(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に濾材を収納した上部集液式濾過容器を有する濾過装置であって、
濾材として、不織布を密に巻いてなる円筒濾材あるいはセラミックス製の円筒濾材を用い、
該濾過容器に、円筒濾材に対して被濾過処理液の流れ方向上流側になる位置に被濾過処理液導入口、濾過容器底部であってかつ上記円筒濾材に対して上流側になる位置にドレン排出出口、上記円筒濾材と同じかそれより高くかつ上記円筒濾材に対して被濾過処理液の流れ方向上流側となる位置にエア抜き口、及び、上記円筒濾材よりも高くかつ上記円筒濾材に対して被濾過処理液の流れ方向下流側となる位置に、濾過液出口兼ガス導入口を、あるいは、濾過液出口及びガス導入口の両方を、備え、
濾過容器の被濾過処理液導入口は濾過容器内に液を送出するポンプの出口側と接続され、
濾過容器外に濾過助剤タンクを有し、上記濾過容器の濾過液出口兼ガス導入口あるいは濾過液出口から該濾過助剤タンクへ濾過液を導入する戻りラインと該戻りラインを開閉するための戻りバルブ、該濾過助剤タンクから上記ポンプの入り口側に液を導入する濾過助剤ライン及び該濾過助剤ラインを開閉するための濾過助剤バルブ、上記濾過容器の濾過液出口から上記ポンプの入り口側に液を導入するプリコートラインと該プリコートラインを開閉するためのプリコートバルブとを有することを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
上記濾材が、円筒状であって、低目付の不織布を積層してなる外周層、高目付の不織布を有する中間層、及び、低目付の不織布を積層してなる内周層をこの順に有し、中間層の高目付の不織布の目付が外周層を構成する不織布の目付及び内周層を構成する不織布の目付よりも高く、かつ、中間層の厚さ方向の中心が、濾材の積層方向厚さに対して、外周面から１／１０以上１／３以下の位置になるよう配され、少なくとも外周層の不織布が、熱融着性繊維を有するとともにその熱融着性繊維により該熱融着性繊維を有する層が一体化されてなる非対称構造の円筒濾材であることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、濾過助剤を併用する濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
濾過は、めっき液の清澄化や電気機器材料の洗浄等の化学・電子分野を始め、工業用水、食品、製薬あるいは工業排水などの分野に広く使われる重要な工程であり、将来も現状以上の重要視が予想される。
【０００３】
ここで、濾過は濾材を組み込んだ濾過容器を有する濾過装置によるのが一般的であり、さらにより細かい不溶物まで除去するため、濾過助剤として珪藻土等を併用し、濾材表面にこれら濾過助剤からなる層を形成する濾過が行われている。
【０００４】
ここで、従来の濾過装置について図７を用いて説明する。
この濾過装置は濾過助剤を濾過容器内に供給するための濾過助剤供給機構を有する。
図中、濾過容器Ａ’は耐圧性が求められるためＦＲＰ製あるいは鋼板製であってその形状は円筒状である。この濾過容器Ａ’は上部Ａ’ａ、中筒部Ａ’ｂおよび下部Ａ’ｃからなり、それぞれフランジにより接続されている。
【０００５】
濾過容器Ａ’内部にはセラミック製の下端が封止された円筒濾材１’が複数配置されている。
このような円筒濾材１’の上端は中間板２’に接着剤（またはねじなど）により固定されつり下げられている。中間板２’にはそれぞれ円筒濾材１’の中空部１’ａに対応している貫通孔２’ａが設けられている。
【０００６】
中間板２’の上方空間２’ｂは容器Ａ’内の他の空間とは仕切られていて、この空間２’ｂは濾過液出口Ａ’１を介して濾過液出口バルブＶ２、プリコートバルブＶ３、及び、エア供給バルブＶ６に接続されている。
【０００７】
濾過容器Ａ’の下部Ａ’ｃは漏斗形状であり、その下端部にドレン排出出口Ａ’２が設けられ、側面には被濾過処理液導入口Ａ’３が設けられ、ポンプ５ｐを介して入り口バルブＶ１、プリコートバルブＶ３及び濾過助剤バルブＶ５に接続されている。
【０００８】
上記ドレン排出出口Ａ’２は開閉可能なドレンバルブＶ７を有するドレンラインＬ７を介してドレンタンク（図示しない）に接続されている。
【０００９】
また、濾過容器Ａ’の頂部、中間板２’の上方空間外にはエア抜き口Ａ’４が設けられ、圧力計５ｂ接続部、エア抜きバルブＶ４を介して濾過助剤タンク４ａ内部に接続されている。
【００１０】
濾過助剤タンク４ａには必要に応じて少量の水に分散されてスラリー状になった珪藻土などの濾過助剤がいれられている。後述するように濾過助剤は円筒濾材１’の表面に供給されそこで滞留、蓄積していわゆる”貼り付けられた状態”となって、その濾過能力を向上させ、円筒濾材１’の本来の能力よりさらに小さい不溶分を除去可能にする働きを付与する。濾過助剤タンク４ａ底部は濾過助剤バルブＶ５に接続されている
【００１１】
濾過助剤タンク４ａには、珪藻土（水と混合しスラリー状）が、被濾過処理液タンク６には濾過されるべき液がそれぞれ入れられている。
【００１２】
この濾過装置の動作について、まず液はり工程から説明する。
ポンプ５ｐが停止し、バルブＶ１〜Ｖ７が全部閉じられた状態から、入り口バルブＶ１およびエア抜きバルブＶ４が開放され、ポンプ５ｐが稼働される。
