(57)【要約】【課題】細長い芯金２とその周囲に配置した螺旋状の濾過スプリング３を備えた濾過装置１の濾過精度の低下を防止する。【構成】濾過スプリング３を形成する線輪８の両端部を芯金２にもうけた孔部５，６に挿入して拘束し、濾過スプリング３の端部の周方向回転を阻止する。それによって濾過工程で濾過装置１の一次側と二次側の差圧により濾過スプリングの端部が周方向に回転して過大な間隙が発生することを防止する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い芯金２と、その周囲に配置した螺旋状の濾過スプリング３を備え、濾過槽３０の固定部２０に取り付け可能とされた濾過装置において、前記濾過スプリング３を形成する線輪８の両端部が芯金２に拘束され、それによって前記濾過スプリング３の端部の周方向回転が阻止されていることを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
請求項１において、前記芯金２の上端部には前記固定部２０に形成した貫通孔２１の内ネジ２２に螺着するための外ネジ４が設けられ、さらに芯金２の上部と下部にはそれぞれ孔部５，６が設けられ、前記濾過スプリング３はその両端部を前記孔部５，６にそれぞれ挿入することにより周方向回転が阻止され、さらに前記濾過スプリング３の底部は芯金２に固定されるキャップ１１で封鎖されていることを特徴とする濾過装置。
【請求項３】
請求項１において、前記芯金２の上部には前記固定部２０に形成した貫通孔２１の内ネジ２２に螺着するための外ネジ５１を形成したリング状の固定部材５０がスライド可能に挿通され、さらに芯金２の上部に縦長の長孔部５ａ、下部に孔部６がそれぞれ設けられ、前記濾過スプリング３はその上端部を前記長孔部５ａに挿入し下端部を前記孔部６に挿入することにより周方向回転が阻止され、さらに前記濾過スプリング３の底部は芯金２に固定されるキャップ１１で封鎖されていることを特徴とする濾過装置。
【請求項４】
請求項２または３において、前記芯金２は平板状、または周囲に多数の微細な貫通孔を設けた筒状体とされていることを特徴とする濾過装置。
【請求項５】
請求項２または３において、芯金２または固定部材５０における少なくとも外ネジ４（５１）を形成する部分の基材が耐食性金属または樹脂で作られることを特徴とする濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は細長い芯金と、その周囲に配置した螺旋状の濾過スプリングを備え、濾過槽の固定部に着脱自在に取り付け可能とされた濾過装置に関し、特に濾過工程において発生する一次側と二次側の差圧により濾過スプリングの濾過精度が低下することを防止した濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
種々の施設から排出される排水等の原水（被処理水）には微細な固形分が浮遊している。この浮遊物を除去する濾過装置として、細長い芯金の周囲に螺旋状の濾過スプリングを配置したスプリングフィルタを使用したものが広く使用されている。このような濾過装置は濾過槽と、濾過槽の内部を一次側室と二次側室に仕切る固定部と、固定部に着脱自在に取付けた複数のスプリングフィルタを備えている。そして濾過槽の一次側室に導入した原水中に浮遊する微細な固形分は各スプリングフィルタで濾過分離され、清浄な濾過水が二次側室に流入する。次いで、二次側室の濾過水は排水配管により濾過水槽に排出されて冷却水等に利用される。
【０００３】
従来のスプリングフィルタは金属製で平板状の芯金の周囲に濾過スプリングを配置して構成され、濾過槽の固定部には複数の貫通孔が所定間隔で設けられる。各貫通孔に形成した内ネジに前記芯金に設けた外ネジを螺着することによって、芯金が固定部に着脱自在に固定される。そして濾過スプリングの開放された底部は円形のキャップで封鎖（シール）され、そのキャップを芯金の底部にボルト等により固定することにより、濾過スプリングが芯金から脱落することを防止している。
【０００４】
