以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明による濾過装置の第1の実施形態の全体構成を示す説明図である。(a)は(b)のB−B線断面図であり、(b)は(a)のA−A線断面図である。この濾過装置は、例えば船舶のバラスト水を濾過するもので、流体を流体入口からフィルターを通過して流体出口から流出させて濾過を行うとともに、後述する逆洗ヘッド等を用いずに、外部の配管系により流体の流路を切替えて、流体を流体出口からフィルターを通過して流体入口へ流すことによりフィルターの逆洗を行なうものである。この濾過装置は、ケーシング1と、隔壁2と、フィルターエレメント3とを有し、さらに高圧洗浄機構5を備えてなる。
前記ケーシング1は、濾過装置の外殻をなすもので、ケーシング本体1aとケーシング蓋1bとからなる。ケーシング本体1aは、有底の筒状(例えば円筒形状)、直方体形状などに形成され、例えば側壁上部に外部から流体が流入する流体入口6を有すると共に、側壁下部に内部で濾過された流体を外部へ流出する流体出口7を有している。ケーシング蓋1bは、ケーシング本体1aの上に載置されケーシング1内部を密封する蓋である。蓋1bには高圧洗浄機構5を設置するための貫通孔1cが設けられ、これは後述する小フランジ57で密閉されている。ケーシング1の材質は、金属又は合成樹脂などであり、その形状・大きさは、濾過装置の使用目的、通過させる流体の種類、量、設置場所などに応じて適宜決めればよい。
前記ケーシング1の内部の下部には、隔壁2が水平に設けられている。この隔壁2は、ケーシング1内部を流体入口6と連通し濾過前の流体が収容される原液室8(上側)と、前記流体出口7と連通し濾過後の流体が収容される濾液室9(下側)とに隔離する壁である。この隔壁2の中央部には貫通孔が設けられ、これに嵌合して筒状部分10が上側に突設されている。
前記ケーシング1の内部にて隔壁2の上側には、円筒状のフィルターエレメント3が、前記原液室8内に垂直方向に設けられ、その下端部が前記筒状部分10に貫通されて回動可能に保持され、筒状部分10の内部を介して原液室8と連通している。このフィルターエレメント3は、流体を前記原液室側から前記濾液室側へ通過させて濾過するフィルターとなるもので、円筒面を成す濾材31と、前記下端部を成す下側閉塞板32と、上端部を成す上側閉塞板33とを有し、対象となる流体を外側から内側に向けて濾材31を通過させ流体中に含まれる固形分やゲル状の塵埃等を捕捉して濾過するものである。
濾材31は、図7に示す従来の濾材と同様に、複数層に重ねられており最外層が最も細かい網目になっているものであればよく、例えば、複数積層した金網を焼結して保形性を高め円筒状に成形して焼結したものや、円筒状のノッチワイヤからなるもの、ウェッジワイヤからなるもの等がある。焼結したものの場合は、最内層の網目の大きさは10〜200μmのもの、それより内側の層の網目の大きさは200〜5000μmのものの中から適宜選定すればよい。この場合、最外層以外の補強メッシュや保護メッシュは、フィルターエレメント3の強度に係わるものであり、必要な強度が得られるようにその層数、網目の大きさ及び線材径を選択する。また、メッシュの織り方は、平織り、綾織り、朱子織り、畳織り、綾畳織り等が適用できる。なお、最内層を金網として、その外側に例えば角穴が無数に穿設された円筒状のパンチングプレートや、複数本の細いロッドを縦横方向に並べた補強部材を配設した状態で焼結してもよい。
前記下側閉塞板32は円板状を成し、外周が前記円筒状の濾材31に嵌合されてこれと固定されており、中央部には貫通孔34が設けられて、これに前記筒状部分10が回動可能に嵌合している。貫通孔34の内周には溝が設けられてOリング12が設けられ、筒状部分10の外周との間にシールを形成している。下側閉塞板32の下面と前記隔壁2の上面との間には、軸受11が設けられ、フィルターエレメント3の重量を支えるとともに回動可能に保持している。
一方、前記上側閉塞板33も円板状を成し、外周が前記筒状の濾材31に嵌合されてこれと固定されている。この上側閉塞板33の中央部は、前記ケーシング蓋1bの上側に設けられたギアードモータ13からケーシング蓋部1bの貫通孔1dを通過して伸びる回転軸14と連結されている。これにより、フィルターエレメント3は、ギアードモータ13により、回動できるようになっている。なお、上側閉塞板33の上面と、ケーシング蓋1bの下面との間にも軸受15が設けられ、また、前記貫通孔1dの内周にはOリング16が設けられ、回転軸14との間のシールを形成している。
