JP7117471B1 - ろ過装置及びろ過システム - Google Patents

Abstract

ろ過装置は、複数の第１開口が設けられた第１電極と、複数の第２開口が設けられ、第１電極の一方の面と対向して設けられた第２電極と、複数の目開きが設けられ、第１電極と第２電極との間に設けられたろ材と、第１電極の他方の面と接して設けられ、分離対象の粒子と液体とを含む対象処理液が供給されるろ室と、ろ室を挟んで第１電極と対向する第３電極とを含む。

Description

本開示は、ろ過装置及びろ過システムに関する。

粒子流体系スラリーのろ過による固液分離において、電気浸透や電気泳動を利用して分離対象の粒子と液体とを分離する方法が知られている（例えば特許文献１、２参照）。電気浸透を利用した固液分離は、電極間に挟んだケーキ層に電圧と圧力を加え、ケーキ層中の水分を電気浸透作用によりろ材を通して追い出す方法である。また、電気泳動を利用した固液分離は、スラリー中の粒子を電気泳動により移動させてろ材に直接接触させて、スラリー中の粒子を分離する方法である。

特開昭６１－０１８４１０号公報 国際公開第２００４／０４５７４８号

スラリー中の粒子をろ材に直接接触させて固液分離する方法では、ろ材の目詰まりによるろ過速度の低下が生じる可能性がある。

本開示は、ろ過速度を向上させることが可能な、ろ過装置及びろ過システムを提供することを目的とする。

本開示の第１側面のろ過装置は、複数の第１開口が設けられた第１電極と、複数の第２開口が設けられ、前記第１電極の一方の面と対向して設けられた第２電極と、複数の目開きが設けられ、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられたろ材と、前記第１電極の他方の面と接して設けられ、分離対象の粒子と液体とを含む対象処理液が供給されるろ室と、前記ろ室を挟んで前記第１電極と対向する第３電極とを含む。

本開示の第２側面のろ過システムは、第１ろ過装置と、第２ろ過装置とを備え、前記第１ろ過装置及び前記第２ろ過装置は、それぞれ、複数の第１開口が設けられた第１電極と、複数の第２開口が設けられ、前記第１電極の一方の面と対向して設けられた第２電極と、複数の目開きが設けられ、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられたろ材と、前記第１電極の他方の面と接して設けられる第１ろ室と、前記第１ろ室に設けられ、前記第１電極と対向する第３電極と、前記第２電極の他方の面と接して設けられる第２ろ室と、を有し、前記第１ろ過装置の第２ろ室の中間処理液が、前記第２ろ過装置の第１ろ室へ供給される。

本開示の第３側面のろ過装置は、複数のろ過ユニットを有し、前記ろ過ユニットは、複数の第１開口が設けられた第１電極と、複数の第２開口が設けられ、かつ前記第１電極の一方の面と対向して設けられた第２電極と、複数の目開きが設けられ、かつ前記第１電極と前記第２電極との間に設けられたろ材と、前記第１電極の他方の面と接して設けられる第１ろ室と、前記第１ろ室に設けられ、かつ前記第１電極と対向する第３電極と、を含み、２つの、前記ろ過ユニットが一方向に並んで配置され、２つの前記第２電極の間に設けられる第２ろ室を備える。

本開示の、ろ過装置及びろ過システムによれば、ろ過速度が向上する。

図１は、実施形態１に係るろ過装置の構成例を模式的に示す断面図である。 図２は、実施形態１に係るろ過装置の動作を説明するための説明図である。 図３は、第１電極、ろ材及び第２電極の構成を模式的に示す断面図である。 図４は、実施形態１に係るろ過装置を示す電気的等価回路図である。 図５は、クロレラの固液分離における、ろ室内濃縮濃度とろ過速度との関係を示すグラフである。 図６は、下水活性汚泥の固液分離における、ろ室内濃縮濃度とろ過速度との関係を示すグラフである。 図７は、実施形態２に係るろ過装置の構成例を模式的に示す断面図である。 図８は、実施形態２に係るろ過装置の動作を説明するための説明図である。 図９は、実施形態２に係るろ過装置を示す電気的等価回路図である。 図１０は、実施形態３に係るろ過装置の模式図である。 図１１は、実施形態３の変形例に係るろ過装置の模式図である。 図１２Ａは、実施形態４に係るろ過システムの構成例を模式的に示す断面図である。 図１２Ｂは、実施形態４に係るろ過システムの構成例を模式的に示す断面図である。 図１３は、実施形態４に係る第１ろ過装置、第２ろ過装置及び第３ろ過装置の構成例を模式的に示す断面図である。 図１４は、実施形態４に係る第１ろ過装置の模式図である。 図１５は、実施形態４に係る第２ろ過装置の模式図である。 図１６は、実施形態４に係る第３ろ過装置の模式図である。 図１７は、実施形態４の第１変形例に係るろ過システムの構成例を模式的に示す模式図である。 図１８は、実施形態４の第１変形例に係るろ過システムの構成例を模式的に示す断面図である。 図１９は、実施形態４の第２変形例に係るろ過システムの構成例を模式的に示す断面図である。 図２０は、実施形態４の第３変形例に係る第１ろ過装置、第２ろ過装置及び第３ろ過装置の模式図である。 図２１は、実施形態５に係るろ過装置の模式図である。 図２２は、実施形態６に係るろ過装置の構成例を模式的に示す断面図である。 図２３は、実施形態６に係る第３電極の構成例を模式的に示す平面図である。

以下、本開示につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本開示が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るろ過装置の構成例を模式的に示す断面図である。実施形態１に係るろ過装置１０は、極性溶媒７２中に第１粒子（分離対象の粒子）７１が分散されたスラリー（原液）７０（対象処理液）から、第１粒子７１を分離する装置である。具体的には、ろ過装置１０は、ライフサイエンス分野や、下水処理、排水処理分野等に適用できる。ライフサイエンス分野では、培養細胞、微細藻類、細菌、バクテリア、ウイルス等の微生物体培養を行うバイオ産業や、培養微生物体が体外、体内に生産する酵素、タンパク質、多糖類、脂質等の利用、応用分野であるバイオ創薬や化粧品業界、又は、醸造、発酵、搾汁、飲料等を扱うビバレッジ産業に適用できる。下水処理、排水処理分野では、難ろ過性の微細バイオマス水系スラリーで、バイオマス粒子の分離に適用できる。あるいは、ろ過装置１０は、表面帯電した微粒子が電気的反発作用で高分散したコロイド粒子系スラリーで、コロイド微粒子の濃縮回収用途に適用できる。

図１に示すように、実施形態１に係るろ過装置１０は、上部筐体１１と、蓋部１２と、側部筐体１３と、下部筐体１４と、導体１５と、を有する。ろ過装置１０は、さらに、上部筐体１１、側部筐体１３及び下部筐体１４で囲まれた内部空間に、第１ろ室３０と、第１電極３１と、第２電極３２と、第３電極３３と、ろ材３４（図２参照）と、を有する。ろ過装置１０は、さらに、第１電極３１及び第２電極３２に電気的に接続された、第１電源５１と、第２電源５２と、を有する。

具体的には、上部筐体１１は、絶縁材料で形成された円柱状の部材である。側部筐体１３は、絶縁材料で形成され、貫通孔を有する環状の部材である。上部筐体１１の下端側の一部が側部筐体１３の貫通孔に挿入される。下部筐体１４は、絶縁材料で形成され、側部筐体１３を支持する。蓋部１２は、上部筐体１１の上面を覆って設けられる。

第１電極３１、第２電極３２及びろ材３４（図２参照）の外縁は、側部筐体１３と下部筐体１４との間に挟まれて固定される。第３電極３３は、上部筐体１１の下面（下部筐体１４と対向する面）に、ボルト等の接続部材（図示しない）により固定され、側部筐体１３の貫通孔の内部に位置する。また、導体１５は、側部筐体１３の周囲を囲むように設けられた環状の部材であり、側部筐体１３と下部筐体１４との間に設けられる。導体１５の下端側は、第１電極３１の外縁と接続される。なお、上部筐体１１及び導体１５は、環状の部材としているが、これに限定されるものではなく、多角形状等他の形状としてもよい。

上部筐体１１と側部筐体１３とは、ガイド部２１ａにより固定される。また、側部筐体１３と下部筐体１４と導体１５とは、ボルト２１ｂ、２１ｃにより固定される。これにより、各筐体の位置が固定され、第１電極３１、第２電極３２及びろ材３４と、側部筐体１３の内壁と、第３電極３３とで囲まれた空間に第１ろ室３０が形成される。また、各筐体間及び各電極間の接続部分には、それぞれＯリング等の封止部材が設けられ、第１ろ室３０が密閉して設けられる。また、上部筐体１１は、下部筐体１４との距離が調整可能に設けられている。これにより、ろ過装置１０は、スラリー（原液）７０（以下、対象処理液ということもある）の種類や量に応じて、第１ろ室３０の体積を適切に設定できる。

上部筐体１１には、スラリー供給通路１１ａと、排気通路１１ｂと、貫通孔１１ｃとが設けられる。スラリー供給通路１１ａの一端側は、上部筐体１１の側面に開口し、スラリー供給部１６に接続される。スラリー供給通路１１ａの他端側は、上部筐体１１の下面に開口し、第３電極３３の貫通孔３３ａと繋がって設けられる。スラリー供給バルブ１７は、スラリー供給通路１１ａの内部に設けられた棒状部材１７ａを有し、棒状部材１７ａがスラリー供給通路１１ａ内を上下方向に移動することで、貫通孔３３ａの開閉状態を切り替えることができる。

これにより、例えば、スラリー供給バルブ１７の動作により貫通孔３３ａが開放状態の場合に、スラリー（原液）７０は、スラリー供給部１６、スラリー供給通路１１ａ、第３電極３３の貫通孔３３ａを介して第１ろ室３０に供給される。また、スラリー供給バルブ１７により貫通孔３３ａが閉じられた状態の場合には、スラリー（原液）７０の第１ろ室３０への供給が停止される。

排気通路１１ｂの一端側は、上部筐体１１の側面に開口し、エア排出部１８に接続される。排気通路１１ｂの他端側は、上部筐体１１の下面に開口し、第３電極３３の貫通孔３３ｂと繋がって設けられる。エア排出用のバルブ１９は、排気通路１１ｂの内部に設けられた棒状部材１９ａを有し、棒状部材１９ａが排気通路１１ｂ内を上下方向に移動し、貫通孔３３ｂにその先端が挿抜されることで、貫通孔３３ｂの開閉状態を切り替えることができる。

第１ろ室３０にスラリー（原液）７０が供給される際に、エア排出用のバルブ１９は、貫通孔３３ｂを開放状態にする。これにより、第１ろ室３０内の空気は、貫通孔３３ｂ、排気通路１１ｂ及びエア排出部１８を介して外部に排気される。エア排出部１８にはエア排出弁１８ａが接続されている。エア排出弁１８ａは、例えばフロート弁であり、第１ろ室３０内の所定量の空気が排気されるとエア排出弁１８ａが閉じられるように設けられている。第１ろ室３０内の排気が完了した後、エア排出用のバルブ１９は貫通孔３３ｂを閉じる。これにより、第１ろ室３０内に充填されたスラリー（原液）７０には、外部の加圧ポンプ等により、スラリー供給部１６を介して所定の圧力（Ｐ）が加えられる。ここで、所定の圧力とは、内部の加圧が、例えば０．００５ＭＰａから０．５ＭＰａ、好適には０．０１ＭＰａから０．２ＭＰａ、より好ましくは０．０５ＭＰａから０．２ＭＰａとするのがよい。

貫通孔１１ｃの一端側は上部筐体１１の上面に開口する。貫通孔１１ｃの他端側は上部筐体１１の下面に開口し、第３電極３３の凹部３３ｃと繋がって設けられる。貫通孔１１ｃには、接続導体５６が挿入され、凹部３３ｃで接続導体５６と第３電極３３とが接続される。これにより、第３電極３３は、接続導体５６を介して基準電位ＧＮＤと電気的に接続される。基準電位ＧＮＤは、例えばグランド電位である。ただし、これに限定されず、基準電位ＧＮＤは、グランド電位とは異なる所定の固定された電位であってもよい。

第１電極３１は、導体１５及び接続導体５４を介して第１電源５１の第２端子５１ｂと電気的に接続される。また、第１電極３１は、導体１５及び接続導体５５ａを介して第２電源５２の第１端子５２ａと電気的に接続される。

下部筐体１４には、凹状の第２ろ室３５と、貫通孔１４ａ、１４ｂと、接続孔１４ｃとが設けられている。第２ろ室３５は、下部筐体１４の上面で、第１ろ室３０と重なる位置に設けられる。貫通孔１４ａは、第２ろ室３５と排出部２２とを繋ぐ。第１ろ室３０に供給されたスラリー（原液）７０は、各電極の駆動により第１粒子７１が分離され、第１粒子７１が分離された極性溶媒７２（ろ液７５）は、第１電極３１、ろ材３４（図２参照）及び第２電極３２を通過して、第２ろ室３５に流れる。第１粒子７１が分離された極性溶媒７２を含むろ液７５は、第２ろ室３５の排出部２２から貫通孔１４ｂを介して外部の貯留タンクに溜められる。

接続孔１４ｃの一端側は、下部筐体１４の上面に開口し、第２電極３２の外縁は、接続孔１４ｃの開口部１４ｄを覆って設けられる。また、接続孔１４ｃの他端側は、下部筐体１４の側面に開口する。接続孔１４ｃには接続導体５５ｂが挿入され、接続導体５５ｂと第２電極３２とが接続される。これにより、第２電極３２は、第２電源５２の第２端子５２ｂと電気的に接続される。

なお、図１に示すろ過装置１０の構成は、あくまで一例であり、第１電極３１、第２電極３２及びろ材３４（図２参照）と、第３電極３３とで挟まれた第１ろ室３０を形成できればどのような構成であってもよい。第１電極３１、第２電極３２及び第３電極３３は、例えば、チタン合金やアルマイト処理されたアルミニウム合金等が用いられるが、これらに限定されるものではない。

次に、図２から図４を参照して、ろ過装置１０の動作について説明する。図２は、実施形態１に係るろ過装置の動作を説明するための説明図である。図２では、説明を分かりやすくするために、第１電極３１、第２電極３２、第３電極３３及びろ材３４と、第１ろ室３０及び第２ろ室３５との配置関係を模式的に示している。

図２に示すように、第１電極３１及び第２電極３２は、例えば開口を有するメッシュ状の電極である。具体的には、第１電極３１は、複数の導電細線３１ａを有し、複数の導電細線３１ａの間に複数の第１開口３１ｂが設けられる。第２電極３２は、複数の導電細線３２ａを有し、複数の導電細線３２ａの間に複数の第２開口３２ｂが設けられる。第２電極３２は、ろ材３４を介して第１電極３１の一方の面（下面）と対向して設けられる。言い換えると、ろ材３４は、第１電極３１と第２電極３２との間に設けられる。第１電極３１及び第２電極３２は、ろ材３４と直接、接して設けられる。複数の導電細線３１ａ及び複数の導電細線３２ａは、金属でもよいし炭素繊維でもよい。なお、第１電極３１及び第２電極３２は、ろ材３４と直接、接する構成に限定されず、ろ材３４との間に隙間を有して配置されていてもよい。

ろ材３４は、ろ過膜３４ａに複数の目開き３４ｂが設けられて形成される。ろ材３４は、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜（Ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｍｂｒａｎｅ））、限外ろ過膜（ＵＦ膜（Ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｍｂｒａｎｅ））等が用いられる。実施形態１では、ろ材３４は、樹脂材料等の絶縁材料で形成されている。なお、図２では、第１電極３１の第１開口３１ｂ、第２電極３２の第２開口３２ｂ及びろ材３４の目開き３４ｂは同じ大きさで示しているが、あくまで説明のために模式的に示したものであり、第１開口３１ｂ、第２開口３２ｂ及び目開き３４ｂの大きさは異なっていてもよい。

図３は、第１電極、ろ材及び第２電極の構成を模式的に示す断面図である。図３に示すように、ろ材３４に設けられた目開き３４ｂの径Ｄ３は、第１電極３１の第１開口３１ｂの径Ｄ１よりも小さく、かつ、第２電極３２の第２開口３２ｂの径Ｄ２よりも小さい。言い換えると、複数の導電細線３１ａの配置ピッチと、複数の導電細線３２ａの配置ピッチと、ろ過膜３４ａの配置ピッチは、互いに異なって設けられる。例えば、第１電極３１の第１開口３１ｂの径Ｄ１は、０．５μｍ以上５００μｍ以下、例えば７０μｍ程度である。第２電極３２の第２開口３２ｂの径Ｄ２は、０．５μｍ以上１０００μｍ以下、例えば１００μｍ程度である。ろ材３４に設けられた複数の目開き３４ｂの径Ｄ３は、０．１μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上７μｍ以下程度である。

また、第１電極３１の第１開口３１ｂの径Ｄ１は、第２電極３２の第２開口３２ｂの径Ｄ２よりも小さい。ただしこれに限定されず、第１電極３１の第１開口３１ｂの径Ｄ１は、第２電極３２の第２開口３２ｂの径Ｄ２と同じ大きさで形成されてもよい。このような構成により、少なくとも第１開口３１ｂ及び第２開口３２ｂと重なる領域で、ろ材３４の目開き３４ｂは、複数の導電細線３１ａ及び複数の導電細線３２ａと非重畳に設けられる。また、第１電極３１と第２電極３２との間の距離は、ろ材３４の厚さで規定される。

図２に戻って、第３電極３３は、板状の部材であり、第１ろ室３０を挟んで第１電極３１の他方の面（上面）と対向して設けられる。なお、図２では、第３電極３３の貫通孔３３ａ、３３ｂ及び凹部３３ｃ（図１参照）は図示を省略している。

第１ろ室３０は、第１電極３１の他方の面（上面）と接して設けられる。第１ろ室３０には、上述したように、分離対象の第１粒子７１と極性溶媒７２とを含むスラリー（原液）７０が供給される。第１粒子７１は、例えば、バイオマス粒子やコロイド粒子であり、粒子表面がマイナスに帯電している。具体的には、第１粒子７１は、クロレラ、微細藻類スピルリナ、コロイダルシリカ、大腸菌、下水活性汚泥等である。第１粒子７１の径は、適用される技術分野、分離対象の種類に応じて異なるが、５ｎｍ以上２０００μｍ以下、例えば２０ｎｍ以上５００μｍ以下程度である。

第１粒子７１が分散される極性溶媒７２は、水であり、水分子７３はプラスに帯電している。これにより、スラリー（原液）７０は全体として電気的に平衡状態となっている。極性溶媒７２は、水に限られず、例えばアルコール等でもよい。つまり、極性溶媒７２は、極性溶媒であればよい。

また、図２に示すように、スラリー（原液）７０は、例えば色素タンパク質等の第２粒子７４を含む。第２粒子７４は、第１粒子７１と同じ極性（マイナス）に帯電しており、第１粒子７１よりも小さい粒径を有する。第２粒子７４は、例えば１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、例えば、３０ｎｍ程度である。なお、第２粒子７４は、スラリー７０中には存在しない場合もある。

第１電源５１は、第１電極３１に、第１粒子７１の極性と同じ極性の第１電位Ｖ１を供給する。第１電位Ｖ１は、例えば－６０Ｖである。第２電源５２は、第２電極３２に、第１粒子７１の極性と同じ極性であって、第１電位Ｖ１の絶対値よりも大きい絶対値の第２電位Ｖ２を供給する。第２電位Ｖ２は、例えば－７０Ｖである。第３電極３３は、基準電位ＧＮＤに接続される。基準電位ＧＮＤは、上述したようにグランド電位であり、理想的には０Ｖである。なお、第３電極３３に供給される基準電位ＧＮＤは、０Ｖに限定されず、所定の固定された電位であってもよい。第１電位Ｖ１及び第２電位Ｖ２は、絶対値で１ｍＶ以上１０００Ｖ以下の範囲で設定することができる。

図４は、実施形態１に係るろ過装置を示す電気的等価回路図である。図４に示すように、第１電源５１は定電圧源であり、第２電源５２は定電流源である。第１電極３１と第２電極３２との間に抵抗成分Ｒ１と容量成分Ｃとが並列に接続される。抵抗成分Ｒ１及び容量成分Ｃは、多数の目開き３４ｂが設けられたろ材３４により等価的に表される成分である。また、第１電極３１と第３電極３３との間に抵抗成分Ｒ２が接続される。抵抗成分Ｒ２は、第１ろ室３０のスラリー（原液）７０により等価的に表される抵抗成分である。

第２電源５２は、定電圧電源であっても、定電流電源であってもよい。本実施形態１では、第２電源５２は、定電流源であるので、ろ過装置１０のろ過の状態に応じて、すなわち、ろ材３４の抵抗成分Ｒ１及び第１ろ室３０の抵抗成分Ｒ２の変動に応じて、第２電位Ｖ２は変化する。ただし、第２電位Ｖ２は第１粒子７１の極性と同じ極性であって、第１電位Ｖ１の絶対値よりも大きい値を維持している。

