JP3447672B2 - 濾過装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水等の液体を濾過
する濾過装置に係り、詳しくは、上向きに噴出される液
体の勢いを小さなスペースで有効に抑えて、比較的小型
の濾過塔内におけるろ剤上表面に均等に液体が浸透する
ようにして、効率良くろ過できるようにする技術に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の濾過装置は、図９に示すように、
有蓋状の濾過塔１内に、濾過部ｒと、この濾過部ｒの下
部に配置される集液部７と、濾過部ｒの上方に配置され
る給液部ｅとを備え、給液部ｅを、濾過塔１の外部から
塔内部に挿通されてその先端に上向きの開口部５ａが形
成された給液管５と、開口部５ａから上向きに噴出され
る液に対して作用するディフューザＡとを備えて構成さ
れている。ディフューザＡは、上に行くほど径が大きく
なる広がりテーパが付けられた形状、所謂漏斗状部材に
構成されており、上方及び斜め上方の広い範囲に亘って
水を周囲に拡散しながら噴出させることにより、濾過塔
１の天井面１ｂに沿って水が移動したり、天井面１ｂに
到達する迄に水が下降移動したりする状態として、ろ剤
４の上表面に均等的に水が降流するように企図されてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来構造による濾過装置では、図９に示すように、ディフ
ューザＡから噴出された水は、その殆どが天井面１ｂ及
び側面１ａの周内面に沿って下に流れるように、すなわ
ち、筒状の濾過塔１内における外周側に集中的に水が下
降するので、その勢いによってろ剤４を捲り上げ、濾過
塔１中心側にろ剤４を運ぶので、ろ剤４上面は、その内
径側が盛り上がり、外径側が下方に凹んだ山状になるこ
とが確認されたのである。つまり、実際には水が外周側
に集中して十分に分散されていないので、ろ剤４層の均
一化が保てず、濾過が不十分になって濾過性能の低下を
招く傾向にあり、改善の余地が残されていた。

【０００４】前記のような課題が生まれる背景は次のよ
うである。すなわち、従来の濾過装置に用いられるろ剤
は、比較的比重の重い砂を主成分とするものが多いの
で、一般的な噴出速度（２ｍ／Ｓ程度）で水が噴出され
ている場合では、ろ剤表面を乱すこと無く濾過運転が行
えるものであった。ところが、近年においては、逆洗水
量を少なくする目的で、特殊セラミックや活性炭等の比
重の軽いろ剤を使用する傾向が増えてきており、その比
重が軽くなったことによって前述したろ剤の捲り上げが
生じるようになってきたのである。

【０００５】逆洗とは、ろ剤表面に固形分が堆積して濾
過機能が低下してきたときに、通常は濾過された水を取
出すところである濾過塔下部の集水部から水を噴き出し
て、ろ剤に堆積した固形分を、通常は濾過対象の水を出
すところである噴出部から回収して排出する工程のこと
である。

【０００６】従って、ろ剤が軽くなったことにより、水
の噴出速度は同じであっても前述のようにろ剤表面が乱
れ易くなり、濾過機能がろ剤表面が低くなった谷部分に
集中して濾過精度が低下するとともに、捕捉される容積
が減ることになって濾過運転時間が短くなり、濾過効率
も悪くなるのである。

【０００７】前記不都合を解消するべく水の下降状態を
均一化するには、水の噴出速度を遅くするか、或いは、
濾過塔の容積を大きすることが考えられるが、前者の手
段では単位時間当たりの濾過処理能力、即ち濾過効率低
下することになり、後者の手段では濾過塔の設置スペー
スの増大及びコスト上昇が生じて、既存設備が使えない
ので、やはり対策困難な状況が続いていたのである。

