JPH061206Y2 - 流体濾過装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はアルカリ洗浄液、水溶性油圧液、水溶性加工
液、一般洗浄水等の水溶液、フロン、有機溶剤、機械
油、油圧作動油、加工油、洗浄油等の排水溶液を浄化し
て有効液分を効率良く回収することができる流体濾過装
置に関する。

〔従来の技術〕 流体を電界中におくことで流体中の不純物を除去する技
術としては例えば同出願人が先に出願した特願昭61-142
292号（特開昭62-91214号公報）が存在し、ここには流
体濾過装置としての２種類の基本パターン、即ち、 本体容器を兼ねた外筒電極の内部空間の中心位置の本
体容器に対して電位差を有する内筒電極を配して両電極
間に処理対象液の流通空間を形成するとともに、該流通
空間内における内筒電極から離間した位置に濾過フィル
ターを配設したもの。外筒電極の内部空間の中心位置
に外筒電極と同電位となした内筒電極を配して両電極間
に処理対象液の流通空間を形成するとともに、内筒電極
の周囲に濾過フィルターを配し、このフィルター外表面
から離間した位置に外筒電極及び内筒電極に対して電位
差を有する荷電極を配置したもの。

が開示されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

これらは外筒電極と内筒電極間の流通空間に処理対象液
を通過させ、処理対象液に対して液中の不純物粒子のゼ
ーター電位を消失し得る大きさの電圧を印加し、液中不
純物粒子の有するゼーター電位を消失させることによっ
て不純物粒子を分子間力により凝集させ、この凝集粗粒
化した不純物を濾過フィルターで静電吸引しながら濾過
するものであった。

しかしながら、これら濾過装置では以下のような問題が
あった。即ち、濾過フィルターは電界中にはおかれてい
るもののその表面電位は比較的低く、このことが濾過フ
ィルターへの静電吸着能を低下せしめていた。また、濾
過フィルター表面にはゴミ粒子の連鎖体である予備濾過
層として機能するケーク層が形成されるものの、濾過フ
ィルター表面の電荷量が不十分であるため、各連鎖体の
立起状態が不十分であり、倒れ気味の連鎖体が互いに重
なるため連鎖体間に処理対象液の通水間隙が充分形成さ
れず、したがってケーク層の予備濾過層としての能力が
低く、このため装置全体の濾過性能が低いうえに、濾過
フィルターの目詰まりも早期に発生し、頻繁に濾過フィ
ルターを交換する必要があった。また目詰まりが早期に
発生することから本濾過装置に処理対象液を強制循環さ
せるために使用するポンプ圧力も早期に高まることとな
るので、ポンプに対する負荷も大きく高性能なポンプが
必要であった。また、濾過性能が低いことから、濾過フ
ィルターの小径化をはかることが困難であり、装置全体
の小形化に限界があった。

本考案はかかる現況に鑑みてなされたものであり、濾過
フィルターの静電吸引能を飛躍的に向上させて濾過性能
を著しく高めるとともに、処理対象液の通過間隙が良好
に形成されたケーク層を濾過フィルター表面に成層する
ことを可能にすることにより、浄化機能を著しく高める
ことができ、且つ装置の小形化、低コスト化も同時に達
成できる流体濾過装置を提供せんとするものである。

〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決した本考案の要旨は、本体容器を兼ねた
外筒電極の内部に本体容器と同電位とされた内筒電極を
配置して両電極間に処理対象液の流通空間を形成すると
ともに、該流通空間内に外表面に金属製多孔板又は金属
製網状体よりなる荷電極を直接配設した濾過フィルター
を配設し、且つ外筒電極と荷電極間及び内筒電極と荷電
極間に対し、液中不純物粒子の有するゼーター電位を低
下若しくは消去し得る大きさの電圧の印加手段を具備さ
せてなり、且つこの電圧印加手段としては、処理対象液
が水溶性液である場合には対設された電極間において１
cmあたりに換算して約１Ｖ／cm以上、約５０Ｖ／cm以下
の範囲内に交流電圧が印加できる交流電源装置を選択
し、他方、処理対象液が非水溶性液である場合には対設
された電極間において１cmあたりに換算して約４Ｖ／cm
以上、約２００Ｖ／cm以下の範囲内の交流電圧又は直流
電圧が印加できる交流電源装置あるいは直流電源装置、
若しくは同範囲の交流電圧と直流電圧の重畳電圧が印加
できる電源装置を選択したことを特徴とした点にある。
又、不純物のゼーター電位の打ち消しをより効率化する
為に外筒電極と荷電極間には多電極効果を有する多孔性
の誘電体層を介在させることが好ましい。

