JP2014036915A - フィルタエレメント及び当該フィルタエレメントを備えた逆洗型ろ過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ろ過流量の低下を抑制できるフィルタエレメントを提供する。
【解決手段】逆洗型ろ過装置Ｗに装着され該装置内を流れる流体をろ過するフィルタエレメント１０であって、両端が貫通している中空筒状に形成されたろ材１１と、ろ材１１の上端部を塞ぐ上蓋部１２と、上蓋部１２に取り付けられ且つろ材１１の筒内においてろ材１１の上端部から下端部に向けて伸びるガイド棒１３と、上蓋部１２を貫通する上孔１２ａと、ガイド棒１３に摺動自在に支持され且つろ材１１の筒内を流れる流体からの圧力によりガイド棒１３に沿って移動して上孔１２ａを開閉する弁体１４とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルタエレメント及び当該フィルタエレメントを備えた逆洗型ろ過装置に関する。

従来から、コンテナ船等の船舶に搭載して用いられる逆洗型ろ過装置が提案されている。ここで、図６を参照しながら、従来技術の逆洗型ろ過装置の構成を簡単に説明する。

図示するように、逆洗型ろ過装置Ｚは、２つの密封カバー１１２、１１４を有する円筒フィルターハウジング（以下、単に「ハウジング」という）１１０を備えている。このハウジング１１０には、ろ過対象の流体を流入さるろ過装置入口１１８と、ろ過された流体を排出させるろ過装置出口１２０とが設けられている。また、ハウジング１１０の内部には、複数のフィルタエレメント１２２が装着されている。具体的には、ハウジング１１０の内部に、複数のフィルタエレメント１２２が、ハウジング１１０の円筒状（同心）の円弧に沿って相互に間隔をあけて配置されている。

このフィルタエレメント１２２は、中空筒状に形成されたろ材１２２ａを備え、その一端部側が密封カバー１１４に形成された貫通孔１１４ａに挿嵌され、その他端部が密封カバー１１２に取り付けられた密封キャップ１２６に接続されて密閉されている。また、フィルタエレメント１２２は、一端部が開口したフィルタ入口１２４になっており、フィルタ入口１２４を介して、フィルタエレメント１２２に流体が流入したり、フィルタエレメント１２２から流体が排出したりするようになっている。

そして、ろ過装置入口１１８から流入し流体は、フィルタエレメント１２２のフィルタ入口１２４からろ材１２２ａの内側に流入し、その後、ろ材１２２ａの内側から外側を通過することでろ過され、ろ過装置出口１２０から排出されるようになっている。尚、図中の矢印１２１は、フィルタ運転中の流体の流れ方向を示している。

また、逆洗型ろ過装置Ｚには、ドライブロッド（センタ回転軸）１３４と、ドライブロッド１３４に接続された逆洗アーム１３０とが設けられており、この構成により、ろ過を行いながら、順番にフィルタエレメント１２２の洗浄ができるようになっている。

この逆洗アーム（逆洗パイプ）１３０は、上端部が密封カバー１１４の下側面に当接すると共に、下端部が汚水用の流体出口に接続された配管１３２に接続されている。また、逆洗アーム１３０は、フィルタエレメント１２２のフィルタ入口１２４の下を順番に、ドライブロッド１３４を介して動くようになっている。具体的には、逆洗アーム１３０は、ドライブロッド１３４の回転に伴い動作して、複数のフィルタエレメント１２２のうちのいずれかに順次接続されていく。そして、逆洗アーム１３０に接続されたフィルタエレメント１２２のみが、他のフィルタエレメント１２２でろ過された流体がろ材１２２ａの外側から内側へ流れていく。これにより、フィルタエレメント１２２が逆洗される。尚、逆洗の方向は、図中の矢印１３５ｂに示す方向（フィルタエレメント１２２の外側から内側へ向かう方向）であり、通常のろ過方向は、矢印１３５ａに示す方向（フィルタエレメント１２２の内側から外側へ向かう方向）である。尚、上記と同様の逆洗処理を行う逆洗型ろ過装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００１−１７０４１６号公報

しかしながら、上述した従来技術の逆洗型ろ過装置は、フィルタエレメントの構造上、逆洗を行ってもフィルタエレメントを構成する「ろ材」に付着したゴミ等の付着物を十分に取り除くことができず、ろ材に付着物が残存して堆積していき、ろ過流量が低下するという技術的課題を有している。すなわち、上述した従来技術の逆洗型ろ過装置は、使用するにつれてろ過流量が低下していくため（ろ過能力が低下していくため）、効率良く流体をろ過することができなかった。

具体的には、従来技術の逆洗型ろ過装置は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、フィルタエレメント１２２を構成するろ材１２２ａに流体を通過させて、流体をろ過すると、ろ材１２２ａにゴミ等の付着物ｄが付着していく。そして、ゴミ等が付着したフィルタエレメント１２２を逆洗すると、図８（ａ）に示すように、フィルタエレメント１２２のろ材１２２ａに捕捉されている付着物ｄが洗い流されていくようになっている。

