JPH03505547A - 流体濾過方法およびそれを実施するためのフイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 流体濾過方法およびそれを実施するためのフィルタ技術分野 本発明は、流体、一般には加工してない水または汚れた水の濾過方法、およびそ れを実施するフィルタを目途とする。

従来の技術 一般的な方法において自動的である迅速なフィルタ（ストレーナ）はそれらの清 掃を電動化される機械的な装置を備えている。これらの機械的な装置は腐食電解 結合を形成する多金属構造を必要とする。他方において、極めて頻繁に砂を含有 している汚れた水の摩擦は装置の非常に急速な磨耗を生じる。

最後に、これらの「ストレーナ」は反流（）くツクウォッシュ）によって常に清 掃され、この反流はとくに濾過要素内にマットまたはインターレイスを形成する 繊維があるとき欠点である。

スイス特許第５１６３３１号、同第５３２４０９号および同第５９７８９４号は これら３つの欠点、複雑な機能的構造、「バックウォッシュ」を持たない自動フ ィルタを提示した。この装置の使用はその安全性およびファイアビリティ（ｆｉ ａｂｉｌｉｔｙ）を示した。

先行のフィルタを超える重要な技術的進歩を構成するこれらのフィルタはそれに もかかわらず以下の欠点を有する。

ａ）各濾過要素は清掃弁を備えなければならない。連続濾過を得るためにそれゆ え幾つかの弁を備えた多要素フィルタを有することが必要である。

要素が多くなればそれゆえ弁が多くなり、濾過された流出量の清掃の影響は益々 低くなるが、フィルタはその構造および据え付けに関してより高価となる。

ｂ）管状エンベロープは資格が与えられた仕事場での入念な構造を必要としかつ フィルタの高い製造コストとなる高品質の材料、主としてステンレス鋼を使用す る。

発明の開示 本発明は前述した欠点を除去することを目途とする。

本発明の目的は以下に説明されかつ要求される特徴によってそれ自体特徴付けら れる流体の濾過方法ならびにそれを実施するためのフィルタにある。

図面の簡単な説明 添付図面は概略的にかつ例として本発明によるフィルタの２つの実施例を示す。

第１図はフィルタの長手方向断面図、 第２図は側面から見たフィルタディストリビュータの作動輪を示す概略図、 第３図は第１図の線■−■に沿う断面図、第４図はフィルタの上流に配置された プレートを示す上面図、 第５図は第１図に示したフィルタを拡大して示す長手方向部分断面図、 第６図は第５図の線Ｖｌ−Ｗに沿う断面図、第６図は第５図の線ＶＩ−ＶＩに沿 う断面図、第７図はディストリビュータのロータが他の角度位置にありかつロー タの軸線が取り出されている第５図の拡大において示すフィルタの部分長手方向 断面図、第８図はディストリビュータのロータを示す上面図、第９図はディスト リビュータの下面図、第１０図はそのロータを持たないディストリビュータの上 面図、 第１１図は第２実施例によるフィルタのディストリビュータからなる、下流部分 の長手方向断面図、第１２図は第１１図の線■−■に沿うフィルタの横断面図、 第１３図は第１１図のディストリビュータロータの上面図、 第１４図は第１３図のＡから見たロータの側面図である。

発明を実施するための最良の形態 一般的に言えば、濾過は非常に多様化されるかも知れないので「万能フィルタ」 は存在しない。しかしながら、一定の濾過の分野においてほぼ「理想的なフィル タ」を達成することができるかも知れない。

本発明の目的は、上述した特許に記載されたものと同じ程度に信頼し得る、経済 的な自動フィルタを得ることにある。このフィルタはまた、例えば、斜めまたは 垂直である同一またはほぼ同一の直径を有するダクト内に挿入される。

不純物の排出は流体流の主回路を停止せずまた撹乱もなしに清掃またたは流出流 を取り出している派生体のみによって行われる。

そのうえ、このフィルタは経済的でなければならずかつこれはここでは以下のよ うな事実によって得られる。

ａ）この新規なフィルタは軽くかつ比較的高価な材料（例えば、ステンレス鋼） から入念な方法において構成されるが、それらの反復性の製造は製造コストを減 少する連続を可能にする。これらの複雑な部品は濾過要素およびコンパクトなデ ィストリビュータに必須である。

ｂ）管状エンベロープ（またはほぼ管）は非常に経済的にかつ小さな仕事場にお いて安価な材料から構成されることができる。プラスチック材料は例えばステン レス鋼に容易に置き換えることができる。

