JP4264017B2 - 濾過器 - Google Patents

Description

本発明は、浄水用の濾過器に関し、詳しくは、フィルタエレメントを逆洗するときに、セル内に懸濁物質等が詰まることを防止することができる濾過器に関する。

近年、世界的な水不足に加えて、クリプトスポリジウムやＯ−１５７をはじめとする病原性微生物の問題が深刻化しており、安全性が高く高品質の水を簡易に製造し得る浄水プロセスが求められている。多孔質体を濾材とするフィルタエレメントを用いた精密濾過（ＭＦ：Micro filtration）や限外濾過（ＵＦ：Ultra filtration）は、簡便な操作により液体中の懸濁物質や病原性微生物等の有害物質（以下、「異物」又は「懸濁物質等」ということがある。）を効果的に除去し得る浄水プロセスとして注目を集めている。精密濾過や限外濾過に用いられるフィルタエレメントとしては、樹脂やセラミック等の多孔質体からなる隔壁を有し、その隔壁によって、液体の流路となるセルが形成された構造のものが汎用されている。

例えば、中空糸膜フィルタは、中空糸を濾材とし、これを多数本集合させたフィルタエレメントであり、多孔質樹脂からなるキャピラリー状の隔壁を有し、その隔壁によって中心部を貫通するセルが形成された構造となっている。この構造においては、被処理液体（原液）を所定の圧力で中空糸の外部に供給すると、液体は多孔質樹脂からなる隔壁を透過して中空糸の中心部を貫通するセル内に流入する。この際、隔壁において懸濁物質や病原性微生物等の有害物質が除去され、セル内に流入した液体を浄化された処理済液体（濾液）として回収することができる。即ち、中空糸膜フィルタにおいては、隔壁によって形成されたセルが濾液を流通させる濾液流路として利用されている。

また、図４に示すモノリス状フィルタ３１は、セラミック多孔質体を濾材とし、液体の流路方向が平行となるように多数のセル３２が形成されたフィルタエレメントである。このフィルタエレメントは、セラミック多孔質体からなる格子状の隔壁を有し、その隔壁によって区分された多数のセル３２が形成されたハニカム構造となっている。この構造においては、被処理液体（原液）を所定の圧力で多数のセル３２の内部に供給すると、液体はセラミック多孔質体からなる隔壁を透過してセル外に流出する。この際、隔壁において懸濁物質や病原性微生物等の有害物質が除去され、セル外、ひいてはモノリスの外部に流出した液体を浄化された処理済液体（濾液）として回収することができる。即ち、図４に示すモノリス状フィルタ３１おいては、隔壁によって形成されたセル３２が原液を流通させる原液流路として利用されている。

上記のフィルタエレメントを精密濾過や限外濾過に用いる際には、フィルタエレメントがケーシング内に内蔵されてなる濾過器の形態で用いられることが多い。上記のフィルタエレメントは、セルを濾液流路として利用するか、原液流路として利用するかの相違はあるものの、いずれも隔壁によって原液流路と濾液流路とが区分された構造を有している。従って、フィルタエレメントをケーシング内に内蔵させ、Ｏ−リング等のシール材により、原液流路と濾液流路とを液密的に隔離させる構造とすることによって、濾液のみを分離して回収することが可能となる。通常、このような濾過器では、フィルタエレメントが、液体を鉛直方向に流通させるように、ケーシング内に内蔵されている。

上記のような濾過器は、継続的に濾過を行うと、フィルタエレメントの隔壁表面に濾別された懸濁物質等が徐々に堆積するため、透水量は次第に減少してしまう。従って、定期的ないしは不定期に、フィルタエレメントに対し、濾過とは逆方向に（即ち、濾液流路側から原液流路側に向かって）清澄水や洗浄用薬液等を加圧流通させる「逆洗」と称される洗浄操作を行っている。この逆洗により、フィルタエレメントの隔壁表面に堆積した懸濁物質等を剥離させて除去することができ、透水量を当初に近いレベルまで回復させることが可能となる。

