KR102156816B1 - 여과 장치 - Google Patents

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유이치 다카하시
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후지 필터 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 외부로부터의 유체 입구(6), 내부에서 여과한 유체의 유체 출구(7)를 가진 케이싱(1)과, 케이싱의 내부에 복수개 설치되고, 양 단부가 개구되어 안쪽에서 바깥쪽으로 유체가 통과하여 여과하는 통 모양의 필터 엘리먼트(2)와, 각 필터 엘리먼트의 양 단부 개구에 타이밍을 어긋나게 하여 접속되고, 그 바깥쪽으로부터 안쪽으로 유체를 흘려 역세하는 역세용 파이프(3a, 3b)와, 각 필터 엘리먼트의 내부에서 여과 또는 역세시의 유체가 흘러나와 축 방향으로 이동하고, 외주부가 필터 엘리먼트의 내주면에 미끄러지면서 접촉하여 포착물을 제거하는 포착물 제거구(4)와, 역세용 파이프의 배출측에 접속되어 역세시의 유체의 흐름에 의한 포착물 제거구의 이동으로 제거된 포착물을 케이싱 밖으로 배출하는 역세 유체 드레인 파이프(5)를 구비한 것이다.

Description

여과 장치 {FILTRATION DEVICE}
본 발명은 길이 방향의 양 단부가 개구되어, 여과의 방향이 안쪽에서 바깥쪽의 통 모양의 필터 엘리먼트에 여과시와 역방향으로 유체를 흘려 이 필터 엘리먼트에 부착된 포착물을 박리하는 역세 가능한 여과 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 상기 필터 엘리먼트의 양 단부의 개구부로부터 여과 및 역세를 실시하여, 이 필터 엘리먼트의 내부에 설치한 포착물 제거구를, 여과시 또는 역세시에 생기는 축 방향의 유체의 흐름에 의하여 그 축 방향으로 이동시켜서 포착물을 제거하는 여과 장치에 관한 것이다.
종래, 해수, 호수, 하천수, 상수도, 하수도 등의 물의 여과, 각종 장치의 냉각수 또는 처리액 등의 산업 일반에 사용되는 액체의 여과, 화학 공장 등에서 사용되는 각종 원료의 기체 등의 여과에 있어서, 그들에 포함되어 있는 미립자나 먼지 등을 포착 제거할 목적으로, 다양한 여과 장치가 사용되고 있다.
상기 여과 장치에 의한 여과를 장기간 계속하면, 필터 엘리먼트에 포착된 고형분이나 겔상의 먼지 등이 이 필터 엘리먼트에 축적되어, 여과재를 통과하는 유체에 대한 저항이 상승하고, 최종적으로는 대상이 되는 유체의 여과가 곤란하게 된다. 이에 대처하기 위하여, 예를 들면 정기적으로 상기 필터 엘리먼트에 여과시와 역방향으로 유체를 통과시켜 이 필터 엘리먼트에 부착된 포착물을 박리하는 「역세」라고 불리는 조작을 실시하여, 필터 엘리먼트의 여과 성능을 회복시킨다.
상기 역세의 조작은 유효한 것이지만, 필터 엘리먼트에 부착된 포착물이 완전히 제거되지 않고 잔존하는 경우가 있다. 그 경우에는, 역세의 조작을 반복하더라도 상기 필터 엘리먼트의 여과재의 유체에 대한 저항이 상승하여, 대상이 되는 유체의 여과가 곤란하게 되는 경우가 있었다. 특히, 액체를 여과한 경우와 같이, 겔상의 먼지 등이나, 점착성이 강한 물질로 덮인 먼지 등이 필터 엘리먼트의 표면에 강고하게 부착되어 있는 경우에는, 여과 시와 역방향으로 유체를 흘리는 역세만으로 필터 엘리먼트의 여과 성능을 회복시키기는 어렵다. 그 중에서도, 눈의 크기가 200㎛보다 가는 필터 엘리먼트를 사용하고 있는 여과 장치에 있어서 그러한 경향이 강하다.
또한, 필터 엘리먼트에 섬유상의 먼지 등이 얽혀 있는 상태의 여과에 있어서도 마찬가지이다. 이러한 상태의 여과가 되기 쉬운 것은, 해수, 호수, 하천수, 상수도, 하수도 등의 물의 여과와 같이, 대상이 되는 유체에 미생물이 함유된 경우에 현저하다. 예를 들면, 선박의 발라스트 탱크에 실린 발라스트수(해수)를 여과하면, 해수 중의 조류가 많이 포착되는데, 섬유상의 조류나 셀룰로오스, 그 외의 섬유상의 물질이 필터 엘리먼트에 얽혀서 쉽게 제거되지 않는다.
이에 대처하여, 필터 엘리먼트의 여과 성능을 회복시키기 위한 여과 장치가 제안되어 있다. 이러한 종류의 여과 장치로서는, 여과하여야 할 유체용의 입구 채널과, 여과가 끝난 유체용의 출구 채널과, 양 단부에서 개방된 다수의 평행한 여과 엘리먼트로서, 이 여과 엘리먼트에 여과하여야 할 유체를 흘려보냄으로써, 상기 엘리먼트를 지나 상기 엘리먼트 바깥으로 향하는 침투가 일어나도록 한 여과 엘리먼트와, 이 여과 엘리먼트의 양 단부에 있어서 상기 엘리먼트가 다른 단부에 교호적으로 접속하는 적어도 하나의 세정 기구를 포함하고, 이 세정 기구가 여과가 끝난 유체의 압력으로 발생한 상기 엘리먼트의 역류 플러시류의 배출 채널을 형성하고 있는 것이 있다. 또한, 상기 여과 엘리먼트의 각각이 그 단부 사이에서 2 분할되고, 상기 엘리먼트의 각 단부에 접속된 상기 세정 기구가 한 번에 상기 엘리먼트의 길이의 어느 부분에만 역류 플러시를 발생하는 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
또한, 동일한 여과 장치로서, 여과하여야 할 유체용의 입구 채널과, 여과가 끝난 유체용의 출구 채널과, 양 단부에서 개방한 다수의 평행한 여과 엘리먼트와, 이 여과 엘리먼트의 양 단부에 있어서 상기 엘리먼트의 다른 단부에 교호적으로 접속하는 세정 기구를 포함하고, 이 세정 기구가 여과가 끝난 유체의 압력으로 발생한 상기 엘리먼트의 역류 플러시용의 배출 채널을 형성한 것이 있다 (예를 들면, 특허 문헌 2 참조).
특허 문헌 1: 일본공표특허공보 특표 2003－509200호 특허 문헌 2: WO2007/062763　A1
그러나, 특허 문헌 1및 2에 기재된 여과 장치에 있어서는, 필터 엘리먼트에 부착된 포착물을 박리하는 역세를, 이 필터 엘리먼트의 양 단부측의 개구로부터 타이밍을 어긋나게 하여 실시하고 있지만, 유체의 흐름에 의한 압력에만 의존한 역세이므로, 상기 필터 엘리먼트에 섬유상의 먼지 등이 얽혀 있는 경우, 나아가 그것이 점성이나 부착력이 강한 물질로 덮여 있는 경우에는, 유체의 흐름에 의한 역세만으로 필터 엘리먼트의 여과 성능을 회복시키기는 어려웠다.
이에, 이러한 문제점에 대처하여, 본 발명이 해결하려고 하는 과제는 필터 엘리먼트의 양 단부의 개구부로부터 여과 및 역세를 실시하고, 이 필터 엘리먼트의 내부에 설치한 포착물 제거구를, 여과시 또는 역세시에 생기는 축 방향의 유체의 흐름에 의하여 그 축 방향으로 이동시켜 포착물을 제거하는 여과 장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 여과 장치는, 외부로부터 유체가 유입되는 유체 입구를 가진 동시에, 내부에서 여과된 유체를 외부로 유출하는 유체 출구를 가진 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 복수 평행하게 설치되고, 길이 방향의 양 단부가 개구되어, 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 유체가 통과하여 여과하는 통 모양의 필터 엘리먼트와, 상기 복수의 필터 엘리먼트의 양 단부의 개구부에 타이밍을 어긋나게 하여 접속되어, 이 필터 엘리먼트의 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 유체를 흘려 역세하는 역세용 파이프와, 상기 각 필터 엘리먼트의 내부에 설치되어 여과시 또는 역세시에 생기는 축 방향의 유체의 흐름에 의하여 이 필터 엘리먼트 내를 그 축 방향으로 이동하여, 외주부가 상기 필터 엘리먼트의 내주면에 미끄러지면서 접촉하여 포착물을 제거하는 포착물 제거구와, 상기 역세용 파이프의 배출측에 접속되어 상기 필터 엘리먼트의 역세시의 유체의 흐름에 의한 포착물 제거구의 이동에 의하여 제거된 포착물을 상기 케이싱의 외부로 배출하는 역세 유체 드레인 파이프를 구비한 것이다.
