WO2017010144A1 - フィルタエレメント、逆洗型ろ過装置、及びフィルタエレメントのろ過方法及び逆洗方法 - Google Patents

フィルタエレメント、逆洗型ろ過装置、及びフィルタエレメントのろ過方法及び逆洗方法 Download PDF

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WO2017010144A1
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WO
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filter medium
medium part
filter element
filter
fluid
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PCT/JP2016/063447
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堯人 西田
謙一 己斐
山田　典生
崇 松尾
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神奈川機器工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
    • B01D29/66—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps
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Definitions

  • the present invention relates to a filter element, a backwash type filtration device provided with the filter element,
  • the present invention also relates to a filtering method and backwashing method for a filter element.
  • a conventional backwashing type filtration apparatus is provided with a shelf plate 100 for partitioning the interior of the housing into upper and lower areas inside a hollow cylindrical housing (not shown).
  • the filter element 110 is mounted.
  • the lower area A1 formed by partitioning the shelf 100 is provided with an inlet (not shown) for allowing fluid to flow into the housing, and the upper area formed by partitioning the shelf 100.
  • A2 is provided with an outlet (not shown) for discharging the filtered fluid.
  • the filter element 110 includes a filter medium part 111 formed in a hollow cylindrical shape penetrating both ends, and an upper lid 112 that seals one end (upper end) thereof, and the other end (lower end) is a shelf.
  • a filter medium part 111 formed in a hollow cylindrical shape penetrating both ends
  • an upper lid 112 that seals one end (upper end) thereof, and the other end (lower end) is a shelf.
  • the inner diameter of the filter medium part 111 and the inner diameter of the through hole 100a are the same length, and the filter medium part 111 has a shelf so that its inner peripheral surface is flush with the inner surface of the through hole 100a. Attached to the plate 100.
  • the fluid which flows in from the inlet provided in lower area A1 of the housing flows into the inside (inside) of the filter medium part 111 from the through hole 100a formed in the shelf board 100, and then the inside of the filter medium part 111 It is filtered by passing from the outside to the outside, and is discharged from an outlet provided in the upper area A2 of the housing.
  • arrows 131 and 132 in the figure indicate the flow direction of the fluid to be filtered.
  • the backwashing type filtration device is provided with a backwashing arm (backwashing pipe) 120 and a drive mechanism (not shown) for driving the backwashing arm 120.
  • the element 110 can be cleaned.
  • One end of the backwash arm 120 abuts on the lower surface of the shelf 100 and the other end (not shown) is connected to a fluid outlet (not shown) for sewage.
  • the backwash arm 120 is operated by the driving mechanism, and one end portion thereof is disposed at any position of the plurality of through holes 100a formed in the shelf plate 100, and a plurality of filters are disposed through the through holes 100a. It is connected to one of the elements 110.
  • backwashing is performed as follows. With respect to the filter element 110 connected to the backwash arm 120, the fluid outside the filter medium part 111 (fluid flowing in the upper area A2) flows into the filter medium part 111 and flows out to the backwash arm. Thereby, the filter element 110 is backwashed.
  • the direction of backwashing is the direction indicated by arrows 141 and 142 in the figure (the direction from the outside to the inside of the filter element 110), and is opposite to the normal filtration direction.
  • mold filtration apparatus which performs the backwash process similar to the above is disclosed by patent document 1, for example.
  • the above-described backwash type filtration device of the prior art has a technical problem that due to the structure of the filter element, the entire filter element cannot be efficiently filtered.
  • the conventional backwash type filtration apparatus generates a strong linear flow from the lower side to the upper side of the filter element 110 during the filtration.
  • On the lower side of the filter element 110 almost no flow from the inner side to the outer side of the filter element 110 (filter medium part 111) occurs, and on the upper side of the filter element 110, the filter element 110 (filter medium part 111) moves from the inner side to the outer side.
  • the flow to head is generated intensively.
  • the backwash type filtration device of the prior art the filtration is performed intensively above the filter element 110, the efficient filtration of the entire filter element 110 cannot be performed, and the filter element 110 is blocked in a short time. There is a technical problem that the phenomenon occurs.
  • the flow in the central axis direction of the filter element 110 (filter material part 111) hardly occurs on the upper side of the filter element 110 during backwashing.
  • a flow from the outside to the inside of the filter element 110 (so-called backwashing flow) hardly occurs on the upper side of the filter element 110 during backwashing.
  • On the lower side of the filter element 110 a flow from the outside of the filter element 110 toward the inside of the filter element 110 is intensively generated.
  • This invention is made
  • the objective is to provide the filter element and backwashing type
  • the objective of this invention is providing the filtration method and backwashing method of the filter element which can perform the efficient filtration in the whole filter element.
  • the present invention made to solve the above problems is a filter element that is attached to a filtration device and filters the fluid flowing in the device, and a filter medium part formed in a hollow cylindrical shape with both ends penetrating; An upper lid for closing the upper end of the filter medium; and a swirl flow generating section for converting a fluid flowing into the filter medium into a swirl flowing spirally along the inner peripheral surface of the filter medium.
  • the swirl flow generating section may be configured by a spiral blade that is installed inside the filter medium section and extends spirally in the central axis direction of the filter medium section.
  • the swirl flow generating unit may include a support column installed inside the filter medium part and extending in a central axis direction of the filter medium part, and a screw propeller supported by the support column.
  • the screw propeller may be configured to rotate with the support column serving as a rotation center.
  • the screw of a ship, the propeller of an aircraft, the ventilation fan of an air blower (a ventilation fan, an electric fan, etc.) etc. are applied to a screw propeller.
  • the filter element of the filtration device is provided with a configuration in which a swirl flow generating portion that converts the fluid flowing into the filter medium portion into a swirl flow that spirally flows along the inner peripheral surface of the filter medium portion is provided.
  • a swirl flow generating portion that converts the fluid flowing into the filter medium portion into a swirl flow that spirally flows along the inner peripheral surface of the filter medium portion.
  • the fluid flowing into the inside (inner side) of the filter element becomes a flow (swirl flow) along the inner wall surface (inner circumferential surface) of the filter element. Generation of a strong linear flow toward the side is suppressed.
  • the flow distribution from the inside to the outside of the filter element is made uniform throughout the filter element, and efficient filtration is realized throughout the filter element.
  • the filter element when the filter element is backwashed, the fluid flowing into the inside (inner side) of the filter element becomes a flow along the inner wall surface (inner peripheral surface) of the filter element. Effectively removes the solid foreign substances adhering to and depositing on the inner wall surface of the filter element. Moreover, according to the said structure, when backwashing, it is suppressed that the flow of the fluid from the exterior to the inside of a filter element concentrates below the filter element.
  • the present invention also includes a substantially hollow cylindrical housing that houses a plurality of filter elements, and backwash type filtration that performs backwashing of the filter elements in order while filtering the fluid flowing from the outside of the housing.
  • a device that divides the interior of the housing into two areas, an upper area and a lower area; an apparatus inlet that is formed on the lower side of the housing and allows a fluid to be filtered to flow into the lower area;
  • a device outlet that is formed on the upper side of the housing and discharges the filtered fluid from the upper area, a rotary shaft that is disposed at the center of the housing and is formed to be rotatable, and is connected to the rotary shaft.
  • a backwash arm that operates in accordance with the rotation of the rotary shaft, the shelf plate has a plurality of through holes, and the filter element has both ends penetrating therethrough.
  • a filter medium part formed in a hollow cylindrical shape, an upper lid part that closes the upper end part of the filter medium part, and a fluid flowing into the filter medium part into a swirling flow that spirally flows along the inner peripheral surface of the filter medium part.
  • the filter medium part is attached to the upper surface of the shelf plate with its lower end aligned with a through-hole formed in the shelf plate, and the backwash arm
  • the one end portion moves while abutting against the lower surface of the shelf plate, is connected to one of the plurality of through holes, and communicates with the inside of the filter medium portion aligned with the connected through hole.
  • the fluid flowing in from the apparatus inlet flows from the lower end part of the filter medium part through the through hole, and the inflowed fluid generates the swirling flow.
  • the flow is converted into the swirl flow by the part and filtered through the outer peripheral part from the inside of the filter medium part while turning along the inner peripheral surface of the filter medium part, and the filtered fluid is discharged from the apparatus outlet.
  • fluid flowing outside the filter medium part and in the upper area flows into the inside of the filter medium part through the outer periphery of the filter medium part.
  • the inflowing fluid is converted into the swirling flow by the swirling flow generating section and flows to the backwash arm while swirling along the inner peripheral surface of the filter medium section. .
  • the present invention is also a fluid filtration method using a filter element that is attached to a filtration device and filters the fluid flowing in the device, wherein the filter element is formed in a hollow cylindrical shape having both ends penetrating therethrough. And an upper lid portion that closes the upper end portion of the filter medium portion, fluid is caused to flow into the filter medium portion from the lower end portion of the filter medium portion, and the flowed-in fluid is an inner peripheral surface of the filter medium portion.
