CN101636213A

CN101636213A - 过滤器

Info

Publication number: CN101636213A
Application number: CN200880008795A
Authority: CN
Inventors: 吉田武郎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2028-01-15
Also published as: CN101636213B; JP5696185B2; EP2138218A4; US8307993B2; EP2138218B1; JP5340915B2; JPWO2008114518A1; US20100096310A1; EP2138218A1; JP2013248616A; WO2008114518A1

Abstract

本发明提供一种既可以将旋转速度保持在高速又可以减少过滤元件振动的过滤器。其过滤器具有：圆筒状的主体容器(1)；筒状的过滤元件(7)，与主体容器(1)同轴设置在此主体容器(1)内，并形成有用于除去包含在液体中的异物的多个过滤孔(7a)；流入管(5)，设置在主体容器(1)的圆周壁面的切线方向，用于导入含有分离对象物的液体；流出管(8)，用于流出由过滤元件过滤的液体；异物排出管(12)，设置在主体容器(1)的圆周壁面的切线方向上，用于一同排出分离对象物和液体，其中，过滤孔(7a)的全部或者一部分形成为流体流入侧的孔大小与流出侧的孔大小不同的锥状。

Description

过滤器

技术领域

本发明涉及一种使含有异物的液体流入并使通过过滤元件除去异物状态的液体流出的过滤器。

背景技术

这样的过滤器，在各个产业领域中被利用。例如，利用于：火力发电站和原子能发电站中的冷却水、水力发电中使用的水、生活用水的上下水道；农业用水；制铁、陶瓷工业、化学工业中的加热炉、轧钢机、压缩机、化学反应装置、蒸馏装置等中的冷却设备；由海水制造淡水的制造装置；喷水设备等中。即，有时，必须对水、河水、湖水、海水等进行水处理，在这种水处理的初期阶段，出于保护水处理机器等的目的等，有必要通过过滤器去除异物。作为异物对象的是砂土、淤泥、木片、金属片、塑料片、鱼、贝、藻等种种物质。

这样的过滤器的基本结构备有圆筒状的主体容器和设置在其内部的过滤元件(滤器)，在主体容器中导入水或海水等过滤对象液体，包含在此液体中的异物通过过滤元件去除。

已除去异物的液体，从流出管中排出，作为冷却水、再循环水等利用在如上述的种种目的中。被除去的异物与流入的液体一起在适合的时机从排水管中被排出，而后被处理。有一种为这种的目的的过滤器叫旋转涡旋过滤器(旋涡过滤器)。作为这样的过滤器，公知下述专利文献1、2中公开的过滤器。这些过滤器中，无论哪一个都具有过滤槽(主体容器)，并具有固定在此过滤槽内的圆筒状或者反圆锥台状的过滤元件，所述过滤槽具有流入管、流出管和用于排出异物的排出管。从流入管流进的液体，在过滤槽内形成旋转流。由于产生旋转流，包含在液体中的异物可以通过离心力被分离浓缩，并且可以通过排水管与液体一同排出。另外，由于产生旋转流，还具有通过剥离作用自行洗净附着在过滤元件表面的异物的功能。

专利文献1：特开2000-291124号公报

专利文献2：特开2003-190713号公报

发明内容

发明所要解决的问题

对于上述通过离心力进行异物分离凝缩的能力和通过对过滤元件表面的异物剥离作用进行自行洗净能力来说，旋转流的旋转速度最好是更快的高速。但是，如果旋转速度为高速，则会产生过滤元件发生振动，从而发生因金属疲劳而使过滤元件的寿命变短的问题。作为该振动的第1个原因，可以举出，由液体通过过滤元件的过滤孔时在过滤孔后方产生的卡曼涡旋引起的振动。作为第2个原因，可以举出，旋转流通过过滤元件表层时所发生的由流体边界层剥离而引起的振动。作为第3个原因，可以举出，由异物对过滤元件的冲撞而产生的振动。

为了降低这些过滤元件的振动，有必要控制过滤孔的通过速度和旋转速度，并阻止异物对过滤元件的冲撞，因此，很难将旋转流的旋转速度变成高速。由于旋转速度的低速化关系到过滤处理量的降低，因而增加在上述专利文献1、2中公开的过滤器中的过滤处理量只能依靠过滤器主体的大型化来解决。

本发明是鉴于上述实际情况而做出的，其目的是提供一种可以将旋转速度保持在高速并减少过滤元件的振动的过滤器。即，实现旋转式过滤器的高性能化和小型化两个目的。

解决问题的方法

为解决上述问题，本发明的过滤器具有：

圆筒状的主体容器；

筒状的过滤元件，与主体容器同轴设置在所述主体容器内，并形成有用于除去包含在液体中的异物的多个过滤孔；

流入管，设置在主体容器圆周壁面的切线方向，用于导入包含分离对象物的液体；

流出管，用于流出由过滤元件过滤的液体；

异物排出管，设置在主体容器圆周壁面的切线方向，用于一同排出分离对象物和液体；

其特征在于，

所述过滤孔的全部或者一部分形成为流体流入侧的孔大小与流出侧的孔大小不同的锥状。

现说明具有上述结构的过滤器的作用和效果。设置圆筒状的主体容器，在该主体容器的内部设有过滤含有异物的液体的过滤元件。过滤元件与形成为筒状的主体容器同轴设置。流入管设置在主体容器的圆周壁面的切线方向。由于设置在切线方向，因此通过从流入管流入的液体的动量，产生旋转流。通过所述旋转的离心力，包含在液体中的异物被集中在主体容器的内壁面侧，并被高度浓缩。在主体容器的圆周壁面的切线方向设有异物排出管，因旋转流之故而旋转的异物可以与液体一同从异物排出管排出。通过过滤元件的液体被过滤之后由流出管流出。过滤元件中形成有多个过滤孔，通过使液体通过这些过滤孔，可以使被过滤的液体从流出管流出。

