筒形濾過エレメント、濾過装置又は原液の濾過設備

【課題】廃濾過材の発生量を少なくすることができる濾過技術を提供することを課題とする。
【解決手段】断面が三角形又は略三角形を呈する線材を螺旋状に巻いて螺旋筒３５を得る。螺旋筒３５の内周面３６から中心軸３３に向かって複数のリブ３７を突出させる。螺旋筒３５の内周面３６から中心軸３３に向かって複数のリブ３７を突出させる。
【効果】隣り合うリブ３７、３７と内周面３６とで、ダブテイル（鳩の尾）の断面を形成させることができる。ダブテイルの断面に濾過材を充填すると、濾過材が剥がれにくくなる。併せて、原液の供給と洗浄液は、螺旋筒３５内を流す。すると、洗浄の際に濾過材が剥がれる心配が無くなる。この結果、廃濾過材の発生量が少なくなり、好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒形濾過エレメント若しくはこの筒形濾過エレメントを用いた濾過装置又はこの濾過装置を含む原液の濾過設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
珪藻土に代表される濾過材を積層して濾過層を構成し、この濾過層を用いて原液を濾過し、透過液を得る技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第３０８５７９１号公報（図４）
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１２は従来の技術の基本原理を説明する図であり、（ａ）において、白抜き矢印（１）のように珪藻土などの濾過材を含む原液を、スクリーン１０１の外側から内側へ流す。すると、（ｂ）に示すように、濾過材が積層し、濾過層１０２が、スクリーン１０１の外面に形成させる。これで、濾過の準備が整ったことになる。
【０００４】
次に、（ｃ）に示すように、原液を矢印（２）のように流す。すると原液は濾過層１０２で濾過される。原液に含まれていた夾雑物は濾過層１０２の外面（図左側の面）に蓄積する。濾過時間に比例して蓄積物が増加し、流路抵抗が増加し、原液の処理量が低下する。そこで、再生と称して、濾過層１０２を初めの状態に戻す作業（再生作業、洗浄作業と言われる。）が実施される。
【０００５】
特許文献１では、（ｄ）に示すように、スクリーン１０１の内側から矢印（３）のように、高圧空気を流す。すると、スクリーン１０１から汚れた濾過層１０２が剥がれる。結果、（ａ）の形態に戻る。以降、（ａ）、（ｂ）の要領で新しい濾過層１０２をスクリーン１０１に積層させる。
【０００６】
これで、濾過と再生と繰り返すことができ、円滑に原液を濾過することができる。ただし、（ｄ）で、多量の廃濾過材（剥がれた濾過層１０２）が発生する。
近年、産業廃棄物の処理が問題になっており、多量の廃濾過材を適切に処理するには、多大のコストが発生する。地球資源の有効利用の観点から、廃濾過材の発生量を少なくすることが求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、廃濾過材の発生量を少なくすることができる濾過技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、筒の内から外へ原液を流すことで濾過する筒形濾過エレメントであって、断面が三角形又は略三角形を呈する線材を、三角形の底辺が筒の中心軸に平行になるように且つ隣り合う底辺間に流体を通過させる隙間を確保して螺旋状に巻き、得られた螺旋筒の内周面から前記中心軸に向かって複数のリブを突出させ、これらのリブは前記中心軸に平行に延ばし、隣り合うリブ間に濾過材を充填することができるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る濾過装置は、請求項１記載の筒形濾過エレメントを筒ケースに収め、この筒ケースの一方の開口を第１エンドプレートで塞き、この第１エンドプレートに前記筒形濾過エレメントの一端を挿入して固定し、前記第１エンドプレートを第１の有底筒で囲い、この第１の有底筒に第１の口を設け、前記筒ケースの他方の開口を第２エンドプレートで塞ぎ、この第２エンドプレートに前記筒形濾過エレメントの他端を挿入して固定し、前記第２エンドプレートを第２の有底筒で囲い、この第２の有底筒に第２の口を設け、前記筒ケースに且つ第２エンドプレートの近傍に第３の口を設けてなり、