또한, 상기 포착물 제거구는 브러쉬 본체의 외주부에 브러쉬모를 심은 제거 브러쉬로 하여도 좋다.
또한, 상기 포착물 제거구는 날 모양 또는 주걱 모양으로 형성된 금속제, 수지제 혹은 고무제의 스크레이퍼로 하여도 좋다.
또한, 상기 역세용 파이프의, 상기 필터 엘리먼트의 양 단부의 개구부에 각각 접속하는 접속구에, 서로 이웃하는 두 개의 필터 엘리먼트의 개구부를 덮는 길이로 한쪽으로 치우쳐 뻗은 메크라 뚜껑을, 상기 필터 엘리먼트의 일단부측과 타단부측에서 역대칭이 되도록 설치하여도 된다.
또한, 상기 필터 엘리먼트의 일단부측과 타단부측에서 역대칭이 되도록 설치된 메크라 뚜껑은 상기 필터 엘리먼트의 일단부측의 개구부에 역세용 파이프의 접속구를 접속한 상태에서, 타단부측의 개구부는 상기 메크라 뚜껑의 한쪽으로 치우쳐서 뻗은 부분에서 막힌 상태가 되도록 형성된 것이라도 좋다.
또한, 상기 각 필터 엘리먼트의 길이 방향의 중간부에, 이 필터 엘리먼트 내에서의 유체의 흐름을 제한하는 동시에 일부 허용하는 구조로 된 칸막이 부재를 설치하고, 상기 포착물 제거구를 상기 칸막이 부재를 경계로 하여 필터 엘리먼트 내의 일단 개구부측과 타단 개구부측에 설치하여도 된다.
본 발명에 의한 여과 장치에 의하면, 케이싱의 내부에 복수 평행하게 설치되고, 길이 방향의 양 단부가 개구된 통 모양의 필터 엘리먼트의 상기 양 단부의 개구부에 타이밍을 어긋나게 하여 접속되는 역세용 파이프에 의하여, 이 필터 엘리먼트의 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 유체를 흘려 역세하고, 상기 각 필터 엘리먼트의 내부에 설치되어 여과시 또는 역세시에 생기는 축 방향의 유체의 흐름에 의하여 이 필터 엘리먼트 내를 그 축 방향으로 이동하는 포착물 제거구에 의하여, 그 외주부가 상기 필터 엘리먼트의 내주면에 미끄러지면서 접촉하여 포착물을 제거할 수 있다. 따라서, 상기 역세용 파이프에 의한 유체의 흐름으로 필터 엘리먼트를 역세하는 동시에, 그 유체의 흐름에 의하여 이 필터 엘리먼트 내를 그 축 방향으로 이동하는 포착물 제거구에 의하여 내주면에 부착된 포착물을 제거할 수 있다. 이로써, 상기 필터 엘리먼트에 섬유상의 먼지 등이 얽혀 있는 경우, 또한 그것이 점성이나 부착력이 강한 물질로 덮여 있는 경우에도, 필터 엘리먼트의 여과 성능을 종래에 비하여 확실하게 회복시킬 수 있다.
이와 같이 구성된 여과 장치는, 선박의 발라스트 탱크에 실린 발라스트수(해수)를 여과하는 발라스트수 처리 장치에 적용할 수 있고, 필터 엘리먼트에 얽힌 섬유상의 조류를 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 호수, 하천수, 상수도, 하수도 등의 물의 여과, 각종 장치의 냉각수 또는 처리액 등의 산업 일반에 사용되는 액체의 여과, 화학 공장 등에서 사용되는 각종 원료의 기체 등의 여과에도 적용할 수 있고, 그들에 포함되는 미립자나 먼지등을 포착 제거할 수 있다.
[도 1] 본 발명에 의한 여과 장치의 실시 형태를 나타내는 정면 단면도이다.
[도 2] 도 1에 도시하는 여과 장치의 A－A선 단면도이다.
[도 3] 도 1에 도시하는 여과 장치의 B－B선 단면도이다.
[도 4] 제1의 실시 형태에 의한 여과 장치의 동작을 도시하는 확대 단면도이며, 필터 엘리먼트의 상단부 및 하단부의 개구부에 역세 노즐이 걸쳐지지 않고, 필터 엘리먼트에서 유체의 여과를 하고 있는 상태를 나타내고 있다.
[도 5] 마찬가지로 여과 장치의 동작을 나타내는 확대 단면도이며, 필터 엘리먼트의 상단부의 개구부에 역세 노즐이 좌측으로 편심하여 일부가 걸쳐져서 역세가 시작되는 상태를 나타내고 있다.
[도 6] 마찬가지로 여과 장치의 동작을 나타내는 확대 단면도이며, 필터 엘리먼트의 상단부의 개구부에 역세 노즐의 중심이 합치하게 접속되고, 하단부의 개구부는 다른 역세 노즐의 근처에 설치된 메크라 뚜껑으로 완전하게 폐색되어, 역세하고 있는 상태를 도시하고 있다.
[도 7] 마찬가지로 여과 장치의 동작을 나타내는 확대 단면도이며, 필터 엘리먼트의 상단부의 개구부에 역세 노즐이 우측으로 편심하여 일부가 걸쳐지고, 하단부의 개구부에는 다른 역세 노즐이 좌측으로 편심하여 일부가 걸쳐져서, 일시적으로 상하로 역세하는 상태를 나타내고 있다.
[도 8] 마찬가지로 여과 장치의 동작을 나타내는 확대 단면도이며, 필터 엘리먼트의 하단부의 개구부에 역세 노즐이 우측으로 편심하여 걸쳐지고, 필터 엘리먼트의 하단부측으로부터 역세를 하고 있는 상태를 나타내고 있다.
[도 9] 마찬가지로 여과 장치의 동작을 나타내는 확대 단면도이며, 필터 엘리먼트의 하단부의 개구부에 역세 노즐이 우측으로 편심하여 걸쳐지고, 필터 엘리먼트의 하단부측으로부터 역세가 속행하고 있는 상태를 나타내고 있다.
[도 10] 마찬가지로 여과 장치의 동작을 나타내는 확대 단면도이며, 필터 엘리먼트의 상단부 및 하단부의 개구부에 역세 노즐이 걸쳐져 있지 않고, 필터 엘리먼트에서 유체의 여과를 하고 있는 상태를 나타내고 있다.
[도 11] 제2의 실시 형태에 의한 여과 장치를 나타내는 확대 단면도이며, 필터 엘리먼트의 상단부 및 하단부의 개구부에 역세 노즐이 걸쳐져 있지 않고, 필터 엘리먼트에서 유체의 여과를 하고 있는 상태를 나타내고 있다.
[도 12] 상기 여과 장치의 칸막이 부재의 다른 실시예를 나타내는 주요부 확대 단면도이다.
[도 13] 제2의 실시 형태에 의한 여과 장치를 나타내는 설명도이며, 도 1의 A－A선 단면도이다.
[도 14] 마찬가지로, 제2의 실시 형태에 의한 여과 장치를 나타내는 설명도이며, 도 1의 B－B선 단면도이다.
[도 15] 제2의 실시 형태에 의한 여과 장치의 동작을 나타내는 확대 단면도이며, 필터 엘리먼트의 상단부의 개구부에 역세 노즐이 좌측으로 편심하여 걸쳐지고, 상부에서 역세가 시작된 상태를 나타내고 있다.
[도 16] 마찬가지로 여과 장치의 동작을 나타내는 확대 단면도이며, 필터 엘리먼트의 상단부의 개구부에 역세 노즐이 우측으로 편심하여 걸쳐지고, 상부에서 역세를 속행하고 있는 상태를 나타내고 있다.
[도 17] 마찬가지로 여과 장치의 동작을 나타내는 확대 단면도이며, 필터 엘리먼트의 상단부의 개구부로부터 역세 노즐이 벗어나서 역세가 종료되고, 필터 엘리먼트에서 유체의 여과를 하고 있는 상태를 나타내고 있다.
이하, 본 발명의 실시의 형태를 첨부 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 여과 장치의 실시 형태를 나타내는 정면 단면도이다. 이 여과 장치는, 해수(예를 들면 선박의 발라스트수), 호수, 하천수, 상수도, 하수도 등의 물의 여과, 각종 장치의 냉각수 또는 처리액 등의 산업 일반에 사용되는 액체의 여과, 화학 공장 등으로 사용되는 각종 원료의 기체 등의 여과에 적용되는 것으로, 그것들에 포함되는 미립자나 먼지등을 포착 제거하게 되어 있고, 도 1에 도시하는 바와 같이, 케이싱(1)과 필터 엘리먼트(2)와 역세용 파이프(3a, 3b)로 포착물 제거구(4)와 역세 유체 드레인 파이프(5)를 구비하여 이루어진다.