对于如上所述借助于旋转流的过滤器，当液体通过过滤孔的时候，由于旋转流的旋转速度增加，因此通过过滤孔的速度往往也会加快。并且，通过此过滤孔时，在过滤孔的后方，产生卡曼涡旋。通常，液体通过过滤元件的过滤孔时，动能的损失与在过滤孔后方产生的卡曼涡旋或者卡曼涡旋引起的振动相关。即，液体通过过滤孔时，损失的一部分动能转化成过滤元件的振动能。因此，将过滤孔的全部或者一部分形成为流体流入侧的孔大小与流出侧的孔大小不同的锥状。藉此，当液体通过过滤孔时，可以减少通过过滤孔时的动能损失。因而，可以减少与动能损失相伴的卡曼涡旋的产生和由此产生的振动能。从而，即使在旋转流的旋转速度为高速、液体通过过滤孔的速度为高速的情况下，也可以降低由过滤孔后方产生的卡曼涡旋引起的过滤元件的振动。其结果是，可以提供一种既能将旋转速度保持在高速又可以降低过滤元件振动的过滤器。

本发明的过滤器中，优选在上述过滤元件外周面、过滤孔周边设有凹凸部。

由于在过滤元件外周面上产生高速的旋转流，因此在过滤元件的表层产生流体边界层剥离，从而引起过滤元件的振动。由于在过滤元件外周面、过滤孔周边设有凹凸部，因此过滤元件表层变得具有紊流层，可以抑制流体边界层的剥离，其结果是，可以降低过滤元件的振动。

本发明中，优选地，于上述过滤元件中形成的多个孔中的每个孔中，插入安装用与过滤元件不同的材质制作并形成有锥孔的套筒，以此形成前述过滤孔。

通过这样的套筒，可以形成具有锥形的过滤孔，并且增加过滤孔的形状的自由度，从而可以形成适用于各种过滤器的过滤孔。另外，在将套筒安装于过滤元件的时候，过滤孔周边的凹凸部也可以通过套筒自身来形成。进一步，通过借助于与不同弹性率的原料复合所产生的减振效果，可以更加有效地降低振动。

本发明的过滤器中，在上述过滤元件的内周面侧及/或者外周面侧优选设有网状体。

由于设有网状体，因此会扰乱过滤元件表面的流动，从而形成比层流边界层难剥离的紊流边界层，通过该方法，可以抑制由流体的剥离引发的过滤元件的剧烈振动。由此，可以减少过滤元件的振动。

本发明的过滤器中，优选在与上述异物排出管相对位置的上述过滤元件中设有没有过滤孔的面。

在与该异物排出管相对的位置，异物向过滤元件冲撞的频率也高，成为引起过滤元件振动的原因。因此，通过将与异物排出管相对位置的过滤元件部分设计成难于振动并且没有过滤孔的面，可以降低由异物的冲撞而产生的过滤元件的振动。

本发明所涉及的过滤器中，在上述没有过滤孔的面，优选设有具有弹性的薄板层。

过滤元件通常由金属制成，与橡胶等具有弹性的材料、树脂相比固有振动频率不同。因此，如果在过滤元件表面形成具有弹性的薄板层，则可在金属与弹性材料接合边界处产生摩擦，减少振动。作为这样的弹性材料，适合采用橡胶或者弹性体树脂等。

本发明的过滤器中，将上述过滤元件安装于主体容器时，优选以夹有减振材料的方式进行安装。

作为减振材料，可以使用橡胶或弹性体树脂等，由此，可以抑制过滤元件的振动和与振动相伴产生的噪音。

本发明的过滤器中，优选地，按下列方式构成相对于流入管以绝缘状态安装的第一电极部和相对于上述过滤元件安装的第二电极部：使得通过在这两个电极部之间通电，可在过滤元件的过滤孔附近产生气泡。

如上所述构成第一电极部和第二电极部，通过施加直流、交流、脉冲电压等来通电，依电解原理，使得在过滤元件表面产生微小的电解产生的气体泡(气泡)。由此，可以降低过滤元件的过滤孔后方发生的卡曼涡旋的产生，并可以降低由卡曼涡旋引起的过滤元件的振动。另外，通过此气泡产生，可以起到使附着在过滤元件表面的异物漂浮起来，并可以取得抑制过滤孔的孔堵塞等附加作用和效果。

