セラミックフィルタモジュール
【課題】省スペースで、懸濁物の詰まりに起因する問題が生じ難く、長寿命なフィルタモジュール(濾過器)を提供すること。
【解決手段】1つのハウジング内に、シール材を介して、2以上のセラミックフィルタエレメントを、気密かつ液密状態で隔離して収納するとともに、隣接する前記セラミックフィルタエレメントの間に、懸濁物の排出経路、又は、懸濁物の排出に用いられる空気の経路、を設けたセラミックフィルタモジュールの提供による。
【解決手段】1つのハウジング内に、シール材を介して、2以上のセラミックフィルタエレメントを、気密かつ液密状態で隔離して収納するとともに、隣接する前記セラミックフィルタエレメントの間に、懸濁物の排出経路、又は、懸濁物の排出に用いられる空気の経路、を設けたセラミックフィルタモジュールの提供による。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、懸濁物の詰まりに起因する問題が生じ難く、長寿命なセラミックフィルタモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、多成分の混合物から特定の成分のみを選択的に回収するために、セラミック製のフィルタエレメントが用いられている。セラミック製のフィルタエレメントは、有機高分子製のフィルタエレメントと比較して、機械的強度、耐久性、耐食性等に優れるため、水処理や排ガス処理、あるいは医薬や食品分野等の広範な分野において、液体やガス中の懸濁物質、細菌、粉塵等の除去に、好ましく適用される。
【0003】
このようなセラミック製のフィルタエレメント(セラミックフィルタエレメントともいう)は、通常、透過速度と分離性能を両立させるという観点から、所謂モノリス型(ないしはハニカム型)を呈している。モノリス型のフィルタエレメントとは、多くの場合、外形が円柱形であり、その軸方向に形成された多数の平行な流路(セルという)を内部に有する多孔質支持体を具備し、更に、その多孔質支持体に比して孔径の小さな濾過膜が、セルを形成する内壁面に形成されたものである。
【0004】
このようなフィルタエレメントは、通常、ハウジング内に収められ、シール材等で必要な隔離を施されたフィルタモジュールとして、使用される。従来のモノリス型のセラミックフィルタを用いたフィルタモジュールを開示した先行文献として、例えば特許文献1、2を挙げることが出来る。
【0005】
特許文献1には、縦置きのフィルタモジュールが開示されている。このフィルタモジュールは、1つのハウジング内に内蔵される、少なくとも2本のフィルタエレメントを、シール材を挟持した状態で、直列的に縦に連結する構造を採ることによって、省スペースで処理能力の高いフィルタモジュール(濾過器)を実現している。
【0006】
特許文献2には、横置きのフィルタモジュールが開示されている。このフィルタモジュールは、シール材を介して気密かつ液密状態にして、ハウジング内にフィルタエレメントを2本以上収納するとともに、中心軸が水平面と平行になるように、横置き又は斜め置きの状態で設置しているので、省スペース化が図られ、且つ、シール材の劣化が有効に防止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第4242171号公報
【特許文献2】特許第3857164号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1に開示されたフィルタモジュールでは、縦方向に直列的に連結しているので、フィルタエレメントのセル穴の位置が上下でずれる場合があり、その場合に、セル内面に付着した懸濁物等が、逆洗でフィルタエレメントから剥がれても、フィルタエレメントとフィルタエレメントのつなぎ目に堆積してしまい、効率的に排出できない。又、複数のフィルタエレメントをシール材を介して縦方向に直列的に連結しているので、シール材に、フィルタエレメントの荷重がかかり、シール材が早期に劣化してしまうおそれがある。更には、直列に縦に連結するため、フィルタモジュールを収める建物の天井が高くなる。
【0009】
特許文献2に開示されたフィルタモジュールは、横方向に1つのハウジング内に2本以上のフィルタエレメントを収納しており、支持部材を設置することにより、シール材の劣化は起こり難いが、懸濁物等がフィルタエレメントとフィルタエレメントのつなぎ目に堆積する問題は、特許文献1に開示されたフィルタモジュールと同様に、生じ得る。但し、横向きに連結するため、フィルタモジュールを収める建物の天井は、低く抑えることが出来る。
【0010】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、省スペースで、懸濁物の詰まりに起因する問題が生じ難く、長寿命なフィルタモジュール(濾過器)を提供することにある。研究が重ねられた結果、概ね水平方向に配設した1つのハウジング内に、2以上の長尺のフィルタエレメントを連結して収納するとともに、各フィルタエレメントのつなぎ目に、懸濁物を効果的に排出する構造を設置することによって、この課題が解決されることが見出され、本発明の完成に至った。
【課題を解決するための手段】
【0011】
即ち、先ず、本発明によれば、1つのハウジング内に、シール材を介して、2以上のセラミックフィルタエレメントを、気密かつ液密状態で隔離して収納するとともに、隣接する前記セラミックフィルタエレメントの間に、懸濁物の排出経路、又は、懸濁物の排出に用いられる空気の経路、を設けたセラミックフィルタモジュールが提供される。
【0012】
本発明に係るセラミックフィルタモジュールにおいては、ハウジングを、その中心軸と水平面とがなす角度が、0°以上、30°以下、となるように設置してなるものであることが好ましい。
【0013】
ハウジングの中心軸と水平面とがなす角度が0°以上、30°以下、となるように設置されるということは、ハウジングが(セラミックフィルタエレメントも)、横置きであって、概ね水平に設置される、ということである。ハウジングの中心軸と水平面とがなす角度が0°であれば水平に設置され、ハウジングの中心軸と水平面とがなす角度が0°超(例えば1°以上)、30°以下であれば、やや傾斜して設置される、ということである。
