(57)【要約】フィルタ装置は、装置の吸込口と排出口の間に配置されたフィルタ素子を有する。フィルタ素子の吸込面は、入ってくる原流体と共に運ばれてきた、例えば廃棄物等の浮遊粒子により目詰まりしやすい。本発明は、基部と、基部に移動可能に取り付けられたノズルを具備するフィルタ装置用のフィルタヘッドを提供する。清浄ヘッドの基部は、駆動機構上に取り付けられる。これにより、ノズルがノズルに対して平行な吸込面を走査でき、ノズルを低圧の排出口に連通させることにより発生する洗浄圧力差の下でフィルタ素子を通じてオリフィスに到達する逆洗浄流によって、吸込面を清浄することができる。走査中においてノズルは吸込面との永続的接触を維持し、これにより、走査中に洗浄ヘッドの基部と吸込面の間の距離が変動しても、ノズルに直接入り込む側方流の殆どを防止することができる。
2008507391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原流体が高い作動圧力下で入ってくる吸込口と、濾過された流体の排出口と、前記吸込口と前記排出口の間に配置されたフィルタ素子とを有し、前記吸込口は、前記フィルタ素子の、原流体中の粒子によって目詰まりしやすい吸込面により囲まれた吸込室と流体連通しており、
基部と、前記基部に取り付けられ、リムで囲まれ低圧の排出口に連通可能なオリフィスを有するノズルとを有する、前記吸込面を洗浄するための洗浄ヘッドを有し、
前記洗浄ヘッドの基部が取り付けられ、前記洗浄ヘッドの基部を動かすことにより、前記ノズルに前記吸込面をその走査範囲に沿って走査させ、かつ前記オリフィスを前記低圧の排出口に連通することにより発生する洗浄圧力差の下で前記フィルタ素子を通じて前記オリフィスに到達する逆洗浄流によって前記吸込面を洗浄するように適合された駆動機構を有し、前記洗浄ヘッドの基部と前記吸込面の間の距離が、前記吸込面の形状の変形により前記走査中に変化する、フィルタ装置であって、
前記オリフィスの最大寸法は、少なくとも、前記吸込面のどの走査範囲よりも小さい程度であり、
前記ノズルは、前記洗浄ヘッドの基部に対して移動可能であり、走査中における前記リムと前記吸込面との永続的接触を維持するように前記吸込面に押し付けられることにより、前記変形にかかわらず、前記吸込室から前記オリフィスへ直接入り込む側方流を略防止する、フィルタ装置。
【請求項２】
前記ノズルは、前記永続的接触を維持するために、前記吸込面に対する前記ノズルの垂直方向の動きを可能にする可動接合部によって前記洗浄ヘッドの基部に取り付けられる、請求項１記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記可動接合部は、前記永続的接触を維持するために、前記ノズルを前記吸込面に押し付ける付勢手段を有する、請求項２記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記可動接合部と前記付勢手段は、前記洗浄ヘッドの基部に相対した第１の距離範囲内における前記ノズルの垂直方向の動きを可能にし、前記フィルタ素子は、前記洗浄ヘッドの基部に相対した第２の距離範囲内における前記吸込面の変位を有し、前記走査中において、前記第２の範囲は、略前記第１の範囲以内にある、請求項３記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記走査中において、前記第２の範囲の中央値は、略前記第１の範囲の中央にある、請求項４記載のフィルタ装置。
【請求項６】
前記可動接合部は、原流体中の浮遊粒子、及び逆洗浄流中の浮遊粒子から隔離される、請求項２記載のフィルタ装置。
【請求項７】
前記フィルタ素子は、前記吸込室を内部に有する円筒形状を有し、前記駆動機構は、前記円筒と同軸のらせん状の経路に沿った前記吸込面の走査を実行させる、請求項１記載のフィルタ装置。
【請求項８】
前記ノズルは、前記永続的接触を維持するために、前記吸込面に対する前記ノズルの垂直方向の動きを可能にする可動接合部によって前記洗浄ヘッドの基部に取り付けられる、請求項１記載のフィルタ装置に使用される洗浄ヘッド。
【請求項９】
前記可動接合部は、はめ込み接合部である、請求項８記載の洗浄ヘッド。
【請求項１０】
前記接合部は、前記永続的接触を維持するために、前記ノズルを前記吸込面に押し付ける付勢手段を有する、請求項９記載の洗浄ヘッド。
【請求項１１】
前記付勢手段は、少なくとも１つの円筒形圧縮ばねである、請求項１０記載の洗浄ヘッド。
【請求項１２】
前記付勢手段は、前記はめ込み接合部と同軸の円筒形圧縮ばねである、請求項１１記載の洗浄ヘッド。
【請求項１３】
前記可動接合部は、前記原流体中の浮遊粒子、及び前記逆洗浄流中の浮遊粒子から隔離される、請求項８記載の洗浄ヘッド。
【請求項１４】
前記可動接合部は、前記ヘッド基部に強固に固着して取り付けられ、前記ノズルに沿って摺動する少なくとも１つの封止リングによって前記浮遊粒子から隔離されるはめ込み接合部である、請求項１３記載の洗浄ヘッド。
【請求項１５】
前記はめ込み接合部は、前記封止リングを通り越して摺動するノズル面の一部を拭き取るように前記ヘッド基部に取り付けられた少なくとも１つの環状ワイパをさらに有する、請求項１４記載の洗浄ヘッド。
