of the valley portion and the mountain portion as described above increases. Therefore, by adopting the above-described structure for preventing breakage due to the bonded portion, it is possible to expect effects such as suppression of occurrence of filtration failure, long-term operation of the apparatus due to the long life of the pleated filter, and reduction of operation costs.
また上述のプリーツフィルターを濾過に用いた方法として、(6)上述のバラスト水処理装置を船体内に搭載し、船体外部から取得した海水を被処理水として用い、前記バラスト水処理装置により処理された濾過水にさらに殺滅処理を加えた後に、バラスト水として船体内に貯留するバラスト水の処理方法とすると良い。 Further, as a method using the above-mentioned pleated filter for filtration, (6) the above-mentioned ballast water treatment device is mounted in the hull, seawater obtained from the outside of the hull is used as water to be treated, and the ballast water treatment device is treated. It is preferable to use a method for treating ballast water stored in the ship body as ballast water after further killing the filtered water.
このような装置を用い、あるいは方法を用いることにより、従来にも増してフィルターの破損が抑制され、濾過不良を起こすこと無く長期間安定して使用することが可能となる。よって、メンテナンスの人的コストおよび交換材料としてのコストを抑制することができ、バラスト水自体の製造を一層容易にすることが可能である。 By using such a device or method, damage to the filter is suppressed more than before, and it becomes possible to use the filter stably for a long time without causing defective filtration. Therefore, it is possible to suppress the maintenance personnel cost and the cost as a replacement material, and it is possible to further facilitate the production of the ballast water itself.
[本願発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態としてのプリーツフィルターおよびバラスト水の処理装置の構成を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment of the present invention]
Configurations of a pleated filter and a ballast water treatment apparatus as embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.
(プリーツフィルターの構成)
対象とするプリーツフィルターの代表的構造例を図1に模式的に示す。図1のプリーツフィルター10は、板状のフィルター基材11を山谷交互に繰り返し折りたたむことでプリーツ形状を形成し、さらにその両端部を接続して全体を円筒状にしたものである。実際の使用時には円筒の上面および下面を別な部材にて塞ぐと共に形状を固定する。円筒フィルターの内部から外部に向けて、あるいは逆に外部から内部に向けて濾過を行う。本願の以下の説明においては、円筒内部側に突き出た折り目である図のV部を内端部と呼び、円筒外部側に突き出た折り目である図のM部を外端部と呼ぶ。円筒の内側から見た谷部は、V部とV部の間でM部の裏側の空間を表すことになる。なお、図1はプリーツ形状を模式的に表しているものであって、実際の折り目は図のような理想的な鋭角にはならない。その点については後述する。
(Configuration of pleat filter)
A typical structural example of a target pleated filter is schematically shown in FIG. The
フィルターの基材には多孔質樹脂シートが用いられる。材質として例えば、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等からなる延伸多孔質体、相分離多孔体、不織布等の多孔質構造物が利用されるが、高流量処理を行う目的においては、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルからなる不織布が特に好適に用いられる。 A porous resin sheet is used as the filter substrate. For example, a porous structure such as a stretched porous body, a phase-separated porous body, or a nonwoven fabric made of polyester, nylon, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), etc. is used. However, for the purpose of performing a high flow rate treatment, a nonwoven fabric made of polyester such as polyethylene terephthalate is particularly preferably used.
