JP2003103118A - フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自律変形を利用した異物除去機能を備えたフ
ィルタに、水圧以外の手段で十分な異物除去が可能な負
荷を発生させるフィルタ装置を提供する。 【解決手段】 汚水Ｆから異物Ｏを除去するフィルタ装
置において、密閉容器である外筒２内に、フィルタ１を
側面とする略多角柱状の内筒４を自転するように軸着
し、外筒２に汚水Ｆを取り込む流入口３を設け、内筒４
内に浄化水Ｃを出す流出口７を設けてなり、フィルタ１
は半径方向外向きに膨出した自己復元弾性を有する断面
円弧状面で、汚水Ｆの衝突又は内筒４の自転に伴う圧力
変動によりフィルタ１が半径方向に膨出及び縮退の変形
を繰り返すことで自律的に異物Ｏを除去するフィルタ装
置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自律的に目詰まり
を解消し、濾過能力を維持できるフィルタ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】フィルタ装置は、フィルタ(濾過膜)に物
理的な異物を付着させることで汚水等から異物を除去す
る。こうした異物除去は、経時的なフィルタの目詰まり
を引き起こし、フィルタ装置としての濾過能力を低下さ
せていくことになる。このため、定期的にフィルタから
異物を除去するか、フィルタを交換する等の濾過能力の
再生が必要となる。前者は労力を伴うし、後者はコスト
が嵩む問題があるほか、両者とも異物除去及び交換作業
の間は、フィルタ装置を使用できなくなる問題がある。
これらの問題を解決するため、自動的にフィルタの目詰
まりを解消する手段を備えたフィルタ装置が提案されて
いる。

【０００３】例えば、特開平10-277321号「浄化装置」
では、糸状の濾過材からなる濾過フィルタ(＝フィルタ)
を通過する被処理水(＝汚水)の水圧により、前記濾過材
を収縮又は拡大し、濾過材の目を拡げることにより、目
詰まりの原因となっていた汚れ(＝異物)を自律的に除去
する技術を開示している。異物除去は、糸状の濾過材の
収縮又は拡大に依っており、前記フィルタの自律変形が
一様であると異物除去が十分でない場合が考えられるの
で、別途液体(＝フィルタを通過する汚水)の送出量を周
期的に変化させることとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】フィルタに付着した異
物を除去するには、物理的な外力(＝衝撃)をフィルタに
加える方法か、直接的にフィルタの自律変形をもたらし
て、異物に分離する力を加える方法が簡便である。上記
特開平10-277321号は、糸状の濾過材からなるフィルタ
と被処理水の水圧との組合わせによりフィルタの自律変
形を引き起こし、異物除去しているが、糸状の濾過材の
隙間に挟まった異物はよほど汚水の水圧を上げなければ
十分な異物除去は望めないと考えられる。しかし、水圧
を上げ過ぎるとフィルタの物理的破損を招く虞れもある
し、そもそも汚水が異物を混入させたままフィルタを通
過する懸念もある。そこで、同様な自律変形を利用した
異物除去機能を備えたフィルタについて、水圧以外の手
段で十分な異物除去が可能な負荷を発生させるため、検
討した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】検討の結果開発したもの
が、取り込んだ汚水から異物を除去して浄化水を得るフ
ィルタ装置において、フィルタは面直交方向に膨出した
自己復元弾性を有する断面円弧状面で、膨出方向からの
汚水の衝突又は周辺状況の変化に伴う圧力変動により、
このフィルタが膨出及び縮退の自律変形を繰り返すこと
で異物を除去するフィルタ装置である。本発明のフィル
タ装置は、フィルタが有する自己復元弾性を利用した自
律変形による異物除去機能を特徴としている。本発明に
いう「自己復元弾性」とは、外力が降伏点を越えない限
り、外力が取り除かれると元の形状に復元する性質であ
る。例えば、薄い金属板を一方向へ膨出するように撓ま
せた場合、膨出方向から外力を加えると、撓みを保持す
る内在応力を超えた外力であれば金属板が凹み、外力が
除去されると内在応力により再び突出して撓む。本発明
では、(a)汚水の衝突や、(b)フィルタ又はフィルタ周囲
の運動に伴う圧力変動を外力として、自己復元弾性によ
る自律変形を実現する。

