JP6059283B2 - 濾過ユニット - Google Patents

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Description

本発明はフィルターエレメントに付着した捕捉物を逆洗とフィルター内を流れる高速の流体により除去可能な構成を備えた濾過ユニットに関する。
従来、海水、湖水、河川水、上水道、下水道等の水の濾過、各種装置の冷却水又はプロセス液等の産業一般に用いられる液体の濾過、化学工場等で使用される各種原料の気体等の濾過において、それらに含まれる微粒子や塵埃等を捕捉除去する目的で、種々の濾過装置が用いられている。
濾過装置による濾過を長期間続けていると、フィルターエレメントに捕捉された固形分やゲル状の塵埃等がフィルターエレメントに蓄積し、濾材を通過する流体に対する抵抗が上昇し、最終的には対象となる流体の濾過が困難になる。これに対処するため、例えば定期的に、フィルターエレメントに濾過時と逆向きに流体を通して該フィルターエレメントに付着した捕捉物をはく離させる「逆洗」と呼ばれる操作を行い、フィルターエレメントの濾過性能を回復させている。
逆洗の操作は有効なものであるが、フィルターエレメントに付着した捕捉物が完全に除去されずに残存することがある。その場合に濾過、逆洗による再生を繰り返して行くと、逆洗の操作を繰り返してもフィルターエレメントの濾材の流体に対する抵抗が低下せず、対象となる流体の濾過が困難になることがあった。
これに対して、フィルターエレメントの濾過性能を回復させるための対策を施された濾過体を備えた濾過装置が提案されている。
特許文献１、特許文献２には、中空円筒状のフィルターエレメントの内部に軸方向へ移動可能に捕捉物除去ブラシを配置し、濾過時又は逆洗時の流体の流れによって捕捉物除去ブラシを軸方向へ移動させることによりフィルターエレメント内面に付着した捕捉物を除去するようにした濾過体が開示されている。
捕捉物除去ブラシを軸方向へ移動させる場合には、フィルターエレメントを構成する濾孔が軸方向へ沿った長孔（スリット）状である場合に捕捉物除去効果が一段と高まる。
逆に言えばこれらの濾過体においては、フィルターエレメントの軸方向と濾孔の長手方向とが一致するように構成する必要があった。このため、長孔状の濾孔の長手方向が周方向となるウェッジワイヤやノッチワイヤーを用いた円筒状フィルターエレメントに上記の可動式の捕捉物除去ブラシを適用しても目詰まり解消効果に限度があった。
特許文献３には、一端に開口部を有した円筒状フィルターエレメントの内部に螺旋羽根を備えた回転体を回転自在に配置し、逆洗時に回転する螺旋羽根の周縁によってフィルターエレメントの内面を摺擦して付着した捕捉物を除去する構成が開示されている。回転体は、フィルターエレメントの開口端から閉止端に向けて直径が漸増するテーパー状の軸体回りに螺旋羽根を突設した構成を備えており、逆洗時にフィルターエレメント内を逆流する逆洗流体を回転体全体に渡って受けて回転させる構成となっている。
しかし、特許文献３にあっては、濾材の抵抗が低い場合に逆洗時に逆洗流体が濾材を通過する抵抗も低くなるので、逆洗流体が排出される開口部側端部に近い領域にだけ集中して逆洗流体が流れてしまい、開口部とは反対側の閉止端側の領域には充分な逆洗流体が流れなくなり、当該領域に相当するフィルターエレメント部分は目詰まりが解消されにくくなる。
更に逆洗流体が開口部端に近い領域にしか流れないことから、螺旋羽根に充分な回転力を付与することが難しくなり、捕捉物除去効果が低下する。
また、軸体回りの螺旋羽根により形成される流路が螺旋状であり、しかも開口部から遠くなるに連れて流路が狭くなる構造であるため、逆洗時にはこの狭い流路が逆洗流体に対する抵抗となり、逆洗流体の流れを妨げる要因となる。逆洗流体の流量が低下すると、回転体の回転によってフィルターエレメント内壁から除去された捕捉物を開口部へ向けて搬送する力を低下させる。このため、開口部から遠い領域の狭い流路内において捕捉物が滞留し、固着した塊となる傾向が強くなる。このような場合、この捕捉物の塊は更に逆洗流体の流れの妨げとなって回転体の回転に対する抵抗となる。
特開２０１３−９１０４６公報 特開２０１４−３４０２９公報 特開２０１３−１５０９４７公報
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、円筒状のフィルターエレメントと、フィルターエレメント内の軸方向に沿って配置されて回転自在に軸支された捕捉物除去具と、を備えた濾過ユニットにおいて、逆洗時にフィルターエレメントの軸方向全長に渡って均一に流体を通過させることにより効率的に捕捉物除去具を回転させて、偏りのない逆洗による捕捉物除去効果を発揮することができる技術を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明に係る濾過ユニットは、筒状の濾材壁を備え、該濾材壁の少なくとも軸方向一端部に設けた流体出入口と該濾材壁の内部と該濾材壁の外部との間で双方向に流体を流通させる中空筒状のフィルターエレメントと、前記フィルターエレメント内において、その軸方向と並行な回転軸回りに回転自在であって回転時に前記濾材壁の内面と摺接する捕捉物除去具と、前記フィルターエレメント内の前記流体出入口側に配置されて、前記流体を受けて前記捕捉物除去具を一体回転させるブレードと、を備え、前記フィルターエレメントの軸方向他端部には、貫通孔と、逆洗時に開放して前記濾材壁の外部から内部に流入する流体を前記貫通孔から外部に排出する逆止弁と、を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、逆洗時にフィルターエレメントの軸方向全長に渡って均一に流体を通過させることにより効率的に捕捉物除去具を回転させて、偏りのない逆洗による捕捉物除去効果を発揮することができる。
（ａ）は本発明の一実施形態に係る濾過ユニットの縦断面図であり、（ｂ）は底面図である。 （ａ）（ｂ）は変形実施形態に係る濾過ユニットの縦断面図である。 変形実施形態に係る濾過ユニットの要部縦断面図である。 本発明の他の実施形態に係る濾過ユニットの縦断面図である。 図４の濾過ユニットに適した濾過装置の構成を示す断面図である。 両端部に流体出入口を備えた他の実施形態に係る濾過ユニットの構成を示す縦断面図である。 図６の濾過ユニット１を図５に示した濾過装置１００に適用した状態を示す縦断面図である。 特願２０１４−１３４５１０（特開２０１６−０１０７８８）に係る濾過装置１２０の構成を示した図である。 本発明の他の実施形態に係る濾過ユニットの縦断面図である。 図９の変形実施形態に係る濾過ユニットの縦断面図である。
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
＜濾過ユニットの実施形態１＞
図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態（第１の実施形態）に係る濾過ユニットの縦断面図、及び底面図である。
この濾過ユニット１は、一端部に設けた流体出入口５から内部に流入した流体を外周に設けた濾材壁３を経由して外部に通過させることにより濾過を行う中空筒状のフィルターエレメント２と、フィルターエレメント２内においてフィルターエレメントの軸方向と並行に延在して回転自在に構成された回転軸１０と、回転軸１０回りに回転自在であってフィルターエレメントの濾材壁３の内面と摺接しながら回転し、少なくとも一部が螺旋状の捕捉物除去具（スクレーパー）２０と、流体出入口側に配置されて捕捉物除去具と一体回転する２枚以上の羽根（ブレード）を持つプロペラ３０と、を備えている。
