JP2018149485A - バネ式異物除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な形態で構成でき、逆洗時の排出液体の排出と濾過用バネの伸長とのタイミングを自動的に適切に同調できるバネ式異物除去装置を提供する。
【解決手段】異物を濾しとる濾過用バネ１０と、濾過用バネ１０の上端側に接続されて上方へ延長されて設けられ、異物が除去された被処理液体を吐出させる流路になっている吐出側管路部２０と、濾過用バネ１０を内包し、被処理液体を濾過用バネ１０の外側に導入して満たすための導入側管路部３０と、濾過用バネ１０の下端面を塞ぐプラグ部１１の下側にフランジ状に設けられ、上面側の当接部を構成する弁体１３と、導入側管路部３０における下端部の内側に排出連通孔を形成するフランジ状に設けられ、弁体１３に対応して下面側が当接部を構成する弁座３６と、導入側管路部３０の下側に延設された液体排出管路４０と、液体排出管路４０に配された開閉弁４５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイルスプリングの形態に設けられて上下方向に起立した状態に配置され、螺旋状に巻かれた線材の隣り合う部分同士の隙間を利用して被処理液体を外側から内側へ通過させる際に異物を濾しとる構成に設けられた濾過用バネを備えるバネ式異物除去装置に関する。

従来のバネ式異物除去装置としては、密巻きコイルの初期荷重よりも重い自重を持ち、かつ自重よりも大きい浮力を持つ浮きの、押し棒を濾過水槽側から隔壁の連通孔を通して汚水槽側にある密巻きコイル内に挿通する構成で、逆洗の際、前記浮きは濾過槽内の水位の下降に伴い下降し、前記押し棒で密巻きコイルの底板に自重を作用させて該密巻きコイルを伸張し、前記密巻きコイルの隙間の部分に濾過抵抗で食い込んでいる濾過用微粒子の拘束力を解放し確実に洗い流されるようにする（特許文献１参照）ものが、提案されている。

また、従来の他のバネ式異物除去装置としては、金属線をコイル状に巻いたバネフィルターの底部に磁石を設け、前記バネフィルターが挿入されたフィルターハウジングの底部に電磁石を設け、逆洗浄時に、前記電磁石の磁界により、前記バネフィルターに設けられた磁石を引っ張り、バネフィルターを伸縮させことにより、バネフィルター表面に付着した濾過対象物を洗浄除去する濾過用バネフィルターであって、前記金属線をコイル状に巻いたバネフィルターを１つ以上、内側に同心円状に配置し、前記フィルターハウジングの大きさを変えずに、濾過表面積を増加させる（特許文献２参照）ものが、提案されている。

また、バネ式異物除去装置を用いる装置システムとしては、先に本出願人によって、汚染水を除去するろ過砂が内部に堆積・貯留された筒状のろ過槽を備え、ろ過砂の吸着力が低下したときには、逆洗工程を行って汚染されたろ過砂を浄化するように構成され、逆洗水を貯留して逆洗工程のときには静圧力によって逆洗水を送水してろ過槽の下部から逆洗水をそのろ過槽の内部へ導入できるようにろ過槽よりも上方に配された逆洗水供給槽と、ろ過槽の側壁に設けられ、ろ過浄化工程でのろ過砂が堆積した上面位置及び逆洗工程での逆洗水の流れによって浮き上がったろ過砂の上面位置の両方を見ることができる上下方向の長さを備える監視用覗き窓部とを具備するろ過砂を用いる水処理装置（特許文献３参照）が開示されている。これによれば、ろ過浄化工程及び逆洗工程の状況を適切に検知でき、より効率良く短時間で確実且つ安定的に浄化ができる。

特開２００１−２７６５１６号公報（第１頁） 特開２０１４−２１３２４１号公報（第１頁） 特開２０１５−１３２２１号公報（第１頁）

バネ式異物除去装置に関して解決しようとする課題は、従来の構成では、逆洗時に濾過用バネを伸長させるために、被処理液体の重み以外の作動力を生じる特別な構成を備えるもので、簡易な形態の構成にならず、逆洗時の排出液体の排出のタイミングと、濾過用バネの伸長のタイミングとが自動的には適切なシンクロナイズ状態にはならないという点にある。

