JP3981692B2 - ノッチワイヤ、ノッチワイヤエレメント及び濾過装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノッチワイヤ、ノッチワイヤエレメント及びノッチワイヤエレメントを用いる濾過装置に関する。

従来、濾過装置のこし網としてワイヤエレメントが用いられている。ワイヤエレメントのワイヤにはウェッジ型やラウンド型があるが、近年ではノッチ型と呼ばれるワイヤ（以下、ノッチワイヤという）が注目されている。ノッチワイヤは、ステンレス鋼等の強度や耐食性に優れた素材で形成される帯板の片面にノッチ（凸条）が所定間隔で設けられているものであり、そのエレメント（以下、ノッチワイヤエレメントという）は、例えば円筒状のこし筒にノッチワイヤを上下に互いに接するように螺旋状に巻き付けて構成される。そして、ノッチワイヤエレメントのノッチ間の凹部で形成される間隙に濾過すべき流体を流通させ、ノッチ高さより粒子径が大きい粒子を除去する（非特許文献１〜３参照）。

和英・英和燃料潤滑油用語事典、２３５頁、（社）日本船用機関学会編、成山堂書店 ＪＩＳ船用機関入口用潤滑油管系及び燃料油管系のこし器（ＪＩＳＦ７１０３）、１９９２年、日本工業標準調査会 ＪＩＳ Ｆ規格集 ２００１、ＪＩＳＦ７１０３船用機関入口用潤滑油管系及び燃料油管系のこし器解説（２−２２８〜２−２３４頁）、１９９４年、（財）日本船舶標準協会編

ところで、ノッチワイヤエレメントでは、捕捉する流体内の異物の大きさ（粒子径）を小さくするためにはノッチの高さを低くして間隙の高さを低くする必要があるが、ノッチの高さの低下によって間隙の開口率が小さくなる結果、流通抵抗の上昇を招くことになる。斯様な流通抵抗の上昇を防止するためには、ノッチが形成されている帯板の厚さを薄くして全体の開口率を上げる必要があるが、帯板の厚さを薄くするとノッチワイヤの強度低下を招来するため、耐久性が低下してしまう。そのため、流通抵抗の上昇を抑制しつつ捕捉する異物の粒子径を小型化できると共に、十分な強度を確保することができるノッチワイヤやそのエレメントが求められている。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、流体等の流通抵抗の上昇を抑制しつつ、より粒子径が小さい粒子を捕捉することができると共に、十分な強度を確保することができるノッチワイヤ、ノッチワイヤエレメント及びノッチワイヤエレメントを用いる濾過装置を提供することを目的とする。

本発明は、濾過装置に積層して配設されるノッチワイヤ、或いは濾過装置のこし枠と、こし枠に積層して螺旋状に巻き付けられるノッチワイヤとを有するノッチワイヤエレメント、或いはこし枠にノッチワイヤが積層して螺旋状に巻き付けられたノッチワイヤエレメントを本体内に設置する濾過装置であって、そのノッチワイヤを、帯板の片面に帯板長手方向に対して略直角方向若しくは所定傾斜角度の方向へ延びる第１ノッチを帯板長手方向の所定間隔毎に設け、第１ノッチ間に延びる第２ノッチを設け、第２ノッチの高さを第１ノッチの高さより低く形成し、且つ第２ノッチの幅を第１ノッチの帯板幅方向の長さよりも小さく形成して構成することを特徴とする。

好適には、ノッチワイヤについて、第２ノッチの幅方向の外端と頂部との間に凸曲面若しくは傾斜面を形成し、より好適には、第２ノッチを断面視略半円形若しくは略台形若しくは略三角形の凸条とする。また、第１ノッチ間の第２ノッチの高さは長手方向に一定とする構成の他に、第１ノッチ間の第２ノッチの高さを長手方向へ向かって漸次変化させ増加若しくは減少する構成としてもよい。また、第２ノッチは帯板幅方向の適宜の位置に設けることが可能であるが、帯板の幅方向の略中央位置に設けると好適である。また、第２ノッチを、ノッチワイヤの外側からこし枠の内側へ流通する流体若しくは粉体の流れ方向に対して略９０度で交差するように配設すると好適であるが、流れ方向に対して略９０度以外の所定角度で交差するように配設することも可能である。

