JP4004345B2

JP4004345B2 - 濾過装置

Info

Publication number: JP4004345B2
Application number: JP2002222067A
Authority: JP
Inventors: 知己中村
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: JP2004057983A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、濾過装置に関するものであり、特に、水、海水、薬液等の液を濾過する濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
濾過装置の使用にあたり、フィルタが目詰まりを起こした場合、一般には、濾過装置の分解洗浄やフィルタカートリッジの交換を行って対応している。従来、フィルタの洗浄方法としては、フィルタを介して濾液側である二次側領域を加圧してフィルタの付着物を剥離させる方法や、フィルタの周囲に気泡を発生させて付着物を剥離させる方法、また、フィルタに対して濾液を逆流させることにより付着物を剥離させる方法等がある。
【０００３】
これらの洗浄方法のなかでも、濾液の逆流による洗浄は、洗浄能力の観点でほかの洗浄よりも優れており、特に、特開平１１−１５６１１５号公報では、並列に配列させた複数の濾過装置で逆流洗浄を行い、装置構造をシンプルなものとする方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報の洗浄方法においても、逆流洗浄中にはフィルタに濾過対象液を送ることができないので濾過を一時停止しなければならないほか、濾過処理を経て得ることができた濾液を洗浄のために大量に使用したあと廃棄することになるので液ロスが大きい等の問題がある。また、フィルタ孔が完全に閉塞してしまった場合には、長時間にわたり逆流洗浄してもフィルタ孔の復活が完全ではなく、次回の濾過処理での使用が不可能となるという問題もある。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、濾過装置のフィルタの目詰まりを抑制して寿命を延ばし、さらに逆流洗浄に用いる液のロスを押さえてフィルタを洗浄しながら、連続的に濾過を実施することができる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】
上記目的を達成するために、本発明は、液を供給する供給部と前記液が供給される被供給部とを接続する第１配管に複数個のフィルタを並列に配した濾過装置であって、前記液が前記供給部の下流に設置された給液ポンプによって送られ、前記フィルタを介して濾過前の一次側領域から濾過後の二次側領域に前記液を流して濾過する濾過装置において、少なくともひとつの前記フィルタを洗浄対象とするとともに他の少なくともひとつの前記フィルタを非洗浄対象とし、非洗浄対象のフィルタによって濾過された液の一部を洗浄対象のフィルタの二次側領域に送り、一次側領域に逆流させてこのフィルタを洗浄する液切り替え部と、この液切り替え部により洗浄対象のフィルタの一次側領域の洗浄液を前記給液ポンプの入口側に戻す第２配管と、前記第２配管が連結される前記第１配管の上流側に配置され、前記給液ポンプの入口側を負圧にする圧力調整バルブと、前記液切り替え部を制御して前記洗浄対象フィルタと非洗浄対象フィルタとを交互に切り替えて前記洗浄中も濾過を継続する制御部とを備えることを特徴として構成されている。
【０００７】
前記液切り替え部は各フィルタの入口側に接続される送り用バルブと戻し用バルブとからなり、前記各送り用バルブに前記第１配管が接続され、前記各戻し用バルブに前記第２配管が接続されることが好ましく、前記フィルタの数を２とするときに、前記液切り替え部は前記各バルブの開閉制御により、ふたつの前記フィルタによる全濾過と、一方の前記フィルタが洗浄対象で他方の前記フィルタが非洗浄対象である部分濾過とを交互に繰り返すことが好ましい。前記全濾過から部分濾過への切り替えは、一定時間毎、または濾過圧力の変動に基づき行われることが好ましい。前記第２配管に設けられて戻り量を調整する戻り量調整バルブを有することが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、本発明の濾過装置は、液を供給する供給タンク１０と、供給タンク１０からの送液を担う給液ポンプ１１と、内部にフィルタを有する二台の濾過器Ｆ１，Ｆ２と、送液の経路となる管と、送液経路を設定するためのバルブＶ１〜Ｖ４と、圧力を調整するためのバルブＶ５と、液の戻り量を調整するためのバルブＶ６とを備えている。なお、以降、濾過器Ｆ１，Ｆ２の内部において、濾過する前の液が存在する領域を一次側領域、濾過後の液が存在する領域を二次側領域と称する。
