JP3318403B2 - 濾過装置 - Google Patents

濾過装置

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JP3318403B2
JP3318403B2 JP23548193A JP23548193A JP3318403B2 JP 3318403 B2 JP3318403 B2 JP 3318403B2 JP 23548193 A JP23548193 A JP 23548193A JP 23548193 A JP23548193 A JP 23548193A JP 3318403 B2 JP3318403 B2 JP 3318403B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、濾過装置に関し、さら
に詳しくは温度調節手段により原液の温度制御が可能な
濾過装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、分離操作において選択透過性を有
する分離膜の進展はめざましく、各種の用途で実用化さ
れている。分離膜を用いて液体を濾過する濾過装置で
は、濾過装置内が菌体などで汚染される場合がある。こ
の問題は、特に半導体用途や医薬品用途などのように、
高純度の水質が必要な分野において特に重要な問題であ
る。この問題を解決する方法として、次亜塩素酸のよう
な薬剤を濾過装置内に循環させて洗浄する方法が知られ
ているが残留する薬剤によって水質の純度の低下を招く
おそれがあり、また、系内を洗浄するのにかなりの時間
を要する。このため、このような分野において使用され
る濾過装置にあっては、一般的に、濾過装置内に熱水に
よる洗浄を行うことができる設備を設けて対処している
場合が多い。
【0003】また、その他の分野において使用される濾
過装置であっても用途によっては、濾過装置内の洗浄効
率を上げるために熱水で洗浄できる設備を設けた濾過装
置や、濾過効率を上げるために原液の温度をコントロー
ルできるような設備を設けた濾過装置が使用される。
【0004】このような装置内の洗浄を行うための熱水
を製造する設備、あるいは原液の温度をコントロールす
る設備として、通常は、濾過装置内に温度調節手段を設
置している。温度制御機能を付与した従来の濾過装置
は、図3に示すように、原液Lを保存するストックタン
ク50内の原液Lを温度調節手段51で昇温させてから
膜モジュール52に導入している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この従来の濾過装置で
は、膜モジュール52の上流に温度調節手段51がある
ので、熱水による洗浄を行うために温度調節手段51を
作動させると、温度調節手段51を通って高温となった
原液Lが直接低温状態の膜モジュール52に流入する。
また、原液Lの温度をコントロールする場合であっても
温度調節手段51のON・OFFにより膜モジュール5
2に流入する原液Lには急激な温度変化が発生する。こ
こで、膜モジュール52および該膜モジュールを構成す
る分離膜は合成高分子や樹脂などを素材とするものが多
いため、急激な温度変化に弱く、従来の濾過装置では膜
モジュール52あるいは該膜モジュールを構成する分離
膜そのものを破損させるおそれがある。本発明は上記の
問題に鑑みてなされたものであって、熱水による洗浄あ
るいは原液Lの温度コントロールを繰り返し行っても、
膜モジュールが破損しにくい濾過装置を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば上記課題
は、ストックタンク内の原液を膜モジュールの一次側か
ら導入して二次側へ取り出すことにより原液を浄化する
濾過装置であって、上記原液の温度を変化させる温度調
節手段と、この温度調節手段により温度変化させた原液
を上記ストックタンクに帰還させる帰還路と、上記温度
変化した原液と上記ストックタンク内の原液とが混合さ
れて温度変化の希釈化された原液を上記膜モジュールに
導く導入路とを備えたことを特徴とする濾過装置を提供
することによって達成される。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にしたがって
説明する。図1において、ストックタンク1は原液Lを
貯留するもので、このストックタンク1には、系外の原
液供給管2から原液Lが供給される。