図２に戻って、第１ろ室３０にスラリー（原液）７０が供給されると、クーロンの法則に基づいて、マイナスに帯電した第１粒子７１と第１電極３１との間には斥力が発生する。

ここで、クーロンの法則は、下記の式（１）で示される。
Ｆ＝ｋ×（ｑ１×ｑ２／ｓ^２） ・・・ （１）

ここで、ｋは定数であり、ｋ＝４πεで表される。ｑ１及びｑ２は、電荷であり、ｓは電荷間の距離である。すなわち、距離ｓが小さいほど第１粒子７１には大きいクーロン力Ｆが作用する。具体的には、マイナスに帯電した第１電極３１に近い位置の第１粒子７１には、より強力な斥力が発生する。マイナスに帯電した第１粒子７１に発生する斥力Ｆ１は、矢印に示す方向、すなわち第１電極３１から離れ第３電極３３に近づく方向に作用する。マイナスに帯電した第１粒子７１は、電気泳動により第３電極３３側に移動する。

これにより、ろ過装置１０は、第１粒子７１が第１電極３１の表面及びろ材３４の表面に堆積してケーキ層が形成されることを抑制することができる。つまり、ろ材３４の目開き３４ｂのろ過抵抗が増大することを抑制することができる。

また、プラスに帯電した水分子７３は、第１電極３１との間に引力が発生する。プラスに帯電した水分子７３に作用する引力Ｆ２は、矢印に示す方向、すなわち第３電極３３から第１電極３１に向かう方向に作用する。プラスに帯電した水分子７３は、第１電極３１側に移動する。この際、第１電極３１と第２電極３２との間の電位差により、ろ材３４を厚さ方向に貫通するように、第１電極３１から第２電極３２に向かうバリアの電界（電界バリアの電界Ｅ）（図２中、一点鎖線）が形成されている。

第１電極３１側に移動した水分子７３は、電界により力を受けて、第２電極３２側に引っ張られてろ材３４を通過する。水分子７３の移動に伴って、周囲の水分子７３も第２電極３２側に引きずられて、電気浸透流が形成される。これにより、プラスに帯電した水分子７３を含む極性溶媒７２（ろ液７５）は、第２ろ室３５に流れる。上述したように、第１粒子７１は、電気泳動により第１電極３１から引き離されており、第１粒子７１が分離された極性溶媒７２（ろ液７５）が排出されることで、第１ろ室３０内のスラリー（原液）７０の第１粒子７１の濃度を高めることができる。

このように、ろ過装置１０は、第１電極３１と第３電極３３との間で、第１粒子７１をクーロン力Ｆ（第１粒子７１と第１電極３１との間に発生する斥力）により移動させる電気泳動と、第１電極３１と第２電極３２との間の電界により水分子７３を移動させてろ材３４を通過させる電気浸透とを組み合わせることで、スラリー（原液）７０の第１粒子７１を分離できる。また、第１電極３１は、電気泳動の電極と、電気浸透の電極とを兼用する。これにより、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加え、ろ材３４の目開き３４ｂよりも大きい粒径の第１粒子７１を分離する方法に比べて、第１電極３１の表面及びろ材３４の表面にケーキ層が形成されることを抑制することができ、ろ過速度を数倍から１０倍以上に向上させることができる。

結果的に、本電界ろ過分離技術によれば、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加えた方法に比べて、第１ろ室３０内でのスラリー（原液）７０のマイナスに帯電した第１粒子７１の濃縮度を高めることができる。また、第１電極３１の表面及びろ材３４の表面にケーキ層が形成されることが抑制されるので、ろ材３４の清掃、交換の頻度を少なくすることができ、効率よくスラリー（原液）７０のろ過を行うことができる。あるいは、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加えてろ過を行う場合に比べて、第１ろ室３０の体積を小さくし、ろ材３４の面積を小さくしても、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加える場合と同程度のろ過速度を実現できる。すなわち、ろ過装置１０は、小型化を図ることができる。

なお、第１ろ室３０内で第１粒子７１の濃度が高められた濃縮スラリーは、第１ろ室３０より別途適宜排出される。

また、第１電極３１と第２電極３２との間に形成される電界を制御することで、ろ材３４を通過する粒子レベル（粒子径）も制御することができる。例えば、第１電極３１に第１電位Ｖ１＝－６０Ｖを印加し、第２電極３２に第２電位Ｖ２＝－７０Ｖを印加することで、第１電極３１と第２電極３２との間にバリアの電界Ｅ（図２参照）が形成され、ろ材３４の目開き３４ｂよりも小さい粒径の第２粒子７４が、ろ材３４を通過することを抑制できる。

つまり、精密ろ過膜（ＭＦ膜（Ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｍｂｒａｎｅ））相当のろ材３４を用いた場合であっても、第１電源５１、第２電源５２及び基準電位ＧＮＤでの各電極間の電界制御により、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、あるいはナノろ過膜（ＮＦ膜）相当まで、分離対象の粒子径を変更することができる。限外ろ過膜（ＵＦ膜）は、開口の径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度のろ過膜である。ナノろ過膜（ＮＦ膜）は、開口の径が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下程度のろ過膜である。

なお、上述したろ過装置１０の構成はあくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２が積層されて形成される負極ろ板と、第３電極３３とは、平行平板状に対向配置される。これに限定されず、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２が積層されて形成される負極ろ板と、第３電極３３とは、それぞれ曲面を有して形成されていてもよい。負極ろ板及び第３電極３３の形状や配置は、ろ過装置１０の形状、構造に応じて適宜変更できる。また、第１ろ室３０に供給される対象処理液であるスラリー（原液）７０の濃度は、特に限定されず、ろ過装置１０が適用される分野に応じて変更できる。

実施形態１では、第１ろ室３０の内部圧力は、加圧されており、第２ろ室３５の内部圧力よりも大きい。他の態様としては、第２ろ室３５の内部圧力を真空引きする等により陰圧することで、第１ろ室３０の内部圧力が、第２ろ室３５の内部圧力よりも相対的に大きくするようにしてもよい。

また、第１電位Ｖ１及び第２電位Ｖ２は、分離対象の第１粒子７１の種類や、要求されるろ過特性に応じて適宜変更することが好ましい。

図５は、クロレラの固液分離における、ろ室内濃縮濃度とろ過速度との関係を示すグラフである。図５中、符号黒丸は実施例１、符号黒四角は実施例２、符号白三角は比較例１、符号白四角は比較例２を示す。

図５に示すグラフ１では、横軸がろ室内濃縮濃度（ｗｔ％）であり、縦軸がろ過速度（ａ．ｕ．）である。ろ過速度は、時間単位あたりのろ材３４を通過させることができる極性溶媒７２（ろ液７５）の量（重さ）であり、図５では、比較例１のろ過速度Ａ３で規格化した値を示している。ろ室内濃縮濃度は、第１ろ室３０でのスラリー（原液）７０であるクロレラ培養液に対する第１粒子７１の質量パーセント濃度を示している。

図５に示すグラフ１では、分離対象の第１粒子７１がクロレラでありマイナスに帯電しており、粒子径は例えば２μｍ以上１０μｍ以下程度である。実施例１、２は、上述したように、第１電極３１に第１電位Ｖ１＝－６０Ｖを印加し、第２電極３２に第２電位Ｖ２＝－７０Ｖを印加し、第３電極３３を基準電位ＧＮＤとした場合を示す。実施例１では、第１ろ室３０内のスラリー（原液）７０に、０．１ＭＰａの圧力を加えている。実施例２では、第１ろ室３０内のスラリー（原液）７０に、０．０２ＭＰａの圧力を加えている。すなわち、実施例２では、実施例１よりも小さい加圧でスラリー（原液）７０のろ過を実施している。

比較例１は、第１電極３１及び第２電極３２にそれぞれ第１電位Ｖ１及び第２電位Ｖ２を供給せず、０．１ＭＰａの加圧のみでスラリー（原液）７０のろ過を実施している。比較例２は、第１電極３１に第１電位Ｖ１＝－６０Ｖを印加し、第２電極３２に第２電位Ｖ２を印加していない。

また、比較例２は、０．１ＭＰａの加圧を行っている。すなわち、比較例２は、第１電極３１と第３電極３３との間での電気泳動を行い、第１電極３１と第２電極３２との間での電気浸透は行っていない。

図５に示すように、実施例１、２及び比較例１、２のいずれも、ろ室内濃縮濃度が大きくなるにしたがって、ろ過速度が小さくなる傾向を示す。例えば、ろ室内濃縮濃度を７ｗｔ％までスラリー（原液）７０を濃縮する場合、実施例１でのろ過速度Ａ１は、比較例１のろ過速度Ａ３に比べて、１３．６倍となることが示された。同様に実施例２でのろ過速度Ａ２は、比較例１のろ過速度Ａ３に比べて、３．９倍となることが示された。

一方、比較例２でのろ過速度Ａ４は、比較例１のろ過速度Ａ３に比べて０．１６倍に小さくなる。すなわち、比較例２のように、第１電極３１に第１電位Ｖ１を供給して電気泳動のみ行い、第１電極３１と第２電極３２との間で電気浸透を行わない場合には、良好にろ過できないことが示された。

また、図５に示すように、実施例１、２では、比較例１、２に比べて、ろ室内濃縮濃度をより大きくすることができる。比較例１では、ろ室内濃縮濃度は最大で１１ｗｔ％程度であるのに対し、実施例１では、ろ室内濃縮濃度は１６ｗｔ％以上まで濃縮できることが示された。以上のように、電気泳動と電気浸透とを組み合わせて第１粒子７１の分離を行った実施例１、２では、比較例１、２に比べ、ろ過速度を向上させることができ、かつ、最大ろ室内濃縮濃度を向上させることが可能であることが示された。

図６は、下水活性汚泥の固液分離における、ろ室内濃縮濃度とろ過速度との関係を示すグラフである。図６に示すグラフ２では、分離対象のマイナスに帯電している第１粒子７１が下水活性汚泥に含まれる微細バイオマス粒子である。また、図６に示すグラフ２の縦軸は、比較例３のろ過速度Ｂ４で規格化したろ過速度を示している。図６中、符号黒丸は実施例３、符号黒四角は実施例４、符号白三角は実施例５、符号白四角は比較例３を示す。

実施例３では、第１電極３１に第１電位Ｖ１＝－６０Ｖを印加し、第１電極３１と第２電極３２との間に定電流０．３Ａを流している。

実施例４では、第１電極３１に第１電位Ｖ１＝－６０Ｖを印加し、第１電極３１と第２電極３２との間に定電流０．２２５Ａを流している。

実施例５では、第１電極３１に第１電位Ｖ１＝－６０Ｖを印加し、第１電極３１と第２電極３２との間に定電流０．１５Ａを流している。つまり、第２電極３２に印加される第２電位Ｖ２の絶対値は、実施例３、実施例４、実施例５の順に小さくなる。

比較例３は、第１電極３１及び第２電極３２に第１電位Ｖ１及び第２電位Ｖ２を供給せず、０．１ＭＰａの加圧のみでスラリー（原液）７０のろ過を実施している。また、図６のグラフ２において、二点鎖線Ｃ１は、比較としての膜分離活性汚泥法でろ過した場合の最大濃縮濃度である１ｗｔ％を示している。また、二点鎖線Ｃ２は、比較としての遠心分離機等による機械濃縮法でろ過した場合の最大濃縮濃度である３．５ｗｔ％を示している。

例えば、ろ室内の第１粒子（微細バイオマス粒子）７１の濃縮濃度を２．５ｗｔ％となるまでスラリー（原液）７０である活性汚泥を濃縮する場合、実施例３でのろ過速度Ｂ１は、比較例３のろ過速度Ｂ４に比べて、１５．７倍となることが示された。同様に、実施例４でのろ過速度Ｂ２は、比較例３のろ過速度Ｂ４に比べて、９．６倍となることが示された。実施例５でのろ過速度Ｂ３は、比較例３のろ過速度Ｂ４に比べて、５．９倍となることが示された。

また、図６に示すように、実施例３から実施例５では、いずれも膜分離活性汚泥法でろ過した場合の最大濃縮濃度１ｗｔ％及び機械濃縮法でろ過した場合の最大濃縮濃度３．５ｗｔ％を大きく超えてスラリー（原液）７０である活性汚泥を濃縮することができる。実施例３では、ろ室内濃縮濃度６．５ｗｔ％以上まで濃縮でき、実施例４、５では、ろ室内濃縮濃度５ｗｔ％程度まで濃縮できることが示された。

以上説明したように、本実施形態１のろ過装置１０は、複数の第１開口３１ｂが設けられた第１電極３１と、複数の第２開口３２ｂが設けられ、第１電極３１の一方の面と対向して設けられた第２電極３２と、複数の目開き３４ｂが設けられ、第１電極３１と第２電極３２との間に設けられたろ材３４と、第１電極３１の他方の面と接して設けられ、分離対象の第１粒子７１と極性溶媒７２とを含むスラリー（原液）７０（対象処理液）が供給される第１ろ室３０と、第１ろ室３０を挟んで第１電極３１と対向する第３電極３３と、第１電極３１に、第１粒子７１の極性と同じ極性の第１電位Ｖ１を供給する第１電源５１と、第２電極３２に、第１粒子７１の極性と同じ極性の第２電位Ｖ２を供給する第２電源５２と、を有する。第３電極３３は、基準電位ＧＮＤに接続される。

これによれば、ろ過装置１０では、第１電極３１と第１粒子７１との間で発生する斥力（クーロン力Ｆ）により第１粒子７１が第１電極３１から離れる方向に電気泳動流により移動する。このような電気泳動により、第１電極３１の表面及びろ材３４の表面にケーキ層が形成されることを抑制することができる。また、第１電極３１と第２電極３２との間の電界により水分子７３を移動させてろ材３４を通過させる電気浸透により、第１粒子７１を分離でき、第１ろ室３０内でのスラリー（原液）７０の第１粒子７１の濃縮度を高めることができる。これにより、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加え、ろ材３４の目開き３４ｂよりも大きい粒径の第１粒子７１を分離する方法に比べて、ろ過速度を数倍から１０倍以上に向上させることができる。また、第３電極３３は、基準電位ＧＮＤに接続されるので、第１電極３１、第２電極３２、第３電極３３のそれぞれに電源を設ける場合に比べろ過装置１０の小型化を図ることができる。

また、ろ過装置１０において、第２電位Ｖ２の絶対値は第１電位Ｖ１の絶対値よりも大きく、第１電位Ｖ１と基準電位ＧＮＤとの電位差は、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との電位差よりも大きい。

これによれば、第１電極３１と第２電極３２との距離に比べ、ろ材３４を挟んで対向する第１電極３１と第３電極３３との距離が大きい場合でも、電気泳動により、良好に第１粒子７１を第１電極３１から離れる方向に移動させることができる。

また、ろ過装置１０において、第１電極３１の表面に垂直な方向で、第２電極３２、ろ材３４、第１電極３１、第１ろ室３０、第３電極３３の順に積層され、第１電極３１と第２電極３２との間の距離は、第１電極３１と第３電極３３との間の距離よりも小さい。

これによれば、第１電極３１と第２電極３２との間で形成される電界強度を高めることができ、電気浸透により水分子７３を移動させて、第１電極３１と第２電極３２との間のろ材３４を良好に通過させることができる。

また、ろ過装置１０において、第１電源５１は、定電圧源であり、第２電源５２は、定電流源である。

これによれば、第１電源５１により供給される第１電位Ｖ１により、第１電極３１と第１粒子７１との間に発生するクーロン力Ｆを規定することができる。また、第１電源５１により供給される第１電位Ｖ１及びに第２電源５２により供給される電流により、第１電極３１と第２電極３２との間で形成される電界強度が規定され、良好に電気浸透を行うことができる。

また、ろ過装置１０において、目開き３４ｂの大きさ（径Ｄ３）は、第１開口３１ｂの径Ｄ１及び第２開口３２ｂの径Ｄ２よりも小さい。

これによれば、ろ材３４の目開き３４ｂは、少なくとも第１開口３１ｂ及び第２開口３２ｂと重畳する領域で、第１電極３１及び第２電極３２の導電細線３１ａ、３２ａと非重畳となるように設けられる。これにより、水分子７３は、電気浸透により良好にろ材３４の目開き３４ｂを通過することができる。

（実施形態２）
図７は、実施形態２に係るろ過装置の構成例を模式的に示す断面図である。図８は、実施形態２に係るろ過装置の動作を説明するための説明図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図７に示すように、実施形態２に係るろ過装置１０は、上部筐体１１と、蓋部１２と、側部筐体１３と、下部筐体１４と、導体１５と、を有する。ろ過装置１０は、さらに、上部筐体１１、側部筐体１３及び下部筐体１４で囲まれた内部空間に、第１ろ室３０と、第１電極３１と、第２電極３２と、第３電極３３と、ろ材３４（図８参照）と、を有する。ろ過装置１０は、さらに、第１電極３１、第２電極３２及び第３電極３３に電気的に接続された、第１電源５１と、第２電源５２と、第３電源５３と、を有する。

貫通孔１１ｃの一端側は上部筐体１１の上面に開口する。貫通孔１１ｃの他端側は上部筐体１１の下面に開口し、第３電極３３の凹部３３ｃと繋がって設けられる。貫通孔１１ｃには、接続導体５６が挿入され、凹部３３ｃで接続導体５６と第３電極３３とが接続される。これにより、第３電極３３は、接続導体５６を介して第３電源５３の第１端子５３ａと電気的に接続される。

第１電極３１は、導体１５及び接続導体５４を介して第１電源５１の第２端子５１ｂと電気的に接続される。また、第１電極３１は、導体１５及び接続導体５５ａを介して第２電源５２の第１端子５２ａと電気的に接続される。第３電源５３の第２端子５３ｂ及び第１電源５１の第１端子５１ａは、基準電位ＧＮＤに接続される。基準電位ＧＮＤは、例えばグランド電位である。ただし、これに限定されず、基準電位ＧＮＤは、所定の固定された電位であってもよい。

図９は、実施形態２に係るろ過装置を示す電気的等価回路図である。図９に示すように、第１電源５１及び第３電源５３は定電圧源であり、第２電源５２は定電流源である。第１電極３１と第２電極３２との間に抵抗成分Ｒ１と容量成分Ｃとが並列に接続される。抵抗成分Ｒ１及び容量成分Ｃは、多数の目開き３４ｂが設けられたろ材３４により等価的に表される成分である。また、第１電極３１と第３電極３３との間に抵抗成分Ｒ２が接続される。抵抗成分Ｒ２は、第１ろ室３０のスラリー（原液）７０により等価的に表される抵抗成分である。

第２電源５２は、定電圧電源であっても、定電流電源であってもよい。実施形態２では、第２電源５２は、定電流源であるので、ろ過装置１０のろ過の状態に応じて、すなわち、ろ材３４の抵抗成分Ｒ１及び第１ろ室３０の抵抗成分Ｒ２の変動に応じて、第２電位Ｖ２は変化する。ただし、第２電位Ｖ２は第１粒子７１の極性と同じ極性であって、第１電位Ｖ１の絶対値よりも大きい値を維持している。

図８に戻って、第１ろ室３０にスラリー（原液）７０が供給されると、上述した式（１）で示される、クーロンの法則に基づいて、マイナスに帯電した第１粒子７１と第１電極３１との間には斥力が発生する。また、マイナスに帯電した第１粒子７１と第３電極３３との間には引力が発生する。

具体的には、第１電極３１に近い位置の第１粒子７１には、より強力な斥力（ｆ１）が発生し、第３電極３３に近い位置の第１粒子７１には、より強力な引力（ｆ２）が発生する。マイナスに帯電した第１粒子７１に発生する斥力（ｆ１）及び引力（ｆ２）のベクトルの総和Ｆ３は、矢印に示す方向、すなわち第１電極３１から離れ第３電極３３に近づく方向に作用する。マイナスに帯電した第１粒子７１は、電気泳動により第３電極３３側に移動する。

これにより、ろ過装置１０は、第１粒子７１が第１電極３１の表面及びろ材３４の表面に堆積してケーキ層が形成されることを抑制することができる。つまり、ろ材３４の目開き３４ｂのろ過抵抗が増大することを抑制することができる。

また、プラスに帯電した水分子７３は、第１電極３１との間に引力が発生する。プラスに帯電した水分子７３に作用する引力Ｆ２は、矢印に示す方向、すなわち第３電極３３から第１電極３１に向かう方向に作用する。プラスに帯電した水分子７３は、第１電極３１側に移動する。この際、第１電極３１と第２電極３２との間の電位差により、ろ材３４を厚さ方向に貫通するように、第１電極３１から第２電極３２に向かう電界が形成されている。

