KR102554203B1 - 여과 장치의 운전 방법 - Google Patents

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히로유키 다카하시
아키노리 호리고메
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후지 필터 고교 가부시키가이샤
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Abstract

여과, 및 역세(세정)시에 필터 엘리먼트의 여재에 부착, 퇴적된 제거 불요 물질을 효율적으로 제거 대상물(비여과 물질)로부터 분립하여 유효 활용할 수 있도록 한 여과 장치의 운전 방법을 제공한다. 여과시에 유체 중의 물질을 여재(31)의 일면에 포착하고, 역세시에 포착 물질을 여재로부터 이탈시키는 필터 엘리먼트(3)와, 여재의 일면에 대해서 상대 이동 가능하게 배치되어 그 상대 이동시에 포착 물질의 이탈, 및 포착 물질에 대한 체가름을 보조하는 브러쉬(144)를 구비하고, 여과 실시 중에 여재의 양면간의 차압이 소정치를 초과했을 경우 등에 역세를 개시하고, 차압 해소 후, 혹은 소정 시간 경과한 후에 여과로 돌아가는 여과 장치의 운전 방법으로서, 여과 중에 브러쉬를 작동시켜 포착 물질 중에서 제거 불요 물질을 체가름하여, 그 제거 불요 물질을 타면측으로 통과시키는 체가름 작업을 실시한다.

Description

여과 장치의 운전 방법
본 발명은 역세(逆洗) 기능이나 세정 기능을 구비한 여과 장치에 있어서, 필터 엘리먼트에 포착된 물질 중에서 제거 불요 물질을 효율적으로 분리, 체가름하여 막힘의 발생을 방지하고, 역세, 세정의 빈도를 저감시키도록 한 여과 장치의 운전 방법에 관한 것이다.
종래, 해수, 호수, 하천수, 상수도, 하수도 등의 물의 여과, 각종 장치의 냉각수 또는 프로세스액 등의 산업 일반에 이용되는 액체의 여과, 화학 공장 등에서 사용되는 기체, 분체(粉體), 입체(粒體), 분립체(粉粒體) 등을 포함하는 유체 모양의 각종 원료의 여과에 있어서, 그것들에 포함되는 미립자나 먼지 등을 포착 제거하는 목적으로, 다양한 여과 장치가 이용되고 있다.
여과 장치에 의한 여과를 장기간 계속하고 있으면, 필터 엘리먼트의 개구를 통과하지 못하고 포착된 고형분(固形分)이나 겔(gel)상의 먼지 등이 여재(濾材)면에 축적되어 여재의 개구를 통과하는 유체에 대한 저항이 상승되고, 최종적으로는 유체의 여과가 곤란해진다. 이것에 대처하기 위해서, 예를 들면 정기적으로, 필터 엘리먼트에 여과시와 역방향으로 유체를 통과시켜서 그 필터 엘리먼트에 부착된 포착 물질을 박리시키는 「역세」라고 불리는 조작을 행하여, 필터 엘리먼트의 여과 성능을 회복시키고 있다.
역세의 조작은 유효한 것이지만, 필터 엘리먼트에 부착된 포착 물질이 역세에 의해서 완전하게 제거되지 않고 잔존하는 일이 있다. 그 경우에 여과, 역세에 의한 재생을 반복했다고 해도 필터 엘리먼트를 구성하는 여재의 유체에 대한 저항이 저하되지 않아, 대상이 되는 유체의 여과가 곤란해지는 경우가 있었다.
이것에 대해서, 필터 엘리먼트의 여과 성능을 회복시키기 위한 대책이 실시된 여과 장치가 제안되어 있다.
특허 문헌 1, 특허 문헌 2에는, 중공(中空) 원통 모양의 필터 엘리먼트의 내부에 축방향으로 이동 가능하게 포착 물질 제거 브러쉬를 배치하고, 여과시 또는 역세시의 유체의 흐름에 의해서 포착 물질 제거 브러쉬를 축방향으로 이동시킴으로써 필터 엘리먼트 내면에 부착된 포착 물질을 제거하도록 한 여과체가 개시되어 있다.
특허 문헌 3에는, 일단에 개구부를 가진 원통 모양 필터 엘리먼트의 내부에 나선 날개를 구비한 회전체를 회전 가능하게 배치하고, 역세시에 회전하는 나선 날개의 주연(周緣)에 의해서 필터 엘리먼트의 내면을 슬라이딩하여 부착된 포착 물질을 제거하는 구성이 개시되어 있다.
이와 같이 종래의 브러쉬와 역세를 조합한 세정 방법에서는, 여과시에 필터 엘리먼트의 일차측 여면에 포착되는 물질 중에, 필터 엘리먼트 개구보다도 입경이 큰 본래의 제거 대상물 외에, 그 개구보다도 입경이 작고, 제거하고 싶지 않은 제거 불요 물질(유가물)도 포함되어 있지만, 역세시에 브러쉬를 작동시키면 제거 불요 물질까지도 제거되어 시스템 밖으로 배출되어 버리는 것이 현실이다.
여과에서는 제거 대상물을 제거하는 것이 주목적이지만, 필터 엘리먼트의 개구 지름보다도 작은 입자로 이루어지는 제거 불요 물질이 어느 정도 포착되는 것은 당연한 것이며, 오히려 여과 성능이 높다고 하는 평가를 얻고 있었다. 즉, 필터 엘리먼트의 개구에 입자가 포착되어 개구 지름이 좁아지면, 점차 보다 작은 입자까지 포착되는 것과 같은 현상이 발생하고, 그것이 여과의 성질의 중요한 부분을 결정하고 있었다. 또한 이와 같이 하여 포착되는 입자에는 미세한 입자가 응집 성장해서 생긴 것, 겔상의 것, 강도가 없고 필터 엘리먼트에서 포착되지만 쉽게 부서지는 것 등이 포함된다. 여과 대상이 되는 원액에 따라서는 필터 엘리먼트의 개구보다도 작은 입자, 즉 여과 제거할 필요가 없는 입자, 혹은 제거해서는 안 되는 입자도 다량으로 제거되어 버리는 경우가 있다. 여과 대상으로서는 예를 들면, 세라믹스 원료 슬러리, 안료 슬러리, 종이·필름으로의 도공액 등이나, 중유(重油), 냉각수, 선박의 밸러스트수(ballasr water) 등을 들 수 있다.
다음에, 선박의 밸러스트수 여과 장치의 경우, 필터 엘리먼트로 여과함으로써 제거할 필요가 있는 것은 어느 크기 이상의 생물이며, 섬유상(fibrous)의 조류(algae) 등은 제거할 필요가 없다. 그러나, 섬유상의 조류 등은 여재에 달라붙기 쉬워, 여과가 행해질 때 어느 비율로 여재에 포착된다. 여재에는 다른 입자나 다른 생물 등도 포착되어 있고, 그것들이 일체화되어 점착질의 물질로 덮여 버리면, 특허 문헌 4의 여과 장치와 같이 여액을 사용한 역세만으로 초기 상태로 회복시키는 것은 매우 어려워, 최종적으로는 필터 탱크를 개방하고, 필터 엘리먼트를 취출하여 세정하여, 회복시키는 것과 같은 번잡한 작업을 행하지 않을 수 없다.
특허 문헌 4의 여과 장치보다 한 걸음 나아가, 점착질의 물질로 덮인 필터 포착 물질을 역세시의 브러싱으로 파쇄(crush)하고 나서 시스템 밖으로 배출하도록 한 특허 문헌 5와 같은 여과 장치에서는, 특허 문헌 4와 같이 여액에 의한 역세만을 행하는 경우보다도 장기간에 걸쳐 여과-역세를 반복해 갈 수 있었다. 그러나, 이 밸러스트수 여과에 있어서 여과, 역세를 더욱 장기에 걸쳐 반복해 가면, 역시 차압의 상승이 발생하여, 역세 이외 방법에 따르는 세정이 필요하게 되었다.
필터 엘리먼트를 취출하여 원인을 조사해 보면, 필터 엘리먼트에 섬유상의 조류가 여액측(2차측)에서 막혀 있는 것을 확인할 수 있었다. 이것은, 역세 중에 여액이 여액측으로부터 원액측(일차측)으로 통과할 때 개구 주연에서 조류가 포착되어 있는 것에 원인이 있는 것을 알았다. 여기에서도, 점착 물질로 덮인 섬유상의 조류가 개구 주연에 달라붙어 부착되는 현상이 생겨 있었다.
이것으로부터, 필터 엘리먼트의 여과 방향의 반대측에서 액체를 통과시키는 역세를 행하지 않으면 역방향에서의 막힘이 발생하지 않는 것이 판명되었다. 따라서, 역방향에서의 막힘 발생율을 저감시키려면 역세의 횟수를 줄이는 것이 중요하다.
선박에 있어서 밸러스트수를 여과하는 경우, 섬유상의 조류는 통상 충분히 작기 때문에 필터 엘리먼트로 포착해 둘 필요는 없지만, 필터 엘리먼트의 개구를 통과할지 못할지는 섬유상의 조류의 개구에 대한 방향에 의존하게 된다. 즉, 섬유상의 조류는 여과시에 필터 엘리먼트의 개구를 일단 통과해도 역세시에 다시 개구를 통과할 때 포착되는 경우가 있다. 같은 현상은 다른 플랑크톤이나 부정형(不定形)의 입자의 관계에 있어서도 일어나는 경우가 있다.
즉, 원액을 여과한 여액을 역세액으로 하여 역세에 그대로 이용하는 여과 장치에 있어서는, 원액 중에 부정형의 입자나 섬유상의 조류가 포함되어 있으면, 여과시 뿐만이 아니라 역세시에도 필터 엘리먼트의 개구를 폐색시킬 가능성이 높아진다.
또, 원액 중에 고형분이 소정 이상의 농도로 포함되고, 게다가 그 중에 필터 엘리먼트의 개구 지름에 가까운 사이즈의 입자가 포함되어 있는 경우에는, 여과시에 필터 엘리먼트의 개구에 입자가 동시에 복수 개 유입되어, 개구의 입구나 내부에서 서로를 지탱하도록 폐색(閉塞)된다. 혹은, 입자 자체가 응집하여 개구 지름을 초과하는 덩어리가 되어 개구에서 포착되는 등의 현상이 있을 수 있다. 도 10의 (a)는 여재(400)의 여과측에 막힘이 발생해 있는 상태를 여재면과 직교하는 방향에서 본 이미지도이고, (b)는 여과측의 막힘 상태를 나타내는 단면도이다. 도 10의 (a)(b)에서는 복수 개의 입자가 동시에 여재(400)의 개구(400A) 내로 서로 지탱하면서 비집고 들어가 폐색되어 있는 상태를 나타내고 있다.
다음에, 도 10의 (c)는 역세에 의해서 역세측에서 막힘을 일으키고 있는 상태를 나타낸 단면도이다. 여과시에 발생하는 막힘은, 역세시에도 생길 가능성이 높다. 역세에 의해 막힘이 회복되지 않은 개구는 당해 역세시에 개구를 통과하려고 하는 입자가 막힘을 더 일으킨다. 그러면, 이 개구에서는 액의 유통이 없어지므로, 입자끼리가 눌려 고정되어, 막힘이 강고해져 간다. 그것이 겔상, 혹은 강(强)점착력의 물질이 굳으면 더 강고한 막힘으로 되어 간다.
여과 작업시이면, 특허 문헌 4에 나타나는 것과 같은 여과 장치에 의한 역세나, 특허 문헌 5와 같이 브러싱하면서 역세함으로써 필터 엘리먼트의 개구에 포착된 것은 제거할 수 있지만, 필터 엘리먼트의 개구가 폐색될 때마다 역세를 행하는 방식이기 때문에, 역세시에 필터 엘리먼트 개구에 여과 방향과는 반대의 방향에서 고형물이 포착되었을 경우, 그것을 제거하는 기구를 가지지 않았다.