そこで、本発明の目的は、簡易な形態で構成でき、逆洗時の排出液体の排出のタイミングと、濾過用バネの伸長のタイミングとを自動的に適切な同調状態にすることができるバネ式異物除去装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかるバネ式異物除去装置の一形態によれば、コイルスプリングの形態に設けられて上下方向に起立した状態に配置され、螺旋状に巻かれた線材の隣り合う部分同士の隙間を利用して被処理液体を外側から内側へ通過させる際に異物を濾しとる構成に設けられた濾過用バネを備えるバネ式異物除去装置であって、前記濾過用バネの上端側に接続されて上方へ延長されて設けられ、該濾過用バネの内側に連通されていることで、異物が除去された被処理液体を吐出させる流路になっている吐出側管路部と、前記濾過用バネを内包し、被処理液体が該濾過用バネの外側に導入されて満たされる導入スペースを形成する構成に設けられた導入側管路部と、前記濾過用バネの下端面を塞ぐプラグ部の下側にフランジ状に設けられ、上面側が流路を塞ぐための上面側の当接部を構成する弁体と、前記導入側管路部における下端部の内側に排出連通孔を形成するフランジ状に設けられ、前記弁体の上面側の当接部に対応して下面側が被当接部を構成する弁座と、前記導入側管路部の下側に延設された液体排出管路と、該液体排出管路に配された開閉弁とを備える。

また、本発明にかかるバネ式異物除去装置の一形態によれば、前記弁体が、円柱状に設けられた前記プラグ部の下側に、該プラグ部より小径に形成された絞り軸部を介し、円形状に設けられていることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかるバネ式異物除去装置の一形態によれば、前記導入側管路部が、円筒状の吐出側管路部の下部と前記濾過用バネとを、同心に内包する円筒状の流路管として構成され、前記濾過用バネの伸縮が横方向に振れないで上下方向になされるように、該濾過用バネの外周面と前記導入側管路部の内周面との間に、上下に筋状に配置された複数の筋状案内部材を備えることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかるバネ式異物除去装置の一形態によれば、前記筋状案内部材が、上端リング部と下端リング部との間に固定された状態になっており、上端リング部が導入側管路部の中途部に固定されることによって該導入側管路部の内部に設置され、前記下端リング部が前記弁座を構成していることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかるバネ式異物除去装置の一形態によれば、前記導入側管路部の濾過用バネを内包する部分が、透明円筒管によって構成されていることを特徴とすることができる。

本発明にかかるバネ式異物除去装置によれば、被処理液体の重みに起因する作動力によって濾過用バネを伸長させることができるため、簡易な形態で構成でき、逆洗時の排出液体の排出のタイミングと、濾過用バネの伸長のタイミングとを自動的に適切な同調状態にすることができるという特別有利な効果を奏する。

本発明に係るバネ式異物除去装置が接続されて利用されているろ過砂を用いる水処理装置の形態例を示す正面図である。 本発明に係るバネ式異物除去装置の形態例における濾過運転の状態を示す断面図である。 本発明に係るバネ式異物除去装置の形態例における逆洗の状態を示す断面図である。 本発明に係る筋状案内部材及び弁座の形態例を示す説明図であって、（ａ）上面端面図、（ｂ）側面図、（ｃ）底面端面図である。 図４の形態例のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。

以下、本発明に係るバネ式異物除去装置の形態例を添付図面（図１〜５）に基づいて詳細に説明する。このバネ式異物除去装置１は、図１〜３に示すように、基本構成として、コイルスプリングの形態に設けられて上下方向に起立した状態に配置され、螺旋状に巻かれた線材の隣り合う部分同士の隙間を利用して被処理液体を外側から内側へ通過させる際に異物を濾しとる構成に設けられた濾過用バネ１０を備えるものである。

２０は吐出側管路部であり、図２、３に示すように、濾過用バネ１０の上端側に接続されて上方へ延長されて設けられ、その濾過用バネ１０の内側に連通されていることで、異物が除去された被処理液体を吐出させる流路になっている。本形態例の吐出側管路部２０は、図１に示すように、大気開放上端口２１まで連通して上端で大気に開放されていると共に、その大気開放上端口２１よりも下側の吐出側管路部２０に側方へ開口・連通するように設けられた流路配管である被処理液の吐出接続口２２に連通している。なお、図１の形態例では、この被処理液の吐出接続口２２は、後述するろ過砂を用いる水処理装置２の被処理水の導入管部２ｂに接続されている。

また、本形態例の吐出側管路部２０は、長尺で上下方向に起立した状態に配置される円筒管を主な構成要素として設けられており、その円筒管の下端部に、濾過用バネ１０の上部の螺旋部がネジ込み状態に装着されていることで、その濾過用バネ１０が吊り下げ状態に固定されている。

