JPH10165716A - 流動層濾過器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】濾過器の濾過能力を濾過しつつ回復させて、充
填した濾過材の量以上の濾過能力に高めることができる
流動層濾過器を提供すること。 【解決手段】密閉容器のハウジング１と、ハウジング内
に設けられた下に凸な形状の第１濾過部２と、第１濾過
部より下側のハウジング内に配置され被濾過物を含む液
体３を第１濾過部２に吹き付ける液供給ノズル４と、ハ
ウジング１の頂部に配置し前記被濾過物を濾過した液体
を排出する液排出部５とを備え、第１濾過部２の上側の
ハウジング１内にポーラスな軽い球状物１２を封入し、
ハウジング内を上昇する前記液体により該球状物を浮上
させ又は第１濾過部上で流動させ又は一部浮上一部流動
させ、前記第１濾過部を通過して一部濾過された前記液
体を該球状物１２で更に濾過するようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固形の不純物を主
として含む加工液、例えば放電加工に用いる純水の再利
用や半導体の研磨工程で用いる研磨剤の回収、中水への
利用、磁気を使用した時のスケールの除去及び産業排水
の再利用に関する。

【０００２】

【従来の技術】放電加工は、加工電極と被加工物を加工
液中に浸漬して行われる。加工液は絶縁、消イオン、冷
却、加工屑の排除の為に用いられ通常純水または灯油が
使われる。加工液に純水を使う場合は、所定の電気伝導
度を維持するためにイオン交換膜装置を通し循環使用し
ている。

【０００３】また他の濾過装置として、特開平８−９８
３２号公報に記載されたものがある。この公報に記載さ
れた濾過装置は、水性動物用水槽に用いられるものであ
るが、液体中の汚濁因子（排泄物や餌滓等）である被濾
過物を濾材で直接捕捉した場合の早期目詰まりを防止す
るために、濾材収容部が、逆錐状の分離面を有し、その
分離面は前記液体に含まれる汚濁因子を衝突させて該汚
濁因子を液体の流れから分離して後方に沈殿させるよう
に構成されている。そして液体はその分離面に形成され
た多数の透孔を通過して先方に流れ、濾材で濾過される
ように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】加工液をイオン交換膜
装置に供給する場合にイオン交換膜の目づまりを防止す
るため加工屑を除去する必要が有る。そのために従来
は、紙のエレメントを装着した濾過器を用いているが、
例えばアルミニウムを加工する場合は１日で使用不能と
なり、エレメント自体のコスト高及びエレメント交換の
煩雑さが問題になっている。

【０００５】また特開平８−９８３２号公報に開示され
た濾過装置は、その分離面によって大きな汚濁因子を分
離沈殿除去してから液体を濾材に通すため、該濾材の目
詰まりを従来のものより遅らせることができる。しかし
ながら、それでも濾材に捕捉される汚濁因子の量は増え
る一方であって、濾材を使用しつつその濾過能力を回復
させて目詰まりを更に遅らせることはできなかった。

