JP2013176722A

JP2013176722A - 濾過器

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Publication number: JP2013176722A
Application number: JP2012041617A
Authority: JP
Inventors: Takeo Yoshida; 武郎吉田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2013-09-09

Abstract

【課題】異物を吸引するノズルの旋回動作により濾過エレメントが損傷することを抑制すると共に、濾過能力の向上と小型化とを両立可能な濾過器を提供する。
【解決手段】濾過器１は、濾過対象の液体を内周側から外周側へ濾過孔３ｈを通過させることにより固形異物を除去する筒状の濾過エレメント３と、異物吸引部２とを有する。異物吸引部２は、濾過エレメント３の内周側において濾過エレメント３の軸心ＣＬ回りに旋回移動可能なノズル２０を有し、濾過エレメント３の内面に付着した固形異物をノズル２０から吸引する。濾過エレメント３は、軸心ＣＬを中心とした仮想円周Ｃｒ上に配置される第一部位３ａと、第一部位３ａよりも更に軸心ＣＬから外周側に離間した第二部位３ｂとが周方向に沿って交互に配置された断面形状をなしていると共に、濾過孔３ｈが第二部位３ｂに形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体に含まれる固形物を分離するための濾過エレメントを備えた濾過器に関する。

液体に含まれる固形異物を液体から分離する濾過器が知られており、これらは多様な産業分野で用いられている。

濾過器は、例えば火力発電所や原子力発電所における冷却水、船舶バラスト海水の水処理装置、水力発電に用いる水、産業分野での製鉄・化学・製紙・石油化学プラントにおける工業用水、農業用水、上下水処理において、海水・河川水・湖沼水などの水（液体）から種々の異物を除去するために使用される。例えば特許文献１には、円筒状の本体容器と、本体容器内に本体容器と同軸に設けられた円筒状の濾過エレメントとを備え、流入管を介して濾過エレメントの内周側に濾過対象の液体を導入し、濾過エレメントに形成された濾過孔を介して濾過エレメントの内周側から外周側に液体を通過させることにより固形異物と液体とを分離し、流出管を介して濾過済みの液体を外部に排出する濾過器が開示されている。

上記のような濾過エレメントを備えた濾過器では、濾過エレメントの濾過孔に固形異物が詰まる目詰まりが発生し、濾過能力が低減するおそれがある。濾過能力の低減を防止するために、濾過孔に詰まった固形異物を除去する手段を設けることが好ましい。濾過孔に詰まった固形異物を除去する有効な手段の一つとして、例えば特許文献１には、濾過エレメントの内周面に接触又は近接した状態で濾過エレメントの軸心回りに移動可能なノズルを有し、濾過エレメントの内周面に付着した固形異物をノズルから吸引して本体容器の外部に排出する異物吸引部を設けることが開示されている。

特開２００４−３５８４０５号公報

ところが、上記のような異物吸引部を設けた濾過器では、異物吸引部のノズル先端が濾過エレメントの内周面に接触又は近接した状態で周方向に沿って移動するため、濾過孔に詰まった異物とノズル先端とが干渉して、濾過エレメントが損傷してしまうおそれがある。

また、濾過器には、高い濾過能力が求められると同時に、小型化の要請がある。しかし、一般的な円筒形状の濾過エレメントでは、濾過エレメントの表面積を広くして濾過能力を向上させるべく、濾過エレメントの径を大きくすると、濾過器全体が大型化してしまう。一方、小型化を追求するために、濾過エレメントの径を小さくすると、濾過エレメントの表面積が少なくなり、十分な濾過能力を得ることが難しい。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、異物を吸引するノズルの旋回動作により濾過エレメントが損傷することを抑制すると共に、濾過能力の向上と小型化とを両立可能な濾過器を提供することである。

本発明は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。

すなわち、本発明の濾過器は、
円筒状の本体容器と、
前記本体容器の円周側壁に対して接線方向に設けられ、固形異物を含む濾過対象の液体を前記本体容器内に流入する流入管と、
前記本体容器内に前記本体容器と同軸に設けられ、濾過対象の液体を内周側から外周側へ濾過孔を通過させることにより前記固形異物を除去する筒状の濾過エレメントと、
前記本体容器に設けられ、前記濾過エレメントで濾過された液体を流出する流出管と、
前記濾過エレメントの内周側において前記濾過エレメントの軸心回りに旋回移動可能なノズルを有し、前記濾過エレメントの内面に付着した固形異物を前記ノズルから吸引して外部に排出する異物吸引部とを備え、
前記濾過エレメントは、前記濾過エレメントの軸心を中心とし且つ前記ノズルの旋回動作に干渉しない大きさの径を有する仮想円周上に配置される第一部位と、当該第一部位よりも更に軸心から外周側に離間した第二部位とが周方向に沿って交互に配置された断面形状をなしていると共に、前記濾過孔が前記第二部位に形成されていることを特徴とする濾過器。