しかし、従来技術のフィルタエレメント１２２は、フィルタ入口１２４と相対向する端部（ろ材１２２ａの上端の密封キャップ１２６側）が塞がれた構造になっているため、逆洗している最中に、ろ材１２２ａの上端部からフィルタ入口１２４に向けて大きい流量の水流が発生しない。そのため、従来技術では、逆洗をしても、フィルタエレメント１２２のろ材１２２ａの側面に付着したゴミ等の付着物ｄを十分に洗い流すことができない（図８（ｂ）の符号１４０を参照）。
また、フィルタエレメント１２２は、その上端部が塞がれているため、逆洗している最中における、ろ材１２２ａの上端部側の流量が小さいものとなっている（ろ材１２２ａの上端側での水流の流速が遅くなる）。そのため、従来技術では、逆洗した場合に、フィルタ入口１２４から離れている「ろ材１２２ａの上端部側」に付着した付着物ｄも十分に洗い流すことがきない（図８（ｂ）の符号１４１を参照）

このように、従来技術の逆洗型ろ過装置Ｚは、フィルタエレメント１２２の構造上、所定期間使用すると、フィルタエレメント１２２を構成するろ材１２２ａ（ろ材１２２ａの側面や、ろ材１２２ａの上端部側）にゴミ等の付着物ｄが堆積し、ろ過流量が低下する。尚、上述した従来技術の逆洗型ろ過装置において、フィルタエレメント１２２を頻繁に交換することでろ過能力の低下を防止できるが、この方法では、運用コストが嵩んでしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ろ過流量の低下を抑制できるフィルタエレメント及び当該フィルタエレメントと備える逆洗型ろ過装置を提供することにある。

上記課題を解決するためになされた本発明は、逆洗型ろ過装置に装着され該装置内を流れる流体をろ過するフィルタエレメントであって、両端が貫通している中空筒状に形成されたろ材と、前記ろ材の上端部を塞ぐ上蓋部と、前記上蓋部に取り付けられ且つ前記ろ材の筒内において前記ろ材の上端部から下端部に向けて伸びるガイド棒と、前記上蓋部を貫通する上孔と、前記ガイド棒に摺動自在に支持され且つ該ろ材の筒内を流れる流体からの圧力により該ガイド棒に沿って移動して前記上孔を開閉する弁体とを備えていることを特徴とする。
また、前記流体をろ過する場合、前記ろ材の下端部に形成されたフィルタ入口から流体を流入させるようになっており、この流入する流体により前記弁体がろ材の上端部に付勢されて前記上蓋部に当接して前記上孔を閉鎖すると共に該筒内に流入した流体がろ材を通過してろ過され、前記ろ材を逆洗する場合、前記フィルタ入口に、前記逆洗型ろ過装置に設けられた逆洗アームが接続されるようになっており、該逆洗アームの接続により該フィルタ入口からの流体の流入が止まると、前記フィルタエレメントの外側を流れている流体が前記ろ材を通過して該ろ材の筒内に流入すると共に、前記外側を流れている流体が前記上孔から該ろ材の筒内に流入して前記弁体を前記ろ材の下端部に向けて付勢し前記上蓋部から該弁体を離間させ該上孔を開放し、該開放した該上孔から前記フィルタ入口に向けて流体が流れて該ろ材に付着した付着物を洗い流すようになっていることが望ましい。

このように、本発明のフィルタエレメントは、ろ材の上端部を塞ぐ上蓋部と、上蓋部に取り付けられたガイド棒と、上蓋部に穿設された上孔と、ガイド棒に摺動自在に支持され且つ上孔を開閉する弁体とを設ける構成を採用している。この構成により、フィルタエレメントを逆洗する際、フィルタ入口と逆洗アームとを連通させ（接続させ）てフィルタ入口からの流体の流入を止めることで、上蓋の上孔を閉鎖している弁体を、フィルタエレメントの外部から流入してくる流体により付勢させ、弁体を上蓋部から離間させ上孔を開放させることができる（すなわち、逆洗する際に、フィルタ入口と相対向している上蓋部を開放させることができる）。そのため、逆洗している最中において、ろ材の上端部からフィルタ入口に向けて流れる水流を発生させることができ、その結果、ろ材の側面に付着している付着物を洗い流すことができる。また、逆洗する際に、上蓋部が開放されるため、ろ材の上端部側にも大きな流れが発生するようになり、フィルタ入口から離れている「ろ材の上端部側」に付着したゴミを十分に洗い流すことができる。
したがって、本発明によれば、上述の従来技術と比べて、フィルタエレメントを構成するろ材に付着した付着物の洗浄効果（逆洗による洗浄効果）を高めることができ、使用によるろ過流量の低下が抑制される。
尚、本発明のフィルタエレメントでは、流体をろ過する場合、フィルタ入口から流入する流体により弁体が上端部に向けて付勢され上蓋部の上孔を閉鎖するようになるため、上述した従来技術と同様のろ過処理が行われる。

また、本発明は、「上蓋部に、上孔、ガイド棒及び弁体」を設ける構成により、ろ材に付着した付着物の洗浄効果を高めている。すなわち、本発明は、洗浄効果を高める上記構成（上孔、ガイド棒及び弁体）を動作させるために、新たに、外部動力源や制御回路等設ける必要がないため、大幅なコストアップを招くことなく、ろ過流量の低下を抑制できるフィルタエレメントが実現される。

また、前記ガイド軸には、前記弁体の下端部に当接して該弁体を前記上蓋部に向けて付勢する付勢手段が設けられていることが望ましい。
このように構成することにより、逆洗を行わないときには、より確実に上蓋部に弁体を付勢させて上孔を閉鎖させることができる。

