JP4128787B2

JP4128787B2 - 濾過器

Info

Publication number: JP4128787B2
Application number: JP2002067187A
Authority: JP
Inventors: 隆小野
Original assignee: Toshiba Plant Systems and Services Corp
Current assignee: Toshiba Plant Systems and Services Corp
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-03-12
Also published as: JP2003260312A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は濾過器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体の不純物等を除去する分離技術として濾過が一般的に用いられる。濾過には、様々な濾材を用いた濾過器が使用されている。従来使用されている濾過器の構造を図５に示す。
【０００３】
従来の濾過器５０は、濾過エレメント５１を芯金５２の外側面に装着し、濾過エレメント５１の上下をそれぞれ上部金具５３および下部金具５４により固定して構成される。上部金具５３には濾液を排出する排出口５３ａが設けられ、この排出口５３ａの側壁には、おねじ部５３ｂが加工されていて、このおねじ部５３ｂと、管板５５の管板孔部５５ａに設けられためねじ部５５ｂとが係合することにより濾過器５０と管板５５とが一体に固定される。
【０００４】
濾過エレメント５１は、微細な開口部５１ａを有する部材で形成され、使用する部材により、例えば、巻線型や網型の濾過エレメント５１がある。
【０００５】
図６（Ａ）および図６（Ｂ）の濾過器は、巻線型の濾過エレメント５１とした濾過器５０である。濾過エレメント５１は、線材５６を芯金５２に巻き付けたり、あるいは、ばね状に成形した線材５６を芯金５２に取り付けたものである。
【０００６】
この濾過器５０は、線材５６と線材５６との間に形成される開口部５１ａを通して原液の濾過を行う。巻線型には線材５６の形状から、単線型、ノッチワイヤ型、波線型、撚線型等の種類があるが、いずれも線材と線材との隙間を通して濾過を行う構造の濾過器である。
【０００７】
図７の濾過器は、網型の濾過エレメント５１とした濾過器５０である。網型の濾過エレメント５１としては、例えば、パンチングメタルやエキスパンドメタル等の孔部を有する板状の部材を筒状に加工して使用したもので、孔や網目を開口部５１ａとして濾過する濾過器である。
【０００８】
芯金５２には、通常、微細な開口部を多数設けた円筒形管あるいは多角形筒管が用いられる。
【０００９】
濾過器５０において、原液は濾過エレメント５１の開口部５１ａにおいて濾液と除去物質とに分離され、濾液は芯金５２の中空部５２ａを通して管板５５外に排出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
濾過器は、濾過作業を継続することにより、濾材の表面に不純物や汚濁物質等の粒子が固着し、濾過エレメントの開口部を閉塞して濾過機能が低減される。そのため一定の使用時間ごとに分解洗浄等のメンテナンスや交換作業を必要とする。
【００１１】
しかしながら、従来の濾過器は、構成部品数が多いため、製作に要する加工工程も多く、組み立てや分解に時間を要する。また一つ一つの部品が、ねじ結合等により機械的に締結されていて、各部品の分離が困難であり、交換およびメンテナンス時に容易に分解することができなかった。また、製作や分解には特別な治具や製作技能を必要とするなどの問題があった。
【００１２】
また、濾過器に巻線型の濾過エレメントを使用する場合、濾過エレメントがばね状の構造であるため、分解時に巻線の長手方向の長さが変化してしまうことがあった。この場合、巻線の線材と線材との間隔が変化して、濾過性能が変化するだけでなく、長手方向の長さ変化により再組み立てが不能となる場合もあった。
【００１３】
