(57)【要約】【課題】使用による破損を防止し、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、前記プリーツフィルターは筒形状内側に凸状となる谷部において、折り目の稜線方向に沿った接着補強部を備えるプリーツフィルターとした。【選択図】  図７
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【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、
前記プリーツフィルターは筒形状内側に凸状となる谷部において、折り目の稜線方向に沿った接着補強部を備えるプリーツフィルター。
【請求項２】
前記接着補強部は、前記折り目を構成する前記フィルター基材自体を熱融着により一体化されてなる請求項１に記載のプリーツフィルター。
【請求項３】
前記接着補強部は、前記フィルター基材とは別体となる補強部材を有し、前記補強部材と前記フィルター基材が前記稜線方向に沿って接着されている請求項１に記載のプリーツフィルター。
【請求項４】
前記接着補強部は、前記フィルター基材とは別体となる補強部材を有し、前記補強部材を包み込むように前記フィルター基材が前記稜線方向に沿って接着されている請求項１に記載のプリーツフィルター。
【請求項５】
前記接着補強部は超音波接合により接着されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプリーツフィルター。
【請求項６】
前記フィルター基材はポリエチレンテレフタレート製不織布であり、前記補強部材はポリプロピレン、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る、請求項３または請求項４に記載のプリーツフィルター。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプリーツフィルターと、当該プリーツフィルターの上底部および下底部にそれぞれ備えた蓋部材とを有するプリーツフィルターカートリッジ。
【請求項８】
前記プリーツフィルターカートリッジの円筒形状外側から見た山部裏側に、前記蓋部材において上下を固定された山部補強部材を備える請求項７に記載のプリーツフィルターカートリッジ。
【請求項９】
さらに前記山部の折目が稜線方向に沿った樹脂含浸補強を有する、請求項８に記載のプリーツフィルターカートリッジ。
【請求項１０】
請求項１〜請求項６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１１】
請求項１０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、噴出ノズルからの濾過対象液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濾過対象液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、破損が生じ、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損を防止し、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、高流量の濾過対象液の噴出を受けたフィルターの、プリーツの谷に当たる折り曲げ部分に破損が発生しやすい現象を確認し、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、前記プリーツフィルターは筒形状内側に凸状となる谷部において、折り目の稜線方向に沿った接着補強部を備えるプリーツフィルターである。
【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、使用による破損を防止し、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、谷部（Ｖ部）の一部を接着した構成例を示す拡大模式図である。
【図３】プリーツフィルターの一部を示す図であり、谷部（Ｖ部）の一部に補強部材を設ける構成の一例を示す拡大模式図である。
【図４】プリーツフィルターの一部を示す図であり、谷部（Ｖ部）の一部に補強部材を設ける構成の一例を示す拡大模式図である。
【図５】プリーツフィルターの一部を示す図であり、谷部（Ｖ部）の一部に補強部材を設ける構成の一例を示す拡大模式図である。
【図６】プリーツフィルターの一部を示す図であり、谷部（Ｖ部）の一部に補強部材を設ける構成の一例を示す拡大模式図である。
【図７】谷部に補強部材を設けた実施態様例の一つであって、プリーツフィルターの全体構成を示す図である。
【図８】図７のプリーツフィルターの上下に蓋部材を設けたプリーツフィルターカートリッジの基本構造を示す図である。