濾過ユニット１の一つの特徴は、筒状の濾材壁３を備え、濾材壁の少なくとも軸方向一端部に設けた流体出入口５と濾材壁の内部と該濾材壁の外部との間で双方向に流体を流通させる中空筒状のフィルターエレメント２と、フィルターエレメント内において、その軸方向と並行な回転軸１０回りに回転自在であって回転時に濾材壁の内面と摺接する捕捉物除去具２０と、フィルターエレメント内の流体出入口５側に配置されて、流体を受けて捕捉物除去具を一体回転させるプロペラ（ブレード）３０と、を備えている点にある。
なお、濾材壁３は、寸胴（軸方向全長に渡って同一径）であってもよいし、流体出入口側から他端（閉止端）に向かうほど径が漸減するテーパー形状（コーン形状）であってもよい。
濾過ユニット１は、中空筒状のフィルターエレメント２の軸方向と並行に伸びて回転自在に構成された回転軸１０に固定された捕捉物除去具２０の流体出入口５側の回転軸上に、流体出入口を通過する流体によって回転する１枚又は二枚状以上のブレード（羽根）から成るプロペラ３０を固定している。捕捉物除去具２０の形状、プロペラの形状や枚数や位置には制限はない。プロペラ３０は少なくとも逆洗時に濾材壁３の外側から内部に進入して流体出入口５を通過する逆洗流体によって回転力を付与されることにより大きな回転力を捕捉物除去具に付与することができる。
フィルターエレメント２は、円筒状の濾材から成る濾材壁３と、濾材壁の軸方向一端側の開口部の外周を支持する端部スリーブ４と、濾材壁３の軸方向他端側の開口部に配置されてこれを閉塞する他端部材（端部スリーブ）６と、を概略備えている。フィルターエレメント２の一端部（下部）、即ち、端部スリーブ４、或いは/及び、濾材壁３の下部には流体出入口（第１の流体出入口）５が形成されている。
本例では、濾材壁３の下端部外周は所定の軸方向長に渡って端部スリーブに覆われていることによって濾材として有効に機能し得ない構成となっているが、端部スリーブ４は必須ではない。端部スリーブを用いない濾材壁下端部の支持構造を採用する場合には、濾材壁の下端部を濾材として機能させることができ、この場合には濾材壁の下端開口が流体出入口となる。
本実施形態では（以下の他の実施形態でも同様）、流体出入口５の軸方向範囲は、端部スリーブ４の軸方向範囲Ｗ１に相当するものとする。
つまり、フィルターエレメント２は、軸方向一端に開口部としての流体出入口（第１の流体出入口）５を有すると共に軸方向他端が他端部材６により閉塞されており、外周には円筒状の濾材から成る濾材壁３が配置されている。従って、流体出入口５からフィルターエレメント２の内部へ流入した流体は濾材壁３を経由して外部へ通過（浸透）し、通過する際に流体中の異物は濾材壁３の内壁により捕捉される。逆洗する場合には、濾材壁３の外部から逆洗流体を濾材壁内部側に供給する（濾過方向とは逆方向に通過させる）ことにより濾材壁内面に付着した捕捉物を離脱させて流体出入口５からドレンとして排出する。
回転軸１０は軸方向両端部を回転自在に軸支されている。本例では一端を流体出入口５側に設けた軸受部４ｂにより、他端を他端部材６に設けた軸受部６ａによって夫々回転自在に軸支されている。流体出入口５には例えば直径方向に細幅のブラケット４ａが伸びており、ブラケット４ａの中央部に軸受部４ｂが設けられている。流体出入口５は、ブラケット４ａを回避した開放部によって形成されている。
回転軸１０に固定されたプロペラ（ブレード）３０は、逆洗時に流体出入口５から流出する逆洗流体によって回転させられるようにその形状、傾斜角度、枚数等が選定されている。逆洗時に濾材壁３を経由してフィルターエレメント２内部に進入してきた逆洗流体は流体出入口５から排出されるが、流体出入口内にプロペラ３０を設けることにより、流体出入口５を通過する逆洗流体によってプロペラが回転し、その結果として捕捉物除去具２０を一体回転させる。
なお、回転軸１０をブラケット４ａと他端部材６によって回転不能に支持し、回転しない回転軸１０に対して捕捉物除去具２０を回転自在に組み付け、更に捕捉物除去具２０に対してプロペラ３０を固定して一体回転させる構成としてもよい。本明細書において、回転軸回りに回転自在とは、回転軸が捕捉物除去具、及びプロペラと一体回転する場合と、回転軸が固定で捕捉物除去具、及びプロペラだけが回転する場合の双方を含むものである。また、回転軸はフィルターエレメントの軸方向全長を貫通している構成であってもよいし、捕捉物除去具、及びプロペラから成る回転体の軸方向端部側のみに配置されている構成であってもよい。
フィルターエレメント２内における逆洗流体の流量は、フィルターエレメントの流体出入口５から離れるに従い減少するが、最も流量が多いのは流体出入口５内、及びその直近の上流側（図１では上側）である。従って、流体出入口を中心とした領域にプロペラを配置することにより捕捉物除去具２０を効率的に回転させることができる。
従って、プロペラ３０が流体を受ける面積は流れを邪魔しない範囲である程度広い方が好ましく、実線で示すように濾材壁３と干渉しないように流体出入口５内に収まるようにしてもよいし、図１中に一点鎖線で示すように捕捉物除去具２０側、或いは濾材壁３の下部にオーバーラップさせてもよい。或いは、流体出入口５の外部に配置された他の部材との干渉がない限り、流体出入口５（端部スリーブ４）の外側（下方）に部分的に突出していてもよい。
プロペラ３０を構成するブレードは、少なくとも一枚、好ましくは二枚以上とする。プロペラは、濾材壁３から流入する大半の（７０％以上の）、或いは全ての逆洗流体が通過する位置に設ける。従って、本例では流体出入口５を中心とした領域に配置することとなるが、図１中に破線で示したように濾材壁の下端部にプロペラの一部、又は全部がオーバーラップするように配置してもよい。
また、後述するように捕捉物除去具２０の一部をプロペラとして兼用してもよいし、捕捉物除去具２０とプロペラとを一体的に連設してもよい。
実験によれば、プロペラ（ブレード）３０を配置するのに最も適した軸方向範囲は、流体出入口５と、流体出入口５の上側（逆洗時の上流側）であって捕捉物除去具の下部と干渉しない領域、即ち軸方向範囲Ｗ１内であるが、この軸方向範囲Ｗ１を越えた領域内（濾材壁の有効範囲内）にプロペラ（ブレード）全体を配置したり、該領域内にプロペラの一部を配置しても有効に機能することが判明した。具体的には、流体出入口５の内径（端部スリーブ４、或いは濾材壁３の内径）をＬ１とした時に、濾材壁３の有効端部（濾材として有効に機能し得る領域の端部）３ａからＬ１×１の距離の範囲までの間にプロペラのブレードの全部、又は一部を位置させる構成とした場合にも捕捉物除去具２０を回転させる効果があった。この範囲内の少なくとも一部にブレードが存在することにより、逆洗流体の排出方向への流れに対する抵抗とならずに流体を受けて回転し、流体出入口５から最も離間した位置にある濾材壁からの逆洗流体の流入と、該逆洗流体の流体出入口５からの排出を促進することができた。従って、図１中に破線で示したブレードのオーバーラップが許容される軸方向範囲は、端部スリーブ４の開口内の軸方向範囲Ｗ１にプラスして、濾材壁の有効端部３ａからＬ１×１の範囲である（このことは、以下の全ての実施形態に同様に適用される）。