【０００６】本発明の目的は、濾過器の濾過能力を濾過
しつつ回復させて、充填した濾過材の量以上の濾過能力
に高めることができる流動層濾過器を提供することにあ
る。また、放電加工に用いる加工液を濾過する濾過器の
寿命を延長することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願請求項１記載の発明は、密閉容器のハウジング
と、該ハウジング内に設けられた第１濾過部と、該第１
濾過部より下側のハウジング内に配置され被濾過物を含
む液体を前記第１濾過部に吹き付ける液供給ノズルと、
前記ハウジングの頂部に配置し前記被濾過物を濾過した
液体を排出する液排出部とを備えた流動層濾過器におい
て、前記第１濾過部の上側のハウジング内にポーラスな
軽い球状物を封入し、ハウジング内を上昇する前記液体
により該球状物を浮上させ又は第１濾過部上で流動させ
又は一部浮上一部流動させ、前記第１濾過部を通過して
一部濾過された前記液体を該球状物で更に濾過するよう
にしたことを特徴とするものである。上記構成によれ
ば、液体に含まれる被濾過物の内の大きめの物は、第１
濾過部に吹き付けられた時にその液体の流れから分離さ
れ、ハウジング底部に沈殿堆積する。そして第１濾過部
を通過した液体は、ハウジング内に封入されたポーラス
な軽い球状物と接触しつつ上方に流れる。この液体の上
昇流によって前記球状物もその大きさや重量の設定値に
よってハウジング内を上昇する、又は上昇しないがその
場で流動層となって流動する、又は一部上昇一部流動層
となる。この球状物によって更に液体の濾過が行われ
る。該球状物は濾過が進むにつれ重くなるため、ある重
量にまで増加するとハウジング内を上昇していた球状物
は液体の流れに抗して下降し、第１濾過部の上面まで落
下し、そこで流動層状態となる。この流動層状態になる
ことにより該球状物同士は互いに衝突し合い、該球状物
に濾過されて付着していた被濾過物は前記衝撃により該
球状物から剥がれ落ちる。これにより球状物の濾過能力
は回復し、再び該球状物は軽くなって上昇する。各球状
物がこの上昇、下降、流動層状態、そして上昇を繰り返
して濾過を継続できるため、濾過能力は格段に高まる、
すなわち球状物の濾過能力を長く維持できる。第１濾過
部の上面付近で剥がれ落ちた前記被濾過物は塊となって
第１濾過部の下に落下し、ハウジング底部に堆積する。
従って、球状物の濾過能力を回復するための逆洗操作等
が相当の長期間不要となる。また上昇しないで流動層状
態となる球状物は、濾過しつつある程度濾過したら前記
と同じく衝撃により被濾過物が剥がれ落ちるため、濾過
能力は長く維持できる。一部上昇一部流動の場合も前記
の説明から明らかなように濾過能力を長く維持できる。

【０００８】また本願請求項２記載の発明は、前記第１
項記載の発明において、液体が吹き付けられて被濾過物
を分離する第１濾過部の分離面は、その下端部から上端
部まで連続する縦スリットより成る透孔が周方向に配設
されて成ることを特徴とするものである。この縦スリッ
ト構造により球状物が第１濾過部上で全体に均一な流動
層状態となりやすく、更に球状物から剥がれた被濾過物
がスリットを通ってその第１濾過部の下に落ちやすいと
いう効果が得られる。

【０００９】また本願請求項３記載の発明は、前記第１
項記載の発明において、前記液体が吹き付けられて被濾
過物を分離する第１濾過部の分離面は、網等の多孔部材
で形成されていることを特徴とするものである。これに
より、構造簡単にして１次濾過部としての機能を具備さ
せることができる。

【００１０】また本願請求項４記載の発明は、前記第１
項〜第３項のいずれかに記載の発明において、ハウジン
グは、密閉容器の上部ハウジングと、該上部ハウジング
底部に連結した下部ハウジングとからなり、前記上部ハ
ウジング底部と該下部ハウジングの頂部間に下に凸な円
錐形状の第１濾過部が挾持されたことを特徴とするもの
である。これにより、製造が簡単になると共に一層均一
な濾過及び分離除去が可能となる。

【００１１】また本願請求項５記載の発明は、前記第１
項〜第４項のいずれかに記載の発明において、ハウジン
グ上部にフィルターを設けたことを特徴とするものであ
る。このフィルターにより液体は一層浄化されると共
に、前記球状物の後流位置にフィルターを設けたことに
より、該フィルターの負荷が低減でき、もってその濾過
能力を長く維持することが可能となる。

【００１２】また本願請求項６記載の発明は、前記第１
項〜第５項のいずれかに記載の発明において、第１濾過
部又はその近傍に超音波装置を設けたことを特徴とする
ものである。この超音波装置により、球状物に付着し該
球状物が流動層状態となって衝撃を受けても剥離しない
被濾過物を剥離させることが可能となり、もって濾過能
力及び分離除去能力は一層向上する。

【００１３】また本願請求項７記載の発明は、加工液に
含まれる加工屑を濾過する濾過器を備えた放電加工機に
おいて、該濾過器の上流に請求項１〜６のいずれかに記
載の流動層濾過器を配置したことを特徴とするものであ
る。これにより、下流の濾過器の負担を軽くしエレメン
トの寿命を延長することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。図１は本発明の実施の形態に係る流動層
濾過器を示す縦断面図である。この流動層濾過器は、密
閉容器のハウジング１と、該ハウジング１内に設けられ
た第１濾過部２と、第１濾過部２より下側のハウジング
内に配置され被濾過物を含む液体３を前記第１濾過部２
に吹き付ける液供給ノズル４と、前記ハウジング１の頂
部に配置し前記被濾過物を濾過した液体を排出する液排
出部５とを備えている。

