(57)【要約】【課題】使用による破断を防止し、長期間安定して使用することに寄与するプリーツフィルター、およびそれを用いたバラスト水処理装置を提供する。【解決手段】山部と谷部を繰り返すように折り目を有するフィルター基材を、前記折り目の稜線方向を軸方向とする筒形状としたプリーツフィルターであって、前記フィルター基材の厚さをｔ（ｍｍ）、前記筒形状の内周側での前記折り目の間隔をＤ（ｍｍ）として次の式（１）を満たすプリーツフィルター。３ｔ≦Ｄ≦４ｔ・・（１）【選択図】  図９
2015009170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
山部と谷部を繰り返すように折り目を有するフィルター基材を、前記折り目の稜線方向を軸方向とする筒形状としたプリーツフィルターであって、
前記フィルター基材の厚さをｔ（ｍｍ）、前記筒形状の内周側での前記折り目の間隔をＤ（ｍｍ）として次の式（１）を満たすプリーツフィルター。
３ｔ≦Ｄ≦４ｔ    ・・・（１）
【請求項２】
前記プリーツフィルターは山部と谷部の間に補強板を有し、
前記補強板の厚さをｓ（ｍｍ）として次の式（２）を満たす、請求項１に記載のプリーツフィルター。
３ｔ＋ｓ≦Ｄ≦４ｔ＋ｓ    ・・・（２）
【請求項３】
前記補強板はポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、塩化ビニルからなる群から選択されるいずれかの樹脂の板状体であり、前記板状体の一方面から他方面に貫通する多数の孔を備える、請求項２に記載のプリーツフィルター。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の円筒状のプリーツフィルターを濾過膜として用いたバラスト水処理装置であり、
前記プリーツフィルターは円筒上面と円筒底面をそれぞれ水密に封止し、かつ円筒軸を中心に回転可能に保持され、
前記プリーツフィルターの外周面に向けて被処理水を流出する被処理水ノズルと、
前記プリーツフィルターを囲むように設けられ前記被処理水ノズルのノズル口を内部に備えた外筒部を有するケースと、
前記プリーツフィルターを透過した濾過水を前記プリーツフィルターの円筒内部から前記ケースの外部へ導出する濾過水流路と、
前記プリーツフィルターで濾過されなかった排出水を前記ケースの外部へ排出する排出流路とを備えたバラスト水処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載のバラスト水処理装置を船体内に搭載し、船体外部から取得した海水を被処理水として用い、前記バラスト水処理装置により処理された濾過水にさらに殺滅処理を加えた後に、バラスト水として船体内に貯留するバラスト水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に液体の濾過に用いられるプリーツフィルターの構造に関するものであり、特に、船舶に貯留されるバラスト水の処理システムに用いられ大量の水の濾過に用いられるプリーツフィルターおよびそれを用いた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体や液体から混入物としての固体を分離除去する目的では多種多様なフィルターが用いられており、フィルターをプリーツ形状とすることにより濾過面積を大きくしたプリーツフィルターも主に空気清浄機等の気体用途で用いられている。また、特許文献１には、工作機械の切削液からスラッジを除去するためのフィルター装置として、円筒形状に形成されたプリーツフィルターを用いた例が示されている。この装置では、円筒形状フィルターを回転させながら、フィルター外面に向かって液体を噴出させることで、フィルターの洗浄効果の高いフィルター装置を提供できるとされている。
【０００３】
一方、近年、船舶に積載するバラスト水の処理が問題となっている。バラスト水は空荷状態でも安全に航行するために船舶に積載される海水であり、バラスト水を浄化処理して微生物を除去あるいは死滅、不活性化する方法が種々検討されている。比較的大きな微生物の除去の目的で濾過を用いる方法も検討されており、たとえば特許文献２には本願出願人による濾過膜を用いたバラスト水の処理装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９３７８３号公報
【特許文献２】特許第４８３５７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
海水淡水化やバラスト水などの汽水・海水利用、あるいは下水、生活排水、工業排水など水処理に際しては、水中の異物やゴミ、微生物を除去処理する前濾過処理が必要となる。本願発明者らは、このような濾過へのプリーツフィルターの適用を検討している。ここでは大量の水をできるだけ短時間で濾過する必要があるが、大規模・高流量の運転は概して早期の目詰まりによる処理量や濾過機能の低下を招きやすいことが技術的な問題となっている。