第１電極３１側に移動した水分子７３は、電界により力を受けて、第２電極３２側に引っ張られてろ材３４を通過する。プラスに帯電した水分子７３の移動に伴って、帯電していない水分子も第２電極３２側に引きずられて、電気浸透流が形成される。これにより、プラスに帯電した水分子７３を含む極性溶媒７２（ろ液７５）は、第２ろ室３５に流れる。上述したように、第１粒子７１は、電気泳動により第１電極３１から引き離され、第３電極３３側に移動しており、第１粒子７１が分離された極性溶媒７２（ろ液７５）が第２ろ室３５側に排出されることで、第１ろ室３０内のスラリー（原液）７０の第１粒子７１の濃度を高めることができる。

このように、ろ過装置１０は、第１電極３１と第３電極３３との間で、第１粒子７１をクーロン力Ｆ（第１粒子７１と第１電極３１との間に発生する斥力）により移動させる電気泳動と、第１電極３１と第２電極３２との間の電界により水分子７３を移動させてろ材３４を通過させる電気浸透とを組み合わせることで、第１粒子７１を分離できる。また、第１電極３１は、電気泳動の電極と、電気浸透の電極とを兼用する。これにより、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加え、ろ材３４の目開き３４ｂよりも大きい粒径の第１粒子７１を分離する方法に比べて、第１電極３１の表面及びろ材３４の表面にケーキ層が形成されることを抑制することができ、ろ過速度を数倍から１０倍以上に向上させることができる。

結果的に、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加えた方法に比べて、第１ろ室３０内でのスラリー（原液）７０の第１粒子７１の濃縮度を高めることができる。また、第１電極３１の表面及びろ材３４の表面に第１粒子７１のケーキ層が形成されることが抑制されるので、ろ材３４の清掃、交換の頻度を少なくすることができ、効率よくスラリー（原液）７０のろ過を行うことができる。あるいは、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加えてろ過を行う場合に比べて、第１ろ室３０の体積を小さくし、ろ材３４の面積を小さくしても、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加える場合と同程度のろ過速度を実現できる。すなわち、ろ過装置１０は、小型化を図ることができる。

また、第１電極３１と第２電極３２との間に形成される電界Ｅを制御することで、ろ材３４を通過する粒子レベル（粒子径）も制御することができる。例えば、第１電極３１に第１電位Ｖ１＝－３０Ｖを印加し、第２電極３２に第２電位Ｖ２＝－４０Ｖを印加することで、第１電極３１と第２電極３２との間にバリアの電界が形成され、ろ材３４の目開き（０．１μｍ以上１００μｍ以下）３４ｂよりも小さい粒径（５ｎｍ以上２０００μｍ以下）の第２粒子７４が、ろ材３４を通過することを抑制できる。

つまり、精密ろ過膜（ＭＦ膜）相当のろ材３４を用いた場合であっても、第１電源５１、第２電源５２及び第３電源５３での各電極間の電界制御により、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、あるいはナノろ過膜（ＮＦ膜）相当まで、分離対象の粒子径を変更することができる。限外ろ過膜（ＵＦ膜）は、開口の径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度のろ過膜である。ナノろ過膜（ＮＦ膜）は、開口の径が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下程度のろ過膜である。

なお、上述したろ過装置１０の構成はあくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２が積層されて形成される負極ろ板と、第３電極３３とは、平行平板状に対向配置される。これに限定されず、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２が積層されて形成される負極ろ板と、第３電極３３とは、それぞれ曲面を有して形成されていてもよい。負極ろ板及び第３電極３３の形状や配置は、ろ過装置１０の形状、構造に応じて適宜変更できる。また、第１ろ室３０に供給される対象処理液であるスラリー（原液）７０の濃度は、特に限定されず、ろ過装置１０が適用される分野に応じて変更できる。

実施形態２では、第１ろ室３０の内部圧力は、加圧されており、第２ろ室３５の内部圧力よりも大きい。他の態様としては、第２ろ室３５の内部圧力を真空引きする等により陰圧することで、第１ろ室３０の内部圧力が、第２ろ室３５の内部圧力よりも相対的に大きくするようにしてもよい。

また、第１電位Ｖ１、第２電位Ｖ２及び第３電位Ｖ３は、分離対象の第１粒子７１の種類や、要求されるろ過特性に応じて適宜変更することが好ましい。

以上説明したように、実施形態２のろ過装置１０は、複数の第１開口３１ｂが設けられた第１電極３１と、複数の第２開口３２ｂが設けられ、第１電極３１の一方の面と対向して設けられた第２電極３２と、複数の目開き３４ｂが設けられ、第１電極３１と第２電極３２との間に設けられたろ材３４と、第１電極３１の他方の面と接して設けられ、分離対象の第１粒子７１と極性溶媒７２とを含むスラリー（原液）７０（対象処理液）が供給される第１ろ室３０と、第１ろ室３０を挟んで第１電極３１と対向する第３電極３３と、第１電極３１に、第１粒子７１の極性と同じ極性の第１電位Ｖ１を供給する第１電源５１と、第２電極３２に、第１粒子７１の極性と同じ極性の第２電位Ｖ２を供給する第２電源５２と、第３電極３３に、第１粒子７１の極性と異なる極性の第３電位Ｖ３を供給する第３電源５３と、を有する。

これによれば、ろ過装置１０では、第１電極３１と第３電極３３との間で第１粒子７１に発生するクーロン力Ｆ（第１粒子７１と第１電極３１との間に発生する斥力）により第１粒子７１が第１電極３１から第３電極３３に向かう方向に移動する。このような電気泳動により、第１電極３１の表面及びろ材３４の表面にケーキ層が形成されることを抑制することができる。また、第１電極３１と第２電極３２との間の電界により水分子７３を移動させてろ材３４を通過させる電気浸透により、第１粒子７１を分離でき、第１ろ室３０内でのスラリー（原液）７０の第１粒子７１の濃縮度を高めることができる。これにより、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加え、ろ材３４の目開き３４ｂよりも大きい粒径の第１粒子７１を分離する方法に比べて、ろ過速度を数倍から１０倍以上に向上させることができる。

また、ろ過装置１０において、第２電位Ｖ２の絶対値は第１電位Ｖ１の絶対値よりも大きく、第１電位Ｖ１と第３電位Ｖ３との電位差は、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との電位差よりも大きい。

これによれば、第１電極３１と第２電極３２との距離に比べ、ろ材３４を挟んで対向する第１電極３１と第３電極３３との距離が大きい場合でも、電気泳動により、良好に第１粒子７１を第３電極３３側に移動させることができる。

また、ろ過装置１０において、第１電極３１の表面に垂直な方向で、第２電極３２、ろ材３４、第１電極３１、第１ろ室３０、第３電極３３の順に積層され、第１電極３１と第２電極３２との間の距離は、第１電極３１と第３電極３３との間の距離よりも小さい。

これによれば、第１電極３１と第２電極３２との間で形成される電界強度を高めることができ、電気浸透により水分子７３を移動させて、第１電極３１と第２電極３２との間のろ材３４を良好に通過させることができる。

また、ろ過装置１０において、第１電源５１及び第３電源５３は、定電圧源であり、第２電源５２は、定電流源である。

これによれば、第１電源５１により供給される第１電位Ｖ１及び第３電源５３により供給される第３電位Ｖ３により、第１電極３１と第３電極３３との間で、第１粒子７１に発生するクーロン力Ｆを規定することができる。また、第１電源５１により供給される第１電位Ｖ１及びに第２電源５２により供給される電流により、第１電極３１と第２電極３２との間で形成される電界強度が規定され、良好に電気浸透を行うことができる。

また、ろ過装置１０において、目開き３４ｂの大きさ（径Ｄ３）は、第１開口３１ｂの径Ｄ１及び第２開口３２ｂの径Ｄ２よりも小さい。

これによれば、ろ材３４の目開き３４ｂは、少なくとも第１開口３１ｂ及び第２開口３２ｂと重畳する領域で、第１電極３１及び第２電極３２の導電細線３１ａ、３２ａと非重畳となるように設けられる。これにより、水分子７３は、電気浸透により良好にろ材３４の目開き３４ｂを通過することができる。

以上説明したように実施形態２のろ過装置１０は、マイナスに帯電した第１粒子７１が、電気泳動と電界バリアEの複合的効果により、数ｎｍ以上数μｍ以下の範囲で第１電極３１から離隔している。また、第１粒子７１が分離された極性溶媒７２（ろ液７５）が排出されることで、第１ろ室３０内のスラリー（原液）７０の第１粒子７１の濃度が高まり、第１ろ室３０内には、濃縮スラリーができる。

よって、第１ろ室３０内において、マイナスに帯電した第１粒子７１が濃縮された濃縮スラリーは、第１ろ室３０に設けた濃縮液排出口（図示せず）から排出することができる。

実施形態２のろ過装置１０では、第１電極３１に近い位置の第１粒子７１には、実施形態１のろ過装置１０と比較して、より強力な斥力が発生している。これにより、実施形態１のろ過装置１０と比較して、第３電極３３に近い位置の第１粒子７１には、より強力な引力が発生する。マイナスに帯電した第１粒子７１に発生する斥力（図２のＦ１参照）及び引力（ｆ２）のベクトルの総和Ｆ３は、実施形態１のろ過装置１０での第１粒子に発生する斥力Ｆ１との力関係を比較すると、Ｆ１＜Ｆ３の関係にあり、マイナスに帯電した第１粒子７１に発生する斥力及び引力のベクトルの総和Ｆ３、電気泳動により第３電極３３側に移動する力が大きい。

このように、実施形態１のろ過装置１０よりも、実施形態２のろ過装置１０は第３電極３３を備え、第３電極３３に所定の電位を印加していることにより、第１電極３１との間に働く斥力及び引力のベクトルの総和Ｆ３により、数ｎｍ～数μｍの範囲で第１電極３１から離隔する効果が増大している。この結果、ろ材３４のろ過抵抗が増大する時期が遅れる。よって、ろ材３４のろ過抵抗が小さい状態が長期間継続し、ろ過速度がより向上する。

（実施形態３）
図１０は、実施形態３に係るろ過装置の模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。実施形態３に係るろ過装置１０は、極性溶媒７２中に第１粒子７１が分散されたスラリー（原液）７０（対象処理液）から、第１粒子７１を分離する装置である。

図１０に示すように、実施形態３に係るろ過装置１０は、筐体２０と、筐体２０の内部に配置される４つのろ過ユニット１００と、第２ろ室３５と、２つの第１電源５１と、２つの第２電源５２と、２つの第３電源５３と、を備える。４つのろ過ユニット１００は、ろ過ユニット１０１と、ろ過ユニット１０２と、ろ過ユニット１０５と、ろ過ユニット１０６と、を含む。ろ過ユニット１０１及びろ過ユニット１０２は、一方向Ｘに並んで配置される。ろ過ユニット１０５及びろ過ユニット１０６は、一方向Ｘに並んで配置される。ろ過ユニット１０１及びろ過ユニット１０５は、一方向Ｘに対して直交する他方向Ｙに並んで配置される。ろ過ユニット１０２及びろ過ユニット１０６は、他方向Ｙに並んで配置される。それぞれのろ過ユニット１００は、第１ろ室３０と、第１電極３１と、第２電極３２と、第３電極３３と、ろ材３４と、を有する。

第１ろ室３０は、筐体２０の内壁、第１電極３１、及び第３電極３３で囲まれた空間である。第１電極３１及び第２電極３２は、メッシュ状の電極である。具体的には、第１電極３１は、複数の導電細線３１ａを有し、複数の導電細線３１ａの間に複数の第１開口３１ｂが設けられる。第２電極３２は、複数の導電細線３２ａを有し、複数の導電細線３２ａの間に複数の第２開口３２ｂが設けられる。第２電極３２は、ろ材３４を介して第１電極３１の一方の面（下面）と対向して設けられる。言い換えると、ろ材３４は、第１電極３１と第２電極３２との間に設けられる。第１電極３１及び第２電極３２は、ろ材３４と直接、接して設けられる。複数の導電細線３１ａ及び複数の導電細線３２ａは、導電性素材であれば特に限定されず、例えば金属でもよいし炭素繊維でもよい。なお、第１電極３１及び第２電極３２は、ろ材３４と直接、接する構成に限定されず、ろ材３４との間に隙間を有して配置されていてもよい。

図１０に示すように、第３電極３３は、板状の部材であり、第１ろ室３０を挟んで第１電極３１の他方の面（上面）と対向して設けられる。１つのろ過ユニット１００が備える第１電極３１、第２電極３２、第３電極３３、及びろ材３４は、他方向Ｙで隣り合うろ過ユニット１００と共用される。言い換えると、１つの第１電極３１、１つの第２電極３２、１つの第３電極３３及び１つのろ材３４は、他方向Ｙで隣り合うろ過ユニット１００（ろ過ユニット１０１及びろ過ユニット１０５の組、並びにろ過ユニット１０２及びろ過ユニット１０６の組）で共用される。

ろ過ユニット１０１及びろ過ユニット１０５では、一方向Ｘにおいて（図１０の上から下に向かって）、複数の電極が、第３電極３３、第１電極３１、第２電極３２の順に並ぶ。ろ過ユニット１０２及びろ過ユニット１０６では、一方向Ｘにおいて（図１０の上から下に向かって）、複数の電極が、第２電極３２、第１電極３１、第３電極３３の順に並ぶ。

図１０では、第１電極３１の第１開口３１ｂ、第２電極３２の第２開口３２ｂ及びろ材３４の目開き３４ｂは同じ大きさで示しているが、あくまで説明のために模式的に示したものであり、第１開口３１ｂ、第２開口３２ｂ及び目開き３４ｂの大きさは異なっていてもよい。

なお、図１０に示すろ過ユニット１００の構成は、あくまで一例であり、第１電極３１、第２電極３２及びろ材３４と、第３電極３３とで挟まれた第１ろ室３０を形成できればどのような構成であってもよい。

図１０に示すように、第１電極３１は、第１電源５１の第２端子５１ｂと電気的に接続される。また、第１電極３１は、第２電源５２の第１端子５２ａと電気的に接続される。第２電極３２は、第２電源５２の第２端子５２ｂと電気的に接続される。第３電極３３は、第３電源５３の第１端子５３ａと電気的に接続される。第３電源５３の第２端子５３ｂ及び第１電源５１の第１端子５１ａは、基準電位ＧＮＤに接続される。基準電位ＧＮＤは、例えばグランド電位である。ただし、これに限定されず、基準電位ＧＮＤは、所定の固定された電位であってもよい。

図９は、実施形態３に係るろ過ユニットを示す電気的等価回路図である。図９に示すように、第１電源５１は、第１電極３１に、第１粒子７１の極性と同じ極性の第１電位Ｖ１を供給する。第１電位Ｖ１は、例えば－３０Ｖである。第２電源５２は、第２電極３２に、第１粒子７１の極性と同じ極性であって、第１電位Ｖ１の絶対値よりも大きい絶対値の第２電位Ｖ２を供給する。第２電位Ｖ２は、例えば－４０Ｖである。第３電源５３は、第３電極３３に、第１粒子７１の極性と異なる極性の第３電位Ｖ３を供給する。第３電位Ｖ３は、例えば＋３０Ｖである。第１電位Ｖ１、第２電位Ｖ２及び第３電位Ｖ３は、絶対値で１ｍＶ以上１０００Ｖ以下の範囲で設定することができる。

図９に示すように、第１電源５１及び第３電源５３は定電圧源であり、第２電源５２は定電流源である。第１電極３１と第２電極３２との間に抵抗成分Ｒ１と容量成分Ｃとが並列に接続される。抵抗成分Ｒ１及び容量成分Ｃは、多数の目開き３４ｂが設けられたろ材３４により等価的に表される成分である。また、第１電極３１と第３電極３３との間に抵抗成分Ｒ２が接続される。抵抗成分Ｒ２は、第１ろ室３０のスラリー（原液）７０により等価的に表される抵抗成分である。

第２電源５２は、定電圧電源であっても、定電流電源であってもよい。本実施形態では、第２電源５２は、定電流源であるので、ろ過装置１０のろ過の状態に応じて、すなわち、ろ材３４の抵抗成分Ｒ１及び第１ろ室３０の抵抗成分Ｒ２の変動に応じて、第２電位Ｖ２は変化する。ただし、第２電位Ｖ２は第１粒子７１の極性と同じ極性であって、第１電位Ｖ１の絶対値よりも大きい値を維持している。

筐体２０には、スラリー供給部８１と、第１排出部８３と、第２排出部８５とが接続されている。スラリー供給部８１は、スラリー（原液）７０が貯留されたタンク８０に加圧装置３１６を介して接続される配管である。スラリー供給部８１は、第１ろ室３０と接続される。加圧装置３１６は、例えば加圧ポンプである。スラリー供給部８１は、加圧装置３１６によって、分離対象の第１粒子７１と極性溶媒７２とを含むスラリー（原液）７０を第１ろ室３０に供給する。第１排出部８３は、スラリー（原液）７０の一部を第１ろ室３０から排出するための配管である。第１排出部８３は、第１ろ室３０と接続される。第１排出部８３は、スラリー供給部８１とは異なる位置に設けられる。第１排出部８３は、バルブ１９を備える。バルブ１９が開放された場合に、第１排出部８３は、第１ろ室３０に導入されたスラリー（原液）７０が濃縮された濃縮スラリー７０Ａの一部を排出する。第２排出部８５は、第２ろ室３５にあるろ液７５を第２ろ室３５から排出するための配管である。第２排出部８５は、減圧装置３１７と接続される。減圧装置３１７は、例えば真空ポンプである。減圧装置３１７によって生じる差圧によって、第２ろ室３５のろ液７５が外部に排出される。第２ろ室３５は、筐体２０の内壁、及び２つの第２電極３２で囲まれた空間である。第２ろ室３５は、一方向Ｘに並んだ２つのろ過ユニット１００の間に配置される。

第１ろ室３０において、各電極の駆動によりスラリー（原液）７０の第１粒子７１に斥力及び引力のベクトルの総和Ｆ３が働くので、第１粒子７１の分散状況に濃度勾配が生じる。第１粒子７１が分離されたスラリー（原液）７０は、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２を順次通過して、第２ろ室３５に流れる。第２ろ室３５に排出されたろ液７５は、第２排出部８５を介して外部の貯留タンクに溜められる。

実施形態３においては、スラリー中の分離対象物の第１粒子７１は、例えば、バイオマス粒子やコロイド粒子であり、粒子表面がマイナスに帯電している。具体的には、第１粒子７１は、クロレラ、微細藻類スピルリナ、コロイダルシリカ、大腸菌、下水活性汚泥等である。第１粒子７１の径は、適用される技術分野、分離対象の種類に応じて異なるが、５ｎｍ以上２０００μｍ以下、例えば２０ｎｍ以上５００μｍ以下程度である。

第１粒子７１が分散される極性溶媒７２は、本実施形態では水であり、水分子７３はプラスに帯電している。これにより、スラリー（原液）７０は全体として電気的に平衡状態となっている。極性溶媒７２は、水に限られず、アルコール等でもよい。つまり、極性溶媒７２は、極性溶媒であればよい。

また、スラリー（原液）７０は、さらに色素タンパク質等の第２粒子７４を含む。第２粒子７４は、第１粒子７１と同じ極性（マイナス）に帯電しており、第１粒子７１よりも小さい粒径を有する。第２粒子７４は、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、例えば、３０ｎｍ程度である。なお、第２粒子７４はスラリー中には存在しない場合もある。

第１ろ室３０にスラリー（原液）７０が供給されると、上述した式（１）で示される、クーロンの法則に基づいて、マイナスに帯電した第１粒子７１と第１電極３１との間には斥力が発生する。また、マイナスに帯電した第１粒子７１と第３電極３３との間には引力が発生する。

具体的には、第１電極３１に近い位置の第１粒子７１には、より強力な斥力が発生し、これに対して第３電極３３に近い位置の第１粒子７１には、より強力な引力が発生する。第１粒子７１に発生する斥力及び引力のベクトルの総和Ｆ３は、矢印に示す方向、すなわち第１電極３１から離れ第３電極３３に近づく方向に作用する。マイナスに帯電した第１粒子７１は、電気泳動により第３電極３３側に移動する。

これにより、ろ過装置１０は、第１粒子７１が第１電極３１の表面及びろ材３４の表面に堆積してケーキ層が形成されることを抑制することができる。つまり、ろ材３４の目開き３４ｂのろ過抵抗が増大することを抑制することができる。

また、プラスに帯電した水分子７３は、第１電極３１との間に引力が発生する。プラスに帯電した水分子７３に作用する引力Ｆ２は、矢印に示す方向、すなわち第３電極３３から第１電極３１に向かう方向に作用する。プラスに帯電した水分子７３は、第１電極３１側に移動する。この際、第１電極３１と第２電極３２との間の電位差により、ろ材３４を厚さ方向に貫通するように、第１電極３１から第２電極３２に向かう電界Ｅが形成されている。

