JP4970599B2 - 引上げ式空隙制御繊維ろ過器 - Google Patents

Description

本発明は繊維ろ材の全体に力が均等に配分されてろ過能が向上する引上げ式空隙制御繊維ろ過器に関する。

一般に、ろ過器は、汚染された原水をフィルターによりろ過してきれいな処理水を排水する装置であり、大型河川のろ過や工場廃水のろ過などのために益々大型化されてきている。

ここに用いられるろ過器の代表例として、空隙制御繊維ろ過器が挙げられる。この空隙制御繊維ろ過器は微細なフィラメントを有する繊維糸を束ねて繊維ろ材とし、これを流水の経路の上に配置してろ過材料として使用する。前記繊維ろ材を使用する場合、フィラメントにより形成される空隙が物理的な制御によって調節され易くなるので、ろ過能に優れているだけではなく、洗浄し易くなりその寿命が長くなるなどのメリットがある。

特に、粒径別の除去効率、浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）の除去効率などが他のろ過方式に比べて優れているということが証明されている。

前記空隙制御繊維ろ過器の代表的なものは、繊維ろ材を多孔管の周りに捻れを与えながら巻いて微細空隙を形成している。

ところが、この場合、繊維ろ材が短い場合には捻れ張力が繊維に満遍なく伝達されて上中下のあらゆる部分のろ層が強固に形成されるので、ろ過された水の水質に良好であるに対し、繊維が長くなると捻れ張力が繊維の上中下のあらゆる部分に満遍なく伝達できずに中間部の張力が弱くなってろ層が緩く形成されるので、ろ過能を低くする原因となる。

上述した問題点を解消するために、本発明は、繊維ろ材の各部に均等に力が配分される引上げ式空隙制御繊維ろ過器を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明による引上げ式空隙制御繊維ろ過器は、上側は原水流入パイプ及び逆洗水排水用パイプと連通され、下側は空気流入パイプと連通されるろ過槽と、前記ろ過槽の内部に同軸形成された多孔筒であって、底部が前記ろ過槽の外部に延出して処理水排水パイプと連通され、上部には軸方向に陥凹したピストンガイドが形成されたストレーナと、前記ろ過槽の上側に設けられるシリンダーと、前記シリンダーによって駆動されて往復運動する、前記シリンダーからろ過槽の内側の前記ピストンガイドまで伸張するピストンにより形成される引上げ駆動部と、前記ストレーナの半径よりも小さな半径範囲内に形成される固定部が設けられ、前記ストレーナの上側において前記ピストンに固定されて前記ピストンの往復運動が伝達される上部ろ材固定板と、前記ストレーナの半径よりも小さな半径範囲内に形成される固定部が設けられ、前記ろ過槽の内部において前記ストレーナの下側に固定される下部ろ材固定板と、前記上部ろ材固定板の固定部と前記下部ろ材固定板の固定部に上端と下端がそれぞれ固定されて前記ストレーナの外周面においてろ過空隙層を形成する繊維ろ材と、を備えることを特徴とする。

ここで、好ましくは、前記上部ろ材固定板または下部ろ材固定板は、前記繊維ろ材の上端または下端を固定可能な固定部が設けられた複数の螺旋放射状枝から構成される。

また、好ましくは、前記上部ろ材固定板または下部ろ材固定板は、中心に対して螺旋放射状に形成された通孔を固定部とする円板から構成される。

さらに、好ましくは、前記ろ過槽内の下部ろ材固定板の下側には前記空気流入パイプを介して流入する空気を前記繊維ろ材に分散配分する空気分配板が形成される。

さらに、好ましくは、前記シリンダーは、前記ピストンに往復運動と共に捻れ運動を付与する回転シリンダーである。

さらに、好ましくは、前記ピストンには、長さ調整手段が配設される。

さらに、好ましくは、前記長さ調整手段は、前記ピストンを直列に連続する２本の棒に分離し、分離された２本の棒の向かい合う各端部にそれぞれ方向の異なるねじ山を形成し、これらの間にナットを介装してなるものであり、前記ナットの回転によりその結合長さを調整する。

さらに、好ましくは、前記長さ調整手段は、前記ピストンを直列に連続する２本の棒に分離し、分離された２本の棒の向かい合う各端部にそれぞれ雌ねじ及び雄ねじを形成してなるものであり、これらの結合の度合いを調節することによりその結合長さを調整する。

さらに、好ましくは、前記ろ過槽の上部には前記シリンダーを固定する支持棒がさらに配設され、前記支持棒の端部には、ねじが形成されて前記ねじの締付の度合いを調節して前記支持棒の高さを調整する。

