JP4830872B2

JP4830872B2 - 濾過装置

Info

Publication number: JP4830872B2
Application number: JP2007017068A
Authority: JP
Inventors: 明彦忠政
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: JP2008183481A

Description

本発明は、各種液体を濾過する濾過装置に関する。

各種液体を濾過するための濾過装置は食品分野や工業分野等において広く用いられている。このような濾過装置では、長時間濾過を続けることによりフィルタに目詰りが生じる。このような場合、フィルタを取り外して洗浄したり、新たなフィルタと交換すると、煩雑な手間がかかる。この手間を省くため、従来、フィルタを濾過装置から取り外すことなく逆洗浄を施すことにより目詰りを解消することが行われている。

例えば特許文献１に記載された濾過装置では、液体の供給源側と供給先側とを繋ぐ流路にポンプや複数のバイパス流路を設けると共にこの流路上に二つのフィルタを設け、流路上に備えた複数の弁を開閉制御することにより、一方のフィルタに順方向に液体を通過させて濾過をしている間は、他方のフィルタに濾過後の液体の一部を逆方向に通過させて逆洗浄を行い、前記一方のフィルタに目詰りが生じたら前記他方のフィルタに順方向に液体を通過させて濾過を行うと共に、前記一方のフィルタに濾過後の液体の一部を逆方向に通過させて逆洗浄を行うようにしている。

しかし、上記従来技術では、一方のフィルタで濾過を行っている間に、他方のフィルタの逆洗浄が終了した場合でも、この他方のフィルタに濾過後の液体の一部を逆方向に通過させることとなり、そのためポンプで余分な駆動力が消費されることとなる。また、二つのフィルタを設ける必要があることから装置の大型化とコストの増大を招くこととになる。更に、流路の切り替えを円滑に行うためには複数の弁の開閉のタイミングに複雑な制御を要し、制御動作も煩雑になってしまう。
特開２００４−５７９８３号公報

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、フィルタの逆洗が可能であり、且つ装置構成の小型化、低コスト化、及び切り替え制御の容易化を図ることができる濾過装置を提供することを目的とする。

本発明に係る濾過装置は、濾過対象の液体１の供給源２として濾過前の液体１を貯留する貯留容器２ａと、液体１の供給先３として濾過後の液体１が供給される供給容器３ａと、前記供給源２と前記供給先３とを接続する主流路４と、前記主流路４を流通する液体１を濾過するフィルタ５と、前記フィルタ５の供給源２側又は供給先３側に設けられ、主流路４における液体１の流通のための駆動力を供給すると共に前記液体１の流通方向を切り替える流通切替手段６と、前記主流路４のフィルタ５及び流通切替手段１０よりも供給源２側から分岐する排出路１３とを具備し、前記流通切替手段６が、主流路４上に設けられ液体１に供給源２側から供給先３側への駆動力を供給する駆動源７と、前記駆動源７を跨ぐように主流路４から分岐した第一バイパス流路８と、前記駆動源７を跨ぐように主流路４から分岐すると共にその分岐位置が駆動源７に対する供給源２側と供給先３側のそれぞれにおいて主流路４と第一バイパス流路８との分岐位置よりも供給先３側に配置された第二バイパス流路９を具備し、且つ第一バイパス流路８及び第二バイパス流路９での液体１の流通を阻止すると共に駆動源７の上流側及び下流側それぞれにおいて各バイパス流路８，９と主流路４との分岐位置間での液体１の流通を許容する順方向状態と、第一バイパス流路８及び第二バイパス流路９での液体１の流通を許容すると共に駆動源７の上流側及び下流側それぞれにおいて各バイパス流路８，９と主流路４との分岐位置間での液体１の流通を阻止する逆方向状態とを切り替える第一流路開閉手段１０を具備し、前記順方向状態では排出路１３における液体１の流通を阻止すると共に排出路１３との分岐位置よりも供給源２側での主流路４での液体１の流通を許容し、前記逆方向状態では排出路１３における液体１の流通を許容すると共に排出路１３との分岐位置よりも供給源２側での主流路４での液体１の流通を阻止する第二流路開閉手段１２を具備することを特徴とする。