【００１３】
被濾過処理液タンク６の被濾過処理液が被濾過処理液導入口Ａ’３から濾過容器Ａ’内に導入され、容器上端に達した後（液はり完了）、液はエア抜き口Ａ’４からエア抜きバルブＶ４を経て、濾過助剤タンク４ａに排出されはじめる。
【００１４】
液はり完了後、濾過助剤層形成工程となる。すなわち、直ちにプリコートバルブＶ３及び濾過助剤バルブＶ５が開放されると共に入り口バルブＶ１が閉じられる。このとき、液が濾過助剤タンク４ａ底部からポンプ５ｐを経て、被濾過処理液導入口Ａ’３から濾過容器Ａ’に導入され、一部は円筒濾材１’によって濾過されて、その表面に珪藻土が残るが、大部分の液はエア抜き口Ａ’４からエア抜きバルブＶ４を経て再び濾過助剤タンク４ａに戻る循環が形成される。このとき濾過助剤タンク４ａから供給される濾過助剤の分散濃度が高いので、濾過液出口Ａ’１からプリコートバルブＶ３を経由するラインからポンプ５ｐに供給された円筒濾材１’により濾過された濾液によって適切な分散濃度に調整される。
【００１５】
このような循環により、濾過助剤タンク４ａ内の濾過助剤は順次濾過容器Ａ’内に供給され、円筒濾材１’の外周表面に蓄積され、その表面に徐々に濾過助剤が堆積し、円筒濾材１’単体では濾別できないような微少な不溶分をも除去できる濾過層が形成される。
【００１６】
このように濾過助剤による濾過層が円筒濾材１’の外周上に形成された後、濾過工程が開始される。
エア抜きバルブＶ４及び濾過助剤バルブＶ５が閉じられ、入り口バルブＶ１および濾過液出口バルブＶ２が開放され、プリコートバルブＶ３が閉じられると濾過液出口バルブＶ２に接続された配管から清澄となった濾液を得ることができる。このとき円筒濾材１’（及びその周囲に配された濾過助剤による濾過層）による圧力損失は圧力計５ｂから読みとることができる。所定量濾過が終了した後、あるいは、圧力損失が所定値に達した後、排出を行う。
【００１７】
排出工程に際してポンプ５ｐが停止された後、入り口バルブＶ１、濾過液出口バルブＶ２が閉じられ、エア供給バルブＶ６が開放され、圧搾空気により濾過容器Ａ’内の液を介して濾材１’内部から圧力が加わる。濾材１’内外の圧力差が充分小さくなった後、ドレンバルブＶ７が開放され、エア供給ライン５ｄから供給された適圧に調整された圧搾空気が濾過容器Ａ’内に濾過液出口Ａ’１から導入され、上方空間２’ｂから中間板２’の貫通孔２’ａ、円筒濾材１’を通過し、濾過容器Ａ’内の液をドレンバルブＶ７へ押し下げ、排出する。
【００１８】
濾過容器Ａ’上方空間２’ｂに存在した清澄な濾液が逆流し、この流れにより円筒濾材１’の表面に張り付いていた濾過助剤からなる層も洗い流されて（逆洗）、極めて夾雑物の多いドレンとして、漏斗形状の下部Ａ’ｃによって、ドレン排出出口Ａ’２から外部のドレンタンク（図示しない）に排出される。
【００１９】
以上、これら液はり工程、濾過助剤層形成工程、濾過工程及び排出工程が繰り返される。
【００２０】
このような従来技術に係る濾過装置で、濾過助剤層形成工程に要する時間は２５分以上と長く、操作性の点で時間短縮が求められ、また、装置のコストダウン、小型化も常に求められていた。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、濾過装置の低コスト化、小型化が可能で、かつ、濾過助剤層形成工程に必要とされる時間を短縮することができる濾過装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記従来技術に係る濾過装置について種々検討を行ったところ、この装置は濾布あるいはポーラス樹脂製の濾材を用いた場合には適しているが、セラミックス製の円筒濾材あるいは不織布を積層してなる様々な円筒濾材などの濾材についてはその優れた性能を充分に発揮できないことを見出し、その性能を生かすように様々な対策を行ったことにより上記課題を解決することができ、本発明に至った。
【００２３】
すなわち、本発明の濾過装置は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、内部に濾材を収納した上部集液式濾過容器を有する濾過装置であって、濾材として、不織布を密に巻いてなる円筒濾材あるいはセラミックス製の円筒濾材を用い、該濾過容器に、円筒濾材に対して被濾過処理液の流れ方向上流側になる位置に被濾過処理液導入口、濾過容器底部であってかつ上記円筒濾材に対して上流側になる位置にドレン排出出口、上記円筒濾材と同じかそれより高くかつ上記円筒濾材に対して被濾過処理液の流れ方向上流側となる位置にエア抜き口、及び、上記円筒濾材よりも高くかつ上記円筒濾材に対して被濾過処理液の流れ方向下流側となる位置に、濾過液出口兼ガス導入口を、あるいは、濾過液出口及びガス導入口の両方を、備え、濾過容器の被濾過処理液導入口は濾過容器内に液を送出するポンプの出口側と接続され、濾過容器外に濾過助剤タンクを有し、上記濾過容器の濾過液出口兼ガス導入口あるいは濾過液出口から該濾過助剤タンクへ濾過液を導入する戻りラインと該戻りラインを開閉するための戻りバルブ、該濾過助剤タンクから上記ポンプの入り口側に液を導入する濾過助剤ライン及び該濾過助剤ラインを開閉するための濾過助剤バルブ、上記濾過容器の濾過液出口から上記ポンプの入り口側に液を導入するプリコートラインと該プリコートラインを開閉するためのプリコートバルブとを有する濾過装置である。