この構成によれば、ノズルの旋回動作に干渉しない大きさの径を有する仮想円周よりも更に外周側にある第二部位に濾過孔が形成されているので、ノズルが旋回動作するときに、濾過孔に詰まった固形異物に干渉することを低減でき、ノズルの旋回動作による濾過エレメントの損傷を抑制することが可能となる。しかも、濾過エレメントは、仮想円周上に配置される第一部位と当該第一部位よりも更に軸心から外周側に離間した第二部位とが周方向に沿って交互に配置された断面形状であるので、同じ径の円筒状の濾過エレメントに比べて表面積を増大させることができ、濾過能力の向上と小型化とを両立することが可能となる。

耐圧強度を向上させると共に、製造コストを低減するためには、前記第二部位は、前記仮想円周よりも外周側に突出する断面Ｖ字状をなしていることが好ましい。

ノズルの旋回動作により生じ得る濾過エレメントの損傷をより一層抑制するためには、前記第二部位と前記仮想円周との間に形成される溝部の開口幅よりも大きなサイズの固形異物を除去する区画網が、前記流入管から前記濾過エレメントの内周側に至る液体を濾過する位置に配置されていることが望ましい。

濾過孔に詰まった固形異物を効果的に吸引するためには、前記ノズルは、単一又は複数の前記溝部を一度に吸引可能なサイズの吸引口と、前記ノズルの周方向両側に設けられ、吸引対象となる溝部の周方向外側にある前記第一部位に接触することにより、吸引対象となる溝部を前記濾過エレメントの内周側空間から隔離する閉塞部とを有することが効果的である。

固形異物の吸引力を的確に確保するためには、吸引口は、多くとも一度に二つの溝部を吸引可能なサイズに留めるのが好ましい。

濾過エレメントの耐圧強度を向上させるためには、前記複数の第二部位を外周側から支持する環状の補強材が設けられていることが望ましい。

異物付着状態を効率的に確認可能にするためには、前記異物吸引部は、前記濾過エレメントの内面を照らす発光部と、前記発光部によって照らされた前記濾過エレメントの内面を撮像する撮像部とを有し、前記発光部及び前記撮像部は前記ノズルと共に前記濾過エレメントの軸心回りに旋回移動可能に設けられていることが好ましい。

濾過エレメントを取り外すことなく、吸引で除去しにくい異物を除去するためには、異物吸引部は、前記ノズルから前記本体容器の外部に延びる配管と、前記配管に設けられ、濾過運転を停止した状態で固形異物を化学分解するための薬剤を投入可能な薬剤投入口とを有し、前記薬剤投入口に投入された薬剤を前記配管を通して前記ノズル先端から前記濾過エレメントの溝部に供給可能に構成されていることが望ましい。

本発明の第一の実施形態に係る濾過器を模式的に示す構成図。（ａ）濾過器を模式的に示す部分破砕側面図。（ｂ）Ａ−Ａ部位断面図。濾過エレメントを模式的に示す図。（ａ）部分模式斜視図。（ｂ）模式的な断面図。濾過エレメントの溝部とノズルとの関係の一例を示す説明図。濾過エレメントの溝部とノズルと固形異物の関係の一例を示す説明図。濾過エレメントの溝部とノズルとの関係の一例を示す説明図。本発明の第二の実施形態に係る濾過器を模式的に示す構成図。（ａ）濾過エレメントを示す模式的断面図。（ｂ）部分破砕側面図。本発明の第三の実施形態に係る濾過器を模式的に示す構成図。（ａ）濾過エレメントを示す模式的な断面図。（ｂ）部分破砕側面図。本発明の第三の実施形態に係る濾過器を模式的に示す構成図。（ａ）濾過エレメントを示す模式的な断面図。（ｂ）部分破砕側面図。（ｃ）Ｂ−Ｂ部位断面図。本発明に係る上記以外の実施形態の濾過エレメントを模式的に示す断面図。

以下、本発明に係る濾過器の好適な実施形態について図面を参照しつつ説明する。

＜第一実施形態＞
本実施形態の濾過器は、散水融雪に用いる河川水を濾過対象とし、濾過対象の液体（水）には、小石、砂、木の葉などの固形異物が含まれる。

図１に示すように、濾過器１は、サイクロン型の濾過器であり、流入管１０と、流出管１１と、ドレイン管１２と、これらが接続された円筒状の本体容器１３と、本体容器１３内に設けられた濾過エレメント３と、区画壁１５とを有し、流入管１０を通じて本体容器１３に供給された固形異物と液体とを濾過エレメント３で分離し、固形異物を除去した液体を流出管１１から流出すると共に、固形異物を液体と共にドレイン管１２を通じて排出する。

具体的には、円筒型の本体容器１３は、その軸ＣＬが水平となる横向き姿勢で配置されている。本体容器１３の内周面には、内方に突出して中心部に孔１５ｈを形成する円環状の区画壁１５が設けられ、本体容器１３内が軸ＣＬに沿って二つの室（上流側室、下流側室）に区画されている。本体容器１３の下流側室には、筒状の濾過エレメント３が本体容器１３と同軸となる横向き姿勢で配置されている。この筒状の濾過エレメント３が下流側室を内外の二つの室に区画し、内側の室を上流側室に導通させて未処理室Ｓ１とし、濾過エレメント３の外周側の室を処理済室Ｓ２としている。濾過エレメント３は、図２（ｂ）に示すように複数の濾過孔３ｈを有し、濾過対象の液体を内周側（流入側）から外周側（流出側）へ濾過孔３ｈを通過させることにより、固形異物を除去する。