第１電極３１側に移動したプラスに帯電した水分子７３は、電界により力を受けて、水分子７３に作用する引力Ｆ２により、第２電極３２側に引っ張られてろ材３４を通過する。プラスに帯電した水分子７３の移動に伴って、帯電していない水分子も第２電極３２側に引きずられて、電気浸透流が形成される。これにより、プラスに帯電した水分子７３を含む極性溶媒７２は、第２ろ室３５に流れる。上述したように、第１粒子７１は、電気泳動により第１電極３１から引き離され、第３電極３３側に移動しており、第１粒子７１が分離されたろ液７５が第２ろ室３５側に排出されることで、第１ろ室３０内のスラリー（原液）７０の第１粒子７１の濃度を高めることができる。

このように、ろ過装置１０は、第１電極３１と第３電極３３との間で、第１粒子７１をクーロン力Ｆ（第１粒子７１と第１電極３１との間に発生する斥力）により移動させる電気泳動と、第１電極３１と第２電極３２との間の電界により水分子７３を移動させてろ材３４を通過させる電気浸透とを組み合わせることで、第１粒子７１を分離できる。また、第１電極３１は、電気泳動の電極と、電気浸透の電極とを兼用する。これにより、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加え、ろ材３４の目開き３４ｂよりも大きい粒径の第１粒子７１を分離する方法に比べて、第１電極３１の表面及びろ材３４の表面にケーキ層が形成されることを抑制することができ、ろ過速度を数倍から１０倍以上に向上させることができる。

結果的に、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加えた方法に比べて、第１ろ室３０内でのスラリー（原液）７０の第１粒子７１の濃縮度を高めることができる。また、ろ材３４の清掃、交換の頻度を少なくすることができ、効率よくスラリー（原液）７０のろ過を行うことができる。あるいは、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加えてろ過を行う場合に比べて、第１ろ室３０の体積を小さくし、ろ材３４の面積を小さくしても、従来と同程度のろ過速度を実現できる。すなわち、ろ過装置１０は、小型化を図ることができる。

また、第１電極３１と第２電極３２との間に形成される電界を制御することで、ろ材３４を通過する粒子レベル（粒子径）も制御することができる。例えば、第１電極３１に第１電位Ｖ１＝－３０Ｖを印加し、第２電極３２に第２電位Ｖ２＝－４０Ｖを印加することで、第１電極３１と第２電極３２との間にバリアの電界が形成され、ろ材３４の目開き３４ｂよりも小さい粒径の第２粒子７４が、ろ材３４を通過することを抑制できる。

つまり、精密ろ過膜（ＭＦ膜）相当のろ材３４を用いた場合であっても、第１電源５１、第２電源５２及び第３電源５３での各電極間の電界制御により、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、あるいはナノろ過膜（ＮＦ膜）相当まで、分離対象の粒子径を変更することができる。限外ろ過膜（ＵＦ膜）は、開口の径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度のろ過膜である。ナノろ過膜（ＮＦ膜）は、開口の径が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下程度のろ過膜である。

なお、上述したろ過装置１０の構成はあくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２が積層されて形成される負極ろ板と、第３電極３３とは、平行平板状に対向配置される。これに限定されず、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２が積層されて形成される負極ろ板と、第３電極３３とは、それぞれ曲面を有して形成されていてもよい。負極ろ板及び第３電極３３の形状や配置は、ろ過装置１０の形状、構造に応じて適宜変更できる。また、第１ろ室３０に供給される対象処理液であるスラリー（原液）７０の濃度は、特に限定されず、ろ過装置１０が適用される分野に応じて変更できる。

実施形態３では、第１ろ室３０の内部圧力は、加圧されており、第２ろ室３５の内部圧力よりも大きい。他の態様としては、第２ろ室３５の内部圧力を真空引きする等により陰圧することで、第１ろ室３０の内部圧力が、第２ろ室３５の内部圧力よりも相対的に大きくするようにしてもよい。

実施形態３の複数のろ過ユニット１００は、一方向Ｘ及び他方向Ｙの両方に対して直交する方向（図１０における紙面の奥行き方向）に並んで配置されてもよい。すなわち、複数のろ過ユニット１００は、３次元的に並んで配置されてもよい。

なお、各ろ過ユニット１００は、ユニット間において、隔壁で仕切られていても良いし、仮想の隔壁であってもよい。隔壁で仕切られている場合には、各ユニットを連通する部材（例えば開口、連結通路等）により内部のスラリーを移動させるようにしてもよい。

ろ過装置１０は、必ずしも第１電源５１、第２電源５２、及び第３電源５３を２つずつ備えていなくてもよい。第１電源５１、第２電源５２、及び第３電源５３のうち定電圧電源である電源の数は、１つであってもよい。例えば、第１電源５１及び第３電源５３が定電圧電源である場合、第１電源５１及び第３電源５３の数が１つであってもよい。この場合、１つの第１電源５１が複数の第１電極３１に接続され、１つの第３電源５３が複数の第３電極３３に接続される。

また、第１電位Ｖ１、第２電位Ｖ２及び第３電位Ｖ３は、分離対象の第１粒子７１の種類や、要求されるろ過特性に応じて適宜変更することが好ましい。

ろ過装置１０は、第３電源５３を備えていなくてもよい。この場合、第３電極３３は、例えば基準電位ＧＮＤに接続される。第３電極３３を基準電位ＧＮＤに接続する場合、第１電極３１、第２電極３２、第３電極３３のそれぞれに電源を設ける場合に比べ、ろ過装置１０の小型化を図ることができる。

ろ過装置１０は、必ずしも加圧装置３１６及び減圧装置３１７の両方を備えていなくてもよい。ろ過装置１０は、加圧装置３１６及び減圧装置３１７の一方のみを備えていてもよい。

以上説明したように、本実施形態のろ過装置１０は、複数のろ過ユニット１００を有する。ろ過ユニット１００は、第１電極３１と、第２電極３２と、ろ材３４と、第１ろ室３０と、第３電極３３と、を含む。第１電極３１は、複数の第１開口３１ｂが設けられる。第２電極３２は、複数の第２開口３２ｂが設けられ、かつ第１電極３１の一方の面と対向して設けられる。ろ材３４は、複数の目開き３４ｂが設けられ、かつ第１電極３１と第２電極３２との間に設けられる。第１ろ室３０は、第１電極３１の他方の面と接して設けられる。第３電極３３は、第１ろ室３０に設けられ、かつ第１電極３１と対向する。２つのろ過ユニット１００が一方向Ｘに並んで配置される。ろ過装置１０は、２つの第２電極３２の間に設けられる第２ろ室３５を備える。

これによれば、２つのろ過ユニット１００のそれぞれにおいて、第１電極３１と第３電極３３との間で第１粒子７１に発生するクーロン力Ｆ（第１粒子７１と第１電極３１との間に発生する斥力）により第１粒子７１が第１電極３１から第３電極３３に向かう方向に移動する。このような電気泳動により、第１電極３１の表面及びろ材３４の表面にケーキ層が形成されることを抑制することができる。また、第１電極３１と第２電極３２との間の電界により水分子７３を移動させてろ材３４を透過させる電気浸透により、第１粒子７１を分離でき、第１ろ室３０内でのスラリー（原液）７０の第１粒子７１の濃縮度を高めることができる。これにより、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加え、ろ材３４の目開き３４ｂよりも大きい粒径の第１粒子７１を分離する方法に比べて、ろ過速度を数倍から１０倍以上に向上させることができる。また、このように複数のろ過ユニット１００を配置することで、ろ過装置１０は、第１ろ室３０にあるスラリー（原液）７０の量を容易に調節することができる。

また、ろ過装置１０において、一方のろ過ユニット１００（ろ過ユニット１０１）では、一方向Ｘにおいて、複数の電極が、第３電極３３、第１電極３１、第２電極３２の順に並ぶ。他方のろ過ユニット（ろ過ユニット１０２）では、一方向Ｘにおいて、複数の電極が、第２電極３２、第１電極３１、第３電極３３の順に並ぶ。

これによれば、一方のろ過ユニット１００（ろ過ユニット１０１）と他方のろ過ユニット１００（ろ過ユニット１０２）とが、１つの第２ろ室３５を共用することができる。このため、１つのろ過ユニット１００に１つの第２ろ室３５を設ける場合と比較して、ろ過装置１０は、小型化を図ることができる。

また、ろ過装置１０において、第１ろ室３０には、対象処理液（スラリー（原液）７０）を供給するためのスラリー供給部８１と、スラリー供給部８１とは異なる位置に設けられ、対象処理液（スラリー（原液）７０の一部又は濃縮スラリー７０Ａ）の一部を排出するための第１排出部８３とが接続されている。

これによれば、ろ過装置１０は、第１ろ室３０にある対象処理液（スラリー（原液）７０）の量を容易に調節することができる。

また、ろ過装置１０において、一方向Ｘに対して直交する他方向Ｙに２つのろ過ユニット１００（ろ過ユニット１０１及びろ過ユニット１０５）が並んで配置される。

これによれば、ろ過装置１０は、単位時間当たりにろ過できるスラリー（原液）７０の量を多くすることができる。また、１つのろ過ユニット１００を大型化する場合と比較して、ろ過ユニット１００の交換が容易である。

また、ろ過装置１０において、第２ろ室３５には、第２ろ室３５にあるろ液７５を排出するための第２排出部８５が接続されている。

これによれば、ろ過装置１０は、ろ液７５を、第２ろ室３５の外部の貯留タンク等に容易に搬送することができる。

また、ろ過装置１０において、１つのろ過ユニット１００において、第２電極３２の第２電位Ｖ２の絶対値は、第１電極３１の第１電位Ｖ１の絶対値よりも大きい。第１電位Ｖ１と第３電極３３の第３電位Ｖ３との電位差は、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との電位差よりも大きい。

これによれば、第１電極３１と第２電極３２との距離に比べ、第１ろ室３０を挟んで対向する第１電極３１と第３電極３３との距離が大きい場合でも、電気泳動により、良好に第１粒子７１を第３電極３３側に移動させることができる。

また、ろ過装置１０は、定電圧電源である第１電源５１を含み、１つの第１電源５１が、複数の第１電極３１に第１電位Ｖ１を供給してもよい。ろ過装置１０の第２電源５２を定電圧電源とした場合、１つの第２電源５２から複数の第２電極３２に第２電位Ｖ２を供給してもよい。ろ過装置１０は、定電圧電源である第３電源５３を含み、１つの第３電源５３が、複数の第３電極３３に第３電位Ｖ３を供給してもよい。

これによれば、ろ過装置１０は、電源装置を簡素化でき、製造コストを低減させることができる。

（実施形態３の変形例）
図１１は、実施形態３の変形例に係るろ過装置の模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１１に示すように、変形例に係るろ過装置１０Ａは、８つのろ過ユニット１００と、２つの第２ろ室３５と、を備える。図１０と同様であるので、図示は省略するが、変形例に係るろ過装置１０Ａは、４つの第１電源５１と、４つの第２電源５２と、４つの第３電源５３と、を備える。

８つのろ過ユニット１００は、ろ過ユニット１０１と、ろ過ユニット１０２と、ろ過ユニット１０３と、ろ過ユニット１０４と、ろ過ユニット１０５と、ろ過ユニット１０６と、ろ過ユニット１０７と、ろ過ユニット１０８と、を含む。

ろ過ユニット１０１、ろ過ユニット１０２、ろ過ユニット１０３、及びろ過ユニット１０４は、一方向Ｘに並んで配置される。ろ過ユニット１０５及びろ過ユニット１０６、ろ過ユニット１０７、及びろ過ユニット１０８は、一方向Ｘに並んで配置される。ろ過ユニット１０３及びろ過ユニット１０７は、他方向Ｙに並んで配置される。ろ過ユニット１０４及びろ過ユニット１０８は、他方向Ｙに並んで配置される。

１つのろ過ユニット１００が備える第１電極３１、第２電極３２、第３電極３３、及びろ材３４は、他方向Ｙで隣り合うろ過ユニット１００と共用される。言い換えると、１つの第１電極３１、１つの第２電極３２、１つの第３電極３３及び１つのろ材３４は、他方向Ｙで隣り合うろ過ユニット１００（ろ過ユニット１０３及びろ過ユニット１０７の組、並びにろ過ユニット１０４及びろ過ユニット１０８の組）で共用される。

ろ過ユニット１０３及びろ過ユニット１０７では、一方向Ｘにおいて（図１１の上から下に向かって）、複数の電極が、第３電極３３、第１電極３１、第２電極３２の順に並ぶ。ろ過ユニット１０４及びろ過ユニット１０８では、一方向Ｘにおいて（図１１の上から下に向かって）、複数の電極が、第２電極３２、第１電極３１、第３電極３３の順に並ぶ。

ろ過ユニット１０２が備える第３電極３３は、一方向Ｘで隣り合うろ過ユニット１０３と共用される。ろ過ユニット１０６が備える第３電極３３は、一方向Ｘで隣り合うろ過ユニット１０７と共用される。言い換えると、一方向Ｘに２つの並んだ第１ろ室３０の間は、一方向Ｘに隣り合うろ過ユニット１００（ろ過ユニット１０２及びろ過ユニット１０３の組、並びにろ過ユニット１０６及びろ過ユニット１０７の組）で共用される第３電極３３で区画されている。なお、本実施形態のろ過ユニットでは、図１１に示すように、第３電極３３を共用することにより、装置構成のコンパクト化を図ることができる。

なお、ろ過装置１０Ａにおいては、必ずしも４つのろ過ユニット１００が一方向Ｘに並んでいなくてもよい。一方向Ｘに並ぶろ過ユニット１００の数は、３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。また、一方向Ｘに２つの並んだ第１ろ室３０の間に配置される第３電極３３は、必ずしも２つのろ過ユニット１００で共用されなくてもよい。すなわち、一方向Ｘに２つの並んだ第１ろ室３０の間に、互いに絶縁された２つの第３電極３３が配置されてもよい。

複数のろ過ユニット１００は、一方向Ｘ及び他方向Ｙの両方に対して直交する方向（図１１における紙面の奥行き方向）に並んで配置されてもよい。すなわち、複数のろ過ユニット１００は、３次元的に並んで配置されてもよい。

ろ過装置１０Ａは、必ずしも第１電源５１、第２電源５２、及び第３電源５３を４つずつ備えていなくてもよい。第１電源５１、第２電源５２、及び第３電源５３のうち定電圧電源である電源の数は、１つであってもよい。例えば、第１電源５１及び第３電源５３が定電圧電源である場合、第１電源５１及び第３電源５３の数が１つであってもよい。この場合、１つの第１電源５１が複数の第１電極３１に接続され、１つの第３電源５３が複数の第３電極３３に接続される。

以上説明したように、変形例のろ過装置１０Ａにおいては、３つ以上のろ過ユニット１００が並んで配置される。２つの並んだ第１ろ室３０の間は、隣り合うろ過ユニット１００で共用される第３電極３３で区画されている。

これによれば、２つの並んだ第１ろ室３０を隔てる壁が薄くなる。また、必要な第３電源の数を減らすことができる。したがって、第３電極３３を共用しない場合と比較して、ろ過装置１０Ａは、小型化を図ることができる。

（実施形態４）
図１２Ａ及び１２Ｂは、実施形態４に係るろ過システムの構成例を模式的に示す断面図である。図１３は、実施形態４に係るろ過装置の構成例を模式的に示す断面図である。図１４は、実施形態４に係る第１ろ過装置の模式図である。図１５は、実施形態４に係る第２ろ過装置の模式図である。図１６は、実施形態４に係る第３ろ過装置の模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１２Ａ、図１４、図１５及び図１６に示すように、ろ過システム３００Ａは、極性溶媒７２中に第３粒子７６が分散されたスラリー（原液）７０（対象処理液）から、三種類の分離対象物を分離する装置である。

図１２Ｂ、図１４、及び図１５に示すように、ろ過システム３００Ｂは、極性溶媒７２中に第３粒子７６が分散されたスラリー（原液）７０（対象処理液）から、二種類の分離対象物を分離する装置である。

図１２Ａ、図１４、図１５及び図１６に示すように、実施形態４に係るろ過システム３００Ａは、極性溶媒７２中に第３粒子７６、第４粒子７７及び第５粒子７８が分散されたスラリー（原液）７０から、第３粒子７６、第４粒子７７及び第５粒子７８を分離する装置である。図１２Ａに示すように、実施形態４に係るろ過システム３００Ａは、第１ろ過装置９１と、第２ろ過装置９２と、第３ろ過装置９３と、第１加圧装置９５と、第２加圧装置９６と、第３加圧装置９７と、第４加圧装置９８と、を備える。

図１３に示すように、実施形態４に係る第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３は、直列に接続される。第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３のそれぞれは、上部筐体１１と、蓋部１２と、側部筐体１３と、下部筐体１４と、導体１５と、を有する。第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３のそれぞれは、さらに、上部筐体１１、側部筐体１３及び下部筐体１４で囲まれた内部空間に、第１ろ室３０と、第１電極３１と、第２電極３２と、第３電極３３と、ろ材３４（図１４から図１６参照）と、を有する。第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３のそれぞれは、さらに、第１電極３１、第２電極３２及び第３電極３３に電気的に接続された、第１電源５１と、第２電源５２と、第３電源５３と、を有する。

具体的には、上部筐体１１は、絶縁材料で形成された円柱状の部材である。側部筐体１３は、絶縁材料で形成され、貫通孔１３ａを有する環状の部材である。上部筐体１１の下端側の一部が側部筐体１３の貫通孔１３ａに挿入される。下部筐体１４は、絶縁材料で形成され、側部筐体１３を支持する。蓋部１２は、上部筐体１１の上面を覆って設けられる。

第１電極３１、第２電極３２及びろ材３４（図１４から図１６参照）の外縁は、側部筐体１３と下部筐体１４との間に挟まれて固定される。第３電極３３は、上部筐体１１の下面（下部筐体１４と対向する面）に、ボルト等の接続部材（図示しない）により固定され、側部筐体１３の貫通孔１３ａの内部に位置する。また、導体１５は、側部筐体１３の周囲を囲むように設けられた環状の部材であり、側部筐体１３と下部筐体１４との間に設けられる。導体１５の下端側は、第１電極３１の外縁と接続される。

上部筐体１１と側部筐体１３とは、ガイド部２１ａにより固定される。また、側部筐体１３と下部筐体１４と導体１５とは、ボルト２１ｂ、２１ｃにより固定される。これにより、各筐体の位置が固定され、第１電極３１、第２電極３２及びろ材３４と、側部筐体１３の内壁と、第３電極３３とで囲まれた空間に第１ろ室３０が形成される。また、各筐体間及び各電極間の接続部分には、それぞれＯリング等の封止部材が設けられ、第１ろ室３０が密閉して設けられる。また、上部筐体１１は、下部筐体１４との距離が調整可能に設けられている。これにより、第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３は、スラリー（原液）７０の種類や量に応じて、第１ろ室３０の体積を適切に設定できる。

上部筐体１１には、スラリー供給通路１１ａと、排気通路１１ｂと、貫通孔１１ｃとが設けられる。スラリー供給通路１１ａの一端側は、上部筐体１１の側面に開口し、スラリー供給部１６に接続される。スラリー供給通路１１ａの他端側は、上部筐体１１の下面に開口し、第３電極３３の貫通孔３３ａと繋がって設けられる。スラリー供給バルブ１７は、スラリー供給通路１１ａの内部に設けられた棒状部材を有し、棒状部材がスラリー供給通路１１ａ内を上下方向に移動することで、貫通孔３３ａの開閉状態を切り替えることができる。

これにより、例えば、スラリー供給バルブ１７の動作により貫通孔３３ａが開放状態の場合に、スラリー（原液）７０は、スラリー供給部１６、スラリー供給通路１１ａ、第３電極３３の貫通孔３３ａを介して第１ろ過装置９１の第１ろ室３０に供給される。また、スラリー供給バルブ１７により貫通孔３３ａが閉じられた状態の場合には、スラリー（原液）７０の第１ろ過装置９１の第１ろ室３０への供給が停止される。

排気通路１１ｂの一端側は、上部筐体１１の側面に開口し、エア排出部１８に接続される。排気通路１１ｂの他端側は、上部筐体１１の下面に開口し、第３電極３３の貫通孔３３ｂと繋がって設けられる。エア排出用のバルブ１９は、排気通路１１ｂの内部に設けられた棒状部材を有し、棒状部材が排気通路１１ｂ内を上下方向に移動することで、貫通孔３３ｂの開閉状態を切り替えることができる。

第１ろ過装置９１において、第１ろ室３０にスラリー（原液）７０がタンク８０から供給される際に、エア排出用のバルブ１９は、貫通孔３３ｂを開放状態にする。これにより、第１ろ室３０内の空気は、貫通孔３３ｂ、排気通路１１ｂ及びエア排出部１８を介して外部に排気される。エア排出部１８にはエア排出弁１８ａが接続されている。エア排出弁１８ａは、例えばフロート弁であり、第１ろ室３０内の所定量の空気が排気されるとエア排出弁１８ａが閉じられるように設けられている。第１ろ室３０内の排気が完了した後、エア排出用のバルブ１９は貫通孔３３ｂを閉じる。これにより、第１ろ室３０内に充填されたスラリー（原液）７０には、第１加圧装置９５により、スラリー供給部１６を介して所定の圧力が加えられる。

