WO2019221048A1 - 濾過装置 - Google Patents

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WO2019221048A1
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filtration device
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齋藤　安弘
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日本原料株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a filtration device, and more particularly, a filtration device that has a filtration material layer inside the filtration tank and filters the supplied raw water through the filtration material layer, in particular, the filtration material is washed by a screw in the filtration tank.
  • the present invention relates to a filtering device having a mechanism.
  • Patent Documents 1 and 2 for example, a filtering device that has a filter medium layer inside a filter tank and filters the supplied raw water through the filter medium layer is known. .
  • a cleaning mechanism using a spiral screw is also known as disclosed in Patent Documents 1 and 2.
  • the above-described cleaning mechanism using a screw basically includes a cylindrical outer cylinder arranged upright in a filtration tank, a helical screw provided along a rotation axis arranged in the outer cylinder, and this It has a screw drive means for rotating the screw, and the filter medium in the filter tank is washed with stagnation while being transferred upward by the screw.
  • a filtering device equipped with a screw cleaning mechanism can obtain a high filtering material cleaning effect, but there remains room for improvement in terms of filtering efficiency, filtering material cleaning efficiency, and weight reduction.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve filtration efficiency and filter material washing efficiency and realize weight reduction in a filtration apparatus equipped with a screw washing mechanism.
  • the filtration device comprises: A filtration device having a filter medium layer inside a filter tank and filtering the supplied raw water through the filter medium layer, A cylindrical outer cylinder placed upright in the filtration tank, a spiral screw provided in the outer cylinder in a direction in which the long axis extends in the longitudinal direction of the outer cylinder, and a screw drive for rotating the screw
  • a filtration device having a screw washing mechanism that has a means and rotates the screw to squeeze and wash the filter medium The screw has a coil spring shape.
  • coil spring shape means that the shape of the screw viewed from the long axis direction of the screw is a shape in which the screw blade member exists in an annular shape around the central hole where no member exists. To do.
  • a shape of the coil spring type is desirably applied over the entire length of the screw, but it may not be such a shape at a part, for example, an end portion in the screw major axis direction.
  • the rotating shaft of the driving means is connected to one end portion of the screw blade member in the longitudinal direction of the screw.
  • the screw blade members extending from the inner peripheral edge of the screw blade member over the substantially entire length of the screw blade member in the long axis direction of the screw blade member and being separated from each other. It is desirable that a reinforcing member for connecting the two is fixed.
  • the reinforcing member is driven directly or via the connection member that performs the connection. It is desirable to be connected to the shaft.
  • the screw is in the shape of a coil spring, that is, the shape of the screw viewed from the screw major axis direction is a screw blade member around the central hole where no member exists. Since the shape is present in an annular shape, the filter medium present in the hole portion is also effectively used for filtration.
  • the filtration device of the present invention can secure a larger filtration area and increase the filtration efficiency if the cross-sectional area in the filtration tank is common as compared with the conventional device.
  • the filter medium present in the central hole portion of the screw is agitated by the vortex generated by the rotation of the screw. From this point, the filter medium cleaning efficiency is enhanced. Further, in the backwashing, since the hole portion is provided in the center of the screw, the backwashing water easily flows into the outer cylinder, the backwashing effect is enhanced, and the filtering medium washing efficiency is enhanced from this point.
  • the screw can be reduced in weight because the screw has a shape having a hole in the center. If the screw is lightened in this way, a relatively low-strength member can be applied as a member such as an end plate constituting the filtration tank, and the cost of the filtration device can be reduced.
  • the longitudinal cross-sectional view which shows the filtration apparatus by one Embodiment of this invention
  • the top view which shows the filter bed used for the filtration apparatus of FIG. Sectional drawing which shows the part of the filter bed cut
  • the fragmentary top view which shows the screw with which the filtration apparatus of FIG. 1 is equipped
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a filtration device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view showing a filtration tank of the filtration device of FIG.
  • FIGS. 1 and 2 a description will be given with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the filtration device 1 of the present embodiment includes a substantially cylindrical filtration tank 2 whose top and bottom are closed, and a filter bed made of, for example, a steel plate disposed horizontally in the lower part inside the filtration tank 2. 4 and a screw cleaning mechanism (hereinafter also simply referred to as a cleaning mechanism) 6 attached to the curved upper wall 20 of the filtration tank 2.
  • the cleaning mechanism 6 includes a motor 26, a speed reduction mechanism unit 27, a pedestal 28, a cleaning tank (outer cylinder) 38, and a screw 32, which will be described later.
  • the filtration device 1 also has a treated water outlet pipe 46 and a raw water injection pipe 56.
  • the filter bed 4 is provided away from the curved bottom wall 9 of the filtration tank 2.
  • the bottom wall 9 and the above-mentioned upper wall 20 are comprised, for example from the end plate.
  • the filter bed 4 is provided with a plurality of strainers 12 that collect filtered filtered water (filtered water) and pass it downward. Details of the filter bed 4 and the strainer 12 will be described later.
  • natural water injection pipe 56 is located in the right side of the filtration tank 2 in FIG. 1, and the exit of raw
  • the raw water injection pipe 56 can have other shapes.