また、本発明は、複数のフィルタエレメントを収納した略中空円筒状のハウジングを備え、外部から流入する流体のろ過を行いながら、順番に該フィルタエレメントの洗浄を行う逆洗型ろ過装置に適用される。
そして、前記逆洗型ろ過装置は、前記ハウジング内部を上側エリアと下側エリアの２つのエリアに仕切る棚板と、前記ハウジングの下方側に形成されて且つろ過対象の流体を前記下側エリアに流入させる装置入口と、前記ハウジング部の上方側に形成され且つ前記上側エリアからろ過された流体を排出させる装置出口と、前記ハウジングの中心部に配置され且つ回転自在に形成された回転軸と、前記回転軸に接続されて該回転軸の回転に伴い動作する逆洗アームとを有し、前記フィルタエレメントは、両端が貫通している中空筒状に形成されたろ材と、前記ろ材の上端部を塞ぐ上蓋部と、前記上蓋部に取り付けられ且つ前記ろ材の筒内において前記ろ材の上端部から下端部に向けて伸びるガイド棒と、前記上蓋部を貫通する上孔と、前記ガイド棒に摺動自在に支持され且つ該ろ材の筒内を流れる流体からの圧力により該ガイド棒に沿って移動して前記上孔を開閉する弁体とを有し、前記棚板には、複数の貫通孔が穿設され、各貫通孔には、それぞれ、前記フィルタエレメントの下端部が嵌合・固定され、前記ハウジングの下側エリアが前記ろ材の筒内と連通しており、前記逆洗アームは、その一端部が前記棚板の下端面に当接しながら移動し、前記複数の貫通孔のいずれかに接続され、該接続した貫通孔に挿嵌・固定されたフィルタエレメントと連通するようになっており、前記逆洗アームと連通していない前記フィルタエレメントには、前記装置入口から流入した流体が前記貫通孔を介して前記ろ材の筒内に流入するようになっており、該筒内に流体が流入すると前記弁体が該流入する流体により前記ろ材の上端部に向けて付勢され前記上蓋部に当接して前記上孔を閉鎖すると共に、該流入した流体が前記ろ材を通過して該流体がろ過され、このろ過された流体が前記装置出口から排出され、前記逆洗アームと連通しているフィルタエレメントには、前記フィルタエレメントの外側であって且つ前記上側エリアを流れる流体が前記ろ材を通過して該ろ材の筒内に流入して逆洗アームに流れていくようになっていると共に、前記上側エリアを流れる流体が前記上孔から該ろ材の筒内に流入して前記弁体を該ろ材の下端部に向けて付勢して前記上蓋部から該弁体を離間させ該上孔を開放させ、該開放した該上孔から前記フィルタ入口に向けて流体が流れることにより該ろ材に付着した付着物が洗い流されるようになっていることを特徴とする。

このように本発明によれば、上述の従来技術と比べて、フィルタエレメントのろ材に付着した付着物の洗浄効果（逆洗による洗浄効果）を高めることができるため、使用によるろ過流量の低下を抑制できる逆洗型ろ過装置を提供することができる。

本発明によれば、ろ過流量の低下を抑制できるフィルタエレメント及び当該フィルタエレメントを備える逆洗型ろ過装置を提供することができる。

本実施形態のフィルタエレメントを備えた逆洗型ろ過装置の全体構成を示した模式図である。 本実施形態の逆洗型ろ過装置の棚板の平面図である。 本実施形態のフィルタエレメントの部品展開図である。 本実施形態のフィルタエレメントによるろ過工程を説明するための模式図である。 本実施形態のフィルタエレメントによる逆洗工程を説明するための模式図である。 従来技術のフィルタエレメントを備えた逆洗型ろ過装置を示した模式図である。 従来技術のフィルタエレメントによるろ過工程を説明するための模式図である。 従来技術のフィルタエレメントによる逆洗工程を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施形態のフィルタエレメント及び当該フィルタエレメントを備えた逆洗型ろ過装置を図面に基づいて説明する。

先ず、本実施形態のフィルタエレメントを備えた逆洗型ろ過装置の構成を図１及び図２に基づいて説明する。尚、図１は、本実施形態のフィルタエレメントを備えた逆洗型ろ過装置の全体構成を示した模式図である。また、図２は、本実施形態の逆洗型ろ過装置の棚板の平面図である。

図１に示すように、本実施形態の逆洗型ろ過装置Ｗは、複数のフィルタエレメント１０を収納した中空円筒状のハウジング１を備え、このハウジング１の外部から流入する流体のろ過を行いながら、順番にフィルタエレメント１０の洗浄を行うようになっている。以下、本実施形態の逆洗型ろ過装置Ｗの構成を順番に説明する。尚、本実施形態は、フィルタエレメント１０の構成に特徴があるため、フィルタエレメント１０の構成を詳細に説明し、それ以外の構成の説明を簡略化する。

上記のハウジング１は、上端が開放され且つ底部１ａ１を有する中空円筒状の本体部１ａと、本体部１ａの上端を塞ぐドーム状の蓋体部１ｂとを備えている。また、ハウジング１は、内部に棚板７が設置され、この棚板７により、ハウジング１内部が入口側エリア（下側エリア）Ａ１と、出口側エリア（上側エリア）Ａ２とに仕切られている。また、本体部１ａは、その下端側の側面部に、入口側エリアＡ１に流体を流入させるための装置入口４が形成されている。また、本体部１ａは、その上端側の側面部に、出口側エリアＡ２からろ過した流体を排出させるための装置出口５が形成されている。

