(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のクロスフロー方式のフィルター装置の一次側が直列的に接続され、前記フィルター装置の一次側で被処理液を循環させながら濾過を行う被処理液の処理システムであって、
前記複数のフィルター装置の一次側で被処理液が循環するための循環流路と、
前記循環流路のうち、最上流側のフィルター装置よりも上流側の位置、における被処理液の入口圧力を調節する圧力調節手段と、
前記循環流路のうち、最下流側のフィルター装置よりも下流側の位置、における被処理液の出口圧力を調節する圧力調節手段と、
前記フィルター装置の二次側の流路に設けられた二次側制御弁と、
前記二次側制御弁、及び前記圧力調節手段を制御可能な制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記循環流路のうち、最下流側のフィルター装置よりも下流側の位置、における被処理液の流量又は圧力が、流量又は圧力の設定値よりも低いときは、前記圧力調節手段に前記入口圧力を増加させることにより、前記流量又は前記圧力を前記設定値に維持するか、もしくは、前記流量又は前記圧力が、前記設定値よりも低く、かつ、前記入口圧力が予め定めた上限値に達しているときは、前記圧力調節手段に前記出口圧力を減少させることにより、前記流量又は前記圧力を前記設定値に維持し、
かつ、前記入口圧力と前記出口圧力とから、前記各フィルター装置の一次側における被処理液の平均圧力を求め、前記平均圧力と、前記各フィルター装置の膜間差圧の設定値との差を、前記二次側の流路における透過液の圧力の設定値として算出し、前記透過液の圧力が、前記透過液の圧力の設定値となるように前記二次側制御弁を制御する
ことを特徴とする被処理液の処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の被処理液の処理システムにおいて、
前記圧力調節手段は、前記循環流路に設けられ、被処理液を圧送するポンプであり、
前記制御装置は、前記循環流路のうち、最下流側のフィルター装置よりも下流側の位置、における被処理液の流量又は圧力が、流量又は圧力の設定値よりも低いときは、前記ポンプに前記入口圧力を増加させることにより、前記流量又は前記圧力を前記設定値に維持する
ことを特徴とする被処理液の処理システム。
【請求項３】
請求項１に記載の被処理液の処理システムにおいて、
前記圧力調節手段は、前記循環流路に設けられ、被処理液の圧力を調節可能な圧力制御弁であり、
前記制御装置は、前記循環流路のうち、最下流側のフィルター装置よりも下流側の位置、における被処理液の流量又は圧力が、流量又は圧力の設定値よりも低く、かつ、前記入口圧力が予め定めた上限値に達しているときは、前記圧力制御弁に前記出口圧力を減少させることにより、前記流量又は前記圧力を前記設定値に維持する
【請求項４】
請求項１に記載の被処理液の処理システムにおいて、
前記圧力調節手段は、前記循環流路に設けられ、被処理液を圧送するポンプ及び被処理液の圧力を調節可能な圧力制御弁であり、
前記制御装置は、
前記循環流路のうち、最下流側のフィルター装置よりも下流側の位置、における被処理液の流量又は圧力が、流量又は圧力の設定値よりも低いときは、前記ポンプに前記入口圧力を増加させることにより、前記流量又は前記圧力を前記設定値に維持し、その後に、さらに前記流量又は前記圧力が低下したとき、前記圧力制御弁に前記出口圧力を減少させることにより、前記流量又は前記圧力を前記設定値に維持する
ことを特徴とする被処理液の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロスフロー方式のフィルター装置により被処理液を連続的に濾過することができる処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クロスフロー方式のフィルター装置に被処理液を循環させながら濾過し、濃縮や精製を行う処理システムが用いられている。このような処理システムの一例としては、複数のフィルター装置の一次側を直列的に接続したものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