【００１５】ここで、本実施の形態例では、ハウジング
１は、密閉容器の上部ハウジング６と、その底部に連結
した下部ハウジング７との２分割構造からなる。上部ハ
ウジング６の下端部外縁に雄ねじ８が形成され、下部ハ
ウジング７の上部に上部ハウジング６の雄ねじ８が螺合
する雌ねじ９が設けられ、上部ハウジング１の雄ねじ８
を下部ハウジング３の雌ねじ９に螺合することにより、
両ハウジング６、７は一体化されている。上部ハウジン
グ６の底部と下部ハウジング７の頂部間に下に凸な円錐
形状の第１濾過部２が挾持された構造に形成されてい
る。この第１濾過部２は大きめの被濾過物をほとんど通
過させずに分離する１次濾過部として機能するもので、
この実施の形態例では、第１濾過部２の下面すなわち前
記液体が吹き付けられて被濾過物を分離する分離面１０
は、その下端部から上端部まで連続する縦スリットより
成る透孔１１が周方向に配設されて成る構造である。縦
スリットの幅等の寸法は該濾過器を用いる対象の水質に
応じて適宜定まるものである。また第１濾過部の分離面
は、前記スリット孔構造のものではなく、網等の多孔部
材で形成してもよい。尚、第１濾過部２は前記円錐形状
に限定されない。

【００１６】そして、上部ハウジング６内にポーラスな
軽い球状物１２が多数封入されている。この球状物１２
は、上部ハウジング６内を上昇する前記液体により浮上
するように形成されている。又は第１濾過部２上で流動
層となって流動するように形成されている。又は一部浮
上一部流動層となるように形成されている。該球状物１
２は、第１濾過部２を通過して一部濾過された液体を更
に濾過するものである。球状物１２は、塩化ビニリデン
繊維等を外径約５〜５０ｍｍ程度の球状に成形したもの
からなり、嵩比重も上記の如く浮上又は流動可能な大き
さに設定されている。勿論、球状物１２は、同様な機能
を発揮すれば他の繊維や発泡体から成るものであっても
よいし、その大きさや嵩比重等も適宜要求される濾過仕
様に応じて最適に定められるものである。更に、濾過対
象の水質によってはその表面に微生物を付けたり、繊維
の中にトルマリンをいれてもよい。

【００１７】上記実施の形態例では、第１濾過部を縦ス
リット構造にしたので、球状物１２は第１濾過部２上で
全体に均一な流動層状態となりやすい。更に球状物１２
から剥がれた被濾過物がスリットの透孔１１を通って第
１濾過部２の下に落ちやすいという効果が得られる。ま
た、ハウジング１は上部ハウジング６底部と下部ハウジ
ング７の頂部間に第１濾過部２が挾持された構造である
ため、製造が簡単になると共に一層均一な濾過及び分離
除去が可能となる。下部ハウジング７の底面には開閉可
能な取出口１６が設けられている。

【００１８】次に、より具体的な実施例を説明すると、
上部ハウジング６には１００Ａスケジュール２０のＳＵ
Ｓ３０４ステンレス管を用いて上管端に同外径の厚さ４
ｍｍのＳＵＳ３０４盲板を溶接し、盲板の中心にＳＵＳ
３０４で１３Ａの液排出ノズル５を溶接する。この１０
０Ａスケジュール２０管下部に同じ１００Ａのスケジュ
ール４０のステンレス管を溶接し端部に雄ねじ８を形成
する。上部ハウジング６の長さは３１０ｍｍとした。下
部ハウジング７には上部ハウジング６と同じ１００Ａス
ケジュール２０のＳＵＳ３０４ステンレス管を用いて上
管端に上部ハウジング６の下部内径より小さい径の孔を
あけた外径の１４０ｍｍのＳＵＳ３０４板を溶接し、そ
の外周に１２５Ａスケジュール１２０のＳＵＳ３０４ス
テンレス管を輪切りにした下部ハウジングリングを溶接
し、この下部ハウジングリングの内周側に上部ハウジン
グ６の雄ねじ８と螺合する雌ねじ９を形成し、下側管端
には厚さ５ｍｍのＳＵＳ３０４板を溶接し密閉構造とし
た。第１濾過部２は材質がＳＵＳ３０４の薄板で下部は
円錐状で全面にスリットを設けてある。下部ハウジング
７の側面に第１濾過部２へ被濾過物を含む液体３を供給
するＳＵＳ３０４で１３Ａの液供給ノズル４を溶接す
る。下部ハウジング７の長さは４００ｍｍと長く形成
し、沈殿物が巻き上げられにくくした。球状物１２は、
塩化ビニリデン繊維を外径約３０ｍｍ弱の球状に成形し
たものからなり、嵩比重０．２ｇ／ｃｍ³程度である。