【０００６】
特許文献２に開示されている装置は、円筒状フィルターを筒状容器に内蔵し、円筒状フィルターの外側から内部に流入する液体を濾液として回収する濾過装置である。濾過対象液を筒状容器の側面に設けたノズルからフィルター濾過面の一部に噴出することでフィルター表面に堆積した濾過物を洗浄して透過流束を回復させると共に、洗い流した濾過物を濾過前室から排液することで、安定した濾過状態を連続して継続させている。このようなシステムが安定に連続濾過を維持するのに重要なのは、フィルター濾過面への濾過対象液の噴出による洗浄効果である。経時的にフィルターの洗浄部位を変えてフィルター全体を洗浄していくことを効率的かつ効果的に行うために、円筒状フィルターを濾過中にモーター駆動等で回転させて、噴出ノズルからの噴出が当たる場所を連続的かつ周期的に変えている。この回転洗浄を確実に行って高い濾過流量を安定に保つためには、ノズルからの濾過対象液の噴出をある程度以上の高い流量レベルで維持する必要があるが、発明者らの検討ではこのような高流量の噴出を受けた結果、円筒状フィルターは経時的に劣化して、破断が生じ、濾過対象液の一部がフィルターを通らずに濾液に直接混入してしまう可能性があることが判明した。
そこで、本発明は、使用による劣化や破断を防止し、長期間安定して使用することが可能なプリーツフィルター、およびそれを用いた濾過装置としてのバラスト水処理装置および処理方法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】
【０００７】
本願発明者らは、フィルターの劣化について鋭意検討の結果、高流量の噴出を受けたフィルターの、プリーツの山および谷に当たる折り曲げ部分に破断が発生しやすいことを確認し、次の構成に至った。
【０００８】
すなわち、山部と谷部を繰り返すように折り目を有するフィルター基材を、前記折り目の稜線方向を軸方向とする筒形状としたプリーツフィルターであって、前記フィルター基材の厚さをｔ（ｍｍ）、前記筒形状の内周側での前記折り目の間隔をＤ（ｍｍ）として次の式（１）を満たすプリーツフィルターである。
３ｔ≦Ｄ≦４ｔ    ・・・（１）
【０００９】
また、本願は上記プリーツフィルターを濾過膜として用いたバラスト水処理装置であり、前記プリーツフィルターは円筒上面と円筒底面をそれぞれ水密に封止し、かつ円筒軸を中心に回転可能に保持され、前記プリーツフィルターの外周面に向けて被処理水を流出する被処理水ノズルと、前記プリーツフィルターを囲むように設けられ前記被処理水ノズルのノズル口を内部に備えた外筒部を有するケースと、前記プリーツフィルターを透過した濾過水を前記プリーツフィルターの円筒内部から前記ケースの外部へ導出する濾過水流路と、
前記プリーツフィルターで濾過されなかった排出水を前記ケースの外部へ排出する排出流路とを備えたバラスト水処理装置を含む。
【００１０】
さらに、当該バラスト水処理装置を船体内に搭載し、船体外部から取得した海水を被処理水として用い、前記バラスト水処理装置により処理された濾過水にさらに殺滅処理を加えた後に、バラスト水として船体内に貯留するバラスト水の処理方法である。
【発明の効果】
【００１１】
上記によれば、使用による破断を防止し、長期間安定して使用することに寄与するプリーツフィルター、およびそれを用いたバラスト水処理装置、バラスト水の処理方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プリーツフィルターの代表的構成例を説明する斜視模式図である。
【図２】図１のプリーツフィルターの一部であって、被処理水との関係を説明するための拡大模式図である。
【図３】（Ａ）図１のプリーツフィルターを側面から見た一部を示す図である。  （Ｂ）図３（Ａ）のプリーツフィルターに破断が生じる状態の一態様を説明する図である。
【図４】本発明の実施態様としての補強板を備えたプリーツフィルターの構造例を示す斜視模式図である。
【図５】図４のプリーツフィルターの一部を拡大して説明する上面模式図である。
【図６】図４のプリーツフィルターの固定構造を説明する側面模式図である。
【図７】プリーツフィルターの一部断面を模式的に拡大した図である。
【図８】内端部に補強板を備えた場合のプリーツフィルターの一部断面を模式的に拡大した図である。
【図９】図７におけるＭ部の一部を拡大した模式図である。
【図１０】図８におけるＭ部の一部を拡大した模式図である。
【図１１】補強板の一例としてのメッシュ板の構造を説明する斜視図である。
【図１２】本発明の実施態様としての補強板を備えたプリーツフィルターの別な構造例を示す斜視模式図である。
【図１３】本発明の実施態様としての補強板を備えたプリーツフィルターの別な構造例を示す上面拡大模式図である。
【図１４】濾過膜のエンボス加工の一例を示す図である。
