JP2023016195A - ろ過装置及び循環ろ過システム - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタエレメントを目詰まりさせることなく、数μｍから数百μｍの大きさの固形物が含まれるろ過対象液から効率的に固形物を分離することができるろ過装置を提供する。【解決手段】表面ろ過に用いられるろ材１１を用いたフィルタエレメント１０と、フィルタエレメント１０を収容しているハウジング１とを有するろ過装置Ｗであって、ろ過対象液入口２１からハウジング１の内部に、数μｍ～数百μｍの固形物が含まれているろ過対象液を流入させると、フィルタエレメント１０のろ材１１の一方面側の領域に一方面と平行な方向にろ過対象液が流れるようになっており、ろ過対象液が一方面と平行な方向に流れると、ろ材１１の一方面側の領域と他方面側の領域との圧力差により、ろ過対象液のうちの一部の液体がろ材１１を透過してろ材１１の他方面側の領域に流れてろ過後液出口２２から流出されるようになっている。【選択図】図１

Description

本発明は、固形物が含まれる液体中から固形物を分離するろ過装置及び当該ろ過装置を備えた循環ろ過システムに関する。

液体中に含まれる数μｍから数百μｍの大きさ寸法（直径、もしくは縦、横、高さの平均値）の固形物を除去する方法として、フィルターによるろ過が多用されている。フィルターによるろ過の中でも、特にデッドエンドろ過が一般に多く用いられており、この中にはフィルターが捕捉した固形物を洗い流す機能を備えた逆洗型ろ過装置も知られている。
なお、逆洗型ろ過装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

上記のフィルターは、工場内で使用される工業用水のろ過、工作機械等で使用される冷却水や潤滑油のろ過、自動車や船舶、発電所等で使用されるエンジンの燃料油や潤滑油のろ過等に使用されている。また、上記のフィルターは、工作機械や圧延機械の冷却油や潤滑油に水分と固形物が混入したときに、固形物を含む油水混合液から油分を回収する処理の一次処理（固形物除去処理）としても利用されている。

一方、一般にろ過装置により液体のろ過を行う場合、液体中に含まれる固形物をろ過装置で除去した清澄液を利用し、除去された固形物は不要物として処理される場合が多いが、固形物を利用したい場合や、清澄液及び固形物の両方を利用したい場合もある。このような事例では、デッドエンドろ過の他にクロスフローろ過を利用する場合も多い。
なお、クロスフローろ過は、一般に、分子や微粒子レベルの固形物を分離する目的で利用され、タンパク質やオリゴ糖のような食品成分の分離や細菌や微生物の分離等に利用されている。

特許５９６７８１６号公報

ところで、従来技術のデッドエンドろ過は、図５に示すように、フィルターエレメント（エレメント）１００の表面に対して直交する方向にろ過対象の液体を通過させることで、ろ過対象の液体に含まれている固形物２００がエレメント１００に捕捉されるようになっている。
しかし、従来技術のデッドエンドろ過は、ろ過を継続して行うと、捕捉した固形物２００が時間の経過とともにエレメント１００に堆積して、やがてはろ過対象の液体が透過することができなくなり、ろ過停止となってしまうという課題を有している。

上記課題を防ぐために、深層ろ過方式のろ過装置の場合、フィルタエレメント（エレメント）を交換する必要があり、コストが嵩むという問題がある。また、表面ろ過方式のろ過装置の場合、定期的にエレメントに堆積した固形物を取り除く必要があり、エレメントを取り出して清掃したり、エレメントにろ過とは逆方向に流体を流してエレメントを洗浄する逆洗機構を設けたりしている。
また、表面ろ過方式のろ過装置では、ろ過対象液に含まれる固形物が多いと、エレメントの洗浄を頻繁に行う必要があり、作業負担が大きいという課題がある。また、表面ろ過方式のろ過装置は、逆洗機構を設けても、固形物の処理が追い付かずにろ過が停止してしまうことがあるという課題も有している。
なお、上述した特許文献１に記載の逆洗型ろ過装置も、図５に示すものと同様、エレメントの表面に対して直交する方向にろ過対象の液体を通過させることで、ろ過対象の液体に含まれている固形物がエレメントに捕捉されるようになっており、上記と同様の課題を有している。

また、数μｍから数百μｍの大きさの固形物が含まれた油水混合液を油水分離するための一次処理としてフィルターによるろ過を行う場合にも、エレメントで捕捉した固形物の処理に多くの手間と時間が割かれるという問題がある。
さらに、ろ過対象液に含まれる数μｍから数百μｍの大きさの固形物を濃縮する場合、クロスフローろ過の利用が考えられるが、クロスフローろ過に用いられているエレメントは、メンブレン（薄膜）やセラミックス等の目が細かい（数μｍ以下）エレメントであり、数μｍから数百μｍの大きさの固形物の濃縮には不向きである。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルタエレメントを目詰まりさせることなく、数μｍから数百μｍの大きさの固形物が含まれるろ過対象液から効率的に固形物を分離することができるろ過装置を提供することにある。また、本発明の目的は、前記ろ過装置を備えた循環ろ過システムを提供することにある。