【0014】
本発明に係るセラミックフィルタモジュールにおいては、セラミックフィルタエレメントが、中空モノリス型エレメントであることが好ましい。
【0015】
本発明に係るセラミックフィルタモジュールは、特に懸濁物の多い(高濁度の)原水の濾過処理に、好適に用いられる。
【0016】
次に、本発明によれば、上記した何れかのセラミックフィルタモジュールを、複数、鉛直方向に積み上げてなる濾過器が提供される。
【発明の効果】
【0017】
本発明に係るセラミックフィルタモジュールは、隣接する2以上のセラミックフィルタエレメントの間に、懸濁物の排出経路、又は、懸濁物の排出に用いられる空気の経路、を設けるので、懸濁物が良好に排出され、懸濁物の詰まりに起因する問題が生じ難く、長寿命なフィルタモジュールとなる。海外及び日本において、地域によっては、水(河川水、地下水、あるいは処理された工業用水等)の懸濁物の量が多い場合があり、その水が原水(被処理水)として用いられると、詰まりに起因する問題が生じ易いが、本発明のこの好ましい態様によれば、このような問題は生じない。
【0018】
本発明に係るセラミックフィルタモジュールは、その好ましい態様において、1つのハウジング内に、2以上のセラミックフィルタエレメントを収納するので、同一の処理能力である(同じ数のセラミックフィルタエレメントを有する)場合に、ハウジング数が減り、コストダウンが可能となる。
【0019】
本発明に係るセラミックフィルタモジュールは、その好ましい態様において、ハウジングを、その中心軸と水平面とがなす角度が、0°以上、30°以下、となるように、横置きで設置するので、高い空間をもつ大きな建物を必要としない。
【0020】
又、横置きで、2以上のセラミックフィルタエレメントを1つのハウジング内に収納すると、懸濁物が重力によって、フィルタエレメントとフィルタエレメントのつなぎ目に堆積し易く、排出が困難になるおそれがあるが、本発明においては、懸濁物の排出経路、又は、懸濁物の排出に用いられる空気の経路、が設けられるので、このような問題は生じない。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明に係るセラミックフィルタモジュールを構成するセラミックフィルタエレメントの一の実施形態を模式的に示す図であり、一部を切り出した斜視図である。
【図2A】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの一の実施形態を模式的に示す図であり、濾過工程の状態を表した内部透視図である。
【図2B】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの一の実施形態を模式的に示す図であり、逆洗工程の状態を表した内部透視図である。
【図2C】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの一の実施形態を模式的に示す図であり、ブローの状態を表した内部透視図である。
【図3】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの一の実施形態を模式的に示す図であり、長手方向に垂直な断面を表した断面図である。
【図4A】本発明に係る濾過器の一の実施形態を模式的に示す平面図(上面図)である。
【図4B】図4Aに示される濾過器を模式的に示す正面図である。
【図5】本発明に係るセラミックフィルタモジュールを構成するセラミックフィルタエレメントの他の実施形態を模式的に示す図であり、一部を切り出した斜視図である。
【図6A】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの他の実施形態を模式的に示す図であり、濾過の状態を表した内部透視図である。
【図6B】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの他の実施形態を模式的に示す図であり、逆洗工程の状態を表した内部透視図である。
【図6C】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの他の実施形態を模式的に示す図であり、ブローの状態を表した内部透視図である。
【図7】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの他の実施形態を模式的に示す図であり、長手方向に垂直な断面を表した断面図である。
【図8A】本発明に係る濾過器の他の実施形態を模式的に示す平面図(上面図)である。
【図8B】図8Aに示される濾過器を模式的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の実施の形態について、適宜、図面を参酌しながら説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明の実施の形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は以下に記述される手段である。
【0023】
先ず、本発明に係るセラミックフィルタモジュールの一の実施形態と、それを構成するセラミックフィルタエレメント、及びそれで構成される濾過器について、図1〜図4Bを参照して、説明する。
【0024】
図1に示されるセラミックフィルタエレメント1は、中空部分がないタイプのフィルタエレメントであり、集水セル型ということがある。この集水セル型のセラミックフィルタエレメント1は、両端面2,3及び外周面6を有する多孔質体9を具備する。多孔質体9は、その外形は円柱形であり、一方の端面2から他方の端面3まで貫通し(図1において概ね横方向に)列をなして形成された複数の濾過セル4と、一方の端面2から他方の端面3まで貫通し(図1において概ね横方向に)列をなして形成された複数の集水セル5を備える。濾過セル4には、図示しない膜が形成され、その両端面の開口は開放されている(開口のままである)。一方、集水セル5は、その両端面の開口が目封止部材8で封止され、集水セル5が外部空間と連通するように、集水スリット7が設けられている。