また、本発明は、濾過装置に積層して配設されるノッチワイヤ、或いは濾過装置のこし枠と、こし枠に積層して螺旋状に巻き付けられるノッチワイヤとを有するノッチワイヤエレメント、或いはこし枠にノッチワイヤが積層して螺旋状に巻き付けられたノッチワイヤエレメントを本体内に設置する濾過装置であって、そのノッチワイヤを、帯板の片面に帯板長手方向に対して略直角方向若しくは所定傾斜角度の方向へ延びる第１ノッチを帯板長手方向の所定間隔毎に設け、第１ノッチ間に帯板長手方向へ延びる第２ノッチを設け、第２ノッチの高さを第１ノッチの高さより低く形成し、且つ第２ノッチの幅方向の外端と頂部との間に凸曲面若しくは傾斜面を形成して構成することを特徴とする。

更に、本発明の濾過装置は、積層状態の帯板間に第１ノッチの高さで形成される間隙Ｓ１と、第１ノッチと第２ノッチの高さの差で形成される間隙Ｓ２とを流れる流体若しくは粉体を、間隙Ｓ１の高さと間隙Ｓ２の高さで２段階に濾過することを特徴とする。

本発明は、第１ノッチ間に第１ノッチより高さが低い第２ノッチが帯板長手方向へ延設され、第１ノッチ間及び第２ノッチ頂部と上側の帯板底面間に形成される開口で粒子を捕捉するので、第１ノッチのみが設けられている場合に比べて、より粒子径が小さい粒子を捕捉することができる。更に、第１ノッチ間に延設されている第２ノッチが補強機能を発揮するので、ノッチワイヤの強度を高めることができ、ノッチワイヤの帯板自体をより薄くすることも可能となる。
また、第２ノッチの幅を第１ノッチの帯板幅方向の長さより小さく形成することにより、開口に於ける壁面摩擦の上昇を抑え、流体等の流通抵抗の上昇を抑制することができる。

また、第２ノッチの幅方向の外端と頂部との間に凸曲面若しくは傾斜面を形成し、好適には第２ノッチの幅方向の断面形状を略半円形若しくは略台形若しくは略三角形とすることにより、乱流化を抑制して流通抵抗の上昇を抑え、スムーズな流れを確保することができる。

また、第２ノッチを帯板の幅方向の略中央位置に設けることにより、例えばノッチワイヤをこし枠に巻き付ける際に帯板に発生する最大圧縮応力や最大引張応力を抑制することができ、ノッチワイヤの強度や耐久性を向上することができる。

また、積層状態の帯板間に第１ノッチの高さで形成される間隙Ｓ１と、第１ノッチと第２ノッチの高さの差で形成される間隙Ｓ２とで２段階に濾過するので、効率的且つ確実な濾過を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

本実施形態の濾過装置の本体１は、図１に示すように、截頭円錐形の底部を有する略円筒形に形成されており、その上面１ｃには濾過される濾過流体を流入する流入口１ａが設けられ、その底部の曲面１ｄには濾過を終えた流体を外部に排出する流出口１ｂが設けられている。本体１の底部の下面１ｅには、棒状の固定部材２の下端が貫通して固定されており、固定部材２が本体１内に垂直に立設される。