〔作用〕

このような構成の流体濾過装置は、外筒電極と内筒電極
間に形成された流通空間内に処理対象液を導入し、この
処理対象液に対し液中の不純物粒子が有するゼーター電
位を打ち消し得る電圧が印加される。この電圧の印加
は、荷電極が外筒電極と内筒電極に対して電位差を有し
ていることから、外筒電極と荷電極間及び荷電極と内筒
電極間で行われる。電圧印加により外筒電極と内筒電極
間には電界が発生し、この電界により不純物粒子の有す
るゼーター電位が打ち消されて分子間力による不純物粒
子の凝集粗粒化現象が生じる。電界印加によりゼータ電
位が消失して不純物粒子の凝集粗粒化が促進されるメカ
ニズムは本考案者による特開昭６２−９１２１４号等に
よっても開示されており、既に公知技術となっている。

印加される電圧としては、処理対象液が水溶性液である
場合には対設された電極間において１cmあたりに換算し
て約１Ｖ／cm以上、約５０Ｖ／cm以下の範囲内の大きさ
の交流電圧が選択され、他方、処理対象液が非水溶性液
である場合には対設された電極間において１cmあたりに
換算して約４Ｖ／cm以上、約２０Ｖ／cm以下の大きさの
範囲内の交流電圧又は直流電圧、若しくは同範囲の交流
電圧と直流電圧の重畳電圧が選択される。印加電圧の具
体的数値は不純物粒子及び処理対象液の種類によって適
宜設定されるが、概ね前記範囲内であれば絶縁破壊を起
こすことなく不純物粒子が有するゼータ電位を消失又は
低下させることができる。特に処理対象液が水溶性液の
場合は通常、電極の腐食の問題が浮上するが、本考案で
は水溶性液に対しては交流電圧を用いることでこの問題
を回避している。

本体容器外部から圧入された処理対象液は濾過フィルタ
ー表面に配置された金属製多孔板又は金属製網状体の孔
部を通じて濾過フィルター内部へ直接導入され、この流
体の流れに沿つて粗粒化した不純物粒子も濾過フィルタ
ーへ向かう。濾過フィルター表面に接触状態で配置され
た金属製多孔板又は金属製網状体は荷電されているか
ら、濾過フィルターの表面電位は高く、したがって液中
の不純物粒子はこの高い表面電荷にクーロン力で引き寄
せられ、効率良く濾過フィルター内へ誘導されるのであ
る。そしてフィルター表面では捕捉された不純物粒子は
更に粗粒化するとともに不純物粒子が数珠繋ぎ状に連鎖
した連鎖体の集合層であるケーク層が形成される。本考
案では濾過フィルター表面には金属製多孔板又は金属製
網状体よりなる荷電極が濾過フィルターに接触した状態
で配置されているいため、フィルターの表面電位は高
く、この為、フィルター表面に形成されたケーク層を構
成する不純物粒子の連鎖体は金属製多孔板又は金属製網
状体の面に対して立ち上がり、対設する電極面に引かれ
て立起状態が維持され、各連鎖体間には流体通過間隙が
良好に形成されるので、流体の通過を阻害することなく
不純物粒子の濾過が効果的になされ、予備濾過層として
の機能を充分発揮することが可能となって、精度の高い
濾過が可能となる。

又、外筒電極と荷電極間に多電極効果を有する誘電体層
を介在させたときには、外筒電極と荷電極間には実質的
に無数の電極が形成されたのと同じ効果を得ることがで
きるので、不純物粒子のゼーター電位の打ち消しはより
効果的に行われる。

〔実施例〕

次に本考案の詳細を図示した実施例に基づき説明する。
第１図は本考案の流体濾過装置の一実施例を示す端面説
明図である。

図中１は側面下部位置に処理対象液を流入させる為の流
入口２を開設した外筒電極であり、本体容器Ａを兼ねて
いる。該外筒電極１の内部空間の中心位置には該外筒電
極１と同電位にされた管状の内筒電極３が同心円状に配
設され、両電極間に処理対象液の流通空間４が形成して
いる。内筒電極３の上端は栓体５により閉止されるとと
もに内筒電極３の上部側壁には濾過済液体を容器外部へ
誘導する為の流入孔６が開設されている。又、内筒電極
３の下部は本体容器底部を貫通して本体容器外部に誘導
され、その下端には排出口７が開設されている。