또, 여과하는 원액 중에 포함되는 유가 성분까지도 필터 엘리먼트에 의해 포착되어 제거되고 있는 실제의 예로서, 선박 디젤 기관 연료용의 C 중유의 여과 장치를 들 수 있다. C 중유에 있어서 여과하여 제거해야 할 것은, FCC 찌꺼기와 경질의 코크스 입자이다. 그러나, C 중유를 개구 지름이 50μm보다 작은 금속망이나 다른 형식의 여재(노치 와이어나 웨지 와이어, 금속의 에칭 플레이트 등)로 여과하면, 이들 입자 외에 연료로서 사용되는 겔상으로 변화된 중유의 성분까지 포착되어 필터 엘리먼트 개구의 조기(早期) 폐색을 일으킨다. 이 겔상으로 변화된 중유 성분은 C 중유 중에 많이 포함되는 경우가 있고, 이 막힘을 회복시키기 위해서 역세를 행하게 된다. C 중유의 여과에 잘 이용되는 필터 엘리먼트는 여액을 역세액으로서 이용하는 것이 대부분이기 때문에, 여액 중의 유효한 성분이 포착되고, 추가로 유효한 성분을 역세액으로서 외부로 배출하여, 손실하게 되어 버린다. 또한, 이 겔상으로 변화된 중유 성분은 역세시에 필터 엘리먼트의 개구로부터 완전하게 박리하는 것이 어려워, 일부분이 남아 버리는 경우가 많아, 역세의 간격을 짧게 해 버리기 때문에, 더욱 많은 유효한 여액 성분을 역세로 손실해 버리게 된다.
덧붙여, 여재 표면으로부터 박리된 조대(粗大) 입자 등의 비여과 물질(제거 필요 물질)은, 케이싱 내의 일차측의 바닥부에 침강되어 머무는 것이 바람직하지만, 실제로는 필터 엘리먼트, 혹은 브러쉬의 회전의 영향, 더욱이는 케이싱 입구로부터 유입되어 앞으로 여과되어야 할 유체의 영향으로, 이들 비여과 물질이 떠 올라, 재차 여재 표면에 부착되는 경우가 있다. 비여과 물질이 재차 여재 표면에 부착되면 여과의 효율이 저하되는 것이 분명하다.
특허 문헌 1: 일본 특개 2013－91046 공보 특허 문헌 2; 일본 특개 2014－34029 공보 특허 문헌 3: 일본 특개 2013－150947 공보 특허 문헌 4: 일본 특표 2003－509200 공보 특허 문헌 5: 일본 특개 2017－6876 공보
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 여과, 및 역세(세정)시에 필터 엘리먼트의 여재에 부착, 퇴적된 제거 불요 물질을 효율적으로 제거 대상물로부터 분리하여 유효 활용할 수 있도록 한 여과 장치의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 여과 장치의 운전 방법은 여재를 구비한 필터 엘리먼트와, 여재의 일면에 대해서 상대 이동 가능하게 배치되어 그 상대 이동시에 포착 물질의 이탈(제거), 및 포착 물질에 대한 체가름을 보조하는 브러쉬와, 브러쉬, 또는 필터 엘리먼트 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대해서 상대 이동시키는 구동부와, 여재의 일면측으로부터 타면측으로 유체를 통과시키는 여과 기구와, 여재의 타면측으로부터 일면측으로 유체를 통과시키는 역세 기구와, 적어도 필터 엘리먼트, 여과 기구, 및 역세 기구를 지지하는 케이싱과, 제어 수단을 구비하고, 여과 실시 중에 여재의 양면간의 차압이 소정치를 초과했을 경우, 혹은 소정의 시간 경과를 계기로 하여 역세를 개시하고, 차압 해소 후, 혹은 소정 시간 경과한 후에 여과로 돌아가는 여과 장치의 운전 방법으로서, 제어 수단은 여과 중에 구동부를 구동하여 브러쉬를 여재에 대해서 상대 이동시켜 포착 물질 중에서 제거 불요 물질을 체가름하여, 그 제거 불요 물질을 타면측으로 통과시키는 체가름 작업을 실시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 여과, 및 역세(세정)시에 필터 엘리먼트의 여재에 부착, 퇴적된 제거 불요 물질을 효율적으로 제거 대상물로부터 분리하여 유효 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 운전 방법의 제1 적용예에 따른 여과 장치의 제1 실시 형태의 전체 구성을 나타내는 개략 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 운전 방법의 절차를 나타내는 순서도이다.
도 3의 (a)(b)는 브러싱에 의해 체가름을 행하고 있는 상태를 나타내는 여재의 주요부 확대 단면도이고, (c)는 여재로서 사용하는 금속 메쉬의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 운전 방법의 제1 적용예에 따른 여과 장치의 제2 실시 형태의 전체 구성을 나타내는 개략 종단면도이고, (b)는 그 A－A 단면도이고, (c)는 그 B－B 단면도이다.
도 5는 본 발명의 운전 방법을 적용하는 제2 적용예에 따른 여과 장치의 제1 실시 형태의 전체 구성을 나타내는 개략 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 운전 방법을 적용하는 제2 적용예에 따른 여과 장치의 제2 실시 형태의 전체 구성을 나타내는 개략 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 운전 방법을 적용하는 제2 적용예에 따른 여과 장치의 제3 실시 형태의 전체 구성을 나타내는 개략 종단면도이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 브러쉬의 털(毛) B의 굵기 T와 개구 O의 지름 W의 관계를 나타내는 개략도이다.
도 9는 여재 표면과 브러쉬 털이 접하는 각도의 최적치를 나타내는 도면이다.
도 10의 (a)는 여재의 여과측에 막힘이 발생해 있는 상태를 여재면과 직교하는 방향에서 본 이미지도이고, (b)는 여과측의 막힘 상태를 나타내는 단면도이고, (c)는 역세에 의해서 역세측으로부터 막힘을 일으키고 있는 상태를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 여과 장치의 운전 방법을 도면에 나타낸 실시 형태에 의해 상세하게 설명한다.
［본 발명에 따른 운전 방법의 기본 원리］
본 발명의 여과 장치의 운전 방법은, 금속 메쉬 재료로 이루어지는 여재를 구비하고, 상기 여재의 일면측으로부터 타면측으로 유체를 통과시키는 여과시에 유체 중의 물질을 일면에 포착하고, 여재의 타면측으로부터 일면측으로 유체를 통과시키는 역세시에 포착 물질을 여재로부터 이탈시키는 필터 엘리먼트와, 여재의 일면에 대해서 상대 이동 가능하게 배치되어 그 상대 이동시에 포착 물질의 이탈(제거), 및 포착 물질에 대한 체가름을 보조하는 브러쉬와, 브러쉬, 또는 필터 엘리먼트 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대해서 상대 이동시키는 구동부와, 여과시에 여재의 일면측으로부터 타면측으로 유체를 통과시키는 여과 기구와, 역세시에 여재의 타면측으로부터 일면측으로 유체를 통과시키는 역세 기구와, 적어도 필터 엘리먼트, 여과 기구, 및 역세 기구를 지지하는 케이싱과, 구동부, 여과 기구, 및 역세 기구를 제어하는 제어 수단을 구비하고, 여과 실시 중에 여재의 양면간의 차압이 소정치를 초과했을 경우, 혹은 소정의 시간 경과를 계기로 하여 역세를 개시하고, 차압 해소 후, 혹은 소정 시간 경과한 후에 여과로 돌아가는 운전 방법을 실시하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 운전 방법에서는, 제어 수단이 여과 개시시의 여과 작업 중, 및 역세 종료 후에 재개한 여과 중에 구동부를 구동하여 브러쉬를 여재에 대해서 상대 이동시켜 포착 물질 중에서 제거 불요 물질을 체가름하여, 그 제거 불요 물질을 타면측으로 통과시키는 작업을 실시하도록 한 점이 특징적이다.
포착 물질 중에서 제거 불요 물질을 체가름하는 작업에 있어서는, 제거 불요 물질을 구성하는 입자가 복수 개 괴상(塊狀)으로 되어 있는 경우에, 브러쉬를 여재벽에 대해서 상대 이동시킴으로써 괴상 입자를 분립(파쇄)하여 여재의 개구를 통과할 수 있는 사이즈로 한다.
덧붙여, 본 명세서에 있어서 포착 물질이란, 여재의 일차측에 포착된 브러싱에 의한 체가름 전의 물질이며, 제거 필요 물질, 및 제거 불요 물질을 포함하는 개념이다. 또, 비여과 물질이란, 여재를 통과하지 않고 여재에 포착되어 있는 여공(濾孔) 보다도 큰 물질(제거 필요 물질) 외, 브러싱에 의해 파쇄된 물질 등의 제거 불요 물질을 제외한 나머지의 조립(粗粒)이 주가 된 것을 포함한다. 이 정의는 이하의 모든 적용예, 실시 형태에 공통되는 사항이다.
본 발명의 하나의 실시 형태에서는, 여과 작업 중에 필터 엘리먼트의 여재의 일차측 표면을 브러싱하여, 거기에 포착되어 있는 포착 물질이나 거름 찌거기를 분산시키고, 필터 엘리먼트의 개구 지름보다 작은 것(제거 불요 물질)은 필터 엘리먼트의 하류측(2차측)으로 흘려 여액으로 분산시켜 회수한다고 하는 기능을 하게 하는 것이다.
바꾸어 말하면, 여과 작업 중에, 필터 엘리먼트의 일차측에 부착된 필터 포착 물질을 브러싱으로 파쇄함으로써, 필터 엘리먼트의 개구보다도 작은 것은 하류측으로 흘려보내고, 필터 엘리먼트 개구 지름보다도 큰 조대 입자 등의 제거 필요 물질만을 필터 엘리먼트의 일차측에 남기는 것과 같은 체가름을 행한다.
본 여과 장치의 운전 방법에서는, 여재 표면으로부터 박리된 조대 입자 등의 비여과 물질(제거 필요 물질)은, 케이싱 내의 일차측의 바닥부에 침강되어 머무는 것이 바람직하지만, 실제로는 필터 엘리먼트, 혹은 브러쉬의 회전의 영향, 더욱이는 케이싱 입구로부터 유입되어 앞으로 여과되어야 할 유체의 영향으로, 이들 비여과 물질이 떠 올라, 재차 여재 표면에 부착되는 경우가 있다. 그 대책으로서, 케이싱 내부에 침강되어 온 비여과 물질의 저류부를 마련함과 아울러, 저류 물질 배출 수단에 의해서 적당히 저류된 비여과 물질을 외부로 배출(드레인 아웃)하고, 또한 필요에 따라서 비여과 물질의 떠 오름을 방지하는 수단(방해판)을 마련하여 효율 좋게 이들 조립을 침강시켜, 드레인 아웃하는 구조로 한다.
덧붙여, 본 여과 장치의 운전 방법에 있어서 케이싱 바닥부에 낙하되어 저류되는 저류물은, 여재의 일차측 표면에 포착되어 있는 포착 물질 중 제거 불요 물질을 제외한 것, 예를 들면 조대 입자 등의 비여과 물질이다.
또, 여과 중에 체가름 작업을 실시하는 결과로서 여과 중의 막힘 시기를 큰폭으로 지연시킴과 아울러, 역세의 횟수를 감소시켜 역방향에서의 막힘을 저감시킬 수 있다.
여과 대상으로 하는 유체로서 선박의 밸러스트수를 상정했을 경우에는, 소결 금속 메쉬로 이루어지는 필터 엘리먼트의 여재는, 메쉬 개구 지름이 100μm 이하, 바람직하게는 50μm±30μm의 범위가 적합하다.
본 실시 형태에서는 여과 대상으로 하는 유체로서 선박의 밸러스트수를 예시했지만, 예를 들면, 세라믹스 원료 슬러리, 안료 슬러리, 종이·필름으로의 도공액 등이나, 중유, 냉각수를 대상으로 하는 것도 가능하다.
또, 체가름은 액체, 기체 외에, 예를 들면, 분체(합성 수지, 도료, 안료, 금속 분말, 도공, 세라믹)의 선별, 배수 처리, 도공액으로부터 불요 분의 선별에도 유용하다.
일반적으로 인식되어 있는 여과에서는 선별은 행하지 않고 모든 고형물을 여별(濾別)하는 것이 목적이다. 이것에 대해서 본 발명에 있어서의 체가름으로는, 고형물을 크기로 분별, 스크리닝하는 것이 목적이며, 단순한 여과와는 본질적인 의미, 목적, 효과가 다르다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 운전 방법을 적용 가능한 여과 장치의 구성예에 대해 설명한다.
［A. 제1 적용예에 따른 여과 장치］
도 1 내지 도 3은 본 발명의 운전 방법의 제1 적용예에 따른 여과 장치의 설명도이다.