流入管１０は、図１に示すように、本体容器１３の円周側壁に対して接線方向に設けられ、固形異物を含む濾過対象の液体を本体容器１３内の未処理室Ｓ１に流入する。流入管１０は、本体容器１３の上流側室を形成する円周側壁に接続されている。また、流入管１０と本体容器１３との接続部分に、流入管１０の流入口１０ｓ（開口）のうち旋回流ＣＤ上流側の一部領域を閉塞する絞り部１０ｐが設けられている。絞り部１０ｐは、流入管１０の軸方向視で、流入口縁の旋回流上流端から下流側に向かい且つ本体容器１３の内周面に沿って延出しており、流入管１０の液体を本体容器１３の内周面に向かって案内する案内面を構成している。このように構成すると、絞り部１０ｐが無い場合に比して本体容器１３の内周面に向かう流量が多くなり、より強い旋回流ＣＤを形成することができる。

流出管１１は、本体容器１３の処理済室Ｓ２に対して接線方向に設けられ、濾過エレメント３で濾過された液体を外部に流出する。

ドレイン管１２は、本体容器１３の円周側壁面に対して接線方向に設けられ、未処理室Ｓ１にある固形異物を液体と共に排出する。ドレイン管１２は、本体容器１３との接続部分における排出方向ＥＤが旋回流ＣＤに沿った順方向を向いており、旋回流ＣＤを妨げないようにして異物が排出されやすくしている。

また、図１及び図２（ｂ）に示すように、濾過エレメント３の内周側において濾過エレメント３の軸心ＣＬ回りに旋回移動可能なノズル２０を有し、濾過エレメント３の内面に付着した固形異物をノズル２０から吸引して外部に排出する異物吸引部２が設けられている。異物吸引部２は、一端側が濾過エレメント３の内周側に配置され、他端が軸シール２２ａを介して本体容器１３の外部に延びる配管２１と、本体容器１３の外部に配置された減速機付き電動機などの動力部２３からの回転力を配管に伝達する回転伝達軸２４とを有する。ノズル２０は、配管２１から径方向に沿って濾過エレメント３の内面に延びており、先端に形成された吸引口２０ｓから濾過エレメント３の内面に付着した固形異物を吸引可能に構成されている。ノズル２０は、動力部２３からの回転力が回転伝達軸２４を介して配管２１に伝達されることにより、図２（ｂ）に示すように、濾過エレメント３の軸心ＣＬ回りに濾過エレメント３の内面に沿って旋回移動する。

濾過エレメント３は、図２に示すように、濾過エレメント３の軸心ＣＬを中心とし且つノズル２０の旋回動作に干渉しない大きさの径を有する仮想円周Ｃｒ上に配置される第一部位３ａと、第一部位３ａよりも更に軸心ＣＬから離間した第二部位３ｂとが周方向に沿って交互に配置された断面形状をなしており、濾過孔３ｈが第二部位３ｂに形成されている。ノズル２０の旋回動作に干渉しない大きさの径は、ノズル２０の旋回径よりも大きな径を意味する。

具体的には、仮想円周Ｃｒに沿って補強平板３０を等間隔で複数配置し、断面Ｖ字状に折り曲げた一枚のＶ字板状部材３１を仮想円周Ｃｒよりも外周側に突出する断面Ｖ字状をなすように補強平板３０に溶接する。補強平板３０の一部が第一部位３ａに相当し、Ｖ字板状部材３１が第二部位３ｂに相当する。すなわち、濾過エレメント３は、断面Ｖ字の部位が周方向に配置されたプリーツ形状ともいえる。第二部位３ｂであるＶ字板状部材３１には、プレス打抜加工で複数の濾過孔３ｈが予め形成してある。第一部位３ａと第二部位３ｂとの溶接後には、濾過エレメント３の仮想内周面Ｃｒの真円を確保するために、内面研削機械加工が施されている。本実施形態では、濾過孔３ｈの穴径がφ2mmに設定されている。

ところで、図４に示すように、第二部位３ｂと仮想円周Ｃｒとの間に形成される溝部３２の開口幅３２Ｌよりも大きなサイズの固形異物ｅｂは、溝部３２の開口に詰まった場合に仮想円周Ｃｒよりも内周側に突出してしまい、ノズル２０と干渉してしまうおそれがある。そこで、これを防止すべく、溝部３２の開口幅３２Ｌも大きなサイズの固形異物を除去する区画網４０が、流入管１０から濾過エレメント３の内周側に至る液体を濾過する位置に配置されている。具体的には、区画網４０は、溝部３２の開口の最大幅３２Ｌと同一若しくはそれ以下の大きさの濾過孔を有し、区画壁１５の孔１５ｈを覆うように、区画壁１５にネジ等の固着具で取り付けられている。本実施形態では、溝部３２の開口幅３２Ｌが30mmに設定されているので、区画網４０として目開き4.5mmの４メッシュ平織金網を用いている。