【0025】
このようなセラミックフィルタエレメント1において、原水(被処理水)は、濾過セル4の一方の端面2の開口から流入する。流入した原水のうち一部は、濾過セル4をそのまま通過し、他の端面3の開口部から流出されるが、濾過工程において、出口側が弁により封止されているため、濾過セル4の内壁面に配設された膜から多孔質体9の内部を透過した後、外周面6から流出されるか、又は、集水セル5に流入して、集水スリット7を経由して流出される(図1において、矢印は水の流れを示す)。
【0026】
図2A〜図2Cは、図1に示されるセラミックフィルタエレメントを3つ収納したセラミックフィルタモジュールを、運転に必要な弁及び配管とともに表した図である。この図2A〜図2Cは、セラミックフィルタモジュール自体については、それを側面から見た様子が表されており、セラミックフィルタモジュールが水平に設置された状態を示している。図3は、図2A〜図2Cにおける支持部材が設置されている位置のセラミックフィルタモジュールの断面を表した図である(濾過セル、集水セルの態様は省略している)。
【0027】
図2A〜図2C及び図3に示されるセラミックフィルタモジュール20は、3つのセラミックフィルタエレメント1を、シール材23によって気密かつ液密状態で隔離して収納するとともに、ハウジング21を、その中心軸と水平面とがなす角度が0°(即ち、水平)となるように設置してなるものである。即ち、セラミックフィルタモジュール20は、横置きのセラミックフィルタモジュールである。そのため、シール材23の近隣であって下側に、支持部材24を配設し、シール材が劣化して(重力で変形して)シール機能が低下するのを防止している。
【0028】
セラミックフィルタモジュール20では、隣接する2つセラミックフィルタエレメント1の間に、排出口25が設けられており、その排出口25は排泥管44に接続され、これらが懸濁物の排出経路となっている。逆洗によってセラミックフィルタエレメント1から剥された懸濁物は、セラミックフィルタエレメント1とセラミックフィルタエレメント1との間(つなぎ目)に堆積して、逆洗では排出されないおそれがあるが、これを容易に、(のちに説明する)ブローによって排出することが出来る。
【0029】
図4A及び図4Bに示される濾過器40は、3つのセラミックフィルタエレメント1を内蔵するセラミックフィルタモジュール20(図2A〜図2C及び図3を参照)を、4つ、鉛直方向に積み上げてなるものである。この図4A及び図4Bにおいて、弁、原水等を加圧する手段(ポンプ等)、及び一部の配管は、省略されている。このような濾過器40を、更に複数用意し、それらを、横に(水平に)、あるいは、縦に(鉛直に)、並べて、処理能力の大きなフィルタ(濾過)設備を構築することが出来る。
【0030】
次に、セラミックフィルタモジュール20で構成される濾過器40の運転の各工程について、セラミックフィルタモジュール20における水の流れを、矢印で示して、説明する。
【0031】
[濾過]原水から濾過水を得る濾過(通水)工程では、弁V1、弁V2が開となり、他の弁は閉となる。原水は、原水管41から、セラミックフィルタエレメント1の濾過セルに入り、濾過水(処理水)として、外周面へ流出し、濾過水管42へ入り、(図示しない例えば)濾過水槽へ送られる(図2Aを参照)。
【0032】
[逆洗]セラミックフィルタエレメント1の原水側の面に付着し堆積した懸濁物を剥す逆洗工程は、タイムスケジュールに従って定期的に、あるいは、セラミックフィルタエレメント1の原水側と濾過水側との圧力差を検知して行われる。この逆洗工程では、弁V3、弁V4、弁V5が開となり、他の弁は閉となる。この逆洗工程では、高圧の逆洗水が、逆洗水管45から濾過水管42を通じて、セラミックフィルタエレメント1の外周面側に入り、その外周面から濾過セルに入り、原水管41へ流出し、そこから分岐した排泥管46を介して、(図示しない例えば)排泥槽へ送られる(図2Bを参照)。
【0033】
[ブロー]上記逆洗工程後に行われるブロー工程では、弁V4、弁V5、弁V6が開となり、他の弁は閉となる。このブロー工程では、高圧空気が、ブロー管43から、(濾過とは反対側の端面から)セラミックフィルタエレメント1の濾過セルに入り、セル内とセラミックフィルタエレメント1とセラミックフィルタエレメント1との間に沈降し堆積した懸濁物を、排泥管44へ押し出し、更に、排泥管44に接続された原水管41へ流出させ、それから分岐した排泥管46を介して、(図示しない例えば)排泥槽へ送る(図2Cを参照)。
【0034】
次に、本発明に係るセラミックフィルタモジュールの他の実施形態と、それを構成するセラミックフィルタエレメント、及びそれで構成される濾過器について、図5〜図8Bを参照して、説明する。
【0035】
図5に示されるセラミックフィルタエレメント51は、中空部分があるタイプのフィルタエレメントであり、中空型ということがある。この中空型のセラミックフィルタエレメント51は、両端面52,53及び外周面56を有する多孔質体59を具備する。多孔質体59は、その外形は円柱形であり、一方の端面52から他方の端面53まで貫通し(図5において概ね横方向に)列をなして形成された複数の濾過セル54を有する。そして、多孔質体59の中心軸部分には、中空部58が設けられている。セラミックフィルタエレメント51の使用時(セラミックフィルタモジュール60に収納されるとき)には、この中空部58は、その一方の端部が、封止蓋68で閉じられ、他方の端部も、封止管69によって、濾過セル54の側とは、遮断される(図6A〜図6Cを参照)。濾過セル54には、図示しない膜が形成され、その両端面の開口は開放されている(開口のままである)。
【0036】
