(57)【要約】【課題】製造コストを抑えながら高い処理効率であって、容易に洗浄可能で長寿命なろ過モジュールを提供する。【解決手段】本実施形態におけるろ過エレメント１０は、内周面１５に沿って被処理流体を流すための通流孔１３が軸方向に形成され、内周面１５と外周面１７との間で被処理流体が分離または濃縮される多孔質体から成り、ろ過エレメント１０の外周面１７には、隣接する他のろ過エレメント１０の外周面１７との間に形成される密接領域から外部に被処理流体を導くための突起部１９が螺旋状に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理流体を処理するためのろ過モジュールであって、
多孔質体から成る筒状の複数のろ過エレメントが隣接して配置され、それらが一体となったろ過エレメント群を備え、
前記ろ過エレメント群は、前記ろ過エレメントの外周面で囲まれた空間が形成されるように、前記複数のろ過エレメントが配置されており、
前記ろ過エレメントは、前記空間と前記ろ過エレメント群の外部とを連通するための第１凹部または第１凸部の少なくとも一方を外周面に備えていることを特徴とする、ろ過モジュール。
【請求項２】
前記ろ過エレメントは、螺旋状に形成された前記第１凸部を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のろ過モジュール。
【請求項３】
前記ろ過エレメントは、第２凹部または第２凸部の少なくとも一方を内周面に備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載のろ過モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理流体を分離または濃縮等処理するためのろ過モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水の浄化装置、排ガスの浄化装置等の各種流体を処理する装置には、セラミックス等の多孔質フィルタが用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、セラミックスの多孔質フィルタが開示されている。具体的には、ろ過液を容易に排出するために、モノリスの長手方向に延びる複数の室と、これらの室から濾過液収集領域へ横断方向に延びるスロットとを含む濾過液導管を備えることが開示されている。
【０００４】
他に、特許文献２には、具体的には、ろ過面積を大きくしながらも、ろ液の流動抵抗性が大きくなることを抑えた、ハニカム構造体のセラミックフィルターであるモノリス型セラミックフィルターが開示されている。具体的には、溝状の凹部を外壁に形成することにより、ろ過膜を透過したろ液が隔壁内を流動し、外壁からフィルタ外へ排出されるまでの流動距離を小さくすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平６−１６８１９号公報
【特許文献２】特開平６−９９０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２のろ過エレメントは、スロットまたは溝状の凹部により、ろ液の流動抵抗性を小さくしているものの、依然としてろ液の流動抵抗は大きく、ろ過速度が制限されるといった問題がある。
【０００７】
また、特許文献１，２のように処理量を増やすために大口径のろ過エレメントを構成すると、ろ過抵抗が大きな中心部と小さな周辺部とで、ろ過する水量が異なるため、中心部に比べて透過する水量が多い周辺部で、膜の詰まりが早く進行してしまう。このろ過に伴って生じる詰まりを解消するために、逆洗浄処理が行われるが、ろ過抵抗が大きな中心部は逆洗浄が効果的ではなく、周辺部は詰まりが激しいため、容易に洗浄できないといった問題がある。
【０００８】
また、大口径のろ過エレメントを一体で押出成形すると、中心部と周辺部とで素材の乾燥速度が大きく異なるために、ひび割れが生じやすくなる。このため、凍結乾燥や温風による強制循環乾燥等の設備が必要となり、製造コストがかかるといった問題もある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、製造コストを抑えながら高い処理効率であって、容易に洗浄可能で長寿命なろ過モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明のろ過モジュールは、被処理流体を処理するためのろ過モジュールであって、多孔質体から成る筒状の複数のろ過エレメントが隣接して配置され、それらが一体となったろ過エレメント群を備え、前記ろ過エレメント群は、前記ろ過エレメントの外周面で囲まれた空間が形成されるように、前記複数のろ過エレメントが配置されており、前記ろ過エレメントは、前記空間と前記ろ過エレメント群の外部とを連通するための第１凹部または第１凸部の少なくとも一方を外周面に備えている。
