JP4138470B2 - ろ過機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はろ過機に係り、特に、電子部品や集積回路等をめっき処理するめっき液等の原水をろ過するろ過機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子部品や集積回路等をめっき処理するめっき液等の原水をろ過するろ過機については、原水がポンプで一旦ろ材に供給された後、この原水がろ材を通過することによってろ過処理が行われる形態が知られている。
このような従来のろ過機を図７により具体的に説明する。図７に示すように、従来のろ過機１００は、渦巻ポンプ１０２を備えたポンプユニット１０４と、フィルターユニット１０６と、ポンプユニット１０４とフィルターユニット１０６との間に設けられた中間ユニット１０７と、を有する。
ポンプユニット１０４においては、渦巻ポンプ１０２が、この駆動軸１０８が水平方向に延びるように基台１１０に配置されている。また、渦巻ポンプ１０２の渦室（図示せず）の周方向延長上には、垂直方向上方に向けられた吐出口１１２が設けられている。
一方、フィルターユニット１０６は、ポンプユニット１０４から中間ユニット１０７を介してフィルターユニット１０６に圧送された原水をろ過するろ材１１６を備えたろ過室１１８と、を有する。
さらに、中間ユニット１０７は、例えば、ポンプユニット１０４の渦巻ポンプ１０２の吐出口１１２と連通する配管又はホース等の連結手段１２０が設けられている。
このように構成された従来のろ過機１００では、ポンプユニット１０４が作動すると、原水がポンプユニット１０４から連結手段１２０を経てまず中間ユニット１０７に圧送され、つぎにフィルターユニット１０６のろ過室１２０に送られ、ろ材１１６によってろ過されるようになっている。
本願発明は、このような公知・公用の技術をもとに開発されたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のろ過機１００においては、上述したように、ポンプユニット１０４及びフィルターユニット１０６が別の構造体であり、この両者を機能させるためには、両者間に上述したような連結手段１２０等のさらなる別の手段を設けなければならない。このため、ろ過機１００の全体に要するスペースも大きくなり、装置の小型化が図れないという問題がある。
また、従来のろ過機１００においては、ろ過機１００の全体に要するスペースが大きい分、ろ過機１００の作動中にろ過機１００内を流動する原水量も増えるため、例えば原水が高価なめっき液や化学薬品等では、原水使用量が増加し不経済である。
さらに、従来のろ過機１００においては、原水が配管又はホース等の連結手段１２０から中間ユニット１０７を経てフィルターユニット１０６に流入する流入口１２２が１箇所となる。このため、フィルターユニット１０６内のろ材１１６のろ過面全体に原水が均一に供給されず、この流入口１２２付近に原水を整流するバッフル板等を設けることによってろ過室１１８内の原水の分散効果を高めたとしても均一なろ過作用が得られないという問題がある。
また、一般に、ポンプの吸上運転では、通常、ポンプ運転前にポンプ室内に予め原水を供給する呼水操作が行われる。従来のろ過機１００のポンプユニット１０４においては、渦巻ポンプ１０２が、この駆動軸１０８が水平方向に延びるように基台１１０に配置され、渦室（図示せず）の周方向延長上には垂直方向上方に向けられた吐出口１１２が設けられているため、ポンプ運転前の呼水操作時にポンプ室内の空気が完全に脱気されずに残存してしまう。このことによって、従来のろ過機１００では、ポンプ運転直後もポンプ室内に残存した空気の除去に時間を要し、ろ過室１１８内にも微細気泡が発生する。