【０００６】具体的には、(1)密閉容器である外筒内
に、フィルタを側面とする略多角柱状の内筒を自転する
ように軸着し、外筒に汚水を取り込む流入口を設け、内
筒内に浄化水を出す流出口を設けてなり、フィルタは半
径方向外向きに膨出した自己復元弾性を有する断面円弧
状面であるフィルタ装置(内筒濾過型)と、(2)側面の一
部をフィルタとする容器である外筒内に、略多角柱状の
内筒を自転するように軸着し、外筒に汚水を取り込む流
入口と浄化水を出す流出口とを設けてなり、フィルタは
内筒に向けて膨出した自己復元弾性を有する断面円弧状
面であるフィルタ装置(外筒濾過型)とを示すことができ
る。内筒の自転は、モータ等外部駆動でもよいし、外筒
に取り込む汚水の水圧を利用してもよい。

【０００７】こうした自転する内筒と外筒とを組み合わ
せたフィルタ装置では、(a)汚水の衝突はフィルタへ向
かって汚水が流れ込む際に生じる。内筒濾過型では、フ
ィルタ自身が内筒の自転に伴って位置変動するために、
前記汚水の衝突は、フィルタが流入口に接近すれば強
く、また遠ざかれば弱くなる。外筒濾過型においても、
自転する内筒により汚水の流れが変化するため、フィル
タに対する汚水の衝突は変化する。また、(b)内筒の自
転に伴ってフィルタに対する相対的な環境変化がフィル
タに対する圧力変動をもたらす。この場合、外筒が、自
転する内筒の最大周回半径に近接した内壁面からなる略
多角柱状であるとよりよい。外筒及び内筒が相似な略多
角柱状であれば、内筒の自転によって外筒の内壁面と内
筒のフィルタとの間隔が変化するため、必然的に圧力変
動が生ずる。

【０００８】フィルタから離れた異物は、再びフィルタ
に付着するものもあるが、内筒の自転に伴なる旋回を経
て、多くは外筒の内壁面に向かう。そこで、外筒は内壁
面に内筒自転方向と対向してリブを設け、このリブの内
筒自転方向下流に異物排出手段を設けてなり、フィルタ
から分離した異物を前記リブの内筒自転方向下流に集積
し、異物排出手段により外筒外へ異物を排出、回収する
とよい。リブを設けることで、異物が集積する部位を限
定し、異物をまとめて排出できるようにしたわけであ
る。異物排出手段は、外筒内外を結ぶ排出孔、又は前記
排出孔に開閉扉を設けた構成を例示できる。

【０００９】本発明のフィルタ装置の主たる作用、効果
は、フィルタの自己復元弾性を利用した自律変形による
ため、どのようにしてフィルタに自己復元弾性を付与す
るかが重要となる。フィルタには、異物を付着して浄化
水のみを通過させる濾過作用が求められるため、素材に
はメッシュ状織布又は不織布(いわゆる濾過膜)が使われ
るが、従来のメッシュ状織布又は不織布は当然自己復元
弾性を有さない。また、自己復元弾性を有する素材に濾
過作用を付与すると、十分な濾過作用を発揮しにくい。

【００１０】そこで、本発明のフィルタは、濾過作用を
発揮する部材と自己復元弾性を備えた部材とを組み合わ
せて構成した。具体的には、(a)自己復元弾性を有する
通水板で濾過膜を挟持した三層構造、(b)自己復元弾性
を有する通水板の膨出側に濾過膜を接面した二層構造、
そして(c)自己復元弾性を有する通水板の通水部位に濾
過膜を取り付けた一層構造の３種類を示すことができ
る。(a)三層構造のフィルタでは、通水板はそれぞれの
通水部位、例えば通水孔を若干ずらした位置関係で濾過
膜を挟持するとよい。本発明にいう通水板は、多孔、枠
体又はスリット等の通水部位を有する、又は自身が透水
性を有することによって内外の通水性を確保しながらも
面として撓ませることができる、すなわち面直交方向に
膨出できる構造の板材を指す。通水板は、自己復元弾性
を利用した自律変形を継続的に発揮させるためには薄い
ほど好ましい。これから、通水板は合成樹脂薄板又は金
属薄板から構成でき、より好ましくはβチタン鋼板やバ
ネ鋼板を用いる。

