JP2004503374A - 特に液体用のフィルタ装置 - Google Patents

Abstract

このフィルタ装置は、プラスチックでできたフィルタ・リング（２）の積み重ねを含んでいる。それぞれのフィルタ・リング（２）は、端面にわたって均等に分散された複数のカム（３）とこれに直径上で対向する凹部とを有している。隣接するフィルタ・リング（２）のカム（３）と凹部が互いにぴったり嵌り合うと、その間に間隙（７）が形成される。ノズル本体（７０）を備える逆流すすぎ装置によって、互いに積み重ねられた複数のフィルタ・リング（２）からなるフィルタ部材（８）の間隙口を効率的に洗浄することができる。異なるフィルタ・リングと異なるフィルタ積重ね高さとを備えるフィルタ積重ねを選択することで、フィルタ特性を変えることができる。

Description

【０００１】
本発明は請求項１の上位概念に基づくフィルタ装置に関する。
【０００２】
フィルタ装置および特にディスクフィルタは、さまざまな実施形態のものがすでに公知である。それぞれの薄層の間の間隙幅が、金属からなる星型の中間層の厚さによって与えられる種類のフィルタは、油には適しているものの、汚水等を清浄化するには適していない。
【０００３】
市販されている砂濾過器は大量の砂容積が必要になるために、重く頑丈に施工されるのが普通である。しかもこのような砂濾過器では、砂を洗浄するための逆流すすぎのときに、下方から上方に向かって圧送される水がいわば水路を形成し、このような水路ができる結果、その際に砂に形成された流路を通って水がほぼ抵抗を受けることなく流れ、流入ノズルのところで水圧が著しく低下するという問題が生じる。そのため、砂がその全容積にわたって均等に洗浄されなくなり、そのうえ水の消費量も多くなる。
【０００４】
本発明の課題は、簡単な構造で効率的な液体の清浄化を行い、しかも簡単に洗浄することができるような、汚れた液体用のフィルタを提供することである。
【０００５】
この課題を解決する本発明は請求項１の特徴部に記載の構成要件によって実現される。
【０００６】
このように互いに積み重ねられた複数のフィルタ・リングをこのように配置することで、これらのフィルタ・リングを異なる高さのフィルタパッケージにまとめることができ、これらのフィルタ・リングは非常に有利なことに自動的にセンタリングされる。フィルタ間隙は、互いに噛み合うカムと凹部の寸法によって機械的に規定される。したがって、フィルタ間隙の事前設定された選択によって、およびフィルタパッケージの高さによって、分離特性と流量とをいずれもその都度の必要性に正確に適合させることができる。
【０００７】
図面には、本発明の対象物の実施形態が示されており、以下において詳しく説明する。
【０００８】
図１または図８に見られるように、フィルタ装置、特にディスクフィルタ装置のフィルタ部材８は、たとえば水泳プールの水のような汚れた水を濾過するのに格別に適している。しかしながらこのフィルタ装置は、それ以外の目的に利用することもできる。たとえば顔料のような化学薬品が混合された水を、このフィルタ装置で清浄化することができることが判明しており、この場合、顔料が水から完全に分離される。
【０００９】
本発明では、フィルタ部材８は緩く互いに積み重ねられた多数のフィルタ・リング２を有しており、これらのフィルタ・リングは、互いに積み重ねたときに自動調心されながら同心的な配置で相上下して位置し、液体を通過させるための間隙口７を間に形成するようにそれぞれ構成されている。
【００１０】
それぞれのフィルタ・リング２は、図４から図７に示すように、その円周全体にわたって均等に配分された多数のカム３、たとえば３０個のカムと、これに向かい合って直径上で対向する凹部４とを有している。カム３と凹部４とは、互いに積み重ねたときに、カム３が隣接するリングの凹部４にぴったりと嵌るように構成されている。センタリングカム３と凹部４の側面５は、それぞれ有利には約３０°の鋭角αだけ、一致して傾斜している。それにより、互いに独立した個々のフィルタ・リング２から、可変な高さのフィルタ積重ね６を形成することができ、このとき、リング中心の方を向いた複数のセンタリングカム３ないし凹部４が設けられているので、フィルタ・リング２は互いに自動的にセンタリングされる。
【００１１】
