(57)【要約】【課題】圧密化を防止するように構成されたフィルタ及びフィルタカートリッジと、このフィルタカートリッジを備えた濾過装置及びその運転方法を提供する。【解決手段】フィルタ１は、繊維集合体２と、この繊維集合体２内に配置された補強体３と、繊維集合体２の両端面に重なる多孔板６，６とを備えている。繊維集合体２としてははイオン交換繊維が好適である。補強体３はロッド４と張出体５とを有する。ロッド４の両端は多孔板６に連結されている。フィルタ１に対しては、一方の多孔板６の孔６ａを介して被処理水が流入し、他方の多孔板６の孔６ａを介して濾過処理水が流出するように通水が行われる。このフィルタ１には、補強体３が設けられているので、繊維集合体２の圧密化が防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維の集合体を有するフィルタにおいて、
該フィルタに被濾過処理流体を流通させたときの該集合体の圧密変形を防止するための補強体を該集合体の内部に設けたことを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
請求項１において、前記補強体は、前記集合体内において被濾過処理流体の流通方向に延在するロッドと、該ロッドから張り出す張出体とを有することを特徴とするフィルタ。
【請求項３】
請求項２において、前記張出体は、棒状又は板状であることを特徴とするフィルタ。
【請求項４】
請求項２又は３において、前記集合体の被濾過処理流体流通方向両端側の端面にそれぞれ多孔板が配置されており、前記ロッドの両端がそれぞれ該多孔板に連結されていることを特徴とするフィルタ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記繊維はイオン交換繊維であることを特徴とするフィルタ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のフィルタと、該フィルタの少なくとも側周を囲む器体とを備えてなるフィルタカートリッジ。
【請求項７】
筒状ハウジング内に複数個の請求項６に記載のフィルタカートリッジを直列に配置してなる濾過装置。
【請求項８】
請求項６のフィルタカートリッジに被濾過処理流体を流通させる濾過装置の運転方法であって、
フィルタカートリッジを交換するに際し、被濾過処理流体の流通方向の最上流側のフィルタカートリッジを取り去り、それよりも下段側のフィルタカートリッジを１段上流側に移動させ、最下流側に未使用のフィルタカートリッジを配置することを特徴とする濾過装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維を有するフィルタ及びフィルタカートリッジと、このフィルタカートリッジを備えた濾過装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中からイオンや微粒子を除去するためのフィルタとして、イオン交換基を有したイオン交換繊維の集合体よりなるフィルタが広く用いられている（特許文献１，２）。
【０００３】
また、イオン交換樹脂やフィルタ材などをカートリッジ内に充填してなるフィルタカートリッジも広く用いられている（特許文献３）。
【０００４】
特許文献３には、このフィルタカートリッジを筒状ハウジング内に直列に配置してなる多段式水処理装置が記載されている。
【０００５】
特許文献４には、イオン交換繊維と繊維活性炭とをバインダーで結合した成形体よりなる水処理用素子が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２５１１２０
【特許文献２】特開２００７−４４５６５
【特許文献３】特開２００２−３２０９６０
【特許文献４】特開平６−２４６２６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
繊維の集合体よりなるフィルタに通水すると、次第に通水方向に押し縮められるように変形する圧密化現象が生じることが多い。なお、特許文献４のようにバインダーを用いても圧密化現象は避け難い。
【０００７】
本発明は、かかる圧密化を防止するように構成されたフィルタ及びフィルタカートリッジと、このフィルタカートリッジを備えた濾過装置及びその運転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】
【０００８】