＜A－1：제1 실시 형태에 따른 여과 장치＞
도 1은 본 발명의 제1 적용예에 따른 여과 장치의 제1 실시 형태의 전체 구성을 나타내는 설명도이다. 이 여과 장치는, 예를 들면 선박의 밸러스트수를 여과하는 것으로, 유체를 유체 입구로부터 필터 엘리먼트를 통과하여 유체 출구로부터 유출시켜 여과를 행하는 것이다.
또, 역세를 할 때 외부의 배관계에 의해 유체의 유로를 전환하여, 유체를 유체 출구로부터 도입하여 필터 엘리먼트를 통과시키고 나서 유체 입구로 흘림으로써 필터 엘리먼트의 역세를 행하는 것은 아니다.
제1 실시 형태에 따른 여과 장치(F1)는 케이싱(1)과, 격벽(2)과, 필터 엘리먼트(3)와, 구동부(13)와, 여과 기구(6, 7, 8, 9, VI, VO)와, 역세 기구(104)와, 제어 수단(CPU 등)(300) 등을 개략 구비하고 있다.
역세 수단으로서 필터 엘리먼트의 일부분에 접면(接面)하도록 배치된 역세 헤드 등으로 이루어지는 역세 기구(104)를 이용하여, 강한 흡인력과 제거 브러쉬로 높은 역세 효과를 가진다.
케이싱(1)은 여과 장치(F1)의 외각(外殼)을 이루는 것으로, 케이싱 본체(1a)와 케이싱 덮개(1b)로 이루어진다. 케이싱 본체(1a)는 바닥이 있는 통 모양(예를 들면 원통 형상), 직육면체 형상 등으로 형성되고, 예를 들면 측벽의 적소(適所), 본 예에서는 중간 높이 위치보다도 상부에 외부로부터 유체가 유입되는 유체 입구(6)를 가짐과 아울러, 케이싱 본체 바닥부에 내부에서 여과된 유체를 외부로 유출하는 유체 출구(7)를 가지고 있다. 케이싱 덮개(1b)는 케이싱 본체(1a) 위에 재치되어, 케이싱(1) 내부를 밀봉하는 덮개이다.
케이싱(1)의 내부는 필터 엘리먼트(3)의 외부의 원액실(8)과, 필터 엘리먼트(3)의 내부의 여액실(9)로 나누어져 있다. 원액실(8)은 케이싱(1) 내부를 유체 입구(6)와 연통하고, 여과 전의 유체가 수용된다. 여액실(9)은 유체 출구(7)와 연통하며 여과 후의 유체가 수용된다.
케이싱(1)의 내부에는, 원통 모양의 필터 엘리먼트(3)가 원액실(8) 내에 수직 방향으로 마련되어 회전 가능하게 축(軸) 지지되어 있다.
이 필터 엘리먼트(3)는 유체를 원액실측으로부터 여액실측으로 통과시켜 여과하는 필터가 되는 것으로, 원통면을 이루는 여재(31)와, 하단부를 이루는 하측 폐색판(32)과, 상단부를 이루는 상측 폐색판(33)을 가지고, 대상이 되는 유체를 외측에서 내측을 향해 여재(31)를 통과시켜 유체 중에 포함되는 고형분이나 겔상의 먼지 등을 포착하여 여과하는 것이다.
여재(31)는 도 3의 (c)에 나타내는 것처럼 복수 층으로 겹쳐 있고, 여과 방향이 외(外)→내(內)인 경우에는 최외층(원액실측)이 가장 미세한 그물코로 되어 있으면 되고, 예를 들면, 복수 적층된 금속망을 소결(燒結)하여 보형성을 높여 원통 모양으로 성형하여 소결한 것이나, 원통 모양의 노치 와이어로 이루어지는 것, 웨지 와이어로 이루어지는 것 등을 이용할 수 있다. 소결한 경우는, 최내층의 그물코의 크기는 10~200μm인 것, 그것보다 내측의 층의 그물코의 크기는 200~5000μm인 것 중에서 적당히 선정하면 된다. 이 경우, 최외층 이외의 보강 메쉬나 보호 메쉬는, 필터 엘리먼트(3)의 강도와 관계되는 것이며, 필요한 강도를 얻을 수 있도록 그 층수, 그물코의 크기 및 선재 지름을 선택한다. 또, 메쉬를 짜는 방법은 평직, 능직, 주자직, 다다미직, 능첩직 등을 적용할 수 있다. 덧붙여, 최외층을 금속망으로 하고, 그 내측에 예를 들면 각홀(square hole)이 무수히 뚫린 원통 모양의 펀칭 플레이트나, 복수 개의 가는 로드(rod)를 종횡 방향으로 늘어놓은 보강 부재를 배설한 상태로 소결해도 된다.
덧붙여, 도 3의 (c)와는 반대로 여과 방향이 내→외인 경우에는 최내층이 가장 미세한 그물코가 된다.
하측 폐색판(32)은 원판 모양을 이루고, 외주(外周)가 원통 모양인 여재(31)의 하단 주연과 고정되어 있고, 중앙부에 마련한 개구(35)가 유체 출구(7)를 구성하는 관체(7a)에 마련한 베어링부(7b)에 의해서 회전 가능하게 축 지지되어 있다. 덧붙여, 이 베어링 구조는 일례에 지나지 않는다.
한편, 상측 폐색판(33)도 원판 모양을 이루고, 외주가 통 모양인 여재(31)의 상단 주연과 고정되어 있다. 이 상측 폐색판(33)의 중앙부는, 케이싱 덮개(1b)의 상측에 마련된 기어드(geared) 모터(구동부)(13)로부터 케이싱 덮개(1b)의 관통 구멍(1d)(베어링부)을 통과하여 연장되는 회전축(14)과 연결되어 있다. 이것에 의해, 필터 엘리먼트(3)는 기어드 모터(13)에 의해 회동할 수 있게 되어 있다.
역세 기구(104)는 원액실(8)측으로부터 필터 엘리먼트(3)의 여재(31)의 일부분에 접면하도록 배치되어 여액실(9)측의 유체(여액)를 여재(31)를 통과시켜 흡인하고, 흡인된 유체를 케이싱(1)의 외부로 배출함으로써 여재(31)의 역세를 행하는 것으로, 역세 헤드(141)와, 역세 유체 배출관(142)을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 「흡인」이란, 반드시 대기압보다 낮은 압력으로 유체를 인입하는 것으로 한정되지 않고, 압력차가 있는 경우에 상대적으로 압력이 낮은 측으로 유체를 인입하는 것 일반을 의미한다.
이 역세 기구(104)와, 역세 헤드(141)와 여재의 접면 위치 이동 수단으로서의 기어드 모터(13) 등으로 이루어지는 필터 엘리먼트(3)의 회전 기구가, 본 실시 형태의 역세 수단을 구성한다. 역세 헤드(141)는 여재(31)의 일부분에 접면하도록 배치되어 여액실측의 유체를 여재(31)의 개구(여공)를 통과시켜 흡인하는 축방향 양단이 폐색된 대략 관(管) 모양의 부재이며, 여재(31)의 외측에 접면하여 그 축방향과 평행하게 마련되어 있다. 접면 부분에는, 여재(31)의 대략 전체 길이를 커버하는 슬릿 모양의 흡인 구멍(143)이 마련되고, 그 주위에는 제거 브러쉬(144)가 식모(植毛)되어 있다. 필터 엘리먼트(3)를, 기어드 모터(13)로 회전시키면서 역세(여재 외부로의 흡인)를 행함으로써, 제거 브러쉬(144)로 포착 물질을 긁어내면서, 여재(31)의 전면(全面)을 역세할 수 있게 되어 있다.
덧붙여, 제거 브러쉬(144)는 상시 여재의 외면에 접촉하고 있기 때문에, 역세 유체 배출계의 개폐 밸브 VF가 폐색되어 있는 여과 작업시에 필터 엘리먼트(3)가 회전함으로써 여과 작업 중에 있어서도 여재 외면을 브러싱하게 된다.
또한, 제거 브러쉬(144)의 브러쉬 털의 재질은, 예를 들면 천연 혹은 합성의 섬유, 또는 강철, 동, 놋쇠 등의 금속선 등이며, 여과 장치의 사용 목적 및 통과시키는 유체에 따라 선택한다.
한편, 역세 헤드(141)의 하단부 근방에는, 여재(31)와의 접면측과 반대측을 향해 역세 유체 배출관(142)이 분기되어 접속되어 있다. 이 역세 유체 배출관(142)은, 역세 헤드(141) 내에 흡인된 여재 내부의 유체를 케이싱(1)의 외부로 배출하는 것으로, 케이싱 본체(1a)의 측면에 마련된 관통 구멍을 관통하여 외부로 연장되어 나가, 플랜지를 통해서 외부의 배출관(145)에 접속되어 있다. 이 배출관(145)에는, 개폐 밸브 VF가 마련되어 있다. 이 개폐 밸브 VF는 역세 유체의 유출·정지를 제어하는 것으로, 여과 장치의 역세시에는 개방되고, 그 이외일 때에는 폐색되도록 되어 있다. 이 개폐 밸브 VF의 배출측은, 유체 출구(7)의 압력보다 저압, 예를 들면 대기압 Po에 개방된 드레인측으로 접속되어 있다.
또, 케이싱 하부의 다른 부위에는 원액실(8)과 연통하는 비여과 물질 배출용의 드레인관(저류 물질 배출 수단)(150)이 접속되고, 드레인관(150)은 도중에 배치된 드레인측 밸브 VG(저류 물질 배출 수단)를 통해서 예를 들면 대기압(Po)에 개방된 드레인측으로 접속되어 있다. 드레인관(150), 및 드레인측 밸브 VG는, 여과시에 실시되는 브러싱에 의해서 여재(31)로부터 격벽(2) 상(비여과 물질 저류부(160))에서 낙하되어 저류되는 비여과 물질 D를 케이싱 외부로 배출하는 수단(저류 물질 배출 수단)이다.
여과 장치(F1)에 접속되는 여과 대상 유체의 외부의 배관계로서, 케이싱(1)의 유체 입구(6)에는 입구측 배관(121)이 접속되고, 입구측 배관(121)은 도중에 입구측 밸브 VI를 가지고 1차압(P1)을 가지는 원액 공급원(여과 기구)과 접속되어 있다. 한편, 케이싱(1)의 유체 출구(7)에 출구측 배관(122)이 접속되고, 이 출구측 배관(122)은 도중에 출구측 밸브 VO를 가지고 2차압(P2)을 가지는 여액 저류조 등에 접속되어 있다. 역세 유체 배출관(142)에 외부의 배출관(145)이 접속되고, 그 배출관(145)은 도중에 개폐 밸브 VF를 가지고, 예를 들면 대기압(Po)에 개방된 드레인측으로 접속되어 있다.
덧붙여, 이 경우 역세를 실시하기 위해서는, 출구측 밸브 VO를 제어하는 등의 수법에 의해 외부로부터 압력을 가해 필터 엘리먼트(3) 내의 압력 P2a가 대기압(Po) 보다도 높아지도록 설정하는 것이 필요하다. 개폐 밸브 VF, 및 드레인측 밸브 VG가 대기 개방부에 접속되어 있다고는 할 수 없으므로, 이것은 이하의 모든 적용예, 실시 형태에 있어서도 해당한다.
또, 개폐 밸브 VF(배출관(145)), 드레인측 밸브 VG(드레인관(150))는 대기압에 개방한다고 해도, 예를 들면 도시하지 않은 감압용의 펌프(펌프 석션(suction))를 개폐 밸브 VF, 드레인측 밸브 VG에 각각 접속하여 밸브 VF측의 압력을 2차압보다도 감압시키고, 또한 밸브 VG측의 압력을 1차압보다도 감압시키도록 해도 된다.