【０００８】本発明の目的は、例え比重の軽いろ剤を用
いても、濾過塔を大きくすることのない既存設備状態と
しながら、ろ剤に及ぶ水が極力均一面状態となるように
して、ろ剤表面を乱すことなく所期の濾過性能が得られ
るようにする点にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】〔構成〕本発明の要旨
は、従来単なる漏斗状であったディフューザを改良し
て、開口から噴出される水等の液の勢いをディフューザ
内部にて弱める去勢機能と、その勢いの弱められた液流
を複数の方向に分散させて吐出させる分散吐出機能とを
持たせること、すなわち、ディフューザの高機能化及び
多機能化にある。

【００１０】請求項１の構成は、図１，２に例示する如
く、有蓋状の濾過塔１内に、濾過部ｒと、この濾過部ｒ
の下部に配置される集液部７と、濾過部の上方に配置さ
れる給液部ｅとを備え、給液部ｅを、濾過塔１の外部か
ら塔内部に挿通されてその先端に上向きの開口部５ａが
形成された給液管５と、開口部５ａから上向きに噴出さ
れる液に対して作用するディフューザＡとを備えて構成
してある濾過装置において、ディフューザＡを、開口部
５ａから噴出された液の勢いを抑える去勢部ｋを設けて
構成するとともに、去勢部ｋで去勢された液を上方に吐
出させる第１吐出部８と、去勢部ｋで去勢された液を側
方に向けて吐出させる第２吐出部９と、去勢部ｋで去勢
された液を下方に向けて吐出させる第３吐出部１０と
を、この順で上から下に重ねた状態でディフューザＡに
配備してあることを特徴とする。

【００１１】請求項２の構成は、図２に例示する如く、
請求項１の構成において、開口部５ａが配置された底面
１１と、複数の上向き孔１２が形成された上面１３とを
有した箱体ｂ内に、複数の孔１４が形成された仕切り面
１５を底面１１と上面１３との上下間に配備するととも
に、上面１３と仕切り面１５との上下間における箱体ｂ
の側面１６に複数の横孔１７を形成し、かつ、仕切り面
１５から所定間隔下方に離れた高さ位置における側面１
６に横に長い長孔１８を形成することによりディフュー
ザＡを構成し、仕切り面１５の上下の空間部分１９，２
０で去勢部ｋが構成されるとともに、複数の上向き孔１
２で第１吐出部８が、複数の横孔１７で第２吐出部９
が、及び長孔１８で第３吐出部１０が夫々構成されてい
ることを特徴とするものである。

【００１２】請求項３の構成は、図３に例示する如く、
請求項２の構成において、仕切り面１５に形成された孔
１４と、上面１３に形成された孔１２とが、平面視で互
いに重ならない状態に相対配置されていることを特徴と
するものである。

【００１３】尚、上述のように、図面との対照を便利に
するために符号を記したが、該記入により本発明は添付
図面の構成に限定されるものではない。

【００１４】〔作用〕請求項１の構成によれば、開口部
から噴出された液の勢いを抑える去勢部をディフューザ
に設け、その勢いの弱められた液をディフューザから上
方、側方、及び下方に吐出させるようにしたので、濾過
塔内の広い面積に亘って液が緩やかにろ剤表面に降下す
るようになる。故に、従来のように、外径側に強く液流
が衝突してろ剤を捲り上げるという現象が解消されて、
ろ剤表面が均一高さに維持された穏やかな状態で濾過で
きるようになり、ろ剤全体を有効に活用できて所期通り
の濾過精度及び連続運転時間が得られるようになる。つ
まり、開口部から噴出された液の勢いをディフューザ内
部にて弱めるとともに、その弱められた液流をディフュ
ーザから吐出されるとき既に、上方、側方、及び下方の
多方向に向かわせることが可能となるように、ディフュ
ーザの構造を工夫したものであるから、濾過塔の形状や
容積、並びに開口での噴出速度といったディフューザ以
外の何らの変更を加えることが無いようにできた。