言い換えれば、プロペラ３０を構成するブレードは、濾材壁３の内径をＬ１とした時に、濾材壁３の有効端部（濾材として有効に機能し得る領域の端部）３ａからＬ１×１の距離の軸方向範囲内に少なくともその一部が位置してもよい。
なお、ブレードの内径部を回転軸１０に取り付ける位置は必ずしも流体出入口の軸方向範囲Ｗ１内にある必要はなく、ブレードの内径部は流体出入口外に位置しているが流体を受けて回転力を生成する羽根状の主要部分が流体出入口の軸方向幅Ｗ１内、又は／及び、その上流側（上側）に位置していれば良い。
ブレードの一部が濾材として有効に機能する濾材壁３の範囲内（内側）に位置する場合には、ブレードの当該部分の外周縁に植毛部を設けて濾材壁に付着した捕捉物を除去して流体内に展開させ得るように構成してもよい。
次に、本例に係る捕捉物除去具２０は、軸方向に伸びる回転軸１０に対して該回転軸から離間した状態で（該回転軸との間に空間を形成した状態で）螺旋状に組み付けた細長い螺旋部材（弾性コイル部材）２１と、螺旋部材の外径側縁部に植設された植毛部（ブラシ部）２２と、を備えている。
逆洗時に濾材壁によって捕捉されたゴミによって螺旋状の捕捉物除去具２０の回転の抵抗が増大してきた時、プロペラの回転方向と螺旋部材の巻き方向とを一致させることにより、螺旋部材の外径が締まり（縮径し）回転し易くなる。螺旋部材の素材にバネ性を持たせれば、濾材壁のゴミが除去されることにより捕捉物除去具の回転がスムーズになるに連れて濾材壁への螺旋部材（植毛部）の摺擦状態（当たり状態）は元に戻り、ゴミの抵抗により回転速度が低下したり、回転が停止することなくゴミの除去が行われる。この時、捕捉物除去具を支えている支持部材１２にバネ性を持たせることにより螺旋部材の縮径（伸縮）を更に効果的に実現できる。なお、濾過時の捕捉物除去具の回転方向は螺旋部材を径方向に膨らませる方向（拡径方向）となるので、濾材壁面との摺動抵抗が大きくなり捕捉物除去具は回転しない。
螺旋部材２１は回転軸１０から外径方向へ突設した支持部材１２によって回転軸と一体化されており、回転軸と螺旋部材との間には流体の流通スペース（流路）となる広い空間が確保されている。また、回転軸１０と螺旋部材２１との間に形成される螺旋状の流路幅は軸方向全長に渡って均一であり、剥離された捕捉物の流動が妨げられることがないように構成されるので捕捉物は効果的に逆洗流体中に分散して搬送される。
支持部材１２を弾性変形可能な構成とすることにより、螺旋部材２１の縮径、拡径をスムーズ化することができることは上述の通りである。
植毛部（除去部材）２２は、螺旋部材２１が回転軸を中心として回転する過程で濾材壁の内面に摺接しながら移動して濾材壁内面全体に渡って付着した捕捉物を除去する。濾孔が軸方向へ伸びる長穴である場合には螺旋部材２１の回転により効率的に捕捉物を除去することができる。また、フィルターエレメント２がウェッジワイヤやノッチワイヤーを用いた円筒状、或いはコーン形状のフィルターエレメントであるために、その濾孔が周方向、その他の軸方向と交差する方向に伸びる長孔であったとしても、濾孔を構成するワイヤー等の部材に邪魔されることなく植毛部は濾孔に沿って移動することにより効率的に捕捉物を除去することが可能となる。
なお、濾材のように表面に凹凸を有した多孔の清掃対象物は植毛部（ブラシ）による除去効果が優れているが、除去部材としては植毛部に限らず、刃状、或いはヘラ（スクレーパ）状に構成された金属製、樹脂製、或いはゴム製の除去部材を用いてもよい。
捕捉物除去具２０は、螺旋形状のように回転した時に濾過壁内面を軸方向、周方向全長に渡って漏れなく摺擦して捕捉物を除去できるように構成、配置することにより、植毛部２２によってフィルターエレメント内壁の全面に付着した捕捉物を剥離、除去することができる。回転時の重量バランスを確保する上でもこのような形状が好ましい。
＜濾過ユニットの実施形態２＞
次に図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る濾過ユニット１の縦断面図、及びＸ−Ｘ断面図である。
捕捉物除去具２０は螺旋状である必要はなく、例えば図２（ａ）の変形実施形態のように捕捉物除去具２０を複数枚の平板状の羽根部材２５から構成し、各羽根部材２５の軸方向位置、及び周方向位置を異ならせるようにしてもよい。回転バランスを崩すことなく、フィルターエレメント内壁を軸方向全長、及び周方向全面に亘って摺擦して付着した捕捉物を剥離、除去することができるからである。羽根部材２５の外径側縁部には植毛部２６が形成されている。
羽根部材２５が図示した如き板状である場合には、羽根部材の面積、剛性が回転時の抵抗を生むので、回転速度を減速させる効果を期待できる。
羽根部材２５を剛性のある板材から構成した場合には流体との間に発生する回転時の抵抗、或いは濾材壁３に付着した捕捉物からの抵抗によって捕捉物除去具２０の回転が阻害される懸念がある。そこで、羽根部材を環状体となるように枠体のみの構成（外周縁に沿った枠体を除いた内部を開口部とした構成＝図中に破線で図示）とすれば、羽根部材全体にバネ性を付与して弾性変形が可能な構成とすることができるので、各種の抵抗によって捕捉物除去具２０の回転が阻害される場合であっても、羽根部材２５が撓み変形することにより抵抗を吸収緩和して捕捉物除去具の本来の回転速度を維持、回復することが可能となる。なお、枠体のみの構成としない場合であっても使用材料、剛性、板厚等を工夫することにより羽根部材２５を弾性変形させることができる場合には板材から構成してもよい。例えば、メッシュ状の板材、パンチングを形成した板材としてもよい。
また、図２（ｂ）に示すように、軸方向位置の異なる各羽根部材２５の基端部の一面を、回転軸１０の外周面に対して固定することにより、回転軸が矢印方向へ回転する際には各羽根部材２５が周方向へ弾性変形して回転し易くなる一方で、矢印と逆方向へ回転する場合には各羽根部材が弾性変形し難くなって濾材壁３内面との間での抵抗が増大して回転に対する抵抗となる。
＜濾過ユニットの実施形態３＞
ところで、図１に示したようにフィルターエレメント２の軸方向一端部にのみ流体出入口５を設けた場合には、逆洗時に軸方向他端の他端部材６側へ流入してくる逆洗流体の流量が低下して濾材壁の内面から剥離した捕捉物の流体内への分散が不十分となる懸念がある。その対策として、図３に示したように逆洗時にのみ作動して他端部材６に設けた貫通孔４１を開放する逆止弁４５を設けることが有効である。
即ち、例えばフィルターエレメント２の他端部を閉塞する他端部材６は、その内面に形成した凹所４０と、凹所の天面に貫通形成した貫通孔４１と、を備える。逆止弁４５は、貫通孔４１を塞がない状態で貫通孔４１の中央（凹所天面）から下方へ突設し下端部にストッパ４６ａを有したガイド部材４６と、ガイド部材４６の小径部４６ｂの外周に中心孔を挿通させて上下動自在にガイドされた環状の弁体４７と、ストッパ部４６ａと弁体４７との間に配置されて弁体４７が貫通孔４１を塞ぐように上向きに付勢する弾性部材４８と、を備える。貫通孔４１は、ガイド部材４６の上部と他端部材６（貫通孔内周）とを接続する図示しない接続片を除いた部分が凹所天面を貫通している。
弁体４７は流体出入口５から流体が流入する濾過時には流体の圧力とバネ力の小さい弾性部材４８によって上向きに押圧されることにより貫通孔４１を閉止しているが、フィルターエレメント外部（一次側）の圧力が内部（二次側）圧力よりも高くなる逆洗時には外部圧力により押圧されて弾性部材４８の付勢に抗して下方へ移動して貫通孔４１を開放させる。濾過時には、フィルターエレメントの内部圧力によって弁体４７は上昇して貫通孔４１を閉止するため、弾性部材４８による付勢がなくても貫通孔を閉止し続けるが、弁体の作動を確実にするために弾性部材を設けておく。