貫通孔１１ｃの一端側は上部筐体１１の上面に開口する。貫通孔１１ｃの他端側は上部筐体１１の下面に開口し、第３電極３３の凹部３３ｃと繋がって設けられる。貫通孔１１ｃには、接続導体５６が挿入され、凹部３３ｃで接続導体５６と第３電極３３とが接続される。これにより、第３電極３３は、接続導体５６を介して第３電源５３の第１端子５３ａと電気的に接続される。

第１電極３１は、導体１５及び接続導体５４を介して第１電源５１の第２端子５１ｂと電気的に接続される。また、第１電極３１は、導体１５及び接続導体５５ａを介して第２電源５２の第１端子５２ａと電気的に接続される。第３電源５３の第２端子５３ｂ及び第１電源５１の第１端子５１ａは、基準電位ＧＮＤに接続される。基準電位ＧＮＤは、例えばグランド電位である。ただし、これに限定されず、基準電位ＧＮＤは、所定の固定された電位であってもよい。

下部筐体１４には、凹状の第２ろ室３５と、貫通孔１４ａ、１４ｂと、接続孔１４ｃとが設けられている。第２ろ室３５は、下部筐体１４の上面で、第１ろ室３０と重なる位置に設けられる。貫通孔１４ａは、第２ろ室３５と排出部２２とを繋ぐ。

図１４に示すように、第１ろ過装置９１において、各電極の駆動によりスラリー（原液）７０のマイナスに帯電した第３粒子７６に斥力及び引力のベクトルの総和Ｆ４が働くので、第３粒子７６の分散状況に濃度勾配が生じる。マイナスに帯電した第３粒子７６が分離されたスラリー（原液）７０は、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２を通過して、第２ろ室３５に第１中間処理液７９ａとして流れる。図１２Ａに示すように、第１ろ過装置９１の第２ろ室３５にある第４粒子７７と第５粒子７８とを含む第１中間処理液７９ａは、排出部２２に導かれる。第１ろ過装置９１の排出部２２は、第２加圧装置９６を介して、第１ろ過装置９１の後流側に直列に配置される第２ろ過装置９２の第１ろ室３０と接続される。第４粒子７７と第５粒子７８とを含む第１中間処理液７９ａは、第２ろ過装置９２の第１ろ室３０へ供給される。

図１５に示すように、第２ろ過装置９２において、各電極の駆動により第１中間処理液７９ａのマイナスに帯電した第４粒子７７に斥力及び引力のベクトルの総和Ｆ５が働くので、第５粒子７８の分散状況に濃度勾配が生じる。第４粒子７７が分離された第５粒子７８を含む第１中間処理液７９ａは、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２を順次通過して、第２ろ室３５に流れる。図１２Ａに示すように、第２ろ過装置９２の第２ろ室３５にある第５粒子７８を含む第２中間処理液７９ｂは、排出部２２に導かれる。第２ろ過装置９２の排出部２２は、第３加圧装置９７を介して、第３ろ過装置９３の第１ろ室３０と接続される。第５粒子７８を含む第２中間処理液７９ｂは、第２ろ過装置９２の後流側に直列に配置される第３ろ過装置９３の第１ろ室３０へ供給される。

図１６に示すように、第３ろ過装置９３において、各電極の駆動により第２中間処理液７９ｂのマイナスに帯電した第５粒子７８に斥力及び引力のベクトルの総和Ｆ６が働くので、マイナスに帯電した第５粒子７８の分散状況に濃度勾配が生じる。マイナスに帯電した第５粒子７８が分離された第２中間処理液７９ｂは、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２を順次通過して、第２ろ室３５に流れる。図１２Ａに示すように、第３ろ過装置９３の第２ろ室３５にある第３中間処理液７９ｃ（ろ液）は、排出部２２に導かれる。第３ろ過装置９３の排出部２２は、第４加圧装置９８を介してタンク８０と接続される。第３中間処理液７９ｃは、タンク８０へ供給される。第３中間処理液７９ｃであるろ液は、水分子７３からなる清澄な極性溶媒７２である。

以上説明したように、第１加圧装置９５は、タンク８０に貯留された分離対象物を含むスラリー（原液）７０を加圧し、第１ろ過装置９１の第１ろ室３０に供給する。第２加圧装置９６は、第１ろ過装置９１の第２ろ室３５から排出された第１中間処理液７９ａを加圧し、第２ろ過装置９２の第１ろ室３０に供給する。第３加圧装置９７は、第２ろ過装置９２の第２ろ室３５から排出された第２中間処理液７９ｂを加圧し、第３ろ過装置９３の第１ろ室３０に供給する。第４加圧装置９８は、第３ろ過装置９３の第２ろ室３５から排出された第３中間処理液７９ｃ（ろ液）を加圧し、タンク８０に戻す。第１加圧装置９５、第２加圧装置９６、第３加圧装置９７及び第４加圧装置９８は、例えば加圧ポンプである。第４加圧装置９８及び配管を用いて液体を搬送することは、流体コンベアとも呼ばれる。第４加圧装置９８は、第３ろ過装置９３の第２ろ室３５から排出されたろ液である清澄な極性溶媒７２を搬送流体として粒子を系内に循環させる。なお、ろ過システム３００Ａにおいては、ダイアフィルトレーション（ろ過液量と同量の溶媒をスラリー（原液）７０中に加えながらろ過することによってスラリー（原液）７０中の分離対象を回収する方法）が用いられてもよい。

接続孔１４ｃの一端側は、下部筐体１４の上面に開口し、第２電極３２の外縁は、接続孔１４ｃを覆って設けられる。また、接続孔１４ｃの他端側は、下部筐体１４の側面に開口する。接続孔１４ｃには接続導体５５ｂが挿入され、接続導体５５ｂと第２電極３２とが接続される。これにより、第２電極３２は、第２電源５２の第２端子５２ｂと電気的に接続される。

なお、図１３に示す第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３のそれぞれの構成は、あくまで一例であり、第１電極３１、第２電極３２及びろ材３４と、第３電極３３とで挟まれた第１ろ室３０を形成できればどのような構成であってもよい。

次に、図１４から図１６を参照して、第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３の動作について説明する。図１４から図１６では、説明を分かりやすくするために、第１電極３１、第２電極３２、第３電極３３及びろ材３４と、第１ろ室３０及び第２ろ室３５との配置関係を模式的に示している。

図１４から図１６に示すように、第１電極３１及び第２電極３２は、メッシュ状の電極である。具体的には、第１電極３１は、複数の導電細線３１ａを有し、複数の導電細線３１ａの間に複数の第１開口３１ｂが設けられる。第２電極３２は、複数の導電細線３２ａを有し、複数の導電細線３２ａの間に複数の第２開口３２ｂが設けられる。第２電極３２は、ろ材３４を介して第１電極３１の一方の面（下面）と対向して設けられる。言い換えると、ろ材３４は、第１電極３１と第２電極３２との間に設けられる。第１電極３１及び第２電極３２は、ろ材３４と直接、接して設けられる。複数の導電細線３１ａ及び複数の導電細線３２ａは、導電性素材であれば特に限定されず、例えば金属でもよいし炭素繊維でもよい。なお、第１電極３１及び第２電極３２は、ろ材３４と直接、接する構成に限定されず、ろ材３４との間に隙間を有して配置されていてもよい。

ろ材３４は、ろ過膜３４ａと、目開き３４ｂと、を含む。ろ過膜３４ａに複数の目開き３４ｂが設けられている。ろ過膜３４ａに対して電界が働く。ろ材３４は、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）等が用いられる。実施形態４では、ろ材３４は、樹脂材料等の絶縁材料で形成されている。なお、図１４から図１６では、第１電極３１の第１開口３１ｂ、第２電極３２の第２開口３２ｂ及びろ材３４の目開き３４ｂは同じ大きさで示しているが、あくまで説明のために模式的に示したものであり、第１開口３１ｂ、第２開口３２ｂ及び目開き３４ｂの大きさは異なっていてもよい。

第１ろ室３０は、第１電極３１の他方の面（上面）と接して設けられる。第１ろ室３０には、上述したように、分離対象の第３粒子７６、第４粒子７７、及び第５粒子７８、並びに極性溶媒７２含むスラリー（原液）７０が供給される。第３粒子７６は、例えば、バイオマス粒子やコロイド粒子であり、粒子表面がマイナスに帯電している。実施形態４においては、具体的には、第３粒子７６は、例えばクロレラ、微細藻類スピルリナ、コロイダルシリカ、大腸菌、下水活性汚泥等である。第３粒子７６の径は、適用される技術分野、分離対象の種類に応じて異なるが、例えば１００ｎｍ以上２０００μｍ以下、例えば２００ｎｍ以上１００μｍ以下程度である。第４粒子７７は、例えば高分子量の多糖体であり、粒子表面がマイナスに帯電している。第４粒子７７の径は、第３粒子７６の径よりも小さい。第４粒子７７の径は、適用される技術分野、分離対象の種類に応じて異なるが、例えば３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、例えば１００ｎｍ程度である。第５粒子７８は、例えば低分子量の多糖体であり、粒子表面がマイナスに帯電している。第５粒子７８の径は、第４粒子７７の径よりも小さい。第５粒子７８の径は、適用される技術分野、分離対象の種類に応じて異なるが、例えば５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、例えば２０ｎｍ程度である。

本実施形態で用いるスラリー７０中に存在する分離対象物は、マイナスに帯電した第３粒子７６がその培養中にその細胞外に多糖類を生産する微細藻類を用いているが本実施形態はこれに限定されるものではない。なお、この第３粒子７６がその培養中に生産する多糖類としては高分子量多糖類をマイナスに帯電した第４粒子７７、低分子量多糖類をマイナスに帯電した第５粒子７８とした場合の電界ろ過操作について、以下説明する。

第３粒子７６、第４粒子７７、及び第５粒子７８が分散される極性溶媒７２は、水であり、水分子７３はプラスに帯電している。これにより、スラリー（原液）７０は全体として電気的に平衡状態となっている。極性溶媒７２は、水に限られず、アルコール等でもよい。

第１電源５１は、第１電極３１に、第３粒子７６、第４粒子７７、及び第５粒子７８の極性と同じ極性の第１電位Ｖ１を供給する。第１ろ過装置９１における第１電位Ｖ１は、例えば－２０Ｖである。第２ろ過装置９２における第１電位Ｖ１は、例えば－４０Ｖである。第３ろ過装置９３における第１電位Ｖ１は、例えば－６０Ｖである。

第２電源５２は、第２電極３２に、第３粒子７６、第４粒子７７、及び第５粒子７８の極性と同じ極性であって、第１電位Ｖ１の絶対値よりも大きい絶対値の第２電位Ｖ２を供給する。第１ろ過装置９１における第２電位Ｖ２は、例えば－３０Ｖである。第２ろ過装置９２における第２電位Ｖ２は、例えば－５０Ｖである。第３ろ過装置９３における第２電位Ｖ２は、例えば－７０Ｖである。

第３電源５３は、第３電極３３に、第３粒子７６の極性と異なる極性の第３電位Ｖ３を供給する。第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３における第３電位Ｖ３は、例えば＋３０Ｖである。第１電位Ｖ１、第２電位Ｖ２及び第３電位Ｖ３は、絶対値で１ｍＶ以上１０００Ｖ以下の範囲で設定することができる。

第１ろ過装置９１において、第１電極３１の第１電位Ｖ１（－２０Ｖ）と第３電極３３の第３電位Ｖ３（＋３０Ｖ）との第１電位差（５０Ｖ）は、第１電位Ｖ１（－２０Ｖ）と第２電極３２の第２電位Ｖ２（－３０Ｖ）との第２電位差（１０Ｖ）よりも大きい。

第２ろ過装置９２において、第１電極３１の第１電位Ｖ１（－４０Ｖ）と第３電極３３の第３電位Ｖ３（＋３０Ｖ）との第１電位差（７０Ｖ）は、第１電位Ｖ１（－４０Ｖ）と第２電極３２の第２電位Ｖ２（－５０Ｖ）との第２電位差（１０Ｖ）よりも大きい。

第３ろ過装置９３において、第１電極３１の第１電位Ｖ１（－６０Ｖ）と第３電極３３の第３電位Ｖ３（＋３０Ｖ）との第１電位差（９０Ｖ）は、第１電位Ｖ１（－６０Ｖ）と第２電極３２の第２電位Ｖ２（－７０Ｖ）との第２電位差（１０Ｖ）よりも大きい。

第２ろ過装置９２における第１電位差（７０Ｖ）は、第１ろ過装置９１における第１電位差（５０Ｖ）よりも大きい。第３ろ過装置９３における第１電位差（９０Ｖ）は、第１ろ過装置９１における第１電位差（５０Ｖ）、及び第２ろ過装置９２における第１電位差（７０Ｖ）よりも大きい。

図９は、実施形態４に係る第１ろ過装置、第２ろ過装置及び第３ろ過装置を示す電気的等価回路図である。図９に示すように、第１電源５１及び第３電源５３は定電圧源であり、第２電源５２は定電流源である。第１電極３１と第２電極３２との間に抵抗成分Ｒ１と容量成分Ｃとが並列に接続される。抵抗成分Ｒ１及び容量成分Ｃは、多数の目開き３４ｂが設けられたろ材３４により等価的に表される成分である。また、第１電極３１と第３電極３３との間に抵抗成分Ｒ２が接続される。抵抗成分Ｒ２は、第１ろ室３０のスラリー（原液）７０、第１中間処理液７９ａ、又は第２中間処理液７９ｂにより等価的に表される抵抗成分である。

第２電源５２は、定電圧電源であっても、定電流電源であってもよい。本実施形態では、第２電源５２は、定電流源であるので、第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３のろ過の状態に応じて、すなわち、ろ材３４の抵抗成分Ｒ１及び第１ろ室３０の抵抗成分Ｒ２の変動に応じて、第２電位Ｖ２は変化する。ただし、第２電位Ｖ２は第３粒子７６、第４粒子７７、及び第５粒子７８の極性と同じ極性であって、第１電位Ｖ１の絶対値よりも大きい値を維持している。

図１４に示すように、第１ろ過装置９１において、第１ろ室３０に、分離対象の三種類の粒子（第３粒子７６、第４粒子７７、及び第５粒子７８）、並びに極性溶媒７２を含むスラリー（原液）７０が供給されると、上述した式（１）で示される、クーロンの法則に基づいて、マイナスに帯電した第３粒子７６と第１電極３１との間には斥力（ｆ１）が発生する。また、マイナスに帯電した第３粒子７６と第３電極３３との間には引力（ｆ２）が発生する。

具体的には、第１ろ過装置９１において、第１電極３１に近い位置のマイナスに帯電した第３粒子７６には、より強力な斥力（ｆ１）が発生し、第３電極３３に近い位置の第３粒子７６には、より強力な引力（ｆ２）が発生する。第３粒子７６に発生する斥力（ｆ１）及び引力（ｆ２）のベクトルの総和Ｆ４は、矢印に示す方向、すなわち第１電極３１から離れ第３電極３３に近づく方向に作用する。マイナスに帯電した第３粒子７６は、電気泳動により第３電極３３側に移動する。

これにより、第１ろ過装置９１は、第３粒子７６が第１電極３１の表面及びろ材３４の表面に堆積してケーキ層が形成されることを抑制することができる。つまり、ろ材３４の目開き３４ｂのろ過抵抗が増大することを抑制することができる。

また、プラスに帯電した水分子７３は、第１電極３１との間に引力が発生する。プラスに帯電した水分子７３に作用する引力Ｆ２は、矢印に示す方向、すなわち第３電極３３から第１電極３１に向かう方向に作用する。プラスに帯電した水分子７３は、第１電極３１側に移動する。この際、第１電極３１と第２電極３２との間の電位差により、ろ材３４を厚さ方向に貫通するように、第１電極３１から第２電極３２に向かう電界Ｅが形成されている。

第１電極３１側に移動した水分子７３は、電界により力を受けて、第２電極３２側に引っ張られてろ材３４を通過する。プラスに帯電した水分子７３の移動に伴って、帯電していない水分子も第２電極３２側に引きずられて、電気浸透流が形成される。これにより、プラスに帯電した水分子７３を含む極性溶媒７２は、第２ろ室３５に流れる。上述したように、第３粒子７６は、電気泳動により第１電極３１から引き離され、第３電極３３側に移動しており、第３粒子７６が分離された極性溶媒７２が排出されることで、第１ろ過装置９１の第１ろ室３０内のスラリー（原液）７０の第３粒子７６の濃度を高めることができる。また、第１ろ過装置９１の第２ろ室３５には第４粒子７７、第５粒子７８を含む第１中間処理液７９ａが、ろ液として排出される。

また、第１電極３１と第２電極３２との間に形成される電界を制御することで、ろ材３４を通過する粒子レベル（粒子径）も制御することができる。例えば、第１ろ過装置９１において、第１電極３１に第１電位Ｖ１＝－２０Ｖを印加し、第２電極３２に第２電位Ｖ２＝－３０Ｖを印加することで、第１電極３１と第２電極３２との間にバリアの電界Ｅが形成される。これにより、第１ろ過装置９１は、第３粒子７６がろ材３４を通過することを抑制し、第４粒子７７及び第５粒子７８がろ材３４を通過することを許容する。このため、第１ろ室３０内のスラリー（原液）７０の第３粒子７６の濃度を高めることができる。

つまり、精密ろ過膜（ＭＦ膜）相当のろ材３４を用いた場合であっても、第１電源５１、第２電源５２及び第３電源５３での各電極間の電界制御により、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、あるいはナノろ過膜（ＮＦ膜）相当まで、分離対象の粒子径を変更することができる。限外ろ過膜（ＵＦ膜）は、開口の径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度のろ過膜である。ナノろ過膜（ＮＦ膜）は、開口の径が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下程度のろ過膜である。

図１５に示すように、第２ろ過装置９２では、第１ろ過装置９１の第２ろ室３５からの第４粒子７７、第５粒子７８を含む第１中間処理液７９ａが第１ろ室３０に導入される。図１５に示すように、第２ろ過装置９２において、第１電極３１に近い位置のマイナスに帯電している第４粒子７７には、より強力な斥力（ｆ１）が発生し、第３電極３３に近い位置の第４粒子７７には、より強力な引力（ｆ２）が発生する。第４粒子７７に発生する斥力（ｆ１）及び引力（ｆ２）のベクトルの総和Ｆ５は、矢印に示す方向、すなわち第１電極３１から離れ第３電極３３に近づく方向に作用する。マイナスに帯電した第４粒子７７は、電気泳動により第３電極３３側に移動する。

これにより、第２ろ過装置９２は、第４粒子７７が第１電極３１の表面及びろ材３４の表面に堆積してケーキ層が形成されることを抑制することができる。つまり、ろ材３４の目開き３４ｂのろ過抵抗が増大することを抑制することができる。

例えば、第２ろ過装置９２において、第１電極３１に第１電位Ｖ１＝－４０Ｖを印加し、第２電極３２に第２電位Ｖ２＝－５０Ｖを印加することで、第１電極３１と第２電極３２との間にバリアの電界Ｅが形成される。これにより、第２ろ過装置９２は、マイナスに帯電している第４粒子７７がろ材３４を通過することを抑制し、第４粒子７７の径よりも小さい第５粒子７８がろ材３４を通過することを許容する。このため、第２ろ過装置９２における第１ろ室３０内の第１中間処理液７９ａの第４粒子７７の濃度を高めることができる。また、第２ろ過装置９２の第２ろ室３５には第５粒子７８を含む第２中間処理液７９ｂがろ液として排出される。

図１６に示すように、第３ろ過装置９３では、第２ろ過装置９２の第２ろ室３５からの第５粒子７８を含む第２中間処理液７９ｂが第１ろ室３０に導入される。図１６に示すように、第１電極３１に近い位置のマイナスに帯電している第５粒子７８には、より強力な斥力（ｆ１）が発生し、第３電極３３に近い位置の第５粒子７８には、より強力な引力（ｆ２）が発生する。第５粒子７８に発生する斥力（ｆ１）及び引力（ｆ２）のベクトルの総和Ｆ６は、矢印に示す方向、すなわち第１電極３１から離れ第３電極３３に近づく方向に作用する。マイナスに帯電した第５粒子７８は、電気泳動により第３電極３３側に移動する。

これにより、第３ろ過装置９３は、第５粒子７８が第１電極３１の表面及びろ材３４の表面に堆積してケーキ層が形成されることを抑制することができる。つまり、ろ材３４の目開き３４ｂのろ過抵抗が増大することを抑制することができる。また、第３ろ過装置９３の第２ろ室３５には第３中間処理液７９ｃが清澄ろ液として排出される。

例えば、第３ろ過装置９３において、第１電極３１に第１電位Ｖ１＝－６０Ｖを印加し、第２電極３２に第２電位Ｖ２＝－７０Ｖを印加することで、第１電極３１と第２電極３２との間にバリアの電界Ｅが形成される。これにより、第３ろ過装置９３は、第５粒子７８がろ材３４を通過することを抑制する。このため、第１ろ室３０内の第２中間処理液７９ｂの第５粒子７８の濃度を高めることができる。

