JP6541137B2 - 回転ディスクフィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転軸を中心に回転可能な回転子を備える回転ディスクフィルタ装置に関する。この回転子は複数のディスク状フィルタ部材を含み、各ディスク状フィルタ部材は回転軸から外向きに延びる２つの壁を有する。

例えば回転ディスクフィルタ装置などの濾過装置は、特に液体から粒子を濾過するために使用される。

例えば特許文献１に一般的な回転ディスクフィルタが開示されており、その原理が図１
（Prior Art:先行技術）に図示されている。回転ディスクフィルタ１は、ゆっくり回転する水平方向のドラム１１を有する回転子を備え、このドラム１１が、多数の平行なディスク状フィルタ部材１２を支持している。これらのディスク状フィルタ部材１２は、ドラム１１の中心軸に沿って、離間した状態で次々に配置されており、ドラムから径方向に延びている（図１に部分的にのみ示す）。これらのディスク状フィルタ部材１２は、平行に配置された対向する側面上に、濾布１３でカバーされた開口を有する。各回転ディスクフィルタ部材１２は中央開口を有しており、その中央開口を通って、濾過対象の液体Ａがディスク状フィルタ部材１２の内部へと流れることができる。液体Ａは、入口からドラム１１へと導かれ、ディスク状フィルタ要素１２の内部へ入り、そこから液体Ａは流れ続けて濾布１３を通りぬけ、それによって、濾過による除去対象の粒子が濾布１３の内側に付着する。

回転ディスクフィルタ１は、例えば特許文献２に記載されるタイプの洗浄装置により逆洗浄を行うことで、クリーンにすることができる。このフィルタをクリーンにする装置は、ディスク状フィルタ部材１２の間に突出する複数の固定フラッシュチューブ１５に取り付けられたスプレイノズル１４を備える。フラッシュチューブ１５は、スプレイノズル１４へフラッシング液を導くようになっており、ドラム１１の中心軸に対して平行に延びる長尺の液体導管１６に接続されている。スプレイノズル１４は、濾過方向とは反対の方向に、外側から軸方向に濾布１３に対して液体をスプレーし、フラッシュオフされた粒子は、入口の上、ドラム１１の内側に配置された排出管１７内に収集される。

特許文献３は、ドラムの周りに固定された複数のディスク状フィルタ部材を含む回転ディスクフィルタを開示している。各ディスク状フィルタ部材は、平行に配置された対向する側面を有する。ディスク状フィルタ部材は、ドラムに固定された複数のモジュールフレーム部材からできている。

従来技術による回転ディスクフィルタ装置は、嵩高い設計となっている。更に、回転子の構造は複雑であり、特定の部品の製造費が高くつく。更に、従来技術による回転子は、比較的重い。そのような回転子を支持するためには、安定性の高い支持構造を設ける必要がある。そのような支持構造を製造するのは高くつく。

回転ディスクフィルタ装置のボリュームを低減することが望ましい。また、回転ディスクフィルタ装置の製造コストを下げることが望ましい。

ＳＥ−Ｃ−２２４ １３１ ＷＯ ００／３７１５９ ＵＳ ７，９７２，５０８ Ｂ２

本発明の目的は、改良された回転ディスクフィルタ装置を提供することにより上記課題に対する解決策を示唆することである。

具体的な目的は、コンパクトなデザインを有しかつ製造にかかる手間とコストがより少ない、回転ディスクフィルタ装置を提供することである。

本発明によれば、これらの目的は、第１の構成を備えた回転ディスクフィルタ装置と本発明の他の構成における好ましい実施形態とによって達成される。

本発明の回転ディスクフィルタ装置において、ディスク状フィルタ部材の壁の少なくとも１つが錐台（frustum）の形状を有する。こうすれば、隣接するディスク状フィルタ部材を、それらの内周を軸方向に離間させた状態でドラムに取付ける必要がもはやなくなる。その結果、回転ディスクフィルタ装置はよりコンパクトに設計できる。更に、ディスク状フィルタ部材が取付けられるドラムを設ける必要がもはやなくなる。各ディスク状フィルタ部材の壁の少なくとも１つを錐台の形状に形成する際、隣接するディスク状フィルタ部材を直接接続して回転子を形成できる。これにより、回転子の製造が簡単になる。回転子の重量が軽くなる。その結果、回転子を支持するための支持構造がより低費用で製造できる。