直列的に接続されたフィルター装置のうち、最も上流側のものについては、フィルターの二次側の圧力を制御することにより、膜間差圧を低減させている。これにより、フィルターの透過率の低下を抑制している。
【０００４】
しかしながら、特許文献１の処理システムでは、処理システム全体で被処理液の流量又は圧力を制御していない。このため、膜間差圧を低減するよう制御はされているものの、循環する被処理液の流量又は圧力が徐々に低下する。
【０００５】
被処理液の流量又は圧力の低下により、被処理液を所望の濃度に精製するまでに要する時間が長くなってしまう。また、被処理液の流量又は圧力の低下が著しい場合は、通常、フィルター装置の膜を洗浄したり、交換する。洗浄や交換の間は、当然、被処理液の処理を行えないため、処理効率が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−８９９０８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、このような事情に鑑み、膜間差圧を維持し、かつ、循環流路を流通する被処理液の流量又は圧力を維持することができる被処理液の処理システム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】
上記目的を達成するための第１の態様は、複数のクロスフロー方式のフィルター装置の一次側が直列的に接続され、前記フィルター装置の一次側で被処理液を循環させながら濾過を行う被処理液の処理システムであって、前記複数のフィルター装置の一次側で被処理液が循環するための循環流路と、前記循環流路のうち、最上流側のフィルター装置よりも上流側の位置、における被処理液の入口圧力を調節する圧力調節手段と、前記循環流路のうち、最下流側のフィルター装置よりも下流側の位置、における被処理液の出口圧力を調節する圧力調節手段と、前記フィルター装置の二次側の流路に設けられた二次側制御弁と、前記二次側制御弁、及び前記圧力調節手段を制御可能な制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記循環流路のうち、最下流側のフィルター装置よりも下流側の位置、における被処理液の流量が、流量の設定値よりも低いときは、前記圧力調節手段に前記入口圧力を増加させることにより、前記流量を前記設定値に維持するか、もしくは、前記流量が、前記設定値よりも低く、かつ、前記入口圧力が予め定めた上限値に達しているときは、前記圧力調節手段に前記出口圧力を減少させることにより、前記流量を前記設定値に維持し、かつ、前記入口圧力と前記出口圧力とから、前記各フィルター装置の一次側における被処理液の平均圧力を求め、前記平均圧力と、前記各フィルター装置の膜間差圧の設定値との差を、前記二次側の流路における透過液の圧力の設定値として算出し、前記透過液の圧力が、前記透過液の圧力の設定値となるように前記二次側制御弁を制御することを特徴とする被処理液の処理システムにある。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の被処理液の処理システムにおいて、前記圧力調節手段は、前記循環流路に設けられ、被処理液を圧送するポンプであり、前記制御装置は、前記循環流路のうち、最下流側のフィルター装置よりも下流側の位置、における被処理液の流量が、流量の設定値よりも低いときは、前記ポンプに前記入口圧力を増加させることにより、前記流量又は前記圧力を前記設定値に維持することを特徴とする被処理液の処理システムにある。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１の態様に記載の被処理液の処理システムにおいて、前記圧力調節手段は、前記循環流路に設けられ、被処理液の圧力を調節可能な圧力制御弁であり、前記制御装置は、前記循環流路のうち、最下流側のフィルター装置よりも下流側の位置、における被処理液の流量又は圧力が、流量又は圧力の設定値よりも低く、かつ、前記入口圧力が予め定めた上限値に達しているときは、前記圧力制御弁に前記出口圧力を減少させることにより、前記流量又は前記圧力を前記設定値に維持することを特徴とする被処理液の処理システムにある。
【００１１】