【0008】上記ストックタンク1には、ストックタン
ク1内の原液Lを膜モジュール7の一次側7aに導く原
液導入管(導入路)10が接続されている。この原液導
入管10には、上流からポンプ3および第1の弁5が設
けられている。なお、原液導入管10には、必要に応じ
て原液中の微粒子等を除去するフィルタが設けられる。
【0009】上記膜モジュール7は、ストックタンク1
内の原液Lを、一次側7aから導入して、二次側7bに
取り出すことにより、原液Lを浄化するものである。上
記膜モジュール7としては、中空糸型、スパイラル型、
チューブラ型、平膜型のいずれもが使用できる。また、
膜モジュール7を構成する分離膜の素材は、ポリスルホ
ン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリアミド、ポリプロピレンなど従来
公知の素材が特に制限なく使用できる。
【0010】上記膜モジュール7の二次側7bには、処
理済液L1を取り出す取出管11が連通している。な
お、取出管11には、第2の弁12が設けられている。
一方、上記膜モジュール7の一次側7aには、ストック
タンク1に至る帰還路15が接続されている。この帰還
路15には、第3の弁13および温度調節手段14が設
けられている。上記温度調節手段14は、ストックタン
ク1から導出された原液Lの温度を昇温させる加温器で
ある。かかる加温器としては熱交換器、ヒーターなどを
例示することができる。上記帰還路15は、上記ストッ
クタンク1内に開口している。かくして、帰還路15は
温度調節手段14により昇温された原液Lをストックタ
ンク1に帰還させる。
【0011】つぎに、図1に示される濾過装置の運転方
法について説明する。まず、原液Lを浄化する場合に
は、第1の弁5および第2の弁12を開放し、第3の弁
13を閉止する。これにより、原液Lは、ポンプ3によ
り膜モジュール7の一次側7aに導入され、膜モジュー
ル7により浄化されて、該膜モジュール7の二次側7b
から取出管11へと取り出される。なお、この場合第3
の弁13を開放しておけば、循環方式の濾過を行うこと
もできる。一方、原液供給管2からは原液Lがストック
タンク1に補充される。この定常的な運転を一定時間続
けると、やがて、膜モジュール7を構成する分離膜には
懸濁物等の固形分、雑菌などが付着する。そこで、以下
のように、該分離膜に付着した固形分、雑菌などの洗浄
を行う。
【0012】洗浄を行う際には、第2の弁12を閉止
し、第1の弁5および第3の弁13を開放する。かくし
て原液Lをストックタンク1から膜モジュール7の一次
側7aに導入し、帰還路15を経てストックタンク1に
帰還させる。一方、温度調節手段14を作動させて、膜
モジュール7の一次側7aからストックタンク1に帰還
する原液Lを昇温(約90〜95℃)させる。昇温した
原液Lhは、ストックタンク1に導入されて、ストック
タンク1内の低温の原液Lと混合されて、温度変化が希
釈される。これにより、ストックタンク1内の原液Lは
若干昇温する。この若干昇温した原液Lは、原液導入管
10により、再び、膜モジュール7の一次側7aに導入
される。このサイクルを一定時間繰り返すことにより、
膜モジュール7の一次側7aに導入される原液Lの温度
は、徐々に上昇し、やがて、洗浄に必要な高温度とな
る。この状態で、一定時間膜モジュール7の洗浄を行
う。なお、このサイクルを繰り返す間は、原液供給管2
から原液Lの供給は行わない。
【0013】上記のように、この濾過装置は、原液Lを
膜モジュール7の一次側7aからストックタンク1に帰
還させる帰還路15に、温度調節手段14を設けたの
で、膜モジュール7の一次側7aに導入される原液Lの
温度変化が小さくなる。したがって、膜モジュール7を
構成する分離膜の損傷が防止される。なお、上記の熱水
洗浄は、分離膜に付着した固形分・雑菌の洗浄を目的と
して行うだけでなく、装置内(全体)の洗浄を目的とし
て行う場合もある。
【0014】図2は第二の実施例を示す。この図におい
て、ポンプ3の下流には、原液導入管10から分岐した
補助帰還路15Aが設けられており、この補助帰還路1
5Aには、第4の弁16および温度調節手段14が設け
られている。この補助帰還路15Aはストックタンク1
内に開口している。この第二の実施例において、原液L
を浄化する場合には、第4の弁16および第3の弁13
を閉止し、第1の弁5および第2の弁12を開放する。
