JPH0634730U - 濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主たる濾過膜のリークをより敏感に検出可能
として濾過性能を保障することにある。 【構成】 主たる第１濾過膜１の後段に、第１濾過膜１
と直列配置となる第１濾過膜１よりも濾過膜面積が小さ
い第２濾過膜２を備えたリーク検出手段を設置し、第２
濾過膜２の目詰まり状態から前記主たる第１濾過膜１の
リークを検出することを特徴とする。 リーク検出手段
は、第２濾過膜２の目詰まり状態を第２濾過膜２の濾過
圧力の上昇によって検出する圧力検出器３を備えている
ことを特徴とする。 第２濾過膜２の微細孔の孔径が第
１濾過膜１の微細孔の孔径以上で且つ除去対象物質を除
去可能な孔径であることを特徴とする。 第２濾過膜２
が複数並列に設置され、複数の第２濾過膜２を選択的に
使用することにより、第１濾過膜１の濾過操作を中断す
ることなく、未使用の第２濾過膜２を点検可能としてな
ることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、たとえば浄水処理，純水製造用として用いられる精密濾化膜システ ム等に用いられる濾化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

浄水処理，純水製造分野では、原水中に存在する微生物，かび胞子，細菌類を 除去するために、図３に示すように、細孔径０．４５［μｍ］あるいは０．４５ ［μｍ］以下の精密濾化膜１００が使用される。精密濾化膜１００の形状には、 平膜，管状，中空糸状等があるが、いずれも外部からの機械的な応力や振動，熱 的に働く応力、あるいは薬品洗浄時のダメージによって膜が損傷を受け、本来の 除去能力を失ってしまうことが考えられる。

【０００３】 目視で確認できるような大きな損傷は別として、１［μｍ］レベルの微小な欠 陥・ピンホールの発生やプリーツ状平膜モジュール、中空糸膜モジュールの中で 平膜の割れ・中空糸膜の糸切れ等は外観では検知できない。除去能力の低下は後 工程での汚染を招くことになるため、膜モジュールにリークがないことを常に確 認する必要がある。

【０００４】 精密濾化膜１００の除去能力の確認試験、いわゆる完全性試験（Integrity t est）の方法には、バブルポイント試験、デイフュージョン試験、プレッシャー ホールド試験等がある。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、いずれの試験も、通常の濾化操作を中断しての操作になるため、工程 が止まってしまうことも問題だが、完全性試験がある一定期間ごとに行われるた め、そのインターバルの間にモジュールの損傷が発生した場合には、後工程への 汚染は避けられない。

【０００６】 また、完全性試験の基本的な原理は、正常な膜に存在する細孔の径に対するリ ーク部分の開口径が大きいために、気体が抜け易いことを応用している。

【０００７】 しかしながら、大型のモジュール（膜面積では１平方メートル以上）では、正 常な微細孔中の液体中を拡散して透過する気体の量がトータルとしては大きい値 となるために数［μｍ］レベルのリークの検出が非常にあいまいとなってしまう 。

【０００８】 本考案は上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的 とするところは、主たる濾化膜のリークをより敏感に検出可能として濾化性能を 保障することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案にあっては、主たる第１濾化膜を備えた 濾化装置において、前記主たる第１濾化膜の後段に、当該主たる第１濾化膜と直 列配置となる主たる第１濾化膜よりも濾化膜面積が小さい第２濾化膜を備えたリ ーク検出手段を設置し、該第２濾化膜の目詰まり状態から前記主たる第１濾化膜 のリークを検出することを特徴とする。

【００１０】 リーク検出手段は第２濾化膜の目詰まり状態を第２濾化膜の濾化圧力の上昇に よって検出する圧力検出器を備えていることを特徴とする。

【００１１】 第２濾化膜の微細孔の孔径が第１濾化膜の微細孔の孔径以上で且つ除去対象物 質を除去可能な孔径であることを特徴とする。

【００１２】 第２濾化膜が複数並列に設置され、複数の第２濾化膜を選択的に使用すること により、第１濾化膜の濾化操作を中断することなく、未使用の第２濾化膜を点検 可能としてなることを特徴とする。

【００１３】

【作用】

本考案にあっては、第１濾化膜のリークが発生すると、後段の第２濾化膜に捕 捉される微粒子等の数が増大して第２濾化膜の目詰まりの進行が早まり、濾化圧 力等の流れ状態が変化する。この変化からリーク発生を検出する。特に、第２濾 化膜の膜面積は第１濾化膜の膜面積よりも小さいので、目詰まりの進行は早く、 リーク検出の感度は高い。

