JP3795101B2 - 濾過装置及びその原液回収方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ビール、日本酒等の食品の清澄濾過、凝集剤や紙コーティング剤等の化学品の清澄濾過装置に関し、特に濾過液回収装置付きの濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の濾過装置としては、濾過エレメント吊下げ型の濾過装置と、濾過エレメント立上げ型の濾過装置が知られている。
【０００３】
まず、従来のエレメント吊下げ型の濾過装置について図１０を参照して説明する。図１０は、従来のエレメント吊下げ型の濾過装置の部分断面図である。
【０００４】
図１０に示すように、このタイプの濾過装置は、仕切板１０３によって区画されて互いに密封された上部タンク１０１ａと下部タンク１０１ｂとを有する。仕切板１０３には、それぞれ下端が密閉された複数のセラミックス製の筒状の濾過エレメント１０２が吊り下げた形で設けられている。
【０００５】
原液は、ポンプ１１０により下部タンク１０１ｂに供給され、各濾過エレメント１０２の筒体で濾過された後、中空部を経て上部タンク１０１ａに集められる。濾過されて上部タンク１０１ａに集められた濾過液は、濾過液貯留タンク（不図示）に送出される。各濾過エレメント１０２の表面には濾過助剤がプリコートされており、これによって各濾過エレメント１０２の目詰まりを防止して安定した濾過能力を維持している。
【０００６】
従来の濾過エレメント立上げ型の濾過装置について図１１を参照して説明する。図１１は、従来のエレメント立上げ型の濾過装置の断面図である。
【０００７】
図１１に示すように、このタイプの濾過装置１２１は、タンク１２１ａの下部に、濾過液貯留タンク（不図示）に接続された送出パイプ１２５が設けられており、送出パイプ１２５に、複数の筒状の濾過エレメント１２２が立設されている。各濾過エレメント１２２の中空部と送出パイプ１２５の中空部とは互いに連通しており、タンク１２１ａに供給された原液は、各濾過エレメント１２２を経て濾過された後、送出パイプ１２５を通って濾過液貯留タンクに送出される構成となっている。なお、エレメント立上げ型の濾過装置１２１においても、安定した濾過能力を維持するために、各濾過エレメント１２２の表面には濾過助剤がプリコートされている。
【０００８】
ところで、上述したエレメント吊下げ型、立上げ型のいずれの場合でも、濾過エレメントの表面に濾過助剤がプリコートされているとはいえ、濾過エレメントの表面に多量の濾過物が付着し堆積してしまうと濾過能力が低下してしまう。そこで、濾過エレメントの表面に堆積した濾過物を必要に応じて洗浄によって除去する必要がある。その場合には、濾過作業を一旦中断し、タンク内に残る原液を処理した後、各濾過エレメントの洗浄を行なう。
【０００９】
タンク内に残った原液の処理については、原液をタンクから全量回収し、各濾過エレメントの洗浄後に改めて濾過処理を行なうことが考えられる。ところが、濾過エレメントの表面に堆積した濾過物は、液体の原液側（一次側）から濾過液側（二次側）への流れによって生じる圧力差によって濾過エレメントの表面に張り付いているだけなので、回収時に、濾過エレメントの表面に堆積した濾過物（濾過助剤も含む）が濾過エレメントから脱落して原液に混入してしまう危険性がある。また、例えばビールを濾過する場合、同じビールであっても品質の異なるものを同一の工程で製造する際、前工程に戻して改めて濾過を行うことはできないので、品質の切換時には残った原液を前工程で回収する必要がある。
【００１０】
そこで従来は、タンクの下部より水を静かに注入し、できるだけビール等の原液と水とが混ざらないようにして二次側に濾過した原液を回収（以下、「水押し」という）したり、一次側と二次側との圧力差を保った状態で原液を処理するために、加圧した空気や炭酸ガス等の加圧気体をタンクに供給し、その圧力で残りの原液を濾過してから回収していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水押しの場合、いかに静かに水を注入したとしても、原液に水が混入し、結果として水で希釈された濾過液を回収することになってしまうので、回収された濾過液は製品として使用できなくなってしまう。丁寧な水押しを行っても、出来るだけ原液と水とが混合しないようにして濾過液を回収したとしても、水の水位が濾過エレメントに達すると水が濾過液に混入するようになり、それ以降の濾過液は製品として使用できなくなって無駄が多い。
【００１２】
また、タンクに加圧気体を供給して残りの原液を処理する場合、タンク内の原液の液位が濾過エレメントに係る深さであれば、濾過・回収はできるが、液位が濾過エレメントを下回る深さになれば、濾過・回収ができなくなり、必ず未回収の原液が残ってしまう。特にエレメント吊下げ型のものでは、液位が下がって濾過エレメントの上部が露出すると、加圧気体が濾過エレメントを通じて濾過液の送出経路に流されてしまい、実質的に濾過・回収ができなくなる。
【００１３】
そこで本発明は、タンク内の原液を全て濾過して短時間に回収可能な濾過装置及びその原液回収方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の濾過装置は、濾過前の原液が供給されるタンクと、前記原液を濾過するために前記タンク内に設けられた筒型濾過エレメントと、前記筒型濾過エレメントにて当該筒型濾過エレメントの外側から内側へと濾過された濾過液を前記タンク外へ送出する第１の送出手段と、前記タンク内部の前記筒型濾過エレメントよりも下方に位置して、前記筒型濾過エレメントが設けられている空間の気密を保持するように設けられた平面型濾過エレメントと、前記平面型濾過エレメントで濾過された濾過液を前記タンク外へ送出する第２の送出手段と、前記タンク内の前記筒型濾過エレメントが設けられている空間へ加圧気体を導入する加圧気体導入手段と、を有し、