【００２４】
このような構成により、濾過助剤層形成工程の時間を著しく短縮することができる。また、濾過助剤タンクの容量を小さくすることが可能となり、装置の小型化が可能となると共に装置コストを低廉とすることが可能となる。
【００２５】
また、従来、濾過助剤層形成工程には濾過助剤を含んだ液が濾過助剤タンクに戻っていたために、これら戻り流路を構成する配管、バルブ及び濾過容器への配管接続部の内径が太いことが求められていたが、本発明では濾過助剤タンクに戻るのは濾過助剤を含まない液であるために、その配管を細くすることが可能となり、装置コストがさらに低廉とすることができる。
【００２６】
なお、上記装置において、上記円筒濾材が濾材として、円筒状であって、低目付の不織布を積層してなる外周層、高目付の不織布を有する中間層、及び、低目付の不織布を積層してなる内周層をこの順に有し、中間層の高目付の不織布の目付が外周層を構成する不織布の目付及び内周層を構成する不織布の目付よりも高く、かつ、中間層の厚さ方向の中心が、濾材の積層方向厚さに対して、外周面から１／１０以上１／３以下の位置になるよう配され、少なくとも外周層の不織布が、熱融着性繊維を有するとともにその熱融着性繊維により該熱融着性繊維を有する層が一体化されてなる非対称構造の円筒濾材であると、従来のセラミックス製濾材と比べて著しく低廉なものとすることができ、取り扱いも容易で破損のおそれが少なく、また、形成される濾過助剤層の厚み斑を著しく小さくすることができる。さらに、逆洗時の圧力が例えば５０〜１５０ｋＰａと低くても充分な逆洗効果が得られ、かつ、このとき、洗浄に要する液量も従来の１／４程度で充分となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の濾過装置において、濾材として、円筒状の剛性の高いものを用いる必要がある。このようなものとして、セラミックス円筒濾材、不織布を密に巻いてなる不織布製の円筒濾材が挙げられる。
【００２８】
ここで、不織布を密に巻いてなる不織布製の円筒濾材のうち、円筒状であって、低目付の不織布を積層してなる外周層、高目付の不織布を有する中間層、及び、低目付の不織布を積層してなる内周層をこの順に有し、中間層の高目付の不織布の目付が外周層を構成する不織布の目付及び内周層を構成する不織布の目付よりも高く、かつ、中間層の厚さ方向の中心が、濾材の積層方向厚さに対して、外周面から１／１０以上１／３以下の位置になる２よう配され、少なくとも外周層の不織布が、熱融着性繊維を有するとともにその熱融着性繊維により該熱融着性繊維を有する層が一体化されてなる非対称構造の円筒濾材を用いることが好ましい。
【００２９】
このような非対称構造の円筒濾材としては、低目付の不織布を積層してなる外周層、高目付の不織布を有する中間層、及び、低目付の不織布を積層してなる内周層からなる、３層構造で、かつ、中間層の高目付の不織布の目付が外周層を構成する不織布の目付及び内周層を構成する不織布の目付よりも高いことが必要である。
【００３０】
すなわち、中間層がないと、あるいは、中間層の高目付の不織布の目付が外周層を構成する不織布の目付及び内周層を構成する不織布の目付の両者に比べて高くないと充分な濾過性能が得られなかったり、あるいは、濾材を大きくする必要が生じる。このとき外周層を構成する低目付の不織布と内周層を構成する低目付の不織布とが同じ目付であってもよく、この場合には濾材を作製する際に準備する必要のある不織布の種類を少なくすることができる。また、中間層の高目付の不織布の目付が、外周層を構成する低目付の不織布の目付及び内周層を構成する低目付の不織布の目付のいずれか高い方の２倍以上であることがより高い効果が得られるため望ましい。
【００３１】
例えばめっき液などの表面処理工程浴液の濾過を用途とした場合、外周層及び内周層を構成する不織布の目付としては１０ｇ／ｍ2以上３０ｇ／ｍ2以下であることが望ましく、中間層中の高目付の不織布の目付はその２倍以上６倍以下であることが好ましく、より好ましくは２０ｇ／ｍ2以上６０ｇ／ｍ2以下である。
【００３２】
中間層の厚さは非対称構造の円筒濾材の積層方向厚さの１／１５以上１／３以下であることが望ましい。中間層の厚さが厚すぎるときには圧力損失が高くなりすぎる場合があり、薄すぎると充分な濾過性能が得られない場合がある。
【００３３】
濾過層全体の厚さとしては、被濾過処理液の種類、通液量等によって、適宜調整するが、非対称構造の円筒濾材として求められる剛性を勘案すると３ｍｍ以上であることが好ましく８ｍｍ以上であるとさらに好ましい。
【００３４】
厚さの上限としては圧力損失を勘案すると２０ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましい範囲は１０ｍｍ以下である。
なお、非対称構造の円筒濾材の長さは収納する濾過容器にあわせ適宜決定する。
【００３５】
本発明で用いる非対称構造の円筒濾材の、高目付の不織布を有する中間層は必ずしも高目付の不織布のみからなる必要はなく、高目付の不織布を１層以上有すればよく、例えば低目付の不織布と高密度の不織布とを交互に、あるいは任意のサイクルで積層して構成してもよく、この場合も本発明に含まれる。
