特開 2024-64606 ろ過システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024064606

(43)【公開日】2024-05-14

(54)【発明の名称】ろ過システム

(51)【国際特許分類】

   B01D 37/04 20060101AFI20240507BHJP

   G06N 20/10 20190101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

B01D37/04

G06N20/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022173319

(22)【出願日】2022-10-28

(71)【出願人】

【識別番号】000176752

【氏名又は名称】三菱化工機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137338

【弁理士】

【氏名又は名称】辻田 朋子

(74)【代理人】

【識別番号】100224719

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 隆治

(72)【発明者】

【氏名】高橋 信行

(72)【発明者】

【氏名】杉内 卓矢

【テーマコード（参考）】

4D116

【Ｆターム（参考）】

4D116KK04

4D116KK06

4D116QA13C

4D116QA13D

4D116QA13E

4D116QA22A

4D116QA22F

4D116QA23A

4D116QA23F

4D116QA60

4D116QC20A

4D116QC20B

4D116QC20D

4D116QC22A

4D116QC22B

4D116QC23A

4D116QC23D

4D116QC24

4D116QC26

4D116QC29

4D116QC32A

4D116QC32D

4D116QC34A

4D116QC34B

4D116QC50

4D116SS01

4D116SS04

4D116VV11

(57)【要約】

【課題】
スラリー液をろ過するための処理系を人工知能（ＡＩ）により自動制御可能なろ過システムを提供する。
【解決手段】
ろ過系内の流体の経路上に配置され、流体の画像データを取得する撮像部と、画像データに基づいて処理系の状態を判定する判定部と、処理系の状態の判定結果に基づき、処理系に対する制御信号を出力する出力部と、を備えると共に、処理系の状態は、ろ過系の処理状態、ろ材の劣化状態、または、ろ材の異常状態を含み、前記判定部は、画像データを入力データとし、ろ過系の処理状態、ろ材の劣化状態、または、ろ材の異常状態を出力データとして機械学習された判定モデルを用いてろ過系の処理状態、ろ材の劣化状態、または、ろ材の異常状態を判定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スラリー液をろ過するための処理系を自動制御可能なろ過システムであって、
前記処理系は、ろ過系を含み、
前記ろ過系内の流体の経路上に配置され、前記流体の画像データを取得する撮像部と、
前記画像データに基づいて前記処理系の状態を判定する判定部と、
前記処理系の状態の判定結果に基づき、前記処理系に対する制御信号を出力する出力部と、を備えると共に、
前記処理系の状態は、ろ過系の処理状態、ろ材の劣化状態、または、ろ材の異常状態を含み、
前記判定部は、前記画像データを入力データとし、ろ過系の処理状態、ろ材の劣化状態、または、ろ材の異常状態を出力データとして機械学習された判定モデルを用いて前記ろ過系の処理状態、前記ろ材の劣化状態、または、前記ろ材の異常状態を判定する、ろ過システム。

【請求項2】

スラリー液をろ過するための処理系を自動制御可能なろ過システムであって、
前記処理系は、洗浄系を含み、
前記洗浄系内の流体の経路上に配置され、前記流体の画像データを取得する撮像部と、
前記画像データに基づいて前記処理系の状態を判定する判定部と、
前記処理系の状態の判定結果に基づき、前記処理系に対する制御信号を出力する出力部と、を備えると共に、
前記処理系の状態は、洗浄系の処理状態、ろ材の劣化状態、または、ろ材の異常状態を含み、
前記判定部は、前記画像データを入力データとし、洗浄系の処理状態、ろ材の劣化状態、または、ろ材の異常状態を出力データとして機械学習された判定モデルを用いて前記洗浄系の処理状態、前記ろ材の劣化状態、または、前記ろ材の異常状態を判定する、ろ過システム。

【請求項3】

前記処理系は、ろ過系を含み、
前記流体は、ろ液であって、
前記判定部は、前記ろ過系の処理状態を判定し、
前記出力部は、前記ろ過系の処理状態の判定結果に基づき、前記ろ過系に対する制御信号を出力する、請求項１に記載のろ過システム。

【請求項4】

前記ろ過系に対する制御信号は、ろ過系の稼動に関する制御信号、スラリー液の供給量に関する制御信号、脱液処理に関する制御信号、ろ過助剤液の供給量に関する制御信号の少なくとも何れか１つ以上を含む、請求項３に記載のろ過システム。

【請求項5】

前記ろ過系に対する制御信号は、供給経路側および排出経路側の少なくとも何れか一方のろ室内圧を加圧または減圧させる制御信号である、請求項３に記載のろ過システム。

【請求項6】

前記ろ過系に対する制御信号は、スラリー液またはろ過助剤液の供給弁の開閉時間を変化させる制御信号である、請求項３に記載のろ過システム。

【請求項7】

前記処理系は、洗浄系を含み、
前記流体は、洗浄排液であって、
前記判定部は、前記洗浄系の処理状態を判定し、
前記出力部は、前記洗浄系の処理状態の判定結果に基づき、前記洗浄系に対する制御信号を出力する、請求項２に記載のろ過システム。

【請求項8】

前記処理系は、ろ過系または洗浄系または交換系または警告通知系を含み、
前記流体は、ろ液であって、
前記判定部は、前記ろ材の劣化状態を判定し、
前記出力部は、前記ろ材の劣化状態の判定結果に基づき、前記洗浄系に対する制御信号、前記交換系に対する制御信号、前記警告通知系に対する警告信号の少なくとも何れか１つ以上を出力する、請求項１に記載のろ過システム。

【請求項9】

前記処理系は、洗浄系または交換系または警告通知系を含み、
前記流体は、洗浄排液であって、
前記判定部は、前記ろ材の劣化状態を判定し、
前記出力部は、前記ろ材の劣化状態の判定結果に基づき、前記洗浄系に対する制御信号、前記交換系に対する制御信号、前記警告通知系に対する警告信号の少なくとも何れか１つ以上を出力する、請求項２に記載のろ過システム。

【請求項10】

前記処理系は、ろ過系または洗浄系または警告通知系を含み、
前記流体は、ろ液または洗浄排液であって、
前記判定部は、前記ろ材の異常状態を判定し、
前記出力部は、前記ろ材の異常状態の判定結果に基づき、前記ろ過系に対し稼働に関する制御信号を出力するか、または、警告通知系に対してろ材の異常状態に関する警告信号を出力する、請求項１または請求項２に記載のろ過システム。

【請求項11】

前記処理系は、ろ過系を含み、
前記流体は、前記スラリー液であって、
前記撮像部は、スラリー液の供給経路上に配置され、前記スラリー液の画像データを取得し、
前記出力部は、前記ろ過系の処理状態の判定結果に基づき、前記ろ過系に対してろ過助剤液の供給量に関する制御信号を出力する、請求項１に記載のろ過システム。

【請求項12】

前記撮像部は、前記流体の経路上に、地平面に対して略水平となる画角で配置される、請求項１または請求項２に記載のろ過システム。

【請求項13】

さらに、制御対象の処理系を切り替えるための制御モード切替部を備え、
前記処理系は、ろ過系、洗浄系、および、交換系を含み、
前記判定部は、ろ過系の処理状態、洗浄系の処理状態、および、ろ材の劣化状態を含む処理系の状態を判定し、
前記出力部は、前記処理系の状態の判定結果に基づき、前記ろ過系、前記洗浄系、および、前記交換系に対する制御信号を出力し、
前記制御モード切替部は、前記処理系の状態の判定結果、又は前記制御信号の出力に基づいて、制御モードを切り替える、請求項１または請求項２に記載のろ過システム。

【請求項14】

前記処理系は、警告通知系を含み、
前記判定部は、ろ材の異常状態を含む処理系の状態を更に判定し、
前記出力部は、前記ろ材の劣化状態または前記ろ材の異常状態の判定結果に基づき、前記警告通知系に対して、前記制御モードに対応する警告信号を出力する、請求項１３に記載のろ過システム。