  • the fluid is filtered by passing the outer peripheral portion from the inside of the filter medium portion while being spirally swirled along the inner peripheral surface of the filter medium portion.
  • the present invention is a method of backwashing a filter element that is attached to a filtration device and filters a fluid flowing in the device, wherein the filter element is formed in a hollow cylindrical shape having both ends penetrating therethrough. And an upper lid portion that closes the upper end portion of the filter medium portion, and the filtration device has a backwash arm connectable to a lower end side of the filter medium portion, and a backwash arm is connected to the lower end side of the filter medium portion Then, a fluid is caused to flow into the inside of the filter medium part from the outer peripheral part of the filter medium part, and the inflowed fluid is converted into a swirling flow that spirally flows along the inner peripheral surface of the filter medium part.
  • the filter element is backwashed by allowing the filter element to flow out from the lower end of the filter medium portion into the cylinder of the backwash arm while being swung along the line.
  • the present invention it is possible to provide a filter element and a backwash type filtration device that can perform efficient filtration in the entire filter element. Moreover, according to this invention, the filtration method and backwashing method of the filter element which can perform the efficient filtration in the whole filter element can be provided.
  • the backwashing type filtration apparatus W of the present embodiment includes a hollow cylindrical housing 1 in which a plurality of filter elements 10 are housed, while filtering the fluid flowing from the outside of the housing 1.
  • the filter elements 10 are cleaned in order.
  • the structure of the backwashing type filtration apparatus W of this embodiment is demonstrated in order.
  • this embodiment since this embodiment has the characteristics in the structure of the filter element 10, the structure of the filter element 10 is demonstrated in detail and description of the other structure is simplified.
  • the housing 1 includes a hollow cylindrical main body 1a having an open top and a bottom 1a1, and a dome-shaped lid 1b that closes the upper end of the main body 1a. Further, the housing 1 is provided with a shelf 7 inside, and the inside of the housing 1 is partitioned into an entrance side area (lower area) A1 and an exit side area (upper area) A2 by the shelf board 7. . Further, the main body 1a is formed with a device inlet 4 for allowing a fluid to flow into the inlet-side area A1 on the side surface on the lower end side. Further, the main body 1a is formed with a device outlet 5 on the side surface on the upper end side for discharging the fluid filtered from the outlet side area A2.
  • the shelf board 7 is formed in a disk shape, and a through hole 7a into which the rotary shaft 8 is rotatably inserted is formed at the center thereof.
  • the shelf plate 7 is formed with a plurality of through holes 7b1 and 7b2 on a concentric circle centering on the through hole 7a (the plurality of through holes 7b1 and 7b2 are formed at predetermined intervals).
  • through holes 7b1 and 7b2 are formed in two concentric circles (inner circle and outer circle) having different radii, respectively.
  • the filter element 10 is being fixed to the upper surface of the shelf board 7 in the state which the lower end part of the filter element 10 aligned with each through-hole 7b1, 7b2.
  • the inner diameter of the through holes 7b1 and 7b2 and the inner diameter of the filter medium part 11 constituting the filter element 10 described later have the same length, and the inner surface of the filter medium part 11 has the through hole 7b1, It is aligned and attached to the shelf board 7 so as to be flush with the inner surface of 7b2.
  • the inlet-side area A1 of the housing 1 communicates with the inside (inside the cylinder) of the filter element 10 (filter medium part 11). And if the fluid which flowed into the inside of the housing 1 does not pass through the inside of the filter element 10 (filter material part 11), the outlet side area A2 (or inlet side area A1) from the inlet side area A1 (or outlet side area A2). Cannot be moved to.
  • eight filter elements 10 are fixed to the through holes 7b1 formed on the inner circle of the shelf board 7, and 16 pieces of the filter holes 10 are formed in the through holes 7b2 formed on the outer circle of the shelf board 7.
  • the filter element 10 is fitted and fixed, but this is only an example.
  • a rotating shaft 8 extending from the top of the lid 1b toward the shelf 7 is provided.
  • One end (upper end) of the rotary shaft 8 is connected to a backwash arm rotating motor (hereinafter simply referred to as “motor”) 9 attached to the upper end of the lid 1b. It is designed to rotate.
  • the other end (lower end) of the rotary shaft 8 is inserted through the through hole 7a of the shelf board 7 and protrudes to the entrance side area A1.
  • the motor 9 is driven by being controlled by a control circuit (not shown).
  • a backwash arm (backwash pipe) 20 is connected to the lower end of the rotary shaft 8 extending to the entrance side area A1 of the housing 1. As the rotary shaft 8 rotates, the backwash arm 20 rotates with the rotary shaft 8 while its upper end surface seals the lower surface of the shelf plate 7 in a watertight manner.
  • the backwash arm 20 includes a base portion 20a fixed to the lower end portion of the rotating shaft 8, a vertical tube 20b connected to the base portion 20a, and two L-shapes connected to side portions of the vertical tube 20b. Tubes 20c and 20d are provided.
  • the vertical pipe 20b has a top end sealed by a base 20a and a bottom end rotatably fitted to a discharge pipe 30 communicating with the backwash liquid discharge pipe 40.
  • the L-shaped tube 20c is connected to the side surface of the vertical tube 20b and communicates with the vertical tube 20b, and the upper end surface formed at the other end is in contact with the lower surface of the shelf board 7. .
  • the length of the L-shaped tube 20c is designed so that the upper end surface rotates along a plurality of through holes 7b1 formed on the shelf board 7.
  • the L-shaped tube 20d has one end connected to the side surface of the vertical tube 20b and communicates with the vertical tube 20b, and the upper end surface formed at the other end is in contact with the lower surface of the shelf board 7. .
  • the length of the L-shaped tube 20d is designed so that the upper end surface rotates along a plurality of through holes 7b2 formed in the shelf plate 7.
  • the backwash arm 20 operates in accordance with the rotation of the rotary shaft 8 rotated by the motor 9, the upper end surfaces of the L-shaped tubes 20c and 20d are in close contact with the lower surface of the shelf plate 7, and the lower end portion of the filter element 10 is It arrange
  • the backwash arm 20 has the upper end surfaces of the L-shaped tubes 20c and 20d rotated intermittently (or continuously) while sealing the shelf plate 7, and sequentially enters the filter medium portion 11 of the filter element 10. Communicate.
  • the L-shaped tube 20c is operated by the motor 9 that is controlled by a control circuit (not shown), and the upper end surface thereof is connected to one of the plurality of through holes 7b1 formed in the shelf plate 7.
  • the L secondary pipe 20c is connected to the filter element 10 fixed at the position of the through hole 7b1 via the connected through hole 7b1 (the L-shaped pipe 20c and the inside of the filter medium part 11 communicate with each other).
  • the L-shaped tube 20d is operated by the motor 9 operated under the control of the control circuit, and the upper end surface thereof is connected to one of the plurality of through holes 7b2 formed in the shelf board 7.
  • the L-shaped tube 20d is connected to the filter element 10 fixed at the position of the through-hole 7b2 via the connected through-hole 7b2 (the L-shaped tube 20d and the in-cylinder of the filter medium portion 11 are connected to each other). Communicate).
  • the filter element 10 includes a filter medium part 11 formed in a hollow cylindrical shape penetrating both ends, a plate-shaped upper lid part 12 that closes the upper end part of the filter medium part 11, and a filter medium part.
  • 11 includes a swirl flow generation unit 13 that converts a fluid flowing into the inside of the filter 11 into a swirl flow that spirally flows along the inner peripheral surface of the filter medium unit 11.
  • the filter medium part 11 is not particularly limited as long as it can be filtered by allowing the fluid to pass therethrough and can be backwashed.
  • the filter medium portion 11 may be formed in a hollow cylindrical shape by winding a wire mesh or a notch wire around a cylindrical frame (filter frame).
  • the upper cover part 12 is formed in the disk shape which block
  • the swirl flow generating unit 13 is installed inside the filter medium part 11, and is configured by a spiral blade extending spirally in the central axis direction of the filter medium part 11.
  • the swirling flow generating unit 13 is formed over the entire length of the filter medium part 11 from one end part (upper end part) to the other end part (lower end part) of the filter medium part 11, and the upper end part thereof is It is being fixed to the lower surface of the upper cover part 12 by fixing means, such as welding.
  • the swirl flow generating unit 13 is formed in a shape in which, for example, a metal strip-shaped thin plate is spirally wound around the central axis of the filter medium unit 11 and in the central axis direction. The diameter dimension is slightly smaller than the inner diameter dimension of the filter medium portion 11.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the filtration process and the backwash process by the filter element of the present embodiment. Moreover, in FIG. 4, the figure is simplified for convenience of explanation.
