JP5399384B2 - Filter element, filter module and filtration device - Google Patents
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Description
本発明は、様々な流体のろ過においてフィルターの目詰まりを緩和し、フィルターの交換頻度を低減するのみならず、交換作業を容易にするフィルターモジュールおよび効果的なろ過運転を可能とするろ過装置に関する。 The present invention relates to a filter module that not only reduces filter clogging and reduces the frequency of filter replacement in the filtration of various fluids, but also facilitates replacement work, and a filtration device that enables effective filtration operation. .
流体のろ過処理において従来は図1のように目の粗いストレーナー1で予めろ過処理を行い、更に目の細かいフィルター2で再度ろ過処理をおこなっていた。これは目の細かいフィルターで直接流体をろ過すると、必要以上に大きい異物までもがフィルター面にて捕捉するため、フィルターが早期に目詰まりしてしまうためである。
Conventionally, in the fluid filtration process, as shown in FIG. 1, a filtration process is performed in advance with a
ストレーナーの態様として、ろ過膜の外周部分にろ過膜を被覆するように靴下形状またはスカート形状のろ布を設置することが公知である(例えば、特許文献1 参照)。上記したろ布は少なくともろ過膜のエレメントの上端に固定され、少なくともろ過膜の外周側面を被覆し、大きい異物のろ過膜表面への侵入を防止することができ、ろ過膜が逆洗されるときに、ろ布自体も洗浄することが可能である。 As an embodiment of the strainer, it is known to install a sock-shaped or skirt-shaped filter cloth so as to cover the outer peripheral portion of the filtration membrane (see, for example, Patent Document 1). The above filter cloth is fixed at least to the upper end of the filter membrane element, covers at least the outer peripheral side surface of the filter membrane, can prevent large foreign matter from entering the filter membrane surface, and when the filter membrane is backwashed In addition, the filter cloth itself can be washed.
従来の技術ではストレーナー1とフィルター2が独立したハウジング3,4にそれぞれ収納され、これらを接続するための配管が必要であり多大な設置スペースが要求されていた。
In the prior art, the
更に目詰まりが起こった場合ストレーナー1、フィルター2それぞれの交換や清掃が要求されその作業には多大な労力が必要とされていた。
Further, when clogging occurs, replacement and cleaning of the
また、特許文献1に記載のろ布は、原水の流量が多いろ過処理に用いる場合、ろ布がろ過膜に張り付いて一体化してしまうためか、ろ過膜の目詰まりが発生する時間およびろ過膜およびろ布の逆洗の程度については目立った改善が見られず、さらなる性能の向上が望まれていた。
In addition, when the filter cloth described in
そこで本発明は簡単な構造でこれらの問題点を解決する新しいフィルターエレメントおよびエレメントモジュール、さらにこれを用いたろ過装置を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a new filter element and element module that solves these problems with a simple structure, and a filtration device using the same.
上記課題は以下の本発明により解決される。すなわち本発明は、孔径100μm以下の孔を有する両端が固定された半径rの円筒状フィルター5および前記円筒状フィルター5の外周部に前記円筒状フィルター5の周囲を覆い、固定されることのないように配した孔径300μm以上で半径Rの円筒状ストレーナー6を有するフィルターエレメント7に関する。
The above problems are solved by the present invention described below. That is, in the present invention, the
また、好適な本発明は、円筒状フィルターが2本以上配置されてなるフィルターエレメント7であって、円筒状フィルター5の中心間の距離が2Rより大きく、2×(2R−r)より小さく等間隔に配列されてなる上記フィルターエレメント7に関する。
Further, the present invention is preferably a
また、好適な本発明は、フィルターエレメント7の円筒状フィルター5を固定するエレメントプレート8と円筒状ストレーナー6の両端との隙間が円筒状ストレーナー6の孔径以下である上記フィルターエレメントに関する。
The present invention also relates to the above filter element in which the gap between the
また本発明は、上記フィルターエレメント7を挿入して構成されるハウジング14を有するフィルターモジュールにおいて、円筒状フィルター5の長軸方向が水平面に対し20°〜70°の範囲で傾けて設置されてなるフィルターモジュールに関する。
In the filter module having the
さらに本発明は、上記フィルターモジュールおよび、対象流体をろ過するときに、ろ過流量または対象流体の流れ方向を変化させる手段を有するろ過装置に関する。 Furthermore, the present invention relates to a filter device having the above-described filter module and means for changing the filtration flow rate or the flow direction of the target fluid when the target fluid is filtered.
