JP3239329U - 濾過器 - Google Patents

Abstract

【課題】混合流体を回転流を形成しつつ導入して濾過する円筒状濾過器において、混合流体によって発生すると考えられる振動によるフィルターエレメントの局部的な破損を防止する。【解決手段】円筒状の本体容器、前記本体容器の端面に配設された第１端面を閉鎖する第１蓋体と第２端面を閉鎖する第２蓋体、前記混合流体を導入する流入管、夾雑物を分離した処理流体を流出する流出管、断面が円形で濾過孔を有する筒状のフィルターエレメント、および分離した前記夾雑物を含む廃流体を排出する排出管を備え、前記フィルターエレメントは本体容器と同軸心で、第１端部は第１蓋体側に対向し、第２端部は前記第２蓋体の前記貫通孔を通じて処理流体が流出管に流出するように配設するとともに前記流出管に接続されており、前記フィルターエレメントは内面に耐振補強部材が固着されている濾過器とする。【選択図】図２

Description

本考案は夾雑物を含む混合流体から夾雑物を分離，除去する濾過器に関するものである。

浄水場へ取り込む原水，水力発電所のダムから発電装置に送り込む流水，河川や湧水などの流水を使用する生活用水，農業用水あるいは産業機械の冷却水などの淡水や海水には土砂，木材片，枯葉，小魚やカニ，貝類，クラゲなどの夾雑物（異物，分離除去対象物）が含まれている。これらの夾雑物は配管詰まりや機械設備の損傷防止のために除去が必要であり，この目的で原水である混合流体から夾雑物を濾過して除去して目的に使用する処理流体とする濾過器が使用される。

特公昭６１－５３０９４号公報 実開昭５７－９５２１５号公報

特許文献１記載の発明は，スクリーン（フィルター）を通過した稚貝や海草がスクリーン以降での水路あるいは配管系中で繁殖し、大きく成長した海棲生物等が水流により復水器の水室に導入されて冷却管入口部を閉塞させたり、管内に詰まって冷却水量を減少させたり，管材の潰食、孔食により漏洩を起すことを防止することを目的とし，ケーシングとフィルターの間に形成される環状の旋回空間の平均径が異物排出口に向うにつれ徐々に小さくなるように形成することを特徴とする。

特許文献２記載の考案は，異物を除去する網状のフィルターと該フィルターの流出側に配設された円筒状で多孔体である補強構造体の間に線材を介在させた濾過部材に関するものである。

円筒状または円錐状のフィルターエレメントを備えた濾過器において，導入する夾雑物を含む混合流体（原水）でフィルターエレメントを収容した円筒状容器体の壁面の接線方向に流入管を配設し，未処理の混合流体で回転流を形成しつつフィルターエレメントの外側から内側に導入，濾過する濾過器が公知である。

この濾過器においては，設置・稼働して間もなくフィルターエレメントが部分的に破損することがある。その原因は明らかではないが，空気を巻き込んだ混合流体の流れが速く，本体容器の内周面に沿った渦流を形成するように構成しているために夾雑物や空気を含む流体の乱流などで圧力や振動が発生し，フィルターエレメントに局部的に共振による大きな歪みを生じることが原因であると推測される。

特許文献１には，フィルターエレメントの共振による破壊などの記載はなく，回転流の流速も早くできないので異物がフィルターエレメントに付着しやすく，その排出に多量のドレイン量が必要であるという問題がある。

特許文献２に記載の考案は，補強構造体による網状フィルターの目の閉塞を減少させて濾過面積を広くすることを目的として補強構造体と網状フィルターの間に線材を介在させるものであり，線材は補強構造体と網状フィルターのいずれの濾過面にも固定されていない。

特許文献１，２のいずれにもフィルターエレメントが原水である混合流体の回転流により発生する振動による破損とこれを防止する手段についての示唆はされていない。

本考案は，フィルターエレメントを収容した円筒状容器体の壁面の接線方向に流入管を配設し，混合流体を回転流を形成しつつ導入して濾過する濾過器において，混合流体によって発生すると考えられるフィルターエレメントの局部的な破損を防止することを目的とするものである。