  • the filter element 10 is configured to perform a filtering process when the backwash arm 20 is not connected to the through hole 7b1 (or the through hole 7b2) at the lower end thereof.
  • the filter element 10 that is not connected to the backwash arm 20 receives a fluid (fluid containing a filtering object (solid foreign matter) such as dust) flowing from the apparatus inlet 4 through the through-hole. 7b1 (or the through hole 7b2) flows into the filter medium part 11 (in the cylinder). When the fluid flows from the through hole 7b1 (or the through hole 7b2) into the filter medium part 11, the swirling flow generating part 13 causes the inflowing fluid to spiral along the inner peripheral surface of the filter medium part 11. It is converted into a flowing swirl flow.
  • a fluid fluid containing a filtering object (solid foreign matter) such as dust
  • the swirl flow converted by the swirl flow generation unit 13 spirally swirls along the inner peripheral surface of the filter medium part 11, passes through the outer peripheral side surface (outer peripheral part) from the inside of the filter medium part 11, and passes through the filter medium part 11.
  • the filtration target object (solid foreign matter) such as dust contained in the fluid is captured by the filter medium part 11, and the filtration target object (solid foreign matter) such as dust is removed from the fluid that has passed through the filter element 10.
  • the fluid filtered by the filter element 10 is discharged
  • the step of allowing fluid to flow into the inside (inside the cylinder) from the lower end portion of the filter medium part 11 and the swirling flow that flows in a spiral along the inner peripheral surface of the filter medium part 11 are performed.
  • Filtration is performed by converting and passing the filter medium part 11 from the inside to the outside (exit side A2) while spirally turning along the inner peripheral surface of the filter medium part 11.
  • the fluid flowing into the filter element 10 becomes a flow (swirl flow) along the inner wall surface (inner circumferential surface) of the filter element, and one end inside the filter element 10. Generation of a strong linear flow from the side toward the other end is suppressed. Thereby, the distribution of the flow from the inside of the filter element 10 to the outside is made uniform throughout the filter element 10, and efficient filtration is realized throughout the filter element 10.
  • the filter element 10 is configured to perform a backwash process when the backwash arm 20 is connected to the through hole 7b1 (or the through hole 7b2) at the lower end thereof.
  • the fluid flowing in the outlet side area A2 and flowing outside the filter element 10 passes through the filter medium part 11 constituting the side surface of the filter element 10, and the inside of the filter medium part 11 ( Into the cylinder). Further, the fluid flowing into the inside of the filter medium part 11 (inside the cylinder) is converted into a swirl flow that spirally flows along the inner peripheral surface of the filter medium part 11 by the swirl flow generating part 13. It flows out from the lower end of the filter medium part 11 into the cylinder of the backwash arm 20 while turning along the inner peripheral surface. Further, the fluid flowing into the backwash arm 20 is discharged from the backwash liquid outlet pipe 40 via the discharge pipe 30.
  • the step in which the fluid flows into the inside (inside the cylinder) from the outer peripheral portion of the filter medium part 11 and the fluid that has flowed into the filter medium part 11 are swirled to the inner peripheral surface of the filter medium part 11.
  • the solid foreign matter captured between the filter medium parts 11 is washed away (backwashing is performed) by the step of flowing out from the lower end of the filter medium part 11 into the cylinder of the backwash arm 20 while swirling along.
  • the fluid flowing into the filter element 10 becomes a spiral swirl flow along the inner peripheral surface of the filter element 10, and this swirl flow is the inner periphery of the filter element 10. Efficiently removes solid foreign matter adhering to and accumulating on the surface. Moreover, according to the said structure, when backwashing, it is suppressed that the flow of the fluid from the exterior to the inside of the filter element 10 concentrates below the filter element.
  • filtration using the entire filter element 10 is possible, and the filter element 10 and the backwash-type filtration device W capable of performing efficient filtration as compared with the prior art. Can be provided. Moreover, according to this embodiment, the filtration method and backwashing method of the filter element 10 which can perform efficient filtration can be provided.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a first modification of the filter element of the present embodiment.
  • symbol is attached
  • the filter element 10 of the first modified example includes a filter medium part 11, an upper lid part 12, and a swirl flow generating part 14.
  • the swirl flow generating unit 14 includes a support column 14a installed inside the filter medium unit 11 and extending in the central axis direction of the filter medium unit 11, and spiral blades 14b1, 14b2, and 14b3 provided on the outer peripheral side surface of the support column 14a.
  • the support column 14a is formed in a columnar shape, and is fixed to a central portion of the lower surface of the upper lid portion 12 by a fixing means such as welding.
  • the support column 14a is made of metal or the like.
  • the support column 14a is formed over the entire length of the filter medium part 11 from one end part (upper end part) to the other end part (lower end part) of the filter medium part 11, but is particularly limited thereto.
  • the length dimension of the support column 14a is set as appropriate.
  • spiral blades 14b1, 14b2, and 14b3 are made of metal or the like, and all have a shape that extends spirally in the central axis direction of the support column 14a along the outer peripheral surface of the support column 14a.
  • the spiral blades 14b1, 14b2, and 14b3 may be fixed to the support column 14a by fixing means such as welding, or may be integrally formed with the support column 14a.
  • the spiral blades 14 b 1, 14 b 2, and 14 b 3 are formed so that the spiral outer diameter is slightly smaller than the inner diameter of the filter medium part 11.
  • spiral blades 14b1, 14b2, and 14b3 are each configured to be spirally wound around the outer peripheral surface of the support column 14a, but are not particularly limited thereto.
  • the number of spiral turns of the spiral blades 14b1, 14b2, and 14b3 is appropriately set in consideration of the length dimension of the filter medium portion 11 in the central axis direction and the like.
  • the number of spiral blades 14b1, 14b2, and 14b3 is appropriately set in consideration of the length dimension of the filter medium portion 11 in the central axis direction and the like.
  • the spiral blade 14b1 is provided on the lower end side of the support column 14a, the spiral blade 14b2 is provided at a position separated from the spiral blade 14b1 by a predetermined length, and the spiral blade 14b3 is further separated from the spiral blade 14b2.
  • the mounting positions and mounting intervals of the spiral blades 14b1, 14b2, and 14b3 are appropriately designed.
  • the swirl flow generating unit 13 is configured by spiral blades that spirally extend in the central axis direction of the filter medium unit 11, but is not particularly limited thereto.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a second modification of the filter element of the present embodiment.
  • symbol is attached
  • the filter element 10 of the second modified example includes a filter medium part 11, an upper lid part 12, and a swirl flow generating part 15.
  • the swirl flow generating unit 15 includes a support column 15a that is installed inside the filter medium unit 11 and extends in the central axis direction of the filter medium unit 11, and screw propellers 15b1, 15b2, and 15b3 supported by the support column 15a.
  • screw propellers 15b1, 15b2, 15b3 used in the present invention, a ship screw, an aircraft propeller, and a blower fan of a blower (a ventilation fan, a fan, etc.) can be used.
  • the support column 15a is formed in a columnar shape, and is fixed to a central portion of the lower surface of the upper lid portion 12 by a fixing means such as welding.
  • the support column 15a is made of metal or the like.
  • the support column 15a extends from one end (upper end) of the filter medium 11 to a position near the other end (lower end), but is not particularly limited thereto. The length of the support column 15a is appropriately set.
  • the screw propellers 15b1, 15b2, and 15b3 each include a substantially cylindrical base portion having through holes penetrating both ends, and a plurality of blades (a plurality of blades extending radially from the base portion) formed on the outer peripheral side surface of the base portion. What has is used.
  • the screw propellers 15b1, 15b2, and 15b3 are fixed to the support column 15a by fixing means such as welding or screws after passing the support column 15a through the through hole of the base. According to this configuration (swirl flow generation unit 15), the fluid flowing inside the filter medium part 11 is converted by the swirl flow generation unit 15 into a swirl flow that flows spirally along the inner peripheral surface of the filter medium part 11. .
  • the screw propeller 15b1 is provided on the lower end side of the support column 15a, the screw propeller 15b2 is provided at a position separated from the screw propeller 15b1 by a predetermined length, and the screw propeller 15b3 is further provided from the screw propeller 15b2.
  • the screw propellers 15b1, 15b2, and 15b3 are appropriately designed in terms of the number, arrangement, and installation interval.
  • the screw propellers 15b1, 15b2, and 15b3 are fixed to the support column 15a.
  • the present invention is not limited to this.
  • the screw propellers 15b1, 15b2, and 15b3 may be supported by the support column 15a and rotate about the support column 15a.
  • the screw propellers 15b1, 15b2, and 15b3 include, for example, a substantially cylindrical base (ball bearing member) having a through hole through which the support column 15a is inserted, and a plurality of blades formed on the outer peripheral side surface of the base. (A plurality of blades extending radially from the base) can be used.