錐台は、円錐（cone）または角錐(pyramid)であってもよい。好ましくは、ディスク状フィルタ要素は双錐台（bifrustum）の形状、特に双角錐(bipyramid)の形状、を有する。双錐台の形状を有し、かつ回転軸に対して垂直に延びる面に関して対称に配置されたディスク状フィルタ要素は、少数の同一のフレーム要素を使用することで製造できる。それにより、回転ディスクフィルタ装置の製造コストが節約できる。

好ましい実施形態によれば、壁はディスク状フィルタ要素の外周において互いに当接する。すなわち、本実施形態によれば、これらの壁の周方向エッジが、回転軸に対して平行に延びる別の周方向壁によって、接続される必要がない。当接する壁は、ディスク状フィルタ要素の外周において鋭角を形成する。これによってもまた、回転ディスクフィルタ装置の構造が単純化される。

有利には、壁の少なくとも１つが、その内周において、隣接するディスク状部材の更なる壁に接続されている。両方の壁が、その内周で近接して、隣接するディスク状部材の更なる壁に接続されることもまた可能である。本実施形態によれば、ディスク状部材は、積層式に配置され、各ディスク状フィルタ部材は、隣接するディスク状フィルタ部材に直接接続される。提案された配置においては、ディスク状フィルタ部材が取り付けられるドラムを設けることは必要でない。

更なる実施形態では、積層式の配置の結果、径方向断面図において、２つのディスク状部材の隣接する壁の間にクリアランスが形成されており、クリアランスは回転軸からの径方向距離が増大するにつれて増大する。２つの隣接する壁の間の開口角度βは、１０°〜４０°の範囲、好ましくは１５°〜３５°の範囲であってもよい。径方向断面図において、好ましくは、クリアランスは回転軸に対して垂直に延びる面に対して対称をなす。

好ましくは、回転子の軸方向一端に配置された壁の少なくとも１つが、回転軸に関して同軸に配置されたパイプ部（pipe section）に接続されている。そのようなパイプ部は支持構造において回転子を回転可能に支持するように機能する。

好ましい実施形態において、壁は、その中に数個の開口を画定するフレームから形成されており、各開口はフィルタ要素によってカバーされている。フレームは、その内周において、回転軸に関して径方向または垂直な方向それぞれに延びる輪状取付板(ring shaped mounting plate)によって形成されてもよい。有利には、輪状取付板は、円形内側貫通孔と多角形の外周とを有してもよい。好ましくは、提案された輪状取付板は、隣接するディスク状フィルタ要素を互いに接続するために使用される。隣接するディスク状フィルタ要素は輪状取付板の内側円形貫通孔を心合わせし、そして隣接する輪状取付板を例えばねじまたはボウ（bow）を使用して互いに固定することにより適切に心合わせ(align)できる。

フレームは、輪状取付板から有利には１６０°〜１８５°の角度で延びる複数のスパイクを更に備えてもよい。スパイクの径方向外側端は外周方向フレーム部材（outer circumferential frame member）に接続されてもよい。フレームは、好ましくは２つのスパイクと、内側スパイク接続板と、周方向フレーム部材の一部とによって画定された開口を有してもよい。そのようなフレームの製造に必要な同一のフレーム要素は少量である。提案されたフレームは構造が単純であり、より低費用で製造できる。