【請求項15】

前記ろ過系のろ液排出経路は、前記洗浄系の洗浄排液排出経路を兼ねており、
前記撮像部は、前記ろ液排出経路に配置される、請求項１３に記載のろ過システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スラリー液をろ過するための処理系を自動制御可能なろ過システムに関する。

【背景技術】

【0002】

ろ過装置を継続的に稼働させるうえで、ろ過膜、フィルタ、ろ紙、ろ布などのろ材の状態を精度よく把握することが重要である。

【0003】

ろ材のろ過性能は、繰り返しのろ過による分離対象物質のろ材表面やろ材内部への付着により、低下する。また、ろ材の劣化により破損などが生じた場合、ろ液やケーキなどの製品の品質低下に繋がる。従来、ろ材の状態は、作業員による目視での確認や、時間設定などにより管理されていた。そこで、ろ材の状態を管理するための技術が提供されてきた。

【0004】

特許文献１では、各種の機械または設備で使用された油の寿命予測を適切に行うために、油の状態を精度よく監視可能な、油状態監視方法および油状態監視装置を開示する。特許文献１では、油をろ過し、油分を除去したフィルタに光を投射し、透過光の色成分を検出することで、油の劣化状態を監視することが開示されている。

【0005】

特許文献２では、ろ過膜のファウリングの発生要因となる重要因子を精度よく予測する重要因子算出装置を開示する。特許文献２では、ろ過膜のろ過性能を示すパラメータとろ過膜が用いられる排水処理系の水質を示すパラメータを含む複数のパラメータの時系列データから、単位タイムステップ後のろ過膜のろ過性能を予測する予測器を学習し、予測期から単位タイムステップ後のろ過性能の予測に寄与するパラメータを出力することが開示される。

【0006】

特許文献３では、オペレータの判断に依存することなく遠心分離システムの好適な動作制御を実現するための技術が開示される。特許文献３では、分離液を所定画角から撮像した画像データを含む入力データと、入力データに対応付けられた、被処理液ＰＬ１に添加される添加物の供給量、ボウル２の遠心力及び差速発生装置５により制御される差速のうちの少なくとも１つを含む制御パラメータを含む出力データとを含む学習用データセットを複数組記憶する学習用データセット記憶ユニット２２と；学習用データセットを複数組入力することで、入力データと出力データとの相関関係を推論する学習モデルを学習する学習ユニット２３と；学習された学習済モデルを記憶する学習済モデル記憶ユニット２４と；を含むことが開示される。

【0007】

特許文献３によれば、遠心分離装置における制御を自動化し、操業負荷の解消や生産性の向上などに効果があるものと把握される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許５１９０６６０号公報

【特許文献2】国際公開第２０２２／０８５８０２号

【特許文献3】特開２０２２－０２１２４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本願発明は、スラリー液をろ過するための処理系を人工知能（ＡＩ）により自動制御可能なろ過システムを提供することを解決すべき課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述したような課題を解決するために、本発明は、スラリー液をろ過するための処理系を自動制御可能なろ過システムであって、前記処理系は、ろ過系を含み、前記ろ過系内の流体の経路上に配置され、前記流体の画像データを取得する撮像部と、前記画像データに基づいて前記処理系の状態を判定する判定部と、前記処理系の状態の判定結果に基づき、前記処理系に対する制御信号を出力する出力部と、を備えると共に、前記処理系の状態は、ろ過系の処理状態、ろ材の劣化状態、または、ろ材の異常状態を含み、前記判定部は、前記画像データを入力データとし、ろ過系の処理状態、ろ材の劣化状態、または、ろ材の異常状態を出力データとして機械学習された判定モデルを用いて前記ろ過系の処理状態、前記ろ材の劣化状態、または、前記ろ材の異常状態を判定する。

【0011】

このように、ろ過装置において機械学習済モデルを用いることで、流体の画像データから、ろ過系の処理状態、ろ材の劣化状態、ろ材の異常状態を判定し、それらの状態に応じて処理系を自動制御することができる。ろ過装置は、人工知能（ＡＩ）を搭載することで、作業員が経験により判断していた処理系の状態に関する判定基準を自動判定できるようになるため、作業員による操業を必要とせずに、状態に応じた適切な処理系の自動制御を実現することができる。

【0012】

また、本発明は、スラリー液をろ過するための処理系を自動制御可能なろ過システムであって、前記処理系は、洗浄系を含み、前記洗浄系内の流体の経路上に配置され、前記流体の画像データを取得する撮像部と、前記画像データに基づいて前記処理系の状態を判定する判定部と、前記処理系の状態の判定結果に基づき、前記処理系に対する制御信号を出力する出力部と、を備えると共に、前記処理系の状態は、洗浄系の処理状態、ろ材の劣化状態、または、ろ材の異常状態を含み、前記判定部は、前記画像データを入力データとし、洗浄系の処理状態、ろ材の劣化状態、または、ろ材の異常状態を出力データとして機械学習された判定モデルを用いて、前記洗浄系の処理状態、ろ材の劣化状態、または、ろ材の異常状態を判定する。

【0013】

このように、ろ過装置において機械学習済モデルを用いることで、流体の画像データから、洗浄系の処理状態、ろ材の劣化状態、ろ材の異常状態を判定し、それらの状態に応じて処理系を自動制御することができる。ろ過装置は、人工知能（ＡＩ）を搭載することで、作業員が経験により判断していた処理系の状態に関する判定基準を自動判定できるようになるため、作業員による操業を必要とせずに、状態に応じた適切な処理系の自動制御を実現することができる。

【0014】

本発明の好ましい形態では、前記処理系は、ろ過系を含み、前記流体は、ろ液であって、前記判定部は、前記ろ過系の処理状態を判定し、前記出力部は、前記ろ過系の処理状態の判定結果に基づき、前記ろ過系に対する制御信号を出力する。
本発明の好ましい形態では、前記ろ過系に対する制御信号は、ろ過系の稼動に関する制御信号、スラリー液の供給量に関する制御信号、脱液処理に関する制御信号、ろ過助剤液の供給量に関する制御信号の少なくとも何れか１つ以上を含む。
本発明の好ましい形態では、前記ろ過系に対する制御信号は、供給経路側および排出経路側の少なくとも何れか一方のろ室内圧を加圧または減圧させる制御信号である。
本発明の好ましい形態では、前記ろ過系に対する制御信号は、スラリー液またはろ過助剤液の供給弁の開閉時間を変化させる制御信号である。
このような構成とすることで、ろ過系の処理状態を判定し、それぞれの状態に応じた好適な自動制御を実現することができる。

【0015】

本発明の好ましい形態では、前記処理系は、洗浄系を含み、前記流体は、洗浄排液であって、前記判定部は、前記洗浄系の処理状態を判定し、前記出力部は、前記洗浄系の処理状態の判定結果に基づき、前記洗浄系に対する制御信号を出力する。
このような構成とすることで、洗浄系の処理状態を判定し、その状態に応じた好適な自動制御を実現することができる。

【0016】

本発明の好ましい形態では、前記処理系は、ろ過系または洗浄系または交換系または警告通知系を含み、前記流体は、ろ液であって、前記判定部は、前記ろ材の劣化状態を判定し、前記出力部は、前記ろ材の劣化状態の判定結果に基づき、前記洗浄系に対する制御信号、前記交換系に対する制御信号、前記警告通知系に対する警告信号の少なくとも何れか１つ以上を出力する。
本発明の好ましい形態では、前記処理系は、洗浄系または交換系または警告通知系を含み、前記流体は、洗浄排液であって、前記判定部は、前記ろ材の劣化状態を判定し、前記出力部は、前記ろ材の劣化状態の判定結果に基づき、前記洗浄系に対する制御信号、前記交換系に対する制御信号、前記警告通知系に対する警告信号の少なくとも何れか１つ以上を出力する。
このような構成とすることで、ろ材の劣化状態を判定し、その状態に応じた好適な自動制御を実現することができる。