상기 케이싱(1)은 여과 장치의 외곽을 이루는 것으로, 바닥과 뚜껑이 있는 통 모양(예를 들면 관 형상), 직방체 형상 등으로 형성되고, 예를 들면 측벽 하단부에 외부로부터 유체가 유입하는 유체 입구(6)를 가지는 동시에, 측벽 상부에 내부에서 여과된 유체를 외부로 유출하는 유체 출구(7)를 가지고 있다. 케이싱(1)의 재질은 금속 또는 합성수지 등이고, 그 형상 및 크기는 여과 장치의 사용 목적, 통과시키는 액체, 기체 등의 종류, 양, 설치 장소 등에 따라 적당하게 정하면 된다.
상기 케이싱(1)의 내부에는, 중심부에 예를 들면 원형의 개구를 가진 도너츠 판 형태의 설치판(8a, 8b)이 상부 및 하부에 장착되고, 이 설치판(8a, 8b)의 중심부 개구의 주연에는 원통벽(9)이 상하로 세워서 설치되어 있다. 또한, 상기 설치판(8a, 8b)의 복수의 개소에는 관통공(10)이 형성되어 있다. 이 상태로, 상기 케이싱(1)의 내벽과 설치판(8a, 8b)과 원통벽(9)으로 둘러싸인 도너츠 통 모양의 공간이 형성되어 있다.
상기 케이싱(1)의 내벽과 설치판(8a, 8b)과 원통벽(9)으로 둘러싸인 도너츠 통 모양의 공간에는, 복수의 필터 엘리먼트(2)가 평행하게 설치되어 있다. 이 필터 엘리먼트(2)는, 대상이 되는 유체를 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 통과시켜 유체 내에 포함되는 고형분이나 겔상의 먼지 등을 포착하여 여과하는 것으로, 통 모양, 예를 들면 원통형으로 형성되어 있다. 각 필터 엘리먼트(2)는 길이 방향의 양 단부가 개구되고, 그 양 단부의 개구부가 상기 설치판(8a, 8b)에 천공된 관통공(10)에 각각 결합되어, 상기 케이싱(1)의 내부에 세로형으로 배치되어 있다. 이 경우, 상기 케이싱(1)의 내벽과 설치판(8a, 8b)과 원통벽(9)으로 둘러싸인 도너츠 통 모양의 공간은 대상 유체를 여과하는 여과실이 된다.
상기 복수의 필터 엘리먼트(2)는, 도 2및 도 3에 도시하는 바와 같이, 케이싱(1)의 내벽과 설치판(8a, 8b)과 원통벽(9)으로 둘러싸인 도너츠 통 모양의 여과실 내에, 동심원 형태로, 예를 들면 3열 나란히 배열되어 있다. 동심원 형태의 각 열의 필터 엘리먼트(2)는, 각 열마다 소정의 피치로 배열되어 있고, 각 열에 있어서의 개수가 달라도 좋다. 또한, 도 2 및 도 3에서는, 필터 엘리먼트(2)를 동심원 형태로 3 열 설치된 것으로 하였지만, 이에 한정되지 않으며, 1 내지 2열이라도 좋고, 4열 이상 설치하여도 좋다.
상기 필터 엘리먼트(2)는, 여과재가 복수층으로 겹쳐져 있고, 최내층이 가장 가는 그물코로 되어 있는 것이면 좋으며, 예를 들면, 복수 적층한 철망을 소결하여 보형성을 높여 원통형으로 성형한 소결 메쉬 필터 엘리먼트나, 원통형의 노치 와이어 필터 엘리먼트, 웨지 와이어 필터 엘리먼트 등이 있다. 소결 메쉬 필터 엘리먼트의 경우에는, 최내층의 그물코의 크기는 10 내지 200㎛인 것, 그보다 바깥쪽의 층의 그물코의 크기는 200 내지 5000㎛인 것 중에서 적절하게 선정하면 된다. 이 경우, 최내층 이외의 보강 메쉬나 보호 메쉬는 필터 엘리먼트의 강도와 관계되는 것으로, 필요한 강도를 얻을 수 있도록, 그 층수, 그물코의 크기 및 선재 지름을 선택한다. 또한, 메쉬의 직조 방법은, 평직, 능직, 주자직, 첩직, 능첩직 등을 적용할 수 있다. 또한, 최내층을 철망으로 하고, 그 바깥쪽에 예를 들면 네모구멍이 무수히 천공된 원통형의 펀칭 튜브나, 복수 개의 가는 로드를 축 방향을 따라서 배열한 보강 부재를 설치한 상태로 소결하여도 좋다. 이 필터 엘리먼트(2)의 형상, 크기, 수 등은 여과 장치의 사용 목적, 여과 성능, 케이싱(1)의 크기, 대상 유체의 종류 등에 따라서 적절하게 정하면 된다.
상기 복수의 필터 엘리먼트(2)의 양 단부(상단부 및 하단부)의 개구부에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 역세용 파이프(3a, 3b)가 접속된다. 이 역세용 파이프(3a, 3b)는 필터 엘리먼트(2)에 여과시와 역방향으로 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 유체를 흘려 이 필터 엘리먼트(2)에 부착된 포착물을 박리하는 「역세」를 실시하는 것으로, 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부에 타이밍을 어긋나게 하여 접속되는 제1의 역세용 파이프(3a)와, 제2의 역세용 파이프(3b)로 이루어진다.
제1의 역세용 파이프(3a)는, 도 1에 있어서, 케이싱(1)의 중심부에서 회전 가능하게 설치된 중공의 배출 파이프(11)의 상단부에 연통 가능하게 연결되어 있다. 이 제1의 역세용 파이프(3a)는, 도 1 및 도 2에 있어서, 배출 파이프(11)로부터 좌우로 반경 방향으로 뻗고, 우측의 암은 중심부로부터 2번째의 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부까지 도달하고, 하향 역세 노즐(12a)이 상부의 설치판(8a)에 천공된 관통공(10)에 접속된다. 또한, 좌측의 암은 중심부로부터 1번째 및 3번째의 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부까지 도달하고, 하향 역세 노즐(12b, 12c)이 상부의 설치판(8a)에 천공된 관통공(10)에 접속된다.
제2의 역세용 파이프(3b)는, 도 1에 있어서, 상기 중공의 배출 파이프(11)의 하단부에 연통 가능하게 연결되어 있다. 이 제2의 역세용 파이프(3b)는, 도 1 및 도 2에 있어서, 배출 파이프(11)으로부터 좌우로 반경 방향으로 뻗고, 우측의 암은 중심부로부터 2 번째의 필터 엘리먼트(2)의 하단부의 개구부까지 도달하고, 상향 역세 노즐(13a)이 하부의 설치판(8b)에 천공된 관통공(10)에 접속된다. 또한, 좌측의 암은 중심부로부터 1 번째 및 3 번째의 필터 엘리먼트(2)의 하단부의 개구부까지 도달하고, 상향 역세 노즐(13b, 13c)이 하부의 설치판(8b)에 천공된 관통공(10)에 접속된다.
상기 제1의 역세용 파이프(3a)가 연결된 배출 파이프(11)의 상단부에서 그 중심축 상에는, 샤프트(14)가 위를 향하여 설치되어 케이싱(1)의 외부로 튀어나와 있고, 이 샤프트(14)의 단부에는 기어박스(15)가 설치되어 모터(16)로 회전 구동된다. 따라서, 모터(16)를 회전 구동함으로써, 상기 샤프트(14)가 예를 들면 시계 방향으로 화살표 P 방향으로 회전하는데, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1의 역세용 파이프(3a)가 화살표 P 방향으로 회전하여, 예를 들면 동심원 형태로 배열된 복수의 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부에, 제1의 역세용 파이프(3a)의 역세 노즐(12a, 12b, 12c)이 차례로 접속된다. 이 때 동시에, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제2의 역세용 파이프(3b)는 화살표 Q 방향(도 1의 A－A선 단면도의 방향으로부터 보면 화살표 P 방향과 같다)으로 회전하여, 상기 복수의 필터 엘리먼트(2)의 하단부의 개구부에, 제2의 역세용 파이프(3b)의 역세 노즐(13a, 13b, 13c)이 차례로 접속된다.
이 경우, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 상기 배출 파이프(11)의 상단부 또는 하단부에 연결된 제1 또는 제2의 역세용 파이프(3a, 3b)는 배출 파이프(11)에 대한 설치 각도가 복수의 필터 엘리먼트(2)의 배열 피치에 따라 적절한 양만큼 어긋나 있다. 이에 의하여, 도 1에 도시하는 모터(16)를 회전 구동하여 제1의 역세용 파이프(3a) 및 제2의 역세용 파이프(3b)를 회전시킴으로써, 각 필터 엘리먼트(2)의 양 단부(상단부 및 하단부)의 개구부에, 제1의 역세용 파이프(3a)측의 역세 노즐(12a, 12b, 12c)과, 제2의 역세용 파이프(3b)측의 역세 노즐(13a, 13b, 13c)이 타이밍을 어긋나게 하여 접속된다.