前記加圧気体導入手段は、前記加圧気体導入手段による前記空間への加圧気体の導入とこの停止を切り替えられる気体導入制御手段を含み、
前記タンクは、前記空間への原液供給とこの停止を切り替えられる原液供給制御手段を具備し、
前記タンク内に残った原液を回収する際には、先ず、前記気体導入制御手段を用いて前記空間への加圧気体の導入を開始し、その後、前記原液供給制御手段を用いて前記空間への原液供給を停止することを特徴とする。
また、本発明は、上記の濾過装置の原液回収処理方法であって、原液回収時に、先ず、前記気体導入制御手段を用いて前記空間への加圧気体の導入を開始し、その後、前記原液供給制御手段を用いて前記空間への原液供給を停止することにより、前記加圧気体導入手段によって前記空間に加圧気体を導入し、当該加圧気体の圧力で、前記タンク内に残った原液を、前記筒型濾過エレメントにて当該筒型濾過エレメントの外側から内側へと濾過して前記第１の送出手段により回収するとともに、前記平面型濾過エレメントにおいても濾過して前記第２の送出手段により回収する濾過装置の原液回収方法を提供する。
【００１８】
各濾過エレメントを洗浄する際など、タンク内の原液を回収する場合には、加圧気体導入手段によりタンク内に加圧気体を導入し、加圧気体の圧力でタンク内に残った原液を送出し、回収する。このとき、各濾過エレメントで濾過が行なわれ、濾過液が回収されるが、タンク内の原液の液面が一定の高さよりも下がると筒型の濾過エレメントでの濾過はできなくなる。ところが平面型の濾過エレメントは、筒型の濾過エレメントよりも下方に、筒型の濾過エレメントが設けられている空間の気密を保持するように設けられているので、残りの原液は全て平面型の濾過エレメントで濾過され、回収される。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２３】
（第１実施例）
図１は、本発明の濾過装置の第１実施例を用いた濾過システムの構成図である。図１に示すように、本実施例の濾過装置１はエレメント立上げ型の濾過装置１であり、タンク１ａには、濾過液貯留タンク（不図示）に接続される送出手段としての第１の送出パイプ５ａが、タンク１ａの側壁を貫通して設けられている。タンク１ａの内部において、第１の送出パイプ５ａには複数の筒型濾過エレメント２が立設されており、各筒型濾過エレメント２の中空部と第１の送出パイプ５ａの中空部とは互いに連通している。筒型濾過エレメント２としては、公知のセラミックス製の円筒型フィルタや、焼結金属製の多孔体円筒型フィルタや、円筒体にワイヤをコイル状に巻回しそのワイヤの隙間により濾過を行なう巻線タイプのフィルタ等が用いられる。
【００２４】
また、タンク１ａ内の底部には、バルブ１１ｋを介して第２の送出手段としての第２の送出パイプ５ｂに接続される濾過液収集容器３が固定されている。濾過液収集容器３の上面には平面型濾過エレメント４が取り付けられている。平面型濾過エレメント４の外周縁には、その全周にわたってパッキン（不図示）が設けられ、このパッキンにより、タンク１ａ内部の筒型濾過エレメント２が設けられている空間の気密が保持されている。この気密保持は平面型濾過フィルタ４よりも上方からタンク１ａ内に供給される原液の、平面型濾過フィルタ４よりも下方への漏れを防止するためである。平面型濾過フィルタ４としては、セラミックス製のフィルタや、焼結金属製の多孔体フィルタ等が用いられる。また、濾過液収集容器３には、各筒型濾過エレメント２の洗浄の際に洗浄液を排出するための排出パイプ１２が、バルブ１１ｄを介して接続されている。
【００２５】
第１の送出パイプ５ａには、その中間部において第２の送出パイプ５ｂが合流しており、第１の送出パイプ５ａの、第２の送出パイプ５ｂとの合流部よりも下流側にはバルブ１１ｈが設けられている。これにより、第２の送出パイプ５ｂは、第１の送出パイプ５ａを介して濾過液貯留タンクに接続されている。
【００２６】
タンク１ａの、平面型濾過エレメント４よりも上方には、バルブ１１ｃを介して原液供給パイプ６が接続されている。原液供給パイプ６にはポンプ１０が設けられ、バルブ１１ａ、１１ｂを切り替えることによって、原液タンク（不図示）に収容された原液、またはプリコートタンク９に収容されたプリコート液がタンク１ａに供給される構成となっている。プリコート液は、原液の濾過に先立って各筒型濾過エレメント２および平面型濾過エレメント４の表面にプリコートされる濾過助剤を含むものである。濾過助剤としては、珪藻土、パーライト、セルロース等が用いられる。
【００２７】
タンク１ａの上部には、タンク１ａの内部に加圧空気や炭酸ガス等の加圧気体を導入するための加圧気体導入手段としての気体導入パイプ７が接続され、この気体導入パイプ７にはバルブ１１ｆが設けられている。
【００２８】
プリコート液帰還パイプ８は、濾過装置１に供給されたプリコート液をプリコートタンク９に戻すためのものであり、第１の送出パイプ５ａのバルブ１１ｈよりも上流側に接続され、バルブ１１ｊが設けられている。
【００２９】