フィルタ・リング２が互いに同心的に積み重ねられ、それによってカム３と凹部４がぴったりと嵌り合うと、フィルタ・リングの２つのカムの間にはそれぞれフィルタ間隙７が形成される。このフィルタ間隙７は、リング中心に向かう方向へ拡大しており、その様子は図７から明らかにわかる。リングの長手方向に対して垂直な平面で延びる開き角βは、約１２°である。もっとも狭い間隙幅は、フィルタ・リング構造を選択することによって、所望のフィルタ特性に応じて数百分の１ミリから数十分の１ミリの間にすることができる。このとき、濾過されるべき液体はリング外面から中心の方に向かって流れ、汚れはリング外面で分離される。
【００１２】
プラスチックからなる、特にＰＶＣ材料またはＡＢＳ材料からなる、このような個々のフィルタ・リング２の一体的な構成により、これらのフィルタ・リングを非常に低コストで大量に製造することができる。当然ながら、これらのリングはたとえばアルミニウムダイカストなどで金属で製作されていてもよい。
【００１３】
図１は、本発明に基づいてこのような多数のフィルタ・リング２が上下に配されたフィルタ部材８を備えるフィルタ装置６０を示しており、このフィルタ部材が管状のケーシング６１で包囲されており、この両者の間には環状室６８が設けられている。ケーシング６１は、有利にはほぼ半分の高さのところにある流入管６２と、フィルタ部材８の上側端部に配置された流出管６３とを有している。さらに逆流すすぎをするために、流出管６３の上にある追加の取込部６４と、ケーシング６１の下側端部にある排出部６５とが設けられており、これらの取込部と排出部は、通常動作のときには詳しくは図示しない弁によって閉止可能である。普段は閉じられているケーシング６１は下面に土台６７を有しており、この土台によって地面等の上に据付可能である。
【００１４】
本発明の枠内では、非常に有利な逆流すすぎ装置がフィルタ部材８に付属しており、この逆流すすぎ装置によって、それぞれのフィルタ・リング２の間の間隙口７に溜まった汚れを申し分なく洗い落とすことができる。
【００１５】
この逆流すすぎ装置は、フィルタ部材８に配置されていて中空軸７５に保持された、互いに間隔をおいて配置されている２つのノズル本体７０を有しているのが目的に適っている。それ自体は同一であるそれぞれのノズル本体７０は、円周全体にわたって配分され、半径方向外側に向かって間隙口７の方を向いているノズル口７４をそれぞれ備えており、その様子は図２および図３にも見ることができる。これらのノズル本体７０は、外周面では、フィルタ部材８の円筒状の内面８’に沿って全周を密閉するように案内されており、ノズル口７４の両側にＯリングシール部７７等が設けられている。それにより、ノズル口７４を通って出ていく液体は側方に流れ去っていくことができない。したがってその意味で、砂濾過器と比較しても、逆流すすぎに利用される液体の衝撃圧が低下するという懸念がない。
【００１６】
円板状に構成された両方のノズル本体７０は、中空軸７５とともに、同軸かつ高さ調節可能なようにフィルタ部材８に配置されている。したがってこれらのノズル本体７０により、フィルタ部材８にあるすべての間隙口７を順番にすすぎ洗浄することができる。この目的のために中空軸７５は、ネジ山を介して、ケーシング６１の中で回転可能な２つのスピンドル７８と連結されている。さらにこれらのスピンドル７８は、歯車伝動装置８９等を介して、ケーシングの外部にある手動ハンドル７９によって操作可能であり、または詳しくは図示しないモータ駆動装置によっても操作可能である。さらに両方のノズル本体７０には、フィルタ部材８を取り囲むそれぞれ１つの掻き落しリング８８が配置されている。これらの掻き落しリング８８は、ロッド８６，８７を介して中空軸７５と連結されており、したがって逆流すすぎをするときに中空軸とともに上下動する。これらの掻き落しリングは、初期位置では、ノズル本体と同じく有利には上側にスライドさせておく。
【００１７】
このフィルタ装置６０で濾過をするときには、環状室６８が一杯になって液体が間隙口７を通ってフィルタ部材８の内部に侵入するまで、水、特に汚れた水が、流入管６２で取り込まれる。それによって清浄化された液体は、次いで上方に向かい、ノズル本体７０の横方向の通路８３を通って流出管６３で排出される。流入管と流出管は、詳しくは図示しない配管にそれぞれ接続されている。取込部６４と排出部６５は濾過のときには閉じている。
【００１８】