【図１５】（Ａ）は、本発明の実施態様であるバラスト水処理装置の一例を示す図であり、軸線を含む垂直断面の構成を示す断面模式図である。（Ｂ）は（Ａ）における水平Ａ−Ａ断面の構成を模式的に示す図である。
【図１６】図１１（Ａ）における水平Ａ−Ａ断面の別な構成例を模式的に示す図である。
【図１７】プリーツ間隔と破損率の関係を測定したデータを示すグラフである。
【図１８】本発明の実施態様であるバラスト水処理装置を用いたバラスト水処理システムの全体構成例を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［本願発明の態様の説明］
以下、本願発明の態様について列記して説明する。本願の一つの態様は、（１）山部と谷部を繰り返すように折り目を有するフィルター基材を、前記折り目の稜線方向を軸方向とする筒形状としたプリーツフィルターであって、前記フィルター基材の厚さをｔ（ｍｍ）、前記筒形状の内周側での前記折り目の間隔をＤ（ｍｍ）として次の式（１）を満たすプリーツフィルターである。
３ｔ≦Ｄ≦４ｔ    ・・・（１）
【００１４】
上記態様は、筒状に構成したプリーツフィルターの内周側において、プリーツの折り目同士が密に詰まった状態で配列されている状態を表現している。言い換えると、折り目と折り目の間隔（隙間）が非常に狭い状態である。折り目を密にすることによって、水等の濾過対象流体の流れによるプリーツフィルターの振動や変形が抑制され、使用による破断を防止し、長期間安定して使用することが可能となる。
【００１５】
プリーツフィルターはフィルター基材を折りたたんで構成される。基材を折りたたむと、理想的には折りたたんだ厚さは基材を２枚重ねた厚さである２ｔとなる。しかし、折り目の先端部分では理想的な形態に折りたたむことは出来ず、必ず折り目内側に隙間を有し、先端部に一定の丸みを残した状態となる。折り目では内側部分が圧縮され、外側部分が伸ばされることになるため、もし理想的な鋭角になるとすれば基材自体が破断してしまうからである。
【００１６】
式（１）における３ｔは基材を２枚重ねた厚さ２ｔに、実用可能に折りたたむ事が出来る下限の隙間としてのｔを加えた値である。基材の材質や厚さにより許容される隙間は異なる。水等の液体濾過に用いることに適した材質で、０．５ｍｍから１．５ｍｍ程度の厚さのフィルターについては、ｔ以上とすると良い。さらに安全側としては１．２ｔ以上、すなわち（２ｔ＋１．２ｔ＝３．２ｔとなり）３．２ｔ≦Ｄが好ましい。
【００１７】
一方、破断防止の効果を得るには、折り目を密に配置する必要があり、顕著な効果が得られる隙間の好ましい範囲として上限を２ｔとした。基材の厚さ２ｔを加えて上限の折り目間隔は４ｔである。さらに好ましくは１．８ｔ以下、すなわちＤ≦３．８ｔ（これは２ｔ＋１．８ｔ）である。一層好ましくは１．６ｔ以下、すなわちＤ≦３．６ｔである。
【００１８】
また別な態様は、（２）前記プリーツフィルターは山部と谷部の間に補強板を有し、前記補強板の厚さをｓ（ｍｍ）として次の式（２）を満たす、請求項１に記載のプリーツフィルターである。
３ｔ＋ｓ≦Ｄ≦４ｔ＋ｓ    ・・・（２）
【００１９】
補強板を折り目の間に備えることにより、破断防止の効果が一層高まり、長期間安定して使用することが可能となる。式（２）は補強板を挿入する厚さｓの分だけ折り目間隔を広くすることを示しており、他の値の意味は式（１）と同じである。
【００２０】
（３）前記補強板はポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、塩化ビニルからなる群から選択されるいずれかの樹脂の板状体であり、前記板状体の一方面から他方面に貫通する多数の孔を備えると良い。
【００２１】
補強板としては、製造上の扱いやすさ、軽量化、コスト等の面で必要な強度を持った樹脂部材が好ましく用いられる。特に好ましくは適度な強度と復元力を備えている点でポリプロピレンである。金属系やガラス・セラミックなど非金属系の材料には強度の面で樹脂を凌ぐ性能を持つものもある。しかし、本実施の形態において変形に対する復元力も求められる。そのため、金属ならバネ材や焼き入れ処理などが必要となるが、網構造への加工や海水による腐蝕性をも総合的に勘案すると、上述の樹脂材料が適している。
【００２２】
プリーツの折り目を密に配置すると、濾過された濾過対象流体の筒状体内部側への流れが阻害されやすくなる。補強板が孔等のない板である場合、流れの阻害が大きく、濾過性能を損なう事が有る。そこで、補強板はいわゆる多孔状や網目状の板状体であることが好ましい。孔の大きさは０．５〜８ｍｍ程度（網目の場合としてピッチが１〜１０ｍｍ）が濾過液の透過と板強度のバランスの点で好ましく用いられ、より好ましくは３〜５ｍｍ（網目の場合としてピッチが３〜５ｍｍ）である。板厚はプリーツのピッチ（隣接する折り目どうしの間隔）と所望の強度とを考慮して選択される。０．３〜２ｍｍが好ましく用いられ、より好ましくは０．５〜１，５ｍｍである。
【００２３】