【００１５】請求項２の構成によれば、開口から噴出さ
れた液は先ず仕切り面に到達し、孔を通過した液は仕切
り面上方の空間部分に向かい、孔以外の面に衝突した液
は跳ね返されて下方や斜め下方に向って移動するように
なるが、この仕切り面への衝突によって液の噴出速度が
減速、即ち去勢される作用が生じる。開口から噴出する
液は、液の種類や性質によって定まる広がり角を持って
横に広がりながら上方に噴出するので、鉛直方向に移動
して仕切り面に到達する液や、斜め上方に移動して仕切
り面に到達する液がある。従って、仕切り面の孔を通過
する液は、鉛直方向に向うものや斜め上方に向うもの等
が存在するとともに、仕切り面に衝突して跳ね返る方向
も鉛直方向や斜め下方方向のもの等が存在する。

【００１６】そこで、ディフューザを構成する箱体の側
面における仕切り面から所定間隔下方に離れた高さ位置
に、長孔で成る第３吐出部を設けたので、仕切り面で跳
ね返された液のうちの比較的入射角度（反射角度）の大
きい成分、すなわち、正面衝突状態に近い衝突が行われ
た反射液が長孔を通ってディフューザ外に吐出されるよ
うな傾向になる。これは、エネルギー損失の大きい大な
る入射角の衝突によって十分に去勢され、かつ、比較的
下向き成分の強い斜め下方に移動する反射液が第３吐出
部から出ることになる（図２参照）。又、第３吐出部
は、横に長い長孔であるから、極力、周方向の広い角度
範囲で下斜め向きの液を吐出できるようになる。

【００１７】仕切り面の孔から上方の空間部分に出た液
は、さらに横に広がりながら上方に進んで上面に到達す
るが、この上方空間部分の上下高さが長い場合には、直
接側面に到達したりもする。従って、上面の孔に進んだ
液はそのまま第１吐出部である孔を通って濾過塔の天井
面に向けて吐出され、上面に衝突したものは跳ね返され
て下方や斜め下方に向って移動する。

【００１８】つまり、第１吐出部から出る液は、仕切り
面と上面との２箇所の孔を通る絞り作用と、上下の空間
部分を通過することとの双方によって去勢されるように
なるとともに、上面に衝突して跳ね返された液は、上方
の空間部分にて撹乱されながら横孔、即ち第２吐出部か
らディフューザ外に出るので、その吐出方向は、斜め下
方、横方向、斜め上方等、比較的広い角度範囲でもって
側方に吐出されるようになる。以上の作用により、第１
〜第３吐出部を介してディフューザから吐出される液
は、図１に示すように、鉛直方向の上方から、鉛直に近
い斜め下方の幅広い範囲に亘って、かつ、去勢された状
態で吐出されるようになる。

【００１９】請求項３の構成によれば、上下に配置され
る孔が、平面視で互いに重ならないようになているか
ら、開口部から噴出された液がこれら上下の２箇所の孔
を素通りする確立を低くすることができ、第１吐出部か
ら出る液を、極力去勢されて勢いの弱められた状態にす
ることができる。

【００２０】〔効果〕請求項１〜３のいずれに記載の濾
過装置でも、（イ）ディフューザの構造工夫により、デ
ィフューザ内部において去勢されて勢いを弱めてから、
上方、側方、及び下方の幅広い角度範囲で濾過塔内に吐
出させることができるので、逆洗に要する水量を極力少
なくできる比重の軽いろ剤を用いながら、濾過塔を大き
くしなくて良い等の既存設備のままで、ろ剤に及ぶ液が
極力均一状態となるようにして、ろ剤表面を乱すことな
く所期の濾過性能が得られるようになり、トータル性能
をより向上させることができた。

【００２１】請求項２に記載の濾過装置では、（ロ）側
面や上面に多数の孔や長孔が形成されて成る箱体内に、
多数の孔が形成された仕切り面を配置する程度の構造簡
単なディフューザによって上記効果（イ）を奏すること
ができるので、経済的、合理的に所期の目的を達成する
ことができた。