逆洗時に貫通孔４１が開放すると、濾材壁の外部から流入してくる逆洗流体の一部が貫通孔４１から上向きに、即ち流体出入口５へ向かう方向とは逆方向へ流出する。このため、逆洗流体の進入流量が少なくなり易い他端部材６側の逆洗流体の流出量を増大させて濾材壁から離脱した捕捉物を効果的に逆洗流体中に分散させることができる。



＜濾過ユニットの実施形態４＞
次に、図４は本発明の他の実施形態に係る濾過ユニットの縦断面図であり、図５はこの濾過ユニットに適した濾過装置の構成を示す断面図である。
この濾過ユニット６０は、筒状フィルターエレメントの両端開口部から濾過及び逆洗を行う特許文献２中に示された濾過装置１００に適用することができるようにフィルターエレメント２の両端部が開口している。
図５に示した濾過装置１００は、外部から流体を導入する流体入口１０６、内部で濾過した流体を排出する流体出口１０７を有するケーシング１０１と、ケーシングの内部に複数本同心円状に配置され、両端部が開口された円筒状の濾材壁３の内側から外側に流体が通過する時に濾過を行う筒状のフィルターエレメント２（２Ａ、２Ｂ）と、捕捉物除去具２０（２０Ａ、２０Ｂ）、及びプロペラ３０（３０Ａ、３０Ｂ）等を有した濾過ユニット６０と、各フィルターエレメントの両端部開口にタイミングをずらして接続され、濾材壁３の外側から内側に流体を流して逆洗する逆洗用パイプ１０３ａ、１０３ｂと、逆洗用パイプの排出側に接続され、逆洗時の流体の流れにより回転する捕捉物除去具により除去された捕捉物をケーシング外へ排出する逆洗流体ドレンパイプ１０５等を備えている。
上側の逆洗用パイプ１０３ａが連結された排出パイプ１１１の上端部にはシャフト１１４の下端が固定され、シャフト１１４の上端にはギアボックス１１５が設けられてモーター１１６で回転駆動される。モーター１１６を回転駆動することによって、シャフト１１４を介して逆洗用パイプ１０３ａが一方向へ回動し、同心円状に配列された複数のフィルターエレメント２の上部開口に、逆洗用パイプ１０３ａの逆洗ノズル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃが順次接続される。このとき同時に、下側の逆洗用パイプ１０３ｂも回動し、複数のフィルターエレメント２の下端開口に、逆洗用パイプ１０３ｂの逆洗ノズル１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃが順次接続される。
この濾過装置１００は、濾過時においては、対象流体は流体入口１０６から矢印Ａのように流入し、各フィルターエレメント２の両端部（上端部及び下端部）の開口から流入して、該フィルターエレメント２を内側から外側に向けて通過して濾過される。フィルターエレメント２を通過し濾過された流体は、流体出口１０７から矢印Ｂのように外部へ流出する。
逆洗時には、モーター１１６を回転駆動して逆洗用パイプ１０３ａ、１０３ｂを回動移動させて、各フィルターエレメント２の上端部及び下端部の開口にタイミングをずらして接続し、該フィルターエレメント２の外側から内側に向けて内外の圧力差で流体が流れて逆洗する。この逆洗により除去された捕捉物は、排出パイプ１１１へ導入されて逆洗流体ドレンパイプ１０５の排出口から矢印Ｃのように外部へ排出される。
なお、第１の逆洗用パイプ１０３ａ側の逆洗ノズルと、第２の逆洗用パイプ１０３ｂ側の逆洗ノズルとが特定のフィルターエレメント２の上端部、及び下端部の開口に同時に接続されることはない。
図５では排出パイプ１１１の右側にある２つのフィルターエレメント２の下端開口に逆洗ノズル１１３ｂ、１１３ｃが接続され、右側中央の一つのフィルターエレメントの上部開口に逆洗ノズル１１２ａが接続されているため逆洗が可能な状態にある。
なお、特定のフィルターエレメントの一端開口に逆洗ノズルを接続して逆洗を実施している間は当該フィルターエレメントの他端開口を図示しない閉止部材によって閉止するようにしてもよい。
また、図５の左側では中央のフィルターエレメントを除いた他の２つのフィルターエレメントの上下両端開口には逆洗ノズルが接続されていないため濾過が可能な状態にある。左側の中央のフィルターエレメントの下端開口には逆洗ノズル１１３ａが接続されているため、逆洗が可能な状態にある。
図４はこの濾過装置１００に適用することができる濾過ユニット６０の構成を示す断面図である。
この実施形態に係る濾過ユニット６０は、軸方向両端部を開放させた図１に係る濾過ユニット１（１Ａ、１Ｂ）を二基、軸方向他端開口部（他端部材６）側を連結させて直列に連結したものであり、他端部材６側に形成された貫通穴６Ａ等により各フィルターエレメント２Ａ、２Ｂの各内部が連通状態となっている。
言い換えれば、濾過ユニット６０は、軸方向両端部が開放した二つのフィルターエレメント２Ａ、２Ｂの流体出入口５Ａ、５Ｂ（軸方向他端開口部）が軸方向両端に位置するように連通状態で直列に連結した構成を備えている。
各濾過ユニット１Ａ、１Ｂの他端部材６を廃止するか、或いは他端部材６に貫通穴６Ａを形成することにより、両濾過ユニットを構成するフィルターエレメント２Ａ、２Ｂの内部間を連通させる。
この濾過ユニット６０の特徴的な構成は、各回転軸１０Ａ、１０Ｂが独立して回転するために各プロペラ３０Ａ、３０Ｂが同一方向（例えば、軸方向下方向Ａ）から見て互いに逆方向へ回転することが可能となる点にある。
各回転軸１０Ａ、１０Ｂは一端を各流体出入口５Ａ、５Ｂ側に設けた軸受４Ａ’、４Ｂ’によって回転自在に軸支される一方で、他端部は両フィルターエレメント２Ａ、２Ｂの境界に位置する軸受４Ａ”、４Ｂ”によって回転自在に軸支される。
軸受４Ａ”、４Ｂ”は、貫通穴６Ａを閉塞しないように放射状に半径方向へ伸びる複数の細幅のブラケットにより支持されている。
このため、濾過ユニット６０の下半分に相当する一方のフィルターエレメント２Ａの逆洗時にフィルターエレメント２Ａ内に流入した逆洗流体はプロペラ３０Ａを回転させることによって捕捉物除去具を回転させて濾材壁３Ａに付着した捕捉物を内周面全体に渡って効率的に除去すると共に、除去した捕捉物を効率的に逆洗流体内に展開させて第１の流体出入口５Ａから排出させることができる。特に、濾材壁３Ａの上端部側から流入しにくく、流入しても滞留し易い逆洗流体を効率的に流入させた上で、第１の流体出入口５Ａに導いて排出させることが可能となる。
また、濾過ユニット６０の上半分に相当する他方のフィルターエレメント２Ｂは、一方のフィルターエレメント２Ａの上下を逆転させた構成を備えている。
即ち、フィルターエレメント２Ｂの逆洗時にフィルターエレメント２Ｂ内に流入した逆洗流体はプロペラ３０Ｂを回転させることによって捕捉物除去具を回転させて濾材壁３Ｂに付着した捕捉物を内周面全体に渡って効率的に除去すると共に、除去した捕捉物を効率的に逆洗流体内に展開させて第２の流体出入口５Ｂから排出させることができる。特に、濾材壁３Ｂの下端部から流入しにくく、流入しても滞留し易い逆洗流体を効率的に流入させた上で、第２の流体出入口５Ｂに導いて排出させることが可能となる。
各プロペラ３０Ａ、３０Ｂを構成する各ブレードの傾斜方向、形状等の条件は、フィルターエレメント内部の逆洗流体を第１の流体出入口５Ａ、及び第２の流体出入口５Ｂから夫々流出させることができるように設定することは勿論である。従って、図示した構成例は一例に過ぎない。