さらに、従来の濾過器は、管板との取り付け部分がねじ結合によるため、特に多数の濾過器を管板に取り付けた濾過装置において、任意の濾過器の交換やメンテナンスを行うために取り外す際に、特殊な回転工具を必要とするなどの不都合があった。
【００１４】
また、濾過作業により、濾過器表面には濾過エレメントに堆積する粒子によるケーク（堆積層）が形成される。このケークには、流体の流れ方向にケークを圧縮する力が作用する。濾過作業時には、濾過器に対して、流体の流れによる圧力とケークに作用する圧縮力が作用するが、ケークの厚さが濾過器部分により不均一であるため、作用する力も一定ではない。そのため濾過器に部分的に大きな作用力が働き、濾過器が変形することがあった。
【００１５】
また、ケークの除去は、通常の使用状態では、濾過エレメントを取り付けたまま逆洗により除去する。
【００１６】
しかしながら、濾過器の長期使用により、濾過エレメントに粒子の目詰まり等が起きた場合、濾過器を分解して洗浄する洗浄工程が必要であるが、濾過器を構成する部品が多く、また多くの部品が機械的に締結されているため、分解洗浄が容易でなかった。
【００１７】
さらに、濾過器の濾過精度を変更する場合、メッシュ寸法の異なる濾過エレメントに交換するが、従来の濾過器は、濾過エレメントが機械的に締結されているため、濾過エレメント単独の交換が困難である。そのため、メッシュ寸法の異なる濾過エレメントごとに芯金等の部材も用意する必要があり、汎用性に乏しかった。
【００１８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであり、構造が簡単で、洗浄や交換の際に特殊な工具や製作技能を必要とせず、また、濾過により得られる濾液の清澄度の変更が容易で、製造およびメンテナンスコストが低コストな濾過器を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る濾過器は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、濾過機能を有する濾過エレメントを、筒状の濾過器構造体の外側面に装着して形成された濾過器本体と、この濾過器本体の一方の開口端に密着され、孔部を有する押え板と、前記濾過器本体の他方の開口端に密着され、前記濾過器本体の内径より小径の管板孔部が設けられた管板と、前記管板孔部の径より大なる幅の上端部および前記管板孔部の径より小なる幅の下端部を有し、前記上端部と下端部との間に傾斜部が形成される羽子板状のヘッド部と、この羽子板状ヘッド部の前記下端部から延在するボルト部とから構成された固定ボルト部材と、前記濾過器本体を前記管板並びに前記押え板間に前記固定ボルト部材にて固定する固定ナットとを具備し、前記固定ボルト部材を傾斜させることなく前記管板孔部から前記濾過器本体内へ挿通させ、前記羽子板状ヘッド部の前記傾斜部が前記管板孔部と接するように構成したものである。
【００２０】
また、本発明に係る濾過器は、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、前記濾過エレメントは、帯状の濾過材を前記濾過器構造体に巻回して円筒状に形成したことを特徴とするものである。
【００２１】
さらに、本発明に係る濾過器は、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、前記濾過エレメントは、あらかじめ円筒状に成形された濾過材であることを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る濾過器の実施の形態について、図を参照して以下に説明する。
【００２５】
図１に本発明に係る濾過器の実施形態である濾過器１０の構造を示す。この濾過器１０の組み立て手順に従って、各構成部材について説明する。
【００２６】
濾過器１０は、筒状あるいはスリーブ状の濾過器構造体１を有し、この濾過器構造体１は、中空部１ａを有し、メッシュ状またはパンチング状の多数の孔部１ｂを周壁に形成している。濾過器構造体１の外側から、濾過機能を有する濾過エレメント２が巻き付けられて濾過器本体３が構成される。濾過エレメント２は、開口部２ａを備えた可撓性のメッシュ素材で形成される。