【請求項１６】
前記封止リングは、前記環状ワイパと一体化されている、請求項１５記載の洗浄ヘッド。
【請求項１７】
前記可動接合部は、一端が前記ヘッド基部に強固に取り付けられ他端が前記ノズルに強固に取り付けられた少なくとも１つの変形可能なスリーブによって、前記遊離粒子から隔離される、請求項１３記載の洗浄ヘッド。
【請求項１８】
前記リムは、前記オリフィスの面積の９倍未満の接触面積を有する、請求項８記載の洗浄ヘッド。
【請求項１９】
前記接触面積は、前記オリフィスの面積の４倍未満である、請求項１８記載の洗浄ヘッド。
【請求項２０】
前記リムは円形である、請求項８記載の洗浄ヘッド。
【請求項２１】
原流体が高い作動圧力下で入ってくる吸込口と、濾過された流体の排出口と、前記吸込口と前記排出口の間に配置されたフィルタ素子とを有し、前記吸込口が、前記フィルタ素子の、原流体中の粒子によって目詰まりしやすい吸込面により囲まれた吸込室と連通しているフィルタ装置における前記フィルタ素子を洗浄するための洗浄ヘッドであって、
前記洗浄ヘッドは、基部と、前記基部に移動可能に取り付けられ、リム内に設けられ低圧の排出口に連通可能なオリフィスを有するノズルとを有し、前記洗浄ヘッド基部は駆動機構に取り付け可能であり、これにより前記ノズルは、それと平行な前記吸込面を走査することができ、かつ前記オリフィスを前記低圧の排出口に連通することにより発生する洗浄圧力差の下で前記フィルタ素子を通じて前記オリフィスに到達する逆洗浄流によって前記吸込面を洗浄することができ、
前記オリフィスの最大寸法は、少なくとも、前記吸込面に沿った前記フィルタ素子のどの寸法よりも小さい程度であり、
前記ノズルは、走査中における前記リムと前記吸込面との永続的接触を維持するために移動可能であり、前記走査中に前記洗浄ヘッド基部と前記吸込面の間の距離が変動しても、前記吸込室から前記オリフィスへ直接入り込む側方流を略防止する、洗浄ヘッド。
【請求項２２】
前記ノズルは、前記永続的接触を維持するために、前記吸込面に対する前記ノズルの垂直方向の動きを可能にする接合部によって前記洗浄ヘッドの基部に取り付けられる、請求項２１記載の洗浄ヘッド。
【請求項２３】
前記接合部は、前記永続的接触を維持するために、前記ノズルを前記吸込面に押し付ける付勢手段を有する、請求項２２記載の洗浄ヘッド。
【請求項２４】
前記可動接合部と前記付勢手段は、前記洗浄ヘッドの基部に相対した第１の距離範囲内における前記ノズルの垂直方向の動きを可能にし、前記フィルタ素子は、前記洗浄ヘッドの基部に相対した第２の距離範囲内における前記吸込面の変位を有し、前記走査中において、前記第２の範囲は、略前記第１の範囲以内にある、請求項２３記載の洗浄ヘッド。
【請求項２５】
前記走査中において、前記第２の範囲の中央値は、略前記第１の範囲の中央にある、請求項２４記載の洗浄ヘッド。
【請求項２６】
前記可動接合部は、はめ込み接合部である、請求項２３記載の洗浄ヘッド。
【請求項２７】
前記付勢手段は、少なくとも１つの円筒形圧縮ばねである、請求項２６記載の洗浄ヘッド。
【請求項２８】
前記付勢手段は、前記はめ込み接合部と同軸の円筒形圧縮ばねである、請求項２７記載の洗浄ヘッド。
【請求項２９】
前記可動接合部は、原流体中の浮遊粒子、及び逆洗浄流中の浮遊粒子から隔離される、請求項２２または請求項２３記載の洗浄ヘッド。
【請求項３０】
前記可動接合部は、前記ノズルを前記ヘッド基部に連通するはめ込み接合部である、請求項２９記載の洗浄ヘッド。
【請求項３１】
前記はめ込み接合部は、前記ヘッド基部に強固に固着して取り付けられ、前記ノズルに沿って摺動する少なくとも１つの封止リングによって隔離される、請求項３０記載の洗浄ヘッド。
【請求項３２】
前記はめ込み接合部は、前記封止リングを通り越して摺動するノズル面の一部を拭き取るように前記ヘッド基部に取り付けられた少なくとも１つの環状ワイパをさらに有する、請求項３１記載の洗浄ヘッド。
【請求項３３】
前記封止リングは、前記環状ワイパと一体化される、請求項３１に記載の洗浄ヘッド。
【請求項３４】
前記はめ込み接合部は、一端が前記ヘッド基部に強固に取り付けられ他端が前記ノズルに強固に取り付けられた少なくとも１つの変形可能なスリーブによって隔離される、請求項２９記載の洗浄ヘッド。
【請求項３５】
前記フィルタ素子は、前記吸込室を内部に有する円筒形状を有し、前記駆動機構は、前記円筒と同軸のらせん状の経路に沿った前記吸込面の走査を実行させる、請求項２１記載の洗浄ヘッド。
【請求項３６】
前記リムは、前記オリフィスの面積の９倍未満の接触面積を有する、請求項２１記載の洗浄ヘッド。
【請求項３７】
前記接触面積は、前記オリフィスの面積の４倍未満である、請求項３６記載の洗浄ヘッド。
【請求項３８】