Ｃ）構造は要素およびディストリビュータが簡単なネジによってかつ継ぎ手なし の直接接触によりエンベロープに固定される。留意されるべきことは、２または ３本の受は台ネジがディストリビュータをこれがその上に固定される清掃派生体 に対して固着するということである。

継ぎ目なしのこの型の構造は、必要ならば、それらの特殊またはそれらのすばら しいレベルの結果として選ばれた、異なる仕事場で構成される部品の簡単なかつ 経済的な構体を保証することを可能にする。また、例えばホキシーペイントまた はテフロンで塗布された危険な鋼なしに使用することができる。

本発明によるフィルタはその各端部にそれを流体ダクトに固定することができる フランジ２．３を備えた管状体ｌからなり、このダクトの１部分は管状体１と同 一の直径を有している。フィルタの上流端はネジ５によってフランジ２に固定さ れ、管状体１内に侵入するスリーブ６を有しかつ管状濾過要素７用のガイドを構 成するプレート４を備えている。　管状体１はその下流端近くに導出体８、すな わち管状体の内側を外側に接続するダクトを備えている。この導出体は弁（図示 せず）へのその接続のためのフランジ９を備えた外側端を有している。この導出 体８の他端は管状体１と同軸のフランジ１１によって終端される封状屈曲部ｌＯ 内に摺動される。屈曲部１０は管状体１に螺合されるネジ１４の端部と協働する 載置面１３を有する少なくとも１つのリブ１２を備えており、屈曲部ｌＯを導出 体８に対して安全に固着されかつ継ぎ手なしに使用位置に維持する。ディストリ ビュータは屈曲部ｌＯのフランジに固着されかつ屈曲部が固定されかつ好ましく は減少断面１３からなる内部通路によって数においてスリーブ６に等しくかつそ れらに関して長手方向に一直線に配列される入口１７に接続される屈曲部ｌＯの 端部の直径に対応する出口を含むデバイダ１５から形成される。

濾過要素は前記スリーブ６上でかつ対応する入口１７上で好ましくは継ぎ手なし に摺動されかつ互いに平行に延在する。ディストリビュータはさらに管状体ｌと 同軸のデバイダ内で枢着されるロータ１８からなる。このロータ１８は屈曲部１ ０のデバイダ１５および２１のベアリング２０内に枢着される軸１９と固着され る。

ロータ１８はデバイダの同一形状を有する凹所に配置された截切円錐外側形状を 有しかつ使用位置においてその上面が屈曲部１０のフランジ１１に当接する。ロ ータ１８はデバイダに関連するロータの相対的な位置により屈曲部ｌＯにデバイ ダの各通路１６を個々に接続する通路２２を備えている。

図示実施例においてロータ１８は通路２２内に半径方向にかつ屈曲部１０内に軸 方向に延在するウィング２３を備えている。このウィングはロータの軸線に対し て傾斜を有しかつ通路２２を横切る流体の流れ、すなわち清掃流れによりロータ を回転駆動するための手段を有している。

軸１９の上方部分は主流体流によって回転駆動されるようになされる車輪２４を 支持する。ばね２７の作用に従わせられる室内に配置されたピストン２６のロッ ド２５の端部に形成された受は台は通常の位置において車輪２４のウィング上に 配置され、かくして軸１９のかっしたがってロータの通路２２がデバイダ１５の 通路１６の１つと一致するロータ１８の角度的位置を決定する。ロッド２５と協 働する車輪２４のウィングまたは受は台部材の数が濾過要素７のかつデバイダ１ ５の通路１６の数に等しいことは明らかである。

管状体ｌはさらに、フィルタの下流圧力の測定部材の固定を許容する導出体２７ からなり、一方この導出体はフィルタの上流圧力の測定を許容する導出体２１か らなる。

記載されたフィルタは好ましくは同一直径（図示せず）を有するダクトの１部分 にフランジ２．３によって取り付けられ、その作動は以下の通りである。

流体は管の上流端でフィルタに入りかつ平行に濾過する濾過要素の各々に分配す る。例えば水はその速度により比較的狭くかつ濾過要素の下流自由端に配置され る濾過領域を通って流れる。

各要素７のレベルにおいてこの濾過リングは濾過要素の壁を横切る濾過された水 を付与しかつそれが濾過要素と車輪との間に配置されたコンパクトなディストリ ビュータのロータ１８を駆動するようになされた車輪２４にその通路上で合流す るフィルタの下流出口を通って流れる。