  • the filter bed 4 On the filter bed 4, a layer of the filter medium 14 for filtering the raw water injected from the raw water injection pipe 56 is arranged.
  • the filter bed 4 made of a steel plate such as a stainless steel plate is generally formed to have a thickness of about 5 mm to 30 mm in order to support the weight of the filter medium 14 and the like.
  • the filter medium 14 has a diameter (particle diameter) of about 0.2 mm to 4.9 mm. Although this diameter depends on the quality of the raw water to be treated, in general, it is more preferably about 0.6 to 1 mm.
  • a plurality of filter media 14 may be laminated.
  • sand having a diameter of about 0.6 mm on the lower side and anthracite having a diameter of about 1.2 mm on the upper side are used. Details of the filter bed 4 will be described later.
  • the raw water 16 that has flowed in from above the filter medium 14 passes through the layer of the filter medium 14 and is filtered, and then passes through the strainer 12 and flows downward from the filter bed 4 as purified treated water.
  • a circular attachment port 22 is formed in the central portion of the upper wall 20 of the filtration tank 2, and the cleaning mechanism 6 is attached to the attachment port 22 with a bolt (not shown).
  • the peripheral edge of the attachment port 22 is formed in a rim 24 for attachment.
  • a pedestal 28 to which a motor 26 and a speed reduction mechanism portion 27 are attached is attached.
  • a holding portion 36 having a plurality of bearings 30 is formed on the pedestal 28, and a screw rotation drive shaft 34 described later is rotatably supported by these bearings 30 without shaking.
  • the cylindrical cleaning tank (outer cylinder) 38 of the cleaning mechanism 6 has a disk-shaped mounting wall 29 at the top.
  • the mounting wall 29 is attached to the rim 24 together with the base 28 by bolts (not shown).
  • bolts are omitted in place of the center line indicating the position. In this way, when the upper part of the cleaning tank 38 is attached to the rim 24, substantially the entire cleaning tank 38 is suspended from the upper part of the filtration tank 2.
  • the lower portion of the cleaning tank 38 is an open circular lower opening 40.
  • a plurality of upper openings 42 formed at predetermined intervals along the outer periphery and extending in the vertical direction are formed.
  • the positional relationship between the cleaning tank 38 and the filter medium 14 is determined so that the lower opening 40 is positioned in the filter medium 14.
  • a screw 32 that constitutes a screw conveyor together with the cleaning tank 38 is arranged inside the cleaning tank 38.
  • the drive shaft 34 for rotating the screw 32 includes a relatively small diameter reduced portion 34a and a large diameter portion 34b having a large diameter.
  • the drive shaft 34 is connected to the motor 26 through a joint 49.
  • the large-diameter portion 34b for giving strength to the drive shaft 34 is a solid rod-like portion having a predetermined length downward from the upper end portion, and a disc 37 is fixed to the lower end thereof.
  • a spiral screw blade member (hereinafter simply referred to as a blade member) 43 is connected to the disk 37. Therefore, when the drive shaft 34 of the motor 26 is rotated, the blade member 43 is rotated. The connection between the blade member 43 and the disc 37 will be described in detail later.
  • the outer edge of the blade member 43 is disposed so as to form a slight gap with the inner peripheral surface of the cleaning tank 38.
  • the size of the gap is desirably about 3 times the particle size of the filter medium 14. Due to this gap, even if the filter medium 14 is sandwiched between the blade member 43 and the cleaning tank 38, the risk of the filter medium 14 being crushed is reduced.
  • a treated water outlet pipe 46 extending downward is attached to the center of the curved bottom wall 9 of the filtration tank 2.
  • the treated water that has been filtered through the layer of the filter medium 14 and then passed through the strainer 12 is sent out of the filtration tank 2 through the treated water outlet pipe 46.
  • An air vent valve 81 for discharging the air in the filtration tank 2 is attached to the upper part of the filtration tank 2.
  • FIG. 3 is a plan view showing only half of the filter bed 4.
  • 4 is a cross-sectional view showing a state in which the filter bed 4 is cut along the line 3b-3b in FIG.
  • the filter bed 4 is composed of, for example, four plate-like parts made of stainless steel. More specifically, the filter bed 4 is composed of a pair of half-moon parts 4a, 4b and one substantially rectangular part 4c arranged between the half-moon parts 4a, 4b. One side of the substantially rectangular portion 4 c is formed as an arc-shaped portion 47. In FIG. 3, only the halves of the portions 4a, 4b and 4c are shown. That is, in FIG.
  • the filter bed 4 has a disk shape that is axisymmetric on both sides of one diameter.
  • the filter bed 4 does not necessarily need to be allocated and configured as in the portions 4a, 4b, and 4c, and can be appropriately allocated and configured according to the size of the filtration tank 2.
  • the filter bed 4 has a large number of holes 60, and the strainers 12 described above are disposed in these holes 60.
  • Each of the portions 4a, 4b, and 4c is formed with a plurality of screwing small holes 62 at predetermined intervals along the outer periphery thereof.
  • an annular mounting ring 64 is provided along the inner periphery.
  • the mounting ring 64 has a screw hole 63 corresponding to the small hole 62 described above.
  • a support beam 66 having a T-shaped cross section is attached to the filtration tank 2 along the joints between the portions 4a, 4b, and 4c.
