JPH038419A - 液体濾過装置の濾過膜の目詰り防止方法及び液体濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は濾過膜により液体を濾過するようにした液体濾
過装置の濾過膜の目詰り防止方法及び液体濾過装置に関
する。

（従来の技術） 従来より、例えば井戸水から不純物を取除いて純水を得
るための装置としては、イオン交換樹脂を用いたものが
あった。ところが、このものでは、不純物の吸着により
早期にイオン交換樹脂の機能が低下するため、再生作業
を行う関度が高く高コストとなっていた。このため、近
年では、精密濾過膜、限外濾過膜、逆浸透膜等の濾過膜
を用いた液体濾過装置が供されている。

この種の液体濾過装置の要部構成を第１０図を参１Ｉ（
（Ｌ　テ述べる。この第１０図はバイブ状の耐圧容器１
に濾過部材２を内蔵した一般にモジュール３と称される
ものを示している。この場合、濾過部材２は、多数の透
孔４ａを有する集液管４の周りに長尺な濾過膜５を、ネ
・ソト状のスペーサ６を挟んで螺旋状に巻込んで構成さ
れている。このものは、図示しない高圧ポンプにより耐
圧容器１の注液口１ａから原液（例えば井戸水）を注入
すると、濾過膜５による濾過作用あるいは逆浸透作用に
より、ａ遇されて不純物が取除かれた透過液（純水）が
集液管４を通って透過液口（図示せず）から得られ、ま
た、不純物が濃縮された濃縮液が濃縮液口（図示せず）
から得られるようになっている。

このようなモジュール３を用いた液体濾過装置は、イオ
ン交換樹脂を用いたものと比べ効率の良い濾過ができ、
また、特に濾過膜５を螺旋状に巻込んでいるので、濾過
膜５面積を太き（できてコンパクトで高能力が得られる
もの、である。さらに、長期間にわたって安定した透過
液が得られ、再生作業の回数も少なく済ませることがで
きる。この場合、再生作業即ち濾過膜５の表向に付着し
た不純物の除去作業は、濾過とは逆向きに洗浄液等の液
体を流すこと（逆洗）によりなされる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記濾過膜５に付着した不純物は、逆洗によ
りほとんどのものが膜面から遊離して除去される。とこ
ろが、特にシリカ分は膜面に付着しやすく且つ膜面から
剥離しにくい性質があり、このシリカ分を除去するには
逆先に長い時間がかかるようになる。このため、従来よ
り、井戸水のような原液中にシリカ分を多く含んでいる
ものの場合には、比較的早期に濾過膜５が目詰りし、さ
らに、濾過膜５の再生作業に苦慮していた。

このような問題点を解消するために、原液を酸性とした
のちモジュール３を通すようにしてシリカ分の濾過膜５
への付むを少なくする試みや、度使用した透過液を原液
に混合して原液中のシリカ分の濃度を低くしてからモジ
ュール３を通すといった試みがなされている。しかしな
がら、現実にはこれらの試みではさほどの効果は得られ
てはいなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、シリカ分の濃度の高い液体を濾過する場合であっても
、濾過膜からの不純物の剥離を効果的に行うことができ
る、あるいは濾過膜への不純物の付着を極力抑えること
ができ、ひいては濾過膜の再生作業を短時間で容易に行
うことができる液体濾過装置の濾過膜の目詰り防止方法
を提供するにある。さらに、本発明の目的は、コンパク
トで高能力の装置であって、上記方法を具体化し、濾過
膜の再生作業を短時間で容易に行うことができる液体濾
過装置を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の第一の液体濾過装置の濾過膜の目詰り防止方法
は、濾過時とは逆向きに液体を流す際に、濾過膜と液体
とを相対的に振動させるところに特徴を有する。また、
本発明の第二の液体濾過装置の濾過膜の目詰り防止方法
は、液体を、濾過する際に、濾過膜と液体とを相対的に
振動させるところに特徴を有する。