【図９】プリーツフィルターの一部を示す図であり、谷部（Ｖ部）に補強部材を設けるとともに山部（Ｍ部）内側にも別な補強部材を設ける構成例を示す拡大模式図である。
【図１０】図９の構成例において、山部のフィルター基材を樹脂含浸補強する一例を説明する拡大模式図である。
【図１１】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。
【図１２】図１１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１３】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、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、前記プリーツフィルターは筒形状内側に凸状となる谷部において、折り目の稜線方向に沿った接着補強部を備えるプリーツフィルターである。
【００１４】
筒状に構成したプリーツフィルターの内周側の複数の折り目がそれぞれ接着補強部を備えている構造である。接着補強部は、フィルター基材の折り目近傍を稜線に沿って接着することにより折目の破損を防止するための補強構造である。接着補強部を有することで折り目の稜線が稜線に交わる方向へのたわみに対してフィルター基材が補強され、折れ曲がりによる破損が抑制される。
【００１５】
このような構造は、筒状のプリーツフィルターの外側から内側に向かって被対象液を濾過し、被対象液の流量や圧力が局所的に変動する構成の濾過装置に用いられる場合に特に効果的である。被対象液の流量（圧力）変動によってプリーツフィルターの折り目を開閉する方向の動きが繰り返される。その結果、折り目が撓むこととなり、折り目に破損が生じやすいからである。
【００１６】
接着補強部は、フィルター基材とは別体となる補強部材を有し、前記補強部材と前記フィルター基材が前記稜線方向に沿って接着されていると良い。補強部材とフィルター基材が一体となった折り目を構成することによって、折り目が曲げに対して高い剛性をもつようになり、変形し難く、破れにくくなる。補強部材の材質はかかる効果を奏する限りにおいて限定的では無い。好ましくは曲げに対して剛性を持つと共に、折れにくく、かつ復元  力（弾性力）を備えると良い。また、被処理液に対して耐腐食性であることが好ましい。
【００１７】
接着補強部は、フィルター基材同士が接着された部分、またはフィルター基材と補強部材が一体化した部分であって、折り目の稜線に沿ったプリーツフィルターの一部である。一体化は、最も一般的にはフィルター基材と補強部材の接着により構成でき、接着は接着剤による接着など、接着対象に応じた既知の接着方法が用いられる。
【００１８】
前記接着補強部の具体的構成手段は複数挙げられる。フィルター基材とは別体となる補強部材を有し、補強部材を包み込むようにフィルター基材が稜線方向に沿って接着されていても良い。包み込むことにより完成後の外観に突起物が無く、扱いやすい。また、補強部材を用いずに、折り目を構成するフィルター基材自体を熱融着により一体化しても良い。補強部材を用いないので簡易に補強を行うことができる。製造の容易さ、コストダウン等の効果がある。熱融着とすることにより、接着材を用いずに一体化ができる。接着材の介在による接着部の形状や強度のばらつきを抑制でき、また、製造の容易さや材料コストの低減の点で好ましい。
【００１９】
また好ましくは、上述の接着は、超音波接合による接着であると良い。超音波接合は、接着対象物に超音波を加えることによって発熱を促し、超音波振動との効果によって一体化する方法である。超音波接合の装置は市販の装置を用いる事ができ、低コストで確実な接着部の構成が可能である。
【００２０】
以上に述べた構造に好ましい材料として次のものが挙げられる。すなわち、前記フィルター基材はポリエチレンテレフタレート製不織布であり、前記補強部材はポリプロピレン、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る。これらの材料であれば、補強のための特性に加えて超音波接合による接着にも適している。このように、補強部材としては、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。
【００２１】
さらに本願の別な実施態様は、上述のいずれかのプリーツフィルターと、当該プリーツフィルターの上底部および下底部にそれぞれ備えた蓋部材とを有するプリーツフィルターカートリッジである。筒状のプリーツフィルターを濾過に用いるためには上底部と下底部を封止して筒状の内部と外部で液漏れが無いように構成する必要がある。このような封止構造は濾過装置に持たせることも可能である。好ましくは、予めプリーツフィルターと一体の蓋部材を固定してプリーツフィルターカートリッジとして構成することが好ましい。カートリッジとして製造、運搬等の取扱いが容易で有り、装置への取り付けの点でも扱い易い。