本考案の濾過器は，夾雑物（分離対象物）を含む混合流体から夾雑物を濾過により分離除去して処理流体とするものであり、
円筒状の本体容器、前記本体容器の端面に配設された第１端面を閉鎖する第１蓋体と第２端面を閉鎖する第２蓋体，前記混合流体を導入する流入管，夾雑物を分離した処理流体を流出する流出管，断面が円形で濾過孔を有する筒状のフィルターエレメント，および分離した前記夾雑物を含む廃流体を排出する排出管を備え，
前記第２蓋体は中央部に貫通孔が形成されており，
前記流入管は前記本体容器の壁面に接線方向に配設され，
前記流出管は内径が前記第２蓋体の貫通孔と同内径で前記本体容器の第２蓋体の中央部外方に前記貫通孔に合わせて立設され，
前記排出管は前記本体容器の第２端面近傍の壁面に接線方向に配設され，
前記フィルターエレメントは本体容器と同軸心で，第１端部は第１蓋体側に対向し，第２端部は前記第２蓋体の前記貫通孔を通じて処理流体が流出管に流出するように配設するとともに前記流出管に接続されており，
前記フィルターエレメントは内面に耐振補強部材が固着されていることを特徴とする。

上記濾過器においては，前記耐振補強部材は少なくとも前記フィルターエレメントの周方向に連続する部分を有することを特徴とすることが好ましい。

フィルターエレメントは，パンチングメタルと称される材料を使用して製造される。このため，原水である混合流体の流れから生じる振動や夾雑物の衝突などで部分的に大きな歪みを受けるとその部分で破損されるが，耐振補強部材の固着によって剛性が高まる結果，共振による歪みが抑制され，破損が防止される。

本考案の縦置き型の濾過器の全体を示す半透明斜視図 内面にスパイラル状の耐振補強部材を固定配設した縦置き型円錐台状のフィルターエレメントを示す半透明斜視図 内面にリング状の耐振補強部材を固定配設した縦置き型円錐台状のフィルターエレメントを示す半断面斜視図 内面に分割補強材を固定配設した横置き型円筒状のフィルターエレメントを示す一部切り欠き斜視図 円筒型フィルターと固定配設前の分割補強材を示した斜視図 内部にスパイラル状の耐振補強部材を固定配設したフィルターエレメントを示す一部切り欠き斜視図 円筒状フィルターと固定配設前のスパイラル状耐振補強部材を示した斜視図

本考案に係る濾過器を図面により説明する。
図１は，本考案の濾過器を例示した半透明立体斜視図である。

濾過器は円筒状の本体容器，本体容器の第１端面を閉鎖する第１蓋体，第２端面を閉鎖する第２蓋体を備え，前記第２蓋体の中央部には貫通孔が形成され，その貫通孔に流出管が連接されている。本体容器の中央部の壁面には混合流体を導入する流入管が，本体容器の接線方向に配設され，混合流体が本体容器内壁面に沿って回転流（渦流）を形成するように構成されている。

図１の例は，本体容器を縦に設置した例であり，第１蓋体は上蓋，第２蓋体は底板となっており，本体容器の下部には脚が設けられている。

フィルターエレメントは第１端部側が大径の上端部であり，第２端部が小径の下端部である円錐台形状であり，円筒状の本体容器と同軸心にて下端部が本体容器の第２端面である底板に配設されている。フィルターエレメントの上端部は上蓋に接触ないし近接するように構成されている。またフィルターエレメントの上端部には上端形状の変形防止のために内径補強材が２本が直行する配設されている。

円筒状の本体容器は横置きでもよく，この場合は，流入管は上部から本体容器に混合流体が送り込まれるように構成することが好ましい。

本体容器の大きさは用途に応じて適宜設定されるが，長さは５０００ｍｍ以下，好ましくは３０００ｍｍ以下であり，２０００ｍｍ以下であってもよい。内径は５０００ｍｍ以下，好ましくは３０００ｍｍ以下であり，２０００ｍｍ以下であってもよい。

