(57)【要約】【課題】ろ過性能を向上させる。【解決手段】ろ過装置は、固体を含む原流体をろ過する。ろ過素子５は、ハウジング１内に設けられている。隔壁部材３２は、ろ過素子５から間隔をあけて原流体室１２内に設けられており、ろ過素子５と対向する。順路３３が、隔壁部材３２とろ過素子５とによって隔壁部材３２とろ過素子５との間に形成されている。戻り路３４が、隔壁部材３２によって隔壁部材３２の順路３３と反対側に形成されている。原流体は、順路３３を流れる間にろ過素子５によってろ過される。ろ過されなかった原流体は、戻り路３４を通って、再び順路３３に流れ込む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体を含む原流体をろ過するろ過装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に設けられたろ過素子と、
前記ハウジング内で前記ろ過素子の一次側に形成された原流体室と、
前記ハウジング内で前記ろ過素子の二次側に形成されたろ過流体室と、
前記原流体を前記ハウジングの外部から前記原流体室に供給するための原流体供給口と、
前記ろ過素子によってろ過された前記原流体を前記ろ過流体室から前記ハウジングの外部へ排出するためのろ過流体排出口と、
前記ろ過素子から間隔をあけて前記原流体室内に設けられ、前記ろ過素子の一次側面と対向する隔壁部材と、
前記隔壁部材と前記ろ過素子とによって前記隔壁部材と前記ろ過素子との間に形成された順路と、
前記隔壁部材によって前記隔壁部材の前記順路と反対側に形成された戻り路と、を備え、
前記順路を流れる間に前記ろ過素子によってろ過されなかった前記原流体は、前記戻り路を流れて前記順路に戻り、再び前記順路を流れる、
ことを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記原流体室内において前記ろ過素子より上流に設けられた整流部材と、
前記整流部材によって形成され、前記順路に連続する整流路と、を備え、
前記原流体は、前記整流路を通過することによって、前記ろ過素子の前記一次側面に沿って流れるように整流される、
ことを特徴とする請求項１に記載のろ過装置。
【請求項３】
前記整流部材は、
前記ハウジングに取り付けられた基部と、
前記基部から下流に突出して前記整流部を形成する整流部と、を備え、
前記隔壁部材は、前記整流部よりも前記ろ過素子の前記一次側面から離れて位置し、
前記原流体は、前記整流部と前記隔壁部材との間を通って前記戻り路から前記順路へ流れる、ことを特徴とする請求項２に記載のろ過装置。
【請求項４】
前記ろ過素子は、ウェッジワイヤーで構成されており、
スリットは、前記ウェッジワイヤーの隙間によって形成され、
前記スリットの長さ方向は、前記順路を流れる前記原流体の流れ方向と実質的に直交する、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体を含む原流体をろ過するろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒状のろ過素子を用いて原流体をろ過するろ過装置が開発されている（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
図３は、従来のろ過装置の一例を示す。ろ過装置は、ハウジング１と、ハウジング１内に設けられた円筒状のろ過素子５とを備える。原流体室１２が、ハウジング１内でろ過素子５の外側に形成され、ろ過流体室１３が、ハウジング１内でろ過素子５の内側に形成されている。
【０００４】
微粒子からなる固体を含む原流体が、原流体供給口１４を通じて原流体室１２に供給される。原流体は、原流体室１２内では乱流状態であり、ろ過素子５の外側と内側との差圧によって、原流体室１２からろ過素子５を通ってろ過流体室１３へ流れる。このとき、原流体が、ろ過素子５によってろ過される。ろ過された原流体は、ろ過流体として、ろ過流体室１３からろ過流体排出口１７を通じて排出される。ろ過しきれなかった流体は、定期的に、濃縮流体として、原流体室１２から濃縮流体排出口２０を通じて排出される。
【０００５】
原流体がろ過素子５を通過するとき、微粒子がろ過素子５に補足されるが、これにより、ろ過素子５が直ぐに目詰りし、ろ液量は時間と共に大きく減少する。これを回復するためには、ハウジング１内でろ過素子５を頻繁に逆洗状する、ろ過素子５をろ過装置から取り出して洗浄する、または、新しいろ過素子５と交換する必要があった。いずれにしても、ろ過運転を一時停止しなければならず、ろ過運転を一時停止する頻度は高い。このように、図３のろ過装置は、決してろ過性能が良いものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−６９０３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９４３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ろ過性能が向上したろ過装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、固体を含む原流体をろ過するろ過装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に設けられたろ過素子と、