上記課題を解決するためになされた本発明は、表面ろ過に用いられるろ材を備えたフィルタエレメントと、該フィルタエレメントを収容しているハウジングとを有するろ過装置であって、前記ハウジングには、ろ過対象液入口と、ろ過後液出口とが設けられており、前記ろ過対象液入口から前記ハウジングの内部に、数μｍ～数百μｍの固形物が含まれているろ過対象液を流入させると、前記フィルタエレメントの前記ろ材の一方面側の領域に前記一方面と平行な方向に前記ろ過対象液が流れるようになっており、前記ろ過対象液が前記一方面と平行な方向に流れると、前記フィルタエレメントのろ材の一方面側の領域と、該ろ材の他方面側の領域との圧力差により、前記ろ過対象液のうちの一部の液体が前記ろ材を透過して前記ろ材の他方面側の領域に流れるとともに、前記ろ過対象液に含まれる固形物の一部が前記ろ材に捕捉され、該固形物と分離された前記一部の液体が前記ろ過後液出口から流出されるようになっていることを特徴とする。

この構成によれば、除去が必要な「数μｍから数百μｍ」の大きさの固形物が、フィルタエレメントのろ材の他方面側の領域には通過せずに、ろ材の一方面側に捕捉されると共に、ろ過対象液のうちの一部の液体がろ材を透過してフィルタエレメントのろ材の他方面側の領域に流れ、ろ過対象液に含まれる固形物と分離された一部の液体（清澄液）がろ過後液出口から排出される。
また、ろ材の一方面側の領域には、ろ材の一方面と平行な方向にろ過対象液が流れているため、ろ材の一方面側に捕捉されている固形物は、後からくるろ過対象液の流れによる剪断力でろ材から剥離されて洗い流される。
すなわち、この構成によれば、フィルタエレメントのろ材の表面に固形物が堆積していくことがないため、フィルタエレメントのろ材を目詰まりさせることなく、数μｍから数百μｍの大きさの固形物が含まれるろ過対象液から効率的に固形物を分離することができる。

また、前記フィルタエレメントに使用されるろ材の目開き寸法が５μｍ以上あることが望ましい。
なお、前記フィルタエレメントに使用されるろ材の目開きの寸法は、捕捉対象の前記固形物の大きさに応じて設計すれば良い。この構成によれば、フィルタエレメントを目詰まりさせることなく、除去が必要な数μm～数百μmの寸法の固形物が含まれるろ過対象液から効率的に固形物を分離することができる。

また、前記フィルタエレメントに使用される前記ろ材が撥水性素材であること、若しくは前記ろ材に撥水性加工が施されていることが望ましい。

この構成によれば、ろ過装置のろ過対象液入口に、ろ過対象液として、数μｍから数百μｍの大きさの固形物が含まれる油水混合液を流入すると、固形物がフィルタエレメントの他方面側の領域には通過せずに、ろ材の一方面側（ろ過一次側）に捕捉される。また、このとき、油水混合液のうちの油分の一部がろ材を透過してフィルタエレメントのろ材の他方面側（ろ過二次側）の領域に流れる。また、油水混合液のうちの水分は撥水性のろ材に弾かれてろ材の一次側から二次側へ透過せずに流れていく。
すなわち、上記の構成によれば、ろ過装置のろ過対象液入口に油水混合液を流入させるという簡単な処理をするだけで、数μｍから数百μｍの大きさの固形物が含まれる油水混合液から効率的に油分を回収することができる。また、上記の構成によれば、従来技術と比べて、数μｍから数百μｍの大きさの固形物が含まれる油水混合液から油分だけを回収する作業の労力が大幅に改善される。

また、前記ろ材は、両端が貫通している略中空円筒状に形成されており、前記中空円筒状に形成された前記ろ材の内周側面側の領域が前記ろ材の一方面側の領域になっている場合、前記ろ材の外周側面側の領域が前記ろ材の他方面側の領域になっており、且つ前記ろ過対象液入口から流入した前記ろ過対象液は、前記ろ材の一端側から該ろ材の内周側面側の領域に流入し、該ろ材の他端側に向かって、前記内周側面と平行な方向に流れるようになっており、前記ろ材の内周側面側の領域が前記ろ材の他方面側の領域になっている場合、前記ろ材の外周側面側の領域が前記ろ材の一方面側の領域になっており、且つ前記ろ過対象液入口から流入した前記ろ過対象液は、前記ろ材の一端側から該ろ材の外周側面側の領域に流入し、該ろ材の他端側に向かって、前記外周側面と平行な方向に流れるようになっていることが望ましい。