フィルターエレメントの大きさは，円錐台形状の場合，大径は本体容器内径の９０％以下，６０％以上であることが好ましく，小径は流出管内径と同じかそれより大きい。円筒形状の場合は，本体容器の内径の８０％以下，流出管の外径の１５０％以上であることが好ましい。

フィルターエレメントは，フィルターとその内面に固定配設された耐振補強部材から構成され，フィルターは多数の濾過孔を有するものであり，パンチングメタルを使用して製造することが好ましい。濾過孔の形状は限定されないが，加工の容易さから円形または角の丸い四角形であることが好ましい。濾過孔の大きさは，混合流体に含まれる夾雑物の大きさ，形状並びに処理流体が使用される用途によって適宜設定されるものであるが，最小径（四角形の場合は短辺）が２ｍｍ以上，１５ｍｍ以下であることが好ましく，３ｍｍ以上であることがより好ましく，１０ｍｍ以下，さらには７ｍｍ以下であることがより好ましい。

フィルターエレメントの厚さは２ｍｍ以上であることが好ましく，５ｍｍ以下であることが好ましく，４ｍｍ以下であることがより好ましい。
共振による破損を防止するためには，フィルターエレメントの厚さを厚くすることが考えられるが，厚くすると濾過孔が小さいと打ち抜きによる穿孔が困難となり，濾過孔を大きくすると打ち抜き加工は可能になるが濾過性能が低下する。打ち抜き加工が可能な濾過孔により厚さが制限される。

図１に例示したフィルターエレメントは円錐台状であるが，円筒状であってもよく，いずれも軸心に垂直な断面は円形である。

図２は本考案の濾過器のフィルターエレメントを例示した半透明立体斜視図である。フィルターエレメントは，上部が口径の大きな円錐台筒状であり，多数の濾過孔が形成されており，上端部には円板状鍔リングが配設固定され，下端部は開口となっている。フィルターエレメントの内部にはスパイラル状の耐振補強部材が固定されており，円板状鍔リングの外径は本体容器の内径と同じであり，本体容器内にフィルターエレメントを配設したときに，混合流体の流れによる上端部の動きや振動が制止される。横置きの場合は，円板状鍔リングは，第１蓋体に固定されないフィルターエレメントの第１端面を支持する作用も奏する。

フィルターエレメントの一端，図１のように縦置きの場合は円板状鍔リングを配設した側は，第１蓋体に接するか近接するように構成され，フィルターエレメントの上端と第１蓋体の間から夾雑物がフィルターエレメント内部に入ることを抑制する。

耐振補強部材は，断面形状は特に限定されないが，円形または四角形であることが製造が容易であるので好ましい。図１で示した例では円形である。太さ（円形の場合は直径，四角形の場合は短辺の長さ）は，必要な耐振強度を奏すれば特に限定されないが，５ｍｍ以上であることが好ましく，１２ｍｍ以下であることが好ましく，８ｍｍ以上であることがより好ましい。

耐振補強部材は，フィルターエレメントの剛性を高めるとともに共振周波数の分散を図ることが目的であるために，フィルターエレメントの内周面に溶接により溶接固定する必要がある。溶接固定は，全部であってもよく，部分的であってもよい。部分的溶接の場合，間隔は２０ｃｍ以下であることが好ましい。

耐振補強部材は，フィルターエレメントの内面に固定配設する必要がある。外側に配設すると流入管より本体容器内に流入する混合流体の回転流の流れに対して抵抗となる上に乱流も発生させて不要な振動の原因となるからである。

流入管の内径は，濾過処理する混合流体の量に応じて適宜設定されるが，５０ｍｍ以上，好ましくは８０ｍｍ以上であり，２５０ｍｍ以下であることが好ましく，２００ｍｍ以下であることがより好ましく，１５０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

流入管は，本体容器の中央部付近に，本体容器の円周壁面に対して接線方向に配設されており，夾雑物である土砂，木片，水棲生物や木の枝などを含む水などの混合流体が，本体容器の円筒壁面に沿う回転流（渦流）を形成するように導入可能に配設される。流入管の取り付け位置は，本体容器の高さの中央部付近に設定されているが，正確に中央である必要はない。