【００２２】
プリーツフィルターカートリッジの円筒形状外側から見た山部裏側に、蓋部材において上下を固定された山部補強部材を備えると良い。谷部の補強のみならず山部の折り目の破損を抑制することも重要である。その一手段として、蓋部材において上下を固定された山部補強部材が有効である。山部補強部材の好ましい材質は谷部に用いる補強部材と同様である。なお、山部補強部材はこれに限定されるものではなく、他の部材や補強手段に代える、あるいは併用することも可能である。
【００２３】
山部の他の補強手段の併用として、さらに山部の折目が稜線方向に沿った樹脂含浸補強を有する構成が挙げられる。山部補強部材に加えて、フィルター基材の折り目自体を樹脂含浸によって補強することで、相乗的な補強効果を得ることが期待できる。
【００２４】
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、以上に述べた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である。
【００２５】
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損する可能性が高くなる。そこで、上述の接着部による破損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。
【００２６】
なお、ここではプリーツフィルターの上下はそれぞれの蓋部材により封止される。予めプリーツフィルターと蓋部材を一体としたプリーツフィルターカートリッジとして用いる事も可能である。
【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、上述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損が抑制され、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に模式的に斜視図として示す。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部を谷部と呼び、円筒外部側に突き出た折り目である図のＭ部を山部と呼ぶ。また、谷部の外側とは、谷部において円筒内部側から見た面を指す。谷部の内側とは、円筒外部側からみた谷部の面を指す。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ず、丸みを帯びた折り目となる場合が多い。
【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。この場合、被濾過液がプリーツ間に流れ込むことによって、プリーツ間には拡がろうとする力が加わる。プリーツの上下は固定されているので、プリーツ中央部が拡がることによって、折り目が円周に沿う方向に曲げられる。また、山部の間隔が拡がることによって谷部の折り目には円筒外側に向けて引っ張られる向きの力が加わる。このような山部および谷部のそれぞれの折り目の挙動が繰り返されることにより、折り目に破損が生じる。本願の実施態様において補強と呼ぶ場合は、主に折り目の一部に生じる破損を抑止すること、およびそのための手段を指す。また折り目の破損とは、折り目に加わる繰り返し挙動により、折り目の一部に生じる裂け目や貫通孔などの、濾過性能を低下させる欠陥部分を指す。
【００３３】
以下、谷部の補強の実施態様について順次説明する。図２は、谷部の補強手段の一例を示すものである。図２は、図１に例示される円筒状プリーツフィルターの折り目の一部のみを円筒軸に垂直な断面で表現した模式図である。図においてＭは山部、Ｖは谷部である。フィルター基材１１の谷部側折り目において、折り目を構成するフィルター基材１１が接着部Ｂにおいて接着されている。すなわちフィルター基材１１はＢで示される場所において、円筒軸方向に沿って接着される。接着部Ｂの幅（円筒半径方向の接着幅）は任意であり、フィルター基材同士が接着されていれば良い。このような補強構造により、プリーツが開閉する方向に動いた場合において、谷部の円筒半径方向へ加わる力に対して谷部の剛性が高まり、極度の折れ曲がりや曲げの集中による破損を防止できる。
【００３４】
図３は、谷部の補強手段の別な例を示す図である。図３は図２と同様に円筒状プリーツフィルターの折り目の一部のみを円筒軸に垂直な断面で表現した模式図である。図においてＭは山部、Ｖは谷部である。フィルター基材１１の谷部側折り目において、折り目を構成するフィルター基材１１が接着部Ｂにおいて接着されている。すなわちフィルター基材１１はＢで示される場所において、円筒軸方向に沿って接着される。ここで、折り目と接着部の間にフィルター基材１１が包み込むように補強部材２１が設けられる。補強部材２１はフィルター折り目に沿って円筒軸方向に延在する部材である。補強部材２１はその上下端において、プリーツフィルターの蓋部を構成する部材により固定されることが好ましい。接着部Ｂの幅（円筒半径方向の接着幅）は任意であり、補強部材２１を包み込むようにフィルター基材同士が使用状態で剥がれない程度の十分な強度で接着されていれば良い。このような補強構造により、プリーツが開閉する方向に動いた場合において、谷部の円筒半径方向へ加わる力に対して谷部の剛性が高まり、極度の折れ曲がりや曲げの集中による破損を防止できる。