本体１内には、こし枠３が中心軸を固定部材２及び本体１の中心軸と同軸にして配設される。こし枠３（こし筒）は、略円形の上板３ａと略円形の下板３ｂとを所定間隔を開けて配置し、上板３ａと下板３ｂとの間に複数の棒状のワイヤ支持材３ｃを所定間隔を開けて円周状に配設し、各ワイヤ支持材３ｃの両端をそれぞれ上板３ａと下板３ｂに固着したものである。こし枠３の上板３ａの中心には穴３ｄが形成されており、穴３ｄに固定部材２が貫通され、固定部材２の上端と上板３ａとが固着されている。また、こし枠３の下板３ｂの中心には固定部材２より大径の流出穴３ｅが形成されており、流出穴３ｅの中心に遊挿された固定部材２と流出穴３ｅの周縁との間を流体が流通するようになっている。更に、こし枠３の下板３ｂは、本体１内の下板３ｂの上側で後述するエレメント５の外周部分と下板３ｂの下側部分とを流体が流通不能に区分している。

こし枠３の円周状に配置されたワイヤ支持材３ｃには、図２に示すように、ノッチワイヤ４が外接して位置決めされ螺旋状に巻き付けられており、こし枠３と、こし枠３に積層するように巻き付けられたノッチワイヤ４とでエレメント５を構成している。

ノッチワイヤ４は、図３〜図７に示すように、長方形断面を有する帯状のベース４ａと、ベース４ａの上面４ｂに設けられ帯状ベース４ａの幅方向へ延びる断面視略台形の凸条である第１ノッチ４ｄと、ベース４ａの上面４ｂに設けられ帯状ベース４ａの長手方向へ延びる断面視略半円形の凸条である第２ノッチ４ｅとを有し、第２ノッチ４ｅの高さＨ２は第１ノッチの高さＨ１より低く形成され、高さと方向が異なる２種類の凸条（第１ノッチ４ｄ、第２ノッチ４ｅ）が設けられている。第１ノッチ４ｄは、ベース４ａの幅Ｗ１と同じ長さで且つ下端幅をＷ２として、長手方向の所定間隔毎に複数形成され、第２ノッチ４ｅは、第１ノッチ４ｄ・４ｄ間に於いて、ベース４ａの幅Ｗ１の略中央位置に下端が幅Ｗ１より小さい幅Ｗ３で形成されている。ノッチワイヤ４は、例えばステンレス綱線材を加工して形成される。

ノッチワイヤ４は、下層ベース４ａの第１ノッチ４ｄの上端が上層ベース４ａの下面４ｃに当接するようにワイヤ支持材３ｃの外周に一重に巻き付けられて、ベース４ａの内側面４ｆがワイヤ支持材３ｃに外接して径方向の位置決めがなされると共に、ベース４ａの上面４ｂ及び下面４ｃが本体１やワイヤ支持材３ｃの中心軸に対して略直角に位置するように配置され、エレメント５が構成される。エレメント５では、第１ノッチ４ｄが本体１の径方向に放射状に延びて円周方向に等間隔など所定間隔で配置され、第２ノッチ４ｅが本体１の円周方向へ延びて配置されると共に、エレメント５の軸方向へノッチワイヤ４が巻き付けられる間隔、即ち、ノッチワイヤ４の積層間隔が、第１ノッチ４ｄの高さＨ１によって規定される高さＨ１となる。

更に、エレメント５には、ノッチワイヤ４の上面４ｂと、上面４ｂに形成された第１ノッチ４ｄ・４ｄの内側面間と、前記ノッチワイヤ４に高さＨ１を開けて積層されたノッチワイヤ４の下面４ｃとで高さＨ１（＝Ｈ１）の間隙Ｓ１が形成されると共に、ノッチワイヤ４の上面４ｂに形成された第１ノッチ４ｄ・４ｄの内側面間と、上面４ｂに形成された高さＨ１より低い高さＨ２の第２ノッチ４ｅの頂部と、前記ノッチワイヤ４の一つ上に高さＨ１を開けて積層されたノッチワイヤ４の下面４ｃとで高さＨ３の間隙Ｓ２が形成される。エレメント５は、間隙Ｓ２の高さＨ３（＝Ｈ１−Ｈ２）より粒子径が大きい粒子６ａ、６ｂを濾過流体から除去することが可能であり、間隙Ｓ２の高さＨ３を小さくするほど濾過流体中の捕捉可能な粒子径が小さくなって濾過性能が高まる。即ち、間隙Ｓ２の高さＨ３はエレメント４やノッチワイヤ４の濾過性能の指標である。