본 여과 장치(F1)의 운전 방법에서는, 여재 표면으로부터 박리된 조대 입자 등의 비여과 물질은, 케이싱 내의 일차측의 바닥부에 침강되어 머무는 것이 바람직하지만, 실제로는 필터 엘리먼트, 혹은 브러쉬의 회전의 영향, 더욱이는 케이싱 입구로부터 유입되어 앞으로 여과되어야 할 유체의 영향으로, 이들 비여과 물질이 떠 올라, 재차 여재 표면에 부착되는 경우가 있다. 그 대책으로서, 케이싱 내부에 제거 대상물(비여과 물질)로서의 조대 입자 등을 저류하기 위한 비여과 물질 저류부(160)를 마련함과 아울러, 저류 물질 배출 수단(150), VG에 의해서 적당히 저류된 비여과 물질을 외부로 배출(드레인 아웃)하고, 또한 필요에 따라서 비여과 물질의 떠 오름을 방지하는 수단으로서, 이것들의 떠 오름 방지 수단(방해판)을 마련하여 효율 좋게 이들 조립을 침강시켜, 드레인 아웃하는 구조로 한다.
또, 본 발명에서는 케이싱 바닥부에 낙하된 적당량의 비여과 물질을, 비여과 물질 저류부(160)의 근방에 배치된 소경(小徑)의 드레인관(150)으로부터 시스템 밖으로 배출하는 구성을 취하기 때문에, 비여과 물질을 배출하는데 필요로 하는 액량은 소량으로 된다. 또, 드레인관(150)으로부터 배출된 소량의 유체 중의 비여과 물질 중에 포함되는 유효 물질을 분리하여 취출하는 작업도 용이해진다.
덧붙여, 드레인관(150)을 배치하는 지점으로서는, 케이싱 내에서도 수류(水流), 수량이 적어 체류가 생기기 쉬운 지점을 선정함으로써, 비여과 물질 저류부(160) 내에 저류된 비여과 물질의 떠 오름을 방지하면서 배출시는 드레인관(150)으로부터 단시간에 배출하는 것이 가능해진다.
도 1의 구성예에서는, 유체 출구(7)를 구성하는 관체(7a)의 외주부는 유체 입구로부터의 유체 a가 순환되기 어렵고, 또한 여재로부터 낙하된 비여과 물질이 침강하여 체류하기 쉬운 지점이기 때문에, 이 영역을 비여과 물질 저류부(160)로 선정하여 이 영역에 상당하는 케이싱 바닥부에 드레인관(150)을 배치했다.
이하의 다른 실시 형태에 있어서도, 드레인관(150)의 배치 지점은 상기와 같은 기준에 의해 선정하게 된다.
덧붙여, 여과 장치의 운전 방법에 대한 상기 기술(記述)은 원칙으로서 이하의 모든 적용예, 실시 형태에 해당한다.
이상과 같이 구성된 제1 실시 형태의 여과 장치(F1)의 동작은, 다음과 같다.
여과시에 있어서는 필터 엘리먼트(3)를 회전시키고, 입구측 밸브 VI 및 출구측 밸브 VO는 개방하고, 역세 유체 배출계의 개폐 밸브 VF는 폐색한다. 여과해야 할 유체는, 유체 입구(6)로부터 실선의 화살표 a로 나타내는 것처럼 케이싱(1)의 원액실(8)에 유입되어, 원통 모양의 여재(31)의 역세 헤드(141)가 접면하고 있지 않은 부분을 통과하여, 필터 엘리먼트(3)의 내부로 유입됨으로써 여과된다. 여과된 유체는 여액실(9)로 유입되어, 유체 출구(7)를 통과하여 화살표 b와 같이 외부로 유출된다.
이 때, 제거 브러쉬(144)가 접해 있는 여재의 외면에 부착되려고 하거나, 혹은 부착되어 있는 포착 물질(고형물, 겔상의 먼지 등)은 필터 엘리먼트를 회전시킴으로써 브러싱을 받아 부착이 해소되거나, 혹은 괴상의 제거 불요 물질이 파쇄되어 여재의 개구를 통과하여 간다. 이와 같이 여과시의 브러싱에 의해서 제거물과 제거 불요 물질을 체가름하여, 제거 불요 물질을 2차측으로 통과시킬 수 있다.
이 때문에, 포착 물질 중에 포함되어 있던 대부분의 제거 불요 물질을 2차측으로 유출시킬 수 있을 뿐만이 아니라, 여과 차압의 상승을 큰폭으로 지연시킬 수 있다.
이와 같이 여과 중에 있어서의 체가름 작업에 의해 막힘이 발생하기 어려워지기 때문에, 여과 계속 시간을 장기화하고 역세 횟수를 감소시켜, 장치의 효율을 높일 수 있다. 또, 역세 횟수의 감소에 의해 역세에 의한 역방향에서의 막힘의 발생율을 저감시킬 수도 있다.
역세시에 있어서는, 입구측 밸브 VI 및 출구측 밸브 VO는 계속하여 개방됨과 아울러, 역세 유체 배출계의 개폐 밸브 VF가 개방되어, 역세 유체 배출관(142)을 경유하여 연통하는 역세 헤드(141) 내부의 압력이 낮아져, 필터 엘리먼트(3) 내부의 유체가 파선의 화살표로 나타내는 것처럼, 여재(31)를 통과하여 흡인 구멍(143)으로부터 유입된다. 이것에 의해, 흡인 구멍(143)에 접면하는 여재(31)의 가는 폭 띠 모양(선 모양)의 부분이 역세된다. 또, 필터 엘리먼트(3)의 회전을 행함으로써 제거 브러쉬(144)로 포착 물질을 긁어내면서, 여재(31)의 전 둘레면이 역세된다. 단, 역세시에 있어서도, 여과해야 할 유체는, 유체 입구(6)로부터 실선의 화살표로 나타내는 것처럼 원액실(8)에 유입되므로, 원통 모양의 여재(31) 중 역세 헤드(141)에 접면하고 있지 않은 부분에서는 여과가 계속된다. 역세는 여과 장치의 사용 조건(여과 속도나 유체 중의 이물의 양 등)에 따라서, 소정의 빈도로 소정의 시간 행하던지, 차압의 상승을 검지한 다음 행한다.
덧붙여, 실제의 운전에 있어서는, 입구측 밸브 VI를 닫은 상태로 출구측 밸브 VO로부터의 유입에 의해서 역세를 행하는 일은 없다. 입구측 밸브 VI와 출구측 밸브 VO는, 여과 장치의 운전 개시시, 운전 정지시, 및 메인터넌스시 이외에는 개폐 조작하지 않는다. 이것은, 이하의 모든 적용예, 실시 형태에 해당한다.
이 제1 실시 형태에 따른 여과 장치(F1)에서는, 필터 엘리먼트(3)를 구성하는 여재(31)의 외면(일차측면)에 대해서 상대 이동 가능하게 배치되어 그 상대 이동시에 포착 물질의 이탈(제거), 및 포착 물질에 대한 체가름을 행하는 제거 브러쉬(144)와, 제거 브러쉬, 또는 필터 엘리먼트 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대해서 상대 이동시키는 구동부(13)와, 여과 기구와, 역세 기구와, 구동부, 여과 기구, 역세 기구를 제어하는 제어 수단(300)을 구비하고, 여과 실시 중에 여재의 양면간의 여과 차압이 소정치를 초과했을 경우, 혹은 소정의 시간 경과를 계기로 하여 역세를 개시하고, 차압 해소 후, 혹은 소정 시간 경과한 후에 여과로 돌아가는 운전 방법을 실시한다.
본 운전 방법에서는, 제어 수단이 역세 유체 배출계의 개폐 밸브 VF가 폐색되어 있는 여과 작업 중에 구동부를 구동하여 브러쉬를 여재에 대해서 상대 이동시켜 포착 물질 중에서 제거 불요 물질을 체가름하여, 그 제거 불요 물질을 타면측으로 통과시키는 작업을 실시하도록 한 점이 특징적이다.
덧붙여, 역세 중에 브러싱을 행함으로써 제거 불요 물질이 시스템 밖으로 대량으로 배출되는 결함을 해소하기 위해서는, 본 실시 형태와 같이 여과시에 브러싱만을 행함으로써, 여재(31)에 잔류한 조대 입자 등의 비여과 물질을 여재면으로부터 체가름하여 낙하시킴으로써 케이싱 바닥부의 비여과 물질 저류부(160)에 모은다. 그 다음에, 적당한 타이밍에서 드레인측 밸브 VG를 개방함으로써 비여과 물질 저류부(160)에 모인 비여과 물질을 시스템 밖으로 배출하면 된다.
유체 입구(6)로부터 유체가 도입되고 있는 한, 라인압(line壓)에 의한 효과에 의해 드레인측 밸브 VG를 개방함으로써 비여과 물질을 언제라도 배출할 수 있다.
드레인측 밸브 VG를 개방함으로써 비여과 물질 저류부(160)에 저류된 비여과 물질을 외부로 배출한 다음에 상기 차압이 허용치를 초과하여 상승했을 경우에는, 개폐 밸브 VF를 개방하여 역세 유체 배출관(142)을 개방하도록 해도 된다.
차압 상승시의 작업 절차로서 상기 절차와는 반대로, 개폐 밸브 VF를 개방함으로써 역세 유체 배출관(142)을 개방한 다음에, 차압이 허용치를 초과하여 상승했을 경우에 드레인측 밸브 VG를 개방하도록 해도 된다.
여과 운전 중에 브러싱을 행함으로써 여과 작업의 계속 시간을 길게 하여 여과 중에 있어서의 막힘의 발생을 지연시키면서, 포착 물질 중의 제거 불요 물질을 효율적으로 여액 중에 확보할 수 있다. 그 결과로서, 역세 횟수, 역세 시간을 감소시킬 수 있기 때문에, 작업 효율을 높임과 아울러, 역세의 디메리트인 2차측에서의 막힘의 발생을 방지할 수도 있다.
또, 상술한 것처럼 비여과 물질을 드레인관(150)으로부터 시스템 밖으로 배출하는데 필요로 하는 액량이 소량으로 되고, 또 소량의 유체 중의 비여과 물질 중에 포함되는 유효 물질을 분리하여 취출하는 작업도 용이해진다.
한편, 역세를 할 때 유체 출구(7)로부터 유입시킨 유체를 유체 입구(6)를 향해서 역류시키는 방식을 채용하는 것도 가능하지만, 역세에 사용하는 액량이 방대한 양이 된다. 즉, 역세의 대상이 되는 엘리먼트가 대형이 될 뿐만 아니라, 길고 크고, 복잡한 배관계도 접속되어 있으므로, 대량의 유체량을 확보하기 위해서 장치 외부에 대형의 공급원을 마련하고, 이것들에 축적된 유효 물질을 포함하는 포착 물질을 시스템 밖으로 배출하지 않으면 역세할 수 없다. 게다가, 일단 시스템 밖으로 배출된 대량의 유체 중의 포착 물질 중에서 유효 물질을 취출하는 것은 어렵고, 유효 이용은 곤란하다. 따라서, 본 발명의 수법에 비하여 훨씬 많은 유효 물질이 손실되게 된다.
이와 같이 본 발명에서는, 역세를 할 때 외부의 배관계에 의해 유체의 유로를 전환하여, 대량의 유체를 유체 출구(7)로부터 도입한 다음 필터 엘리먼트를 통과시켜 유체 입구(6)로 흘림으로써 필터 엘리먼트의 역세를 행하는 것도 가능하지만, 여과 중에 역세 헤드를 이용한 국부적인 역세를 실시할 수도 있으므로, 펌프 등의 외부 설비가 불필요해져 설비가 간략화될 뿐만이 아니라, 번잡한 유체의 전환 작업이 불필요해져, 소량의 유체에 의해서 역세를 행하는 것이 가능해진다.
추가로 방해판(130)에 의해 비여과 물질 저류부(160) 상의 비여과 물질의 떠 오름을 방지함으로써, 여재로의 재부착을 방지하면서, 드레인관(150)으로부터 배출되는 비여과 물질을 확실히 확보할 수 있다.
덧붙여, 여재 표면에 재부착된 비여과 물질은 재차 브러싱에 의해 박리, 낙하시키던지, 입구측 밸브 VI 및 출구측 밸브 VO를 개폐하는 역세에 의해서 드레인 아웃할 필요가 있지만, 본 발명의 운전 방법에 의하면 간단하게 필터 엘리먼트(3)를 회전시켜 브러싱하면서 역세 유체 배출계의 개폐 밸브 VF를 개방하여 역세하는 것만으로 된다.