そして、本発明の液体濾過装置は、濾過膜を長尺形状と
し、この濾過膜を薄板状の振動体を添設した状態で螺旋
状に巻込んで濾過部材を構成すると共に、前記濾過部材
を収納する容器に前記振動体を振動させる励振装置を設
けたところに特徴を白゛する。また、濾過膜を中空糸状
とし、この中空糸状の濾過膜をこれらの間に振動体を挟
んだ状態で多数本束ねて濾過部材を構成すると共に、前
記濾過部材を収納する容器に前記振動体を振動させる励
振装置を設けるようにしても良い。さらには、濾過部材
を収納した容器内にポンプからの液体をＯｔ給するため
の給液管に、前記ポンプからの液体を振動させる励振装
置を設けることもできる。

（作用） 上記第一の方法によれば、濾過膜と液体との相対的な振
動によりその濾過膜に付着していた不純物粒子が膜面か
ら振払イ）れるようになって遊離し、濾過とは逆向きに
流れる液体によって濾過膜からはぎ取られて除去される
ようになる。また、第二の方法によれば、濾過膜により
濾過される不純物粒子は、濾過膜と液体との相対的な振
動により振払われるようになって膜面に付着しにくくな
る。

そして、本発明の液体濾過装置によれば、励振装置を作
動すると、長尺な濾過膜に添設された薄板状の振動体を
介して濾過膜が振動するようになる。この場合、上記の
ように、濾過膜再生のための逆洗時に励振装置を駆動し
て濾過膜を振動させることにより、濾過膜に付着してい
た不純物粒子を振払うようにして除去することができ、
また、液体の濾過時に励振装置を作動して濾過膜を振励
させることにより、液体中の不純物粒子は膜面に付着し
にくくなる。また、中空糸状の濾過膜の間に振動体を挟
んだ状態で多数本束ねるようにしたものでも同様に作用
する。さらには、給液管に励振装置を設けて’ｔｌｋ体
を振動させるようにしても、濾過膜とその液体との相対
的な振動が得られる。

この場合でも上記同様に、励振装置を、濾過膜再生のた
めの逆洗用の液体を供給するための給液管に設けて逆洗
時に駆動しても、濾過すべき液体を供給するための給液
管に設けて濾過時に駆動するようにしても良い。

（実施例） 以下本発明を井戸水から純水を生成する液体濾過装置に
適用したいくつかの実施例について説明する。

（１）第−実施例 本第一実施例の装置は、請求項３の発明に対応しており
、以下これについて第１図及び第２図を参照して説明す
る。

第１図は本実施例に係るモジュール１１の構成を示し、
ここで、１２は円筒状をなす耐圧容器であり、この胴部
には、図示左端側に注液口１３が設けられていると共に
、図示右端側に濃縮液口１４が設けられている。また、
この耐圧容器１２の右端面は、蓋部１５が芒脱可能に取
付けられ、この蓋部１５の中央に透過液口１６が設けら
れている。さらに、耐圧容器１２の左端部には装置室１
２ａが設けられており、この装置室１２ａ内に後述する
励振装置１７が配設されている。そして、この耐圧容器
１２内には濾過部月１８が収容される。この濾過部材１
８は以下のように構成されている。

即ち、第２図において、１９は濾過膜であり、これは例
えば変成ポリビニルアルコール系スキン層等の合成高分
子系複合膜よりなり、帯状の長尺形状とされている。２
０は集水管であり、これは例えば硬質塩化ビニルよりな
り、多数の透孔２０ａを有する細管状をなしている。２
１は例えばプラスチック製のスペーサであり、これは、
ネット状をなし、前記濾過膜１９の一方の面全体に例え
ば接着により設けられている。２２は振動体であり、こ
れは、例えばステンレス鋼等の硬質の金属よりなり、前
記濾過膜１つの幅・」法に対応した長さの薄板状をなし
ている。また、この振動体２２には多数の透孔２２ａが
形成されている。そして、前記振動体２２は濾過膜１９
の膜面に適宜の間隔をおいて複数個が添設され、この状
態で濾過膜１つは前記集水管２０の外周に螺旋状に巻込
まれている。さらにこの状態で、第１図に示す例えばガ
ラス繊維を含んだプラスチックよりなる透過性を備える
円筒状のシェル２３内に挿入され、以て濾過部材］８が
構成されている。