本体容器の第２端面に配設される第２蓋体（本体容器が縦置きされる場合には底板）の中心部外面には，貫通孔と同内径の流出管（出口管）が取り付けられており，この流出管より夾雑物が濾過・除去された処理流体が流出する。流出管はフィルターエレメントの下端の開口部と連結されているか，下端開口部と一体化され，処理流体が円滑に流れるように構成されている。

流出管は，夾雑物が除去された処理流体が円滑に利用設備に流れればよく，流入管と同様な内径に設定することが好ましい。また流出管はフィルターエレメントの内部に突出した部分があってもよい。

流入管，流出管，排出管，フィルターエレメントも本体容器と同じ金属材料で製作することができる。
排出管は，本体容器の第２端面（流出管と同じ側）に本体容器の軸心に対して直角で円周壁面に対して接線方向に取り付けられている。排出管の取り付け方向は回転流の順方向であり，かかる構成により回転流を利用して土砂などの夾雑物を廃流体としてスムーズに排出させることができる。

排出管の内径は，流入管の内径の７０％以下で，５％以上であることが好ましい。排出管の内径は流入管の内径の６０％以下であることが好ましく，５０％以下であることがさらに好ましい。また排出管の内径は流入管の内径の１０％以上であることがより好ましく，２０％以上であることがさらに好ましい。

排出管の内径が流入管の内径の７０％を超えると排出管から夾雑物とともに排出される廃流体量が多くなり，処理流体量が減少して効率が悪くなる。排出管の内径が流入管の内径の５％未満の場合には廃流体量が少なくなり，沈降した夾雑物の排出が不十分となって本体容器の底部に蓄積され，場合によっては排出管の開口に詰まりを生じる。

図３は，耐振補強部材がリング状である例を示したものである。外径の異なるリング状の耐振補強部材が円錐台形状のフィルターの内周面に大径部側ほど狭い間隔で配設され，フィルターエレメントを構成している。

図２，図３に示したフィルターエレメントは円錐台であるが，この場合，大径部ほど変形し易いために，耐振補強部材は大径部側ほど間隔が狭くなるように配設するか，または外径の大きい耐振補強部材を配設する。スパイラル状やリング状の耐振補強部材においては，さらに円環部を接続する棒状の軸心方向補強部材を側面（円環の平面側）または内周面に溶接固定することも好ましい態様である。

図４に例示のフィルターエレメントは円筒状で横置きしたものであり，フィルターの内周面に耐振補強部材が配設固定されてフィルターエレメントとなっている。

図５は円筒状フィルターと配設固定前の耐振補強部材を示したものであり，耐振補強部材はフィルターエレメントの軸心方向（長さ方向）に複数の分割補強材が連接されることで形成されるようになっており，分割補強材は周方向補強材と軸心方向補強材とから構成されている。周方向補強材はフィルター内周面に内接する半円弧形状であり，軸心方向補強材は周方向補強材の側面または内周面に固定される。

円筒状のフィルターの内周に固定配設される耐振補強部材は，フィルターエレメントの両端部に周方向補強材が配設されるので，軸心方向補強材は周方向補強材よりも１組少ない。

分割補強材は，一端側の分割補強材（A）とこれに連接する分割補強材（B）があり，フィルターの長さ方向に必要数（図５では分割補強材（A）が１個，分割補強材（B）が２個を例示）が配設される。分割補強材（A）は２個の略半円状の周方向補強材を１個の軸心方向補強材で接続したものが２個で１組となり，軸心方向補強材は周方向補強材の側面または内周面に溶接固定される。

分割補強材を２分割する理由は，円筒状フィルターの内部に挿入・固定を容易にするためであり，周方向補強材をリング状に形成すると，その外周とフィルターの内周を精度よく一致させる必要があり，リングの外周が大きいと挿入できず，小さすぎるとリングと内周に空隙が生じて補強効果が低下する。分割することにより円筒状のフィルターエレメントの内部に容易に挿入し，内面に当接させて溶接などによって容易に固定することができる。