なお、各筒型濾過エレメント２および平面型濾過エレメント４の素材については、上述したようにセラミックスや焼結金属の多孔体からなるフィルタ、あるいは巻線タイプのフィルタ（筒型濾過エレメント）、金網フィルタ、濾布（以上、平面型濾過エレメントに利用）用いることができるが、原液の物性（酸性、アルカリ性、高温等）によって腐食を受ける可能性があるので、エレメントの素材は、原液の物性に応じて最適なものを用いる。
【００３０】
次に、本実施例の濾過システムの動作について説明する。
【００３１】
まず、原液の濾過に先立って行なわれるプリコート処理について説明する。プリコート時には、バルブ１１ｂ、１１ｃ、１１ｋ、１１ｊを開き、ポンプ１０を作動させて、プリコートタンク９からプリコート液を、原液供給パイプ６→濾過装置１→第１の送出パイプ５ａ、第２の送出パイプ５ｂ→プリコート液帰還パイプ８→プリコートタンク９と循環させる。これにより、各筒型濾過エレメント２の表面および平面型濾過エレメント４の表面にプリコート層が形成される。
【００３２】
次に、濾過動作について説明する。バルブ１１ａ、１１ｃ、１１ｈ、１１ｋを開け、ポンプ１０を駆動すると、原液タンク内の原液は、原液供給パイプ６を通ってタンク１ａに供給され、各筒型濾過エレメント２および平面型濾過エレメント４で濾過される。筒型濾過エレメント２で濾過された濾過液は、第１の送出パイプ５ａを通って濾過液貯留タンクへ送出される。一方、平面型濾過エレメント４で濾過された濾過液は、濾過液収集容器３に集められ、第２の送出パイプ５ｂを通って濾過液貯留タンクへ送出される。
【００３３】
ここでは、各筒型濾過エレメント２および平面型濾過エレメント４の両者で同時に濾過を行なっているが、バルブ１１ｋを閉じ、筒型濾過エレメント２だけで濾過を行なうこともできる。ただし、濾過中、液が一次側（原液側）から二次側（濾過液側）に流れていないと、すなわちプリコート層が濾過エレメント表面に押し付けられた状態でないと、プリコート層が剥離しやすくなるので、筒型濾過エレメント２は常に濾過状態にしておく必要がある。また、各筒型濾過エレメント２および平面型濾過エレメント４で濾過を行なうことにより、濾過処理量がアップし、濾過効率も向上する。
【００３４】
濾過を長時間行なっていると、各筒型濾過エレメント２の表面および平面型濾過エレメント４の表面に濾過物が付着し、堆積する。濾過物が各筒型濾過エレメント２の表面および平面型濾過エレメント４の表面に堆積すると、濾過能力が低下するので、必要に応じて各筒型濾過エレメント２および平面型濾過エレメント４の洗浄を行なう。この際、タンク１ａから原液を回収する処理を行なう。
【００３５】
以下に、この原液処理（回収）について説明する。
【００３６】
原液処理時には、気体導入パイプ７のバルブ１１ｆを開いた後、バルブ１１ａ、１１ｃを閉じ、これにより、タンク１ａ内には加圧気体が導入される。この加圧気体の圧力で、タンク１ａ内に残った原液が各筒型濾過エレメント２および平面型濾過エレメント４により濾過され、濾過液貯留タンクに回収される。
【００３７】
この原液処理でタンク１ａ内の原液が減少し、液面が筒型濾過エレメント２の下端よりも低くなると、筒型濾過エレメント２による濾過は行なわれなくなる。しかし、加圧気体によってプリコート層及び濾過物が濾過エレメント２の表面に押し付けられた状態となるので、プリコート層及び濾過物が剥離することはなく、平面型濾過エレメント４による濾過は継続されるので、タンク１ａ内の原液を全て濾過し回収することができる。
【００３８】
タンク１ａ内の原液を回収した後、バルブ１１ｄを開き、さらに、バルブ１１ｋを閉じた後、第１の送出パイプ５ａからタンク１ａへ洗浄液を逆流させて、各筒型濾過エレメント２の表面に堆積した濾過物を洗い落とす。洗浄液によって洗い落とされた濾過物は平面型濾過フィルタ４上に落下し、洗浄液は濾過液収集容器３に集められる。この洗浄液は、バルブ１１ｄを介して排出パイプ１２より排出される。
【００３９】
一方、平面型濾過エレメント４の表面には、濾過によって付着した濾過物、および各筒型濾過エレメント２の洗浄によって各筒型濾過エレメント２から落下した濾過物が堆積している。この、濾過物が堆積した平面型濾過フィルタ４の洗浄については、例えば、タンク１ａに平面型濾過エレメント４の取り出し口（不図示）を設け、ここから平面型濾過エレメント４を取り出して洗浄することができる。もちろん、取り出し口は密封構造とし、濾過中のタンク１ａからの原液の漏れを防止する構成とする必要がある。
【００４０】
各筒型濾過エレメント２および平面型濾過エレメント４の洗浄を行なうと、プリコート層も脱落してしまうので、各筒型濾過エレメント２および平面型濾過エレメント４の洗浄後には、再びプリコート処理を行なう。
【００４１】
本実施例では、平面型濾過フィルタ４が取り付けられた濾過液収集容器３をタンク１ａの内部に設けた例を示したが、平面型濾過フィルタ４がタンク１ａそのものの底壁を構成するように濾過液収集容器３を設けてもよい。
【００４２】
なお、原液の回収を終えた時点で各濾過フィルタ２、４表面の濾過物堆積が少なく、十分に濾過機能を果たせる状態の場合には、上述した洗浄工程を行なわず、バルブ１１ａ、１１ｃ、１１ｈ、１１ｋを開け、濾過すべき原液をタンク１ａ内に注入する。タンク１ａ内に原液が満たされ、濾過動作が開始されたら、バルブ１１ｆを閉じ、プリコート層が剥離しないように押圧している気体導入を中止する。
【００４３】
（第２実施例）
図２は、本発明の濾過装置の第２実施例の構成を示す断面図であり、図３は、図２に示した濾過装置を矢印Ａ方向から見た断面図である。
【００４４】
本実施例の濾過装置２１は、以下の２つの点が第１実施例と異なる。