このようなセラミックフィルタエレメント51において、原水(被処理水)は、濾過セル54の一方の端面52の開口から流入する。流入した原水のうち一部は、濾過セル54をそのまま通過し、他の端面53の開口部から流出されるが、濾過工程において、出口側が弁により封止されているため、濾過セル54の内壁面に配設された膜から多孔質体59の内部を透過した後、中空部58から流出される(図5において、矢印は水の流れを示す)。
【0037】
図6A〜図6Cは、図5に示されるセラミックフィルタエレメントを3つ収納したセラミックフィルタモジュールを、運転に必要な弁及び配管とともに表した図である。この図6A〜図6Cは、セラミックフィルタモジュール自体については、それを側面から見た様子が表されており、セラミックフィルタモジュールが水平に設置された状態を示している。図7は、図6A〜図6Cにおける支持部材が設置されている位置のセラミックフィルタモジュールの断面を表した図である(濾過セルの態様は省略している)。
【0038】
図6A〜図6C及び図7に示されるセラミックフィルタモジュール60は、3つのセラミックフィルタエレメント51を、シール材63によって気密かつ液密状態で隔離して収納するとともに、ハウジング61を、その中心軸と水平面とがなす角度が0°(即ち、水平)となるように設置してなるものである。即ち、セラミックフィルタモジュール60は、横置きのセラミックフィルタモジュールである。そのため、セラミックフィルタモジュール20と同様に、シール材63の近隣であって下側に、支持部材64を配設し、シール材が劣化して(重力で変形して)、シール機能が低下するのを防止している。
【0039】
セラミックフィルタモジュール60では、隣接する2つセラミックフィルタエレメント51の間に、開口65が設けられており、その開口65は高圧空気管83に接続され、これらが、懸濁物の排出(ブロー)に用いられる(高圧)空気の経路となっている。逆洗によってセラミックフィルタエレメント51から剥された懸濁物は、セラミックフィルタエレメント51とセラミックフィルタエレメント51との間(つなぎ目)に堆積して、逆洗では排出されないおそれがあるが、これを容易に、(のちに説明する)ブローによって排出することが出来る。
【0040】
図8A及び図8Bに示される濾過器80は、3つのセラミックフィルタエレメント51を、セラミックフィルタモジュール60(図6A〜図6C及び図7を参照)を、4つ、鉛直方向に積み上げてなるものである。この図8A及び図8Bにおいて、弁、原水等を加圧する手段(ポンプ等)、及び一部の配管は、省略されている。濾過器40と同様に、濾過器80を、更に複数用意し、それらを、横に(水平に)、あるいは、縦に(鉛直に)、並べて、処理能力の大きなフィルタ(濾過)設備を構築することが出来る。
【0041】
次に、セラミックフィルタモジュール60で構成される濾過器80の運転の各工程について、セラミックフィルタモジュール60における水の流れを、矢印で示して、説明する。
【0042】
[濾過]原水から濾過水を得る濾過(通水)工程では、弁V61、弁V62が開となり、他の弁は閉となる。原水は、原水管81から、セラミックフィルタエレメント51の濾過セルに入り、濾過水(処理水)として、中空部へ流出し、濾過水管82へ入り、(図示しない例えば)濾過水槽へ送られる(図6Aを参照)。
【0043】
[逆洗]セラミックフィルタエレメント51の原水側の面に付着し堆積した懸濁物を剥す逆洗工程は、タイムスケジュールに従って定期的に、あるいは、セラミックフィルタエレメント51の原水側と濾過水側との圧力差を検知して行われる。この逆洗工程では、弁V63、弁V64が開となり、他の弁は閉となる。この逆洗工程では、逆洗水が、逆洗水管85から濾過水管82を通じて、(濾過とは反対側の端面から)セラミックフィルタエレメント51の中空部に入り、その中空部から濾過セルに入り、原水管81へ流出し、そこから分岐した排泥管86を介して、(図示しない例えば)排泥槽へ送られる(図6Bを参照)。
【0044】
[ブロー]上記逆洗工程後に行われるブロー工程では、弁V64、弁V65が開となり、他の弁は閉となる。このブロー工程では、高圧空気が、高圧空気管83から、セラミックフィルタエレメント51とセラミックフィルタエレメント51との間に入り、それらセラミックフィルタエレメント51とセラミックフィルタエレメント51との間に沈降し堆積した懸濁物を、原水管81の側へ押し出し、更に、原水管81から分岐した排泥管86を介して、(図示しない例えば)排泥槽へ送る(図6Cを参照)。
【産業上の利用可能性】
【0045】
本発明に係るセラミックフィルタモジュールは、自然水(河川水、地下水)や、それに一定の処理を加えた工業用水等、あるいは、工場から排出された回収水等の、懸濁物懸濁物を含む原水から、その懸濁物を分離除去する濾過器の構成要素として、好適に利用される。
【符号の説明】
【0046】
1,51:セラミックフィルタエレメント
2,52:(一の)端面
3,53:(他の)端面
4,54:濾過セル
5:集水セル
6,56:外周面
7:集水スリット
8:目封止部材
9,59:多孔質体
20,60:セラミックフィルタモジュール
40,80:濾過器58:中空部
【技術分野】
【0001】
本発明は、懸濁物の詰まりに起因する問題が生じ難く、長寿命なセラミックフィルタモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、多成分の混合物から特定の成分のみを選択的に回収するために、セラミック製のフィルタエレメントが用いられている。セラミック製のフィルタエレメントは、有機高分子製のフィルタエレメントと比較して、機械的強度、耐久性、耐食性等に優れるため、水処理や排ガス処理、あるいは医薬や食品分野等の広範な分野において、液体やガス中の懸濁物質、細菌、粉塵等の除去に、好ましく適用される。
【0003】
このようなセラミック製のフィルタエレメント(セラミックフィルタエレメントともいう)は、通常、透過速度と分離性能を両立させるという観点から、所謂モノリス型(ないしはハニカム型)を呈している。モノリス型のフィルタエレメントとは、多くの場合、外形が円柱形であり、その軸方向に形成された多数の平行な流路(セルという)を内部に有する多孔質支持体を具備し、更に、その多孔質支持体に比して孔径の小さな濾過膜が、セルを形成する内壁面に形成されたものである。