なお、補強板は、一枚ずつ独立した板材に限定されるものではなく、例えば山部と谷部を繰り返すように折り目を有し、前記フィルター基材の筒形状内側表面に沿うように設けられていても良い。このような形状により、より一層高い補強効果を得ることができる。
【００２４】
さらにフィルター基材がエンボス加工されていると良い。エンボス加工とは、フィルター基材に多数の連続した凹凸を付ける加工として一般に用いられる加工方法である。このような表面のフィルター基材を用いることによって、フィルター自身が折れ曲がりにくくなる。また、エンボスによって生じる隙間が流路を形成して、折りたたまれたプリーツの奥側への被処理水の流入および濾過された処理水の流出を妨げない点で好適である。
【００２５】
また本願では、上述の円筒状のプリーツフィルターを濾過膜として用いたバラスト水処理装置を示す。すなわち、（４）プリーツフィルターは円筒上面と円筒底面をそれぞれ水密に封止し、かつ円筒軸を中心に回転可能に保持され、前記プリーツフィルターの外周面に向けて被処理水を流出する被処理水ノズルと、前記プリーツフィルターを囲むように設けられ前記被処理水ノズルのノズル口を内部に備えた外筒部を有するケースと、前記プリーツフィルターを透過した濾過水を前記プリーツフィルターの円筒内部から前記ケースの外部へ導出する濾過水流路と、前記プリーツフィルターで濾過されなかった排出水を前記ケースの外部へ排出する排出流路とを備えたバラスト水処理装置である。
【００２６】
このような構造の装置においては、円筒形状プリーツフィルターの円筒外部のノズル口から被処理水がプリーツフィルターの外側面に向かって噴出するため、プリーツの一部に被処理水の圧力が集中する。すると、プリーツが開く方向に圧力が加わり、上述の通り谷部と山部のそれぞれでフィルターが破断する可能性が高くなる。そこで、上述の補強板による破断防止構造を採用することにより、濾過不良の発生抑止、プリーツフィルターの長寿命化による装置の長期運転、運用コストの低減等の効果が期待できる。
【００２７】
また上述のプリーツフィルターを濾過に用いた方法として、（５）上記のバラスト水処理装置を船体内に搭載し、船体外部から取得した海水を被処理水として用い、前記バラスト水処理装置により処理された濾過水にさらに殺滅処理を加えた後に、バラスト水として船体内に貯留するバラスト水の処理方法とすると良い。
【００２８】
このような装置を用い、あるいは方法を用いることにより、従来にも増してフィルターの破断が抑制され、濾過不良を起こすこと無く長期間安定して使用することが可能となる。よって、メンテナンスの人的コストおよび交換材料としてのコストを抑制することができ、バラスト水自体の製造を一層容易にすることが可能である。
【００２９】
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態としてのプリーツフィルターおよびバラスト水の処理装置の構成を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３０】
（プリーツフィルターの構成）
対象とするプリーツフィルターの代表的構造例を図１に模式的に示す。図１のプリーツフィルター１０は、板状のフィルター基材１１を山谷交互に繰り返し折りたたむことでプリーツ形状を形成し、さらにその両端部を接続して全体を円筒状にしたものである。実際の使用時には円筒の上面および下面を別な部材にて塞ぐと共に形状を固定する。円筒フィルターの内部から外部に向けて、あるいは逆に外部から内部に向けて濾過を行う。本願の以下の説明においては、円筒内部側に突き出た折り目である図のＶ部を内端部と呼び、円筒外部側に突き出た折り目である図のＭ部を外端部と呼ぶ。円筒の内側から見た谷部は、Ｖ部とＶ部の間でＭ部の裏側の空間を表すことになる。なお、図１はプリーツ形状を模式的に表しているものであって、実際の折り目は図のような理想的な鋭角にはならない。その点については後述する。
【００３１】
フィルターの基材には多孔質樹脂シートが用いられる。材質として例えば、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等からなる延伸多孔質体、相分離多孔体、不織布等の多孔質構造物が利用されるが、高流量処理を行う目的においては、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルからなる不織布が特に好適に用いられる。
【００３２】
図１の形状のプリーツフィルター１０の円筒外周側から被濾過液を供給し、円筒内部側に濾過する構成を想定する。図２は、その場合にフィルター基材１１に加わる力を説明する図である。図２において、５本並んだ矢印は被処理液が外端部Ｍ側から供給される方向を示している。フィルター基材１１にはプリーツが開く方向に力Ｐが加わる。さらに、被処理液の流量や圧力の変動により、加わる圧力Ｐは変動し、構成によっては振動や繰り返し曲げとしてフィルター基材１１に作用する。