前記リムは円形である、請求項３６または請求項３７記載の洗浄ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自己洗浄式フィルタ及び手動で洗浄されるフィルタに関し、特に、フィルタ素子の目詰まり面を洗浄する吸引ヘッドを使用するフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、軸方向に及び角度的に間隔をとって配置された３つの回転式ノズルによって洗浄される流出円筒形フィルタ素子が開示されている。これらのノズルは軸方向に延伸し、フィルタ素子の内面に接触するようにばね荷重がかけられる。これらは、中央ダクトにより固体放出バルブに連通しており、この固体放出バルブは、素子外部の圧力がノズルに対向するフィルタ素子を通る逆流を生じさせるように、大気にさらされている。ダクトはモータによって回転させられ、これにより３つのノズルがフィルタ素子の軸方向に重なる部分を掃引する。ノズルは、各軸の端部またはそれらの中間においてばね荷重がかけられ、周方向に移動可能である。各ノズルは布で強化された（ｃｌｏｔｈ−ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ）フェノール樹脂パッドからなり、このパッドは、フィルタ素子の内壁に係合するとともに、個別にばね荷重がかけられる。
【０００３】
特許文献２には、円筒形のフィルタ本体と、このフィルタ本体の内側に配置され、濾過された流体の逆流によってフィルタ本体を逆洗浄する装置とを有するフィルタが記載されている。この装置は、逆洗浄流体を除去するための回転式同軸逆洗浄ダクトと、この逆洗浄ダクトにピンで枢支された複数の逆洗浄ヘッド（ノズル）とを含む。これらの逆洗浄ヘッドはフィルタ軸に対して平行に延伸し、ピンもまたフィルタ軸に対して平行である。ヘッドはフィルタ本体とかみ合うように付勢され、これにより逆洗浄ダクトの回転運動時にヘッドがフィルタ本体を掃引し、枢支取り付けが表面のでこぼこを緩和する。
【０００４】
特許文献３には、円筒形のフィルタ本体と、このフィルタ本体を吸引によって洗浄するための、フィルタ本体の円筒表面に沿って移動可能な洗浄体（ノズル）とを有する多数の自己洗浄が可能なフィルタが開示されている。この実施形態のいくつかでは、洗浄体は線形運動と回転運動の双方をするように取り付けられ、その結果、らせん状の経路に沿ったフィルタ本体の走査が行われる。
【特許文献１】英国特許第１４８５９８９号明細書
【特許文献２】英国特許第２１５７９６４号明細書
【特許文献３】米国特許第４，０４２，５０４号明細書
【発明の開示】
【０００５】
フィルタ装置は、原流体が高い作動圧力下で入ってくる吸込口と、濾過された流体の排出口と、吸込口と排出口の間に配置されたフィルタ素子とを有する。吸込口は、フィルタ素子の吸込面により囲まれた吸込室と流体連通しており、吸込面は、入ってくる原流体と共に運ばれてきた、例えば廃棄物等の浮遊粒子によって目詰まりしやすい。
【０００６】
本発明によると、上記フィルタ装置のための洗浄ヘッドが提供される。この洗浄ヘッドは、基部と、基部に移動可能に取り付けられたノズルとを有する。ノズルはリム内に規定されたオリフィスを有し、このオリフィスは低圧の排出口に連通可能である。洗浄ヘッドの基部は駆動機構に取り付け可能であり、これにより、ノズルは、ノズルに対して平行な吸込面を走査でき、かつオリフィスを低圧の排出口に連通することにより発生する洗浄圧力差の下でフィルタ素子を通じてオリフィスに到達する逆洗浄流によって、吸込面を洗浄できる。
【０００７】
オリフィスは小型であり、その最大寸法は、少なくとも、吸込面に沿ったフィルタ素子のどの寸法よりも小さい程度である。また、ノズルは移動可能であり、これにより、走査中に洗浄ヘッドの基部と吸込面の間の距離が変動しても吸込室からオリフィスへ直接入り込む側方流を完全に防止するように、走査中においてリムと吸込面との永続的接触が維持される。
【０００８】
ノズルは、永続的接触を維持するために、吸込面に対するノズルの垂直方向の動きを可能にする可動接合部（ｍｏｖｅａｂｌｅ  ｊｏｉｎｔ）によって、洗浄ヘッドの基部に取り付けることができる。好ましくは、可動接合部は、ノズルを吸込面に押し付ける付勢手段を有する。
【０００９】
可動接合部と付勢手段は、洗浄ヘッドの基部に相対した第１の距離範囲内におけるノズルの垂直方向の動きを可能にし、フィルタ素子は、洗浄ヘッドの基部に相対した第２の距離範囲内における吸込面の変位（ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）を有する。好ましくは、走査中において、第２の範囲は略第１の範囲以内にある。より好ましくは、第２の範囲の中央値（ｍｉｄｄｌｅ）は略第１の範囲の中央にある。
【００１０】
好ましくは、洗浄ヘッドの可動接合部は、原流体中の浮遊粒子、及び逆洗浄流中の浮遊粒子から隔離される。
【００１１】
洗浄ヘッドのある実施形態では、可動接合部は、ノズルをヘッド基部に接続するはめ込み接合部（ｔｅｌｅｓｃｏｐｅ  ｊｏｉｎｔ）である。付勢手段は１つ以上のばねとすることができ、はめ込み接合部と同軸の円筒形圧縮ばねとするのが好ましい。ばねには、予め荷重をかけておくのが好ましい。
【００１２】
はめ込み接合部は、好ましくは、ヘッド基部に強固に固着して取り付けられ、ノズルに沿って摺動する少なくとも１つの封止リングによって隔離される。はめ込み接合部は、封止リングを通り越して摺動するノズル面の一部を拭き取るようにヘッド基部に取り付けられた、少なくとも１つの環状ワイパをさらに有してもよい。