更なる実施形態によれば、フィルタ要素は、開口に対応する更なる内周を有するフィルタフレームを備え、フィルタフレームは濾布を保持する。好ましくは、フィルタフレームは２つの更なる金属薄板要素からできている。好ましくは、更なる金属薄板要素同士は、溶接により接続される。更なる金属薄板要素同士は、ねじまたはリベットにより接続されてもよい。フィルタフレームを、プラスチック材料により、例えば射出成形によって製造することも可能である。フィルタ要素は、モジュールでできていてもよい。これにより、フィルタ要素の取り付けおよび／または交換が容易になる。

従来技術による回転ディスクフィルタ装置の主要部を模式的に図示する斜視図である。 本発明による回転ディスクフィルタ装置の一部破断側面図である。 図２の断面線Ａ―Ａによる断面図である。 図２による回転ディスクフィルタ装置の端面図である。 ディスク状フィルタ部材の斜視図である。 図５による平面図である。 図６の断面線Ｂ−Ｂによる断面図である。 濾布を有する、図５によるディスク状フィルタ部材の斜視図である。 回転子の斜視図である。 図８による平面図である。 図９の断面線Ｃ−Ｃによる断面図である。 本発明による更なる回転ディスクフィルタ装置の一部破断側面図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を例示する添付図面を参照し、本発明を更に詳細に説明する。

本発明による回転ディスクフィルタ装置は、回転軸Ａｘを中心に回転可能な回転子２１を回転可能に支持する、支持構造２０を備える。

支持構造２０はハウジング２２を備える。ハウジング２２は、ハウジング２２の一端側において軸Ａｘの近傍に配置された流入口２３を有する。流入口２３は、ハウジング２２の中心部を通って延びる流入管２３ａに接続されている。流入管２３ａは、その両端がハウジング２２に固定されており、ディスク状フィルタ部材３０の内部に対向して配置された開口２３ｂを有する。ディスク状フィルタ部材３０の内部は、その対向する壁に画定された空間によって形成されている。流出口２４は、ハウジング２２の他端側においてハウジング２２の底部２５の近くに配置されている。ハウジング２２のカバー２６から、フラッシュチューブ２７（ここでは詳細に示さない）が延びている。ハウジング２２の中心を通って排出管２８が延びており、排出管２８は、ハウジング２２の一端側において軸Ａｘの近くに配置された更なる流出口２９へ続いている。

回転子２１は、排出管２８並びに流入管２３ａを取り囲む、複数のディスク状フィルタ部材３０を備える。回転子２１の軸方向端に配置された各ディスク状部材３０はパイプ部３１を備え、パイプ部３１はその軸方向に延びている。図３から分かるように、パイプ部３１は、支持構造２０に設けられた駆動輪３２に支持されている。図４から分かるように、ハウジング２２の外側に、駆動輪３２（ここでは図示せず）を駆動するための駆動ユニット３３が設けられている。

図５〜７を参照して、ディスク状フィルタ部材３０の実施形態を以下に詳細に説明する。ディスク状フィルタ部材３０は、２つの対向する壁３４ａおよび３４ｂから形成されている。壁３４ａおよび３４ｂのそれぞれは、角錐台（pyramidal frustum）の形状を有する。壁３４ａおよび３４ｂは、外周３５（図７参照）に当接している。したがって、ディスク状フィルタ部材３０は、双角錐台（pyramidal bifrustum）の形状を有する。双角錐台は、６〜１２の対向する角錐面を有してもよい。図示した実施形態では、双角錐台は、８つの対向する角錐面を有する。ディスク状フィルタ部材３０は、両方の対向する壁を画定するフレームを備える。有利には、ディスク状フィルタ部材３０は、形状の異なる限定された数の金属薄板要素でできている。

各壁３４ａ、３４ｂは、輪状取付板３７ａ、３７ｂ内に形成された中央貫通孔３６ａ、３６ｂを有する。輪状取付板３７ａ、３７ｂの中心部３７１ａ、３７１ｂは、取り付けられた状態で回転軸Ａｘに対して垂直に配置された面を有する。中心部３７１ａ、３７１ｂから、１６０°〜１８５°の第１の角度αで外側スパイク接続部３７２ａ、３７２ｂが延びている。