本発明によれば、簡単な構造で設置スペースが小さく、流体のろ過を長期間行うことが可能であり、ストレーナーやフィルターの交換作業の容易なフィルターモジュールおよびろ過装置を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a filter module and a filtration device that have a simple structure, have a small installation space, can perform fluid filtration for a long period of time, and can easily replace strainers and filters.
以下、本発明の実際の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, actual embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図2は本発明に係るフィルターエレメントの一例を示す概略斜視図および水平方向の断面図である。 FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of the filter element according to the present invention and a cross-sectional view in the horizontal direction.
本発明の円筒状フィルターは、孔径100μm以下の孔を有し、半径rの円筒状であれば、適当なものを適宜選択することができる。材質は各種合成樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、ポリエステル、ポリアミド、セルロース類等、金属等が例示されるが、軽量性、剛性とのバランスを考慮するとポリオレフィン類が好適である。なお、本発明において孔径とは公称孔径のことを指す。 The cylindrical filter of the present invention can be appropriately selected as long as it has a hole with a hole diameter of 100 μm or less and has a cylindrical shape with a radius r. Examples of the material include various synthetic resins, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters, polyamides, celluloses, and metals, but polyolefins are preferable in view of the balance between lightness and rigidity. In the present invention, the pore diameter refers to the nominal pore diameter.
本発明の円筒状ストレーナーは、孔径300μm以上の孔を有し、半径Rの円筒状であれば、適当なものを適宜選択することができる。材質は各種合成樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、ポリエステル、ポリアミド、セルロース類等、金属等が例示されるが、原水の流量の多い場合でも円筒状の形状を保持することが可能な剛性を有し、かつストレーナー自身が移動するために必要な軽量性を有する必要があることを考慮すると、合成樹脂、特にポリオレフィン類が好適である。また、円筒状ストレーナーは円筒状フィルターの外周部に円筒状フィルターの周囲を覆うように設置され、さらに固定されることのないように配置する必要からRとrとの間にはR>rの関係がある。 If the cylindrical strainer of this invention has a hole with a hole diameter of 300 micrometers or more and is a cylindrical shape of the radius R, a suitable thing can be selected suitably. Examples of the material include various synthetic resins, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, metals such as polyester, polyamide, and cellulose, but rigidity capable of maintaining a cylindrical shape even when the flow rate of raw water is large. In view of the fact that it is necessary to have the light weight necessary for the strainer itself to move, synthetic resins, particularly polyolefins, are suitable. In addition, the cylindrical strainer is installed on the outer periphery of the cylindrical filter so as to cover the periphery of the cylindrical filter, and further needs to be arranged so as not to be fixed, so that R> r between R and r. There is a relationship.
図2において円筒状フィルター5は上下のエレメントプレート8に固定されているが円筒状ストレーナー6は円筒状フィルターの外周部に固定されることなく装着されている。フィルターエレメント7の円筒状フィルター5を固定するエレメントプレート8と円筒状ストレーナー6の両端との隙間は、円筒状ストレーナー6の孔径以下であることが好適である。上記の構成を有する円筒状ストレーナー6は、図2の断面図に示す通り、回転のみならずエレメント中心から半径が2R−rの円内を自由に運動することができる。このような本発明に用いられる円筒状ストレーナーは円筒状フィルターにより動きを拘束されるものの円筒状ストレーナーと円筒状フィルターは接するとしても円筒状ストレーナーの表面積の極一部で接するのみであり、円筒状ストレーナーと円筒状フィルターがお互いに固着することを防いでいる。このような円筒状ストレーナーおよび円筒状フィルターからなるフィルターエレメントの構成を採ることによって、円筒状ストレーナーはろ過対象流体の流れによって、半径が2R−rの円内を移動することができる。このように円筒状ストレーナーが移動することによって、円筒状ストレーナーと円筒状フィルターの間および円筒状ストレーナーとそのさらに外周に存在するハウジングの壁面と衝突し、円筒状ストレーナーに付着した大きい異物を剥離することが可能となる。その結果、本発明のフィルターエレメントは、ストレーナーの目詰まりを緩和しフィルターの交換頻度を低減するのみならず、交換作業を容易にするという優れた効果を奏する。
In FIG. 2, the
図3は本発明に係るフィルターエレメント7において、円筒状フィルター5を2本以上すなわち複数本を配列したフィルターエレメントの一例を示す概略斜視図および水平方向の断面図である。
FIG. 3 is a schematic perspective view and a horizontal sectional view showing an example of a filter element in which two or more
図3においてフィルターエレメントを3本配列した場合の一例を示しているが更に多くのフィルターエレメントを配列した場合もこれに準ずる。 Although FIG. 3 shows an example in which three filter elements are arranged, the case where more filter elements are arranged also applies to this.