このため、従来のろ過機１００では、ポンプ効率やろ過効率を向上させるには限界があり、ポンプユニット１０４の渦巻ポンプ１０２の配置等にも多くの問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上述した従来技術の問題を解決するためになされたものであり、ろ過機を小型化させると共に、ろ過機のポンプ機能及びろ過機能を向上させて、原水を効率よく経済的にろ過することができるろ過機を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、原水をろ過するろ過部と、原水を上記ろ過部に圧送し、該ろ過部でろ過したろ液を該ろ過部外部へ送出する圧送部と、該圧送部を作動させる作動部と、を有するろ過機であって、上記圧送部は、該圧送部の内部へ原水を供給する原水供給路と、該原水供給路から原水が供給される圧送室と、該圧送室内に設けられ、垂直方向軸線まわりに回転するインペラーと、該インペラーの回転によって上記圧送室から圧送された原水を上昇させて上記ろ過部へ流入させる原水上昇手段と、上記ろ過部からろ液を上記圧送部の外部へ送出するろ液送出路と、を有し、上記原水上昇手段は、上記インペラーに対向するように配置されて上記圧送室の少なくとも一部を形成するケーシング手段と、このケーシング手段の円周方向に沿って延びるように形成された渦室と、この渦室の上流側端部に形成された流入口と、上記渦室の下流側端部に形成された流出口と、を含み、上記渦室は、上記流入口から上記流出口にかけて上方に傾斜して延び、上記作動部は、上記インペラーを回転させる回転駆動手段を有することを特徴としている。
このように構成された本発明においては、圧送室内の原水は、インペラーの回転により、原水上昇手段におけるケーシング手段の渦室の流入口から渦室内に圧送される。この渦室内に圧送された原水は、渦室の流入口から流出口にかけて上方に傾斜して延びる渦室に沿って流れて上昇し、ろ過部へ流入する。したがって、この原水上昇手段における渦室により、圧送室内の原水は外周方向に広がらずに効率よく上昇してろ過部まで供給されるため、原水を効率よく経済的にろ過することができる。
また、原水上昇手段のケーシング手段がインペラーに対向するように配置されて圧送部の圧送室の少なくとも一部を形成していると共に、原水上昇手段の渦室が、ケーシング手段の円周方向に沿って延びるように形成され、その流入口から流出口にかけて上方に傾斜して延びているため、圧送部とろ過部の間のスペースをコンパクトにすることができ、ろ過機全体を小型化することができる。
【０００６】
また、本発明において、好ましくは、さらに、上記ケーシング手段の少なくとも一部に配置されて上記渦室の出口部と連通するように形成された整流室を含み、この整流室を介して上記ろ過部の複数の軸対称位置において原水を流入させる。
このように構成された本発明においては、渦室の出口部から流出した原水が整流室に流入して整流化された状態でろ過部の複数の軸対称位置に均一に流入するため、原水を効率よく経済的にろ過することができる。
さらに、本発明において、好ましくは、回転駆動手段は、インペラーに回転力を磁気的に伝達する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図６を参照して本発明のろ過機の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるろ過機を示す全体概略断面図である。なお、以下に示す図１ないし図６中の実線矢印は、本発明の一実施形態によるろ過機内を流れる液体の流れ方向を示し、図２中の点線矢印は、本発明の一実施形態によるろ過機の呼水操作における脱気処理時の気体の流れ方向を示している。
この図１に示すように、本発明の一実施形態によるろ過機１は、フィルターユニット２と、ポンプユニット４と、これらフィルターユニット２とポンプユニット４との間に設けられ、合成樹脂等で作られた中間ユニット６（詳細は後述する）と、を備えている。
フィルターユニット２は、中間ユニット６上に固定配置されたシリンダー８と、このシリンダー８に取り付けられた蓋１０と、を有する。これらのフィルターユニット２の各構成部品は、合成樹脂等で作られている。
また、これら中間ユニット６、シリンダー８及び蓋１０は、中間ユニット６側から供給される原水を収容するろ過室１２を形成し、このろ過室１２には、原水をろ過する円筒状のろ材１４と、ろ材１４を案内するカートリッジガイド１６と、ろ材１４及びカートリッジガイド１６を固定するカートリッジナット１８とが設けられている。