【００１３】
代替的には、はめ込み接合部は、一端がヘッド基部に強固に取り付けられ、他端が可動ノズルに強固に取り付けられた、少なくとも１つの弾性スリーブによって隔離されてもよい。
【００１４】
オリフィスのリムは、オリフィス面積の９倍未満の接触面積を有するのが好ましく、オリフィス面積の４倍未満の接触面を有するのがより好ましい。好ましくは、オリフィスは、環状のリムにより形成される略円形の形状をもつ。
【００１５】
洗浄ヘッドの１つの実施形態において、フィルタ素子は、吸込室を内部に有する円筒形状を有し、駆動機構は、吸込面に対して平行ならせん状の経路に沿った吸込面の走査を実行する。
【００１６】
小型のオリフィスを有し、かつフィルタ素子面の方へ付勢されたノズルの使用は、吸込み処理の最適化を可能にする。小型のオリフィスは、効率的な吸込みのために、得られる圧力差を小さい面積に集中させ、その一方で、付勢されたノズルは、フィルタ素子面との永続的な接触を維持し、寄生側方流（ｐａｒａｓｉｔｅ  ｓｉｄｅ  ｆｌｏｗ）を防止する。付勢力は、接触摩擦及び磨耗を制限するように選択される。リムとフィルタ素子の間に作用する力をさらに減少させるように、オリフィスのリムの幅を減少させてもよい。本発明のノズルは、従来技術のノズルで達成できる圧力差よりも極めて高い洗浄圧力差での動作を可能にする。
【００１７】
用語解説
洗浄圧力差：フィルタ素子の出口（排出）側（洗浄中はより高い圧力になる）と洗浄ヘッドオリフィスの前のフィルタ素子の吸込側（洗浄中はより低い圧力になる）との間の圧力差。
接触面積：フィルタ素子の吸込面に接触できるオリフィスのリムの最大面積。
フィルタ素子の寸法：１つのフィルタに複数のノズルが使用される場合、ある特定のノズルによって走査されるフィルタ素子の一部の寸法。
【００１８】
本発明を理解するために、また本発明が実際にどのように実施できるのかを把握するために、非限定的な例のみを用いて、添付の図面を参照して好適な実施形態を以下に示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１を参照すると、例えば灌漑用水を濾過するためのフィルタ１０が概略的に図示されている。このフィルタ１０は、吸込口１４を備える筐体１２と、吸込休止バルブ１６と、排出口１８と、例えばメッシュ２０等のフィルタ素子とを具備する。メッシュ２０は直立した丸い円筒形状を有し、支持骨格構造体（ｃａｒｒｙｉｎｇ  ｓｋｅｌｅｔａｌ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）２２によって外側から支持される（図２Ａ〜２Ｃに示す）。メッシュ２０は、硬くて粗い格子２６により片側または両側から支持された細かくて柔らかいメッシュ２４の層により形成できる。
【００２０】
各ヘッドが支持基部４０と可動ノズル３４を有する、周方向の洗浄ヘッド３２を備える回転パイプ３０が、フィルタメッシュ２０と同軸上に取り付けられる。パイプ３０は、軸方向に移動するように筐体１２内に支持されており、駆動システム（図示せず）によって回転と並進移動の双方をさせられるようになっている。このような回転と並進移動により、洗浄ヘッド３２は、吸込面に対して平行ならせん線３３に沿ってメッシュ２０の吸込（内側）面を走査することができる。回転パイプ３０は、通常閉じている洗浄バルブ３６を備えた放出排出口３５を有する。
【００２１】
通常の濾過動作中は、作動圧力Ｐｏを受けて、原水が吸込口１４を通じてフィルタ１０に入り、フィルタメッシュ２０を内側から外側へ通過する。濾過された水は、出口圧力Ｐｅを受けて、排出口１８を通ってフィルタから出ていく。この処理で、浮遊粒子がメッシュの吸込面にたまり、徐々にフィルタ素子を詰まらせる。フィルタ通過前後の圧力低下ΔＰｆ＝Ｐｏ−Ｐｅが増大し、「閉塞圧力」と呼ばれるある所定の値ΔＰｂが操作者または自動制御装置により検出されると、フィルタは洗浄動作を実行する。
【００２２】
洗浄動作の開始時に、洗浄バルブ３６が大気または低圧筐体に開かれる。駆動システムがパイプ３０を回転および並進移動させ始め、これにより、ノズル３４がメッシュ２０の吸込面を走査する。メッシュの排出側の圧力は大気圧Ｐａよりも高いので、メッシュから放出口３５へ向けられたノズル３４に対向する領域において、メッシュを挟んで圧力差ΔＰが生まれる（図３Ｂも参照）。ΔＰは洗浄圧力差である。ノズル３４は、メッシュ２０の吸込面に付着した廃棄物を吸引し始め、それを逆洗浄流３７によって、パイプ３０と放出口３５を介してフィルタの外へ捨て始める。メッシュの全面が洗浄されるように、各洗浄ヘッド３２は、らせん経路３０に密着して次々に（ｉｎ  ｃｌｏｓｅ  ｔｕｒｎｓ）メッシュ２０の部分を走査する。
【００２３】
