JP5896681B2

JP5896681B2 - サイクロン式濾過装置

Info

Publication number: JP5896681B2
Application number: JP2011229014A
Authority: JP
Inventors: 忠義有藤
Original assignee: 寿設計株式会社
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2031-10-18
Also published as: JP2013086027A

Description

本発明は、液体に含まれる不純物をろ過するためのサイクロン式濾過装置に関する。

例えば下水や汚水等の排水を処理する施設においては、排水を高度に処理し、その処理水を河川等に放水している。

このような排水を処理する技術としては、ケーシング内に中空糸膜が収容されたフィルタを用いるものが現実に広く知られている（特許文献１参照）。

特開平１１−３３３６４号公報

しかしながら、中空糸膜が収容されたフィルタは、濾過作業を行っていくうちに、目詰まりしてくる。目詰まりを解消するために、逆洗するという考えはあるが、中空糸膜に捕捉された不純物は逆洗しても十分に除去できない。しかも、逆洗作業によってその逆洗水に含まれる不純物が中空糸膜に付着することになり、常識的にはフィルタの交換が必要となる。また、逆洗作業を手軽に行えないものが大半である。

本発明は、上記実情を考慮して創作されたもので、フィルタに対する逆洗作業を手軽に行え、それによってフィルタを反復利用できるサイクロン式濾過装置を提供することを目的とする。

本発明は、筒状のケーシング内を仕切板によって上下に仕切り、ケーシング内の下側に液体を供給する液体濾過室を形成すると共に、ケーシング内の上側に濾過後の処理水を蓄えてから通過させる逆洗水貯留室を形成し、仕切板には逆洗水貯留室と液体濾過室とを連通する連通口を備えると共に、仕切板の連通口からフィルタを液体濾過室に突出し、フィルタは、筒形であるフィルタ周壁部の下端に底板部を備えると共に、フィルタ周壁部の外周面には内外を連通するスリットを備え、スリットは、筒形の全長に亘ってコイル状に形成されるか、又は環状に且つ筒形の全長に亘って間隔をあけて複数形成されており、スリットの上下幅を筒の外側から内側に向かって幅広に形成してあるサイクロン式濾過装置である。しかも、サイクロン式濾過装置は、ケーシング内の液体濾過室に供給した液体が直接、フィルタに向かうのを防ぎ、遠心作用を高めるために次のようにする。すなわち、仕切板から筒形の邪魔板がケーシングと同心状に垂下しており、邪魔板の内周側にフィルタを間隔をあけて配置する。

また、本発明は、前記したように、フィルタを液体濾過室に突出し、それに併せてフィルタ周壁部の下端に底板部を備えると共に、フィルタのスリットの上下幅を筒の外側から内側に向かって幅広に形成したものに代えて、フィルタを逆洗水貯留室に突出し、それに併せてフィルタ周壁部の上端に天板部を備えると共に、フィルタのスリットの上下幅を筒の外側から内側に向かって幅狭に形成したものであっても良い。
この場合も、サイクロン式濾過装置は、ケーシング内の液体濾過室に供給した液体が直接、フィルタに向かうのを防ぎ、遠心作用を高めるために次のようにする。すなわち、仕切板から筒形の邪魔板がケーシングと同心状に垂下させる。そのうえで邪魔板とフィルタを同一径とし、平面方向から視て邪魔板とフィルタとが重なり合う配置とするか、あるいは邪魔板をフィルタよりも直径の大きなものとし、平面方向から視て邪魔板をフィルタよりも外側に間隔をあけて配置する。

逆洗水貯留室と排水濾過室との容量比は問わない。ただし、目詰まりの原因となっている付着物を逆洗によってフィルタからより多く除去するには次のようにすることが望ましい。すなわち、ケーシングは、逆洗水貯留室の容量を排水濾過室のそれと比べて、同容量以上にしてあることである。