対向する中心部３７１ａ、３７１ｂの間に、軸方向に延びる補強材４０が設けられてもよい。補強材４０は、ねじで固定されてもよい円柱状ロッドからできていてもよい。補強材４０は、対向する中心部３７１ａ、３７１ｂの間で周方向に等間隔で配置されてもよい。互いに対して平行にかつ回転軸Ａｘに対して平行に延びる、例えば６〜１２個の補強材４０が配置されてもよい。

輪状取付板３７ａ、３７ｂの多角形の外周は、ディスク状フィルタ要素３０の外周３５に対応している。輪状取付板３７ａ、３７ｂ、特に外側スパイク接続部３７２ａ、３７２ｂのそれぞれから、外側方向へスパイク３８ａ、３８ｂが延びている。スパイク３８ａ、３８ｂは、金属薄板からできている。２つの対向するスパイク３８ａ、３８ｂの端部同士は、互いに接続されている。更に、周方向において互いに隣接するスパイク３８ａ、３８ｂの端部は、長尺の周方向フレーム部材３９によって接続されている。周方向フレーム部材３９同士を接続するために、有利には、接続板３９１が設けられる。接続板３９１を設けることによって、より手間をかけずに単純な幾何学的形状で、周方向フレーム部材３９を製造できる。

各壁３４ａ、３４ｂは、複数の開口Ｏを備える。各開口Ｏは、２つのスパイク３８および周方向フレーム部材３９、並びにスパイクの内側端を接続する内側スパイク接続板４０ａ、４０ｂによって、画定されている。

参照番号４１ａおよび４１ｂはそれぞれ濾布１３を保持するフィルタフレームを指す（図７ａを参照）。濾布１３は、５〜５０μｍの範囲、特に１０〜３０μｍの範囲、のメッシュを有するステンレス鋼製であってもよい。フィルタフレーム４１ａ、４１ｂは、開口Ｏをカバーするフィルタ要素を濾布と共に形成している。

好ましい実施形態では、輪状取付板３７ａ、３７ｂ、スパイク３８ａ、３８ｂ、および周方向フレーム部材３９は、好ましくはその安定性を高めるために折りたたまれた、金属薄板要素からできている。金属薄板要素は、好ましくはステンレス鋼製である。これらの金属薄板要素は、１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の厚さを有してもよい。金属薄板要素は、好ましくはリベットによって互いに接続されている。図５〜７に示すディスク状フィルタ部材３０は、簡単にかつ低費用で製造可能な少数の同一の金属薄板要素からできていてもよい。金属薄板要素のディスク状フィルタ要素３０を上記提案したように製造することにより、回転子２１の重量を著しく低減できる。

図８〜１０は、本発明による回転子２１の好ましい実施形態を示す。回転子２１は、図５〜７に示すような複数のディスク状フィルタ要素３０．１〜３０．６を備える。ディスク状フィルタ要素３０．１〜３０．６は、その輪状取付板３７．１ａ、３７．１ｂで、例えばねじおよびナットを使用して、互いに接続されている。図８〜１０から分かるように、２つの隣接するディスク状フィルタ要素３０．１〜３０．６は、そのスパイク３８．１ａ、３８．１ｂが互いにずれているように、互いに対して取付けられている。第１のディスク状フィルタ要素３０．１および第３のディスク状フィルタ部材３０．３のスパイク３８．１ａ、３８．１ｂは、互いに一直線上に配置されている。全てのディスク状フィルタ部材３０．１〜３０．６の中央貫通孔３６ａ、３６ｂは互いに心合わせされており、入口管２３ａ並びに排出管２８を包囲する中央チャネルを形成している。多角形のディスク状フィルタ部材３０．１〜３０．６を提案したようにずらして配置することにより、回転子の滑らかな回転運動が得られる。