【００１１】(a)三層構造フィルタでは、濾過膜を一対
の通水板により他律変形させる。このとき、両通水板の
半径は異なるため、外力が加わって変形したフィルタの
各通水板は、濾過膜内外で微妙に異なる量で縮退し、自
律復元に際して濾過膜に異なる衝撃を与える。そして、
各通水板の通水孔が若干ずれていると、縮退及び膨出の
自律変形に際して、各通水孔の内周縁が独立して弾か
れ、通水孔に付着する異物を除去することができる。
(b)二層構造フィルタでは、自律変形する通水板が縮退
後の膨出に際して濾過膜に衝撃を与えて異物を除去す
る。そして、(c)一層構造フィルタは、通水板と一体と
なった濾過膜を通水板の自律変形に従わせることで濾過
膜を変形させ、異物を除去する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図を参照しながら説明する。図１は本発明を適用し
たフィルタ装置の一例を表した部分破断斜視図、図２は
同フィルタ装置の水平断面図、図３はフィルタ１の分解
斜視図であり、図４はフィルタ１の部分拡大斜視図であ
る。本例は、外筒２の流入口３から取り込んだ汚水Ｆの
水圧により、内筒４が自転する例である。自転方向は汚
水Ｆの取込みの際に決定されるため、図２中内筒４の自
転方向は左回転になっているが、右回転になることもあ
る。自転を始めた内筒４は、自転を止めて反転させるほ
どの外力を受けない限り、取り込む汚水Ｆの水圧を受け
ながら回り続ける。

【００１３】本例は、図１に見られるように、外筒２及
び内筒４は相似な断面略三角柱状であり、図２に見られ
るように、内筒４の最大周回半径の極近傍に外筒２の内
壁面５が位置する。外筒２の角部にはそれぞれリブ６を
設けてあり、内筒４の自転方向下流に異物Ｏを集積でき
るようにしている。流入口３は、前記リブ６の一つに沿
って設けている。流出口７は内筒４の自転中心軸８にあ
る。こうした本例のフィルタ装置では、外筒２内に取り
込まれた汚水Ｆを内筒４のフィルタ１に衝突させ、異物
Ｏはフィルタ１に付着させ、浄化水Ｃのみ内筒４内の流
出口７から出して、回収できる。流入口３を設けた以外
のリブ６では、異物Ｏの集積位置に合わせて異物回収用
の排出孔９を有し、適宜集積した異物Ｏを外筒２外へ排
出できるようにしている。

【００１４】内筒４の側面を構成するフィルタ１は、図
３に見られるように、内外のチタン鋼板製通水板10,10
で樹脂製濾過膜11を挟持した三層構造フィルタで、内筒
４角部の保持柱12,12に対して半径方向外向きに膨出す
るように撓ませて嵌め込んでいる。常態としてフィルタ
１は半径方向外向きに膨出しているが、内筒４が回転し
て環境が変化することによる圧力変動を受け、不規則に
膨出、縮退を繰り返す。本発明のフィルタ１は、この自
律変形の衝撃により濾過膜11に付着した異物を除去す
る。

【００１５】例えば、内筒４が回転してフィルタ１が流
入口３に向くと、流れ込む汚水Ｆに押されてフィルタ１
が縮退し(凹み)、更に回転が進むと流入口３から遠ざか
るために前記汚水Ｆによる水圧がなくなり、フィルタ１
は通水板10,10の自己復元弾性によって再び膨出する。
この通水板10の膨出、縮退による自律変形は、濾過膜11
の他律変形をもたらし、濾過膜11に付着した異物Ｏを離
脱させるわけである。また、図２から明らかなように、
内筒４は自転に従ってフィルタ１と外筒２の内壁面５と
の距離を間断なく変化させている。これによりフィルタ
１から見た周囲の環境が変化してフィルタ１に対する圧
力変動が生じ、この圧力変動もフィルタ１の自律変形を
もたらすことになる。