３０は導入側管路部であり、濾過用バネ１０を内包し、被処理液体がその濾過用バネ１０の外側に導入されて満たされる導入スペース３１を形成する構成に設けられている。

本形態例の導入側管路部３０は、濾過用バネ１０を内包する下側の管路部３０ｂの部位と、その部位の上側に連設された上側の管路部３０ａであって、吐出側管路部２０を内包するように形成された部位とによって構成されている。なお、本形態例の上側の管路部３０ａと下側の管路部３０ｂとは、図１〜３に示すように、フランジ構造３７によって連結されている。このフランジ構造３７は、後述する上端リング部３４を挟んで一対のパッキン３８で水密シールする構成に設けられている。また、本形態例では、導入側管路部３０の濾過用バネ１０を内包する部分である下側の管路部３０ｂが、透明円筒管によって構成されている。

１３は弁体であり、濾過用バネ１０の下端面を塞ぐプラグ部１１の下側に一体的に連設されたフランジ状に設けられ、上面側が流路を塞ぐための上面側の当接部１３ａを構成する。本形態例では、プラグ部１１に、濾過用バネ１０の下部の螺旋部がネジ込み状態に装着・固定されていることで、その濾過用バネ１０の下側に弁体１３が一体的に連設される形態になっている。これによれば、弁体１３は、濾過用バネ１０の伸縮に伴って上下に変位・移動できるように設けられている。

３６は弁座であり、導入側管路部３０における下端部の内側に排出連通孔３６ａ（図３、図４（ｃ）、図５参照）を備えるフランジ状に設けられ、弁体１３の上面側の当接部１３ａに対応して下面側が被当接部３６ｂを構成する。なお、この弁座３６と、前記の弁体１３とによる弁機構は、濾過用バネ１０について逆洗をする際に開いて逆洗された異物が混入された被処理液体が排出されるように機能するもので、厳密なシール性は要求されない。また、本形態例の弁体１３の上面側の当接部１３ａと弁座３６の被当接部とは、平面接触によって閉じるシール形態になっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、線接触など他の接触形態であってもよく、さらにＯ‐リングを含むゴム材などのシール材を介して接触させる構成であってもよい。

４０は液体排出管路であり、導入側管路部３０の下側に一体的に延設された形態に設けられている。本形態例の液体排出管路４０は、導入側管路部３０の下端側の部分を構成する透明円筒管の下端部４０ａと、その下端部４０ａからフランジ構造４１によって連結されたドレン配管４０ｂ（図１参照）とを構成要素として設けられている。なお、フランジ構造４１は、パッキン４２によって水密シールされている。

４５は開閉弁であり、液体排出管路４０に配されている。本形態例の開閉弁４５は、ドレン配管４０ｂに接続されて、液体排出管路４０の一部を構成すると共に、その流路を外部（大気）に対して開閉できるように配設されている。なお、本形態例の開閉弁４５は、電磁弁であり、電気的に制御できるように設けられている。

これによれば、下部に位置する開閉弁４５を開いたときに重力によって落下して排出される被処理液体の重みに起因する作動力によって、濾過用バネを伸長させて弁座３６に対する弁体１３の当接による閉塞状態を解除・開口させて、液体排出管路４０から導入側管路部３０及び濾過用バネ１０を介して吐出側管路部２０まで連通・開放させることができる。

この動作によれば、開閉弁４５を開いて大気に開放するという操作だけによって、自動的に濾過用バネ１０が伸び、それに伴って図３に示すように自動的に、その濾過用バネ１０について逆洗が始まる。このため、逆洗機構を簡易な形態で構成でき、逆洗時の排出液体（異物が取り込まれた被処理液体）の排出のタイミングと、濾過用バネの伸長のタイミングとを自動的に適切な同調状態にすることができるという特別有利な効果を奏する。

本形態例の弁体１３は、円柱状に設けられたプラグ部１１の下側に、そのプラグ部１１より小径に形成されて一体的に連設された絞り軸部１２を介し、円形状に設けられている。 この弁体１３と弁座３６とによる弁機構の形態によれば、弁座３６の内周の排出連通孔３６ａに、その排出連通孔３６ａよりも通液のために小径に設けられた絞り軸部１２が遊嵌状態に挿通されることで、弁座３６の下側に弁体１３が位置される構成に設けられている。

本形態例の導入側管路部３０は、円筒状の吐出側管路部２０の下部と濾過用バネ１０とを、同心に内包する円筒状の流路管として構成され、濾過用バネ１０の伸縮が横方向に振れないで上下方向になされるように、その濾過用バネの外周面１０ａと導入側管路部の内周面３０ｃとの間に、上下に筋状に配置された複数の筋状案内部材３３を備えている。これによれば、濾過用バネ１０を導入側管路部３０に上下に延びるように適切に位置させ、異物除去の集塵性能を、安定化させて向上できる。