本発明の洗浄ヘッドの構成と利点は、図２Ａ〜２Ｃに示した断面図からより明らかになるであろう。図２Ａを参照すると、洗浄ヘッド３２は管状のヘッド基部４０を有し、このヘッド基部４０は、回転パイプ３０の周方向に、例えば溶接によって取り付けられている。ヘッド基部４０は、可動ノズル３４と円筒形圧縮ばね４２を収容する。ノズル３４は、ノズルパイプ４４と、環状リム４７を有するノズルキャップ４６とを具備する。管状の基部４０は、カバー４８によって閉じられる。ノズルパイプ４４は、環状ガイド５０とカバー４８の開口によって管状の基部４０内で支持され、これにより軸方向に移動可能なはめ込み接合部が形成される。円筒形ばね４２は、ノズルパイプ４４をメッシュ２０の吸込面に向かって軸方向に押し付ける。（注：ノズル軸に沿う方向が、円筒形メッシュ２０と回転パイプ３０にとっての「周」方向である。）
【００２４】
円筒形メッシュ２０の形状は、回転パイプ３０の回転軸と同軸の幾何学的円筒形の完全な形状から常に変形するため、洗浄ヘッドの基部４０とメッシュ２０の間の距離は走査中に変化する。この変化は、支持構造体２２の変形、メッシュ形状の変形、円筒形メッシュに対する駆動機構の取付けの不正確さなどによる。図２Ｂは洗浄ヘッド基部に対して極端に近接したメッシュの位置を示し、その一方で、図２Ｃは極端に離れたメッシュの位置を示す。洗浄ヘッド３２の設計動作位置が図２Ａに示され、ここではばね付勢されたノズル３４が上記２つの極端な位置の中間にあり、これら極端な位置のどちらへも動くことができる。ばね４２は、メッシュ形状の変形に追従してノズル３４を常にメッシュ２０に接触するように維持するので、リム４７とメッシュ２０の間の間隙は略塞がれる。
【００２５】
当然のことながら、永続的な接触と間隙の閉塞を維持するためには、メッシュ面に対して垂直にノズルが動くことができる範囲は、メッシュとフィルタ構成の許容誤差を含むメッシュ面の変位の範囲を含まなければならない。フィルタ構成及びフィルタ素子の許容誤差は通常予めわかっており、この誤差をカバーするようにノズルの動きの範囲が設計される。好ましくは、動きの範囲の中央点は許容誤差範囲の中央点にある。
【００２６】
ばね４２は、メッシュへの低い接触圧力を維持し、過度な摩擦力を防止するために比較的弱いが、洗浄圧力差ΔＰの作用の下でメッシュと共にノズルの著しい変位を阻止するに足る強さである。この理由により、はめ込み接合部とばねを、泥が付着しないように保護することが重要である。そこで、カバー４８と管状の基部４０に取り付けられノズルパイプ４４上を摺動する２つの強固な封止リング５２，５４によって、はめ込み接合部とばね４２を有害な粒子から保護する。これらの封止リングはまた、粒子が環状ガイド５０と封止室に入り込む前に粒子のノズルパイプ表面への付着を防ぐ環状の縁（ワイパ）を有する。
【００２７】
永続的であるが緩やかなメッシュへの接触における洗浄作用の利点は、図３Ａ〜３Ｃを参照すると見てとれる。これらの図では、洗浄中にフィルタ素子に作用する洗浄圧力差ΔＰまたはΔＰ０をフィルタ素子の出口面上に示してある。
【００２８】
図３Ａは、ノズルをメッシュ面に押し付ける付勢手段をもたない従来技術における既知のノズル１３４を示す。ノズル１３４がメッシュ２０の表面を走査するとき、走査経路の殆どの部分の走査中において、ノズルキャップ１４６は、メッシュ２０の表面から間隙ΔＹだけ離れている。この場合の逆洗浄流１３７は、側方成分５８と中心成分５９からなる。中心成分５９はメッシュ２０を通過しメッシュを洗浄するのに効果があるが、側方成分５８は洗浄に寄与せず無駄になる。これも当然のことながら、ノズルのリム１４７とメッシュ２０の間の間隙ΔＹが大きければ、メッシュを挟んだ洗浄圧力差ΔＰ０はより低くなる。例えば、ノズルのオリフィスが円形であり、半径ｒ０をもつとすれば、幅ｒ０／２の間隙はΔＰ０を無圧に下げる。
【００２９】
間隙を通る側方流５８がより大きな液圧抵抗を受けるように、厚い壁（厚いリム）１４７をもつノズルを使用することにより側方成分を減少させることができる。しかしその場合、フィルタ素子をノズルのリム１４７に押し付ける力は高い値に達する。この力は、近似的には、圧力差ΔＰ０と、オリフィス面積とリムの接触面積を含むノズル面積πＲ０２との積である。より高い圧力差ΔＰ０がかかる場合、フィルタ素子をさらに走査するためにノズルが移動すると、この力は、フィルタ素子をノズルに向かって曲げることができるほど大きくなり得る。摩擦磨耗に加えて、フィルタ素子は周期的な曲げ変形により疲労することになる。これは、より高い洗浄圧力差の使用を妨げてしまう。
【００３０】
図３Ｂに示すように、本発明のノズル４７は、付勢ばね４２の調整作用により、フィルタ素子２０に永続的だが緩やかに接触する。永続的な接触により、側方流５９は殆ど存在しなくなり、逆洗浄流３７は、フィルタ素子を洗浄する中心流成分５９のみからなる。ノズルキャップ４６の幅は、リム接触面積がオリフィス面積の９倍を超えない程度に小さくすることが好ましく、その結果、荷重がかけられたばね４２がフィルタ素子をノズルのリム４７に押し付ける力を減少させることができる。
【００３１】
フィルタ素子に残留した粒子をすべて確実に除去するためには、かけられる洗浄圧力差ΔＰを、「閉塞圧力」ΔＰｂより数倍高くすべきである。このような高い洗浄圧力差は、強いノズル通過流を作り出す。このノズル通過流は、通常の濾過時にフィルタ素子を通過する特有の流れよりも高い大きさの程度の特定の流速比（ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ）をもつ強いノズル通過流を作り出す。このような流れは、例えばフィルタ素子軸に対して平行に延伸したノズル等の、大きなオリフィス面積をもつ既知のノズルでは達成できない。本発明のノズルは極めて小型であり、洗浄流をフィルタ素子の限定された領域に集中させることができ、所定の作動圧力において既知のフィルタで使用される洗浄圧力差よりも少なくとも３倍高い洗浄圧力差で稼動することができる。