本発明の第４の態様は、第１の態様に記載の被処理液の処理システムにおいて、前記圧力調節手段は、前記循環流路に設けられ、被処理液を圧送するポンプ及び被処理液の圧力を調節可能な圧力制御弁であり、前記制御装置は、前記循環流路のうち、最下流側のフィルター装置よりも下流側の位置、における被処理液の流量又は圧力が、流量又は圧力の設定値よりも低いときは、前記ポンプに前記入口圧力を増加させることにより、前記流量又は前記圧力を前記設定値に維持し、その後に、さらに前記流量又は前記圧力が低下したとき、前記圧力制御弁に前記出口圧力を減少させることにより、前記流量又は前記圧力を前記設定値に維持することを特徴とする被処理液の処理システムにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、膜間差圧を維持し、かつ、循環流路を流通する被処理液の流量又は圧力を維持することができる被処理液の処理システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る被処理液の処理システムの概略構成図である。
【図２】ポンプと圧力制御弁の制御を説明するための図である。
【図３】膜間差圧の制御を説明するための図である。
【図４】従来の処理システムと本実施形態の処理システムにおける流量と膜間差圧の経時変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本実施形態に係る被処理液の処理システムの概略構成図である。本実施形態では、被処理液を濾過することにより特定の成分を濃縮し、溶媒を置換する処理システムについて説明する。処理システム１は、循環タンク１０、フィルター装置２０、制御装置３０、循環流路４０、ポンプ５０や各種制御弁などの圧力調節手段を備えている。
【００１６】
被処理液は、特に限定はないが、飲料、医薬、塗料、微生物など様々な溶質を含む溶液である。被処理液には、様々な成分が含まれている。被処理液は、後述する循環濾過の前に、遠心分離等の前処理により分級される場合もある。
【００１７】
循環タンク１０は、被処理液の供給源（例えば、被処理液の製造装置や遠心分離機等）から供給された被処理液を貯留するとともに、フィルター装置２０から循環した被処理液を貯留するタンクである。また、本実施形態では、循環タンク１０には、被処理液の溶媒を置換するための溶媒（純水）が供給されるようになっている。
【００１８】
本実施形態の処理システム１は、２台の第１のフィルター装置２１、第２のフィルター装置２２を備えている。それらを区別しないときは、纏めてフィルター装置２０と称する。フィルター装置２０は、フィルター２５を備えており、フィルター２５の被処理液が供給される上流側を一次側Ａ、その反対側を二次側Ｂと称する。
【００１９】
複数のフィルター装置２０のそれぞれの一次側Ａは、直列的に接続されている。一次側Ａが直列的に接続されているとは、上流側に配置された第１のフィルター装置２１の一次側Ａから排出された被処理液は、下流側に配置された第２のフィルター装置２２の一次側Ａに供給されるように接続されていることをいう。
【００２０】
フィルター装置２０は、クロスフロー方式により、被処理液をフィルター２５で濾過する装置である。フィルター２５は、所望する粒径分布にあわせて適宜選択される。フィルター２５としては、例えば、分画性能が数百ダルトンから千ダルトンのセラミックＮＦ膜、１０ｎｍから２μｍまでのセラミックＭＦ膜、１ｋダルトンから３００ｋダルトン及び５ｎｍのセラミックＵＦ膜、数百ダルトンの有機ＮＦ膜、１ｋダルトン以上の有機ＵＦ膜、０．１μｍ以上の有機ＭＦ膜などが挙げられる。なお、ＮＦ膜はナノフィルター膜、ＭＦ膜は精密フィルター膜、ＵＦ膜は限外ろ過膜である。
【００２１】
また、第１のフィルター装置２１、第２のフィルター装置２２の二次側Ｂには、それぞれ第１の透過液配管２７、第２の透過液配管２８が接続されている。第１の透過液配管２７は、第１のフィルター装置２１のフィルター２５で濾過された被処理液が透過液として流通する配管である。第２の透過液配管２８は、第２のフィルター装置２２のフィルター２５で濾過された被処理液が透過液として流通する配管である。
【００２２】
フィルター装置２０には、循環流路４０が接続されている。循環流路４０は、具体的には、第１の配管４１〜第４の４４を備えている。もちろん、第１の配管４１〜第４の配管４４のそれぞれは、一本の配管で構成されている必要はなく、複数の配管を接続して構成されたものであってもよい。