本形態例の筋状案内部材３３は、上端リング部３４と下端リング部３５との間に固定された状態になっており、上端リング部３４が導入側管路部３０の中途部（本形態例ではフランジ構造３７）に固定されることによってその導入側管路部３０の内部に設置され、下端リング部３５が弁座３６を構成している。これによれば、濾過用バネ１０が伸縮されることで、導入側管路部３０の下部でその導入側管路部３０を開閉できる弁体１３と弁座３６とによって構成される弁機構を、簡易な構造であると共に、納まりがよい形態によって適切に構成できる。

また、本形態例では、上端リング部３４と下端リング部３５とに設けられた溝に、筋状案内部材３３の各端部が嵌められる組立形態になっているが、この形態に限定されることはなく、３Ｄプリンタなどによる一体成形として構成してもよいし、金属材で形成する場合などは溶接構造であってもよく、仕様に応じて適宜に設計できるのは勿論である。さらに、弁座３６を配設する構成は、本形態例に限定されるものではなく、下端リング部３５に相当する形態の構成を、導入側管路部３０における下端部の内側に適宜に固定した状態とすればよく、既知の配設・固定手段を用いて適宜に行うことができるのは勿論である。

次に、本形態例の作動形態について、図１〜３に基づいて説明する。
先ず、濾過工程においては、図１に示す開閉弁４５が閉じていると共に、図２に示すように、弁座３６の被当接部３６ｂに弁体１３の上面側の当接部が当接しており、導入側管路部３０の下側が閉じた状態になっている。この状態で、逆止弁３９（図１参照）を介して導入口配管３２から被処理液体が導入される通水状態（濾過工程の運転状態）では、導入された被処理液体が、導入側管路部３０へ下降して導入され、濾過用バネ１０によって濾過されて、吐出側管路部２０及び被処理液の吐出接続口２２を通って、ろ過砂を用いる水処理装置２の側へ供給されることになる。

このとき、本形態例の濾過用バネ１０は、所要の変位量に引っ張られて伸び、初期の負荷（予圧）が与えられた状態になっており、所要の圧力が作用しないと弁体１３と弁座３６とによる弁機構が開かない状態なっている。このように、濾過用バネ１０に予圧が与えられた状態になっているため、濾過用バネ１０は適度に張られた伸張状態となり、濾過をする隙間が適度且つ安定的に維持され、安定的な濾過を行うことができる。なお、この濾過用バネの伸張状態は、例えば、絞り軸部１２の長さを、変更・調整することで行うことができる。例えば、絞り軸部１２の長さを短くすれば、濾過用バネ１０がより引っ張られて伸び、より大きな予圧が与えられることになる。

そして、逆洗工程においては、図１に示す開閉弁４５が開かれることで、図３に示すように、弁座３６の被当接部３６ｂから弁体１３の上面側の当接部が離れ、導入側管路部３０の下端が開いた状態になる。これは、開閉弁４５が開くことで、液体排出管路４０から被処理液体が重力によって落下するように下降することになり、これによって、液体排出管路４０内が負圧（真空）になって弁体１３を下方へ引き込むように下降させる力が作用するためである。このため、弁体１３は濾過用バネ１０の上方への付勢力に抗してその濾過用バネ１０を下方へ伸長させるように引っ張ることになり、弁座３６と弁体１３とによって構成される弁機構が一気に開き、異物が取り込まれた被処理液体（廃液）が排出され、濾過用バネ１０の逆洗が始まることになる。このように逆洗が始まると、廃液の流れによる動圧によって、弁体１３による弁機構の開いた状態が維持され、廃液の排出が継続してなされ、異物が洗い流されて除去される。

この際に、濾過用バネ１０が伸長された状態となるため、螺旋状に巻かれた線材の隣り合う部分同士の隙間の間隔が若干広くなり、その隙間に挟まった異物を適切に剥がして効率よく除去することができる。なお、この際に、濾過用バネ１０は、通液抵抗と吐出側管路部２０の静圧の高さの関係によって、その内側の液圧力が常に高いことになり、逆洗が適切になされることになる。

逆洗工程が終わると、濾過用バネ１０は、その付勢力によって直ちに縮長し、濾過工程の状態に自動的に戻る。これは、逆洗工程が終わる際には、廃液の流れがほとんどなくなることで、弁体１３を下方へ押す動圧を含む圧力が一気に低下し、濾過用バネ１０を伸長させる力が一気に低下することによる。これによれば、濾過用バネ１０が縮んで元に戻るまでに、廃液がほとんど全て排出され、その廃液に取り込まれた異物を効果的に排出できる。そして、この逆洗工程の後に、開閉弁４５が閉じられると、濾過工程が再開される。この濾過工程と逆洗工程を繰り返すことで、異物の除去を、連続的に効率良く行うことができる。