さらに、ノズル２０による固形異物の吸引力を的確に確保するために、次のように構成にしている。すなわち、図２（ｂ）に示すように、ノズル２０は、単一又は複数の溝部３２を一度に吸引可能なサイズの吸引口２０ｓと、ノズル２０の周方向両側に設けられ、吸引対象となる溝部３２の周方向外側にある第一部位３ａに近接ないし接触することにより、吸引対象となる溝部３２を濾過エレメントの内周側空間から隔離する閉塞部２０ｔとを有する。本実施形態では、ノズル２０の吸引口２０ｓは、固形異物の吸引力を的確に確保すべく、多くとも一度に二つの溝部を吸引可能なサイズに留めている。ここで近接は、第一部位と閉塞部との間を液体が流れることを阻止する程度に近いことを意味する。具体的には、クリアランスが１〜２mm程度であれば好ましいが、特にこれに限定されるわけではない。閉塞部２０ｔは、例えば閉塞部２０ｔを板材で構成する場合に、その板厚を薄くして可撓性を持たせてもよい。また、例えば閉塞部２０ｔの先端の接触部位に、ブラシ状または揺動性シール材を設けてもよい。具体的には、ビロード、歯ブラシ、スポンジ状のシール材、テフロン（登録商標）の板など種々のものが挙げられる。

具体的には、図３に模式的に示すように、ノズル２０の吸引口２０ｓの周幅をＤｄ、閉塞部２０ｔの基端から先端までの周幅をＤｃ、溝部の開口の周幅をＤｂ、補強板の周幅をＤａとした場合に、一度に多くとも二つの溝部を吸引可能な吸引口のサイズＤｄは、Ｄａ＜Ｄｄ≦（２Ｄａ＋Ｄｂ）となる。なお、ノズル２０の吸引口２０ｓ及び閉塞部２０ｔ、並びに濾過エレメント３の第一部位３ａは、仮想円周に沿って周方向ＲＤに湾曲しているが、図３では、理解しやすいように直線状に表している。吸引対象となる溝部を濾過エレメントの内周側空間から隔離するに必要となる閉塞部２０ｔのサイズＤｃは、Ｄｂ≦Ｄｃである。吸引対象となる溝部のみを閉塞するためには、閉塞部２０ｔのサイズＤｃは、Ｄｃ≦（Ｄａ＋２Ｄｂ）に留めることが好ましい。本実施形態では、補強板の周幅Ｄａは、4mmの補強板と、二枚の板状部材（2mm×２枚）とを合わせた8mmであり、溝部の開口の周幅Ｄｂは30mmであり、閉塞部の基端から先端までの周幅Ｄｃは30mmであり、ノズルの吸引口の周幅Ｄｄは、20mmに設定されている。なお、本実施形態では、吸引口２０ｓのサイズＤｄを一度に二つの溝部を吸引可能なサイズにしているが、一度に単一の溝部のみを吸引可能なサイズに留めてもよい。その場合には、吸引口２０ｓのサイズＤｄは、Ｄｄ≦Ｄａとなる。

上記構成の濾過器１は次のように動作する。

すなわち、図１及び図２に示すように、流入管１０から本体容器１３の未処理室Ｓ１に濾過対象である水が供給される。水の導入は、本体容器１３の接線方向から導入されるため、この水の運動量により旋回流ＣＤが生じ、液体（水）が未処理室Ｓ１（上流側室）で旋回する。このとき、溝部３２の開口幅３２Ｌよりも大きなサイズの固形異物は、区画網４０によって濾過エレメント３の内周側に移動することが阻まれ、上流側室を旋回しつづけ、やがてドレイン管１２を通じて外部に排出される。濾過エレメント３の内周面に至った液体（水）は、第二部位３ｂに形成された濾過孔３ｈを通過して処理済室Ｓ２に至り、旋回しながら流出管１１を通じて外部に排出される。このとき、濾過孔３ｈで除去された固形異物ｅｂは、仮想円周Ｃｒよりも外周側の溝部３２に留まる。

この溝部３２に留まる固形異物を除去するために、配管２１を開放した状態で動力部２３を駆動させて異物吸引部２のノズル２０を旋回移動させると、本体容器１３内の水圧と容器外部の圧力差によって固形異物がノズル２０の吸引口２０ｓから吸引され、配管２１を介して外部に排出される。このとき、固形異物ｅｂが溝部３２に収まっているので、ノズル２０と固形異物とが干渉するのが抑制される。

