JPH03186323A - 濃縮装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は濃縮装置およびその運転方法に関するものであ
り、詳しくは、濃縮装置内のフィルターエレメントの目
詰りや濃縮分極等により該濃縮装置の性能が低下した際
に、全体としての運転効率を余り損うことなく、その性
能回復を簡単な構造のバルブ機構によって自動的且つ定
期的になし得るように改善された濃縮装置およびこれの
運転方法に関するものである。

なお、本発明において濃縮装置とは、固形分を含む原液
から固形分を含まないロ液を分離すると共に前記原液中
の固形分濃度を高めるために使用される装置を意味し、
その処理目的は特に問題としない。

〔従来技術および問題点〕

濃縮装置は、基本的には、フィルターエレメントによっ
て２つの空間に区分された濃縮容器と、前記一方の空間
に固形分を含む原液を供給する管路と、前記他方の空間
より固形分を含まないロ液を抜き出す管路にて構成され
る。

しかして、使用するフィルターエレメントは、処理目的
によって適宜のものが選択され、これにより、濃縮装置
は、例えば、各種のジュース、アルコール、洗浄排水等
の被処理液を対象とし、精密口過、限外口過、逆浸透に
よる異物除去あるいは濃縮システムにおいて広く使用さ
れている。

ところで、濃縮装置は、通常、上記いずれのシステムで
の使用においても、ロ液を分離し、固形分濃度の高めら
れた原液（濃縮原液）の循環路を設け、該濃縮原液を濃
縮装置に循環して連続的に運転される。

上記のような濃縮原液の循環路を設けた濃縮装置におい
ては、特に、フィルターの目詰りや濃縮分極等により濃
縮性能が低下した場合に、運転効率を大幅に低下させる
ことなく如何にして性能回復を図るかが問題となる。

従来、上記性能回復の一つとして、フィルターを逆洗す
る方法が知られ、いわゆる半透性中空糸膜をフィルター
エレメントとする限外口過装置についてではあるが、逆
洗液としてロ液を活用する方法が提案されている（特公
昭６３−８２号公報参照）。

上記方法は、逆洗時間を短時間に設定すれば、運転効率
の大幅な低下を免れ得るのであろうが、いずれにしても
逆洗時は、その都度、濃縮原液の循環ポンプを停止する
必要があり、従って、再運転を繰り返し行う必要があり
、効率的な方法ではない。加えて、ロ液を逆洗液として
使用するため折角、ロ液を分離して得た濃縮原液に口演
が戻り、この点からしても効率的な方法ではない。

一方、セラミックフィルターの逆洗方法として、フィル
ター容器（濃縮容器）にピストンを内蔵したシリンダー
を取付け、これにより、濃縮容器内の口演に原液よりも
大きい圧力をかけ、且つ、口過速度よりも早い流速でロ
液を押し入れて逆洗した後、単位時間当りのシリンダー
内の容積変化が単位時間当りの口過量よりも小さくなる
ようにピストンを戻す方法が提案されている（特開昭６
３５１９１３号公報参照）。

上記方法によれば、濃縮原液のポンプを逆洗の都度必ず
しも停止する必要はないのであろうが、いずれにしても
、前記方法と同様に、ロ液を濃縮原液に戻す方法である
から、効率的な方法ではない。また、大掛かりなピスト
ン機構を必要とするため、簡単な方法とは言い難い。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、全体とし
ての運転効率を余り損うことなく、その性能回復を簡単
な構造のバルブ機構によって自動的且つ定期的になし得
るように改善された濃縮装置およびこれの運転方法を提
供するものであって、剛体構造のフィルターエレメント
（１）によって２つの空間（Ａ）、　　（Ｂ）に区別さ
れた濃縮容器（２）と、前記一方の空間（Ａ）に原液を
供給し得られた濃縮原液を当該空間に帰還させる循環路
（３）と、前記他方の空間（Ｂ）からロ液を抜き出す抜
出路（４）から主として構成される濃縮装置において、
前記循環路（３）にバルブ（５）を介してバイパス路（
６）を設け、前記抜出路にはバルブ（７）を設け、そし
て、バルブ（５）とバルブ（７）とを実質的に同期させ
てバルブ（５）を開、バルブ（７）を閉にするＯＮ−Ｏ
ＦＦ制御機構（８）を設けたことを特徴とする濃縮装置
を第１の発明の要旨とし、前記濃縮装置の運転方法であ
って、濃縮開始の段階から、０．２〜５分の周期でＯＮ
−ＯＦＦ制御機構を作動させることを特徴とする濃縮装
置の運転方法を第２の発明の要旨とするものである。