ところが、逆洗時に剥離した懸濁物質がセルを通って外部に排出されるときに、懸濁物質がセルを詰まらせることがあるという問題があった（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２５１０４１号公報

特に、モノリス状のフィルタエレメントである場合に、セルの径（セルの孔の直径）が小さいため、懸濁物質等がセルに詰まりやすいという問題があった。

本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、濾過操作により隔壁に堆積した懸濁物質等を逆洗により剥離したときに、剥離した懸濁物質等によりセルが詰まることを抑制することができる浄水用の濾過器を提供するものである。

本発明によって以下の濾過器が提供される。

［１］多孔質体からなる隔壁を有し、前記隔壁によって、液体の流路となるセルが形成されたフィルタエレメント、及び前記フィルタエレメントを内蔵し得るケーシングからなり、前記フィルタエレメントが、液体を鉛直方向に流通させるように、前記ケーシング内に内蔵されてなり、被処理液体（原液）を濾過することができる濾過器であって、前記フィルタエレメントが、前記セルがその一方の端部（セルの一方の端部）から他方の端部に向かってテーパ状に径が小さくなるように形成されてなるものであり、被処理液体（原液）を濾過するときに、前記セルの一方の端部側から前記原液が前記セル内に流入し、逆洗のときに前記セル内の前記隔壁に堆積した異物を前記セルの一方の端部側に排出することができるように、前記フィルタエレメントが前記ケーシング内に内蔵された濾過器。

［２］前記フィルタエレメントが、前記セルの一方の端部側を鉛直方向下側にして、前記ケーシング内に内蔵された［１］に記載の濾過器。

［３］前記ケーシングが、前記フィルタエレメントに原液を供給し得る原液供給口、前記フィルタエレメントから処理済液体（濾液）を送出し得る濾液送出口、及び前記フィルタエレメントから前記原液を排出し得る原液排出口が形成されたものである［１］又は［２］に記載の濾過器。

［４］前記フィルタエレメントが、セラミック多孔質体からなるとともに、液体の流路方向が平行となるように多数のセルが形成されたモノリス状のフィルタエレメントである［１］〜［３］のいずれかに記載の濾過器。

本発明の濾過器は、原液を濾過するときに、セルの径の大きい側の端部（セルの一方の端部）から原液がセル内に流入するように構成され、清澄水等を加圧流通させて逆洗するときには、セルの内壁面に堆積した懸濁物質等を、上記一方の端部側から排出させることができるように構成されている。そして、セルの径が、懸濁物質等が排出される側の端部に向かって大きくなっているため、逆洗時に、排出される懸濁物質等によりセルが詰まることを防止することができる。

以下、本発明の濾過器を実施するための最良の形態について図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の濾過器の一の実施の形態を模式的に示す断面図である。本発明の濾過器の一の実施の形態は、図１に示すように、フィルタエレメント３とそのフィルタエレメント３を内蔵し得るケーシング２から構成され、フィルタエレメント３は液体を鉛直方向Ｇに流通させるようにケーシング２内に内蔵されている。そして、本実施の形態の濾過器１を構成するフィルタエレメント３は、セル４がその一方の端部４ｂ（セルの一方の端部）から他方の端部４ａ（セルの他方の端部）に向かってテーパ状に径が小さくなるように形成されている。そして、被処理液体（原液）を濾過するときには、セルの一方の端部４ｂ側から原液がセル４内に流入し、原液を濾過した後に、逆洗によりセル４内の隔壁に堆積した異物（懸濁物質等）をセルの一方の端部４ｂ側に排出することができるように、フィルタエレメント３がケーシング２内に内蔵されている。本実施の形態の濾過器１は、原液が濾過器１の鉛直方向Ｇ下側から上側に向けて流入するように構成されているため、フィルタエレメント３が、セルの一方の端部４ｂ側を鉛直方向Ｇ下側（下方向）にして、ケーシング２内に内蔵されている。