また、図５に模式的に示すように、濾過エレメント３の内周側の水圧Ｐ１が最も高く、濾過エレメント３の外周側の水圧Ｐ２、ノズル２０内部の水圧Ｐ３の順に低くなる（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３）。したがって、濾過エレメント３の内周側空間ＳＰ１と吸引対象となる溝部３２とが図示のように導通していると、濾過エレメント３の内周側空間ＳＰ１から溝部３２を介して直接ノズル２０に至る流路ｆ１に沿って水が吸引されてしまい、濾過エレメント３の外周側から濾過孔３ｈを介して溝部３２に至る流路ｆ２に沿った流れが弱まり、固形異物の十分な吸引がなされないことになる。これを防止すべく、図３に示すように、ノズル２０に設けられた閉塞部２０ｔが吸引対象となる溝部３２を濾過エレメント３の内周側空間ＳＰ１から隔離しているので、濾過エレメント３の外周側から濾過孔３ｈを介して溝部３２に至る流路ｆ２に沿って液体がノズル２０に吸引されることになるので、固形異物が的確に吸引されることになる。

なお、本実施形態では、本体容器１３、流入管１０、流出管１１、ドレイン管１２は、ＳＳ（炭素鋼）で形成されており、濾過エレメント３、異物吸引部（ノズル、回転伝達軸）、区画網は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）で形成されている。濾過エレメント３は、旋回流ＣＤに沿った方向に回転させることで締まる螺旋嵌合構造部を介して本体容器１３に固定されている。本実施形態において、異物吸引部２は、電動機の動力で旋回するように構成されているが、空気圧、油圧、水圧を利用した動力で作動してもよく、手回しハンドル（手動）で作動するようにしてもよい。

また、濾過エレメント３の濾過面積（表面積）は、仮想円周に沿った円筒形状である場合の１に対して、Ｖ字型のプリーツ形状では、4.5となった。そのため、濾過エレメントの軸方向長さを１／４以下に小型化しても同じ濾過面積を得ることが可能となった。

以上のように、本実施形態の濾過器１は、円筒状の本体容器１３と、本体容器１３の円周側壁に対して接線方向に設けられ、固形異物を含む濾過対象の液体を本体容器１３内に流入する流入管１０と、本体容器１３内に本体容器１３と同軸に設けられ、濾過対象の液体を内周側から外周側へ濾過孔３ｈを通過させることにより固形異物を除去する筒状の濾過エレメント３と、本体容器１３に設けられ、濾過エレメント３で濾過された液体を流出する流出管１１と、濾過エレメント３の内周側において濾過エレメント３の軸心ＣＬ回りに旋回移動可能なノズル２０を有し、濾過エレメント３の内面に付着した固形異物をノズル２０から吸引して外部に排出する異物吸引部２とを備え、濾過エレメント３は、濾過エレメント３の軸心ＣＬを中心とし且つノズル２０の旋回動作に干渉しない大きさの径を有する仮想円周Ｃｒ上に配置される第一部位３ａと、第一部位３ａよりも更に軸心ＣＬから外周側に離間した第二部位３ｂとが周方向に沿って交互に配置された断面形状をなしていると共に、濾過孔３ｈが第二部位３ｂに形成されている。

このように、ノズル２０の旋回動作に干渉しない大きさの径を有する仮想円周Ｃｒよりも更に外周側にある第二部位３ｂに濾過孔３ｈが形成されているので、ノズル２０が旋回動作するときに、濾過孔３ｈに詰まった固形異物に干渉することを低減でき、ノズル２０の旋回動作による濾過エレメント３の損傷を抑制することが可能となる。しかも、濾過エレメント３は、仮想円周Ｃｒ上に配置される第一部位３ａと第一部位３ａよりも更に軸心ＣＬから外周側に離間した第二部位３ｂとが周方向に沿って交互に配置された断面形状であるので、同じ径の円筒状の濾過エレメントに比べて表面積を増大させることができ、濾過能力の向上と小型化とを両立することが可能となる。

特に、本実施形態では、第二部位３ｂは、仮想円周Ｃｒよりも外周側に突出する断面Ｖ字状をなしているので、断面波状の場合に比して耐圧強度を向上させることが可能となる。しかも、二枚の板状部材を結合し又は一枚の板状部材を折り曲げることで濾過エレメントを製作できるので、第二部位が例えば断面波状の場合に比して製造しやすく、製造コストを低減することが可能となる。

図４に示すように、第二部位３ｂと仮想円周Ｃｒとの間に形成される溝部３２の開口幅３２Ｌよりも大きなサイズの固形異物ｅｂは、溝部３２の開口に詰まった場合に仮想円周Ｃｒよりも内周側に突出してしまい、ノズルと干渉してしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、第二部位３ｂと仮想円周Ｃｒとの間に形成される溝部３２の開口幅３２Ｌよりも大きなサイズの固形異物を除去する区画網４０が、流入管１０から濾過エレメント３の内周側に至る液体を濾過する位置に配置されているので、溝部３２の開口に詰まる大きさの固形異物を濾過エレメント３に至るまでに除去でき、ノズル２０の旋回動作による生じ得る濾過エレメント３の損傷をより一層抑制することが可能となる。