本発明によれば、繊維ろ材を上部に引き上げてストレーナに向かって押し付けることにより、繊維ろ材が長い場合であっても、繊維ろ材の全体に力が均等に配分されて、ろ過能が向上する引上げ式空隙制御繊維ろ過器が提供されるという利点がある。

本発明に係る引上げ式空隙制御繊維ろ過器の断面構造図 本発明に係る引上げ式空隙制御繊維ろ過器における引上げ駆動部の断面構造図 本発明に係る引上げ式空隙制御繊維ろ過器における下部ろ材固定板の平面図 本発明に係る引上げ式空隙制御繊維ろ過器における下部ろ材固定板への繊維ろ材の組付断面図

以下、添付図面に基づき本発明について説明する。なお、本発明を説明するに当たって、関連する公知技術または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を余計に曖昧にすると認められる場合にはその詳細な説明は省く。

そして、後述する用語は本発明における機能を考慮して定義された用語であり、これはユーザ、運用者の意図または慣例などに応じて異なってくるため、その定義は本発明を説明するこの明細書の全般に亘っての内容を基に下されるべきである。

図１は、本発明に係る引上げ式空隙制御繊維ろ過器の断面構造図であり、図２は、本発明に係る引上げ式空隙制御繊維ろ過器における引上げ駆動部の断面構造図であり、図３は、本発明に係る引上げ式空隙制御繊維ろ過器における下部ろ材固定板の平面図であり、そして図４は、本発明に係る、引上げ式空隙制御繊維ろ過器における下部ろ材固定板への繊維ろ材の組付断面図である。

図１に示すように、本発明は、ろ過槽１０と、ストレーナ３０と、シリンダー５１及びピストン５２により形成される引上げ駆動部５０と、上部ろ材固定板６０と、下部ろ材固定板４０及び繊維ろ材２０を備えている。

図１に示すように、本発明のろ過槽１０の上端には、原水流入をオン・オフ制御する原水弁２２０が配設された原水流入パイプ２１０と、逆洗水排出をオン・オフ制御する逆洗水排水弁１２０が配設された逆洗水排水用パイプ１１０が連結される。前記ろ過槽は種々の形状に形成可能であるが、円筒状に形成されることが最も好ましい。

前記原水流入パイプ２１０と逆洗水排水用パイプ１１０は前記ろ過槽１０の上側に並列にそれぞれ独立して連結されてもよく、図１に示すようにＴ字状パイプにより一つの経路を有するように連結されてもよいが、前記原水弁２２０と逆洗水排水弁１２０により独立的に制御される外部経路を有することが必要である。

すなわち、前記原水流入パイプ２１０と逆洗水排水用パイプ１１０は同様に原水用ろ過槽１０の上側に形成されるが、それぞれに形成された原水弁２２０と逆洗水排水弁１２０の駆動によって経路が選択される。

前記ろ過槽１０の下側は空気流入パイプ４１０と連通され、下側の空気流入パイプ４１０もまた空気供給弁４２０の駆動によってオン・オフ制御される。

本発明の前記円筒状のろ過槽１０とストレーナ３０は同軸円筒の二重空間を形成し、前記ストレーナ３０は外表面に多数の孔が密集して形成された筒である。

すなわち、前記ストレーナ３０は前記ろ過槽の内部にろ過槽と同軸に形成された多孔筒であり、底部は前記ろ過槽の外部に延出している前記処理水排水パイプ３１０と連通され、上部には軸方向に陥凹したピストンガイド３１が形成される。

ろ過の対象となる原水は円筒状ろ過槽１０に流入した後、ストレーナ３０の円筒外周面に形成された孔を介してストレーナ３０の内部に入り込んでストレーナ３０の底部に設けられた処理水排水パイプ３１０を介して排水される。

前記ピストンガイド３１は、図１に示すように、後述するピストン５２の案内経路であるが、ストレーナ３０の上端をピストン５２により支持するための支持手段の機能をも有する。