〔作用〕

上記のような本発明濃縮装置においては、抜出路（４）
から口演が抜き出され、バイパス路を有する循環路から
濃縮原液が抜き出されて循環されている状態において、
同期して、常時は閉になされたバイパス路のバルブ（５
）を開にし、常時は開になされた抜出路のバルブ（７）
を閉にすることにより、循環路内を循環する原液に対す
る背圧が一気に低下せしめられ、かつバルブ（７）の急
激な閉動作により、フィルターエレメント（１）の口過
面には一種のウォーターハンマー的な力が作用し、これ
により、口過面に目詰りや偏在堆積していた原液中の固
形分は洗浄除去され、性能回復が図られる。

以下、本発明の濃縮装置およびこれの運転方法について
、添付図面に基き詳細に説明する。

第１図は本発明の濃縮装置の実施態様を示す説明図であ
り、第２図は他の実施態様を示す説明図である。

本発明の濃縮装置は、フィルターエレメント（１）によ
って２つの空間（Ａ）、（Ｂ）に区分された濃縮容器（
２）と、前記一方の空間（Ａ）に原液を供給すると共に
得られた濃縮原液を当該空間に帰還させる循環路（３）
と、前記他方の空間（Ｂ）から０液を抜き出す抜出路（
４）から主として構成される点では、従来公知の濃縮装
置と異なるところはない。

しかして、本発明においては、フィルターエレメント（
１）には、性能回復操作時に循環原液によるウォーター
ハンマー的な力が作用するため、これを剛体構造のもの
とする必要がある。ここに、剛体構造とは、フィルター
エレメント自体が必ずしも剛性材料で構成されているこ
とを必要とする意味ではなく、濃縮容器（２）内の取付
は方により構造的に剛体となったものも含む。

従って、本発明においては、上記のような剛体構造のフ
ィルターエレメントであれば、如何なるものも使用でき
、目的に応じて各種タイプのものが適宜選択使用される
が、セラミックスで構成させた平板フィルター又は管状
（内圧式中空）フィルターは一般使用に好適であり、特
に、図示した管状フィルターが口過面積の点で優れる。

濃縮容器（２）は、耐圧容器で構成され、その内部は、
剛体構造のフィルターエレメント（１）により２つの空
間（Ａ）、（Ｂ）に区分され、図示した内圧式中空フィ
ルターを使用した場合は、原液は空間（Ａ）に供給され
、０液は空間（Ａ）の周りの空間（Ｂ）より抜き出され
る。

空間（Ａ）は、０液を分離した濃縮原液を当該空間に帰
還させる循環路（３）を有しており、該循環路の途中に
は、原液タンク（９）及び循環ポンプ（１０）が設けら
れている。

濃縮処理に先立って準備される原液は、原液タンク（９
）に仕込まれ、濃縮原液は一旦、原液タンク（９）に受
は入れられ循環される。原液の供給および濃縮原液の循
環は、循環ポンプ（１０）により行われる。

また、前記循環路（３）には、バイパス路（６）が設け
られ、その途中にはバルブ（５）が設けられている。バ
イパス路（６）は、循環路（３）に帰還されるが、この
形態は、第１図に示すように、原液タンク（９）に至る
前で循環路（３）に接続して帰還させてもよく、あるい
は、第２図に示すように、形態上は循環路（３）と独立
させ、原液タンク（９）に直接接続して循環路（３）に
帰還させてもよい。

