(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過材の所望な流れのプロファイルが確実に得られるように、中央に位置し下方に開口したガイド円錐部が、円錐又は角錐形底部を有する外被（２）に内包されたフィルター床の下部により包囲されており、該ガイド円錐部の頂点と連通し、その上方に位置する供給パイプを通して供給される懸濁液を上記ガイド円錐部の内部に該円錐部上部領域から下方へ供給することにより、連続作動フィルターの粒状濾過材のフィルター床に懸濁液を供給する方法において、
懸濁液をフィルター領域にわたって均一に分布させるために、該懸濁液を前記ガイド円錐部の内部からその下縁部に沿った通路を通して全流量の少なくとも６５％をフィルター床に導くと共に、上記ガイド円錐部の外被面に特定の高さで位置する多数の開口及び／又は上記供給パイプに設けられた開口を通して全流量の少なくとも２０％をフィルター床に導くことを特徴とするフィルター床内への懸濁液の供給方法。
【請求項２】
前記懸濁液の全流量の少なくとも２０％を、上記ガイド円錐部の外被面に特定の高さで位置する多数の開口を通してフィルター床に導くことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
濾過材の所望な流れのプロファイルが確実に得られるように、円錐又は角錐形底部を有する外被（２）に内包されたフィルター床（１）の底部内に開口した懸濁液供給パイプ（６）を含み、該フィルター床には下方に開口したガイド円錐部が頂点を上方に向けた状態で中央に位置しており、さらに該供給パイプ（６）のオリフィスはガイド円錐部（７）の上部領域内に位置してなる請求項１に記載の方法に従う、連続フィルターの粒状濾過材のフィルター床内に懸濁液を供給する装置において、
該装置が更に、前記ガイド円錐部の外被面に特定の高さで位置する多数の開口部（１０）及び／又は前記ガイド円錐部の上方で供給パイプに設けられた開口部をフィルター床内への懸濁液の流出口として有すると共に、水平プレート形状で複数の開口部を有する懸濁液のバリヤー（１２）が、前記ガイド円錐部内で前記開口部（１０）の直下に取付けられており、それにより、懸濁液の全流量の６５〜８０％がガイド円錐部の下縁部（８）に沿った通路を通して、また残りの懸濁液は上記ガイド円錐部及び／又は供給パイプの上記流出口を通してフィルター床内に供給可能にされていることを特徴とするフィルター床内への懸濁液供給装置。
【請求項４】
前記円錐部（７）の外側に設けられた開口部（１０）は円周方向に延びているカラー（１１）によって遮蔽され、カラー（１１）は前記開口部から僅かに間隔を設けてあり、開口部（１０）の上方で前記円錐部（７）の外面を密閉していることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記開口部（１０）は、前記円錐部の外被周辺で円形通路に沿って配されていることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記供給パイプ（６）におけるオリフィスの中心軸は、前記円錐部（７）の軸と同心的に配されていることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項７】
前記開口部（１０）は、前記円錐部の異なる高さで種々の円形通路に沿って配されていることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項８】
前記ガイド円錐部（７）の下縁部（８）は、フィルター床の外部シリンダー面（２）又は該シリンダー面の仮想延長線からシリンダー半径の少なくとも１／３に相当する距離の間隔が設けられていることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項９】
前記開口部（１０）は、フィルター床の内部シリンダー面からフィルター床における半径方向延長線の１／３以下の距離の間隔が設けられていることを特徴とする請求項３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、連続作動フィルターの粒状フィルター床を介して懸濁液の均一に分布した流れを得ることができる方法及び装置に関するものである。これによって本発明ではフィルター容量を最適にすることが可能となる。