このため、前記ピストンガイド３１はピストン５２が比較的に深く案内されるように深く形成されることが好ましい。

前記引上げ駆動部５０は前記ピストンガイド３１に沿って往復運動するピストン５２を駆動する機械部である。

図２に示すように、前記引上げ駆動部５０はシリンダー５１とピストン５２からなるが、前記シリンダー５１は前記ろ過槽１０の上側に支持棒５３によって固定される。

前記シリンダー５１によるピストン５２の運動は、単なる直線往復運動をするもの、または直線往復運動と共に回転運動を行う回転シリンダーを選択的に使用することができる。

一方、前記ピストン５２には長さ調整手段５４が配設されるという特徴がある。図２に示すように、前記長さ調整手段５４は前記ピストン５２を直列に連続する２本の棒に分離し、分離された２本の棒の各端部に雌ねじと雄ねじをそれぞれ形成した後にその結合長さを調整したり、前記ピストン５２を直列に連続する２本の棒に分離し、分離された２本の棒の各端部にそれぞれ方向の異なるねじ山（例えば、上側は左ねじ、下側は右ねじにより形成する）を形成し、それらの間にナット５４を介装して前記ナット５４の回転によりその結合長さを調整するなど様々な形態の長さ調整手段が採用可能である。

前記長さ調整手段の他の例としては、前記支持棒５３にねじを形成して支持棒の高さを調整する装置も考えられる。

前記長さ調整手段５４を前記ろ過槽１０の外部に形成する場合、ピストンの長さ調整が必要になるときにろ過槽１０を外すことなく簡単に長さを調整することが可能になるメリットがある。

本発明の上部ろ材固定板６０は、前記ろ過槽１０の内部に設けられるものであり、前記ストレーナ３０の上側において前記ピストン５２に固定されて、前記ピストン５２の往復運動が伝達される。前記下部ろ材固定板４０は、前記ろ過槽１０の内部において前記ストレーナ３０の下側に固定される。

前記上部ろ材固定板６０と下部ろ材固定板４０には、図４に示すように、本発明の繊維ろ材２０の上端と下端がそれぞれ固定されて、前記駆動部を引っ張ると前記繊維ろ材は前記ストレーナ３０の外周面において、ろ過空隙を形成する。

一方、前記繊維ろ材２０を固定するために、上部及び下部ろ材固定板４０、６０には、図１に示すように、螺旋放射状固定部４１、６１が形成される必要があるが、前記固定部４１、６１の位置は本発明において重要な技術的意味がある。

前記固定部４１、６１は、図３に示すように（図３は、下部ろ材固定板４０の例示図であるが、上部ろ材固定板にも同じ原理が適用されるためこれを用いて説明する）、上部及び下部ろ材固定板の中心において前記ストレーナ３０の半径よりも小さな半径範囲内に形成されるが、これは、前記繊維ろ材２０を固定するとき、前記ストレーナ３０の中心軸方向に圧迫を加えながら固定するためである。

すなわち、前記固定部４１、６１は前記ストレーナ３０よりも小さな直径範囲内において形成されることにより、固定される繊維ろ材がストレーナ３０に押し付けられる配向性を持たせ、前記ピストン５２を駆動して繊維ろ材２０を引っ張ると、各繊維ろ材２０が一体にストレーナに押し付けられて、ろ過層が形成されるように案内する。

図４に示すように、前記繊維ろ材２０は、繊維ろ材２０を重ね合わせて固定することにより多層をなすようにすることが好ましい。

このため、前記上部ろ材固定板６０または下部ろ材固定板４０は前記繊維ろ材２０が前記ストレーナ３０の外周面を均等に覆うように前記繊維ろ材２０の上端と下端が固定可能な手段を備える必要があり、このために、前記上部ろ材固定板６０または下部ろ材固定板４０は、前記繊維ろ材の上端または下端を固定可能な固定部が配設された枝が螺旋放射状に延出してなる螺旋放射状枝から構成してもよく、図３に例示的に示すように、中心側に前記繊維ろ材２０を固定可能な通孔を形成してこれを固定部４１とする円板から構成してもよい。

図３においては、広い円板を用いて固定部４１の周りに水と空気が通過可能な通気孔４２が形成されているが、これは本発明の一実施形態に過ぎず、実際にはストレーナ直径よりも小さな直径を有する円板に固定部４１だけが形成されている円板であっても構わない。

一方、前記下部ろ材固定板４０の下側には、図１に示すように、前記空気流入パイプ４１０を介して流入する空気を前記繊維ろ材２０に分散配分する空気分配板１２を形成する。

前記空気分配板１２は、噴出される空気を前記繊維ろ材２０に均等に分散するためのものであり、多数の隔板が形成されたもの、多数の通孔が形成された円板など種々の形状に形成可能である。

以下、前記引上げ式空隙制御繊維ろ過器の駆動について説明する。

先ず、ろ過工程を説明する。

前記原水弁２２０を開き、逆洗水排水弁１２０と空気供給弁４２０を閉じて、原水用メインパイプ２００と、原水弁２２０と、原水流入パイプ２１０と、引上げ式空隙制御繊維ろ過器と、処理水排水パイプ３１０と、処理水排水用メインパイプ３００とからなる、ろ過経路を形成する。