【００１４】 また、第２濾化膜の微細孔の孔径を第１濾化膜の孔径以上で且つ除去対象物質 を除去可能な孔径としておけば、第１濾化膜が損傷を受けても第２濾化膜がある ため濾化装置全体としてはリークが発生せず信頼性が向上する。

【００１５】 さらに、第２濾化膜のみを定期的に完全性試験にかければよく、主たる第１濾 化膜の検査の手間を省くことができ、専用の設備も不要となる。

【００１６】 さらにまた、複数の第２濾化膜を並列配置しておけば、各第２濾化膜を交互に 濾化用，メンテナンス用として用いることにより、濾化装置の連続運転が可能と なる。

【００１７】

【実施例】

以下に本考案を図示の実施例に基づいて説明する。

【００１８】 図１は本考案の一実施例に係る濾化装置のシステム構成を示している。すなわ ち、メインとなる大型の膜モジュール等の第１濾化膜としてのメインフィルタ１ の後段に、リーク検出手段を構成する小型の膜モジュール等の第２濾化膜として のファイナルフィルタ２が設置されている。

【００１９】 上記メインフィルタ１とファイナルフィルタ２の間には圧力検出器３が設けら れており、この圧力検出器３で常時ファイナルフィルタ２の圧力上昇の程度をモ ニタリングすることによって、メインフィルタ１の濾化精度を確認するようにな っている。なお、図中Ｐ１，Ｐ２は圧力計である。

【００２０】 メインフィルタ１とファイナルフィルタ２は直列に接続されており、ファイナ ルフィルタ２の膜面積はメインフィルタ１の膜面積よりも小さく設定されている 。このファイナルフィルタ２の膜面積はおおよそ２０００［平方センチメートル］以下 に設定することが好ましい。

【００２１】 本考案にあっては、メインフィルタ１のリークが発生すると、後段のファイナ ルフィルタ２に捕捉される微粒子等の数が増大してファイナルフィルタ２の目詰 まりの進行が早まり、濾化圧力等の流れ状態が変化する。この変化からリーク発 生を検出する。特に、ファイナルフィルタ２の膜面積はメインフィルタ１の膜面 積よりも小さいので、目詰まりの進行は早くリーク検出の感度は高い。

【００２２】 そして、定期的にファイナルフィルタ２のみを完全性試験機にかけることによ って濾化性能を確認し、メインフィルタ１の完全性試験を不要としている。

【００２３】 また、メインフィルタ１が原液を直接濾化し、目詰まりが進行するのに対し、 ファイナルフィルタ２はメインフィルタ１で正常にされた液を濾化するので目詰 まりによる流量低下はかなり押さえられる。したがって同じ種類のフィルタを直 列につなぐ場合でもメインフィルタ１の膜面積に対するファイナルフィルタ２の 面積は１／１０〜１／１００でよい。

【００２４】 この膜面積比は比較的清浄な水をさらに清浄にしようという場合にはメインフ ィルタ１の目詰まりは少ないために、１／１０に近く、原水が清浄でない場合に は、メインフィルタ１の目詰まりは少ないために、１／１０に近く、原水が清浄 でない場合には１／１００の方となる。

【００２５】 メインフィルタ１とファイナルフィルタ２は同じ種類のもの、同じ孔径を持つ ものあるいは、ファイナルフィルタ２の細孔径が除去対象成分を除去可能な範囲 でメインフィルタ１の細孔径よりも大きくしてもよい。たとえば、径０．２［μ ｍ］の微粒子あるいは細菌を除去しようとする場合に、メインフィルタ１が０． １［μｍ］，ファイナルフィルタ２が０．２［μｍ］とする。

【００２６】 また、図１（ｂ）には本考案の他の実施例が示されている。この実施例では、 ファイナルフィルタ２がバルブ４を介して複数台、図示例では２台並列に設置さ れており、交互に切換え可能としたものである。このようにすれば、ファイナル フィルタを濾化用とメンテナンス用（完全性試験）用に振り分けることができ、 実質上濾化装置の連続運転が可能である。

【００２７】 ［実験例］ メイン及びファイナルフィルタ１，２共に、細孔径０．０４［μｍ］のポリス ルホン製中空糸膜モジュールを用い、メインフィルタ１の膜面積１０平方メートル、 ファイナルフィルタ２の膜面積を０．２平方メートルとし、水道水を２００［リットル毎 時］を一定で通水させた場合の濾化圧の上昇挙動を図２に示す。