尚、第１ノッチ４ｄの高さ、第１ノッチ４ｄの幅、間隙Ｓ１、Ｓ２の幅を規定する第１ノッチ４ｄ・４ｄ間の間隔は、例えば濾過性能を向上する観点からは可能な限り小さく設定することが望ましく、流通抵抗を低下して流体の流れをスムーズにする観点からは大きく設定することが望ましいが、要求される濾過性能や流通抵抗や強度に応じて適宜設定する。また、第２ノッチ４ｅの幅は、要求される流通抵抗や強度に応じて適宜設定する。

本体１内に設置されたエレメント５は、そのベース４ａの上面４ｂ及び下面４ｃが本体１の中心軸に対して略直角で流体の流れ方向Ｆに対して平行に配置され、更に、その第１ノッチ４ｄが濾過流体の流れ方向Ｆに対して平行に配置されると共に、濾過流体の流れ方向Ｆに対して略９０度で交差するように第２ノッチ４ｅが配置され、流体に間隙Ｓ１、Ｓ２で確実な濾過を行いつつ、スムーズに間隙Ｓ１、Ｓ２を流通させることが可能な構成である。

上記濾過装置で濾過流体を濾過する場合、濾過される流体は、図１の流体の流れＦに示すように、上部の流入口１ａから本体１内に流入し、エレメント５の外周に送られ、エレメント５の積層状態のノッチワイヤ４の間隙Ｓ１、Ｓ２を通過して、エレメント５内に流入する。この際、エレメント５は、図７に示すように、第１ノッチ４ｄの高さＨ１で規定される間隙Ｓ１の高さＨ１による濾過と、第１ノッチ４ｄの高さＨ１と第２ノッチ４ｅの高さＨ２との差で規定される間隙Ｓ２の高さＨ３（＝Ｈ１−Ｈ２）による濾過とで２段階に濾過し、高さＨ１より粒子径が大きい粒子６ａを間隙Ｓ１の入口で除去し、間隙Ｓ１内に入り込んだ粒子のうち高さＨ３より粒子径が大きい粒子６ｂを間隙Ｓ２の入口で除去し、エレメント５の内部には高さＨ３より粒子径が大きい異物を除去された流体が流入する。その後、濾過を終えた流体は、エレメント５の下板３ｂの流出穴３ｅからエレメント５の外部へ流出して本体１内の下板３ｂの下側部分に流入し、流出口１ｂから本体１の外部へ流出する。

上記実施形態の濾過装置は、濾過流体から間隙Ｓ１の高さＨ１で粒子径がＨ１超の粒子６ａを除去し、次いで、粒子径がＨ１超の粒子を除去された流体から間隙Ｓ２の高さＨ３で粒子径がＨ３超の粒子６ｂを除去して２段階濾過を行うので、効率的且つ確実な濾過を行うことができる。更に、ベース４ａ上の第２ノッチ４ｅが補強機能を有し、ノッチワイヤ４の高強度を確保することができる。更に、下端幅Ｗ３など第２ノッチ４ｅの幅は、第１ノッチ４ｄの長さやベース４ａの幅Ｗ１より小さく形成されているので、間隙Ｓ２と同じ高さや大きさの間隙を第１ノッチ４ｄのみで構成する場合に比し、間隙Ｓ２内を流体が流れる際の壁面抵抗を低減して流通抵抗を著しく低減することが可能であり、非常にスムーズな流体の流れを確保することができる。更に、第２ノッチ４ｅの形状を断面視略半円形とすることにより、流体の乱流化を防止して流通抵抗を低減することが可能であり、係る観点からも非常にスムーズな流体の流れを確保することができる。