この場合、上記第一実施例と同様、第3の弁13を開放
しておけば循環方式の濾過を行うことができる。また、
洗浄を行う場合には、第1の弁5、第3の弁13および
第4の弁16を開放し、第2の弁12を閉止する。な
お、第4の弁16および第1の弁5は、原液導入管10
および補助帰還路15Aを流れる原液Lの流量を調整す
る働きを有する。その他の構成は、図1に示す第一の実
施例と同様であり、同一部分または相当部分に同一符号
を付して、その説明を省略する。
【0015】なお、図1の第一実施例では、図2におけ
る補助帰還路15Aがなくなり、システムの構造が簡単
になるという利点がある。
【0016】つぎに、本発明の効果をより明瞭にするた
めに、以下に、試験例および比較例を示す。 試験例 図1に示された濾過装置に有効膜面積4m2 の中空糸型
膜モジュール7を取り付け、濾過および90℃の熱水洗
浄の繰り返しテストを50回実施した。なお、装置全体
の昇温、冷却時間はそれぞれ30分とした。ストックタ
ンク1と膜モジュール7に温度計を設置して、昇温中の
温度を測定したところ、殆ど同じ上昇曲線を示した。熱
水洗浄終了後、膜モジュール7のリーク検査を実施した
ところ、膜のリークやモジュールの破損は認められなか
った。
【0017】比較例 図3に示された従来の濾過装置に上記試験例で使用した
のと同じ有効膜面積4m2 の中空糸型膜モジュールを取
り付け、濾過および90℃の熱水洗浄の繰り返しテスト
を5回実施した。なお、装置全体の昇温、冷却時間はそ
れぞれ上記試験例と同様に30分とした。ストックタン
ク50と膜モジュール52の入口の昇温中の温度を測定
したところ、膜モジュール52の入口の温度はわずか2
分で90℃近くまで達しており、膜モジュール52に流
入する原液の温度が急上昇していることが分かった。さ
らに、熱水洗浄終了後、膜モジュール52のリーク検査
を実施したところ、膜にリークが発生していた。リーク
箇所を調べたところ、中空糸の付け根が7本折れてい
た。
【0018】
【発明の効果】本発明により提供される濾過装置にあっ
ては、温度調節手段によって温度変化させた原液をスト
ックタンクに帰還させて、上記温度変化した原液と上記
ストックタンク内の原液とを混合させるので、原液の温
度変化が希釈される。そして、この温度変化が希釈され
た原液を導入路から膜モジュールに導くので、膜モジュ
ールに導入される原液の温度変化が小さくなり、急激な
温度変化による膜モジュールの損傷を防止することがで
きる。
【0019】本発明により提供される濾過装置は、熱水
を用いて洗浄を行う必要がある用途や、原液の温度をコ
ントロールする必要がある用途のいずれにおいても使用
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例に係る濾過装置の概略構
成図である。
【図2】本発明の第二の実施例に係る濾過装置の概略構
成図である。
【図3】従来の濾過装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1…ストックタンク、7…膜モジュール、7a…一次
側、7b…二次側、14…温度調節手段、15…帰還
路、15A…補助帰還路、L…原液。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 65/00 B01D 61/12 B01D 61/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ストックタンク内の原液を膜モジュール
    の一次側から導入して二次側へ取り出すことにより原液
    を浄化する濾過装置であって、 上記原液の温度を変化させる温度調節手段と、 この温度調節手段により温度変化させた原液を上記スト
    ックタンクに帰還させる帰還路と、 上記温度変化した原液と上記ストックタンク内の原液と
    が混合されて温度変化の希釈化された原液を上記膜モジ
    ュールに導く導入路とを備えたことを特徴とする濾過装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記温度調節手段は
    上記膜モジュールからストックタンクに至る帰還路に設
    けられていることを特徴とする濾過装置。
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