図１に示す本実施の形態の濾過器１で原液を濾過する場合には、原液を底部キャップ１３の原液供給口５からフィルタエレメント３のセル４内に所定の圧力で供給すると、その原液は、セルを区画する隔壁を透過する際に濾過され、フィルタエレメント３の外周面３ａから、フィルタエレメント３の外周面３ａとケーシング本体１１の内周面１１ａとの間に形成される空間１８に濾液として流出する。この濾液は、空間１８内に貯留されていき、最終的にはケーシング本体１１の濾液送出口６から回収される。このようにして、本実施の形態の濾過器１で原液を濾過すると、隔壁に原液中の懸濁物質等が堆積するため濾過効率が悪化してくる。そのため、隔壁に堆積した懸濁物質等を逆洗により除去する必要がある。濾過器１を逆洗する場合には、濾液送出口６から洗浄水等（清澄水等）を高圧で供給し、洗浄水を隔壁を透過させてセル４内に流入させ、セル４内を流して原液供給口５から排出させる。このとき、隔壁に堆積していた懸濁物質等は隔壁表面から遊離し、一部は洗浄水と共に原液供給口５から排出される。また、隔壁から遊離はしても隔壁付近に滞留する懸濁物質等も存在することがあるため、更に原液排出口７から圧縮エアを供給し、遊離していた懸濁物質等を、圧縮エアで吹き飛ばすようにして原液供給口５から排出する。

上記のように濾過器を逆洗すると、セルの一方の端部の径と他方の端部の径が同じ場合、又は逆洗用の洗浄水や圧縮エアが排出される側であるセルの一方の端部の径が、他方の端部の径より小さい場合には、懸濁物質等がセルから外部に排出される前に、セル内で詰まってしまうという問題があった。これに対し、本実施の形態の濾過器では、セルがその一方の端部（逆洗用の洗浄水や圧縮エアが排出される側の端部）から他方の端部に向かってテーパ状に径が小さくなるように形成されているため、セルが詰まることを防止することができる。これは、セルの径が、懸濁物質等の進行方向に向かって大きくなるため、仮に詰まりかけたとしても進行方向に少し移動できれば流路（径）が大きくなり詰まりは解消されてセルから容易に排出されることができるためである。

以下、フィルタエレメント、ケーシング及び濾過器について更に詳細に説明する。

（１）フィルタエレメント
本明細書において「フィルタエレメント」というときは、多孔質体からなる隔壁を有し、その隔壁によって、液体の流路となるセルが形成されたものを意味する。このようなフィルタエレメントによれば、原液が隔壁を透過してセル内に流入する際に、又は原液が隔壁を透過してセル外に流出する際に、隔壁において懸濁物質や病原性微生物等の有害物質（異物）が除去され、セル内に流入した液体ないしはセル外に流出した液体を浄化された処理済液体（濾液）として回収することができる。そして、懸濁物質や病原性微生物等の有害物質（異物）は、フィルタエレメントのセル内の隔壁に堆積する。

フィルタエレメントを構成する材質は、セラミック多孔質体であることが好ましい。

フィルタエレメントを構成するセラミックとしては、例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、チタニア（ＴｉＯ₂）、ムライト（Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）、又はジルコニア（ＺｒＯ₂）等が用いられる。中でも、粒子径が制御された原料を入手し易く、安定なスラリーを形成でき、かつ、耐食性が高い、アルミナが好適に用いられる。セラミックは、機械的強度や耐久性に優れるため信頼性が高く、耐食性が高いため酸やアルカリ等による薬液洗浄の際の劣化が少なく、更には、濾過能力を決定する平均細孔径の精密な制御が可能であるといった様々な利点を有している。

セラミック製のフィルタエレメントとしては、チューブ状フィルタや既に説明したモノリス状フィルタを代表的な例として挙げることができる。チューブ状フィルタは、セラミック多孔質体からなる筒状の隔壁を有し、その隔壁によって区分された、中心部を貫通する単一のセルが形成された構造を呈している。一方、モノリス状フィルタは、セラミック多孔質体からなる格子状の隔壁を有し、その隔壁によって区分された多数のセルが形成されたハニカム構造を呈している。中でも、単位体積当たりの濾過面積が大きく処理能力が高い、モノリス状フィルタが好適に用いられる。