逆流すすぎをするときは、流入管および流出管６２，６３を閉じておき、あけた取込部６４を通して清潔な液体が、ケーシング６１の上側部分で構成される室６９へ流し込まれ、さらにこの室から中空軸７５に流し込まれる。そして液体はノズル本体７０の開口部を通ってフィルタ部材８の間隙口に吹き付けられ、その結果、下方に向かって開いた排出部６５から運び出される。手動ハンドル７９を回すことによって、逆流すすぎをしている間にノズル本体７０および外側の掻き落しリング８８を下方に向かって、および再び上方に向かって動かして、フィルタ部材８の間隙口と外側面を高さ全体にわたって洗浄する。当然ながら、この逆流すすぎプロセスを自動化することもでき、そうすれば、閉止弁やノズル本体の運動を手で操作せずに行えるようになる。
【００１９】
図２は、中空軸７５に取り付けられ、ネジ結合された２つの円板部品７１，７２を有するノズル本体７０を拡大図で示している。中空軸７５を起点として、通過開口部７５’，７６，７６’と環状室８１とが設けられており、これらを通って液体がリング８２に含まれているノズル口７４へと送られる。このときリング８２は円板部品７１，７２の間に挟み込まれている。Ｏリングシール部７７は、２つのリング２の厚さの間隔で互いに配置されている。それにより、ノズル口７４と対応する間隙口７だけが開かれ、隣接する間隙口がＯリング７７で覆われるのを実現することができる。
【００２０】
図３にはノズル本体７０の円板部品７２が示されており、この円板部品はホイールのように構成されており、したがって４つの大きな横方向の通過部８３を有しており、これらの通過部が、フィルタ部材８で清浄化された液体の最大の通過断面積を可能にする。通過開口部７５’，７６，７６’は環状室８１に連通しており、そこから液体は、円周上に分散された穴として、またはスリットとして構成されていてよいノズル口７４に送られる。
【００２１】
図８によれば、互いに積み重ねられた多数のフィルタ・リング２で構成されたフィルタ部材８は、底面１４とカバー１６とを備えるケーシング１２の内部にある。この底面とカバーは、ネジ付きロッド１８で固定されている。個々のフィルタ・リング２は上下に積み重ねられ、下側でフランジ２０により支持される１つのフィルタパッケージをなしている。フィルタパッケージの上面に対しては、ばね２２でフィルタ・リングに対して押圧されるカバーフランジ２４が当接している。フィルタパッケージの中空室には、下側で軸受２８に支持されたロッド２６が挿通されている。カバーフランジ２４とロッド２６は、互いに回転不能に結合されている。上側のロッド端部は、たとえば手動ハンドルのような、回転駆動をするための詳しくは図示しない手段と連結されている。カバー１６の下には、第１のピニオン３２と係合する、ロッド２６と回転不能に結合された歯車３０がある。このピニオン３２は、ブラシ付きロッド３４に回転不能に着座している。ブラシ付きロッド３４の上側のピン３６、および下側のピン３８は、それぞれ軸受ブッシュ４０，４２に回転自在に配置されている。
【００２２】
連続して並んだフィルタ・リング２を安定させるために、少なくとも１つのサポートハブ２１が設けられており、このサポートハブは、内側ではロッド２６でセンタリングされ、またはこのロッドに取り付けられるとともに、外側円周では２つのフィルタ・リング２の間に挟み込まれている。当然ながら、フィルタパッケージの高さに応じて、このようなサポートハブ２１が複数設けられていてよい。
【００２３】
毛４４を備えるブラシ４６は、フィルタパッケージ８の外周に当接し、濾過の残留物を掻き落す役目をする。ブラシ４６の長さはフィルタパッケージの長さよりも短いので、ブラシ４６は垂直方向に運動することができる。この目的のために、第２のピニオン５０によって回転させることができる垂直方向のスピンドル４８がある。ブラシ軸５２に着座する従動子５４が、スピンドル４８の渦巻５６に係合している。このように、第２のピニオン５０が回転すると、ブラシ４６はブラシ軸５２の上を摺動しながら下方へ動き、それによって、フィルタパッケージの高さ全体で濾過の残留物を掻き落とすことができる。ロッド２６がフィルタパッケージ８とともに回転すると、ブラシ軸５２も歯車３０および３２によって回転する。
【００２４】
フィルタ部材の中空室からの清浄化された液体の運び出しは、底面で流出パイプ５５を通して行われる。ケーシング１０への汚れた液体の供給は、図８には図示しない配管を通して行われ、この流入部は有利にはケーシング１２の上側部分に配置される。さらに、濾過の残留物を排出するために、底面１４には密閉可能な流出配管を配置することができる。必要な場合には、ブラシに追加して（もしくはブラシに代えて）、フィルタ部材を洗浄するための逆流すすぎ、すなわち通常のフィルタ流とは逆の液体運動が意図されていてよい。
