JP6508784B2 - 内部隔壁を有する拡大洗浄ダクトを有するフィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、端部および側壁を有するハウジングを備えるフィルタ装置であって、ハウジングが、軸線方向に配置されたフィルタエレメントの列と、フィルタエレメントに流体を供給するための入口と、濾過された流体をハウジングから送出するための出口とを含み、フィルタ装置の側壁に、側壁を経由してフィルタエレメントに洗浄流体を供給するための洗浄ダクトが設けられる、フィルタ装置に関する。

このようなフィルタ装置は、水処理施設で使用され、フィルタは、原水が通過するセラミックフィルタエレメントまたは高分子フィルタエレメントの列によって形成される。フィルタエレメントの細孔が、使用期間後に、処理された水中にあった、濾過して除去された浮遊物質によって塞がれるようになったとき、フィルタエレメントは、数バール（例えば、フィルタエレメントの強度に応じて最大で５バール）の圧力の大量の洗浄流体の逆流によって、短時間、逆洗される。フィルタエレメントに洗浄流体を送ることにより、かなりの損失水頭がもたらされ、フィルタエレメントを通る洗浄流体が不均一に分配される。また、結果として生じる損失水頭および水撃のような動的力は、フィルタエレメントへの過剰な力および重大な損傷につながり得る。

出口および洗浄ダクトは別々の管によって形成されてもよいが、組み合わされてもよい。

したがって、本発明の目的は、損失水頭の低減およびフィルタエレメントを横切る均一な洗浄流体の分配を確保する制御された流出条件で洗浄流体を供給する洗浄ダクトを有するフィルタ装置を提供することである。

別の目的は、比較的小さい設置面積を有するフィルタ装置を提供することである。さらなる目的は、大量の洗浄流体が水撃の危険なしに短時間に高圧でフィルタに供給され得るフィルタ装置を提供することである。

このために、本発明に係るフィルタ装置は、洗浄ダクトが、比較的小さい直径Ｄ１を有する先端側通路部分と、比較的大きい直径Ｄ２を有する、側壁に隣接する基端側部分とを備え、複数の隔壁が、基端側部分内で、側壁の位置またはその近傍の位置から先端側通路部分に向かって、洗浄ダクトの中心線に対して角度（β）をなして延びることを特徴とする。

隔壁の使用によって、流出直径Ｄ２が比較的大きく、基端側洗浄通路部分の長さが比較的短い場合であっても、流出通路における乱流を低減する、流出速度の漸減をもたらすサブ通路が、洗浄流体ダクト内に形成される。洗浄流体ダクトの中心線に対する隔壁の角度（β）は、２０°未満、好ましくは１０°未満、より好ましくは８°未満である。

一実施形態において、基端側通路部分は、周壁を備え、該周壁は、中心線に対して１０°〜および７０°、好ましくは３０°〜６０°、より好ましくは約４５°の角度（α）をなす。短い基端側通路部分は、フィルタハウジングの大きな表面積を覆うために大きく拡大され、これにより、移動する洗浄流体の総量が低減され、したがって、水撃の効果が最小化される一方で、ハウジング内のフィルタエレメントは、その高さ全体にわたって効果的に洗い流される。

別の実施形態において、側壁の近傍の、洗浄ダクトの断面は、矩形であり、ダクトは、側壁および横方向壁を有し、隔壁は、側壁間および／または横方向壁間の間隔部に架設される。このような矩形の洗浄ダクトにおいて、隔壁は、平坦であってもよく、板形状の要素は、ディフューザを形成するように格子形状の配置に配置されてもよい。あるいは、洗浄ダクトの断面は、円形状を有してもよく、この場合、隔壁は、同軸の円錐形の部材から形成される。

本発明に係るフィルタ装置のさらなる実施形態は、ハウジングの内部に、円筒形の分配器要素が設けられ、該円筒形の分配器要素が、円筒形の壁から間隔を置いて、穿孔された壁を備え、環状流路が、分配器要素と壁との間に形成されることを特徴とする。

分配器要素によって、洗浄ダクトを通ってハウジングに流入する流入洗浄流体は、フィルタエレメントに流入する前にフィルタエレメントの周囲で周方向に分配される。これによって、流路に流入する流体の速度の差が低減され、これにより、圧力差が制限され、フィルタエレメントの列を通って周方向に均一な洗浄流体の分配が保証される。さらに、分配器要素は、ハウジング壁の、流体の入口の最も近傍にあるフィルタエレメントに加わる力が所定の最大値を超えることを防止する。