チューブ状フィルタやモノリス状フィルタとしては、セラミック多孔質体からなる隔壁を有し、その隔壁によって、液体の流路方向が平行となるように多数のセルが形成された基材と、隔壁の表面（即ち、セルの内周面）に形成された、基材より平均細孔径が小さいセラミック多孔質体からなる濾過膜とから構成されたものを好適に用いることができる。

このような構造では、専ら濾過膜によって濾過機能が発揮されるため、基材の平均細孔径を大きく構成することができる。従って、隔壁を透過してセル外に流出した液体が基材内部を透過する際の流動抵抗を低減させることができ、透水量を増加させることが可能となる。

濾過膜を構成するセラミック多孔質体の平均細孔径は、要求される濾過性能（除去すべき物質の粒径）により異なるが、精密濾過や限外濾過に用いるフィルタエレメントの場合であれば、０．０１〜１．０μｍ程度である。一方、基材を構成するセラミック多孔質体の平均細孔径は、機械的強度と透水量のバランスを考慮して決定される。通常は、平均細孔径１〜数１００μｍ程度のセラミック多孔質体が基材として用いられる。

本実施の形態の濾過器において、セルの一方の端部から他方の端部に向かってテーパ状に径が小さくなるように形成されるようにするために、基材のセルの形状をテーパ状に加工してもよいが、図２に示すように、濾過膜２２の厚さをセルの一方の端部４ｂ側を薄くし、セルの他方の端部４ａ側を厚くすることによっても上記のようにセルをテーパ状にすることができる。この場合、セルの一方の端部４ｂに形成される濾過膜２２（薄い側の濾過膜）の厚さは１００〜２５０μｍであることが好ましく、セルの他方の端部４ａに形成される濾過膜２２（厚い側の濾過膜）の厚さは１５０〜３００μｍであることが好ましい。そして、上記薄い側の濾過膜の厚さと、厚い側の濾過膜の厚さとの差は、１０〜１００μｍであることが好ましい。ここで、図２は、本実施の形態の濾過器を構成するフィルタエレメントの一のセルを模式的に示した部分断面図である。図２において、基材の隔壁２１間の距離（直径）は、基材の一方の端部から他方の端部まで同じである。また、基材と濾過膜との間に中間層（図示せず）を形成させ、その中間層の厚さを、一方の端部側から他方の端部側に向けて漸次変化させることによりセルをテーパ状としてもよい。ここで、本実施の形態において、テーパ状とは、セルの径（直径）が一方の端部から他方の端部に向かって連続的に小さくなっていく形状をいうが、一定の割合で径が変化してもよいし、部分的に変化の割合が変わって、途中で段差が生じるような形状であってもよい。

基材は、骨材粒子を含む坏土を成形し、乾燥し、焼成する方法等により得ることができ、濾過膜は、基材の隔壁表面に骨材粒子を含むスラリーを成膜し、乾燥し、焼成する方法等により形成することができる。成膜は、ディップ成膜法等の従来公知の成膜法により行うことができるが、ピンホール等の膜欠陥を有効に防止し得る濾過製膜法（特公昭６３−６６５６６号公報参照）により行うことが好ましい。

フィルタエレメントのセルをテーパ状に形成する方法としては、上記基材の製造方法において、濾過製膜法を採用することができる。濾過製膜法は、基材（多孔質体）の細孔内を液体で置換した後、基材のうち濾過膜を形成すべき面と濾過膜を形成しない面とを気密的に隔離した状態において、濾過膜を形成すべき面に対し、セラミックからなる骨材粒子を含む成膜用のスラリーを連続的に送液して接触させ、次いで、濾過膜を形成すべき面側と濾過膜を形成しない面側との間に濾過差圧を付与することにより、基材表面にセラミックの膜を成膜する方法である。濾過製膜法によりセルの内壁面（隔壁表面）に濾過膜を形成する場合には、スラリーをスラリー流入側端部から流入させ、セル内を流し、スラリー流出側端部から流出させながら、セル内から隔壁側にスラリーを吸引することによりセルの内壁面（隔壁表面）にスラリーに含有されるセラミックを成膜する。このようにして、セルの内壁面にセラミックの膜（濾過膜）を形成すると、スラリー流入側端部に近いほど濾過膜が厚く形成され、スラリー流出側端部に近いほど濾過膜が薄く形成されることができる。製膜の際、エレメントを直立させることで上下に膜厚差（上側が薄く、下側が厚い）をつけることが可能である。このようにして得られたフィルタエレメントは、成膜された濾過膜が薄い側のセルの端部をセルの一方の端部として、鉛直方向下側を向くようにケーシングに内蔵させればよい。