【００１１】
上記構成によれば、ろ過エレメントは筒状であるため、ろ過流動抵抗性を小さく抑えることができる。また、筒状の複数のろ過エレメントが隣接して配置される構成のため、大口径のろ過エレメントを一体で押出成形する場合に比べて、製造コストを抑えることができる。また、ろ過エレメント同士が囲むことにより形成される空間が第１凹部または第１凸部の少なくとも一方により外部と連通するので、その空間から外部に被処理流体を排出することが可能である。
【００１２】
また、上記空間から被処理流体を流出させ易くすることができるので、ろ過エレメントの内周面から外周面に向けて一様に被処理流体が分離または濃縮され、高い処理効率が得られるようになる。
【００１３】
また、ろ過エレメントの内周面から外周面に流れる被処理流体の流量に大きな偏りが生じないため、細孔の目詰まりを一様に進行させることができる。また、逆洗浄する場合に、一様に細孔の目詰まりが解消され、長期に亘って安定的に用いることができる。
【００１４】
したがって、製造コストを抑えながら高い処理効率であって、容易に洗浄可能で長寿命なろ過モジュールを提供することが可能である。
【００１５】
また、前記ろ過エレメントは、螺旋状に形成された前記第１凸部を備えている。
【００１６】
例えば各ろ過エレメントの間にスペーサーを挟むことで密接を抑える場合があるが、上記構成によれば、螺旋状の突起部をスペーサーの代わりとすることができる。これにより、製造コストを抑えることが可能である。
【００１７】
また、前記ろ過エレメントは、第２凹部または第２凸部の少なくとも一方を内周面に備えている。
【００１８】
上記構成によれば、内周面の表面積が増えるので、被処理流体の処理量を増やすことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、製造コストを抑えながら高い処理効率であって、容易に洗浄可能で長寿命化することができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態におけるろ過モジュールの一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態におけるろ過エレメントの一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態におけるろ過エレメント群の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態におけるろ過エレメント群の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態におけるろ過エレメントの一例を示す図である。
【図６】ろ過エレメントの比較例を示す図である。
【図７】変形例におけるろ過エレメントの一例を示す図である。
【図８】変形例におけるろ過エレメントの一例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態における突起部を有するろ過エレメントを製造するために使用される金型の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２２】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態におけるろ過モジュールの一例を示す図である。図１（ａ）は、ろ過モジュールの断面を示し、図１（ｂ）は、ろ過モジュールの側面を示す。ろ過モジュール１００は、水や排ガス等の各種流体を浄化処理する装置である。図１（ａ），（ｂ）に示されるように、ろ過モジュール１００は、円盤状の一対の支持部材５，７と、支持部材５，７により両端が固定支持された複数のろ過エレメント群３とで構成される。
【００２３】