本発明（請求項１）のフィルタは、繊維の集合体を有するフィルタにおいて、該フィルタに被濾過処理流体を流通させたときの該集合体の圧密変形を防止するための補強体を該集合体の内部に設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２のフィルタは、請求項１において、前記補強体は、前記集合体内において被濾過処理流体の流通方向に延在するロッドと、該ロッドから張り出す張出体とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３のフィルタは、請求項２において、前記張出体は、棒状又は板状であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４のフィルタは、請求項２又は３において、前記集合体の被濾過処理流体流通方向両端側の端面にそれぞれ多孔板が配置されており、前記ロッドの両端がそれぞれ該多孔板に連結されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５のフィルタは、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記繊維はイオン交換繊維であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項６のフィルタカートリッジは、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のフィルタと、該フィルタの少なくとも側周を囲む器体とを備えてなるものである。
【００１４】
請求項７の濾過装置は、筒状ハウジング内に複数個の請求項６に記載のフィルタカートリッジを直列に配置してなるものである。
【００１５】
請求項８の濾過装置の運転方法は、請求項６のフィルタカートリッジに被濾過処理流体を流通させる濾過装置の運転方法であって、フィルタカートリッジを交換するに際し、被濾過処理流体の流通方向の最上流側のフィルタカートリッジを取り去り、それよりも下段側のフィルタカートリッジを１段上流側に移動させ、最下流側に未使用のフィルタカートリッジを配置することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のフィルタ及びフィルタカートリッジは、フィルタの内部に圧密変形防止用の補強体を備えており、長期にわたって水などの被濾過処理流体を流通させてもフィルタの圧密化が防止される。
【００１７】
従って、このフィルタカートリッジを備えた濾過装置によれば、長期にわたって、圧損上昇を抑制し、安定して濾過処理運転を行うことができる。
【００１８】
複数のフィルタカートリッジを備えた濾過装置のフィルタカートリッジを交換する場合、請求項８の方法によれば、最も多くイオンや微粒子を捕捉した最上流側のフィルタカートリッジを取り出し、新しいフィルタカートリッジを最下流に配置するので、各カートリッジのフィルター機能を十分に活用し、十分に濾過処理された流体を濾過装置から流出させることができる。
【００１９】
なお、本発明のフィルタは水などの液体の濾過処理に好適であるが、空気などの気体の濾過処理にも適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００２１】
第１図は実施の形態に係るフィルタの一部を破断して示す斜視図、第２図は第１図のII−II線断面図、第３図は補強体の一部の斜視図である。第４,５図は補強体の別例を示す斜視図である。
【００２２】
このフィルタ１は、円柱形に成形された繊維集合体２と、この繊維集合体２内に配置された補強体３と、繊維集合体２の両端面に重なる多孔板６，６とを備えている。
【００２３】
繊維集合体２の繊維は、ポリマー繊維（合成樹脂繊維）、イオン交換繊維（表面にイオン交換基を導入したポリマー繊維）、金属繊維、セラミック繊維、活性炭素繊維などのいずれでもよいが、イオン交換処理を行う場合には、イオン交換繊維が好適である。イオン交換繊維としては、繊維径が例えば１０〜８００ｎｍ程度のナノファイバーが好適であるが、これに限定されない。また、イオン交換繊維の長さは特に限定されない。繊維集合体は、繊維をランダムに集積したものが好ましい。繊維はバインダーによって結着されてもよい。また、繊維集合体は、繊維以外のイオン交換樹脂粒、活性炭粒子などを含んだ繊維複合体であってもよい。
【００２４】
補強体３は、この実施の形態では、ロッド４と、該ロッド４から放射方向に張り出した棒状の張出体５とを有する。
【００２５】
このロッド４の両端は多孔板６に溶接、ナット留めなどにより連結されている。ロッド４の径は、補強機能を確保できる範囲でなるべく細いのが好ましい。ロッド４をステンレス製とする場合、その径は使用時の水抵抗によって破損しない強度を有する径であればよい。
【００２６】
この実施の形態では複数本の補強体３を用いているので、張出体５の張出長さは比較的短いものとなっているが、１本の補強体を用いる場合、張出体５の張出長さを例えば繊維集合体２の半径近くまで大きくしてもよい。張出体５は三方又は五方以上に張り出してもよい。また、棒状の張出体５は直棒状に限らず、枝状に分岐するものであってもよい。
【００２７】