  • the support beam 66 is also formed with a screw hole 63.
  • the parts 4a, 4b, and 4c are screwed and fixed to the attachment ring 64 and the support beam 66 when the bolts 61 are screwed into the small holes 62 and the screw holes 63, respectively.
  • a support beam 67 having a T-shaped cross section that is orthogonal to the support beam 66 and is connected to the support beam 66 is disposed in the approximate center of the filtration tank 2.
  • the support beam 67 has a screw hole 63, and when the bolt 61 is screwed into the screw hole 63 and the small hole 62, the portion 4c is screwed and fixed to the support beam 67 in the same manner as described above.
  • support beams 68 are provided on the left and right sides of the support beam 67. This support beam 68 is merely for receiving the load of the portions 4a and 4b, and the portions 4a, 4b and 4c are fixed to the support beam 68 by screws or the like.
  • the strainer 12 is a commercially available product called “AB strainer”, for example, having a hollow umbrella-shaped portion 18 at the tip of the tube, and is made of ABS resin or PP (polypropylene). A plurality of narrow slots (liquid passage portions) 19 through which the filtering material 14 does not pass are formed concentrically in the umbrella-shaped portion 18 so that only the filtered liquid passes below the filter bed 4. ing.
  • ABS resin polypropylene
  • the slot 19 is shown only in the central strainer 12. Then, a male screw is formed on the tube portion of the strainer 12, and a nut 65 is screwed onto the male screw, whereby the strainer 12 is attached to the filter bed 4 by the nut 65 and the umbrella-like portion 18.
  • the slot 19 may be of a size that does not allow the filter medium 14 to pass through, and generally has a width of about 0.1 mm to 2.0 mm.
  • the strainer 12 is not limited to the one having an umbrella-shaped portion as described above, but one having a columnar portion or one having a semi-columnar portion is also known, and such a strainer is used. May be.
  • the raw water 16 is injected into the filtration tank 2 through the raw water injection pipe 56. At that time, the air in the filtration tank 2 is discharged from the air vent valve 81.
  • the water level of the raw water 16 is set so as to reach the upper part of the filtration tank 2 beyond the raw water injection pipe 56, that is, so that substantially the entire inside of the filtration tank 2 is filled with the raw water 16.
  • the raw water 16 penetrates the filter medium 14 outside the cleaning tank 38 and enters the cleaning tank 38 from the upper opening 42. Therefore, the raw water 16 penetrates the filter medium 14 in the cleaning tank 38 and is also filtered in the cleaning tank 38.
  • the filtered water (treated water) that permeates the filter medium 14 passes through the filter bed 4 through the strainer 12, is sent to the outside from the treated water outlet pipe 46 at the bottom of the filtration tank 2, and is used.
  • the filter bed 4 and strainer 12 described above constitute a water collecting mechanism.
  • the particles of the filter medium 14 that have been pushed up are rubbed against each other by the rotation of the blade member 43, are swollen and lifted, and are discharged out of the cleaning tank 38 through the upper opening 42. At this time, it is promoted that the pollutant is separated from the filter medium 14 by an impact when the filter medium 14 falls on the water surface.
  • the fallen filter medium 14 descends as the washing progresses, and is pushed up again into the washing tank 38 by the blade member 43 and washed by squeezing. In this way, the cleaning of the filter medium 14 is repeated in the cleaning tank 38, and the pollutant is peeled off from the filter medium 14.
  • the lower end 44 of the screw 32 is located in the vicinity of the filter bed 4 as shown in FIG. 1, the filter medium 14 located near the filter bed 4 is also pushed up, and a lot of the filter medium 14. Will be washed evenly.
  • the supply of the cleaning water that floats the filter medium 14 within the period in which the screw 32 is continuously rotating is performed during the supply amount reduction period and the supply stop period. Repeated several times.
  • the purified water is caused to flow again from the treated water outlet pipe 46 to obtain a rinsing effect (backwashing). Is done. This backwashing is continued even after the screw 32 is stopped.
  • the backwash water flowing backward from the treated water outlet pipe 46 is ejected to the layer of the filter medium 14 through the slot 19 of the strainer 12 of the filter bed 4. At this time, the contaminants clogged in the strainer 12 are also easily removed from the slot 19 by the backwash water.
  • the pollutant separated from the filter medium 14 floats and is discharged to the outside from the raw water injection pipe 56 together with the water containing it.
  • the backwashing water (washing water) effectively flows back into the washing tank 38 through the gap of the blade member 43, so that the pollutant in the washing tank 38 is also discharged.
  • the spiral blade member 43 is formed of a metal such as stainless steel.
  • the blade member 43 has a shape as shown in FIG. 5 as viewed from the long axis direction of the screw 32. That is, the blade member 43 is present in an annular shape around the central circular hole 43a where no member exists.
  • the screw 32 has a coil spring shape as described above over substantially the entire length thereof.
  • each reinforcing member 35 is fixed to the inner peripheral edge portion of the annular blade member 43 as an example, extending in the major axis direction of the screw over substantially the entire length of the blade member 43.
  • These reinforcing members 35 are also made of a metal such as stainless steel. More specifically, each reinforcing member 35 has a plate-like shape in which a part of a cylindrical member is cut out along its long axis.