この装置の研究は実質上管状でありかつほぼそこに挿入されるダクトの１つと同 一の直径からなるフィルタを通って流れる主回路（汚れた水ストローク／濾過さ れた水）内の圧力損失を形成しないために十分にコンパクトなディストリビュー タを設計するのに困難を示した。

他方で、このフィルタを結局低い使用圧力によりかつもちろん高い使用圧力によ り使用することができるために、最小の圧力損失で必要な流出を保証する導出回 路を設計する必要があった。

その使用の間中、フィルタは要素の端部でのそれ自体の堆積において環状濾過領 域が濾過要素の上方に流れを移動するようにする不純物を保持する。

これらの領域がフィルタの入口に達するとき、このフイルタは尾行されかつΔｐ または差の圧力を増大しかつ清掃サイクルを引き起こす。

実際には低圧降下を維持する周期的なプログラム清掃を行うのが好ましいのでこ の極端な位置を待たない。この周期的な清掃はタイマまたは圧力差ｐ′　ｐによ ってプログラムされることができる。

洗浄サイクルがオンされるときそれらを洗い流すことにおいて各濾過要素７を清 掃することが必要である。留意されるべきことは、本方法は従来の［バックウォ ッシュ」使用しないかまたは上述した特許に示された理由のため反流洗浄を使用 しないことである。濾過表面の迅速な掃引は荒くかつ濾過された水の主流出方向 と同一方向になされる。

水が繊維を含むならば濾過壁の噛合および結合の危険がない。かくしてエネルギ 損失は最小にされかつ実際にこれが低くなっていることを確認した。

洗浄サイクルの間中、各要素は順次洗い流される。これは連続濾過ならびに最小 の流出流を得るのに必要である。

洗浄サイクルは幾つかの方法において制御されシことができる。

１、最も安全な、すなわち最小の磨耗を生じる方法は短い時間の間中かつ周期的 に導出弁を開くことからなり一方ディストリビュータの水は濾過要素７の洗い流 しのため窓の前方において停止させられる。洗い流しの流出の間中回転ディスト リビュータを停止することの事実は洗い流しくフラッシング）装置のかつディス トリビュータ１５．１８の磨耗をかなり減少する。

洗い流し時間（数秒）が経過されると、導出弁は再び閉じ、ディストリビュータ のロータ１８に接続される車輪２４を停止して維持する受は合軸２５が撤退され かつフィルタの全体的な流れの速度は車輪２４が撤退された後その位置にほぼす ぐに戻るこの受は台に当接するまで車輪２４をゆっくり駆動する。留意されるべ きことは、ディストリビュータのロータの回転が安定した水においてなされ、導 出回路が閉じられ、磨耗が無視し得るということである。

各要素はかくしてその順番で時間の関数としてプログラムに応じて洗い流される このプログラムはロッド２５がその時間の間中撤退されかつ再び車輪２４の段階 的な回転を可能にするために所定位置に配置される時間によって分離される濾過 要素の数に等しい導出弁の多数の開閉を生じる。この数がいったん達成されると 、プログラムは予め定めた時間の存続または濾過要素７の洗浄サイクルを繰り返 すように予め確立される圧力差Δｐ′の検出を待つ。

フィルタが完全に尾行されるならば、濾過された水はもはや流れずかつしたがっ て主たる車輪はディストリビュータの水を駆動するのに十分でない。

これらの欠点を除去するためにロータ１８の副車輪２３がロータ１８の駆動回転 を生じるように共通の洗浄流れに配置される。

かくして、尾行または同時にΔｐ（フィルタの圧力損失）の異常なかつ例外的な 増加が洗浄サイクルを行うような命令を付与するとき、この場合に車輪２４の受 は合軸２５を撤退しかつ導出弁を開くことができる。

副車輪２３上への非常に急速な洗い流し流の作用は同時にこの要素７の洗浄、デ ィストリビュータ１８の回転の設定かつそれゆえすべての要素７の洗浄を交互に 生じる。この場合に要素の洗浄はロータ１８の回転の間中に行われる。

フィルタが清掃されると、Δｐその正規の作動値に降下し、導出弁が閉じかつロ ッド２５による車輪２４の係止がディストリビュータのいかなる運動をも停止す る。

それゆえ記載されたフィルタによって実用される濾過方法は濾過表面の「バック ウォッシュ」なしに、濾過を停止することなしにかつ導出回路におけると同様に 処理されてない流体／または濾過された流体の主回路においても重大な圧力損失 を生ずることなしに直接の洗い流しによる各濾過要素の連続洗い流しによってフ ィルタの自動または半自動清掃を実施することが可能であり、そしてこれは同様 に要素／ディストリビュータを濾過する構体が管または保護されるべきダクトに 直列に直接取り付けられることができ、はぼ管状でかつほぼ同一直径を有するエ ンベロープ内に挿入される。各濾過要素の掃引によるこの洗浄は清掃サイクルの 間中連続して実施され、各濾過要素７はディストリビュータのロータの１段階の 前進により洗浄導出体に連続して接続される。ディストリビュータのロータのこ の回転段階は濾過された流体の流れによってまたは同様に外部エネルギ、例えば 軸１９を駆動する電動機の他の入力によって得られる。