通常、濾過スプリングはステンレス等の耐食性およびバネ性を有する金属線を螺旋状に巻回して作られ、円筒状に形成された各線輪間には突起などによって形成した微細な間隙が多数設けられ、その間隙を通して液体が一次側から二次側に流通できるようになっている。なお濾過スプリングの表面側には珪藻土などの濾過助剤が濾過工程に先立ってコートされる。
【０００５】
上記のように濾過スプリングの底部はキャップを介して芯金に支持されているだけであるので、外部から加わる応力により芯金を軸として比較的自由に回転する。濾過スプリングの一次側に加圧された原水を供給し、二次側から濾過水を排出する場合、一次側と二次側の差圧により濾過スプリングには半径方向の応力が加わる。
【０００６】
この応力により濾過スプリングの端部は巻き数が増加する方向に回転しようとする。しかし濾過スプリングの上端部は濾過槽の固定部に接触し、下端部は前記キャップに接触しているので上下方向の動きが拘束され、濾過スプリングの線輪の一部が隣接する線輪の上に乗り上げるように変形することがある。このような変形部分には設計された間隙より大きな間隙が発生し、そこから固形分などが流出して濾過精度を低下させることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、このような従来のスプリングフィルタにおける問題を解決することを課題とし、そのための新しいスプリングフィルタを用いた濾過装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、細長い芯金と、その周囲に配置した螺旋状の濾過スプリングを備え、濾過槽の固定部に取り付け可能とされた濾過装置である。そして本濾過装置は、前記濾過スプリングを形成する線輪の両端部が芯金に拘束され、それによって前記濾過スプリングの端部の周方向回転が阻止されていることを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
上記濾過装置において、前記芯金の上端部には前記固定部に形成した貫通孔の内ネジに螺着するための外ネジを設け、さらに芯金の上部と下部にはそれぞれ孔部を設け、前記濾過スプリングはその両端部を前記孔部にそれぞれ挿入することにより周方向回転が阻止され、さらに前記濾過スプリングの底部を芯金に固定されるキャップで封鎖することができる（請求項２）。
【００１０】
上記濾過装置において、前記芯金の上部に前記固定部に形成した貫通孔の内ネジに螺着するための外ネジを形成したリング状の固定部材がスライド可能に挿通され、さらに芯金の上部に縦長の長孔部、下部に孔部をそれぞれ設け、前記濾過スプリングはその上端部を前記長孔部に挿入し下端部を前記孔部に挿入することにより周方向回転が阻止され、さらに前記濾過スプリングの底部を芯金に固定されるキャップで封鎖することができる（請求項３）。
【００１１】
上記いずれかの濾過装置において、前記芯金は平板状、または周囲に多数の微細な貫通孔を設けた筒状体とすることができる（請求項４）。
【００１２】
さらに上記いずれかの濾過装置において、芯金または固定部材における少なくとも外ネジを形成する部分の基材は、耐食性金属または樹脂で作ることができる（請求項５）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明に係る濾過装置の実施の形態とそれを固定する濾過槽の固定部を示す縦断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視拡大図、図３は図１に示されているキャップの　ＩＩＩ―　ＩＩＩ矢視図である。図１において、濾過装置１は細長い芯金２と、その芯金２の周囲に配置された円筒状の濾過スプリング３を主要部としている。
【００１４】
芯金２は剛性が高く耐食性を有するステンレス等の金属材料や繊維補強されたポリエチレンやポリアミド等の樹脂材料で作られ、全体が平板状に形成されている。前記芯金２の上端部に外ネジ４が形成され、さらに上部と下部にはそれぞれ円形に貫通した孔部５，６が設けられる。さらに芯金２の底部には円板状の底板７が溶接や溶着等により固定され、その底板７には所定間隔で一対のボルト孔が形成されている。
【００１５】