前記原水弁２２０が開かれると、原水が前記引上げ式空隙制御繊維ろ過器のろ過槽１０の内部に流入し、前記ろ過槽１０の内部に流入した原水は繊維ろ材２０を通過してストレーナ３０に形成された孔を介して前記ストレーナ３０の内部に移動する。このとき、前記原水は繊維ろ材２０を通過しながら、ろ過されて処理水となる。前記処理水は前記ストレーナ３０の底部の処理水排水パイプ３１０を介して処理水排水用メインパイプ３００に排水される。

このとき、前記繊維ろ材２０の、ろ過能は前記繊維ろ材２０が形成する空隙の大きさによって決定され、前記空隙の大きさは繊維ろ材２０の引っ張り力によって決定される。

本発明においては、前記繊維ろ材２０の引っ張り力は前記引上げ駆動部５０によるピストン５２の運動によって形成される。

すなわち、前記ピストン５２が上昇すると、前記ピストン５２に固定された上部ろ材固定板６０が繊維ろ材２０を引っ張ることにより引っ張り力が形成され、繊維ろ材２０の引っ張り力により内部空隙が縮小されて、ろ過空隙を形成する。

このとき、前記引上げ駆動部５０のシリンダー５１をピストン５２に直線往復運動と回転運動を同時に付与する回転シリンダーにより構成する場合、前記ピストン５２が上昇するときに、前記繊維ろ材２０は前記ストレーナ３０の外周面を囲みながら引っ張られて、より効果的に空隙を均等に形成することができる。

以下、引上げ式空隙制御繊維ろ過器の逆洗工程を説明する。

前記原水弁２２０を閉じ、逆洗水排水弁１２０を開いて処理水排水パイプ３１０と、引上げ式空隙制御繊維ろ過器と、逆洗水排水用パイプ１１０と、逆洗水排水用メインパイプ１００とからなる逆洗経路を形成する。

引上げ式空隙制御繊維ろ過器の内部においては、前記排水パイプ３１０を介してストレーナ３０に流入した水が前記ストレーナ３０に形成された孔を介して繊維ろ材２０に噴出されながら繊維ろ材２０を洗浄し、繊維ろ材２０を洗浄した水は前記逆洗水排水用パイプ１１０を介して外部に排出される。

逆洗が行われるときには、前記引上げ駆動部５０のピストン５２を下降させて繊維ろ材２０の張力を除去し、これにより、前記繊維ろ材２０がストレーナ３０から噴出される流水に容易に揺動又は振動され、且つ、摩擦されて洗浄される。

逆洗効率を大幅に高めるために、前記空気流入パイプ４１０を介して繊維ろ材２０の底部から空気を噴射しながら逆洗が同時に行われるようにする。このとき、前記繊維ろ材２０に空気を均等に噴射するために空気分配板１２が前記ろ過槽１０の底部に設けられている。

一方、長期に渉る使用によって前記繊維ろ材２０の引っ張り強度が弱くなって繊維ろ材フィラメントが弛んでしまうと、ピストンにより前記繊維ろ材２０を引っ張っても目的とするサイズの空隙が形成されない。

本発明においては、この場合、前記長さ調整手段５４を用いてピストンの長さを微調整することにより、常に前記繊維ろ材が最高の引っ張り力をもって空隙を形成するようにする。

このため、本発明によれば、引上げ直線運動、またはこれと並行する回転運動によってストレーナに繊維ろ材が均等な力を分配されて押し付けられるようにし、長期間の使用によって疲労が累積されて繊維ろ材が伸びる結果引っ張り強度が失われると、長さ調整手段により繊維長さを再調整することにより全体のろ過器の寿命を延ばす装置が提供される。

前記各弁の調節もしくはピストンの長さ調節などは電気的な制御信号による自動制御設備により行ってもよいことはいうまでもない。

上述した本発明に係る引上げ式空隙制御繊維ろ過器は、上部及び下部ろ材固定板のろ材固定部が上部及び下部ろ材固定板においてストレーナの外周面により形成される領域よりも内側領域に配設されて、繊維ろ材を引き上げるとき、繊維ろ材はストレーナの求心点を向かいながら引っ張られて強い圧縮力が形成されるものであり、従来の技術による方式のツイスト型繊維ろ過器において繊維ろ材を捻るときとは異なり、摩擦により減少される力の損失がないため、同じ力でより一層強い圧縮力を生成してろ層の空隙を均等に形成してろ過能を高める。