【００３３】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、上述の圧力Ｐによりプリーツフィルターに生じる破損の一形態を示すものである。図３（Ａ）は破損が生じる前の状態、図３（Ｂ）は破損時の状態を模式的に示している。フィルターの上下は形状固定と密封のために固定されている。そこで、図２のように外端部を開く方向に圧力が繰り返し加わることで、図３（Ｂ）に示す方向にフィルター中央部付近Ｄ部が折れ曲がる。これにより、フィルター基材１１にＤ部において割れや破れが生じて濾過機能が損なわれる場合がある。特に、濾過対象液が水等の液体の場合は、空気等の気体の場合に比べてフィルターが受ける圧力が大きく、フィルターが折り曲げ部にて破断しやすい。
【００３４】
フィルター中央部が図３（Ｂ）のような方向に開く（曲がる）ことは、プリーツの奥まで被処理液が供給され、その流れによってフィルター表面が洗浄されやすくなる点では効果的である。しかし折れ曲がりによって破れ等が生じることは防止しなければならない。そこで、筒形状の内側から見た谷部に補強板を備えることで、上記の折れ曲がりを抑制することが可能となる。図４はその代表例としてのプリーツフィルター１０の構造を示す斜視図である。各谷部に補強板を備えている。かかる構造において、補強板はフィルターの折れ曲がり変形を防止する強度を持った部材であれば良く、さらにはフィルターのプリーツが被処理水の圧力によって広がることを過度に妨げないことが好ましい。すなわち、図３（Ｂ）に示すように鈍角（「く」の字状）に折れ曲がることは防止するものの、緩やかなカーブで湾曲して、被処理水による圧力から開放された時に元の形状に戻る復元力を持つことが好ましい。
【００３５】
この状態をわかりやすく説明するために、図４の一部を拡大した模式図が図５である。内端部に補強板を備えるとは、内端部側から見て凹部、すなわち図におけるＶ部と隣接するＶ部との間の凹部側に、補強板を備えることを意味する。図５のように隣接するＶ部の中央付近に板状の補強板２を外端部となるＭ部裏側に向けて装着すると良い。図６は、図５の部分を円筒内部側から見た側面模式図であり、形状の固定状態を説明する図である。補強板２は、フィルター基材１１と共に、円筒上部に設けられた固定部材１２と円筒下部に設けられた固定部材１３により固定されている。固定部材は円筒の上下に配置される円盤状、あるいは円環状の部材であり、フィルター基材１１と補強板２の形状を固定しつつその固定部分の水密を保つ部材である。好ましくは、フィルター基材１１と補強板２の上端部および下端部をそれぞれ接着剤としての樹脂で固定すると良い。
【００３６】
このようなフィルター基材の破断はフィルターの内端部においても発生する。補強板により大きく改善されるものの、さらなる改善が求められる。本願発明者らは、破断にはフィルターの動きが大きく関係していることに着目し、その動きを制限する手段として、さらにフィルターの折り目形状に着目して、プリーツを密に構成する発想に至った。以上の説明に用いた図では、フィルター形状をフィルター基材が理想的な鋭角に折りたたまれた状態として図に描いている。実際のプリーツフィルターの形状は基材を理想的に折りたたむことは出来ない。
【００３７】
図７はプリーツフィルターの一部断面を模式的に拡大した図であり、実際の状態を説明するために誇張して記載したものである。フィルター基材１１が内端部Ｍおよび外端部Ｖの双方において、曲げ半径ゼロの鋭角ではなく、丸みを帯びた折り目になっている。また、それに伴いフィルター濾過面としての平面部分が必ずしも直線にはならない。図８は内端部に補強板を備えた場合のプリーツフィルターの一部断面を模式的に拡大した図であり、図７とは補強板の有無が異なっているのみである。
【００３８】
図７のＭ部の一部を拡大した模式図を図９に示す。筒形状のプリーツフィルターの内周側での折り目の間隔がＤで並んでいる。厚さｔのフィルター基材１１が折られて内端部Ｍを構成している。折りたたまれた先端部は丸みを帯びるため、隙間ｐが生じる。Ｍ部の内側曲げ半径がｐ／２であるとみなすことができる。折りたたまれたフィルター基材１１の離隔がｄとなっている。折り目の間隔Ｄは、Ｄ＝２ｔ＋ｐ＋ｄの関係で表される。ここで、現実の折部においては、隙間ｐには少なくともｔが必要であり、また、ｄはｔ以下であることが好ましいことから、好ましいＤの範囲は、前述の式（１）で表すことができる。
【００３９】
なお、多数の折り目を備えるプリーツフィルターにおいて、その折り目の形状や間隔は完全に均一ではない。フィルター基材１１の厚さｔは、フィルターを折る前の素材としてのフィルター基材の平均厚さ、一般的には素材としての公称値を用いる。隙間ｐは平均値として、対象とするプリーツフィルターの折り目から任意の１０の折り目について測定した値の平均値とする。折り目同士の隙間であるフィルター基材の離隔ｄは、全折り目の平均値であり、フィルター内周径から求められる内周長さから、上述のｔとｐの値を折り目数に応じて引いた値を折り目数で割って求めることができる。折り目間隔Ｄを完成したプリーツフィルターから直接求める場合は、フィルター内周径から求められる内周長さを折り目の数で割ることでＤの値とすることができる。