또한, 도 1에 있어서는, 제1의 역세용 파이프(3a)측의 역세 노즐(12a, 12b, 12c)과 제2의 역세용 파이프(3b)측의 역세 노즐(13a, 13b, 13c)이 특정의 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부에 동시에 접속하고 있는 듯이 도시되어 있지만, 이것은 도 2 및 도 3에 있어서 배출 파이프(11)에 대한 설치 각도가 적당한 양만큼 어긋나 있는 것을 간략화하여 표시하였기 때문이다. 실제로는, 후술하는 도 4 내지 도 10에서 설명하는 바와 같이, 제1의 역세용 파이프(3a)측의 역세 노즐(12)과 제2의 역세용 파이프(3b)측의 역세 노즐(13)은 특정의 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부에 동시에 접속되는 경우는 없다.
상기 각 필터 엘리먼트(2)의 내부에는, 포착물 제거구(4)가 설치되어 있다. 이 포착물 제거구(4)는, 여과시 또는 역세시에 생기는 축 방향의 유체의 흐름에 의하여 이 필터 엘리먼트(2) 내를 그 축 방향으로 이동하여, 외주부가 상기 필터 엘리먼트(2)의 내주면에 미끄러지면서 접촉하여 포착물을 제거하는 것으로, 도 4에 도시하는 제거 브러쉬로 구성되어 있다.
이 제거 브러쉬(4)는, 상기 필터 엘리먼트(2)의 안쪽에서 그 중심축 봉(17)을 따라서 상하로 이동하는 것으로, 브러쉬 본체(4a)의 외주부에 브러쉬모(4b)를 심은 것이다. 브러쉬 본체(4a)는, 그 중심부에 상기 중심축 봉(17)이 감합하는 구멍이 형성되고, 외경은 필터 엘리먼트(2)의 내경보다 작은 지름으로 되어 있으며, 소정의 두께를 가진 도넛 디스크 형태로 형성되어 있다. 이 브러쉬 본체(4a)의 외주부에는, 털끝이 상기 필터 엘리먼트(2)의 내주면에 미끄러지면서 접촉할 수 있는 브러쉬모(4b)가 링 형태로 심어져 있다. 브러쉬모(4b)의 털의 길이는, 적어도 상기 필터 엘리먼트(2)의 내주면에 이 브러쉬모(4b)의 선단이 어느 정도의 압력을 가지고 접촉하는 정도로 할 필요가 있다.
상기 브러쉬모(4b)의 재질은, 예를 들면 천연 또는 합성의 섬유, 또는 강, 구리, 놋쇠 등의 금속 선 등의 일반적으로 브러쉬의 털로서 사용되고 있는 것이라면 어떤 것이어도 좋다. 또한, 브러쉬모(4b)는 필터 엘리먼트(2) 내를 흐르는 유체의 압력에 의해 휠 정도의 유연성을 가지고 있다. 이에 따라, 유체의 압력에 의하여 브러쉬모(4b)가 휘었을 때에는, 필터 엘리먼트(2)의 내주면과 브러쉬모(4b)의 털끝과의 사이에 간극이 생겨서, 유체가 유통 가능하게 된다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 상기 필터 엘리먼트(2) 내의 중심축 봉(17)의 상단부 및 하단부에는 스토퍼(18)가 장착되어 있다. 이 스토퍼(18)는 제거 브러쉬(4)가 상기 필터 엘리먼트(2)의 안쪽에서 그 중심축 봉(17)을 따라서 상하로 이동하였을 때에, 상하의 종단부에서 제거 브러쉬(4)의 이동을 멈추게 하는 것이다. 또한, 스토퍼(18)의 재질로서는, 고무나 용수철과 같이 충격을 흡수할 수 있는 것이 더 바람직하다.
상기 역세용 파이프(3a, 3b)의 배출측, 즉 상기 배출 파이프(11)의 하단부에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 역세 유체 드레인 파이프(5)가 접속되어 있다. 이 역세 유체 드레인 파이프(5)는, 상기 필터 엘리먼트(2)의 역세시의 유체의 흐름에 의한 포착물 제거구(4)의 이동에 의하여 제거된 포착물을 상기 케이싱(1)의 외부로 배출하는 것으로, 케이싱(1)의 반경 방향으로 뻗은 직선상의 파이프로 형성되어 있다. 상기 역세 유체 드레인 파이프(5)의 기단부에는, 위를 향하여 개구한 접속구부(19)가 형성되고, 이 접속구부(19)에 배출 파이프(11)의 하단부가 접속되어 있다. 또한, 상기 역세 유체 드레인 파이프(5)의 선단부의 배출구(20)는 케이싱(1)의 외부로 돌출되어 있다.
상기 역세 유체 드레인 파이프(5)는 케이싱(1)에 대하여 고정되어 있고, 그 기단부의 접속구부(19)에 대한 배출 파이프(11)의 접속부에는, 베어링 등의 축받이 기구가 개재되어 지지하는 동시에, 배출물이 여과되지 않은 유체에 섞이지 않도록 실(seal) 기구가 설치되어 있다. 따라서, 모터(16)를 회전 구동함으로써, 상기 접속구부(19)를 회전 지지부로 하여 상기 배출 파이프(11)와 접속구부(19)의 실을 유지하면서, 배출 파이프(11) 및 제1의 역세용 파이프(3a), 제2의 역세용 파이프(3b)가 화살표 P 방향으로 회전한다.
이와 같이 구성된 여과 장치는, 여과시에 있어서는, 대상 유체는 유체 입구(6)로부터 화살표 C와 같이 유입되고, 상부 및 하부의 설치판(8a, 8b)의 사이에 복수개 평행하게 형성된 필터 엘리먼트(2)의 양 단부(상단부 및 하단부)의 개구부로부터 유입하고, 이 필터 엘리먼트(2)를 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 통과하여 여과된다. 여과시에는, 필터 엘리먼트(2)의 안쪽에서 바깥쪽으로 0.05 MPa 정도의 차압까지 여과하는 것이 바람직하지만, 최대 0.5 MPa 정도의 차압이 걸리는 경우가 있다. 또한, 이 여과시의 제거 브러쉬(4)의 움직임에 대하여는 후술한다. 이 때, 플랑크톤이나 조류 등의 이물은 필터 엘리먼트(2)의 안쪽에 포착된다. 필터 엘리먼트(2)를 통과하여 여과된 유체는 유체 출구(7)로부터 화살표 D와 같이 외부로 유출된다.
상기 필터 엘리먼트(2)의 여과 성능을 유지 또는 회복하기 위한 역세시에 있어서는, 모터(16)를 회전 구동하여 샤프트(14)를 회전시켜, 이 샤프트(14)에 연결된 역세용 파이프(3a, 3b)를 회전 이동시키고, 각 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부에 타이밍을 어긋나게 하여 접속하고, 이 필터 엘리먼트(2)의 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 내외의 압력차로 유체가 흘러 역세한다. 역세시에는 필터 엘리먼트(2)의 바깥쪽에서 안쪽으로 최대 0.5 MPa 정도의 차압이 걸린다. 이 역세에 의하여 제거된 포착물은 배출 파이프(11)에 도입되고, 이 배출 파이프(11)의 하단부가 접속된 역세 유체 드레인 파이프(5)의 배출구(20)로부터 화살표 E와 같이 외부로 배출된다.
상기 역세시에 있어서는, 역세용 파이프(3a, 3b)가 각 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부에 타이밍을 어긋나게 하여 접속되지만, 그것을 위한 제1의 실시 형태로서, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 상기 역세용 파이프(3a, 3b)의, 필터 엘리먼트(2)의 양 단부의 개구부에 각각 접속하는 접속구에, 서로 이웃하는 두 개의 필터 엘리먼트(2)의 개구부를 덮는 길이로 다른 한쪽에 치우쳐서 뻗은 메크라 뚜껑(21, 22)을, 상기 필터 엘리먼트(2)의 상단부측과 하단부측에서 역대칭이 되도록 설치한 것이 있다.
도 2는 필터 엘리먼트(2)의 상단부측의 구조를 도시하는 설명도이며, 도 1에 도시하는 제1의 역세용 파이프(3a)에 대응하여, 역세 노즐(12a)의 접속구에 메크라 뚜껑(21a)이 설치되고, 역세 노즐(12b)의 접속구에 메크라 뚜껑(21b)이 설치되며, 역세 노즐(12c)의 접속구에 메크라 뚜껑(21c)이 설치되어 있다. 또한, 도 3은 필터 엘리먼트(2)의 하단부측의 구조를 나타내는 설명도이며, 도 1에 도시하는 제2의 역세용 파이프(3b)에 대응하고, 역세 노즐(13a)의 접속구에 메크라 뚜껑(22a)이 설치되고, 역세 노즐(13b)의 접속구에 메크라 뚜껑(22b)이 설치되며, 역세 노즐(13c)의 접속구에 메크라 뚜껑(22c)이 설치되어 있다. 또한, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 각 메크라 뚜껑(21a 내지 21c 및 22a 내지 22c)의 평면형은 배출 파이프(11)의 중심축을 중심으로 하는 원호상 판으로 이루어지고, 각각의 역세 노즐로부터 좌우로 뻗는 길이는 한쪽에 대하여 다른 한쪽이 짧게 되는 동시에, 상단부측과 하단부측에서 역대칭으로 되어 있다.