【0004】
このようなフィルタエレメントは、通常、ハウジング内に収められ、シール材等で必要な隔離を施されたフィルタモジュールとして、使用される。従来のモノリス型のセラミックフィルタを用いたフィルタモジュールを開示した先行文献として、例えば特許文献1、2を挙げることが出来る。
【0005】
特許文献1には、縦置きのフィルタモジュールが開示されている。このフィルタモジュールは、1つのハウジング内に内蔵される、少なくとも2本のフィルタエレメントを、シール材を挟持した状態で、直列的に縦に連結する構造を採ることによって、省スペースで処理能力の高いフィルタモジュール(濾過器)を実現している。
【0006】
特許文献2には、横置きのフィルタモジュールが開示されている。このフィルタモジュールは、シール材を介して気密かつ液密状態にして、ハウジング内にフィルタエレメントを2本以上収納するとともに、中心軸が水平面と平行になるように、横置き又は斜め置きの状態で設置しているので、省スペース化が図られ、且つ、シール材の劣化が有効に防止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第4242171号公報
【特許文献2】特許第3857164号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1に開示されたフィルタモジュールでは、縦方向に直列的に連結しているので、フィルタエレメントのセル穴の位置が上下でずれる場合があり、その場合に、セル内面に付着した懸濁物等が、逆洗でフィルタエレメントから剥がれても、フィルタエレメントとフィルタエレメントのつなぎ目に堆積してしまい、効率的に排出できない。又、複数のフィルタエレメントをシール材を介して縦方向に直列的に連結しているので、シール材に、フィルタエレメントの荷重がかかり、シール材が早期に劣化してしまうおそれがある。更には、直列に縦に連結するため、フィルタモジュールを収める建物の天井が高くなる。
【0009】
特許文献2に開示されたフィルタモジュールは、横方向に1つのハウジング内に2本以上のフィルタエレメントを収納しており、支持部材を設置することにより、シール材の劣化は起こり難いが、懸濁物等がフィルタエレメントとフィルタエレメントのつなぎ目に堆積する問題は、特許文献1に開示されたフィルタモジュールと同様に、生じ得る。但し、横向きに連結するため、フィルタモジュールを収める建物の天井は、低く抑えることが出来る。
【0010】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、省スペースで、懸濁物の詰まりに起因する問題が生じ難く、長寿命なフィルタモジュール(濾過器)を提供することにある。研究が重ねられた結果、概ね水平方向に配設した1つのハウジング内に、2以上の長尺のフィルタエレメントを連結して収納するとともに、各フィルタエレメントのつなぎ目に、懸濁物を効果的に排出する構造を設置することによって、この課題が解決されることが見出され、本発明の完成に至った。
【課題を解決するための手段】
【0011】
即ち、先ず、本発明によれば、1つのハウジング内に、シール材を介して、2以上のセラミックフィルタエレメントを、気密かつ液密状態で隔離して収納するとともに、隣接する前記セラミックフィルタエレメントの間に、懸濁物の排出経路、又は、懸濁物の排出に用いられる空気の経路、を設けたセラミックフィルタモジュールが提供される。
【0012】
本発明に係るセラミックフィルタモジュールにおいては、ハウジングを、その中心軸と水平面とがなす角度が、0°以上、30°以下、となるように設置してなるものであることが好ましい。
【0013】
ハウジングの中心軸と水平面とがなす角度が0°以上、30°以下、となるように設置されるということは、ハウジングが(セラミックフィルタエレメントも)、横置きであって、概ね水平に設置される、ということである。ハウジングの中心軸と水平面とがなす角度が0°であれば水平に設置され、ハウジングの中心軸と水平面とがなす角度が0°超(例えば1°以上)、30°以下であれば、やや傾斜して設置される、ということである。
【0014】
本発明に係るセラミックフィルタモジュールにおいては、セラミックフィルタエレメントが、中空モノリス型エレメントであることが好ましい。
【0015】
本発明に係るセラミックフィルタモジュールは、特に懸濁物の多い(高濁度の)原水の濾過処理に、好適に用いられる。
【0016】
次に、本発明によれば、上記した何れかのセラミックフィルタモジュールを、複数、鉛直方向に積み上げてなる濾過器が提供される。
【発明の効果】
【0017】
本発明に係るセラミックフィルタモジュールは、隣接する2以上のセラミックフィルタエレメントの間に、懸濁物の排出経路、又は、懸濁物の排出に用いられる空気の経路、を設けるので、懸濁物が良好に排出され、懸濁物の詰まりに起因する問題が生じ難く、長寿命なフィルタモジュールとなる。海外及び日本において、地域によっては、水(河川水、地下水、あるいは処理された工業用水等)の懸濁物の量が多い場合があり、その水が原水(被処理水)として用いられると、詰まりに起因する問題が生じ易いが、本発明のこの好ましい態様によれば、このような問題は生じない。
【0018】
本発明に係るセラミックフィルタモジュールは、その好ましい態様において、1つのハウジング内に、2以上のセラミックフィルタエレメントを収納するので、同一の処理能力である(同じ数のセラミックフィルタエレメントを有する)場合に、ハウジング数が減り、コストダウンが可能となる。
【0019】
本発明に係るセラミックフィルタモジュールは、その好ましい態様において、ハウジングを、その中心軸と水平面とがなす角度が、0°以上、30°以下、となるように、横置きで設置するので、高い空間をもつ大きな建物を必要としない。
【0020】