【００３２】
典型的な灌漑用フィルタは、その吸込口で、２〜１０ｂａｒの作動圧力Ｐｏの下で稼動する。フィルタ素子通過前後の圧力差ΔＰｆは、流速比、メッシュの幾何学的形状、及び汚染の程度に依存して変わってくる。動作処理中に、ΔＰｆが、通常は約０．５ｂａｒである「閉塞圧力」値ΔＰｂに達する。このとき、洗浄動作前の出口圧力Ｐｅ＝Ｐｏ−ΔＰｂは、約１．５〜９．５ｂａｒである。ノズルを大気（基準圧力Ｐａ＝０）に連通させるために洗浄バルブが開かれると、フィルタ素子の出口側と洗浄バルブ排出口の間の合計圧力差ΔＰｔは、
【数１】
2008507391.tif 000003
となる。本発明の「追従的な」ノズルは、吸込室から直接オリフィスへ入る側方流をノズルが防止するので、洗浄の略全体にわたりΔＰｔを使用することができる。発明者は、達成洗浄圧力差ΔＰが合計圧力差ΔＰｔの約８０％以上になり得ることを確証した。当然のことながら、オリフィスから大気までの流路（パイプ、洗浄バルブ等）における液力損失があるので、合計圧力差を洗浄に完全に利用することは原則的に不可能である。作動圧力Ｐｏが低い場合は、例えば排出口１８を閉じることにより、洗浄中における濾過を休止してもよい。これにより、出口圧力Ｐｅを作動圧力Ｐｏに等しくなるまで上げることができ、同様に洗浄圧力差ΔＰも上げることができる。
【００３３】
図３Ｃを参照すると、段差のあるノズルキャップ面を形成することにより、本発明のノズル３４’のリム幅をさらに減少させることができる。この場合、段差の高さはオリフィスの半径の少なくとも半分であり、リム面積はオリフィス面積の４倍を超えないようにする。したがって、フィルタ素子をノズルのリムに押し付ける力と、それに伴う磨耗とをさらに低減することができる。
【００３４】
ノズルキャップ４６’とリム４７’は、低摩擦及び低磨耗を実現する材料で作られるので、フィルタ素子表面及びノズルキャップ４６’は、少なくともフィルタの寿命期間にわたり適切に機能する。
【００３５】
本発明の洗浄ヘッドは、フィルタ素子（メッシュ）の効率的な洗浄と、高い洗浄圧力下での信頼できる長期にわたる稼動を実現する。小型の（例えば、円形）ノズルオリフィスは、得られた合計圧力差を、効率的な吸引のための小さな領域に集中させる。さらに、ばね付勢されたノズルは、フィルタ素子の表面との永続的な接触を維持し、摩擦及びメッシュの変形や磨耗を制限する。ノズルとヘッド基部の間のはめ込み接合部及びばね素子は、汚染や付着から保護されており、これにより弱いばね素子の使用と接触磨耗のさらなる減少が可能になる。幅を狭くしたリムもまた、ノズルリムとフィルタ素子の間にかかる力の減少を促進する。
【００３６】
ここまで具体的な実施形態の説明を示してきたが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能であると考えられる。例えば、平坦形状、円錐形状、曲面フィルタ素子の内側からまたは外側から等、多様な設計でのフィルタ素子の洗浄に合わせて本発明を変形して使用することができる。走査動作に適した駆動装置を使用してもよいし、メッシュフィルタやディスクフィルタに応用してもよい。ノズルの接合部ははめ込み式以外のものでもよいし、他の手段、すなわちベローズスリーブなどにより保護されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の円筒形フィルタ素子と洗浄ヘッドを備えるフィルタの概略図
【図２Ａ】設計動作位置における図１の洗浄ヘッドの断面図
【図２Ｂ】極端な動作位置における図１の洗浄ヘッドの断面図
【図２Ｃ】極端な動作位置における図１の洗浄ヘッドの断面図
【図３Ａ】従来技術から既知である幅広リムと間隙を有するノズルの動作を概略的に示す図
【図３Ｂ】フィルタ素子と永続的な接触をする本発明のノズルの動作を概略的に示す図
【図３Ｃ】リムの幅を狭くした図３Ｂのノズルの動作を概略的に示す図
【図１】
2008507391.tif 000004
【図２Ａ】
2008507391.tif 000005
【図２Ｂ】
2008507391.tif 000006
【図２Ｃ】
2008507391.tif 000007
【図３Ａ】
2008507391.tif 000008
【図３Ｂ】
2008507391.tif 000009
【図３Ｃ】
2008507391.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月30日(2006.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原流体が高い作動圧力下で入ってくる吸込口と、濾過された流体の排出口と、前記吸込口と前記排出口の間に配置されたフィルタ素子とを有し、前記吸込口が、前記原流体中の粒子により目詰まりしやすい前記フィルタ素子の吸込面により囲まれた吸込室と流体連通しており、