在本发明中，优选将上述过滤元件形成为上述流入管侧比上述流出管侧直径更大的圆锥状。由于过滤元件为圆锥状，因而可以分散振动共振带，并可以抑制共振和振动疲劳。

附图说明

图1是表示第一个实施方案中的过滤器的结构的图。

图2是表示第二个实施方案中的过滤器的结构的图。

图3是表示过滤孔的其他实施方案的图。

图4是表示第三个实施方案中的过滤器的结构的图。

图5是表示第四个实施方案中的过滤器的结构的图。

图6是表示第五个实施方案中的过滤器的结构的图。

图7是表示洗净装置的结构的图。

图8是表示过滤孔的剖面形状的图。

符号说明

1 主体容器

1a 法兰盘

2 底盖

3 顶盖

3c 锥形面

5 流入管

6 堤

7 过滤元件

7a 过滤孔

7b 圆筒部

7c 锥形部

7d 法兰盘

7X 小直径部

7Y 大直径部

8 流出管

9 圆筒管

9a 安装部

12 异物排除管

13 锥形薄板

14 减振圈

16 树脂套筒

16a 头部

16b 主体部

17 减振圈

22 中间连接管

24 金属网

具体实施方式

使用附图说明本发明的过滤器的优选实施方案。

<第一个实施方案>

<结构>

主体容器1形成为圆筒状，其中心轴x以成垂直状态的方式设置。优选地，主体容器1用例如钢SS400制作，并为了防止腐蚀对内壁面进行橡胶衬里处理。在主体容器1的下部，底盖2通过焊接等与主体容器1相结合，在主体容器1的上部安装有顶盖3。在主体容器1最上部的外周面形成一体的法兰盘1a，通过螺栓螺帽结构4，顶盖3以可装可卸方式安装。

在主体容器1的顶盖3附近的上部侧，安装有流入管5。流入管5安装在主体容器1的圆周壁面的切线方向。因此，从流入管5导入的过滤对象液体，会形成以中心轴x为中心旋转的旋转流。

在主体容器1的内部，设有筒状的过滤元件7，其以与主体容器1同轴设置。过滤元件7是通过对金属板进行冲压冲裁加工(プレス打ち抜き加工)而成，多个为小孔的过滤孔7a通过冲裁加工(打抜加工)和切削加工的组合而制作。作为原材料，采用比如SUS304不锈钢。过滤元件7形成为上部直径大、下部直径小的圆锥台状，在直径小的下部连接有流出管8的端部。流出管8是用于使过滤后的液体流出的管，其以从底盖2侧进入到主体容器1内部的方式安装，过滤元件底部被密封。

在过滤元件7的大直径上部，圆筒管9通过焊接等一体地接合。圆筒管9的表面没形成孔，因此不具有过滤功能。圆筒管9的表面也可以是锥面。从主体容器1的内壁面最上部突出的安装部1b和从圆筒管9的圆筒面突出的安装部9a通过螺栓螺帽10连接。由此，过滤元件7固定至主体容器1。

比如，这样的安装部1b、9a沿圆周方向设置有3处左右。另外，使这些安装部1b、9a的安装面与内壁面垂直地设定。比如，圆筒管9用SUS304不锈钢制作，同样地，螺栓螺母10也采用SUS304制作。通过拆卸螺栓螺母10，可以取下过滤元件7进行维护。圆筒管10位于比流入管5更上方的位置上。另外，用螺栓螺母10进行连接时，可以通过使用减振垫圈(例如，Seisin Engineering公司制的M2052)抑制振动。

在主体容器1的底部侧，设有用于排出含在过滤对象液体中的异物的异物排出管12。异物排出管12设置在主体容器1的圆周壁面的切线方向，可以将异物同液体一起排出。此切线方向与旋转流的方向一致(顺着涡流方向)，因此可以利用旋转力进行顺畅地排出。异物排出管12既能处于长时间开放的状态，也可以在适合的时机开放从而排出异物或气泡的方式运行。例如，间歇性地开放异物排出管12，可以使其排出异物。当然，也可以使异物排出管12保持为开放状态，使其运行时可以随时排出异物。

在过滤元件7的下部与异物排出管12相对的位置，安装有锥形薄板13(相当于薄板层)。此锥形薄板13由锥形管和设置在此锥形管外周面的橡胶层(相当于减振材料)两层结构形成。锥形管用比如SUS304不锈钢制作，可以通过焊接等固定在过滤元件7的下部。锥形薄板13的上下方向长度大致是异物排出管12的直径的2倍。

上述橡胶层，通过粘合等粘合在锥形管的表面，通过加热熔合等安装。此外，也可以用弹性体树脂代替橡胶，总之优选使用具有减振性能的材料制作橡胶层。在异物排出管12的周围，异物同旋转流一起旋转，若异物和旋转流与过滤元件7冲撞，则会成为既产生大的噪音又使过滤元件7产生振动的主要原因。因此通过安装具有减振性能的锥形薄板13，可抑制噪音和振动。

另外，在过滤元件7的最下部与流出管8的外周面之间，设有减振圈14，同锥形薄板13一样，可以采用橡胶或者弹性体树脂制作。通过这个减振圈14，可以抑制过滤元件7的振动被传递到主体容器1。另外，这个减振圈14对主体容器1的底部还起到液封的作用。

图1(c)是表示过滤元件7的过滤孔7a的剖面形状的图。过滤孔7a由圆筒部7b与锥形部7c构成，锥形部7c的孔大小r1(位于流入侧)以比圆筒部7b的孔大小r2(位于流出侧)更大的方式设置。在图1(c)中，用箭头表示液体(水)经过的方向，以流入侧的直径更大的方式设置。

