JP6964866B2 - 連続ろ過装置 - Google Patents

Description

本発明は、原液を一部のフィルタによってろ過しながら、残りのフィルタを逆洗浄する連続ろ過装置に関する。

ろ過装置は、運転を継続すると、フィルタの外周面に固体が付着していき、フィルタのろ過性能が低下していく。

そこで、連続ろ過装置が開発されている（例えば特許文献１、２等参照）。特許文献１の連続ろ過装置は、複数の筒状のフィルタを備え、一部のフィルタで原液をろ過し、同時に、残りのフィルタを逆洗浄して当該フィルタの外周面に付着した固体を剥離して、フィルタのろ過能力を回復させる。そして、連続ろ過装置は、逆洗浄するフィルタを順次変えていく。それによって、連続運転することができるようになっている。

特開２０１６−２１５１８５号公報 特開２００３−２６０３１３号公報

特許文献１の連続ろ過装置では、複数のフィルタが、１つの空間内に配置されている。この場合、逆洗浄中のフィルタの外周面から剥離された固体が、隣接するろ過中のフィルタの外周面に付着して、当該ろ過中のフィルタのろ過能力を低下させてしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、ろ過中のフィルタのろ過能力が他のフィルタの逆洗浄によって低下することを防止する連続ろ過装置を提供することにある。

本発明の連続ろ過装置は、
ろ過室、および、前記ろ過室に設けられた筒状のフィルタを有する複数のろ過ユニットと、
原液を前記各ろ過室に供給するための原液室と、
前記フィルタによってろ過された前記原液を、ろ液として、前記各フィルタの内部から排出するためのろ液室と、
洗浄液を前記各フィルタの内部に供給するための洗浄液室と、
前記フィルタを逆洗浄した前記洗浄液を、洗浄排液として、前記各ろ過室から排出するための洗浄排液室と、
前記各ろ過ユニットを、そのろ過室が前記原液室と連通するが前記洗浄排液室と連通せず、かつ、そのフィルタの内部が前記ろ液室と連通するが前記洗浄液室と連通しないろ過状態と、そのろ過室が前記原液室と連通せず前記洗浄排液室と連通し、かつ、そのフィルタの内部が前記ろ液室と連通せず前記洗浄液室と連通する逆洗状態と、に切り替える切替機構と、を備え、
前記切替機構は、
駆動軸と、
前記駆動軸を回転させる駆動源と、
前記ろ過室と前記原液室との間を連通および非連通に切り替えるために前記駆動軸に取り付けられた原液切替弁と、
前記フィルタの内部と前記ろ液室との間を連通および非連通に切り替えるために前記駆動軸に取り付けられたろ液切替弁と、
前記フィルタの内部と前記洗浄液室との間を連通および非連通に切り替えるために前記駆動軸に取り付けられた洗浄液切替弁と、
前記ろ過室と前記洗浄排液室との間を連通および非連通に切り替えるために前記駆動軸に取り付けられた洗浄排液切替弁と、を備え、
前記切替機構は、前記逆洗状態になる前記ろ過ユニットを順次変えていく、ことを特徴とする。

本発明に係る連続ろ過装置は、上記構成を備えることにより、ろ過中のフィルタのろ過能力が他のフィルタの逆洗状によって低下することを防止できる。

本発明に係る連続ろ過装置の一実施形態の概略的構成を示す。 図１の連続ろ過装置のろ過ユニットの配置を示す。 図１の連続ろ過装置の各切替弁の平面図を示す。

以下、図面を参照して本発明に係る連続ろ過装置（以下、単にろ過装置とする）の一実施形態について説明する。

図１および図２を参照して、ろ過装置は、複数のろ過ユニット１を備える。実施形態では、４つのろ過ユニット１が設けられている。ろ過ユニット１は、それぞれ、１つのろ過室１０と、該ろ過室１０に配置された１本のろ過用のフィルタ１１とを備える。

これらのろ過室１０およびフィルタ１１は、ろ過装置の上下方向にのびる軸線Ｘの周りに等角度間隔で、具体的には９０°間隔で配置されている。ろ過室１０の周壁は、フィルタ１１を視認できるように、例えばアクリル等の透明な材料で構成されることが好ましい。