【００２３】
第１の配管４１は、循環タンク１０と第１のフィルター装置２１の一次側Ａとを接続する配管である。
【００２４】
第２の配管４２は、第１のフィルター装置２１の一次側Ａと第２のフィルター装置２２の一次側Ａとを接続する配管である。なお、第１のフィルター装置２１の一次側Ａと第２のフィルター装置２２の一次側Ａは、第３の配管４３で接続されている必要はなく、直接的に接続されていてもよい。
【００２５】
第３の配管４３は、第２のフィルター装置２２の一次側Ａと循環タンク１０とを接続する配管である。
【００２６】
第４の配管４４は、第１の配管４１と第３の配管４３とを連結する配管である。第４の配管４４と第１の配管４１の連結部分、第４の配管４４と第３の配管４３の連結部分をそれぞれ分岐部Ｃ１、分岐部Ｃ２と称する。
【００２７】
このような循環流路４０や第１の透過液配管２７、第２の透過液配管２８には、被処理液又は透過液の流量又は圧力を制御するための各種装置が設けられている。
【００２８】
第１の配管４１には、分岐部Ｃ１から下流側に向かい、ポンプ５０、第１の圧力計６１が設けられている。ポンプ５０は、第１のフィルター装置２１に被処理液を圧送する。また、ポンプ５０は出力が制御可能となっている。ポンプ５０の出力を上昇させることで、フィルター装置２０の上流側における被処理液の入口圧力を上昇させることができる。
【００２９】
第１の透過液配管２７には、第１のフィルター装置２１から下流側に向かい、第３の圧力計６３、第１の二次側制御弁５１が設けられている。
【００３０】
第２の透過液配管２８には、第２のフィルター装置２２から下流側に向かい、第４の圧力計６４、第２の二次側制御弁５２が設けられている。
【００３１】
第３の配管４３には、第２のフィルター装置２２から分岐部Ｃ２に向かい、第２の圧力計６２、第１の流量計７１が設けられ、分岐部Ｃ２から循環タンク１０に向かい、第２の流量計７２、リターン量制御弁５４が設けられている。
【００３２】
第４の配管４４には、分岐部Ｃ２から分岐部Ｃ１に向かい、熱交換器１１、圧力制御弁５３が設けられている。ポンプ５０により被処理液の温度が上昇するため、熱交換器１１により被処理液を所定温度に冷却するようにしてある。
【００３３】
第１の圧力計６１〜第４の圧力計６４は、それぞれ設けられた箇所における被処理液又は透過液の圧力を計測する装置である。また、第１の流量計７１は、第２のフィルター装置２２で処理を終えた被処理液の流量を計測する装置である。第２の流量計７２は、分岐部Ｃ２から循環タンク１０に流れる被処理液の流量を計測する装置である。これらの第１の圧力計６１〜第４の圧力計６４、及び第１の流量計７１、第２の流量計７２により計測された圧力及び流量は、制御装置３０により参照される。
【００３４】
第１の二次側制御弁５１は、第１の透過液配管２７における被処理液の圧力（すなわち、二次側Ｂにおける被処理液の圧力）を制御するための制御弁である。
【００３５】
第２の二次側制御弁５２は、第２の透過液配管２８における被処理液の圧力（すなわち、二次側Ｂにおける被処理液の圧力）を制御するための制御弁である。
【００３６】
圧力制御弁５３は、フィルター装置２０の下流側における被処理液の出口圧力を制御するための制御弁である。
【００３７】
リターン量制御弁５４は、分岐部Ｃ２から循環タンク１０に循環する被処理液の流量を制御するための制御弁である。
【００３８】
なお、ポンプ５０及び圧力制御弁５３は、請求項に記載の圧力調節手段の一例である。
【００３９】
上述したような構成の処理システム１では、循環タンク１０から供給された被処理液、及び第４の配管４４から循環してきた被処理液は、ポンプ５０により第１のフィルター装置２１に圧送される。
【００４０】
第１のフィルター装置２１では、フィルター２５で濾過された被処理液が透過液として二次側Ｂから第１の透過液配管２７に送られる。一方、第１のフィルター装置２１で濾過されなかった被処理液は、第２の配管４２を通って第２のフィルター装置２２に送られる。
【００４１】
第２のフィルター装置２２では、フィルター２５で濾過された被処理液が透過液として二次側Ｂから第２の透過液配管２８に送られる。一方、第２のフィルター装置２２で濾過されなかった被処理液は、第３の配管４３に排出される。
【００４２】