なお、図４の各フィルターエレメント２Ａ、２Ｂの何れを逆洗する時においても、他端部材６に近いフィルターエレメント端部では逆洗流体の流量が極めて少ないため、この領域の逆洗流体が捕捉物除去具２０Ａ、２０Ｂを夫々回転させる上で貢献することはない。一方、各流体出入口５Ａ、５Ｂの近傍領域における逆洗流体の流速、流量は最大となり、この流速の早い逆洗流体がプロペラ３０Ａ、３０Ｂを夫々回転させる。各捕捉物除去具の回転力は、他端部材６の周辺へ流入する逆洗流体ではなく、専ら各流体出入口５Ａ、５Ｂから流出しようとする速度の速い逆洗流体によって回転させられるプロペラに由来している。
なお、逆洗流体によって回転するプロペラの回転力の源はフィルターエレメント内部と逆洗用パイプ１０３ａ、１０３ｂ内部との間の圧力差である。
次に、濾過装置１００に図４の濾過ユニット６０を適用した場合に濾過装置１００の装置構成、各逆洗パイプの操作手順を適宜改変することにより、上下の濾過ユニット１Ａ、１Ｂを独立別個に作動させて一方の濾過ユニットが逆洗している時に、他方の濾過ユニットを濾過させることも可能である。即ち、例えば下方の濾過ユニット１Ａのプロペラ３０Ａを逆洗させる方向に回転させているときに、上方の濾過ユニット１Ｂのプロペラ３０Ｂを濾過させる方向に回転させるように、各濾過ユニット内外の圧力差を調整する。この場合、流体出入口５Ｂから上側のフィルターエレメント２Ｂ内に流入した流体が貫通穴６Ａを介して下側のフィルターエレメント２Ａの内部に流入し（矢印ａ）、洗浄効果を向上させるのに大きく貢献する。
なお、上下のフィルターエレメント２Ａ、２Ｂを同時に逆洗する場合には貫通穴６Ａは不要であるが、開口面積の小さい貫通穴６Ａを設けるのであれば問題はない。この場合、開口面積の小さい貫通穴６Ａはこの部位に堆積しようとする異物を除去する役割を果たす。
以上は濾過ユニット６０を濾過装置１００に適用する場合を説明したが、濾過ユニット６０は濾過装置１００とは異なった構成を備えた他の濾過装置にも適用可能である。
例えば、逆洗時に外側から両フィルターエレメント２Ａ、２Ｂ内に夫々流入した逆洗流体を一方の流体出入口５Ａに導いて排出させる装置構成を採る場合には、第２の流体出入口５Ｂから逆洗流体を吸い込んで第１の流体出入口５Ａから排出するように各プロペラ３０、５２が同一方向へ回転するように構成することもできる。この場合には、回転軸１０Ａ、１０Ｂを一体化して各プロペラ３０、５２が常に同一方向へ回転するようにしておいてもよい（図６の実施形態で後述）。
なお、濾過ユニット６０においてプロペラ（ブレード）３０Ａ、３０Ｂを配置するのに最も適した軸方向範囲については、図１において提示したように、端部スリーブ４Ａ、４Ｂの開口内の軸方向範囲Ｗ１にプラスして、濾材壁の有効端部３ａからＬ１×１の範囲である。
＜濾過ユニットの実施形態５＞
次に、図６は両端部に流体出入口を備えた他の実施形態に係る濾過ユニットの構成を示す縦断面図である。
濾過ユニット１は、図１の構成例における他端部材６側にも第２の流体出入口５０としての開口部を備え、第２の流体出入口５０側に位置する回転軸１０の端部側に第２のプロペラ５２を設けた構成が特徴的である。
一つの回転軸１０の両端部に夫々固定された第１及び第２のプロペラ３０、５２を構成するブレードの傾斜方向（形状）は、逆洗流体を受けた時に両プロペラが同方向へ回転することにより、一方のプロペラの回転を他方のプロペラが妨げることがないように設定する。例えば、第１の流体出入口５へ向かう逆洗流体によって第１のプロペラ３０が第１の流体出入口５側（A視）から見て反時計回り方向へ回転する場合には、第２のプロペラ５２のブレードの傾斜方向は第２の流体出入口５０から内部に入る逆洗流体によって第１の流体出入口５側から見て反時計回り方向（同方向）へ回転するように設定する。
このように構成した場合には、一方のプロペラ３０が第１の流体出入口５から逆洗流体を排出させる方向へ回転する際には、他方のプロペラ５２は第２の流体出入口５０から外部の逆洗流体を導入する方向へ回転することによりフィルターエレメント内の流路全体の流動性（流通性）を高めるように機能する。この場合には、流体出入口５０は流体導入口としてのみ機能する。
このように本実施形態では、濾過ユニット１の両端部に流体出入口５、５０を設けると共に、フィルターエレメント（濾材壁）の軸方向両端部寄り位置に捕捉物除去具２０と一体回転するプロペラ３０、５２を設けた。このため、逆洗時に濾材壁３の外部から内部に流入した逆洗流体は捕捉物除去具を回転させて捕捉物を効率的に除去すると共に、フィルターエレメント内部の軸方向全長に渡って逆洗流体の流動性を向上させて除去した捕捉物を一方の流体出入口から効率的に排出させることができる。
図７は、図６の濾過ユニット１を図５に示した濾過装置１００に適用した状態を示す縦断面図である。
この場合、逆洗時に濾材壁３の外部から内部に流入した逆洗流体を第１の流体出入口５から排出する際にはプロペラ３０、５２は共に図６の軸方向Ａ側から見て反時計回り方向に回転する。この場合、他方のプロペラ５２は外部の逆洗流体を第２の流体出入口５０からフィルターエレメント内に導入して第１の流体出入口５へ送る働きをする。
また、濾材壁３の外部から内部に流入した逆洗流体を第２の流体出入口５０から排出する際にはプロペラ３０、５２は共に図６の軸方向Ｂ側から見て反時計回り方向に回転する。この場合、プロペラ３０は外部の逆洗流体を第１の流体出入口５からフィルターエレメント内に導入して第２の流体出入口５０へ送る働きをする。
但し、特定のフィルターエレメントの両端開口部に対して各逆洗用パイプ１０３ａ、１０３ｂの逆洗ノズルを同時に接続して逆洗を実施することはあり得ない。特定のフィルターエレメントを逆洗するに際しては、何れか一方の端部開口部のみに逆洗ノズルを接続することとなる。
捕捉物除去具２０は、フィルターエレメント内部の流体の流動性を妨げることがないようにコイル状となっているが、コイルの巻き方向は、第１の流体出入口側、或いは第２の流体出入口側から逆洗流体が排出される場合の回転によって夫々縮径するように構成する。図示した捕捉物除去部２０は軸方向全長に渡って一体化されているが、複数個の短尺な捕捉物除去部を回転軸に対して個別に取り付けた構成としても良い。このことは他の実施形態においても当てはまる。
なお、図６のようにフィルターエレメントの軸方向両端部に流体出入口を設け、且つ一つの回転軸の両端部にプロペラ３０、５２を設けた濾過ユニット１の構成では、濾過時に両流体出入口５、５０から同時に濾過流体がフィルターエレメント内に流入すると、捕捉物除去具２０に対する回転力が打ち消されて回転しない。また、濾過時に捕捉物除去具が回転しないことによりコイルである捕捉物除去具の外径が拡大するので濾材壁内面との間の抵抗が増大して更に回転が妨げられる。
なお、図６の濾過ユニットにおいてプロペラ（ブレード）３０、５２を配置するのに最も適した軸方向範囲については、図１において提示したように、端部スリーブ４、他端部材（端部スリーブ）６の開口内の軸方向範囲Ｗ１にプラスして、濾材壁の有効端部３ａからＬ１×１の範囲である。
＜濾過ユニットの他の濾過装置への適用例＞
図８は、本出願人の提案に係る特願２０１４−１３４５１０（特開２０１６−０１０７８８）に係る濾過装置１２０の構成を示しており、図４の濾過ユニット６０はこの濾過装置１２０に対しても適用することができる。