또, 전술과 같이 본 명세서에서 「흡인」이란, 반드시 대기압보다도 낮은 압력으로 유체를 인입하는 것으로 한정되지 않고, 압력차가 있는 경우에 상대적으로 압력이 낮은 측으로 유체를 인입하는 것 일반을 의미한다. 구체적으로는, 예를 들면 도 1의 (b)에 있어서는, 역세 유체 배출계의 개폐 밸브 VF, 및 드레인측 밸브 VG는 대기압(Po)에 접속되어 있지만, 이것은 일례에 지나지 않고, 각 밸브 VF(배출관(145)), VG(드레인관(150))를 통해서 도시하지 않은 펌프에 의해 흡인하도록 해도 된다. 따라서, 이 경우에는, 역세 유체 배출계의 개폐 밸브 VF를 통해서 펌프에 의해 역세 유체를 흡인(배출)하는 경우의 압력 PB와, 여액 저류조의 2차압(P2)의 관계는, PB＜P2가 된다. 또, 드레인측 밸브 VG를 통해서 펌프에 의해 드레인을 흡인(배출)하는 경우의 압력 PD와, 입구측 밸브 VI를 통한 1차압(P1)의 관계는, PD＜P1이 된다. 이것은, 이하의 모든 적용예, 실시 형태에 해당한다.
이상의 본 발명의 특징적인 구성, 작용, 효과는 이하의 모든 적용예, 실시 형태에도 공통하여 해당한다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 운전 방법의 절차를 나타내는 순서도이다. 본순서도에 의한 운전 절차는 이하의 다른 모든 적용예, 실시 형태에 공통하여 적용한다.
제어 수단(300)은 여과를 개시할 때 입구측 밸브 VI 및 출구측 밸브 VO를 개방하고, 역세 유체 배출계의 개폐 밸브 VF는 폐색하고, 필터 엘리먼트(3)를 회전시킴으로써, 여재의 일차측면을 제거 브러쉬(144)에 의해 정기적으로, 혹은 연속적으로 (상시) 브러싱하여 포착 물질 중에서 제거 불요 물질을 체가름하여, 그 제거 불요 물질을 타면측으로 통과시키는 작업을 실시한다(스텝 S1, S2). 덧붙여, 스텝 S2에 있어서의 브러싱은, 간헐적인 브러싱이어도 된다.
스텝 S3에서는, 정기적으로, 또는 연속적으로 저류 물질 배출 수단으로서의 드레인측 밸브 VG를 이용하여 드레인관(150)을 개방하여, 비여과 물질 저류부에 모인 비여과 물질 D를 드레인 아웃한다. 이 때, 배출된 드레인은 폐기하거나, 혹은 유체의 종류에 따라서는 여과 공정의 상류측의 다른 공정으로 되돌려 재처리한다. 특히 세라믹 원료나 안료, 도공액, 중유 등과 같이 상류에 다른 공정이 있는 처리 시스템에 있어서는 드레인을 상류 공정에 되돌려 유효 활용한다.
그 다음에, 스텝 S4에서는, 도시하지 않은 여과 차압의 측정 장치에 의해, 여과 차압이 소정치에 도달했는지 여부, 환언하면 여과 차압이 허용치를 초과했는지 여부를 판정하여, 허용치를 초과한 경우에는 스텝 S5로 진행하여 브러싱하면서 역세를 개시한다. 허용치를 초과하고 있지 않은 경우에는 스텝 S2로 돌아간다. 덧붙여, 스텝 S4에 있어서 타이머에 의해 여과 시간을 계측하여, 소정의 여과 시간의 경과에 의해 스텝 S5로 진행하여 역세를 개시하도록 해도 된다.
역세 작업에서는, 입구측 밸브 VI 및 출구측 밸브 VO를 계속하여 개방함과 아울러, 역세 유체 배출계의 개폐 밸브 VF를 개방한다.
덧붙여, 스텝 S4의 여과 차압의 측정에 있어서 여과 차압이 허용치를 초과한 것이 검지되었다고 해도, 그 다음에 브러싱하면서 역세를 개시하면 엘리먼트가 일 회전에 도달하지 않은 근소한 회전 각도, 예를 들면 15도 정도 밖에 회전하고 있지 않은 시점에서 측정 장치에 의해 허용치보다도 낮은 여과 차압이 검지되는 일이 있다. 그러나, 이 단계에서는 필터 엘리먼트의 전 둘레면에 대한 브러싱에 의한 역세가 완료되어 있지 않아 브러싱이 완료되지 않은 면에는 포착물이 여전히 남아 있다. 이러한 결함에 대처하기 위해서는, 스텝 S5에 나타내는 것처럼 타이머에 의한 계시(計時)에 의해, 엘리먼트가 브러쉬에 대해서 적어도 일 회전, 본 예에서는 최대 3회전하여 엘리먼트의 전 둘레면에 대해서 구석구석까지 모두 브러싱이나 역세가 행해진 것을 확인하지 않으면 안된다.
스텝 S5에 있어서의 브러싱을 하면서 역세를 실시한 다음에 스텝 S6에 있어서의 여과 차압의 측정을 실시한 결과로서 여과 차압이 소정치(예를 들면, 0.002MPa)까지 저하됐을 경우에는, 역세의 종료 후에 스텝 S2로 돌아간다.
스텝 S6에 있어서 여과 차압이 소정치로부터 저하되어 있지 않은 경우에는 스텝 S7로 진행하여 여과를 정지하고, 스텝 S8에서 알람에 의해 메인터넌스가 필요한 취지를 경고한다.
스텝 S6에 있어서 차압이 허용치보다도 저하하지 않는 경우에는 저류 물질 배출 수단 VG, 드레인관(150)으로부터의 드레인 빼기, 혹은/및 역세 기구에 의한 역세를 실시해도 된다.
덧붙여, 역세와 저류 물질 배출 작업의 어느 것을 선행, 우선시켜야 할지는, 상황에 따라서 판단하게 된다.
다음에, 도 3은 브러싱에 의해 체가름을 행하고 있는 상태를 나타내는 여재의 주요부 확대 단면도이다.
도 3의 (a)에서는 여재(3)를 구성하는 금속 메쉬 재료의 개구(3A)에 일차측에 입자 모양의 제거 불요 물질 M이 응집한 상태로 막힘을 일으키고 있지만, 제거 브러쉬(144)를 여재의 일차측면을 따라서 슬라이딩 접촉시킴으로써, 제거 브러쉬의 선단이 응집 상태에 있는 입자 M을 파쇄하여 개개의 입자로 분산시킨다. 이 때문에 개개의 입자는 여과시의 유체의 흐름을 타고 2차측으로 통과할 수 있어, 막힘이 해소된다. 덧붙여, 동 도면에서는 제거 대상물은 도시를 생략하고 있다.
도 3의 (b)에서는 제거 불요 물질로서의 입자 M에 대해서 섬유 N이 달라붙음으로써 개구(3A)를 막고 있지만, 제거 브러쉬(144)를 여재의 일차측면을 따라서 슬라이딩 접촉시킴으로써, 제거 브러쉬의 선단이 달라붙은 상태에 있는 입자 M과 섬유 N을 분리시켜 개개의 입자로 분산시킨다. 이 때문에 개개의 입자는 여과시의 유체의 흐름을 타고 2차측으로 통과할 수 있어, 막힘이 해소된다.
여재(3)로서 사용하는 금속 메쉬로서는 일례를 도 3의 (c)에 나타내고 있고, 복수 적층한 금속망을 소결하여 보형성을 높여 원통 모양으로 성형하여 소결한 것을 이용한다.
＜A－2：제2 실시 형태에 따른 여과 장치＞
도 4의 (a)는 본 발명의 운전 방법의 제1 적용예에 따른 여과 장치의 제2 실시 형태의 전체 구성을 나타내는 개략 종단면도이고, (b)는 그 A－A 단면도이고, (c)는 그 B-B 단면도이다.
이 여과 장치(F2)는 도 1의 변형예이며, 도 1의 여과 장치(F1)를 오른쪽 방향으로 90도 회전시킨 수평 타입이며, 주요한 차이점은 케이싱 내벽의 상부와 하부에 각각 필터 엘리먼트(3)의 외주면을 따라서 이동하려고 하는 유체의 통과를 방해하여 축방향으로 방향 전환시키는 차폐판(200, 201)을 배치한 구성에 있다. 또, 필터 엘리먼트(3) 바닥부의 개구부(35)를 지지하는 관체(7a)가 격벽(2)의 일부를 구성하고 있고, 격벽(2)의 외측에 여액실(9a)이 형성되어 있는 점도 도 1과는 다르다.
따라서, 도 1과 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복된 구성, 동작의 설명은 생략한다.
도 4의 (b)에 나타내는 것처럼, 여과시에 유체 입구(6)로부터 도입되어 회전하는 필터 엘리먼트(3)의 외주를 따라서 원주 방향으로 이동하는 유체 a는 여재(31)를 통과하여 여액실(9) 내로 이동하지만, 원주 방향 이동의 과정에서 각 차폐판(200, 201)에 의해서 원주 방향 반대측(도 4의 (b)의 우측)으로의 이동을 방해받은 유체 a는, 차폐판을 따라서 축방향 양단 외측으로 이동한다. 축방향으로 이동한 유체 a는 필터 엘리먼트(3)의 축방향 양단 외측에 형성되는 공간(202, 202) 내를 경유하여 각 차폐판(200, 201)의 반대측(역세 헤드(141)가 있는 측)으로 이동하여 반대측의 여재(31)로부터 여액실(9) 내로 흡인된다. 좌우의 공간(202, 202)으로부터 각 차폐판(200, 201)의 반대측으로 이동해 온 각각의 유체는 서로 부딪쳐 유속을 저하시키기 때문에, 제거 브러쉬(144)에 의해 여재(31)로부터 이탈한 비여과 물질 D는 하방으로 낙하하여, 비여과 물질 저류부(160)에 모인다. 비여과 물질 저류부(160)에 상당하는 케이싱 바닥부에는 드레인관(150)이 배치되어 있어, 드레인관(150)을 개방함으로써 여과 중이어도 비여과 물질 D를 외부로 배출하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 일단 비여과 물질 저류부(160)에 저류된 비여과 물질이 떠 올라 여재에 흡착되는 등의 결함을 해소할 수 있어, 역세 횟수를 감소시켜 역방향에서의 막힘 발생율을 저감시킬 수 있다.
덧붙여, 상술한 것처럼 드레인관(150)을 배치하는 지점으로서는, 케이싱 내에서도 수류, 수량이 적어 체류하기 쉽기 때문에 비여과 물질이 침강되어 저류되기 쉬운 지점을 선정하게 되지만, 본 실시 형태에서는 각 차폐판(200, 201)에 의해 유속을 저하시킴으로써 유체의 기세가 저하되기 쉬워지는 지점에 드레인관(150)을 배치하고 있다.
덧붙여, 도 4의 (c)에 나타낸 것처럼, 여재(31)의 대략 전체 길이를 커버하는 슬릿 모양의 흡인 구멍(143)의 주위에는 제거 브러쉬(144)가 식모되어 있기 때문에, 제거 브러쉬와 여면의 상대 회전시에 일차측 여면에 부착된 포착 물질이 파쇄된다.
여과 동작 중, 및 역세 동작 중에 있어서의 필터 엘리먼트(3)에 대한 역세 기구(104)(역세 헤드(141))나 각 밸브 VI, VO, VF, VG의 동작, 여과액의 흐름, 역세액의 흐름, 비여과 물질 배출 동작은, 도 1과 같기 때문에, 중복된 설명은 생략한다.
여과 중에 있어서의 브러싱의 수법, 절차, 그 효과는, 도 1의 실시 형태와 같다.
［B. 제2 적용예에 따른 여과 장치］
＜B－1：여과 장치의 실시 형태 1＞
도 5는 본 발명의 운전 방법을 적용하는 제2 적용예에 따른 여과 장치의 제1 실시 형태의 전체 구성을 나타내는 개략 종단면도이다.
여과 장치(F3)는, 예를 들면 세라믹스 원료 슬러리, 안료 슬러리, 종이·필름으로의 도공액, 중유, 냉각수, 선박의 밸러스트수 등의 유체를 여과하는 것으로, 유체를 유체 입구(6)로부터 필터 엘리먼트(3)를 통과하여 유체 출구(7)로부터 유출시켜 여과를 행하는 것이다. 또, 상기의 적용예에 따른 여과 장치와 마찬가지로, 필터 엘리먼트(3)의 일부분에 접면하도록 배치된 역세 헤드(141) 등으로 이루어지는 역세 기구(104)를 이용하여 역세를 행하는 것이지만, 필터 엘리먼트가 고정측이고, 역세 헤드(141) 등이 가동(可動)측인 점이 다르다.