ここで連続作動粒状フィルターとは、濾過材がフィルター床の底部から連続的に取り除かれ、懸濁液がフィルター床を通って浄化される際に、取り除かれた濾過材が洗浄され、フィルター床の上面に戻されるように構成された型のフィルターを意味する。このようなフィルターの一例は、スウェーデン特許第７，６０２，９９９−０号に開示されている。通常は砂を用いる粒状の濾過材は、円錐または角錐形の底部を有する円形または多角形の容器に内包されている。処理する懸濁液または乳濁液はフィルター床底部の流入口を通して供給される。懸濁液または乳濁液は、多数のパイプを通ってフィルター床に流入し、パイプのオリフィスは屋根または天井構造体の下方に位置している。大型ポンプまたはエアーリフトが好適であるとされる揚水装置のオリフィスは、円錐形底部の最下部に位置している。このようなポンプは移送手段として空気を用いている。ポンプのパイプまたは管はフィルター床を通って洗浄装置まで延びており、洗浄された砂は該洗浄装置からフィルター床の上面にわたって供給される。従ってパイプに流入する懸濁液は外側の濾過材の流れに対向して流動し、フィルター床を介して、洗浄後のより浄化された濾過材へと序々に流れ、流出口を通り、堰手段を経てフィルターの外へ出る。フィルター床の下部には、頂点が上方を向いた状態で円錐部が位置しており、濾過材の所望な流れが得られるようになっている。以下この円錐部をガイド円錐部と称する。
公知の技術には、フィルター領域全体に均一な流れが得られるような方法によって懸濁液をフィルター床に供給する際の問題点に対する種々の解決策が提案されている。これらの先行技術から公知の装置は、半径方向に延びた腕部によって懸濁液が円周に向かって外側に異なる方向に配分することができるようになっている。他の流入口は外壁の周囲に、さらに中心へと向かって設けられる。これらは、フィルター全体を通して均一に分布された流れを確実に提供することができるという仮定に基くものであるとう点で共通している。このような仮定は具体的な測定を行うことで事実を立証しない限りは、依然として仮説のままであることになる。このような測定を行う場合に問題となるのは、上述した仮説が広く公知になっているために、実態を掴む妨げとなり、比較的安易に事実が無視されているということである。
本発明は、フィルター床の半径方向及び軸方向の両方に配された複数の測定点で計測された流動状態に関する大量の測定結果に基いたものである。これらの測定結果は驚くべきものであった。そして２つの非常に重要な観測結果を得るに至った。第１に、懸濁液の流れは流入口のすぐ下流でフィルターの外面に向かって外方に湾曲する傾向が非常に強いことが判明した。これら流入装置は外面に隣接し、且つ外面の僅かに内方に位置しており、外面に近接した全領域の３０％以内において、フィルター全体の流れとほとんど等しい量の流れを製したことになる。流体力学において、これはフィルター床の外面または外被の周囲で濾過材の粒子の密度が低くなることに起因したものであると言える。次に、フィルター床上面の平坦部は表面から１／１０程度に位置する領域での流れに強い影響を与えていたことが判明した。フィルター床の上面は起伏部または波頂を有する波形の形状を呈しており、液体の流れは上面部分の下方へと反れ、波形の最も近接した谷部へと向って流れた。これらの観測から得られた重要な結論は、フィルター床が最適に利用されていなかったこと、従ってフィルターの利用の最適化を図ることにより濾過効率を上げることができたということである。一つの特徴として、フィルター床を最適な条件下で使用した場合にフィルター床のどの点であっても最大限の濾過効率を発揮することができ、これはすなわち、多量の懸濁液がフィルター床を均一に通過するということである。このような場合に、浄化する懸濁液の量を減少せずにフィルターを通る全流量を増加することができる。代りに濾過材の量を減少し、その結果フィルターの全長、構造体の高さを低く構成することも可能である。
懸濁液流入口の条件を様々に変え、さらに懸濁液を清浄な溶液に変えて行ったフィルター内での多数回の測定では、フィルターは最適な条件下で使用され、その結果本発明が完成するに至った。懸濁液の大部分の流れはフィルター床内に導かれ、この部分でフィルターの領域は一時的に最小となるが、同時にこの部分は濾過材の落下速度が最大となる領域でもある。このような領域の一つはガイド円錐部の下縁部に見つけることができ、該縁部は通常、底円錐部における始点の領域に位置している。ガイド円錐部の該縁部の周囲に懸濁液を流入することによって、外面の外部領域において懸濁液の流れを均一にすることが可能であることが判明している。
しかしながら、全懸濁液をガイド円錐部の下縁部周囲に流入することは、フィルターの制限領域内での表面荷重が大きくなりすぎ、浮遊粒子が砂の粒子から分離してしまうために不可能であることも判明した。またフィルターの全領域にわたる流れ、あるいはフィルターの全領域を上昇する流れを均一にすることも不可能であった。さらに、懸濁液の一部をフィルター床のできるだけ中央に導く必要があることが判明した。この中央に配向された懸濁液は、後にフィルター床内に流れ、ガイド円錐部の下縁部からの供給が十分でない領域を満たす。２つの流入口領域から懸濁液を分割して供給することにより、フィルターの全領域にわたり、フィルターの主要部を通して懸濁液の均一な流れを得ることができる。本発明は、上述した背景を考慮した上で、以下の請求項で詳述する特徴を有している。