通常、基材や濾過膜の平均細孔径は、これらを構成する骨材粒子の平均粒子径によって制御する。即ち、平均粒子径が大きい骨材粒子を用いれば、平均細孔径が大きい基材や濾過膜を構成することができ、平均粒子径が小さい骨材粒子を用いれば、平均細孔径が小さい基材や濾過膜を構成することができる。

なお、上述のように、基材と濾過膜との間に、これらの中間の平均細孔径を有するセラミック多孔質体からなる中間膜が少なくとも１層形成されたものも好ましい実施形態の一つである。平均細孔径が大きい基材の隔壁表面に、平均粒子径が小さい骨材粒子を含むスラリーを成膜して濾過膜を形成しようとすると、スラリー中の骨材粒子が基材の細孔内部にまで入り込んでその細孔を閉塞し、透水量の低下を来すおそれがある。上記の構造は、濾過膜形成用スラリー中の骨材粒子を中間膜の表面でトラップすることができるため、基材の細孔内部にまで骨材粒子が入り込む事態を防止することが可能である点において好ましい。

また、上記のような基材と濾過膜とから構成されるモノリス状フィルタとしては、少なくともモノリスの端面（セル開口部以外の部分）が、ガラス等の不透水性材料からなる被膜により被覆されたものを好適に用いることができる（例えば、特開昭６１−８１０６号公報、特開２００１−３００２７３号公報参照）。

通常、モノリスの端面には濾過膜が形成されておらず、平均細孔径が大きい基材が露出しているため、その部分から基材内部に浸入した原液が、既に濾過膜を透過して基材内部を流通している濾液に混入してしまう場合がある。上記の構造は、原液が濾液に混入する事態を回避することができ、濾液が汚染されることを防止し得る点において好ましい。

更に、モノリス状フィルタとしては、例えば、図３に示すモノリス状フィルタ３１のように、多数のセル３２が形成されていることに加え、その長手方向の一部に、並列する一群のセルとモノリス３３の外部空間とを連通させる集水スリット３４が形成され、その集水スリット３４に連通するセル（集水セル）の両端開口部が目封止部材３５によって目封止されたものを好適に用いることができる。

モノリス状フィルタにおいては、中心部近傍のセルほど濾液がモノリス外部に流出する際の流動抵抗が大きいため、濾液がモノリス外部に流出する際の流動抵抗が小さい外周部近傍のセルのみが濾過に使用されてしまい、実質的な濾過面積、ひいては透水量が減少することが起こり得る。上記の構造は、中心部近傍のセルから流出した濾液を集水スリット経由でモノリスの外部空間に速やかに流出させることができる。従って、中心部近傍のセルについても有効に活用することができ、実質的な濾過面積、ひいては透水量を大幅に増加させることが可能である。このような構造は、中心部近傍のセルからモノリス外周までの距離が長い、大型のモノリス状フィルタ（例えば、外径５０〜３００ｍｍφのもの）の場合に特に有効である。なお、集水セルについては、セルの両端開口部を目封止する構造としているため、セル開口部から原液が混入することはない。

集水スリットは、並列する一群のセルをモノリスの外部空間と連通させるように破断することにより形成することができる。セルの破断は、焼成前の成形体、乾燥体の段階で行ってもよいし、焼成後の焼結体の段階で行ってもよい。また、セル開口部の目封止は、例えば、モノリスと同じ材料からなる坏土（目封止材）を目封止すべきセルの開口部に充填した後、乾燥・焼成する方法等により行うことができる。図３に示すように、集水スリット３４は、モノリス３３の両端面近傍にそれぞれ複数ずつ形成されることが多い。そして、各集水スリット３４が、相互に平行するように形成されることが一般的である。