【００１９】次に上記実施の形態例の作用を説明する。
液体に含まれる被濾過物の内の大きめの物は、第１濾過
部２に吹き付けられた時にその液体の流れから分離さ
れ、下部ハウジング７の底部に沈殿堆積する。そして第
１濾過部２を通過した液体は、上部ハウジング６内に封
入された球状物１２と接触しつつ上方に流れる。この液
体の上昇流によって球状物１２もその大きさや重量の設
定値によって上部ハウジング６内を上昇する。又は上昇
しないがその場で流動層となって流動する。あるいは一
部上昇一部流動層となる。この球状物１２によって更に
液体の濾過が行われる。

【００２０】球状物１２は濾過が進むにつれ重くなるた
め、ある重量にまで増加すると上部ハウジング６内を上
昇していた球状物１２は液体の流れに抗して下降し、第
１濾過部２の上面まで落下し、そこで流動層状態とな
る。この流動層状態になることにより球状物１２同士は
互いに衝突し合い、該球状物１２に濾過されて付着して
いた被濾過物は前記衝突の衝撃により該球状物１２から
剥がれ落ちる。これにより球状物１２の濾過能力は回復
し、再び該球状物１２は軽くなって上昇する。各球状物
１２がこの上昇、下降、流動層状態、そして上昇を繰り
返して濾過を継続できるため、球状物１２の濾過能力を
長く維持できる。第１濾過部２の上面付近で剥がれ落ち
た前記被濾過物は塊となって第１濾過部２の下に落下
し、下部ハウジング７の底部に堆積する。また上昇しな
いで流動層状態となる球状物１２は、濾過しつつある程
度濾過したら前記と同じく衝撃により被濾過物が剥がれ
落ちるため、濾過能力は長く維持できる。一部上昇一部
流動の場合も前記の説明から明らかなように球状物１２
の濾過能力を長く維持できる。

【００２１】次に、上記流動層濾過器を、アルミニウム
を加工するワイヤ放電加工機の加工液である純水に含ま
れる加工屑を濾過・除去する濾過器の上流に配置した場
合の動作を説明する。加工液であるアルミニウム加工屑
を含む純水を当該流動層濾過器へ供給すると被濾過物で
あるアルミニウム加工屑は液供給ノズル４から第１濾過
部２に吹き付けられた後に塊となって沈下して下部ハウ
ジング７の底部に堆積する。加工液の流速は約２５リッ
トル／ｍｉｎ程度で一定で、球状物１２の終末速度より
少し速く設定されている。上昇する加工液が球状物１２
に接触して第１濾過部２を通過したアルミニウム加工屑
が該球状物１２に捕集される。その捕集により球状物１
２の密度が大きくなるので上昇、静止の状態から下降に
転ずる。そして球状物１２は第１濾過部２上に沈降し
て、そこで流動し捕集されたアルミニウム加工屑が剥離
して第１濾過部２の透孔１１を通過して下部ハウジング
７の底部に堆積する。球状物１２はアルミニウム加工屑
の剥離により密度が小さくなるから終末速度が小さくな
り、再び上部ハウジング１内を上昇する。このように球
状物１２は循環するので逆洗操作が不要となる。加工液
中のアルミニウム加工屑は二段階で分離されるので濾過
効率を向上させることができる。また、ワイヤ放電加工
に用いる加工液を上流の流動層濾過器で濾過することに
より、下流の濾過器の負担を軽くし紙エレメントの寿命
を延長することができる。