フィルタ１１は、筒状、具体的には円筒状である。フィルタ１１は、ろ過室１０の長手方向に渡って軸線Ｘに平行に配置されている。フィルタ１１は、その外周面が一次側面となりその内周面が二次側面となるように構成されている。フィルタ１１は、実施形態では、ウェッジワイヤーが所定のピッチで螺旋状に巻かれて構成された円筒状のストレーナである。ウェッジワイヤーは、横断面が楔状のワイヤーである。ろ過用のスリットの幅は、ウェッジワイヤーの間隔によって規定されている。フィルタ１１の構成自体は、特許文献１に開示のフィルタと同様であるため、その詳細な説明は省略される。

ろ過装置は、さらに、洗浄液を各フィルタ１１の内部に供給するための洗浄液室２０と、原液を各ろ過室１０に供給するための原液室２１と、を備える。洗浄液室２０および原液室２１は、ろ過室１０の一方（上方）に形成されており、原液室２１は、ろ過室１０に隣接して設けられ、洗浄液室２０は、ろ過室１０から離れて位置し、原液室２１に隣接して設けられている。

原液室２１と各ろ過室１０とは、仕切り１２によって仕切られている。各フィルタ１１の一端（上端）は、この仕切り１２に取り付けられる。複数（実施形態では４つ）の原液通過孔１３が、この仕切り１２に軸線Ｘの周りに９０°間隔で形成されている。図２の通り、原液通過孔１３は、各ろ過ユニット１に１つずつ設けられる。原液室２１と各ろ過室１０とは、原液通過孔１３を通じて互いに連通する。原液供給管２３が、原液室２１に接続されている。

洗浄液室２０と原液室２１とは、仕切り２４によって仕切られている。複数（実施形態では４つ）の洗浄液通過管２５が、原液室２１に挿通されて、各フィルタ１１と洗浄液室２０とに接続されている。したがって、各フィルタ１１の内部と洗浄液室２０が洗浄液通過管２５を通じて互いに連通する。洗浄液通過管２５は、軸線Ｘの周りに９０°間隔で配置されている。洗浄液供給管２６が、洗浄液室２０に接続されている。

ろ過装置は、さらに、フィルタ１１を逆洗浄した洗浄液を、洗浄排液として、各ろ過室１０から排出するための洗浄排液室２７と、フィルタ１１によってろ過された原液を、ろ液として、各フィルタ１１の内部から排出するためのろ液室２８と、を備える。洗浄排液室２７およびろ液室２８は、ろ過室１０の他方（下方）に形成されており、洗浄排液室２７は、ろ過室１０に隣接して設けられ、ろ液室２８は、ろ過室１０から離れて位置し、洗浄排液室２７に隣接して設けられている。

洗浄排液室２７と各ろ過室１０とは、仕切り１４によって仕切られている。各フィルタ１１の他端（下端）は、この仕切り１４に取り付けられる。複数（実施形態では４つ）の洗浄排液通過孔１５が、原液通過孔１３の同様に、この仕切り１４に軸線Ｘの周りに９０°間隔で形成される。洗浄排液通過孔１５は、各ろ過ユニット１に１つずつ設けられる。洗浄排液室２７と各ろ過室１０とは、洗浄排液通過孔１５を通じて互いに連通する。洗浄排液排出管２９が、洗浄排液室２７に接続されている。

洗浄排液室２７とろ液室２８とは、仕切り３０によって仕切られている。複数（実施形態では４本）のろ液通過管３１が、洗浄排液室２７に挿通されて、各フィルタ１１とろ液室２８とに接続されている。したがって、ろ液室２８と各フィルタ１１の内部とは、ろ液通過管３１を通じて連通する。ろ液通過管３１は、軸線Ｘの周りに９０°間隔で配置されている。ろ液排出管３２が、ろ液室２８に接続されている。

さらに、ろ過装置は、ろ過ユニット１の状態を切り替える切替機構４を備える。切替機構４は、軸線Ｘと一致するように配置され、洗浄液室２０、原液室２１、洗浄排液室２７、および、ろ液室２８を液密に貫通する駆動軸４０を備える。切替機構４は、さらに、駆動軸４０の図示されない一端（上端）に連結され、該駆動軸を回転させる駆動源としてのモータ（図示略）を備える。