又、流通空間４における内筒電極３を囲む位置には、内
筒電極３との間に液通過空間８を設けた状態で濾過フィ
ルター９が配設され、この濾過フィルター９の外表面に
は外筒電極１及び内筒電極３に対して電位差を有する荷
電極１０が接触状態で配置されている。図例のものは荷
電極10として金属製多孔板を用いているが金属製網状体
を用いることも可能である、荷電極10に対する電位差は
本体容器外部に配置された電源装置11から供給されてい
る。又、濾過フィルター９は内筒電極上端に取りつけら
れた上部押さえ板12と、内筒電極下部に挿通され下面が
押しバネ13によって押し上げられたリング状の下部押さ
え板14によって保持されている。

又、外筒電極１と荷電極３との間には多電極効果を有す
る多孔性の誘導体層15が配置されている。

濾過フィルター９としてはポリプロピレン等を素材とし
た網状体形状の誘電体繊維を用いることが誘電率の高さ
及び耐薬品性の観点から好ましいが、他の素材を用いる
ことも任意であり、例えば濾過フィルターの一部に繊維
状活性炭、粒状活性炭、ゼオライト更にはキレート樹脂
等の吸着剤から形成された吸着剤層を設けることもでき
る。

外筒電極１と荷電極10間に介在させる誘電体層15を構成
する誘電体としてはグラスウールやポリプロピレン等の
樹脂系のものが使用できるが、これら以外であっても電
圧が印加されたときに多電極効果が発揮できるものであ
れば他の素材を使用することを除外するものではない。

印加する電圧は処理対象液によって適宜設定される。例
えば水溶性液を対象とする場合は、水溶性液は電気が比
較的導通し易いことから印加電圧は低く設定する必要が
あり、また油液等の非水溶性液を対象とする場合は絶縁
性は前記水溶性液に比べて高いことから印加電圧はより
高めに設定することができる。本考案者が実験によって
確かめたところによると、水溶性液では対設された電極
間において１cmあたりに換算して１Ｖ〜５０Ｖ／cmの範
囲内の交流電圧の使用が好ましく、また非水溶性液では
４Ｖ〜２００Ｖ／cmの範囲内の交流若しくは直流電圧を
用いることが好ましいことが実験的に確認された。水溶
性液を対象としたときに交流電圧を使用するのは電極の
腐食を防ぐためである。又、処理対象液の種類によって
は交流と直流の重畳電圧を印加することも採用される。

このようにして構成される流体濾過装置を使用するに
は、先ず本体容器側面下部に形成された流入口２から処
理対象液を本体容器内部に導入し、流通空間内を上向流
で通過させる。流通空間４には誘電体層15と濾過フィル
ター層９が存在し、両者の中間には荷電極10が存在して
外筒電極１と荷電極１０間及び荷電極１０と内筒電極３
間に電界を形成している為、流通空間内を上昇する処理
対象液中の不純粒子は、そのゼーター電位を打ち消され
て分子間力により凝集粗粒化する。

流通空間４には誘電体層15と濾過フィルター９が配置さ
れており、ほとんどの処理対象液体は本体容器内部の外
周側に位置する誘電体層15を先ず通過した後、荷電極10
の孔部を通つて濾過フィルター内に流入する。誘電体層
15は多電極効果を有する多孔質体から形成されているの
で、誘電体は電界方向に分極して、誘電体層15の内部は
実質上、多数の電極が隣接配置された状態となり、誘電
体層内部を通過する処理液体中の不純物粒子のゼーター
電位の打ち消しは効率的に行われる。

ゼーター電位が打ち消された不純物粒子は分子間力によ
って凝集粗粒化した後、荷電極10の孔部を通じて濾過フ
ィルター９内に導入される、本考案では濾過フィルター
表面に荷電極が接触状態で配置され、フィルターの表面
電荷を著しく高めているので、凝集粗粒化した不純物粒
子はフィルターの表面電荷によって強力に吸引されて濾
過フィルター内に導入される。しかもフィルター表面に
は捕捉された不純物粒子によるケーク層が形成されてい
るので、濾過フィルターによる濾過効果に加えてケーク
層による濾過効果も発揮される。そしてケーク層が存在
することによって、濾過フィルターの目詰まりの発生も
著しく減少し、濾過フィルター９の長寿命化もはかられ
る。

濾過フィルター９を通過した濾過後の処理対象液は濾過
フィルター９と内筒電極３間に形成された液通過空間８
を上昇通過した後、内筒電極３上部に形成された流入孔
６から内筒電極管内に流入し、管内を下降して本体容器
下部に突出形成された排出口７から排出されるものであ
る。そして、排出口７から排出された濾過済液体は適宜
手段により流入口２に再度戻され、本装置内を複数回通
過させられることにより、高精度に浄化されるものであ
る。