又、横置きで、2以上のセラミックフィルタエレメントを1つのハウジング内に収納すると、懸濁物が重力によって、フィルタエレメントとフィルタエレメントのつなぎ目に堆積し易く、排出が困難になるおそれがあるが、本発明においては、懸濁物の排出経路、又は、懸濁物の排出に用いられる空気の経路、が設けられるので、このような問題は生じない。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明に係るセラミックフィルタモジュールを構成するセラミックフィルタエレメントの一の実施形態を模式的に示す図であり、一部を切り出した斜視図である。
【図2A】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの一の実施形態を模式的に示す図であり、濾過工程の状態を表した内部透視図である。
【図2B】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの一の実施形態を模式的に示す図であり、逆洗工程の状態を表した内部透視図である。
【図2C】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの一の実施形態を模式的に示す図であり、ブローの状態を表した内部透視図である。
【図3】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの一の実施形態を模式的に示す図であり、長手方向に垂直な断面を表した断面図である。
【図4A】本発明に係る濾過器の一の実施形態を模式的に示す平面図(上面図)である。
【図4B】図4Aに示される濾過器を模式的に示す正面図である。
【図5】本発明に係るセラミックフィルタモジュールを構成するセラミックフィルタエレメントの他の実施形態を模式的に示す図であり、一部を切り出した斜視図である。
【図6A】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの他の実施形態を模式的に示す図であり、濾過の状態を表した内部透視図である。
【図6B】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの他の実施形態を模式的に示す図であり、逆洗工程の状態を表した内部透視図である。
【図6C】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの他の実施形態を模式的に示す図であり、ブローの状態を表した内部透視図である。
【図7】本発明に係るセラミックフィルタモジュールの他の実施形態を模式的に示す図であり、長手方向に垂直な断面を表した断面図である。
【図8A】本発明に係る濾過器の他の実施形態を模式的に示す平面図(上面図)である。
【図8B】図8Aに示される濾過器を模式的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の実施の形態について、適宜、図面を参酌しながら説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明の実施の形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は以下に記述される手段である。
【0023】
先ず、本発明に係るセラミックフィルタモジュールの一の実施形態と、それを構成するセラミックフィルタエレメント、及びそれで構成される濾過器について、図1〜図4Bを参照して、説明する。
【0024】
図1に示されるセラミックフィルタエレメント1は、中空部分がないタイプのフィルタエレメントであり、集水セル型ということがある。この集水セル型のセラミックフィルタエレメント1は、両端面2,3及び外周面6を有する多孔質体9を具備する。多孔質体9は、その外形は円柱形であり、一方の端面2から他方の端面3まで貫通し(図1において概ね横方向に)列をなして形成された複数の濾過セル4と、一方の端面2から他方の端面3まで貫通し(図1において概ね横方向に)列をなして形成された複数の集水セル5を備える。濾過セル4には、図示しない膜が形成され、その両端面の開口は開放されている(開口のままである)。一方、集水セル5は、その両端面の開口が目封止部材8で封止され、集水セル5が外部空間と連通するように、集水スリット7が設けられている。
【0025】
このようなセラミックフィルタエレメント1において、原水(被処理水)は、濾過セル4の一方の端面2の開口から流入する。流入した原水のうち一部は、濾過セル4をそのまま通過し、他の端面3の開口部から流出されるが、濾過工程において、出口側が弁により封止されているため、濾過セル4の内壁面に配設された膜から多孔質体9の内部を透過した後、外周面6から流出されるか、又は、集水セル5に流入して、集水スリット7を経由して流出される(図1において、矢印は水の流れを示す)。
【0026】
図2A〜図2Cは、図1に示されるセラミックフィルタエレメントを3つ収納したセラミックフィルタモジュールを、運転に必要な弁及び配管とともに表した図である。この図2A〜図2Cは、セラミックフィルタモジュール自体については、それを側面から見た様子が表されており、セラミックフィルタモジュールが水平に設置された状態を示している。図3は、図2A〜図2Cにおける支持部材が設置されている位置のセラミックフィルタモジュールの断面を表した図である(濾過セル、集水セルの態様は省略している)。
【0027】
図2A〜図2C及び図3に示されるセラミックフィルタモジュール20は、3つのセラミックフィルタエレメント1を、シール材23によって気密かつ液密状態で隔離して収納するとともに、ハウジング21を、その中心軸と水平面とがなす角度が0°(即ち、水平)となるように設置してなるものである。即ち、セラミックフィルタモジュール20は、横置きのセラミックフィルタモジュールである。そのため、シール材23の近隣であって下側に、支持部材24を配設し、シール材が劣化して(重力で変形して)シール機能が低下するのを防止している。
【0028】