ここで、本発明においては、濾液室9内部に高圧洗浄機構5が設けられている。この高圧洗浄機構5は、原液室8側から濾材31を通過するように高圧の流体を噴射し、濾材31の内部や濾液室9側表面、すなわち濾液室9に連通するフィルターエレメント3の内部側表面、の付着物を高圧洗浄により除去するもので、本実施形態では、高圧ポンプ等で加圧された流体(清浄水)を原液室側に設けられた2つのノズル53a、53bから噴射するとともに、該ノズル53a、53bを円筒状のフィルターエレメント3の軸と平行方向に往復移動させて、濾材31の全長に対して流体を噴射できるようになっている。逆洗時と同様に、フィルターエレメント3をギアードモータ13で回転させながら流体噴射を行うことにより、濾材31の全面を高圧洗浄できるようになっている。
高圧洗浄機構5は、図2に示すように、内管51と、移動シリンダ52と、2つのノズル53a,53bと、2つの流体供給路54a,54bと、を有する。
内管51は、筒状の部材で、長さ方向両側のガイド部分51a,51bと中央部の円盤状に突設されたピストン部51cとからなる。下側ガイド部分51bの下端は、隔壁2の上面に設けられた座56に着脱自在に嵌合され固定される。また、上側ガイド部分51aの上端部近傍の外周には円盤状の小フランジ57が嵌合され、この小フランジ57をケーシング蓋1bの上面に前記貫通孔1cを覆うように固定することにより、高圧洗浄機構5全体がケーシング1に対して固定される。この構造により、高圧洗浄機構5全体が、ケーシング1を分解せずに、前記貫通孔1cを通ってケーシング1から着脱できるように構成されている。内管51の両端部は封止され、内部は空洞で2つの流体供給路54a,54bが収容されている。
前記移動シリンダ52は、前記ピストン部51cの外周に嵌合されるとともに、両端部が閉塞されてその閉塞部分に形成された貫通孔に前記ガイド部分51a,51bの外周が嵌合されて、前記内管51の軸方向に移動可能に設けられている。これらの各嵌合部分はOリング等でシールされ、移動シリンダ52内部の前記ピストン部51cの両側には、前記各々の流体供給路54a,54bに連通する流体室55a,55bが形成されている。
移動シリンダ52の両端部には、流体室55a,55bに各々連通する2つのノズル53a,53bが取付けられている。
前記2つの流体供給路54a,54bは、外部から内管51の内部を通って、流体室55a,55bに連通するように設けられている。例えば加圧ポンプ等で加圧された高圧(PH)の清浄水などの流体は、三方弁VHで制御されて2つの流体供給路54a,54bに交互に供給され、流体室55a,55bへ供給されて、移動シリンダ52を各々上方向・下方向に移動させつつ、移動シリンダ52に取付けられたノズル53a,53bから流体を噴射するようになっている。尚、流体供給路54a,54bの管路抵抗はノズル53a,53bの管路抵抗より十分低く構成されている。
尚、この高圧洗浄は、噴射速度が減殺されないように、濾過装置内、特に原液室8内の流体を抜いた状態で行うことができる。図1のように流体入口6の位置が高いと、流体入口6からでは原液室8内の流体を抜ききれない場合があるので、原液室8の流体を濾過装置外部へ排出する高圧洗浄排出口17が、ケーシング本体1aの原液室8の下端近くに設けられている。この高圧洗浄排出口17にも開閉バルブ(高圧洗浄排出バルブVE)が設けられ、高圧洗浄時のみ該バルブを開放する。本実施形態ではこのバルブVEは手動バルブとしているが、自動バルブとしてもよい。但し、後述するように原液室8内の流体を抜かないで高圧洗浄を行うこともでき、その場合や、流体入口6の位置が低い場合は、高圧洗浄排出口17や高圧洗浄排出バルブVEは必ずしも必要ない。
また、本実施形態では、高圧洗浄機構5のノズル53a,53bは、上面視で濾材31の原液室8側の表面に対して斜めに流体を噴射するように設けられている(図1(a)参照)。これは、垂直に流体を噴射すると、濾材31の原液室8側の表面に残留している付着物を濾材31内部に押し込んで目詰まりを起こす場合があるからである。このため、流体を濾材31の原液室8側の表面に対して斜めに噴射して流体の一部が濾材31を通過せずに前記表面に沿った噴流となって、濾材31の原液室側の表面の付着物をも除去するようにしている。これにより、この付着物が流体噴射により濾材31内部に押し込まれて目詰まりを生ずるという問題を回避しつつ、濾材31を通過する噴射流体で濾材31内部や濾液室9側の表面の付着物を除去できる。本実施形態のようにフィルターエレメント3を回転させながら流体噴射を行う場合、流体の噴射方向は、回転による濾材31の表面の移動方向に対して「向かい風」になるように傾けるのが好ましい(図1(a)参照)。噴射された流体はノズル53a,53bから通常円錐状に広がるので、これにより、回転してきた濾材31部分の原液室8側の表面の付着物を、まず浅い角度(円筒面への接線よりやや内側方向)の噴射流体で除去し、次に、表面に付着物のない該濾材31部分に、より大きい角度の噴射流体を通過させて、濾材31内部や濾液室39側、すなわちフィルターエレメント3の内部側の表面の付着物を除去することができるからである。