切替機構４は、洗浄液切替弁４１、原液切替弁４２、洗浄排液切替弁４３、および、ろ液切替弁４４を、さらに備えている。各切替弁４１−４４は、円盤状に形成されている。

洗浄液切替弁４１は、洗浄液室２０に配置され、駆動軸４０に取り付けられている。スプリング５１が、洗浄液室２０に配置されて、洗浄液切替弁４１を仕切り２４に付勢している。したがって、駆動軸４０が回転すると、洗浄液切替弁４１は、仕切り２４を摺動しながら回転する。

原液切替弁４２は、原液室２１に配置され、駆動軸４０に取り付けられている。スプリング５２が、原液室２１に配置され、原液切替弁４２を仕切り１２に付勢している。したがって、駆動軸４０が回転すると、原液切替弁４２は、仕切り１２を摺動しながら回転する。

洗浄排液切替弁４３は、洗浄排液室２７に配置され、駆動軸４０に取り付けられている。スプリング５３が、洗浄排液室２７に配置され、洗浄排液切替弁４３を仕切り１４に付勢している。したがって、駆動軸４０が回転すると、洗浄排液切替弁４３は、仕切り１４を摺動しながら回転する。

ろ液切替弁４４は、ろ液室２８に配置され、駆動軸４０に取り付けられている。スプリング５４が、ろ液室２８に配置され、ろ液切替弁４４を仕切り３０に付勢している。したがって、駆動軸４０が回転すると、ろ液切替弁４４は、仕切り３０を摺動しながら回転する。

図３（１）を参照して、洗浄液切替弁４１は、洗浄液連通孔６１を有している。実施形態では、１つの洗浄液連通孔６１が形成されている。

図３（２）を参照して、原液切替弁４２は、原液連通孔６２を有している。実施形態では、７つの原液連通孔６２が駆動軸４０（したがって、軸線Ｘ）の周りに等角度間隔（具体的には４５°間隔）で形成されている。原液切替弁４２における洗浄液連通孔６１（図３（１））と同じ角度位置は、孔が形成されず塞がれている。

図３（３）を参照して、洗浄排液切替弁４３は、洗浄排液連通孔６３を有している。実施形態では、１つの洗浄排液連通孔６３が、洗浄液連通孔６１（図３（１））と同じ角度位置に形成されている。

図３（４）を参照して、ろ液切替弁４４は、ろ液連通孔６４を有している。実施形態では、７つのろ液連通孔６４が、駆動軸４０の周りに等角度間隔（４５°間隔）で、原液連通孔６２（図３（２））と同じ角度位置に形成されている。ろ液切替弁４４における洗浄液連通孔６１（図３（１））および洗浄排液連通孔６３（図３（３））と同じ角度位置は、孔が形成されず塞がれている。

切替機構４は、図示されていないが、所定の時間が経過する度に駆動軸４０が所定の回転角度で回転するように駆動源であるモータを制御する制御手段を備える。実施形態の制御手段は、例えば、所定の時間の経過を検出するタイマー、駆動軸４０に等角度間隔で配置された検出片、検出片を検出する検出センサ（例えば近接センサ）などで構成される。この制御手段は、特許文献１のものと同様の構成のためその詳細な説明は省略される。実施形態では、切替機構４は、この制御手段によって、所定の時間が経過する度に、駆動軸４０を４５°回転させる。

次に、ろ過装置の動作を説明する。ろ過ユニット１（ろ過室１０およびフィルタ１１）をそれぞれ区別するために、Ａ−Ｄの符号が必要に応じて付される。また、図３の通り、フィルタ１１と対応する位置にある各連通孔６１−６４には、フィルタの符号Ａ−Ｄが付されている。

図１、図３において、ろ過ユニット１Ａでは（図１の右側半分を参照）、そのろ過室１０Ａは、原液切替弁４２がその原液通過孔１３を閉じているので原液室２１と連通しないが、洗浄排液通過孔１５および洗浄排液連通孔６３を通じて洗浄排液室２７と連通する。そして、そのフィルタ１１Ａの内部は、洗浄液連通孔６１および洗浄液通過管２５を通じて洗浄液室２０と連通するが、ろ液切替弁４４がろ液通過管３１を閉じているのでろ液室２８と連通しない。以下、このろ過ユニット１の状態を逆洗状態とする。