또한, 상기 필터 엘리먼트(2)의 상단부측과 하단부측에서 역대칭이 되도록 설치된 메크라 뚜껑(21, 22)은 상기 필터 엘리먼트(2)의 상단부측의 개구부에 역세용 파이프(3a)의 접속구를 접속한 상태에서, 하단부측의 개구부는 상기 메크라 뚜껑(22)의 다른 한쪽으로 치우쳐 뻗은 부분에서 막힌 상태가 되도록 형성되어 있다. 이에 의하여, 역세용 파이프(3a, 3b)가 각 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부에 타이밍을 어긋나게 하여 접속되게 되어 있다.
다음으로, 이와 같이 구성된 제1의 실시 형태에 의한 여과 장치의 여과시 및 역세시의 동작에 대하여, 도 4 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 도 4 내지 도 10은 도 2의 F－F선 단면도 및 도 3의 G－G선 단면도를 1장의 도면으로서 포개어 표시한 확대 단면도이다. 이 도 4 내지 도 10은, 도 2 및 도 3에 있어서 중심부로부터 3열째에 동심원 형태로 배열된 필터 엘리먼트(2) 중에서 이웃하는 3개의 필터 엘리먼트(2)를 도시한 것으로, 간략화를 위하여 상기 3개 중에서 중앙의 필터 엘리먼트(2)에 대하여만 동작을 설명한다.
도 4는 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부에, 제1 및 제2의 역세용 파이프(3a, 3b)의 역세 노즐이 걸쳐지지 않고, 중앙의 필터 엘리먼트(2)로 유체의 여과를 하고 있는 상태를 나타내고 있다. 이 때, 제1의 역세용 파이프(3a)의 역세 노즐(12c) 및 제2의 역세용 파이프(3b)의 역세 노즐(13c)은 좌측의 필터 엘리먼트(2)에 걸쳐져 있는 상태이며, 중앙의 필터 엘리먼트(2)에서는 역세가 시작되기 전 상태이다. 이 상태에서는, 도 1에 있어서 유체 입구(6)로부터 유입된 유체가 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부로부터 이 필터 엘리먼트(2) 내에 유입되고, 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 유체가 통과하여 여과된다. 이 경우, 필터 엘리먼트(2) 내에 설치된 제거 브러쉬(4)는 상단부 및 하단부의 개구부로부터 유입된 여과되지 않은 유체에 의해 눌려서, 이 필터 엘리먼트(2) 내의 흐름의 압력이 균형을 이루는 위치, 예를 들면 중간부에서 정지하고 있다.
도 5는, 도 4 상태로부터 제1 및 제2의 역세용 파이프(3a, 3b)가 도 2에 있어서 화살표 P 방향(도 3에 있어서는 화살표 Q 방향)으로 회전 이동하고, 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부에 제1의 역세용 파이프(3a)의 역세 노즐(12c)이 좌측으로 편심하여 일부가 걸쳐져서, 역세가 시작되는 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는, 역세 노즐(12c)로부터의 유체의 흡인에 의하여 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부로부터 역세 노즐(12c)에 유체가 흐르고, 필터 엘리먼트(2)의 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 유체가 흘러 역세가 시작된다. 여기서,「역세 노즐(12c)로부터의 유체의 흡인」이라고 설명하였지만, 이것은 역세 노즐(12c)측의 압력이 필터 엘리먼트(2) 내부의 압력보다 낮기 때문에, 그 압력 차로 역세 노즐(12c)로 향하는 흐름이 생기는 것을 의미한다. 이하, 본 명세서 중에서 「역세 노즐로부터의 유체의 흡인」이란, 「압력 차로 역세 노즐로 향하는 흐름이 생긴다」는 것을 의미한다.
이 경우, 필터 엘리먼트(2)의 하단부의 개구부는, 제2의 역세용 파이프(3b)의 역세 노즐(13c)의 근처에 설치된 메크라 뚜껑(22c)으로 막혀있지 않고, 그 간극으로부터 여과되지 않은 유체가 필터 엘리먼트(2) 내로 유입된다. 이 여과되지 않은 유체의 유입에 의하여 상향의 흐름이 생겨, 필터 엘리먼트(2) 내의 제거 브러쉬(4)는 중심축 봉(17)을 따라서 위쪽으로 밀어 올려지고, 그 외주부의 브러쉬모(4b)가 상기 필터 엘리먼트(2)의 상부의 내주면에 미끄러지면서 접촉하여, 그 표면에 부착된 포착물을 제거한다.
도 6은 도 5의 상태로부터 제1 및 제2의 역세용 파이프(3a, 3b)가 전술한 바와 같이 회전 이동하여, 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부에 제1의 역세용 파이프(3a)의 역세 노즐(12c)의 중심이 합치하여 접속되고, 하단부의 개구부는 제2의 역세용 파이프(3b)의 역세 노즐(13c)의 근처에 설치된 메크라 뚜껑(22c)로 완전하게 막혀서, 역세하고 있는 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는, 역세 노즐(12c)로부터의 유체의 흡인에 의하여 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부로부터 제1의 역세용 파이프(3a)에 유체가 흐르고, 필터 엘리먼트(2)의 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 유체가 흘러 역세가 실행된다. 이 경우, 필터 엘리먼트(2)의 하단부의 개구부는 메크라 뚜껑(22c)으로 막혀 있으므로, 필터 엘리먼트(2)의 하단부측에서 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 유입한 유체에 의하여, 제거 브러쉬(4)는 중심축 봉(17)에 따라서 최상방까지 밀어 올려져 상단부의 스토퍼(18)에 닿아서 정지한다.
스토퍼(18)에 닿아서 정지한 제거 브러쉬(4)는 필터 엘리먼트(2) 내의 유로를 좁히고 있으므로, 역세시의 유체의 흐름에 의한 압력(역세압)의 대부분이 상기 제거 브러쉬(4)에 걸린다. 그 때문에, 필터 엘리먼트(2)의 내주면에 접하는 브러쉬모(4b)가 역세압의 작용으로 휘어서, 이 필터 엘리먼트(2)의 내주면과의 사이에 간극이 생기고, 역세 유체가 상단부의 개구부로부터 역세 노즐(12c)로 흐른다. 이것에 의하여, 도 5에 도시하는 제거 브러쉬(4)의 이동에 의하여 필터 엘리먼트(2)의 내주면으로부터 제거된 포착물은, 역세 노즐(12c)을 거쳐 제1의 역세용 파이프(3a)로 흐른다. 그 후, 제거된 포착물과 역세 유체는, 도 1에 나타내는 배출 파이프(11)를 지나 역세 유체 드레인 파이프(5)로 보내져서 외부로 배출된다.
도 7은, 도 6 상태로부터 제1 및 제2의 역세용 파이프(3a, 3b)가 전술한 바와 같이 회전 이동하고, 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부에 제1의 역세용 파이프(3a)의 역세 노즐(12c)이 우측으로 편심하여 일부가 걸쳐지고, 하단부의 개구부에는 제2의 역세용 파이프(3b)의 역세 노즐(13c)이 좌측으로 편심하여 일부가 걸쳐져서, 일시적으로 상하로 역세하는 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는, 역세 노즐(12c)로부터의 유체의 흡인에 의하여 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부로부터 제1의 역세용 파이프(3a)에 유체가 흐르고, 한편, 역세 노즐(13c)로부터의 유체의 흡인에 의하여 필터 엘리먼트(2)의 하단부의 개구부로부터 제2의 역세용 파이프(3b)로 유체가 흐르고, 필터 엘리먼트(2)의 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 유체가 흘러 역세가 실행된다. 그 밖에는, 도 6의 경우와 마찬가지로 동작한다.