なお、第４図に示すように板状、例えば円板状の張出体７を設けた補強体３Ａや、第５図に示すように、棒状の張出体５に網板８を取り付けるようにした補強体３Ｂなどを用いることもできる。枝状の張出体、枝面がロッド４の長手方向と交差方向、好ましくは垂直方向にして設置される。この他の態様として、例えば補強体３としてロッド４を用いず、螺旋状体を用いることもできる。
【００２８】
このフィルタ１に対しては、一方の多孔板６の孔６ａを介して被処理流水が流入し、他方の多孔板６の孔６ａを介して濾過処理水が流出するように通水が行われる。このフィルタ１には、補強体３が設けられているので、長期にわたって通水しても、繊維集合体２の圧密化が防止される。すなわち、円柱状の繊維集合体２が円柱の高さを減じる方向に押し縮められることが防止される。
【００２９】
この実施の形態では、繊維集合体２を押し縮めようとする力が補強体３にスラスト方向の力として作用しても、ロッド４が多孔板６に連結されているので、補強体３がロッド４のスラスト方向に動くことが防止される。なお、繊維集合体２に流入する水の流れが多孔板６によって分散され、効率よく濾過が行われる。
【００３０】
この繊維集合体２と多孔板６との間に織布、不織布、微粒子除去機能を有する膜などを介在させてもよい。特に純水製造プロセスにおいて本発明のフィルタカートリッジを用いる場合、繊維集合体２の繊維としてイオン交換繊維（好ましくはナノファイバー）を用い、フィルタカートリッジ１０の下流側の多孔板６と繊維集合体２との間に微粒子除去機能を有する膜を介在させるのが好ましい。
【００３１】
このフィルタ１を製造するには、補強体３の両端に多孔板６，６を連結した骨格体を製作しておき、この骨格体に繊維を吹き付けて集積させるのが好ましい。
【００３２】
第６図は、このフィルタ１を略円筒形の器体（ケーシング）１１内に収容したフィルタカートリッジ１０の断面図である。器体１１の両端面には、水の流入又は流出用の開口１２が設けられている。
【００３３】
なお、フィルタ１の外周には不織布１３が巻かれ、その外側をシール材１４が取り巻いている。
【００３４】
この不織布１３はイオン交換繊維の不織布であってもよい。不織布１３は、繊維集合体２から繊維が流失することを防止するためのものであるが、省略されてもよい。不織布の代わりに織布や多孔質膜を用いてもよい。
【００３５】
不織布１３やシール材１４の流通抵抗は、水がショートパスすることを防ぐために繊維集合体２の流通抵抗よりも大きいことが好ましい。
【００３６】
第７図は、このフィルタカートリッジ１０を筒状ハウジング２１内に複数個、直列に配置した濾過装置２０の断面図である。ハウジング２１の一端側には、流入口２３を有したエンドプレート２２が着脱自在に取り付けられ、他端側には、流出口２５を有したエンドプレート２４が着脱自在に取り付けられている。
【００３７】
フィルタカートリッジ１０の外周面とハウジング２１の内周面との間はＯリングなどのシール材（図示略）によってシールされている。
【００３８】
各フィルタカートリッジ１０は同一機能を有したものであってもよく、異種機能を有したものであってもよい。後者の場合、例えば、アニオン交換性のフィルタカートリッジとカチオン交換性のフィルタカートリッジとを組み合わせることができる。
【００３９】
同一機能を有するフィルタカートリッジ１０を直列に配置し、通水した場合、最上流側のフィルタカートリッジ１０（１０Ａ）の性能が最も早く低下するので、フィルタカートリッジ１０を交換する場合には、最上流側のフィルタカートリッジ１０Ａをハウジング２１から取り外し、２番目及び３番目のフィルタカートリッジ１０Ｂ，１０Ｃを上流側へ１段ずつシフトさせ、最下流側へ新品のフィルタカートリッジを挿入配置するのが好ましい。
【００４０】
このようにすることにより、各フィルタのイオン交換容量を十分に使用することができ、ランニングコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態に係るフィルタ、フィルタカートリッジ、濾過装置及びその運転方法の一部を破断して示す斜視図である。
【図２】第１図のII−II線断面図である。
【図３】補強体の斜視図である。
【図４】別の補強体の斜視図である。
【図５】さらに別の補強体の斜視図である。
【図６】フィルタカートリッジの断面図である。
【図７】濾過装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  フィルタ
２  繊維集合体
３，３Ａ，３Ｂ  補強体
４  ロッド
５，７  張出体
６  多孔板
１０  フィルタカートリッジ
２０  濾過装置
【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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