本発明による回転ディスクフィルタ装置の機能は以下のとおりである。

浄化対象の水が流入口２３を介して流入管２３ａへ供給される。この水はディスク状フィルタ部材３０．１〜３０．６のそれぞれの内部に対向して設けられた開口２３ｂを通って排出される。水はフィルタフレーム４１ａ、４１ｂ、４１．１ａ、４１．１ｂ、４１．２ａに保持された濾布１３を通る。水に含まれた粒子が濾布１３の内側に付着する。回転子２１が回転すると、濾布１３はフラッシュチューブ２７の間を通り、それによって、濾布１３の内側に付着している粒子が遊離されて排出管２８内へと流される。粒子は更なる排出口２９を介して装置から取り除かれる。濾過された水は排出口２４を介してハウジング２２から排出される。

特に図２および１０から分かるように、ディスク状フィルタ要素３０．１〜３０．６は対向する壁３４ａ、３４ｂを有する。径方向断面図において、２つの隣接するディスク状部材の対向する壁の間のクリアランスは、回転軸Ａからの径方向距離が増大するにつれて増大する。２つの隣接する壁の間の第２の角度βは、１０°〜４０°の範囲、好ましくは１５°〜３５°の範囲、であってもよい。

回転子２１の提案されたデザインはコンパクトである。これにより、回転ディスクフィルタ装置の全体的にコンパクトなデザインが可能となる。

図１１は、更なる回転ディスクフィルタ装置の一部破断側面図を示す。この更なる回転ディスクフィルタ装置は、図２〜１０、特に図２に示した回転ディスクフィルタ装置に類似している。更なる回転ディスクフィルタ装置は、ハウジング２２の下部においてパイプ部３１の下に収容部（コンテナ）４２が設けられている点が、図２に示した回転ディスクフィルタ装置と異なる。収容部４２は、ハウジング２２、底部２５、並びに隔壁４３によって制限されている。各収容部４２にはバイパス排出管４４が設けられている。

更なる回転ディスクフィルタ装置は、バイパス機能を有する。例えば排出口２４が詰まると、浄化対象の水を開口２３ｂから排出することができない。その場合、浄化対象の水は、パイプ部３１とハウジング２２との間に形成されたスリットを通って抜け出る。その水は収容部４２によって集められ、バイパス排出管４４を通って排出される。収容部４２を設けることにより、ハウジング２２の下部に集められた浄化水が、浄化されていない水と混ざることが回避される。排出口２４が詰まった場合には、更なる回転ディスクフィルタ装置が溢れることが更に回避される。

１ 回転ディスクフィルタ
１１ ドラム
１２ ディスク状フィルタ部材
１３ 濾布
１４ スプレイノズル
１５ フラッシュチューブ
１６ 液体導管
１７ 排出管
２０ 支持構造
２１ 回転子
２２ ハウジング
２３ 流入口
２３ａ 流入管
２３ｂ 開口
２４ 排出口
２５ 底部
２６ カバー
２７ フラッシュチューブ
２８ 排出管
２９ 更なる排出口
３０、３０．１〜３０．６ ディスク状フィルタ部材
３１ パイプ部
３２ 駆動輪
３３ 駆動ユニット
３４ａ、３４ｂ 壁
３５ 外周
３６ａ、３６ｂ 中央貫通孔
３７ａ、３７ｂ、３７．１ａ、３７．１ｂ 輪状取付板
３７１ａ、３７１ｂ、３７１．１ａ、３７１．１ｂ 中心部
３７２ａ、３７２ｂ、３７２．１ａ、３７２．１ｂ 外側スパイク接続部
３８ａ、３８ｂ、３８．１ａ、３８．１ｂ スパイク
３９、３９．１、３９．２ 周方向フレーム部材
３９１、３９１．１、３９１．２ 接続板
４０ 補強材
４１ａ、４１ｂ、４１．１ａ、４１．１ｂ、４１．２ａ フィルタフレーム
４２ 収容部
４３ 隔壁
４４ バイパス排出管
Ａ 液体
Ａｘ 回転軸
α 第１の角度
β 第２の角度
Ｏ 開口