この濾過部材１８は、シェル２３の両端部の径大部２３
ａ、２３ａの外周をパツキン２４にて耐圧容器１２の内
周面に密着させた状態に固定される。このとき、前記集
水管２０の端部は前記透過液口１６に連結され、また、
前記振動体２２は前記励振装置１７に連結された伝達部
材２５に連結されるようになっている。この励振装置１
７は、例えば圧電形の超音波振動発生装置からなり、通
電により超音波振動を発生し、以て、この振動が伝達部
祠２５を介して伝達されて振動体２２が振動するように
なっている。

以上のように構成されたモジュール１１は、図示はしな
いが、濾過システムに組込まれ、このとき前記注液口１
３が高圧ポンプに連結され、濃縮液口１４及び透過液口
１６は夫々排水パイプ及び通過水パイプに連結される。

次に、上記ｔＭ成の作用について説明する。

濾過システムが駆動すると、高圧ポンプにより井戸水が
注液口１３からモジュール１１内に注入される。すると
、この加圧された井戸水が濾過膜１９を透過し、濾過膜
１９の濾過作用及び逆浸透作用により井戸水中の不純物
が濾過分離されるようになる。このとき、濾過膜１つを
透過した純水成分が透孔２０ａを通って集水管２０に集
められ、透過液口１６から純水として得られるようにな
る。

また、シリカ分を含む不純物が〆層線された濃縮液が濃
縮液口１４から得られ排水されるようになる。

この場合、濾過膜１９は螺旋状に巻込まれているので、
膜面積は極めて大きくなり、濾過部材１８としてはコン
パクトであるにもかかわらず高性能な濾過を行うことが
できる。

而して、使用を続けると、不純物の付若により次第に濾
過膜１９が０詰りして行き、濾過効率が低下する。この
ため、例えば定期的に逆先による不純物の除去作業が行
われる。こ、の除去作業は請求項１の発明に対応する。

さて、この逆洗はモジュール１１に対し、透過液口１６
及び濃縮液口１４から高圧で洗浄液を流すと共に、励振
装置１７を駆動することによりなされる。これにより、
この逆洗時において、振動体２２が振動しこれに伴いこ
の振動体２２に密接している濾過膜１つが振動するよう
になる。そして、濾過膜１９の振動により、付着してい
た不純物粒子が膜面から振払われるようになって遊離し
、その不純物が濾過とは逆向きに流れる洗浄液によって
濾過膜１９からはぎ取られて除去されるようになる。

よって、この場合、濾過膜１９に付若しやすく剥離しに
くいシリカ分が井戸水中に高濃度で含まれているり（情
があっても、振動により濾過膜１つから剥離されやすく
なって、不純物の除去効果に優れたものとなる。この結
果、濾過膜１９の再生作業を短時間で容易に？Ｔうこと
ができるものである。

次に、励振装置１７を濾過時に駆動させる場合について
説明する。この濾過方法は請求項２の発明に対応する。

この場合には、濾過システムを駆動すると励振装置１７
も同時に駆動されるように構成しておく。

すると、濾過膜１９が振動すると共に、加圧された井戸
水がその濾過膜１９を透過し、上記同様に、濾過膜１９
を透過した純水成分が透孔２０ｇを通って集水管２０に
集められて透過液口１６から純水として得られるように
なり、また、不純物が濃縮された濃縮液が濃縮液口１４
から得られ排水されるようになる。

而して、このとき、濾過膜１９によりａ遇されるシリカ
分を含む不純物粒子は、濾過膜１９の振動により常に振
払われるようになって膜面に付着しにくくなる。従って
、井戸水中に含まれていたほとんどの不純物は、膜面に
付着することなく濃縮液中に含まれるようになり、濃縮
液口１４がら排出されるようになる。

よって、この場合、濾過膜１９への不純物の併行を極力
抑えることができ、ひいてはｇ詰りによる濾過効率の低
下も遅くなり、定期的、に行われる濾過膜１９の再生作
業も短時間で容易に行うことができるものである。