但し、ノズル53a,53bは、濾材31の表面に対して垂直に流体を噴射するように設けてもよく、特に濾材31の原液室8側表面が十分に清浄な場合などは、濾材31の表面に対して垂直に流体を噴射した方が良い場合がある。
濾材31とノズル53a,53bとの距離、高圧洗浄流体の圧力や噴射形状は、洗浄すべき濾材の性状等に合わせて適宜設定する。一般的に、高圧洗浄流体の圧力を高く設定するほど捕捉物除去効果が高くなるが、高すぎると濾材にダメージを与えたり、大型の加圧ポンプが必要になったりするので好ましくない。高圧洗浄機構5に供給される高圧洗浄流体の圧力としては、本実施形態の濾過装置で複数積層した金網を焼結した濾材を高圧洗浄する場合、原液室8の流体(海水)を抜いて洗浄する場合は5〜150kg/cm2、好ましくは10〜100kg/cm2、原液室8の流体を抜かないで洗浄する場合は10〜200kg/cm2、好ましくは20〜150kg/cm2に設定する。
濾過装置に接続する濾過対象流体の外部の配管系としては、ケーシング1の流体入口6には、入口側分岐管21が接続され、その一方の枝21aは、途中に入口側バルブVIを有して1次圧(P1)を有する原液供給源と接続され、他方の枝21bは、途中にドレインバルブVBを有して例えば大気圧(P0)に開放されたドレイン側へ接続されている。一方、ケーシング1の流体出口7には、出口側配管22が接続され、この出口側配管22は、途中に出口側バルブVOを有して、2次圧(P2)を有する濾液貯留槽等に接続されている。これにより、入口側バルブVIと出口側バルブVOを開放し、ドレインバルブVBを閉塞して、流体を流体入口6から流体出口7へ流す濾過状態と、入口側バルブVIを閉塞し、出口側バルブVOとドレインバルブVBを開放して、流体を流体出口7から流体入口6へ逆流させる逆洗とを切替えることができる。
図3は、複数の濾過装置を並列に設けた場合の配管の一例を示しており、この場合、各濾過装置の前記一方の枝21aは合流して流体供給源に接続され、他方の枝21bは合流してドレインに接続され、出口側配管22は合流して濾液貯留槽等に接続されている。尚、合流前の出口側配管22には、図示省略の逆洗時のライン圧調整機構が設けられている。各濾過装置の入口側バルブVI1〜3、出口側バルブVO1〜3、ドレインバルブVB1〜3を開閉することにより、各濾過装置の動作(濾過、逆洗、高圧洗浄)を個別に切替えられるようになっている。
次に、以上のように構成された第1の実施形態の濾過装置の動作について、図1を参照して説明する。濾過時、逆洗時とも、フィルターエレメント3の回転は停止している。
濾過時においては、濾過装置の入口側バルブVIと出口側バルブVOが開放され、ドレインバルブVBが閉塞される。この入口側の流体の圧力(1次圧P1)は、ポンプ(遠心ポンプ等)で加圧され、出口側の圧力(2次圧P2)より高いので、これにより、濾過すべき流体は、実線の矢印で示すように、流体入口6からケーシング1の原液室8に流入し、円筒状の濾材31を通過して、濾液室9に連通するフィルターエレメント3の内部へ流入することにより、濾過される。濾材31を通過し濾過された流体は、濾液室9から流体出口7を通って外部へ流出する。
逆洗時においては、濾過装置の入口側バルブVIは閉塞され、出口側バルブVOとドレインバルブVBが開放される。これにより、濾過装置の流体入口6は、ドレイン配管を通して大気圧P0に開放された低圧側に連通されて圧力が低下し、濾過装置の流体出口7の圧力(2次圧P2)より低くなるので、流体は、白抜きの矢印で示すように、流体出口7から濾液室9、フィルターエレメント3を通過し、原液室8を通って、流体入口6に逆流する。このフィルターエレメント3を通過する逆洗流により、濾材31の全面が逆洗される。逆洗は、濾過装置の使用条件(濾過速度や流体中の異物の量、圧損など)に応じて、所定の頻度で所定の時間行う。
高圧洗浄は、逆洗を行って濾材31の原液室側表面の捕捉物を除去してから行うと効果的である。高圧洗浄時に濾材31の原液室8側の表面の捕捉物を濾材31内部に押し込んで目詰まりを起こすという前記問題を、低減することができるからである。高圧洗浄は、濾過装置の流体を抜かないで行うことができ、または、濾過装置の流体を抜いた状態で行うこともできる。すなわち、流体を抜かないで高圧洗浄を行う場合は、通常の濾過中に行うことができるので、装置のダウンタイムを低減することができる。一方、濾過動作を停止して濾過装置の流体を抜いた状態で行う場合は、噴射速度が減殺されず、洗浄効果を高めることができる。尚、濾過装置の流体を抜くには、入口側バルブVI及び出口側バルブVOを閉塞し、高圧洗浄排出バルブVE(及び図示省略のエアべント弁)を開放して濾過装置の原液室8の流体を排出する。