図1の形状のプリーツフィルター10の円筒外周側から被濾過液を供給し、円筒内部側に濾過する構成を想定する。図2は、その場合にフィルター基材11に加わる力を説明する図である。図2において、5本並んだ矢印は被処理液が外端部M側から供給される方向を示している。フィルター基材11にはプリーツが開く方向に力Pが加わる。さらに、被処理液の流量や圧力の変動により、加わる圧力Pは変動し、構成によっては振動や繰り返し曲げとしてフィルター基材11に作用する。
A configuration is assumed in which the liquid to be filtered is supplied from the outer peripheral side of the cylinder of the
図3(A)および図3(B)は、上述の圧力Pによりプリーツフィルターに生じる破損の一形態を示すものである。図3(A)は破損が生じる前の状態、図3(B)は破損時の状態を模式的に示している。フィルターの上下は形状固定と密封のために固定されている。そこで、図2のように外端部を開く方向に圧力が繰り返し加わることで、図3(B)に示す方向にフィルター中央部付近D部が折れ曲がる。これにより、フィルター基材11にD部において割れや破れが生じて濾過機能が損なわれる場合がある。特に、濾過対象液が水等の液体の場合は、空気等の気体の場合に比べてフィルターが受ける圧力が大きく、フィルターが折り曲げ部にて破損しやすい。
FIG. 3A and FIG. 3B show one form of breakage that occurs in the pleated filter due to the pressure P described above. FIG. 3 (A) schematically shows a state before breakage, and FIG. 3 (B) schematically shows a state at breakage. The top and bottom of the filter are fixed for shape fixing and sealing. Therefore, when the pressure is repeatedly applied in the direction of opening the outer end portion as shown in FIG. 2, the portion D near the center of the filter is bent in the direction shown in FIG. Thereby, the
フィルター中央部が図3(B)のような方向に開く(曲がる)ことは、プリーツの奥まで被処理液が供給され、その流れによってフィルター表面が洗浄されやすくなる点では効果的である。しかし折れ曲がりによって破れ等が生じることは防止しなければならない。そこで、本願発明者らは筒形状の内側から見た谷部、すなわち外端部裏側に補強板を備えることで、上記の折れ曲がりを抑制することを検討してきた。そして外端部の破損防止のために、稜線方向に沿った当該補強部材とフィルター基材とを稜線方向に沿って一体となるように接着部を構成することで、一層効果的な補強が可能であるとの発想に至った。 Opening (bending) the central portion of the filter in the direction as shown in FIG. 3B is effective in that the liquid to be treated is supplied to the back of the pleat and the flow of the filter facilitates cleaning. However, it is necessary to prevent breakage or the like caused by bending. Therefore, the inventors of the present application have studied to suppress the above-described bending by providing a reinforcing plate on the valley portion viewed from the inside of the cylindrical shape, that is, on the back side of the outer end portion. And in order to prevent damage to the outer edge, the reinforcement part along the ridgeline direction and the filter base can be integrated together along the ridgeline direction to make the reinforcement more effective. It came to the idea that it is.
図4はその代表例としてのプリーツフィルター10の構造を示す斜視図である。フィルター基材11の内側から見た各谷部に補強部材としての補強板2をそれぞれ備えている。隣接するV部の中央付近に板状の補強板2を外端部となるM部裏側に向けて装着すると良い。かかる構造において、補強板はフィルターの折れ曲がり変形を防止する強度を持った部材であれば良く、さらにはフィルターのプリーツが被処理液の圧力によって広がることを過度に妨げないことが好ましい。すなわち、図3(B)に示すように鈍角(「く」の字状)に折れ曲がることは防止するものの、緩やかなカーブで湾曲して、被処理液による圧力から開放された時に元の形状に戻る復元力を持つことが好ましい。図4において補強板2は固定されて描かれていないが、補強板2は、フィルター基材11と共に、円筒上部に設けられた固定部材と円筒下部に設けられた固定部材により固定される。固定部材は円筒の上下に配置される円盤状、あるいは円環状の部材であり、フィルター基材11と補強板2の形状と位置を固定しつつその固定部分の水密を保つ部材である。好ましくは、フィルター基材11と補強板2の上端部および下端部をそれぞれ接着剤としての樹脂で固定すると良い。
FIG. 4 is a perspective view showing the structure of a
図5は、図4の一部を拡大してM部における接着部の構成を模式的に示す図である。フィルター基材11は巨視的には図4のように鋭角にM側とV側で交互に折り曲げられているが、折り曲げ部を細かく見ると、丸みを帯びた状態で存在し、全体としては濾過面積を大きくするためにプリーツ間隔を小さく、密に詰まった状態となっている。図5はこれらの点を誇張して、補強部材(補強板)との関係を判りやすく示している。補強板2は、M部の裏側においてフィルター基材11と一体化された接着部を構成する。図のSで示す範囲が接着部である。かかる範囲に置いて、フィルター基材11は補強板2の少なくとも両側面において接着され一体化されている。