【００２７】
濾過エレメント２は、濾過器構造体１の縦方向寸法に比較して若干広めの幅に裁断される。濾過エレメント２を濾過器構造体１に装着するには、まず、濾過エレメント２を濾過器構造体１に巻回し、次に濾過エレメント２の上部の折り返し部分２ｂおよび下部の折り返し部分２ｃを、図１のように濾過器構造体１の内側に折り込む。このようにして濾過エレメント２を濾過器構造体１に安定的に固定することが可能である。
【００２８】
濾過エレメント２を折り込んだ濾過器構造体１の下部に、パッキン４を挟んで抑え板５を装着する。一方、濾過器構造体１の上部はパッキン６を介して管板７に設けられた管板孔部７ａと、中空部１ａとが連通するように密着させる。
【００２９】
次に管板孔部７ａから棒状ヘッド付固定部材である固定ボルト８を挿入する。この固定ボルト８は羽子板状のヘッド部８ａとボルト部８ｂとから構成される部材である。ボルト部８ｂの長さは、濾過器構造体１の長手方向の長さより長く設定されているため、固定ボルト８のボルト部８ｂの先端が抑え板５の孔部５ａを通して突出する。この突出部分を止め部材である固定ナット９を用いて固定する。抑え板４と固定ナット９との間には必要に応じてパッキン１１が挿入される。このようにして、管板７から固定ナット９までの各構成部材が一体に固定されて、濾過器１０を形成する。
【００３０】
濾過器構造体１は、中空部１ａを有する円筒形管または多角形筒管の部材で、側壁に孔部１ｂを設けてある。この孔部１ｂは濾過エレメント２の開口部２ａに比較して十分大きく、濾過器１０における濾過精度は濾過エレメント２の開口部２ａにより決定される構成となっている。従って、濾過器構造体１は機械的、物理的強度を維持するための肉厚の部材あるいは高強度部材で構成することが可能であり、濾過によるケークの堆積にも十分な強度を保持することができる。
【００３１】
濾過器構造体１の材質としては、十分な耐久性と強度を持つ部材が選択され、例えば、パンチングメタルやエキスパンドメタル等の孔部を有するヘッド部材を筒状に成形したものが使用される。
【００３２】
濾過器１０においては、濾過時に作用する圧力及び応力に対しては濾過器構造体１が強度部材として機能する。そのため、濾過エレメント２は大きな強度を必要としないため、洗浄性を考慮して可能な限り薄いメッシュ材料で構成してよい。
【００３３】
薄いメッシュ材料で形成された濾過エレメント２は、メッシュ部分への捕捉物質の沈積が起こりにくいため、メッシュの目詰まりが防止される。また、濾過エレメントを薄く構成することにより、メンテナンス時の洗浄性が向上し、濾材の再生が容易となる。
【００３４】
濾過エレメント２は、洗浄性や繰り返し使用の耐久性、耐腐食性を考慮すると、合成繊維製のメッシュ素材とすることが好ましい。例えば、濾過エレメント２として、ＮＢＣ工業（株）製の下記材料を使用する。
【００３５】
【外１】

【００３６】
この濾過器１０において、濾過エレメント２は、図２に示すように、帯状の濾過材を巻回して構成される。このように帯状の濾過材を使用した濾過エレメント２は、メンテナンス時に洗浄が容易であり、また、保管時のスペースを削減することが可能である。
【００３７】
管板７は、濾過器１０を取り付け、また濾過装置において原液と濾液とを隔離する役割を持つ部材である。管板７には濾過器１０を取り付けるための管板孔部７ａが複数設けられる。この管板７に複数の濾過器１０が備えられて、濾過装置が形成される。
【００３８】
この管板孔部７ａは濾過器構造体１の中空部１ａの内径より径の小さい孔で、また、固定ボルト８のヘッド部８ａを係合する目的上、このヘッド部８ａの幅より小さい径の孔に形成されている。
【００３９】
従来の濾過器は、管板に設けられる管板孔部には、濾過器を接合するために、めねじが設けられており、多数の濾過器を設置する場合、一つ一つの管板孔部にめねじを施工しなければならず、加工工程が煩雑であったが、濾過器１０においては、管板孔部７ａにめねじを施工する必要がなく、製作工程が単純化し、作業効率が向上するので、製造コストを低くすることができる。
【００４０】