（１）濾過液収集容器２３が、水平方向に延びた軸部２３ａの回りに回動自在に支持されている。すなわち、濾過液収集容器２３が図３に示した矢印Ｂ方向に回動自在に支持されている。濾過液収集容器２３の上面には、第１実施例と同様な平面型濾過エレメント２４が設けられている。平面型濾過エレメント２４の外周縁にはパッキン２３ｂが設けられ、このパッキンにより、タンク２１ａ内の筒型濾過エレメント２２が設けられている空間の気密が保持されている。濾過液収集容器２３の軸部２３ａの支持については、例えば図４に示すように、タンク２１ａにローラベアリング３４を設け、このローラベアリング３４の内輪に濾過液収集容器２３の軸部２３ａを嵌合することによって回動自在とすることができる。（２）濾過液収集容器２３が回動自在に支持されていることに伴い、濾過液収集容器２３は、第２の送出パイプ２５ｂに対しても回動可能も接続されている。濾過液収集容器２３と第２の送出パイプ２５ｂとの接続についても、例えば図５に示すように、第２の送出パイプ２５ｂの内周にローラベアリング３５を設け、このローラベアリング３５の内輪に濾過液収集容器２３の軸部２３ａの一端部を嵌合することで回動自在とすることができる。また、濾過液収集容器２３の軸部２３ａと第２の接続パイプ２５ｂとの接続部での濾過液の漏れを防止するために、軸部２３ａと第２の送出パイプ２５ｂとの間にはパッキン３６が設けられている。
【００４５】
その他の構成は第１実施例と同様なので、その説明は省略する。
【００４６】
このように、濾過液収集容器２３を回動自在に設けることで、濾過液収集容器２３の上面に設けられた平面型濾過エレメント２４の洗浄が容易になる。以下に、本実施例における平面型濾過エレメント２４の洗浄工程について説明する。
【００４７】
タンク２１ａ内の原液を回収し終ると、図６の（ａ）に示すように平面型濾過エレメント２４の上面には濾過物３９が堆積している。そこで、図６の（ｂ）に示すように濾過液収集容器２３を回動させ、平面型濾過濾過エレメント２４を水平面に対して傾斜させると、濾過物３９は平面型濾過エレメント２４から落下する。濾過液収集容器２３の回動は、モータを利用した回転駆動機構（不図示）で行なってもよいし、手動で行なってもよい。
【００４８】
その後、第１の送出パイプ２５ａから洗浄水を逆流させることにより、各筒型濾過エレメント２２の洗浄が行なわれる。このとき、第２の送出パイプ２５ｂのバルブ３１ｋも開いておけば、第２の送出パイプ２５ｂからも洗浄水が逆流し、平面型濾過エレメント２４の洗浄も行なえる。そして、濾過物３９は洗浄水とともにタンク外に排出される。各筒型濾過エレメント２２および平面型濾過エレメント２４の洗浄が終了したら、濾過液収集容器２３を元の位置に戻す。
【００４９】
以上説明したように、濾過液収集容器２３を回動自在に設けることで、平面型濾過エレメント２４に堆積した濾過物３９をタンク外に排出させることができ、この状態で洗浄液による洗浄が行なえるので、平面型濾過エレメント２４の洗浄が簡単になる。なお、平面型濾過エレメント２４に堆積した濾過物３９を落下させるだけで十分な場合には、必ずしも洗浄液による洗浄を行なわなくてもよい。また、各筒型濾過エレメント２２の洗浄と平面型濾過エレメント２４の洗浄とは、同時に行なってもよいし、別々に行なってもよい。ただし、別々に行なう場合には、筒型濾過エレメント２２の洗浄を行なうことによって、筒型濾過エレメント２２に付着した濾過物が平面型濾過エレメント２４に落下するので、先に筒型濾過エレメント２２の洗浄を行なう必要がある
（第３実施例）
図７は、本発明の濾過装置の第３実施例の構成を示す断面図である。
【００５０】
本実施例はエレメント吊下げ型の濾過装置４１であり、仕切板５３によって区画されて互いに密封された上部タンク４１ａと下部タンク４１ｂとを有する。上部タンク４１ａと下部タンク４１ｂとは、図１０に示した構造と同様に、ボルトおよびナットにより固定されている。仕切板５３には、第１実施例と同様な複数の筒型濾過エレメント４２が垂下されている。
【００５１】
上部タンク４１ａには、各筒型濾過エレメント４２で濾過された濾過液を濾過液貯留タンク（不図示）へ送出するための第１の送出パイプ４５ａが接続されている。第１の送出パイプ４５ａは、上部タンク４１ａの底面、すなわち仕切板５３の設けられている深さ位置の近傍に設けた方がよい。これは、各筒型濾過エレメント４２により濾過され、上部タンク４１ａに達した濾過液をできるだけ濾過液貯留タンクに送出できるようにするためである。最も好ましい形態は、仕切板５３の内部に、各濾過エレメント４２の上端と第１の送出パイプ４５ａとを結ぶ送出手段（液流路）を設けることである。
【００５２】
一方、下部タンク４１ｂには、第２実施例と同様に、濾過液収集容器４３が回動自在に設けられている。濾過液収集容器４３の上面には、第１実施例と同様な平面型濾過エレメント４４が設けられている。平面型濾過エレメント４４の外周縁にはパッキンが設けられ、このパッキンにより、下部タンク４１ｂ内の筒型濾過エレメント４２が設けられている空間の気密が保持されている。濾過液収集容器４３には、平面型濾過エレメント４４で濾過された濾過液を前記濾過液貯留タンクへ送出するための第２の送出パイプ４５ｂが、ロータリージョイント５４を介して接続されている。ロータリージョイント５４は、図５に示したものと同様の構成のものでよく、これにより、濾過液収集容器４３は第２の送出パイプ４５ｂに対して回動可能となっている。
【００５３】