【００３５】
補強部材２１は、図３においては断面が長方形の板状の部材であるが、これに限定されるものではない。例えば、四角柱、円柱等の柱状体でも良い。板状や角柱状のように角がある部材の場合は、角に丸みを持たせることが好ましい。角とフィルター記載との摩耗による破損を抑制するためである。
【００３６】
図４は、谷部の補強手段の別な例を示す図である。図４は図２と同様に円筒状プリーツフィルターの折り目の一部のみを円筒軸に垂直な断面で表現した模式図である。図においてＭは山部、Ｖは谷部である。フィルター基材１１の谷部側折り目において、折り目を構成するフィルター基材１１と、補強部材２２とが接着部Ｂにおいて接着されている。すなわちフィルター基材１１の円筒内側表面に沿うように補強部材２２が設けられ、フィルター基材１１と補強部材２２とがＢで示される場所において円筒軸方向に沿って接着される。補強部材２２はフィルター折り目に沿って円筒軸方向に延在する部材である。補強部材２２はその上下端において、プリーツフィルターの蓋部を構成する部材により固定されることが好ましい。接着部Ｂの位置は折り目先端部に近いことが好ましいが補強の効果が得られる範囲であれば特に制限はされない。接着部Ｂの幅（円筒半径方向の接着幅）は任意であり、補強部材２２とフィルター基材１１が使用状態で剥がれない程度の十分な強度で接着されていれば良い。このような補強構造により、プリーツが開閉する方向に動いた場合において、谷部の円筒半径方向へ加わる力に対して谷部の剛性が高まり、極度の折れ曲がりや曲げの集中による破損を防止できる。
【００３７】
補強部材２２は、板状の部材であると良い。全体が板状であって、板状の表裏に貫通した孔を多数有するものや、網状構造であるものなども使用できる。このような部材は濾過液の流通や全体の軽量化の効果がある。
【００３８】
図５は、谷部の補強手段の別な例を示す図である。図５は図４と類似の構成であり、図４との違いは一つの谷部折り目について補強部材を２つ備えることである。フィルター基材１１の谷部側折り目において、折り目を構成するフィルター基材１１と、補強部材２２および補強部材２３とが接着部Ｂにおいてそれぞれ接着されている。図４と同様の補強構造を折り目の両面に備えることにより、補強効果を高めることが可能となる。一方で、谷部を密に構成してプリーツフィルター全体としての濾過面積を大きくする観点からは、図４のように一方面のみの補強の方が好ましい。
【００３９】
図６は、谷部の補強手段のさらに別な例を示す図である。図６は図３と同様の構造であるが、補強部材２４が板状体であって接着部の位置が図３とは異なっている。フィルター基材１１の谷部側折り目において、折り目を構成するフィルター基材１１の折り目内側に板状の補強部材２４が配置される。ここで補強部材２４は、その板状の表裏面それぞれにおいてフィルター基材１１と接着部Ｂにおいて接着されている。すなわちフィルター基材１１と補強部材２４とはＢで示される場所において、円筒軸方向に沿って接着される。補強部材２４はフィルター折り目に沿って円筒軸方向に延在する部材である。補強部材２４はその上下端において、プリーツフィルターの蓋部を構成する部材により固定されることが好ましい。接着部Ｂの幅（円筒半径方向の接着幅）は任意であり、フィルター基材１１と補強部材２４とが使用状態で剥がれない程度の十分な強度で接着されていれば良い。このような補強構造により、プリーツが開閉する方向に動いた場合において、谷部の円筒半径方向へ加わる力に対して谷部の剛性が高まり、極度の折れ曲がりや曲げの集中による破損を防止できる。
【００４０】
補強部材２４は、板状の部材であれば良い。全体が板状であって、板状の表裏に貫通した孔を多数有するものや、網状構造であるものなども使用できる。このような部材は濾過液の流通や全体の軽量化の効果がある。
【００４１】
図７は、折り目の稜線方向に沿った接着補強部を備えるプリーツフィルターの全体を表すための斜視模式図であり、一の実施態様として図６の補強構造を例として示すものである。プリーツ谷部のそれぞれに補強部材２４を備え、補強部材２４とフィルター基材１１とが接着されている様子を示している。接着補強部の構成はこの図に限られるものではなく、本願で説明される他の構成例および本願開示の範囲に含まれる思想としての構成、それらと等価な構成であっても良い。
【００４２】