このように、第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３は、第１電極３１と第３電極３３との間で、第３粒子７６、第４粒子７７及び第５粒子７８をクーロン力Ｆ（第３粒子７６と第１電極３１との間に発生する斥力）により移動させる電気泳動と、第１電極３１と第２電極３２との間の電界により水分子７３を移動させてろ材３４を通過させる電気浸透とを組み合わせることで、第３粒子７６、第４粒子７７及び第５粒子７８を各々分離できる。また、第１電極３１は、電気泳動の電極と、電気浸透の電極とを兼用する。これにより、単純にスラリー（原液）７０、第１中間処理液７９ａ、及び第２中間処理液７９ｂに圧力を加え、ろ材３４の目開き３４ｂよりも大きい粒径の第３粒子７６、第４粒子７７及び第５粒子７８を分離する方法に比べて、第１電極３１の表面及びろ材３４の表面にケーキ層が形成されることを抑制することができ、ろ過速度を数倍から１０倍以上に向上させることができる。

結果的に、単純にスラリー（原液）７０、第１中間処理液７９ａ、及び第２中間処理液７９ｂに圧力を加えた方法に比べて、それぞれの第１ろ室３０内での第３粒子７６、第４粒子７７及び第５粒子７８の濃縮度を高めることができる。また、ろ材３４の清掃、交換の頻度を少なくすることができ、効率よくスラリー（原液）７０、第１中間処理液７９ａ、又は第２中間処理液７９ｂのろ過を行うことができる。あるいは、単純にスラリー（原液）７０、第１中間処理液７９ａ、又は第２中間処理液７９ｂに圧力を加えてろ過を行う場合に比べて、第１ろ室３０の体積を小さくし、ろ材３４の面積を小さくしても、従来と同程度のろ過速度を実現できる。すなわち、第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３は、小型化を図ることができる。

なお、上述した第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３の構成はあくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２が積層されて形成される負極ろ板と、第３電極３３とは、平行平板状に対向配置される。これに限定されず、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２が積層されて形成される負極ろ板と、第３電極３３とは、それぞれ曲面を有して形成されていてもよい。負極ろ板及び第３電極３３の形状や配置は、第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３の形状、構造に応じて適宜変更できる。また、第１ろ室３０に供給されるスラリー（原液）７０、第１中間処理液７９ａ、及び第２中間処理液７９ｂの濃度は、特に限定されず、第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３が適用される分野に応じて変更できる。

実施形態４では、第１ろ室３０の内部圧力は、加圧されており、第２ろ室３５の内部圧力よりも大きい。他の態様としては、第２ろ室３５の内部圧力を真空引きする等により陰圧することで、第１ろ室３０の内部圧力が、第２ろ室３５の内部圧力よりも相対的に大きくするようにしてもよい。

また、第１電位Ｖ１、第２電位Ｖ２及び第３電位Ｖ３は、分離対象の第３粒子７６、第４粒子７７及び第５粒子７８の種類や、要求されるろ過特性に応じて適宜変更することが好ましい。

第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３は、第３電源５３を備えていなくてもよい。この場合、第３電極３３は、例えば基準電位ＧＮＤに接続される。第３電極３３を基準電位ＧＮＤに接続する場合、第１電極３１、第２電極３２、第３電極３３のそれぞれに電源を設ける場合に比べ、第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３の小型化を図ることができる。

第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３から排出された第１中間処理液７９ａ、第２中間処理液７９ｂ、及び第３中間処理液（ろ液）７９ｃは、必ずしも加圧装置によって搬送されなくてもよく、例えば作業者によって手動で搬送されてもよい。すなわち、ろ過システム３００Ａを用いるろ過方法が、第１ろ過装置９１の第２ろ室３５の第１中間処理液７９ａを、第２ろ過装置９２の第１ろ室３０へ供給するステップと、第２ろ過装置９２の第２ろ室３５の第２中間処理液７９ｂを、第３ろ過装置９３の第１ろ室３０へ供給するステップと、第３ろ過装置９３の第２ろ室３５の第３中間処理液（ろ液）７９ｃを、タンク８０に戻すステップと、を有していてもよい。

ここで、図１２Ａのろ過システム３００Ａでは、第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３を直列に配置している実施形態について説明している。本実施形態のろ過システムは、これに限定されるものではなく、さらに複数のろ過装置を直列に配置するようにしてもよい。なお、本実施形態のろ過システムが、さらに複数のろ過装置を直列に複数配置する場合は、スラリー中に粒径の異なる４成分以上の分離対象物を含むスラリー（原液）７０を分離できる。

また、スラリー中に粒径の異なる２成分を含むような場合には図１２Ｂに示すように、ろ過システム３００Ｂとして、第１ろ過装置９１と、第２ろ過装置９２とを備えるのが好ましい。

以上説明したように、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、実施形態４のろ過システム３００Ａ、３００Ｂは、少なくとも第１ろ過装置９１と、第２ろ過装置９２とを備える。第１ろ過装置９１及び第２ろ過装置９２は、それぞれ、複数の第１開口３１ｂが設けられた第１電極３１と、複数の第２開口３２ｂが設けられ、第１電極３１の一方の面と対向して設けられた第２電極３２と、複数の目開き３４ｂが設けられ、第１電極３１と第２電極３２との間に設けられたろ材３４と、第１電極３１の他方の面と接して設けられる第１ろ室３０と、第１ろ室３０に設けられ、第１電極３１と対向する第３電極３３と、第２電極３２の他方の面と接して設けられる第２ろ室３５と、を有する。第１ろ過装置９１の第２ろ室３５の中間処理液（第１中間処理液７９ａ）が、第２ろ過装置９２の第１ろ室３０へ供給される。

これによれば、第１ろ過装置９１及び第２ろ過装置９２では、第１電極３１と第３電極３３との間で粒子に発生するクーロン力Ｆ（第３粒子７６と第１電極３１との間に発生する斥力）により粒子が第１電極３１から第３電極３３に向かう方向に移動する。このような電気泳動により、第１電極３１の表面及びろ材３４の表面にケーキ層が形成されることを抑制することができる。また、第１電極３１と第２電極３２との間の電界により水分子７３を移動させてろ材３４を透過させる電気浸透により、粒子を分離でき、第１ろ室３０内でのスラリー（原液）７０の粒子の濃縮度を高めることができる。これにより、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加え、ろ材３４の目開き３４ｂよりも大きい粒径の粒子を分離する方法に比べて、ろ過速度を数倍から１０倍以上に向上させることができる。

また、ろ過システム３００Ｂにおいて、第２電極３２の第２電位Ｖ２の絶対値は、第１電極３１の第１電位Ｖ１の絶対値よりも大きい。第１電位Ｖ１と第３電極３３の第３電位Ｖ３との第１電位差は、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との第２電位差よりも大きい。第２ろ過装置９２における第１電位差は、第１ろ過装置９１における第１電位差よりも大きい。

これによれば、第１電極３１と第２電極３２との距離に比べ、ろ材３４を挟んで対向する第１電極３１と第３電極３３との距離が大きい場合でも、電気泳動により、良好に第３粒子７６を第３電極３３側に移動させることができる。また、第１ろ過装置９１及び第２ろ過装置９２のそれぞれにおいて、異なる粒子が分離される。ろ過システム３００Ｂは、２種類の粒子を含むスラリー（原液）７０から、第３粒子７６及び第４粒子７７を別々に分離することができる。

また、図１２Ｂに示すように、ろ過システム３００Ｂは、第２ろ過装置９２における第１ろ室３０へ、第１ろ過装置９１における、第２ろ室３５の中間処理液（第１中間処理液７９ａ）を供給するための第２加圧装置９６をさらに備える。

これによれば、第２ろ過装置９２における第１ろ室３０の圧力を高めることができる。このため、ろ過システム３００Ｂは、第２ろ過装置９２のろ過速度をより向上させることができる。

また、図１２Ａに示すように、ろ過システム３００Ａは、第３ろ過装置９３をさらに備える。第３ろ過装置９３は、複数の第１開口３１ｂが設けられた第１電極３１と、複数の第２開口３２ｂが設けられ、当該第１電極３１の一方の面と対向して設けられた第２電極３２と、複数の目開き３４ｂが設けられ、当該第１電極３１と当該第２電極３２との間に設けられたろ材３４と、当該第１電極３１の他方の面と接して設けられる第１ろ室３０と、当該第１ろ室３０に設けられ、当該第１電極３１と対向する第３電極３３と、当該第２電極３２の他方の面と接して設けられる第２ろ室３５と、を有する。第３ろ過装置９３において、第１電極３１の第１電位Ｖ１と第３電極３３の第３電位Ｖ３との第１電位差は、第１電位Ｖ１と第２電極３２の第２電位Ｖ２との第２電位差よりも大きい。第２ろ過装置９２における、第２ろ室３５の中間処理液（第２中間処理液７９ｂ）が、第３ろ過装置９３における第１ろ室３０へ供給される。第３ろ過装置９３における第１電位差は、第２ろ過装置９２における第１電位差よりも大きい。

これによれば、第１ろ過装置９１、第２ろ過装置９２及び第３ろ過装置９３のそれぞれにおいて、異なる粒子が分離される。ろ過システム３００Ａは、３種類の粒子を含むスラリー（原液）７０から、第３粒子７６、第４粒子７７及び第５粒子７８を別々に分離することができる。

（実施形態４の第１変形例）
図１７は、実施形態４の第１変形例に係るろ過システムの構成例を模式的に示す模式図である。図１８は、実施形態４の第１変形例に係るろ過システムの構成例を模式的に示す断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１７に示すように、実施形態４の第１変形例に係るろ過システム２００Ａは、直列に接続された第１ろ過装置９１Ａと、第２ろ過装置９２Ａと、第３ろ過装置９３Ａと、を備える。図１８に示すように、第１ろ過装置９１Ａ、第２ろ過装置９２Ａ及び第３ろ過装置９３Ａのそれぞれは、筐体２０と、筐体２０の内部に配置される４つのろ過ユニット１００と、第２ろ室３５と、２つの第１電源５１と、２つの第２電源５２と、２つの第３電源５３と、を備える。４つのろ過ユニット１００は、ろ過ユニット１０１と、ろ過ユニット１０２と、ろ過ユニット１０５と、ろ過ユニット１０６と、を含む。ろ過ユニット１０１及びろ過ユニット１０２は、一方向Ｘに並んで配置される。ろ過ユニット１０５及びろ過ユニット１０６は、一方向Ｘに並んで配置される。ろ過ユニット１０１及びろ過ユニット１０５は、一方向Ｘに対して直交する他方向Ｙに並んで配置される。ろ過ユニット１０２及びろ過ユニット１０６は、他方向Ｙに並んで配置される。それぞれのろ過ユニット１００は、第１ろ室３０と、第１電極３１と、第２電極３２と、第３電極３３と、ろ材３４と、を有する。

１つのろ過ユニット１００が備える第１電極３１、第２電極３２、第３電極３３、及びろ材３４は、他方向Ｙで隣り合うろ過ユニット１００と共用される。言い換えると、１つの第１電極３１、１つの第２電極３２、１つの第３電極３３及び１つのろ材３４は、他方向Ｙで隣り合うろ過ユニット１００（ろ過ユニット１０１及びろ過ユニット１０５の組、並びにろ過ユニット１０２及びろ過ユニット１０６の組）で共用される。

ろ過ユニット１０１及びろ過ユニット１０５では、一方向Ｘにおいて（図１８の上から下に向かって）、複数の電極が、第３電極３３、第１電極３１、第２電極３２の順に並ぶ。ろ過ユニット１０２及びろ過ユニット１０６では、一方向Ｘにおいて（図１８の上から下に向かって）、複数の電極が、第２電極３２、第１電極３１、第３電極３３の順に並ぶ。

筐体２０には、スラリー供給部８１と、第１排出部８３と、第２排出部８５とが接続されている。スラリー供給部８１は、スラリー（原液）７０、第１中間処理液７９ａ、又は第２中間処理液７９ｂを第１ろ室３０に供給する配管である。第１排出部８３は、濃縮スラリー７０Ａの一部を第１ろ室３０から排出するための配管である。第１排出部８３は、スラリー供給部８１とは異なる位置に設けられる。第１排出部８３は、バルブ８４を備える。バルブ８４が開放された場合に、第１排出部８３は、第１ろ室３０の濃縮スラリー７０Ａの一部を排出する。濃縮スラリー７０Ａは、分離対象物が分離された濃縮されたスラリー（原液）７０である。第２排出部８５は、第２ろ室３５にある第１中間処理液７９ａ、第２中間処理液７９ｂ、又は第３中間処理液７９ｃを第２ろ室３５から排出するための配管である。第２ろ室３５は、筐体２０の内壁、及び２つの第２電極３２で囲まれる。第２ろ室３５は、一方向Ｘに並んだ２つのろ過ユニット１００の間に配置される。

第１ろ過装置９１Ａにおいて、各電極の駆動によりスラリー（原液）７０の第３粒子７６（図１４参照）に発生する斥力及び引力のベクトルの総和Ｆ４が働くので、第３粒子７６の分散状況に濃度勾配が生じる。第３粒子７６が分離されたスラリー（原液）７０は、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２を順次通過して、第２ろ室３５に第１中間処理液７９ａとして流れる。第１ろ過装置９１Ａの第２ろ室３５にある第１中間処理液７９ａは、第２排出部８５を介して第２ろ過装置９２Ａに供給される。

第２ろ過装置９２Ａにおいて、各電極の駆動により第１中間処理液７９ａの第４粒子７７（図１５参照）に発生する斥力及び引力のベクトルの総和Ｆ５が働くので、第４粒子７７の分散状況に濃度勾配が生じる。第４粒子７７が分離された第１中間処理液７９ａは、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２を順次通過して、第２ろ室３５に第２中間処理液７９ｂとして流れる。第２ろ過装置９２Ａの第２ろ室３５にある第２中間処理液７９ｂは、第２排出部８５を介して第３ろ過装置９３Ａに供給される。

第３ろ過装置９３Ａにおいて、各電極の駆動により第２中間処理液７９ｂの第５粒子７８（図１６参照）に発生する斥力及び引力のベクトルの総和Ｆ６が働くので、第５粒子７８の分散状況に濃度勾配が生じる。第５粒子７８が分離された第２中間処理液７９ｂは、第１電極３１、ろ材３４及び第２電極３２を順次通過して、第２ろ室３５に第３中間処理液（ろ液）７９ｃとして流れる。第３ろ過装置９３Ａの第２ろ室３５にある第３中間処理液（ろ液）７９ｃは、第２排出部８５を介してスラリー（原液）７０が貯留されたタンク８０に戻される（図１７参照）。第３中間処理液（ろ液）７９ｃは、清澄ろ液の極性溶媒７２である。

なお、ろ過システム２００Ａにおいて、複数のろ過ユニット１００は、一方向Ｘ及び他方向Ｙの両方に対して直交する方向（図１８における紙面の奥行き方向）に並んで配置されてもよい。すなわち、複数のろ過ユニット１００は、３次元的に並んで配置されてもよい。

第１ろ過装置９１Ａ、第２ろ過装置９２Ａ及び第３ろ過装置９３Ａのそれぞれは、必ずしも第１電源５１、第２電源５２、及び第３電源５３を２つずつ備えていなくてもよい。第１電源５１、第２電源５２、及び第３電源５３のうち定電圧電源である電源の数は、１つであってもよい。例えば、第１電源５１及び第３電源５３が定電圧電源である場合、第１電源５１及び第３電源５３の数が１つであってもよい。この場合、１つの第１電源５１が複数の第１電極３１に接続され、１つの第３電源５３が複数の第３電極３３に接続される。

（実施形態４の第２変形例）
図１９は、実施形態４の第２変形例に係るろ過装置の構成例を模式的に示す断面図である。上述したように、図１８に示す、４つのろ過ユニット１００は、ろ過ユニット１０１と、ろ過ユニット１０２と、ろ過ユニット１０５と、ろ過ユニット１０６と、を含む。図１８に示すろ過ユニット１０１と、ろ過ユニット１０２と、第２ろ室３５で構成されるろ過ユニットが、図１９に示すろ過ユニット１１０に相当する。同様に、図１８に示すろ過ユニット１０５と、ろ過ユニット１０６と、第２ろ室３５で構成されるろ過ユニットが、図１９に示すろ過ユニット１１０に相当する。図１８では、図１９に示すろ過ユニット１１０が方向Ｙに２つ直列に配置されている。図１９に示す、ろ過装置９４では、ろ過ユニット１１０が方向Ｙに４つ直列に配置されている。

図１９には、ろ過装置９４のＹ方向距離に応じた、第１ろ室３０内のマイナスに帯電した粒子の濃度の関係を模式的に示すグラフが併記されている。ろ過装置９４において、スラリー供給部８１からスラリー７０を第１ろ室３０に導入する。第１ろ室３０内のマイナスに帯電した粒子の濃度は、スラリー供給部８１から濃縮スラリー７０Ａを排出する第１排出部８３側にスラリーが移動するにつれて、増加する。

なお、ろ過装置９４において、隣り合うろ過ユニット１１０の第１ろ室３０の境界には、隔壁を備え、ろ過ユニット１１０間を移動する流量を制限してもよい。

（実施形態４の第３変形例）
図２０は、実施形態４の第３変形例に係る第１ろ過装置、第２ろ過装置及び第３ろ過装置の模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図２０に示すように、実施形態４の第３変形例に係るろ過システム２００Ｂは、直列に接続された第１ろ過装置９１Ｂと、第２ろ過装置９２Ｂと、第３ろ過装置９３Ｂと、を備える。第１ろ過装置９１Ｂ、第２ろ過装置９２Ｂ、及び第３ろ過装置９３Ｂのそれぞれは、８つのろ過ユニット１００と、２つの第２ろ室３５と、を備える。図１０と同様であるので、図示は省略するが、実施形態４の第３変形例に係るろ過システム２００Ｂは、４つの第１電源５１と、４つの第２電源５２と、４つの第３電源５３と、を備える。

８つのろ過ユニット１００は、ろ過ユニット１０１と、ろ過ユニット１０２と、ろ過ユニット１０３と、ろ過ユニット１０４と、ろ過ユニット１０５と、ろ過ユニット１０６と、ろ過ユニット１０７と、ろ過ユニット１０８と、を含む。ろ過ユニット１０１、ろ過ユニット１０２、ろ過ユニット１０３と、及びろ過ユニット１０４は、一方向Ｘに並んで配置される。ろ過ユニット１０５及びろ過ユニット１０６、ろ過ユニット１０７、及びろ過ユニット１０８は、一方向Ｘに並んで配置される。ろ過ユニット１０３及びろ過ユニット１０７は、他方向Ｙに並んで配置される。ろ過ユニット１０４及びろ過ユニット１０８は、他方向Ｙに並んで配置される。

１つのろ過ユニット１００が備える第１電極３１、第２電極３２、第３電極３３、及びろ材３４は、他方向Ｙで隣り合うろ過ユニット１００と共用される。言い換えると、１つの第１電極３１、１つの第２電極３２、１つの第３電極３３及び１つのろ材３４は、他方向Ｙで隣り合うろ過ユニット１００（ろ過ユニット１０３及びろ過ユニット１０７の組、並びにろ過ユニット１０４及びろ過ユニット１０８の組）で共用される。

ろ過ユニット１０３及びろ過ユニット１０７では、一方向Ｘにおいて（図２０の上から下に向かって）、複数の電極が、第３電極３３、第１電極３１、第２電極３２の順に並ぶ。ろ過ユニット１０４及びろ過ユニット１０８では、一方向Ｘにおいて（図２０の上から下に向かって）、複数の電極が、第２電極３２、第１電極３１、第３電極３３の順に並ぶ。

ろ過ユニット１０２が備える第３電極３３は、一方向Ｘで隣り合うろ過ユニット１０３と共用される。ろ過ユニット１０６が備える第３電極３３は、一方向Ｘで隣り合うろ過ユニット１０７と共用される。言い換えると、一方向Ｘに２つの並んだ第１ろ室３０の間は、一方向Ｘに隣り合うろ過ユニット１００（ろ過ユニット１０２及びろ過ユニット１０３の組、並びにろ過ユニット１０６及びろ過ユニット１０７の組）で共用される第３電極３３で区画されている。

スラリー（原液）７０は、第１ろ過装置９１Ｂのろ過ユニットに設けた供給部１６Ａに導入され、第１ろ過装置９１Ｂのろ過ユニット１０１、１０２の第１ろ室３０内に供給される。

第１ろ室３０に設けた第１排出部８３１は、ろ過ユニット１０５及びろ過ユニット１０６の第１ろ室３０の濃縮スラリー（原液）７０Ａの一部を排出する。第２排出部８５１は、ろ過ユニット１０５及びろ過ユニット１０６の間の第２ろ室３５にある。第２排出部８５１は、第１中間処理液７９ａ、第２中間処理液７９ｂ、又は第３中間処理液７９ｃを第２ろ室３５から排出するための配管である。第２排出部８５１からの排出液は、ろ過ユニット１０３及びろ過ユニット１０４の第１ろ室３０に接続される。