前記第１の口から筒形濾過エレメント内へ前記濾過材若しくは原液又は洗浄液を供給し、余剰の濾過材若しくは原液を濾過してなる透過液又は洗浄に供した洗浄戻り液を前記第２の口又は第３の口から排出させる使用法に供することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る原液の濾過設備は、請求項２記載の濾過装置と、原液を蓄える原液タンクと、この原液タンクの原液を前記第１の口へ供給する第１の配管と、濾過材を蓄える濾過材タンクと、この濾過材タンクの濾過材を前記第１の口へ供給する第２の配管と、洗浄液を前記濾過材タンクへ供給する第３の配管と、前記濾過装置で濾過して得た透過液を前記第３の口から回収する第４の配管と、前記余剰の濾過材又は前記洗浄戻り液を前記第２の口又は第３の口から回収して前記濾過材タンクへ戻す第５の配管と、からなることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る原液の濾過設備は、第１の配管に、圧縮空気を供給する第６の配管を接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明では、螺旋筒の内周面から中心軸に向かって複数のリブを突出させ、隣り合うリブ間に濾過材を充填するようにした。一対のリブと内周面とで囲われたポケット状の空間に濾過材を充填するため、濾過材が剥がれる心配はなく、濾過材を長期に亘って使用することができる。
【００１３】
請求項２に係る発明では、第１の口から筒形濾過エレメント内へ濾過材若しくは原液又は洗浄液を供給する。原液と洗浄液の流れ方向が同一であるため、洗浄の際に濾過材が螺旋筒の内周面から剥がれる心配がない。洗浄による再生と、原液の濾過とを繰り返すことで、長期に亘って濾過を行うことができる。すなわち、廃濾過材の発生量を少なくすることができる濾過装置を提供することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明では、第１の口から筒形濾過エレメント内へ濾過材若しくは原液又は洗浄液を供給する。原液と洗浄液の流れ方向が同一であるため、洗浄の際に濾過材が螺旋筒の内周面から剥がれる心配がない。洗浄による再生と、原液の濾過とを繰り返すことで、長期に亘って濾過を行うことができる。すなわち、廃濾過材の発生量を少なくすることができる原液の濾過設備を提供することができる。
【００１５】
請求項４に係る原液の濾過設備は、第１の配管に、圧縮空気を供給する第６の配管を接続したことを特徴とする。再生工程の直後は、設備内の残液が溜まっている。この残液を圧縮空気で追い出すことにより、短時間で、次の原液濾過工程に移れる。この結果、生産性の向上を図ることができる。
【００１６】
また、再生工程中に、圧縮空気を洗浄液に混入すると、洗浄液中に大量の空気の泡が発生する。この泡は、破裂することで、夾雑物の除去や汚れた濾過材の除去に貢献し、再生工程の円滑化を促す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る濾過装置の基本構造を示す断面図であり、この濾過装置１０に収納する筒形濾過エレメント３０の詳細構造は、後述する。
【００１８】
濾過装置１０は、複数本の筒形濾過エレメント３０を筒ケース１１に収め、この筒ケース１１の一方の開口（図下側の開口）を第１エンドプレート１３で塞き、この第１エンドプレート１３に筒形濾過エレメント３０の一端を挿入して固定し、第１エンドプレート１３を第１の有底筒１４で囲い、この第１の有底筒１４に第１の口１５を設け、筒ケース１１の他方の開口（図上側の開口）を第２エンドプレート１７で塞ぎ、この第２エンドプレート１７に筒形濾過エレメント３０の他端を挿入して固定し、第２エンドプレート１７を第２の有底筒１８で囲い、この第２の有底筒１８に第２の口１９を設け、筒ケース１１に且つ第２エンドプレート１７の近傍に第３の口２１を設けてなる。