  • These reinforcing members 35 are fixed to the inner peripheral edge of the annular blade member 43 (on the inner peripheral surface in this example) by welding or the like, and the portions of the blade member 43 that are separated from each other are connected by welding or the like. ing.
  • each of the four reinforcing members 35 is fixed to one surface (lower surface) of the disk 37 by welding or the like.
  • the blade member 43 also has one end face (upper end face) in the major axis direction of the screw 32 fixed to one surface of the disk 37 by welding or the like.
  • a general screw used in this type of conventional filtering device is formed by attaching a blade member around a rotating shaft extending in the center, whereas the screw 32 in the present embodiment is described above. As described above, it has a coil spring shape. When the screw 32 having such a coil spring shape is basically composed only of the blade member 43, it is difficult to ensure sufficient strength. However, the screw 32 in this embodiment is reinforced by the four reinforcing members 35 as described above, and has sufficient strength.
  • the circular hole 43a exists in the center of the screw 32, and therefore the filter medium 14 existing in the circular hole 43a is also effectively used for filtration. Become.
  • the filtration device 1 of the present embodiment can secure a larger filtration area and increase the filtration efficiency if the cross-sectional area in the filtration tank 2 is common as compared with the conventional device.
  • the filter medium 14 existing in the central hole 43a of the screw 32 is agitated by the vortex generated by the rotation of the screw 32, and from this point, the filter medium washing efficiency is improved. Enhanced. Further, in the backwashing, since the circular hole 43a is provided in the center of the screw 32, the backwashing water easily flows into the washing tank 38, and the backwashing effect is enhanced. It is done.
  • the shape of the screw 32 is a shape having the circular hole 43a in the center, the screw 32 can be reduced in weight. If the screw 32 is reduced in weight in this way, a relatively low-strength member can be applied as a member such as an end plate constituting the bottom wall 9 and the upper wall 20, and the cost of the filtration device 1 can be reduced.

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Abstract