また、下部タンク４１ｂには、原液処理時に加圧気体を導入するための気体導入パイプ４７が接続され、さらに、下部タンク４１ｂの底部は解放されており、各筒型濾過エレメント４２および平面型濾過エレメント４４の濾過物や洗浄液をタンク外に排出する。原液供給パイプ４６は、下部タンク４１ｂの、平面型濾過エレメント４４よりも上方に接続されている。
【００５４】
なお、濾過システム全体の構成については第１実施例と同様でよいので、その説明は省略する。
【００５５】
上記構成に基づき、濾過時には、原液供給パイプ４６より下部タンク４１ｂに原液が供給され、その原液は各筒型濾過エレメント４２および平面型濾過エレメント４４で濾過される。各筒型濾過エレメント４２で濾過された濾過液は上部タンク４１ａに集められ、第１の送出パイプ４５ａを通って濾過液貯留タンクに送出される。平面型濾過エレメントで４４濾過された濾過液は濾過液収集容器４３に集められ、第２の送出パイプ４５ｂを通って濾過液貯留タンクに送出される。原液の濾過は、筒型濾過エレメント４２のみで行なうこともできるが、第１実施例と同様の理由により、筒型濾過エレメント４２と平面型濾過エレメント４４との双方で行なうことが好ましい。
【００５６】
一方、濾過装置４１内の原液の回収処理時には、気体導入パイプ４７を開け、下部タンク４１ｂに加圧気体を導入した後、下部タンク４１ｂへの原液供給を止める。この加圧気体の圧力により、下部タンク４１ｂ内に残った原液は各筒型濾過エレメント４２および平面型濾過エレメント４４で濾過され、回収される。回収によって下部タンク４１ｂ内の原液が減少し、各筒型濾過エレメント４２の濾過面が露出すると、加圧気体は濾過面の露出した部分から濾過液側に流れ、筒型濾過エレメント４２による濾過は行なわれなくなる。しかし、平面型濾過エレメント４４による濾過は継続されるので、下部タンク４１ｂ内の原液を全て濾過し回収することができる。しかも、筒型濾過エレメント４２で濾過できなくなった後でも平面型濾過エレメント４４で濾過が行なえるので、下部タンク４１ｂに導入加圧気体の圧力を０．１〜０．２ｋｇｆ／ｃｍ2 より高くしても問題はなく、下部タンク４１ｂに残った原液の回収を効率的に行なうことができる。
【００５７】
濾過装置４１内の原液回収後の、各筒型濾過エレメント４２および平面型濾過エレメント４４の洗浄については第２実施例と同様であるので、その説明は省略する。
【００５８】
（第４実施例）
図８は、本発明の濾過装置の第４実施例のサイホン管付き濾過エレメントの断面図である。第３実施例では、筒型濾過エレメントとして公知の筒型フィルタを用いていたが、本実施例ではこの筒型フィルタを改良したサイホン管付き筒型濾過エレメント６２を用いている。サイホン管付き筒型濾過エレメント６２を除く構成については第３実施例と同様であるので、以下に、本実施例で用いられるサイホン管付き筒型濾過エレメント６２について説明する。
【００５９】
サイホン管付き筒型濾過エレメント６２は、取付金具７４を貫通して垂下された注出管７５と、注出管７５の外側に流路を形成するように注出管７５と間隔をあけて注出管７５の周囲を囲んで取付金具７４に固定された濾過部材７６とで構成される。そして、仕切板７３に形成された孔に取付金具７４を嵌合または螺合することで、サイホン管付き筒型濾過エレメント６２が仕切板７３に取り付けられている。これにより、濾過部材７６の上端は取付金具７４により塞がれ、注出管７５の上端は上部タンク（不図示）内に開口している。
【００６０】
濾過部材７６としては、公知のセラミックス製の円筒型フィルタや、焼結金属製の多孔体円筒型フィルタや、巻線タイプのフィルタ等が用いられる。また、濾過部材７６の下端は、濾過部材７６の側壁を構成する素材（セラミックスや焼結金属）と同一の素材で一体的に塞ぎ、下端にもフィルタとしての機能を持たせているが、必ずしもフィルタの機能を持たせる必要はなく、濾過部材７６の下端を濾過部材７６の側壁と異なる素材で塞いでもよい。
【００６１】
注出管７５は、取付金具７４に嵌合または螺合することによって取付金具７４に固定してもよいし、取付金具７４と一体のものとしてもよい。また、濾過部材７６についても、取付金具７４の下端に嵌合またはねじ固定することによって取付金具７４に固定してもよいし、接着によって固定してもよい。
【００６２】
このように、濾過部材７６の内側に注出管７５が設けられたサイホン管付き筒型濾過エレメント６２を用いることによって、サイホン管付き筒型濾過エレメント６２では、原液は濾過部材７６を通過して濾過される。さらに、濾過部材７６で濾過された濾過液は、注出管７５の下端からその中空部を通って上端に達し、上部タンクに集められる。そのため、濾過装置内の原液の処理時には、液面がサイホン管付き筒型濾過エレメント６２の濾過面より下がっても、液面が注出管７５の下端に達するまではサイホン管付き筒型濾過エレメント６２および平面型濾過エレメント（不図示）の双方での濾過、回収を行なえるので、回収作業を早めることができる。
【００６３】
上述したようなサイホン管付き筒型濾過エレメント６２で回収できる原液の量は、下部タンクに対する注出管７５の下端の位置に依存する。そこで、より多くの原液をサイホン管付き筒型濾過エレメント６２で回収するために、注出管７５の下端をできるだけ濾過部材７６の下端近くまで延ばすことが好ましい。また、濾過部材７６の長さについても、濾過液収集容器（不図示）が回動自在に設けられている場合には、濾過部材７６が濾過液収集容器と干渉しない範囲で濾過部材７６の長さをできるだけ長くすることが、より好ましい。濾過液収集容器が固定されている場合には、濾過部材７６を、その下端が平面型濾過エレメントの直上に位置するような長さまで長くすることができる。