도 8은, 도 7의 상태로부터 제1 및 제2의 역세용 파이프(3a, 3b)가 전술한 바와 같이 회전 이동하고, 필터 엘리먼트(2)의 하단부의 개구부에 제2의 역세용 파이프(3b)의 역세 노즐(13c)이 우측으로 편심하여 걸쳐져서, 필터 엘리먼트(2)의 하단부측으로부터 역세를 하고 있는 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는, 역세 노즐(13c)로부터의 유체의 흡인에 의하여 필터 엘리먼트(2)의 하단부의 개구부로부터 역세 노즐(13c)에 유체가 흐르고, 필터 엘리먼트(2)의 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 유체가 흘러 역세가 시작된다. 이 경우, 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부는 제1의 역세용 파이프(3a)의 역세 노즐(12c)의 근처에 설치된 메크라 뚜껑(21c)이 화살표 P 방향으로 이동하여 일부 개방되고, 그 간극으로부터 여과되지 않은 유체가 필터 엘리먼트(2) 내로 유입된다. 이 여과되지 않은 유체의 유입에 의하여 하향 흐름이 생겨, 필터 엘리먼트(2) 내의 제거 브러쉬(4)는 중심축 봉(17)에 따라서 아래쪽으로 눌린다. 이 때, 제거 브러쉬(4)는 그 외주부의 브러쉬모(4b)가 상기 필터 엘리먼트(2)의 하부의 내주면에 미끄러지면서 접촉하여, 그 표면에 부착된 포착물을 제거한다.
도 9는, 도 8의 상태로부터 제1 및 제2의 역세용 파이프(3a, 3b)가 전술한 바와 같이 회전 이동하고, 필터 엘리먼트(2)의 하단부의 개구부에 제2의 역세용 파이프(3b)의 역세 노즐(13c)이 우측으로 편심하여 걸쳐지고, 필터 엘리먼트(2)의 하단부의 개구부로부터 역세 노즐(13c)에 유체가 흘러, 필터 엘리먼트(2)의 하단부측으로부터 역세가 속행되고 있는 상태를 도시하고 있다. 이 경우, 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부는, 제1의 역세용 파이프(3a)의 역세 노즐(12c)의 근처에 설치된 메크라 뚜껑(21c)이 화살표 P 방향으로 이동하여 반이 열린 상태로 되고, 그 개구 부분에서 여과되지 않은 유체가 필터 엘리먼트(2) 내로 유입된다. 이 여과되지 않은 유체의 유입에 의하여 하향 흐름이 생겨 필터 엘리먼트(2) 내의 제거 브러쉬(4)는 중심축 봉(17)을 따라서 최하방까지 눌려서 내려가고, 하단부의 스토퍼(18)에 닿아서 정지한다.
스토퍼(18)에 닿아서 정지한 제거 브러쉬(4)는 필터 엘리먼트(2) 내의 유로를 좁히고 있으므로, 역세시의 유체의 흐름에 의한 압력(역세압)의 대부분이 상기 제거 브러쉬(4)에 걸린다. 그 때문에, 필터 엘리먼트(2)의 내주면에 접하는 브러쉬모(4b)가 역세압의 작용에 의하여 휘어져, 이 필터 엘리먼트(2)의 내주면과의 사이에 간극이 생기고, 역세 유체가 하단부의 개구부로부터 역세 노즐(13c)로 흐른다. 이에 의하여, 도 8에 도시하는 제거 브러쉬(4)의 이동에 의하여 필터 엘리먼트(2)의 내주면으로부터 제거된 포착물은 역세 노즐(13c)를 거쳐 제2의 역세용 파이프(3b)로 흐른다. 그 후, 제거된 포착물과 역세 유체는 도 1에 도시하는 배출 파이프(11)를 지나 역세 유체 드레인 파이프(5)로 보내져서 외부로 배출된다.
도 10은, 도 9의 상태로부터 제1 및 제2의 역세용 파이프(3a, 3b)가 전술한 바와 같이 회전 이동하고, 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부에, 제1 및 제2의 역세용 파이프(3a, 3b)의 역세 노즐이 걸쳐지지 않고, 중앙의 필터 엘리먼트(2)에서 유체의 여과를 실행하고 있는 상태를 나타내고 있다. 이 경우, 제1의 역세용 파이프(3a)의 역세 노즐(12c) 및 제2의 역세용 파이프(3b)의 역세 노즐(13c)은 우측의 필터 엘리먼트(2)에 걸쳐져 있는 상태이며, 우측의 필터 엘리먼트(2)에서는 역세를 실행하고 있는 상태이다. 이 상태에서는, 중앙의 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부를, 제1의 역세용 파이프(3a)의 역세 노즐(12c)의 근처에 설치된 메크라 뚜껑(21c)이 덮지 않고, 또한, 하단부의 개구부를, 제2의 역세용 파이프(3b)의 역세 노즐(13c)의 근처에 설치된 메크라 뚜껑(22c)이 덮지 않고 있다. 이 때, 도 1에 있어서, 유체 입구(6)로부터 유입한 유체가 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부로부터 이 필터 엘리먼트(2) 내로 유입되어, 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 유체가 통과하여 여과된다. 상기 필터 엘리먼트(2) 내에 설치된 제거 브러쉬(4)는 하단부의 개구부로부터 유입한 유체에 의하여 도 9의 상태보다 밀어 올려지는 동시에, 상단부의 개구부로부터 유입한 유체에 의하여 밀려서, 이 필터 엘리먼트(2) 내의 흐름의 압력이 균형을 이루는 위치, 예를 들면 중간부에서 정지한다.
이후, 각 필터 엘리먼트(2)에서는, 도 4 내지 도 10에 도시하는 여과 및 역세의 동작을 실행한다. 또한, 이상에서는, 도시한 3개 나란히 배열된 것 중에서 중앙의 필터 엘리먼트(2)에 대한 동작만을 설명하였지만, 이웃하는 좌측 및 우측의 필터 엘리먼트(2)에 대하여는, 제1 및 제2의 역세용 파이프(3a, 3b)가 도 2에 있어서 화살표 P 방향(도 3에 있어서는 화살표 Q 방향)으로 회전 이동함에 따라서, 중앙의 필터 엘리먼트(2)에 있어서의 여과 및 역세의 동작과 동일한 동작을 차례로 진행하게 되어 있다.
도 11은, 제2의 실시 형태에 의한 여과 장치를 도시하는 주요부 확대 설명도이다. 이 실시 형태는, 상기 각 필터 엘리먼트(2)의 길이 방향의 중간부(예를 들면, 길이의 1/2의 위치)에, 이 필터 엘리먼트(2) 내에서의 유체의 흐름을 제한하는 동시에 일부 허용하는 구조로 된 칸막이 부재(23)를 설치하고, 상기 포착물 제거구(4)를 상기 칸막이 부재(23)를 경계로 하여 필터 엘리먼트(2) 내의 일단 개구부측과 타단 개구부측에 설치한 것이다.
상기 칸막이 부재(23)는 필터 엘리먼트(2)의 중간부에서 그 내부를 흐르는 유체(특히 역세시의 유체)에 저항을 일으키게 하는 것으로, 이 필터 엘리먼트(2)의 내경보다 작은 외경을 가진 원반상으로 형성되고, 중심축 봉(17)의 길이 방향의 예를 들면 1/2의 위치에, 상하에 스토퍼(18, 18)를 설치하여 고정되어 있다. 이 경우, 상기 칸막이 부재(23)의 외주연과 필터 엘리먼트(2)의 내주면의 사이에는 간극(g)이 형성되고, 이 간극(g)에 의하여 칸막이 부재(23)의 상하 간에 필터 엘리먼트(2) 내에서의 유체의 흐름이 일부 허용된다.
또한, 상기 칸막이 부재(23)의 구조는, 도 11에 도시하는 것에 한정되지 않고, 도 12에 도시하는 바와 같이, 원반 형태의 부재의 외경을 필터 엘리먼트(2)의 내경과 동일한 것으로 하여 흐름을 차단하는 한편, 원반상의 부재의 적당한 위치에 오리피스(24)를 1개 또는 복수 개 형성하여도 좋다. 이 경우에는, 오리피스(24)에 의하여 칸막이 부재(23)의 상하 간에 필터 엘리먼트(2) 내에서의 유체의 흐름이 일부 허용된다. 또한, 상기 오리피스(24)는 원반 형태의 부재의 외주연에 가까운 위치에서, 원주 방향에 소정의 간격을 두고 복수 개 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 도 11에 도시하는 바와 같이, 상기 칸막이 부재(23)를 경계로 하여, 그 상하에는 제1의 포착물 제거구(4A)와 제2의 포착물 제거구(4B)가 설치되어 있다. 이러한 포착물 제거구(4A, 4B)는, 전술한 도 4에 도시하는 바와 같이, 브러쉬 본체(4a)의 외주부에 브러쉬모(4b)를 심은 제거 브러쉬이다. 또한, 제1의 제거 브러쉬(4 A)는 상기 칸막이 부재(23)와 필터 엘리먼트(2)의 상단부에 설치된 스토퍼(18)의 사이에 상하로 이동하고, 제2의 제거 브러쉬(4 B)는 상기 칸막이 부재(23)와 필터 엘리먼트(2)의 하단부에 설치된 스토퍼(18)의 사이에 상하로 이동하게 되어 있다.