【課題】スクリュー洗浄機構を備えた濾過装置において、濾過効率および濾過材洗浄効率を高め、軽量化を実現する。 【解決手段】濾過槽（２）の内部に濾過材（１４）の層を有し、原水（１６）を濾過材（１４）の層を通過させて濾過する濾過装置（１）は、スクリュー（３２）を回転させて濾過材（１４）を揉み洗い洗浄するスクリュー洗浄機構（６）を備える。スクリュー洗浄機構（６）は、濾過槽（２）内に立てて配置された円筒状の外筒（３８）、この外筒（３８）内において、その長手方向に長軸が延びる向きに設けられた螺旋状のスクリュー（３２）、およびこのスクリュー（３２）を回転させるスクリュー駆動手段（２６）を有する。そしてスクリュー（３２）は、コイルばね型の形状とされている。

Description

濾過装置
　本発明は濾過装置、特に詳しくは濾過槽の内部に濾過材層を有し、供給された原水を、濾過材層を通過させて濾過する濾過装置、特に、濾過槽内にスクリューによる濾過材洗浄機構を備えた濾過装置に関するものである。
　従来、例えば特許文献１や２に示されているように、濾過槽の内部に濾過材層を有し、供給された原水を濾過材層を通過させて濾過する濾過装置が公知となっている。また、この種の濾過装置において濾過材を洗浄する機構として、同じく特許文献１や２に示されているように、螺旋状のスクリューを用いる洗浄機構が知られている。
　上述のスクリューを用いる洗浄機構は基本的に、濾過槽内に立てて配置された円筒状の外筒、この外筒内に配置された回転軸に沿って設けられた螺旋状のスクリュー、およびこのスクリューを回転させるスクリュー駆動手段を有するもので、濾過槽内の濾過材を上記スクリューにより上方へ移送しながら揉み洗いする。
　上記のスクリュー洗浄機構を用いて濾過材を洗浄することにより、濾過材層の目詰まりや、付着物、凝集物による濾過材の汚れに起因する濾過効率の低下を解消することができる。
特開２００４－１２１８８５号公報 特開２００５－１３１４４３号公報
　スクリュー洗浄機構を備えた濾過装置は、上述した通り、高い濾過材洗浄効果が得られるものであるが、濾過効率および濾過材洗浄効率、並びに軽量化の点で改良の余地が残されている。
　本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、スクリュー洗浄機構を備えた濾過装置において、濾過効率および濾過材洗浄効率を高め、そして軽量化を実現することを目的とする。
　本発明による濾過装置は、
　濾過槽の内部に濾過材層を有し、供給された原水を、濾過材層を通過させて濾過する濾過装置であって、
　濾過槽内に立てて配置された円筒状の外筒、この外筒内において、該外筒の長手方向に長軸が延びる向きに設けられた螺旋状のスクリュー、およびこのスクリューを回転させるスクリュー駆動手段を有し、スクリューを回転させて濾過材を揉み洗いするスクリュー洗浄機構を備えた濾過装置において、
　スクリューが、コイルばね型の形状とされていることを特徴とするものである。
　ここで、上記「コイルばね型の形状」とは、スクリューの長軸方向から見たスクリューの形状が、部材が何も存在しない中央の孔の周囲にスクリュー羽根部材が環状に存在する形状を意味するものである。このようなコイルばね型の形状は、望ましくはスクリューの全長に亘って適用されるが、一部、例えばスクリュー長軸方向の端部等において、そのような形状とされていなくても構わない。
　なお、本発明の濾過装置においては、スクリュー羽根部材のスクリュー長軸方向の一端部に、駆動手段の回転軸が連結されるのが望ましい。
　また、本発明の濾過装置においては、スクリューを構成するスクリュー羽根部材の内周縁部に、スクリュー羽根部材の略全長に亘ってスクリュー長軸方向に延びて、スクリュー羽根部材の互いに離れている部分同士を連結する補強部材が固定されていることが望ましい。
　上述したようにスクリュー羽根部材のスクリュー長軸方向の一端部に、駆動手段の駆動軸が連結される場合、上記補強部材は直接的にあるいは上記連結を果たす連結部材を介して、駆動手段の駆動軸に連結されているのが望ましい。
　本発明の濾過装置においては、スクリューがコイルばね型の形状とされているので、つまりスクリュー長軸方向から見たスクリューの形状が、部材が何も存在しない中央の孔の周囲にスクリュー羽根部材が環状に存在する形状とされているので、上記孔の部分に存在する濾過材も濾過のために有効利用されることになる。こうして本発明の濾過装置は、従来装置に比べると、濾過槽内の断面積が共通なら、より大きな濾過面積を確保でき、濾過効率を高めることが可能となる。
　また、濾過材の洗浄時、スクリューの中央の孔の部分に存在する濾過材が、スクリューの回転で生じる渦によって掻き混ぜられるようになり、この点から濾過材洗浄効率が高められる。さらに逆流洗浄においても、スクリューの中央に孔の部分が有るために外筒内に逆洗水が流入しやすくなり、逆流洗浄効果が高くなって、この点からも濾過材洗浄効率が高められる。
　さらに本発明の濾過装置においては、スクリューの形状が中央に孔を有する形状とされているので、スクリューが軽量化され得る。こうしてスクリューが軽量化されれば、濾過槽を構成する例えば鏡板等の部材として比較的低強度の部材を適用可能となり、濾過装置のコストダウンも実現される。
本発明の一実施形態による濾過装置を示す縦断面図 図１の濾過装置が備える濾過槽の平面図 図１の濾過装置に用いられた濾床を示す平面図 図３の３ｂ－３ｂ線で切断した濾床の部分を示す断面図 図１の濾過装置が備えるスクリューを示す部分平面図
　以下、本発明による濾過装置の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による濾過装置を示す縦断面図、図２は、図１の濾過装置の濾過槽を示す平面図である。以下、図１および図２を参照して説明する。