【００３６】
本発明で用いる非対称構造の円筒濾材において、低目付の不織布を積層してなる外周層あるいは低目付の不織布を積層してなる内周層のいずれかがないと、濾過の過程で濾過流量が少ない段階で圧力損失が極めて高くなって頻繁に逆洗を行う必要が生じる場合があり、あるいは、逆洗時間が長くなったり、充分な逆洗効果が得られなくなる。
【００３７】
本発明で用いる非対称構造の円筒濾材の中間層において、中間層の厚さ方向の中心が、濾材の積層方向厚さに対して、外周面から１／１０以上１／３以下の位置になるよう配されていることが必要である。このように中間層が被濾過処理液の流れの上流側に片寄って配されているために、逆洗に要する水などの液体の量が少なくて済み、かつ、逆洗に要する時間を短くすることが可能となる。
【００３８】
中間層の厚さ方向の中心が、濾材の積層方向厚さに対して、外周面の面から１／３超の位置になるよう配されている場合には上記の効果が得られない場合がある。
好ましい範囲としては中間層の厚さ方向の中心が濾材の積層方向厚さに対して外周面から１／８以上１／３以下の位置である。
【００３９】
本発明の濾過装置において、用いる不織布は、用途に応じた性能を有する材料を選択する。このとき、コスト、耐薬品性等を勘案するとポリプロピレン、ポリエチレンあるいは、プロピレンあるいはエチレンにコポリマーを各種配合してなるポリオレフィン系の繊維からなることが望ましい。
【００４０】
本発明で用いる非対称構造の円筒濾材において、少なくとも外周層の不織布が、熱融着性繊維を有するとともにその熱融着性繊維により該熱融着性繊維を有する層が一体化されていることが必要である。
【００４１】
熱融着性繊維とは、芯部と表層部とが異なる２種類の熱可塑性樹脂からなる繊維であって、表層部を構成する樹脂の融点が芯部を構成する樹脂の融点より低い繊維であり、芯部が溶融しない温度で、かつ、表層部が溶融する温度に加熱すると、熱融着性繊維同士が融着するが、この際、繊維の形状及び繊維同士が形成する空間は保たれるため、圧力損失が高くなったり、濾過性能の低下は生じず、不織布を積層してなる層を一体とすることができ、容易に層間に剥離が生じない濾材とすることができるとともに、剛性の高いものとすることができる。
【００４２】
なお、接着剤等により不織布間を接着した場合には、濾液の接着剤成分の汚染のおそれが懸念されると共に、接着剤による不織布繊維同士の間隙の閉塞が生じるため、濾過精度が悪くなったり、濾過性能自体が悪くなる場合がある。
このような熱融着性繊維として、中心部がポリプロピレンからなり、外層部がポリエチレンからなる融着性繊維が一般に入手可能である。
【００４３】
本発明で用いる非対称構造の円筒濾材において、不織布を構成する繊維は太すぎると、充分な濾過性能が得られない場合があり、細すぎると圧力損失が高くなり、必要な濾過流量が得られない場合がある。用いる繊維の望ましい範囲は０．５ｄ以上１０ｄ以下である。また、用いる繊維の長さは３ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることが望ましく、３ｍｍ未満であると円筒濾材として必要な強度が低くなり、４０ｍｍ超であると加工性が悪くなるおそれがある。
【００４４】
ここで図を用いて本発明で用いる非対称構造の円筒濾材について図１のモデル部分断面図を用いて説明する。
【００４５】
この濾材は、円筒状であって、低目付の不織布を積層してなる外周層、高目付の不織布を有する中間層、及び、低目付の不織布を積層してなる内周層をこの順に有し、中間層の高目付の不織布の目付が外周層を構成する不織布の目付及び内周層を構成する不織布の目付よりも高く、かつ、中間層の厚さ方向の中心が、濾材の積層方向厚さＤに対して、外周面からｌの位置になるよう配され、少なくとも外周層の不織布が、熱融着性繊維を有するとともにその熱融着性繊維により該熱融着性繊維を有する層が一体化されてなる非対称構造の円筒濾材であって、ｌはＤ／１０以上Ｄ／３以下である。中間層の厚さｄはＤ／１５以上Ｄ／３以下の外周層が存在する範囲となっている。なお、外周層（その厚さはｌ−ｄ／２で表される。）の厚さは濾材全体の積層方向の厚さＤの１／１０以上確保されることが望ましく、より望ましくは１／８以上である。
【００４６】
濾過時の被濾過処理液の流れは外周層から内周層へ、逆洗時の流体の流れは逆である。なお、非対称構造の円筒濾材において上述したように逆洗効果は非常に高い。これは、中間層が一種のノズルとして働くためによるものと考えられる。
【００４７】
この中間層のノズル効果について、図２のモデル図を用いて説明する。
中間層の高目付の不織布の「目」は外周層あるいは内周層における低目付の不織布の「目」よりも小さいため流体に対して図２に示すように一種の隘路を形成する。濾過工程においては図中中間層（濃い色のハッチング部）より上の層に不要物が蓄積される。逆洗の際にはこの隘路に対して流体が達すると、図中矢印に示すようにこの隘路に流体が集中するためにその部分で流速が早くなり、図中の中間層の上の側に蓄積した不溶物を勢いよく流し去るため、洗浄効率が高くなるものと考えられる。
【００４８】
ここで、非対称構造の円筒濾材について図３（ａ）及び（ｂ）にそのモデル断面を示した。
【００４９】