基部と、前記基部に取り付けられ、リムで囲まれ且つ低圧排出口に連通可能なオリフィスを有するノズルとを有し、その少なくとも一部分を走査することにより前記吸込面を洗浄する洗浄ヘッドを有し、
前記洗浄ヘッドの基部が取り付けられ、前記洗浄ヘッドの基部を動かすことにより、前記ノズルに前記吸込面をその走査範囲に沿って走査させ、且つ前記オリフィスを前記低圧排出口に連通することにより発生する洗浄圧力差の下で前記フィルタ素子を通じて前記オリフィスに到達する逆洗浄流によって前記吸込面を洗浄するように適合された駆動機構を有し、前記吸込面の形状の変形により、前記洗浄ヘッドの基部と前記吸込面の間の距離が前記走査中に変化する、フィルタ装置であって、
前記オリフィスの最大寸法は、少なくとも、前記吸込面の部分に沿った前記フィルタ素子のどの寸法よりも小さく、
前記ノズルは、前記洗浄ヘッドの基部に対して移動可能なように、可動接合部により前記洗浄ヘッドの基部に取り付けられ、且つ走査中における前記リムと前記吸込面の永続的接触を維持するように前記吸込面に押し付けられ、これにより前記変形にかかわらず、前記吸込室から前記オリフィスへ直接入り込む側方流を略防止する、フィルタ装置。
【請求項２】
前記可動接合部は、前記永続的接触を維持するために、前記吸込面に対する前記ノズルの垂直方向の動きを可能にする、請求項１記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記可動接合部は、前記永続的接触を維持するために、前記ノズルを前記吸込面に押し付ける付勢手段を有する、請求項１または請求項２記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記可動接合部および前記付勢手段は、前記洗浄ヘッドの基部に相対した第１の距離範囲内における前記ノズルの垂直方向の動きを可能にし、前記フィルタ素子は、前記洗浄ヘッドの基部に相対した第２の距離範囲内における前記吸込面の変位を有し、前記走査中において、前記第２の範囲は略前記第１の範囲内にある、請求項３記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記走査中において、前記第２の範囲の中央値は、略前記第１の範囲の中央にある、請求項４記載のフィルタ装置。
【請求項６】
前記可動接合部は、前記原流体中の浮遊粒子および前記逆洗浄流中の浮遊粒子から隔離されている、請求項２記載のフィルタ装置。
【請求項７】
前記フィルタ素子は、前記吸込室を内部に有する円筒形状を有し、前記駆動機構は、前記円筒と同軸のらせん状の経路に沿った前記吸込面の走査を実行させる、請求項１記載のフィルタ装置。
【請求項８】
前記ノズルは、前記永続的接触を維持するために、前記吸込面に対する前記ノズルの垂直方向の動きを可能にする可動接合部によって前記洗浄ヘッドの基部に取り付けられている、請求項１記載のフィルタ装置に使用される洗浄ヘッド。
【請求項９】
前記可動接合部は、はめ込み接合部である、請求項８記載の洗浄ヘッド。
【請求項１０】
前記接合部は、前記永続的接触を維持するために、前記ノズルを前記吸込面に押し付ける付勢手段を有する、請求項９記載の洗浄ヘッド。
【請求項１１】
前記付勢手段は、少なくとも１つの円筒形圧縮ばねである、請求項１０記載の洗浄ヘッド。
【請求項１２】
前記付勢手段は、前記はめ込み接合部と同軸の円筒形圧縮ばねである、請求項１１記載の洗浄ヘッド。
【請求項１３】
前記可動接合部は、前記原流体中の浮遊粒子および前記逆洗浄流中の浮遊粒子から隔離されている、請求項８記載の洗浄ヘッド。
【請求項１４】
前記可動接合部は、前記洗浄ヘッドの基部に強固に固着して取り付けられ前記ノズルに沿って摺動する少なくとも１つの封止リングによって前記浮遊粒子から隔離されているはめ込み接合部である、請求項１３記載の洗浄ヘッド。
【請求項１５】
前記はめ込み接合部は、前記封止リングを通り越して摺動するノズル面の一部を拭き取るように前記洗浄ヘッドの基部に取り付けられた少なくとも１つの環状ワイパをさらに有する、請求項１４記載の洗浄ヘッド。
【請求項１６】
前記封止リングは、前記環状ワイパと一体化されている、請求項１５記載の洗浄ヘッド。
【請求項１７】
前記可動接合部は、一端が前記洗浄ヘッドの基部に強固に取り付けられ他端が前記ノズルに強固に取り付けられた少なくとも１つの変形可能なスリーブによって、前記浮遊粒子から隔離されている、請求項１３記載の洗浄ヘッド。
【請求項１８】
前記リムは、前記オリフィスの面積の９倍未満の接触面積を有する、請求項８記載の洗浄ヘッド。
【請求項１９】
前記接触面積は、前記オリフィスの面積の４倍未満である、請求項１８記載の洗浄ヘッド。
【請求項２０】
前記リムは、円形である、請求項８記載の洗浄ヘッド。
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月2日(2007.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原流体が高い作動圧力下で入ってくる吸込口と、濾過された流体の排出口と、前記吸込口と前記排出口の間に配置されたフィルタ素子とを有し、前記吸込口が、前記原流体中の粒子により目詰まりしやすい前記フィルタ素子の吸込面により囲まれた吸込室と流体連通しており、