【００２５】
図８の１つの変形実施形態の要旨は、フィルタ部材の高さ全体にわたって延びる程度に長くブラシ４６を構成することにある。それによってスピンドル４８が不要となる。その他の点では、構造および作用形式は図８との関連で説明したのと同様である。
【００２６】
図９からわかるように、このような実施形態は、有利にはフィルタ部材８の高さ全体にわたって延びる、ブラシ軸５２と螺旋状に配置された毛４４とを備えるブラシ４６を備えていてよい。ブラシ４６の回転方向は、螺旋状の毛４４が上方から下方に向かってフィルタ部材の外側外套と接触して、刷き落された材料が下で吸い出されるように選択される。
【００２７】
図１０はフィルタ装置９０を示しており、そのうちのフィルタ部材８およびこれを両側で保持するセンタリングスリーブ９１が図示されている。このフィルタ部材８は、当然ながら、やはり図８に示すケーシングに準ずる詳しくは図示しないケーシングにの中に入っているとともに、多数のフィルタ・リング９２で組み立てられており、これらのフィルタ・リングそれ自体は図４および図５に示すものと同様に構成されているが、唯一の相違点は、フィルタ・リングがそれぞれ向かい合う２つの貫通孔９２’を備えていることである。この貫通孔によって、両方の端部でセンタリングスリーブ９１にスライド可能に配置されたガイドロッド９３が、これらの貫通孔９２’を通って突出することが可能である。さらにセンタリングスリーブ９１は軸方向へ位置調節可能なように、向かい合う２つのロッド９４に保持されている。さらに、フィルタ部材８に同心的に配置された、半径方向の開口部９６を備えるパイプ配管９５が図示されており、清浄化された液体はこのパイプ配管を通って外に出る。
【００２８】
図１１は、一方のセンタリングスリーブ９１が互いに離された洗浄位置にあるフィルタ装置９０を示している。ロッド９４の両端部には、互いにスライドしたセンタリングスリーブ９１のストッパとしての役目をするネジ９６が取り付けられている。この緩められた位置のとき、これらのフィルタ・リング９２は互いに緩やかにガイドロッド９３に保持されるので、これらの間を通過した洗浄液は、特に、これらの間隙を形成しているリング９２の端面を申し分なく洗浄する。
【００２９】
本発明は、上に説明した実施形態に十分に開示されている。原則として間隙口は、液体がフィルタ部材で内側から外側に向かって送られるように構成されていてもよい。逆流すすぎ装置は、原則として、フィルタ部材をリングとして取り囲む、フィルタ部材の外部に配置されたノズル本体を備えていてもよく、このノズル本体では、ノズル口は有利には半径方向内側の方を向いている。
【００３０】
フィルタ・リングも、たとえば多角形等のように、図示しているのとは異なる外形を有していてよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による逆流すすぎ装置を備えるフィルタ装置を示す縦断面図である。
【図２】図１の逆流すすぎ装置のノズル本体を示す断面図である。
【図３】図２のノズル本体の円板部品を示す平面図である。
【図４】図１の装置のフィルタ・リングを示す側面図である。
【図５】図４のフィルタ・リングを示す平面図である。
【図６】図４の円Ｃに示すフィルタ・リングの一部を拡大した縮尺で示す図である。
【図７】相上下して位置する２つのフィルタ・リングを備える、図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図８】回転可能なブラシを備えるフィルタ装置を示す縦断面図である。
【図９】螺旋状に配置された毛をもつブラシを示す図である。
【図１０】本発明によるフィルタ装置の変形例を示す縦断面図である。
【図１１】図１０のフィルタ装置を洗浄位置で示す縦断面図である。

Claims (13)

1. 特に液体用のフィルタ装置であって、汚れた液体を清浄にするためのフィルタ部材（８）を備えている形式のものにおいて、
   フィルタ部材が、互いに積み重ねられた多数のフィルタ・リング（２）を有しており、これらのフィルタ・リングは、互いに積み重ねられたときに相上下して位置し、その間に液体を通過させるための間隙口（７）が形成されるようにそれぞれ構成されていることを特徴とするフィルタ装置。