チューブ状フィルタやモノリス状フィルタの形状については、その濾過機能を阻害しない限りにおいて特に制限はない。全体的な形状としては、例えば、図４に示すような円柱状の他、四角柱状、又は三角柱状等の形状が挙げられる。中でも、押出成形がし易く、焼成変形が少なく、ケーシングとのシールが容易な円柱状が好適に用いられる。精密濾過や限外濾過に用いる場合には、外径３０〜３００ｍｍφ程度、長さ１５０〜２０００ｍｍ程度の円柱状とすることが好ましい。

セル形状（液体の流通方向と直交する断面における形状）としては、例えば、図４に示すような円形セルの他、四角形セル、六角形セル、又は三角形セル等の形状が挙げられる。中でも、逆洗の際に、隔壁表面に堆積した懸濁物質等を剥離させて除去することが容易な円形セルが好適に用いられる。セルの直径（径）は、０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。０．５ｍｍより小さいと濾過抵抗が大きくなり濾過効率が低下することがある。１０ｍｍより大きいと濾過面積が小さくなり濾過効率が低下することがある。特に、精密濾過や限外濾過に用いる場合には、セル径１〜５ｍｍφ程度の円形セルとすることが好ましい。

（２）ケーシング
本明細書において「ケーシング」というときは、フィルタエレメントを内蔵し得る容体を意味する。即ち、ケーシングには内部空間が形成されており、その内部空間にフィルタエレメントを内蔵し得るように構成されている。上記の如く、フィルタエレメントとしては、柱状のものが汎用されることから、ケーシングは、これらの柱状体を内蔵し得る筒状に構成されることが多い。例えば、円柱状のフィルタエレメントを用いる場合には、円筒状のケーシングが好適に用いられる。

例えば、図１に示すように、ケーシング２には、液体を鉛直方向に流通させるように、フィルタエレメント３が内蔵されて濾過器１が構成される。例えば、フィルタエレメント３として、円柱状のモノリス状フィルタを用いる場合であれば、そのモノリス状フィルタは、セルが鉛直方向Ｇに向かって開口するように縦置き式に内蔵されることになる。このような濾過器１においては、原液をフィルタエレメント３の下端側（セルの一方の端部４ｂ側）から供給し、上端側（セルの他方の端部４ａ側）に向かって流通させる際に濾過が行われる（いわゆる上向流濾過）。そして、原液を濾過した後に、逆洗によりセル４内の隔壁に堆積した異物（懸濁物質等）は、セルの一方の端部４ａ側に排出するように構成されている。

また、ケーシング２には、その内部空間と連通するように、フィルタエレメント３に原液を供給し得る原液供給口５、フィルタエレメント３から濾液を送出し得る濾液送出口６、及びフィルタエレメント３から原液を排出し得る原液排出口７という３種類の開口部が形成されている。これらの開口部にはフランジを付設し、配管と容易に連結させることが可能な構造とすることが一般的である。

原液供給口は、フィルタエレメントに原液を供給するための開口部であり、逆洗排液を排出する際にも利用される。上向流濾過を行う濾過器においては、原液をフィルタエレメントの下端側から供給するため、図１に示すように、原液供給口５はケーシング２の下端側に形成されることが多い。

濾液送出口は、フィルタエレメントから濾液を送出するための開口部であり、逆洗用清澄水を供給する際にも利用される。ケーシング内のエア抜きを容易にする観点から、図１に示すように、ケーシング２の上端側に濾液送出口６を形成することが好ましい。

原液排出口は、フィルタエレメントから原液を排出するための開口部であり、逆洗用圧縮エアを供給する際にも利用される。フィルタエレメントから排出される原液としては、水張り運転時のドレン排水の他、クロスフロー運転（フィルタエレメントに対して原液を循環流通させながら連続的に濾過を行う方法）時の循環原液等が挙げられる。