分配器要素は、穿孔された円筒形の壁（ハウジングの内部でハウジング内壁から間隔を置いて延びる）によって形成されてもよく、この場合、複数の穿孔が、実質的に分配器壁の高さに沿って延びる。

好ましい実施形態において、円筒形の壁から分配器要素までの距離は、洗浄ダクトの近傍の、円筒形の壁の位置から洗浄ダクトと正反対の位置に進むときに減少する。このように、流路の直径が、流れ方向（すなわち、洗浄流体の流入位置から離れる方向）に向かって次第に減少していることから、フィルタエレメントの周囲の周方向流路に流入した後の、分配器壁の外周の周囲の速度差が低減され、これにより、圧力差が低減される。このことは、損失水頭のさらなる減少を助け、洗浄流体の分配を改善する。環状の分配器要素は、洗浄ダクトからより遠く離れた位置にある周方向位置で外壁により近接するように、外壁の中心から外れた位置に配置されてもよい。

以下、本発明に係るフィルタ装置のいくつかの実施形態を、非限定的な例として、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

水処理モードにあるフィルタ装置および洗浄流体リザーバの概略配置図を示している。 逆流洗浄モードにある図１のフィルタ装置を示している。 セラミックフィルタエレメントの列を備える、本発明のフィルタ装置の三次元図を示している。 図７に示されているタイプの１組の入れ子状の円錐形の隔壁を備える、図３の装置の側断面図を示している。 水平隔壁を有する矩形の洗浄流体ダクトの断面を示している。 格子形状の隔壁構造を有する矩形の洗浄流体ダクトの断面を示している。 円形断面および入れ子状の円錐形の隔壁を有する基端側洗浄ダクト部を示している。 穿孔されたリング形状の内部分配器要素を備えるフィルタハウジングの横断面図を示している。 図８の穿孔されたリング形状の分配器要素の斜視図を示している。

図１は、水処理プラントで使用するフィルタ装置１を示しており、このフィルタ装置１はフィルタエレメント３の列を有するフィルタハウジング２を備える。プロセス水は、入口弁８および入口ダクト４を経てハウジング２の底部５’からフィルタハウジング２に流れ込む。洗浄出口ダクト１４は、洗浄流体出口弁９を介して、ハウジング２の底部５’に接続されているが、同様に、ハウジング２の上部５に接続されてもよい。ダクト６は、ハウジングの側壁７に接続されており、濾過された水を出口弁１０を経て流出ダクト１２に移送する。洗浄流体リザーバ１３は、洗浄流体入口弁１１を介してダクト６に接続されている。

濾過モードにおいて、プロセス水は、セラミックエレメント３の列に軸線方向に沿って流入し、フィルタエレメントの側面１７を通って列から流出する。入口弁８が開放されている一方で、洗浄流体出口弁９は閉鎖されている。濾過された水は、ハウジング２の側壁を通過してダクト６に流れ、出口弁１０を経て出口１２に流れる。洗浄流体入口弁１１は閉鎖されており、洗浄流体（約５バールの圧力に加圧される水など）が洗浄流体リザーバ１３に収容されている。

洗浄モード（図２に示されているものなど）において、弁１１および９が開放される一方で、入口弁８および出口弁１０は閉鎖される。数秒内に、１０００Ｌ以上の水が、５バールの圧力でリザーバ１３からフィルタエレメント３を通して逆流で運ばれ、これにより、フィルタエレメントに付着し、細孔を塞いでいる浮遊物質が、洗浄出口ダクト１４を通して除去され、流し出される。本発明のフィルタ装置との使用に適した洗浄リザーバ機構は、本願出願人により出願された蘭国特許出願公開第２０１０００２号明細書に開示されている。

ハウジング２に流入する際に洗浄流体の速度を徐々に下げ、エネルギー損失を低減し、突然の圧力上昇による水撃を防止するために、ダクト６は、図３に示されているように、比較的細い先端側ダクト部１５と、拡散形ダクト部１６を備える。

先端側ダクト部１５は、例えば８０ｃｍの直径Ｄ１を有し、約０．５ｍ〜２ｍの長さＬｄを有し、拡散形ダクト部１６は、約０．３ｍ〜２ｍの長さＬｐおよび側壁２の位置に１４０ｃｍの直径Ｄ２を有する。洗浄ダクト６の中心線２０に対する、基端側ダクト部１６の拡散形外壁の角度αは、例えば約１１度である。本発明に係るフィルタ装置のコンパクトな設置面積は、いくつかの洗浄流体リザーバおよびフィルタハウジング２の使用を可能にし、この場合、多数のフィルタハウジング２が、１つのリザーバ１３に接続され、単一の小規模の水処理施設で、例えば数千Ｌ／時間の能力となる。