第３の配管４３に排出された被処理液は、分岐部Ｃ２で分岐し、第４の配管４４を通って第１の配管４１に循環し、又は循環タンク１０に循環する。
【００４３】
このようにして、被処理液はフィルター装置２０により濾過された後、一部は第４の配管４４を経由し、その他の一部は循環タンク１０を経由して、再度、フィルター装置２０に供給され、循環しながら濾過される。このような循環濾過は、制御装置３０により制御される。
【００４４】
制御装置３０は、プログラマブルコントローラ又はシーケンサとも称される装置である。制御装置３０は、ＣＰＵ及びメモリ等を備え、メモリに記憶された制御プログラムを読み取り実行する。なお、制御装置３０は一台に限らず、複数台で後述の制御を行ってもよい。
【００４５】
以下、具体的に制御装置３０による制御について説明する。制御装置３０は、制御プログラムを実行することにより、各圧力計、流量計の現在値を参照し、被処理液の循環流路４０における流量が設定値となり、かつ、フィルター装置２０の膜間差圧が設定となるように、ポンプ５０や各種制御弁を制御する。
【００４６】
表１に各圧力計、流量計の現在値、及び設定値を示す。  
【００４７】
【表１】
0006748320.tif 000002
【００４８】
Floop(PV)は、循環流路４０における被処理液の流量（以下、循環流量）の現在値である。具体的には、Floop(PV)は、第１の流量計７１により測定された循環流量の現在値である。Floop(SV)は、循環流量に対する設定値である。
【００４９】
Fret(PV)は、循環流量のうち循環タンク１０に戻る流量（以下、リターン流量）の現在値である。具体的には、Fret(PV)は、第２の流量計７２により測定された流量の現在値である。Fret(SV)は、当該流量に対する設定値である。
【００５０】
Floop(SV)及びFret(SV)は、予めユーザーにより制御装置３０に初期設定される。ここでは、Fret(SV)は、Floop(SV)に所定の係数を乗じたものとなっている。
【００５１】
P61(PV)は、フィルター装置２０の上流側における被処理液の入口圧力の現在値である。具体的には、P61(PV)は、第１の圧力計６１により測定された被処理液の圧力の現在値である。P61(SV)は、入口圧力に対する設定値である。
【００５２】
P62(PV)は、フィルター装置２０の下流側における被処理液の出口圧力の現在値である。具体的には、P62(PV)は、第２の圧力計６２により測定された被処理液の圧力の現在値である。P62(SV)は、出口圧力に対する設定値である。
【００５３】
P61(SV)及びP62(SV)は、予めユーザーにより制御装置３０に初期設定される。そして、循環流路４０に流通する被処理液の流量が低下した際には、P61(SV)及びP62(SV)は、制御装置３０により自動的に再設定される。
【００５４】
具体的には、図２に示すように、制御装置３０は、時刻ｔ０からｔ１までにおいては、ユーザーにより初期設定されたP61(SV)になるように、ポンプ５０の出力をPID制御する。この結果、被処理液の入口圧力の現在値であるP61(PV)は、初期設定の設定値であるP61(SV)とほぼ同じ圧力となる。
【００５５】
次に、時刻ｔ１において、被処理液の流量の現在値Floop(PV)が設定値Floop(SV)よりも下回った場合、制御装置３０は、ポンプ５０に入口圧力を増加させる。具体的には、入口圧力の設定値を増加させ、その設定値でポンプ５０をPID制御する。図２に示す例では、制御装置３０は、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、予め定めた割合で設定値P61(SV)を上昇させる。そして、制御装置３０は、現在値P61(PV)が上昇させた設定値P61(SV)になるようにポンプ５０の出力をPID制御する。
【００５６】
ポンプ５０の出力の上昇により、被処理液の入口圧力が高くなる。この結果、被処理液の流量が増加し、被処理液の流量の現在値Floop(PV)は、設定値Floop(SV)に戻り、維持される。
【００５７】
次に、時刻ｔ３において、再度、被処理液の流量の現在値Floop(PV)が設定値Floop(SV)よりも下回ったとする。また、時刻ｔ３においては、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけてポンプ５０の出力を上昇させた結果、入口圧力が予め定めた上限値に達しているとする。