【0017】

本発明の好ましい形態では、前記処理系は、ろ過系または洗浄系または警告通知系を含み、前記流体は、ろ液または洗浄排液であって、前記判定部は、前記ろ材の異常状態を判定し、前記出力部は、前記ろ材の異常状態の判定結果に基づき、前記ろ過系に対し稼働に関する制御信号を出力するか、または、警告通知系に対してろ材の異常状態に関する警告信号を出力する。
このような構成とすることで、ろ材の異常状態を判定し、迅速に異常状態に対応することができる。

【0018】

本発明の好ましい形態では、前記処理系は、ろ過系を含み、前記流体は、前記スラリー液であって、前記撮像部は、スラリー液の供給経路上に配置され、前記スラリー液の画像データを取得し、前記出力部は、前記ろ過系の処理状態の判定結果に基づき、前記ろ過系に対してろ過助剤液の供給量に関する制御信号を出力する。
このような構成とすることで、スラリー液の状態に応じた好適なろ過助剤液の供給量の制御を行うことができる。

【0019】

本発明の好ましい形態では、前記撮像部は、前記流体の経路上に、地平面に対して略水平となる画角で配置される。
このような構成とすることで、流体の液面や液量などを好適な画角で撮像し、判定の精度を向上させることができる。

【0020】

本発明の好ましい形態では、さらに、制御対象の処理系を切り替えるための制御モード切替部を備え、前記処理系は、ろ過系、洗浄系、および、交換系を含み、前記判定部は、ろ過系の処理状態、洗浄系の処理状態、および、ろ材の劣化状態を含む処理系の状態を判定し、前記出力部は、前記処理系の状態の判定結果に基づき、前記ろ過系、前記洗浄系、および、前記交換系に対する制御信号を出力し、前記制御モード切替部は、前記処理系の状態の判定結果、又は前記制御信号の出力に基づいて、制御モードを切り替える。
本発明の好ましい形態では、前記処理系は、警告通知系を含み、前記判定部は、ろ材の異常状態を含む処理系の状態を更に判定し、前記出力部は、前記ろ材の劣化状態または前記ろ材の異常状態の判定結果に基づき、前記警告通知系に対して、前記制御モードに対応する警告信号を出力する。
このような構成とすることで、ろ過系、洗浄系、交換系を含むろ過装置における一連の動作を自動制御することができる。

【0021】

本発明の好ましい形態では、前記ろ過系のろ液排出経路は、前記洗浄系の洗浄排液排出経路を兼ねており、前記撮像部は、前記ろ液排出経路に配置される。
このような構成とすることで、１つの撮像部の配置により、ろ過系および洗浄系を含むろ過装置の動作を自動制御することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、スラリー液をろ過するための処理系を人工知能（ＡＩ）により自動制御可能なろ過システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本実施形態にかかるろ過システムのブロック図を示す。

【図2】本実施形態にかかるろ過システムの概要図を示す。

【図3】本実施形態にかかるろ過システムの概要図を示す。

【図4】本実施形態にかかる撮像部の概要図を示す。

【図5】本実施形態にかかる撮像部の概要図を示す。

【図6】本実施形態にかかる撮像部により取得される画像データの例を示す。

【図7】本実施形態にかかるモデル生成装置のブロック図を示す。

【図8】本実施形態にかかる判定モデルの構成例を示す。

【図9】本実施形態にかかるデータセットの構成例を示す。

【図10】本実施形態にかかる機械学習処理のフローチャートを示す。

【図11】本実施形態にかかる制御信号テーブルの構成例を示す。

【図12】本実施形態にかかるろ過システムにおける各工程を示す。

【図13】実施形態２にかかるろ過システムのブロック図を示す。

【図14】従来のろ過装置における各工程を示す。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を用いて、本発明のろ過システムについて説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の一例であり、本発明を以下の実施形態に限定するものではなく、様々な構成を採用することもできる。

【0025】

ろ過装置は、ろ過対象とする固液混合液であるスラリー液を、ろ過膜やフィルタ、ろ紙やろ布などのろ材を通過させることで、固体形成物であるケーキおよび、ろ液に分離する。

【0026】

図１４は、従来のろ過装置を用いたそれぞれの処理の工程を示す。

【0027】

ろ過工程は、スラリー液をろ過し、ケーキおよびろ液に分離する工程である。ろ過工程において、作業員は、ろ過装置に対して、ろ過開始の操作、スラリー液の供給量の設定や調整、ろ室圧力の設定や調整、ろ過終了の操作などを行う。なお、ろ過工程は、ケーキの脱液処理をする脱液工程を含んでもよい。脱液工程において、作業員は、ろ過装置に対して、脱液開始の操作、ろ室圧力の設定や調整、脱液終了の操作などを行う。

【0028】

ケーキ洗浄工程は、ろ過終了後、洗浄液をろ室に供給し、ケーキを洗浄する工程である。ケーキ洗浄工程において、作業員は、ろ過装置に対して、ケーキ洗浄開始の操作、洗浄液の供給量の設定や調整、ろ室圧力の設定や調整、洗浄終了の操作などを行う。

【0029】

ろ材交換工程は、ろ材に劣化（例えばファウリングなど）が生じた場合や、ろ材に異常（例えばろ材破損、ろ過漏れなど）が生じた場合などに、ろ材を洗浄または交換する工程である。ろ材交換工程において、作業員は、ろ材洗浄またはろ材交換開始の操作、ろ材交換終了の操作などを行う。ろ材交換工程が自動式のろ過装置でない場合、ろ室開枠、ろ材設置、ろ室閉枠などは、手動で行われる。なお、ろ材交換工程において、ろ材に堆積されたケーキが排出されるものとする。

【0030】

ろ材交換工程にてろ材交換が完了すると、ろ過工程に戻り、繰り返し処理を実行する。

【0031】

上記の処理工程では、ろ液の状態や洗浄排液の状態を作業員が目視で確認し、ろ過や洗浄を終了するか判断していた。或いは、作業員は、ろ過時間や洗浄時間をタイマーで設定することで、各工程を管理していた。また、ろ過助剤液の投入量や投入時期についても、作業員の目視による判断やタイマー設定による管理が行われていた。

【0032】

本発明のろ過システムは、上記のろ過工程、ケーキ洗浄工程、ろ材交換工程を自動制御することを目的とする。

【0033】

＜実施形態１＞
図１は、本実施形態におけるろ過システム１のブロック図を示す。ろ過システム１は、制御部１１と、撮像部１２と、判定部１３と、出力部１４と、第１制御モード切替部１５と、データベースとしての記憶部ＤＢと、コントロールパネル６０と、を備え、各構成部は制御部１１に接続され制御される。出力部１４は、処理系１０に接続され、制御信号を出力することで、処理系１０の動作を制御する。処理系１０は、ろ過工程を制御するろ過系２０と、洗浄工程を制御する洗浄系３０と、ろ材交換工程を制御する交換系４０と、ろ材の劣化状態（例えばファウリングなど）またはろ材の異常状態（例えばろ材破損、ろ過漏れなど）の通知を制御する警告通知系５０と、を備える。本実施形態において、ろ過システム１は、ろ過装置として構成される。

【0034】

ろ材の劣化状態は、ろ材劣化なし、ろ材劣化ありを少なくとも含む。なお、ろ材の劣化状態は、更に段階的な劣化状態の程度（劣化小、劣化大など）を含んでもよい。

【0035】

ろ材の異常状態は、異常なし、異常ありを少なくとも含む。ろ材の異常状態は、異常の種別として、ろ材破損、ろ過漏れ、などを含んでもよい。

【0036】

処理系１０は、ろ過システム１（１Ａ～１Ｄ）におけるろ過、ケーキ洗浄、装置洗浄、ろ材交換、警告通知を含む処理を実行する装置構成を示す。処理系１０は、制御信号の入力に基づき構成部を動作させ、各種処理を実現する。

【0037】

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などによる演算装置により構成される。制御部１１は、処理系１０に接続され、制御信号に基づく機構の制御を行ってもよい。制御部１１は、コントロールパネル６０に接続され、コントロールパネル６０を介した操作入力を受け付けることができる。制御部１１は、コントロールパネル６０における表示処理を行ってもよい。