　本実施形態の濾過装置１は、図１に示すように、上下が閉鎖された略円筒形の濾過槽２と、この濾過槽２の内側の下部において水平に配置された例えば鋼板からなる濾床４と、濾過槽２の湾曲した上壁２０に取り付けられたスクリュー洗浄機構（以下、単に洗浄機構ともいう）６とを有する。この洗浄機構６は、後述するモータ２６、減速機構部２７、台座２８、洗浄槽（外筒）３８および、スクリュー３２を含む。さらに濾過装置１は、処理水出口管４６および原水注入管５６も有する。
　濾過槽２には、４本の支持脚８（図１では１本のみを示す）が取り付けられており、これによって、濾過槽２が床面１０上に設置される。なお、濾過槽２を支える構造としては、このような支持脚８に限らず、その他、帯状の板材を巻いて構成された支持構造等が適用されてもよい。濾床４は、濾過槽２の湾曲した底壁９から上方に離して設けられている。なお、底壁９および上述の上壁２０は、例えば鏡板から構成される。濾床４には、濾過された処理水（濾過水）を集水して下方に通過させる複数のストレーナ１２が設置されている。なお、濾床４およびストレーナ１２の詳細については後述する。また、前述の原水注入管５６は、図１において、濾過槽２の右側に位置しており、原水の出口が上向きの略Ｌ字状を呈している。この原水注入管５６は、他の形状とすることも可能である。
　濾床４上には、原水注入管５６から注入された原水を濾過するための濾過材１４の層が配されている。例えばステンレス鋼板等の鋼板からなる濾床４は、濾過材１４等の重量を支えるために、一般に厚みが５ｍｍ程度から３０ｍｍ程度に形成される。濾過材１４は、具体的には、約０．２ｍｍ～４．９ｍｍの直径（粒径）を有するものである。この直径は、処理する原水の水質にもよるが、一般的には約０．６～１ｍｍであることがより好ましい。濾過材１４は、複数のものが積層されてもよく、その場合は一例として、下側に直径が０．６ｍｍ程度の砂、上側に直径が１．２ｍｍ程度のアンスラサイト等が用いられる。濾床４の詳細については、後述する。濾過材１４の上方から流入した原水１６は、濾過材１４の層を通過して濾過された後にストレーナ１２を通過して、浄化された処理水として濾床４から下方に流れる。
　濾過槽２の上壁２０の中央部には、円形の取付口２２が形成されており、この取付口２２に洗浄機構６がボルト（図示せず）により取り付けられている。取付口２２の周縁は、取付用のリム２４に形成されている。リム２４上には、モータ２６および減速機構部２７を取り付けた台座２８が取り付けられている。この台座２８には、複数の軸受３０を有する保持部３６が形成されており、これらの軸受３０により、後述するスクリュー回転用の駆動軸３４がぶれなく回転自在に支持されている。
　次に、洗浄機構６について詳細に説明する。洗浄機構６の円筒状の洗浄槽（外筒）３８は、上部に円板状の取付壁２９を有する。そして、取付壁２９が台座２８とともにリム２４にボルト（図示せず）により取り付けられている。図中、ボルトはその位置を示す中心線に代えて省略して示す。このようにして、洗浄槽３８の上部がリム２４に取り付けられると、洗浄槽３８の略全体が濾過槽２の上部から垂下している状態となる。
　図１に示すように洗浄槽３８の下部は、開放した円形の下部開口４０となっている。洗浄槽３８の上部には、その外周に沿って所定間隔で形成されて上下方向に延びる複数の上部開口４２が形成されている。下部開口４０は濾過材１４の中に位置するように、洗浄槽３８と濾過材１４との位置関係が決められている。洗浄槽３８の内側には、洗浄槽３８と共にスクリューコンベアを構成するスクリュー３２が配置されている。スクリュー３２を回転させるための駆動軸３４は、比較的小径の縮径部３４ａと、直径の大きい大径部３４ｂとから構成されている。
　駆動軸３４は、継手４９を介してモータ２６と連結されている。駆動軸３４に強度を持たせるための大径部３４ｂは、上端部から下に所定の長さの部分は無垢の棒状とされ、その下端には円板３７が固定されている。円板３７には、螺旋形のスクリュー羽根部材（以下、単に羽根部材という）４３が連結されている。そこで、モータ２６の駆動軸３４が回転されると、羽根部材４３が回転される。なお、羽根部材４３と円板３７との連結については、後に詳しく説明する。
　羽根部材４３の外縁は、洗浄槽３８の内周面との間に僅かにギャップを形成して配置されている。このギャップの寸法は、濾過材１４の粒径の約３倍が望ましい。このギャップにより、羽根部材４３と洗浄槽３８との間に濾過材１４が挟まっても、濾過材１４が破砕するおそれが少なくなる。
　次に、濾過槽２の外部に付属する部品について説明する。濾過槽２の湾曲した底壁９の中央には、下方に延びる処理水出口管４６が取り付けられている。前述したように濾過材１４の層を通過して濾過された後にストレーナ１２を通過した処理水は、この処理水出口管４６を通って濾過槽２の外に送出される。また、濾過槽２の上部には、濾過槽２内の空気を排出する空気抜き弁８１が取り付けられている。
　次に、図３および図４を参照して濾床４について説明する。図３は、濾床４の半分のみを示す平面図である。また図４は、濾床４を図３の３ｂ－３ｂ線で切断した状態を示す断面図である。濾床４は、例えばステンレス鋼製の４つの板状部分から構成されている。より詳しくは、濾床４は１対の半月状部分４ａ、４ｂおよび、それらの半月状部分４ａ、４ｂの間に配された１つの略矩形部分４ｃから構成されている。略矩形部分４ｃの一辺は弧状部分４７として形成されている。なお図３では、上記部分４ａ、４ｂおよび４ｃの各半分のみを示している。つまり濾床４は、図３において、１つの直径の両側に線対称の円板状である。なお濾床４は、必ずしも上記部分４ａ、４ｂおよび４ｃのように割り振って構成する必要はなく、濾過槽２の大きさに応じて適宜割り振って構成することができる。