図３（ａ）は中間層が外周近くに配されている例、図３（ｂ）は内周近くに配されている例を示す。本発明では図３（ａ）の中間層が外周近くに配されている非対称構造の円筒濾材を用いる。
【００５０】
なお、少なくとも外周層の不織布が、熱融着性繊維を有するとともにその熱融着性繊維により該熱融着性繊維を有する層が一体化されているために、逆洗時にも中間層が変形することが妨げられるため、濾材内外の圧力を一旦同じにすることなく効率よく洗浄を行うことができる。
【００５１】
このような円筒状の濾材は例えば次のようにして作製することができる。
芯部と表層部とが異なる２種類の熱可塑性樹脂からなる繊維であって、表層部を構成する樹脂の融点が芯部を構成する樹脂の融点より低い繊維である熱融着性繊維からなる不織布（低目付の不織布）を、図４（ａ）に示すように芯材に巻き付ける。このとき熱風により、また、赤外線や遠赤外線により、あるいは不織布に加熱された熱ローラなどを接触することにより、加熱しながら芯材を軸として回転させながら密に積層する。
【００５２】
このときには高温となり過ぎて、熱融着性繊維全体が融けないように、かつ、充分に不織布同士が互いにくっつくように温度を調整する必要がある。例えば、芯部がポリプロピレン、表層部がポリエチレンの熱融着性繊維からなる不織布を用いて熱風で加熱する場合、通常１２０℃以上１５０℃以下の温度の熱風を用いるが、巻き上げ時の速度により適宜調整する。
【００５３】
所定量（所定厚さまで）積層したら、次いで同様に、ただし、上記で作製した内層の上に、高目付の熱融着性繊維からなる不織布を用いて所定量、密に積層して中間層を形成する（図４（ｂ）参照）。
【００５４】
次いで同様に、ただし、中間層の上に低目付の熱融着性繊維からなる不織布を所定量、密に巻いて外周層を形成し（図４（ｃ）及び図４（ｄ）参照）、最後に芯材を抜く。
【００５５】
このように、芯部と表層部とが異なる２種類の熱可塑性樹脂からなる繊維であって、表層部を構成する樹脂の融点が芯部を構成する樹脂の融点より低い繊維からなる不織布を、加熱しながら芯材に巻き付けて積層することにより、優れた本発明に係る円筒状の濾材を容易にかつ効率よく生産することができ、その際不織布間が剥離がなく、かつ、ホルダや補強材がなくても、円筒状濾材として充分な強度と剛性とを併せ持ち、濾過時や逆洗時にふくらんだり、つぶれたりすることがないものとすることができる。
【００５６】
次いで、本発明に係る濾過装置の例を図５に示す。
この例では濾材として円筒状であって、低目付の不織布を積層してなる外周層、高目付の不織布を有する中間層、及び、低目付の不織布を積層してなる内周層をこの順に有し、中間層の高目付の不織布の目付が外周層を構成する不織布の目付及び内周層を構成する不織布の目付よりも高く、かつ、中間層の厚さ方向の中心が、濾材の積層方向厚さに対して、外周面から１／１０以上１／３以下の位置になるよう配され、少なくとも外周層の不織布が、熱融着性繊維を有するとともにその熱融着性繊維により該熱融着性繊維を有する層が一体化されてなる非対称構造の円筒濾材を用いているが、その他の不織布を密に巻いてなる円筒濾材あるいはセラミックス製の円筒濾材を用いても良い。
【００５７】
図中、濾過容器Ａはポリプロピレン製（後述するように高い耐圧性が求められないためポリプロピレン製とすることができた。ただしガラス繊維により強化されたポリプロピレン製であっても良い。）であってその形状は円筒状である。この濾過容器Ａは上の配管接続部Ａａ、中筒部Ａｂおよび下の配管接続部Ａｃからなり、それぞれフランジにより接続されている。上下の有底筒状の配管接続部ＡａとＡｃとは同形部材（共通部材）であり、同じ金型により成形されているために生産性及び金型製作費の点で有利である。
【００５８】
図６に下の有底筒状の配管接続部Ａｃの例を下側に孔を有する漏斗状のスラリー集泥器３ａを外した分解モデル図として示す。
【００５９】
この有底筒状の配管接続部Ａｃはそれぞれ配管が接続可能な配管接続口、すなわちドレン排出出口Ａ２と被濾過処理液導入口Ａ３を有し、ドレン排出出口Ａ２は配管接続部の内部に設けられ、配管接続部の底部と底部を共にする有底筒状の仕切部３に接続され、被濾過処理液導入口Ａ３は配管接続部内部でかつ該仕切部の外に接続されている。有底筒状の仕切部３の上には漏斗状のスラリー集泥器３ａが接着により固定されている（接着ではなくボルトなどで固定しても良い）。
【００６０】
漏斗状のスラリー集泥器３ａは非対称構造の円筒濾材１（以下「円筒濾材１」とも云う）の下方に位置するように配置されるが、上側に開いた、下側に孔を有する漏斗状の形状であり、この漏斗状のスラリー集泥器３の底部の孔３ａ１の面積は下の配管接続部の有底仕切部３の筒の断面積よりかなり小さく、本例では１／３である。
【００６１】
底部の孔３ａ１が上記のように小さく、さらに、有底筒状の仕切部３側から見ると漏斗状のスラリー集泥器３ａの下面が「かえし」となっており、このような筌（うえ）状構造を形成しているため、有底筒状の仕切部３内に不溶物が残留した場合であってもは濾過容器Ａの濾材側空間へ戻りにくくなっている。
【００６２】
濾過容器Ａ内部に複数の非対称構造の円筒濾材１は長さ方向が垂直になるように配置され、その下端はポリプロピレンにより封止されている。
【００６３】