【0038】

撮像部１２は、ろ過装置内の流体の経路上に配置され、流体の画像データを取得する。

【0039】

判定部１３は、撮像部１２により取得された画像データに基づいて処理系１０の状態を判定する。

【0040】

出力部１４は、判定部１３による処理系１０の状態の判定結果に基づき、処理系１０に対する制御信号を出力する。処理系１０は、出力部１４により出力された制御信号に基づいて制御される。

【0041】

第１制御モード切替部１５は、判定部１３による処理系１０の状態の判定結果、または、出力部１４による制御信号の出力に基づいて制御モードを切り替える。制御モードは、制御対象の処理系１０が、ろ過系２０、洗浄系３０、交換系４０の何れであるかを示す。

【0042】

記憶部ＤＢは、判定部１３による画像データの判定処理に用いる判定モデルを格納する。記憶部ＤＢは、出力部１４により出力する制御信号の決定に用いる制御信号テーブルを格納する。また、記憶部ＤＢは、画像データなどの各種データや、制御部１１により実行される各種命令を含むプログラムを格納している。このプログラムは、ＣＤ－ＲＯＭやフラッシュメモリ、ＳＳＤメモリなどのコンピュータに読取可能な非一過性の記録媒体に格納され、インストールされてもよい。

【0043】

図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はスラリーろ過システム１Ａ～１Ｃのろ過工程を制御するための装置構成を示す図である。

【0044】

ろ過系２０は、図２（ａ）に示すように、スラリー液Ｆ１をろ室Ｒでろ過するスラリーろ過システム１Ａのろ過工程を制御するための装置構成からなる。ろ過系２０は、スラリー液Ｆ１を供給する第１供給タンクＵＴ１と、第１供給タンクＵＴ１からスラリー液Ｆ１をろ室Ｒに供給する供給経路１０１と、ろ室Ｒでろ過されたろ液Ｆ２を排出する排出経路１０２と、ろ液Ｆ２を貯留する第１排出タンクＤＴ１と、第１供給タンクＵＴ１とろ室Ｒとの間の供給経路１０１に介装され、スラリー液Ｆ１の画像データを取得する第１撮像部１２Ａと、ろ室Ｒと第１排出タンクＤＴ１との間の排出経路１０２に介装され、ろ液Ｆ２の画像データを取得する第２撮像部１２Ｂとを備える。なお、スラリーろ過システム１Ａには、ろ室圧力制御部（不図示）を備える。

【0045】

また、第１供給タンクＵＴ１は、供給弁（不図示）を備え、その開閉時間によりスラリー液Ｆ１の供給量が制御される。ろ室Ｒは、供給経路１０１側と排出経路１０２側との間にろ材（不図示）を備え、供給経路１０１側と排出経路１０２側との差圧によりスラリー液Ｆ１をろ過処理する。

【0046】

ろ室圧力制御部（不図示）は、供給経路１０１側および排出経路１０２側との少なくとも何れか一方のろ室Ｒ内圧を制御する圧力ポンプ（不図示）や圧力弁（不図示）により構成される。また、ろ室圧力制御部（不図示）は、例えばろ室Ｒを回転させることで遠心分離する機構を採用する場合には、その回転数または回転速度を制御するアクチュエータ（不図示）などにより構成される。また、ろ室圧力制御部（不図示）は、例えばプレスなどの圧搾によりスラリー液Ｆ１を分離する機構を採用する場合には、そのプレス圧およびプレス時間を制御するアクチュエータ（不図示）などにより構成される。

【0047】

ろ過系２０は、図２（ｂ）に示すように、スラリーろ過システム１Ｂでは、スラリー液Ｆ１をろ室Ｒでろ過する際にろ過助剤液Ｆ３を供給するようにしてもよい。ろ過助剤液Ｆ３は、ろ過助剤液Ｆ３を供給する第２供給タンクＵＴ２から供給経路１０１に接続するろ過助剤液Ｆ３を供給するろ過助剤液供給経路１０３を設けている。第２供給タンクＵＴ２は、供給弁（不図示）を備え、その開閉時間によりろ過助剤液Ｆ３の供給量が制御される。なお、ろ過助剤液Ｆ３の第２供給タンクＵＴ２からろ室Ｒまでのろ過助剤液供給経路１０３は、スラリー液Ｆ１の第１供給タンクＵＴ１からろ室Ｒまでの供給経路１０１と接続せずに、ろ室Ｒに供給するように、別途設けられてよい。

【0048】

第１撮像部１２Ａは、供給経路１０１を通過するスラリー液Ｆ１の画像データを取得する。また、第２撮像部１２Ｂは、排出経路１０２を通過するろ液Ｆ２またはろ過助剤液Ｆ３を含むろ液Ｆ４の画像データを取得する。

【0049】

さらに、ろ過系２０は、図２（ｃ）に示すように、スラリーろ過システム１Ｃでは、第１撮像部１２Ａは、スラリー液Ｆ１とろ過助剤液Ｆ３との混合液Ｆ５の供給経路１０１ａに配置され、混合液Ｆ５の画像データを取得する構成としてもよい。

【0050】

図３は、スラリーろ過システム１Ｄの洗浄工程を制御するための装置構成を示す図である。

【0051】

洗浄系３０は、図３に示すように、スラリーろ過システム１Ｄでは、洗浄液Ｆ６を供給する第３供給タンクＵＴ３と、ろ室Ｒと、排出経路１０２に設置される第３撮像部１２Ｃと、使用済みの洗浄排液Ｆ７を貯留する第２排出タンクＤＴ２と、を備える。

【0052】

洗浄系３０は、さらにろ室圧力制御部（不図示）を備える。第３供給タンクＵＴ３は、供給弁（不図示）を備え、その開閉時間により洗浄液の供給量が制御される。ろ室Ｒ、ろ室圧力制御部（不図示）、供給経路１０１の一部と排出経路１０２の一部は、ろ過系２０と共通の構成を採用することができる。

【0053】

また、本実施形態において、洗浄工程は、ケーキ洗浄を行うケーキ洗浄工程と、ろ過装置の内部洗浄を行う装置洗浄工程と、を有する。洗浄液Ｆ６は、ケーキ（不図示）またはろ室Ｒを洗浄し、洗浄排液Ｆ７として排出経路１０２を通過し、第２排出タンクＤＴ２へと排出される。

【0054】

交換系４０は、ろ過システム１のろ材交換工程を制御するための装置構成を示す。交換系４０は、交換用ろ材と、交換用ろ材を収容する交換用ろ材ラックと、交換用ろ材ラックより交換用ろ材をろ室に供給するろ材供給機構と、使用済ろ材をろ室から排出するろ材排出機構と、ろ材を洗浄するためのろ材洗浄機構と、を備える。

【0055】

警告通知系５０は、ろ過システム１におけるろ材の劣化状態と、ろ材の異常状態に関する警告通知を制御するための構成を示す。警告通知系５０は、コントロールパネル６０に接続され、警告通知をディスプレイに表示させる。また、警告通知系５０は、警報器やランプを備え、警告通知を音声や警報音、ランプの点灯、点滅として出力する構成であってもよい。

【0056】

本実施形態において、ろ過システム１は、ろ過系２０、洗浄系３０、交換系４０、警告通知系５０から選択される少なくとも１つの系が自動化される構成であってもよい。ろ過システム１は、例えば、ろ過系２０と洗浄系３０を含む処理系を備え、交換系４０を備えない構成を採用してもよい。

【0057】

コントロールパネル６０は、表示部および入力部として機能するタッチパネルなどとして構成される。なお、コントロールパネル６０は、ろ過システム１の状態などを表示する表示部としてのディスプレイおよび、ろ過システム１を操作する入力部としての操作盤により構成されてもよい。コントロールパネル６０は、ろ過システム１に外部接続されるコンピュータ端末として構成されてもよい。コントロールパネル６０の入力部は、操作情報の入力を受け付け、操作情報を制御部１１に対して送信し、制御部１１は、受信した操作情報に基づいて各構成部を制御する。