本発明によれば、濾過作業では、液体に含まれる不純物の多くをサイクロンによる遠心力の作用で分離させてケーシングの底部に集め、残りの不純物をフィルタで濾過することになる。そして、フィルタが目詰まりした場合に行う逆洗作業では、逆洗水貯留室に溜まった処理水が自重で落下する際にスリット内を上下幅の広い箇所から狭い箇所を経て勢い良く通過することから、自然とフィルタの目詰まりが解消される。なお、逆洗水貯留室に溜まる処理水にはフィルタで除去できない程度の不純物しか含まれておらず、その処理水を逆洗作業に用いても、フィルタに別の不純物が付着することはない。

また、仕切板から邪魔板を垂下してあるので、サイクロンの遠心力が充分に作用して、液体に含まれる不純物が効率よく底部に溜まった上で、それでも除去できなかった不純物がフィルタで濾過されるので、フィルタが目詰まりし難く、長期に亘って使用できる。

また、ケーシングについては逆洗水貯留室の容量を排水濾過室のそれと比べて、同容量以上にしてあれば、濾過作業を行うことにより溜まる逆洗水が大量になるので、目詰まりの原因となっている付着物が逆洗作業によって一段と除去されることになり、フィルタの濾過能力がより向上する。

（イ）（ロ）図は、本発明の第１実施形態のサイクロン式濾過装置を示す濾過作業中の使用状態図、濾過作業中の排水流れを示す平面方向の説明図である。（イ）（ロ）図は、第１実施形態のサイクロン式濾過装置を示す逆洗作業中の使用状態図、逆洗作業中の逆洗水の流れを示す平面方向の説明図である。第２実施形態のサイクロン式濾過装置を示す濾過作業中の使用状態図である。

図１には第１実施形態のサイクロン式濾過装置１１を用いて濾過作業を行っている状態が示されている。第１実施形態のサイクロン式濾過装置１１は、主要な構成部品として、円筒状の上ケース１２、同様の円筒状の下ケース１３、上ケース１２と下ケース１３の間に挟むフィルタ１４付きの仕切板１５、仕切板１５の上面及び下面に重ねるパッキング１６を備えている。以下、各構成部品と、これらの連結構造を詳述する。

上ケース１２は、円筒形の上ケース周壁部２１と、上ケース周壁部２１の上端を塞ぐ天板部２２とから構成されている。上ケース周壁部２１の上部には、その円筒形の接線方向に処理水を排出させる二次側の配管２３が接続されている。また、上ケース周壁部２１の上部には空気取入れ用の配管２４が接続されており、図示の例では、この配管２４が二次側の配管２３に分岐して接続されている。

下ケース１３は、円筒形の下ケース周壁部３１と、下ケース周壁部３１の下端を塞ぐ底部３２と、底部３２のある下ケース周壁部３１を支持する脚部３３とから構成されている。底部３２は、下方に向かって半径が小さくなる円錐形であって、その中央部にはドレーン用の配管３４が接続されている。また、下ケース周壁部３１の上部外周には、その円筒形の接線方向から排水を流入させる一次側の配管３５が接続されている。また、下ケース周壁部３１の上部外周には、排水と共に空気を供給する配管３６が接続されており、図示の例では、この配管３６が一次側の配管３５に分岐して接続されている。そして、下ケース１３の配管３４、３５、３６や上ケース１２の配管２３、２４に図示の例では止め弁３４ａ、３５ａ、３６ａ、２３ａ、２４ａがそれぞれ接続してある。

また、下ケース周壁部３１の上端部には下フランジ３１ａが半径方向外向きに突出しており、一方、上ケース周壁部２１の下端部にも上フランジ２１ａが半径方向外向きに突出している。これら下フランジ３１ａと上フランジ２１ａを重ね合わせてボルト・ナットで締結することにより、円筒状のケーシング１７が形成される。また、下フランジ３１ａと上フランジ２１ａとの間には、仕切板１５が、その上下面にリング状のパッキング１６を介しながら挟まれている。そして、ケーシング１７の内部には、仕切板１５よりも上側に濾過後の処理水を蓄えてから通過させる逆洗水貯留室１７ａが形成され、仕切板１５よりも下側に液体を供給する液体濾過室となる排水濾過室１７ｂが形成される。この逆洗水貯留室１７ａの容量は、排水濾過室１７ｂの容量とほぼ同じにしてある。