  • the base portion has an inner ring portion having a through hole and an outer ring portion that is rotatably supported by the inner ring portion. Then, the base is fixed to the support column 15a by passing the support column 15a through the through hole of the inner ring portion and fixing the inner ring portion to the support column 15a by welding, screws, or the like. Further, since the blade is provided on the outer peripheral side surface of the outer ring portion that is rotatably supported with respect to the inner ring portion, the blade rotates around the support column 15a by the fluid flowing into the filter medium portion 11. It becomes like this. By this rotation, the fluid flowing inside the filter medium part 11 is converted into a swirl flow that flows spirally along the inner peripheral surface of the filter medium part 11.
  • FIG. 7 is a schematic view showing a third modification of the filter element of the present embodiment.
  • symbol is attached
  • the filter element 10 of the third modified example includes a filter medium part 11, an upper lid part 12, and a swirl flow generating part 16.
  • the swirl flow generating unit 16 includes a support column 16a that is installed inside the filter medium unit 11 and extends in the central axis direction of the filter medium unit 11, and screw propellers 16b1 and 16b2 supported by the support column 16a.
  • the third deformable screw propellers 16b1, 16b2 are the same as the screw propellers 15b1, 15b2, 15b3 of the second modification.
  • the support column 16a of the third modified example is formed in a columnar shape, and is fixed to the center portion of the lower surface of the upper lid portion 12 by fixing means such as welding.
  • the support column 16a is made of metal or the like.
  • the support column 16a extends from one end portion (upper end portion) of the filter medium portion 11 toward the other end portion (lower end portion) and protrudes a predetermined length from the other end portion (lower end portion).
  • the through hole 7b (or 7c) is inserted.
  • the clew propeller 16b1 is attached to the support column 16a inserted through the through hole 7b (or 7c) of the shelf board 7. That is, the clew propeller 16b1 is disposed at the position of the through hole 7b (or 7c) of the shelf board 7.
  • the clew propeller 16b2 is also arranged inside the filter medium part 11 (inside the cylinder).
  • the fluid flowing from the through holes 7b1 and 7b2 to the inside of the filter medium part 11 is converted into a swirl flow by the clew propeller 16b1 and flows into the filter medium part 11. Then, the swirling flow that has flowed in passes along the inner peripheral surface of the filter medium part 11 from the inside of the filter medium part 11 to the outside (exit side A2). Further, according to the third modification, in the backwash process, the fluid flowing outside the filter medium part 11 (exit side area A2) flows into the filter medium part 11 and enters the cylinder of the backwash arm 20.
  • the fluid inside the filter medium part 11 is converted into a swirl flow by the clew propeller 16b2, and flows into the cylinder of the backwash arm 20 from the lower end of the filter medium part 11 while swirling along the inner peripheral surface of the filter medium part 11. I will do it.
  • the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

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Abstract

課題　フィルタエレメント全体での効率的なろ過を行うことができるフィルタエレメント及び逆洗型ろ過装置を提供する 解決手段　ろ過装置Ｗに装着され装置内を流れる流体をろ過するフィルタエレメント１０であって、両端が貫通している中空円筒状に形成されたろ材部１１と、ろ材部１１の上端部を塞ぐ上蓋部１２と、ろ材部１１の内部に流入する流体をろ材部１１の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換する旋回流発生部１３とを備えている。

Description

フィルタエレメント、逆洗型ろ過装置、及びフィルタエレメントのろ過方法及び逆洗方法
　本発明は、フィルタエレメント、当該フィルタエレメントを備えた逆洗型ろ過装置、
及びフィルタエレメントのろ過方法及び逆洗方法に関する。
　従来から、コンテナ船等の船舶に搭載して用いられる逆洗型ろ過装置が提案されている。ここで、図８を参照しながら、従来技術の逆洗型ろ過装置の構成を簡単に説明する。
　図示するように、従来技術の逆洗型ろ過装置は、中空円筒状のハウジング（図示せず）の内部に、ハウジング内部を上下のエリアに仕切る棚板１００が設けられ、この棚板１００に複数のフィルタエレメント１１０が装着されている。また、棚板１００に仕切られて形成された下側エリアA１には、ハウジング内部に流体を流入させるための入口（図示せず）が設けられ、棚板１００に仕切られて形成された上側エリアA２には、ろ過した流体を排出させるための出口（図示せず）が設けられている。
　また、フィルタエレメント１１０は、両端が貫通している中空円筒状に形成されたろ材部１１１と、その一端部（上端部）を密封する上蓋１１２とを備え、その他端部（下端部）が棚板１００に形成された貫通孔１００ａに位置合わせされた状態で、棚板１００の上面に取り付けられて固定されている。尚、ろ材部１１１の内径と、貫通孔１００ａの内径とは同じ長さ寸法になっており、ろ材部１１１は、その内周面が、貫通孔１００ａの内面と面一になるように、棚板１００に取り付けられている。