顺便提及，过滤孔7a通过冲压冲裁加工而得，可以在例如厚度为4mm的SUS304不锈钢钢板上，钻一个孔径φ为4mm的孔。可将此过滤孔7a做成角度为60°的交错排列，并使孔距为8mm。之后，用直径为8mm的钻孔机仅在一侧面切削至2mm的深处，就可以形成如图1(c)所示的锥形部7c。另外，锥形的角度成59°。

不过，作为本发明，可适宜设定圆筒部7b和锥形部7c的长度比率和锥形的角度等。另外，可适宜设定过滤孔7a的大小、排列方式、形成个数等。

<作用>

其次，对第一个实施方案的过滤器的过滤效果进行说明。从流入管5导入过滤对象即含有异物的液体。由于液体从切线方向导入，因此通过此液体的动量产生强制涡旋使液体旋转。所谓强制涡旋，就是越向外径侧靠近其流速就越高的涡旋。

通过此旋转流产生的离心力，比重高的异物变成在内壁面侧被分离、浓缩的状态，由于重力之故，异物一边旋转一边沿着主体容器1的内壁面下降。之后，通过设置在底面部的异物排出管12，异物可以同液体一起排出主体容器1外。由于旋转流的形成，除了起到在内壁面浓缩异物的作用之外，旋转流还起到剥离附着在过滤元件7表面上的异物的作用。

比重低的异物也存在附着在过滤元件7表面的情况，但由高速旋转流的剥离作用之故，会恢复原浮游状态，并且同其他异物一起通过旋转流作用从异物排出管12排出。这样，为了满足这两个功能即离心力和剥离作用，有必要使流入液体形成旋转流，尤其优选液体的粘性系数为3×10^-3Pa·s以下、流入管5入口部分中的液体流速为1m/s以上。流速最好尽可能高速，旋转流的流速大致与此入口部的流速成比例，其速度越高，就越能发挥过滤器的性能。但是，如果使旋转流的速度变为高速，则会发生由过滤元件7的振动而引起的金属疲劳，进而产生噪音及寿命缩短的问题。

因此，如上所述的过滤元件7的过滤孔7a，由于具有锥形面，因此可以抑制卡曼涡旋的产生和过滤元件7的振动。为此，过滤孔7a的全部或者其中一部分被设计成流体流入侧的孔大小大于流出侧的孔大小形式的锥状。另外，孔大小的关系亦可以做成相反的锥状。由此，液体通过过滤孔7a的时候，可以减少通过过滤孔时的动能的损失。因此，可以减少伴随着动能损失的、卡曼涡旋的产生和因之而产生的振动能。

另外，设置在过滤元件7的下部的锥形薄板13，其表面由减振材料形成，因此可抑制由沉降在过滤器底部的高比重异物(铁片、氧化物等)的冲撞而产生的振动。另外，由于在设置有锥形薄板13的区域中没有形成有过滤孔7a，因此也不会形成由液体通过过滤孔7a而产生的卡曼涡旋。

进一步，由于设置在过滤元件7的上部的上述减振垫圈、或者减振圈14之故，即便在过滤元件7中会产生振动，该振动也很难传递到主体容器1中，因此可有助于在减少噪音的同时延长过滤元件7的寿命。

在钢铁厂中使用的轧制冷却循环水的异物去除中试着使用了本实施方案的过滤器，结果表明此过滤器可长期耐用。

<第二个实施方案>

接下来，通过附图2说明第二个实施方案中的过滤器。对起到与第一个实施方案相同功能的部分，采用相同的符号。对与第一个实施方案不同之处进行重点说明。这一点，对于第三个实施方案之后都是一样的。

同第一个实施方案一样，以使其中心轴x在垂直方向的方式设置主体容器1，优选采用SUS304不锈钢来制作。过滤元件7优选使用SUS304不锈钢作为原材料、以冲压冲裁加工板材的方式钻多个小孔过滤孔7a来制备。另外，为防磨损，可在NH₃气体中于500℃进行渗氮热处理并进行淬火硬化。热处理前的维氏硬度在HV200左右，而热处理后可以达HV450左右。通过提高硬度，可以有助于提高减振性。过滤元件7从上部至下部形成为圆筒状，具有与主体容器1大致相同的轴向长度。

在过滤元件7的上部，焊接有环状的法兰盘板7d。由于此法兰盘板7d的边缘部分被主体容器1的法兰盘1a和顶盖3夹住，因此过滤元件7被固定在主体容器1上。

流出管8的上端部8a以从主体容器1的底部稍微突出的状态安装在底部。另外，同第一个实施方案一样，在流出管8和过滤元件7的下部之间设有减振圈14。

在过滤元件7的内部，通过焊接固定有用于加固的垂直方杆15和环状方杆16。关于垂直方杆15和环状方杆16的配置个数和间距、截面的大小，可以适宜地设定。另外，不使用方杆而使用圆杆也可。材质可以采用与过滤元件7相同的材质。由于设置有这样的方杆15、16，因此可以提高过滤元件7的强度并改善减振性。

图2(c)示出过滤元件7的过滤孔7a的剖面形状。该过滤元件7可以使用例如厚度为4mm的SUS316不锈钢并通过孔径为5mm的冲压开孔加工来制作。在所述冲压冲裁加工中，通过设定冲模和冲孔的间隙幅度，可以增加冲裁剪切层的厚度并形成如图所示的锥孔。如图所示，可以通过冲压冲裁加工在进行孔形成的同时形成从入口侧到出口侧连续倾斜的锥面。具体而言，在此可以选取r1＝4.98mm，r2＝5.25mm。