また、本発明に係る濾過装置は、上記流通切替手段６が、順方向状態と逆方向状態との切り替えを自動で行うものであることが好ましい。

また、本発明に係る濾過装置は、上記流通切替手段６が、所定時間が経過するごとに順方向状態から逆方向状態に切り替えた後、再び順方向状態に切り替える一連の動作を行うものであることが好ましい。

また、本発明に係る濾過装置は、液体１からフィルタ５にかかる圧力を測定する圧力センサ１１を備え、上記流通切替手段６が、順方向状態での前記圧力センサ１１における検知結果が所定値を超えた場合に、順方向状態から逆方向状態に切り替えた後、再び順方向状態に切り替える一連の動作を行うものであることが好ましい。

また、本発明に係る濾過装置は、液体１からフィルタ５にかかる圧力を測定する圧力センサ１１を備え、上記流通切替手段６が、所定時間ごとに順方向状態での前記圧力センサ１１における検知結果が所定値を超えた場合に、順方向状態から逆方向状態に切り替えた後、再び順方向状態に切り替える一連の動作を行うものであると共に、順方向状態で前記圧力センサ１１における検知結果が所定値を超えた場合にも前記一連の動作を行うものであることが好ましい。

また、本発明に係る濾過装置は、液体１からフィルタ５にかかる圧力を測定する圧力センサ１１を備え、上記流通切替手段６が、順方向状態での前記圧力センサ１１における検知結果が所定値を超えた場合に順方向状態から逆方向状態に切り替えた後、再び順方向状態に切り替える一連の動作を行うものであると共に、順方向状態が所定時間継続した場合にも前記一連の動作を行うものであることが好ましい。

本発明に係る濾過装置は、順方向状態では液体１が駆動源７による駆動力で主流路４を供給源２から供給先３側へ向けて流通すると共にその間にフィルタ５を通過することで濾過され、逆方向状態では液体１が駆動源７による駆動力で主流路４を供給先３側から供給源２側に向けて流通すると共にその間に順方向状態とは逆向きに液体１がフィルタ５を通過することでフィルタ５の逆洗浄を行うことができ、また、逆洗浄液は排出路１３を通じて排出されるので、簡便な構成にて効率的に目詰りが生じたフィルタ５の逆洗浄を行って濾過能力を回復することができ、装置構成の小型化、低コスト化、並びに切り替え制御の容易化を達成することができるものである。

また、上記流通切替手段６が、順方向状態と逆方向状態との切り替えを自動で行うものであるときには、フィルタ５の目詰りの程度を人間が監視することなく、自動制御にて濾過能力を回復することができるものである。

また、上記流通切替手段６が、所定時間が経過するごとに順方向状態から逆方向状態に切り替えた後、再び順方向状態に切り替える一連の動作を行うものであるときには、一定期間ごとに自動的にフィルタ５の逆洗浄を行うことができ、これにより濾過能力を維持することができるものである。

また、液体１からフィルタ５にかかる圧力を測定する圧力センサ１１を備え、上記流通切替手段６が、順方向状態での前記圧力センサ１１における検知結果が所定値を超えた場合に、順方向状態から逆方向状態に切り替えた後、再び順方向状態に切り替える一連の動作を行うものであるときには、フィルタ５の目詰りの程度が一定範囲を超えるごとに自動的にフィルタ５の逆洗浄を行うことができ、これにより濾過能力を維持することができるものである。

また、液体１からフィルタ５にかかる圧力を測定する圧力センサ１１を備え、上記流通切替手段６が、所定時間ごとに順方向状態での前記圧力センサにおける検知結果が所定値を超えた場合に、順方向状態から逆方向状態に切り替えた後、再び順方向状態に切り替える一連の動作を行うものであると共に、順方向状態で前記圧力センサ１１における検知結果が所定値を超えた場合にも前記一連の動作を行うものであるときには、時間制御にて一定期間ごとに自動的にフィルタ５の逆洗浄を行っている間に、不測の事態等によりフィルタ５の目詰りの程度が大きくなった場合に、追加的に逆洗浄を行うことができ、濾過能力を更に確実に維持することができるものである。