また、圧縮力を一層増大させる必要があるときには、繊維ろ材を引っ張る動作と捻る動作のどちらか一方を先に行っても、同時に行っても目的を達成することができる。

以上、本発明の説明のために開示された実施形態は本発明が具体化される一実施形態に過ぎず、本発明の要旨が実現されるために種々の形態の組み合わせが採用可能である。本発明は、特定の用語に基づいて記載したが、これに限定されるものでないことは言うまでもない。

１０ ろ過槽
２０ 繊維ろ材
３０ ストレーナ
４０ 下部ろ材固定板
５０ 引上げ駆動部
５１ シリンダー
５２ ピストン
５３ 支持棒
５４ 長さ調整手段
６０ 上部ろ材固定板
１００ 逆洗水排水用メインパイプ
１１０ 逆洗水排水用パイプ
１２０ 逆洗水排水弁
２００ 原水用メインパイプ
２１０ 原水流入パイプ
２２０ 原水弁
３００ 処理水排水用メインパイプ
３１０ 排水パイプ
４００ 逆洗空気用メインパイプ
４１０ 空気流入パイプ
４２０ 空気供給弁

Claims (8)

1. 上側は原水流入パイプ及び逆洗水排水用パイプと連通され、下側は空気流入パイプと連通されるろ過槽と、
   前記ろ過槽の内部に同軸形成された多孔筒であって、底部が前記ろ過槽の外部に延出して処理水排水パイプと連通され、上部には軸方向に陥凹したピストンガイドが形成されたストレーナと、
   前記ろ過槽の上側に設けられるシリンダーと、前記シリンダーによって駆動されて往復運動する、前記シリンダーからろ過槽の内側の前記ピストンガイドまで伸張したピストンと、により形成される引上げ駆動部と、
   前記ストレーナの半径よりも小さな半径範囲内に形成される固定部としての通孔が複数個設けられ、前記ストレーナの上側において前記ピストンに固定されて前記ピストンの往復運動が伝達される上部ろ材固定板と、
   前記ストレーナの半径よりも小さな半径範囲内に形成される固定部としての通孔が複数個設けられ、前記ろ過槽の内部において前記ストレーナの下側に固定される下部ろ材固定板と、
   前記上部ろ材固定板の固定部と前記下部ろ材固定板の固定部に上端と下端がそれぞれ固定されて前記ストレーナの外周面において、ろ過空隙層を形成する微細なフィラメントを有する繊維糸を束ねて成る繊維ろ材と、
   を備えることを特徴とする引上げ式空隙制御繊維ろ過器。
2. 前記上部ろ材固定板または下部ろ材固定板は、前記繊維ろ材の上端または下端を固定可能な前記複数の固定部が前記固定板の中心に対して螺旋放射状に形成されている円板から構成されることを特徴とする請求項１に記載の引上げ式空隙制御繊維ろ過器。
3. 前記ろ過槽内の下部ろ材固定板の下側には前記空気流入パイプを介して流入する空気を前記繊維ろ材に分散配分する空気分配板が形成されることを特徴とする請求項１に記載の引上げ式空隙制御繊維ろ過器。
4. 前記シリンダーは、前記ピストンに往復運動と共に捻れ運動を付与する回転シリンダーであることを特徴とする請求項１に記載の引上げ式空隙制御繊維ろ過器。
5. 前記ピストンには、長さ調整手段が配設されることを特徴とする請求項１に記載の引上げ式空隙制御繊維ろ過器。
6. 前記長さ調整手段は、前記ピストンを直列に連続する２本の棒に分離し、分離された２本の棒の向かい合う各端部にそれぞれ方向の異なるねじ山を形成し、これらの間にナットを介装してなるものであり、前記ナットの回転によりその結合長さを調整することを特徴とする請求項６に記載の引上げ式空隙制御繊維ろ過器。
7. 前記長さ調整手段は、前記ピストンを直列に連続する２本の棒に分離し、分離された２本の棒の向かい合う各端部にそれぞれ雌ねじ及び雄ねじを形成してなるものであり、これらの結合の度合いを調節することによりその結合長さを調整することを特徴とする請求項６に記載の引上げ式空隙制御繊維ろ過器。
8. 前記ろ過槽の上部には前記シリンダーを固定する支持棒がさらに配設され、前記支持棒の端部には、ねじが形成されて前記ねじの締付の度合いを調節して前記支持棒の高さを調整することを特徴とする請求項１に記載の引上げ式空隙制御繊維ろ過器。

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