第３排出部８３２は、ろ過ユニット１０７及びろ過ユニット１０８の第１ろ室３０の濃縮スラリー７０Ａを排出する。第４排出部８５２は、ろ過ユニット１０７及びろ過ユニット１０８の間の第２ろ室３５にある第１中間処理液７９ａ、第２中間処理液７９ｂ、又は第３中間処理液（ろ液）７９ｃを第２ろ室３５から排出するための配管である。

なお、第１ろ過装置９１Ｂと、第２ろ過装置９２Ｂと、第３ろ過装置９３Ｂにおいては、必ずしも４つのろ過ユニット１００が一方向Ｘに並んでいなくてもよい。一方向Ｘに並ぶろ過ユニット１００の数は、３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。また、一方向Ｘに２つの並んだ第１ろ室３０の間に配置される第３電極３３は、必ずしも２つのろ過ユニット１００で共用されなくてもよい。すなわち、一方向Ｘに２つの並んだ第１ろ室３０の間に、互いに絶縁された２つの第３電極３３が配置されてもよい。

なお、ろ過システム２００Ｂにおいて、複数のろ過ユニット１００は、一方向Ｘ及び他方向Ｙの両方に対して直交する方向（図２０における紙面の奥行き方向）に並んで配置されてもよい。すなわち、複数のろ過ユニット１００は、３次元的に並んで配置されてもよい。

第１ろ過装置９１Ｂ、第２ろ過装置９２Ｂ及び第３ろ過装置９３Ｂのそれぞれは、必ずしも第１電源５１、第２電源５２、及び第３電源５３を４つずつ備えていなくてもよい。第１電源５１、第２電源５２、及び第３電源５３のうち定電圧電源である電源の数は、１つであってもよい。例えば、第１電源５１及び第３電源５３が定電圧電源である場合、第１電源５１及び第３電源５３の数が１つであってもよい。この場合、１つの第１電源５１が複数の第１電極３１に接続され、１つの第３電源５３が複数の第３電極３３に接続される。

図２０において、第１ろ過装置９１Ｂのろ過ユニット１０５、１０６に設けた第２排出部８５１から排出された符号Ａ（ろ液（第１中間処理液７９ａ、第２中間処理液７９ｂ、第３中間処理液７９ｃ））は、下段のろ過ユニット１０３のスラリー供給部１６Ｂから導入され、ろ過ユニット１０３、１０４の第１ろ室３０内に供給される。

さらに、第１ろ過装置９１Ｂのろ過ユニット１０７、１０８の第４排出部８５２から排出される符号Ｂ（ろ液（第１中間処理液７９ａ、第２中間処理液７９ｂ、第３中間処理液７９ｃ）は、直列に配置された第２ろ過装置９２Ｂのろ過ユニットに設けた供給部１６Ａに導入され、第２ろ過装置９２Ｂのろ過ユニット１０１、１０２の第１ろ室３０内に供給される。

（実施形態５）
図２１は、実施形態５に係るろ過装置の模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図２１に示すように、実施形態５のろ過装置１０は、筐体４０と、第１ろ室４００と、第１電極４０１と、第２電極４０２と、第３電極４０３と、第１ろ材４０４と、第２ろ室４０５と、第４電極４１１と、第５電極４１２と、第２ろ材４１４と、第３ろ室４１５と、第６電極４２１と、第７電極４２２と、第３ろ材４２４と、第４ろ室４２５と、第１電源６１と、第２電源６２と、第４電源６４と、第５電源６５と、第６電源６６と、第７電源６７と、を有する。

第１ろ室４００は、筐体４０の内壁、第１電極４０１、及び第３電極４０３で囲まれた空間である。第１電極４０１及び第２電極４０２は、メッシュ状の電極である。具体的には、第１電極４０１は、複数の導電細線４０１ａを有し、複数の導電細線４０１ａの間に複数の第１開口４０１ｂが設けられる。第２電極４０２は、複数の導電細線４０２ａを有し、複数の導電細線４０２ａの間に複数の第２開口４０２ｂが設けられる。第２電極４０２は、第１ろ材４０４を介して第１電極４０１の一方の面（下面）と対向して設けられる。言い換えると、第１ろ材４０４は、第１電極４０１と第２電極４０２との間に設けられる。第１電極４０１及び第２電極４０２は、第１ろ材４０４と直接、接して設けられる。第３電極４０３は、板状の部材であり、第１ろ室４００を挟んで第１電極４０１の他方の面（上面）と対向して設けられる。

第１ろ材４０４は、ろ過膜４０４ａと、第１目開き４０４ｂと、を含む。ろ過膜４０４ａに複数の第１目開き４０４ｂが設けられている。ろ過膜４０４ａに対して電界が働く。第１ろ材４０４は、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜（Ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｍｂｒａｎｅ））が用いられる。実施形態５では、第１ろ材４０４は、樹脂材料等の絶縁材料で形成されている。第２ろ室４０５は、第２電極４０２を挟んで第１電極４０１とは反対側に配置される。第２ろ室４０５は、第２電極４０２と接して設けられる。

第１電極４０１は、第１電源６１の第２端子６１ｂと電気的に接続される。また、第１電極４０１は、第２電源６２の第１端子６２ａと電気的に接続される。第２電極４０２は、第２電源６２の第２端子６２ｂと電気的に接続される。第３電極４０３及び第１電源６１の第１端子６１ａは、基準電位ＧＮＤに接続される。

第１電源６１は、第１電極４０１に、第３粒子７６、第４粒子７７、及び第５粒子７８の極性と同じ極性の第１電位Ｖ１を供給する。第１電位Ｖ１は、例えば－２０Ｖである。第２電源６２は、第２電極４０２に、第３粒子７６、第４粒子７７、及び第５粒子７８の極性と同じ極性であって、第１電位Ｖ１の絶対値よりも大きい絶対値の第２電位Ｖ２を供給する。第２電位Ｖ２は、例えば－３０Ｖである。第１電極４０１の第１電位Ｖ１（－２０Ｖ）と第３電極４０３の第３電位（０Ｖ）との電位差（２０Ｖ）は、第１電位Ｖ１（－２０Ｖ）と第２電極４０２の第２電位Ｖ２（－３０Ｖ）との電位差（１０Ｖ）よりも大きい。なお、ろ過装置１０がさらに第３電源を備えており、第３電源が第３電極４０３に第３粒子７６、第４粒子７７、及び第５粒子７８の極性と異なる極性の第３電位Ｖ３（例えば＋３０Ｖ）を供給してもよい。第１電位Ｖ１、第２電位Ｖ２及び第３電位Ｖ３は、絶対値で１ｍＶ以上１０００Ｖ以下の範囲で設定することができる。

第４電極４１１及び第５電極４１２は、メッシュ状の電極である。具体的には、第４電極４１１は、複数の導電細線４１１ａを有し、複数の導電細線４１１ａの間に複数の第４開口４１１ｂが設けられる。第４電極４１１は、第２電極４０２との間に第２ろ室４０５を挟んで配置される。第５電極４１２は、複数の導電細線４１２ａを有し、複数の導電細線４１２ａの間に複数の第５開口４１２ｂが設けられる。第５電極４１２は、第２ろ材４１４を介して第４電極４１１の一方の面（下面）と対向して設けられる。言い換えると、第２ろ材４１４は、第４電極４１１と第５電極４１２との間に設けられる。第４電極４１１及び第５電極４１２は、第２ろ材４１４と直接、接して設けられる。第４電極４１１及び第５電極４１２は、例えば、チタン合金やアルマイト処理されたアルミニウム合金が用いられる。

第２ろ材４１４は、ろ過膜４１４ａと、第２目開き４１４ｂと、を含む。ろ過膜４１４ａに複数の第２目開き４１４ｂが設けられている。ろ過膜４１４ａに対して電界が働く。第２目開き４１４ｂの大きさは、第１ろ材４０４の第１目開き４０４ｂと同じである。第２ろ材４１４は、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜（Ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｍｂｒａｎｅ））、限外ろ過膜（ＵＦ膜（Ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｍｂｒａｎｅ））等が用いられる。第２ろ材４１４は、樹脂材料等の絶縁材料で形成されている。第３ろ室４１５は、第５電極４１２を挟んで第４電極４１１とは反対側に配置される。第３ろ室４１５は、第５電極４１２と接して設けられる。

第４電極４１１は、第４電源６４の第２端子６４ｂと電気的に接続される。また、第４電極４１１は、第５電源６５の第１端子６５ａと電気的に接続される。第５電極４１２は、第５電源６５の第２端子６５ｂと電気的に接続される。第４電源６４の第１端子６４ａは、基準電位ＧＮＤに接続される。

第４電源６４は、第４電極４１１に、第３粒子７６、第４粒子７７、及び第５粒子７８の極性と同じ極性の第４電位Ｖ４を供給する。第４電位Ｖ４は、例えば－４０Ｖである。第５電源６５は、第５電極４１２に、第３粒子７６、第４粒子７７、及び第５粒子７８の極性と同じ極性であって、第４電位Ｖ４の絶対値よりも大きい絶対値の第５電位Ｖ５を供給する。第５電位Ｖ５は、例えば－５０Ｖである。第４電極４１１の第４電位Ｖ４（－４０Ｖ）と第３電位Ｖ３（０Ｖ）との電位差（４０Ｖ）は、第４電位Ｖ４（－４０Ｖ）と第５電極４１２の第５電位（－５０Ｖ）との電位差（１０Ｖ）よりも大きい。第４電位Ｖ４（－４０Ｖ）と第３電位Ｖ３（０Ｖ）との電位差（４０Ｖ）は、第１電位Ｖ１（－２０）と第３電位Ｖ３（０Ｖ）との電位差（２０Ｖ）よりも大きい。第４電位Ｖ４及び第５電位Ｖ５は、絶対値で１ｍＶ以上１０００Ｖ以下の範囲で設定することができる。

第６電極４２１及び第７電極４２２は、メッシュ状の電極である。具体的には、第６電極４２１は、複数の導電細線４２１ａを有し、複数の導電細線４２１ａの間に複数の第６開口４２１ｂが設けられる。第６電極４２１は、第５電極４１２との間に第３ろ室４１５を挟んで配置される。第７電極４２２は、複数の導電細線４２２ａを有し、複数の導電細線４２２ａの間に複数の第７開口４２２ｂが設けられる。第７電極４２２は、第３ろ材４２４を介して第６電極４２１の一方の面（下面）と対向して設けられる。言い換えると、第３ろ材４２４は、第６電極４２１と第７電極４２２との間に設けられる。第６電極４２１及び第７電極４２２は、第３ろ材４２４と直接、接して設けられる。第６電極４２１及び第７電極４２２は、例えば、チタン合金やアルマイト処理されたアルミニウム合金が用いられる。

第３ろ材４２４は、ろ過膜４２４ａと、第３目開き４２４ｂと、を含む。ろ過膜４２４ａに複数の第３目開き４２４ｂが設けられている。ろ過膜４２４ａに対して電界が働く。第３目開き４２４ｂの大きさは、第２ろ材４１４の第２目開き４１４ｂと同じである。第３ろ材４２４は、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜（Ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｍｂｒａｎｅ））が用いられる。第３ろ材４２４は、樹脂材料等の絶縁材料で形成されている。第４ろ室４２５は、第７電極４２２を挟んで第６電極４２１とは反対側に配置される。第４ろ室４２５は、第７電極４２２と接して設けられる。

第６電極４２１は、第６電源６６の第２端子６６ｂと電気的に接続される。また、第６電極４２１は、第７電源６７の第１端子６７ａと電気的に接続される。第７電極４２２は、第７電源６７の第２端子６７ｂと電気的に接続される。第６電源６６の第１端子６６ａは、基準電位ＧＮＤに接続される。

第６電源６６は、第６電極４２１に、第３粒子７６、第４粒子７７、及び第５粒子７８の極性と同じ極性の第６電位Ｖ６を供給する。第６電位Ｖ６は、例えば－６０Ｖである。第７電源６７は、第７電極４２２に、第３粒子７６、第４粒子７７、及び第５粒子７８の極性と同じ極性であって、第６電位Ｖ６の絶対値よりも大きい絶対値の第７電位Ｖ７を供給する。第７電位Ｖ７は、例えば－７０Ｖである。第６電極４２１の第６電位Ｖ６（－６０Ｖ）と第３電位Ｖ３（０Ｖ）との電位差（６０Ｖ）は、第６電位Ｖ６（－６０Ｖ）と第７電極４２２の第７電位Ｖ７（－７０Ｖ）との電位差（１０Ｖ）よりも大きい。第６電位Ｖ６（－６０Ｖ）と第３電位Ｖ３（０Ｖ）との電位差（６０Ｖ）は、第４電位Ｖ４（－４０Ｖ）と第３電位（０Ｖ）との電位差（４０Ｖ）よりも大きい。第６電位Ｖ６及び第７電位Ｖ７は、絶対値で１ｍＶ以上１０００Ｖ以下の範囲で設定することができる。

加圧装置９９は、第４ろ室４２５のろ液７９ｃを第１ろ室４００に戻す。加圧装置９９は、例えば加圧ポンプである。加圧装置９９及び配管を用いて液体を搬送することは、流体コンベアとも呼ばれる。加圧装置９９は、第１ろ室４００、第２ろ室４０５及び第３ろ室４１５のろ過抵抗（圧力損失）の合計よりも大きな圧力を第１ろ室４００に与えることができる。加圧装置９９の循環流量は、第１ろ室４００、第２ろ室４０５及び第３ろ室４１５のうち最もろ過速度（取得ろ液量）の少ないろ室の容量以下である。

第１ろ室４００において、第１電極４０１に近い位置の第３粒子７６には、より強力な斥力が発生し、第３電極４０３に近い位置の第３粒子７６には、より強力な引力が発生する。マイナスに帯電した第３粒子７６に発生する斥力及び引力のベクトルの総和Ｆ４は、矢印に示す方向、すなわち第１電極４０１から離れ第３電極４０３に近づく方向に作用する。マイナスに帯電した第３粒子７６は、電気泳動により第３電極４０３側に移動する。

これにより、第１ろ室４００において、第３粒子７６が第１電極４０１の表面及び第１ろ材４０４の表面に堆積してケーキ層が形成されることが抑制される。つまり、第１ろ材４０４の第１目開き４０４ｂのろ過抵抗が増大することを抑制することができる。

また、プラスに帯電した水分子７３は、第１電極４０１との間に引力が発生する。プラスに帯電した水分子７３に作用する引力Ｆ２は、矢印に示す方向、すなわち第３電極４０３から第１電極４０１に向かう方向に作用する。プラスに帯電した水分子７３は、第１電極４０１側に移動する。この際、第１電極４０１と第２電極４０２との間の電位差により、第１ろ材４０４を厚さ方向に貫通するように、第１電極４０１から第２電極４０２に向かう電界が形成されている。

第１電極４０１側に移動した水分子７３は、電界Ｅにより力を受けて、第２電極４０２側に引っ張られて第１ろ材４０４を通過する。プラスに帯電した水分子７３の移動に伴って、帯電していない水分子も第２電極４０２側に引きずられて、電気浸透流が形成される。これにより、プラスに帯電した水分子７３を含む極性溶媒７２は、第２ろ室４０５に流れる。上述したように、第３粒子７６は、電気泳動により第１電極４０１から引き離され、第３電極４０３側に移動しており、第３粒子７６が分離された極性溶媒７２が排出されることで、第１ろ室４００内のスラリー（原液）７０の第３粒子７６の濃度を高めることができる。

また、第１電極４０１と第２電極４０２との間に形成される電界Ｅを制御することで、第１ろ材４０４を通過する粒子レベル（粒子径）も制御することができる。例えば、第１電極４０１に第１電位Ｖ１＝－２０Ｖを印加し、第２電極４０２に第２電位Ｖ２＝－３０Ｖを印加することで、第１電極４０１と第２電極４０２との間にバリアの電界Ｅが形成される。これにより、ろ過装置１０は、第３粒子７６が第１ろ材４０４を通過することを抑制し、第４粒子７７及び第５粒子７８が第１ろ材４０４を通過することを許容する。このため、第１ろ室４００内のスラリー（原液）７０の第３粒子７６の濃度を高めることができる。

例えば、第４電極４１１に第４電位Ｖ４＝－４０Ｖを印加し、第５電極４１２に第５電位Ｖ５＝－５０Ｖを印加することで、第４電極４１１と第５電極４１２との間にバリアの電界Ｅが形成される。これにより、ろ過装置１０は、第４粒子７７が第２ろ材４１４を通過することを抑制し、第５粒子７８が第２ろ材４１４を通過することを許容する。このため、第２ろ室４０５内の第１中間処理液７９ａの第４粒子７７の濃度を高めることができる。

例えば、第６電極４２１に第６電位Ｖ６＝－６０Ｖを印加し、第７電極４２２に第７電位Ｖ７＝－７０Ｖを印加することで、第６電極４２１と第７電極４２２との間にバリアの電界が形成される。これにより、ろ過装置１０は、第５粒子７８が第３ろ材４２４を通過することを抑制する。このため、第３ろ室４１５内の第２中間処理液７９ｂの第５粒子７８の濃度を高めることができる。

以上説明したように、実施形態５のろ過装置１０は、複数の第１開口４０１ｂが設けられた第１電極４０１と、複数の第２開口４０２ｂが設けられ、第１電極４０１の一方の面と対向して設けられた第２電極４０２と、複数の第１目開き４０４ｂが設けられ、第１電極４０１と第２電極４０２との間に設けられた第１ろ材４０４と、第１電極４０１の他方の面と接して設けられる第１ろ室４００と、第１ろ室４００に設けられ、第１電極４０１と対向する第３電極４０３と、第２電極４０２の他方の面と接して設けられる第２ろ室４０５と、を有する。さらに、ろ過装置１０は、第２電極４０２との間に第２ろ室４０５を挟み、複数の第４開口４１１ｂが設けられた第４電極４１１と、複数の第５開口４１２ｂが設けられ、第４電極４１１の一方の面と対向して設けられた第５電極４１２と、複数の第２目開き４１４ｂが設けられ、第４電極４１１と第５電極４１２との間に設けられた第２ろ材４１４と、第５電極４１２の他方の面と接して設けられる第３ろ室４１５と、を有する。第１電極４０１の第１電位Ｖ１と第３電極４０３の第３電位Ｖ３との電位差は、第１電位Ｖ１と第２電極４０２の第２電位Ｖ２との電位差よりも大きい。第４電極４１１の第４電位Ｖ４と第３電位Ｖ３との電位差は、第４電位Ｖ４と第５電極４１２の第５電位Ｖ５との電位差よりも大きい。第４電位Ｖ４と第３電位Ｖ３との電位差は、第１電位Ｖ１と第３電位Ｖ３との電位差よりも大きい。

これによれば、ろ過装置１０では、第１電極４０１と第３電極４０３との間で粒子に発生するクーロン力Ｆにより粒子が第１電極４０１から第３電極４０３に向かう方向に移動する。このような電気泳動により、第１電極４０１の表面及び第１ろ材４０４の表面にケーキ層が形成されることを抑制することができる。また、第１電極４０１と第２電極４０２との間の電界により水分子７３を移動させて第１ろ材４０４を透過させる電気浸透により、粒子を分離でき、第１ろ室４００内でのスラリー（原液）７０の粒子の濃縮度を高めることができる。これにより、単純にスラリー（原液）７０に圧力を加え、第１ろ材４０４の第１目開き４０４ｂよりも大きい粒径の粒子を分離する方法に比べて、ろ過速度を数倍から１０倍以上に向上させることができる。また、第１ろ室４００及び第２ろ室４０５のそれぞれにおいて、異なる粒子が分離される。ろ過装置１０は、２種類の粒子を含むスラリー（原液）７０から、第３粒子７６及び第４粒子７７を別々に分離することができる。

また、実施形態５のろ過装置１０は、第５電極４１２との間に第３ろ室４１５を挟み、複数の第６開口４２１ｂが設けられた第６電極４２１と、複数の第７開口４２２ｂが設けられ、第６電極４２１の一方の面と対向して設けられた第７電極４２２と、複数の第３目開き４２４ｂが設けられ、第６電極４２１と第７電極４２２との間に設けられた第３ろ材４２４と、第７電極４２２の他方の面と接して設けられる第４ろ室４２５と、を有する。第６電極４２１の第６電位Ｖ６と第３電位Ｖ３との電位差は、第６電位Ｖ６と第７電極４２２の第７電位Ｖ７との電位差よりも大きい。第６電位Ｖ６と第３電位Ｖ３との電位差は、第４電位Ｖ４と第３電位Ｖ３との電位差よりも大きい。

これによれば、第１ろ室４００、第２ろ室４０５、及び第３ろ室４１５のそれぞれにおいて、異なる粒子が分離される。ろ過装置１０は、３種類の粒子を含むスラリー（原液）７０から、第３粒子７６、第４粒子７７、及び第５粒子７８を別々に分離することができる。