前記ハウジング内で前記ろ過素子の一次側に形成された原流体室と、
前記ハウジング内で前記ろ過素子の二次側に形成されたろ過流体室と、
前記原流体を前記ハウジングの外部から前記原流体室に供給するための原流体供給口と、
前記ろ過素子によってろ過された前記原流体を前記ろ過流体室から前記ハウジングの外部へ排出するためのろ過流体排出口と、
前記ろ過素子から間隔をあけて前記原流体室内に設けられ、前記ろ過素子の一次側面と対向する隔壁部材と、
前記隔壁部材と前記ろ過素子とによって前記隔壁部材と前記ろ過素子との間に形成された順路と、
前記隔壁部材によって前記隔壁部材の前記順路と反対側に形成された戻り路と、を備え、
前記順路を流れる間に前記ろ過素子によってろ過されなかった前記原流体は、前記戻り路を流れて前記順路に戻り、再び前記順路を流れる、
ことを特徴とするろ過装置。
【０００９】
前記ろ過装置は、
前記原流体室内において前記ろ過素子より上流に設けられた整流部材と、
前記整流部材によって形成され、前記順路に連続する整流路と、を備えてよい。
前記原流体は、前記整流路を通過することによって、前記ろ過素子の前記一次側面に沿って流れるように整流される。
【００１０】
前記整流部材は、
前記ハウジングに取り付けられた基部と、
前記基部から下流に突出して前記整流部を形成する整流部と、を備えてよい。
前記隔壁部材は、前記整流部よりも前記ろ過素子の前記一次側面から離れて位置してよい。
前記原流体は、前記整流部と前記隔壁部材との間を通って前記戻り路から前記順路へ流れる。
【００１１】
前記ろ過素子は、ウェッジワイヤーで構成されており、スリットは、前記ウェッジワイヤーの隙間によって形成され、前記スリットの長さ方向は、前記順路を流れる前記原流体の流れ方向と実質的に直交することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、隔壁部材によって順路および戻り路が形成されている。ろ過素子によってろ過されていない原流体は順路および戻り路を循環する。この原流体の循環によって、順路を通過する際にろ過されなかった原流体は、再び順路を通過するので、ろ過素子によってろ過され得る。また、原流体の循環により、ろ過素子の一次側面に堆積された固体が押し流されるので、ろ過素子は目詰まりしにくくなっている。したがって、ろ過性能が向上している。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係るろ過装置の縦断面図である。
【図２】図１の領域Ｔの拡大図である。
【図３】従来の一実施例に係るろ過装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係るろ過装置の一実施例について説明する。従来技術と本発明との間で同一または類似の構成は、同一の符号が付されている。
【００１５】
ろ過装置は、微粒子である固体を含む原流体をろ過して、固体とろ過流体とに分けるために用いられる。なお、原流体は、液体でも気体でもよい。
【００１６】
ろ過装置は、ハウジング１を備える。ハウジング１は、円筒状の周壁２と、周壁２の一端（上端）に設けられた第１端面材３と、周壁２の他端（下端）に設けられた第２端面材４と、を備える。
【００１７】
ろ過装置は、ハウジング１内に設けられたろ過素子５をさらに備える。ろ過素子５は、実施例では、筒状、より具体的に円筒状である。ろ過素子５は、ハウジング１と同心状に配置されている。ろ過素子５は、一次側（原流体側）面および二次側（ろ過流体側）面を有している。実施例の円筒状のろ過素子５では、外側面が一次側面となるように、内側面が二次側面となるように構成されている。
【００１８】
図２は、図１の領域Ｔの拡大図である。図２の通り、ろ過素子５は、実施例では、断面が楔状のウェッジワイヤー６で構成されている。具体的には、ろ過素子５は、ウェッジワイヤー６が所定のピッチで螺旋状に巻かれることによって構成されている。ウェッジワイヤー６の隙間によってスリット７が形成されている。スリット７の長手方向は、実質的にろ過素子５の円周方向であり、ろ過素子５の軸線Ｃ（図１）の方向（上下方向）に実質的に直交する。
【００１９】
図１の通り、ろ過素子５の一端に円筒状の第１素子端材８が設けられ、ろ過素子５と第１端面材３との間に渡ってのびている。さらに、ろ過素子５の他端に円筒状の第２素子端材９が設けられ、ろ過素子５と第２端面材４との間に渡ってのびている。
【００２０】
第１端面材３と周壁２・第１素子端材８との間に第１パッキン１０が介在されており、これらの間のシール性が確保されている。第２端面材４と周壁２・第２素子端材９との間に第２パッキン１１が介在されており、これらの間のシール性が確保されている。