また、棚板７は、図２に示すように、円板状に形成され、その中心部に、回転軸８が回転自在に挿入される貫通孔７ａが形成されている。また、棚板７には、貫通孔７ａを中心にした同心円上に、複数の貫通孔７ｂ１、７ｂ２が形成されている（複数の貫通孔７ｂ１、７ｂ２が所定間隔を開けて形成されている）。図示する例では、半径の異なる２つの同心円（内円、外円）に、それぞれ、貫通孔７ｂ１、７ｂ２が形成されている。そして、各貫通孔７ｂ１、７ｂ２には、フィルタエレメント１０の下端部が気密に嵌合・固定され、これにより、複数のフィルタエレメント１０が棚板７に支持・固定されるようになっている。この構成により、ハウジング１の入口側エリアＡ１がフィルタエレメント１０（ろ材１１）の筒内と連通する。そして、ハウジング１内部に流入した流体は、フィルタエレメント１０（ろ材１１）の筒内を通過しないと、入口側エリアＡ１（又は出口側エリアＡ２）から出口側エリアＡ２（又は入口側エリアＡ１）に移動できないようになっている。
尚、図示する例では、棚板７の内円上に形成された貫通孔７ｂ１に、８個のフィルタエレメント１０が嵌合・固定され、棚板７の外円上に形成された貫通孔７ｂ２に１６個のフィルタエレメント１０が嵌合・固定されるようになっている。

また、ハウジング１の中心には、蓋体部１ｂの頂上部から棚板７に向けて延びる回転軸８が設けられている。この回転軸８は、その一端部（上端部）が、蓋体１の上端部に装着されたモータ９に接続され、モータ９の駆動により回転するようになっている。また、回転軸８は、その他端部（下端部）が棚板７の貫通孔７ａを挿通し、入口側エリアＡ１まで突出している。尚、モータ９は、図示しない制御回路により制御されて駆動するようになっている。

また、ハウジング１の入口側エリアＡ１まで延設された回転軸８の下端部には、逆洗アーム（逆洗パイプ）２０が接続されている。この逆洗アーム２０は、回転軸８の下端部に固定された基部２０ａと一体に形成され、その上端面が棚板７の下面を水密にシールしながら回転軸８と共に回動するようになっている。

具体的には、逆洗アーム２０は、基部２０ａと、基部２０ａに接続された垂直管２０ｂと、垂直管２０ｂの側面部に接続された２つのＬ字管２０ｃ、２０ｄとを備えている。この垂直管２０ｂは、上端部が基部２０ａにより密封され、下端部が逆洗液排出口４０に連通している排出管３０に回動自在に嵌合されている。
また、Ｌ字管２０ｃは、一端部が垂直管２０ｂの側面部と接続して垂直管２０と連通しており、他端部に形成された上端面が棚板７の下面に当接している。尚、Ｌ字管２０ｃは、上端面が、棚板７の上に形成されている複数の貫通孔７ｂ１に沿って回動するように長さ寸法が設計されている。
また、Ｌ字管２０ｄは、一端部が垂直管２０ｂの側面部と接続して垂直管２０ｂと連通しており、他端部に形成された上端面が棚板７の下面に当接している。尚、Ｌ字管２０ｄは、上端面が、棚板７に形成された複数の貫通孔７ｂ２に沿って回動するように長さ寸法が設計されている。

そして、逆洗アーム２０は、モータ９により回転する回転軸８の回転にしたがい動作し、Ｌ字管２０ｃ、２０ｄの上端面が棚板７の下面に密接すると共に、フィルタエレメント１０の下端部を嵌合・固定している貫通孔７ａ、７ｂと合致する位置に配置される。これにより、逆洗アーム２０は、Ｌ字管２０ｃ、２０ｄの上端面が、棚板７をシールしながら断続的（若しくは連続的）に回動して順次フィルタエレメント１０の下端部のフィルタ入口１９に連通する。

具体的には、図示しない制御回路に制御されて動作するモータ９により、Ｌ字管２０ｃが動作し、その上端面が、棚板７に形成された複数の貫通孔７ｂ１のいずれかに接続される。これにより、Ｌ次管２０ｃは、前記接続した貫通孔７ｂ１を介して、当該貫通孔７ｂ１に嵌合・固定されたフィルタエレメント１０と接続する（Ｌ字管２０ｃと、中空筒状の形成されたろ材１１の筒内とが連通する）。
また、前記制御回路に制御されて動作するモータ９により、Ｌ字管２０ｄが動作して、その上端面が、棚板７に形成された複数の貫通孔７ｂ２のいずれかに接続される。これにより、Ｌ字管２０ｄは、当該接続した貫通孔７ｂ２を介して、この貫通孔７２ｂ２に嵌合・固定されたフィルタエレメント１０と接続する（Ｌ字管２０ｄと、中空筒状に形成されたろ材１１の筒内とが連通する）。

また、フィルタエレメント１０は、両端が貫通している中空筒状に形成されたろ材１１と、ろ材１１の上端部を塞ぐ板状の上蓋部１２と、上蓋部１２に取り付けられ且つろ材１１１の筒内でろ材１１の上端から下端に向けて伸びるガイド棒１３と、上蓋部１２を貫通する複数の上孔１２ａと、ガイド棒１３に摺動自在に支持され且つ上孔１２ａを開閉する弁体１４とを有している。ガイド棒１３は、上蓋部１２（ろ材１１の上端）からろ材１１の下端近傍まで延設されており、その下端に、棚板７の貫通孔７ｂ１、７ｂ２に嵌合する嵌合金具１５が取り付けられている。