　そして、ハウジングの下側エリアＡ１に設けられた入口からから流入し流体は、棚板１００に形成された貫通孔１００ａからろ材部１１１の内部（内側）に流入し、その後、ろ材部１１１の内部から外部に通過することでろ過され、ハウジングの上側エリアＡ２に設けられた出口から排出されるようになっている。尚、図中の矢印１３１、１３２は、ろ過される流体の流れ方向を示している。
　また、逆洗型ろ過装置には、逆洗アーム（逆洗パイプ）１２０と、逆洗アーム１２０を駆動させる駆動機構（図示せず）とが設けられており、ろ過を行いながら、順番にフィルタエレメント１１０の洗浄ができるようになっている。この逆洗アーム１２０は、一端部が棚板１００の下側面に当接すると共に、他端部（図示せず）が汚水用の流体出口（図示せず）に接続されている。また、逆洗アーム１２０は、前記駆動機構により動作し、その一端部が棚板１００に形成された複数の貫通孔１００ａのいずれかの位置に配置され、貫通孔１００ａを介して、複数のフィルタエレメント１１０のいずれかに接続されるようになっている。
　また、逆洗は以下のように行われる。逆洗アーム１２０に接続されたフィルタエレメント１１０に対して、ろ材部１１１の外部の流体（上側エリアＡ２に流れる流体）がろ材部１１１の内部へ流れてきて、逆洗アームに流出していく。これにより、フィルタエレメント１１０が逆洗される。尚、逆洗の方向は、図中の矢印１４１、１４２に示す方向（フィルタエレメント１１０の外部から内部へ向かう方向）であり、通常のろ過方向と逆向きになっている。尚、上記と同様の逆洗処理を行う逆洗型ろ過装置は、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２００１－１７０４１６号公報
　しかしながら、上述した従来技術の逆洗型ろ過装置は、フィルタエレメントの構造上、フィルタエレメント全体での効率的ろ過ができないという技術的課題を有している。
　具体的には、従来技術の逆洗型ろ過装置は、上述した図８に示すように、ろ過している最中に、フィルタエレメント１１０の下方から上方への直線的な強い流れが発生すると共に、フィルタエレメント１１０の下方側ではフィルタエレメント１１０（ろ材部１１１）の内側から外側へ向かう流れが殆ど発生せず、且つフィルタエレメント１１０の上方側ではフィルタエレメント１１０（ろ材部１１１）の内側から外側へ向かう流れが集中的に発生するようになっている。その結果、従来技術の逆洗型ろ過装置には、ろ過がフィルタエレメント１１０の上方で集中的に行われ、フィルタエレメント１１０全体での効率的なろ過ができず、短時間でフィルタエレメント１１０が閉塞する現象が発生するという技術的課題が生じている。
　また、従来技術の逆洗型ろ過装置は、逆洗している最中に、フィルタエレメント１１０の上方側において、フィルタエレメント１１０（ろ材部１１１）の中心軸方向の流れが殆ど発生しない。また、従来技術の逆洗型ろ過装置は、逆洗している最中に、フィルタエレメント１１０の上方側ではフィルタエレメント１１０の外側から内側に向かう流れ（所謂逆洗の流れ）が殆ど発生せず、フィルタエレメント１１０の下方側ではフィルタエレメント１１０の外側からフィルタエレメント１１０の内側に向かう流れが集中的に発生するようになっている。その結果、従来技術では、逆洗がフィルタエレメント１１０の下方で集中的に行われ、逆洗をしてもフィルタエレメント１１０の上方側の固形異物を十分に除去することができず、ろ材部１１１の閉塞が解消されないという技術的課題が生じている。すなわち、従来技術の逆洗型ろ過装置は、閉塞し易いフィルタエレメント１１０の上方側の逆洗を効果的に行うことができず、結果的に、フィルタエレメント１１０全体での効率的なろ過が阻害されている。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルタエレメント全体での効率的なろ過を行うことができるフィルタエレメント及び逆洗型ろ過装置を提供することにある。また、本発明の目的は、フィルタエレメント全体での効率的なろ過を行うことができるフィルタエレメントのろ過方法及び逆洗方法を提供することにある。
　上記課題を解決するためになされた本発明は、ろ過装置に装着され該装置内を流れる流体をろ過するフィルタエレメントであって、両端が貫通している中空円筒状に形成されたろ材部と、前記ろ材部の上端部を塞ぐ上蓋部と、前記ろ材部の内部に流入する流体を該ろ材部の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換する旋回流発生部とを備えていることを特徴とする。
　ここで、前記旋回流発生部は、前記ろ材部の内部に設置され且つ該ろ材部の中心軸方向に螺旋状に延びるスパイラル羽根により構成されていてもよい。
　また、前記旋回流発生部は、前記ろ材部の内部に設置され且つ該ろ材部の中心軸方向に延びる支持柱と、前記支持柱に支持されたスクリュープロペラとを備えている構成であってもよい。また、前記スクリュープロペラは、前記支持柱が回転中心になり回転するようになっていてもよい。尚、スクリュープロペラには、船舶のスクリュー、航空機のプロペラ、送風機（換気扇、扇風機等）の送風ファン等が適用される。
　このように、本発明では、ろ過装置のフィルタエレメントに、ろ材部の内部に流入する流体をろ材部の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換する旋回流発生部を設ける構成を採用している。この構成により、フィルタエレメントの内部（内側）に流入してくる流体が、フィルタエレメントの内壁面（内周面）に沿った流れ（旋回流）になり、フィルタエレメントの内部の一端側から他端側に向かう直線的な強い流れの発生が抑制される。このことにより、フィルタエレメントの内部から外部へ向かう流れの分布がフィルタエレメント全体で均一化され、フィルタエレメント全体での効率的なろ過が実現される。
　また、上記構成によれば、フィルタエレメントを逆洗する際、フィルタエレメントの内部（内側）に流入してくる流体が、フィルタエレメントの内壁面（内周面）に沿った流れになり、この流れがフィルタエレメントの内壁面に付着、堆積した固形異物を効率的に取り去る。また、上記構成によれば、逆洗する際に、フィルタエレメントの外部から内部への流体の流れが、フィルタエレメントの下方に集中することが抑制される。
　また、本発明は、複数のフィルタエレメントを収納した略中空円筒状のハウジングを備え、該ハウジングの外部から流入する流体のろ過を行いながら、順番に該フィルタエレメントの逆洗を行う逆洗型ろ過装置であって、前記ハウジング内部を上側エリアと下側エリアの２つのエリアに仕切る棚板と、前記ハウジングの下方側に形成され且つろ過対象の流体を前記下側エリアに流入させる装置入口と、前記ハウジングの上方側に形成され且つ前記上側エリアからろ過された流体を排出させる装置出口と、前記ハウジングの中心部に配置され且つ回転自在に形成された回転軸と、前記回転軸に接続されて該回転軸の回転に伴い動作する逆洗アームとを有し、前記棚板には複数の貫通孔が穿設され、前記フィルタエレメントは、両端が貫通している中空円筒状に形成されたろ材部と、前記ろ材部の上端部を塞ぐ上蓋部と、前記ろ材部の内部に流入する流体を該ろ材部の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換する旋回流発生部とを備え、前記ろ材部は、その下端部が前記棚板に形成された貫通孔に位置合わせされた状態で該棚板の上面に取り付けられており、前記逆洗アームは、その一端部が前記棚板の下面に当接しながら移動し、前記複数の貫通孔のいずれかに接続され、該接続した貫通孔に位置合わせされたろ材部の内部と連通するようになっており、
　前記逆洗アームと連通していない前記ろ材部の内部には、前記装置入口から流入した流体が前記貫通孔を介して該ろ材部の下端部から流入し、該流入した流体が前記旋回流発生部により前記旋回流に変換されて該ろ材部の内周面に沿って旋回しながら該ろ材部の内部から外周部を通過してろ過され、このろ過された流体が前記装置出口から排出されるようになっており、
　前記逆洗アームと連通している前記ろ材部の内部には、該ろ材部の外部であって且つ前記上側エリアを流れる流体が前記ろ材部の外周部を通過して該ろ材部の内部に流入し、該流入した流体が前記旋回流発生部により前記旋回流に変換されて該ろ材部の内周面に沿って旋回しながら逆洗アームに流れていくようになっていることを特徴とする。
　上記構成によれば、フィルタエレメント全体での効率的なろ過を行うことができる逆洗型ろ過装置を提供することができる。
　また、本発明は、ろ過装置に装着され該装置内を流れる流体をろ過するフィルタエレメントによる流体のろ過方法であって、前記フィルタエレメントは、両端が貫通している中空円筒状に形成されたろ材部と、前記ろ材部の上端部を塞ぐ上蓋部とを備えており、前記ろ材部の下端部から該ろ材部の内部に流体を流入させ、前記流入させた流体を前記ろ材部の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換し、該ろ材部の内周面に沿って螺旋状に旋回させながら該ろ材部の内部から外周部を通過させることで流体をろ過することを特徴とする。
　また、本発明は、ろ過装置に装着され該装置内を流れる流体をろ過するフィルタエレメントの逆洗方法であって、前記フィルタエレメントは、両端が貫通している中空円筒状に形成されたろ材部と、前記ろ材部の上端部を塞ぐ上蓋部とを備え、前記ろ過装置は、前記ろ材部の下端側に接続可能な逆洗アームを有し、前記ろ材部の下端側に逆洗アームを接続し、該ろ材部の外周部から該ろ材部の内部に流体を流入させ、前記流入させた流体を前記ろ材部の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換し、ろ材部内周面に沿って旋回させながらろ材部の下端から逆洗アームの筒内に流出させることで前記フィルタエレメントを逆洗すること特徴とする。
　本発明によれば、フィルタエレメント全体での効率的なろ過を行うことができるフィルタエレメント及び逆洗型ろ過装置を提供することができる。また、本発明によれば、フィルタエレメント全体での効率的なろ過を行うことができるフィルタエレメントのろ過方法及び逆洗方法を提供するこができる。