【００６４】
（参考例）
図９は、本発明の参考例の濾過装置を用いた濾過システムの構成図である。図９に示すように、本参考例の濾過装置８１はサイホン管付き濾過エレメントの吊下げ型であり、仕切板９３によって区画されて互いに密封された上部タンク８１ａと下部タンク８１ｂとを有する。仕切板９３には、それぞれ下端が密封された複数の筒型濾過エレメント８２が吊下げされている。
【００６５】
上部タンク８１ａには、各筒型濾過エレメント８２で濾過された濾過液を濾過液貯留タンク（不図示）へ送出するための第１の送出パイプ８５ａがタンク８１ａの側壁を貫通して設けられている。バルブ９１ｅを付けた第１の送出パイプ８５ａは、上部タンク８１ａの底面、すなわち仕切板の設けられている深さ位置の近傍に設けた方がよい。これは、各筒型濾過エレメント８２により濾過され、上部タンク８１ａに達した濾過液をできるだけ濾過液貯留タンクに送出できるようにするためである。最も好ましい形態は、仕切板９３の内部に、各濾過エレメント８２の上端と第１の送出パイプ８５ａとを結ぶ送出手段（液流路）を設けることである。また、タンクの頂部には、加圧気体導入用のバルブ９１ｒを付けたパイプが配設されている。
【００６６】
また、下部タンク８１ｂには、その下部にバルブ９１ｋを介して第２の送出手段としての第２の送出パイプ８５ｂに接続される濾過液収集容器８３が回転自在に設けられている。濾過液収集容器８３の上面には平面型濾過エレメント８４が取り付けられている。平面型濾過エレメント８４の外周縁には、その全周にわたってパッキンが設けられ、このパッキンにより、タンク８１ｂ内部の筒型濾過エレメント８２が設けられている空間の気密が保持されている。これは、平面型濾過フィルタ８４よりも上方からタンク８１ｂ内に供給される原液の、平面型濾過フィルタ８４よりも下方への漏れを防止するためである。さらに濾過液収集容器８３よりバルブ９１ｋに至る管路中にはバルブ９１ｄを介して排出パイプ９２が接続されており、平面型濾過エレメント８４を経た洗浄液等をタンクから排出する。
【００６７】
第１の送出パイプ８５ａには、その中間部において第２の送出パイプ８５ｂが合流しており、これにより、第２の送出パイプ８５ｂは、第１の送出パイプ８５ａを介して濾過液貯留タンクに接続される。第１の送出パイプ８５ａの、第２の送出パイプ８５ｂとの合流部よりも下流側にはバルブ９１ｈが設けら、また分岐したパイプにバルブ９１ｑが設けてある。
【００６８】
下部タンク８１ｂの、平面型濾過エレメント８４よりも上方には、バルブ９１ｃを介して原液供給パイプ８６が接続されている。原液供給パイプ８６にはポンプ９０が設けられ、バルブ９１ａ、９１ｂを切り替えることによって、原液タンク（不図示）に収容された原液、またはプリコートタンク８９に収容されたプリコート液がタンク８１ｂに供給される構成となっている。プリコート液は、原液の濾過に先立って各筒型濾過エレメント８２および平面型濾過エレメント８４の表面にプリコートされる濾過助剤を含むものである。濾過助剤としては、珪藻土、パーライト、セルロース等が用いられる。
【００６９】
タンク８１ｂの上部には、タンク８１ｂの内部に加圧水を導入するための加圧水導入手段としての水導入パイプ９４が接続され、この水導入パイプ９４にはバルブ９１ｍが設けられている。また、タンク８１ｂの内部に加圧空気や炭酸ガス等の加圧気体を導入するための加圧気体導入手段としての気体導入パイプ８７が接続され、この気体導入パイプ８７にはバルブ９１ｆが設けられている。
【００７０】
プリコート液帰還パイプ８８は、濾過装置８１に供給されたプリコート液をプリコートタンク８９に戻すためのものであり、第１の送出パイプ８５ａのバルブ９１ｈよりも上流側に接続され、バルブ９１ｊが設けられている。
【００７１】
なお、各筒型濾過エレメント８２および平面型濾過エレメント８４の素材については、セラミックスや焼結金属の多孔体からなるフィルタ、あるいは巻線タイプのフィルタを用いることができるが、原液の物性（酸性、アルカリ性、高温等）によって腐食を受ける可能性があるので、エレメントの素材は、原液の物性に応じて最適なものを用いる。
【００７２】
次に、本参考例の濾過システムの動作について説明する。
【００７３】
まず、原液の濾過に先立って行なわれるプリコート処理について説明する。プリコート時には、バルブ９１ｂ、９１ｃ、９１ｅ，９１ｋ、９１ｊを開き、ポンプ９０を作動させて、プリコートタンク８９からプリコート液を、原液供給パイプ８６→濾過装置８１→第１の送出パイプ８５ａ、第２の送出パイプ８５ｂ→プリコート液帰還パイプ８８→プリコートタンク８９と循環させてから、前記５つのバルブを閉じる。これにより、各筒型濾過エレメント８２の表面および平面型濾過エレメント８４の表面にプリコート層が形成される。
【００７４】
次に、濾過動作について説明する。バルブ９１ａ、９１ｃ、９１ｅ，９１ｈ、９１ｋを開け、ポンプ９０を駆動すると、原液タンク内の原液は、原液供給パイプ８６を通ってタンク８１ｂに供給され、各筒型濾過エレメント８２および平面型濾過エレメント８４で濾過される。筒型濾過エレメント８２で濾過された濾過液は、第１の送出パイプ８５ａを通って濾過液貯留タンクへ送出される。一方、平面型濾過エレメント８４で濾過された濾過液は、濾過液収集容器８３に集められ、第２の送出パイプ８５ｂを通って濾過液貯留タンクへ送出される。
【００７５】