【００４０】
図１０は、図８のＭ部の一部を拡大した模式図である。筒形状のプリーツフィルターの内周側での折り目の間隔がＤで並んでいる。厚さｔのフィルター基材１１が折られて内端部Ｍを構成している。折りたたまれた先端部は丸みを帯びるため、隙間ｐが生じる。Ｍ部の内側曲げ半径がｐ／２であるとみなすことができる。各山部の間には補強板２が設けられている。補強板２の厚さはｓである。補強板とフィルターの面との間隔は場所によって異なるが、この図では次の説明のために便宜上片側をｅとして、反対側をｆと記載している。折りたたまれたフィルター基材１１の離隔ｄはｄ＝ｅ＋ｆである。これらの定義により、折り目の間隔Ｄは、Ｄ＝２ｔ＋ｓ＋ｐ＋ｄの関係で表される。ここで、現実の折部においては、ｐは少なくともｔが必要であり、また、ｄはｔ以下であることが好ましいことから、好ましいＤの範囲は、前述の式（２）で表すことができる。各数値の求め方は図９の場合と同様である。補強板の厚さｓは、用いる補強板の、プリーツフィルター内周側付近において任意の１０点以上の実測を行い、その平均値を用いればよい。
【００４１】
補強板として用いられる代表例として、図１１に網目状の板を示す。図１１は樹脂製の網目板の一例である。補強板は、単純な板材であっても補強の効果は得られる。しかし、板状体の一方面から他方面に貫通する多数の孔を備えるものとすることが好ましい。濾過液の流れを妨げ難いからである。さらに、図１１の凹凸を有する網目板のように、多孔と共に面に凹凸を備えることで、補強板とフィルター基材との密着を防ぐこともできる。多孔質の板材としては、網目状の板材の他、板材に多数の孔を開けたパンチング材や、三次元網目状の連通孔を有する板材などを用いることが出来る。前述の式（２）に当てはめる場合の、凹凸を有する補強板の場合の補強板の厚さｓは、両面凸部間の厚さなど、最も厚い部分の厚さをｓとする。
【００４２】
補強板は、一枚ずつ独立した板材に限定されるものではなく、例えば山部と谷部を繰り返すように折り目を有し、前記フィルター基材の筒形状内側表面に沿うように設けられていても良い。図１２はその代表例を示す斜視図である。補強板２もフィルター基材１１と同様にプリーツ形状に加工し、全体としてフィルター基材１１と補強板２が二重のプリーツ形状をなすように形成されている。
【００４３】
さらに異なる態様として、補強板は内端部中央や内端部側のフィルター面に沿うように均等に配置されるものに限定されず、図１３のように内端部側内面の片側面に沿うように設けられても良い。また図１３では補強板３がフィルター基材１１の内端部を覆うように設けた例であり、このように内端部を覆うように折り曲げることにより補強効果が高まる。図１２や図１３のように補強板を設ける場合は、各折り目間に補強板が２枚存在することになるので、式（２）に変えて次の式（３）を用いれば良い。
３ｔ＋２ｓ≦Ｄ≦４ｔ＋２ｓ    ・・・（３）
【００４４】
このように、補強板をフィルター基材に沿わせて配置する構成においては、さらにフィルター基材がエンボス加工されていることが好ましい。図１４は、フィルター基材１１にエンボス加工を施した一例を示すものである。フィルター基材１１自体に多数の円形の凹部と凸部を繰り返し連続して形成している。エンボスの形状は限定されるものではなく、凹部、凸部あるいはその両方を連続して有するものであれば良い。エンボスによって、フィルターの面と隣接するフィルターの面や補強板の面が密着することが抑制される。フィルター面に適度な隙間が確保されることで、濾過液の流れを妨げ難くなる。本願での式（１）等において、エンボスを有するフィルター基材の厚さｔは、エンボスを除いた基材自体の厚さｔで定義することができる。
【００４５】
（濾過装置）
上述のプリーツフィルターを用いた濾過装置の好ましい適用例として、バラスト水処理装置の構成を図面を参照して説明する。図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）は本発明の実施態様としての船舶用のバラスト水処理装置の一例を示す図である。図１５（Ａ）は軸線を含む垂直断面の構成、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）における水平Ａ−Ａ断面の構成をそれぞれ模式的に示す図である。円筒形状のプリーツフィルター１０１は回転中心となる軸線を囲むように配置されており、中心に配置された中心配管１４０（配管は回転しない）の周囲を回転自在になるよう取り付けられている。プリーツフィルターの上下面は水密に塞がれている。回転自在な取り付け構造は、同じく水密構造とする必要があるが、特に限定されることなく既知の構造が用いられる。フィルター全体を覆うようにケース１０３が設けられる。ケース１０３は外筒部１３１、蓋部１３２、底部１３３で構成され、底部１３３には排出流路１０８が設けられる。ケース１０３内に被処理水としての海水を導入するため被処理水流路１０６と被処理水ノズル１０２が設けられる。被処理水ノズル１０２は、そのノズル口１２１をケース１０３の外筒部１３１内に備えるように被処理水流路１０６から延設され、被処理水がプリーツフィルターの外周面に向かって流出するように構成されている。また、プリーツフィルターの回転のためにモーター１９０がプリーツフィルターの中心軸に備えられている。モーター１９０はモーターカバー１９１で覆われて収納され、駆動制御部（図示せず）からの電力により駆動される。