尚、上記実施形態の第１ノッチ４ｄの形状は断面視略台形の凸条としたが、適宜の形状とすることが可能であり、例えば断面視略半円形の凸条や断面視略方形の凸条等とすることが可能である。また、第１ノッチ４ｄは、ベース４ａの幅方向へ形成する他、ベース４ａの幅方向に対して所定の傾斜角度をつけて形成することも可能である。また、第１ノッチ４ｄの長さは、ベース４ａの幅Ｗ１と同一とする以外に、ベース４ａの幅Ｗ１より小さくすることも可能である。

また、上記実施形態の第２ノッチ４ｅはベース４ａの幅Ｗ１の略中央位置に形成されているが、ベース４ａの幅方向の適宜の位置に形成することが可能である。また、上記実施形態の第２ノッチ４ｅは断面視略半円形の凸条としたが、第２ノッチ４ｅの形状は適宜であり、好ましくは交差して流れる濾過流体の流通抵抗を小さくできる形状とするとよい。例えば断面視略半円形の凸条とする他、図８に示す断面視略台形の凸条や、断面視略三角形の凸条とすると、濾過流体の流通抵抗を小さくできると共に、ノッチワイヤ４の製造も容易となって好適である。また、上記実施形態の第２ノッチ４ｅは濾過流体の流れ方向Ｆに対して略９０度で交差するように配設したが、濾過流体の流れ方向Ｆに対して９０度以外の所定角度で交差するものとすることも可能である。

また、上記実施形態の第２ノッチ４ｅの高さＨ２は、第１ノッチ４ｄ・４ｄ間でベース４ａの長手方向に一定としたが、第１ノッチ４ｄ・４ｄ間で第２ノッチ４ｅの高さＨ２がベース４ａの長手方向へ漸次可変する構成としてもよい。例えば図９に示すように、第２ノッチ４ｅの高さＨ２が、第１ノッチ４ｄ・４ｄ間でベース４ａの長手方向へ向かって一定割合で漸次増加するものとしてもよい。

本発明は、例えば高純度な水処理の濾過、粉体の分級等に利用することができる。

実施形態の濾過装置の全体構成を示す縦断面図。 実施形態の濾過装置に於けるエレメントの斜視説明図。 実施形態の濾過装置に於ける支持棒と支持棒に巻き付けられたワイヤの一部を示す斜視説明図。 実施形態の濾過装置に於ける支持棒と支持棒に巻き付けられたワイヤの一部を示す横断説明図。 実施形態の濾過装置に於ける積層されたワイヤの一部を示す縦断正面図。 図５のＢ部を示す拡大図。 図５のＡ−Ａ矢視断面図。 第１変形例のワイヤの図５のＡ−Ａ矢視に対応する断面図。 第２変形例のワイヤの積層された状態の一部を示す縦断正面図。

符号の説明

１ 本体
１ａ 流入口
１ｂ 流出口
１ｃ 上面
１ｄ 曲面
１ｅ 下面
２ 固定部材
３ こし枠
３ａ 上板
３ｂ 下板
３ｃ ワイヤ支持材
３ｄ 穴
３ｅ 流出穴
４ ノッチワイヤ
４ａ ベース
４ｂ 上面
４ｃ 下面
４ｄ 第１ノッチ
４ｅ 第２ノッチ
４ｆ 内側面
５ エレメント
６ａ、６ｂ 粒子
Ｓ１、Ｓ２ 間隙
Ｈ１ 第１ノッチ４ｄの高さ、間隙Ｓ１の高さ
Ｈ２ 第２ノッチ４ｅの高さ
Ｈ３ 間隙Ｓ２の高さ
Ｗ１ ベース４ａの幅
Ｗ２ 第１ノッチ４ｄの下端の幅
Ｗ３ 第２ノッチ４ｅの下端の幅
Ｆ 流体の流れ方向

Claims (11)