【0058】

ここで、第２撮像部１２Ｂと第３撮像部１２Ｃは、ろ液排出経路と洗浄排液排出経路のそれぞれに配置される。なお、ろ過系２０のろ液排出経路が、洗浄系３０の洗浄液排出経路を兼ねている場合は、第２撮像部１２Ｂと第３撮像部１２Ｃは、ろ液排出経路に少なくとも何れか１つ配置される構成としてもよい。すなわち、第２撮像部１２Ｂ（第３撮像部１２Ｃ）は、ろ液および洗浄排液の２つの流体を監視し、それらの画像データを取得する。

【0059】

図４は、撮像部１２の概要図を示す。図４（ａ）は、撮像部１２の正面図を示す。図４（ｂ）は、撮像部１２の上面図を示す。

【0060】

撮像部１２は、図４（ａ）に示すように、カメラなどによる撮像装置１２１と、サイトグラス１２２と、サイトグラス１２２に設けられる窓１２３と、を備える。撮像装置１２１は、窓１２３の方向（点線矢印）に向けて配置され、経路内部を流れる流体Ｆの画像データを取得する。なお、撮像装置１２１は、制御部１１に接続されるものとする。図４（ａ）において、流体Ｆは、サイトグラス１２２の左右に設けられた配管内を左方向から右方向へと通過する水平配管の例を示したが、サイトグラス１２２に設けられる配管の位置および方向は、これに限定されない。

【0061】

撮像部１２は、例えば、地平面に対して略水平となる画角で配置される。略水平とは、地平面に対して－２０度から＋２０度の画角であり、好ましくは－１０度から＋１０度の画角であり、より好ましくは－５度から＋５度の画角の範囲である。本実施形態において、流体Ｆは、液体であり、液面、流量などの特徴量を含む画像データを取得できる撮像部１２の配置とすることが好ましい。

【0062】

また、撮像部１２は、好ましくは参照用の光源Ｌを更に備える。光源Ｌは、撮像部１２の周辺環境における光量を一定に保つ目的で設けられる。周辺環境の光量は、撮像装置１２１により撮像する流体の色の見え方に影響するため、撮像時の光量を一定に保つことで、色に基づく判定の精度を向上させることができる。撮像部１２は、撮像装置１２１およびサイトグラス１２２に対する外部光を遮断するための覆いなどを設けてもよい。光源Ｌの配置例として、サイトグラス１２２は、図４（ｂ）に示すように、背面に窓１２３Ｂを備え、当該窓１２３Ｂを覆うように参照用の光源Ｌをバックライトとして設けることができる。なお、光源Ｌは、前面の窓１２３Ａに対して所定の角度で照射するよう設けられてもよい。

【0063】

図５は、垂直配管とした場合の撮像部１２の概要図を示す。図５において、流体Ｆは、サイトグラス１２２の上下に設けられた配管内を上方向から下方向へと通過する。特に、ろ室Ｒ（不図示）からの排出経路に配置される撮像部１２Ｂ、１２Ｃは、垂直配管とすることで流体Ｆの液量の増加または減少の傾向を示す画像データを取得することができる。例えば、流体Ｆの液量は、図５（ａ）に示すように、ろ室Ｒからの流体Ｆの排出の初期段階において、ろ室内圧が低いため相対的に増加傾向となる。

【0064】

一方、流体Ｆの液量は、図５（ｂ）に示すように、排出が進むにつれてろ室内圧が高くなるため相対的に減少傾向となる。撮像部１２Ｂ、１２Ｃは、ろ室Ｒから１０ｍの範囲内に設けられることが好ましく、ろ室Ｒから５ｍの範囲に設けられることがより好ましい。また、撮像部１２Ｂ、１２Ｃは、ろ室Ｒの直下に設けられることが好ましい。

【0065】

図６は、撮像部１２により取得される流体Ｆの画像データの例を示す。図６（ａ）～（ｃ）は、透明な流体Ｆの画像データを示す。図６（ｄ）、（ｅ）は、有色の流体Ｆの画像データを示す。判定部１３は、画像データに含まれる特徴量を抽出し、処理系１０の状態を判定することができる。

【0066】

図６（ａ）～（ｃ）の画像データは、透明な流体Ｆの量が異なる状態を示す。図６（ｄ）、（ｅ）の画像データは、有色の流体Ｆの量が異なる状態を示す。判定部１３は、これら流体Ｆの異なる状態の特徴量から処理系１０の状態を判定することができる。

【0067】

図６（ａ）～（ｅ）の画像データ（画像Ａ～画像Ｅとする）を判定モデルに入力した判定の試験結果は、「画像Ａ：透明空」「画像Ｂ：透明中」「画像Ｃ：透明供給」「画像Ｄ：色空」「画像Ｅ：色供給」となった。これらの結果から、判定モデルを用いた判定部１３は、流体Ｆの量と色の特徴量を抽出できると把握される。なお、判定モデルは、流体Ｆの量を更に段階的に判定すること、流体Ｆの色に関連する明度、輝度、濃度、色値を更に段階的に判定することも可能である。

【0068】

なお、画像データは、図６において流体Ｆが水平配管を通過する画像データの例を示したが、図５に示すように、流体Ｆが垂直配管を通過する画像データであってもよい。本実施形態において、画像データは、少なくとも流体Ｆの量と色を含む特徴量を抽出できるものであれば、配管の位置および方向は制限されない。

【0069】

判定部１３は、上述したような流体Ｆの画像データの特徴量に基づき、ろ過システム１の処理系１０の状態を判定することができる。

【0070】

本実施形態において、処理系１０の状態は、ろ過系２０の処理状態、洗浄系３０の処理状態、ろ材の劣化状態、および、ろ材の異常状態を含む。

【0071】

ろ過系２０の処理状態は、ろ過の処理状態と、脱液の処理状態と、を含む。ろ過の処理状態は、ろ過前、ろ過中、ろ過完了、スラリー液不足、スラリー液過剰、ろ過助剤液不足、ろ過助剤液過剰、等を含む。なお、ろ過の処理状態は、スラリー液やろ過助剤液の不足量や過剰量を含んでもよい。脱液の処理状態は、脱液前、脱液中、脱液完了などを含む。

【0072】

また、洗浄系３０の処理状態は、洗浄対象に応じて、ケーキ洗浄の処理状態と、装置洗浄の処理状態と、ろ材洗浄の処理状態と、脱液の処理状態と、を含み、洗浄対象別に処理状態が判定される。洗浄系３０の処理状態は、洗浄前、洗浄中、洗浄完了、洗浄液不足、洗浄液過剰、などを含む。洗浄系３０の処理状態は、洗浄液の不足量や過剰量を含んでもよい。

【0073】

脱液の処理状態は、ろ過系２０の処理状態において、ケーキ中のろ液の脱液状態を示し、洗浄系３０の処理状態において、ケーキ中の洗浄液の脱液状態を示す。

【0074】

具体例として、判定部１３は、画像データ中の流体Ｆがろ液の画像データである場合、ろ過状態が安定しているときには安定的なろ液の流れが観測され、ろ過ケーキの堆積によりろ液の減少が観測されることから、ろ過の進捗にかかる処理状態を判定できる。また、判定部１３は、ろ材の劣化（ファウリングなど）に応じてろ液量が減少することから、ろ材の劣化状態を判定できる。また、判定部１３は、画像データ中の流体Ｆが洗浄排液の画像データである場合、洗浄が進むにつれて洗浄排液の色の透明度が上がることから、洗浄の進捗にかかる処理状態を判定できる。

【0075】

本実施形態において、判定部１３は、記憶部ＤＢに格納される判定モデルを用いて処理系１０の状態を判定する。判定モデルは、データセットにより機械学習された学習済モデルを示す。判定モデルは、外部のモデル生成装置７により生成され、記憶部ＤＢに格納される。

【0076】

図７は、判定モデルの生成処理を行うモデル生成装置７のブロック図を示す。モデル生成装置７は、データセット取得部７１と、モデル生成部７２と、データセット記憶部７３と、モデル記憶部７４と、を備える。データセット取得部７１は、図３に例示する撮像部１２により取得された画像データをデータセットとして取得する構成とすることが好ましい。