제1 실시 형태에 따른 여과 장치(F3)는 케이싱(1)과, 케이싱 내에 고정 배치된 필터 엘리먼트(3)와, 여과 기구(6, 7, 8, 9, VI, VO)와, 역세 기구(104)와, 역세 기구를 구동하는 구동부(13)와, 제어 수단(CPU 등)을 가진다.
여과 장치(F3)는 역세 수단으로서 필터 엘리먼트(3)의 일부분에 접면하도록 배치된 역세 헤드(141) 등으로 이루어지는 역세 기구(104)를 이용하여, 강한 흡인력과 제거 브러쉬(144)로의 높은 역세 효과를 가지는 것이다. 덧붙여, 여과 작업 중에 역세 헤드, 및 제거 브러쉬를 이용한 브러싱을 행하는 것은 제1 적용예와 같다.
케이싱(1)은 케이싱 본체(1a)와 케이싱 덮개(1b)로 이루어진다. 케이싱 본체(1a)는 측벽 상부에 유체 입구(6)를 가짐과 아울러, 측벽 하부에 유체 출구(7)를 가지고 있다.
케이싱(1) 내부는 케이싱 내벽에 고정된 필터 엘리먼트(3)에 의해서, 유체 입구(6)와 연통하여 여과 전의 유체가 수용되는 원액실(8)과, 유체 출구(7)와 연동하여 여과 후의 유체가 수용되는 여액실(9)로 구획 형성되어 있다. 여액실(9)은 케이싱 측벽의 내측면과 대향하도록 배치된 원통 모양의 필터 엘리먼트(3)와 케이싱 측벽의 사이에 형성된 원통 고리 모양의 공간이며 유체 출구(7)와 연통하고 있다.
유체 입구(6)보다도 하방에 위치하는 케이싱(1)의 측벽의 내측면의 전 둘레에는, 여액실(9)을 통해서 필터 엘리먼트(3)가 대향하여 고정 배치되어 있다. 필터 엘리먼트(3)는 유체를 원액실(8)측으로부터 여액실(9)측으로 통과시켜 여과하는 필터가 되는 것으로, 원통면을 이루는 여재(31)와, 여재의 상하의 개구부를 막은 상태에서 여재의 상하 단부를 케이싱 측벽 내면에 고정하는 폐색 부재(32a, 32b)를 가지고, 대상이 되는 유체를 내측으로부터 외측을 향해서 여재(31)를 통과시킬 때 유체 중에 포함되는 고형분이나 겔상의 먼지 등을 포착하여 여과하는 것이다.
여재(31)의 구성은 제1 적용예의 여재와 같다.
기어드 모터(구동부)(13)의 회전축(14)은, 케이싱 덮개(1b)의 관통 구멍(1d)을 통과하여 케이싱 내부로 연장되어 있고, 회전축(14)의 선단은 역세 기구(104)를 구성하는 중공 통 모양의 회전 중심 부재(111)의 상단부에 고정되어 있다. 회전 중심 부재(111)를 포함하는 역세 기구(104)는 기어드 모터(13)에 의해 회전 구동된다.
역세 기구(104)는 회전 중심 부재(111)와, 연결관(112)과, 역세 헤드(141)를 포함한다. 제거 브러쉬의 접면 위치 이동 수단으로서의 기어드 모터(13) 등으로 이루어지는 필터 엘리먼트(3)의 회전 기구, 역세 유체 배출관(142)도 역세 기구(104)를 구성하고 있다.
역세 헤드(141)는 여재(31)의 일부분에 접면하도록 배치되어 제거 브러쉬(144)에 의한 여재(31)의 브러싱을 실시하면서 여액실(9)측의 유체를 여재(31)의 개구(여공)를 통과시켜 흡인하는 것이고, 축방향 양단이 폐색된 대략 관 모양의 부재로 이루어지고, 여재(31)의 내측면(일차측면)에 제거 브러쉬(144)로 접면하고, 그 축과 평행하게 마련되어 있다. 여재와의 대향 부분에는, 여재(31)의 대략 전체 길이를 커버하는 슬릿 모양의 흡인 구멍(143)이 마련되고, 흡인 구멍의 주위에는 제거 브러쉬(144)가 식모되어 있다. 회전 중심 부재(111), 및 역세 헤드(141)를 기어드 모터(13)로 회전시키면서 여액실(9)로부터 유체를 흡인함으로써, 제거 브러쉬(144)로 포착 물질(비여과 물질)을 긁어내면서, 여재(31)의 전면(全面)을 역세할 수 있게 되어 있다(도 4의 (c)를 참조).
역세 헤드를 이용한 구성에 의하면, 흡인 구멍(143)이 대면하는 여재의 국부(局部)만을 수류가 통과하는 것에 지나지 않기 때문에, 여재면 전체에 역세수를 단번에 통과시키는 타입에 비하여, 역세에 이용하는 유체의 수량을 절약할 수 있을 뿐만이 아니라, 역세수 공급을 위한 장치 구성, 시스템 구성을 소형화, 간이화할 수 있는 메리트가 있다.
이 효과는 이하의 다른 실시 형태에도 공통된다.
회전 중심 부재(111)의 하단부 외면은 관 모양의 베어링 부재(125)의 일단에 마련한 베어링부(125a)에 의해 회전 가능하게 축 지지되어 있고, 하단 개구부(111a)는 베어링 부재(125)의 중공 내부를 통해서 역세 유체 배출관(142)과 연통하고 있다.
역세 유체 배출관(142), 및 개폐 밸브 VF, 비여과 물질 배출용의 드레인관(저류 물질 배출 수단)(150), 및 드레인측 밸브 VG의 구성, 역할, 기능은, 예를 들면 도 1의 실시 형태에 있어서의 대응하는 구성요소와 동등하다.
도 5의 구성예에서는, 역세 유체 배출관(142)의 외주부는 유체 입구로부터의 유체 a가 순환하기 어렵고, 또한 여재로부터 낙하된 비여과 물질이 침강되어 체류하기 쉬운 지점이기 때문에, 이 영역을 비여과 물질 저류부(160)로 선정하여 이 영역에 상당하는 케이싱 바닥부에 드레인관(150)을 배치하고 있다.
비여과 물질의 떠 오름 방지용의 방해판(130)은, 케이싱의 측벽 내면(폐색 부재(32a, 32b))에 링 모양으로 고정되어 있다.
이상과 같이 구성된 여과 장치(F3)의 여과시, 및 역세시의 동작, 여과 장치에 접속하는 여과 대상 유체의 외부의 배관계(121, 122, 145, 150A)의 구성, 여과시, 및 역세시에 있어서의 각 밸브 VI, VO, VF, VG의 개폐 동작 타이밍 등, 제거 브러쉬(144)에 의한 포착 물질(고형물, 겔상의 먼지 등)의 제거, 체가름 동작과 그 효과는 도 1과 동등하기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.
단, 여과 장치(F3)에서는 필터 엘리먼트(3)를 회전시키는 도 1과는 달리, 역세 유체 배출계의 개폐 밸브 VF가 폐색되어 있는 여과 작업시에 제거 브러쉬(144)를 정기적, 혹은 상시, 그 외 적당의 타이밍에서 회전시켜, 고정측의 여재의 일차측면의 브러싱을 행함으로써 여재에 부착, 퇴적된 제거 불요 물질을 효율적으로 제거 대상물로부터 분리하여 유효 활용할 수 있다.
이상의 각 관체(121, 122, 145, 150A), 및 각 밸브 VI, VO, VF, VG는, 이하의 다른 모든 실시 형태에 있어서 동일한 부호로 나타낸다.
본 실시 형태에 의하면, 역세 헤드(141) 등을 이용함으로써, 여과에 의해서 발생한 필터 엘리먼트(3)의 원액실(8)측 표면의 부착물을 제거할 수 있다.
이 실시 형태에 따른 여과 장치에서는, 필터 엘리먼트(3)를 구성하는 여재(31)의 내면(일차측면)에 대해서 상대 이동 가능하게 배치되어 그 상대 이동시에 포착 물질의 이탈(제거), 및 포착 물질에 대한 체가름을 행하는 제거 브러쉬(144)와, 제거 브러쉬를 필터 엘리먼트(3)에 대해서 상대 이동시키는 구동부(13)와, 여과 기구와, 역세 기구와, 이것들을 수용하는 케이싱(1)과, 비여과 물질 저류부(160)와, 구동부, 여과 기구, 역세 기구를 제어하는 제어 수단(300)을 구비하고, 여과 실시 중에 여재의 양면간의 여과 차압이 소정치를 초과했을 경우, 혹은 소정의 시간 경과를 계기로 하여 역세를 개시하고, 차압 해소 후, 혹은 소정 시간 경과한 후에 여과로 돌아가는 운전 방법을 실시한다.
또, 여과 실시 중에 여재의 양면간의 여과 차압이 소정치를 초과했을 경우, 혹은 소정의 시간 경과를 계기로 하여 드레인측 밸브 VG를 개방함으로써 드레인관(150)으로부터 비여과 물질 D를 외부로 배출한다. 이것에 의해, 브러싱할 때 여재(31)를 통과하지 않고 낙하되어 비여과 물질 저류부(160)에 저류되어 가는 조대 입자 등의 비여과 물질 D가 원액실(8)의 상부로 떠 올라 여재에 부착되는 것에 의한 여과 효율의 저하를 방지할 수 있다.
본 운전 방법에서는, 제어 수단(300)이 여과 중에 구동부를 구동하여 브러쉬를 여재에 대해서 상대 이동시켜 포착 물질 중에서 제거 불요 물질을 체가름하여, 그 제거 불요 물질을 타면측으로 통과시키는 작업을 실시하도록 한 점이 특징적이다.
여과 중에 있어서의 브러싱의 수법, 절차, 그 효과는 상기한 적용예, 실시 형태와 같다.
덧붙여, 이상의 작용, 효과는, 이하의 실시 형태에도 적용한다.
＜B－2：여과 장치의 실시 형태 2＞
도 6은 본 발명의 운전 방법을 적용하는 제2 적용예에 따른 여과 장치의 제2 실시 형태의 전체 구성을 나타내는 개략 종단면도이다.
이 여과 장치(F4)는 케이싱 내주벽에 고정 배치된 필터 엘리먼트(3), 및 구동부(13)에 의해서 회전 구동되는 역세 기구(104)와 같은 구성이 도 5의 여과 장치와 공통되기 때문에 공통 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복된 구성, 동작의 설명은 생략한다.
제2 실시 형태에 따른 여과 장치(F4)는 케이싱(1)과, 케이싱(1) 내에 고정 배치된 필터 엘리먼트(3)와, 여과 기구(6, 7, 8, 9, VI, VO)와, 역세 기구(104)와, 역세 기구를 회전 구동하는 구동부(13)와, 제어 수단(CPU 등)(300) 등을 개략 구비하고 있다.
여과 장치(F4)의 유체 입구(6)는 도 5와는 달리 케이싱 바닥부 중앙에 배치되어 있고, 원액실(8)에 화살표 a와 같이 상향으로 원액을 공급한다. 또, 역세 기구(104)를 구성하는 회전 중심 부재(111)는 베어링 부재(125)에 의해 하부가 축 지지됨과 아울러, 회전 중심 부재(111)의 상부는 케이싱에 고정된 베어링 관체(123) 내에 감합(嵌合, 끼어 맞춤) 배치되어 베어링부(123a)에 의해 축 지지되어 있다. 또, 베어링 관체(123)에는 역세 유체 배출관(142)이 마련되어 있고, 역세 유체 배출관(142)은 회전 중심 부재(111)의 상부에 마련한 배출구(111b)와 연통하고 있다.
비여과 물질 저류부(160)는 유체 입구(6)를 구성하는 관체의 외측에 상당하는 케이싱 바닥판(1g) 상에 형성되어 있고, 측벽 하부에 형성된 드레인관(150)을 개방함으로써 저류된 비여과 물질 D를 배출할 수 있다. 드레인관(150)의 설치 지점은, 유체 입구(6)를 구성하는 관체의 외주에 상당하는 케이싱 바닥부이며, 이 영역은 수류가 적어 침강되어 온 비여과 물질 D가 체류하기 쉽다.