【００２８】 ファイナルフィルタ２の濾化圧力ＰFの上昇挙動は、図２（ａ）の清浄な場合 にはほとんど上昇がないのに比べ、図２（ｂ）のリーク発生状態（図示例では数 本の中空糸膜が切断されている状態）では圧損上昇が大きく、メインフィルタ１ が損傷していることが判定できる。

【００２９】 因みに、メインフィルタ１の損傷が検出できた時点でもファイナルフィルタ２ によって目的成分は除去されており、システムとしてのリークは起こっていない 。

【００３０】

【考案の効果】

本考案は以上の構成及び作用を有するもので、第１濾化膜でのリークの発生を 、後段の第２濾化膜の目詰まり状態で圧力変化等により検出するようにしたので 、第１濾化膜が大型の場合でもリークの検出感度を高めることができる。

【００３１】 また、第２濾化膜の微細孔の孔径を第１濾化膜の孔径以上で且つ除去対象物質 を除去可能な孔径としておけば、第１濾化膜が損傷を受けても第２濾化膜がある ため濾化装置全体としてはリークが発生せず信頼性が向上する。

【００３２】 さらに、第２濾化膜のみを定期的に完全性試験にかければよく、主たる第１濾 化膜の検査の手間を省くことができ、専用の設備も不要となる。

【００３３】 さらにまた、複数の第２濾化膜を並列配置しておけば、各第２濾化膜を交互に 濾化用，メンテナンス用として用いることにより、濾化装置の連続運転が可能と なる。

【提出日】平成５年３月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】 【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、たとえば浄水処理，純水製造用として用いられる精密濾過膜システ ム等に用いられる濾過装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

浄水処理，純水製造分野では、原水中に存在する微生物，かび胞子，細菌類を 除去するために、図３に示すように、細孔径０．４５［μｍ］あるいは０．４５ ［μｍ］以下の精密濾過膜１００が使用される。精密濾過膜１００の形状には、 平膜，管状，中空糸状等があるが、いずれも外部からの機械的な応力や振動，熱 的に働く応力、あるいは薬品洗浄時のダメージによって膜が損傷を受け、本来の 除去能力を失ってしまうことが考えられる。

【０００３】 目視で確認できるような大きな損傷は別として、１［μｍ］レベルの微小な欠 陥・ピンホールの発生やプリーツ状平膜モジュール、中空糸膜モジュールの中で 平膜の割れ・中空糸膜の糸切れ等は外観では検知できない。除去能力の低下は後 工程での汚染を招くことになるため、膜モジュールにリークがないことを常に確 認する必要がある。

【０００４】 精密濾過膜１００の除去能力の確認試験、いわゆる完全性試験（Integrity te st) の方法には、バブルポイント試験、ディフュージョン試験、プレッシャーホ ールド試験等がある。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、いずれの試験も、通常の濾過操作を中断しての操作になるため、工程 が止まってしまうことも問題だが、完全性試験がある一定期間ごとに行われるた め、そのインターバルの間にモジュールの損傷が発生した場合には、後工程への 汚染は避けられない。

【０００６】 また、完全性試験の基本的な原理は、正常な膜に存在する細孔の径に対するリ ーク部分の開口径が大きいために、気体が抜け易いことを応用している。

【０００７】 しかしながら、大型のモジュール（膜面積では１平方メートル以上）では、正 常な微細孔中の液体中を拡散して透過する気体の量がトータルとしては大きい値 となるために数［μｍ］レベルのリークの検出が非常にあいまいとなってしまう 。

【０００８】 本考案は上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的 とするところは、主たる濾過膜のリークをより敏感に検出可能として濾過性能を 保障することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案にあっては、主たる第１濾過膜を備えた濾 過 装置において、前記主たる第１濾過膜の後段に、当該主たる第１濾過膜と直列 配置となる主たる第１濾過膜よりも濾過膜面積が小さい第２濾過膜を備えたリー ク検出手段を設置し、該第２濾過膜の目詰まり状態から前記主たる第１濾過膜の リークを検出することを特徴とする。

【００１０】 リーク検出手段は第２濾過膜の目詰まり状態を第２濾過膜の濾過圧力の上昇に よって検出する圧力検出器を備えていることを特徴とする。

【００１１】 第２濾過膜の微細孔の孔径が第１濾過膜の微細孔の孔径以上で且つ除去対象物 質を除去可能な孔径であることを特徴とする。

【００１２】 第２濾過膜が複数並列に設置され、複数の第２濾過膜を選択的に使用すること により、第１濾過膜の濾過操作を中断することなく、未使用の第２濾過膜を点検 可能としてなることを特徴とする。