【0077】

モデル生成装置７は、汎用コンピュータを用いることができる。モデル生成装置７は、ハードウェア構成要素として、ＣＰＵなどによる演算装置と、ＲＡＭなどによる主記憶装置と、補助記憶装置と、通信装置と、入出力装置と、などを備える。

【0078】

ろ過システム１と、モデル生成装置７は、有線または無線によるデータ通信可能に構成される。また、ろ過システム１とモデル生成装置７を含むろ過システムとして構成されてもよい。また、ろ過システム１は、モデル生成装置７の機能構成要素（７１－７４）を備える構成としてもよい。

【0079】

本実施形態において、機械学習のアルゴリズムは、ニューラルネットワークを採用することができる。ニューラルネットワークＮは、図８に示すように、入力層Ｎ１と、中間層Ｎ２と、出力層Ｎ３と、を有する。それぞれの層は、活性化関数を有する複数のニューロンにより構成される。入力層Ｎ１は、データセットの入力データの入力を受け付ける。入力層Ｎ１は、入力データに応じた複数のニューロンにより構成され、入力データに対する計算結果を中間層Ｎ２に対して出力する。中間層Ｎ２は、１以上の層により構成され、それぞれの層において複数のニューロンを有する。中間層Ｎ２は、入力層Ｎ１からの計算結果の入力を受け、その入力に対する計算結果を、中間層Ｎ２内の隣接する層または出力層Ｎ３に対して更に出力する。出力層Ｎ３は、中間層Ｎ２からの入力に応じて、推定値を出力する。出力層Ｎ３の推定値と、データセットの出力データの誤差が小さくなるように、各ニューロンの係数を調整することにより、入力データに対する出力データの判定精度を向上させることができる。

【0080】

なお、機械学習のアルゴリズムは、ニューラルネットワークに限定されず、回帰分析モデル、サポートベクターマシン、ｋ近傍法、決定木モデルなどが採用されてもよい。

【0081】

図９は、判定モデルの機械学習に用いられるデータセットの構成例を示す。

【0082】

本実施形態において、データセットは、図９（ａ）に示すように、画像データを入力データとし、処理系１０の状態を出力データとして構成される。

【0083】

また、データセットは、図９（ｂ）に示すように、画像データを入力データとし、流体の状態を出力データとして構成されてもよい。流体の状態は、流体Ｆの量や色などの状態を含む。

【0084】

また、データセットは、図９（ｃ）に示すように、画像データを入力データとし、処理系に対する制御信号を出力データとして構成されてもよい。制御信号は、出力部１４が処理系１０に対して出力する信号であって、ろ過系２０、洗浄系３０、交換系４０および、警告通知系５０のそれぞれの制御に対応する信号を示す。

【0085】

本実施形態において、データセットは、時系列に沿った複数の画像データの組合せを入力データとし、処理系１０の状態、流体の状態、処理系に対する制御信号より選択される少なくとも１つを出力データとして構成されてもよい。時系列に沿った画像データの組合せを入力データとして機械学習された判定モデルは、当該組合せの順序に沿って画像データの入力を受け付けることで、画像データの変化に応じた出力データを出力することができる。

【0086】

また、このとき出力データは、複数の画像データの時系列（時間差）に対応し、所定時間経過後の処理系１０の状態、流体の状態、処理系に対する制御信号より選択される少なくとも１つのデータとして構成されてもよい。データセットは、例えば、５秒間毎の画像データを入力データとする場合、更にその５秒後の処理系１０の状態を出力データとすることで、判定モデルは、処理系１０の状態の予測値を判定結果として出力することができる。判定部１３は、上述のような判定モデルを用いることで、画像データの取得から処理系１０の制御までにタイムラグが生じるような場合であっても、タイムラグを修正のうえ処理系１０を制御することができる。

【0087】

図１０は、モデル生成装置７における判定モデルの生成処理に関するフローチャートを示す。

【0088】

工程Ｓ１１：データセット取得部７１は、データセットを取得し、データセット記憶部７３に格納する。データセット取得部７１は、撮像部１２により取得された画像データをデータセットの入力データとして設定することが好ましい。データセット取得部７１は、入力データとして設定された画像データに対応する出力データについて、作業員により入力を受け付ける。データセット記憶部７３は、データセットの出力データとして選択可能な処理系１０の状態、流体の状態、制御信号の一覧データを予め格納し、データセット取得部７１は、当該一覧データの中から画像データに対応する出力データの選択を受け付けることで、データセットとして決定する構成であってもよい。

【0089】

工程Ｓ１２：モデル生成部７２は、データセット記憶部７３に格納されたデータセットを用いて、モデルの機械学習処理を実行する。機械学習処理に用いられるデータセットの数は、特に限定されない。

【0090】

工程Ｓ１３：モデル生成部７２は、工程Ｓ１２による機械学習処理を完了することで、判定モデルを生成し、モデル記憶部７４に格納し、処理を終了する。

【0091】

モデル記憶部７４に格納された判定モデルは、ろ過システム１の記憶部ＤＢに格納されることで、判定部１３は、判定モデルを用いて画像データに基づく処理系１０の状態を判定することができる。

【0092】

判定モデルは、ろ過システム１において用いるスラリー液やろ過助剤液、洗浄液などの流体の種類や、ろ過装置の種類に応じて、複数生成されてよい。コントロールパネル６０は、流体やろ過装置の種類に関する指示入力を受け付けることで、記憶部ＤＢに格納される複数の判定モデルの中から、判定部１３が用いる判定モデルを決定することができる。

【0093】

出力部１４は、判定部１３による処理系１０の状態の判定結果に基づき、処理系１０に対する制御信号を出力する。出力部１４は、処理系１０の状態の判定結果と、処理系１０に対する制御信号と、の対応関係を示す制御信号テーブルに基づき、制御信号を出力する。

【0094】

図１１（ａ）は、制御信号テーブルのデータ構成例を示す。制御信号テーブルは、制御モードと、判定結果と、制御信号と、を有する。図１１（ａ）に示す制御信号テーブルは、図９（ａ）のデータセットにより機械学習された判定モデルによる判定結果と、それに対応する制御信号を示す。制御信号テーブルは、図９（ｂ）のデータセットにより機械学習された判定モデルによる流体の状態に関する判定結果と、それに対応する制御信号を示すものであってもよい。なお、制御信号テーブルは、図９（ｃ）のデータセットにより機械学習された判定モデルを用いる場合、省略可能であり、出力部１４は、判定部１３による判定結果である制御信号を、処理系１０に対して出力する。

【0095】

制御モードは、ろ過システム１が、ろ過系２０、洗浄系３０、交換系４０の何れの処理を行っているかを示す。制御モードは、ろ過系２０の制御に関するろ過モードと、洗浄系３０におけるケーキ洗浄の制御に関するケーキ洗浄モードと、交換系４０の制御に関する交換モードと、洗浄系３０における装置洗浄の制御に関する装置洗浄モードと、を有する。

【0096】

ろ過モードは、ろ過モードと、ろ液脱液モードと、に更に分類されてもよい。ケーキ洗浄モードは、ケーキ洗浄モードと、洗浄液脱液モードと、に更に分類されてもよい。交換モードは、ろ材交換モードと、ろ材洗浄モードと、に更に分類されてもよい。

【0097】

制御信号は、制御モードに対応する処理系１０を制御するための信号を示す。制御信号は、１つの判定結果に対して、複数設定されてもよい。例えば、ろ過完了の判定結果に対応するろ過系２０の稼動に関する制御信号は、ろ室圧力制御部によるろ室内圧を制御する制御信号および、スラリー液やろ過助剤液の供給弁の開閉時間を制御する制御信号を含むことができる。

【0098】

ろ過モードの制御信号は、ろ過系２０の処理状態の判定結果に対応し、ろ過系２０の稼動／停止、スラリー液供給量増加／減少、ろ過助剤液供給量増加／減少、ケーキ脱液処理の稼動／停止などに関する制御信号を有する。ろ過系２０は、出力部１４より出力された制御信号を取得すると、ろ室圧力制御部、スラリー液供給タンクやろ過助剤液供給タンクの供給弁などを制御する。