【０００８】
ポンプユニット４は、このポンプユニット４の基台を含む下カバー２０と、この下カバー２０上に取り付けられた上カバー２２と、を有し、これらの上下カバー２０，２２が、チャンバー２４を形成するようになっている。これらの上下カバー２０，２２は、合成樹脂等で作られている。
また、チャンバー２４内には、駆動モータ２６が、このモータ２６の駆動軸２６ａ，２６ｂが上下垂直方向に延びるように固定配置されている。駆動モータ２６の下駆動軸２６ａは、合成樹脂等で作られた冷却ファン２８を備えている。この冷却ファン２８がチャンバー２４内で回転することによって、下カバー２０の底面に設けられた複数の冷却風流入口３０からチャンバー２４内に風が流入し、上カバー２２の上部に設けられた冷却風流出口３２から抜けるようになっている。このことによって、駆動モータ２６の作動等によってチャンバー２４内で発生した熱が冷却されるようになっている。
一方、駆動モータ２６の上駆動軸２６ｂは、その先端が、上カバー２２の上部に形成され且つ上方に開口した円筒状の凹部３４の下面付近まで延びている。また、この上駆動軸２６ｂの先端部分には、駆動回転体３６が固定して取付けられ、この駆動回転体３６は、アルミニウム等の材料からなる円筒体の中にマグネット３８を備えた構造となっている。この駆動回転体３６は、駆動モータ２６が作動すると上駆動軸２６ｂと共に回転するようになっている。
【０００９】
つぎに、図２は、図１に示した本発明の一実施形態によるろ過機１の中間ユニット６部分の部分拡大断面図である。この図２に示すように、上カバー凹部３４のフランジ部分４０には、合成樹脂等で作られたケーシング４２（詳細は後述する）がＯリング４４を介して固定して取り付けられ、このケーシング４２と上カバー凹部３４によってポンプ室４６が形成されている。
【００１０】
つぎに、図３及び図４は、本発明の一実施形態によるろ過機１の中間ユニット６の上面図及び底面図である。また、図５は、図２に示す本発明の一実施形態によるろ過機１の中間ユニット６部分を斜め上から見た分解斜視図である。さらに、図６は、ケーシング４２の底面斜視図である。
これら図３ないし図６により、本発明の一実施形態によるろ過機１の中間ユニット６及びポンプ室４６の内部構造等を詳細に説明する。ここで、図４ないし図６中の矢印Ａは、本発明の一実施形態によるろ過機１の中間ユニット６とケーシング４２を取り付けたときの両者の対応した位置を示している。
【００１１】
ポンプ室４６内には、ポンプ室４６の中心軸線４８と同一の中心軸線を有する固定軸５０が配置されている。この固定軸５０には、合成樹脂等で作られたインペラー５２がスラストリング５４及び軸受５６を介して固定軸５０まわりに回転可能に取り付けられている。これら固定軸５０、スラストリング５４及び軸受５６の材料については、耐食性、耐摩耗性に優れたセラミック素材等が好ましい。特に、軸受５６の材料については、セラミック素材よりも安価な、テトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂にカーボンファイバーを添加した材料を使用してもよい。
また、インペラー５２は、駆動回転体３６のマグネット３８の磁気に引き寄せられるマグネット５８を内部に備え、ポンプ室４６の底面を介して駆動回転体３６に磁気的に結合し、駆動回転体３６が回転すると共に固定軸５０回りに回転するようになっている。
上述したように、インペラー５２の構造は、回転力が駆動回転体３６によって磁気的に伝達される構造となっているがこの構造に限定されず、例えば、駆動モータ２６の駆動軸２６ｂをポンプ室４６内まで延長させて、このポンプ室４６内の駆動軸２６ｂにインペラー５２を直接固定し、ポンプ室４６及び駆動軸２６ｂの軸封部にメカニカルシール等を備えた構造にしてもよい。
【００１２】
インペラー５２の上面６０には、少なくとも４つ以上の複数の羽根６２が設けられ、これら複数の各羽根６２の外端部分６４には、インペラー上面６０に対してテーパ角度αが、好ましくは、約１３０°〜約１４０°、最も好ましくは、約１３５°となるようにテーパが付けられていてもよい。