ここでは、各筒型濾過エレメント８２および平面型濾過エレメント８４で濾過を行なっているが、バルブ９１ｋを閉じ、筒型濾過エレメント８２だけで濾過を行なうこともできる。ただし、濾過中、液が一次側（原液側）から二次側（濾過液側）に流れていないと、すなわちプリコート層が濾過エレメント表面に押し付けられた状態でないと、プリコート層が剥離しやすくなるので、筒型濾過エレメント８２は常に濾過状態にしておく必要がある。また、各筒型濾過エレメント８２および平面型濾過エレメント８４で濾過を行なうことにより濾過効率も向上する。
【００７６】
濾過を長時間行なっていると、各筒型濾過エレメント８２の表面および平面型濾過エレメント８４の表面に濾過物が付着し、堆積する。濾過物が各筒型濾過エレメント８２の表面および平面型濾過エレメント８４の表面に堆積すると、濾過能力が低下するので、必要に応じて各筒型濾過エレメント８２および平面型濾過エレメント８４に堆積の濾過物の除去を行なう。この際、先ずタンク８１から原液を回収する処理を行なう。
【００７７】
以下に、この原液処理（回収）について説明する。
【００７８】
原液処理時には、バルブ９１ｅ、９１ｋを開けるとともに加圧水導入パイプ９４のバルブ９１ｍを開けて加圧水をタンク８１ｂ内に導入し、原液の出入口のバルブ９１ｃを閉じる。この加圧水に押されて、タンク８１ｂ内に残った原液が各筒型濾過エレメント８２および平面型濾過エレメント８４により濾過され、濾過液貯留タンクに回収される。
【００７９】
この原液処理でタンク８１ｂ内の残留原液が減少してくると、濾過液中に混入する水の割合が増えてくるので、バルブ９１ｅ，９１ｋ付近の濾過液濃度を導電率や色度等で監視し、双方が一定濃度以下になったところで各バルブ９１ｄ，９１ｑを開け、バルブ９１ｈ、９１ｋを閉じて実質的に原液の処理を終える。
【００８０】
次ぎにタンク内の加圧水を排出する工程に入る。上記の状態より原液側タンク上部の加圧気体バルブ９１ｆを開けて上部より加圧気体を導入し、上部及び下部濾過エレメント８２、８４、バルブ９１ｄ、９１ｑを通じて加圧水を排出する。加圧気体の圧力はタンク内の液を抜く速度に応じて適当な値に選定するのがよい。 タンク内の液が抜けたところでさらにそのままの状態を維持する。そうすると、濾過フィルタ表面に付着する濾過物（スラッジという）中の水分が加圧気体によって脱水され、脱水された水分は加圧気体とともにバルブ９１ｄ、９１ｑを介してタンク外に排出される。
【００８１】
次いで、バルブ９１ｄ、９１ｆ、９１ｑを閉じるとともに濾過液側の加圧気体バルブ９１ｒを開けて各筒型濾過エレメント８２の内側より気体を噴出させ、堆積スラッジを剥離させて落とす。一方、平面型濾過エレメント８４の表面には、濾過して付着したスラッジ、および各筒型濾過エレメント８２から落下したスラッジが堆積される。この加圧気体もバルブ９１ｄを経て排出される。
【００８２】
この平面型濾過フィルタ８４の堆積物の除去については、第２実施例（図２〜図６）の場合の動作と同じであるので、その説明は省略する。
【００８３】
なお、先の第１〜第４実施例ではスラッジを洗浄剤を用いて処理、排出したが、本参考例のようにスラッジを乾燥させて排出する方が汚泥状態で排出するよりも後の処理が簡素化できるという点で有利である。このことから、第１〜第４実施例においても濾過フィルタ表面のスラッジ除去を本参考例と同様に加圧気体で脱水して剥離、除去してもよい。
【００８４】
本参考例では筒型濾過エレメントとして吊下げ型のサイホン付エレメントを使用しているが、立上げ型の通常の筒型濾過エレメントも本発明の主旨を変更するものではない。ただし、通常の筒型濾過エレメントの場合、濾過液中の加圧水の混入割合はエレメント全表面の加圧水に接する割合に比例するため、濾過液中の許容値を厳しくすれば筒型濾過エレメントによる濾過を長時間行うことができなくなり、濾過効率が本参考例の装置に比べて悪化する。
【００８５】
本参考例による実験の結果について説明する。
【００８６】
（１）ビールの濾過の場合
上部エレエメント１０００ｍｍを使用し、ケイソウ土によるプリコート濾過差圧１．０kgf／cm2で終了したときに、従来の方法によるＣＯ2ガスでの濾過液回収を行ったところ、気体圧力差圧１．０kgf／cm2とした場合には回収速度はビール濾過の時とほぼ同じであったが、上部エレメントの上部から約３００ｍｍのところで濾過液側への気体の混入が生じた。０．５kgf／cm2の場合には上部エレメントの下端近くまで気体の混入なしに濾過液としての回収が可能であったが、回収速度が約１／２に低下してしまった。
【００８７】
本参考例では差圧１．０kgf／cm2の水圧による濾過液回収で濾過時とほぼ同じ回収速度を維持しながらの回収が可能であった。その後、水を排出し、ガスパージによるスラッジの脱水を行い、スラッジの剥離とドライスラッジとしての排出ができた。
（２）日本酒おりの濾過の場合上部エレメント１０００ｍｍを使用し、おりの分離濾過に使用した時、最終差圧５．０kgf／cm2の場合、差圧５．０kgf／cm2の空気で濾過回収を行ったところ、上部エレメントの上部から約１００ｍｍのところで濾過液側への気体の混入が生じた。０．５kgf／cm2の場合には上部エレメントの上端から５０ｍｍのところで濾過回収が進行しなくなった。
【００８８】
本参考例の場合、差圧５．０kgf／cm2の水圧による濾過液回収で濾過時とほぼ同じ濾過液回収速度を維持しながらの回収が可能であった。その後、水を排出し、ガスパージによるスラッジの脱水を行い、スラッジの剥離とドライスラッジとしての排出ができた。