도 11에 도시하는 제2의 실시 형태에 의한 여과 장치에서는, 제1의 실시 형태에 있어서 도 2 및 도 3에 도시한, 역세용 파이프(3a, 3b)의 역세 노즐(12, 13)의 가까이에 설치한 메크라 뚜껑(21, 22)은 불필요하다. 상기 메크라 뚜껑(21, 22) 대신에, 도 11에 도시하는 칸막이 부재(23)를 설치하였기 때문이다. 이 칸막이 부재(23)의 존재에 의하여, 후술하는 바와 같이, 필터 엘리먼트(2)의 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 흐르는 역세류를 만들어 낼 수 있다.
이 경우, 도 13 및 도 14에 도시하는 바와 같이, 도 1에 도시하는 배출 파이프(11)의 상단부 또는 하단부에 연결된 제1 또는 제2의 역세용 파이프(3a, 3b)는 배출 파이프(11)에 대한 설치 각도가 복수의 필터 엘리먼트(2)의 배열 피치에 따라 적절한 양(예를 들면 90도)만큼 어긋나 있다. 이것에 의하여, 도 1에 도시하는 모터(16)를 회전 구동하여 제1의 역세용 파이프(3a) 및 제2의 역세용 파이프(3b)를 회전시킴으로써, 각 필터 엘리먼트(2)의 양 단부(상단부 및 하단부)의 개구부에, 제1의 역세용 파이프(3a)측의 역세 노즐(12)과 제2의 역세용 파이프(3b)측의 역세 노즐(13)이 타이밍을 어긋나게 하여 접속되게 된다. 즉, 특정의 필터 엘리먼트(2)에 대하여 보면, 그 상단부의 개구부로부터의 역세와 하단부의 개구부로부터의 역세를 동시에 실시하지 않게 구성되어 있다. 이 경우, 상기 배출 파이프(11)에 대한 제1 또는 제2의 역세용 파이프(3a, 3b)의 설치 각도의 어긋남은 90도에 한정되지 않고, 특정의 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부로부터의 역세와, 하단부의 개구부로부터의 역세를 동시에 실시하지 않는 것이면, 복수의 필터 엘리먼트(2)의 배열피치에 따라서, 예를 들면 30도, 45도, 60도 등이어도 좋다.
다음으로, 이와 같이 구성된 제2의 실시 형태에 의한 여과 장치의 여과 시 및 역세시의 동작에 대하여, 도 11 및 도 15 내지 도 17을 참조하여 설명한다. 도 11 및 도 15 내지 도 17은, 도 13의 H－H선 단면도를 확대하여 표시한 단면도이다.이 도 11 및 도 15 내지 도 17은, 도 13에 대하여 중심부로부터 3열째에 동심원 형태로 배열된 필터 엘리먼트(2) 중에서 서로 이웃하는 3개의 필터 엘리먼트(2)를 도시한 것으로, 간략화를 위하여 상기 3개 중에서 중앙의 필터 엘리먼트(2)에 대해서만 동작을 설명한다. 또한, 각 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부에, 제1의 역세용 파이프(3a)측의 역세 노즐(12)과 제2의 역세용 파이프(3b)측의 역세 노즐(13)이 동시에 접속되는 경우는 없고, 다른 타이밍에 접속된다. 또한, 각 필터 엘리먼트(2)에 있어서의 여과 및 역세는 상하 모두 완전히 동일하게 실시되므로, 이하의 설명에서는 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부로부터의 여과 및 역세에 대해서만 설명한다.
도 11은, 중앙의 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부에, 제1 및 제2의 역세용 파이프(3a, 3b)의 역세 노즐이 걸쳐져 있지 않고, 그 필터 엘리먼트(2)에서 유체의 여과를 하고 있는 상태를 나타내고 있다. 이 때, 중앙의 필터 엘리먼트(2)는 역세가 시작되기 전의 상태이다. 이 상태에서는, 도 1에 있어서 유체 입구(6)으로부터 유입한 유체가 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부로부터 이 필터 엘리먼트(2) 내에 유입되어, 상하 모두 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 유체가 통과하여 여과된다. 이 경우, 필터 엘리먼트(2) 내에 설치된 제1 및 제2의 제거 브러쉬(4A, 4B)는, 상단부 및 하단부의 개구부로부터 유입된 여과되지 않은 유체에 의하여 밀려 칸막이 부재(23)측으로 이동하고, 그 상하에 설치된 스토퍼(18)에 닿아서 정지한다.
도 15는, 도 11의 상태로부터 제1의 역세용 파이프(3a)가 도 13에 있어서 화살표 P 방향으로 회전 이동하고, 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부에 제1의 역세용 파이프(3a)의 역세 노즐(12c)이 좌측으로 편심하여 걸쳐져서, 상부에서 역세가 시작된 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는, 역세 노즐(12c)로부터의 유체의 흡인에 의하여 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부로부터 역세 노즐(12c)에 유체가 흐르고, 필터 엘리먼트(2)의 상부에서 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 유체가 흘러 역세가 시작된다. 이 경우, 필터 엘리먼트(2)의 하단부의 개구부는 모두 열린 상태이며, 그 개구부에서 여과되지 않은 유체가 필터 엘리먼트(2) 내로 유입된다. 이 여과되지 않은 유체의 유입에 의해 상향 흐름이 생기고, 칸막이 부재(23)의 아래 쪽의 제거 브러쉬(4B)는, 계속해서 스토퍼(18)에 눌려 정지되어 있다. 아울러 필터 엘리먼트(2)의 하부에서는, 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 유체가 통과하여 여과가 속행되고 있다.
이 때, 칸막이 부재(23)의 외주연과 필터 엘리먼트(2)의 내주면과의 사이에 형성된 간극(g)을 지나, 상기 하단부의 개구부로부터 유입된 여과되지 않은 유체가 칸막이 부재(23)보다 위쪽으로 흘러 제1의 제거 브러쉬(4A)를 밀어 올린다. 이 위쪽의 제거 브러쉬(4A)는 중심축 봉(17)을 따라서 위쪽으로 밀어올려져서 그 외주부의 브러쉬모(4b)가 상기 필터 엘리먼트(2)의 내주면에 미끄러지면서 접촉하여, 그 표면에 부착된 포착물을 제거한다.
여기서, 제2의 실시 형태에 있어서, 칸막이 부재(23)가 필터 엘리먼트(2) 내에서의 유체의 흐름을 일부 허용하는 구조로 되어 있는 것은, 도 15에 도시하는 바와 같이 필터 엘리먼트(2)의 상부에서 역세가 시작되었을 때에, 하단부의 개구부로부터 유입된 여과되지 않은 유체가 직접 상단부의 개구부를 경유하여 역세 노즐(12c)에 흘러들지 않게 하기 위함이다. 즉, 칸막이 부재(23)의 외주연과 필터 엘리먼트(2)의 내주면과의 사이에 형성된 간극(g)으로 인해 좁아져 있음으로 인해 저항을 받게 되고, 역세 노즐(12c)로부터의 유체의 흡인에 대하여 차압이 발생하여 역세를 실시할 수 있게 된다. 이것은, 역세 유체 드레인 파이프(5)(도 1 참조)측 또는 역세 노즐(12c)측의 압력이 필터 엘리먼트(2) 내부의 압력보다 낮기 때문에, 상기 칸막이 부재(23)의 외주연과 필터 엘리먼트(2)의 내주면과의 사이의 간극(g)을 통과하는 흐름이 생기는 것을 의미한다(도 16에 대하여도 동일하다).
도 16은, 도 15 상태로부터 제1의 역세용 파이프(3a)가 전술한 바와 같이 회전 이동하고, 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부에 제1의 역세용 파이프(3a)의 역세 노즐(12c)이 우측으로 편심하여 걸쳐지고, 상부에서 역세를 속행하고 있는 상태를 나타내고 있다. 이 경우에도, 필터 엘리먼트(2)의 하단부의 개구부는 모두 열린 상태이며, 그 개구부에서 여과되지 않은 유체가 필터 엘리먼트(2) 내에 유입된다. 이 여과되지 않은 유체의 유입에 의해 상향 흐름이 생겨, 칸막이 부재(23)의 아래 쪽의 제거 브러쉬(4B)는 계속 스토퍼(18)에 눌려서 정지되어 있다. 또한, 필터 엘리먼트(2)의 하부에서는, 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 유체가 통과하여 여과가 속행되고 있다.
이 상태에서는, 역세 노즐(12c)로부터의 유체의 흡인에 의하여 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부로부터 제1의 역세용 파이프(3a)에 유체가 흐르는 동시에, 필터 엘리먼트(2)의 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 유체가 흘러 역세가 실행된다. 이 때, 칸막이 부재(23)의 외주연과 필터 엘리먼트(2)의 내주면과의 사이의 간극(g)을 지나, 상기 하단부의 개구부로부터 유입된 여과되지 않은 유체가 칸막이 부재(23)보다 위쪽으로 흘러 제1의 제거 브러쉬(4A)를 밀어올린다. 중심축 봉(17)을 따라서 위쪽으로 밀어 올려진 위쪽의 제거 브러쉬(4A)는 역세에 의하여 생긴 유체의 흐름에 밀려 그 외주부의 브러쉬모(4b)가 상기 필터 엘리먼트(2)의 내주면에 미끄러지면서 접촉하여, 그 표면에 부착된 포착물을 제거하면서 중심축 봉(17)에 따라서 최상방까지 밀어 올려져서, 상단부의 스토퍼(18)에 닿아서 정지한다.