2. 同心的に相上下して配置されたフィルタ・リング（２）が互いに自動調心されるように構成されていることを特徴とする請求項１項に記載のフィルタ装置。
3. フィルタ・リング（２）が端面にカム（３）およびこれに直径上で対向する凹部（４）を備えており、その間に、リング中心に向かって拡張する間隙口（７）が形成されており、相互にぴったりと当接するカム（３）と凹部（４）の寸法が間隙口（７）の高さを規定することを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
4. フィルタ部材（８）が、少なくとも１つの取込部と排出部とを有するケーシング（１０，６１）の中に入っており、汚れた液体をフィルタ部材（８）の外部から内部へと案内可能、かつ清浄化された状態で再びケーシング（１０，６１）から外へ案内可能であることを特徴とする前記請求項のうちいずれか１項に記載のフィルタ装置。
5. フィルタ部材（８）に逆流すすぎ装置が付属しており、この逆流すすぎ装置によって、間隙口（７）に溜まった汚れが除去されることを特徴とする前記請求項のうちいずれか１項に記載のフィルタ装置。
6. 逆流すすぎ装置が、フィルタ部材（８）の中に配置されていて中空軸（７５）に保持された少なくとも１つのノズル本体（７０）を有しており、このノズル本体は、円周全体にわたって分散されていて半径方向外側で間隙口（７）の方を向いているノズル口（７４）を備えており、中空軸（７５）とノズル本体（７０）は高さ調節可能なようにケーシング（６１）に配置されており、それにより、ノズル本体（７０）はフィルタ部材（８）のすべての間隙口（７）を順番にすすぎ洗浄することができることを特徴とする請求項５に記載のフィルタ装置。
7. それぞれ円板状に構成されたノズル本体（７０）が中空軸（７５）とともに同心的にフィルタ部材（８）に配置され、ノズル本体の外側円周はフィルタ部材（８）の円筒状の内面（８’）に沿って全周を密閉するように案内されており、ノズル口（７４）の両側にはＯリングシール部（７７）が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のフィルタ装置。
8. 中空軸（７５）に、および中空軸に取り付けられたノズル本体（７０）に、貫通孔（７５’，７６，７６’）と環状室（８１）が設けられており、これらを通って液体が中空軸（７５）からノズル口（７４）へと送られることを特徴とする請求項６または７に記載のフィルタ装置。
9. 積み重ねられたフィルタ・リング（２）からなるフィルタ部材（８）が軸方向に延びるロッド（２６）と連結されており、フィルタ部材（８）の外面には、濾過の残留物を掻き落す役目をする少なくとも１つのブラシ（４６）があり、フィルタ部材（８）とブラシ（４６）とは互いに相対的に位置調節可能であり、少なくとも１つのブラシ（４６）は独自の軸を中心として回転可能であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のフィルタ装置。
10. 連続して並んだフィルタ・リング（２）を安定化するために、ロッド（２６）でセンタリングされ、もしくはこのロッドに取り付けられ、外側円周で２つのフィルタ・リング（２）に挟み込まれた少なくとも１つのサポートハブ（２１）が設けられていることを特徴とする前記請求項のうちいずれか１項に記載のフィルタ装置。
11. フィルタ・リング（９２）が、互いにぴったりと密着するように配置された動作位置から、互いに間隔をおく緩んだ位置へと調節可能であり、それによってフィルタ・リング（９２）をよりよく洗浄することができることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のフィルタ装置。
12. フィルタ・リング（９２）が少なくとも１つの貫通孔（９２’）をそれぞれ備えており、この貫通孔を通ってガイドロッド（９３）が突出しており、このガイドロッドはさらに両方の端部で、フィルタ部材（８）を保持するそれぞれ１つのセンタリングスリーブ（９１）に取り付けられており、このセンタリングスリーブは動作位置から緩んだ位置へとスライド可能であることを特徴とする請求項１１に記載のフィルタ装置。
13. フィルタ・リング（９２）が一体的に構成されており、プラスチック、特にＰＶＣ材料またはＡＢＳ材料でできていることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記載のフィルタ装置。