濾過された流体の流れまたはロータを回転駆動するための外部エネルギ源が使用 されるならば、これはロータがディストリビュータの磨耗を減少するように濾過 要素の洗い流しの間中運動することを好ましくは段階的に回避するようになされ る。

図示されないフィルタの変形例において、同一管状体１内に複数の濾過要素から なる幾つかの構体を取り付けることができ、各構体は別個のディストリビュータ によって異なる洗浄導出体に接続される。そこでフィルタが比較的短く、濾過要 素の長さはその直径の関数である。

この構体は２つの利点、すなわち、 連続して構成される標準の化合物を使用すること、厳密に一定の使用可能な流れ を許容することを有する。

洗浄導出体の影響は多数の濾過要素によって無視し得る。

この新規なフィルタの必須の要素は実際には以下の通りである。

１、原則としてダクト（図示せず）と同一直径を有する管状体１゜ ２、平行に取り付けられる幾つかの濾過要素。

３、流体の入口に固定される分配プレート４゜４、フィルタの下流端にロータ１ ８を備えた、自動であるコンパクトなディストリビュータ１５ないし１８゜５、 主流体（処理してない水／濾過された水）によって作動されるディストリビュー タ１８を運動させるための主車輪２４゜ ６、洗浄導出流によって作動されるロータ１８を自動的に運動させるための副車 輪２３゜ ７、不純物を取り出す洗浄導出体８゜ 洗浄導出体８に対して通常閉止される弁（図示せず）。プログラムされるこの自 動弁はフィルタの圧力降下の異常な増加の結果として開く。

８、その自動制御が自動洗浄導出弁の制御を考慮して行われるロータ１８を位置 決めするための装置（ピストン２６および受は合軸２５）。

９、濾過要素を維持するための適切な位置において、導出体８に対して自動ディ ストリビュータ１５を維持するための２または３本のネジ。

第１１ないし１４図に示されるフィルタの第２実施例は管状体３１からなり、そ の各端部には管状体３１を流体ダクト内に固定させるフランジが設けられ、この ダクトの１部分は管状体３１と同一またはほぼ同一の直径を有する。

フィルタの上流端はフランジ上にネジによって固着され、管状体３１内に合流す るスリーブを有しかつ管状である濾過要素のガイドを構成するプレートを備えて いる。

管状体３１はその下流端近くに管状体の内側を外側に接続するダクトを有する洗 浄導出体３２を備えている。この導出体はそれを弁（図示せず）に接続するため にフランジ３３を備えた外側端を有している。この導出体３２の他端は管状体３ １と同軸であるフランジ３５によって終端される屈曲部３４を有している。

ディストリビュータは屈曲部３４の７ランジ３５に固定されるデバイダ３６によ って構成されそしてこのデバイダはそれが固定される屈曲部３４の端部の直径に 対応する出口を含んでおり、その出口は内部通路によってスリーブに数において 等しくかつそれらに長手方向に一直線に整列される入口３８に接続される。

これらの濾過要素は前記スリーブ上にかつ対応する入口３８上に好ましくは継ぎ 手なしに摺動されかつ互いに平行に延在する。

ディストリビュータはさらに、管状体３１に同軸のデバイダ３６内に枢着される ロータ３９からなる。このロータ３９はデバイダ３６の孔４１内に枢着される軸 ４ｏと固定される。

ロータ３９は外側筒状または僅かに円錐形状を有しかつデバイダ３６に作られた 同一形状を有する凹所内に収容されそして使用位置において、その上面は屈曲部 ３４のフランジ３５に向かい合う。このロータ３９はデバイダ３６に対するロー タ３９の相対的な位置に応じてデバイダ３６の各通路３７を個々に屈曲部３４に 接続させる横方向開口４２を備えている。

上面図において見ると、ディストリビュータの通路３７の軸線はディストリビュ ータ３６の長手方向軸線の方向に半径方向に延在しないが、流体がディストリビ ュータを通って流れるとき、流体がロータ３９がその中に収容される中央筒状凹 所に達するように僅かに移動される。