비여과 물질 저류부(160)와 제거 브러쉬의 사이에 도시하지 않은 방해판을 배치해도 된다.
여과 동작 중, 및 역세 동작 중에 있어서의 필터 엘리먼트(3)에 대한 역세 기구(104)(역세 헤드(141))나 각 밸브 VI, VO, VF, VG의 동작, 각 여과액의 흐름, 역세액의 흐름, 비여과 물질 배출 동작은, 도 5와 같기 때문에, 중복된 설명은 생략한다.
＜B－3：여과 장치의 실시 형태 3＞
도 7은 본 발명의 운전 방법을 적용하는 제2 적용예에 따른 여과 장치의 제3 실시 형태의 전체 구성을 나타내는 개략 종단면도이다.
이 여과 장치(F5)는 도 6의 여과 장치(F4)를 오른쪽 방향으로 90도 회전시킨 수평 타입이고, 비여과 물질 저류부(160), 및 드레인관(150)을 케이싱 덮개(1b)에 가까운 바닥벽에 배치한 구성만이 다르다.
비여과 물질 저류부(160), 및 드레인관(150)을 유체 입구(6)로부터 가장 이격된 지점인 케이싱의 축방향 반대측의 하부에 배치함으로써, 일단 비여과 물질 저류부(160)에 저류된 비여과 물질이 유체 입구(6)로부터 도입되는 유체에 의해서 떠 올라 여재에 흡착되는 등의 결함을 해소할 수 있다.
여과 동작 중, 및 역세 동작 중에 있어서의 필터 엘리먼트(3)에 대한 역세 기구(104)(역세 헤드(141))나 각 밸브 VI, VO, VF, VG의 동작, 각 여과액의 흐름, 역세액의 흐름, 비여과 물질 배출 동작은, 도 5, 도 6과 같기 때문에, 중복된 설명은 생략한다.
［실시예 1：밸러스트수의 여과 장치의 운전 방법］
밸러스트수를 필터 엘리먼트에 의해 여과하면, 조류를 중심으로 하는 섬유상의 물질이 여재의 개구 주연에 부착되어 달라붙고, 이것들이 다른 플랑크톤이나 입자, 혹은 점착질의 것으로 덮여 강고하게 막힘을 형성한다. 또, 여과 중에 차압이 허용치를 초과한 경우에는 역세로 전환하지만, 여과 후에 역세를 행하면 여재가 역방향에서 막히는 것과 같은 결함이 있다. 필터 엘리먼트의 막힘의 회복을 역세에만 의존하는 방법에서는 역세의 빈도도 높아지고, 역세류에 의한 액체 중의 제거 불요 물질의 손실도 많아지는 것은 이미 언급한 바와 같다.
본 실시예 1에서는, 제1, 제2 적용예에 따른 여과 장치에 대해서 본 발명의 운전 방법을 적용하여 밸러스트수의 여과를 실시했다. 여과 기간 중에 브러싱을 계속한 결과, 포착 물질의 박리 효과, 분립 효과를 최대한으로 발휘시킬 수 있었다. 그 결과, 해수의 수질에도 의하지만, 여과 작업에 있어서 차압이 허용치를 초과하여 상승할 때까지의 소요 시간이 역세 사이클 10분마다 정도인 것이 50배 이상이 되어, 역세 빈도는 평균하여 10시간마다 정도로 개선되어, 1/50 이하의 빈도가 되었다.
또, 밸러스트수의 여과를 브러싱하면서 실시한 후의 필터 엘리먼트의 여과면에는 조류의 부착은 거의 보이지 않고, 또 필터 엘리먼트의 여액측에도 그 조류의 찌꺼기는 보이지 않고, 다른 플랑크톤을 볼 수 있을 뿐이며, 조류는 필터 엘리먼트를 통과하여 하류측으로 유하되어 있는 것이 확인되었다.
이와 같이 본 발명의 운전 방법에 의하면, 여과 작업 중에, 포착할 필요가 없는 입자를 여액측으로 흘림으로써 실질적으로 필터 엘리먼트의 부하를 낮출 수 있고, 또한 역세에 의한 필터 엘리먼트의 개구의 여과측에서의 폐색을 방지할 수 있었다.
밸러스트수의 여과용으로 이용되는 필터 엘리먼트는 50μm 부근의 플랑크톤을 제거할 것이 요구되며, 예를 들면 금속망을 이용해서 실현하려고 하면, 메쉬선 지름에도 의하지만 150~300mesh(1인치 변의 그물코의 수) 정도의 것이 필요하다.
그러나, 이들 필터 엘리먼트는 얇고 강도가 낮으므로, 여과와 역세를 행하기 위해서는 보강할 필요가 있고, 또 보강했다고 해도 필터 엘리먼트를 직접 효과적으로 브러싱할 수 없다. 특히, 제2 적용예에 나타내지는 형상의 필터 엘리먼트는 더욱 그렇다.
이러한 강도상의 요구를 만족하는 필터 엘리먼트로서는, 상기 각 실시 형태 중에 있어서 언급한 것처럼 1층~복수층의 금속망을 소결한 소결 금속 메쉬가 바람직하다.
소결 금속 메쉬로 이루어지는 필터 엘리먼트는, 메쉬 개구 지름이 100μm 이하, 바람직하게는 50μm±30μm이다.
이와 같이 소결 금속 메쉬제의 필터 엘리먼트를 이용함으로써, 여과면을 직접 브러싱할 수 있게 되었다. 이 필터 엘리먼트를 이용한 여과 장치에 의해 여과시에 브러싱을 행함으로써, 종래의 여과시에 브러싱을 행하지 않고 여과·역세를 반복하는 타입의 방식에 비해, 여과 차압의 상승이나 여과 유량의 감소, 역세 빈도의 상승 등의 필터 엘리먼트의 막힘에 의한 현상이 나타날 때까지의 운전 시간을 길게 하고, 여과/역세의 사이클수를 많이 할 수 있었다.
［실시예 2：C 중유의 여과 장치의 운전 방법］
적용예 1, 2에 따른 여과 장치에 본 발명 방법을 적용하여 C 중유의 여과를 행했다.
즉, 소결 금속 메쉬로 이루어지는 개구 지름이 50μm인 필터 엘리먼트로 여과 기간 중에 브러싱하지 않고 C 중유를 10m/h의 유속으로 여과를 행했는데, 15~20분에서 차압이 상승하여 역세를 행하지 않으면 여과를 계속할 수 없는 상태가 되었다. 한편, 브러싱하면서, 다른 것은 동일 조건으로 여과를 행했는데, 실로 9시간 이상 경과 후에 처음 차압이 상승한다고 하는 결과를 얻었다.
이 후에 필터 엘리먼트를 점검했는데, 도 1의 비여과 물질 D로 나타내지는 상태와 같이 필터 엘리먼트의 일차측에 필터 엘리먼트 개구 지름보다도 큰 물질이 농축되어 포착되어 있는 것을 확인할 수 있고, 필터 엘리먼트의 막힘은 겔상으로 변화된 중유 성분(큰 입자를 제외함)을 여과 중에 브러싱에 의해 분산시켜 필터 엘리먼트의 하류측으로 흘려 줌으로써 경감될 수 있는 것을 알았다. 또, 필터의 일차측에 농축된 필터 엘리먼트 개구 지름보다도 큰 물질은 역세 라인을 통하여, 혹은 액빼기용 드레인을 통해 배출할 수 있고, 그 조작을 행한 후는 다시 6시간 정도의 여과가 계속하여 가능했다.
제거 불요 물질로서의 입자를 필터 엘리먼트의 개구를 통과하지 않고 선별하기 위해서는 입자가 필터 엘리먼트에 대해서 상대적으로 움직이고 있는 것이 필요하고, 또 입자끼리의 응집이나 점착질이나 겔상의 물질의 부착이나 응집을 막기 위해서는, 응집한 입자끼리를 분산시키는 기능이나, 점착질이나 겔상의 물질과 입자를 분리, 분산시키는 기능을 겸비하는 것이 바람직하다.
이러한 분리 기능, 분산 기능을 발휘할 수 있고, 또한 기구가 단순하고 효과가 높은 것으로서 여과시에 여재면을 브러싱하는 방법이 우수하다는 지견에 기초하여 본원 발명을 이루기에 이른 것이다.
［여재 개구 지름과 브러쉬 털의 굵기의 관계, 그 외］
200μm 보다 작은 개구 지름을 가지는 필터 엘리먼트의 경우, 판 모양의 스크레이퍼를 이용하여 필터 엘리먼트의 포착 물질을 닦으면, 여재 표면의 요철(凹凸)에 스크레이퍼의 선단이 잘 맞지 않기 때문에, 오목면에 필터 포착 물질을 채워 버리는 경향이 있어 바람직하지 않다.
그에 대해 브러쉬를 이용했을 경우는, 브러쉬가 여재의 표면의 요철(특히, 오목한 곳 안)에 잘 맞아 효율 좋게 필터 포착 물질을 제거, 혹은 파쇄하여 필터 엘리먼트의 하류로 흐르게 된다. 브러쉬의 털의 굵기가 너무 굵은 경우에는 스크레이퍼로 닦은 경우와 같이 필터 표면의 요철에 잘 맞지 않아, 필터 엘리먼트 개구에 포착 물질을 밀어넣어, 오히려 막힘을 발생시키게 된다. 이 경향은 메쉬를 이용한 여재에 있어서 현저하다.
브러쉬의 털의 굵기는 필터 엘리먼트의 개구 지름의 4배 이하 정도까지가 포착물 중의 제거 불요 물질의 체가름 효과가 있고, 특히 개구 지름의 2배 정도까지의 굵기의 털에 의한 체가름 효과가 컸다. 도 8의 (a) 및 (b)는 브러쉬의 털 B의 굵기 T와 개구 O의 지름 W의 관계를 나타내는 개략도이며, (a)와 같이 브러쉬의 털 B의 굵기 T1이 개구 지름의 3배 정도인 경우는 물론, (b)와 같이 브러쉬의 털 B의 굵기 T2가 개구 지름 W 보다도 약간 큰 정도인 경우에도, 털끝이 필터 표면의 오목한 곳 안에 잘 맞을 수 있어, 필터 엘리먼트 개구 O 내에 포착 물질을 밀어넣어 막힘을 촉진하지 않는다.
특히, 여과한 직후에 여재면에 부착되는 포착물은 충분히 부드러우므로 브러쉬의 털의 탄발력에 의해서 비제거물과 제거 불요 물질을 나눌(분쇄할) 수 있다.
또, 도 9에 나타내는 것처럼, 브러싱할 때, 여재 표면과 브러쉬 털 B가 접하는 각도는 60도 이상(60도~70도)이 바람직하다. 그것보다 각도가 작아지면, 개구에 필터 포착 물질을 밀어넣는 효과가 강해지는 경향이 있다.
［본 발명의 구성, 작용, 효과의 정리］
제1 형태예에 따른 여과 장치의 운전 방법은, 금속 메쉬 재료로 이루어지는 여재(31)를 구비하고, 상기 여재의 일면측으로부터 타면측으로 유체를 통과시키는 여과시에 유체 중의 물질을 일면에 포착하고, 여재의 타면측으로부터 일면측으로 유체를 통과시키는 역세시에 포착 물질을 여재로부터 이탈시키는 필터 엘리먼트(3)와, 여재의 일면에 대해서 상대 이동 가능하게 배치되어 그 상대 이동시에 포착 물질의 이탈(제거), 및 포착 물질에 대한 체가름을 보조하는 브러쉬(144)와, 브러쉬, 또는 필터 엘리먼트 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대해서 상대 이동시키는 구동부(13)와, 여재의 일면측으로부터 타면측으로 유체를 통과시키는 여과 기구와, 여재의 타면측으로부터 일면측으로 유체를 통과시키는 역세 기구(104)와, 적어도 필터 엘리먼트, 여과 기구, 및 역세 기구의 적어도 일부를 수용, 및 지지하는 케이싱(1)과, 구동부, 여과 기구, 및 역세 기구를 제어하는 제어 수단(300)을 구비하고, 여과 실시 중에 여재의 양면간의 차압이 소정치를 초과했을 경우, 혹은 소정의 시간 경과를 계기로 하여 역세를 개시하고, 차압 해소 후, 혹은 소정 시간 경과한 후에 여과로 돌아가는 여과 장치의 운전 방법으로서, 제어 수단은 여과 중에 구동부를 구동하여 브러쉬를 여재에 대해서 상대 이동시켜 포착 물질 중에서 제거 불요 물질을 체가름하여, 그 제거 불요 물질을 타면측으로 통과시키는 체가름 작업을 행하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 인식되어 있는 여과에서는 사이즈별의 선별은 행하지 않고 모든 고형물을 여별하는 것이 목적이다. 이것에 대해서 본 발명에 있어서의 운전 방법에 있어서 실시되는 체가름에서는, 고형물을 크기로 분별, 스크리닝하는 것이 목적이며, 단순한 여과와는 본질적인 의미, 목적, 효과가 다르다.