仕切板１５は、円盤形であって、上下方向に貫通する連通口１５ａが中心に形成されており、連通口１５ａによって排水濾過室１７ｂと逆洗水貯留室１７ａが繋がっている。連通口１５ａの内側には円筒状のフィルタ１４が差し込まれ、連通口１５ａをその全周に亘ってフィルタ１４の上部に溶接してある。これによって、フィルタ１４が仕切板１５から垂下して設けられる。

フィルタ１４は、円筒形のフィルタ周壁部４１と、フィルタ周壁部４１の下端を塞ぐ底板部４２とを備えている。
フィルタ周壁部４１の構成は、複数本の支持棒４３を円周方向に間隔をあけて平行に配置し、これら支持棒４３の外側を取り囲むようにしながら断面三角形のワイヤ４４を支持棒４３の延長方向に隙間を開けながらコイル状に巻き、ワイヤ４４をこれら支持棒４３に溶着等して固定したものである。従って、ワイヤ４４に沿って内外を連通するスリット４５がフィルタ周壁部４１の外周面の全長に亘ってコイル状に形成されている。このため、円筒形のフィルタ周壁部４１の中心線を含む縦断面において、上下に隣り合うワイヤ４４の間には隙間が形成されている。また、フィルタ周壁部４１は、断面三角形のワイヤ４４の頂点の一つを円筒形の内周側に向け、その頂点に対向する一辺を円筒形の外周面に向けてある。これによって、スリット４５の上下幅Ｗは、外側から内側に向かって広くなり、スリット４５の縦断面は断面三角形（より詳しくは等脚台形）となる。しかも、スリット４５の外周側の上下幅Ｗが非常に狭いことから、フィルタ周壁部４１の外周面は、平滑な円筒面状に形成される。
このようなフィルタ周壁部４１の下端に底板部４２が溶着等されており、フィルタ周壁部４１の上端を開口端としてある。また、フィルタ周壁部４１の外周側には間隔をあけて円筒形の邪魔板１８が仕切板１５から垂下して設けられる。邪魔板１８とフィルタ周壁部４１とケーシング１７（下ケース周壁部３１）とは、同心状の位置関係となる。

上述した第１実施形態のサイクロン式濾過装置１１は、以下の（１）、（２）のようにして使用する。
（１）濾過作業を行う場合は、図１に示すように、一次側、空気供給用及び二次側の配管３５、３６、２３に接続された止め弁３５ａ、３６ａ、２３ａを開き、ドレーン用及び空気取入れ用の配管３４、２４に接続された止め弁３４ａ、２４ａを閉じる。そして、図示しないポンプを駆動して、一次側の配管３５から排水を排水濾過室１７ｂに流入させると共に、コンプレッサーを駆動して空気供給用の配管３６から空気を排水濾過室１７ｂに流入させる。すると、排水は、邪魔板１８によってフィルタ１４に直接向かうことを阻止されて旋回しながら下方に向かい、その間に排水に含まれる大きな不純物は、遠心力の作用によって下ケース１３の内面に衝突して底部３２に溜まり、遠心力で除去できなかった残りの不純物は、排水と共に上昇して邪魔板１８とフィルタ１４の内側に向かう。このとき、空気供給用の配管から空気が供給されていなければ、そのままフィルタ１４の外周面に残りの不純物は付着することになるが、気泡によってその多くは付着を阻止されて底部に向かい、それ以外の不純物がフィルタ１４で濾過され、フィルタ１４の外周面に付着する。つまり、気泡がフィルタ１４に対する不純物の付着量を減らす。そして、フィルタ１４を通過した後の処理水が逆洗水貯留室１７ａに入り込んで二次側の配管２３から流出する。濾過作業を行っているうちにフィルタ１４が目詰まりした場合には、ポンプを停止して、逆洗作業を行う。