ろ過エレメント群３は、円筒状の複数のろ過エレメント１０が並設されることにより断面が三角形になるように構成される。また、各ろ過エレメント群３は、三角形の頂点に相当する部分を向き合わせて環状に固定され、ここでは全体として断面が六角形の形状になるよう、ろ過モジュール１００が構成される。すなわち、ろ過エレメント群３の断面と対応する形状で区画する隔壁が設けられ、ろ過エレメント群３の１つの頂点が互いに向き合うように各区画に挿入され、全体として六角形に構成されている。
【００２４】
また、支持部１１，１２の区画とろ過エレメント１０の周面との間に均等に空間が形成されるように、ろ過エレメント群３の両端部側（支持部材５，７で囲まれている部分）において、各ろ過エレメント１０同士の空間、および、隔壁と各ろ過エレメント１０の間にエポキシ硬化剤等の樹脂が充填される。なお、以下では、ろ過エレメント１０が円筒状の場合を例に説明するが、筒状であれば円筒に限定するものではない。
【００２５】
図２は、本発明の実施形態におけるろ過エレメントの一例を示す図である。図２に示されるように、円筒状のろ過エレメント１０は、内周面１５に沿って被処理流体を内部に流入させるための通流孔１３が軸方向に貫通形成され、多孔質体となるセラミックスで構成される。これにより、ろ過エレメント１０の通流孔１３から被処理流体が流入すると、内周面１５と外周面１７との間で被処理流体が分離または濃縮される。
【００２６】
図３，４は、本発明の実施形態におけるろ過エレメント群の一例を示す断面図である。図３は、ろ過エレメント群３が６個のろ過エレメント１０で構成された場合を示し、図４は、ろ過エレメント群３が１６個のろ過エレメント１０で構成された場合を示す。
【００２７】
図３，４に示されるように、ろ過エレメント群３は、ろ過エレメント１０の外周面１７で囲まれた空間９が形成されるように、複数のろ過エレメント１０が隣接して配置される。この空間９は、ろ過エレメント群３の中心付近に多く形成される。
【００２８】
例えば、ろ過エレメント群が、図６に示されるように外周面１７に凹凸が形成されていない円筒状のろ過エレメント３０によって構成される場合、ろ過エレメント３０が互いに線接触するので、ろ過エレメント３０同士の密接によって閉ざされた閉空間が形成される。閉空間からは被処理流体が流出し難くなるので、被処理流体の処理量が少なくなるといった問題がある。また、閉空間の多いろ過エレメント群の中心付近からは被処理流体が流出し難い一方で、ろ過エレメント群の周辺付近では被処理流体が流出し易いため、細孔の目詰まりの偏りが生じやすいといった問題もある。
【００２９】
本発明においては、互いのろ過エレメントの密接を軽減するよう工夫を施している。具体的には、ろ過エレメントの外周面１７同士の隣接により形成される空間９とろ過エレメント群３の外部とを連通するための凹部または凸部の少なくとも一方を外周面１７に備えている。
【００３０】
例えば、図２に示されるように、ろ過エレメント１０の外周面１７には、螺旋状に突起部（第１凸部）１９が１条以上設けられていてもよい。また、突起部１９に代えて、または、突起部１９に加えて、螺旋状に溝（第１凹部）が形成されていてもよい。また、図５に示されるように、ろ過エレメント２０の外周面１７の周方向に溝２１が形成されてもよい。これにより、ろ過エレメントが隣接して配置されると、互いに点接触するので、図６に示されるろ過エレメント３０を用いる場合に比べて、密接を抑えることが可能である。これにより、空間９から外部に被処理流体を排出することが可能である。
【００３１】
また、上述のように空間９において被処理流体を流出させ易くすることができるので、ろ過エレメントの内周面１５から外周面１７に向けて一様に被処理流体が分離または濃縮され、高い処理効率が得られるようになる。
【００３２】
また、このように、ろ過エレメントの内周面１５から外周面１７に流れる被処理流体の流量に大きな偏りが生じないため、細孔の目詰まりを一様に進行させることができる。また、逆洗浄する場合に、一様に細孔の目詰まりが解消され、長期に亘って安定的に用いることができる。
【００３３】
上述したように、ろ過エレメントを隣接して配置させ一体とするためには、図３のように全ろ過エレメント１０が、ろ過エレメント群３を囲む隔壁に接するように設計及び配置する構成が可能であるが、例えば図４のような、一部のろ過エレメント１０を他のろ過エネメント１０で囲むことで、より多くのろ過エレメント１０を束ねる構成であっても、本発明による排出経路を確保することができる。さらに、束ねる形状の自由度が高いため、より効率的な設計、配置を行うことが可能となる。