非対称構造の円筒濾材１は図３（ａ）にその断面をモデル的に示したものであり、図４に示す方法で作製されている。用いられた低密度の不織布は目付が２０ｇ／ｍ2で、芯部がポリプロピレン、表層部がポリエチレンの熱融着繊維（２デニール）からなる不織布であり、高密度の不織布は目付が４０ｇ／ｍ2で、ポリプロピレン繊維（２デニール）からなる不織布で、１６０℃の熱風を併用して巻き上げて積層されている。
【００６４】
非対称構造の円筒濾材１の内径は１０ｍｍ、外径は２０ｍｍ、中間層の厚さは０．５ｍｍ、中間層の中心は外周から１．５ｍｍの位置にある。なお中間層中の高密度の不織布の巻き数は２周（重なるようにした部分が若干あるため、実際には２周強）である。また、非対称構造の円筒濾材の長さは６０ｃｍである。
【００６５】
このような非対称構造の円筒濾材１の上端は中間板２に接着剤により固定されつり下げられている（ボルトにより固定しても良い）。中間板２にはそれぞれ非対称構造の円筒濾材１の中空部１ａに対応している貫通孔２ａが設けられている。
【００６６】
中間板２の上側は有底筒状の配管接続部Ａａの内部に設けられ、配管接続部Ａａの底部と底部を共にする有底筒状の仕切部２ｂに接続されている。有底筒状の仕切部２ｂは濾過容器壁の非対称構造の円筒濾材１よりも高い位置に設けられた濾過液出口兼ガス導入口Ａ１に接続されている（後述の説明により明らかにされるが濾過液出口兼ガス導入口Ａ１は円筒濾材１に対して被濾過処理液の流れ方向下流側に設けられている）。この例では濾過液出口兼ガス導入口を設けているが、濾過液出口とガス導入口とを別々に設けても良い。
なお、上記配管接続部Ａａは図６の配管接続部Ａｃと同じものであるが、上下を逆にして用いられている。
【００６７】
有底筒状の仕切部３の外側でかつ配管接続部Ａｃ底部（円筒濾材１に対して被濾過処理液の流れ方向上流側になる位置）には被濾過処理液導入口Ａ３が設けられている。
【００６８】
被濾過処理液導入口Ａ３の位置は、そこから濾過容器Ａ内に供給される液が後述する漏斗状のスラリー集泥器３ａの上面にあたらないことが、その漏斗状のスラリー集泥器３ａの効果を発揮する点で好ましく、通常、底部か底部に近い側面に設ける。本例では底部に近い側面に設けられている。
【００６９】
上記において、漏斗状のスラリー集泥器３ａの縁（最大径部）と容器Ａ内壁との隙間の面積はこの容器に導入される被濾過処理液導入口Ａ３に接続された配管の断面積に比して１倍以上あればよく、好ましくは１．５倍以上である。この比率が１倍未満であると、その隙間を流れる液の流速が早くなり、その結果、下の配管接続部の有底筒状の仕切部３内部の残留不溶物を舞い上げて非対称構造の円筒濾材の表面に再付着して濾過時の負荷が増加したり、あるいはその流れが複数の非対称構造の円筒濾材１にあたって思わぬ障害を引き起こしたりする。
【００７０】
一方、上記比率が大きすぎる（５倍以上）と、排出工程での複数の非対称構造の円筒濾材１からの濾過助剤及びそれによって濾過された不溶物のスラリーがこの隙間から被濾過処理液導入口Ａ３側に侵入してしまい、そのときの不要物が後述する液はり工程の際に、濾過助剤による濾過層が形成されていない複数の非対称構造の円筒濾材１に供給され、その下流にリークしたり、あるいは、非対称構造の円筒濾材１の負荷を高めることとなる。
【００７１】
本例では容器Ａの内径は３０ｃｍ、漏斗状のスラリー集泥器３ａの最大径は２８．８ｃｍであって、被濾過処理液導入口Ａ３に接続された配管の太さは５ｃｍである。
上記ドレン排出出口Ａ２は濾過容器底部であってかつ上記円筒濾材に対して上流側になる位置に設けられ、ドレンバルブＶ７を介してドレンタンク（図示しない）に接続されている。
【００７２】
また、濾過容器Ａの頂部、濾過容器Ａの壁の有底筒状の仕切部２ｂ外に、円筒濾材１の濾過面頂部より高い位置（かつ、円筒濾材１に対して被濾過処理液の流れ方向上流側となる位置）にはエア抜き口Ａ４が設けられている。
【００７３】
濾過助剤タンク４には必要に応じて少量の水に分散されてスラリー状になった珪藻土などの濾過助剤が所定量（１回の濾過助剤層形成工程に必要な量：すなわち、濾過助剤タンク４の濾過助剤がなくなった時点で濾過助剤層形成工程終了を知ることができる）いれられている。後述するように濾過助剤は非対称構造の円筒濾材１の表面に供給されそこで滞留、蓄積していわゆる”貼り付けられた状態”となって、その濾過能力を向上させ、非対称構造の円筒濾材１の本来の能力よりさらに小さい不溶分を除去可能にする働きを有する。
【００７４】
濾過容器の被濾過処理液導入口Ａ３は濾過容器内に液を送出するポンプの出口側と接続されている。
濾過容器Ａ外に濾過助剤タンク４があり、濾過助剤タンク４の底部には濾過助剤タンクから上記ポンプ５ｐの入り口側に液を導入する濾過助剤ラインＬ５が設けられ、濾過助剤ラインＬ５は濾過助剤ラインＬ５を開閉するための濾過助剤バルブＶ５を有している。
【００７５】
また被濾過処理液がはいっている被濾過処理液タンク６は被濾過処理液供給ラインＬ１によってポンプ入り口側に接続されているが、この被濾過処理液供給ラインＬ１にはその開閉のための入り口バルブＶ１が設けられている。
【００７６】
濾過容器Ａのエア抜き口Ａ４は円筒濾材１の濾過面頂部より高い位置に設けられ、エア抜きラインＬ４により濾過助剤タンク４に接続されている。このエア抜きラインＬ４は圧力計５ｂとエア抜きラインＬ４の開閉のためのエア抜きバルブＶ４とを有している。