さらにまた、本実施形態では、ノズル２０は、単一又は複数の溝部３２を一度に吸引可能なサイズの吸引口２０ｓと、ノズル２０の周方向両側に設けられ、吸引対象となる溝部３２の周方向外側にある第一部位３ａに近接ないし接触することにより、吸引対象となる溝部３２を濾過エレメント３の内周側空間から隔離する閉塞部２０ｔとを有するので、閉塞部２０ｔによって吸引対象となる溝部３２が濾過エレメント３の内周側空間から隔離され、ノズル２０で吸引する液体の大半が、濾過エレメント３の外周側から濾過孔３ｈを介して吸引対象の溝部３２に至ることになり、濾過孔３ｈに詰まった固形異物を効果的に吸引することが可能となる。

この場合、吸引口は、多くとも一度に二つの溝部を吸引可能なサイズに留めるのが好ましい。一度に吸引する溝部が多くなりすぎると、濾過孔３ｈ一つあたりの液体通過量がへってしまい、吸引力が低下するためである。

＜第二の実施形態＞
次に、第二の実施形態の濾過器を説明する。第一の実施形態と同じ部材には同じ符号を付しており、第一の実施形態とは異なる点について説明する。第二の実施形態の濾過器は、水力発電機の発電機冷却に用いる水を得るために、湖沼水（ダム水）を濾過対象とし、濾過対象の液体（水）には、砂、藻、魚、貝、プラスチック片などの固形異物が含まれる。この濾過器は、ＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）で形成されている。

図６に示すように、本体容器１３は、その軸ＣＬが鉛直になる起立姿勢で配置されている。本体容器１３の内周面に設けられた区画壁１５によって、上下二つの室に区画されており、下方の室が第一実施形態でいう上流側室に相当し、上方の室が第一実施形態でいう下流側室に相当する。流入管１０及びドレイン管１２は、下方の室を形成する円周側壁に対し、接線方向に沿って接続されている点で第一の実施形態と同じである。ドレイン管１２は、異物吸引部２を構成する配管２１に合流している。区画網４０は、円筒形状に形成され、その軸を本体容器１３の軸と同軸にして、下方の室を内外に区画するように配置されており、区画網４０で濾過した固形異物を落下可能にしてある。

図６に示すように、ノズル２０は、配管２１に複数設けられ、各々のノズル２０が濾過エレメント１０３に向かって延びる方向が互いに異なるように設定され、その位相が周方向にズラしてある。このように構成することにより、濾過エレメント１０３の内周側の旋回流の流れを阻害すること低減している。

また、第一の実施形態では、図２（ｂ）に示すように、補強平板３０を用いて濾過エレメント３の第一部位３ａを構成していたが、図６に示すように、補強平板３０の代わりに補強丸棒１３０を用いて第一部位１０３ａを構成している。その他には、角柱などを用いて第一部位３ａを構成してもよい。

＜第三の実施形態＞
次に、第三の実施形態の濾過器を説明する。第三の実施形態の濾過器は、ＬＮＧ輸送船などの大型貨物船に搭載され、バラスト水として使用する海水を濾過対象とし、海水には、魚、プランクトン、海藻などの生物（異物）が含まれている。この濾過器は、ＳＵＳ４２９Ｊ（ステンレス鋼）で形成されている。

図７に示すように、濾過器１は、第二の実施形態の濾過器と同様に起立姿勢で設けられる。流入管１０、流出管１１、ドレイン管１２、異物吸引部２を構成する配管２１には、閉止弁４が設けられ、手動又は図示しない制御部（コントローラ）により開閉自在に構成されている。第一の実施形態と同様に、ドレイン管１２は異物吸引部２の配管２１に合流していない。また、異物吸引部２の配管２１には単一のノズル２０が設けられている。また、区画網４０は、区画壁１５で形成される孔１５ｈを塞ぐように区画壁１５にネジ止めされている。

第一及び第二の実施形態と異なる点として、異物吸引部２０２は、ノズル２０から本体容器１３の外部の延びる配管２１と、配管２１に設けられ、濾過運転を停止した状態で固形異物を化学分解するための薬剤を投入可能な薬剤投入口２２とを有する。そして、例えば、濾過運転を停止して、流入管１０、流出管１１及び配管２１の閉止弁４を閉状態にし、ドレイン管１２を開状態にし、薬剤投入口２２から薬剤と共に水を流すことにより、薬剤投入口２２に投入された薬剤を配管２１を通じてノズル２０先端から濾過エレメント３の溝部３２に供給可能に構成されている。このように構成すれば、濾過エレメント３を取り外すことなく、吸引で除去しにくい異物を化学分解により除去することが可能となる。薬剤として、例えば酸化分解薬剤が挙げられる。酸化分解薬剤としては、例えば次亜塩素酸塩、オゾン水、過酸化水素水などが挙げられる。

また、図７（ａ）に模式的に示すように、濾過エレメント３を構成する第二部位３ｂ（Ｖ字板状部材３１）には、所望のサイズの濾過孔を得るために、表面に金網５が取り付けられている。図７（ａ）では、Ｖ字板状部材３１に形成された濾過孔を図示しておらず、金網５を一点鎖線で簡略化して図示している。このようにＶ字板状部材３１と金網５との二重構成にしているのは、第二部位３ｂをただ単に網状体にしたのでは、耐圧強度を確保できないためであり、第二部位３ｂにパンチング板を用いて形状維持と耐圧の効果を持たせ、金網５によって濾過孔のサイズを更に細かく設定している。金網５の網目サイズ及び材質は適宜設定可能である。