【００２１】
ろ過装置は、ハウジング１内でろ過素子５の外側に形成された原流体室１２と、ハウジング１内でろ過素子５の内側に形成されたろ過流体室１３とをさらに備える。
【００２２】
ろ過装置は、原流体をハウジング１の外部から原流体室１２へ供給するための原流体供給口１４をさらに備える。原流体供給口１４は、ハウジング１の周壁２の一端部（上部）に管状に形成されている。この原流体供給口１４に、原流体供給管１５が接続されている。原流体供給管１５には、原流体バルブ１６が設けられている。
【００２３】
ろ過装置は、ろ過素子５によってろ過された原流体を、ろ過流体として、ろ過流体室１３からハウジング１の外部へ排出するためのろ過流体排出口１７をさらに備える。ろ過流体排出口１７は、ハウジング１の第２端面材４に管状に形成されている。このろ過流体排出口１７に、ろ過流体排出管１８が接続されている。ろ過流体排出管１８には、ろ過流体バルブ１９が設けられている。
【００２４】
ろ過装置は、ろ過流体を、濃縮流体として、原流体室１２からハウジング１の外部へ排出するための濃縮流体排出口２０をさらに備える。濃縮流体排出口２０は、ハウジング１の第２端面材４に管状に形成されている。この濃縮流体排出口２０に、濃縮流体排出管２１が接続されている。濃縮流体排出管２１には、濃縮流体バルブ２２が設けられている。
【００２５】
ろ過装置は、ろ過素子５を逆洗浄するための逆洗流体をハウジング１の外部からろ過流体室１３へ供給するための逆洗流体供給口２３をさらに備えている。逆洗流体供給口２３は、ハウジング１の第１端面材３に管状に形成されている。この逆洗流体供給口２３には、逆洗流体供給管２４が接続されている。逆洗流体供給管２４には、逆洗流体バルブ２５が設けられている。
【００２６】
ろ過素子５は、ハウジング１内において、原流体供給口１４とろ過流体排出口１７・濃縮流体排出口２０との間に位置されている。
【００２７】
ろ過装置は、原流体室１２内に設けられた整流部材２６を備える。整流部材２６は、ろ過素子５より上流（すなわち、原流体供給口１４寄り）に位置されている。円筒状のろ過素子５が用いられる本実施例では、整流部材２６は、第１素子端材８を囲むようにこれと同心状に配置されている。
【００２８】
整流部材２６は、ハウジング１の周壁２に取り付けられた基部２７と、基部２７から下流に突出する整流部２８とからなる。実施例では、基部２７は、環状で、整流部２８は筒状である。
【００２９】
整流部材２６によって、原流体室１２は、第１空間部２９と第２空間部３０とに分かれている。第１空間部２９は、原流体供給口１４を含み、第２空間部３０は、ろ過素子５の外側面、および、濃縮流体排出口２０を含む。
【００３０】
整流部材２６によって、整流路３１が原流体室１２内に形成されている。整流路３１は、実施例では、整流部材２６の整流部２８と第１素子端材８とによってこれらの間に形成されている。整流路３１は、第１空間部２９と第２空間部３０とを繋ぐ。
【００３１】
ろ過装置は、原流体室１２内に設けられ、ろ過素子５から所定の間隔を保ってろ過素子５の一次側面と対向する隔壁部材３２をさらに備える。隔壁部材３２は、実施例では円筒形状であり、ろ過素子の一次側面を囲むようにろ過素子５と同心状に配置されている。隔壁部材３２は、ろ過素子５と同程度の長さである。隔壁部材３２は、適切な支持部材（図示されない）によってハウジング１に支持されている。
【００３２】
この隔壁部材３２によって、順路３３が隔壁部材３２の一方側（内側）に形成され、戻り路３４が隔壁部材３２の順路３３とは反対側（外側）に形成される。より具体的には、順路３３は、隔壁部材３２とろ過素子５とによってこれらの間に形成されて、ろ過素子５の軸線Ｃの方向にのびている。整流路３１は、この順路３３に連続している。戻り路３４は、隔壁部材３２とハウジング１の周壁２とによってこれらの間に形成されて、ろ過素子５の軸線Ｃの方向にのびる。このように隔壁部材３２によって、原流体室１２に、順路３３および戻り路３４を含む循環路が形成される。
【００３３】
隔壁部材３２は、整流部２８よりも、ろ過素子５の一次側面（外側面）からわずかに離れて位置しており、整流部２８と隔壁部材３２との隙間によって順路３３と戻り路３４とを繋ぐ隙間が形成されている。これは、実施例では、隔壁部材３２の内径が、整流部２８の外径よりわずかに大きく設定されることで達成されている。
【００３４】
以下、ろ過装置の動作について説明される。
原流体バルブ１６が開かれ、固体（微粒子）を含む原流体は、不図示のポンプによって、ハウジング１の外部から、原流体供給管１５および原流体供給口１４を通じて、原流体室１２の第１空間部２９に供給される。次いで、原流体は、整流路３１を通過して順路３３に流れ出る。
【００３５】