【０００９】
濾過する液は、本実施形態では、感熱記録用紙用の塗工液であって、濃度が１７重量％以上２０重量％以下のものとしているが、本発明には、一般的な感圧記録用紙用の濃度１５重量％以上３０重量％以下の塗工液や、その他の例えばオーバーコート層用の塗工液等の各種塗工液が好ましく適用される。
【００１０】
塗工液の供給タンク１０からは、送液ラインＰ１を介して給液ポンプ１１に塗工液が送られる。送液ラインＰ１には負圧調整用バルブＶ５が設けられている。負圧調整用バルブＶ５は、塗工液の流量を絞ることにより送液ラインＰ１内の液圧を負圧に維持する。
【００１１】
ポンプ１１から吐き出された塗工液は、送液ラインＰ２を介して液切り替え部１２に送られる。液切替部１２は４個のバルブＶ１〜Ｖ４と３個の分岐部Ｔ１〜Ｔ３とを交互に並べるように、直列に接続して構成されている。液切替部１２の４個のバルブＶ１〜Ｖ４を２個ずつに分ける分岐部Ｔ２には送液ラインＰ２が接続されている。なお、説明の都合上、各バルブＶ１〜Ｖ４を左から順に第３バルブＶ３、第１バルブＶ１、第２バルブＶ２、第４バルブＶ４とする。また、左から順に第１分岐部Ｔ１、第２分岐部Ｔ２、第３分岐部Ｔ３とする。
【００１２】
第１分岐部Ｔ１の分岐ラインＰ３には第１濾過器Ｆ１の入口が接続され、第３分岐部Ｔ３の分岐ラインＰ４には第２濾過器Ｆ２の入口が接続されている。さらに、第１濾過器Ｆ１と第２濾過器Ｆ２との出口は送液ラインＰ５で連結され、この送液ラインＰ５には分岐部Ｔ４が設けられる。この分岐部Ｔ４の分岐ラインＰ６は供給先１３である例えば塗工ヘッドやタンクに接続されている。
【００１３】
また、第３バルブＶ３の液出口は送液ラインＰ７、分岐部Ｔ５、送液ラインＰ８を介して、前記ポンプ１１と負圧調整バルブＶ５との間の合流点Ｔ６で送液ラインＰ１に接続される。同様にして、第４バルブＶ４の液出口は送液ラインＰ９を介して分岐部Ｔ５に接続される。送液ラインＰ８には、戻り量調整バルブＶ６が設けられている。この戻り量調整バルブＶ６は通過する塗工液の液量を絞り、その戻り量を調整する。
【００１４】
各バルブＶ１〜Ｖ４は図示しないコントローラによりタイマー制御される。また、バルブＶ５はコントローラまたは手動により、給液ポンプ１１の入口側の液の圧力が負圧で、かつ、一定となるように供給タンク１０からの液量を制御する。同様にして、戻り量調整バルブＶ６はコントローラまたは手動により、給液ポンプ１１の入口側の圧力が負圧で、かつ、一定となるように液の戻り量を調整する。これにより、第１及び第２濾過器Ｆ１，Ｆ２を介して塗工液が濾過されるとともに、各濾過器Ｆ１，Ｆ２が交互に洗浄される。
【００１５】
図２はこのバルブ制御の一例を示すタイミングチャートであり、横軸を時間ｔとしている。なお、１区間は１５秒であり、１サイクルは４区間で構成され、その長さは１分であるが、これらの時間は適宜変更してよい。まず、第１区間ｔ１では、第１バルブＶ１と第４バルブＶ４とが開とされ、第２バルブＶ２と第３バルブＶ３が閉とされる。この状態では、図１に示すように、第１濾過器Ｆ１で塗工液が濾過されて、大部分は供給先１３に送られる。また、濾過された塗工液の一部は、第２濾過器Ｆ２の出口側から入り、第４バルブＶ４を介して、給液ポンプ１１の入口側に送られる。この濾液の逆流によって、第２濾過器のフイルタの目詰まりなどが解消される。
【００１６】
第２区間ｔ２では、第２バルブＶ２及び第４バルブＶ４が切り替えられ、第１バルブＶ１と第２バルブＶ２とが開とされ、第３バルブＶ３と第４バルブＶ４とが閉とされる。この状態では、図３に示すように、給液ポンプ１１からの塗工液は第１及び第２濾過器Ｆ１，Ｆ２に送られて、２個の濾過器Ｆ１，Ｆ２により塗工液が濾過される。濾過された液はすべて供給先１３へ送られる。
【００１７】
次の第３区間ｔ３では、第１バルブＶ１と第３バルブＶ３が切り替えられ、第２バルブＶ２と第３バルブＶ３とが開とされ、第１バルブＶ１と第４バルブＶ４とが閉とされる。この状態では、図４に示すように、第２濾過器Ｆ２で塗工液が濾過されて、大部分は供給先１３に送られる。また、濾過された塗工液の一部は、第１濾過器Ｆ１の出口側から入り、第３バルブＶ３を介して、給液ポンプ１１の入口側に送られる。この濾液の逆流によって、第１濾過器Ｆ１のフイルタの目詰まりが解消される。
【００１８】
第４区間ｔ４では、第１バルブＶ１及び第３バルブＶ３が切り替えられ、第１バルブＶ１と第２バルブＶ２とが開とされ、第３バルブＶ３と第４バルブＶ４とが閉とされる。この状態では、図３に示すように、給液ポンプ１１からの塗工液は第１及び第２濾過器Ｆ１，Ｆ２に送られて、２個の濾過器Ｆ１，Ｆ２により塗工液が濾過される。