また、図６の濾過ユニット１もこの濾過装置１２０に適用することができる。
図８は図６の濾過ユニット１を濾過装置１２０に適用した状態を示す断面図である。
図８の濾過装置１２０は、例えば船舶のバラスト水を濾過するものであり、濾過装置の外殻をなすケーシング１０１と、第１の隔壁１２５と、上下が貫通した筒状の濾材壁３からなるフィルターエレメント２と、第２の隔壁１２６と、洗浄用パイプ１３０と、洗浄流体ドレンパイプ１０５とを備えている。
ケーシング１０１は、側壁下部に外部からの流体が流入する流体入口１０６を有すると共に側壁上部には内部で濾過された流体を外部に排出する流体出口１０７を備えている。
ケーシング１０１の内部の下部に設けられた第１の隔壁１２５は、ケーシング内部を流体入口１０６と連通し濾過前の流体を収容する第１の原液室１２１ａと、流体出口１０７と連通し濾過後の流体を収容する濾液室１２２とに隔離する。その数カ所にはフィルターエレメントの下端部を嵌合して保持するための流体出入口５が複数箇所形成されている。
第１の隔壁１２５の各流体出入口５には、複数のフィルターエレメント２の下端部が嵌合保持され、各フィルターエレメントの内部は第１の原液室１２１ａと連通して濾液室１２２内に平行に配置されている。
フィルターエレメント２は、対象となる流体を濾材壁３の内側から外側へ向けて通過させて流体中に含まれる固形物やゲル状の塵埃等を捕捉して濾過すると共に、流体をフィルターエレメントの軸方向に流すことにより濾材壁内面を洗浄する。
フィルターエレメント２の上端部側には第２の原液室１２１ｂを形成する第２の隔壁１２６が設けられ、第２の隔壁に設けた流体出入口５０はフィルターエレメントの上端開口を保持する。
本例では、第２の原液室１２１ｂと第１の原液室１２１ａとはフィルターエレメント内部を介して連通している。
略Ｌ字状の洗浄用パイプ１３０の一端は流体出入口５を介してフィルターエレメントの下部開口と接続され、他端はドレンパイプ１０５と接続されている。洗浄用パイプ１３０は、フィルターエレメント内部の流体を吸引することによりフィルターエレメントの他端部に接続された第２原液室１２１ｂから下方へ向かう軸方向流を生じさせて濾材壁に付着した捕捉物を剥離させる。
洗浄用パイプ１３０はその基端部１３１を中心として水平面内で回転可能に構成され、ケーシングの中心部を上下に伸びるシャフト１１４はモーター１１６によって回転する。このため、洗浄用パイプ１３０は何れかのフィルターエレメントの下端開口と選択的に接続、離脱可能となっている。
この濾過装置による濾過に際しては、洗浄流体排出系の開閉バルブを閉止し、洗浄用パイプ１３０による吸引は行われない。濾過すべき流体は、流体入口１０６から第１の原液室１２１ａに流入してフィルターエレメントの下端開口から内部に流入し、その後濾材壁を通過して圧力の低い濾液室１２２へ移動することにより濾過が行われる。一方、洗浄用パイプ１３０が接続されているフィルターエレメントには第１の原液室１２１ａからは流体は流入できないが、該フィルターエレメントの他端流体出入口５０から他のフィルターエレメント、及び第２の原液室１２１ｂを経由して流体が流入するので、同様に濾過が行われる。
洗浄時には、洗浄流体排出系の開閉バルブを解放し、洗浄用パイプ１３０による吸引が開始される。洗浄用パイプが接続されたフィルターエレメント２は内部圧力が低下するので、一次圧を有する第２原液室１２１ｂからの原液がフィルターエレメント内部を軸方向下向きに高速で通過し、洗浄用パイプ１３０へ流出する。この時濾材壁に付着していた捕捉物は軸方向流により除去される。
また、第２原液室１２１ｂからの原液がフィルターエレメント内部を軸方向下向きに高速で通過する際に各プロペラ３０、５２が回転して捕捉物除去具２０を回転させて濾材壁内面に付着した捕捉物の剥離を促進する。
なお、図６の濾過ユニットを濾過装置１２０に適用する場合、プロペラ５２は必須ではない。
＜濾過ユニットの実施形態６＞
次に、図９は本発明の他の実施形態（第１の実施形態の変形例）に係る濾過ユニットの縦断面図であり、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
本実施形態に係る濾過ユニット１は、捕捉物除去具２０として複数枚、本例では二枚の螺旋状羽根７０を備えていると共に、各螺旋状羽根７０の流体出入口５側の端部がプロペラとして機能するように構成されている。
各螺旋状羽根７０は、羽根本体７１と、羽根本体の外径側周縁に沿って植設された植毛部７２と、から構成されており、回転軸１０の軸方向両端部を夫々軸受部４ｂ、６ａによって軸支されている。各螺旋状羽根７０の流体出入口５側の端部（プロペラ）７５は濾材壁３の流体出入口５側の端部３ａを越えて流体出入口５側（流体出入口５の軸方向範囲Ｗ１内）に入り込んでおり、濾過流体、及び逆洗流体を受けて螺旋状羽根７０を回転させるようにその傾斜角度（軸方向に対する傾斜角度）、面積、形状等が設定されている。
図示した構成例では、フィルターエレメント２の下側のみに流体出入口を設けた場合を示したが、図３、図６のように上側にも流体出入口を設けても良い。図６のように上側に流体出入口を設けた場合には、回転軸の上部に他の螺旋羽根状のプロペラを設けても良い。
＜濾過ユニットの実施形態７＞
次に、図１０は図９の変形実施形態に係る濾過ユニットの縦断面図である。
本実施形態に係る濾過ユニット１は、捕捉物除去具２０として二枚の平板状羽根８０を軸方向に直列に連結した構成を備えていると共に、下側の平板状羽根８０の流体出入口５側の端部がプロペラ８５として機能するように構成されている。
各平板状羽根８０は、四角い環状の羽根本体８１と、羽根本体の外径側周縁に沿って植設された植毛部８２と、から構成されており、回転軸１０の軸方向両端部を夫々軸受部４ｂ、６ａによって軸支されている。下側の平板状羽根８０の流体出入口５側の端部には、螺旋羽根状のプロペラ８５が連設されており、プロペラ８５は、濾材壁３の流体出入口５側の端部３ａを越えて流体出入口５側（流体出入口５の軸方向範囲Ｗ１内）に入り込んでおり、濾過流体、及び逆洗流体を受けて平板状羽根８０を回転させるようにその形状、面積等が設定されている。また、プロペラ８５の外周縁には植毛部８６を設けて濾材壁内面に付着した捕捉物を除去するように構成している。
図示した構成例では、フィルターエレメント２の下側のみに流体出入口を設けた場合を示したが、図３、図６のように上側にも流体出入口を設けても良い。図６のように上側に流体出入口を設けた場合には、回転軸の上部に他の螺旋羽根状のプロペラを設けても良い。
＜本発明の構成、作用、効果のまとめ＞
第１の本発明に係る濾過ユニット１、６０は、筒状の濾材壁３を備え、該濾材壁の少なくとも軸方向一端部に設けた流体出入口５と該濾材壁の内部と該濾材壁の外部との間で双方向に流体を流通させる中空筒状のフィルターエレメント２と、フィルターエレメント内において、その軸方向と並行な回転軸１０回りに回転自在であって、回転時に濾材壁の内面と摺接する捕捉物除去具２０と、フィルターエレメント内の流体出入口５側に配置されて、流体を受けて捕捉物除去具と一体回転するブレード（プロペラ）３０、５２、７５、８５と、を備えたことを特徴とする。