いずれの場合も、高圧洗浄機構5を作動させて、流体(清浄水)を原液室8側に設けられた2つのノズル53a,53bから、フィルターエレメント3の濾材31を通過するように噴射する。噴射中に、ノズル53a,53bを円筒状のフィルターエレメント3の軸と平行方向に往復移動させて、濾材31の全長に対して、流体噴射を行う。フィルターエレメント3をギアードモータ13で回転させながら流体噴射を行うことにより、濾材31の全面を高圧洗浄する。尚、前記のように、本実施形態では、流体の噴射方向は、回転による濾材31の表面の移動方向に対して「向かい風」になるように傾けている(図1(a)参照)。噴射された流体はノズル53a,53bから円錐状に広がるので、これにより、回転してきた濾材31部分の原液室8側の表面の付着物を、まず浅い角度の噴射流体で除去し、次に、表面に付着物のない該濾材31部分に、より大きい角度の噴射流体を通過させて、濾材31内部や濾液室9側、すなわちフィルターエレメント3の内部側の表面の付着物を除去する。
上記往復移動と流体噴射の動作について、図2を参照して具体的に説明する。まず三方弁VHの流体供給路54b側のポートを閉塞し、流体供給路54a側のポートを開放する。すると、高圧(PH)の流体は流体供給路54aを通って上側流体室55aに供給され、ノズル53aから噴射されると同時に流体の圧力で移動シリンダ52は上方向に移動する。また、これにより下側流体室55bの体積が減少するので、下側流体室55bの流体もこれに連通するノズル53bから噴射される。図2はこの状態を示している。移動シリンダ52が可動範囲上端に達すると、三方弁VHを切替えて流体供給路54a側のポートを閉塞し、流体供給路54b側のポートを開放する。すると、流体は流体供給路54bを通って下側流体室55bに供給され、ノズル53bから噴射されると同時に、流体の圧力で移動シリンダ52は下方向に移動する。また、これにより上側流体室55aの体積が減少するので、上側流体室55aの流体もこれに連通するノズル53aから噴射される。このように、移動シリンダ52の位置を往復移動させつつ流体を噴射することができる。
上記のように流体供給路54a,54bの管路抵抗はノズル53a,53bの管路抵抗より十分低いので、図2に示す移動シリンダ52の上昇時には、流体が供給される上側流体室55aの圧力は略供給圧PHになり、移動シリンダ52への上下方向の力のつり合いから、下側流体室55bの圧力の圧力も略PHになる。したがって、供給圧PHが一定である限り、各ノズル53a,53bからの流体の噴射流量は一定になる。下側ノズル53bからの流体の噴射流量が一定であると、下側流体室55bの体積減少速度が一定になり、移動シリンダ52の移動速度も一定(したがって、被噴射位置の移動速度も一定)になる。移動シリンダ52の下降時も同様に、各ノズル53a,53bからの流体の噴射流量は一定になり、移動シリンダ52の移動速度も一定になる。
高圧洗浄も、濾過装置の使用条件(濾過速度や流体中の異物の量や、逆洗の頻度、圧損など)に応じて、所定の頻度で所定の時間行う。但し、高圧洗浄を実施する頻度は、逆洗の頻度よりも遥かに低くて良い。
尚、高圧洗浄機構5は、上記の構成のみならず、フィルターエレメント3の濾材31の全範囲を移動して、所定の圧力で流体を噴射できる機構であればいずれでも良い。例えば、ノズル位置の移動は、噴射用の流体とは別途の駆動源、例えばエアーシリンダや、油圧シリンダや、モータ駆動の送りねじ機構を用いて行っても良い。
また、本実施形態では、高圧洗浄機構5は濾過装置内に常時固定されているが、上記のように、高圧洗浄機構5全体がケーシング1を分解せずに該ケーシング1から着脱できるので、メンテナンス時にのみ高圧洗浄機構5を濾過装置の中に取り付けて高圧洗浄を行っても良い。
また、高圧洗浄用の流体として、本実施形態では上記のように清浄水を用いたが、これに限られず、例えば濾過済みの流体を用いてもよい。尚、高圧洗浄で除去された微粒子等は高圧洗浄流体とともに濾液室側に流入するが、これらは一度フィルターを通過してから逆洗時に付着したものや、高圧の流体噴射の助力があったにせよフィルターを通過できたものなので、その後に濾液に混入しても通常問題ない。
第1の実施形態によると、流体出口7から流体入口6へ流体を逆流させて逆洗を行う濾過装置の場合でも、高圧洗浄機構5による原液室8側からの流体の噴射により、前記逆洗等によって発生したフィルターエレメント3の濾材31内部や濾液室9側表面の付着物を、フィルターエレメント3を取り外すことなく除去できる。