【００７７】
濾過容器Ａの濾過液出口（本例では濾過液出口兼ガス導入口Ａ１）は濾過助剤タンク４に戻りラインＬ８により接続されていて、戻りラインＬ８に接続された戻りバルブＶ８の開閉により、必要に応じて非対称構造の円筒濾材１により濾過された濾液が濾過助剤タンク４にその上方から供給される。この際、液の流れの勢いで濾過助剤タンク４内の濾過助剤（珪藻土等。水と混合しスラリー状となっている）が攪拌され、液に均一に分散されるようになっている。
【００７８】
また、濾過容器Ａの濾過液出口（本例では濾過液出口兼ガス導入口Ａ１）は開閉可能な濾過液出口バルブＶ２を備えた濾過液出口ラインＬ２、及び、開閉可能なプリコートバルブＶ３を備えたプリコートラインＬ３に接続されている。プリコートラインＬ３はさらにポンプ５ｐの入り口側に接続されている。
【００７９】
さらに、濾過容器Ａのガス導入口（本例では濾過液出口兼ガス導入口Ａ１）は、開閉可能なエア供給バルブＶ６を有するエア供給ラインＬ６（レギュレーター（図示しない）により適圧に調整された圧搾空気が供給される）に接続されている。
【００８０】
このように、図５に示された濾過装置は、内部に濾材を収納した上部集液式濾過容器Ａを有する濾過装置であって、濾材として、不織布を密に巻いてなる上記非対称構造の円筒濾材１を用い、該濾過容器Ａに、円筒濾材１に対して被濾過処理液の流れ方向上流側になる位置に被濾過処理液導入口Ａ３、濾過容器底部であってかつ上記円筒濾材に対して上流側になる位置にドレン排出出口Ａ２、上記円筒濾材１と同じかそれより高くかつ上記円筒濾材１に対して被濾過処理液の流れ方向上流側となる位置にエア抜き口Ａ４、及び、上記円筒濾材１よりも高くかつ上記円筒濾材１に対して被濾過処理液の流れ方向下流側となる位置に、濾過液出口兼ガス導入口Ａ１を備え、濾過容器の被濾過処理液導入口Ａ３は濾過容器Ａ内に液を送出するポンプ５ｐの出口側と接続され、濾過容器１外に濾過助剤タンク４を有し、上記濾過容器Ａの濾過液出口兼ガス導入口Ａ１から該濾過助剤タンク４へ濾過液を導入する戻りラインＬ８と該戻りラインＬ８を開閉するための戻りバルブＶ８、該濾過助剤タンク４から上記ポンプ５ｐの入り口側に液を導入する濾過助剤ラインＬ５及び該濾過助剤ラインＬ５を開閉するための濾過助剤バルブＶ５、上記濾過容器Ａの濾過液出口Ｖ２から上記ポンプ５ｐの入り口側に液を導入するプリコートラインＶ３と該プリコートラインを開閉するためのプリコートバルブＶ８とを有する濾過装置である。
【００８１】
この濾過装置の動作について、まず液はり工程から説明する。
ポンプ５ｐが停止し、バルブＶ１〜Ｖ８が全部閉じられた状態から、入り口バルブＶ１、エア抜きバルブＶ４及び戻りバルブＶ８が開放された後、ポンプ５ｐが稼働される
【００８２】
ポンプ５ｐにより被濾過処理液タンク６の被濾過処理液が被濾過処理液供給ラインＬ１を通って、被濾過処理液導入口Ａ３から濾過容器Ａ内に導入され、容器上端に達した後（液はり完了）、液はエア抜き口Ａ４からエア抜きラインＬ４を経て、濾過助剤タンク４に排出されはじめる。また、非対称構造の円筒濾材１を通過した濾液は濾過液出口兼ガス導入口Ａ１を介して戻りラインＬ８を通って、濾過助剤タンク４に排出される。
【００８３】
液はり工程完了後、濾過助剤層形成工程となる。すなわち、直ちにプリコートバルブＶ３及び濾過助剤バルブＶ５が開放されると共に入り口バルブＶ１及びエア抜きバルブＶ４が閉じられる。このとき、濾過助剤が分散した液が濾過助剤タンク４底部から濾過助剤ラインＬ５及びポンプ５ｐを経て、被濾過処理液導入口Ａ３から濾過容器Ａ内に導入され、非対称構造の円筒濾材１によって濾過されて、その表面に珪藻土が残り、濾過された濾液は濾過液出口兼ガス導入口Ａ１から戻りラインＬ８を経て、再び濾過助剤タンク４に戻る循環が形成される。このとき濾過助剤タンク４から供給される濾過助剤の分散濃度が高いので、プリコートラインＬ３を経由してポンプ５ｐ入り側に供給される、濾過液出口兼ガス導入口Ａ１からの濾液により適切な分散濃度に調整される。
【００８４】
このような循環により、濾過助剤タンク４内の濾過助剤は順次濾過容器Ａ内に供給され、非対称構造の円筒濾材１の外周表面に蓄積され、その表面に徐々に濾過助剤が堆積し、非対称構造の円筒濾材１単体では濾別できないような微少な不溶分をも除去できる濾過層が形成される。
【００８５】
このように濾過助剤による濾過助剤層が非対称構造の円筒濾材１の外周上に形成された後、濾過工程が開始される。
【００８６】
濾過助剤バルブＶ５及び戻りバルブＶ８が閉じられ、入り口バルブＶ１及び濾過液出口バルブＶ２が開放され、プリコートバルブＶ３が閉じられると濾過液出口ラインＬ２から清澄となった濾液を得ることができる。このとき非対称構造の円筒濾材１（及びその周囲に配された濾過助剤による濾過層）による圧力損失は圧力計５ｂから読みとることができる。所定量の濾過が終了した後、あるいは、圧力損失が所定値に達した後、ポンプ５ｐを停止し排出を行う。
【００８７】