フィルター全体を最適に利用することができるように、本発明の好適な一実施例においては、フィルター床の上面は完全に平坦となっている。
本発明を添付の図面を参照することで詳述し、図面には本発明に基く連続作動フィルターの下部を略図にて示している。
図は、本発明に従って懸濁液をフィルター床に供給する状態を略図的に示したものである。フィルター床（１）の下部は、好ましくは円形シェルまたは外被（２）（又はシリンダー面（２））及び底円錐部（３）によって内包されている。エアーポンプの供給パイプ（４）はフィルター床の中央を通って延びており、濾過材洗浄装置（図示せず）及び空気をポンプへと搬送するエアー供給パイプ（５）へと延びている。懸濁液供給パイプ（６）はポンプの周囲を同心的に延びており、ガイド円錐部（７）の上部まで侵入している。ガイド円錐部（７）は開口底部を有しており、懸濁液の一部が円錐部の下縁部（８）の周囲でフィルター床内に、さらにガイド円錐部（７）と底円錐部（３）の間の制限領域（９）内に流入するようになっている。多数の開口部（１０）はガイド円錐部の上部の周囲に円形通路に沿って配されており、懸濁液がほぼ中央でフィルター床（１）内に流入することができるようになっている。図示した例で開口部（１０）は、そのすぐ外側に位置する円錐型カラー（１１）によって濾過材から遮蔽されている。この例で懸濁液は、カラー（１１）の下縁部周辺でフィルター床内に流入する。本発明の他の実施例によると、各開口部は外方に位置するカバーまたは蓋によって濾過材から遮蔽されている。これらの開口部を円錐部の異なる高さの円形通路周囲に配することも可能である。懸濁液のバリヤー（１２）がガイド円錐部内の開口部（１０）の下方に設けられている。これらのバリヤーは、垂直供給流路（６）を介して懸濁液に与えられる強力な運動エネルギーを減少させると同時に、ガイド円錐部の下縁部及び該円錐部上部の開口部のそれぞれに所望の割合で懸濁液の量を供給することができるように設けられたものである。バリヤー（１２）はガイド円錐部に取り付けられた水平プレート形状であって、複数の開口部が設けられているのが好ましい。この場合、これらの開口部はパイプ（６）からの侵入を防ぐのではなく、懸濁液が侵入するするのを遅らせることができるよう適宜に配される。
本発明の他の実施例では、懸濁液のより中央での供給がガイド円錐部に設けられた開口部を介して行われる必要はなく、開口部をガイド円錐部上部のすぐ上方に位置する懸濁液供給パイプ（６）に直接設けている。この実施例の場合、パイプまたはガイド円錐部の上部のいづれかに懸濁液のバリヤーを設ける必要がある。一方、カバープレートまたはカラーによってこれらの開口部を遮蔽する必要はなくなる。
ガイド円錐部の下縁部周辺及び上部カラーの縁部でフィルター床内への流れを均一にするために、縁部を水平方向に配向し、この位置で確実に保持する必要がある。懸濁液のフィルター床への流れを容易に均一化できるように、上述した下縁部には種々の形状のノッチが適宜に設けられ、図示していないが三角形凹部、セレーション等の形状が考えられる。
懸濁液の組成に関係なく、６５％以上８０％以下の懸濁液をガイド円錐部の下縁部（８）の周囲でフィルター床内に供給し、残りの懸濁液をガイド円錐部の上部に設けられた開口部（１０）を介してほぼ中央に配向するのが好適であることが判明した。さらにガイド円錐部の下縁部は、濾過材内においてフィルターの垂直面またはフィルターの仮想延長線から少なくとも濾過材半径の１／３に相当する距離の間隔を設けることが好適であり、カラー等の下方で内縁部は、濾過材の内面から濾過材半径の１／３以下の距離、すなわち図示した実施例では供給パイプに対する距離を有しているのが好ましい。
上面を平坦にするための装置は、多くの異なる形状を呈していても良い。このような装置は、高価な回転スクレーパであっても良い。しかしながら、許容範囲内で僅かに波形を呈しているとしても濾過材の上面を実質的に平坦にする装置は、複雑な構成にならないように濾過する必要がある。従って洗浄装置の下方に位置し、円周方向に向かって外側に放射状に広がっている多数のノズルを有する星形形状を呈した分配円錐部に工夫をこらすことが考えられる。
フィルターを最適に利用することで、あらゆる場合を考慮しても経済的利益が得られることは明らかである。各フィルターには多量の懸濁液が通過するために、すでに計画段階で行われたようにフィルター構造体の高さを低くして、高さの低い建物あるいは既存の建物内に収容することができるようにするか、または規模の大きい工場の場合、フィルター数を減少することができる。
【図１】
0003679410.tif 000002