[第2の実施形態]
図4は、本発明による濾過装置の第2の実施形態の全体構成を示す説明図である。
(a)は(b)のD−D線断面図であり、(b)は(a)のC−C線断面図である。この濾過装置は、第1の実施形態において、逆洗手段としてフィルターの一部分に接面するように配置された逆洗ヘッド等からなる逆洗機構を用い、強い吸引力と除去ブラシで高い逆洗効果を有するものである。この濾過装置は、逆洗手段を除いて第1の実施形態と同一なので、共通の要素には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この濾過装置は、ケーシング1と、隔壁2と、フィルターエレメント3と、逆洗機構104とを有し、さらに高圧洗浄機構5を備えてなる。ここで、ケーシング1と、隔壁2と、フィルターエレメント3は、第1の実施形態と同一である。
前記逆洗機構104は、原液室8側からフィルターエレメント3の濾材31の一部分に接面するように配置されて濾液室9側の流体を濾材31を通過させて吸引し、吸引された流体をケーシング1の外部へ排出することにより、濾材31の逆洗を行うもので、逆洗ヘッド141と、逆洗流体排出管142とを含む。尚、本明細書で「吸引」とは、必ずしも大気圧より低い圧力で流体を引き込むことに限定されず、圧力差がある場合に相対的に圧力の低い側に流体を引き込むこと一般を意味する。この逆洗機構104と、接面位置移動手段として、前記ギアードモータ13等からなるフィルターエレメント3の回転機構とが、本実施形態の逆洗手段を構成する。逆洗ヘッド141は、濾材31の一部分に接面するように配置されて濾液室側の流体を濾材31を通過させて吸引するものであり、両端が閉塞した略管状の部材で、濾材31の外側に接面して、その軸と平行に設けられている。接面部分には、濾材31との略全長をカバーするスリット状の吸引孔143が設けられ、その周囲には除去ブラシ144が植毛されている。フィルターエレメント3を、ギアードモータ13で回転させながら逆洗を行うことにより、前記除去ブラシ144で捕捉物をかき取りながら、濾材31の全面を逆洗できるようになっている。
尚、前記除去ブラシ144のブラシ毛の材質は、例えば天然若しくは合成の繊維、又は鋼、銅、真鍮などの金属線等であり、濾過装置の使用目的及び通過させる流体に応じて選択する。また、除去ブラシ144の代わりに刃状又はヘラ状に形成された金属製、樹脂製あるいはゴム製のスクレーパ等を前記吸引孔143の周りに設けて、円筒状の濾材31の面に摺接して捕捉物を除去するようにしてもよい。
一方、逆洗ヘッド141の下端部近傍には、濾材31との接面側と反対側に逆洗流体排出管142が分岐している。この逆洗流体排出管142は、逆洗ヘッド141に吸引された流体をケーシング1の外部へ排出するもので、ケーシング本体1aの側面に設けられた貫通孔を貫通して外部に延出し、フランジを介して外部の排出管145に接続されている。この排出管145には、開閉バルブVFが設けられている。この開閉バルブVFは、逆洗流体の流出・停止を制御するもので、濾過装置の逆洗時には開放され、それ以外のときには閉塞されるようになっている。この開閉バルブVFの排出側は、前記流体出口7の圧力より低圧、例えば大気圧P0に開放されたドレイン側へ接続されている。
前記高圧洗浄機構5は、原液室側から前記フィルターを通過するように流体を噴射し、フィルターの内部や濾液室側の付着物を除去するものである。構成は第1の実施形態の高圧洗浄機構5と同一なので、その説明は省略する。
濾過装置に接続する濾過対象流体の外部の配管系としては、ケーシング1の流体入口6には、入口側配管121が接続され、該入口側配管121は、途中に入口側バルブVIを有して1次圧(P1)を有する原液供給源と接続されている。一方、ケーシング1の流体出口7には、出口側配管122が接続され、この出口側配管122は、途中に出口側バルブVOを有して、2次圧(P2)を有する濾液貯留槽等に接続されている。第1の実施形態の他方の枝21bとドレインバルブVBはなく、その代わり上記のように、逆洗流体排出管142に外部の排出管145が接続され、該排出管145は途中に開閉バルブVFを有して、例えば大気圧(P0)に開放されたドレイン側へ接続されている。
以上のように構成された第2の実施形態の濾過装置の動作は、逆洗時を除いて、基本的には第1の実施形態と同様である。
すなわち、濾過時においては、フィルターエレメント3の回転は停止し、入口側バルブVI及び出口側バルブVOが開放され、逆洗流体排出系の開閉バルブVFは閉塞されている。濾過すべき流体は、流体入口6から実線の矢印で示すようにケーシング1の原液室8に流入し、円筒状の濾材31の逆洗ヘッド141が接面していない部分を通過して、フィルターエレメント3の内部へ流入することにより、濾過される。濾過された流体は、濾液室9へ流入し、流体出口7を通って矢印Bのように外部へ流出する。