上向流濾過を行う濾過器においては、原液をフィルタエレメントの上端側から排出するため、図１に示すように、原液排出口７はケーシング２の上端側に形成されることが一般的である。

なお、ケーシングは一体的に構成されている必要はなく、幾つかの部材により構成されていてもよい。例えば、図１に示すケーシング２のように、中空筒状のケーシング本体１１と、その上端に装着される上部キャップ１２と、下端に装着される底部キャップ１３とから構成されたものが挙げられる。このケーシング２においては、ケーシング本体１１の上端部近傍に濾液送出口６が、上部キャップ１２の頂部に原液排出口７が、底部キャップ１３の下端部に原液供給口５が形成されている。

ケーシングを幾つかの部材により構成する場合には、フランジを利用してそれらの部材を連結させることが好ましい。この際、連結させる各部材間には、図１に示すように、ゴム等の弾性材からなるＯ−リング１４，１５やリング状の平パッキン等のシール材を介在させ、液密性を確保した状態で各部材を連結することが好ましい。例えば、連結させる両部材のフランジに沿ってシール材を配置し、フランジのシール材配置部分より外周側に各々ボルト穴を設け、ボルトとナットにより固定する方法等が挙げられる。この際、シール材の配置を容易とし、確実な固定を行うべく、フランジにシール材を配置・固定するための凹溝を設けてもよい。

ケーシングは、不透水性で耐食性が高い材質により構成することが好ましい。セラミック製のフィルタエレメントの場合にはステンレス製のケーシング等が好適に用いられる。

（３）濾過器
本実施の形態の濾過器を形成する際には、原液流路と濾液流路とをシール材により液密的に隔離させた状態でフィルタエレメントをケーシング内に内蔵する構造とすることが必要である。その構造は特に限定されないが、通常は、フィルタエレメント両端面の外縁部に沿って、セル開口部を閉塞しないようにシール材を配置し、そのシール材をケーシングの一部に当接させる構造が採用される。そして、被処理液体（原液）を濾過するときに、セルの径の大きい側の端部（一方の端部）側から原液がセル内に流入するように、フィルタエレメントがケーシング内に内蔵されるようにする。

このシール材の形状、構造、材質等は特に限定されるものではなく、例えば、ゴム等の弾性材からなるＯ−リングやリング状の平パッキン等であってもよい。Ｏ−リングやリング状の平パッキンを、フィルタエレメントの端面における外縁部に沿って、複数のセル開口部の全てを取り囲むように配置することにより、上記２つの機能を担保することができる。

但し、フィルタエレメントとして、モノリス状フィルタを用いる場合には、図１に示すように、シール材として、シールキャップ１６，１７を用いることが好ましい。本明細書において「シールキャップ」というときは、フィルタエレメントのような柱状体の端部に被着させて用いられるキャップ状のシール材を意味する（例えば、特開平１０−１８４９１９号公報参照）。このようなキャップ状のシール材は、Ｏ−リングやリング状の平パッキンと比較して、フィルタエレメントに簡便かつ確実に固定可能であることに加え、高い液密性を確保できる点において好ましい。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、シールキャップの一の実施の形態を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）が上面図、図５（ｂ）が図５（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すシールキャップ１６は、ゴム等の弾性材から構成された、断面Ｌ字状を呈する環状部材であり、垂直方向に延出する胴部１６ｂと、水平方向に延出する頂部１６ａとからなり、中央開口部１６ｃを有している。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、シールキャップの使用状態を模式的に示す説明図であり、図６（ａ）が上面図、図６（ｂ）が図６（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、シールキャップ１６は、胴部１６ｂがモノリス状フィルタ３１の外周面３１ａに、頂部１６ａがモノリス状フィルタ３１の端面に、各々密着するように、モノリス状フィルタ３１の端部に被着させて用いられる。中央開口部１６ｃは、モノリス状フィルタ３１の多数のセル３２が全て露出するように形成されており、全てのセル３２を有効に利用することができるように構成されている。