상기 스토퍼(18)에 닿아서 정지한 제1의 제거 브러쉬(4A)는 필터 엘리먼트(2) 내의 유로가 좁아져 있으므로, 역세시의 유체의 흐름에 의한 압력(역세압)의 대부분이 상기 제거 브러쉬(4A)에 걸린다. 그 때문에, 필터 엘리먼트(2)의 내주면에 접하는 브러쉬모(4b)가 역세압의 작용에 의하여 휘어서, 이 필터 엘리먼트(2)의 내주면과의 사이에 간극이 생겨, 역세 유체가 상단부의 개구부로부터 역세 노즐(12c)에 흐른다. 이에 의하여, 도 15에 도시하는 제1의 제거 브러쉬(4A)의 이동에 의하여 필터 엘리먼트(2)의 내주면으로부터 제거된 포착물은, 역세 노즐(12c)을 통하여 제1의 역세용 파이프(3a)에 흐른다. 그 후, 제거된 포착물과 역세 유체는, 도 1에 도시하는 배출 파이프(11)를 지나 역세 유체 드레인 파이프(5)로 보내지고, 외부로 배출된다.
도 17은, 도 16의 상태로부터 제1의 역세용 파이프(3a)가 전술한 바와 같이 회전 이동하고, 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부로부터 제1의 역세용 파이프(3a)의 역세 노즐(12c)이 벗어나서 역세가 종료되고, 중앙의 필터 엘리먼트(2)에서 유체의 여과를 하고 있는 상태를 나타내고 있다. 이 경우, 제1의 역세용 파이프(3a)의 역세 노즐(12c)은, 우측의 필터 엘리먼트(2)에 걸쳐져 있는 상태이며, 우측의 필터 엘리먼트(2)의 상부에서는 역세를 실행하고 있는 상태이다. 이 상태에서는, 중앙의 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부는 모두 열려 있다. 이 때, 도 1에 있어서 유체 입구(6)로부터 유입한 유체가 필터 엘리먼트(2)의 상단부 및 하단부의 개구부로부터 이 필터 엘리먼트(2) 내로 유입되어, 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 유체가 통과하여 여과된다. 상기 필터 엘리먼트(2) 내의 제1의 제거 브러쉬(4A)는 상단부의 개구부로부터 유입한 유체에 의해서 밀려, 도 16의 상태보다 눌려서 아래로 내려지고, 칸막이 부재(23)의 위쪽의 스토퍼(18)까지 이동하여 정지한다.
이후, 각 필터 엘리먼트(2)에서는, 도 11 및 도 15 내지 도 17에 도시하는 여과 및 역세의 동작을 실행한다. 또한, 이상에서는, 각 필터 엘리먼트(2)의 상단부의 개구부로부터의 여과 및 역세에 대하여만 설명하였지만, 하단부의 개구부로부터의 여과 및 역세도 완전히 동일하게 행해진다. 또한, 도시한 3개 나란히 배열된 것 중에서 중앙의 필터 엘리먼트(2)에 대하여만 동작을 설명하였지만, 서로 이웃하는 좌측 및 우측의 필터 엘리먼트(2)에 대하여는 제1 및 제2의 역세용 파이프(3a, 3b)가 도 13에 있어서 화살표 P 방향(도 14에 있어서는 화살표 Q 방향)으로 회전이동함에 따라서, 중앙의 필터 엘리먼트(2)에 있어서의 여과 및 역세의 동작과 동일한 동작을 차례로 진행하게 되어 있다.
또한, 이상의 설명에서는, 포착물 제거구(4)로서 제거 브러쉬의 예를 예시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 필터 엘리먼트(2)의 안쪽에서, 여과시 또는 역세시의 유체의 흐름에 의하여 그 축 방향으로 이동하여, 외주부의 부재가 상기 필터 엘리먼트(2)의 내주면에 미끄러지면서 접촉하여 포착물을 제거할 수 있다면, 예를 들면, 날 모양 또는 주걱 모양으로 형성된 금속제, 수지제 또는 고무제의 스크레이퍼 등이어도 좋다.
1 케이싱
2 필터 엘리먼트
3a 제1의 역세용 파이프
3b 제2의 역세용 파이프
4, 4A, 4B 포착물 제거구(제거 브러쉬)
4a 브러쉬 본체
4b 브러쉬모
5 역세 유체 드레인 파이프
6 유체 입구
7 유체 출구
8a, 8b 설치판
9 원통 벽
10 설치판의 관통공
11 배출 파이프
12a, 12b, 12c 제1의 역세용 파이프의 역세 노즐
13a, 13b, 13c 제2의 역세용 파이프의 역세 노즐
17 중심축 봉
18 스토퍼
20 역세 유체 드레인 파이프의 배출구
21a, 21b, 21c 제1의 역세용 파이프의 메크라 뚜껑
22a, 22b, 22c 제2의 역세용 파이프의 메크라 뚜껑
23 칸막이 부재
24 오리피스
g 간극

Claims (6)

  1. 외부로부터 유체가 유입하는 유체 입구를 가진 동시에, 내부에서 여과된 유체를 외부로 유출하는 유체 출구를 가진 케이싱과,
    상기 케이싱의 내부에 복수 평행하게 설치되고, 길이 방향의 양 단부가 개구되어, 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 유체가 통과하여 여과하는 통 모양의 필터 엘리먼트와,
    상기 복수의 필터 엘리먼트의 양 단부의 개구부에 타이밍을 어긋나게 하여 접속되어, 이 필터 엘리먼트의 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 유체를 흘려 역세하는 한 쌍의 역세용 파이프와,
    상기 각 필터 엘리먼트의 내부에 설치되고, 여과시 또는 역세시에 생기는 축 방향의 유체의 흐름에 의하여 이 필터 엘리먼트 내를 그 축 방향으로 상기 양 단부의 사이에서 이동하고, 상기 필터 엘리먼트의 내주면과 미끄러지면서 접촉하여 포착물을 제거하는 브러쉬모를 브러쉬 본체의 외주부에 심은 제거 브러쉬와,
    상기 한 쌍의 역세용 파이프의 배출측에 접속되고, 상기 필터 엘리먼트의 역세시의 유체의 흐름에 의한 상기 제거 브러쉬의 이동에 의하여 제거된 포착물을 상기 케이싱의 외부로 배출하는 역세 유체 드레인 파이프를 구비하고,
    상기 브러쉬모는 상기 한 쌍의 역세용 파이프 중 한쪽이 상기 필터 엘리먼트의 일단부쪽의 개구에 접속되어, 상기 제거 브러쉬가 상기 일단부까지 이동하였을 때, 상기 필터 엘리먼트 내를 상기 일단부의 개구를 향하여 흐르는 유체의 압력에 의하여 상기 필터 엘리먼트의 내주면과 상기 브러쉬모 사이에 틈이 생기도록 휘는 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필터 엘리먼트의 양 단부의 개구에 각각 접속되는 상기 한 쌍의 역세용 파이프의 접속구에, 서로 이웃하는 두 개의 필터 엘리먼트의 개구를 덮는 길이로 한쪽으로 치우쳐서 뻗은 메크라 뚜껑을, 상기 한 쌍의 역세용 파이프 중 한쪽에서는 상기 서로 이웃하는 두 개의 필터 엘리먼트 중 한쪽의 개구에 치우쳐서 뻗고, 상기 한 쌍의 상기 역세용 파이프 중 다른 한쪽에서는 상기 서로 이웃하는 두 개의 필터 엘리먼트 중 다른 한쪽의 개구에 치우쳐서 뻗도록 설치한 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 한 쌍의 역세용 파이프의 상기 메크라 뚜껑은, 상기 한 쌍의 역세용 파이프 중 한쪽의 접속구를 상기 필터 엘리먼트의 일단부측의 개구에 접속할 때에, 상기 역세용 파이프 중 다른 한쪽의 상기 메크라 뚜껑이 한쪽으로 치우쳐서 뻗은 부분에서 상기 필터 엘리먼트의 타단부측 개구를 막은 상태가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 각 필터 엘리먼트의 길이 방향의 중간부에, 이 필터 엘리먼트 내에서의 유체의 흐름을 제한하는 동시에 일부 허용하는 구조로 한 칸막이 부재를 설치하고, 상기 제거 브러쉬를 상기 칸막이 부재를 경계로 이 필터 엘리먼트 내의 일단 개구부측과 타단 개구부측에 설치한 것을 특징으로 하는 여과 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
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