また、前記ろ過装置と、前記ろ過装置に流入するろ過対象液が貯留されたろ過対象液タンクとを備えた循環ろ過システムであって、前記ハウジングには、前記ろ過対象液入口から流入したろ過対象液のうちの前記フィルタエレメントの前記ろ材の一方面側の領域を通過してもろ過されなかったろ過対象液を排出させるろ過対象液出口が設けられており、前記ろ過対象液タンクは、前記ろ過対象液入口に第１配管を介して接続されていると共に、前記ろ過対象液出口に第２配管を介して接続されており、前記ろ過対象液タンクに貯留されたろ過対象液は、前記第１配管を介して前記ろ過対象液入口から前記ろ過装置に流入されるようになっており、前記ろ過対象液出口から排出される前記フィルタエレメントの前記ろ材の一方面側の領域を通過してもろ過されなかったろ過対象液が第２配管を介して、前記ろ過対象液タンクに流入して戻り、再度、前記第１配管を介して前記ろ過対象液入口から前記ろ過装置に流入されるようになっていることを特徴とする。

この構成によれば、ろ過装置に、ろ過対象液を繰り返してろ過させることができるため、ろ過対象液タンクには、液体に対する固形物の割合が濃縮されたろ過対象液が貯留されていくことになる。
すなわち、この構成によれば、数μｍ～数百μｍの固形物が含まれているろ過対象液のなかから、固形物を利用したい場合に、数μｍから数百μｍの大きさの固形物を濃縮して取り出すことができる。また、本発明の循環ろ過システムを用いれば、数μｍ～数百μｍの固形物が含まれているろ過対象液に対して、ろ過された液体（清澄液）及び固形物の両方を利用することもできる。

このように本発明によれば、フィルタエレメントを目詰まりさせることなく、数μｍから数百μｍの大きさの固形物が含まれるろ過対象液から効率的に固形物を分離することができるろ過装置を提供することができる。また、本発明によれば、前記ろ過装置を備えた循環ろ過システムを提供することができる。

本発明の実施形態のろ過装置の断面を示した模式図である。 本発明の実施形態のろ過装置によるろ過対象液をフィルタエレメントの表面に平行な方向に流して行うろ過処理を説明するための模式図である。 本発明の実施形態のろ過装置を備えた循環ろ過システムの構成を示した模式図である。 本発明の実施形態の変形例のろ過装置が行う固形物が混入した油水混合液を油分分離する処理を説明するための模式図である 従来技術のデッドエンドろ過の処理を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施形態ろ過装置を図面に基づいて説明する。

<ろ過装置の概略構成>
先ず、本実施形態のろ過装置の概略構成について図１を参照しながら説明する。
図示するように、本実施形態のろ過装置Ｗは、表面ろ過に使用されるろ材１１を備えたフィルタエレメント１０と、フィルタエレメント１０を収容している中空円筒状のハウジング１とを有している。

ハウジング１には、数μｍ～数百μｍの固形物２００（図２参照）が含まれているろ過対象液を流入させるろ過対象液入口２１と、フィルタエレメント１０によりろ過処理されたろ過後液（清澄液）を取り出すためのろ過後液出口２２と、ハウジング１からフィルタエレメント１０の側面を通過しても「ろ過されなかったろ過対象液」を排出させるろ過対象液出口２３とが設けられている。

また、ハウジング１のろ過対象液入口２１からハウジング１の内部に、数μｍ～数百μｍの固形物が含まれているろ過対象液を流入させると、フィルタエレメント１０のろ材１１の一方面側（ろ過一次側）の領域Ａ２ａに一方面と平行な方向にろ過対象液が流れるようになっている。

そして、ろ過対象液がフィルタエレメント１０のろ材１１の一方面（表面）と平行な方向に流れると、フィルタエレメント１０のろ材１１の一方面側（ろ過一次側）の領域Ａ２ａと、ろ材１１の他方面側（ろ過二次側）の領域Ａ２ｂとの圧力差により、ろ過対象液のうちの一部の液体がろ材１１を透過してろ材１１の他方面側（ろ過二次側）の領域Ａ２ｂに流れ、ろ過対象液に含まれる固形物２００の一部がろ材１１に捕捉され、固形物２００と分離された一部の液体（清澄液）がろ過後液出口２２から流出されるようになっている。

また、ろ過対象液入口２１から流入したろ過対象液のうち、ろ材１１の他方面側（ろ過二次側）の領域Ａ２ｂに流れた一部の液体（清澄液）以外の「液体（他部の液体）と、ろ材１１に捕捉されなかった固形物２００」は、ろ材１１の一方面側（ろ過一次側）の領域Ａ２ａを通過して流れ、その後、ろ過対象液出口２３から、ハウジング１の外部に排出されていく。