【００４６】
本例の場合、被処理水ノズルから噴出した被処理水はプリーツフィルターのプリーツ外周面に当たり、その圧力によってプリーツフィルターの洗浄効果が得られる。濾過されない被処理水および、ケース内に沈殿した濁質分は、ケース底部の排出流路から順次排出される。このように濁質分や残った被処理水が連続的に常に排出されつつ濾過が進行される点もこの装置の特徴であり、バラスト水に求められる１０〜２０ｔｏｎ／時間やさらには１００ｔｏｎ／時間を超える処理量を確保するために効果がある。なお、図では排出流路にバルブなどを記載していないが、保守用や流量調節用に必要な機器が設けられる。プリーツフィルター１０１により濾過された濾過水はフィルター内部にて中心配管１４０に設けられた取水穴１４１を通して濾過水流路１０７に導かれ、ケース外部に流出される。
【００４７】
被処理水ノズル１０２はノズル口１２１が矩形開口であるとよい。被処理水ノズルから大量の水がプリーツフィルター面に噴出されることにより、プリーツフィルターの折り目が開閉する方向の振動が生じることで、折り目に裂け等の孔が開きやすくなる。本例では補強板を備えたプリーツフィルターとした場合を例示しており、破断が効果的に抑止でき、装置のより長期安定的な運転が可能となる。
【００４８】
図１６は、図１５（Ｂ）に対応する別な構成例を示す断面模式図である。プリーツフィルター１０１として、山部と谷部を繰り返すように折り目を有し、前記フィルター基材の筒形状内側表面に沿うように設けられた図１２の構造のプリーツフィルターを用いた場合の例である。
【００４９】
（実験例１）補強板の効果１
補強板による効果を確認するため、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）に示すバラスト水処理装置を用いて、濾過をおこなった。装置の大きさは１００ｔｏｎ／時間の処理を行う装置として、プリーツフィルターの外径は７００ｍｍ、軸方向長さ３２０ｍｍ、有効面積としての高さ２８０ｍｍ、プリーツ深さ７０ｍｍ、プリーツ数４２０折である。
使用した材料は次の通りである。
フィルター基材：ポリエチレンテレフタレート製不織布（商品名：東レ製  アクスターＧ２２６０−１Ｓ  ＢＫ０）
補強板：ポリプロピレン製網目板（商品名：タキロン製  トリカルネットＳＮ−５９８）
網目ピッチ  ４．８ｍｍ×４．８ｍｍ
厚さ公称値  １．５ｍｍ（縦糸１．５ｍｍ、横糸１．２ｍｍ）
【００５０】
上記補強板を短冊状に切断し、図１５（Ｂ）のようにフィルター内端部に装着した。補強板を用いない場合に、５０時間の濾過運転にてフィルター外端部に破損が生じたのに比べ、同条件の濾過において、補強板を設けた場合には、１５５時間まで破損が生じなかった。
【００５１】
（実験例２）補強板の効果２
別な補強板の構造例として、次に示す補強板をフィルター基材と共に折りたたんだ図１２の構造の場合にも上記と同様に破損防止の効果を得ることができる。さらに、フィルター基材にエンボス加工を施すことで、フィルター基材面と補強板の接触を抑制することができ、さらに効果がある。
フィルター基材：ポリエチレンテレフタレート製不織布（商品名：東レ製  アクスターＧ２２６０−１Ｓ  ＢＫ０）
補強板：ポリプロピレン製網目板（商品名：タキロン製  トリカルネットＳＮ−１１）
網目ピッチ  ３．９ｍｍ×３．９ｍｍ
厚さ公称値  ０．９ｍｍ（縦糸０．９ｍｍ、横糸０．５ｍｍ）
【００５２】
当該構造において７９時間以上破損が生じなかった。一方、上述のプリーツ形状の変形と復元の観点では図１６の構造に比べて図１５（Ｂ）の構造の方が好ましいことが確認できた。
【００５３】
（実験例３）折り目間隔の効果
プリーツ内端部での折り目の間隔とフィルター破損の関係を、複数の構成により検証した。用いた装置は図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）に示すバラスト水処理装置である。装置の大きさは１００ｔｏｎ／時間の処理を行う装置として、プリーツフィルターの外径は６８０ｍｍ、軸方向長さ３２０ｍｍ、有効面積としての高さ２８０ｍｍ、プリーツ深さ７０ｍｍである。プリーツ間隔を種々構成するため、プリーツ数を変えた複数のサンプルを用いた。
使用した材料は次の通りである。
フィルター基材：ポリエチレンテレフタレート製不織布（商品名：東レ製  アクスターＧ２２６０−１Ｓ  ＢＫ０）