このように本実施例によれば、コンパクトで濾過能力に
優れた装置であって、励振装置１７を駆動することによ
り、長尺な濾過膜１９に添設された薄板状の振動体２２
を介して濾過膜１９を振動させることができる。従って
、濾過膜１９の再生のための逆洗時に励振装置１９を駆
動することにより、濾過膜１つに付着していた不純物粒
子を振払って除去することができ、あるいは、井戸水の
濾過時に励振装置１７を駆動することにより、井炉水中
の不純物粒子を膜面に付着しにくくすることができる。

この結果、濾過膜１９の再生作業を短時間で容易に行う
ことができるものである。

（２）第二実施例 次に、本発明の第二実施例について、第３図及び第４図
を参照して説明する。

この第３図及び第４図は請求項４に対応した構成の本実
施例に係るモジュール２６を示している。

本実施例が上記第一実施例と異なるところは、濾過部材
２７の構成にある。即ち、この濾過部材２７は、例えば
ポリスルホン系の合成高分子膜よりなる中空糸状の濾過
膜２８を、多数本束ねた状態で、ガラス繊維を含んだプ
ラスチックよりなり透過性を備える円筒状のシェル２つ
内に収容してなるものである。そして、多数本の中空糸
状の濾過膜２８間には、例えばステンレス鋼等の硬質の
金属よりなる、棒状の振動体３０及び円筒状の振動体３
１が挟まれた状態とされている。この場合、第４図に示
すように、振動体３０は濾過部材２７の中心部に配置さ
れ、振動体３１は径の異なる複数個か同心円状に配置さ
れている。

このように構成された濾過部月２７は、耐圧容器３２内
に固定され、このとき、前記振動体３゜及び３１が装置
室３２ａ内に配設された励振装置３３に伝達部材３４を
介して連結される。これにより、励振装置３３を駆動す
ると振動体３０及び３１が振動し、これに密接している
ｆｇ過膜２８が振動するようになる。

この構成において、高圧ポンプにより井戸水を注液口３
５から注入すると、その井戸水が濾過膜２８の中空内を
流れ、このときの濾過膜２８の濾過作用及び逆浸透作用
により、濾過された純水成分が濾過膜２８を外周側へ透
過して透過液口３６゜３６から純水としてＩＨられるよ
うになる。また、シリカ分を含む不純物が濃縮された濃
縮液が濾過膜２８の中空内を通って濃縮液口３７から得
られ排水されるようになる。この場合、濾過膜２８は中
空糸状とされ、これが多数本束ねられているので、膜面
積は極めて大きくなり、濾過部祠２７としてはコンパク
トであるにもかかわらず高性能な濾過を行うことができ
る。そして、励振装置３３を駆動することにより、濾過
膜２８を振動させることができるので、上記第一実施例
と同様に、濾過膜２８の再生のための逆洗時に励振装置
３３を駆動することにより（請求項１の発明に対応）、
濾過膜２８に付むしていた不純物粒子を振払って除去す
ることができ、あるいは、井戸水の濾過時に励振装置３
３を駆動することにより（請求項２の発明に対応）、井
戸水中の不純物粒子を膜面に付若しにくくすることがで
きる。この結果、濾過膜２８の再生作業を短時間で容易
に行うことができるものである。

尚、上記各実施例では、励振装置１７及び３３に夫々振
動体２２及び３０．３１を伝達部材２５及び３４によっ
て直接的に連結させるようにしたが、第５図に示すよう
に、励振装置３８をケース３９内に配設して耐圧容器４
０内とは隔てられた状態とし、そのケース３つの外壁部
３９ａを介して図示しない振動体に連結された伝達部材
４１に振動を伝達させるようにしても良い。

また、上記第−実施例では、濾過膜１９の幅方向に延び
る長尺仮状の振動体２２を濾過膜１つの膜面に適宜間隔
をおいて設けたか、第６図に示すように、多数の透孔４
２ａを−Ｈした広幅の薄阪状の振動体４２を濾過膜４３
と共に巻込むようにしたり、又は、例えば金属等の硬質
飼料からなるネット状の振動体４４としてこれをスペー
サ兼用とすることも考えられる。