【００３４】
なお、ろ過エレメント群３が図６に示すろ過エレメント３０で構成される場合、互いの密接を軽減するためにスペーサー部材を挟む工夫をすることが想定されるが、図２に示されるろ過エレメント１０で構成されるろ過エレメント群３であれば、突起部１９がスペーサーの代わりになるので、スペーサーが不要となる。
【００３５】
ここで、上述したろ過エレメントの製造方法について説明する。ろ過エレメントは、ムライト系セラミッスに水と有機バインダ等を添加して得られる流動状のセラミックスを用いることができる。ここで、ろ過エレメント１０は、図９のように環状の穴に面して外側の１か所に凹形状の穴を設けた金型を有する押出成形機を用いて捻じりを付与しながら押出成形することにより、螺旋状の突起を有する円筒状部材を得て、乾燥工程を経た後に焼成することによって製造することができる。また、２ヶ所以上に凹形状又は凸形状を設けた金型であってもよいが、押出成形により製造する場合、断面形状が上下及び／又は左右対称でない形状のときは、凹凸形状の断面積がろ過エレメント断面積全体の５％を越えないことが好ましい。５％を越えた場合、押出圧力に差が生じ、偏肉してしまう場合があるからである。セラミックス材料として、上記以外にアルミナやコラージュライト等、多孔質体が形成可能なセラミックスを用いることができる。
【００３６】
なお、ここでは、突起部を押出成形により製造する場合を例に説明したが、外周面に凹凸が形成されていない円筒状のろ過エレメントに突起部を加工により設けてもよい。製造コストの観点からは、押出成形により設けることが好ましい。
【００３７】
また、外周面に溝を形成する場合は、環状の穴に面して内側に凸形状を設けた金型を有する押出成形機を用いて押出成形してもよいし、円筒状に押出成形後、所望の形状の溝を形成するよう加工してもよい。
【００３８】
＜変形例＞
変形例におけるろ過エレメントは、内周面が凹凸に形成されたものである。具体的には、図７（ａ）（外周面については、図２，５と同様であるが、ここでは図示していない）に示されるろ過エレメント４０のように、内周面に波形状（第２凸部、第２凹部）４１が形成されてもよいし、図７（ｂ）（外周面については、図２，５と同様であるが、ここでは図示していない）に示されるろ過エレメント５０のように、内周面に、凸部（第２凸部）５１ａおよび凹部（第２凹部）５１ｂから成る矩形の凹凸形状５１が形成されてもよい。また、図７（ｂ）のように凸部５１ａおよび凹部５１ｂが均等に配置された構成に限らず、内周面の一部だけに凸部５１ａまたは凹部５１ｂが形成されてもよい。
【００３９】
内周面凹凸を外周面と同じように螺旋状に設けることで、より接触面積を大きくすることができるだけでなく、被処理流体に乱流を発生させることから、ろ過速度を向上させるとともに、内面全体に被処理流体を行き渡すことができるため、内周面からの被処理流体が流出する箇所の偏りを解消することが可能である。
【００４０】
さらに、図８に示されるろ過エレメント６０のように外周面６１の波形状６１ａ，６１ｂとし、それと同様に内周面６３を波形状６３ａ，６３ｂとすることで、ろ過エレメント６０を通過する被処理流体の給排水量をほぼ同量とし、より効率的にろ過することが可能となる。また、これら構成により、被処理流体の処理量を増やすことができる。
【００４１】
以上のように、ろ過モジュールに配置されるろ過エレメントについて説明したが、これら隣接して配置されるろ過エレメントは、それぞれ異なる形状のものを配置してもよい。隣接するろ過エレメントの形状が異なる場合、ろ過エレメント間の隙間形成が容易となり、より多くの排出経路を形成することとなる。
【符号の説明】
【００４２】
３  過エレメント群
５，７  支持部材
９  空間
１０，２０，３０，４０，５０  ろ過エレメント
１３  通流孔
１５  内周面
１７  外周面
１９  突起部（第１凸部）
４１  波形状（第２凹部、第２凸部）
５１  矩形の凹凸形状（第２凹部、第２凸部）
１００  ろ過モジュール
【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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