【００２２】請求項３に記載の濾過装置では、仕切り面
の孔と上面の孔とを平面視で重ならないようにする工夫
により、コストアップ無く前記効果（ロ）を強化できる
利点がある。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に示す水用の濾過装置は、密
閉筒状の濾過塔１内に、第１支持珪石層２、第２支持珪
石層３、ろ剤４をこの順で下から上に積層して成る濾過
部ｒと、ろ剤４上方の貯水用空間Ｓと、濾過部ｒの上方
に配置される給液部ｅとを設けて構成されている。

【００２４】給液部ｅは、濾過塔１の側壁１ａを貫通し
て外部から塔内部に挿通されてその先端に上向きの開口
部５ａが形成された横向きの流入管（給液管の一例）５
と、開口部５ａから上向きに噴出される水に対して作用
するディフューザＡとを貯水用空間Ｓに配備して構成さ
れている。又、側壁１ａを貫通する流出管６と、その先
端に連設されて第１支持珪石層２に開口する集水管（集
液部の一例）７とを配備してある。

【００２５】図２に示すように、ディフューザＡを、開
口部５ａから噴出された水（液の一例）の勢いを抑える
去勢部ｋを設けて構成するとともに、去勢部ｋで去勢さ
れた水を上方に吐出させる第１吐出部８と、去勢部ｋで
去勢された水を側方に向けて吐出させる第２吐出部９
と、去勢部ｋで去勢された水を下方に向けて吐出させる
第３吐出部１０とを、この順で上から下に重ねた状態で
ディフューザＡに配備してある。構造をより詳しく説明
すると、次のようである。

【００２６】即ち、開口部５ａが配置された底面１１
と、多数の上向き孔１２が形成された上面１３とを有し
た筒状の箱体ｂ内に、多数の孔１４が形成された仕切り
面１５を底面１１と上面１３との上下間に配備する。そ
して、上面１３と仕切り面１５との上下間の第２空間部
分２０部分における箱体ｂの側面１６に多数の横孔１７
を形成し、仕切り面１５と底面１１との上下間の第１空
間部分１９部分における箱体ｂの側面１６には、仕切り
面１５から所定間隔下方に離れた高さ位置に、横に長い
長孔１８を周方向に複数箇所形成してディフューザＡを
構成してある。

【００２７】ディフューザＡの概略機能は、図２に示す
ように、開口部５ａから高圧の衝撃水が噴出され、去勢
部ｋで去勢された初期減少水（この場合の「減少」と
は、勢いが減少されたことを意味する）が第３吐出部１
０から吐出される。仕切り面１５の孔１４を通過して上
方に抜けた残衝撃水は、その一部が去勢部ｋで去勢され
るとともに方向転換されて、中期減少水として第２吐出
部９から横方向に吐出される。又、一部は余力水として
さらに上昇して第１吐出部８から後期減少水として上方
に吐出されるのである。次に、その作用の詳細について
説明する。

【００２８】開口部５ａから上方に向って噴出する水
は、広がり角度θで横に広がりながら上昇移動して第１
空間部分１９を進んで仕切り面１５に達し、仕切り面１
５に衝突して跳ね返された水は第１空間部分１９内に戻
り、多数の孔１４を通過した水は第２空間部分２０に進
む。第１空間部分１９に戻った水は、仕切り面１５への
衝突によって去勢されており、跳ね返り角度の比較的大
きいもののうちの一部は、初期減少水として直接長孔１
８から斜め下方に排出される。

【００２９】つまり、仕切り面１５と長孔１８との上下
間長さｄを、比較的長いものに設定することにより、１
回の反射によって長孔１８から吐出される水の方向を、
下向き成分の強い斜め下方とすることができるのであ
る。そして、残りの殆どは第１空間部分１９内を移動し
ながら漂い、側面１６や仕切り面１５に複数回衝突して
方向転換した後に、全く勢いが無くなった状態で長孔１
８から排出される。