更にまた、前記循環路（３）には、通常、背圧弁として
自動または主動のバルブ（１２）が設けられている。

一方、空間（Ｂ）は、０液を抜き出す抜出路（４）を有
しており、該抜出路の途中にはバルブ（７）が設けられ
ている。抜き出された０液は９液タンク（１１）に受は
入れられる。

本発明の濃縮装置の特徴は、バイパス路（３）に設けら
れたバルブ（５）と抜出路に設けられたバルブ（７）と
を実質的に同期させてバルブ（５）を開、バルブ（７）
を閉にするためのＯＮ−ＯＦＦ制御機構（８）を設けた
点にある。

バルブ（５）は常時は閉、バルブ（７）は常時は開にな
されており、バルブ（１２）をコントロールすることに
よって、循環ポンプ（ｌＯ）の吐出圧、すなわち、０液
の抜き出し量が調整される。

ＯＮ−ＯＦＦ制御機構（８）は、バルブ（５）の開から
閉の動作およびバルブ（７）の閉から開の動作を実質的
に同期させて行う構成になされており、例えば、バルブ
（５）及び（７）として電磁バルブを使用した場合は、
通常のリレー回路（図示せず）によって構成することが
できる。また、ＯＮ−ＯＦＦ制御機構（８）には、タイ
マー（図示せず）を具備せしめ、上記のリレー回路が該
タイマーの設定により、計画的に動作するようにするの
が好ましい。

なお、前記バルブ（１２）は、循環ポンプ（１０）の吐
出容量が大きく且つ循環路（３）の管路が小さく、循環
ポンプ（１０）の吐出圧のみで十分な背圧を確保できる
ような場合は省略することも可能である。

上記のように構成された本発明の濃縮装置は、次のよう
に運転される。

先ず、処理すべき原液を原液タンク（９）に仕込んで循
環ポンプ（ｌＯ）を稼動させて濃縮を開始する。この際
、バルブ（５）は閉、バルブ（７）は開になされている
。

濃縮原液は、バルブ（１２）を経、循環路（３）を通し
て原液タンク（９）に導入され、再び循環ポンプ（ｌＯ
）により、濃縮容器（２）に帰還される。一方、口演は
、バルブ（７）を経、抜出路（４）を通して口演タンク
（１１）に受は入れられる。

口演の抜き出し量は、バルブ（１２）をコントロールす
ることにより調整され、適正条件下、濃縮運転は連続し
て行われる。

運転の経過に従って、フィルターエレメント（１）の目
詰り等により、口演の抜き出し量が低下し、性能低下が
始まる。

ＯＮ−ＯＦＦ制御機構（８）の作動により、バルブ（５
）の開動作とバルブ（７）の閉動作は同時に行われ、フ
ィルターエレメント（１）の口過面には、循環原液によ
る一種のウォーターハンマー的な力が作用し、該口過面
に目詰りしていた固形分は除去され、性能回復が図られ
る。

バルブ（５）の開、バルブ（７）の閉とバルブ（５）の
閉、バルブ（７）の開のＯＮ−ＯＦＦ動作は、リレー回
路により瞬時に行うことができるが、必要に応じて適宜
の時間（例えば０．１〜２秒）間隔を設けてもよい。

また、このようなＯＮ−ＯＦＦ制御は、任意の周期でな
されるが、性能回復上０．　２〜５分、好ましくは０．
５〜２分の周期で行うのがよい。

なお、前記ＯＮ−ＯＦＦ制御の周期は、タイマーによる
設定に代えて、例えば、抜き出した口演量の減少又は背
圧の増加を検知し、これらのレベルを信号としてＯＮ−
ＯＦＦ制御機構に入力し、自動化することもできる。

本発明の濃縮装置の運転方法としては、濃縮開始の初期
から、ＯＮ−ＯＦＦ制御機構を作動させれば、長期に亘
り、一定量のロ液を抜き出すことができるので最も好ま
しい。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本
発明は、その要旨を越えない限り、以下の実施例に限定
されるものではない。