固定ボルト８は羽子板状のヘッド部８ａとおねじを形成されたボルト部８ｂとからなる部材であり、ヘッド部８ａは管板孔部７ａの孔径より大きな幅を持つよう構成されている。このヘッド部８ａを管板孔部７ａに係合し、ボルト部８ｂの濾過器構造体１下部からの突出部分を固定ナット９で固定することにより、管板孔部７ａの流通性を確保しつつ濾過器１０を管板７に固定することが可能である。ヘッド部８ａの形状は、管板７との接触部分に適度な摩擦力を生じ、濾過器１０が回転しない形状であれば特に限定されない。
【００４１】
棒状ヘッド付固定部材および止め部材として、濾過器本体３と管板７と抑え板５とを一体に固定するものであれば、固定ボルト８および固定ナット９以外の固定手段を使用してもよい。
【００４２】
例えば、棒状ヘッド付固定部材および止め部材として、ヘッド付ロッドと固定ピンを使用してもよい。ヘッド付ロッドと固定ピンを使用する場合は、ヘッド付ロッドの抑え板からの突出部に設けられた固定ピン差込穴にピンを差し込んで、濾過器１０を固定する。
【００４３】
パッキン４およびパッキン６は、それぞれ濾過器構造体１の上部および下部に取り付けられて、濾過器１０の内部と外部とを遮断する。パッキン４およびパッキン６に使用される材質としては、濾過エレメント２を傷つけることなく、良好な密閉性を有する素材が選択され、例えば、ウレタンゴム等が好適に使用される。
【００４４】
パッキン４およびパッキン６の形状は、濾過器構造体１の形状に合わせて設定してよく、例えば、図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）に示すような形状のパッキンを使用することができる。また、パッキン４および６の形状を同一形状にすることにより、濾過器１０の製造コストをさらに低減することが可能である。
【００４５】
次に、濾過器１０の作用について図１を参照して説明する。濾過器１０において、まず原液は矢印Ａのように濾過器１０の外側から流れの圧力により濾過エレメント２を半径方向内方に流通し、濾過器構造体１を通して中空部１ａに流通する。
【００４６】
このとき、濾過エレメント２の表面において、濾過エレメント２の開口部２ａより大きな粒子は捕捉されて、濾液のみが濾過器構造体１の中空部１ａに流通する。懸濁粒子を除去された濾液は、矢印Ｂのように中空部１ａを通過して、矢印Ｃの方向に管板孔部６ａとヘッド部８ａとの間隙を流通して管板７の外側に排出される。
【００４７】
このように構成された濾過器１０の交換およびメンテナンスの取扱方法について説明する。
【００４８】
まず、管板７に配列された濾過器１０のうち、交換する濾過器１０の固定ボルト８および固定ナット９を緩める。次に取り外した濾過器１０の濾過エレメント２のみを取り外す。この濾過エレメント２を洗浄することにより、濾過されて濾過エレメント２上に堆積したケークを除去する。洗浄あるいは交換した濾過エレメント２を、元の濾過器１０に取り付けて、濾過器１０を管板に取り付けて交換・メンテナンス作業が完了する。
【００４９】
このように、本発明の濾過器１０は、交換およびメンテナンス作業が極めて簡単であり、作業時間が大幅に短縮される。
【００５０】
また、濾過器１０の取り外しには、従来必要であった回転工具等の特別な工具類を必要としない。また、メンテナンスを必要とする濾過器１０のみを選択して取り外すことが容易であるため、作業時に工具の動作範囲の濾過器１０を取り外す等の工程が必要でなく、従来の濾過器交換・メンテナンス作業に比較して作業性が大幅に向上する。
【００５１】
また、濾過器構造体１は十分な強度を有する部材で形成することができ、濾過エレメント２の洗浄および交換が容易であるので、ケークの堆積による濾過器１０の変形を防止することが可能である。
【００５２】
さらに、本発明の濾過器１０は、濾過により得られる濾液の清澄度に関係する部材は濾過エレメント２のみであるので、メンテナンス時に洗浄を必要とする部材は濾過エレメント２だけである。そのため、濾過エレメント２の交換・洗浄を必要とする場合に、その他の部材については交換の必要がない。
【００５３】
また、濾過器１０により得られる濾液の清澄度を変更する場合には、濾過エレメント２だけを違う開口径のメッシュ部材に交換する。この際、濾過エレメント２以外の部材を交換する必要がない。