1. 濾過装置に積層して配設されるノッチワイヤであって、帯板の片面に帯板長手方向に対して略直角方向若しくは所定傾斜角度の方向へ延びる第１ノッチを帯板長手方向の所定間隔毎に設け、第１ノッチ間に延びる第２ノッチを設け、第２ノッチの高さを第１ノッチの高さより低く形成し、且つ第２ノッチの幅を第１ノッチの帯板幅方向の長さよりも小さく形成することを特徴とするノッチワイヤ。
2. 前記第２ノッチの幅方向の外端と頂部との間に凸曲面若しくは傾斜面を形成することを特徴とする請求項１記載のノッチワイヤ。
3. 前記第２ノッチを断面視略半円形若しくは略台形若しくは略三角形の凸条とすることを特徴とする請求項２記載のノッチワイヤ。
4. 前記第１ノッチ間の前記第２ノッチの高さを長手方向へ向かって漸次変化させることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のノッチワイヤ。
5. 前記第２ノッチを帯板の幅方向の略中央位置に設けることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のノッチワイヤ。
6. 濾過装置に積層して配設されるノッチワイヤであって、帯板の片面に帯板長手方向に対して略直角方向若しくは所定傾斜角度の方向へ延びる第１ノッチを帯板長手方向の所定間隔毎に設け、第１ノッチ間に延びる第２ノッチを設け、第２ノッチの高さを第１ノッチの高さより低く形成し、且つ第２ノッチの幅方向の外端と頂部との間に凸曲面若しくは傾斜面を形成することを特徴とするノッチワイヤ。
7. 濾過装置のこし枠と、該こし枠に積層して螺旋状に巻き付けられるノッチワイヤとを有するノッチワイヤエレメントであって、該ノッチワイヤを、帯板の片面に帯板長手方向に対して略直角方向若しくは所定傾斜角度の方向へ延びる第１ノッチを帯板長手方向の所定間隔毎に設け、第１ノッチ間に延びる第２ノッチを設け、第２ノッチの高さを第１ノッチの高さより低く形成し、且つ第２ノッチの幅を第１ノッチの帯板幅方向の長さよりも小さく形成して構成することを特徴とするノッチワイヤエレメント。
8. 濾過装置のこし枠と、該こし枠に積層して螺旋状に巻き付けられるノッチワイヤとを有するノッチワイヤエレメントであって、該ノッチワイヤを、帯板の片面に帯板長手方向に対して略直角方向若しくは所定傾斜角度の方向へ延びる第１ノッチを帯板長手方向の所定間隔毎に設け、第１ノッチ間に延びる第２ノッチを設け、第２ノッチの高さを第１ノッチの高さより低く形成し、且つ第２ノッチの幅方向の外端と頂部との間に凸曲面若しくは傾斜面を形成して構成することを特徴とするノッチワイヤエレメント。
9. こし枠にノッチワイヤが積層して螺旋状に巻き付けられたノッチワイヤエレメントを本体内に設置する濾過装置であって、該ノッチワイヤを、帯板の片面に帯板長手方向に対して略直角方向若しくは所定傾斜角度の方向へ延びる第１ノッチを帯板長手方向の所定間隔毎に設け、第１ノッチ間に延びる第２ノッチを設け、第２ノッチの高さを第１ノッチの高さより低く形成し、且つ第２ノッチの幅を第１ノッチの帯板幅方向の長さよりも小さく形成して構成することを特徴とする濾過装置。
10. こし枠にノッチワイヤが積層して螺旋状に巻き付けられたノッチワイヤエレメントを本体内に設置する濾過装置であって、該ノッチワイヤを、帯板の片面に帯板長手方向に対して略直角方向若しくは所定傾斜角度の方向へ延びる第１ノッチを帯板長手方向の所定間隔毎に設け、第１ノッチ間に延びる第２ノッチを設け、第２ノッチの高さを第１ノッチの高さより低く形成し、且つ第２ノッチの幅方向の外端と頂部との間に凸曲面若しくは傾斜面を形成して構成することを特徴とする濾過装置。
11. 積層状態の帯板間に第１ノッチの高さで形成される間隙Ｓ１と、第１ノッチと第２ノッチの高さの差で形成される間隙Ｓ２とを流れる流体若しくは粉体を、間隙Ｓ１の高さと間隙Ｓ２の高さで２段階に濾過することを特徴とする請求項９又は１０記載の濾過装置。

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