【００３０】第２空間部分２０に達した水は、尚も上昇
移動してその殆どは上面１３に到達し、上向き孔１２か
ら上方に吐出されるものや、上面１３で跳ね返されて第
２空間部分２０に戻るものとに別れる。上向き孔１２か
ら出る水は、仕切り面１３の孔１４とこの上向き孔１２
とを通ることによる絞り作用で去勢され、図３に示すよ
うに、仕切り面１５の孔１４の位置と、上面１３の上向
き孔１２の位置とは平面視において合致しないようにず
らしてあることと相俟って、２箇所の孔を通過する間に
明確に去勢され、勢いが弱まってから上方に吐出される
ようになる。

【００３１】尚、上下の孔１２，１４は、上向き孔１２
の孔中心ｐが、隣合う孔１４，１４の孔中心どうしｑ，
ｑの中間に位置するように、かつ、仕切り面１５の孔１
４の孔中心ｑが、隣合う上向き孔１２，１２の孔中心ど
うしｐ，ｐの中間に位置するように相対配置されてい
る。又、機能面から見ると、第１空間部分１９は水の勢
いを弱めるのが主な役割となる「水撃室」であり、第２
空間部分２０はある程度勢い弱められた水を多方向に振
り分けるのが主な役割となる「分散室」に相当するもの
である。

【００３２】そして、第２空間の戻された水は、直接或
いは側面１６等に複数回衝突して方向転換並びに去勢さ
れて勢いの弱まった状態で、多数の横孔１７から横側方
に向けて吐出されるようになる。つまり、仕切り面１５
の上下の空間部分１９，２０や、仕切り面１５等のこれ
ら空間部分１９，２０に臨設する壁面から去勢部ｋが構
成されるとともに、多数の上向き孔１２で第１吐出部８
が、多数の横孔で第２吐出部９が、及び長孔１７で第３
吐出部１０が夫々構成されている。

【００３３】その結果、第１〜第３吐出部８〜１０から
吐出される水は、十分に勢いが弱められた状態で、上方
から斜め下方に亘る広い角度範囲で持って濾過塔１内に
排出されるのであり、図１に示すように、ろ剤４の表面
には、起伏や凹凸が生じることがなく、水平面の状態が
維持されるのである。

【００３４】〔別実施形態〕本発明のディフューザＡ
は、勢いの弱められた液を、上方、側方、及び下方に向
けての広範囲で吐出させることを要旨とするものであっ
て、特に、下方（斜め下方）に如何にして去勢された液
を出すかが重要である。その点から、以下に示すような
構造を採用しても良い。

【００３５】図４に示すように、第３吐出部１０を、側
面１６に形成された下斜め向きの傾斜孔２１で構成す
る。図５に示すように、水を下斜め向きに導く誘導路２
２ａを設けるべく、パイプ材２２を側面１６に取付けて
第３吐出部１０を構成する。図６に示すように、底面１
１の外径側に孔を設ける等して部分的に欠如させて第３
吐出部１０を構成する。図７に示すように、底面１１を
漏斗状に形成し、上下中間高さ位置に孔２３を形成して
第３吐出部１０とする。

【００３６】図８に示すように、上下２段の仕切り面１
５Ａ，１５Ｂを設けて、上中下の３段の空間ｓ１，ｓ
２，ｓ３を形成し、曲面状の底面１１に孔２４と、パイ
プ２５による第３吐出部１０を形成する。上空間ｓ１部
位における側面１６には、斜め上向きと横向きの横孔２
６Ａ，２６Ｂを形成し、中空間ｓ２部位における側面１
６には、横向きと斜め下向きの横孔２７Ａ，２７Ｂを形
成する。これら横孔２６Ａ，２６Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ
は、いずれも第２吐出部９として機能する。

【００３７】濾過対象となる液は、水の他、油、アルコ
ール等の液体でも良く、それらを相称して「液」と定義
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】濾過装置を示す一部切欠きの側面図