【００１９】
第１エンドプレート１３の縁と、第１の有底筒１４の縁とを合わせてクランプ２２で締結する。クランプ２２を外すことで、第１エンドプレート１３から第１の有底筒１４を簡単に外すことができる。
同様に、第２エンドプレート１７の縁と、第２の有底筒１８の縁とを合わせてクランプ２３で締結する。
【００２０】
また、第１の有底筒１４の底にドレーン口２４を設け、筒ケース１１に且つ第１エンドプレート１３近傍にドレーン口２５を設け、筒ケース１１に且つ第３の口２１の反対側、すなわち第３の口２１と対称の位置にサブ第３の口２６を設けることが望ましい。
このサブ第３の口２６は、第３の口２１と兼用することができ、必ずしも必要はないが、この実施例では、別個に設けた。
【００２１】
筒形濾過エレメント３０の構造を図２〜図３で説明する。
図２は図１の２部拡大図であり、断面が三角形又は略三角形を呈する線材３１を、三角形の底辺３２が筒の中心軸（長手中心軸）３３に平行になるように且つ隣り合う底辺３２、３２間に流体を通過させる隙間３４を確保して螺旋状に巻き螺旋筒３５を得る。
【００２２】
なお、線材３１は台形断面であってもよい。台形の場合は下底が底辺３２になるように配置する。したがって、線材３１は、三角形断面が望ましいが、台形断面のような略三角形断面であってもよい。
【００２３】
図３は図２の３−３線断面図であり、螺旋筒３５の内周面３６から中心軸３３に向かって複数のリブ３７を突出させる。複数のリブ３７は等ピッチで配置する。例えば３６個（本）であれば、１０°ピッチで配列すればよい。リブ３７の高さＨは、濾過材の予定厚さを考慮して決めることができる。すなわち、予定厚さが大きいときにはＨを大きくする。
【００２４】
また、リブ３７は細長の矩形断面でもよいが、図示するように、内周面３６に向かって先細りとなるテーパ部３８とすることが望ましい。隣り合うリブ３７、３７と内周面３６とで、ダブテイル（鳩の尾）の断面を形成させることができる。ダブテイル（鳩の尾）の断面に濾過材を充填すると、濾過材が剥がれにくくなり好ましい。
【００２５】
さらには、図２に示すように、リブ３７は中心軸３３に平行に延ばした直線リブとする。旋回リブでもよいが、製造コストが嵩むため、直線リブが好ましい。そして、本発明においては、濾過材、原液、洗浄液の全てを螺旋筒３５内へ供給する。この供給の形態を図面に基づいて次に説明する。
【００２６】
図４は濾過材貼り付け工程の説明図であり、（ａ）に示すように、白抜き矢印（５）のように濾過材４１を流す。など、濾過材４１（例えば珪藻土）は適当な液体（原液でもよい）に混ぜて流す。すると、液体は底辺３２と底辺３２との間の隙間３４を通過して筒外へ出る（矢印（６））。一方、濾過材４１は積層して、濾過層４２となる。すると、（ｂ）に示すように、リブ３７とリブ３７との間に濾過材４１が充填される。これで、濾過のための準備は完了した。
【００２７】
図５は濾過工程の説明図であり、（ａ）に示すように、矢印（７）のように原液を流す。原液に含まれている夾雑物は濾過層４２に留まり、綺麗な透過液が矢印（８）のように排出される。（ｂ）に示すように、原液が内から外へ流れ、この間に濾過層４２で濾過される。
ところで、濾過工程を続けると、夾雑物が濾過層４２に溜まり、いわゆる濾過抵抗が増大する。そこで、定期的又は適宜、次に述べる洗浄工程（再生工程と同意）を実施する。
【００２８】
図６は洗浄工程の説明図であり、（ａ）に白抜き矢印１０で示すように洗浄液（例えば綺麗な湯）を流して、夾雑物４３を洗い流す。このときに、洗浄液に気泡を混ぜておくと、気泡が破裂して夾雑物４３や濾過層４２の表層部分を微細化する作用を発揮する。その場合は、夾雑物４３や濾過材が微細粒となり、（ｂ）に示すように、濾過層４２を貫通して筒外へ流出する（矢印（１１））。
【００２９】
これで、図４（ａ）の状態に戻る。従来の技術では、再生工程で、濾過材の全量を新しい濾過材と交換していた。これに対して、本発明によれば、適時、濾過材を補充して、濾過層４２の厚さを回復させれば、濾過層４２は洗浄するだけで、何度も使い続けることができる。濾過材の有効利用を図ることができる。