また、液体１からフィルタ５にかかる圧力を測定する圧力センサ１１を備え、上記流通切替手段６が、順方向状態での前記圧力センサ１１における検知結果が所定値を超えた場合に順方向状態から逆方向状態に切り替えた後、再び順方向状態に切り替える一連の動作を行うものであると共に、順方向状態が所定時間継続した場合にも前記一連の動作を行うものであるときには、フィルタ５の目詰りの程度が一定範囲を超えるごとに自動的にフィルタ５の逆洗浄を行うと共に、時間制御も併用して濾過能力を更に確実に維持することができ、且つ逆洗浄の頻度上昇を抑制して濾過動作の効率化を図ることができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図１，２を示して説明する。

図示の実施形態では、液体１の供給源２として濾過前の液体１を貯留する貯留容器２ａが設けられ、液体１の供給先３として濾過後の液体１が供給される供給容器３ａが設けられている。この貯留容器２ａと供給容器３ａとの間は、液体１が流通する流路である一本の主流路４にて接続されている。

主流路４には、流路の途中にフィルタ５と流通切替手段６とが設けられている。

フィルタ５を設けるにあたっては、例えば内部にフィルタ５を収納した中空容器にて構成される濾過器１８を主流路４の途中に設けることができる。

流通切替手段６はフィルタ５に対して供給源２側と供給先３側のいずれに設けても良いが、図示の例では供給源２側に設けられている。流通切替手段６は、ポンプ等の駆動源７と、第一バイパス流路８と、第二バイパス流路９と、複数の弁等からなる流路開閉手段１０（第一流路開閉手段１０）とで構成されている。また、この流通切替手段６を制御する制御部２０も設けられている。

駆動源７は主流路４に設けられ、その設置位置において液体１に供給源２側から供給先３側への駆動力を供給するものであり、上記のようにポンプ等の適宜のもので構成される。

第一バイパス流路８と第二バイパス流路９とは、共に主流路４から分岐し、且つ駆動源７を供給源２側と供給先３側との間で跨ぐように設けられている。以下、第一バイパス流路８と主流路４との間の、駆動源７よりも供給源２側における分岐位置を上流第一分岐１４、駆動源７よりも供給側における分岐位置を下流第一分岐１５といい、また第二バイパス流路９と主流路４との間の、駆動源７よりも供給源２側における分岐位置を上流第二分岐１６、駆動源７よりも供給側における分岐位置を下流第二分岐１７という。上流第一分岐１４は上流第二分岐１６よりも供給源２側に設けられ、また下流第一分岐１５は下流第二分岐１７よりも供給源２側に設けられている。

第一流路開閉手段１０は、第一バイパス流路８及び第二バイパス流路９での液体１の流通を阻止すると共に上流第一分岐１４と上流第二分岐１６との間、並びに下流第一分岐１５と下流第二分岐１７との間での液体１の流通を許容する状態（順方向状態、図１参照）と、第一バイパス流路８及び第二バイパス流路９でのそれぞれの液体１の流通を許容すると共に上流第一分岐１４と上流第二分岐１６との間及び下流第一分岐１５と下流第二分岐１７との間の液体１の流通を阻止する状態（逆方向状態、図２参照）とを切り替えるものである。第一流路開閉手段１０は適所に設けられた複数の弁にて構成することができ、この弁の開閉制御を行うことで液体１の流通の切り替えを行うことができる。