【００５８】
この場合、制御装置３０は、圧力制御弁５３に出口圧力を減少させる。具体的には、出口圧力の設定値を減少させ、その設定値で圧力制御弁５３をPID制御する。図２に示す例では、制御装置３０は、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて、予め定めた割合で設定値P62(SV)を減少させる。そして、制御装置３０は、現在値P62(PV)が減少させた設定値P62(SV)になるように圧力制御弁５３の開度をPID制御する。
【００５９】
圧力制御弁５３の開度の制御により、圧力制御弁５３の開度が大きくなり、被処理液の出口圧力が低くなる。この結果、被処理液の流量が増加し、被処理液の流量の現在値Floop(PV)は、設定値Floop(SV)に戻り、維持される。
【００６０】
また、制御装置３０は、設定値Floop(SV)に所定の係数を乗じた値をリターン流量の設定値Fret(SV)とする。制御装置３０は、分岐部Ｃ２から循環タンク１０への被処理液の流量の現在値Fret(PV)が設定値Fret(SV)となるように、リターン量制御弁５４の開度をPID制御する。このような制御により、被処理液は、循環流量の設定値Floop(SV)の所定係数を乗じた一部が定量で循環タンク１０に戻る。
【００６１】
次に、図３を用いて、膜間差圧の制御について説明する。
【００６２】
P63(PV)は、第１のフィルター装置２１の二次側Ｂにおける被処理液（透過液）の圧力の現在値である。すなわち、P63(PV)は、第３の圧力計６３により測定された値である。P63(SV)は、その被処理液に対する圧力の設定値である。
【００６３】
P64(PV)は、第２のフィルター装置２２の二次側Ｂにおける被処理液（透過液）の圧力の現在値である。すなわち、P64(PV)は、第４の圧力計６４により測定された値である。P64(SV)は、その被処理液に対する圧力の設定値である。
【００６４】
TMP1(SV)は、第１のフィルター装置２１の膜間差圧に対する設定値であり、TMP2(SV)は、第２のフィルター装置２２の膜間差圧に対する設定値である。設定値TMP1(SV)及びTMP2(SV)は、予めユーザーにより設定される。
【００６５】
Ｐｍは、第１のフィルター装置２１と第２のフィルター装置２２の一次側Ａの間の圧力（以下、中間圧力と称する）である。本実施形態では、一次側Ａの間は第２の配管４２であるので、第２の配管４２における被処理液の圧力が中間圧力となる。Ｐａは、第１のフィルター装置２１の一次側Ａにおける被処理液の圧力である。Ｐｂは、第２のフィルター装置２２の一次側Ａにおける被処理液の圧力である。
【００６６】
制御装置３０は、以下の式に基づいて、現在値からＰｍ、Ｐａ、Ｐｂを求める。当該式に示されるように、中間圧力Ｐｍは、入口圧力P61(PV)と出口圧力P62(PV)の平均である。Ｐａは、第１のフィルター装置２１の一次側Ａの平均圧力である。具体的にはＰａは、入口圧力P61(PV)と中間圧力Ｐｍの平均である。Ｐｂは、第２のフィルター装置２２の一次側Ａの平均圧力である。具体的にはＰｂは出口圧力P62(PV)と中間圧力Ｐｍの平均である。なお、中間圧力Ｐｍは以下の式により求める場合に限らず、第１のフィルター装置２１と第２のフィルター装置２２の間に圧力センサーを設置し、その圧力センサーを用いて直接計測してもよい。
【００６７】
Ｐｍ＝(P61(PV)+P62(PV))/2
Ｐａ＝(P61(PV)+Pm)/2
＝{P61(PV)+(P61(PV)+P62(PV))/2}/2
＝(3×P61(PV)+P62(PV))/4
Ｐｂ＝(P62(PV)+Pm)/2
＝{P62(PV)+(P61(PV)+P62(PV))/2}/2
＝(P61(PV)+3×P62(PV))/4
【００６８】
制御装置３０は、以下の式に基づいて、P63(SV)及びP64(SV)を求める。なお、以下の式から導かれるように、第１のフィルター装置２１の膜間差圧TMP1(SV)は、一次側Ａの圧力Ｐａと、二次側Ｂの圧力P63(SV)との差である。第２のフィルター装置２２の膜間差圧TMP2(SV)は、一次側Ａの圧力Ｐｂと、二次側Ｂの圧力P64(SV)との差である。