【００３０】
次に、本発明の濾過装置１０を含む原液の濾過設備について説明する。
図７は本発明に係る原液の濾過設備の全体構成を示す図であり、原液の濾過設備５０は、濾過装置１０と、原液を蓄える原液タンク５１と、この原液タンク５１の原液を第１の口１５へ供給する第１の配管５２と、この第１の配管５２に介設したポンプ５３と、濾過材４１を蓄える濾過材タンク５４と、この濾過材タンク５４の濾過材４１を第１の配管５２を介して第１の口１５へ供給する第２の配管５５と、洗浄液を供給する洗浄液タンク５６と、洗浄液タンク５６から洗浄液を濾過材タンク５４へ供給する第３の配管５７と、濾過装置１０で濾過して得た透過液を第３の口２１から回収して透過液タンク５８へ送る第４の配管５９と、余剰の濾過材をサブ第３の口２６から濾過材タンク５４へ戻すリターン配管６１と、洗浄戻り液を第２の口１９から回収して濾過材タンク５４へ戻す第５の配管６２と、圧空タンク６３の圧縮空気を第１の配管５２に合流させる第６の配管６４と、ドレーン口２４からトレンチ６５まで延ばしたドレーン管６６と、ドレーン口２５からトレンチ６５まで延ばしたドレーン管６７と、第３の口２１から延ばしたドレーン管６８と、第２の口１９から延ばしたドレーン管６９となからなる。
【００３１】
以上の構成からなる原液の濾過設備の作用を、工程毎に図面に基づいて説明する。以下の図面において、太線で示す経路に存在する弁は開いており、太線外にある弁は閉じているものとする。
【００３２】
図８は濾過材貼り付け工程を説明する図であり、太線で示すように、濾過材タンク５４の濾過材４１を、第２の配管５５及び第１の配管５２により、濾過装置１０へ供給し、余剰の濾過材は、リターン配管６１及び第５の配管６２を通って濾過材タンク５４へ戻す。
一定時間が経過すると、濾過層（図４の符号４２）を濾過装置１０内に形成することができる。これで、濾過の準備が整ったことになる。
【００３３】
図９は原液の濾過工程を説明する図であり、太線で示すように、原液タンク５１の原液を第１の配管５２を用いて濾過装置１０へ送る。濾過を経て浄化された透過液は、第４の配管５９を介して透過液タンク５８へ送られる。濾過装置１０で行われる濾過工程は、図５に示すとおりである。一定時間が経過すると、濾過層に夾雑物が溜まって濾過作業が困難になる。そのときには、洗浄（再生）を行う。
【００３４】
図１０は洗浄工程を説明する図であり、濾過材タンク５４は空にしておく。そして、洗浄液タンク５６から綺麗な湯などの洗浄液を濾過材タンク５４に注入する。そして、太線で示すように、洗浄液を、第２の配管５５、第１の配管５２の順で流して濾過装置１０へ供給する。すると、図６（ａ）、（ｂ）で説明したように夾雑物が洗い流される。洗浄液の一部は第５の配管６２を介して濾過材タンク５４に戻って循環する。洗浄液の残部はドレーン管６８を介して排出される。
【００３５】
この際に、圧空タンク６３から第６の配管６４を介して第１の配管５２へ圧縮空気を吹き込むようにしてもよい。圧縮空気は洗浄液中に泡となって存在し、この泡が破裂することで洗浄性が高まるからである。
洗浄液は綺麗な方がよいので、洗浄液タンク５６から連続的に洗浄液を濾過材タンク５４へ供給することが望ましい。この供給量と同量のドレーンがドレーン管６８を介して排出される。この排出される洗浄液は、始め汚れているが、徐々に綺麗になる。そこで、一定以上清浄度が高まったら、洗浄を終える。
【００３６】
洗浄工程を終えるためにポンプ５３を止めると、濾過装置１０に洗浄液が残存している。この残存液を十分に排出してから、次の工程（原液の濾過工程）へ進める。この際に残存液の排出時間は短いほどよい。残存液の迅速な排出には次の方法が推奨できる。
【００３７】
図１１は残存液の排出工程を説明する図であり、圧空タンク６３から第６の配管６４を介して第１の配管５２へ圧縮空気を吹き込む。この圧縮空気は濾過装置１０内に至って、残存液を押し出す。この結果、残存液は、ドレーン管６６、６７、６８、６９を介して速やかに排出される。