弁の設置位置は前記のような順方向状態と逆方向状態との切り替えが可能な適宜の位置とすることができるが、図示の例では、第一バイパス流路８に設けられた開閉弁（バイパス第一弁１０ａ）、第二バイパス流路９に設けられた開閉弁（バイパス第二弁１０ｂ）、主流路４における上流第一分岐１４と上流第二分岐１６との間に設けられた開閉弁（主流路第一弁１０ｃ）及び主流路４における下流第一分岐１５と下流第二分岐１７との間に設けられた開閉弁（主流路第二弁１０ｄ）という、四つの開閉弁が設けられている。この場合、バイパス第一弁１０ａ及びバイパス第二弁１０ｂを閉状態とすると共に主流路第一弁１０ｃ及び主流路第二弁１０ｄを閉状態とすることで図１に示すような順方向状態とし、バイパス第一弁１０ａとバイパス第二弁１０ｂを開状態とすると共に主流路第一弁１０ｃ及び主流路第二弁１０ｄを閉状態とすることで図２に示すような逆方向状態とすることができる。勿論、弁の種類、個数、設置位置は前記のものに限られない。例えば上流第一分岐１４、上流第二分岐１６、下流第一分岐１５、下流第二分岐１７にそれぞれ三方弁を設置しても良い。

また、図示のように主流路４から分岐する排出路１３を設けても良い。主流路４からの排出路１３の分岐位置（以下、排出路分岐１９という）は、フィルタ５及び流通切替手段６よりも供給源２側とするものであり、図示の例では流通切替手段６の供給源２側となっている。また、このとき、上記順方向状態では排出路１３における液体１の流通を阻止すると共に排出路分岐１９よりも供給源２側での主流路４での液体１の流通を許容し、逆方向状態では排出路１３における液体１の流通を許容すると共に排出路分岐１９よりも供給源２側での主流路４での液体１の流通を阻止する流路開閉手段１２（第二流路開閉手段１２）を設ける。この第二流路開閉手段１２は、適所に設けた弁にて構成することができ、例えば図示のように排出路分岐１９に設けた三方弁１２ａにて構成することができる。この場合、順方向状態では三方弁１２ａにて排出路分岐１９における主流路４の供給源２側と供給先３側との間の液体１の流通のみを開き、逆方向状態では三方弁１２ａにて排出路分岐１９における排出路１３側と主流路４の供給先３側との間の液体１の流通のみを開くようにする。

上記構成の濾過装置Ａでは、順方向状態では、図１に示すように、供給源２に貯留されている液体１が駆動源７による駆動力で主流路４を供給先３側へ向けて流通し、その間にフィルタ５を通過することで濾過され、濾過後の液体１が供給先３に供給される。また、逆方向状態では、、図２に示すように、供給先３の液体１が主流路４を供給源２側に向けて流通し、下流第二分岐１７から第二バイパス流路９に流入した後、主流路４を上流第二分岐１６から下流第一分岐１５まで流通し、第一バイパス流路８に流入して主流路４を上流第一分岐１４から供給源２まで流通する。このように液体１は供給先３から供給源２へ向けて流通すると共に、このとき上記順方向状態とは逆向きに液体１がフィルタ５を通過する。このため、フィルタ５に目詰りが生じている場合は逆洗浄されてフィルタ５の能力が回復する。また、このとき排出路１３を設けている場合には、逆洗浄に用いられた後の、目詰りの原因物質を多く含む液体１は、供給源２に返送されずに排出路１３を通じて排出される。

また、制御部２０は、上記第一流路開閉手段１０と第二流路開閉手段１２とを制御するものであり、例えばマイクロコンピュータにて構成される。この制御部２０は第一流路開閉手段１０と第二流路開閉手段１２をそれぞれ構成する弁に制御信号を伝達することで、上記順方向状態と逆方向状態との間の切り替えを行う。この切り替えは、制御部２０による自動制御にて行うようにすることができる。この自動制御は適宜の手法で行うことができるが、例えば時間制御や、圧力制御にて行うことができる。