この構成によれば、固形物２００がフィルタエレメント１０のろ材１１の他方面側の領域Ａ２ｂには通過せずに、ろ材１１の一方面側に捕捉されると共に、ろ過対象液のうちの一部の液体だけがろ材１１を透過してフィルタエレメントのろ材１１の他方面側の領域Ａ２ｂに流れる。この一部の液体は、ろ過対象液に含まれる固形物と分離された清澄液であり、ろ過後液出口２２から流出される。
また、ろ材１１の一方面側の領域Ａ２ａには、ろ材１１の一方面と平行な方向にろ過対象液が流れているため、ろ材１１の一方面側に捕捉された固形物２００は、後からくるろ過対象液の流れによる剪断力でろ材１１から剥離されて洗い流される。

このように、本実施形態の構成によれば、フィルタエレメント１０のろ材１１の表面に固形物２００が堆積していくことがないため、フィルタエレメント１０のろ材１１を目詰まりさせることなく、数μｍから数百μｍの大きさの固形物２００が含まれるろ過対象液から効率的に固形物２００を分離することができる。

次に、本実施形態のろ過装置Ｗの各構成について順番に説明していく。

<フィルタエレメント１０>
フィルタエレメント１０は、上下両端に開口が形成され且つ上下両端が貫通している略中空円筒状に形成されたろ材１１を有している。また、ろ材は、例えば、目開き寸法が５μｍ～１００μｍに形成されている。
なお、ろ材１１の目開き寸法は、用途に応じて、５μｍ～１００μｍの範囲において適宜設計される。

また、フィルタエレメント１０は、表面ろ過に使用されるろ材１１を有するものであれば良く、特に限定されるものではない。例えば、フィルタエレメント１０は、ステンレス等の金属製の枠体（図示せず）と、枠体にノッチワイヤを螺旋状に巻き付けることにより略中空円筒状に形成されたろ材１１とを有するものを用いることができる。
この場合、枠体は、両面が貫通した円形の上側リング部材と、両面が貫通した円形の下側リング部材と、上側リング部材と下側リング部材との間に配設された棒状のワイヤ支持材とにより構成されている。具体的には、枠体は、上側リング部材と下側リング部材とを所定間隔を開けて配置し（相対向して配置し）、上側リング部材と下側リング部材との間に複数のワイヤ支持材を所定間隔・開けて円周状に配設し、各ワイヤ支持材の両端をそれぞれ上側リング部材と下側リング部材に固着することにより形成される。
そして、枠体の円周状に配置されたワイヤ支持材に、ノッチワイヤを外接させながら螺旋状に巻き付けて積層させていくことにより、円筒状のろ材１１が形成される。

また、フィルタエレメント１０には、上記の枠体と、枠体に金網を巻き付けて略中空円筒状に形成したろ材１１とを有するものを用いることもできる。或いは、フィルタエレメント１０には、上記の枠体と、枠体に金属製のパンチングプレートを巻いて略中空円筒状に形成されたろ材１１とを有する構成のものを用いることもできる。

<ハウジング１>
ハウジング１は、両端が貫通している中空円筒状に形成された本体部１ａと、本体部１ａの下端の開口を塞ぐ板状の底面部１ｂと、本体部１ａの上端の開口を塞ぐ板状の蓋面部１ｃとを備えている。
また、本体部１ａは、筒内の下方側に下側・仕切板３が設けられていると共に、筒内の上方側に上側・仕切板５が設けられている。下側・仕切板３及び上側・仕切板５により、ハウジング１内部が入口側エリア（下側エリア）Ａ１と、中央エリアＡ２（領域Ａ２ａ、領域Ａ２ｂ）と、出口側エリア（上側エリア）Ａ３とに仕切られている。
なお、図１では、中央エリアＡ２のうち、フィルタエレメント１０のろ材１１の筒内側の領域（内周側面（一方面）側の領域）を「Ａ２ａ」で示し、ろ材１１の筒外側の領域（外周側面（他方面）側の領域）を「Ａ２ｂ」で示している。

下側・仕切板３には、ろ材１１の内径寸法と略同じ径寸法の貫通孔３ａが形成されている。また、上側・仕切板５にも、ろ材１１の内径寸法と略同じ径寸法の貫通孔５ａが形成されている。
そして、フィルタエレメント１０は、ハウジング１の中央エリアＡ２において、その下端部が下側・仕切板３に当接し、その上端部が上側・仕切板５に当接した状態で、下側・仕切板３と上側・仕切板５とにより挟持された状態で固定されている。また、フィルタエレメント１０は、ろ材１１の下端部の内周面が、下側・仕切板３の貫通孔３ａに位置合わせされており、ろ材１１の内周面側の領域Ａ２ａが貫通孔３ａを介して下側エリアＡ１と連通している。また、ろ材１１の上端部の内周面が、上側・仕切板５の貫通孔５ａに位置合わせされており、ろ材１１の内周面側の領域Ａ２ａが貫通孔５ａを介して上側エリアＡ３と連通している。