プリーツフィルターは円筒内外で濾過を行うフィルターとして機能させるために、円筒上底部および下底部を密閉して用いる。密閉構造は使用する濾過装置の一部として備えれば良い。また密閉構造はプリーツフィルターと一体に構成されても良い。図８はプリーツフィルターの上底部および下底部にそれぞれ備えた蓋部材を設けて一体としたプリーツフィルターカートリッジを示す斜視図である。蓋部材１２および蓋部材１３によってプリーツフィルター１０のフィルター基材および補強部材が固定されている。固定は既知の接着材やシール材により行うことができる。また、蓋部材に切り込みや突起等のガイド部を設けてプリーツの配置を容易にしたり、接着を補強したりすることが好ましい。図示はしていないが、蓋部材にはプリーツフィルターを回転させるための軸や、濾過液を排出するための貫通孔などが必要に応じて設けられる。カートリッジとすることによって、プリーツフィルターの確実な水密が形成しやすい。またカートリッジにすることによってプリーツフィルターの運搬や交換などの取扱いが容易になる。
【００４３】
図９および図１０により、さらに別な実施態様としてプリーツフィルターの山部Ｍの補強も兼ね備える構成を説明する。なお、山部の補強手段はこれらの例示以外であっても良い。図９はプリーツフィルターの山部Ｍの折り目の内側に、山部補強部材２５を備える構成例である。山部補強部材２５は、板状の部材であり、その上下を図示されない蓋部材によって固定されている。山部補強部材２５はフィルターの円周方向への折れ曲がり変形を防止することを主な目的として設けられる。すなわち、プリーツ折り目が円周方向に鈍角（「く」の字状）に折れ曲がることを防止しつつ、緩やかなカーブで湾曲し、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。
【００４４】
山部補強部材として好ましく用いられる部材の例として、樹脂製の網目板が挙げられる。山部補強部材は、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。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。山部補強部材の材質は、谷部に用いる補強部材と同様である。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製の多孔板である。
【００４５】
図９において、山部補強部材２５の長さは、プリーツフィルターのプリーツを密に折りたたんだ場合に、谷部側に設けられる補強部材２２と重なり合わない長さとすることが好ましい。谷部側の補強部材の形状が図９に例示されるものとは異なる場合においても同様である。補強部材同士が重なり合わないことによって、プリーツフィルターのプリーツを出来るだけ密に構成することが出来、濾過面積を大きくすることができる。
【００４６】
図１０は、山部の補強のさらなる態様を説明する図である。図１０は、図９の構成例において、山部Ｍの折り目においてフィルター基材１１を樹脂含浸補強する一例を説明する拡大模式図である。折り目のフィルター基材１１に折り目に沿って樹脂１４を含浸することで、破損に対するさらなる補強が図られる。含浸される樹脂は、シリコーンやエポキシ、ポリウレタンなどの熱硬化性樹脂、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＥＴＦＥ、ＰＶｄＦ等の熱可塑性樹脂、またはＰＶｄＦやシリコーンを溶剤で希釈したもの等が利用可能であり特に限定されないが、フィルターの素材になじみやすいものが望ましい。また、含浸される樹脂は、含浸時には多孔質内に浸入する流動性が必要であるが、含浸後はフィルターと一体となって容易に分離できないようにすることが必要である。熱硬化性樹脂では含浸後加熱硬化すればよいし、２液性硬化樹脂では混合後すぐに含浸させた後に硬化させるとよく、溶剤希釈して粘度を下げた樹脂の場合は含浸後に溶剤を乾燥するためにしばらく時間を置いて硬化させるとよい。
【００４７】
（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１１および図１２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１１は軸線を含む垂直断面の構成、図１２は図１１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１０１の上下面は水密に塞がれている。なお、上下面を蓋部材で塞いだもの、すなわちプリーツフィルターカートリッジとして用いても良い。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１０１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１０１の回転のためにモーター１９０がプリーツフィルター１０１の中心軸に備えられている。モーター１９０は駆動制御部（図示せず）からの電力により駆動される。