（３）第三及び第四実施例 まず、請求項１及び５に対応する第二。実施例について
、第７図及び第８図を参照して説明する。

第７図において、４５はモジュールであり、これは、耐
圧容器４６内に濾過部材４７を収容して９：、Ｓ成され
ている。この濾過部材４７は、詳しく図示はしないが、
集水管４８の周りに、合成高分子系複合膜からなる濾過
膜をネット状のスペーサを挟んで巻込んだものをシェル
４９に挿入して構成され、振動体２２を備えない他は第
一実施例の濾過部材１８と同様である。そして、前記耐
圧容器４６には、注液口５０．濃縮液口５１及び透過液
口５２が設けられている。

以上のように構成されたモジュール４５は、濾過システ
ム５３に組込まれる。このとき、前記注液口５０は、井
戸水を高圧で耐圧容器４６内に供給するための図示しな
いバイブに連結され、濃縮ｉｌ１口５１は、図示しない
排水パイプに連結される。

そして、前記透過７１１口５２は、給液管５４に連結さ
れる。この給液管５４は切替弁５５を備え、これを介し
て、透過水バイブ５６あるいは洗浄液パイプ５７に選択
的に連結されるようになっている。

さらに、前記洗浄液バイブ５７は、洗浄液用高圧ポンプ
５８を介して図示しない洗浄液タンクに接続されている
。前記切替弁５５は、濾過時には前記透過液口５２を透
過水バイブ５６に連結させ、逆洗時には透過液口５２を
洗浄液パイプ５７に連結させるように構成されている。

さて、前記給液管５４には該給液管５４に連通して装置
室５つが設けられており、この装置室５９内には、第８
図に示すように、例えば圧電形の超音波振動発生装置か
らなる励振装置６０が配設されている。そして、装置室
５９の開口部分には、ダイアフラム６１かＯリング６２
及び締付リング６３により該装置室５９内を密閉するよ
うに設けられている。このダイアフラム６１には、前記
励振装置６０のアクチュエータ６０ａが接していて、励
振装置６０を駆動することによりダイアフラム６１を介
して前記給液管５４内の液体この場合洗浄液を振動させ
るようになっている。

次に、上記構成の作用について説明する。

濾過時には、上記第一実施例と同様に、井戸水が注；ｆ
ｋ口５０から容器４６内に高圧で注入され、濾過部材４
７により濾過されて純水成分が透過液口５２から得られ
る。この場合、透過液口５２は切替弁５５を介して透過
水バイブ５６に連結されている。

そして、逆洗時には、切替弁５５により透過液口５２が
洗浄液バイブ５７に連結され、洗浄液用高圧ポンプ５８
によって洗浄液タンクからの洗浄液が透過液口５２から
容器４６内に高圧で（供給される。このとき、励振装置
６０が駆動されてダイアフラム６１が振動し、前記洗浄
液用高圧ポンプ５８から容器４６内に供給される洗浄液
が振動するようになる。これにより、容器４６内の濾過
膜と洗浄液とが相対的に振動するようになり、濾過膜に
付着していた不純物粒子が膜面から振払われるようにな
って３１２離し、その不純物が洗浄液によって濾過膜か
らはぎ取られて除去されるようになる。

従って、上記各実施例と同様に、濾過膜の再生作業を短
時間で容易に行うことができるものである。

第９図は本発明の第四実施例を示すもので、上記第三実
施例と異なるところは、高圧ポンプ６４から容器４６内
に供給される井戸水を振動させるための励振装置を配設
した装置室６５を、注液口５０に連結された給液管６６
の注液口５０近傍部位に設けた点である。

この構成では、井戸水の濾過時に励振装置を駆動するこ
とにより、容器４６内の濾過膜と井戸水とを相対的に振
動させることができる（請求項２の発明に対応）。従っ
て、井戸水中のシリカ分を含む不純物粒子が常に振払わ
れるようになるので、濾過膜への不純物の付芒を極力抑
えることができ、ひいては濾過膜の再生作業も短時間で
容易に行うことができるものである 尚、これら第三、第四実施例のように、直接には液体を
振動させる場合でも、励振装置を、給液管でなく濾過部
材を収容した容器に設けるようにしても良い。