排出工程に際して入り口バルブＶ１、濾過液出口バルブＶ２が閉じられ、エア供給バルブＶ６とドレンバルブＶ７とが同時に開放され、エア供給ラインＬ６から供給された、適圧に調整された圧搾空気が濾過容器Ａ内に濾過液出口兼ガス導入口Ａ１から導入され、有底筒状の仕切部２ｂから中間板２の貫通孔２ａ、非対称構造の円筒濾材１を通過し、容器Ａ内の液をドレンバルブＶ７へ押し下げ、排出する。このように圧搾空気の容器内の供給と同時に排出口であるドレン排出出口Ａ２とが開放されるため、濾過容器Ａを耐圧容器にする必要がなく、例えば本例のように安価で加工性が容易なポリプロピレン製とすることができる。
【００８８】
ラインの一部及び有底筒状の仕切部２ｂに存在した清澄な濾液が逆流し、この流れにより非対称構造の円筒濾材１の表面に張り付いていた濾過助剤層も洗い流されて（逆洗）、極めて夾雑物の多いドレンとして、漏斗状のスラリー集泥器３ａにより集められながら仕切部３に導かれ、ドレン排出出口Ａ２からドレンラインＬ７を経て外部のドレンタンク（図示しない）に排出される。
【００８９】
以上、これら液はり工程、濾過助剤層形成工程、濾過工程及び排出工程が繰り返される。
【００９０】
上記本発明にかかる濾過装置では、濾過容器Ａの被濾過処理液導入口Ａ３は濾過容器内に液を送出するポンプ５ｐの出口側と接続され、濾過容器Ａ外に濾過助剤タンク４を有し、上記濾過容器Ａの濾過液出口兼ガス導入口Ａ１から該濾過助剤タンク４へ濾過液を導入する戻りラインＬ８とこの戻りラインＬ８を開閉するための戻りバルブＶ８、濾過助剤タンク４から上記ポンプ５ｐの入り口側に液を導入する濾過助剤ラインＬ５及び濾過助剤ラインＬ５を開閉するための濾過助剤バルブＶ８、上記濾過容器Ａの濾過液出口兼ガス導入口Ａ１から上記ポンプ５ｐの入り口側に液を導入するプリコートラインＬ３とプリコートラインを開閉するためのプリコートバルブＶ３とを有するため、濾過助剤層形成工程において筒状濾材１を通過した濾液が濾過助剤タンク４に戻り、その濾液に濾過助剤が分散して濾過容器Ａ内に供給され、再度筒状濾材１により濾過されるが、このとき供給された液中の濾過助剤が全て円筒濾材表面に堆積するために、従来の濾過装置では必要であった２５分程度の濾過助剤層形成時間を、５分程度と大幅に短縮することができ、このとき、濾材として、不織布を密に巻いてなる円筒濾材あるいはセラミックス製の円筒濾材を用いているために、一般的な濾布やポーラス樹脂製の濾材を上記装置に応用したであれば生じていた、濾過不良の原因となる濾過助剤層の大きな厚さ斑を防止することができ、ほぼ均一な厚さの濾過助剤層を形成することができる。
【００９１】
さらに、本発明に係る装置は上記構成により濾過助剤タンクに供給される液が濾過助剤を有しない清澄なものであるため、濾過助剤タンクが小さくすることが可能で、また、戻りラインＬ８は内部に濾過助剤が滞留するおそれがないために細くてもよく、その戻りバルブV８も低廉な小型のもので充分となる。またエア抜きラインＬ４及びエア抜きバルブV４も多量の液の通過が求められていないので同様に小口径で安価なものを用いることができる。これらによりその戻りバルブV８及びエア抜きバルブV４の操作性も向上する。
【００９２】
【発明の効果】
本発明の濾過装置は、その構成により、不良の原因となる濾過助剤層の厚さ斑の発生が極めて小さいのにもかかわらず、迅速な濾過助剤層形成が可能であり、また、装置の小型化、低廉化が可能となる優れた濾過装置である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる非対称構造の円筒濾材のモデル部分断面図である。
【図２】非対称構造の円筒濾材の中間層のノズル効果を説明するモデル図である。
【図３】２種類の非対称構造の円筒濾材を示すためのモデル断面図である。
（ａ）中間層が外周近くに配されている例を示す図である。
（ｂ）中間層が内周近くに配されている例を示す図である。
【図４】非対称構造の円筒濾材の一例の作製方法を示すモデル図である。
【図５】本発明に係る濾過装置を示す図である。
【図６】下側に孔を有する漏斗状のスラリー集泥器３ａを外した下の有底筒状の配管接続部の例を示す分解モデル図である。
【図７】従来技術に係る濾過装置を示す図である。
【符号の説明】
Ａ    濾過容器
Ａａ  上の有底筒状の配管接続部
Ａｂ  中筒部
Ａｃ  下の有底筒状の配管接続部
Ａ１  濾過液出口兼ガス導入口
Ａ２  ドレン排出出口
Ａ３  被濾過処理液導入口
Ａ４  エア抜き口
１    非対称構造の円筒濾材
１ａ  円筒濾材１の中空部
２    中間板
２ａ  貫通孔
２ｂ  仕切部
３    仕切部
３ａ  スラリー集泥器
４    濾過助剤タンク
５ｂ  圧力計
５ｐ  ポンプ
６    被濾過処理液タンク
Ｌ１  被濾過処理液供給ライン
Ｌ２  濾過液出口ライン
Ｌ３  プリコートライン
Ｌ４  エア抜きライン
Ｌ５  濾過助剤ライン
Ｌ６  エア供給ライン
Ｌ７  ドレンライン
Ｌ８  戻りライン
Ｖ１  入り口バルブ
Ｖ２  濾過液出口バルブ
Ｖ３  プリコートバルブ
Ｖ４  エア抜きバルブ
Ｖ５  濾過助剤バルブ
Ｖ６  エア供給バルブ
Ｖ７  ドレンバルブ
Ｖ８  戻りバルブ
【図１】
0004256627.tif 000002
【図２】
0004256627.tif 000003
【図３】
0004256627.tif 000004
【図４】
0004256627.tif 000005
【図５】
0004256627.tif 000006
【図６】
0004256627.tif 000007
【図７】
0004256627.tif 000008