【００１９】
以下、この第１〜第４区間を順次繰り返すことで、各濾過器Ｆ１，Ｆ２が交互に洗浄されて、フィルタの目詰まりが解消される。これにより、フィルタの連続使用時間を長くすることができ、効率よく塗工液を濾過することができる。なお、上記実施形態ではタイマーを用いて、各区間を一定時間で切り替えるようにしたが、この他に、各濾過器Ｆ１，Ｆ２に濾過圧力を検出するセンサを設けておき、この濾過圧力が一定値を超えたときに上記各区間の切り替えを行なうようにしてもよい。さらには、タイマーによる切り替えと濾過圧力による切り替えを併用してもよい。
【００２０】
上記のように、合流点Ｔ６は、負圧調整バルブＶ５の下流部で、かつ、給液ポンプ１１の入口側に設けている。これにより、洗浄に使用された液を供給タンク１０に戻すよりも、送液ラインを短くすることができるので装置のコンパクト化が可能となる。また、感熱記録用紙用塗工液を１００００リットル処理した場合、従来法によると、おおよそ１００〜３００リットルの液を廃棄し、この分がロスとなる。用いたフィルタの大きさに依存して定まることが多い濾過器の容量とフィルタの交換回数に、このロス量は概ね対応するものであるので、濾過器の容量が大きいほど液のロス量は多くなる。したがって、本発明の濾過装置によると、上記ロス量分のコストを削減することができ、濾過器の容量が大きいほど大きな効果が得られる。また、従来法によると、感熱記録用紙の前記濾過処理でフィルタは５回〜１０回詰まってしまい、濾過器の分解洗浄を６回〜１１回必要とするが、本発明の濾過装置によると、周期を短く設定することによって、濾過器Ｆ１，Ｆ２の内部のフィルタは、その孔が閉塞する前に逆流洗浄されるため、洗浄による孔の復活率が非常に高くなり、フィルタ寿命を大幅にのばすことができる。
【００２１】
十分な逆流洗浄効果を得るために、本発明の濾過装置においては、負圧調整バルブＶ５と戻し量調整用バルブＶ６による給液ポンプ１１の入口側の負圧調整により、フィルタの一次側と二次側の差圧を０．０３ＭＰａ以下に設定するのが好ましい。この方法によると、フィルタの洗浄用としての液の必要十分量を、給液ポンプ１１の入口側の負圧設定により確保するので、供給先１３に対して連続的に液を供給することができる。
【００２２】
さらに、本発明の濾過装置は、濾過器を３台以上設置する場合にも有効である。つまり、濾過対象液量が多い場合や、液成分が同一で配合比が近い場合等にも対応可能となっている。
【００２３】
また、第１及び第２濾過器Ｆ１，Ｆ２の内部のフィルタとしては、ＳＵＳ製の金網フィルタを使用している。これによって、フィルタ孔を塞いだ異物を逆流洗浄によって効果的に取り除くことができる。樹脂製のプロファイルフィルタや繊維状フィルタでは閉塞物がフィルタ孔の奥に入り込みやすく、逆流洗浄しても十分にこれを取り除くことができない場合が多く不適当である。フィルタの絶対濾過精度としては、フィルタ孔を閉塞するものの種類等に応じて適宜選択することができる。
【００２４】
本発明の濾過装置は、水、海水を含むあらゆる液の濾過に用いることができる。特に、水または有機溶媒を用いて低分子化合物や高分子化合物を溶解した液に、有機化合物や無機顔料等を微細分散した液の濾過に適しており、その液は０．５ｍＰａ以上１０００ｍＰａ・ｓ以下の粘度範囲であることが好ましい。また、液中に凝集状の残渣等がある場合には、濾過と逆流洗浄の繰り返しにより、その凝集状物が繰り返し網にぶつかって砕けるので特に有効である。
【００２５】
前記分散液の主成分としての高分子化合物には、デンプン類、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、カゼイン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸ソーダ、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フラン樹脂、ケトン樹脂、オキシベンゾイルポリエステル、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアミノビスマレイミド、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルホン、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリアリルスルホン、ポリブタジエン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、メラミンホルマリン