【００６９】
P63(SV)＝Ｐａ−TMP1(SV)
P64(SV)＝Ｐｂ−TMP2(SV)
【００７０】
制御装置３０は、現在値P63(PV)及びP64(PV)が、上式により求めた設定値P63(SV)及びP64(SV)となるように、第１の二次側制御弁５１及び第２の二次側制御弁５２の開度をPID制御する。これにより、フィルター装置２０では、ＰａやＰｂの圧力が変化しても、ユーザーにより設定された膜間差圧TMP1(SV)、TMP2(SV)が維持される。
【００７１】
以上に説明したように、入口圧力P61(PV)又は出口圧力P62(PV)を調整することにより、被処理液は、循環流量の現在値Floop(PV)が設定値Floop(SV)に維持された状態で循環濾過され、また、そのうちの一部が定量(Fret(SV))で循環タンク１０に戻る。
【００７２】
このような循環流量を維持するために入口圧力P61(PV)や出口圧力P62(PV)が調整される。このような調整による入口圧力P61(PV)及び出口圧力P62(PV)の変化は、フィルター２５の一次側Ａにおける被処理液の圧力（Ｐａ及びＰｂ）の変動に直結し、膜間差圧を変動させる要因である。
【００７３】
しかしながら、制御装置３０は、ＰａやＰｂの変化に応じて、膜間差圧が維持されるようにP63(SV)及びP64(SV)を計算し、二次側Ｂにおける透過液の圧力を制御する。この結果、膜間差圧TMP1(PV)及びTMP2(PV)を、設定値であるTMP1(SV)及びTMP2(SV)に維持することができる。
【００７４】
図４は、従来の処理システムと本実施形態の処理システムにおける流量と膜間差圧の経時変化を示す図である。図４（ａ）は従来、図４（ｂ）は本実施形態のものである。実線は循環流量、点線は膜間差圧を示している。
【００７５】
図４（ａ）に示すように、従来の処理システムでは、フィルターの二次側の圧力を制御することで膜間差圧の低下を抑制しているため、膜間差圧はほぼ一定である。しかしながら、循環流量の制御をしていないため、濾過・濃縮によって被処理液の液性が変化するなどの要因により、循環流量が低減してしまう。
【００７６】
一方、図４（ｂ）に示すように、本実施形態に係る処理システム１では、循環流量及び膜間差圧は、ユーザーが設定した値に維持される。このように、本実施形態の処理システム１によれば、被処理液の液性の変化などの要因に伴い、循環流量が低減しうるところ、フィルター装置２０の入口圧力P61(PV)又は出口圧力P62(PV)を制御することで循環流量を設定値に維持することができる。そして、入口圧力P61(PV)及び出口圧力P62(PV)の変化にともない、膜間差圧が変化しうるところ、フィルター装置２０の二次側Ｂの圧力であるP63(PV)、P64(PV)を制御することで、膜間差圧を設定値に維持することができる。
【００７７】
本実施形態の処理システム１は、終了条件が成立するまで、上述したような循環濾過を実行する。終了条件としては、例えば、被処理液の特定成分の濃度が所定濃度に達したことが挙げられる。他にも、濾過した透過液の量や、循環濾過を開始してから経過した時間などが所定値に達したことが挙げられる。
【００７８】
循環濾過により、被処理液は濾過され濃縮及び精製が行われる。このような濃縮精製処理の終了後、溶媒置換を行ってもよい。例えば、循環タンク１０に純水を供給し、被処理液とともに循環濾過を行う。相当量の純水を供給しながら被処理液を循環させることで、被処理液に元々含まれていた溶媒は、純水に置換される。なお、このような溶媒置換は、濃縮精製処理の完了後に行ってもよいし、濃縮精製処理と同時に行ってもよい。特に図示しないが、濃縮精製処理や溶媒置換が終了した後は、循環タンク１０及び循環流路から被処理液を他のタンク等に送液する。
【００７９】
本実施形態に係る処理システム１では、循環流量が低下する場合であっても、ポンプ５０が入口圧力P61(PV)を調整することにより循環流量Floop(PV)を設定値Floop(SV)に維持することができる。
【００８０】
本実施形態に係る処理システム１では、循環流量が低下する場合であっても、圧力制御弁５３が出口圧力P62(PV)を調整することにより循環流量Floop(PV)を設定値Floop(SV)に維持することができる。
【００８１】