本実施形態のフィルタエレメントを備えた逆洗型ろ過装置の全体構成を示した模式図である。 本実施形態の逆洗型ろ過装置の棚板の平面図である。 本実施形態のフィルタエレメントを側面から見た模式図である。 本実施形態のフィルタエレメントによるろ過処理及び逆洗処理を説明するための模式図である。 本実施形態のフィルタエレメントの第１変形例を説明するための模式図である。 本実施形態のフィルタエレメントの第２変形例を説明するための模式図である。 本実施形態のフィルタエレメントの第３変形例を説明するための模式図である。 従来技術のフィルタエレメントによるろ過処理及び逆洗処理を説明するための模式図である。
　以下、本発明の実施形態のフィルタエレメント及び当該フィルタエレメントを備えた逆洗型ろ過装置を図面に基づいて説明する。
　先ず、本実施形態のフィルタエレメントを備えた逆洗型ろ過装置の構成を図１～図３に基づいて説明する。
　図１に示すように、本実施形態の逆洗型ろ過装置Ｗは、複数のフィルタエレメント１０を収納した中空円筒状のハウジング１を備え、このハウジング１の外部から流入する流体のろ過を行いながら、順番にフィルタエレメント１０の洗浄を行うようになっている。以下、本実施形態の逆洗型ろ過装置Ｗの構成を順番に説明する。尚、本実施形態は、フィルタエレメント１０の構成に特徴があるため、フィルタエレメント１０の構成を詳細に説明し、それ以外の構成の説明を簡略化する。
　上記のハウジング１は、上端が開放され且つ底部１ａ１を有する中空円筒状の本体部１ａと、本体部１ａの上端を塞ぐドーム状の蓋体部１ｂとを備えている。また、ハウジング１は、内部に棚板７が設置され、この棚板７により、ハウジング１内部が入口側エリア（下側エリア）Ａ１と、出口側エリア（上側エリア）Ａ２とに仕切られている。また、本体部１ａは、その下端側の側面部に、入口側エリアＡ１に流体を流入させるための装置入口４が形成されている。また、本体部１ａは、その上端側の側面部に、出口側エリアＡ２からろ過した流体を排出させるための装置出口５が形成されている。
　また、棚板７は、図２に示すように、円板状に形成され、その中心部に、回転軸８が回転自在に挿入される貫通孔７ａが穿設されている。また、棚板７には、貫通孔７ａを中心にした同心円上に、複数の貫通孔７ｂ１、７ｂ２が形成されている（複数の貫通孔７ｂ１、７ｂ２が所定間隔を開けて形成されている）。図示する例では、半径の異なる２つの同心円（内側円、外側円）に、それぞれ、貫通孔７ｂ１、７ｂ２が形成されている。そして、フィルタエレメント１０は、その下端部が、各貫通孔７ｂ１、７ｂ２に、フィルタエレメント１０の下端部が位置合わせした状態で、棚板７の上面に固定されている。
　また、貫通孔７ｂ１、７ｂ２の内径と、後述するフィルタエレメント１０を構成するろ材部１１の内径とは同じ長さ寸法になっており、ろ材部１１は、その内周面が、貫通孔７ｂ１、７ｂ２の内面と面一になるように、位置合わせされて棚板７に取り付けられている。
　上記の構成により、ハウジング１の入口側エリアＡ１がフィルタエレメント１０（ろ材部１１）の内部（筒内）と連通する。そして、ハウジング１の内部に流入した流体は、フィルタエレメント１０（ろ材部１１）の内部を通過しないと、入口側エリアＡ１（又は出口側エリアＡ２）から出口側エリアＡ２（又は入口側エリアＡ１）に移動できないようになっている。
　尚、図中では、棚板７の内側円上に形成された貫通孔７ｂ１に、８個のフィルタエレメント１０が固定され、棚板７の外側円上に形成された貫通孔７ｂ２に１６個のフィルタエレメント１０が嵌合・固定されるようになっているが、これは一例に過ぎない。
　また、ハウジング１の中心には、蓋体部１ｂの頂上部から棚板７に向けて延びる回転軸８が設けられている。この回転軸８は、その一端部（上端部）が、蓋体部１ｂの上端部に装着された逆洗アーム回転用モータ（以下、単に「モータ」という）９に接続され、モータ９の駆動により回転するようになっている。また、回転軸８は、その他端部（下端部）が棚板７の貫通孔７ａを挿通し、入口側エリアＡ１まで突出している。尚、モータ９は、図示しない制御回路により制御されて駆動するようになっている。
　また、ハウジング１の入口側エリアＡ１まで延設された回転軸８の下端部には、逆洗アーム（逆洗パイプ）２０が接続されている。この逆洗アーム２０は、回転軸８の回転にともない、その上端面が棚板７の下面を水密にシールしながら回転軸８と共に回動するようになっている。
　具体的には、逆洗アーム２０は、回転軸８の下端部に固定された基部２０ａと、基部２０ａに接続された垂直管２０ｂと、垂直管２０ｂの側面部に接続された２つのＬ字管２０ｃ、２０ｄとを備えている。この垂直管２０ｂは、上端部が基部２０ａにより密封され、下端部が逆洗液排出口管４０に連通している排出管３０に回動自在に嵌合されている。
　また、Ｌ字管２０ｃは、一端部が垂直管２０ｂの側面部と接続して垂直管２０ｂと連通しており、他端部に形成された上端面が棚板７の下面に当接している。尚、Ｌ字管２０ｃは、上端面が、棚板７の上に形成されている複数の貫通孔７ｂ１に沿って回動するように長さ寸法が設計されている。
　また、Ｌ字管２０ｄは、一端部が垂直管２０ｂの側面部と接続して垂直管２０ｂと連通しており、他端部に形成された上端面が棚板７の下面に当接している。尚、Ｌ字管２０ｄは、上端面が、棚板７に形成された複数の貫通孔７ｂ２に沿って回動するように長さ寸法が設計されている。
　そして、逆洗アーム２０は、モータ９により回転する回転軸８の回転にしたがい動作し、Ｌ字管２０ｃ、２０ｄの上端面が棚板７の下面に密接すると共に、フィルタエレメント１０の下端部が接続されている貫通孔７ｂ１、７ｂ２と合致する位置に配置される。これにより、逆洗アーム２０は、Ｌ字管２０ｃ、２０ｄの上端面が、棚板７をシールしながら断続的（若しくは連続的）に回動して順次フィルタエレメント１０のろ材部１１の内部に連通する。
　具体的には、図示しない制御回路に制御されて動作するモータ９により、Ｌ字管２０ｃが動作し、その上端面が、棚板７に形成された複数の貫通孔７ｂ１のいずれかに接続される。これにより、Ｌ次管２０ｃは、前記接続した貫通孔７ｂ１を介して、当該貫通孔７ｂ１の位置に固定されたフィルタエレメント１０と接続する（Ｌ字管２０ｃと、ろ材部１１の内部とが連通する）。
　また、前記制御回路に制御されて動作するモータ９により、Ｌ字管２０ｄが動作して、その上端面が、棚板７に形成された複数の貫通孔７ｂ２のいずれかに接続される。これにより、Ｌ字管２０ｄは、当該接続した貫通孔７ｂ２を介して、この貫通孔７ｂ２の位置に固定されたフィルタエレメント１０と接続する（Ｌ字管２０ｄと、ろ材部１１の筒内とが連通する）。
　また、図３に示すように、フィルタエレメント１０は、両端が貫通している中空筒状に形成されたろ材部１１と、ろ材部１１の上端部を塞ぐ板状の上蓋部１２と、ろ材部１１の内部に流入する流体をろ材部１１の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換する旋回流発生部１３とを備えている。
　ろ材部１１は、流体を通過させてろ過すると共に、逆洗が可能なものであれば良く、その具体的な構成については特に限定されるものではない。例えば、ろ材部１１には、円筒状の枠体（ろ枠）に金網やノッチワイヤを巻き付けて中空円筒状に形成したものを用いることができる。
　また、上蓋部１２は、ろ材部１１の上端部を塞ぐ円板状に形成されており、例えば、金属製のものを用いることができる。
　また、旋回流発生部１３は、ろ材部１１の内部に設置されており、ろ材部１１の中心軸方向に螺旋状に延びるスパイラル羽根により構成されている。図示する例では、旋回流発生部１３は、ろ材部１１の一端部（上端部）から他端部（下端部）まで、ろ材部１１の全長に亘って形成されており、その上端部が、上蓋部１２の下面に溶接等の固定手段により固定されている。
　また、旋回流発生部１３は、例えば、金属製の帯状薄板をろ材部１１の中心軸の回りに、且つ当該中心軸方向に螺旋状に巻き回した形状に形成されており、螺旋状の外径寸法が、ろ材部１１の内径寸法よりも僅かに小さい寸法になっている。
　次に、本実施形態のフィルタエレメント１０によるろ過処理及び逆洗処理を説明する。
　先ず、フィルタエレメント１０のろ過処理について、上述した図４を用いて説明する。尚、図４は、本実施形態のフィルタエレメントによるろ過処理及び逆洗処理を説明するための模式図である。また、図４では、説明の便宜上、図を簡略化している。
　フィルタエレメント１０は、その下端部にある貫通孔７ｂ１（或いは貫通孔７ｂ２）に逆洗アーム２０が接続されていない状態のときに、ろ過処理を行うように構成されている。
　具体的には、逆洗アーム２０と接続されていないフィルタエレメント１０には、装置入口４から流入してくる流体（ゴミ等のろ過対象物（固形異物）が含まれた流体）が、貫通孔７ｂ１（或いは貫通孔７ｂ２）からろ材部１１の内部（筒内）に流れてくるようになっている。そして、貫通孔７ｂ１（或いは貫通孔７ｂ２）からろ材部１１の内部に流体が流れてくると、旋回流発生部１３により、流入しくる流体がろ材部１１の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換される。また、旋回流発生部１３により変換された旋回流は、ろ材部１１の内周面に沿って螺旋状に旋回しながらろ材部１１の内部から外周側面（外周部）を通って、ろ材部１１の外部（出口側エリアＡ２）に流出していく。このときに、流体に含まれるゴミ等のろ過対象物（固形異物）がろ材部１１に捕捉されていき、フィルタエレメント１０を通過した流体からはゴミ等のろ過対象物（固形異物）が取り除かれる。そして、フィルタエレメント１０により、ろ過された流体は、出口側エリアＡ２の装置出口５から排出されていく。
　このように本実施形態では、ろ材部１１の下端部から内部（筒内）に流体を流入させるステップと、流入させた流体をろ材部１１の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換し、ろ材部１１の内周面に沿って螺旋状に旋回させながらろ材部１１の内部から外部（出口側エリアＡ２）に通過させるステップとにより、ろ過が行われる。