＜第四の実施形態＞
次に、第四の実施形態の濾過器を説明する。第四の実施形態の濾過器は、公共下水を濾過対象とし、下水には、プラスチック、へどろ、生活ゴミなどの生物を含む異物が含まれている。この濾過器は、ＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）で形成されている。また、上記実施形態と同様に、接液面は、不飽和ポリエステルガラス繊維強化プラスチックなどで必要に応じて適宜耐腐食加工処理されている。

図８に示すように、本体容器１３は、その軸ＣＬが垂直になる起立姿勢で配置されている。本体容器１３内下部には、第二の実施形態で述べた濾過エレメント１０３が配置されている。濾過エレメント１０３の上端にドーナツ状の上端板１０３ｕが取り付けられ、濾過エレメント１０３の下端に円盤状の下端板が取り付けられている。濾過エレメント１０３によって本体容器１３の内部空間が、上下二つの室に区画され、さらに下方室が内外の二つの室に区画されている。上方の室及び下方の室の内側空間が導通して未処理室Ｓ１を形成し、下方室の外周側空間が処理済室Ｓ２に設定されている。流入管１０は、未処理室Ｓ１に対して接線方向に接続されており、ドレイン管１２は、未処理室Ｓ１に対して接線方向に接続されている。流出管１１は、処理済室Ｓ２に対して接線方向に接続されている。また、濾過エレメント１０３の内周側に、異物吸引部３０２が配置されている点も同様である。区画網１４０は、下方から上方に向けて徐々に径が小さくなる円錐形状をなし、未処理室Ｓ１に配置されている。

上記実施形態と異なる点として、濾過エレメント１０３を構成する複数の第二部位１０３ｂを外周側から支持する環状の補強材６が設けられている。補強材６は、環状をなす丸棒輪であり、軸方向に沿って複数配置されており、濾過エレメント１０３の耐圧強度を向上させている。

さらに、本体容器１３は、上記実施形態と同様に蓋体１３ａを取り外し可能に構成されている。蓋体１３ａと濾過エレメント１０３との間には、濾過エレメント１０３を本体容器１３の下部に位置決めするために、配置されるスペーサ７が設けられている。スペーサ７は、蓋体１３ａに接触するドーナツ状平板７ａと、周方向に沿って複数箇所に配置され、ドーナツ状平板７ａと濾過エレメント１０３の上端板１０３ｕとを接続する帯板７ｂとを有する。このようにスペーサ７を設けると、本体容器１３の蓋体１３ａを取り外し、スペーサ７を引き抜くだけで、濾過エレメント１０３も一体に取り出すことができ、保守作業の作業効率を向上させることが可能となる。

さらに、異物吸引部３０２は、濾過エレメント１０３の内面を照らす発光部８０と、発光部８０によって照らされた濾過エレメント１０３の内面を撮像する撮像部８１とを有し、発光部８０及び撮像部８１は、濾過エレメント１０３の内面を向く姿勢でノズル２０に取り付けられ、これにより、発光部８０及び撮像部８１はノズル２０と共に濾過エレメント１０３の軸心ＣＬ回りに旋回移動可能に構成されている。本実施形態では、発光部８０としてＬＥＤが用いられているが、これ以外の発光部を採用してもよい。例えば、赤外線投光器が挙げられる。また、撮像部８１としてＣＣＤカメラが用いられているが、これ以外の撮像部を採用してもよい。例えば、ＣＭＯＳ撮像部などが挙げられる。発光部８０及び撮像部８１は、耐圧耐水容器８３に収納され、シールグランドを介して電源供給線及び画像信号線が本体容器１３の外部にまで配置されている。耐圧耐水容器８３のうち光を通す窓部は、例えば硼珪酸ガラスを用いている。この硼珪酸ガラスは、強化ガラスに比べて耐水圧、耐薬品、赤外線透過率に優れている。

以上のように本実施形態の濾過器は、複数の第二部位１０３ｂを外周側から支持する環状の補強材が設けられているので、濾過エレメント１０３の耐圧強度をより一層向上させることが可能となる。

さらに、本実施形態では、異物吸引部３０２は、濾過エレメント１０３の内面を照らす発光部８０と、発光部８０によって照らされた濾過エレメント１０３の内面を撮像する撮像部８１とを有し、発光部８０及び撮像部８１はノズル２０と共に濾過エレメント１０３の軸心ＣＬ回りに旋回移動可能に設けられているので、濾過エレメント１０３を本体容器１３から取り出すことなく、異物付着状態を効率的に確認可能となる。これにより、連続運転可能な濾過器を提供することが可能となる。

＜他の実施形態＞
上記実施形態では、例えば図２に示すように、濾過エレメントを構成する第二部位３ｂは、断面Ｖ字形状をなしているが、図９に示すように、濾過エレメント２０３の第二部位２０２ｂを断面波状にしてもよい。