逆洗時においては、入口側バルブVI及び出口側バルブVOは引き続き開放されるとともに、前記逆洗流体排出系の開閉バルブVFが開放され、逆洗流体排出管142を経由して連通する逆洗ヘッド141内部の圧力が下がり、フィルターエレメント3内部の流体が、白抜きの矢印で示すように、濾材31を通過して吸引孔143から流入する。これにより、吸引孔143に接面する濾材31の線状の部分が逆洗される。また、ギアードモータ13によるフィルターエレメント3の回転も開始されるので、前記除去ブラシ144で捕捉物をかき取りながら、濾材31の全面が逆洗される。但し、逆洗時においても、濾過すべき流体は、流体入口6から実線の矢印で示すように原液室8に流入するので、円筒状の濾材31のうち逆洗ヘッド141に接面していない部分では、濾過が継続される。逆洗は、濾過装置の使用条件(濾過速度や流体中の異物の量など)に応じて、所定の頻度で所定の時間行う。
高圧洗浄も、第1の実施形態同様、濾過装置の流体を抜かないで行うことができ、または、濾過装置の流体を抜いた状態で行うこともできる。すなわち、流体を抜かないで高圧洗浄を行う場合は、通常の濾過中に行うことができるので、装置のダウンタイムを低減することができる。本実施形態の場合は、上記のように逆洗中も逆洗ヘッド141に接面していない濾材31部分では濾過が継続されるので、逆洗中に高圧洗浄をおこなうことも可能である。一方、濾過動作を停止して濾過装置の流体を抜いた状態で行う場合は、噴射速度が減殺されず、洗浄効果を高めることができる。いずれの場合も、高圧洗浄機構5を作動させて、流体(清浄水)を原液室8側に設けられた2つのノズル53a,53bから、フィルターエレメント3の濾材31を通過するように噴射する。噴射中に、ノズル53a,53bを円筒状のフィルターエレメントの軸と平行方向に往復移動させて、濾材31の全長に対して、流体噴射を行う。フィルターエレメント3をギアードモータ13で回転させながら流体噴射を行うことにより、濾材31の全面を高圧洗浄する。
第2の実施形態によると、逆洗ヘッド141等を用いて逆洗を行う濾過装置の場合でも、高圧洗浄機構5による原液室8側からの流体の噴射により、前記逆洗等によって発生したフィルターエレメント3の濾材31内部や濾液室9側表面の付着物を、フィルターエレメント3を取り外すことなく除去できる。逆洗ヘッド141等を用いて逆洗を行う濾過装置では、逆洗時の吸引力が大きく、逆洗によって濾材31の濾液室9側から微粒子等が詰まりやすい場合があるので、高圧洗浄機構5による高圧洗浄は効果的である。
[第3の実施形態]
図5は、本発明による濾過装置の第3の実施形態の全体構成を示す説明図である。(a)は(b)のF−F線断面図であり、(b)は(a)のE−E線断面図である。この濾過装置は、第2の実施形態において、フィルターエレメントを4つ並列に配置して、処理速度を増加させた形態である。それ以外の構成は、第2の実施形態と同様なので、その詳細な説明は省略する。この濾過装置も、例えば船舶のバラスト水を濾過するもので、ケーシング201と、隔壁202と、円筒状のフィルターエレメント203と、逆洗機構204と、高圧洗浄機構205とを備えてなる。
前記ケーシング201及び隔壁202は、各々第1及び第2の実施形態のケーシング1及び隔壁2と基本的に同様であるが、フィルターエレメント203を4つ収納できるよう構成されている。各フィルターエレメント203は第1の実施形態のフィルターエレメント3と同様である。逆洗機構204は、第2の実施形態の逆洗機構104と同様であるが、2つ設けられ、各逆洗ヘッド241は2つのフィルターエレメント203に接面してその濾材231を逆洗するように構成されている。高圧洗浄機構205も、第2の実施形態の高圧洗浄機構5と同様であるが、2つ設けられ、各高圧洗浄機構205は2方向に設けた2組のノズル253a,253bを有し、近接する2つのフィルターエレメント203の濾材231に流体を噴射するように構成されている。それ以外の点では、本濾過装置の構成は、第2の実施形態の濾過装置と同様である。
以上のように構成された第3の実施形態の濾過装置の動作は、基本的には第2の実施形態と同様である。
すなわち、濾過時においては、第2の実施形態同様、濾過すべき流体は、実線の矢印で示すように、流体入口206からケーシング201の原液室208に流入し、各円筒状の濾材231の逆洗ヘッド241が接面していない部分を通過して、フィルターエレメント203の内部へ流入することにより、濾過される。濾過された流体は、濾液室209へ流入し、流体出口207を通って外部へ流出する。