その他、本発明は上記し且つ図面に示した各実施例に限
定されるものではなく、例えば振動体としては金属製の
ものに限らずセラミック製でも良く、また、励振装置と
しては超音波振動子に限らず電磁的振動発生装置であっ
ても良い。さらには、井戸水の濾過に限らず、様々な液
体の濾過分離に適用できる等、要旨を逸脱しない範囲内
で種々の変更が可能である。

［発明の効果］ 以上の説明にて明らかなように、本発明によれば次のよ
うな優れた効果を奏する。

即ち、請求項１の液体濾過装置の濾過膜の目詰り防止方
法によれば、濾過Ｉｆｆ、の振動により、濾過膜からの
不純物の剥離を効果的に行うことができるから、濾過膜
の再生作業を短時間で容易に行うことができる。

請求項２の液体濾過装置の濾過膜の目詰り防止方法によ
れば、濾過膜への不純物の付着を極力抑えることができ
、ひいては濾過膜の再生作業を短時間で容易に行うこと
ができる。

請求項３．請求項４及び請求項５の液体濾過装置によれ
ば、上記方法を効果的に具体化でき、濾過膜に付着して
いた不純物粒子を振払って濾過膜の再生作業を短時間で
容易に行うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を小す要部の縦断面図、第
２図は同一部を破断して示す濾過部材の斜視図、第３図
は本発明の第二実施例を示す要部の縦断面図、第４図は
同濾過部材の縦断側面図であり、また、第５図は本発明
の他の実施例を示す要部の縦断面図、第６図は本発明の
他の実施例を示す第２図相当図である。また、第７図は
本発明の第三実施例を示す要部の縦断面図、第８図は同
励振装置部分の拡大縦断面図、第９図は本発明の第四実
施例を示す第７図相当図である。そして、第１０図は従
来例を示す要部の一部を破断した斜視図である。 図面中、１２．’３２，４０．４６は耐圧容器（容器）
　、１２　ａ　、３２　ａ　、　　５９．６５は装置室
、１７、　３３．３８．６０は励振装置、１８，２７゜
４７は濾過部材、１９，２８．４３は濾過膜、２２．３
０，３１，４２．４４は振動体、２５．３４．４１は伝
達部材、５４．６６は給ｉｔｌ管、５８゜６４は高圧ポ
ンプ（ポンプ）を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体を濾過膜を透過させて濾過する方法において、
   濾過時とは逆向きに液体を流す際に、前記濾過膜と前記
   液体とを相対的に振動させることを特徴とする液体濾過
   装置の濾過膜の目詰り防止方法。 ２、液体を濾過膜を透過させて濾過する方法において、
   液体を濾過する際に、前記濾過膜と前記液体とを相対的
   に振動させることを特徴とする液体濾過装置の濾過膜の
   目詰り防止方法。 ３、濾過膜からなる濾過部材により液体を濾過するよう
   にしたものであって、前記濾過膜を長尺形状とし、この
   濾過膜を薄板状の振動体を添設した状態で螺旋状に巻込
   んで前記濾過部材を構成すると共に、前記濾過部材を収
   納する容器に前記振動体を振動させる励振装置を設けた
   ことを特徴とする液体濾過装置。 ４、濾過膜からなる濾過部材により液体を濾過するよう
   にしたものであって、前記濾過膜を中空糸状とし、この
   中空糸状の濾過膜をこれらの間に振動体を挟んだ状態で
   多数本束ねて前記濾過部材を構成すると共に、前記濾過
   部材を収納する容器に前記振動体を振動させる励振装置
   を設けたことを特徴とする液体濾過装置。 ５、濾過膜からなる濾過部材により液体を濾過するよう
   にしたものであって、前記濾過部材を収納した容器内に
   ポンプからの液体を供給するための給液管に、前記ポン
   プからの液体を振動させる励振装置を設けたことを特徴
   とする液体濾過装置。