　濾床４には、多数の孔６０が穿設されており、これらの孔６０に、前述のストレーナ１２が配設されている。また、各部分４ａ、４ｂ、４ｃには、それらの外周に沿って所定間隔で複数個のねじ止め用の小孔６２が穿設されている。他方、濾過槽２の内周面には、その内周に沿った環状の取付リング６４が突設されている。この取付リング６４には、前述の小孔６２に対応するねじ孔６３が形成されている。また濾過槽２には、各部分４ａ、４ｂ、４ｃの相互の合わせ目に沿って、断面Ｔ字状の支持梁６６が取り付けられている。そして、この支持梁６６にも、ねじ孔６３が形成されている。上記部分４ａ、４ｂ、４ｃは、小孔６２およびねじ孔６３にボルト６１が螺入されることにより、取付リング６４および支持梁６６にねじ止め固定される。
　また濾過槽２の略中央には、支持梁６６と直交して該支持梁６６と連結する断面Ｔ字状の支持梁６７が配置されている。支持梁６７はねじ孔６３を有し、このねじ孔６３および上記小孔６２にボルト６１が螺入されることにより、部分４ｃが上記と同様に支持梁６７にねじ止め固定される。また図４に示すように、支持梁６７の左右には支持梁６８が設けられている。この支持梁６８は、単に部分４ａおよび４ｂの荷重を受けるためのものであり、該支持梁６８に対して部分４ａ、４ｂおよび４ｃはねじ止め等によって固定される。
　次に、濾床４に配設されるストレーナ１２について説明する。ストレーナ１２は、管の先端が中空の傘状部分１８となった、例えば「ＡＢストレーナー」と称される市販のものであり、ＡＢＳ樹脂製やＰＰ（ポリプロピレン）製である。傘状部分１８には、濾過材１４が通過しない狭幅の複数のスロット（液体通過部）１９が同心状に形成されており、濾過された液体のみを濾床４の下方に通過させるようにしている。
　なお図４では、スロット１９を、中央のストレーナ１２のみに示している。そしてストレーナ１２の管の部分には雄ねじが形成され、この雄ねじにナット６５が螺合されることにより、該ナット６５および傘状部分１８により、ストレーナ１２が濾床４に取り付けられる。スロット１９は、濾過材１４が通過しない大きさのものであればよく、一般にその幅は約０．１ｍｍ～２．０ｍｍとされる。また、ストレーナ１２としては、従来、上記のように傘状部分を有するものに限らず、円柱状部分を有するものや、半円柱状部分を有するものも知られており、そのようなストレーナが用いられてもよい。
　次に、再び図１を参照して、濾過槽２による濾過について説明する。まず、原水注入管５６を通して原水１６が濾過槽２内に注入される。その際、空気抜き弁８１から、濾過槽２内の空気が排出される。原水１６の水位は、本実施形態の場合、原水注入管５６を越えて濾過槽２の上部まで達するように、つまり、濾過槽２内の略全体が原水１６で満たされるように設定される。原水１６は洗浄槽３８の外の濾過材１４に浸透するとともに、洗浄槽３８内にも上部開口４２から進入する。そこで原水１６は、洗浄槽３８内の濾過材１４に浸透し、洗浄槽３８内においても濾過される。
　濾過材１４を浸透し、濾過された水（処理水）は、ストレーナ１２を経て濾床４を通過して、濾過槽２の下部の処理水出口管４６から外部に送出され、使用に供される。なお、以上述べた濾床４およびストレーナ１２は、集水機構を構成している。
　次に、濾過材１４の層における目詰まりを解消するための、濾過材１４の洗浄方法について詳しく説明する。なお、本装置が行う濾過材洗浄には、逆洗水を供給しながらスクリュー３２を回転させて行うものと、逆洗水の供給だけで行うものとの２種類があるが、以下では前者を単に「洗浄」あるいは「スクリュー洗浄」と称し、後者を「逆流洗浄」あるいは「逆洗」と称することにする。
　最初に、スクリュー洗浄について説明する。スクリュー３２を回転させるためのモータ２６を起動する前に、処理水出口管４６から浄水（逆洗水）を濾過槽２内に逆流させ、濾床４を経て濾過材１４中に浄水を噴出させる。こうして濾過材１４に対して下から逆洗水が噴き上げられると、濾過材１４が逆洗水中に（原水が残っている際には逆洗水および原水中に）浮遊する。これにより、モータ起動時のモータ２６への負荷が低減される。モータ２６が駆動されて、スクリュー３２が回転すると、スクリュー３２の羽根部材４３、特に洗浄槽３８の下方に露出した部分の羽根部材４３により、濾過材１４が上方の洗浄槽３８内に押し上げられる。
　スクリュー３２の回転の初期段階では、前述した逆洗水の逆流が継続される。こうしてスクリュー３２を逆流洗浄下と同じ状態で回転させることによって、スクリュー回転時のモータ２６の負荷を低減させると共に、洗浄槽３８の外側の濾過材１４と、洗浄槽３８の内側の濾過材１４とが、スクリュー３２の遠心力により容易に混ざり合い、かつ移動することで全体の濾過材１４が満遍なく洗浄されるようになる。逆洗水の供給は、その後に供給量（つまりは流速）が落とされ、または停止されるが、その状態下で、濾過材１４の洗浄のためにスクリュー３２の回転は継続される。
　押し上げられた濾過材１４の粒子同士は、羽根部材４３の回転により互いに擦れ合って揉み洗いされつつ上昇し、上部開口４２から洗浄槽３８外に排出される。このとき、濾過材１４が水面上に落下したときの衝撃で、汚濁物質が濾過材１４から剥離することが促進される。落下した濾過材１４は、洗浄の経過に従って下降し、再び羽根部材４３により洗浄槽３８内に押し上げられて揉み洗いされる。このようにして、洗浄槽３８内で濾過材１４の洗浄が繰り返されて、濾過材１４から汚濁物質が剥離される。前述した通り、図１に示すようにスクリュー３２の下端４４が、濾床４の近傍に位置しているので、濾床４に近い位置に有る濾過材１４も押し上げられて、多くの濾過材１４が満遍なく洗浄される。