【００１３】

【作用】

本考案にあっては、第１濾過膜のリークが発生すると、後段の第２濾過膜に捕 捉される微粒子等の数が増大して第２濾過膜の目詰まりの進行が早まり、濾過圧 力等の流れ状態が変化する。この変化からリーク発生を検出する。特に、第２濾 過 膜の膜面積は第１濾過膜の膜面積よりも小さいので、目詰まりの進行は早く、 リーク検出の感度は高い。

【００１４】 また、第２濾過膜の微細孔の孔径を第１濾過膜の孔径以上で且つ除去対象物質 を除去可能な孔径としておけば、第１濾過膜が損傷を受けても第２濾過膜がある ため濾過装置全体としてはリークが発生せず信頼性が向上する。

【００１５】 さらに、第２濾過膜のみを定期的に完全性試験にかければよく、主たる第１濾 過 膜の検査の手間を省くことができ、専用の設備も不要となる。

【００１６】 さらにまた、複数の第２濾過膜を並列配置しておけば、各第２濾過膜を交互に 濾過用，メンテナンス用として用いることにより、濾過装置の連続運転が可能と なる。

【００１７】

【実施例】

以下に本考案を図示の実施例に基づいて説明する。

【００１８】 図１は本考案の一実施例に係る濾過装置のシステム構成を示している。すなわ ち、メインとなる大型の膜モジュール等の第１濾過膜としてのメインフィルタ１ の後段に、リーク検出手段を構成する小型の膜モジュール等の第２濾過膜として のファイナルフィルタ２が設置されている。

【００１９】 上記メインフィルタ１とファイナルフィルタ２の間には圧力検出器３が設けら れており、この圧力検出器３で常時ファイナルフィルタ２の圧力上昇の程度をモ ニタリングすることによって、メインフィルタ１の濾過精度を確認するようにな っている。なお、図中Ｐ１，Ｐ２は圧力計である。

【００２０】 メインフィルタ１とファイナルフィルタ２は直列に接続されており、ファイナ ルフィルタ２の膜面積はメインフィルタ１の膜面積よりも小さく設定されている 。このファイナルフィルタ２の膜面積はおおよそ２０００［平方センチメートル ］以下に設定することが好ましい。

【００２１】 本考案にあっては、メインフィルタ１のリークが発生すると、後段のファイナ ルフィルタ２に捕捉される微粒子等の数が増大してファイナルフィルタ２の目詰 まりの進行が早まり、濾過圧力等の流れ状態が変化する。この変化からリーク発 生を検出する。特に、ファイナルフィルタ２の膜面積はメインフィルム１の膜面 積よりも小さいので、目詰まりの進行は早くリーク検出の感度は高い。

【００２２】 そして、定期的にファイナルフィルタ２のみを完全性試験機にかけることによ って濾過性能を確認し、メインフィルタ１の完全性試験を不要としている。

【００２３】 また、メインフィルタ１が原液を直接濾過し、目詰まりが進行するのに対し、 ファイナルフィルタ２はメインフィルタ１で正常にされた液を濾過するので目詰 まりによる流量低下はかなり押さえられる。したがって同じ種類のフィルタを直 列につなぐ場合でもメインフィルタ１の膜面積に対するファイナルフィルタ２の 面積は１／１０〜１／１００でよい。

【００２４】 この膜面積比は比較的清浄な水をさらに清浄にしようという場合にはメインフ ィルタ１の目詰まりは少ないために、１／１０に近く、原水が清浄でない場合に は、メインフィルタ１の目詰まりは少ないために、１／１０に近く、原水が清浄 でない場合には１／１００の方となる。

【００２５】 メインフィルタ１とファイナルフィルタ２は同じ種類のもの、同じ孔径を持つ ものあるいは、ファイナルフィルタ２の細孔径が除去対象成分を除去可能な範囲 でメインフィルタ１の細孔径よりも大きくしてもよい。たとえば、径０．２［μ ｍ］の微粒子あるいは細菌を除去しようとする場合に、メインフィルタ１が０． １［μｍ］，ファイナルフィルタ２が０．２［μｍ］とする。

【００２６】 また、図１（ｂ）には本考案の他の実施例が示されている。この実施例では、 ファイナルフィルタ２がバルブ４を介して複数台、図示例では２台並列に設置さ れており、交互に切換え可能としたものである。このようにすれば、ファイナル フィルタを濾過用とメンテナンス用（完全性試験）用に振り分けることができ、 実質上濾過装置の連続運転が可能である。