　そして、本実施形態によれば、フィルタエレメント１０の内部に流入してくる流体が、フィルタエレメントの内壁面（内周面）に沿った流れ（旋回流）になり、フィルタエレメント１０の内部の一端側から他端側に向かう直線的な強い流れの発生が抑制される。このことにより、フィルタエレメント１０の内部から外部へ向かう流れの分布がフィルタエレメント１０全体で均一化され、フィルタエレメント１０全体での効率的なろ過が実現される。
　次に、フィルタエレメント１０の逆洗処理を説明する。
　フィルタエレメント１０は、その下端部にある貫通孔７ｂ１（或いは貫通孔７ｂ２）に逆洗アーム２０が接続されている状態のときに、逆洗処理を行うように構成されている。
　図４に示すように、フィルタエレメント１０は、棚板７の貫通孔７ｂ１（或いは貫通孔７ｂ２）を介して逆洗アーム２０と接続された状態になると、ろ材部１１の下端部が逆洗アーム２０により塞がれ、ろ材部１１の下端部からの流体の流入が止まる。そして、ろ材部１１の下端部からの流体の流入が止まると、フィルタエレメント１０の外側を流れている流体（出口側エリアＡ２を流れている流体）がろ材部１１の筒内に流入してくる。
　具体的には、出口側エリアＡ２を流れている流体であって且つフィルタエレメント１０の外側を流れている流体がフィルタエレメント１０の側面を構成するろ材部１１を通過し、ろ材部１１の内部（筒内）に流入してくる。また、ろ材部１１の内部（筒内）に流入してくる流体は、旋回流発生部１３により、ろ材部１１の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換され、ろ材部１１の内周面に沿って旋回しながらろ材部１１の下端から逆洗アーム２０の筒内に流出していく。また、逆洗アーム２０に流入した流体は、排出管３０を経由して逆洗液排出口管４０から排出されていく。
　本実施形態では、流体がろ材部１１の外周部から内部（筒内）に流入してくるステップと、ろ材部１１の内部に流入してきた流体を旋回流にし、ろ材部１１の内周面に沿って旋回させながらろ材部１１の下端から逆洗アーム２０の筒内に流出させるステップとにより、ろ材部１１の間に捕捉されていた固形異物が洗い流される（逆洗が行われる）。
　そして、本実施形態によれば、フィルタエレメント１０の内部に流入してくる流体が、フィルタエレメント１０の内周面に沿った螺旋状の旋回流になり、この旋回流がフィルタエレメント１０の内周面に付着、堆積した固形異物を効率的に取り去る。また、上記構成によれば、逆洗する際に、フィルタエレメント１０の外部から内部への流体の流れが、フィルタエレメントの下方に集中することが抑制される。
　以上説明したように、本実施形態によれば、フィルタエレメント１０全体を使ったろ過が可能になり、従来技術と比べて効率的なろ過を行うことができるフィルタエレメント１０及び逆洗型ろ過装置Wを提供することができる。また、本実施形態によれば、効率的なろ過を行うことができるフィルタエレメント１０のろ過方法及び逆洗方法を提供するこができる。
　次に、本実施形態の変形例（第１～第３変形例）について説明する。
<第１変形例>
　上述した実施形態は、旋回流発生部１３が、ろ材部１１の一端部（上端部）から他端部（下端部）まで、ろ材部１１の全長に亘って形成されていたが特にこれに限定されるものではない。例えば、上述した旋回流発生部１３を、図５に示す旋回流発生部１４に変更しても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。ここで、図５は、本実施形態のフィルタエレメントの第１変形例を示した模式図である。尚、図中において、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付している。
　図５に示すように、第１変形例のフィルタエレメント１０は、ろ材部１１と、上蓋部１２と、旋回流発生部１４とを備えている。
　旋回流発生部１４は、ろ材部１１の内部に設置され且つろ材部１１の中心軸方向に延びる支持柱１４ａと、支持柱１４ａの外周側面に設けられたスパイラル羽根１４ｂ１、１４ｂ２、１４ｂ３と備えている。
　また、支持柱１４ａは、円柱状に形成されており、上蓋部１２の下面の中心部に溶接等の固定手段により固定されている。この支持柱１４ａは、金属等で形成されている。また、図示する例では、支持柱１４ａは、ろ材部１１の一端部（上端部）から他端部（下端部）まで、ろ材部１１の全長に亘って形成されているが、特にこれに限定されるものではなく、支持柱１４ａの長さ寸法は適宜設定される。
　また、スパイラル羽根１４ｂ１、１４ｂ２、１４ｂ３は、金属等で形成され、いずれも、支持柱１４ａの外周面に沿って支持柱１４ａの中心軸方向に螺旋状に延びる形状になっている。尚、スパイラル羽根１４ｂ１、１４ｂ２、１４ｂ３は、支持柱１４ａに溶接等の固定手段で固定されていてもよいし、支持柱１４ａと一体成形されていてもよい。また、スパイラル羽根１４ｂ１、１４ｂ２、１４ｂ３は、螺旋状の外径寸法が、ろ材部１１の内径寸法よりも僅かに小さくなるように形成されている。
　また、図示するスパイラル羽根１４ｂ１、１４ｂ２、１４ｂ３は、いずれも、支持柱１４ａの外周面に沿って螺旋状に１回転巻きまわした形状に構成されているが、特にこれに限定されるものではない。スパイラル羽根１４ｂ１、１４ｂ２、１４ｂ３の螺旋状の巻き数は、ろ材部１１の中心軸方向の長さ寸法等を考慮して適宜設定される。また、スパイラル羽根１４ｂ１、１４ｂ２、１４ｂ３の数についても、ろ材部１１の中心軸方向の長さ寸法等を考慮して適宜設定される。
　また、図示する例では、スパイラル羽根１４ｂ１が支持柱１４ａの下端側に設けられ、スパイラル羽根１４ｂ２がスパイラル羽根１４ｂ１から所定長さ寸法隔てた位置に設けられ、さらに、スパイラル羽根１４ｂ３がスパイラル羽根１４ｂ２から所定長さ寸法隔てた位置に設けられているが、スパイラル羽根１４ｂ１、１４ｂ２、１４ｂ３の取付位置や取付間隔は適宜設計される。
<第２変形例>
　また、上述した実施形態は、旋回流発生部１３が、ろ材部１１の中心軸方向に螺旋状に延びるスパイラル羽根により構成されていたが特にこれに限定されるものではない。例えば、上述した旋回流発生部１３を、図６に示す旋回流発生部１５に変更しても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。ここで、図６は、本実施形態のフィルタエレメントの第２変形例を示した模式図である。尚、図中において、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付している。
　図６に示すように、第２変形例のフィルタエレメント１０は、ろ材部１１と、上蓋部１２と、旋回流発生部１５とを備えている。
　旋回流発生部１５は、ろ材部１１の内部に設置され且つろ材部１１の中心軸方向に延びる支持柱１５ａと、支持柱１５ａに支持されたスクリュープロペラ１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｂ３とを備えている。
　尚、本発明で用いる「スクリュープロペラ１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｂ３」には、船舶のスクリュー、航空機のプロペラ、送風機（換気扇、扇風機等）の送風ファンを用いることができる。
　また、支持柱１５ａは、円柱状に形成されており、上蓋部１２の下面の中心部に溶接等の固定手段により固定されている。この支持柱１５ａは、金属等で形成されている。また、図示する例では、支持柱１５ａは、ろ材部１１の一端部（上端部）から他端部（下端部）の近傍の位置まで延設されているが、特にこれに限定されるものではなく、支持柱１５ａの長さ寸法は適宜設定される。
　また、スクリュープロペラ１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｂ３は、両端が貫通する貫通孔が形成された略円筒状の基部と、基部の外周側面に形成された複数の羽根（基部から放射状に延びる複数の羽根）とを有するものが用いられる。そして、スクリュープロペラ１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｂ３は、基部の貫通穴に支持柱１５ａを通した上で溶接やネジ等の固定手段により支持柱１５ａに固定される。
　この構成（旋回流発生部１５）によれば、ろ材部１１の内部を流れる流体が、旋回流発生部１５により、ろ材部１１の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換される。
　尚、図示する例では、スクリュープロペラ１５ｂ１が支持柱１５ａの下端側に設けられ、スクリュープロペラ１５ｂ２がスクリュープロペラ１５ｂ１から所定長さ寸法隔てた位置に設けられ、さらに、スクリュープロペラ１５ｂ３がスクリュープロペラ１５ｂ２から所定長さ寸法隔てた位置に設けられているが、スクリュープロペラ１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｂ３の数、配置、設置間隔は適宜設計される。
　また、上記説明では、スクリュープロペラ１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｂ３が支持柱１５ａに固定されていたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、スクリュープロペラ１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｂ３が、支持柱１５ａに支持されて且つ支持柱１５ａを回転中心にして回転するようになっていてもよい。