【図２】ディフューザの構造を示す半断面の側面図

【図３】仕切り面、及び上面を示す平面図

【図４】ディフューザ要部の第１別構造を示す断面側面
図

【図５】ディフューザ要部の第２別構造を示す断面側面
図

【図６】ディフューザ要部の第３別構造を示す断面側面
図

【図７】ディフューザ要部の第４別構造を示す断面側面
図

【図８】ディフューザ要部の第５別構造を示す断面側面
図

【図９】従来の濾過装置を示す一部切欠きの側面図

【符号の説明】

１ 濾過塔 ５ 給液管 ５ａ 開口部 ７ 集液部 ８ 第１吐出部 ９ 第２吐出部 １０ 第３吐出部 １２ 上向き孔 １３ 上面 １４ 孔 １５ 仕切り面 １６ 側面 １７ 横孔 １８ 長孔 １９ 上空間部分 ２０ 下空間部分 Ａ ディフューザ ｂ 箱体 ｅ 給液部 ｋ 去勢部 ｒ 濾過部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 500292633 ペー・ウント・ヴェー・インヴェスト・ フェアメーゲンス・フェアヴァルトゥン グスゲゼルシャフト・エム・ベー・ハー Ｐ ＆ Ｗ ＩＮＶＥＳＴ ＶＥＲＭＯ ＥＧＥＮＳ ＶＥＲＷＡＬＴＵＮＧＳＧ ＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ Ｍ．Ｂ．Ｈ. オーストリア アー‐5020 ザルツブル ク カローラ‐ブローメ‐シュトラーセ ７ ＣＡＲＯＬＡ‐ＢＬＯＭＥ‐ＳＴＲ. ７， Ａ‐5020 ＳＡＬＺＢＵＲＧ， ＡＵＳＴＲＩＡ (72)発明者 今井 文人 滋賀県守山市木浜町2247 (72)発明者 ヴァルター・ポーラック オーストリア アー‐5020 ザルツブル ク ザーラッハ・シュトラーセ 46 ア ー (56)参考文献 実開 昭62−75809（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 24/38 B01D 24/02 B01D 29/88

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有蓋状の濾過塔内に、濾過部と、この濾
   過部の下部に配置される集液部と、前記濾過部の上方に
   配置される給液部とを備え、前記給液部を、前記濾過塔
   の外部から塔内部に挿通されてその先端に上向きの開口
   部が形成された給液管と、前記開口部から上向きに噴出
   される液に対して作用するディフューザとを備えて構成
   してある濾過装置であって、 前記ディフューザを、前記開口部から噴出された液の勢
   いを抑える去勢部を設けて構成するとともに、前記去勢
   部で去勢された液を上方に吐出させる第１吐出部と、前
   記去勢部で去勢された液を側方に向けて吐出させる第２
   吐出部と、前記去勢部で去勢された液を下方に向けて吐
   出させる第３吐出部とを、この順で上から下に重ねた状
   態で前記ディフューザに配備してある濾過装置。
2. 【請求項２】 前記開口部が配置された底面と、複数の
   上向き孔が形成された上面とを有した箱体内に、複数の
   孔が形成された仕切り面を前記底面と前記上面との上下
   間に配備するとともに、前記上面と前記仕切り面との上
   下間における前記箱体の側面に複数の横孔を形成し、か
   つ、前記仕切り面から所定間隔下方に離れた高さ位置に
   おける前記側面に横に長い長孔を形成することにより前
   記ディフューザを構成し、 前記仕切り面の上下の空間部分で前記去勢部が構成され
   るとともに、前記複数の上向き孔で前記第１吐出部が、
   前記複数の横孔で前記第２吐出部が、及び前記長孔で前
   記第３吐出部が夫々構成されている請求項１に記載の濾
   過装置。
3. 【請求項３】 前記仕切り面に形成された孔と、前記上
   面に形成された孔とが、平面視で互いに重ならない状態
   に相対配置されている請求項２に記載の濾過装置。