この構成によれば、ろ過対象液入口２１から流入するろ過対象液は、ハウジング１の下側エリアＡ１に入り、仕切板３の貫通孔３ａを通って、フィルタエレメント１０のろ材１１の下端・開口からろ材１１の内周側面（一方面）側の領域Ａ２ａに流入する。また、ろ材１１の内周側面（一方面）の領域Ａ２ａに流入してきたろ過対象液は、ろ材１１の上端・開口に向かって、ろ材１１の内周側面（一方面）と平行な方向に流れる。
また、ろ材１１の内周面側（一方面側）の領域Ａ２ａと、ろ材１１の外周面側（他方面側）の領域Ａ２ｂとの圧力差により、ろ材１１の内周側面（一方面）と平行方向に流れるろ過対象液のうちの一部の液体がろ材１１を透過してろ材１１の外周面側（他方面側）の領域Ａ２ｂに流れる。このとき、ろ過対象液に含まれる固形物の一部がろ材１１に捕捉される。そして、ろ材１１の外周面側（他方面側）の領域Ａ２ｂに流れた一部の液体（清澄液）がろ過後液出口２２を通ってハウジング１の外部に流出される。

また、ろ材１１の筒内に流入してきたろ過対象液のうち、ろ材１１の外周面側（他方面側）の領域Ａ２ｂに流れた一部の液体（清澄液）以外の他部（残部）の液体は、ろ材１１の内周側面（一方面）と平行方向に流れてろ材１１の上端・開口を通過し、上側・仕切板５の貫通孔５ａを介して上側エリアＡ３に流出して、ろ過対象液出口２３からハウジング１の外部に排出されていく。

<ろ過処理の説明>
次に、本実施形態のろ過装置Ｗが行うろ過処理について、図２を参照しながら詳細に説明する。
ここで、図２は、本実施形態のろ過装置によるろ過対象液をフィルタエレメントのろ材の表面に平行な方向に流して行うろ過処理を説明するための模式図である。

本実施形態のろ過装置Ｗのろ過対象液入口２１からろ過対象液を流入させると、流入させたろ過対象液がろ材１１の下端・開口から筒内に流入する。その後、ろ過対象液は、図２に示すように、ろ材１１の上端・開口に向けて、ろ材１１の内周側面（一方面）と平行方向に流れていく。このろ過対象液には、数μｍ～数百μｍの固形物２００が含まれている。

また、本実施形態のろ過装置Ｗでは、ろ材１１の内周面側（一方面側（ろ過一次側））の領域Ａ２ａと、ろ材１１の外周面側（他方面側（ろ過二次側））の領域Ａ２ｂとの圧力差が「一定の範囲となるように」コントロールされている。なお、ろ材１１の内周面側（一方面側）の領域Ａ２ａの圧力が、ろ材１１の外周面側（他方面側）の領域Ａ２ｂの圧力よりも高くなっている。
また、本実施形態では、ろ材１１の内周側面（一方面）と平行方向に流れていく「ろ過対象液」の流速が「一定の範囲となるように」コントロールされている。

そして、ろ材１１の内周面側（一方面側）の領域Ａ２ａと、ろ材１１の外周面側（他方面側）の領域Ａ２ｂとには、上記の圧力差があると共に、「ろ過対象液」の流速が上記速度になっているため、ろ材１１の内周側面（一方面）と平行方向に流れているろ過対象液のうちの一部の液体がろ材１１を透過してろ材１１の外周面側（他方面側）の領域Ａ２ｂに流れる。このとき、ろ過対象液に含まれる固形物２００の一部がろ材１１に捕捉される。すなわち、流入してきたろ過対象液に含まれる固形物２００は、ろ材１１により、ろ材１１の外周面側（他方面側）の領域Ａ２ｂへの流出を阻止される。これにより、ろ材１１の外周面側（他方面側）の領域Ａ２ｂには、固形物２００と分離された一部の液体（清澄液）だけが流入し、この清澄液が、ろ過後液出口２２を通ってハウジング１の外部に流出される。

また、ろ材１１の内周面側（一方面側）の領域Ａ２ａには、ろ材１１の一方面と平行な方向にろ過対象液が流れているため、ろ材１１の一方面側に捕捉されている固形物２００は、後からくるろ過対象液の流れによる剪断力でろ材１１から剥離されて洗い流され、その後、上側・仕切板５の貫通孔５ａを介して上側エリアＡ３に流入して、ろ過対象液出口２３からハウジング１の外部に排出されていく。
すなわち、本実施形態の構成によれば、フィルタエレメント１０のろ材１１の表面に固形物２００が堆積していくことがないため、フィルタエレメント１０のろ材１１を目詰まりさせることなく、数μｍから数百μｍの大きさの固形物２００が含まれるろ過対象液から効率的に固形物２００を分離することができる。