本考案者は本装置の濾過効果を確かめる為に実験を行つ
た。実験は、フィルター表面に荷電極を配して直接荷電
した本考案装置（第１図参照）と、フィルター表面から
一定距離離間した位置に荷電極を配してフィルターに間
接荷電を行った従来の流体濾過装置、更に濾過フィルタ
ーを配するだけで全く荷電を行わない流体濾過装置の３
種類についておこなった。実験には公称１ミクロンの濾
過精度を有するφ62mm×250mmの大きさの濾過フィルタ
ーを用い、鉱油系作動油10を1.5/minの流量で濾過
装置内にポンプを用いて強制循環させ、該鉱油系作動油
中のゴミと水分の除去を行った。実験はそれぞれの濾過
装置を４日間連続運転させて行ない、開始時、１日目、
２日目、３日目、４日目における鉱油系作動油の汚染度
及び水分含有量を測定した。表１はその結果である。
尚、荷電電圧は２５Ｖの交流電圧を用いた。

４日目の汚染度を見てみると、「荷電なし」の場合の作
動油100ｍ当りのゴミの量は2.1mg、「間接荷電」の場
合が0.5mgであるのに対し本願考案装置（直接荷電）の
場合は0.3mgであり、ゴミ除去に対して本考案装置が極
めて優れた性能を有していることがわかる。又、水分含
有率を見たときにも、「荷電なし」の場合が205ppm、
「間接荷電」の場合が72ppmであるのに対し本願考案装
置（直接電荷）では49ppmという低濃度を示しており、
水分除去に対しても本装置は優れた性能を有しているこ
とがわかる。

第２図(イ)，(ロ)は本考案の他の実施例であり、濾過フィ
ルター９と誘電体層15間に処理対象液が自由に通過でき
る空間16を設けて、濾過フィルター９と誘電体層15とを
離間させ、濾過フィルター外表面には多孔板状の荷電極
10を設けるとともに、誘電体層15の内面には荷電極10と
同電位となした第２荷電極17を対設した場合である。図
例のものでは流入口２は本体容器Ａの上部側壁に設けら
れているが、この位置は下部側壁であってもよい。

第３図(イ)，(ロ)は更に別の実施例であり、外表面に荷電
極10を接触配置した濾過フィルター９を、外筒電極１と
同電位となした中央電極18の周りに放射状に設け、本体
容器内下部には各内筒電極３下端から排出される濾過済
流体を集める為の集合空間19を設けるとともに、本体容
器下部側壁には集めた濾過済液体を容器外部に排出する
為の集合排出口７′を設けた場合である。この場合、本
体容器Ａの大きさはやや大きくなるものの、処理対象液
体と荷電極10及び濾過フィルター９との接触面積を増や
すことが可能となるので、大量の処理対象液を浄化処理
できる大容量型の流体濾過装置を提供することが可能と
なる。尚、図中20として示したものは本装置を停止した
ときに装置内部に残留した処理対象液を装置外部へ排出
する為のドレンである。

以上のように本考案にかかる流体濾過装置は、濾過フィ
ルターの表面に荷電極を接触状態で配置したので、フィ
ルターの表面電荷が高まり、フィルターによる濾過効果
を飛躍的に高めることができる、しかも、フィルター表
面には不純物粒子によるケーク層が形成され不純物粒子
は先ずこのケーク層で濾過される為、濾過フィルターの
目詰まりも防止することができる。

そして、本考案の流体濾過装置はアルカリ洗浄液、水溶
性油圧液、水溶性加工液、一般洗浄水等の水溶液、フロ
ン、有機溶剤、機械油、油圧作動油、加工油、洗浄油等
の排水溶液のいずれに対しても使用することができ、こ
れら処理対象を浄化して再利用することができる。

〔考案の効果〕

本考案の流体濾過装置は、本体容器を兼ねた外筒電極の
内部に本体容器と同電位とされた内筒電極を配置して両
電極間に処理対象液の流通空間を形成するとともに、該
流通空間内に外表面に金属製多孔板又は金属製網状体よ
りなる荷電極を直接配設した濾過フィルターを配設し、
且つ外筒電極と荷電極間及び内筒電極と荷電極間に対
し、液中不純物粒子の有するゼーター電位を低下若しく
は消去し得る大きさの電圧の印加手段を具備させてな
り、且つこの電圧印加手段としては、処理対象液が水溶
性液である場合には対設された電極間において１cmあた
りに換算して約１Ｖ／cm以上、約５０Ｖ／cm以下の範囲
内の交流電圧が印加できる交流電源装置を選択し、他
方、処理対象液が非水溶性液である場合には対設された
電極間において１cmあたりに換算して約４Ｖ／cm以上、
約２００Ｖ／cm以下の範囲内の交流電圧又は直流電圧が
印加できる交流電源装置あるいは直流電源装置、若しく
は同範囲の交流電圧と直流電圧の重畳電圧が印加できる
電源装置を選択した構成とした。