以上に説明した本発明に係るバネ式異物除去装置は、図１に示すように、ろ過砂を用いる水処理装置へ被処理液体（汚染水）を導入する前段階の浄水化装置（プレクリーナ）として、利用することができる。このプレクリーナの機能によれば、ろ過砂で適切に濾過されるものよりも大きな異物を、捕集して逆洗工程によって逆洗廃液に伴わせて除去することができる。なお、ろ過砂を用いる水処理装置２は、図１に示すように、ろ過砂水槽２ａ、被処理水の導入管部２ｂ、逆洗廃水の排出管部２ｃを備えるものであって、例えば特許文献３に記載されたものであり、構成の詳細については、説明を省略する。なお、本発明に係るバネ式異物除去装置は、本形態例に限定されるものではなく、他の被処理液体の洗浄を行う場合の浄化装置やプレクリーナとして用いることができるのは勿論である。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明は以上の形態例に限定されるものではなく、汚水（被処理水）だけでなく他の液体の被処理液の洗浄に用いることができるなど、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

１ バネ式異物除去装置
２ ろ過砂を用いる水処理装置
２ａ ろ過砂水槽
２ｂ 被処理水の導入管部
２ｃ 逆洗廃水の排出管部
１０ 濾過用バネ
１０ａ 濾過用バネの外周面
１１ プラグ部
１２ 絞り軸部
１３ 弁体
１３ａ 上面側の当接部
２０ 吐出側管路部
２１ 大気開放上端口
２２ 被処理液の吐出接続口
３０ 導入側管路部
３０ａ 上側の管路部
３０ｂ 下側の管路部
３０ｃ 導入側管路部の内周面
３１ 導入スペース
３２ 導入口配管
３３ 筋状案内部材
３４ 上端リング部
３５ 下端リング部
３６ 弁座
３６ａ 排出連通孔
３６ｂ 被当接部
３７ フランジ構造
３８ パッキン
３９ 逆止弁
４０ 液体排出管路
４０ａ 透明円筒管の下端部
４０ｂ ドレン配管
４１ フランジ構造
４２ パッキン
４５ 開閉弁

Claims (5)

1. コイルスプリングの形態に設けられて上下方向に起立した状態に配置され、螺旋状に巻かれた線材の隣り合う部分同士の隙間を利用して被処理液体を外側から内側へ通過させる際に異物を濾しとる構成に設けられた濾過用バネを備えるバネ式異物除去装置であって、
   前記濾過用バネの上端側に接続されて上方へ延長されて設けられ、該濾過用バネの内側に連通されていることで、異物が除去された被処理液体を吐出させる流路になっている吐出側管路部と、
   前記濾過用バネを内包し、被処理液体が該濾過用バネの外側に導入されて満たされる導入スペースを形成する構成に設けられた導入側管路部と、
   前記濾過用バネの下端面を塞ぐプラグ部の下側にフランジ状に設けられ、上面側が流路を塞ぐための上面側の当接部を構成する弁体と、
   前記導入側管路部における下端部の内側に排出連通孔を形成するフランジ状に設けられ、前記弁体の上面側の当接部に対応して下面側が当接部を構成する弁座と、
   前記導入側管路部の下側に延設された液体排出管路と、
   該液体排出管路に配された開閉弁とを備えることを特徴とするバネ式異物除去装置。
2. 前記弁体が、円柱状に設けられた前記プラグ部の下側に、該プラグ部より小径に形成されてた絞り軸部を介し、円形状に設けられていることを特徴とする請求項１記載のバネ式異物除去装置。
3. 前記導入側管路部が、円筒状の吐出側管路部の下部と前記濾過用バネとを、同心に内包する円筒状の流路管として構成され、前記濾過用バネの伸縮が横方向に振れないで上下方向になされるように、該濾過用バネの外周面と前記導入側管路部の内周面との間に、上下に筋状に配置された複数の筋状案内部材を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のバネ式異物除去装置。
4. 前記筋状案内部材が、上端リング部と下端リング部との間に固定された状態になっており、上端リング部が導入側管路部の中途部に固定されることによって該導入側管路部の内部に設置され、前記下端リング部が前記弁座を構成していることを特徴とする請求項３記載のバネ式異物除去装置。
5. 前記導入側管路部の濾過用バネを内包する部分が、透明円筒管によって構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバネ式異物除去装置。

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