JPWO2009151101A1 - フィルターエレメント、フィルターモジュールおよびろ過装置 - Google Patents

フィルターエレメント、フィルターモジュールおよびろ過装置 Download PDF

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Abstract

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。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および前記円筒状フィルターの外周部に前記円筒状フィルターの周囲を覆い、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を有するフィルターエレメント。

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。
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。
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。
特開２００７−０３８１７２号公報
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本発明によれば、簡単な構造で設置スペースが小さく、流体のろ過が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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Figure 2009151101
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。
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。
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。
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。
Figure 2009151101
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。
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。
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。
従来の一般的な流体のろ過処理方法の一例を示した概念図である。 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。 本発明に係るフィルターエレメントにおいて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。 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。 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。 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。
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V１４

Claims (5)

  1. 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および前記円筒状フィルターの外周部に前記円筒状フィルターの周囲を覆い、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を有するフィルターエレメント。
  2. 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であって、円筒状フィルターの中心間の距離が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請求項１に記載のフィルターエレメント。
  3. 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８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請求項１または２に記載のフィルターエレメント。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の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。
  5. 請求項４に記載の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。
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