【0099】

具体的には、ろ室圧力制御部は、供給経路側および排出経路側の少なくとも何れか一方のろ室内圧を加圧または減圧することで、ろ過系２０の稼動／停止、ケーキ脱液処理の稼動／停止を制御する。また、スラリー液供給タンクまたはろ過助剤液供給タンクの供給弁は、供給弁の開閉時間を変化させることで、スラリー液またはろ過助剤液の供給量を制御する。

【0100】

ケーキ洗浄モードの制御信号は、洗浄系３０の処理状態に対応し、洗浄系３０の稼動、停止、洗浄液供給量増加／減少、ケーキ脱液処理の稼動／停止などを制御する信号を有する。洗浄系３０は、出力部１４より出力された制御信号を取得すると、ろ室圧力制御部や洗浄液供給タンクの供給弁などを制御する。

【0101】

具体的には、ろ室圧力制御部は、供給経路側および排出経路側の少なくとも何れか一方のろ室内圧を加圧または減圧することで、洗浄系３０の稼動／停止、ケーキ脱液処理の稼動／停止を制御する。また、洗浄液供給タンクの供給弁は、供給弁の開閉時間を変化させることで、洗浄液の供給量を制御する。

【0102】

交換モードの制御信号は、ろ材の劣化状態に対応し、交換系４０の稼動、停止を制御する信号を有する。交換系４０は、出力部１４より出力された制御信号を取得すると、ろ材洗浄機構またはろ材供給機構やろ材排出機構を制御する。交換モードの制御信号は、ろ材の劣化状態の程度に応じて異なる機構の制御信号として設定できる。なお、ろ材の劣化状態は、ろ過モードまたはケーキ洗浄モードにおいて判定され、その判定結果に応じて交換モードに切り替えられてもよい。

【0103】

装置洗浄モードの制御信号は、洗浄系３０の処理状態に対応し、洗浄系３０の稼動継続、停止、洗浄液供給量増加／減少などを制御する信号を有する。装置洗浄モードの洗浄系３０における装置洗浄を開始する制御信号は、コントロールパネル６０より装置洗浄指示操作を受け付けることで出力部１４より出力される。洗浄系３０は、出力部１４より出力された制御信号を取得すると、ろ室圧力制御部や洗浄液供給タンクの供給弁などを制御する。装置洗浄指示操作は、ろ過システム１によりろ過するスラリー液などの対象物を交換する際などに作業者により実行される。

【0104】

出力部１４は、判定部１３による処理系１０の状態の判定結果に基づき、警告通知系５０に対する警告信号を出力する。図１１（ｂ）は、警告信号テーブルのデータ構成例を示す。警告信号テーブルは、制御モードと、判定結果と、警告信号と、を有する。警告信号テーブルの制御モードは、ろ過モード、ケーキ洗浄モードの何れかであり、それぞれの制御モードに対応する警告信号が設定される。

【0105】

警告信号は、ろ材の劣化状態またはろ材の異常状態に対応し、警告通知系５０の警告通知を制御する信号を有する。警告通知系５０は、出力部１４より出力された警告信号を取得すると、コントロールパネル６０の表示や、警報器の音声または警報音、ランプの点灯などを制御する。

【0106】

具体的には、コントロールパネル６０は、ろ材異常ありの警告信号を取得すると、その異常に関する通知を表示する。また、コントロールパネル６０は、ろ材劣化ありの警告信号を取得すると、その劣化に関する通知を表示する。警報器やランプは、警告信号に応じた音声や点灯パターンにより異常や劣化に関する警告を行ってもよい。

【0107】

出力部１４は、ろ材の異常状態の判定結果に対応し、ろ過系２０または洗浄系３０を停止させる制御信号を出力してもよい。これによりろ材の破損などの異常に対する緊急停止動作を自動化することができる。

【0108】

第１制御モード切替部１５は、ろ過システム１における制御対象の処理系１０に示す制御モードを切り替える。第１制御モード切替部１５は、判定部１３における処理系１０の状態の判定結果、または、出力部１４における制御信号の出力に基づいて、ろ過モード、ケーキ洗浄モード、交換モードを何れの制御モードに切り替えるか決定する。第１制御モード切替部１５は、通常、ろ過モード、ケーキ洗浄モード、交換モードを順に切り替えるが、例えば、ろ過中にろ材の劣化状態や異常状態の判定結果が得られた場合、ろ過モードから交換モードに切り替えることも可能である。

【0109】

第１制御モード切替部１５は、ろ過完了、洗浄完了、ろ材交換完了の状態の判定結果に基づいて、次の制御モードに切り替える。また、第１制御モード切替部１５は、ろ過系２０の稼動停止、洗浄系３０の稼働停止、交換系４０の稼働停止などの所定の制御信号の出力に基づいて、次の制御モードに切り替える。

【0110】

第１制御モード切替部１５は、ろ材の異常状態の判定結果に基づき、制御モードを警告通知モードに切り替えてもよい。第１制御モード切替部１５は、異常状態が解消されることで、警告通知モードを、元の制御モードに切り替える。

【0111】

第１制御モード切替部１５は、コントロールパネル６０より装置洗浄指示操作を受け付けることで、制御モードを装置洗浄モードに切り替える。第１制御モード切替部１５は、洗浄完了の判定結果、または、稼働停止の制御信号の出力に基づいて、元の制御モードに切り替える。

【0112】

図１２は、ろ過システム１による一連の制御に関するフローチャートを示す。ろ過システム１は、コントロールパネル６０を介してろ過対象とするスラリー液の種類、総量または稼働時間、使用するろ材の種類などの基本設定の入力を受け付け、処理を開始する。

【0113】

＜ろ過工程＞
工程Ｓ２１：ろ過系２０は、ろ室圧力制御部、スラリー液供給弁、ろ過助剤液供給弁を制御することで、ろ過処理を実行する。このとき、制御モードはろ過モードに設定される。

【0114】

工程Ｓ２２：撮像部１２は、スラリー液とろ液の画像データをそれぞれ取得する。判定部１３は、画像データを判定モデルに入力し、ろ過系２０の処理状態と、ろ材の劣化状態と、ろ材の異常状態と、を含む処理系１０の状態を判定する。出力部１４は、スラリー液とろ液の供給量に関する判定結果に基づき、それらの供給量を制御する制御信号をろ過系２０に出力し、ろ過処理を継続させる。

【0115】

工程Ｓ２３：判定部１３が、ろ過の処理状態として、ろ過完了と判定した場合（Ｓ２３でＹＥＳ）、出力部１４は、ろ過処理に関する稼動を停止する制御信号をろ過系２０に対して出力する。第１制御モード切替部１５は、制御モードをろ液脱液モードに切り替える。判定部１３は、ろ過の処理状態として、ろ過中と判定した場合（Ｓ２３でＮＯ）、ろ過完了として判定されるまで工程Ｓ２２の第１判定処理を繰り返し実行する。

【0116】

工程Ｓ２４：判定部１３が、脱液の処理状態として、脱液完了と判定した場合（Ｓ２４でＹＥＳ）、出力部１４は、脱液処理に関する稼動を停止する制御信号をろ過系２０に対して出力する。第１制御モード切替部１５は、制御モードをケーキ洗浄モードに切り替える。判定部１３は、脱液の処理状態として、脱液中を判定した場合（Ｓ２４でＮＯ）、脱液完了として判定されるまで工程Ｓ２２の第１判定処理を繰り返し実行する。

【0117】

＜ケーキ洗浄工程＞
工程Ｓ２５：洗浄系３０は、ろ室圧力制御部、洗浄液供給弁を制御することで、ケーキの洗浄処理を実行する。

【0118】

工程Ｓ２６：撮像部１２は、洗浄排液の画像データを取得する。判定部１３は、画像データを判定モデルに入力し、洗浄系３０の処理状態と、ろ材の劣化状態と、ろ材の異常状態と、を含む処理系１０の状態を判定する。出力部１４は、洗浄液の供給量に関する判定結果に基づき、その供給量を制御する制御信号を洗浄系３０に出力し、洗浄処理を継続させる。