一般に、第１の有底筒１４の底に溜まった残存液の排出には時間がかかる。本発明によれば、圧縮空気で押し出すため、排出時間が短くなる。
【００３８】
図８〜図１１で述べた作用は、適宜変更することができる。また、図７に示す配管系統は適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、原液の濾過技術に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る濾過装置の基本構造を示す断面図である。
【図２】図１の２部拡大図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】濾過材貼り付け工程の説明図である。
【図５】濾過工程の説明図である。
【図６】洗浄工程の説明図である。
【図７】本発明に係る原液の濾過設備の全体構成を示す図である。
【図８】図７での濾過材貼り付け工程を説明する図である。
【図９】図７での原液の濾過工程を説明する図である。
【図１０】図７での洗浄工程を説明する図である。
【図１１】図７での残存液の排出工程を説明する図である。
【図１２】従来の技術の基本原理を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…濾過装置、１１…筒ケース、１３…第１エンドプレート、１４…第１の有底筒、１５…第１の口、１７…第２エンドプレート、１８…第２の有底筒、１９…第２の口、２１…第３の口、２６…サブ第３の口、３０…筒形濾過エレメント、３１…線材、３２…底辺、３３…中心軸、３４…隙間、３５…螺旋筒、３６…内周面、３７…リブ、４１…濾過材、４２…濾過層、５０…原液の濾過設備、５１…原液タンク、５２…第１の配管、５３…ポンプ、５４…濾過材タンク、５５…第２の配管、５６…洗浄液タンク、５７…第３の配管、５８…透過液タンク、５９…第４の配管、６２…第５の配管、６３…圧空タンク、６４…第６の配管。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒の内から外へ原液を流すことで濾過する筒形濾過エレメントであって、
断面が三角形又は略三角形を呈する線材を、三角形の底辺が筒の中心軸に平行になるように且つ隣り合う底辺間に流体を通過させる隙間を確保して螺旋状に巻き、得られた螺旋筒の内周面から前記中心軸に向かって複数のリブを突出させ、これらのリブは前記中心軸に平行に延ばし、隣り合うリブ間に濾過材を充填することができるようにしたことを特徴とする筒形濾過エレメント。
【請求項２】
請求項１記載の筒形濾過エレメントを筒ケースに収め、この筒ケースの一方の開口を第１エンドプレートで塞き、この第１エンドプレートに前記筒形濾過エレメントの一端を挿入して固定し、前記第１エンドプレートを第１の有底筒で囲い、この第１の有底筒に第１の口を設け、前記筒ケースの他方の開口を第２エンドプレートで塞ぎ、この第２エンドプレートに前記筒形濾過エレメントの他端を挿入して固定し、前記第２エンドプレートを第２の有底筒で囲い、この第２の有底筒に第２の口を設け、前記筒ケースに且つ第２エンドプレートの近傍に第３の口を設けてなり、
前記第１の口から筒形濾過エレメント内へ前記濾過材若しくは原液又は洗浄液を供給し、余剰の濾過材若しくは原液を濾過してなる透過液又は洗浄に供した洗浄戻り液を前記第２の口又は第３の口から排出させる使用法に供することを特徴とする濾過装置。
【請求項３】
請求項２記載の濾過装置と、原液を蓄える原液タンクと、この原液タンクの原液を前記第１の口へ供給する第１の配管と、濾過材を蓄える濾過材タンクと、この濾過材タンクの濾過材を前記第１の口へ供給する第２の配管と、洗浄液を前記濾過材タンクへ供給する第３の配管と、前記濾過装置で濾過して得た透過液を前記第３の口から回収する第４の配管と、前記余剰の濾過材又は前記洗浄戻り液を前記第２の口又は第３の口から回収して前記濾過材タンクへ戻す第５の配管と、からなることを特徴とする原液の濾過設備。
【請求項４】
前記第１の配管に、圧縮空気を供給する第６の配管を接続したことを特徴とする請求項３記載の原液の濾過設備。

【図１】