FIG. 5 is an enlarged view of a part of FIG. 4 and schematically shows the configuration of the bonding portion in the M portion. The
補強部材として用いられる部材の代表例として、図6に網目状の補強板2を示す。図6は樹脂製の網目板の一例である。補強板2は、単純な板材であっても補強の効果は得られる。しかし、板状体の一方面から他方面に貫通する多数の孔を備えるものとすることが好ましい。濾過液の流れを妨げ難いからである。さらに、図6の凹凸を有する網目板のように、多孔と共に面に凹凸を備えることで、接着部以外での補強板とフィルター基材との密着を防ぐこともできる。多孔質の板材としては、網目状の板材の他、板材に多数の孔を開けたパンチング材や、三次元網目状の連通孔を有する板材などを用いることが出来る。
As a representative example of a member used as a reinforcing member, a mesh-like reinforcing
(濾過装置)
上述のプリーツフィルターを用いた濾過装置の好ましい適用例として、バラスト水処理装置の構成を図面を参照して説明する。図7(A)および図7(B)は本発明の実施態様としての船舶用のバラスト水処理装置の一例を示す図である。図7(A)は軸線を含む垂直断面の構成、図7(B)は図7(A)における水平A−A断面の構成をそれぞれ模式的に示す図である。円筒形状のプリーツフィルター101は回転中心となる軸線を囲むように配置されており、中心に配置された中心配管140(配管は回転しない)の周囲を回転自在になるよう取り付けられている。プリーツフィルター101の上下面は水密に塞がれている。回転自在な取り付け構造は、同じく水密構造とする必要があるが、特に限定されることなく既知の構造が用いられる。フィルター全体を覆うようにケース103が設けられる。ケース103は外筒部131、蓋部132、底部133で構成され、底部133には排出流路108が設けられる。ケース103内に被処理水としての海水を導入するため被処理水流路106と被処理水ノズル102が設けられる。被処理水ノズル102は、そのノズル口121をケース103の外筒部131内に備えるように被処理水流路106から延設され、被処理水がプリーツフィルター101の外周面に向かって流出するように構成されている。また、プリーツフィルター101の回転のためにモーター190がプリーツフィルター101の中心軸に備えられている。モーター190はモーターカバー191で覆われて収納され、駆動制御部(図示せず)からの電力により駆動される。
(Filtering device)
As a preferred application example of the filtration apparatus using the pleated filter described above, the configuration of a ballast water treatment apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 7A and FIG. 7B are diagrams showing an example of a ballast water treatment apparatus for ships as an embodiment of the present invention. FIG. 7A is a diagram schematically showing a configuration of a vertical section including an axis, and FIG. 7B is a diagram schematically showing a configuration of a horizontal AA section in FIG. 7A. The cylindrical
本例の場合、被処理水ノズル102から噴出した被処理水はプリーツフィルター101のプリーツ外周面に当たり、その圧力によってプリーツフィルター101の洗浄効果が得られる。濾過されない被処理水および、ケース103内に沈殿した濁質分は、ケース103の底部133の排出流路108から順次排出される。このように濁質分や残った被処理水が連続的に常に排出されつつ濾過が進行される点もこの装置の特徴であり、バラスト水に求められる10〜20ton/時間やさらには100ton/時間を超える処理量を確保するために効果がある。なお、図では排出流路108にバルブなどを記載していないが、保守用や流量調節用に必要な機器が設けられる。プリーツフィルター101により濾過された濾過水はフィルター内部にて中心配管140に設けられた取水穴141を通して濾過水流路107に導かれ、ケース103の外部に流出される。
In the case of this example, the water to be treated ejected from the water nozzle for
被処理水ノズル102はノズル口121が矩形開口であるとよい。被処理水ノズル102から大量の水がプリーツフィルター面に噴出されることにより、プリーツフィルター101の折り目が開閉する方向の振動が生じることで、折り目に裂け等の孔が開きやすくなる。本例では補強板を備えたプリーツフィルターとした場合を例示しており、破損が効果的に抑止でき、装置のより長期安定的な運転が可能となる。
The treated
(実験例)
補強板による効果を確認するため、図7(A)、(B)に示すバラスト水処理装置を用いて、濾過をおこなった。プリーツフィルター101の外径は340mm、軸方向長さ320mm、有効面積としての高さ200mm、プリーツ深さ70mm、プリーツ数210折である。また、運転条件は、噴流流束9m/sec、ろ過流量16.7m3/hour、排水流量3.3m3/hourである。使用した材料は次の通りである。
フィルター基材:ポリエチレンテレフタレート製不織布(商品名:東レ製 アクスターG2260−1S BK0)
補強板:ポリプロピレン製網目板(商品名:タキロン製 トリカルネットSN−598)
網目ピッチ 4.8mm×4.8mm
厚さ公称値 1.5mm(縦糸1.5mm、横糸1.2mm)
(Experimental example)
In order to confirm the effect by a reinforcement board, it filtered using the ballast water treatment apparatus shown to FIG. 7 (A) and (B). The outer diameter of the