基端側拡散形通路部１６の内部には、複数の板形状の隔壁２１、２２、２３、２４があり、これらの隔壁２１、２２、２３、２４は、基端側通路部１６の全幅（図面の面に対して垂直な）に沿って延びている。隔壁２１〜２４は、中心線２０に対して５°〜２０°の角度βをなす。

図５は、ハウジング２の側壁の位置の近傍の基端側通路部１６の断面図を示している。通路部は、上壁２５および底壁２６ならびに側壁２７、２８によって形成されている。隔壁２１〜２４は、通路中心線２０に関して対称に配置されている。図６の実施形態において、上壁２５および底壁２６と平行な隔壁２１〜２４は、側壁２７、２８と平行な横方向の隔壁３０、３１、３２と共に格子状のディフューザ構造を形成している。

図７には、通路部１６の外壁３５の断面形状が、円形であり、隔壁３６、３７が、中心線２０に中心がある円錐部から形成されている実施形態が示されている。

図８に示されている実施形態において、穿孔された環状内壁６０が、ハウジング２の内部に配置されている。水は、矢印Ｆの方向に内壁６０の孔６１を通って、隣り合う円筒形のフィルタエレメント３同士の間に流入する。ハウジング２の円筒形の外壁５０は、穿孔された内壁６０の中心からずらされており、外壁５０および穿孔された内壁６０は、通路部１６からより遠く離れた周方向位置にて、互いにより近くに配置されている。このようにして、周方向流路５２の直径は、位置Ｂに比べて通路１６により近い位置Ａでより大きくなっている。位置Ａでは、例えば、外壁５０と内壁６０との距離は、約２５ｃｍであり、一方、位置Ｂでは、この距離は、５ｃｍになる。通路部１６を経てハウジングに流入する水は、内壁６０の開口６１によって分散されるが、部分的に、内壁６０の外面の周囲の通路５２を通って周方向に流れる。このとき、位置Ａの近傍にあるフィルタエレメントへの過剰圧力を防止しながらも、穿孔された壁６０内に配置されたフィルタエレメントに半径方向に沿って流入するのに十分な圧力は維持される。このようにして、流路に流入する流体の損失水頭の低減およびフィルタエレメントに半径方向に流入する洗浄流体の均一な方位角分布が得られる。

図９に見られるように、内壁６０の上側および下側にある孔６１は、円筒形のフィルタエレメントの小径を考慮して（円筒形のフィルタエレメントには、壁６０の上側および下側の軸線方向位置で小径のコネクタが取り付けられる）、より大きい直径を有する。

さらに、孔６１は、孔６１が、洗浄流体が孔に近接して配置された隣り合う円筒形のフィルタエレメント同士の間を通過することを可能にするような外周位置に配置された垂直列を形成するように軸線方向に位置合わせされている。
［発明の項目］
［項目１］
端部（５）および円筒形の側壁（７）を有するハウジング（２）であり、軸線方向に配置されたフィルタエレメント（３）の列と、前記フィルタエレメントに流体を供給するための入口（４）と、濾過された前記流体を前記ハウジングから運ぶための出口（１２）とを含むハウジング（２）を備えるフィルタ装置（１）であって、
当該フィルタ装置の前記側壁（７）に、前記側壁（７）を経て前記フィルタエレメント（３）に洗浄流体を供給するための洗浄ダクト（６）が設けられており、前記洗浄ダクト（６）が、比較的小さい直径Ｄ１を有する先端側通路部分（１５）と、比較的大きい直径Ｄ２を有する、前記側壁（７）に隣接する基端側部分（１６）とを備え、複数の隔壁（２１、２２、２３、２４）が、前記基端側部分（１６）内で、前記側壁（７）の位置またはその近傍の位置から前記先端側通路部分（１５）に向かって、前記洗浄ダクト（６）の中心線（２０）に対して角度（β）をなして延びている、フィルタ装置（１）。
［項目２］
前記基端側部分（１６）が周壁を備え、該周壁が、前記中心線（２０）に対して１０°〜７０°、好ましくは３０°〜６０°、より好ましくは約４５°の角度（α）をなす、項目１に記載のフィルタ装置（１）。
［項目３］
前記角度（β）が、２０°未満、好ましくは１０°未満、より好ましくは８°未満である、項目１または２に記載のフィルタ装置（１）。
［項目４］
前記洗浄ダクト（６）における、前記側壁（７）の近傍の断面が、矩形であり、前記洗浄ダクトが、側壁（２７、２８）および横方向壁（２５、２６）を有し、前記隔壁（２１、２２、２３、２４）が、前記側壁（２７、２８）同士の間および／または前記横方向壁（２５、２６）同士の間の間隔に架設されている、項目１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ装置（１）。
［項目５］
前記隔壁が、格子形状の構造に配置された平坦な板形状の要素である、項目１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ装置（１）。
［項目６］
前記洗浄ダクトの断面が円形状を有し、前記隔壁が、同軸の円錐形の部材（３６、３７）から形成されている、項目３または４に記載のフィルタ装置（１）。
［項目７］
前記ハウジングの内部に、円筒形の分配器要素（６０）が設けられており、前記筒形の分配器要素（６０）が、前記円筒形の壁（７）から間隔を置いて、穿孔された壁を備え、環状流路が、前記分配器要素と前記壁との間に形成されていることを特徴とする、項目１〜６のいずれか一項に記載のフィルタ装置（１）。
［項目８］
前記円筒形の壁（７）から前記分配器要素（６０）までの距離が、前記洗浄ダクト（６）の近傍の、前記環状壁の位置（Ａ）から前記洗浄ダクトと正反対の位置（Ｂ）に進むときに減少する、項目７に記載のフィルタ装置（１）。
［項目９］
前記分配器要素が、穿孔された環状内壁（６０）を備え、前記穿孔された環状内壁（６０）が、その周面に沿って分布している開口（６１）を有する、項目７または８に記載のフィルタ装置（１）。