また、ろ材１１は、流体を通過させてろ過すると共に、逆洗が可能なものであれば良く、その具体的な構成については特に限定されるものではない。例えば、ろ材１１には、円筒状の枠体（ろ枠）に金網やノッチワイヤを巻き付けて中空筒状に形成したものを用いることができる。尚、以下では、ろ材１１が、枠体にノッチワイヤを巻き付けて形成されている例をあげ、フィルタエレメント１０の各構成の詳細な説明を行う。尚、図３は、本実施形態のフィルタエレメントの部品展開図である。

図３に示す例では、フィルタエレメント１０を構成するろ材１１は、ステンレス等の金属製の枠体ｆにノッチワイヤｎｗを螺旋状に巻き付けることにより円筒状に形成されている。この枠体ｆは、両面が貫通した円形の上側リング部材ｆａと、両面が貫通した円形の下側リング部材ｆｂと、上側リング部材ｆａと下側リング部材ｆｂとの間に配設された棒状のワイヤ支持材ｆｃとにより構成されている。具体的には、枠体ｆは、上側リング部材ｆａと下側リング部材ｆｂとを所定間隔を開けて配置し（相対向して配置し）、上側リング部材ｆａと下側リング部材ｆｂとの間に複数のワイヤ支持材ｆｃを所定間隔を開けて円周状に配設し、各ワイヤ支持材ｆｃの両端をそれぞれ上側リング部材３ａと下側リング部材３ｂに固着することにより形成される。
そして、枠体ｆの円周状に配置されたワイヤ支持材ｆｃに、ノッチワイヤｎｗを外接させながら螺旋状に巻き付けて積層させていくことにより、円筒状のろ材１１が形成されるようになっている。

また、ろ材１１の上端部を覆う上蓋部１２は、略円板状に形成されており、その中心部にガイド棒１３が貫通している。このガイド棒１３は、上蓋部１２に固着されて支持されている。
具体的には、上蓋部１２は、その直径が、上側リング部材ｆａの外径と略同様の大きさ寸法になされており、上側リング部材ｆａの上面に固着されている。これにより、円筒状の形成したろ材１１の上端が上蓋１２により塞がれる。尚、ろ材１１の下端は、開放され、流体が通過するフィルタ入口１９（図４、図５参照）となっている。

また、ガイド棒１３は、例えば、全ねじにより構成されている。図示する例では、ガイド棒１３の上側部分が、上蓋部１２から突出し、この突出したガイド棒１３に、ナット１８を螺合させることにより、上蓋部１２にガイド棒１３が固着されている。
また、上蓋部１２には、その上下面を貫通する複数の上孔１２ａが穿設されており、この上孔１２ａが、フィルタエレメント１０を逆洗する際に、ろ材１１の筒内に流体を通す流路となる。尚、上蓋部１２、ガイド棒１３は、ステンレス等の金属で構成されている。

また、ガイド棒１３には、合成樹脂等で構成された弁体１４が挿入されている。この弁体１４は、例えば、上端面が平坦になっている逆円錐台状に形成されており、上蓋部１２の下面側に配置され、上蓋部１２の上孔１２ａを開閉する開閉弁として機能する。具体的には、弁体１４は、ろ材１１の筒内を流れる流体からの圧力によりガイド棒１３に沿って摺動自在に動作するようになっている。そして、弁体１４は、流体からの圧力により、その上端部が上蓋部１２の下面に当接して上蓋部１２の上孔１２ａを閉鎖したり、或いは、その上端部が上蓋部１２から離間して上蓋部１２の上孔１２ａを開放したりするようになっている。

また、ガイド棒１３には、弁体１４の下端方向の移動を制限するストッパ部材１７が取り付けられている。このストッパ部材１７は、ガイド棒１３が挿嵌される貫通孔を備えたリング状部材により構成されており、上蓋部１２に当接した状態の弁体１４の下端面よりも所定長さ寸法だけ下側に配置されている。また、弁体１４の下端面と、ストッパ部材１７の上端面との間には付勢手段１６が挟持されており、弁体１４は、付勢手段１６により、上蓋部１２に向けて付勢されている。この付勢手段１６の構成は特に限定されないが、例えば、コイルバネにより形成される。尚、上述した通り、ガイド棒１３の下端側には、棚板７の貫通孔７ｂ１、７ｂ２に嵌合する嵌合金具１５が取り付けられている（図３には示さず）。尚、嵌合金具１５は、例えば、図１に示すように、ガイド棒１３の下端部において、ガイド棒１３を中心にして放射状に延びる複数の脚片により構成される。この脚片が、貫通孔７ｂ１、７ｂ２に嵌合して、ガイド棒１３に貫通孔７ｂ１、７ｂ２が固定される。

また、図１及び図３に示している弁体１４の形状は、あくまでも一例に過ぎない。弁体１４は、上端側が上蓋部１２の下端側と当接した状態のときに、上蓋部１２の上孔１２ａを水密に閉鎖できる形状になっていればよい。例えば、弁体１４の上端部が平坦な形状ではなく、上蓋部１２の上孔１２ａに嵌合する形状（球状、上端側がテーパ状になされた形状等）に形成さていてもよい。一例をあげると、上蓋部１２の上孔１２ａの開口部をテーパ状に形成し、弁体１４の上端側が、上孔１２ａに嵌合する形状のテーパ状に形成されていてもよい。
また、ストッパ部材１７の取付位置は、上蓋部１２の上孔１２からろ材１１の内部に流入してくる流体の流れを考慮して適宜設計される（上記流体の流れを阻害しない位置に設定される）。