隣り合う円筒状フィルターの中心間の距離をLとするとLは2R<L<2×(2R−r)に設定することが望ましい。この間隔を保持することで固定されたフィルターの周囲をストレーナーが自由に運動することが可能となり、前述した効果に加えて、隣り合うストレーナー同士が衝突することでストレーナー表面に付着した異物を剥離させる効果も生まれる。 Assuming that the distance between the centers of adjacent cylindrical filters is L, it is desirable to set L to 2R <L <2 × (2R−r). By maintaining this distance, it becomes possible for the strainer to freely move around the fixed filter. In addition to the above-mentioned effects, the adjacent strainers collide with each other to peel off foreign matter adhering to the strainer surface. An effect is also born.
図4は本発明に係るフィルターモジュールの一例を示す概略斜視図である。 FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of the filter module according to the present invention.
図4においてハウジング14には開閉するための耐圧ハッチ9と流体入口10、流体出口11、エア抜き12、ドレン13の4つのノズルが設けられている。
In FIG. 4, the
またハウジング14はサポート15によって床面に傾斜をもって据え付けられることも可能であり、好適には円筒状フィルターの長軸方向が水平面に対し20°〜70°の範囲で傾けて設置されることが好ましい。このような構成にすることによって、高さに制約のある場所での設置も実現でき、フィルターエレメントの交換作業も容易となる。
The
本発明の効果を最大限に得るためには円筒状ストレーナーを適宜運動させることが重要であり、これはろ過の対象流体の流速や方向を変化させる手段を用いることによって可能となる。 In order to obtain the maximum effect of the present invention, it is important to appropriately move the cylindrical strainer, and this can be achieved by using means for changing the flow rate and direction of the target fluid to be filtered.
前述した手段としては、ろ過装置のポンプ電源を定期的にON・OFFするだけでもよいが、インバーターを用いることにより定期的に対象流体の流速を変化させてもよい。さらに逆流洗浄を行うことによって、より効果的に円筒状ストレーナーや円筒状フィルターの交換寿命を延長させることができる。 As the means described above, the pump power supply of the filtration device may be periodically turned ON / OFF, but the flow rate of the target fluid may be periodically changed by using an inverter. Further, by performing backflow cleaning, the replacement life of the cylindrical strainer or the cylindrical filter can be more effectively extended.
図5は本発明に係るろ過装置の一例を示すフローチャート図である。 FIG. 5 is a flowchart showing an example of the filtration device according to the present invention.
図5はフィルターモジュールを2本並列に配置した装置のフローチャートの一例である。ポンプ16とフィルターモジュール18,19および自動開閉弁20〜27を図のように配置する。
FIG. 5 is an example of a flowchart of an apparatus in which two filter modules are arranged in parallel. The
表1は図5に係るろ過装置の運転工程の一例を示す工程表である。 Table 1 is a process chart showing an example of an operation process of the filtration device according to FIG.
表中の黒丸はポンプがONの状態、または自動開閉弁が開状態を表し、無印はポンプがOFFの状態または自動開閉弁が閉状態であることを表している。 The black circles in the table indicate that the pump is ON or the automatic open / close valve is open, and that no mark indicates that the pump is OFF or the automatic open / close valve is closed.
逆流洗浄させるときは、ポンプを停止させることなく、片方のフィルターモジュール18でろ過をおこないそのろ過された流体をもう片方のフィルターモジュール19のろ過側へ導入することによりろ過面での逆流が生じ表面に付着した異物を効果的に剥離、排出することができる。
When the backwashing is performed, the filter is filtered by one filter module 18 without stopping the pump, and the filtered fluid is introduced into the filtration side of the
図6は本発明に係るろ過装置のもう一つの一例を示すフローチャート図である。図6はフィルターモジュールに圧縮空気または窒素ガスを導入し、ろ過側からの逆洗をおこなう場合の装置のフローチャートの一例である。ポンプ16とフィルターモジュール17および自動開閉弁28〜33を図のように配置する。
FIG. 6 is a flowchart showing another example of the filtration device according to the present invention. FIG. 6 is an example of a flowchart of an apparatus in which compressed air or nitrogen gas is introduced into the filter module and backwashing is performed from the filtration side. The
表2は図6に係るろ過装置の運転工程の一例を示す工程表である。表中の黒丸はポンプがONの状態、または自動開閉弁が開状態を表し、無印はポンプがOFFの状態または自動開閉弁が閉状態であることを表している。 Table 2 is a process chart showing an example of an operation process of the filtration device according to FIG. The black circles in the table indicate that the pump is ON or the automatic open / close valve is open, and that no mark indicates that the pump is OFF or the automatic open / close valve is closed.