図１、図３において、ろ過ユニット１Ｂ−Ｄのそれぞれでは（図１の左側半分を参照）、そのろ過室１０Ｂ−Ｄは、原液連通孔６２および原液通過孔１３を通じて原液室２１と連通するが、洗浄排液切替弁４３が洗浄排液通過孔１５を閉じているので洗浄排液室２７と連通しない。そして、そのフィルタ１Ｂ−Ｄの内部は、洗浄液切替弁４１が洗浄液通過管２５を閉じているので洗浄液室２０と連通しないが、ろ液通過管３１およびろ液連通孔６４を通じてろ液室２８と連通する。以下、このろ過ユニット１の状態をろ過状態とする。

粒子状の固体と液体とからなる原液は、ポンプ等の供給手段によって原液供給管２３を通じて原液室２１に供給される。それから、原液は、原液室２１から、ろ過状態の各ろ過ユニット１Ｂ−Ｄのろ過室１０Ｂ−Ｄへ供給される。このとき、原液は、逆洗状態のろ過ユニット１Ａに供給されない。そして、原液は、フィルタ１１Ｂ−Ｄを外側から内側に通過することでろ過される。すなわち、原液中の粒子状の固体は、フィルタ１１Ｂ−Ｄの外周面に補足され、ろ液がフィルタ１１Ｂ−Ｄの内部に得られる。

ろ液は、各フィルタ１１Ｂ−Ｄの内部からろ液室２８へ流れて合流し、それからろ液排出管３２を通って外部へ排出される。こうして、原液は、ろ過状態のろ過ユニット１Ｂ−Ｄのフィルタ１１Ｂ−Ｄによってろ過されて、ろ液が得られる。

洗浄液が、ポンプ等の供給手段によって洗浄液供給管２６を通じて洗浄液室２０に供給される。それから、洗浄液は、洗浄液室２０から、逆洗状態のろ過ユニット１Ａのフィルタ１１Ａの内部へ供給される。このとき、洗浄液は、ろ過状態のろ過ユニット１Ｂ−１Ｄに供給されない。そして、洗浄液は、フィルタ１Ａを内側から外側に通過し、それにより、フィルタ１１Ａを逆洗浄する。即ち、フィルタ１１Ａの外周面に付着している粒子状の固体は、逆洗液によって外周面から剥離される。それによって、フィルタ１１Ａのろ過能力は回復する。

フィルタ１１Ａを通過した洗浄液は、洗浄排液として、洗浄排液室２７へ流れ、それから洗浄排廃液排出管２９を通って外部へ排出される。こうして、逆洗状態のろ過ユニット１Ａのフィルタ１１Ａは、洗浄液によって洗浄される。なお、例えば、洗浄液として、上記のように得られたろ液が用いられてよい。

このように、ろ過装置は、一部のフィルタ１１Ｂ−Ｄで原液をろ過しながら、残りのフィルタ１１Ａを逆洗浄する。

所定の時間が経過すると、切替機構４は、図１、図３の状態から、各切替弁４１−４４を、即ち、これらに形成された各連通孔６１−６４を、駆動軸４０を中心に反時計周りに４５°回転する。ろ過ユニット１Ａ−Ｄは、駆動軸４０の周りに９０°間隔で配置されているので、ろ過ユニット１Ａは、逆洗状態からろ過状態に切り替わり、そして、残りのろ過ユニット１Ｂ−Ｄは、ろ過状態のままである。したがって、ろ過装置は、全てのフィルタ１１Ａ−Ｄによって原液をろ過する。

さらに、所定の時間が経過して、各切替弁４１−４４が反時計周りに４５°回転すると、ろ過ユニット１Ｂがろ過状態から逆洗状態に切り替わる。そして、他のろ過ユニット１Ａ、Ｃ、Ｄは、ろ過状態のままである。これによって、フィルタ１１Ｂが逆洗浄される。