原流体が、第１空間部２９に対して非常に狭い整流路３１を通過することによって、原流体の流速は高められ、さらに、原流体はろ過素子５の外側面に沿ってろ過素子５の軸線Ｃの方向に流れるように整流される。原流体が順路３３をろ過素子５の外側面に沿って流れる間に、原流体の一部（おおよそ２割）は、ろ過素子５を通過してろ過流体室１３へ流れ出る。固体は、ろ過素子５によってろ過されて、これによって、原流体は、ろ過される。
【００３６】
ろ過流体バルブ１９が開かれており、ろ過された原流体は、ろ過流体として、ろ過流体室１３から、ろ過流体排出口１７およびろ過流体排出管１８を通じて、ハウジング１の外部へ排出される。
【００３７】
原流体は、順路３３を流れる間にその固体濃度が増加する。原流体は、第２素子端材９に近づくと、ここで滞留することとはない。原流体は、戻り路３４を、順路３３を流れるときとは逆の方向に流れる。そして、原流体は、整流部２８と隔壁部材３２との隙間を通って順路３３の上流端に戻り、再び順路３３を流れる。原流体が順路３３を再び通過する際に、その一部がろ過素子５によってろ過される。
【００３８】
このように、ろ過されてない原流体は、隔壁部材３２によって形成された順路３３および戻り路３４を循環するようになっている。原流体の循環によって、原流体がろ過素子５によってろ過され得る機会が何度も与えられる。また、この循環によって、ろ過素子５に堆積された固体が押し流され、目詰まりがしにくくなっている。
【００３９】
隔壁部材３２が、整流路３１を形成する整流部２８よりも、ろ過素子５の一次側面（外側面）からわずかに離れて位置していることにより、エジェクター効果が得られる。原流体は、エジェクター効果によって、戻り路３４から、隔壁部材３２と整流部２８との隙間を通って、順路３３へ、ろ過素子５の外側面に沿って効果的に流入する。すなわち、原流体の効果的な循環が得られる。なお、高いエジェクター効果が得られるように、隔壁部材３２と整流部２８と隙間の寸法は、流体の性質などに応じて適切に設定されるものである。
【００４０】
原流体が、整流路３１によって整流されて、ろ過素子５の一次側面に沿って高速で流れるので、クロスフローによるろ過効果が得られている。
【００４１】
実施例のろ過素子５は、図２の通り、ウェッジワイヤー６で構成され、そのスリット７が、順路３３を流れている原流体の流れ方向に直交している。高速の原流体に作用する慣性ゆえに、微粒子がスリット７を飛び越えることがある。また、高速の原流体は、ろ過素子５の外側面に堆積された固体を押し流す。これらのことにより、ろ過素子５が目詰まりしにくくなっている。
【００４２】
以上のような各構成によって、ろ過性能が向上している。実施形態のろ過装置によれば、図３のろ過装置に比べて、ろ過運転を一時停止する頻度は低い。
【００４３】
なお、原流体が繰り返し循環すると、原流体は原流体室１２において短時間で濃縮される。そこで、ろ過素子５のろ過効率が低下する前に、濃縮流体バルブ２２が開かれ、濃縮された原流体が、濃縮流体として、原流体室１２から、濃縮流体排出口２０および濃縮流体排出管２１を通じて、ハウジング１の外部に排出されるように、ろ過効率の低下を防ぐことができる。
【００４４】
ろ過素子５が目詰まりしたとき、ろ過装置は、逆洗流体を逆洗流体供給口２３からろ過流体室１３に供給し、ろ過素子５を逆洗流体によって逆洗浄することで、目詰まりを除去することができる。
【００４５】
例えば、まず、原流体バルブ１６が閉じられ、原流体がハウジング１から排出される。そして、ろ過流体バルブ１９および濃縮流体バルブ２２が閉じられる。次いで、逆洗流体バルブ２５が開かれ、洗浄流体が、不図示のポンプによって、逆洗流体供給管２４および逆洗流体供給口２３を通じてろ過流体室１３に圧入される。そして、逆洗流体は、ろ過素子５を内側から外側に通過し、それにより、ろ過素子の目詰まりが除去される。このとき、逆洗流体バルブ２５が一気に開かれると、より高い逆洗状効果が得られる。なお、逆洗流体として、気体または液体のどちらが用いられてもよい。ろ過流体が、逆洗流体として用いられてもよい。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施例について説明されたが、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。
上記実施例では、円筒状のろ過素子５が用いられていたが、平板状のろ過素子が用いられてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  ハウジング
５  ろ過素子
６  ウェッジワイヤー
７  スリット
１２  原流体室
１３  ろ過流体室
１４  原流体供給口
１７  ろ過流体排出口
２０  濃縮流体排出口
２３  逆洗流体供給口
２６  整流部材
２７  基部
２８  整流部
３１  整流路
３２  隔壁部材
３３  順路
３４  戻り路
Ｃ  ろ過素子の軸線
【図１】
2019136674.tif 000003
【図２】
2019136674.tif 000004
【図３】
2019136674.tif 000005