逆洗時においては、本実施形態では各逆洗ヘッド241は2つのフィルターエレメント203に接面しているので、各フィルターエレメント203内部の流体が、白抜きの矢印のように、濾材231を通過して吸引孔243から流入し、逆洗する。また、各フィルターエレメント203はギアードモータ213により回転するので、除去ブラシ244で捕捉物をかき取りながら、濾材231の全面が逆洗される。但し、逆洗時においても、円筒状の濾材231のうち逆洗ヘッド241に接面していない部分では、濾過が継続される。
高圧洗浄も、第1及び第2の実施形態同様、濾過装置の流体を抜かないで濾過動作中に行うことができ、また、濾過装置の流体を抜いた状態で行うこともできる。上記のように、本実施形態では、高圧洗浄機構205は2つ設けられ、各高圧洗浄機構205は2方向に設けた2組のノズル253a,253bを有し、近接する2つのフィルターエレメント203の濾材231に流体を噴射するように構成されている。高圧洗浄機構205を作動させて、各フィルターエレメント203の濾材231に対して2つのノズル253a,253bから流体(清浄水)を噴射するとともに、該ノズル253a,253bを円筒状のフィルターエレメント203の軸と平行方向に往復移動させて、濾材231の全長に対して、流体噴射を行う。逆洗時と同様に、各フィルターエレメント203をギアードモータ213で回転させながら流体噴射を行うことにより、濾材231の全面を高圧洗浄する。
尚、高圧洗浄機構205は、噴射速度を維持するため、ノズル253a,253bを1方向のみに設けて1つのフィルターエレメント203の濾材231を高圧洗浄し、終了後にノズル253a,253bの向きを変えて他のフィルターエレメント203の濾材231を高圧洗浄するようにしても良い。また、本実施形態でも、高圧洗浄機構205は濾過装置内に常時固定されているが、1セットの高圧洗浄機構205をメンテナンス時にのみ、濾過装置の中に取り付けて高圧洗浄を行っても良い。これは他の実施形態の装置の場合も同様である。また、2つの逆洗機構204及び2つの高圧洗浄機構205は、それぞれ同時に動作させても別々のタイミングで動作させてもよい。
第3の実施形態によると、フィルターエレメント203を複数並列に配置して、処理速度を増加させた構成でも、高圧洗浄機構205による原液室208側からの流体の噴射により、逆洗等によって発生したフィルターエレメント203の濾材231内部や濾液室209側表面の付着物を、フィルターエレメントを取り外すことなく除去できる。
[第4の実施形態]
図6は、本発明による濾過装置の第4の実施形態の全体構成を示す縦断面図である。この濾過装置も、例えば船舶のバラスト水を濾過するもので、縦方向にスペースがない設置場所に対応すべく、フィルターエレメントを横置きにしたものである。この濾過装置も基本的構成は第2の実施形態と同様で、ケーシング301と、隔壁302と、フィルターエレメント303と、逆洗機構304と、高圧洗浄機構305とを備えてなる。
前記ケーシング301は、両端部が閉塞した筒状を有し、軸が水平になるように横置きに配置され、流体入口306がケーシング301の一端部301bにて、ケーシング301の軸に対して偏心した位置に設けられ、流体出口307が、流体入口306がケーシング301の他端部301cに設けられている。流体入口306をケーシング301の軸に対して偏心して配置したことにより、一端部301bの外面上のスペースを確保し、後述するギアードモータ313をそこに配置できるようにした。また、本実施形態では流体入口306の同一軸線上に流体出口307を設けた。これにより、濾過装置を直線的な配管の途中に挿入できるようにした。具体的には、ケーシング301は、筒状のケーシング本体301aと前記一端部をなす左端板301bと前記他端部をなす右端板301cとからなり、左端板301bに流体入口306が設けられ、右端板301cに流体出口307が設けられている。尚、流体出口307の位置は右端板301cの範囲内で変更可能である。前記隔壁302は垂直に設けられ、ケーシング301内部を流体入口306側の原液室308と流体出口307側の濾液室309とに分離している。