中空筒状のフィルターエレメント２は、少なくとも軸方向一端部に設けた流体出入口５と外周に設けた濾材壁３とを備え、流体出入口から内部に流入した流体を外周に設けた濾材壁を経由して外部に流出させることにより濾過を行い、濾材壁外部から内部に流入させた逆洗流体を流体出入口から排出することにより逆洗を行う。フィルターエレメントの少なくとも軸方向一端部には開口部としての流体出入口５が設けられており、フィルターエレメントの軸方向他端部はこれを閉塞したタイプと、開放したタイプがある。
濾材壁３は筒状である。筒状とは軸方向全長に渡って同一径（内径、外径）である場合と、軸方向一端から他端に向けて径（内径、外径）が漸増、又は漸減するコーン状（テーパー状）を広く含むものである。
捕捉物除去具２０は、フィルターエレメント内に、その軸方向と並行な回転軸１０回りに回転自在に軸支されて回転時に濾材壁の内面と摺接することにより捕捉物を剥離、除去する。
ブレード３０、５２、７５、８５は、フィルターエレメント内の流体出入口側（逆洗時の流量、流速が最大になる領域）に配置されて、流体、及び逆洗流体を受けて捕捉物除去具と一体回転する。
図６の実施形態における流体出入口５０側に配置されたブレード５２は、捕捉物除去具２０を回転させる役割を果たし、逆洗時に逆洗流体の流入量が低下し易い軸方向他端部側（流体出入口５０から離間した領域）の流量、流速を増大させて捕捉物の滞留を解消し、更にフィルターエレメント内部全体の流速を高めることができる。
つまり、ブレード５２は、濾材壁の抵抗が低い場合においてもブレードの回転によって流体出入口５から離間した位置における逆洗流体の流入量を増大させると共に、捕捉物除去具の回転によって捕捉物を除去し、少ない逆洗流量であっても逆洗効果を上げることを可能とする。ブレード５２の回転による攪拌により局部的な滞留の発生を防止することができる。また、捕捉物除去具を回転させることができるので、捕捉物を除去し、流体中に展開させる効果を高めることができる。
一方、他の実施形態に係るブレード３０、７５、８５は、濾材壁面に付着した捕捉物を逆洗によって除去する際に除去部材によるブラッシングによる捕捉物の除去を補助すると同時に、回転することによってフィルターエレメント内部を攪拌して捕捉物が滞留することを防いでいる。
ブレードの外周縁に植毛部（捕捉物除去部材）を設けて濾材壁に付着した捕捉物を除去してもよい。
濾材壁の濾過抵抗が低い場合には、フィルターエレメント内を流れる逆洗流体の流量は主として流路の抵抗に支配されて変化する。一方、濾材壁の濾過抵抗が大きい場合には、フィルターエレメント内を流れる逆洗流体の流量は主として濾材壁の濾過抵抗に支配されて変化する。
濾材壁の濾過抵抗が低い場合には、逆洗時に軸方向一端部に設けた流体出入口５側は流路抵抗が低いためこの領域の流量が多くなるので、逆洗流体はこの流路抵抗が低い部分に流れやすく、軸方向他端部側への逆洗流体の流入量は格段に少なくなる。このため、濾材壁の抵抗が低い場合にはフィルターエレメントの軸方向全長に渡ってムラのない逆洗を行うことが難しくなる。
本発明では、濾材壁の濾過抵抗が低い場合においても、ブレードの回転によって流体出入口５から離間した位置における逆洗流体の流入量を増大させ、局部的な滞留の発生を防止することができる。また、捕捉物除去具を回転させることができるので、捕捉物を除去し、流体中に展開させる効果を高めることができる。
なお、流体出入口から離間した濾材壁の他端部では逆洗時の流入量が少ないため、この領域での流入流体によって捕捉物除去具に回転力が付与されにくいことは記述の通りであるが、仮にこの領域の流入流体によって捕捉物除去具が回転することがあったとしてもその回転力は捕捉物を除去するには不十分である。このような場合においても、流体出入口側にブレードを設けることにより、捕捉物除去具を増速回転させることが可能となる。
第２の本発明に係る濾過ユニットでは、ブレード３０、５２、７５、８５は、濾材壁３の流体出入口５、５０側の内径をＬ１とした時に、濾材壁３の有効端部（濾材として有効に機能し得る領域の端部）３ａからＬ１×１の距離の軸方向範囲内に少なくともその一部が位置していることを特徴とする。
プロペラを構成するブレードは少なくとも一枚あればよいが、回転バランスを考慮すれば、二枚以上のブレードを均一な周方向ピッチで配置する構成が好ましい。ブレードは、逆洗時に濾材壁から流入する全ての逆洗流体が通過する位置、具体的には濾材壁、及びフィルターエレメントの軸方向端部に設けた開口部（流体出入口）を中心とした領域に設ける。
端部スリーブ４によって濾材壁の端部が保持されている（覆われている）場合には、端部スリーブ４内部にブレードの少なくとも一部を配置することにより濾材壁の有効領域内に配置されている捕捉物除去具との干渉を避けながらブレード（捕捉物除去具）を回転させることができる。端部スリーブが存在しない場合には、濾材壁の端部開口である流体出入口を中心とした適宜の軸方向範囲にブレードを配置することにより、最大流速の流体を利用してブレードを回転させることが可能となる。
更に具体的には、ブレードを配置する範囲は、端部スリーブ４が存在する場合には、端部スリーブの範囲Ｗ１内を越えて濾材壁３の有効端部３ａから濾材壁の内径Ｌ１×１の距離の軸方向範囲内に入り込んでも差し支えない。端部スリーブ４が存在しない場合には、濾材壁３の一端開口部の周辺であって逆洗時の流速が最大、或いは最大に近い状態となる領域（有効端部３ａから濾材壁の内径Ｌ１×１の距離の軸方向範囲内）にブレードを配置する。この際、捕捉物除去具との干渉を回避するための配慮をすることは勿論である。
ブレードの一部が流体出入口を越えて外側に突出していてもよい。
ブレードを配置する範囲とは、ブレードの内径部（回転軸との結合部）が配置される範囲のみならず、ブレードの他の部位が配置される範囲を広く含む。なお、図５の濾過装置においてはフィルターエレメントの上下の各開口に対して各逆洗ノズルが交互に接続されるので、これらの可動部とブレードとの干渉を避けるための配慮が必要となる。
第３の本発明に係る濾過ユニットでは、フィルターエレメントの軸方向他端部は他端部材６により閉塞されていることを特徴とする。
これは図１の実施形態に対応しており、フィルターエレメントの軸方向一端部が開口しているタイプに関するものである。
第４の本発明に係る濾過ユニットでは、フィルターエレメントの軸方向他端部には、貫通孔４１と、逆洗時に開放して濾材壁の外部から内部に流入する流体を貫通孔から外部に排出する逆止弁４５と、を備えていることを特徴とする。
軸方向他端部が閉塞されている場合には、当該部分における逆洗流体の流入量が低下したり、流入した逆洗流体が滞留し易いが、軸方向他端部に貫通孔と、これを開閉する逆止弁を設けることにより、逆洗流体の滞留を解消することができる（図３）。
第５の本発明に係る濾過ユニットでは、フィルターエレメント２は、その軸方向両端部に流体出入口５、５０を有しており、各流体出入口側にブレード３０、５２が夫々設けられていることを特徴とする。
これは図６の実施形態に対応しており、逆洗時に一体回転する両ブレードがフィルターエレメント内の逆洗流体を一方向へ移動させるように構成する。
第６の本発明に係る濾過ユニットでは、軸方向両端部が開口した二つのフィルターエレメントの軸方向他端開口部同志を連通状態で直列に連結した構成を備えたことを特徴とする。
一つの構成例としては、各フィルターエレメント内の捕捉物除去具を同一軸上に配置した状態で、独立別個に回転させる。濾材壁外部から内部に流入した逆洗流体をフィルターエレメントの軸方向両端部から排出させるタイプのフィルターエレメントに対しても、プロペラ（ブレード）を備えた本発明の濾過ユニットを適用することができる（図４）。