【００４８】
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５０〜１００ｔｏｎ／時間やさらに大きなシステムでは４０００ｔｏｎ／時間におよぶ大きな処理量を確保するために効果がある。このような大型でかつ大量の水を処理する濾過装置においてはプリーツフィルターが大型となり、その破断防止が特に重要である。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を設けることはできる。一方、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。
【００４９】
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１０２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１０１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。本例では補強部材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、破損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。
【００５０】
（船舶用バラスト水処理システム）
図１３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１３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４１により送られ、配管３２を通じて濾過手段である濾過装置４２に供給される。濾過装置４２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４３（必須ではない。）に送られる。また、濾過装置４２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４４に送られる。
【００５１】
［実験例］
（補強部材の選定）
補強部材に用いる樹脂を次のように選定した。補強部材には、フィルター基材の変形に追随して変形できる柔軟性と剛性、繰り返し変形に対する強度、耐腐食性が必要である。また、製造上の取扱い、軽量化、コストダウン等の付帯的な要求性能も求められる。さらに接着補強部を構成するために、フィルター基材との接着性、溶着性があることが好ましい。このような観点から、素材に求められる性能を比較検討した結果を表１に示す。
【００５２】
補強部材として耐腐食性や軽量化を考慮して樹脂材料を対象とした。検討対象とした樹脂材料は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、塩化ビニル（塩ビ）、ポリエチレンテレルタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）である。ポリエチレンとしては高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、塩化ビニルとしては軟質塩化ビニルと硬質塩化ビニルを比較した。比較した項目は、引張強さ、破断伸び、引張弾性率、曲げ強さ、衝撃強さ、溶着性、耐酸・アルカリ性である。表１において、補強部材としての使用が好ましいと判断した項目には「○」、適用可能と判断した項目に「△」、適用が好ましく無いと判断した項目に「×」、判断出来なかった項目に「−」の各記号を記入した。全ての項目について好ましいと判断されたものは、ＰＰとＰＥであり、補強部材としての利用が特に好ましいと考えられる。また、硬質塩ビ、ＰＥＴも総合判断として適用可能である。
【００５３】
【表１】
2016052644.tif 000003
【００５４】
(濾過実験)
補強部材による効果を確認するため、図１１および図１２に示すバラスト水処理装置を用いて、濾過をおこなった。プリーツフィルターの外径（円筒山部の円周直径）は７００ｍｍ、軸方向長さ３７８ｍｍ、プリーツ深さ７０ｍｍ、プリーツ数４５０折である。また、運転条件は、噴流流束６．９ｍ／秒、ろ過流量７１．７ｍ３／時、排水流量１４．３ｍ３／時である。記載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）
補強部材：ポリプロピレン製板材  厚さ公称値  １．０ｍｍ
山部折目をウレタン含浸補強（山部を中心に５７ｍｍ幅）
山部補強部材：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）
【００５５】
円筒状プリーツフィルター（４５０プリーツ）のプリーツを６０度ずつ６つのグループ（各７５プリーツ）に分け、各グループに異なる補強手段を形成した。用いた補強手段は次の通りである。以下の各補強において、山部の補強として山部補強部材とウレタン含浸補強を施した。山部補強部材の円筒半径方向の幅は５０ｍｍ（ただし補強手段Ｆのみは７０ｍｍ）である。