次に、本実施形態のフィルタエレメント１０の動作を説明する。
先ず、ろ過処理を行う際のフィルタエレメント１０の動作について、上述した図１と図４とを用いて説明する。尚、図４は、本実施形態のフィルタエレメントによるろ過工程を説明するための模式図であり、（ａ）がろ過処理を開始した直後のフィルタエレメント及び流体を示した模式図であり、（ｂ）がろ過処理を開始してから所定時間が経過した状態のフィルタエレメント及び流体を示した模式図である。また、図４では、説明の便宜上、図を簡略化している。

フィルタエレメント１０は、その下端部に形成されたフィルタ入口１９に逆洗アーム２０が接続されていないときに、ろ過処理を行うように構成されている。図１に示す例では、フィルタエレメント１０ｂ及びフィルタエレメント１０ｄは、逆洗アーム２０と接続されていないため流体のろ過を行う。

具体的には、フィルタエレメント１０は、フィルタ入口１９と逆洗アーム２０とが接続されていない状態において、装置入口４から流入してくる流体（ゴミ等のろ過対象物（付着物）ｄが含まれた流体）が、フィルタ入口１９からろ材１１の筒内に流れてくるようになっている。そして、フィルタ入口１９からろ材１１の筒内に流体が流れてくると、この流入する流体により、上蓋部１２に向けて弁体１４が付勢される。これにより、弁体１４の上端部が、上蓋部１２の下面に当接して上孔１２ａが閉鎖される（図４（ａ）参照）。尚、ろ過工程においては、フィルタ入口１９から流体が流入してくる状態が続くため、弁体１４の上端部は、上蓋部１２に付勢された状態で当接されるようになる。その結果、弁体１４により、上蓋部１２の上孔１２ａが水密に閉鎖される。

そして、ろ材１１の内筒内に流入してきた流体は、ろ材１１の内側から外側を通過してフィルタエレメント１０の外側に流出する。このときに、流体に含まれるゴミ等のろ過対象物ｄがろ材１０に捕捉されていき、フィルタエレメント１０を通過した流体からはゴミ等が取り除かれる（図４（ｂ）参照））。フィルタエレメント１０を通過したろ過された流体は、出口側エリアＡ２のなかを流れて装置出口５から排出されていく。
このように、本実施形態では、フィルタエレメント１０の上端を塞ぐ上板部１２に上孔１２ａを設けているが、ろ過工程のときには、弁体１４により、上孔１２ａが水密に閉鎖されるので、従来技術のフィルタエレメントと同様のろ過性能が実現される。

次に、逆洗処理を行う際のフィルタエレメント１０の動作について、上述した図１と図５とを用いて説明する。尚、図５は、本実施形態のフィルタエレメントの逆洗工程を説明するための模式図であり、（ａ）が逆洗処理を開始した直後のフィルタエレメント及び流体を示した模式図であり、（ｂ）が逆洗処理を開始してから所定時間が経過した状態のフィルタエレメント及び流体を示した模式図であり、（ｃ）が逆洗処理によりゴミを洗い流した後で、再び、ろ過処理を開始した状態を示した模式図である。また、図５では、図４と同様、説明の便宜上、図を簡略化している。

フィルタエレメント１０は、その下端部に形成されたフィルタ入口１９に逆洗アーム２０が接続されたときに、逆洗処理を行うように構成されている。図１に示す例では、フィルタエレメント１０ａ及びフィルタエレメント１０ｃが逆洗アーム２０と接続されているろ材１１の逆洗を行う。尚、図５（ａ）、（ｂ）では、フィルタ入口１９と連通する逆洗アーム２０を省略している。

フィルタエレメント１０は、棚板７の貫通孔７ｂ１、７ｂ２を介して、下端部に形成されたフィルタ入口１９に逆洗アーム２０が接続された状態になると、フィルタ入口１９が逆洗アーム２０により塞がれ、フィルタ入口１９への流体の流入が止まる。そして、フィルタ入口１９への流体の流入が止まると、フィルタエレメント１０の外側を流れている流体（出口側エリアＡ２を流れている流体）がろ材１１の筒内に流入してくる（図１、図５（ａ）、（ｂ）参照）。

具体的には、出口側エリアＡ２を流れている流体であって且つフィルタエレメント１０の外側を流れている流体がフィルタエレメント１０の側面を構成するろ材１１を通過し、ろ材１１の筒内に流入してくる。これにより、ろ材１１の間に捕捉されていた付着物（ろ過対象物）ｄが洗い流される。
また、前記出口側エリアＡ２を流れている流体が上蓋部１２の上孔１２ａからろ材１１の筒内に流入して弁体１４をフィルタ入口１９（ろ材１１の下端部）に向けて付勢する。この付勢により、上蓋部１２の下面に当接していた弁体１４が、上蓋部１２から離間して上孔１２ａが開放され、この開放された上孔１２ａからろ材の筒内に流体が流入してくる。すなわち、上蓋部１２の上孔１２ａが開放されることで、上蓋部１２からフィルタ入口１９に向けて流体が流れるようになり、ろ材１１の側面に付着した付着物（ろ過対象物）ｄが洗い流される。また、上蓋部１２からフィルタ入口１９に向けて流体が流れることにより、ろ材上方側のろ材間に付着した付着物（ろ過対象物）ｄが洗い流される。