このように金属製多孔板又は金属製網状体よりなる荷電
極を濾過フィルター表面に直接配設したことにより、濾
過フィルター表面を覆う荷電極の通水孔を通じて処理対
象液を多量に濾過フィルター内に導入することが可能で
あり、濾過フィルター表面に荷電極が直接配設されてい
ることから、濾過フィルター表面の電位を飛躍的に高め
ることが可能であり、液中の不純物粒子をフィルター表
面に静電吸引する能力、即ち捕捉能力を飛躍的に高める
ことができる。またフィルター表面の電位が高いことか
ら、フィルター表面に形成される不純物粒子の連鎖体は
対設する電極に向かつて立起して各連鎖体の間には通水
間隙が形成され、全体として良好なケーク層が形成され
るので、当該ケーク層は流体の通過を阻害することなく
予備濾過層としての機能を充分発揮することができる。
そして、予備濾過層としてのケーク層が存在すること
で、濾過効果が一層高まるとともにフィルター本体の目
詰まりも少なくなり、フィルター寿命を延ばすことが可
能となる。またフィルターの目詰まりが発生しにくいこ
とからポンプ圧力も低くて済み、安価なポンプを使用す
ることができる。更に、フィルター表面の電位が高く、
フィルター表面への不純物粒子の捕捉効果が高いことか
ら濾過フィルター自体の小型化をはかることが可能であ
り、流体濾過装置の小形化も実現することができる。そ
して、本考案で処理対象液が水溶性液であるか非水溶性
液であるかによって印加電圧をそれぞれ上記電圧範囲内
に設定しているので、絶縁破壊を起こすことなく、対象
液中の不純物粒子がもつゼータ電位を消失または低下さ
ることができる。

また、外筒電極と荷電極間に多電極効果を有する誘電体
層を配設したときには外筒電極と荷電極間には無数の電
極が隣接配置されたのと同じ状態となるので、不純物粒
子のゼータ電位の中和はより効率的に行われる。

このように本考案の構成によれば、従来のこの種の流体
濾過装置に比べて、格段に優れた濾過性能を有し、且つ
安価で長寿命であり、しかも小形化も容易な流体濾過装
置を提供することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図(イ)，(ロ)は本考案にかかる流体濾過装置の一実施
例を示す端面説明図、第２図(イ)，(ロ)及び第３図(イ)，
(ロ)は他の実施例である。 Ａ：本体容器、 １：外筒電極、 ２：流入口、 ３：内筒電極、 ４：流通空間、 ５：栓体、 ６：流入孔、 ７：排出口、 ７′：集合排出口、 ８：液通過空間、 ９：濾過フィルター、 10：荷電極、 11：電源装置、 12：上部押さえ板、13：押しバネ、 14：下部押さえ板、15：誘電体層、 16：空間、 17：第２荷電極、 18：中央電極、 19：集合空間。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】本体容器を兼ねた外筒電極の内部に本体容
   器と同電位とされた内筒電極を配置して両電極間に処理
   対象液の流通空間を形成するとともに、該流通空間内に
   外表面に金属製多孔板又は金属製網状体よりなる荷電極
   を直接配設した濾過フィルターを配設し、且つ外筒電極
   と荷電極間及び内筒電極と荷電極間に対し、液中不純物
   粒子の有するゼーター電位を低下若しくは消去し得る大
   きさの電圧の印加手段を具備させてなり、且つこの電圧
   印加手段としては、処理対象液が水溶性液である場合に
   は対設された電極間において１cmあたりに換算して約１
   Ｖ／cm以上、約５０Ｖ／cm以下の範囲内の交流電圧が印
   加できる交流電源装置を選択し、他方、処理対象液が非
   水溶性液である場合には対設された電極間において１cm
   あたりに換算して約４Ｖ／cm以上、約２００Ｖ／cm以下
   の範囲内の交流電圧又は直流電圧が印加できる交流電源
   装置あるいは直流電源装置、若しくは同範囲の交流電圧
   と直流電圧の重畳電圧が印加できる電源装置を選択して
   なる流体濾過装置。
2. 【請求項２】外筒電極と荷電極間に多電極効果を有する
   多孔性の誘電体層を介在させてなる前記実用新案登録請
   求の範囲第１項記載の流体濾過装置。