　なお、スクリュー洗浄機構６による濾過材洗浄工程においては、スクリュー３２が連続して回転している期間内に、濾過材１４を浮遊させる洗浄水の供給が、間に供給量低減期間および供給停止期間を挟んで複数回繰り返される。
　以上述べたスクリュー洗浄機構６による濾過材洗浄工程が完了すると、スクリュー３２の回転が停止される前に、処理水出口管４６から再度浄水を逆流させて、すすぎ効果を得る逆流洗浄（逆洗）が行われる。この逆洗は、スクリュー３２の停止後も継続される。処理水出口管４６から逆流した逆洗水は、濾床４のストレーナ１２のスロット１９を経て濾過材１４の層に噴出する。このとき、ストレーナ１２に詰まった汚濁物質も、逆洗水によりスロット１９から容易に除去される。
　そして、濾過材１４から剥離した汚濁物質は浮遊して、それを含んだ水と共に原水注入管５６から外部へ排出される。逆流洗浄時に、逆洗水（洗浄水）は、羽根部材４３の前述したギャップを通過して洗浄槽３８内にも効果的に逆流するので、洗浄槽３８内の汚濁物質も排出される。
　次に、図１に示した円板３７と羽根部材４３との連結について詳しく説明する。螺旋状の羽根部材４３は、例えばステンレス鋼等の金属から形成されている。そして羽根部材４３は、スクリュー３２の長軸方向から見た形状が図５に示すような形状とされている。すなわち羽根部材４３は、部材が何も存在しない中央の円孔４３ａの周囲に環状に存在している。それによりスクリュー３２は、その略全長に亘って、前述したようなコイルばね型の形状となっている。
　また、上記環状の羽根部材４３の内周縁部には、この羽根部材４３の略全長に亘ってスクリュー長軸方向に延びる、一例として４本の長尺の補強部材３５が固定されている。これらの補強部材３５も、例えばステンレス鋼等の金属から形成されている。各補強部材３５はより詳しくは、円筒形の部材の一部をその長軸に沿って細長く切り取ったような、板状の形とされたものである。これらの補強部材３５は、環状の羽根部材４３の内周縁部に（本例では内周面の上に）溶接等によって固定され、羽根部材４３の互いに離れている部分同士を溶接等によって連結している。
　上記４本の補強部材３５は、各一端部が円板３７の一表面（下表面）に溶接等によって固定されている。それと共に羽根部材４３も、スクリュー３２の長軸方向の一端面（上端面）が、円板３７の一表面に溶接等によって固定されている。以上の構成においては、モータ２６によって駆動軸３４が回転されて、円板３７が回転されると、羽根部材４３が回転する。こうして羽根部材４３を回転させることにより、前述した洗浄機構６による濾過材の洗浄がなされ得る。
　従来のこの種の濾過装置に用いられている一般的なスクリューは、中心部を延びる回転軸の周りに羽根部材が取り付けられてなるものであるのに対し、本実施形態におけるスクリュー３２は以上説明した通り、コイルばね型の形状のものとされている。このようなコイルばね型の形状のスクリュー３２は、基本的に羽根部材４３のみから構成された場合は、十分な強度を確保するのが難しい。しかし本実施形態におけるスクリュー３２は、以上説明した通りの４本の補強部材３５により補強されて、十分な強度を備えたものとなっている。
　以上説明した通り本実施形態の濾過装置１においては、スクリュー３２の中央に円孔４３ａが存在するので、この円孔４３ａの部分に存在する濾過材１４も濾過のために有効利用されることになる。こうして本実施形態の濾過装置１は、従来装置に比べると、濾過槽２内の断面積が共通なら、より大きな濾過面積を確保でき、濾過効率を高めることが可能となる。
　また、濾過材１４の洗浄時、スクリュー３２の中央の円孔４３ａの部分に存在する濾過材１４が、スクリュー３２の回転で生じる渦によって掻き混ぜられるようになり、この点から濾過材洗浄効率が高められる。さらに逆流洗浄においても、スクリュー３２の中央に円孔４３ａが有るために洗浄槽３８内に逆洗水が流入しやすくなり、逆流洗浄効果が高くなって、この点からも濾過材洗浄効率が高められる。
　さらに実施形態の濾過装置１においては、スクリュー３２の形状が中央に円孔４３ａを有する形状とされているので、スクリュー３２が軽量化され得る。こうしてスクリュー３２が軽量化されれば、底壁９および上壁２０を構成する例えば鏡板等の部材として比較的低強度の部材を適用可能となり、濾過装置１のコストダウンも実現される。
１　　濾過装置
２　　濾過槽
４　　濾床
６　　スクリュー洗浄機構
１２　　ストレーナ
１４　　濾過材
１６　　原水
２６　　モータ
３２　　スクリュー
３４　　駆動軸
３５　　補強部材
３７　　円板
３８　　洗浄槽（外筒）
４３　　スクリュー羽根部材

Claims (3)

  1. 　濾過槽の内部に濾過材層を有し、供給された原水を、前記濾過材層を通過させて濾過する濾過装置であって、
    　前記濾過槽内に立てて配置された円筒状の外筒、この外筒内において、該外筒の長手方向に長軸が延びる向きに設けられた螺旋状のスクリュー、およびこのスクリューを回転させるスクリュー駆動手段を有し、前記スクリューを回転させて濾過材を揉み洗い洗浄するスクリュー洗浄機構を備えた濾過装置において、
    　前記スクリューが、コイルばね型の形状とされていることを特徴とする濾過装置。
  2. 　前記スクリューの長軸方向の一端部において、スクリューを構成するスクリュー羽根部材に、前記駆動手段の回転軸が連結されている請求項１に記載の濾過装置。
  3. 　前記スクリューを構成するスクリュー羽根部材の内周縁部に、スクリューの略全長に亘ってスクリュー長軸方向に延びて、スクリュー羽根部材の互いに離れている部分同士を連結する補強部材が固定されている請求項１または２に記載の濾過装置。
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