インペラー５２はポンプ室４６内に収容され、このインペラー５２の上方には、上カバー凹部３４のフランジ部分４０に取り付けられたＯリング４４を介してケーシング４２が取り付けられている。このケーシング４２及び上カバー凹部３４のフランジ部分４０には、中間ユニット６がＯリング４４を介して固定して取り付けられている。
なお、本実施形態によるろ過機１のインペラー５２については、インペラーの一例として図５に示したタイプのオープンインペラーをろ過機１に適用した場合について説明したが、このオープンインペラーに限定されず、ろ過機１の要求される圧送能力に応じて、例えば、クローズドインペラー等の他のタイプのインペラーを適用してもよい。
【００１３】
さらに、ケーシング４２の構造について詳細に説明する。ケーシング４２は少なくとも３つ以上の複数のポンプ室流入口６６を備え、このポンプ室流入口６６では、ろ過機１の外部に設置された、原水を収容する原水槽（図示せず）から原水供給配管（図示せず）等を経て中間ユニット６の原水供給路６４に供給された原水がポンプ室４６内に流入するようになっている。
ケーシング４２の底面には、ケーシング４２の円周方向に沿って垂直方向上方に傾斜した渦室６８が形成されている。この渦室６８は、ポンプ室４６内の原水がインペラー５２が回転することによって渦室６８内に流入する渦室流入口７０と、この渦室流入口７０から流入して渦室６８内を流れた原水が渦室６８の外部へ流出する渦室流出口７２と、を備えている。
また、渦室６８の外径は、ポンプ室４６の直径にほぼ等しくなっており、渦室６８内に沿った渦室流入口７０から渦室流出口７２までの距離は、ほぼ渦室６８の外径の一円弧に相当するようになっている。
【００１４】
つぎに、中間ユニット６の構造について詳細に説明する。中間ユニット６は、原水供給路６４を備え、この原水供給路６４は、ケーシング４２に設けられたポンプ室流入口６６に接続されている。ポンプユニット４が作動すると、原水がこの原水供給路６４を通り、ポンプ室流入口６６からポンプ室４６内に供給されるようになっている。
また、中間ユニット６は、整流室７４を備えている。原水供給路６４からポンプ室流入口６６を通ってポンプ室４６内に供給された原水は、ポンプ室４６のインペラー５２の回転によって、ケーシング４２の底面に設けられた渦室６８の中を渦室流入口７０から渦室流出口７２に向かって流れ、整流室７４に送られるようになっている。
【００１５】
中間ユニット６の上面には、フィルターユニット２のシリンダー８を固定支持するための外側突起７６と、ろ材１４を固定支持するための内側突起７８と、が設けられ、中間ユニット６の上面におけるこれら外側突起７６と内側突起７８との間、すなわち、整流室７４の上面には、少なくとも４つ以上の複数のろ過室流入口８０が中間ユニット６の中心軸線４８に対して軸対称に設けられている。
ポンプ室４６内の原水は、ケーシング４２の渦室６８から整流室７４を経て整流されるようになっている。そして、整流室７４の整流された原水は、整流室７４の上面に設けられた複数のろ過室流入口８０からろ過室１２内に流入し、ろ過室１２に設けられたろ材１４の外周面に均一に送られるようになっている。このろ材１４に均一に送られた原水は、ろ材１４を通過してろ過されるようになっている。
【００１６】
さらに、中間ユニット６は、ろ液送出路８６を原水供給路６４に並列して配置し、このろ液送出路８６は、中間ユニット６の上面の内側突起７８とカートリッジガイド支持部８４との間に設けられたろ液送出口８２に接続されている。ろ過室１２内で原水をろ過したろ液は、ろ液送出口８２からろ液送出路８６を流れてろ過機１の外部へ送出されるようになっている。
また、中間ユニット６上面の外側突起７６と内側突起７８との間にある原水供給路６４の上面には、呼水孔８８が設けられている。この呼水孔８８は、原水供給路６４とろ過室１２をバイパスし、原水供給路６４及ポンプ室４６の中に残存する空気をこの呼水孔８８からろ過室１２を通じて、ろ過機１の外部に排出するようになっている。