セラミックフィルタモジュール20では、隣接する2つセラミックフィルタエレメント1の間に、排出口25が設けられており、その排出口25は排泥管44に接続され、これらが懸濁物の排出経路となっている。逆洗によってセラミックフィルタエレメント1から剥された懸濁物は、セラミックフィルタエレメント1とセラミックフィルタエレメント1との間(つなぎ目)に堆積して、逆洗では排出されないおそれがあるが、これを容易に、(のちに説明する)ブローによって排出することが出来る。
【0029】
図4A及び図4Bに示される濾過器40は、3つのセラミックフィルタエレメント1を内蔵するセラミックフィルタモジュール20(図2A〜図2C及び図3を参照)を、4つ、鉛直方向に積み上げてなるものである。この図4A及び図4Bにおいて、弁、原水等を加圧する手段(ポンプ等)、及び一部の配管は、省略されている。このような濾過器40を、更に複数用意し、それらを、横に(水平に)、あるいは、縦に(鉛直に)、並べて、処理能力の大きなフィルタ(濾過)設備を構築することが出来る。
【0030】
次に、セラミックフィルタモジュール20で構成される濾過器40の運転の各工程について、セラミックフィルタモジュール20における水の流れを、矢印で示して、説明する。
【0031】
[濾過]原水から濾過水を得る濾過(通水)工程では、弁V1、弁V2が開となり、他の弁は閉となる。原水は、原水管41から、セラミックフィルタエレメント1の濾過セルに入り、濾過水(処理水)として、外周面へ流出し、濾過水管42へ入り、(図示しない例えば)濾過水槽へ送られる(図2Aを参照)。
【0032】
[逆洗]セラミックフィルタエレメント1の原水側の面に付着し堆積した懸濁物を剥す逆洗工程は、タイムスケジュールに従って定期的に、あるいは、セラミックフィルタエレメント1の原水側と濾過水側との圧力差を検知して行われる。この逆洗工程では、弁V3、弁V4、弁V5が開となり、他の弁は閉となる。この逆洗工程では、高圧の逆洗水が、逆洗水管45から濾過水管42を通じて、セラミックフィルタエレメント1の外周面側に入り、その外周面から濾過セルに入り、原水管41へ流出し、そこから分岐した排泥管46を介して、(図示しない例えば)排泥槽へ送られる(図2Bを参照)。
【0033】
[ブロー]上記逆洗工程後に行われるブロー工程では、弁V4、弁V5、弁V6が開となり、他の弁は閉となる。このブロー工程では、高圧空気が、ブロー管43から、(濾過とは反対側の端面から)セラミックフィルタエレメント1の濾過セルに入り、セル内とセラミックフィルタエレメント1とセラミックフィルタエレメント1との間に沈降し堆積した懸濁物を、排泥管44へ押し出し、更に、排泥管44に接続された原水管41へ流出させ、それから分岐した排泥管46を介して、(図示しない例えば)排泥槽へ送る(図2Cを参照)。
【0034】
次に、本発明に係るセラミックフィルタモジュールの他の実施形態と、それを構成するセラミックフィルタエレメント、及びそれで構成される濾過器について、図5〜図8Bを参照して、説明する。
【0035】
図5に示されるセラミックフィルタエレメント51は、中空部分があるタイプのフィルタエレメントであり、中空型ということがある。この中空型のセラミックフィルタエレメント51は、両端面52,53及び外周面56を有する多孔質体59を具備する。多孔質体59は、その外形は円柱形であり、一方の端面52から他方の端面53まで貫通し(図5において概ね横方向に)列をなして形成された複数の濾過セル54を有する。そして、多孔質体59の中心軸部分には、中空部58が設けられている。セラミックフィルタエレメント51の使用時(セラミックフィルタモジュール60に収納されるとき)には、この中空部58は、その一方の端部が、封止蓋68で閉じられ、他方の端部も、封止管69によって、濾過セル54の側とは、遮断される(図6A〜図6Cを参照)。濾過セル54には、図示しない膜が形成され、その両端面の開口は開放されている(開口のままである)。
【0036】
このようなセラミックフィルタエレメント51において、原水(被処理水)は、濾過セル54の一方の端面52の開口から流入する。流入した原水のうち一部は、濾過セル54をそのまま通過し、他の端面53の開口部から流出されるが、濾過工程において、出口側が弁により封止されているため、濾過セル54の内壁面に配設された膜から多孔質体59の内部を透過した後、中空部58から流出される(図5において、矢印は水の流れを示す)。
【0037】
図6A〜図6Cは、図5に示されるセラミックフィルタエレメントを3つ収納したセラミックフィルタモジュールを、運転に必要な弁及び配管とともに表した図である。この図6A〜図6Cは、セラミックフィルタモジュール自体については、それを側面から見た様子が表されており、セラミックフィルタモジュールが水平に設置された状態を示している。図7は、図6A〜図6Cにおける支持部材が設置されている位置のセラミックフィルタモジュールの断面を表した図である(濾過セルの態様は省略している)。
【0038】
図6A〜図6C及び図7に示されるセラミックフィルタモジュール60は、3つのセラミックフィルタエレメント51を、シール材63によって気密かつ液密状態で隔離して収納するとともに、ハウジング61を、その中心軸と水平面とがなす角度が0°(即ち、水平)となるように設置してなるものである。即ち、セラミックフィルタモジュール60は、横置きのセラミックフィルタモジュールである。そのため、セラミックフィルタモジュール20と同様に、シール材63の近隣であって下側に、支持部材64を配設し、シール材が劣化して(重力で変形して)、シール機能が低下するのを防止している。
【0039】
セラミックフィルタモジュール60では、隣接する2つセラミックフィルタエレメント51の間に、開口65が設けられており、その開口65は高圧空気管83に接続され、これらが、懸濁物の排出(ブロー)に用いられる(高圧)空気の経路となっている。逆洗によってセラミックフィルタエレメント51から剥された懸濁物は、セラミックフィルタエレメント51とセラミックフィルタエレメント51との間(つなぎ目)に堆積して、逆洗では排出されないおそれがあるが、これを容易に、(のちに説明する)ブローによって排出することが出来る。