補強板：ポリプロピレン製網目板（商品名：タキロン製  トリカルネットＳＮ−５９８）
網目ピッチ  ４．８ｍｍ×４．８ｍｍ
厚さ公称値  １．５ｍｍ（縦糸１．５ｍｍ、横糸１．２ｍｍ）
厚さ実測平均値  １．６７ｍｍ
【００５４】
最初に、折り目の厚さの限界を求めた。理論上の限界はＤ＝２ｔ＋ｓ＝２．８９ｍｍとなる。しかし、このような構成において前述の通り折り目を理論限界まで折りたたんで整列させることは困難である。現実の制作においては、Ｄが３．２１および３．４４では整列不可であり、３．６９および３．７７では可能であった。もちろんそれ以上では余裕を持って可能である。前述の式（２）に当てはめると、フィルター基材の厚さｔ＝０．６１ｍｍ、補強板厚さｓ＝１．６７ｍｍであるから、Ｄの下限値は３ｔ＋ｓ＝３．５０であり、実験値と合致している。
【００５５】
次に、種々のプリーツ間隔でフィルターを制作し、その破損率を求めた。上記材料で構成したプリーツフィルターを回転数５０ｒｐｍで回転させ、２０ｍｍ離れたスリット状ノズルから濾過対象水を収束６．９ｍ／ｓで噴射して濾過を行い、２５０時間運転後の破損数を調べた。結果を図１７にグラフに示す。図１７は、横軸を内周側の平均プリーツ（折り目）間隔として、縦軸に破損率を表したものである。プリーツ間隔を狭くすることで破損率が下がる。プリーツ間隔が４．１ｍｍ以下では破損率を５％以下にすることがでる。これはプリーツ間隔Ｄが３．９８ｔ＋ｓの場合に相当する。さらにプリーツ間隔が３．９ｍｍ以下では破損率ゼロが概ね達成されている。これは、同じくＤが３．６６ｔ＋ｓの場合に相当する。
【００５６】
（船舶用バラスト水処理システム）
図１８は、上述したバラスト水処理装置を濾過装置として用いた船舶用バラスト水処理システムの全体構成を模式的に示した説明図である。図１８において、海洋から取水された海水である被処理水は配管３１を経てポンプ２１により送られ、配管３２を通じて濾過手段である濾過装置２２に供給される。濾過装置２２において濾過された濾過水は配管３３を経て紫外線照射装置や電解装置などの殺滅装置２３（必須ではない。）に送られる。また、濾過装置２２において濾過されなかった排出水は、配管３５を経て装置外部へ導出される。殺滅処理を経た海水は、配管３４、配管３６を経てタンク２４に送られる。
【００５７】
［付記］
なお、以上の開示において、本願は以下のプリーツフィルターの構成にかかる発明態様を包含している。
【００５８】
（付記１）
フィルター基材が山部と谷部を繰り返すように折り目を有し、前記折り目の稜線方向を軸方向とする筒形状をなすプリーツフィルターであって、前記筒形状の内側から見た内端部に補強板を備えたプリーツフィルター。
【００５９】
（付記２）
前記補強板は、表面から裏面に貫通する多数の孔を有する平板状基材で形成されている付記１に記載のプリーツフィルター。
【００６０】
（付記３）
前記補強板はポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、塩化ビニルからなる群から選択されるいずれかの樹脂により形成されている、付記１または付記２に記載のプリーツフィルター。
【００６１】
（付記４）
前記補強板は、山部と谷部を繰り返すように折り目を有し、前記フィルター基材の筒形状内側表面に沿うように設けられている、付記１から付記３のいずれか１項に記載のプリーツフィルター。
【００６２】
（付記５）
前記フィルター基材がエンボス加工されている、付記１から付記４のいずれか１項に記載のプリーツフィルター。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のプリーツフィルターは破断による性能低下を起こさず耐久性にも優れているため、海水淡水化やバラスト水などの汽水・海水利用、あるいは下水、生活排水、工業排水など水処理に際して、水中の異物やゴミ、微生物を除去処理する前濾過処理に好適に利用できる。また、高濁質・高ＳＳの水処理や濃縮処理にも優れているため、食品分野などの有価物回収分野にも応用が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
２    補強板
１０、１０１  プリーツフィルター
１１  フィルター基材
１２、１３  固定部材
２１  ポンプ
２２  濾過装置
２３  殺滅装置
２４  タンク
３１、３２、３３、３４、３５、３６  配管
１０２  被処理水ノズル
１０３  ケース
１０６  被処理水流路
１０７  濾過水流路
１０８  排出流路
１２１  ノズル口
１３１  外筒部
１３２  蓋部
１３３  底部
１４０  中心配管
１４１  取水穴
１９０  モーター
１９１  モーターカバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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