ロータ３９は導出流体を介してロータ３９の回転部材の駆動を形成するブレード または半径方向壁４３を備えている。この壁はロータの周壁からその軸線の方向 にこの少なくとも１部分に延在する。このロータ３９はまた逆の方法において、 逆さまに取りと付けられることができ、かくしてリバーシブルである。

フィルタの通常の作動において、屈曲部３４に接続された弁は流体のすべての流 れが濾過要素を通って流れ、透過可能な壁を横切りかつダクト３１内にディスト リビュータ３６の下流に流れる。

フィルタの清掃のために、前記弁は開放され、ロータ３９の開口４２の前方に配 置される通路３７に接続される濾過要素を横切る流体は屈曲部３４および導出体 ３２による排出前にロータの壁４３に衝突する流体の周期的な運動を正接して引 き起こすロータ３９に入り込む。そのようにして、ロータ３９は回転駆動され、 各通路３７の連続して来るその間口４２を移動してこれらの通路３７の連続洗い 流しおよび対応する濾過要素の清掃を生じる。

フィルタが洗い流し作用によりいったん清掃されると、弁が閉じられかつフィル タが再び正常に作動する。

ディストリビュータ３６のこの実施例はロータが非常に簡単であるのでとくに好 都合であり、そしてディストリビュータそれ自体ならびに通路３７は特別な投資 を必要としない容器製造の従来技術による鋳造加工または打出しによって作られ ることができる。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．予め確立きれた時間間隔または予め確立された圧力損失によつて制御される 予め確立されたプログラムの結果として、濾過されるべき流体による幾つかの濾 過要素の内面の直接掃引による前記濾過要素の同一洗い流し通路による連続洗い 流しおよび該洗い流し通路による流体の排出を生じることを特徴とする濾過方法 。
2. ２．各濾過要素がデイストリビユータを介して前記洗い流し導出体に連続的に接 続され、その可動部材が濾過された流体によつて駆動される車輪および保持受け 台の共同作用により段階的に回転駆動されることを特徴とする請求の範囲第１項 に記載の濾過方法。
3. ３．各濾過要素はその可動部材が濾過された流体によつて駆動される車輪の作用 により連続回転に駆動されるデイストリビユータによつて前記洗い流し導出体に 連続して接続されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の濾過方法。
4. ４．各濾過要素はその可動部材が連続回転でまたはフイルタの外部にある手段に より段階的に駆動されるデイストリビユータにより前記洗い流し導出体に連続的 に接続されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の濾過方法。
5. ５．流体ダクト内に取り付けられるようになされた管状体、および前記管状体内 に軸方向に延在する濾過要素に各々供給する開口および下流開口からなる上流分 配ブレートからなるフイルタにおいて、その下流端近くにこれらの濾過要素の下 流端に接続される幾つかの入口を含む少なくとも１つのデイストリビユータを含 み、これらの入口が通路を介して前記フイルタの本体外部に横方向に出てくる洗 い流し導出体に屈曲部を介して接続された１つのみの出口に接続されており、そ してこのデイストリビユータがさらに該デイストリビユータに対するその角度位 置に応じて前記入口の各々を別個に前記デイストリビユータの共通出口に接続さ せるロータからなることを特徴とするフイルタ。
6. ６．前記ロータの下流部分が前記洗い流し導出体内の流体の流れによつて前記ロ ータの回転駆動を許容する副車輪を形成するウイングからなることを特徴とする 請求の範囲第５項に記載のフイルタ。
7. ７．前記軸の下流端は流体の下流出口と同軸のかつ本体の下流端に配置される主 車輪を支持することを特徴とする請求の範囲第６項に記載のフイルタ。
8. ８．前記ロータの回転駆動は濾過後の流体の主流により作動される主車輪によつ て２つの当接位置間で段階的に行われることを特徴とする請求の範囲第５および ６項に記載のフイルタ。
9. ９．前記デイストリビユータは各通路が前記デイストリビユータの長手方向軸線 に対して横方向に移動される開口を介して通じる筒状中央凹所からなり、前記ロ ータが筒状でありかつ前記凹所内に配置されそして前記デイストリビユータに枢 着され、このロータが１つの横方向開口ならびにそれを回転駆動するための１つ の部材を有することを特徴とする請求の範囲第５項に記載のフイルタ。
10. １０．前記ロータを回転駆動するための前記部材はブレードまたはその長手方向 軸線まで延在する半径方向壁によつて構成されることを特徴とする請求の範囲第 ９項に記載のフイルタ。