经过在精炼铜时产生的炉渣的处理中使用本实施方案的过滤器，发现可以长期耐用。

<使用树脂制套筒构成过滤孔的实例>

其次，通过图3说明使用树脂制套筒16构成过滤孔7a的实例。树脂制套筒16由头部16a和主体部16b构成，并沿着轴线形成有锥形孔。此树脂套筒16可以通过采用例如尼龙66(例如，旭化成公司制造的利昂娜1300S)的树脂成型来制作。通过将此树脂套筒16压入预先在过滤元件7形成的孔中，可以安装在过滤元件7上。

将树脂套筒16的主体部16b的外径设定为φ5.22mm，将预先在过滤元件7上形成的孔径设定为5mm，由此，通过压入可以良好地进行固定。另外，以头部16a突出于过滤元件7的外周面、且主体部16b的一部分突出于内周面的方式安装树脂套筒16。因此，在过滤元件7的表面上重复形成凹凸部。由于此凹凸部，过滤元件7的表层上产生紊流层，并且抑制流体边界层的剥离，其结果是可以降低过滤元件的振动。

此树脂套筒16不仅可以采用尼龙制作，还可以采用各种材质制作。例如，可以由ABS、AS、PS、PP、PE、PTFE、POM、PPE、PBT、PET、PC、PPS、PVC等热塑性树脂制作。另外，可以由NR、IR、BR、SBR、EPDM、聚氨酯、硅树脂等橡胶、弹性体制作。另外，可以通过不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂进行制作。另外，套筒16也可不用树脂、而用由以氧化铝、氧化硅、氮化铝、氮化硅、氧化铁等为主要成分的陶瓷进行制作。或者，可以采用包括不锈钢在内的钢、镍、镍合金、铜、铜合金、钛、钛合金等金属制作。用金属制作时，可以通过对通用棒料进行机械切削加工、铸造成型、注塑成型、冲压成型、粉末烧结法等进行制作。若套筒16采用与过滤元件7不同的材质，那么通过与弹性率不同的原材料复合而产生的减振效果，可以降低其振动。

<第三个实施方案>

其次，通过图4说明第三个实施方案的过滤器。主体容器1形成为圆筒状，其中心轴x以垂直状态的形式设置。主体容器1用例如SS400钢制作。主体容器1的内部空间被环状隔板1c分成下部空间和上部空间，隔板1c在主体容器1的高度方向的中心部稍微向下的位置，通过焊接与主体容器1的内壁面结合。在主体容器1的内壁面设有防腐蚀用的橡胶衬里。

流入管5位于靠近主体容器1的下部即下部空间侧，以在主体容器1的内壁面的切线方向的方式设置。流出管8也以在主体容器1的内壁面的切线方向的方式设置，并且，位于主体容器1内的上部空间。这些切线方向与旋转流的方向相一致。

另外，在流入管5和主体容器1的边界部分上设有堤6。该堤6将从流入管5流入的液体强制地朝向主体容器1的内壁面的方向。由此，可以产生更强的旋转流。通过该堤6，可以抑制流体直接向过滤元件7的冲撞，还可以降低振动的产生，而且，堤6产生的偏转方向不仅包含向内壁面方向的偏转成分，也可包含向底盖2和顶盖3方向的偏转成分。

过滤元件7设置在上部空间，同第二个实施方案一样，其上端部由结合为一体的法兰盘7d支撑在主体容器1。另外，下端部通过减振圈17与隔板1c结合。关于减振圈17，其目的与第一个实施方案中已说明的目的相同，用于抑制过滤元件7的振动。在此实施方案中，液体从过滤元件7的内侧向外侧流过。

作为异物排出管，设有排出较高比重异物的第1异物排出管12A和排出较低比重异物和气泡的第2异物排出管12B。

第1异物排出管12A设置在主体容器1的底部且在流入管5的下部。另外，使其以在主体容器1的内壁面的切线方向的形式设置。第2异物排出管12B固定在主体容器1的中心上部的顶盖3上。

图4(c)表示过滤元件7的过滤孔7a的剖面形状。形成具有其内径从液体的流入侧r1至流出侧r2变化的锥形部的过滤孔7a。过滤元件7通过对例如厚度为4mm的SUS316不锈钢钢板进行机械加工而制作。另外，过滤孔7a通过冲压冲裁加工形成直径为5mm的孔。另外，各过滤孔7a可通过锥形铰刀(例如，日立刀具公司制造的HTE2040)形成如图那样的锥形孔。可以设定锥形角度为5°。由于形成了这样的锥形面，因此可以抑制卡曼涡旋的产生和由卡曼涡旋引起的过滤元件7的振动。

从主体容器1的流入管流入的液体由于是从切线方向导入，因此通过此液体的动量产生强制旋涡并使液体旋转。特别是由于设置了堤6，因此可以形成强大的旋转流。通过此旋转流产生的离心力，高比重的异物在沿着主体容器1的内壁面被高度浓缩的同时旋转下降，并且同液体一起从第1异物排出管12A排出。