図１に示す本実施の形態の濾過器１は、上部キャップ１２頂部の原液排出口７をバルブ等で閉塞することにより、デッドエンド型の濾過器として用いられることが好ましい。但し、原液排出口７と原液供給口５を配管等で連結させ、原液が濾過器１内を循環するように構成することにより、クロスフロー型の濾過器として用いることもできる。

浄水場や工場等の大規模な濾過設備として使用し、大量の原液を処理することが要請される場合には、多数の本実施の形態の濾過器を連結して使用することができる。その場合には、各濾過器の原液供給口は、原液を各濾過器に供給するための原液供給ヘッダ管にフランジを介して接続され、濾液送出口は、濾液をまとめて回収するための濾液回収ヘッダ管にフランジを介して接続され、原液排出口は、濾過後の原液をまとめて回収するための原液回収ヘッダ管にフランジを介して接続されていることが好ましい。

本発明の濾過器は、飲料水・工業用水の製造、医薬・食品分野、又は下水、産業排水の浄化等の広範な分野において、液体中の懸濁物質や病原性微生物等の有害物質を除去するために用いられる。

本発明の濾過器の一の実施の形態を模式的に示す断面図である。 本発明の濾過器の一の実施の形態を構成するフィルタエレメントの一のセルを模式的に示す部分断面図である。 本発明の濾過器の一の実施の形態を構成するフィルタエレメントを模式的に示す斜視図である。 フィルタエレメントの一の実施の形態を模式的に示す斜視図である。 シールキャップの一の実施の形態を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）が上面図、図５（ｂ）が図５（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。 シールキャップの使用状態を模式的に示す説明図であり、図６（ａ）が上面図、図６（ｂ）が図６（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。

符号の説明

１…濾過器、２…ケーシング、３…フィルタエレメント、３ａ…フィルタエレメントの外周面、４，３２…セル、４ａ…セルの他方の端部、４ｂ…セルの一方の端部、５…原液供給口、６…濾液送出口、７…原液排出口、１１…ケーシング本体、１１ａ…ケーシング本体の内周面、１２…上部キャップ、１３…底部キャップ、１４，１５…Ｏ−リング、１６，１７…シールキャップ、１６ａ…頂部、１６ｂ…胴部、１６ｃ…中央開口部、１８…空間、２１…隔壁、２２…濾過膜、３１…モノリス状フィルタ、３１ａ…モノリス状フィルタの外周面、３３…モノリス、３４…集水スリット、３５…目封じ部材、Ｇ…鉛直方向。

Claims (4)

1. 多孔質体からなる隔壁を有し、前記隔壁によって、液体の流路となるセルが形成されたフィルタエレメント、及び前記フィルタエレメントを内蔵し得るケーシングからなり、前記フィルタエレメントが、液体を鉛直方向に流通させるように、前記ケーシング内に内蔵されてなり、被処理液体である原液を濾過することができる濾過器であって、
   前記フィルタエレメントが、前記セルがその一方の端部から他方の端部に向かってテーパ状に径が小さくなるように形成されてなるものであり、
   被処理液体である原液を濾過するときに、前記セルの一方の端部側から前記原液が前記セル内に流入し、逆洗のときに前記セル内の前記隔壁に堆積した異物を前記セルの一方の端部側に排出することができるように、前記フィルタエレメントが前記ケーシング内に内蔵された濾過器。
2. 前記フィルタエレメントが、前記セルの一方の端部側を鉛直方向下側にして、前記ケーシング内に内蔵された請求項１に記載の濾過器。
3. 前記ケーシングが、前記フィルタエレメントに原液を供給し得る原液供給口、前記フィルタエレメントから処理済液体である濾液を送出し得る濾液送出口、及び前記フィルタエレメントから前記原液を排出し得る原液排出口が形成されたものである請求項１又は２に記載の濾過器。
4. 前記フィルタエレメントが、セラミック多孔質体からなるとともに、液体の流路方向が平行となるように多数のセルが形成されたモノリス状のフィルタエレメントである請求項１〜３のいずれかに記載の濾過器。

Images