・補強手段１：補強部材として幅２０ｍｍのポリプロピレン板を図４に示す構成でフィルター基材に超音波融着
・補強手段２：補強手段１と同じだが、幅２０ｍｍのポリプロピレン板を超音波融着する場所が、補強手段１とは左右反対側としたもの（左右反対側とは、図４に示す断面が円筒を上から見た断面だとして、図４では谷部の左側面に補強部材を有するのに対して、左右反対側とは谷部左側面に補強部材を備えることを言う。）
・補強手段３：補強部材として幅２０ｍｍのポリプロピレン板を図６に示す構成でフィルター基材に超音波融着
・補強手段４：補強部材として幅３ｍｍのポリプロピレン板を図３に示す構成でフィルター基材で包み込み、フィルター基材を超音波融着
・補強手段５：図２に示す構成で、谷部の折目から５ｍｍの位置でフィルター基材同士を超音波融着
・補強手段６：比較例とするものであって接着補強部無し。ただし谷部にも山部と同様のウレタン含浸補強のみ有り。
【００５６】
上記の各補強手段における超音波接合による接着（熱融着）は、プリーツフィルターの円筒軸方向に沿って施される。円筒軸に直角な方向の接着幅は約２ｍｍである。使用した超音波接合設備は、日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製超音波溶着機２０００Ｘｄｔを用いた。条件は次の通りである。
・溶着時間：６００ｍｓｅｃ
・ホールド時間：５００ｍｓｅｃ
・空気圧：５００ｋＰａ
・トリガー圧力：５００Ｎ
・振幅：１００％
・ホーンＤｏｗｎＳｐｅｅｄ：６０ｍｍ／ｓｅｃ
【００５７】
濾過運転を継続し、フィルター破損の有無を調べた。２４８時間の運転後に、比較例としての補強手段６では７つの谷部に破損が確認された。同じく２４８時間後に、他の補強手段１から５においては、いずれの谷部においても破損は認められず、それぞれの補強手段の効果が確認できた。特に好ましくは補強手段１と補強手段２であった。補強手段１と補強手段２とは、補強部材の取り付け位置が左右異なる。プリーツフィルターは回転しつつ濾過を行うので、左右の違いは回転方向に対して前方か後方かという違いである。濾過試験の結果では、補強手段１と補強手段２とに優位な差は見られなかった。補強手段３は補強効果は充分に認められるが、補強手段１と比較して谷部の目詰まりを生じやすい点で若干劣る。補強手段４と５はフィルター基材同士の熱溶着であって、溶着部分から折目先端までが濾過に寄与できないことから濾過面積が若干減少する。
【００５８】
上記試験において、いずれの補強手段においても山部には山部補強部材とウレタン含浸による補強を施した。この結果、２４８時間運転後で比較例としての補強手段６において谷部の破損が認められる場合においても、山部には破損は生じず、補強の効果が確認された。山部の補強が谷部の補強有無にかかわらず単独でも効果がある手段であって、谷部の補強と合わせて用いることでさらに効果的な補強効果が得られることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明のプリーツフィルターは破損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（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｓｏｌｉｄｓ）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】
【００６０】
１０、１０１  プリーツフィルター
１１  フィルター基材
２１、２２、２３、２４  補強部材
１２，１３  蓋部材
２５  山部補強部材
１４  樹脂
４１  ポンプ
４２  濾過装置
４３  殺滅装置
４４  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
Ｂ      接着部
Ｖ      谷部
Ｍ      山部
【図１】
2016052644.tif 000004
【図２】
2016052644.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016052644.tif 000008
【図６】
2016052644.tif 000009
【図７】
2016052644.tif 000010
【図８】
2016052644.tif 000011
【図９】
2016052644.tif 000012
【図１０】
2016052644.tif 000013
【図１１】
2016052644.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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