【００１６】本例では、フィルタ１における異物除去を
よりよく実現するため、図４に見られるように、濾過膜
11を挟持する通水板10,10それぞれの通水孔13,13が少し
ずれて突き合っている。これにより、各通水板10の通水
孔13はそれぞれ内縁が相手となる通水孔13内に突出する
ようになり、前記内縁に付着した異物Ｏをフィルタ１の
自律変形に際して弾き飛ばすように除去できるようにな
る。異物Ｏを除去した浄化水Ｃの通過領域は、両通水孔
13,13の重なった範囲となるため、前記通水孔13,13のず
れは微少に抑えるほうがよく、実際上、外見的には両通
水孔13,13は重なる程度でよい。

【００１７】本発明のフィルタ装置では、(a)汚水の衝
突や、(b)フィルタ又はフィルタ周囲の運動に伴う圧力
変動を外力として、フィルタが自律変形すればよく、上
記以外の構成でも実現できる。図５は本発明を適用した
フィルタ装置の別例(一層構造フィルタ採用)を表した図
１相当部分破断斜視図であり、図６は外筒２にフィルタ
１を備えたフィルタ装置の例(一層構造フィルタ採用)を
表した図１相当部分破断斜視図である。フィルタ１は、
図５に見られるように、通水部位として開口部14を備え
た通水板10を用い、前記開口部14に濾過膜11を張設し構
成してもよい。濾過膜11に対して枠体となる通水板10
が、(a)汚水の衝突や、(b)フィルタ又はフィルタ周囲の
運動に伴う圧力変動を外力として自律変動し、通水板10
と一体となった濾過膜11が変形することで、異物を除去
できる。図示は省略するが、図５中濾過膜背面に通水板
が連続して存在している構造を考えれば、二層構造フィ
ルタでも一層構造と同様に、濾過膜の変形により異物の
除去が可能であることがわかる。

【００１８】また、図６に見られるように、外筒２にフ
ィルタ１を設けて、単なる三角柱状(中実、中空は問わ
ない)の内筒４を自転(フィルタ周囲の運動)させて、流
入口３からフィルタ１に至る汚水の流れを乱すことによ
り、前記フィルタ１に圧力変動を引き起こしてもよい。
この場合、(a)汚水の衝突や、(b)フィルタ周囲の運動に
伴う圧力変動は、外筒２内からフィルタ１に加わるた
め、フィルタ１は内方向(図６中左)に向かって膨出する
ことになる。また、流出口はフィルタ１外方に存在する
ため、図６中では図示を省略している。上記各例と比較
して分かるように、外筒２にフィルタ１を設けた場合で
も、フィルタ装置としての大きさは変わらず、簡素にま
とめることができる。本発明のフィルタ装置は、小型化
が容易である利点も有している。

【００１９】

【発明の効果】本発明により、フィルタの濾過作用を高
めながら、このフィルタに付着した異物を適宜除去、回
収できるフィルタ装置を提供できるようになる。フィル
タは、上述の例のように通水板で濾過膜を挟持する構造
にすれば、濾過作用を濾過膜、自律変形作用を通水板に
それぞれ割り当てて、各作用に適した素材、構造を採用
できるため、濾過作用を高めやすい効果がある。一方で
は、異物除去のための自律変形作用は通水板で確保さ
れ、しかも通水板が濾過膜を挟んで一対あるために、従
来同様な自律変形作用を用いたフィルタに比べて異物除
去の働きが高い効果がある。

【００２０】自己復元弾性を利用したフィルタの自律変
形を生じさせるには、外力を加える必要があり、本発明
では前記外力として汚水の衝突を用いるほか、自転する
内筒による環境変化に伴う圧力変動を利用することで、
不規則かつ継続的なフィルタの自律変形を実現してい
る。これらの仕組みは構造的に簡素であり、内筒が自転
する可動部位となるにも拘わらず、壊れにくいことが利
点となっている。こうして効率的な異物除去を実現した
フィルタは、長期にわたり濾過作用を低下させない。こ
の濾過作用の維持は、外筒の内壁面に設けたリブで異物
を捉え、集積して排出できるようにした点に負うところ
も大きい。このように、本発明は、全体として継続的な
濾過作用を発揮する優れたフィルタ装置を提供する効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したフィルタ装置の一例(三層構
造フィルタ採用)を表した部分破断斜視図である。