【００５４】
すなわち、濾過エレメント２の洗浄や交換時、あるいは濾過により得られる濾液の清澄度を変更する場合に、濾過エレメント２以外の部材は、共有部品として、そのまま使用することが可能である。例えば、濾過器構造体１に耐久性に優れた素材を使用すれば、濾過器の長期の使用にあたって交換の必要がなく、コストパフォーマンスがよい。従って、濾過器１０の交換やメンテナンスに要する時間および部品コストを従来に比較して大幅に少なく抑制することが可能であり、また特殊な工具等や特別な製作技能が必要ないため、作業性を大幅に向上することが可能である。
【００５５】
本発明の濾過器は、図４に示す第２の実施形態の濾過器２０のように、あらかじめ筒状に成形された濾過エレメント２１を使用する構成としてもよい。
【００５６】
この筒状の濾過エレメント２１は、筒状に一体成形されているため、濾過器１０の濾過エレメント２における濾材の重なり部分がないため、濾過エレメント２１の全面において同様の濾過性能を発揮する。また、濾過エレメント２１の交換作業が極めて容易である。
【００５７】
なお、濾過器２０において、濾過器１０と同一の部材については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明のとおり、本発明の濾過器によれば、管板からの取り外しや部材の分解が容易であり、メンテナンス時の洗浄作業や部材の交換時に特殊な工具や治具が必要なく、また特別な製作技能を必要としない。また、組み立てや洗浄に要する時間および工程数が少なくてすむため、製作およびメンテナンスコストが低く抑制される。従って、低コストで耐久性に優れ、洗浄等のメンテナンスや部材の交換および濾液の清澄度の変更が容易な濾過器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る濾過器の第１の実施形態を模式的に示す断面図。
【図２】本発明に係る濾過器の第１の実施形態を分解して示す分解斜視図。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、本発明に係る濾過器に使用するパッキンの構造をそれぞれ示す構造図。
【図４】本発明に係る濾過器の第２の実施形態を分解して示す分解斜視図。
【図５】従来の濾過器の構造を模式的に示す断面図。
【図６】（Ａ）および（Ｂ）は、従来の濾過器の形態をそれぞれ示す構造図。
【図７】従来の濾過器を示す構造図。
【符号の説明】
１濾過器構造体
１ａ中空部
１ｂ孔部
２濾過エレメント
２ａ開口部
３濾過器本体
４パッキン
５抑え板
５ａ孔部
６パッキン
７管板
７ａ管板孔部
８固定ボルト
８ａヘッド部
８ｂボルト部
９固定ナット
１０濾過器
１１パッキン
２０濾過器
２１濾過エレメント
２１ａ開口部
５０濾過器（従来）
５１濾過エレメント
５１ａ開口部
５２芯金
５２ａ中空部
５３上部金具
５４下部金具
５５管板
５５ａ管板孔部
５６線材

Claims

濾過機能を有する濾過エレメントを、筒状の濾過器構造体の外側面に装着して形成された濾過器本体と、この濾過器本体の一方の開口端に密着され、孔部を有する抑え板と、前記濾過器本体の他方の開口端に密着され、前記濾過器本体の内径より小径の管板孔部が設けられた管板と、前記管板孔部の径より大なる幅の上端部および前記管板孔部の径より小なる幅の下端部を有し、前記上端部と下端部との間に傾斜部が形成される羽子板状のヘッド部と、この羽子板状ヘッド部の前記下端部から延在するボルト部とから構成された固定ボルト部材と、前記濾過器本体を前記管板並びに前記抑え板間に前記固定ボルト部材にて固定する固定ナットとを具備し、前記固定ボルト部材を傾斜させることなく前記管板孔部から前記濾過器本体内へ挿通させ、前記羽子板状ヘッド部の前記傾斜部が前記管板孔部と接するように構成し、濾過された濾液を前記管板孔部と前記羽子板状のヘッド部との間隙を通って排出するように構成したことを特徴とする濾過器。
前記濾過エレメントは、帯状の濾過材を前記濾過器構造体に巻回して円筒状に形成したことを特徴とする請求項１記載の濾過器。
前記濾過エレメントは、あらかじめ円筒状に成形された濾過材であることを特徴とする請求項１記載の濾過器。