【００２７】 ［実験例］ メイン及びファイナルフィルタ１，２共に、細孔径０．０４［μｍ］のポリス ルホン製中空糸膜モジュールを用い、メインフィルタ１の膜面積１０平方メート ル、ファイナルフィルタ２の膜面積を０．２平方メートルとし、水道水を２００ ［リットル毎時］を一定で通水させた場合の濾過圧の上昇挙動を図２に示す。

【００２８】 ファイナルフィルタ２の濾過圧力ＰＦの上昇挙動は、図２（ａ）の清浄な場合 にはほとんど上昇がないのに比べ、図２（ｂ）のリーク発生状態（図示例では数 本の中空糸膜が切断されている状態）では圧損上昇が大きく、メインフィルタ１ が損傷していることが判定できる。

【００２９】 因みに、メインフィルタ１の損傷が検出できた時点でもファイナルフィルタ２ によって目的成分は除去されており、システムとしてのリークは起こっていない 。

【００３０】

【考案の効果】

本考案は以上の構成及び作用を有するもので、第１濾過膜でのリークの発生を 、後段の第２濾過膜の目詰まり状態で圧力変化等により検出するようにしたので 、第１濾過膜が大型の場合でもリークの検出感度を高めることができる。

【００３１】 また、第２濾過膜の微細孔の孔径を第１濾過膜の孔径以上で且つ除去対象物質 を除去可能な孔径としておけば、第１濾過膜が損傷を受けても第２濾過膜がある ため濾過装置全体としてはリークが発生せず信頼性が向上する。

【００３２】 さらに、第２濾過膜のみを定期的に完全性試験にかければよく、主たる第１濾 過 膜の検査の手間を省くことができ、専用の設備も不要となる。

【００３３】 さらにまた、複数の第２濾過膜を並列配置しておけば、各第２濾過膜を交互に 濾過用，メンテナンス用として用いることにより、濾過装置の連続運転が可能と なる。

【提出日】平成５年１２月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】 この膜面積比は比較的清浄な水をさらに清浄にしようとい う場合にはメインフィルタ１の目詰まりは少ないために、１／１０に近く、原水 が清浄でない場合には１／１００の方となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ），（ｂ）は本考案の実施例に係る濾
化装置のシステム構成を示す図である。

【図２】図２（ａ），（ｂ）は正常状態とリーク発生状
態のファイナルフィルタ上流の濾化圧力の変化を示すグ
ラフである。

【図３】図３は従来の濾化装置のシステム構成を示す図
である。

【符号の説明】

１ メインフィルタ ２ ファイナルフィルタ ３ 圧力検出器 ４ バルブ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年３月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【考案の名称】 濾過装置

【実用新案登録請求の範囲】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ），（ｂ）は本考案の実施例に係る濾
過装置のシステム構成を示す図である。

【図２】図２（ａ），（ｂ）は正常状態とリーク発生状
態のファイナルフィルタ上流の濾過圧力の変化を示すグ
ラフである。

【図３】図３は従来の濾過装置のシステム構成を示す図
である。

【符号の説明】 １ メインフィルタ ２ ファイナルフィルタ ３ 圧力検出器 ４ バルブ

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主たる第１濾化膜を備えた濾化装置にお
   いて、 前記主たる第１濾化膜の後段に、当該主たる第１濾化膜
   と直列配置となる主たる第１濾化膜よりも濾化膜面積が
   小さい第２濾化膜を備えたリーク検出手段を設置し、該
   第２濾化膜の目詰まり状態から前記主たる第１濾化膜の
   リークを検出することを特徴とする濾化装置。
2. 【請求項２】 リーク検出手段は第２濾化膜の目詰まり
   状態を第２濾化膜の濾化圧力の上昇によって検出する圧
   力検出器を備えている請求項１に記載の濾化装置。
3. 【請求項３】 第２濾化膜の微細孔の孔径が第１濾化膜
   の微細孔の孔径以上で且つ除去対象物質を除去可能な孔
   径である請求項１または２に記載の濾化装置。
4. 【請求項４】 第２濾化膜が複数並列に設置され、複数
   の第２濾化膜を選択的に使用することにより、第１濾化
   膜の濾化操作を中断することなく、未使用の第２濾化膜
   を点検可能としてなることを特徴とする請求項１，２ま
   たは３に記載の濾化装置。