なお、分離された第３粒子７６、第４粒子７７及び第５粒子７８の各分離物は別途精製され、その成分の性質に応じて、例えば健康食品の添加物、保湿化粧品、育毛剤成分等適宜、有価物として回収される。

（実施形態６）
図２２は、実施形態６に係るろ過装置の構成例を模式的に示す断面図である。図２３は、実施形態６に係る第３電極の構成例を模式的に示す平面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図２２に示すように、実施形態６のろ過装置１０は、実施形態２の第３電極３３を回転可能としている。実施形態６のろ過装置１０は、実施形態１の構成に加え、モータＭと、接続導体５６が回転しても電位を供給可能な電極ブラシＢＥとを備える。モータＭは、接続導体５６を回転し、第３電極３３を回転する。

図２３に示すように、第３電極３３は、樹脂製の基材３３Ｂの表面に露出する、厚みが例えば１ｍｍから２ｍｍ程度の羽根付き電極３３Ａを有する。羽根付き電極３３Ａは、複数の羽根部３３ｐと、複数の羽根部３３ｐを電気的に接続する中央部３３Ｃとを備える。中央部３３Ｃの裏面には、接続導体５６が当接しており、第３電極３３には、第３電位Ｖ３が供給される。

第３電極３３の周囲には、第１粒子７１が滞留する。第１粒子７１の滞留時間が長いと、第１粒子７１が変性する可能性がある。実施形態６のろ過装置１０は、第３電極３３を回転させるので、第３電極３３の回りの極性溶媒７２を撹拌することができる。その結果、第１粒子７１が移動して、第３電極３３の表面近傍に存在し続けることを抑制できる。その結果、第１粒子７１の変性を抑制し、第１電極３１と第３電極３３との間の電界分布を均一にすることができる。

実施形態６のろ過装置１０は、実施形態２以外の上述した実施形態の第３電極３３を回転可能としてもよい。また、実施形態６では、第３電極３３が回転するが、第１電極３１及び第２電極３２が回転してもよい。

（変形例）
なお、実施形態１から実施形態６のスラリー（原液）７０の溶媒は、極性溶媒であるプラスに帯電している水分子７３を例示しているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、非極性溶媒（例えばトルエン、ジオキサン、ＥＧ（エチレングリコール）、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）、油（植物油、鉱物油）等）であってもよい。

なお、上記した実施の形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定して解釈するためのものではない。本開示は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本開示にはその等価物も含まれる。

（付記）
本実施形態は、以下の構成を含む。
（１）
複数の第１開口が設けられた第１電極と、
複数の第２開口が設けられ、前記第１電極の一方の面と対向して設けられた第２電極と、
複数の目開きが設けられ、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられたろ材と、
前記第１電極の他方の面と接して設けられ、分離対象の粒子と液体とを含む対象処理液が供給されるろ室と、
前記ろ室を挟んで前記第１電極と対向する第３電極と、を含む、
ろ過装置。
（２）
前記第１電極に、前記粒子の極性と同じ極性の第１電位が供給され、
前記第２電極に、前記粒子の極性と同じ極性であって、前記第１電位の絶対値よりも異なる絶対値の第２電位が供給される、
上記（１）に記載のろ過装置。
（３）
前記第１電極に、前記粒子の極性と同じ極性の前記第１電位を供給する第１電源と、
前記第２電極に、前記粒子の極性と同じ極性の前記第２電位を供給する第２電源と、をさらに有し、
前記第３電極は、基準電位に接続される
上記（２）に記載のろ過装置。
（４）
前記第２電位の絶対値は前記第１電位の絶対値よりも大きく、
前記第１電位と前記基準電位との電位差は、前記第１電位と前記第２電位との電位差よりも大きい
上記（３）に記載のろ過装置。
（５）
前記第１電源は、定電圧源であり、
前記第２電源は、定電流源である
上記（３）又は上記（４）に記載のろ過装置。
（６）
前記第１電極に、前記粒子の極性と同じ極性の第１電位を供給する第１電源と、
前記第２電極に、前記粒子の極性と同じ極性の第２電位を供給する第２電源と、
前記第３電極に、前記粒子の極性と異なる極性の第３電位を供給する第３電源と、をさらに有する
上記（１）に記載のろ過装置。
（７）
前記第２電位の絶対値は前記第１電位の絶対値よりも大きく、
前記第１電位と前記第３電位との電位差は、前記第１電位と前記第２電位との電位差よりも大きい
上記（６）に記載のろ過装置。
（８）
前記第１電源及び前記第３電源は、定電圧源であり、
前記第２電源は、定電流源である
上記（６）又は上記（７）に記載のろ過装置。
（９）
前記第１電極の表面に垂直な方向で、
前記第２電極、前記ろ材、前記第１電極、前記ろ室、前記第３電極の順に積層され、前記第１電極と前記第２電極との間の距離は、前記第１電極と前記第３電極との間の距離よりも小さい
上記（１）から上記（８）のいずれか１つに記載のろ過装置。
（１０）
前記目開きの大きさは、前記第１開口及び前記第２開口よりも小さい
上記（１）から上記（９）のいずれか１つに記載のろ過装置。
（１１）
さらに、貫通孔を有する側部筐体と、前記側部筐体を支持する下部筐体と、前記側部筐体の前記貫通孔に挿入される上部筐体と、を有し、
前記第１電極、前記第２電極及び前記ろ材の外縁は、前記側部筐体と前記下部筐体との間に挟まれて固定され、
前記第３電極は、前記上部筐体の前記下部筐体と対向する面に固定され、
前記第１電極、前記第２電極及び前記ろ材と、前記側部筐体の内壁と、前記第３電極とで囲まれた空間に前記ろ室が形成される
上記（１）から上記（１０）のいずれか１つに記載のろ過装置。
（１２）
前記第３電極は、回転する、
上記（１）から上記（１１）のいずれか１つに記載のろ過装置。
（１３）
複数のろ過ユニットを有するろ過装置であって、
前記ろ過ユニットは、
複数の第１開口が設けられた第１電極と、
複数の第２開口が設けられ、かつ前記第１電極の一方の面と対向して設けられた第２電極と、
複数の目開きが設けられ、かつ前記第１電極と前記第２電極との間に設けられたろ材と、
前記第１電極の他方の面と接して設けられる第１ろ室と、
前記第１ろ室に設けられ、かつ前記第１電極と対向する第３電極と、を含み、
２つの、前記ろ過ユニットが一方向に並んで配置され、２つの前記第２電極の間に設けられる第２ろ室を備える、ろ過装置。
（１４）
一方の前記ろ過ユニットでは、前記一方向において、複数の電極が、前記第３電極、前記第１電極、前記第２電極の順に並び、
他方の前記ろ過ユニットでは、前記一方向において、複数の電極が、前記第２電極、前記第１電極、前記第３電極の順に並ぶ、上記（１３）に記載のろ過装置。
（１５）
前記第１ろ室には、対象処理液を供給するための供給部と、前記供給部とは異なる位置に設けられ、前記対象処理液の一部を排出するための第１排出部とが接続されている上記（１３）又は上記（１４）に記載のろ過装置。
（１６）
前記一方向に対して直交する他方向に２つの前記ろ過ユニットが並んで配置される
上記（１３）から上記（１５）のいずれか１つに記載のろ過装置。
（１７）
前記第２ろ室には、前記第２ろ室にあるろ液を排出するための第２排出部が接続されている、上記（１３）から上記（１６）のいずれか１つに記載のろ過装置。
（１８）
３つ以上の前記ろ過ユニットが並んで配置され、
２つの並んだ前記第１ろ室の間は、隣り合う前記ろ過ユニットで共用される前記第３電極で区画されている、上記（１３）から上記（１７）のいずれか１つに記載のろ過装置。
（１９）
１つの前記ろ過ユニットにおいて、前記第２電極の第２電位の絶対値は、前記第１電極の第１電位の絶対値よりも大きく、前記第１電位と前記第３電極の第３電位との電位差は、前記第１電位と前記第２電位との電位差よりも大きい、
上記（１３）から上記（１８）のいずれか１つに記載のろ過装置。
（２０）
定電圧電源である第１電源を含み、
１つの前記第１電源が、複数の前記第１電極に第１電位を供給する
上記（１３）から上記（１９）のいずれか１つに記載のろ過装置。
（２１）
第２電源を定電圧電源とした場合、
１つの前記第２電源が、複数の前記第２電極に第２電位を供給する
上記（１３）から上記（２０）のいずれか１つに記載のろ過装置。
（２２）
定電圧電源である第３電源を含み、
１つの前記第３電源が、複数の前記第３電極に第３電位を供給する
上記（１３）から上記（２１）のいずれか１つに記載のろ過装置。
（２３）
第１ろ過装置と、第２ろ過装置とを備え、
前記第１ろ過装置及び前記第２ろ過装置は、それぞれ、
複数の第１開口が設けられた第１電極と、
複数の第２開口が設けられ、前記第１電極の一方の面と対向して設けられた第２電極と、
複数の目開きが設けられ、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられたろ材と、
前記第１電極の他方の面と接して設けられる第１ろ室と、
前記第１ろ室に設けられ、前記第１電極と対向する第３電極と、
前記第２電極の他方の面と接して設けられる第２ろ室と、
を有し、
前記第１ろ過装置の第２ろ室の中間処理液が、前記第２ろ過装置の第１ろ室へ供給される、
ろ過システム。
（２４）
前記第２電極の第２電位の絶対値は、前記第１電極の第１電位の絶対値よりも大きく、
前記第１電位と前記第３電極の第３電位との第１電位差は、前記第１電位と前記第２電位との第２電位差よりも大きく、
前記第２ろ過装置における第１電位差は、前記第１ろ過装置における第１電位差よりも大きい、
上記（２３）に記載のろ過システム。
（２５）
前記第２ろ過装置における第１ろ室へ、前記第１ろ過装置における、第２ろ室の中間処理液を供給するための加圧装置をさらに備える、
上記（２３）又は上記（２４）に記載のろ過システム。
（２６）
第３ろ過装置をさらに備え、
前記第３ろ過装置は、
複数の第１開口が設けられた第１電極と、
複数の第２開口が設けられ、当該第１電極の一方の面と対向して設けられた第２電極と、
複数の目開きが設けられ、当該第１電極と当該第２電極との間に設けられたろ材と、
当該第１電極の他方の面と接して設けられる第１ろ室と、
当該第１ろ室に設けられ、当該第１電極と対向する第３電極と、
当該第２電極の他方の面と接して設けられる第２ろ室と、
を有し、
前記第３ろ過装置において、前記第１電極の第１電位と前記第３電極の第３電位との第１電位差は、前記第１電位と前記第２電極の第２電位との第２電位差よりも大きく、
前記第２ろ過装置における、第２ろ室の中間処理液が、前記第３ろ過装置における第１ろ室へ供給され、
前記第３ろ過装置における第１電位差は、前記第２ろ過装置における第１電位差よりも大きい、
上記（２３）から上記（２５）のいずれか１つに記載のろ過システム。
（２７）
複数の第１開口が設けられた第１電極と、
複数の第２開口が設けられ、前記第１電極の一方の面と対向して設けられた第２電極と、
複数の第１目開きが設けられ、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた第１ろ材と、
前記第１電極の他方の面と接して設けられる第１ろ室と、
前記第１ろ室に設けられ、前記第１電極と対向する第３電極と、
前記第２電極の他方の面と接して設けられる第２ろ室と、
前記第２電極との間に前記第２ろ室を挟み、複数の第４開口が設けられた第４電極と、
複数の第５開口が設けられ、前記第４電極の一方の面と対向して設けられた第５電極と、
複数の第２目開きが設けられ、前記第４電極と前記第５電極との間に設けられた第２ろ材と、
前記第５電極の他方の面と接して設けられる第３ろ室と、
を有し、
前記第１電極の第１電位と前記第３電極の第３電位との電位差は、前記第１電位と前記第２電極の第２電位との電位差よりも大きく、
前記第４電極の第４電位と前記第３電位との電位差は、前記第４電位と前記第５電極の第５電位との電位差よりも大きく、
前記第４電位と前記第３電位との電位差は、前記第１電位と前記第３電位との電位差よりも大きい、
ろ過装置。
（２８）
前記第５電極との間に第３ろ室を挟み、複数の第６開口が設けられた第６電極と、
複数の第７開口が設けられ、前記第６電極の一方の面と対向して設けられた第７電極と、
複数の第３目開きが設けられ、前記第６電極と前記第７電極との間に設けられた第３ろ材と、
前記第７電極の他方の面と接して設けられる第４ろ室と、
を有し、
前記第６電極の第６電位と前記第３電位との電位差は、前記第６電位と前記第７電極の第７電位との電位差よりも大きく、
前記第６電位と前記第３電位との電位差は、前記第４電位と前記第３電位との電位差よりも大きい、
上記（２７）に記載のろ過装置。

１０ ろ過装置
１１ 上部筐体
１２ 蓋部
１３ 側部筐体
１４ 下部筐体
１５ 導体
１６ スラリー供給部
１７ スラリー供給バルブ
１８ エア排出部
１９ エア排出バルブ
２２ 排出部
３０ 第１ろ室
３１ 第１電極
３１ａ、３２ａ 導電細線
３１ｂ 第１開口
３２ 第２電極
３２ｂ 第２開口
３３ 第３電極
３４ ろ材
３４ａ ろ過膜
３４ｂ 目開き
３５ 第２ろ室
５１ 第１電源
５２ 第２電源
５３ 第３電源
７０ スラリー（原液）
７０Ａ 濃縮スラリー
７１ 第１粒子（分離対象の粒子）
７２ 極性溶媒
７３ 水分子
７４ 第２粒子
７５ ろ液
７６ 第３粒子
７７ 第４粒子
７８ 第５粒子
１００、１０１～１０８、１１０ ろ過ユニット
２００Ａ、２００Ｂ、３００Ａ、３００Ｂ ろ過システム
Ｆ１ 第１粒子に発生する斥力
Ｆ２ 水分子に作用する引力
Ｆ３ 第１粒子に発生する斥力及び引力
Ｆ４ 第３粒子に発生する斥力及び引力
Ｆ５ 第４粒子に発生する斥力及び引力
Ｆ６ 第５粒子に発生する斥力及び引力

Claims (14)

1. 複数の第１開口が設けられた第１電極と、
   複数の第２開口が設けられ、前記第１電極の一方の面と対向して設けられた第２電極と、
   複数の目開きが設けられ、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられたろ材と、
   前記第１電極の他方の面と接して設けられ、分離対象の粒子と液体とを含む対象処理液が供給されるろ室と、
   前記ろ室を挟んで前記第１電極と対向する第３電極と、を含 み、
   前記第１電極に、前記粒子の極性と同じ極性の第１電位が供給され、
   前記第２電極に、前記粒子の極性と同じ極性であって、前記第１電位の絶対値よりも異なる絶対値の第２電位が供給される、
   ろ過装置。
2. 前記第１電極に、前記粒子の極性と同じ極性の前記第１電位を供給する第１電源と、
   前記第２電極に、前記粒子の極性と同じ極性の前記第２電位を供給する第２電源と、をさらに有し、
   前記第３電極は、基準電位に接続される
   請求項１に記載のろ過装置。
3. 前記第１電極に、前記粒子の極性と同じ極性の第１電位を供給する第１電源と、
   前記第２電極に、前記粒子の極性と同じ極性の第２電位を供給する第２電源と、
   前記第３電極に、前記粒子の極性と異なる極性の第３電位を供給する第３電源と、をさらに有する
   請求項１に記載のろ過装置。
4. 前記目開きの大きさは、前記第１開口及び前記第２開口よりも小さい
   請求項１から３のいずれか１項に記載のろ過装置。
5. さらに、貫通孔を有する側部筐体と、前記側部筐体を支持する下部筐体と、前記側部筐体の前記貫通孔に挿入される上部筐体と、を有し、
   前記第１電極、前記第２電極及び前記ろ材の外縁は、前記側部筐体と前記下部筐体との間に挟まれて固定され、
   前記第３電極は、前記上部筐体の前記下部筐体と対向する面に固定され、
   前記第１電極、前記第２電極及び前記ろ材と、前記側部筐体の内壁と、前記第３電極とで囲まれた空間に前記ろ室が形成される
   請求項１から４のいずれか１項に記載のろ過装置。
6. 前記第３電極は、回転する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のろ過装置。
7. 前記ろ材を第１ろ材とし、前記ろ室を第１ろ室とし、
   さらに、前記第２電極の他方の面と接して設けられる第２ろ室と、
   前記第２電極との間に前記第２ろ室を挟み、複数の第４開口が設けられた第４電極と、
   複数の第５開口が設けられ、前記第４電極の一方の面と対向して設けられた第５電極と、
   複数の第２目開きが設けられ、前記第４電極と前記第５電極との間に設けられた第２ろ材と、
   前記第５電極の他方の面と接して設けられる第３ろ室と、
   を有し、
   前記第１電極の第１電位と前記第３電極の第３電位との電位差は、前記第１電位と前記第２電極の第２電位との電位差よりも大きく、
   前記第４電極の第４電位と前記第３電位との電位差は、前記第４電位と前記第５電極の第５電位との電位差よりも大きく、
   前記第４電位と前記第３電位との電位差は、前記第１電位と前記第３電位との電位差よりも大きい、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のろ過装置。
8. 前記第５電極との間に第３ろ室を挟み、複数の第６開口が設けられた第６電極と、
   複数の第７開口が設けられ、前記第６電極の一方の面と対向して設けられた第７電極と、
   複数の第３目開きが設けられ、前記第６電極と前記第７電極との間に設けられた第３ろ材と、
   前記第７電極の他方の面と接して設けられる第４ろ室と、
   を有し、
   前記第６電極の第６電位と前記第３電位との電位差は、前記第６電位と前記第７電極の第７電位との電位差よりも大きく、
   前記第６電位と前記第３電位との電位差は、前記第４電位と前記第３電位との電位差よりも大きい、
   請求項７に記載のろ過装置。
9. 請求項１から７のいずれか１項に記載のろ過装置を第１ろ過装置として備え、さらに、第２ろ過装置を含む、ろ過システムであって、
   前記第２ろ過装置は、
   複数の第１開口が設けられた第１電極と、
   複数の第２開口が設けられ、前記第１電極の一方の面と対向して設けられた第２電極と、
   複数の目開きが設けられ、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられたろ材と、
   前記第１電極の他方の面と接して設けられる第１ろ室と、
   前記第１ろ室に設けられ、前記第１電極と対向する第３電極と、
   前記第２電極の他方の面と接して設けられる第２ろ室と、
   を有し、
   前記第１ろ過装置の第２ろ室の中間処理液が、前記第２ろ過装置の第１ろ室へ供給される、
   ろ過システム。
10. 前記第２ろ過装置における第１ろ室へ、前記第１ろ過装置における、第２ろ室の中間処理液を供給するための加圧装置をさらに備える、
    請求項９に記載のろ過システム。
11. 第３ろ過装置をさらに備え、
    前記第３ろ過装置は、
    複数の第１開口が設けられた第１電極と、
    複数の第２開口が設けられ、当該第１電極の一方の面と対向して設けられた第２電極と、
    複数の目開きが設けられ、当該第１電極と当該第２電極との間に設けられたろ材と、
    当該第１電極の他方の面と接して設けられる第１ろ室と、
    当該第１ろ室に設けられ、当該第１電極と対向する第３電極と、
    当該第２電極の他方の面と接して設けられる第２ろ室と、
    を有し、
    前記第３ろ過装置において、前記第１電極の第１電位と前記第３電極の第３電位との第１電位差は、前記第１電位と前記第２電極の第２電位との第２電位差よりも大きく、
    前記第２ろ過装置における、第２ろ室の中間処理液が、前記第３ろ過装置における第１ろ室へ供給され、
    前記第３ろ過装置における第１電位差は、前記第２ろ過装置における第１電位差よりも大きい、
    請求項９又は１０に記載のろ過システム。
12. 複数のろ過ユニットを有するろ過装置であって、
    前記ろ過ユニットは、
    複数の第１開口が設けられた第１電極と、
    複数の第２開口が設けられ、かつ前記第１電極の一方の面と対向して設けられた第２電極と、
    複数の目開きが設けられ、かつ前記第１電極と前記第２電極との間に設けられたろ材と、
    前記第１電極の他方の面と接して設けられる第１ろ室と、
    前記第１ろ室に設けられ、かつ前記第１電極と対向する第３電極と、を含み、
    ２つの、前記ろ過ユニットが一方向に並んで配置され、２つの前記第２電極の間に設けられる第２ろ室を備える、ろ過装置。
13. 前記第１ろ室には、対象処理液を供給するための供給部と、前記供給部とは異なる位置に設けられ、前記対象処理液の一部を排出するための第１排出部とが接続されている請求項１２に記載のろ過装置。
14. 前記第２ろ室には、前記第２ろ室にあるろ液を排出するための第２排出部が接続されている、請求項１２又は１３に記載のろ過装置。

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