【００８９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、筒型の濾過エレメントよりも下方に設けられた平面型の濾過エレメントと、平面型の濾過エレメントで濾過された濾過液をタンク外へ送出する第２の送出手段とが設けられているので、タンク内の原液を回収する際には、タンク内に残った原液を全て濾過して回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の濾過装置の第１実施例を用いた濾過システムの構成図である。
【図２】本発明の濾過装置の第２実施例の構成を示す断面図である。
【図３】図２に示した濾過装置を矢印Ａ方向から見た断面図である。
【図４】図２に示した濾過装置における、濾過液収集容器のタンクへの支持構造の一例を示す断面図である。
【図５】図２に示した濾過装置における、濾過液収集容器と第２の送出パイプとの接続構造の一例を示す断面図である。
【図６】図２に示した濾過装置での平面型濾過エレメントの洗浄工程を説明するための図である。
【図７】本発明の濾過装置の第３実施例の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の濾過装置の第４実施例のサイホン管付き筒型濾過エレメントの断面図である。
【図９】 本発明の参考例の濾過装置の構成を示す断面図である。
【図１０】従来のエレメント吊下げ型の濾過装置の部分断面図である。
【図１１】従来のエレメント立上げ型の濾過装置の断面図である。
【符号の説明】
１、２１、４１、８１ 濾過装置
１ａ、２１ａ タンク
２、２２、４２、６２、８２ 筒型濾過エレメント
３、２３、４３、８３ 濾過液収集容器
４、２４、４４、８４ 平面型濾過エレメント
５ａ、２５ａ、４５ａ、８５ａ 第１の送出パイプ
５ｂ、２５ｂ、４５ｂ、８５ｂ 第２の送出パイプ
６、４６、８６ 原液供給パイプ
７、４７、８７ 気体導入パイプ
８、８８ プリコート液帰還パイプ
９、８９ プリコートタンク
１０、９０ ポンプ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｈ、１１ｊ、１１ｋ、１１ｍ、１１ｎ、１１ｏ、１１ｐ、１１ｑ、１１ｒ、３１ｋ、９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ、９１ｅ、９１ｆ、９１ｈ、９１ｊ、９１ｋ、９１ｍ、９１ｒバルブ
１２、８２ 排出パイプ
１３、９４ 加圧水導入パイプ
２３ａ 軸部
２３ｂ パッキン
３４、３５ ローラベアリング
３６ パッキン
３９ 濾過物
４１ａ、８１ａ 上部タンク
４１ｂ、８１ｂ 下部タンク
５３、７３、９３ 仕切板
５４ ロータリージョイント
７４ 取付金具
７５ 注出管
７６ 濾過部材

Claims (2)

  1. 濾過前の原液が供給されるタンクと、前記原液を濾過するために前記タンク内に設けられた筒型濾過エレメントと、前記筒型濾過エレメントにて当該筒型濾過エレメントの外側から内側へと濾過された濾過液を前記タンク外へ送出する第１の送出手段と、前記タンク内部の前記筒型濾過エレメントよりも下方に位置して、前記筒型濾過エレメントが設けられている空間の気密を保持するように設けられた平面型濾過エレメントと、前記平面型濾過エレメントで濾過された濾過液を前記タンク外へ送出する第２の送出手段と、前記タンク内の前記筒型濾過エレメントが設けられている空間へ加圧気体を導入する加圧気体導入手段と、を有し、
    前記加圧気体導入手段は、前記加圧気体導入手段による前記空間への加圧気体の導入とこの停止を切り替えられる気体導入制御手段を含み、
    前記タンクは、前記空間への原液供給とこの停止を切り替えられる原液供給制御手段を具備し、
    前記タンク内に残った原液を回収する際には、先ず、前記気体導入制御手段を用いて前記空間への加圧気体の導入を開始し、その後、前記原液供給制御手段を用いて前記空間への原液供給を停止することを特徴とする濾過装置。
  2. 濾過前の原液が供給されるタンクと、前記原液を濾過するために前記タンク内に設けられた筒型濾過エレメントと、前記筒型濾過エレメントにて当該筒型濾過エレメントの外側から内側へと濾過された濾過液を前記タンク外へ送出する第１の送出手段と、前記タンク内部の前記筒型濾過エレメントよりも下方に位置して、前記筒型濾過エレメントが設けられている空間の気密を保持するように設けられた平面型濾過エレメントと、前記平面型濾過エレメントで濾過された濾過液を前記タンク外へ送出する第２の送出手段と、前記タンク内の前記筒型濾過エレメントが設けられている空間へ加圧気体を導入する加圧気体導入手段と、を有し、前記加圧気体導入手段は、前記加圧気体導入手段による前記空間への加圧気体の導入とこの停止を切り替えられる気体導入制御手段を含み、前記タンクは、前記空間への原液供給とこの停止を切り替えられる原液供給制御手段を具備する濾過装置の原液回収方法であって、
    原液回収時に、先ず、前記気体導入制御手段を用いて前記空間への加圧気体の導入を開始し、その後、前記原液供給制御手段を用いて前記空間への原液供給を停止することにより、前記加圧気体導入手段によって前記空間に加圧気体を導入し、当該加圧気体の圧力で、前記タンク内に残った原液を、前記筒型濾過エレメントにて当該筒型濾過エレメントの外側から内側へと濾過して前記第１の送出手段により回収するとともに、前記平面型濾過エレメントにおいても濾過して前記第２の送出手段により回収する濾過装置の原液回収方法。
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