　この場合、スクリュープロペラ１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｂ３には、例えば、支持柱１５ａが挿通される貫通穴を備えた略円筒状の基部（ボールベアリング部材）と、基部の外周側面に形成された複数の羽根（基部から放射状に延びる複数の羽根）とを有するものを用いることができる。尚、基部は、貫通穴を備えた内輪部と、内輪部に回転自在に支持された外輪部とを有している。そして、内輪部の貫通穴に支持柱１５ａを通した上で溶接やネジ等で、支持柱１５ａに内輪部を固定することで、基部が支持柱１５ａに固定される。また、羽根は、内輪部に対して回転自在に支持された外輪部の外周側面に設けられているため、ろ材部１１の内部に流入する流体により、羽根が支持柱１５ａを中心にして回転するようになる。そして、この回転により、ろ材部１１の内部を流れる流体が、ろ材部１１の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換される。
<第３変形例>
　また、上述した第２変形例は、ろ材部１１の内部（内側）に、スクリュープロペラ１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｂ３が配置されているが特にこれに限定されるものではない。例えば、上述した旋回流発生部１５を、図７に示す旋回流発生部１６に変更しても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。ここで、図７は、本実施形態のフィルタエレメントの第３変形例を示した模式図である。尚、図中において、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付している。
　図７に示すように、第３変形例のフィルタエレメント１０は、ろ材部１１と、上蓋部１２と、旋回流発生部１６とを備えている。
　旋回流発生部１６は、ろ材部１１の内部に設置され且つろ材部１１の中心軸方向に延びる支持柱１６ａと、支持柱１６ａに支持されたスクリュープロペラ１６ｂ１、１６ｂ２とを備えている。
　尚、第３変形性のスクリュープロペラ１６ｂ１、１６ｂ２は、第２変形例のスクリュープロペラ１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｂ３と同じである。
　また、第３変形例の支持柱１６ａは、円柱状に形成されており、上蓋部１２の下面の中心部に溶接等の固定手段により固定されている。この支持柱１６ａは、金属等で形成されている。また、支持柱１６ａは、ろ材部１１の一端部（上端部）から他端部（下端部）に向けて延設され、他端部（下端部）から所定長さ寸法突出して棚板７の貫通孔７ｂ（又は７ｃ）に挿通されている。
　また、第３変形例では、棚板７の貫通孔７ｂ（又は７ｃ）に挿通している支持柱１６ａに、クリュープロペラ１６ｂ１が取り付けられている。すなわち、棚板７の貫通孔７ｂ（又は７ｃ）の位置に、クリュープロペラ１６ｂ１が配置されている。
　尚、第３変形例では、ろ材部１１の内部（筒内）にも、クリュープロペラ１６ｂ２が配置されている。
　第３変形例によれば、ろ過処理において、貫通孔７ｂ１、７ｂ２からろ材部１１の内部に向かう流体がクリュープロペラ１６ｂ１により旋回流に変換され、ろ材部１１の内部に流入していく。そして、流入した旋回流は、ろ材部１１の内周面に沿って旋回しながらろ材部１１の内部から外部（出口側エリアＡ２）に通過していく。
　また、第３変形例によれば、逆洗処理において、ろ材部１１の外側（出口側エリアＡ２）に流れている流体が、ろ材部１１の内部に流入して逆洗アーム２０の筒内に向かう際に、ろ材部１１の内部の流体がクリュープロペラ１６ｂ２により旋回流に変換され、ろ材部１１の内周面に沿って旋回しながらろ材部１１の下端から逆洗アーム２０の筒内に流入していく。
　その結果、第３変形例においても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。
　尚、本発明は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変更が可能である。
Ｗ…逆洗型ろ過装置
１…ハウジング
１ａ…本体部（ハウジング）
１ａ１…底部（ハウジング）
１ｂ…蓋体部（ハウジング）
４…装置入口（ハウジング）
５…装置出口（ハウジング）

７…棚板
７ａ…貫通孔
７ｂ１、７ｂ２…貫通孔
８…回転軸
９…モータ

１０…フィルタエレメント
１１…ろ材部（フィルタエレメント）
１２…上蓋部（フィルタエレメント）
１３…旋回流発生部（フィルタエレメント）
１４…旋回流発生部（フィルタエレメント）
１４ａ…支持柱（旋回流発生部（フィルタエレメント））
１４ｂ１、１４ｂ２、１４ｂ３…スパイラル羽根（旋回流発生部（フィルタエレメント））
１５…旋回流発生部（フィルタエレメント）
１５ａ…支持柱（旋回流発生部（フィルタエレメント））
１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｂ３…スクリュープロペラ（旋回流発生部（フィルタエレメント））
１６…旋回流発生部（フィルタエレメント）
１６ａ…支持柱（旋回流発生部（フィルタエレメント））
１６ｂ１、１６ｂ２…スクリュープロペラ（旋回流発生部（フィルタエレメント））

２０…逆洗アーム
２０ａ…基部（逆洗アーム）
２０ｂ…垂直管（逆洗アーム）
２０ｃ、２０ｄ…Ｌ字管（逆洗アーム）
３０…排出管
４０…逆洗液排出口管

Claims (7)

  1. 　ろ過装置に装着され該装置内を流れる流体をろ過するフィルタエレメントであって、
    　両端が貫通している中空円筒状に形成されたろ材部と、
    　前記ろ材部の上端部を塞ぐ上蓋部と、
    　前記ろ材部の内部に流入する流体を該ろ材部の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換する旋回流発生部とを備えていることを特徴とするフィルタエレメント。
  2. 　前記旋回流発生部は、前記ろ材部の内部に設置され且つ該ろ材部の中心軸方向に螺旋状に延びるスパイラル羽根により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルタエレメント。
  3. 　前記旋回流発生部は、前記ろ材部の内部に設置され且つ該ろ材部の中心軸方向に延びる支持柱と、前記支持柱に支持されたスクリュープロペラとを備えていることを特徴とする請求項１に記載のフィルタエレメント。
  4. 　前記スクリュープロペラは、前記支持柱が回転中心になり回転するようになっていることを特徴とする請求項３に記載のフィルタエレメント。
  5. 　複数のフィルタエレメントを収納した略中空円筒状のハウジングを備え、該ハウジングの外部から流入する流体のろ過を行いながら、順番に該フィルタエレメントの逆洗を行う逆洗型ろ過装置であって、
    　前記ハウジング内部を上側エリアと下側エリアの２つのエリアに仕切る棚板と、
    　前記ハウジングの下方側に形成され且つろ過対象の流体を前記下側エリアに流入させる装置入口と、
    　前記ハウジングの上方側に形成され且つ前記上側エリアからろ過された流体を排出させる装置出口と、
    　前記ハウジングの中心部に配置され且つ回転自在に形成された回転軸と、
    　前記回転軸に接続されて該回転軸の回転に伴い動作する逆洗アームとを有し、
    　前記棚板には複数の貫通孔が穿設され、
    　前記フィルタエレメントは、両端が貫通している中空円筒状に形成されたろ材部と、前記ろ材部の上端部を塞ぐ上蓋部と、前記ろ材部の内部に流入する流体を該ろ材部の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換する旋回流発生部とを備え、
    　前記ろ材部は、その下端部が前記棚板に形成された貫通孔に位置合わせされた状態で該棚板の上面に取り付けられており、
    　前記逆洗アームは、その一端部が前記棚板の下面に当接しながら移動し、前記複数の貫通孔のいずれかに接続され、該接続した貫通孔に位置合わせされたろ材部の内部と連通するようになっており、
    　前記逆洗アームと連通していない前記ろ材部の内部には、前記装置入口から流入した流体が前記貫通孔を介して該ろ材部の下端部から流入し、該流入した流体が前記旋回流発生部により前記旋回流に変換されて該ろ材部の内周面に沿って旋回しながら該ろ材部の内部から外周部を通過してろ過され、このろ過された流体が前記装置出口から排出されるようになっており、
    　前記逆洗アームと連通している前記ろ材部の内部には、該ろ材部の外部であって且つ前記上側エリアを流れる流体が前記ろ材部の外周部を通過して該ろ材部の内部に流入し、該流入した流体が前記旋回流発生部により前記旋回流に変換されて該ろ材部の内周面に沿って旋回しながら逆洗アームに流れていくようになっていることを特徴とする逆洗型ろ過装置。
  6. 　ろ過装置に装着され該装置内を流れる流体をろ過するフィルタエレメントによる流体のろ過方法であって、
    　前記フィルタエレメントは、両端が貫通している中空円筒状に形成されたろ材部と、前記ろ材部の上端部を塞ぐ上蓋部とを備えており、
    　前記ろ材部の下端部から該ろ材部の内部に流体を流入させ、
    　前記流入させた流体を前記ろ材部の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換し、該ろ材部の内周面に沿って螺旋状に旋回させながら該ろ材部の内部から外周部を通過させることで流体をろ過することを特徴とするフィルタエレメントによる流体のろ過方法。
  7. 　ろ過装置に装着され該装置内を流れる流体をろ過するフィルタエレメントの逆洗方法であって、
    　前記フィルタエレメントは、両端が貫通している中空円筒状に形成されたろ材部と、前記ろ材部の上端部を塞ぐ上蓋部とを備え、
    　前記ろ過装置は、前記ろ材部の下端側に接続可能な逆洗アームを有し、
    　前記ろ材部の下端側に逆洗アームを接続し、該ろ材部の外周部から該ろ材部の内部に流体を流入させ、
    　前記流入させた流体を前記ろ材部の内周面に沿って螺旋状に流れる旋回流に変換し、ろ材部内周面に沿って旋回させながらろ材部の下端から逆洗アームの筒内に流出させることで前記フィルタエレメントを逆洗すること特徴とするフィルタエレメントの逆洗方法。
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