另外，由于设置了隔板1c，因此可以防止高比重异物向上方移动即防止向过滤元件7的内侧的侵入。另一方面，低比重的异物和包含在液体中的空气等气泡，通过旋转流浓缩在轴中心上。所述低比重的异物集中在旋涡的中心处，并随龙卷状的液流上升。这样的低比重异物，由于浓缩在轴中心处，因此与过滤元件7的接触频率变低。在流入管5的附近虽然有强制旋涡，但随着离流入管5越远，变成自由旋涡的倾向变高。因此，由于旋涡中心的线速度升高，浓缩在此旋涡中心的低比重的异物，由设置在顶盖3的第2异物排出管12B向主体容器1的外部排出。

将本实施方案中的过滤器用于去除火力发电冷却用海水中的砂、水母、海藻、漂流垃圾等中，结果发现可以长期耐用。

<第四个实施方案>

通过图5说明第四个实施方案中的过滤器。同第三个实施方案一样，所述第四个实施方案也设有两个排出管，即第1异物排出管12A和第2异物排出管12B。此过滤元件7的全长与主体容器1的高度大致相同，但是分为小直径部7X和大直径部7Y。在小直径部7X和大直径部7Y之间，设有锥形部7Z。锥形部7Z位于高度方向的大致中心处。

在主体容器1的大致中心部，形成为环状的安装部1d通过焊接与主体容器1的内壁面结合。这个安装部1d形成有与锥形部7Z相对应的锥形面，通过橡胶垫18支撑过滤元件7的锥形部7Z。通过使橡胶垫18紧贴于锥形部7Z，可以隔成上部空间和下部空间。另外，通过橡胶垫18，可以抑制过滤元件7的振动。

同第二个实施方案一样，过滤元件7的上端部设有法兰盘7d，因此可以支撑在主体容器1上。但是，在法兰盘7d的里外两面夹有橡胶垫19，因此以电绝缘状态支撑在主体容器1。另外，在过滤元件7的下端部也夹有橡胶垫20，因此处于与主体容器1电绝缘的状态。如此，过滤元件7通过橡胶垫18、19、20，相对于主体容器1处在电绝缘状态，并赋予了抑制振动的功能。橡胶垫19还具有液封功能。

中间连接管22经由橡胶垫21由绝缘螺栓23连接至流入管5。即，中间连接管22以电绝缘状态连接在流入管5上。由于中间连接管22起到电极的功能，因此长度短也可以。将中间连接管22作为第1电极部(正极)，将上述过滤元件7的法兰盘7d作为第2电极部(负极)。橡胶垫21具有液封功能。

作为向电极间加入电压的方法，使用具有电流限制功能的非接地式直流电源，采用1V至20V的电压进行通电。通过进行该通电，因电解原理，在过滤元件7的表面产生微小的电解发生气体泡(气泡)。由此，可以减少在过滤元件7的过滤孔7a的后方产生的卡曼涡旋的产生，并可以降低由卡曼涡旋产生的过滤元件7的振动。另外，通过此气泡产生，可以起到使附着在过滤元件7表面的异物漂浮起来并抑制过滤孔7a的孔堵塞等附加作用和效果。即，通过通入电流，可减少附着在过滤元件7表面上的藻等生物、渣滓等粘性物质的附着。如果过滤孔7a发生孔堵塞，则通过过滤孔7a时的流速增大，变得更容易产生卡曼涡旋，但通过防止孔堵塞可以抑制卡曼涡旋的产生。

图5(c)示出过滤元件7的过滤孔7a的剖面形状。过滤孔7a的形状在小直径部7X和大直径部7Y都是相同的。如图所示，由圆筒部7b和锥形部7c构成。所述锥形部7c，实际上形成为球面，但是这样的球面形状也包含在锥形面中。具体地，以如下方式形成过滤元件7：在厚度为5mm的SUS316不锈钢钢板上通过冲压冲裁加工形成直径为6mm的过滤孔7a。其次，用R＝5mm的球头铣刀(日立刀具公司制造，GXB2100)将各过滤孔7a切削加工至2.5mm深处，由此形成如图示那样的过滤孔7a。切削表面侧的孔径为r1＝9.5mm。

进一步，在大直径部7Y的内侧中，30目的平织金属网24(相当于网状体)通过点焊接而被固定。金属网24的孔眼大小设置为比过滤孔7a的直径还要小。在小直径部7X的内侧没有设置金属网。由于设有这样的金属网24，因此可以抑制过滤元件7表面的流体边界层的剥离，并且可以抑制卡曼涡旋的产生。由此，可以降低过滤元件7的振动。而且，金属网24可以不设置在过滤元件7的内周面侧，而设置在外周面侧。或者设置在两侧也可。另外，设置在小直径部7X侧也可。

本实施方案的过滤器作为水库式水力发电站的过滤器来使用，用于去除碎石、树叶、藻、腐烂物、渣滓等，结果发现可以长期耐用。另外，试着将流入管5的流入速度设为3m/s，但没有发现由过滤元件7的振动而产生的金属疲劳。

<第五个实施方案>

图6示出第五个实施方案的过滤器的结构。这个过滤器具有用于冲洗过滤元件7的内周面的结构。用于冲洗的水泵30由下部轴31和上部轴32支撑，这些轴在主体容器1的中心轴上。顶盖3具有向上部突出的球面部3a，其中心由轴承33支撑。下部轴32由设置在轴承脚34上的轴承部34a支撑，所述轴承脚34在过滤元件7的下端部焊接成一体。3根轴承脚34以从过滤元件7的中心以放射状延伸的方式设置，并设定成越接近中心其高度越高，在高度最高的中心部上设置有轴承部34a。上部轴32是空心轴，装有驱动水泵30的配线电缆。