基部と、前記基部に取り付けられ、リムで囲まれ且つ低圧排出口に連通可能なオリフィスを有するノズルとを有し、前記吸込面の少なくとも一部分を走査することにより前記吸込面を洗浄する洗浄ヘッドを有し、
前記フィルタ素子に相対して前記洗浄ヘッドの基部を動かすことにより、前記ノズルに前記吸込面を前記吸込面の走査範囲に沿って走査させ、且つ前記オリフィスを前記低圧排出口に連通することにより発生する洗浄圧力差の下で前記フィルタ素子を通じて前記オリフィスに到達する逆洗浄流によって前記吸込面を洗浄するように適合された駆動機構を有し、前記吸込面の形状の変形により、前記洗浄ヘッドの基部と前記吸込面の間の距離が前記走査中に変化する、フィルタ装置であって、
前記オリフィスの最大寸法は、少なくとも、前記吸込面の部分に沿った前記フィルタ素子のどの寸法よりも小さく、
前記ノズルは、前記洗浄ヘッドの基部に対して移動可能なように、可動接合部により前記洗浄ヘッドの基部に取り付けられ、且つ走査中における前記リムと前記吸込面の永続的接触を維持するように前記吸込面に押し付けられ、これにより前記洗浄ヘッドの基部と前記吸込面の間の距離が変化しても、前記吸込室から前記オリフィスへ直接入り込む側方流を略防止する、フィルタ装置。
【請求項２】
前記可動接合部は、前記永続的接触を維持するために、前記吸込面に対する前記ノズルの垂直方向の動きを可能にする、請求項１記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記可動接合部は、前記永続的接触を維持するために、前記ノズルを前記吸込面に押し付ける付勢手段を有する、請求項２記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記可動接合部および前記付勢手段は、前記洗浄ヘッドの基部に相対した第１の距離範囲内における前記ノズルの垂直方向の動きを可能にし、前記フィルタ素子は、前記洗浄ヘッドの基部に相対した第２の距離範囲内における前記吸込面の変位を有し、前記走査中において、前記第２の範囲は略前記第１の範囲内にある、請求項３記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記走査中において、前記第２の範囲の中央値は、略前記第１の範囲の中央にある、請求項４記載のフィルタ装置。
【請求項６】
前記可動接合部は、前記原流体中の浮遊粒子および前記逆洗浄流中の浮遊粒子から隔離される、請求項２乃至請求項５記載のフィルタ装置。
【請求項７】
前記フィルタ素子は、前記吸込室を内部に有する円筒形状を有し、前記駆動機構は、前記円筒と同軸のらせん状の経路に沿った前記吸込面の走査を実行させる、
請求項１乃至請求項６記載のフィルタ装置。
【請求項８】
前記ノズルは、前記永続的接触を維持するために、前記吸込面に対する前記ノズルの垂直方向の動きを可能にする可動接合部によって前記洗浄ヘッドの基部に取り付けられる、請求項１乃至請求項７記載のフィルタ装置に使用される洗浄ヘッド。
【請求項９】
前記可動接合部は、はめ込み接合部である、請求項８記載の洗浄ヘッド。
【請求項１０】
前記接合部は、前記永続的接触を維持するために、前記ノズルを前記吸込面に押し付ける付勢手段を有する、請求項９記載の洗浄ヘッド。
【請求項１１】
前記付勢手段は、少なくとも１つの円筒形圧縮ばねである、請求項１０記載の洗浄ヘッド。
【請求項１２】
前記付勢手段は、前記はめ込み接合部と同軸の円筒形圧縮ばねである、請求項１１記載の洗浄ヘッド。
【請求項１３】
前記可動接合部は、前記原流体中の浮遊粒子および前記逆洗浄流中の浮遊粒子から隔離される、請求項８乃至請求項１２記載の洗浄ヘッド。
【請求項１４】
前記可動接合部は、前記洗浄ヘッドの基部に強固に固着して取り付けられ前記ノズルに沿って摺動する少なくとも１つの封止リングによって、前記浮遊粒子から隔離されるはめ込み接合部である、請求項１３記載の洗浄ヘッド。
【請求項１５】
前記はめ込み接合部は、前記封止リングを通り越して摺動するノズル面の一部を拭き取るように前記洗浄ヘッドの基部に取り付けられた少なくとも１つの環状ワイパをさらに有する、請求項１４記載の洗浄ヘッド。
【請求項１６】
前記封止リングは、前記環状ワイパと一体化されている、請求項１５記載の洗浄ヘッド。
【請求項１７】
前記可動接合部は、一端が前記洗浄ヘッドの基部に強固に取り付けられ他端が前記ノズルに強固に取り付けられた少なくとも１つの変形可能なスリーブによって、前記浮遊粒子から隔離される、請求項１３乃至請求項１６記載の洗浄ヘッド。
【請求項１８】
前記リムは、前記オリフィスの面積の９倍未満の接触面積を有する、請求項８乃至請求項１７記載の洗浄ヘッド。
【請求項１９】
前記接触面積は、前記オリフィスの面積の４倍未満である、請求項１８記載の洗浄ヘッド。
【請求項２０】
前記リムは、円形である、請求項８乃至請求項１９記載の洗浄ヘッド。
【国際調査報告】
2008507391.tif 000011
2008507391.tif 000012