<本実施形態のろ過装置を備えた循環ろ過システム>
次に、本実施形態のろ過装置を備えた循環ろ過システムについて、図３を参照しながら説明する。
なお、図３は、本実施形態のろ過装置を備えた循環ろ過システムの構成を示した模式図である。

本実施形態の循環ろ過システムは、フィルタエレメント１０を備えたろ過装置Ｗと、ろ過装置Ｗに流入するろ過対象液を貯留するろ過対象液タンク３０と、ろ過装置Ｗによりろ過されてろ過装置Ｗから流出した清澄液を貯留する清澄液タンク４０とを備えている。また、ろ過装置Ｗは、配管５１、５２を介してろ過対象液タンク３０と接続されているとともに、配管５３を介して清澄液タンク４０と接続されている。
なお、図示する符号６１、６２、６３、６４は、各配管に設けらたバルブである。

具体的には、ろ過対象液タンク３０は、ろ過装置Ｗのろ過対象液入口２１に配管（第１配管）５１を介して接続されている。また、配管５１には、ポンプ５０が設けられており、ポンプ５０を駆動させることで、ろ過対象液タンク３０に貯留されているろ過対象液がろ過装置Ｗのろ過対象液入口２１に流入されるようになっている。
なお、ポンプ５０の出力を制御することにより、ろ過装置Ｗのフィルタエレメント１０のろ材１１の内周側面（一方面）と平行方向に流れていく「ろ過対象液」の流速が「一定の範囲となるように」している。

また、ろ過対象液タンク３０は、ろ過装置Ｗのろ過対象液出口２３に配管（第２配管）５２を介して接続されており、ろ過装置Ｗでろ過されずに排出されるろ過対象液が、再度、ろ過対象液タンク３０に流入して戻ってくるようになっている。
すなわち、本実施形態の循環ろ過システムでは、「ろ過対象液タンク３０及び配管５１、５２」により循環ラインが形成されている。

また、清澄液タンク４０は、ろ過装置Ｗのろ過後液出口２２と配管（第３配管）５３を介して接続されており、ろ過装置Ｗによりろ過されて流出される清澄液が、清澄液タンク４０に流入し貯留されるようになっている。

本実施形態の循環ろ過システムの構成によれば、ろ過対象液が、「ろ過対象液タンク３０→ろ過装置Ｗ（フィルタエレメント１０）→ろ過対象液タンク３０→ろ過装置Ｗ（フィルタエレメント１０）→ろ過対象液タンク３０→・・・」の順に循環するようになっている。
この構成によれば、ろ過対象液を循環させて、複数回、ろ過装置Ｗのフィルタエレメント１０を通過させれば、ろ過対象液の液体に対する固形物の割合が濃縮されていくことになる。そのため、例えば、数μｍ～数百μｍの固形物２００が含まれているろ過対象液のなかから、固形物２００を抽出して利用したい場合に、数μｍから数百μｍの大きさの固形物２００が含まれるろ過対象液を濃縮し抽出することができる。
すなわち、本実施形態の循環ろ過システムを用いれば、数μｍ～数百μｍの固形物が含まれているろ過対象液に対して、清澄液及び固形物の両方を利用することもできる。

<本実施形態の変形例>
次に、本実施形態のろ過装置Ｗの変形例について説明する。
この変形例では、ろ過装置Ｗのうちのフィルタエレメント１０のろ材１１に撥水性を持たせている。

なお、本変形例のろ過装置Ｗは、フィルタエレメント１０のろ材１１に撥水性を持たせていること以外は、上述した実施形態と同じである。また、変形例では、説明の便宜上、上述した実施形態と同じ符号を使用する。

本変形例のフィルタエレメント１０は、ろ材１１が撥水性素材（例えば、撥水加工繊維を用いたメッシュ素材）で形成されている。或いは、変形例のフィルタエレメント１０は、ろ材１１に撥水性加工が施されている（例えば、ろ材１１を構成するノッチワイヤや金属網にフッ素樹脂等の撥水性素材をコーティングしたりメッキ処理したりする）。
このようにすることで、ろ過装置Ｗに、ろ過対象液として固形物２００が含まれる油水混合液を流入すると、油水混合液から効率的に油分を回収することができる。

以下、図４を参照しながら、変形例のフィルタエレメント１０による固形物２００が含まれる油水混合液から油分分離する処理について説明する。
ここで、図４は、本実施形態の変形例のろ過装置が行う固形物が混入した油水混合液を油分分離する処理を説明するための模式図である。

本変形例のろ過装置Ｗのろ過対象液入口２１に、数μｍ～数百μｍの固形物２００が含まれる油水混合液を流入させると、流入させた油水混合液がろ材１１の下端・開口から筒内に流入してくる。
その後、油水混合液は、図４に示すように、ろ材１１の上端・開口に向けて、ろ材１１の内周側面（一方面）と平行方向に流れていく。
なお、ろ材１１の内周側面（一方面）と平行方向に流れていく「油水混合液」の流速は、上述した実施形態と同様、「一定の範囲となるように」コントロールされている。