（２）逆洗作業を行う場合は、図２に示すように、濾過作業の場合とは逆に、ドレーン用及び空気取入れ用の配管３４、２４に接続された止め弁３４ａ、２４ａを開いて、一次側、空気供給用及び二次側の配管３５、３６、２３に接続された止め弁３５ａ、３６ａ、２３ａを閉じる。すると、逆洗水貯留室１７ａに溜まっていた処理水、つまり逆洗水が自重で落下し、このときに空気が逆洗水貯留室１７ａに入り込むと共に、フィルタ１４の中から外に向かって逆洗水が通過する。スリット４５の上下幅Ｗは、内側が広く、外側が狭く形成されていることから、勢い良く逆洗水がスリット４５の中を通過することになり、これによって、付着物はフィルタ１４の外周面から剥がれ、排水濾過室１７ｂの底に溜まっていた不純物や逆洗水と一緒になって、ドレーン用の配管３４から排出される。このようにして、目詰まりが自然に解消される。

図３には第２実施形態のサイクロン式濾過装置１１を用いて濾過作業を行っている状態が示されている。第１実施形態と比べると、第２実施形態のサイクロン式濾過装置１１は、フィルタ１４の突出方向を上方向とし、逆洗水貯留室１７ａにフィルタ１４を収容してある点について相違している。

しかも、第２実施形態のサイクロン式濾過装置１１はフィルタ１４の構成についても相違している。より詳しく言えば、フィルタ１４の構成は、第１実施形態では、下端を底板部４２で塞ぐことによってフィルタ周壁部４１の上端を開口端とすると共に、スリット４５の上下幅Ｗが外側から内側に向かって広くなるものであったが、第２実施形態では、上端を天板部４６で塞ぐことによってフィルタ周壁部４１の下端を開口端とすると共に、スリット４５の上下幅Ｗが内側から外側に向かって広くなるものである。従って、フィルタ周壁部４１は、断面三角形のワイヤ４４の１つの頂点が外周側を向き、その頂点に対向する一辺が内周側を向く状態で構成され、フィルタ周壁部４１の内周面が平滑な円筒面状に形成される。

上述した第２実施形態のサイクロン式濾過装置１１も第一実施形態と同様に使用する。（１）濾過作業で第１実施形態と異なるのは、排水に含まれる不純物が、フィルタ１４の内面に付着することである。
（２）また、逆洗作業で第１実施形態と異なるのは、付着物がフィルタ１４の内面から剥がれて排水濾過室１７ｂに向かうことである。

本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、スリット４５は、円筒形の全長に亘ってコイル状に形成されたものに限らず、図示しないが、円環状に且つ円筒形の全長に亘って等間隔をあけて複数（多数）形成されたものでも良く、この場合は、円筒型の全長に亘って等間隔をあけて円形に巻いたワイヤを多数配列することによって、フィルタ周壁部を構成する。

また、一次側の配管３５や空気取入れ用の配管２４については、止め弁３５ａ、２４ａの代わりに逆止弁を用いても良い。この場合、逆止弁の取付方向を考慮すれば止め弁のように閉鎖しなくとも濾過作業中は、排水が逆止弁を経て一次側の配管３５に流れ込むと共に、排水が空気取入れ用の配管２４のところでは逆止弁によって進行を妨げられて外部には流出しなくなり、逆に逆洗作業中は、外部から逆止弁を経て空気取入れ用の配管２４に空気が流れ込み、逆洗水が一次側の配管３５のところで逆止弁によって進行を妨げられて逆流しなくなる。

更に、第２実施形態のサイクロン式濾過装置１１の場合、仕切板１５を無いものと仮定してフィルタ１４と邪魔板との関係を平面方向から見ると、邪魔板１８をフィルタ１４よりも直径の大きなものとし、邪魔板１８をフィルタ１４よりも外側に間隔をあけて配置する関係に限らず、邪魔板１８とフィルタ１４を同一径とし、邪魔板１８とフィルタ１４とが重なり合う関係であっても良いし、邪魔板１８をフィルタ１４よりも小径とし、フィルタ１４を邪魔板１８よりも外側に間隔をあけて配置する関係としても良い。