在水泵30的顶端安装部30a，设有清洗管35，形成有用于向水平方向射出喷流的多个孔。清洗管35的上部由顶端安装部30a支撑，下部由从下部轴31开始向半径方向突出的支持脚36支撑。由于向过滤元件7的内周面射出喷流，因此可以冲洗过滤元件7的内周面。优选使清洗管35的表面尽量接近过滤元件7的内周面。因此，可以高效地进行清洗。

将水泵30制成可以围绕主体容器1的中心轴旋转，因此，可以全面清洗过滤元件7的内周面。水泵30的吸水方向为如图示那样的箭头方向。水泵30可使用例如鹤见制作所制造的50TM2.5S。

另外，通过使用水泵30，使大量的高压流体从过滤元件7的内部向过滤元件7冲撞，从而消除因垃圾而引起的孔堵塞。如果发生垃圾堵塞，那么流体通过孔时的速度会上升，因而振动有增大的趋势。因此，具有通过消除垃圾堵塞降低振动的效果。另外，以这样的目的使用水泵30的情况下，若流体喷射方向与旋转流方向相一致，那么可以一边移动过滤器一边使用水泵30。

在过滤元件7的下端部设有圆筒薄板25，并以与第一个实施方案的锥形薄板13相同的目的而被使用。将圆筒薄板25的高度方向的长度设定为异物排出管12直径的2倍左右。由此，可以抑制由异物向过滤元件7的表面冲撞而产生的噪音和振动。另外在过滤元件7的最下端部，通过焊接固着有环状的固定板37，在这个固定板37的中心处插有流出管8的前端部。

另外，优选地，主体容器1和流入管5、流出管8、异物排出管12由比如SS400钢来制作，并在其内壁面(液体接触部)实施FRP内衬。作为FRP使用的树脂，可以使用比如昭和高分子公司制造的RipoxyR-802。

图8示出过滤孔7a的剖面形状。过滤元件7通过冲压冲裁加工例如厚度为2mm的SUS304不锈钢钢板形成孔径为3mm的过滤孔7a。接着，通过R＝5mm的部分球形状的冲压锻模(在图8中用虚线表示R)，使其在过滤元件7的外表面形成突出物。由此形成液体的流入侧的直径r1比流出侧的直径r2更大的锥形孔。在过滤孔7a形成锥形孔的同时，在过滤元件7的内外表面也形成了凹凸部。

由于形成如上述那样的过滤孔7a，因此可以抑制液体通过过滤孔7a时发生的卡曼涡旋的产生，并可以抑制由此引起的过滤元件7的振动。另外，由于在过滤元件7的表面形成有凹凸部，因此边界层的剥离被抑制，结果可以降低过滤元件7的振动。另外，依靠表面的突出物，通过旋转流容易剥离附着在外表面的特别是薄膜状的异物。

在过滤元件7的内周面侧，在过滤孔7a的周围形成有凹部，通过形成这样的凹部，当由水泵30清洗时，容易使喷流集中在过滤孔7a，由此可以提高清洗效果。另外，消除孔堵塞也变得容易进行。此外，还可以通过水泵30定期进行清洗。

在下水处理厂的砂土、淤泥、渣滓、塑料薄片等的去除中，使用本实施方案的过滤器，结果发现可以经久耐用。将流入管5的流入速度设定为2.5m/s，结果发现尤其也没发生过滤元件7的振动，可以既安全又稳定地使用。

<其他实施方案>

虽然说明了关于本发明的5个实施方案，但是可以进一步采用各种各样的实施方案。另外，可以在其他任意的实施方案中使用各实施方案中采用的结构。比如，在其他实施方案中也可应用在上述各实施方案中说明过的过滤孔的形状。比如，在其他实施方案中也可采用在第一个实施方案中采用的有着相同功能的过滤元件7的支撑结构或锥形薄板13。例如，过滤元件7可以是圆筒状也可是圆锥台状。关于流入管5、流出管8、异物排出管12的配置结构，也可以设置在适合的位置。另外，关于其他结构也是同样的。

关于第一个实施方案中的锥形薄板13的结构，也可以如下方式构成。首先，可以在过滤元件7的下端部形成没有过滤孔7a的区域。其次，在此区域也可将具有减振性能的橡胶薄板等薄板裹在表面上。

尽管对过滤孔7a的结构进行了种种说明，但是关于是增大液体的流入侧的孔大小，还是增大流出侧的孔大小，选择哪种方式都可以。另外，把孔形状做成锥形的时候，关于其形状可以任意选择。例如，关于锥形的角度、把锥形做成直线状还是曲线状、当圆筒部和锥形部组合在一起时圆筒部的长度选择多大等问题，可以适宜决定。关于孔的形状，不应该限定于圆形孔，也可采用矩形、正方形、椭圆形等各式各样的形状。另外，关于在过滤元件7上形成的所有过滤孔7a，没有必要都做成上述锥形形状，可以只将部分过滤孔7a做成锥形形状。