そして、ろ材１１の内周側面（一方面）と平行方向に流れている油水混合液のうち、ろ材１１の内周側面に沿って流れている水分３００は、撥水性を有するろ材１１に弾かれる。また、ろ材１１に弾かれた水分３００は、後から流れてくる油水混合液のろ過流速で、ろ材１１の上端・開口に向けて押し流され、その後、上側・仕切板５の貫通孔５ａを介して上側エリアＡ３に流出して、ろ過対象液出口２３からハウジング１の外部に排出されていく。

また、図４においても、図２で示した場合と同様、ろ材１１の内周面側（一方面側（ろ過一次側））の領域Ａ２ａと、ろ材１１の外周面側（他方面側（ろ過二次側））の領域Ａ２ｂとには圧力差がある。そのため、ろ材１１の内周側面（一方面）と平行方向に流れている油水混合液のうちの一部の油分だけがろ材１１を透過してろ材１１の外周面側（他方面側）の領域Ａ２ｂに流れる。このとき、油水混合液に含まれる固形物２００の一部がろ材１１に捕捉される。すなわち、油水混合液に含まれる固形物２００は、ろ材１１により、ろ材１１の外周面側（他方面側）の領域Ａ２ｂへの流出を阻止される。これにより、ろ材１１の外周面側（他方面側）の領域Ａ２ｂには、固形物２００及び水分３００から分離された油分（油）だけが流入して、この油分が、ろ過後液出口２２を通ってハウジング１の外部に流出される。これにより、油水混合液から油分だけを抽出することができる。

また、図４に示す場合においても、図２と同様、ろ材１１の内周面側（一方面側）の領域Ａ２ａには、ろ材１１の一方面と平行な方向に油水混合液が流れているため、ろ材１１の一方面側に捕捉されている固形物２００は、後からくる油水混合液の流れによる剪断力でろ材１１から剥離されて洗い流され、その後、上側・仕切板５の貫通孔５ａを介して上側エリアＡ３に流入して、ろ過対象液出口２３からハウジング１の外部に排出されていく。すなわち、本変形例においても、図１、２に示した実施形態と同様、フィルタエレメント１０のろ材１１の表面に固形物２００が堆積していくことがない。

そのため、本実施形態の変形例のろ過装置Ｗによれば、フィルタエレメント１０のろ材１１を目詰まりさせることなく、数μｍから数百μｍの大きさの固形物２００が含まれる油水混合液から効率的に固形物２００及び水分３００を分離して油分（油）だけを取り出すことができる。
すなわち、本変形例の構成によれば、ろ過装置Ｗのろ過対象液入口２１に油水混合液を流入させるという簡単な処理をするだけで、数μｍから数百μｍの大きさの固形物が含まれる油水混合液から効率的に油分を回収することができる。本変形例によれば、従来技術と比べて、数μｍから数百μｍの大きさの固形物が含まれる油水混合液から油分だけを回収する作業の労力が大幅に改善される。

また、本変形例のろ過装置Ｗを、図３に示す循環ろ過システムに適用すれば、数μｍ～数百μｍの固形物２００が含まれている油水混合液から、油分及び固形物２００の両方を抽出して利用することができる。

以上、説明したように、本実施形態及び本変形例によれば、数μｍから数百μｍの大きさの固形物が含まれるろ過対象液から、フィルタエレメントを目詰まりさせることなく効率的に固形物を分離することができるろ過装置Ｗを提供することができる。また、本実施形態及び本変形例によれば、ろ過装置Ｗを備えた循環ろ過システムを提供することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、ろ過対象液入口２１から流入するろ過対象液は、フィルタエレメント１０のろ材１１の下端・開口からろ材１１の内周側面（一方面）側の領域Ａ２ａに流入し、ろ材１１の上端・開口に向かって、ろ材１１の内周側面（一方面）と平行な方向に流れているが、特にこの構成に限定されるものではない。
ろ過対象液入口２１から流入するろ過対象液が、フィルタエレメント１０のろ材１１のろ材１１の外周側面（他方面）側の領域Ａ２ｂに流入し、ろ材１１の外周側面（他方面）と平行な方向に流れるようになっていてもよい。この場合、下側・仕切板３は、ろ材１１の下端・開口を封鎖する形状になっていると共に、下側エリアＡ１と領域Ａ２ｂと連通させる孔が設けられている。また、上側・仕切板５は、ろ材１１の上端・開口を封鎖する形状になっていると共に、上側エリアＡ３と領域Ａ２ｂと連通させる孔が設けられている。この構成においても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、上述した実施形態では、ハウジング１の下方側にろ過対象液入口２１が設けられ、ハウジング１の上方側にろ過対象液出口２２が設けられていたが特にこの構成に限定されるものではない。ろ過対象液出口２２の方から、ろ過対象液を流入し、ろ過対象液入口２１の方から、ろ過されなかったろ過対象液が流出されるようにしても良い。この場合、ろ過対象液出口２２から流入するろ過対象液が、フィルタエレメント１０のろ材１１の上端・開口からろ材１１の内周側面（一方面）側の領域Ａ２ａに流入し、ろ材１１の下端・開口に向かって、ろ材１１の内周側面（一方面）と平行な方向に流れ、その後、ろ過対象液入口２１から排出されていくことになる。この構成においても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。