종래의 브러싱과 역세를 조합한 세정 방법에서는, 브러쉬의 역할은 선행하여 실시된 여과에 있어서 일차측의 여재면에 퇴적되어 막힘을 일으킨 입자나 거름 찌거기를 역세에 있어서 필터 엘리먼트로부터 박리시키는 것만이다. 필터 엘리먼트로부터 박리된 이들 입자나 거름 찌거기는 시스템 밖으로 제거되고 있다.
이것에 대해서 본 발명에서는, 여과시에 브러싱에 의해 고형물을 크기로 분별, 스크리닝하므로, 여과 중에 있어서의 막힘의 발생을 지연시키면서, 포착 물질 중의 제거 불요 물질을 효율적으로 여액 중에 확보할 수 있다. 여과 작업의 계속 시간을 길게 함으로써, 역세 횟수를 감소시켜 역세의 디메리트인 2차측에서의 막힘의 발생을 방지할 수도 있다.
제2 형태예에 따른 여과 장치의 운전 방법에서는, 포착 물질 중에서 제거 불요 물질을 체가름하는 작업에 있어서는, 제거 불요 물질을 구성하는 입자가 복수 개 괴상으로 되어 있는 경우에, 브러쉬를 여재벽에 대해서 상대 이동시킴으로써 괴상 입자를 파쇄하여 여재의 개구를 통과할 수 있는 사이즈로 하는 것을 특징으로 한다.
이것에 의하면, 원액 중의 고형물을 사이즈별로 선별하지 않는 종래의 단순한 여과와, 고형물을 크기로 분별하는 본 발명에 있어서의 체가름의 차이점이 분명해진다.
제3 형태예에 따른 여과 장치의 운전 방법에서는, 필터 엘리먼트는 여면의 개구 지름이 100μm 이하, 바람직하게는 50μm±30μm인 것을 특징으로 한다.
이 필터 엘리먼트로서는, 예를 들면 소결 금속 메쉬를 이용할 수 있다.
제4 형태예에 따른 여과 장치의 운전 방법에서는, 여과 대상으로 하는 유체는, 세라믹스 원료 슬러리, 안료 슬러리, 종이·필름으로의 도공액, 중유, 냉각수, 선박의 밸러스트수인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 운전 방법은 다양한 종류의 원액을 처리하는 여과 장치에 적용 가능하지만, 이들 원액 처리에 적용함으로써, 뛰어난 경제 효과(가동률의 향상, 로스의 저감)를 발휘할 수 있다.
제5 형태예에 따른 여과 장치의 운전 방법에서는, 여과 대상으로 하는 유체는 점도가 0.2~1000mPa·s의 유체인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 운전 방법을 고점도의 유체, 예를 들면 C 중유에 적용하여 체가름을 행함으로써, 포착 물질 중의 제거 불요 물질을 효율적으로 여액 중에 확보할 수 있었다. 여과 작업의 계속 시간을 길게 함으로써, 역세 횟수를 감소시켜 역세의 디메리트인 2차측에서의 막힘의 발생을 방지할 수도 있다.
점도의 범위, 0.2~5000mPa·s 중, 특별히 체가름 효과가 크고, 실용성이 높았던 것은 0.2~1000mPa·s의 범위였다.
실제의 실험에서는, 중유 이외의 기름, 더욱이는 화학품이나 그 원료, 식품 등의 여과에도 적용하여 적합한 결과를 얻을 수 있었다.
제6 형태예에 따른 여과 장치의 운전 방법에서는, 케이싱 내에는, 여과시에 여재를 통과하지 않고 여재의 일면측으로부터 이탈한 비여과 물질을 저류하는 비여과 물질 저류부(160)를 구비하고, 케이싱 부위에는, 비여과 물질을 케이싱 밖으로 배출하는 저류 물질 배출 수단(150)을 배치한 것을 특징으로 한다.
여과시에 여재에 잔류된 조대 입자 등의 포착 물질(비여과 물질)은, 여과시의 브러싱에 의해 여재면으로부터 분리되어 케이싱 내에 마련한 비여과 물질 저류부(160)에 모이기 때문에, 드레인측 밸브 VG를 개방함으로써 시스템 밖으로 배출할 수 있다. 즉, 여과 운전 중에 브러싱을 행함으로써, 여과 작업의 계속 시간을 길게 하여 여과 중에 있어서의 막힘의 발생을 지연시키면서, 포착 물질 중의 제거 불요 물질을 효율적으로 여액 중에 확보할 수 있다. 그 결과로서, 역세 횟수, 역세 시간을 감소시킬 수 있기 때문에, 작업 효율을 높임과 아울러, 역세의 디메리트인 2차측에서의 막힘의 발생을 방지할 수도 있다.
여과시의 브러싱은 간헐적, 연속적, 혹은 원액의 상황에 따라 행한다. 혹은, 차압의 정도로 따라 실시한다.
여과시의 브러싱과 드레인측 밸브 VG를 개방하는 것에 의한 비여과 물질의 배출과의 조합에 의해서도 차압이 더욱 상승하는 경우에는 역세를 행한다. 혹은, 역세 후에 비여과 물질 저류부의 비여과 물질을 저류 물질 배출 수단으로부터 배출해도 된다.
실시 형태 중에 나타낸 방해판은 필수는 아니다.
제7 형태예에 따른 여과 장치의 운전 방법은, 여과시에 브러쉬와 여재의 상대 이동에 의한 체가름 작업을 연속적, 혹은 간헐적으로 실시하는 스텝과, 여재의 일면측과 타면측 사이의 여과 차압을 측정하여, 상기 여과 차압이 허용치를 초과한 경우에 체가름 작업을 행하는 스텝과, 여과 차압을 측정하여, 그 여과 차압이 허용치를 초과한 경우에, 비여과 물질 저류부 내의 비여과 물질을 저류 물질 배출 수단에 의해 케이싱 밖으로 배출하거나, 혹은 역세 기구에 의한 역세를 실시하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 한다.
이 운전 방법에 의하면, 여재를 브러싱하여 막힘을 회복시키면서 여과를 행하므로, 역세 횟수, 역세 시간을 감소시킬 수 있기 때문에, 작업 효율을 높일 수 있다. 또, 차압을 감시하면서, 여과시의 브러싱에 의해 여재로부터 이탈하여 비여과 물질 저류부에 모인 비여과 물질을 시스템 밖으로 배출함으로써, 역세 횟수, 역세 시간을 감소시킬 수 있기 때문에, 작업 효율을 높일 수 있다.
F1 내지 F5…여과 장치 1…케이싱
1a…케이싱 본체 1b…케이싱 덮개
2…격벽 3…필터 엘리먼트
6…유체 입구 7…유체 출구
8…원액실 9…여액실
13…기어드 모터(구동부) 14…회전축
104…역세 기구 121…입구측 배관
122…출구측 배관 141…역세 헤드
142…역세 유체 배출관 143…흡인 구멍
144…제거 브러쉬 145…배출관
150…드레인관(저류 물질 배출 수단) 160…비여과 물질 저류부
VI…입구측 밸브 VO…출구측 밸브
VF…개폐 밸브
VG…드레인측 밸브(저류 물질 배출 수단)
300…제어 수단

Claims (7)

  1. 금속 메쉬 재료로 이루어지는 여재(濾材)를 구비하고, 상기 여재의 일면측으로부터 타면측으로 유체를 통과시키는 여과시에 유체 중의 물질을 상기 일면에 포착하고, 상기 여재의 타면측으로부터 일면측으로 유체를 통과시키는 역세(逆洗)시에 상기 포착 물질을 상기 여재로부터 이탈시키는 필터 엘리먼트와,
    상기 여재의 상기 일면에 대해서 상대 이동 가능하게 배치되어 그 상대 이동시에 상기 포착 물질의 이탈, 및 상기 포착 물질에 대한 체가름을 보조하는 브러쉬와,
    상기 브러쉬, 또는 상기 필터 엘리먼트 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대해서 상대 이동시키는 구동 모터와,
    상기 여재의 일면측으로부터 타면측으로 유체를 통과시키는 여과 기구와, 상기 여재의 타면측으로부터 일면측으로 유체를 통과시키는 역세 기구와,
    적어도 상기 필터 엘리먼트, 상기 여과 기구, 및 상기 역세 기구를 지지하는 케이싱과,
    상기 구동 모터, 상기 여과 기구, 및 상기 역세 기구를 제어하는 제어 수단을 구비하고,
    상기 여과 실시 중에 상기 여재의 양면간의 차압이 소정치를 초과했을 경우, 혹은 소정의 시간 경과를 계기로 하여 상기 역세를 개시하고, 차압 해소 후, 혹은 소정 시간 경과한 후에 상기 여과로 돌아가는 여과 장치의 운전 방법으로서,
    상기 제어 수단은 상기 여과의 개시부터 상기 여과 중에 걸쳐서, 및 상기 역세 중에 걸쳐서, 상기 구동 모터를 구동하여 상기 브러쉬를 상기 여재에 대해서 상대 이동시켜, 상기 브러쉬에 연속적, 혹은 간헐적인 브러싱을 행하게 하고,
    상기 여과 중에 있어서는, 상기 브러쉬에 의한 상기 브러싱에 의해서 상기 포착 물질을 파쇄하고, 상기 포착 물질 중에서 제거 불요 물질을 체가름하여, 상기 제거 불요 물질을 상기 타면측으로 통과시키는 체가름 작업을 실시하는 것을 특징으로 하는 여과 장치의 운전 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 포착 물질 중에서 상기 제거 불요 물질을 체가름하는 작업에 있어서는, 상기 제거 불요 물질을 구성하는 입자가 복수 개 괴상(塊狀)으로 되어 있는 경우에, 상기 브러쉬를 상기 여재에 대해서 상대 이동시킴으로써 상기 괴상 입자를 파쇄하여 상기 여재의 개구를 통과할 수 있는 사이즈로 하는 것을 특징으로 하는 여과 장치의 운전 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 필터 엘리먼트는 여면의 개구 지름이 100μm 이하, 또는 20μm 내지 80μm 인 것을 특징으로 하는 여과 장치의 운전 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    여과 대상으로 하는 상기 유체는, 세라믹스 원료 슬러리, 안료 슬러리, 종이·필름으로의 도공액, 중유, 냉각수, 선박의 밸러스트수인 것을 특징으로 하는 여과 장치의 운전 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    여과 대상으로 하는 상기 유체는, 점도가 0.2~1000mPa·s의 유체인 것을 특징으로 하는 여과 장치의 운전 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 케이싱 내에는, 상기 여과시에 상기 여재를 통과하지 않고 상기 여재의 일면측으로부터 이탈한 비여과 물질을 저류하는 비여과 물질 저류부를 구비하고,
    상기 케이싱에는, 상기 비여과 물질을 상기 케이싱 밖으로 배출하는 저류 물질 배출 수단을 배치한 것을 특징으로 하는 여과 장치의 운전 방법.
  7. 청구항 6에 기재된 여과 장치의 운전 방법으로서,
    상기 여과시에 상기 여재의 일면측과 타면측 사이의 여과 차압을 측정하여, 상기 여과 차압이 허용치를 초과한 경우에, 상기 비여과 물질 저류부 내의 상기 비여과 물질을 상기 저류 물질 배출 수단에 의해 상기 케이싱 밖으로 배출하거나, 혹은 상기 역세 기구에 의한 역세를 실시하는 것을 특징으로 하는 여과 장치의 운전 방법.
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