【図２】同フィルタ装置の水平断面図である。

【図３】フィルタの分解斜視図である。

【図４】フィルタの部分拡大斜視図である。

【図５】本発明を適用したフィルタ装置の別例(一層構
造フィルタ採用)を表した図１相当部分破断斜視図であ
る。

【図６】外筒にフィルタを備えたフィルタ装置の例(一
層構造フィルタ採用)を表した図１相当部分破断斜視図
である。

【符号の説明】

１ フィルタ ２ 外筒 ３ 流入口 ４ 内筒 ５ 外筒の内壁面 ６ リブ ７ 流出口 ８ 自転中心軸 ９ 排出孔 10 通水板 11 濾過膜 12 保持柱 13 通水孔 14 開口部 Ｆ 汚水 Ｃ 浄化水 Ｏ 異物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八田 勉 岡山県岡山市福吉町31番24号 八晃産業株 式会社内 (72)発明者 尾崎 光生 岡山県岡山市南輝３丁目19番26号 株式会 社御崎組内 (72)発明者 安延 誠 岡山県倉敷市黒崎566番地の１ 有限会社 高尾商事内 Ｆターム(参考） 4D019 AA03 BA13 BB02 BB03 BD10 CA10 CB09 4D026 BA01 BB05 BC23 BC29 BC31 BD02 BD05 BD06 BF04

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取り込んだ汚水から異物を除去して浄化
   水を得るフィルタ装置において、フィルタは面直交方向
   に膨出した自己復元弾性を有する断面円弧状面で、膨出
   方向からの汚水の衝突又は周辺状況の変化に伴う圧力変
   動により、該フィルタが膨出及び縮退の自律変形を繰り
   返すことで異物を除去することを特徴とするフィルタ装
   置。
2. 【請求項２】 密閉容器である外筒内に、フィルタを側
   面とする略多角柱状の内筒を自転するように軸着し、外
   筒に汚水を取り込む流入口を設け、内筒内に浄化水を出
   す流出口を設けてなり、フィルタは半径方向外向きに膨
   出した自己復元弾性を有する断面円弧状面である請求項
   １記載のフィルタ装置。
3. 【請求項３】 側面の一部をフィルタとする容器である
   外筒内に、略多角柱状の内筒を自転するように軸着し、
   外筒に汚水を取り込む流入口と浄化水を出す流出口とを
   設けてなり、フィルタは内筒に向けて膨出した自己復元
   弾性を有する断面円弧状面である請求項１記載のフィル
   タ装置。
4. 【請求項４】 外筒は、自転する内筒の最大周回半径に
   近接した内壁面からなる略多角柱状である請求項２又は
   ３記載のフィルタ装置。
5. 【請求項５】 外筒は、内壁面に内筒自転方向と対向し
   てリブを設け、該リブの内筒自転方向下流に異物排出手
   段を設けてなり、フィルタから分離した異物を前記リブ
   の内筒自転方向下流に集積し、異物排出手段により外筒
   外へ異物を排出、回収するようにした請求項２又は３記
   載のフィルタ装置。
6. 【請求項６】 フィルタは、自己復元弾性を有する通水
   板で濾過膜を挟持した三層構造である請求項２又は３記
   載のフィルタ装置。
7. 【請求項７】 通水板は、それぞれの通水孔を若干ずら
   した位置関係で濾過膜を挟持している請求項６記載のフ
   ィルタ装置。
8. 【請求項８】 フィルタは、自己復元弾性を有する通水
   板の膨出側に濾過膜を接面した二層構造である請求項２
   又は３記載のフィルタ装置。
9. 【請求項９】 フィルタは、自己復元弾性を有する通水
   板の通水部位に濾過膜を取り付けた一層構造である請求
   項２又は３記載のフィルタ装置。