１…ハウジング
１ａ…本体部
１ｂ…底面部
１ｃ…蓋面部
３…下側・仕切板
３ａ…貫通孔
５…上側・仕切板
５ａ…貫通孔
Ａ１…下側エリア
Ａ２…中央エリア
Ａ２ａ、Ａ２ｂ…領域（中央エリア）
Ａ３…上側エリア
１０…フィルタエレメント
１１…ろ材
２１…ろ過対象液入口
２２…ろ過後液出口
２３…ろ過対象液出口
３０…ろ過対象液タンク
４０…清澄液タンク
５０…ポンプ
５１、５２、５３…配管
６１、６２、６３、６４…バルブ

２００…固形物
３００…水分

Claims (5)

1. 表面ろ過に用いられるろ材を備えたフィルタエレメントと、該フィルタエレメントを収容しているハウジングとを有するろ過装置であって、
   前記ハウジングには、ろ過対象液入口と、ろ過後液出口とが設けられており、
   前記ろ過対象液入口から前記ハウジングの内部に、数μｍ～数百μｍの固形物が含まれているろ過対象液を流入させると、前記フィルタエレメントの前記ろ材の一方面側の領域に前記一方面と平行な方向に前記ろ過対象液が流れるようになっており、
   前記ろ過対象液が前記一方面と平行な方向に流れると、前記フィルタエレメントのろ材の一方面側の領域と、該ろ材の他方面側の領域との圧力差により、前記ろ過対象液のうちの一部の液体が前記ろ材を透過して前記ろ材の他方面側の領域に流れるとともに、前記ろ過対象液に含まれる固形物の一部が前記ろ材に捕捉され、該固形物と分離された前記一部の液体が前記ろ過後液出口から流出されるようになっていることを特徴とするろ過装置。
2. 前記フィルタエレメントに使用されるろ材の目開き寸法が５μｍ以上あることを特徴とする請求項１に記載のろ過装置。
3. 前記フィルタエレメントに使用される前記ろ材が撥水性素材であること、若しくは前記ろ材に撥水性加工が施されていることを特徴とする請求項1又は２に記載のろ過装置。
4. 前記ろ材は、両端が貫通している略中空円筒状に形成されており、
   前記中空円筒状に形成された前記ろ材の内周側面側の領域が前記ろ材の一方面側の領域になっている場合、前記ろ材の外周側面側の領域が前記ろ材の他方面側の領域になっており、且つ前記ろ過対象液入口から流入した前記ろ過対象液は、前記ろ材の一端側から該ろ材の内周側面側の領域に流入し、該ろ材の他端側に向かって、前記内周側面と平行な方向に流れるようになっており、
   前記ろ材の内周側面側の領域が前記ろ材の他方面側の領域になっている場合、前記ろ材の外周側面側の領域が前記ろ材の一方面側の領域になっており、且つ前記ろ過対象液入口から流入した前記ろ過対象液は、前記ろ材の一端側から該ろ材の外周側面側の領域に流入し、該ろ材の他端側に向かって、前記外周側面と平行な方向に流れるようになっていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のろ過装置。
5. 請求項１～４のいずれかに記載のろ過装置と、前記ろ過装置に流入するろ過対象液が貯留されたろ過対象液タンクとを備えた循環ろ過システムであって、
   前記ハウジングには、前記ろ過対象液入口から流入したろ過対象液のうちの前記フィルタエレメントの前記ろ材の一方面側の領域を通過してもろ過されなかったろ過対象液を排出させるろ過対象液出口が設けられており、
   前記ろ過対象液タンクは、前記ろ過対象液入口に第１配管を介して接続されていると共に、前記ろ過対象液出口に第２配管を介して接続されており、
   前記ろ過対象液タンクに貯留されたろ過対象液は、前記第１配管を介して前記ろ過対象液入口から前記ろ過装置に流入されるようになっており、
   前記ろ過対象液出口から排出される前記フィルタエレメントの前記ろ材の一方面側の領域を通過してもろ過されなかったろ過対象液が第２配管を介して、前記ろ過対象液タンクに流入して戻り、再度、前記第１配管を介して前記ろ過対象液入口から前記ろ過装置に流入されるようになっていることを特徴とする循環ろ過システム。

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