关于主体容器1、流入管5、流出管8、异物排出管12、过滤元件7的材质，可以选择除了本实施方案中说明过的材料以外的各种材料。

例如，作为过滤元件7，列举例如包括不锈钢在内的各种种类的钢、镍、镍合金、铜、铜合金、钛以及钛合金等。用上述金属形成过滤元件7时，至少一部分可以用上述金属形成，并且以与主体容器1电绝缘的状态安装。此时，优选的过滤元件7是可以在流入管的附近安装锌、铝、镁、或者镁合金。由此，可以避免过滤元件7因电解腐蚀而被消耗的情况，并且可以抑制同腐蚀相伴的过滤元件7变得容易振动的现象。

主体容器1和流入管5、流出管8等可以通过包括不锈钢在内的各种种类的钢、镍、镍合金、铜、铜合金、钛、钛合金、这些金属与钢的复合钢材(粘结材料)等制作。或者，可以通过FRP(纤维增强热固性树脂)或FRTP(纤维增强热塑性树脂)制作。在这里，作为增强纤维可以使用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维等。作为热固性树脂可以使用不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等。作为热塑性树脂可以使用比如ABS、AS、PS、PP、PE、PTFE、POM、PPE、PBT、PET、PC、PPS、PVC等。

作为主体容器1、流入管5、流出管8等的内壁面(接触液体部分)的防腐蚀内衬，作为橡胶内衬可以使用NR、IR、BR、SBR、NBR、EPDM、聚氨酯、硅树脂等。

本实施方案中，虽然主体容器1设置成垂直状，但是本发明不应限定于此，比如，也可以设置成水平状。通过设置成水平状，使得作用于液体的重力因过滤元件7在圆周方向的位置的不同而不同。由于这个非对称作用，可以减小振动的强度。

在本实施方案中，虽然说明了在过滤元件7的表面上形成凹凸部的结构，但是也可以采用本实施方案中说明以外的如下的结构。例如，可以通过在过滤元件7的表面安装加强肋形成凹凸部来防止振动。尤其，对接近于过滤元件7的基本固有振动频率的振动而言，如第二个实施方案中说明的那样，在过滤元件7的轴方向上设有加强肋，具有可以将过滤元件的固有振动频率向高频率侧移动，离开共振区域的效果。对于高次振动频率而言，如第二个实施方案中说明的那样，圆环状的加强肋是有效的。

关于过滤元件7的制作方法，可考虑各种变换实例，但是优选将金属平板作为原材料，并对其进行机械加工、制作。金属平板容易通过精密机械孔加工得到作为过滤元件7所必需的多个过滤孔7a，而且制造效率也高。即，以平板状态开孔加工后对其进行弯曲加工，因此可以制作圆筒状、圆锥状、圆锥台状的过滤元件7。另外，在最初不进行孔加工，而在弯曲加工成圆筒状等后进行开孔加工也可。

关于开孔加工和凹凸部的加工，如已在实施方案中说明的那样，可以使用通用的机械加工技术，除冲压冲裁加工以外，还可以使用等离子加工、放电加工、激光加工、钻孔、铰刀、立铣刀等。另外，不仅可以采用这些加工方法中的一种加工方法进行加工，也可以多种加工方法组合在一起进行加工。

关于第四个实施方案中说明的金属网24(网状体)，也可考虑各种变换实例。网状体也可以通过金属丝以外的织物进行制作。网状体可以在将过滤元件7弯曲加工成圆筒状等之前固着至过滤元件7，也可以在弯曲加工成圆筒状等之后固着。

第一个实施方案中的安装部1b、9a通过在旋转流体中产生紊流，起到防止流体的共振以及由该结果所产生的过滤元件7的振动的作用。以此为目的，尤其，可以在流入管5和主体容器1的连接部附近设置翼形材料。这样的材料可以在主体容器1、顶盖3、过滤元件7上安装成一体(作为一个实例，举出特开2007-296492号公报)。

关于作为本发明的过滤器的处理对象的液体，可考虑水、海水、湖水、工业用水等各种液体，但不限定于特定的液体

Claims

1.一种过滤器，具有：

圆筒状的主体容器；

流入管，设置在主体容器圆周壁面的切线方向，用于导入含有分离对象物的液体；

流出管，用于流出由过滤元件过滤的液体；

其特征在于：

2.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，在所述过滤元件外周面、过滤孔周边设有凹凸部。

3.根据权利要求1或2所述的过滤器，其特征在于，所述过滤孔以将套筒插入安装于所述过滤元件上形成的多个孔中的每个孔的方式形成，该套筒采用与过滤元件不同的材质制作并形成有锥孔。

4.根据权利要求1-3任一项所述的过滤器，其特征在于，所述过滤元件的内周面侧及/或者外周面侧设有网状体。

5.根据权利要求1-4任一项所述的过滤器，其特征在于，在与所述异物排出管相对位置的所述过滤元件设有没有过滤孔的面。

6.根据权利要求5所述的过滤器，其特征在于，在所述没有过滤孔的面，设有具有弹性的薄板层。

7.根据权利要求1-6任一项所述的过滤器，其特征在于，将所述过滤元件安装于主体容器时，以夹有减振材料的方式进行安装。

8.根据权利要求1-7任一项所述的过滤器，其特征在于，通过在以绝缘状态安装在流入管的第一电极部和安装于所述过滤元件的第二电极部两个电极部之间通电，使得可在过滤元件的过滤孔附近产生气泡。

9.根据权利要求1-8任一项所述的过滤器，其特征在于，所述过滤元件形成为所述流入管侧比所述流出管侧直径更大的圆锥状。