ここで、呼水孔８８の直径については、好ましくは、約１．０ｍｍ〜約１０．０ｍｍ、最も好ましくは、約４．０ｍｍであり、原水供給路６４及ポンプ室４６の中に残存する空気を効率よく脱気することができる程度の大きさが好ましい。さらに、この呼水孔８８には、原水供給路６４とろ過室１２をバイパスすることによるポンプ効率低下を防止するため、ポンプユニット４が停止時には開放され、ポンプユニット４が作動時には閉鎖される弁体（図示せず）が設けられる構造が好ましい。
【００１７】
つぎに、上述した本発明の一実施形態によるろ過機１の動作を説明する。
まず、ろ過機１の作動の前段階として呼水操作が行われる。具体的には、ろ過機１が原水槽（図示せず）の上方に設置される吸い上げ運転時では、はじめに蓋１０が取り外され、原水がろ過室１２の上方からろ過室１２内に供給される。ろ過室１２内に供給された原水は、ろ過室流入口８０から整流室７４、渦室流出口７２、渦室流入口７０を経てポンプ室４６内へ流入する。
ポンプ室４６内へ流入した原水は、ポンプ室４６内で満たされた後、ポンプ流入口６６から原水供給路６４へ流入する。この時、ポンプ室４６内の気体は、渦室流入口７０から渦室流出口７２、整流室７４、ろ過室流入口８０を経てろ過室１２へ脱気される。
【００１８】
つぎに、原水供給路６４と原水供給配管（図示せず）内の気体は、ろ過室１２内へバイパスされる呼水孔８８から脱気されることにより、ポンプ流入口６６から原水供給路６４へ流入した原水は原水供給配管（図示せず）内へ流入する。ここで、呼水孔８８については、原水供給路６４及び原水供給配管（図示せず）内の気体が十分に脱気されてポンプの正常な運転が行えるようにポンプユニット４が作動されるまで開口したままの状態にするのがよい。
このようにして、ポンプ室４６内、原水供給路６４及び原水供給配管（図示せず）内の気体が脱気され、これらの部分に原水が満たされ、最終的にはろ過機１の内部のすべての部分に原水が満たされて、ろ過機１の内部全体の脱気処理が行われる。
【００１９】
このような呼水操作が完了すると、ポンプユニット４が作動される。具体的には、ポンプユニット４のチャンバー２４内の駆動モータ２６が作動し、駆動モータ２６の上下駆動軸２６ａ，２６ｂにそれぞれ取り付けられた冷却ファン２８及び駆動回転体３６が回転する。
駆動回転体３６が回転すると、インペラー５２のマグネット５８が駆動回転体３６のマグネット３８の磁気に引き寄せられて、ポンプ室４６内のインペラー５２が駆動回転体３６の回転に従動して回転する。このインペラー５２の回転によって、原水供給路６４からポンプ室流入口６６を経てポンプ室４６内にさらなる原水が供給される。これと同時に、ポンプ室４６内に収容されている原水は、ケーシング４２の渦室流入口６６から渦室６８内に流入し、渦室６８内を流れつつ渦室流出口７２に向かって上昇する。この渦室６８内を流れつつ上昇する原水は、渦室流出口７２を出て整流室７４へ流れ、整流された原水となる。
整流室７４内の整流された原水は、整流室７４の上面に設けられた複数のろ過室流入口８０からろ過室１２内に分散して均一に流入し、ろ過室１２に設けられたろ材１４の外周面に均一に送られ、ろ材１４を通過してろ過される。
ろ過室１２内で原水をろ過したろ液は、ろ液送出口８２からろ液送出路８６を流れてろ過機１の外部へ送出される。
【００２０】
上述したように、従来のろ過機１００は、ポンプユニット１０４の渦巻ポンプ１０２が、その駆動軸１０８が水平方向に延びるように配置され、ポンプユニット１０４とフィルターユニット１０６との間を管等の連結手段１２０が連通した構造である。
これに対し、本発明の一実施形態によるろ過機１によれば、ポンプユニット４の駆動モータ２６が、その駆動軸２６ａ，２６ｂが垂直方向延びるように中間ユニット６の下部に縦置きに配置されている。このため、原水及びろ液が流れるろ過機１の内部スペースを小さくして、ろ過機１の内部全体を流れる液量を減少させることにより、使用する原水量を低減させると共に、全体に要するスペースを減少させることができ、例えば従来のろ過機１と比較して設置面積を約７０％減少させることができる。
また、本発明の一実施形態によるろ過機１によれば、中間ユニット６の原水供給路６４に呼水孔８８を設けたことにより、呼水操作時にポンプ室４６内等に残存する空気量を低減させ、ろ過室１２への微細気泡の発生量を低減させると共に、ポンプユニット４の正常運転までに要する時間を短縮させることができる。