なお、本発明のサイクロン式濾過装置で濾過する液体は、排水に限らず、飲料水等であっても良く、濾過する液体に併せてスリット４５の上下幅Ｗを設定する。

１１サイクロン式濾過装置
１２上ケース
１３下ケース
１４フィルタ
１５仕切板
１５ａ連通口
１６パッキング
１７ケーシング
１７ａ逆洗水貯留室
１７ｂ排水濾過室（液体濾過室）
１８邪魔板
２１上ケース周壁部
２１ａ上フランジ
２２天板部
２３二次側の配管
２３ａ止め弁
２４空気取入れ用の配管
２４ａ止め弁
３１下ケース周壁部
３１ａ下フランジ
３２底部
３３脚部
３４ドレーン用の配管
３４ａ止め弁
３５一次側の配管
３５ａ止め弁
３６空気供給用の配管
３６ａ止め弁
４１フィルタ周壁部
４２底板部
４３支持棒
４４ワイヤ
４５スリット
Ｗ上下幅
４６天板部

Claims

筒状のケーシング内を仕切板によって上下に仕切り、ケーシング内の下側に液体を供給する液体濾過室を形成すると共に、ケーシング内の上側に濾過後の処理水を蓄えてから通過させる逆洗水貯留室を形成し、仕切板には逆洗水貯留室と液体濾過室とを連通する連通口を備えると共に、仕切板の連通口からフィルタを液体濾過室に突出し、
フィルタは、筒形であるフィルタ周壁部の下端に底板部を備えると共に、フィルタ周壁部の外周面には内外を連通するスリットを備え、
スリットは、筒形の全長に亘ってコイル状に形成されるか、又は環状に且つ筒形の全長に亘って間隔をあけて複数形成されており、
スリットの上下幅を筒の外側から内側に向かって幅広に形成し、
仕切板から筒形の邪魔板がケーシングと同心状に垂下しており、邪魔板の内周側にフィルタを間隔をあけて配置してあることを特徴とするサイクロン式濾過装置。
筒状のケーシング内を仕切板によって上下に仕切り、ケーシング内の下側に液体を供給する液体濾過室を形成すると共に、ケーシング内の上側に濾過後の処理水を蓄えてから通過させる逆洗水貯留室を形成し、仕切板には逆洗水貯留室と液体濾過室とを連通する連通口を備えると共に、仕切板の連通口からフィルタを逆洗水貯留室に突出し、
フィルタは、筒形であるフィルタ周壁部の上端に天板部を備えると共に、フィルタ周壁部の外周面には内外を連通するスリットを備え、
スリットは、筒形の全長に亘ってコイル状に形成されるか、又は環状に且つ筒形の全長に亘って間隔をあけて複数形成されており、
スリットの上下幅を筒の外側から内側に向かって幅狭に形成し、
仕切板から筒形の邪魔板がケーシングと同心状に垂下し、
邪魔板とフィルタを同一径とし、平面方向から視て邪魔板とフィルタとが重なり合う配置としていることを特徴とするサイクロン式濾過装置。
筒状のケーシング内を仕切板によって上下に仕切り、ケーシング内の下側に液体を供給する液体濾過室を形成すると共に、ケーシング内の上側に濾過後の処理水を蓄えてから通過させる逆洗水貯留室を形成し、仕切板には逆洗水貯留室と液体濾過室とを連通する連通口を備えると共に、仕切板の連通口からフィルタを逆洗水貯留室に突出し、
フィルタは、筒形であるフィルタ周壁部の上端に天板部を備えると共に、フィルタ周壁部の外周面には内外を連通するスリットを備え、
スリットは、筒形の全長に亘ってコイル状に形成されるか、又は環状に且つ筒形の全長に亘って間隔をあけて複数形成されており、
スリットの上下幅を筒の外側から内側に向かって幅狭に形成し、
仕切板から筒形の邪魔板がケーシングと同心状に垂下し、
邪魔板をフィルタよりも直径の大きなものとし、平面方向から視て邪魔板をフィルタよりも外側に間隔をあけて配置してあることを特徴とするサイクロン式濾過装置。
ケーシングは、逆洗水貯留室の容量を排水濾過室のそれと比べて、同容量以上にしてあることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のサイクロン式濾過装置。