時間制御による切り替えを行う場合には、例えば制御部２０に予め記憶されている所定時間ごとに、順方向状態から逆方向状態に切り替えた後、再び順方向状態に切り替える一連の動作（以下、逆洗浄動作という）を行うように、制御部２０にて第一流路開閉手段１０と第二流路開閉手段１２とを制御する。すなわち、まず順方向状態で液体１の濾過を行い、この状態で所定時間が経過したら、制御部２０にて第一流路開閉手段１０と第二流路開閉手段１２を制御して逆方向状態とし、フィルタ５の逆洗浄を行った後、更に制御部２０にて第一流路開閉手段１０と第二流路開閉手段１２とを制御して順方向状態に切り替え、再び液体１の濾過を行う。この動作を繰り返すことで、所定時間ごとにフィルタ５の逆洗浄を行い、濾過能力を維持することができる。前記所定時間はフィルタ５の目詰りが過剰にならないように適宜設定することができ、また逆方向状態から順方向状態への切り替えは、例えば十分な逆洗浄が可能な適宜の設定時間が経過した時点で切り替えるようにする。

また、圧力制御を行う場合には、順方向状態でのフィルタ５の供給源２側における液体１の圧力を測定する圧力センサ１１を設ける。圧力センサ１１は、例えば濾過器１８内におけるフィルタ５に対する供給源２側の空間に設けることができる。この圧力センサ１１による検知結果は制御部２０に伝達されるようにする。そして、前記圧力センサ１１による検知結果が制御部２０に予め記憶されている所定値を超える場合に、制御部２０にて第一流路開閉手段１０と第二流路開閉手段１２とを制御し、逆洗浄動作を行うようにする。このようにすると、フィルタ５の目詰りの程度が一定範囲を超えたことが圧力センサ１１にて検知された場合にのみ、フィルタ５の逆洗浄を行うことができて、フィルタ５の能力を常に一定範囲に維持することができる。前記所定値は、フィルタ５の目詰りが過剰にならないように適宜設定される。また逆方向状態から順方向状態への切り替えは、例えば十分な逆洗浄が可能な適宜の設定時間が経過した時点で切り替えるようにする。

また、時間制御と圧力制御とを併用して順方向状態と逆方向状態との切り替えを行うようにしても良い。例えば制御部２０による制御にて、所定時間Ｔ１ごとに逆洗浄動作を行うようにし、更に、順方向状態における圧力センサ１１による検知結果が制御部２０に予め記憶されている所定値を超えた場合には、時間制御による切り替え時期でなくても更に逆洗浄動作を行うようにする。図３（ａ）はこのような動作を時系列で示した例であり、●は時間制御による逆洗浄動作を、□は圧力制御による洗浄動作を示す。このようにすると、時間制御による切り替え制御を行っている間に、不測の事態等により急にフィルタ５の目詰りが発生した場合であっても、その都度追加的にフィルタ５の逆洗浄を行うことができ、濾過性能を維持することができるものである。

また、制御部２０にて圧力制御による切り替え制御を行うようにし、更に、順方向状態が所定時間Ｔ２だけ継続した場合は、前記圧力センサ１１における検知結果に関わらず制御部２０にて切り替え制御を行うようにしても良い。すなわち、時間制御による切り替え動作を、図３（ａ）の場合のような所定時間ごとに行うのではなく、順方向状態の継続時間を基準に行うものである。図３（ｂ）はこのような動作を時系列で示した例であり、●は時間制御による逆洗浄動作を、□は圧力制御による洗浄動作を示す。このようにすると、時間制御を併用することによる逆洗浄の頻度上昇を抑制することができ、濾過性能を維持すると共に濾過動作の効率化を図ることができる。

このような濾過装置Ａは、食品分野や工業分野等の広い分野において使用することができるが、その一例として、プリント配線板の製造等に使用されるプリプレグを作製する際に用いられる樹脂ワニスの濾過処理への適用が挙げられる。このような樹脂ワニスには粉体状の無機充填材が含有される場合が多いが、この無機充填材に粗大な粒子が含まれているとプリント配線板の絶縁信頼性が低下するおそれがあるため、これを濾過処理するものである。このような樹脂ワニスの濾過においては、粗大粒子によりフィルタ５が目詰りするだけでなく、樹脂ワニス中のゲル状になった樹脂がフィルタ５に付着してそれにより目詰りが生じることもあるため、目詰りの発生頻度が高く、このため、上記のような濾過装置Ａを用いたフィルタ５の逆洗浄による濾過性能の維持による寄与が大きいものである。