濾過器１（本体容器１３、流入管１０、流出管１１、ドレイン管１２）や、異物吸引部２（ノズル２０、配管２１など）の材質については、金属や強化プラスチックを含む樹脂、セラミックスや種々の複合材を組み合わせて用いることができる。例えば、鋼（炭素鋼、ステンレスを含む合金鋼）、ニッケル、ニッケル合金（ハステロイ等）、銅、銅合金、チタン、チタン合金、アルミ、アルミ合金、クラッド鋼（鋼と鋼以外の金属を張り合わせた材料）が使用できる。樹脂としては、熱硬化性樹脂としての不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂が使用でき、熱可塑性樹脂としてのＰＶＣ、ＡＢＳ、ＰＳ、ＰＰＳ、ＰＯＭ、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ナイロン樹脂（ＰＡ）、ＰＰＥ樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリシクロペンタジエン樹脂が使用できる。繊維強化樹脂（ＦＲＰ）として、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂と、炭素繊維、ガラス繊維、アラミト繊維、ポリエステル繊維との複合材を使用できる。

また、本体容器１３などの内壁面にゴムライニングを行う場合に用いるゴムとして、ＮＲゴム、ＩＲゴム、ＢＲゴム、ＣＲゴム、ＮＢＲゴム、ＥＰＤＭゴム、ＳＢＲゴム、ＳＢＳゴム、ＰＶＤＦゴム、ポリウレタン、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を使用できる。

本発明に係る濾過器で濾過対象となる流体は水に限定されるものではなく、他の流体にも当然適用できるものである。

１…濾過器
１０…流入管
１１…流出管
１３…本体容器
２、２０２、３０２…異物吸引部
２０…ノズル
２０ｓ…吸引口
２０ｔ…閉塞部
２１…配管
２２…薬剤投入口
３、１０３、２０３…濾過エレメント
３ａ、１０３ａ…第一部位
３ｂ、１０３ｂ、２０２ｂ…第二部位
３ｈ…濾過孔
４０、１４０…区画網
６…補強材
８０…発光部
８１…撮像部
ＣＬ…軸心
Ｃｒ…仮想円周

Claims

円筒状の本体容器と、
前記本体容器の円周側壁に対して接線方向に設けられ、固形異物を含む濾過対象の液体を前記本体容器内に流入する流入管と、
前記本体容器内に前記本体容器と同軸に設けられ、濾過対象の液体を内周側から外周側へ濾過孔を通過させることにより前記固形異物を除去する筒状の濾過エレメントと、
前記本体容器に設けられ、前記濾過エレメントで濾過された液体を流出する流出管と、
前記濾過エレメントの内周側において前記濾過エレメントの軸心回りに旋回移動可能なノズルを有し、前記濾過エレメントの内面に付着した固形異物を前記ノズルから吸引して外部に排出する異物吸引部とを備え、
前記濾過エレメントは、前記濾過エレメントの軸心を中心とし且つ前記ノズルの旋回動作に干渉しない大きさの径を有する仮想円周上に配置される第一部位と、当該第一部位よりも更に軸心から外周側に離間した第二部位とが周方向に沿って交互に配置された断面形状をなしていると共に、前記濾過孔が前記第二部位に形成されていることを特徴とする濾過器。
前記第二部位は、前記仮想円周よりも外周側に突出する断面Ｖ字状をなしている請求項１に記載の濾過器。
前記第二部位と前記仮想円周との間に形成される溝部の開口幅よりも大きなサイズの固形異物を除去する区画網が、前記流入管から前記濾過エレメントの内周側に至る液体を濾過する位置に配置されている請求項１又は２に記載の濾過器。
前記ノズルは、単一又は複数の前記溝部を一度に吸引可能なサイズの吸引口と、前記ノズルの周方向両側に設けられ、吸引対象となる溝部の周方向外側にある前記第一部位に近接ないし接触することにより、吸引対象となる溝部を前記濾過エレメントの内周側空間から隔離する閉塞部とを有する請求項１〜３のいずれかに記載の濾過器。
前記複数の第二部位を外周側から支持する環状の補強材が設けられている請求項１〜４のいずれかに記載の濾過器。
前記異物吸引部は、前記濾過エレメントの内面を照らす発光部と、前記発光部によって照らされた前記濾過エレメントの内面を撮像する撮像部とを有し、前記発光部及び前記撮像部は前記ノズルと共に前記濾過エレメントの軸心回りに旋回移動可能に設けられている請求項１〜５のいずれかに記載の濾過器。
前記異物吸引部は、前記ノズルから前記本体容器の外部に延びる配管と、前記配管に設けられ、濾過運転を停止した状態で固形異物を化学分解するための薬剤を投入可能な薬剤投入口とを有し、前記薬剤投入口に投入された薬剤を前記配管を通して前記ノズル先端から前記濾過エレメントの溝部に供給可能に構成されている請求項１〜６のいずれかに記載の濾過器。