【００２２】尚、本発明に係る流動層濾過器は、被濾過
液中の被濾過物を全量取る必要がなく、一部取り、再利
用できるようなものの濾過にも利用できることは勿論で
ある。例えば、製紙の白水や米の磨ぎ汁等の濾過の場合
が挙げられる。

【００２３】図１に示した実施の形態例に変えて図２又
は図３に示したようにしてもよい。これらは、上部ハウ
ジング６内の上部にフィルター１３（図２）、１４（図
３）を設けたもので、このフィルター１３、１４によ
り、液体は一層浄化されると共に、球状物１２の後流位
置にフィルター１３、１４を設けたことにより、該フィ
ルター１３、１４の負荷が低減でき、もってその濾過能
力を長く維持することが可能となる。

【００２４】また、更に図２に示したように第１濾過部
２又はその近傍となるハウジング１の外周に超音波装置
１５を設けると、この超音波装置１５により、球状物に
付着し該球状物が流動層状態となって衝撃を受けても剥
離しない被濾過物を剥離させることが可能となり、もっ
て濾過能力及び分離除去能力は一層向上する。

【００２５】尚、上記説明では流動層濾過器を１台で用
いる場合を説明したが、これは複数台を直列に又は並列
に繋げて用いることが可能である。これにより１台当り
の負荷を低減できると共に、全体としての濾過能力を大
幅に高めることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、濾過器の濾過能力を濾
過しつつ回復させて、充填した濾過材の量以上の濾過能
力に高めることができる。すなわち、濾過材である球状
物は循環して濾過能力を回復するので逆洗操作が不要と
なる。また、放電加工に用いる加工液を濾過する濾過器
の寿命を延長することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示す縦断面図であ
る。

【図２】本発明の他の実施の形態の構成を示す要部縦断
面図である。

【図３】本発明の他の実施の形態の構成を示す要部縦断
面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 第１濾過部 ３ 被濾過物を含む液体 ４ 液供給ノズル ５ 液排出ノズル ６ 上部ハウジング ７ 下部ハウジング ８ 雄ねじ ９ 雌ねじ １０ 分離面 １１ 透孔 １２ 球状物 １３、１４ フィルター １５ 超音波装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 劉 海平 東京都杉並区南荻窪４丁目29番10号 田丸 ビル 東洋技術工業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器のハウジングと、該ハウジング
   内に設けられた第１濾過部と、該第１濾過部より下側の
   ハウジング内に配置され被濾過物を含む液体を前記第１
   濾過部に吹き付ける液供給ノズルと、前記ハウジングの
   頂部に配置し前記被濾過物を濾過した液体を排出する液
   排出部とを備えた流動層濾過器において、 前記第１濾過部の上側のハウジング内にポーラスな軽い
   球状物を封入し、ハウジング内を上昇する前記液体によ
   り該球状物を浮上させ又は第１濾過部上で流動させ又は
   一部浮上一部流動させ、前記第１濾過部を通過して一部
   濾過された前記液体を該球状物で更に濾過するようにし
   たことを特徴とする流動層濾過器。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記液体が吹き付け
   られて被濾過物を分離する第１濾過部の分離面は、その
   下端部から上端部まで連続する縦スリットより成る透孔
   が周方向に配設されて成ることを特徴とする流動層濾過
   器。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記液体が吹き付け
   られて被濾過物を分離する第１濾過部の分離面は、網等
   の多孔部材で形成されていることを特徴とする流動層濾
   過器。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、ハウ
   ジングは、密閉容器の上部ハウジングと、該上部ハウジ
   ング底部に連結した下部ハウジングとからなり、前記上
   部ハウジング底部と該下部ハウジングの頂部間に下に凸
   な円錐形状の第１濾過部が挾持されたことを特徴とする
   流動層濾過器。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、ハウ
   ジング上部にフィルターを設けたことを特徴とする流動
   層濾過器。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかにおいて、第１
   濾過部又はその近傍に超音波装置を設けたことを特徴と
   する流動層濾過器。
7. 【請求項７】 加工液に含まれる加工屑を濾過する濾過
   器を備えた放電加工機において、該濾過器の上流に請求
   項１〜６のいずれかに記載の流動層濾過器を配置したこ
   とを特徴とする放電加工機。