そして、図５（ａ）、（ｂ）に示す逆洗工程が終えたフィルタエレメント１０により、再度、流体のろ過を行う場合、図５（ｃ）に示すように、ろ材１１に捕捉された付着物（ろ過対象物）ｄが洗い流された状態になっているため、所望するろ過能力が維持されるようになる。

このように、本実施形態のフィルタエレメント１０は、ろ材１１の上端を塞ぐ上蓋部１２と、上蓋部１２に取り付けられたガイド棒１３と、上蓋部１２に穿設された上孔１２ａと、ガイド棒１３に摺動自在に支持され且つ上孔１２ａを開閉する弁体１４とを設ける構成を採用している。

この構成により、本実施形態では、フィルタエレメント１０を逆洗する際、フィルタ入口１９に逆洗アーム２０を接続してフィルタ入口１９からの流体の流入を止めることで、上蓋部１２の上孔１２ａを閉鎖している弁体１４を、フィルタエレメント１０の外側から流入してくる流体に付勢させて上蓋部１２から離間させ上孔１２ａを開放させることができる。これにより、逆洗している最中において、ろ材１１の上端部からフィルタ入口１９に向けて大きい流量の水流を発生させることができる。これにより、本実施形態によれば、ろ材１１の側面に付着している付着物（ろ過対象物）ｄを洗い流すことができる。また、逆洗する際に、上蓋部１２が開放されるため、ろ材１１の上端部側にも大きな流れが発生するようになり、フィルタ入口１９から離れている「ろ材１１の上端部側」に付着した付着物（ろ過対象物）ｄを十分に洗い流すことができる。

したがって、本実施形態によれば、上述の従来技術と比べ、フィルタエレメント１０に付着した付着物ｄの洗浄効果（逆洗による洗浄効果）を高めることができ、使用によるろ過流量の低下が抑制される。

また、本実施形態は、上蓋部１２に、「上孔１２ａ、ガイド棒１３及び弁体１４」を設ける構成（部品点数が少なく、且つ複雑な制御を必要としない構成）により、ろ過流量の低下を抑制している。すなわち、本実施形態は、洗浄効果を高める上記構成（上孔１２ａ、ガイド棒１３及び弁体１４）を動作させるために、新たに、外部動力源や制御回路等設ける必要がないため、大幅なコストアップを招くことなく、ろ過流量の低下を抑制できるフィルタエレメント１０が実現される。

また、本実施形態では、ガイド軸１３に、弁体１４を上蓋部１２に向けて付勢する付勢手段１６が設けられている。この構成により、逆洗を行わないときには、より確実に上蓋部１２に弁体１４を密着させて上孔１２ａを閉鎖させることができる。その結果、ろ過工程において、ろ材１１を通過しないでフィルタエレメント１０の外部に流体が流出されることが防止される。

以上説明したように、本実施形態によれば、ろ過流量の低下を抑制できるフィルタエレメント１０及び逆洗型ろ過装置Ｗを提供することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、フィルタエレメント１０が、ガイド棒１３の下端に形成された嵌合金具１５により、棚板７の貫通孔７ｂ１、７ｂ２に嵌合・固定されている場合を示したがあくまでも一例に過ぎない。フィルタエレメント１０は、その下端部が、貫通孔７ｂ１、７ｂ２に嵌合・固定されていればよく、具体的な固定方法について特に限定されるものではない。また、嵌合金具１５によりフィルタエレメント１０を固定しない場合、ガイド棒１３が、ろ材１１の下端近傍まで延設されている必要はない。この場合、ガイド棒１３は、弁体１４による上孔１２ａの開閉に「必要な長さ寸法（弁体１４の移動長さ寸法）」だけ形成されていればよい。例えば、図５に示すように、ガイド棒１３が、上蓋部１２（ろ材１１の上端）から下方に向けて、「弁体１４の移動長さ寸法」だけ形成されていてもよい。

また、上述した実施形態では、フィルタエレメント１０に、弁体１４を付勢する付勢手段１６を設けているが、付勢手段１６が無くてもかまわない。
また、フィルタエレメント１０が円筒状に形成されている場合を示したが、とくにこれに限定されるものではない。フィルタエレメント１０の形状は、適宜設計される。

また、上述した実施形態では、弁体１４が合成樹脂で形成されている例を示したが、あくまでも一例に過ぎない。弁体１４は、流体からの水圧を受けてガイド棒１３に沿って摺動自在に移動して、上蓋部１２の上孔１２ａを開閉できるように構成されていれば、どのような材料で形成されていてもかまわない。

Ｗ…逆洗型ろ過装置
１…ハウジング
１ａ…本体部（ハウジング）
１ａ１…底部（ハウジング）
１ｂ…蓋体部（ハウジング）
４…装置入口（ハウジング）
５…装置出口（ハウジング）