Claims (7)

1. 回転軸（Ａｘ）を中心に回転可能な回転子（２１）を回転可能に支持し、かつハウジング（２２）を含む、支持構造（２０）を備え、
   前記支持構造（２０）は、前記ハウジング（２２）の一端側において回転軸（Ａｘ）の近傍に配置された流入口（２３）を有しており、
   前記流入口（２３）は、前記ハウジング（２２）の中心部を通って延びる流入管（２３ａ）に接続されており、
   前記回転子（２１）は、複数のディスク状フィルタ部材（３０）を備え、前記ディスク状部材（３０）は、前記流入管（２３ａ）を取り囲んでおり、
   各ディスク状フィルタ部材（３０）は回転軸（Ａｘ）から外向きに延びる２つの壁（３４ａ、３４ｂ）を有し、
   各壁（３４ａ、３４ｂ）は、複数個の開口（Ｏ）をその中に画定するフレームから形成され、各開口（Ｏ）は、フィルタ要素によってカバーされており、
   前記フレームは、回転軸（Ａｘ）に関して径方向に延びる輪状取付板（３７ａ，３７ｂ）によって内周に形成されており、
   前記ディスク状フィルタ部材（３０）は、双錐台(bifrustum)の形状を有しており、
   前記ディスク状フィルタ部材（３０）は、積層式に配置されており、
   各ディスク状フィルタ部材（３０）は、隣接するさらなるディスク状フィルタ部材（３０）を有する輪状取付板（３７ａ，３７ｂ）に互いに固定されて直接接続しており、
   前記回転子（２１）の軸端に配置された各壁（３４ａ，３４ｂ）は、回転軸（Ａｘ）に対して同軸上に配置されたパイプ部（３１）に接続されている、回転ディスクフィルタ装置において、
   前記ディスク状フィルタ部材（３０）は、排出管（２８）を取り囲み、フラッシュチューブ（２７）が、前記ディスク状フィルタ部材（３０）の間において前記ハウジング（２２）のカバー（２６）から延びていることを特徴とする回転ディスクフィルタ装置。
2. 請求項１に記載の回転ディスクフィルタにおいて、
   前記双錐台は双角錐（bipyramid）である、回転ディスクフィルタ。
3. 請求項１に記載の回転ディスクフィルタにおいて、
   前記２つの壁（３４ａ，３４ｂ）は前記ディスク状フィルタ部材（３０）の外周において互いに当接する、回転ディスクフィルタ。
4. 請求項１に記載の回転ディスクフィルタにおいて、
   径方向断面図において２つのディスク状フィルタ部材（３０）の隣接する壁（３４ａ，３４ｂ）の間にクリアランスが形成されており、前記クリアランスは、前記回転軸（Ａｘ）からの径方向距離が増大するにつれて増大する、回転ディスクフィルタ。
5. 請求項１に記載の回転ディスクフィルタにおいて、
   前記取付板（３７ａ、３７ｂ）から延び、外周方向フレーム部材（３９）に接続された径方向外側端を有する、複数のスパイク（３８ａ，３８ｂ）を更に備える、回転ディスクフィルタ。
6. 請求項５に記載の回転ディスクフィルタにおいて、
   前記フレームは、２つのスパイク（３８ａ，３８ｂ）と、内側スパイク接続板と、前記周方向フレーム部材（３９）の一部と、によって画定された開口(Ｏ)を有する、回転ディスクフィルタ。
7. 請求項１に記載の回転ディスクフィルタにおいて、前記フィルタ要素は、前記開口（Ｏ）に対応する内周を有するフィルタフレーム（４１ａ，４１ｂ）を備え、前記フィルタフレーム（４１ａ，４１ｂ）は濾布（１３）を保持する、回転ディスクフィルタ。

Images