他の構成例として、直列に連結される二つのフィルターエレメント内の各捕捉部材除去具を同軸状に一体化することにより一体回転させるようにしてもよい（図５、図７）。
第７の本発明では、濾材壁３の内部に流入する流体が各流体出入口５、５０側に夫々配置した各ブレード３０、５２を一体回転させることにより、該濾材壁内部の流体を一方向へ移動させることを特徴とする。
これにより逆洗の効果を著しく高めることができる（図６）。
第８の本発明に係る濾過ユニットでは、二つのフィルターエレメント内の各捕捉物除去具２０は、一体回転、或いは別個独立して回転するように構成されていることを特徴とする。
各回転軸１０を一体化することにより各ブレード、及び各捕捉物除去具を一体回転させてもよいし（図６）、各回転軸１０を個別に軸受支持することにより各ブレード、及び各捕捉物除去具を別個独立に回転させてもよい（図４）。
第９の本発明に係る濾過ユニットでは、捕捉物除去具は、少なくとも一部が螺旋状に構成されていることを特徴とする。
捕捉物除去具２０は、全長、又は一部が螺旋羽根状であってもよいし、平板状であってもよい。螺旋状羽根は、伸縮変形可能に構成し易いので、逆洗時に回転に対する抵抗が強い場合においても収縮変形しながらスムーズに回転することができる。
濾過時に、逆洗時とは逆方向に流体が流動する場合には螺旋状羽根は拡径することにより濾材壁との間の摺動抵抗を増大させて回転停止、或いは回転速度を低下させることとなる。
なお、濾過時に捕捉物除去具を必ず回転停止、或いは回転速度を低下させなければならない、という趣旨ではない。
第１０の本発明に係る濾過ユニットでは、ブレードは、捕捉物除去具の一部を構成していることを特徴とする。
ブレードは捕捉物除去具と一体回転する構成であれば、両部材が分離していても、或いは連結されていてもよい。
なお、本発明の濾過ユニット、或いはこの濾過ユニットを備えた濾過装置は、海水（例えば船舶のバラスト水）、湖水、河川水、上水道、下水道等の水の濾過、各種装置の冷却水又はプロセス液等の産業一般に用いられる液体の濾過、化学工場等で使用される各種原料の気体等の濾過に適用されて、それらに含まれる微粒子や塵埃等を捕捉除去することができる。
１…濾過ユニット、１Ａ、１Ｂ…濾過ユニット、２…フィルターエレメント、２Ａ、２Ｂ…フィルターエレメント、３…濾材壁、３ａ…有効端部、４…端部スリーブ、４Ａ…軸受、４Ａ”、４Ｂ”…軸受、４ａ…ブラケット、４ｂ…軸受部、５…流体出入口、５Ａ、５Ｂ…流体出入口、６…他端部材（端部スリーブ）、６Ａ…貫通穴、６ａ…軸受部、１０…回転軸、１０Ａ、１０Ｂ…回転軸、１２…支持部材、２０…捕捉物除去具、２０Ａ…捕捉物除去具、２０Ｂ…捕捉物除去具、２１…螺旋部材、２２…植毛部、２５…羽根部材、２６…植毛部（除去部材）、３０、５２…プロペラ（ブレード）、３０Ａ…プロペラ、３０Ｂ…プロペラ、４０…凹所、４１…貫通孔、４５…逆止弁、４６…ガイド部材、４６ａ…ストッパ部、４６ｂ…小径部、４７…弁体、４８…弾性部材、５０…流体出入口、５２…プロペラ、６０…濾過ユニット、７０…螺旋状羽根、７１…羽根本体、７２…植毛部（除去部材）、８０…平板状羽根、８１…羽根本体、８２…植毛部（除去部材）、８５…プロペラ、８６…植毛部（除去部材）、１００…濾過装置、１０１…ケーシング、１０３ａ…逆洗用パイプ、１０３ａ、１０３ｂ…逆洗用パイプ、１０３ｂ…逆洗用パイプ、１０５…逆洗流体ドレンパイプ、１０６…流体入口、１０７…流体出口、１１１…排出パイプ、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ…逆洗ノズル、１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ…逆洗ノズル、１１４…シャフト、１１５…ギアボックス、１１６…モーター

Claims (8)

  1. 筒状の濾材壁を備え、該濾材壁の少なくとも軸方向一端部に設けた流体出入口と該濾材壁の内部と該濾材壁の外部との間で双方向に流体を流通させる中空筒状のフィルターエレメントと、
    前記フィルターエレメント内において、その軸方向と並行な回転軸回りに回転自在であって回転時に前記濾材壁の内面と摺接する捕捉物除去具と、
    前記フィルターエレメント内の前記流体出入口側に配置されて、前記流体を受けて前記捕捉物除去具を一体回転させるブレードと、
    を備え、
    前記フィルターエレメントの軸方向他端部には、貫通孔と、逆洗時に開放して前記濾材壁の外部から内部に流入する流体を前記貫通孔から外部に排出する逆止弁と、を備えていることを特徴とする濾過ユニット。
  2. 筒状の濾材壁を備え、該濾材壁の少なくとも軸方向一端部に設けた流体出入口と該濾材壁の内部と該濾材壁の外部との間で双方向に流体を流通させる中空筒状のフィルターエレメントと、
    前記フィルターエレメント内において、その軸方向と並行な回転軸回りに回転自在であって回転時に前記濾材壁の内面と摺接する捕捉物除去具と、
    前記フィルターエレメント内の前記流体出入口側に配置されて、前記流体を受けて前記捕捉物除去具を一体回転させるブレードと、
    を備え、
    前記フィルターエレメントは、その軸方向両端部に前記流体出入口を有しており、前記各流体出入口側に前記ブレードが夫々設けられていることを特徴とする濾過ユニット。
  3. 筒状の濾材壁を備え、該濾材壁の少なくとも軸方向一端部に設けた流体出入口と該濾材壁の内部と該濾材壁の外部との間で双方向に流体を流通させる中空筒状のフィルターエレメントと、
    前記フィルターエレメント内において、その軸方向と並行な回転軸回りに回転自在であって回転時に前記濾材壁の内面と摺接する捕捉物除去具と、
    前記フィルターエレメント内の前記流体出入口側に配置されて、前記流体を受けて前記捕捉物除去具を一体回転させるブレードと、
    を備え、
    軸方向両端部が開口した二つの前記フィルターエレメントの軸方向他端開口部同志を連通状態で直列に連結した構成を備えたことを特徴とする濾過ユニット。
  4. 前記濾材壁の内部に流入する流体が前記各流体出入口側に夫々配置した前記各ブレードを一体回転させることにより、該濾材壁内部の流体を一方向へ移動させることを特徴とする請求項２又は３に記載の濾過ユニット。
  5. 前記二つのフィルターエレメント内の前記各捕捉物除去具は、一体回転、或いは別個独立して回転するように構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の濾過ユニット。
  6. 前記捕捉物除去具は、少なくとも一部が螺旋状に構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の濾過ユニット。
  7. 前記ブレードは、前記捕捉物除去具の一部を構成していることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の濾過ユニット。
  8. 前記ブレードは、前記濾材壁の前記流体出入口側の内径をＬ１とした時に、濾材壁の有効端部からＬ１×１の距離の軸方向範囲内に少なくともその一部が位置していることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の濾過ユニット。
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