７…棚板
７ａ…貫通孔
７ｂ１、７ｂ２…貫通孔
８…回転軸
９…モータ

１０…フィルタエレメント
１１…ろ材（フィルタエレメント）
１２…上蓋部（フィルタエレメント）
１２ａ…上孔（フィルタエレメント）
１３…ガイド棒（フィルタエレメント）
１４…弁体（フィルタエレメント）
１５…嵌合金具（フィルタエレメント）
１６…付勢手段（フィルタエレメント）
１７…ストッパ部材（フィルタエレメント）
１８…ナット（フィルタエレメント）
１９…フィルタ入口（フィルタエレメント）
ｆ…枠体（フィルタエレメント）
ｆａ…上側リング部材（枠体（フィルタエレメント））
ｆｂ…下側リング部材（枠体（フィルタエレメント））
ｆｃ…ワイヤ支持材（枠体（フィルタエレメント））

２０…逆洗アーム
２０ａ…基部（逆洗アーム）
２０ｂ…垂直管（逆洗アーム）
２０ｃ、２０ｄ…Ｌ字管（逆洗アーム）

３０…排出管
４０…逆洗液排出口

Claims (4)

1. 逆洗型ろ過装置に装着され該装置内を流れる流体をろ過するフィルタエレメントであって、
   両端が貫通している中空筒状に形成されたろ材と、
   前記ろ材の上端部を塞ぐ上蓋部と、
   前記上蓋部に取り付けられ且つ前記ろ材の筒内において前記ろ材の上端部から下端部に向けて伸びるガイド棒と、
   前記上蓋部を貫通する上孔と、
   前記ガイド棒に摺動自在に支持され且つ該ろ材の筒内を流れる流体からの圧力により該ガイド棒に沿って移動して前記上孔を開閉する弁体とを備えていることを特徴とするフィルタエレメント。
2. 前記流体をろ過する場合、前記ろ材の下端部に形成されたフィルタ入口から流体を流入させるようになっており、この流入する流体により前記弁体がろ材の上端部に付勢されて前記上蓋部に当接して前記上孔を閉鎖すると共に該筒内に流入した流体がろ材を通過してろ過され、
   前記ろ材を逆洗する場合、前記フィルタ入口に、前記逆洗型ろ過装置に設けられた逆洗アームが接続されるようになっており、該逆洗アームの接続により該フィルタ入口からの流体の流入が止まると、前記フィルタエレメントの外側を流れている流体が前記ろ材を通過して該ろ材の筒内に流入すると共に、前記外側を流れている流体が前記上孔から該ろ材の筒内に流入して前記弁体を前記ろ材の下端部に向けて付勢し前記上蓋部から該弁体を離間させ該上孔を開放し、該開放した該上孔から前記フィルタ入口に向けて流体が流れて該ろ材に付着した付着物を洗い流すようになっていることを特徴とする請求項１に記載のフィルタエレメント。
3. 前記ガイド軸には、前記弁体の下端部に当接して該弁体を前記上蓋部に向けて付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタエレメント。
4. 複数のフィルタエレメントを収納した略中空円筒状のハウジングを備え、外部から流入する流体のろ過を行いながら、順番に該フィルタエレメントの洗浄を行う逆洗型ろ過装置であって、
   前記ハウジング内部を上側エリアと下側エリアの２つのエリアに仕切る棚板と、
   前記ハウジングの下方側に形成されて且つろ過対象の流体を前記下側エリアに流入させる装置入口と、
   前記ハウジングの上方側に形成され且つ前記上側エリアからろ過された流体を排出させる装置出口と、
   前記ハウジングの中心部に配置され且つ回転自在に形成された回転軸と、
   前記回転軸に接続されて該回転軸の回転に伴い動作する逆洗アームとを有し、
   前記フィルタエレメントは、両端が貫通している中空筒状に形成されたろ材と、前記ろ材の上端部を塞ぐ上蓋部と、前記上蓋部に取り付けられ且つ前記ろ材の筒内において前記ろ材の上端部から下端部に向けて伸びるガイド棒と、前記上蓋部を貫通する上孔と、前記ガイド棒に摺動自在に支持され且つ該ろ材の筒内を流れる流体からの圧力により該ガイド棒に沿って移動して前記上孔を開閉する弁体とを有し、
   前記棚板には、複数の貫通孔が穿設され、各貫通孔には、それぞれ、前記フィルタエレメントの下端部が嵌合・固定され、前記ハウジングの下側エリアが前記ろ材の筒内と連通しており、
   前記逆洗アームは、その一端部が前記棚板の下端面に当接しながら移動し、前記複数の貫通孔のいずれかに接続され、該接続した貫通孔に挿嵌・固定されたフィルタエレメントと連通するようになっており、
   前記逆洗アームと連通していない前記フィルタエレメントには、前記装置入口から流入した流体が前記貫通孔を介して前記ろ材の筒内に流入するようになっており、該筒内に流体が流入すると前記弁体が該流入する流体により前記ろ材の上端部に向けて付勢され前記上蓋部に当接して前記上孔を閉鎖すると共に、該流入した流体が前記ろ材を通過して該流体がろ過され、このろ過された流体が前記装置出口から排出され、
   前記逆洗アームと連通しているフィルタエレメントには、前記フィルタエレメントの外側であって且つ前記上側エリアを流れる流体が前記ろ材を通過して該ろ材の筒内に流入して逆洗アームに流れていくようになっていると共に、前記上側エリアを流れる流体が前記上孔から該ろ材の筒内に流入して前記弁体を該ろ材の下端部に向けて付勢して前記上蓋部から該弁体を離間させ該上孔を開放させ、該開放した該上孔から前記フィルタ入口に向けて流体が流れることにより該ろ材に付着した付着物が洗い流されるようになっていることを特徴とする逆洗型ろ過装置。

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