【0119】

工程Ｓ２７：判定部１３が、洗浄系３０の処理状態として、洗浄完了と判定した場合（Ｓ２７でＹＥＳ）、出力部１４は、洗浄処理に関する稼動を停止する制御信号を洗浄系３０に対して出力する。第１制御モード切替部１５は、制御モードを洗浄液脱液モードに切り替える。判定部１３は、洗浄系３０の処理状態として、洗浄中と判定した場合（Ｓ２７でＮＯ）、洗浄完了として判定されるまで工程Ｓ２６の第２判定処理を繰り返し実行する。

【0120】

工程Ｓ２８：判定部１３が、脱液の処理状態として、脱液完了と判定した場合（Ｓ２８でＹＥＳ）、出力部１４は、脱液処理に関する稼動を停止する制御信号を洗浄系３０に対して出力する。第１制御モード切替部１５は、制御モードを交換モードに切り替える。判定部１３は、脱液の処理状態として、脱液中を判定した場合（Ｓ２８でＮＯ）、脱液完了として判定されるまで工程Ｓ２６の第２判定処理を繰り返し実行する。

【0121】

＜ろ材交換工程＞
工程Ｓ２９：判定部１３は、ろ過工程またはケーキ洗浄工程において、ろ材の劣化状態として、ろ材劣化ありか否かを判定する。判定部１３は、ろ材劣化なしと判定する場合（Ｓ２９でＮＯ）、ろ材交換不要としてろ材交換工程を完了とする。

【0122】

工程Ｓ３０：判定部１３が、ろ材劣化ありと判定する場合（Ｓ２９でＹＥＳ）、出力部１４は、交換系４０の稼動に関する制御信号を交換系４０に対して出力し、ろ材を交換するか、ろ材を洗浄する。ろ材交換とするかろ材洗浄とするかは、ろ材の劣化状態の程度によって、決定される。第１制御モード切替部１５は、制御モードをろ過モードに切り替えて、処理を完了する。なお、判定部１３は、ろ過工程またはケーキ洗浄工程において、ろ材の劣化ありと判定した場合、直ちに工程Ｓ３０を実行する構成としてもよい。

【0123】

工程Ｓ３１：ろ過システム１は、ろ材交換工程の後、ろ材に堆積したケーキを排出するケーキ排出工程を実行する。なお、ケーキ排出工程は、ろ材交換工程において、ろ材の排出とともにケーキを排出する構成とする場合、省略されてもよい。

【0124】

工程Ｓ３２：ケーキ排出処理が完了すると、第１制御モード切替部１５は、制御モードをろ過モードに切り替え、再び工程Ｓ２１に戻り、ろ過工程から処理を繰り返し実行することができる（Ｓ３２でＹＥＳ）。ろ過システム１は、ろ過完了の指示入力を受け付けるか、または、所定のろ過処理を完了すると、処理を完了する（Ｓ３２でＮＯ）。

【0125】

以上に示したように、本開示によりろ過装置によるスラリー液をろ過するための一連の処理を自動制御することができる。

【0126】

ろ過システム１は、一連の処理を自動制御することで、操業負荷を軽減することができる。また、化学薬品の扱う際の洗浄不良の防止による安全面での危険を軽減することができる。また、脱液不良の防止、ろ液清涼度の維持、ケーキ洗浄不良の防止により製品品質を向上させることができる。また、過剰脱液運転の防止によるエネルギロスを削減することができる。また、過剰ケーキ洗浄の防止、過剰装置洗浄の防止により使用資源を削減することができる。

【0127】

＜実施形態２＞
以下、ろ過システム１の異なる実施形態２について説明する。なお、実施形態１と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略する。

【0128】

図１３は、実施形態２におけるろ過システム１のブロック図を示す。実施形態２において、ろ過システム１は、判定装置１００と、ろ過装置２００と、を備える。

【0129】

判定装置１００は、第１制御部１１０と、撮像部１２と、判定部１３と、出力部１４と、データベースとしての記憶部ＤＢと、を備え、各構成部は、第１制御部１１０に接続され制御される。本実施形態において、出力部１４は、ろ過装置２００に接続され、制御信号を出力することで、ろ過装置２００における動作を制御する。

【0130】

撮像部１２は、ろ過装置２００内の流体の経路上に配置され、流体の画像データを取得する。

【0131】

判定部１３は、撮像部１２により取得された画像データに基づいてろ過装置２００における処理系１０の状態を判定する。

【0132】

実施形態２において、出力部１４は、判定部１３による処理系１０の状態の判定結果に基づき、ろ過装置２００に対する制御信号を出力する。処理系１０は、出力部１４により出力された制御信号に基づいて制御される。

【0133】

判定装置１００は、汎用コンピュータを用いることができる。判定装置１００は、ハードウェア構成要素として、ＣＰＵなどによる演算装置と、ＲＡＭなどによる主記憶装置と、補助記憶装置と、通信装置と、入出力装置と、などを備える。

【0134】

ろ過装置２００は、コントロールパネル６０と、処理系１０と、を備える。実施形態２において、ろ過装置２００は、既存のろ過装置を用いることができる。また、コントロールパネル６０は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などを用いることができる。

【0135】

コントロールパネル６０は、信号入力部６１と、第２制御部６２と、信号出力部６３と、を備える。信号入力部６１は、判定装置１００の出力部１４より出力される制御信号の入力を受け付ける。第２制御部６２は、信号処理部６４と、第２制御モード切替部６５と、を機能構成として備え、信号入力部６１により入力を受け付けた制御信号に基づく処理を実行する。信号出力部６３は、処理系１０に接続され、第２制御部６２による処理結果として制御信号を取得し、処理系１０に出力することで、処理系１０の動作を制御する。

【0136】

信号処理部６４は、出力部１４の制御信号を取得し、信号処理する。信号処理は、制御信号を処理系１０に出力する信号に変換する処理や、出力先を決定する処理を含む。

【0137】

第２制御モード切替部６５は、ろ過装置２００における制御対象の処理系１０に示す制御モードを切り替える。第２制御モード切替部６５は、判定部１３による処理系１０の状態の判定結果、または、信号出力部６３による制御信号の出力に基づいて制御モードを切り替える。第２制御モード切替部６５は、切り替えた制御モードを判定装置１００に出力してもよい。

【0138】

処理系１０は、実施形態１と同様に、ろ過工程を制御するろ過系２０と、洗浄工程を制御する洗浄系３０と、ろ材交換工程を制御する交換系４０と、ろ材の劣化状態またはろ材の異常状態の通知を制御する警告通知系５０と、を備える。ろ過系２０、洗浄系３０、交換系４０および、警告通知系５０は、信号出力部６３より出力された制御信号に基づいて動作を制御される。

【0139】

ろ過システム１は、全体として同様の作用効果を実現できれば、上述した実施形態に限定されず、様々な構成を採用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0140】

本発明は、加圧ろ過装置、真空ろ過装置、遠心ろ過装置、重力ろ過装置などの各種ろ過装置において利用することができる。

【符号の説明】

【0141】

１ ろ過システム
７ モデル生成装置
１１ 制御部
１２ 撮像部
１３ 判定部
１４ 出力部
１５ 第１制御モード切替部
２０ ろ過系
３０ 洗浄系
４０ 交換系
５０ 警告通知系
６０ コントロールパネル
ＤＢ 記憶部
１００ 判定装置
１１０ 第１制御部
２００ ろ過装置
６１ 信号入力部
６２ 第２制御部
６３ 信号出力部
６４ 信号処理部
６５ 第２制御モード切替部
Ｆ 流体
Ｆ１ スラリー液
Ｆ２ ろ液
Ｆ３ ろ過助剤液
Ｆ４ ろ過助剤液を含むろ液
Ｆ５ 混合液
Ｆ６ 洗浄液
Ｆ７ 洗浄排液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】