一端側に配設される２個の略半円状の周方向補強材を１個の軸心方向補強材で接続した部材は，フィルターエレメント内に挿入し，フィルターエレメント内周に部分的な溶接などにより固定される。２個１組の固定により，フィルターエレメントの内周が共振防止補強される。

次いで１個の略半円状の周方向補強材を１個の軸心方向補強材で接続した分割補強材（B）を端部側を補強する部材の内部側に配設固定する。軸心方向補強材の自由端は，先に固定した補強材の周方向補強材の側面または内周面に溶接固定し，周方向補強材はフィルターエレメント内周面に溶接固定する。

軸心方向補強材を半円状の周方向補強材の内周面に固定した場合は，あとで配設する軸心方向補強材の固定位置は先に固定した分割補強材の周方向にずらせて配設する。

これを必要な回数繰り返すことにより，フィルターエレメントの内周が図４のように共振防止補強される。
分割補強材の周方向補強材は，フィルターエレメントの内周の２分の１程度であればよく，周方向補強材の端部に間隙があってもよく，２分の１以上であって合わせるとフィルターの内周より大きくても位置をずらして固定すればよい。

図２，３，４，５に例示の耐振補強部材は，いずれも断面が円形のフィルターエレメントの内面に固着されており，円周方向に補強する部分があるが，図５のように円周方向の補強は連続していなくてもよい。

図６のフィルターエレメントにおいては，耐振補強部材はスパイラル状であり，フィルターの周方向が補強可能である。円筒状のフィルターエレメントの場合，分離したリングよりもスパイラル状部材が加工上好ましい。スパイラルの外径がフィルターエレメントの内周よりも大きいと挿入して固定することができない。

またスパイラルの外径がフィルターエレメントの内周よりも小さいと空隙が発生して固定できないが，図７のようにスパイラル状の場合は外径を少し小さめに形成してフィルターエレメント内に挿入し，奥の先端部を溶接固定したのちにスパイラルを巻き戻す力を加えるとスパイラルの径が拡大してフィルターエレメントの内周面に接触するので，その状態で溶接固定することにより補強できる。

本体容器を縦置きにする場合は，上部となる第１蓋体側近傍の本体容器壁面に第２排出管を配設することが好ましい。夾雑物が木片や木の枝などの低比重物がある場合は浮いて上部に集まるので，第２排出管の設置により，これらの低比重夾雑物を排出できるという効果が得られる。

生活用水，環境水処理，農林水産業，エネルギー，金属，船舶，石油工業の水処理機器，鉄鋼生産の圧延における冷却水からの金属くず除去などに利用可能である。

Claims (2)

1. 夾雑物を含む混合流体から夾雑物を濾過により分離除去して処理流体とする濾過器であり、
   円筒状の本体容器、前記本体容器の端面に配設された第１端面を閉鎖する第１蓋体と第２端面を閉鎖する第２蓋体，前記混合流体を導入する流入管，夾雑物を分離した処理流体を流出する流出管，断面が円形で濾過孔を有する筒状のフィルターエレメント，および分離した前記夾雑物を含む廃流体を排出する排出管を備え，
   前記第２蓋体は中央部に貫通孔が形成されており，
   前記流入管は前記本体容器の壁面に接線方向に配設され，
   前記流出管は内径が前記第２蓋体の貫通孔と同内径で前記本体容器の第２蓋体の中央部外方に前記貫通孔に合わせて立設され，
   前記排出管は前記本体容器の第２端面近傍の壁面に接線方向に配設され，
   前記フィルターエレメントは本体容器と同軸心で，第１端部は第１蓋体側に対向し，第２端部は前記第２蓋体の前記貫通孔を通じて処理流体が流出管に流出するように配設するとともに前記流出管に接続されており，
   前記フィルターエレメントは内面に耐振補強部材が固着されていることを特徴とする濾過器。
2. 前記耐振補強部材は少なくとも前記フィルターエレメントの周方向に連続する部分を有することを特徴とする請求項１記載の濾過器。
   

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