【0040】
図8A及び図8Bに示される濾過器80は、3つのセラミックフィルタエレメント51を、セラミックフィルタモジュール60(図6A〜図6C及び図7を参照)を、4つ、鉛直方向に積み上げてなるものである。この図8A及び図8Bにおいて、弁、原水等を加圧する手段(ポンプ等)、及び一部の配管は、省略されている。濾過器40と同様に、濾過器80を、更に複数用意し、それらを、横に(水平に)、あるいは、縦に(鉛直に)、並べて、処理能力の大きなフィルタ(濾過)設備を構築することが出来る。
【0041】
次に、セラミックフィルタモジュール60で構成される濾過器80の運転の各工程について、セラミックフィルタモジュール60における水の流れを、矢印で示して、説明する。
【0042】
[濾過]原水から濾過水を得る濾過(通水)工程では、弁V61、弁V62が開となり、他の弁は閉となる。原水は、原水管81から、セラミックフィルタエレメント51の濾過セルに入り、濾過水(処理水)として、中空部へ流出し、濾過水管82へ入り、(図示しない例えば)濾過水槽へ送られる(図6Aを参照)。
【0043】
[逆洗]セラミックフィルタエレメント51の原水側の面に付着し堆積した懸濁物を剥す逆洗工程は、タイムスケジュールに従って定期的に、あるいは、セラミックフィルタエレメント51の原水側と濾過水側との圧力差を検知して行われる。この逆洗工程では、弁V63、弁V64が開となり、他の弁は閉となる。この逆洗工程では、逆洗水が、逆洗水管85から濾過水管82を通じて、(濾過とは反対側の端面から)セラミックフィルタエレメント51の中空部に入り、その中空部から濾過セルに入り、原水管81へ流出し、そこから分岐した排泥管86を介して、(図示しない例えば)排泥槽へ送られる(図6Bを参照)。
【0044】
[ブロー]上記逆洗工程後に行われるブロー工程では、弁V64、弁V65が開となり、他の弁は閉となる。このブロー工程では、高圧空気が、高圧空気管83から、セラミックフィルタエレメント51とセラミックフィルタエレメント51との間に入り、それらセラミックフィルタエレメント51とセラミックフィルタエレメント51との間に沈降し堆積した懸濁物を、原水管81の側へ押し出し、更に、原水管81から分岐した排泥管86を介して、(図示しない例えば)排泥槽へ送る(図6Cを参照)。
【産業上の利用可能性】
【0045】
本発明に係るセラミックフィルタモジュールは、自然水(河川水、地下水)や、それに一定の処理を加えた工業用水等、あるいは、工場から排出された回収水等の、懸濁物懸濁物を含む原水から、その懸濁物を分離除去する濾過器の構成要素として、好適に利用される。
【符号の説明】
【0046】
1,51:セラミックフィルタエレメント
2,52:(一の)端面
3,53:(他の)端面
4,54:濾過セル
5:集水セル
6,56:外周面
7:集水スリット
8:目封止部材
9,59:多孔質体
20,60:セラミックフィルタモジュール
40,80:濾過器58:中空部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
1つのハウジング内に、シール材を介して、2以上のセラミックフィルタエレメントを、気密かつ液密状態で隔離して収納するとともに、隣接する前記セラミックフィルタエレメントの間に、懸濁物の排出経路、又は、懸濁物の排出に用いられる空気の経路、を設けたセラミックフィルタモジュール。
【請求項2】
前記ハウジングを、その中心軸と水平面とがなす角度が、0°以上、30°以下、となるように設置してなる請求項1に記載のセラミックフィルタモジュール。
【請求項3】
前記セラミックフィルタエレメントが、中空モノリス型エレメントである請求項1又は2に記載のセラミックフィルタモジュール。
【請求項4】
特に懸濁物の多い原水の濾過処理に用いられる請求項1〜3の何れか一項に記載のセラミックフィルタモジュール。
【請求項5】
請求項1〜4の何れか一項に記載のセラミックフィルタモジュールを、複数、鉛直方向に積み上げてなる濾過器。
【請求項1】
1つのハウジング内に、シール材を介して、2以上のセラミックフィルタエレメントを、気密かつ液密状態で隔離して収納するとともに、隣接する前記セラミックフィルタエレメントの間に、懸濁物の排出経路、又は、懸濁物の排出に用いられる空気の経路、を設けたセラミックフィルタモジュール。
【請求項2】
前記ハウジングを、その中心軸と水平面とがなす角度が、0°以上、30°以下、となるように設置してなる請求項1に記載のセラミックフィルタモジュール。
【請求項3】
前記セラミックフィルタエレメントが、中空モノリス型エレメントである請求項1又は2に記載のセラミックフィルタモジュール。
【請求項4】
特に懸濁物の多い原水の濾過処理に用いられる請求項1〜3の何れか一項に記載のセラミックフィルタモジュール。
【請求項5】
請求項1〜4の何れか一項に記載のセラミックフィルタモジュールを、複数、鉛直方向に積み上げてなる濾過器。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【公開番号】特開2011−206613(P2011−206613A)
【公開日】平成23年10月20日(2011.10.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−73741(P2010−73741)
【出願日】平成22年3月26日(2010.3.26)
【出願人】(000004064)日本碍子株式会社 (2,325)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年10月20日(2011.10.20)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年3月26日(2010.3.26)
【出願人】(000004064)日本碍子株式会社 (2,325)
【Fターム(参考)】
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