さらに、本発明の一実施形態によるろ過機１によれば、整流室７４の上面に複数のろ過室流入口８０を軸対称に配置させたことにより、ろ過室１２内におけるろ過作用の均一性を向上させることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のろ過機によれば、ろ過機を小型化させると共に、ろ過機のポンプ機能及びろ過機能を向上させて、原水を効率よく経済的にろ過することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるろ過機の一部破断した概略図である。
【図２】図１に示す本発明の一実施形態によるろ過機の中間ユニット部分の部分拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるろ過機の中間ユニットの上面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるろ過機の中間ユニットの底面図である。
【図５】図２に示す本発明の一実施形態によるろ過機の中間ユニット部分を斜め上から見た分解斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態によるろ過機のケーシングの底面斜視図である。
【図７】従来のろ過機の一部破断した概略図である。
【符号の説明】
１ ろ過機
２ フィルターユニット
４ ポンプユニット
６ 中間ユニット
８ シリンダー
１０ 蓋
１２ ろ過室
１４ ろ材
１６ カートリッジガイド
１８ カートリッジナット
２０ 下カバー
２２ 上カバー
２４ チャンバー
２６ 駆動モータ
２６ａ 駆動モータ下駆動軸
２６ｂ 駆動モータ上駆動軸
２８ 冷却ファン
３０ 冷却風流入口
３２ 冷却風流出口
３４ 上カバー凹部
３６ 駆動回転体
３８，５８ マグネット
４０ フランジ
４２ ケーシング
４４ Ｏリング
４６ ポンプ室
４８ 中間ユニット６、ポンプ室４６又は固定軸５０の中心軸線
５０ 固定軸
５２ インペラー
５４ スラストリング
５６ 軸受
６０ インペラー上面
６２ 羽根
６４ 原水供給路
６６ ポンプ室流入口
６８ 渦室
７０ 渦室流入口
７２ 渦室流出口
７４ 整流室
７６ 外側突起
７８ 内側突起
８０ ろ過室流入口
８２ ろ液送出口
８４ カートリッジガイド支持部
８６ ろ液送出路
８８ 呼水孔

Claims (3)

1. 原水をろ過するろ過部と、原水を上記ろ過部に圧送し、該ろ過部でろ過したろ液を該ろ過部外部へ送出する圧送部と、該圧送部を作動させる作動部と、を有するろ過機であって、
   上記圧送部は、該圧送部の内部へ原水を供給する原水供給路と、該原水供給路から原水が供給される圧送室と、該圧送室内に設けられ、垂直方向軸線まわりに回転するインペラーと、該インペラーの回転によって上記圧送室から圧送された原水を上昇させて上記ろ過部へ流入させる原水上昇手段と、上記ろ過部からろ液を上記圧送部の外部へ送出するろ液送出路と、を有し、
   上記原水上昇手段は、上記インペラーに対向するように配置されて上記圧送室の少なくとも一部を形成するケーシング手段と、このケーシング手段の円周方向に沿って延びるように形成された渦室と、この渦室の上流側端部に形成された流入口と、上記渦室の下流側端部に形成された流出口と、を含み、上記渦室は、上記流入口から上記流出口にかけて上方に傾斜して延び、
   上記作動部は、上記インペラーを回転させる回転駆動手段を有することを特徴とするろ過機。
2. 上記原水上昇手段は、さらに、上記ケーシング手段の少なくとも一部に配置されて上記渦室の出口部と連通するように形成された整流室を含み、この整流室を介して上記ろ過部の複数の軸対称位置において原水を流入させる請求項１記載のろ過機。
3. 上記回転駆動手段は、上記インペラーに回転力を磁気的に伝達する請求項１記載のろ過機。

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