圧縮空気または窒素ガスによる逆流洗浄はポンプ16を停止させフィルターモジュール17のろ過側に圧縮空気または窒素ガスを送り込みフィルターろ過表面に付着した異物を効果的に剥離、排出するとともにストレーナーが振動などの運動をすることによりストレーナー表面の異物も効率よく剥離、排出することができる。
In backwashing with compressed air or nitrogen gas, the
本発明は様々な流体のろ過処理において有用であるが例えば中空糸膜やRO膜などの精密ろ過の前処理として使用すれば、設置スペースを省略することが可能な上、本発明品の下流側での処理における負担が軽減できる。 The present invention is useful in various fluid filtration treatments. For example, if it is used as a pretreatment for microfiltration of hollow fiber membranes or RO membranes, the installation space can be omitted, and the downstream side of the product of the present invention. Can reduce the burden on the processing.
また例えばプールや浴槽の循環ろ過において使用すれば集毛器と砂ろ過器の代替として機械室等における占有スペースを大きく削減することができる。 For example, if it is used in the circulation filtration of a pool or a bathtub, an occupied space in a machine room or the like can be greatly reduced as an alternative to a hair collector and a sand filter.
また例えば船舶のバラスト水のろ過装置として使用すれば、設置スペースが小さくバラスト水中の微生物を前もって除去できるためバラストタンク内での殺菌、制菌をおこなう場合の薬剤や不活性ガスの充填量を軽減することができる。 Also, for example, if used as a ship ballast water filtration device, the installation space is small and microorganisms in the ballast water can be removed in advance, reducing the filling amount of drugs and inert gas when sterilizing and sterilizing in the ballast tank can do.
1:ストレーナー
2:フィルター
3:ストレーナーハウジング
4:フィルターハウジング
5:円筒状フィルター
6:円筒状ストレーナー
7:フィルターエレメント
8:エレメントプレート
9:耐圧ハッチ
10:流体入口ノズル
11:流体出口ノズル
12:エア抜きノズル
13:ドレンノズル
14:ハウジング
15:サポート
16:ポンプ
17:フィルターモジュール
18:フィルターモジュール1
19:フィルターモジュール2
20:自動開閉弁V1
21:自動開閉弁V2
22:自動開閉弁V3
23:自動開閉弁V4
24:自動開閉弁V5
25:自動開閉弁V6
26:自動開閉弁V7
27:自動開閉弁V8
28:自動開閉弁V9
29:自動開閉弁V10
30:自動開閉弁V11
31:自動開閉弁V12
32:自動開閉弁V13
33:自動開閉弁V141: Strainer 2: Filter 3: Strainer housing 4: Filter housing 5: Cylindrical filter 6: Cylindrical strainer 7: Filter element 8: Element plate 9: Pressure hatch 10: Fluid inlet nozzle 11: Fluid outlet nozzle 12: Air vent Nozzle 13: Drain nozzle 14: Housing 15: Support 16: Pump 17: Filter module 18:
19:
20: Automatic on-off valve V1
21: Automatic on-off valve V2
22: Automatic open / close valve V3
23: Automatic on-off valve V4
24: Automatic open / close valve V5
25: Automatic open / close valve V6
26: Automatic on-off valve V7
27: Automatic on-off valve V8
28: Automatic on-off valve V9
29: Automatic on-off valve V10
30: Automatic on-off valve V11
31: Automatic on-off valve V12
32: Automatic open / close valve V13
33: Automatic on-off valve V14
Claims (3)
前記フィルターエレメントの円筒状フィルターを固定するエレメントプレートと円筒状ストレーナーの両端との隙間が円筒状ストレーナーの孔径以下であるフィルターエレメントを挿入して構成されるハウジングを有するフィルターモジュールにおいて、
円筒状フィルターの長軸方向が水平面に対し20°〜70°の範囲で傾けて設置されてなるフィルターモジュール。 A cylindrical filter having a hole diameter of 100 μm or less and having a radius r fixed at both ends, and the outer periphery of the cylindrical filter covers the periphery of the cylindrical filter, and is not fixed to the outer periphery of the cylindrical filter. A filter element having a cylindrical strainer having a radius R of a pore diameter of 300 μm or more arranged as follows:
In the filter module having a housing configured by inserting a filter element in which the gap between the element plate for fixing the cylindrical filter of the filter element and the both ends of the cylindrical strainer is equal to or less than the hole diameter of the cylindrical strainer ,
A filter module in which a long axis direction of a cylindrical filter is tilted in a range of 20 ° to 70 ° with respect to a horizontal plane .
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