本実施形態に係る処理システム１では、ポンプ５０による入口圧力P61(PV)の調整によってその入口圧力P61(PV)が上限値に達したような場合、循環流量が低下すると圧力制御弁５３による出口圧力P62(PV)が調整される。これにより、循環流量Floop(PV)を設定値Floop(SV)に維持することができる。
【００８２】
本実施形態に係る処理システム１では、実測により得られる入口圧力P61(PV)と出口圧力P62(PV)と、ユーザーにより設定される膜間差圧TMP1(SV)及びTMP2(SV)により、二次側Ｂの透過液に設定すべき圧力の設定値P63(SV)及びP64(SV)を求めることができる。すなわち、一次側Ａの圧力Ｐａ、Ｐｂや中間圧力Ｐｍを実測するための装置等を不要とすることができる。
【００８３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
【００８４】
例えば、フィルター装置２０の台数は２台であったが、これに限定されず、３台以上であってもよい。３台以上の場合であっても、一次側Ａを直列接続し、各フィルター装置２０間の中間圧力Ｐｍをそれぞれ計算することで、二次側Ｂの透過液の圧力に対する設定値を計算できる。
【００８５】
被処理液の循環流量が低下したときに、入口圧力P61(SV)を増加させ、出口圧力P62(SV)を減少させる制御をしたが、このような制御に限定されない。例えば、出口圧力P62(SV)を初期設定のまま変動させず、入口圧力P61(SV)のみを変動させてもよい。また、入口圧力P61(SV)を初期設定のまま変動させず、出口圧力P62(SV)のみを変動させてもよい。
【００８６】
循環流路４０における被処理液の循環流量Floop(SV)が設定値Floop(PV)よりも低下した際に、循環流量を維持するように制御したが、このような制御に限定されない。例えば、循環流路４０における被処理液の圧力が設定値よりも低下した際に、その設定値を維持するように制御してもよい。この場合は、第１の流量計７１を圧力計に替え、当該圧力計の現在値（循環流量でいうFloop(PV)に相当）が設定値(循環流量でいうFloop(SV)に相当）となるように、入口圧力P61(PV)や出口圧力P62(PV)を調整すればよい。
【００８７】
循環流路４０は、分岐部Ｃ１と分岐部Ｃ２とを接続する第４の配管４４を含んでいたが、このような構成に限定されない。第４の配管４４を設けず、循環タンク１０とフィルター装置２０とを接続する第１の配管４１と第２の配管４２と第３の配管４３とから循環流路を構成する。もちろん、複数のフィルター装置２０の一次側Ａ同士を直接接続する場合は、第１の配管４１と第３の配管４３とから循環流路を構成する。このように第４の配管４４を設けない場合は、圧力制御弁５３をフィルター装置２０の下流側となる第３の配管４３に設ければよい。熱交換器１１についても第１の配管４１や第３の配管４３などに、被処理液が目標の温度になるよう適宜設ければよい。
【符号の説明】
【００８８】
Ａ…一次側、Ｂ…二次側、１…処理システム、１０…循環タンク、２０…フィルター装置、３０…制御装置、４０…循環流路、５０…ポンプ、５１…第１の二次側制御弁、５２…第２の二次側制御弁、５３…圧力制御弁
【要約】
【課題】膜間差圧を維持し、循環流路を流通する被処理液の流量又は圧力を維持する被処理液の処理システムを提供する。
【解決手段】一次側Ａが直列的に接続された複数のクロスフロー方式のフィルター装置２０と、循環流路４０と、フィルター装置２０の入口圧力P61(PV)及び出口圧力P62(PV)を調節するポンプ５０及び圧力制御弁５３と、二次側Ｂに設けられた第１、第２の二次側制御弁５１、５２と、制御装置３０とを備え、制御装置３０は、被処理液の循環流量が低下したとき、ポンプ５０に入口圧力を増加させ、又は圧力制御弁５３に出口圧力を減少させることにより循環流量を設定値に維持し、入口圧力及び出口圧力並びに膜間差圧の設定値に基づいて二次側Ｂにおける透過液の圧力の設定値を算出し、透過液の圧力が当該設定値となるよう第１、第２の二次側制御弁５１、５２を制御する。
【選択図】  図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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