第２図に示す、本発明の濃縮装置を用い、みかん果汁の
口過を行った。

濃縮装置には、濃縮容器（２）内に、０．５μポアサイ
ズのセラミックスよりなる管状フィルター（内圧中空式
）（１）を有するものを用いた。

なお、上記フィルターは内径４ｍｍの孔を１９個有する
マルチチャンネル型のフィルターであり、外径は約３０
閣である。

また、みかん果汁は、３．０重量％の固形分を含有する
ものを用いた。

みかん果汁を原液タンク（９）に仕込み循環ポンプ（９
）を稼動させて口過を開始した。

ポンプ（９）の供給速度（循環速度）は、管状フィルタ
ー（１）部におけるＬＶとして２ｍ／秒であり、手動バ
ルブ（１２）をコントロールし、抜出路（４）から約０
．１３１／分の口演が抜き出されるようにした。

濃縮０液は、循環路（３）より、原液タンク（９）に導
入され、循環路（３）により、濃縮装置（１）に帰還さ
れ、口演は口演タンク（１１）に受は入れられた。該口
演中には固形分は殆んど認められなかった。

ＯＮ−ＯＦＦ制御機構（８）は、濃縮開始の時から作動
させた。

バルブ（５）の開、バルブ（７）の閉とバルブ（５）の
閉、バルブ（７）の開のＯＮ−ＯＦＦ動作は、リレー回
路により瞬時に行い、ＯＮ−ＯＦＦ制御は２分の周期で
実施した。

上記運転における抜き出し口演量の経時変化を第３図に
示す。

第３図から明らかなように、はぼ一定量の（約０．１３
７７／分）ロ液を長時間に亘って抜き出すことができた
。

なお、比較のために、上記実施例において、ＯＮ−ＯＦ
Ｆ制御機構（８）を作動させない他は、同様にしてみか
ん果汁のろ過を行った。

上記比較運転における抜き出し量の経時変化を第４図の
グラフに示す。

第４図から明らかなように、抜き出し口演量は、運転開
始直後から低下し、約０．１Ｏｊ２／分のレベルを推移
した。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、簡単な構造のバルブ機構
により、しかも、口演の濃縮原液中への流入を伴わずし
て、濃縮装置の性能回復を図ることができる。

よって、本発明の工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の濃縮装置の実施態様を示す説明図、
第２図は、他の実施態様を示す説明図、第３図は、実施
例における抜き出し量の経時変化を示すグラフであり、
第４図は、比較例における同グラフである。 第１図および第２図中、（１）は剛体構造のフィルター
エレメント、（２）は濃縮容器、（３）は循環路、（４
）は抜出路。（５）はバルブ、（６）はバイパス路、（
７）はバルブ、（８）はＯＮ−ＯＦＦ制御機構である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）剛体構造のフィルターエレメント（１）によって
   ２つの空間（Ａ）、（Ｂ）に区分された濃縮容器（２）
   と、前記一方の空間（Ａ）に原液を供給すると共に得ら
   れた濃縮原液を当該空間に帰還させる循環路（３）と、
   前記他方の空間（Ｂ）からロ液を抜き出す抜出路（４）
   から主として構成される濃縮装置において、前記循環路
   （３）にバルブ（５）を介してバイパス路（６）を設け
   、前記抜出路（４）にはバルブ（７）を設け、そして、
   バルブ（５）とバルブ（７）とを実質的に同期させてバ
   ルブ（５）を開、バルブ（７）を閉にするＯＮ−ＯＦＦ
   制御機構（８）を設けたことを特徴とする濃縮装置。
2. （２）請求項第１項記載の濃縮装置の運転方法であって
   、濃縮開始の段階から、０．２〜５分の周期でＯＮ−Ｏ
   ＦＦ制御機構を作動させることを特徴とする濃縮装置の
   運転方法。