本発明の実施の形態の一例における順方向状態を示す概略図である。同上の逆方向状態を示す概略図である。（ａ）及び（ｂ）は、時間制御及び圧力制御を併用した場合の逆洗浄動作の間隔を時系列で示し説明図である。

符号の説明

１液体
２供給源
３供給先
４主流路
５フィルタ
６流通切替手段
７駆動源
８第一バイパス流路
９第二バイパス流路
１０流路開閉手段（第一流路開閉手段）
１１圧力センサ
１２流路開閉手段（第二流路開閉手段）
１３排出路

Claims

濾過対象の液体の供給源として濾過前の液体を貯留する貯留容器と、液体の供給先として濾過後の液体が供給される供給容器と、前記供給源と前記供給先とを接続する主流路と、前記主流路を流通する液体を濾過するフィルタと、前記フィルタの供給源側又は供給先側に設けられ、主流路における液体の流通のための駆動力を供給すると共に前記液体の流通方向を切り替える流通切替手段と、前記主流路のフィルタ及び流通切替手段よりも供給源側から分岐する排出路とを具備し、
前記流通切替手段が、主流路上に設けられ液体に供給源側から供給先側への駆動力を供給する駆動源と、前記駆動源を跨ぐように主流路から分岐した第一バイパス流路と、前記駆動源を跨ぐように主流路から分岐すると共にその分岐位置が駆動源に対する供給源側と供給先側のそれぞれにおいて主流路と第一バイパス流路との分岐位置よりも供給先側に配置された第二バイパス流路を具備し、且つ第一バイパス流路及び第二バイパス流路での液体の流通を阻止すると共に駆動源の上流側及び下流側それぞれにおいて各バイパス流路と主流路との分岐位置間での液体の流通を許容する順方向状態と、第一バイパス流路及び第二バイパス流路での液体の流通を許容すると共に駆動源の上流側及び下流側それぞれにおいて各バイパス流路と主流路との分岐位置間での液体の流通を阻止する逆方向状態とを切り替える第一流路開閉手段を具備し、
前記順方向状態では排出路における液体の流通を阻止すると共に排出路との分岐位置よりも供給源側での主流路での液体の流通を許容し、前記逆方向状態では排出路における液体の流通を許容すると共に排出路との分岐位置よりも供給源側での主流路での液体の流通を阻止する第二流路開閉手段を具備することを特徴とする濾過装置。
上記流通切替手段が、順方向状態と逆方向状態との切り替えを自動で行うものであることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
上記流通切替手段が、所定時間が経過するごとに順方向状態から逆方向状態に切り替えた後、再び順方向状態に切り替える一連の動作を行うものであることを特徴とする請求項２に記載の濾過装置。
液体からフィルタにかかる圧力を測定する圧力センサを備え、上記流通切替手段が、順方向状態での前記圧力センサにおける検知結果が所定値を超えた場合に、順方向状態から逆方向状態に切り替えた後、再び順方向状態に切り替える一連の動作を行うものであることを特徴とする請求項２に記載の濾過装置。
液体からフィルタにかかる圧力を測定する圧力センサを備え、上記流通切替手段が、所定時間ごとに順方向状態での前記圧力センサにおける検知結果が所定値を超えた場合に、順方向状態から逆方向状態に切り替えた後、再び順方向状態に切り替える一連の動作を行うものであると共に、順方向状態で前記圧力センサにおける検知結果が所定値を超えた場合にも前記一連の動作を行うものであることを特徴とする請求項２に記載の濾過装置。
液体からフィルタにかかる圧力を測定する圧力センサを備え、上記流通切替手段が、順方向状態での前記圧力センサにおける検知結果が所定値を超えた場合に順方向状態から逆方向状態に切り替えた後、再び順方向状態に切り替える一連の動作を行うものであると共に、順方向状態が所定時間継続した場合にも前記一連の動作を行うものであることを特徴とする請求項２に記載の濾過装置。