Filter base material: Non-woven fabric made of polyethylene terephthalate (trade name: Axter G2260-1S BK0 manufactured by Toray)
Reinforcement plate: Polypropylene mesh plate (trade name: Tricarnet SN-598, manufactured by Takiron)
Mesh pitch 4.8mm x 4.8mm
Nominal thickness 1.5mm (warp 1.5mm, weft 1.2mm)
接着部を次のように構成した。上記補強板を短冊状に切断してフィルター基材の折り目内側に装着し、折り目先端から両側それぞれ5mmに亘ってフィルター基材と補強板を密着させた。密着部に超音波を印加し、超音波接合によりフィルター基材と補強板を接着した。接着後の接着部の厚さは1.7mmである。超音波接合には、ユーシー・ジャパン株式会社製超音波接合機(超音波パウチシーラー)を用い、押さえ圧力5bar、発振時間400msにて接合を行った。 The adhesive part was configured as follows. The reinforcing plate was cut into a strip shape and mounted inside the fold of the filter base, and the filter base and the reinforcing plate were brought into close contact with each other over 5 mm from the crease tip. Ultrasonic wave was applied to the close contact portion, and the filter base and the reinforcing plate were bonded by ultrasonic bonding. The thickness of the bonded part after bonding is 1.7 mm. Ultrasonic bonding was performed using an ultrasonic bonding machine (ultrasonic pouch sealer) manufactured by U.S. Japan Co., Ltd., with a pressing pressure of 5 bar and an oscillation time of 400 ms.
濾過運転を100時間継続し、フィルター破損の割合(プリーツ数全体に占める破損を生じたプリーツの数)を求めた結果を図8および図9に示す。かかる実験において、フィルターの破損形態を2種類に分けて計数した。ModeIと呼ぶ破損はフィルター折り目の稜線に沿った中央付近で水平方向(稜線を横切る方向)に生じた破損であり、結果を図8に示す。ModeIIIと呼ぶ破損はフィルター折り目の稜線に沿った上下端近傍に生じた破損であり、結果を図9に示す。また、実験は接着部を構成しないフィルター基材のみのプリーツフィルターをリファレンスとして同条件で行った。 The filtration operation was continued for 100 hours, and the results of determining the rate of filter breakage (the number of pleats that caused breakage in the total number of pleats) are shown in FIGS. In such an experiment, filter breakage was divided into two types and counted. The damage called Mode I is a damage that occurred in the horizontal direction (in the direction crossing the ridge line) near the center along the ridge line of the filter fold, and the result is shown in FIG. The damage called Mode III is a damage that occurred near the upper and lower ends along the ridge line of the filter fold, and the result is shown in FIG. In addition, the experiment was performed under the same conditions with a pleated filter of only a filter base material that does not constitute an adhesive portion as a reference.
ModeI破損はリファレンスでは50時間を過ぎてから発生し、100時間において20%超の破損を生じたのに対し、超音波接合による接着部を有するフィルターでは100時間まで破損を生じていない。また、ModeIII破損についてもリファレンスでは20時間を過ぎたあたりから発生し、100時間において80%超の破損を生じたのに対し、超音波接合による接着部を有するフィルターでは100時間まで破損を生じていない。このように、接着部の効果が顕著であることが確認できた。 The Mode I breakage occurred after 50 hours in the reference, and over 20% breakage occurred in 100 hours, whereas the filter having the bonded portion by ultrasonic bonding did not break until 100 hours. In addition, the Mode III breakage occurred after 20 hours in the reference, and over 80% breakage occurred in 100 hours, whereas the filter having the bonded portion by ultrasonic bonding did break up to 100 hours. Absent. Thus, it has confirmed that the effect of the adhesion part was remarkable.