前記フィルターエレメント303は、円筒状を有し内部構造は第1〜第3の実施形態と同様だが、回転軸がケーシングの軸と同一方向になるように原液室308内に横置きに設けられ、一端部が円筒部分310に貫通されて支持されるとともに該円筒部分310を介して濾液室309に連通し、他端部には回転軸314が設けられ、これが支持フレーム315で支持されている。尚、この支持フレーム315は、図6において流体の左右方向の流れを妨げない。回転軸314にはギア316が設けられている。一方、前記ケーシング1の前記一端部301bの外面には、フィルターエレメント303を回転させるためのギアードモータ313が設けられ、その出力軸317が、該一端部301bを貫通してケーシング301内部に延び、該出力軸317にギア318が設けられている。このギア318と前記ギア316の間にチェーン319が掛け渡され、これによりギアードモータ313の回転が伝搬されて、フィルターエレメント303が回転するように構成されている。
逆洗機構304も、第2の実施形態と同様だが横置きに設けられ、逆洗ヘッド341はフィルターエレメント303に接面してその濾材を逆洗するように構成されている。
高圧洗浄機構305も、第1及び第2の実施形態と同様だが横置きに設けられ、ノズル353a,353bからフィルターエレメント303の濾材331に流体を噴射するように構成されている。この高圧洗浄機構305も、ケーシング301に対して着脱可能に構成されている。すなわち、右側ガイド部分351bの右端は、ケーシング本体301aの内面から垂下して設けられた座356に着脱自在に嵌合され固定される。また、左側ガイド部分351aの左端部近傍の外周には円盤状の小フランジ(図示省略)が嵌合され、この小フランジを前記左端板301bの外表面に、該左端板301に設けられた貫通孔(図示省略)を覆うように固定することにより、高圧洗浄機構305全体がケーシング1に対して固定される。この構造により、高圧洗浄機構305全体が、ケーシング301を分解せずに、前記貫通孔(図示省略)を通ってケーシング301から着脱できるように構成されている。それ以外の点では、本濾過装置の構成は、第2の実施形態の濾過装置と同様である。
以上のように構成された第4の実施形態の濾過装置の動作は、基本的には第2の実施形態と同様である。すなわち、濾過時においては、濾過すべき流体は、実線の矢印で示すように、流体入口306からケーシング301内の原液室308に流入し、円筒状の濾材331の逆洗ヘッド341が接面していない部分を通過して、フィルターエレメント303の内部へ流入することにより、濾過される。濾過された流体は、濾液室309へ流入し、流体出口307を通って外部へ流出する。
逆洗時においては、フィルターエレメント303内部の流体が、白抜きの矢印のように、濾材331を通過して逆洗ヘッド341に流入することにより、濾材331を逆洗する。フィルターエレメント303はギアードモータ313により回転されるので、除去ブラシ344で捕捉物をかき取りながら、濾材331の全面が逆洗される。但し、逆洗時においても、円筒状の濾材331のうち逆洗ヘッド341に接面していない部分では、濾過が継続される。
高圧洗浄も、第1〜第3の実施形態同様、濾過装置の流体を抜かないで濾過動作中に行うことができ、また、濾過装置の流体を抜いた状態で行うこともできる。高圧洗浄機構305を作動させて、流体(清浄水)を原液室側に設けられた2つのノズル353a,353bから噴射するとともに、該ノズル353a,353bを円筒状のフィルターエレメント303の軸と平行方向に往復移動させて、濾材331の全長に対して、流体噴射を行う。逆洗時と同様に、フィルターエレメント303をギアードモータ313で回転させながら流体噴射を行うことにより、濾材331の全面を高圧洗浄する。
第4の実施形態によると、フィルターエレメント303を横置きに配置した構成でも、高圧洗浄機構305による原液室308側からの流体の噴射により、逆洗等によって発生したフィルターエレメント303の濾材331内部や濾液室309側表面の付着物を、フィルターエレメント303を取り外すことなく除去できる。このような横置きの構成ではフィルターエレメント303の取り外しが困難な場合があるので、洗浄のためにフィルターエレメント303を取り外さずに済むことはメリットが大きい。
なお、前記第1〜第4の実施形態では、フィルターとして外側から内側へ流体を通過させて濾過する円筒状のフィルターを用いた構成としたが、本発明はこれに限られず、内側から外側へ流体を通過させて濾過する円筒状のフィルターを用いた構成としてもよい。その場合、高圧洗浄機構のノズルは、円筒状のフィルターの内側に配置する。
また、円筒状のフィルターの代わりに平面フィルターを用いてもよく、その場合、高圧洗浄機構は、例えばXY移動機構を有してノズルをXY方向に走査して平面フィルター全面を高圧洗浄できるようにしてもよい。さらにまた、高圧洗浄機構のノズル位置を固定し、フィルター側を移動してフィルター全面を高圧洗浄できるようにしてもよい。
さらにまた、本発明の濾過装置のフィルター洗浄方法において、高圧洗浄は前記第1〜第4の実施形態のような高圧洗浄機構を用いずに、市販の高圧洗浄器具を用いて手動で行ってもよい。