以下、同様のことが繰り返される。したがって、実施形態では、その後にフィルタ１１Ｃ、１１Ｄも順次逆洗浄される。こうして、全てのフィルタ１１Ａ−１１Ｄが順次逆洗浄され、それが繰り返される。

このように、切替機構４は、ろ過ユニット１をろ過状態から逆洗状態に切り替え、逆洗状態のろ過ユニット１のフィルタ１１が逆洗浄された後、当該ろ過ユニット１を逆洗状態からろ過状態に切り替える。そして、切替機構４は、逆洗状態になるろ過ユニット１を順次変えていく。それによって、フィルタ１１が順次逆洗浄され、ろ過装置は継続運転することができる。

以上のろ過装置によれば、ろ過室１０が複数設けられ、フィルタ１１が各ろ過室１０に配置されている。したがって、逆洗浄によってあるろ過室１０のフィルタ１１の外周面から剥離された固体が、他のろ過室１０のフィルタ１１の外周面に吸着される虞はない。即ち、ろ過中のフィルタ１１のろ過能力が、他のフィルタ１１の逆洗浄によって低下することが防止されている。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明されたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、ろ過ユニット１の数は、４つに限定されず、２以上であればよい。上記実施形態に代えて、２以上のろ過ユニット１が同時に逆洗状態になってもよい。また、上記実施形態ように、全てのろ過ユニット１がろ過状態になる態様を経る必要はない。

１つのろ過室１０に、複数のフィルタ１１が設けられてもよい。

フィルタ１１は、円筒状の他に、角筒状などの筒状であってもよい。また、フィルタ１１は、ウェッジワイヤーストレーナに限らず他の構成が採用されてもよい。

切替機構４も、実施形態の構成に限定されず他の構成が採用されてもよい。各切替弁４１−４４は、その目的を達成する限りにおいて他の構成および形状が採用されてもよい。

１ ろ過ユニット
１０ ろ過室
１１ フィルタ
１３ 原液通過孔
２０ 洗浄液室
２１ 原液室
２７ 洗浄排液室
２８ ろ液室
４ 切替機構
４０ 駆動軸
４１ 洗浄液切替弁
４２ 原液切替弁
４３ 洗浄排液切替弁
４４ ろ液切替弁
６１ 洗浄液連通孔
６２ 原液連通孔
６３ 洗浄排液連通孔
６４ ろ液連通孔

Claims (1)

1. ろ過室、および、前記ろ過室に設けられた筒状のフィルタを有する複数のろ過ユニットと、
   原液を前記各ろ過室に供給するための原液室と、
   前記フィルタによってろ過された前記原液を、ろ液として、前記各フィルタの内部から排出するためのろ液室と、
   洗浄液を前記各フィルタの内部に供給するための洗浄液室と、
   前記フィルタを逆洗浄した前記洗浄液を、洗浄排液として、前記各ろ過室から排出するための洗浄排液室と、
   前記各ろ過ユニットを、そのろ過室が前記原液室と連通するが前記洗浄排液室と連通せず、かつ、そのフィルタの内部が前記ろ液室と連通するが前記洗浄液室と連通しないろ過状態と、そのろ過室が前記原液室と連通せず前記洗浄排液室と連通し、かつ、そのフィルタの内部が前記ろ液室と連通せず前記洗浄液室と連通する逆洗状態と、に切り替える切替機構と、を備え、
   前記切替機構は、
   駆動軸と、
   前記駆動軸を回転させる駆動源と、
   前記ろ過室と前記原液室との間を連通および非連通に切り替えるために前記駆動軸に取り付けられた原液切替弁と、
   前記フィルタの内部と前記ろ液室との間を連通および非連通に切り替えるために前記駆動軸に取り付けられたろ液切替弁と、
   前記フィルタの内部と前記洗浄液室との間を連通および非連通に切り替えるために前記駆動軸に取り付けられた洗浄液切替弁と、
   前記ろ過室と前記洗浄排液室との間を連通および非連通に切り替えるために前記駆動軸に取り付けられた洗浄排液切替弁と、を備え、
   前記切替機構は、前記逆洗状態になる前記ろ過ユニットを順次変えていく、ことを特徴とする連続ろ過装置。

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