(船舶用バラスト水処理システム)
図10は、上述したバラスト水処理装置を濾過装置として用いた船舶用バラスト水処理システムの全体構成を模式的に示した説明図である。図10において、海洋から取水された海水である被処理水は配管31を経てポンプ21により送られ、配管32を通じて濾過手段である濾過装置22に供給される。濾過装置22において濾過された濾過水は配管33を経て紫外線照射装置や電解装置などの殺滅装置23(必須ではない。)に送られる。また、濾過装置22において濾過されなかった排出水は、配管35を経て装置外部へ導出される。殺滅処理を経た海水は、配管34、配管36を経てタンク24に送られる。
(Marine ballast water treatment system)
FIG. 10 is an explanatory view schematically showing the overall configuration of a marine ballast water treatment system using the above-described ballast water treatment device as a filtration device. In FIG. 10, water to be treated which is seawater taken from the ocean is sent by a
本発明のプリーツフィルターは破損による性能低下を起こさず耐久性にも優れているため、海水淡水化やバラスト水などの汽水・海水利用、あるいは下水、生活排水、工業排水など水処理に際して、水中の異物やゴミ、微生物を除去処理する前濾過処理に好適に利用できる。また、高濁質・高SSの水処理や濃縮処理にも優れているため、食品分野などの有価物回収分野にも応用が可能である。 Since the pleated filter of the present invention is superior in durability without causing performance deterioration due to breakage, it is necessary to use submerged water when using brackish water and seawater such as seawater desalination and ballast water, or when treating sewage, domestic wastewater, industrial wastewater, It can be suitably used for pre-filtration treatment for removing foreign matters, dust, and microorganisms. In addition, because it is excellent in water treatment and concentration treatment with high turbidity and high SS, it can be applied in the field of valuable resources recovery such as the food field.
2 補強板
10、101 プリーツフィルター
11 フィルター基材
21 ポンプ
22 濾過装置
23 殺滅装置
24 タンク
31、32、33、34、35、36 配管
102 被処理水ノズル
103 ケース
106 被処理水流路
107 濾過水流路
108 排出流路
121 ノズル口
131 外筒部
132 蓋部
133 底部
140 中心配管
141 取水穴
190 モーター
191 モーターカバー
S 接着部
2 Reinforcing
Claims (6)
前記プリーツフィルターは筒形状外側に凸状となる折り目において、折り目の内側に稜線方向に沿った補強部材を備え、前記補強部材と前記フィルター基材とが前記折り目の稜線方向に沿って一体となる接着部を有するプリーツフィルター。 A filter base material having a fold line so as to repeat a crest and a valley part, a pleated filter having a cylindrical shape with the ridge line direction of the fold line as an axial direction,
The pleated filter has a reinforcing member along the ridge line direction inside the fold line, and the reinforcing member and the filter base material are integrated along the ridge line direction of the fold line that is convex outward in the cylindrical shape. Pleated filter with an adhesive part.
前記プリーツフィルターは円筒上面と円筒底面をそれぞれ水密に封止し、かつ円筒軸を中心に回転可能に保持され、
前記プリーツフィルターの外周面に向けて被処理水を流出する被処理水ノズルと、
前記プリーツフィルターを囲むように設けられ前記被処理水ノズルのノズル口を内部に備えた外筒部を有するケースと、
前記プリーツフィルターを透過した濾過水を前記プリーツフィルターの円筒内部から前記ケースの外部へ導出する濾過水流路と、
前記プリーツフィルターで濾過されなかった排出水を前記ケースの外部へ排出する排出流路とを備えたバラスト水処理装置。 A ballast water treatment apparatus using the cylindrical pleated filter according to any one of claims 1 to 4 as a filtration membrane,
The pleated filter seals the upper surface and the bottom surface of the cylinder in a watertight manner, and is held rotatably about the cylinder axis.
A treated water nozzle for flowing the treated water toward the outer peripheral surface of the pleat filter,
A case having an outer tube portion provided inside the pleated filter and provided with a nozzle port of the water nozzle to be treated inside;
A filtrate flow path for leading the filtrate water that has passed through the pleat filter from the inside of the cylinder of the pleat filter to the outside of the case;
A ballast water treatment apparatus comprising: a discharge flow path for discharging discharged water that has not been filtered by the pleated filter to the outside of the case.
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