Claims (9)

1. 端部（５）および円筒形の側壁（７）を有するハウジング（２）であり、軸線方向に配置されたフィルタエレメント（３）の列と、前記フィルタエレメントに流体を供給するための入口（４）と、濾過された前記流体を前記ハウジングから運ぶための出口（１２）とを含むハウジング（２）を備えるフィルタ装置（１）であって、
   当該フィルタ装置の前記側壁（７）に、前記側壁（７）を経て前記フィルタエレメント（３）に洗浄流体を供給するための洗浄ダクト（６）が設けられており、前記洗浄ダクト（６）が、比較的小さい直径Ｄ１を有する先端側通路部分（１５）と、比較的大きい直径Ｄ２を有する、前記側壁（７）に隣接する基端側部分（１６）とを備え、複数の隔壁（２１、２２、２３、２４）が、前記基端側部分（１６）内で、前記側壁（７）の位置またはその近傍の位置から前記先端側通路部分（１５）に向かって、前記洗浄ダクト（６）の中心線（２０）に対して角度（β）をなして延びており、前記先端側通路部分（１５）に向かう方向の前記隔壁が、前記中心線に向かう方向に延びる、フィルタ装置（１）。
2. 前記基端側部分（１６）が周壁を備え、該周壁が、前記中心線（２０）に対して１０°〜７０°、好ましくは３０°〜６０°、より好ましくは約４５°の角度（α）をなし、前記先端側通路部分（１５）に向かう方向の前記周壁が、前記中心線に向かう方向に延びる、請求項１に記載のフィルタ装置（１）。
3. 前記角度（β）が、２０°未満、好ましくは１０°未満、より好ましくは８°未満である、請求項１または２に記載のフィルタ装置（１）。
4. 前記洗浄ダクト（６）における、前記側壁（７）の近傍の断面が、矩形であり、前記洗浄ダクトが、側壁（２７、２８）および横方向壁（２５、２６）を有し、前記隔壁（２１、２２、２３、２４）が、前記側壁（２７、２８）同士の間および／または前記横方向壁（２５、２６）同士の間の間隔に架設されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ装置（１）。
5. 前記隔壁が、格子形状の構造に配置された平坦な板形状の要素である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ装置（１）。
6. 前記洗浄ダクトの断面が円形状を有し、前記隔壁が、同軸の円錐形の部材（３６、３７）から形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ装置（１）。
7. 前記ハウジングの内部に、円筒形の分配器要素（６０）が設けられており、前記筒形の分配器要素（６０）が、前記円筒形の壁（７）から間隔を置いて、穿孔された壁を備え、環状流路が、前記分配器要素と前記壁との間に形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィルタ装置（１）。
8. 前記円筒形の壁（７）から前記分配器要素（６０）までの距離が、前記洗浄ダクト（６）の近傍の、前記円筒形の壁（７）の位置（Ａ）から前記洗浄ダクトと正反対の位置（Ｂ）に進むときに減少する、請求項７に記載のフィルタ装置（１）。
9. 前記分配器要素が、穿孔された環状内壁（６０）を備え、前記穿孔された環状内壁（６０）が、その周面に沿って分布している開口（６１）を有する、請求項７または８に記載のフィルタ装置（１）。

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