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、アルキド樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、スチレン／ブタジエン共重合体、アクリロニトリル／ブタジエン共重合体、アクリル酸メチル／ブタジエン共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体、アクリル酸アミド／アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸アミド／アクリル酸エステル／メタクリル酸３元共重合体、スチレン／無水マレイン酸共重合体のアルカリ塩、エチレン／無水マレイン酸共重合体のアルカリ塩またはアンモニウム塩、その他各種ポリオレフィン系樹脂等を例示することができ、これらを単独で、もしくは混合して用いることができる。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。感熱記録用紙用の塗工液を下記の配合で調製し、２台の濾過器Ｆ１，Ｆ２にて濾過を実施した。
分散剤・界面活性剤（２重量％水溶液）５重量部
ワックス類（２５重量％水溶液）７重量部
有機化合物２２重量部
無機顔料５重量部
ポリビニルアルコール（９重量％水溶液）３５重量部
水２６重量部
【００２７】
第１及び第２濾過器Ｆ１，Ｆ２は、その容量が２０リットルであり、フィルタ孔開きは１００μｍである。濾過処理量を１０ｍ³とする。濾過器Ｆ１，Ｆ２の洗浄及び非洗浄の切り替えは、１サイクルを１分として行った。本実施例の結果、濾液の供給先への供給は連続して行われ、フィルタの目詰まりは両濾過器Ｆ１，Ｆ２とも確認されず、濾過器の分解洗浄を必要としなかった。また、逆流洗浄による液のロスはない。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の濾過装置により、供給先に対する濾液の供給を停止させることなくフィルタの洗浄を実施することができる。さらに、フィルタ孔の完全閉塞を抑制するので、フィルタの寿命を大幅に延ばし、安定した濾過処理を連続的に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である濾過工程であり、一送液経路を示す回路図である。
【図２】濾過工程の液切替部におけるバルブの切り替え動作を示すタイミングチャートである。
【図３】同濾過工程であり、ほかの送液経路を示す回路図である。
【図４】同濾過工程であり、ほかの送液経路を示す回路図である。
【符号の説明】
１１給液ポンプ
１２液切替部
１３供給先
Ｆ１第１濾過器
Ｆ２第２濾過器
Ｖ１第１バルブ
Ｖ２第２バルブ
Ｖ３第３バルブ
Ｖ４第４バルブ
Ｖ５戻り量調整バルブ
Ｖ６負圧調整バルブ

Claims

液を供給する供給部と前記液が供給される被供給部とを接続する第１配管に複数個のフィルタを並列に配した濾過装置であって、前記液が前記供給部の下流に設置された給液ポンプによって送られ、前記フィルタを介して濾過前の一次側領域から濾過後の二次側領域に前記液を流して濾過する濾過装置において、
少なくともひとつの前記フィルタを洗浄対象とするとともに他の少なくともひとつの前記フィルタを非洗浄対象とし、前記非洗浄対象のフィルタによって濾過された液の一部を前記洗浄対象のフィルタの二次側領域に送り、一次側領域に逆流させてこのフィルタを洗浄する液切り替え部と、
前記液切り替え部により洗浄対象のフィルタの一次側領域の洗浄液を前記給液ポンプの入口側に戻す第２配管と、
前記第２配管が連結される前記第１配管の上流側に配置され、前記給液ポンプの入口側を負圧にする圧力調整バルブと、
前記液切り替え部を制御して前記洗浄対象フィルタと非洗浄対象フィルタとを交互に切り替えて前記洗浄中も濾過を継続する制御部とを備えることを特徴とする濾過装置。
前記液切り替え部は各フィルタの入口側に接続される送り用バルブと戻し用バルブとからなり、前記各送り用バルブに前記第１配管が接続され、前記各戻し用バルブに前記第２配管が接続されることを特徴とする請求項１記載の濾過装置。
前記フィルタの数を２とするときに、前記液切り替え部は前記各バルブの開閉制御により、ふたつの前記フィルタによる全濾過と、一方の前記フィルタが洗浄対象で他方の前記フィルタが非洗浄対象である部分濾過とを交互に繰り返すことを特徴とする請求項２記載の濾過装置。
前記全濾過から部分濾過への切り替えは、一定時間毎、または濾過圧力の変動に基づき行われることを特徴とする請求項３記載の濾過装置。
前記第２配管に設けられ戻り量を調整する戻り量調整バルブを有することを特徴とする請求項１ないし４いずれか一つ記載の濾過装置。