濾過処理する原水は種々の腐食性物質を含むことが多い。そこで芯金２の外ネジ４部分は高い剛性と共に優れた耐食性を有することが望ましい。通常、芯金２は単一材料の基材で一体的に作られるが、その基材は前記のようにステンレス等の金属材料や繊維補強されたポリエチレンやポリアミド等の樹脂材料を使用することができる。また芯金２を例えば中間部分と両縁部分が異なる材料で作られる場合は、少なくとも外ネジ４を形成する部分は上記のような高い剛性および耐食性を有する基材で作ることが望ましい。
【００１６】
濾過スプリング３は弾性および優れた耐食性を有するステンレスバネ鋼材などの線材を螺旋状（コイル状）に略密に巻回して筒状に形成され、その上下端部は開放されている。図１のＩＩ−ＩＩ矢視部分を拡大した図２に示すように、濾過スプリング３の螺旋を構成する線輪８の外周部には、所定間隔で微小な突起９が多数設けられ、それら突起９により隣接する線輪８間に微細な間隙１０が均一に分散して形成される。そしてこれら間隙１０を通して前記したように濾過スプリング３の一次側（外側）から二次側（内側）に液成分が通過し、原水中に浮遊している固形分が一次側に捕捉される。
【００１７】
濾過スプリング３は、それを構成する線輪８の上端部を芯金２の上部に設けた孔部５に挿通して反対側で折り曲げて固定し、線輪８の下端部を芯金２の下部に設けた孔部６に挿通して反対側で折り曲げて固定することにより、周方向の回転を阻止されて芯金２に固定される。さらに濾過スプリング３の底部は開放されているので円形のキャップ１１で封鎖される。
【００１８】
図１および図３に示すように、キャップ１１は円板状の底板１２とその周縁部から立ち上がる側部１３を有し、底板１２には前記芯金２の底部に固定した底板７のボルト孔に対応して一対のボルト孔１４が設けられる。そして図１のように芯金２の周囲に濾過スプリング３を配置した状態で、それらの下方からキャップ１１を装着し、２本のボルト１５を底板７のボルト孔と底板１２のボルト孔１４に挿通し、さらにダブルにナット１６を螺着することによりキャップ１１が芯金２に着脱自在に固定される。
【００１９】
上記濾過装置１は濾過槽３０（図４参照）に設けた板状の固定部２０に着脱自在に固定される。固定部２０は濾過槽の一次側室３１と二次側室３２を仕切る仕切り板を兼ねており、一次側室３１には原水が流入し、濾過した正常な濾過水が二次側室３２から外部に排出される。
【００２０】
すなわち、固定部２０には所定間隔で段差を有する貫通孔２１が複数設けられ、各貫通孔２１の直径の小さい上部に内ネジ２２が形成される。そして前記のように芯金２の上端部に形成した外ネジ４を内ネジ２２に螺着することにより、濾過スプリング３の上部が貫通孔２１における直径の大きい下部に収容された状態で濾過装置１が固定部２０に固定される。
【００２１】
図４は図１に示す複数の濾過装置１を濾過槽内に固定した状態を示す縦断面図である。濾過槽３０は一次側室３１と二次側室３２を有し、それらが固定部２０で仕切られている。固定部２０は二次側室３２を構成する周壁部に溶接等で固定され、その周壁部から水平方向外側に突出するフランジ部２３と一次側室３１を構成する周壁部から水平方向外側に突出するフランジ部３３が複数の固定ボルト３４で互いに連結される。なおフランジ部３３にはリング状の溝部が設けられ、その溝部にシール用のパッキン３５が装着される。
【００２２】
一次側室３１の底部には原水供給配管３６、濾過助剤供給配管３７および排水配管３８が連通しており、排水配管３８に開閉弁３９が設けられる。原水供給配管３６は図示しない原水槽に接続され、濾過助剤供給配管３７は図示しない濾過助剤槽に接続され、一方、二次側室３２の頂部には濾過水を排出する排水配管４０が連通し、その排水配管４０は図示しない濾過水槽に接続される。
【００２３】
次に図４を参照し、本発明に係る濾過装置１を固定した濾過槽３０により原水を濾過処理する方法を説明する。先ず、各濾過装置１の一次側（外側）に濾過助剤をコートする。それには原水供給配管３６からの原水供給を停止した状態で、濾過助剤供給配管３７から濾過助剤溶液を一次側室３１内に供給する。
【００２４】
濾過助剤溶液は一次側室３１から濾過装置１を通過して二次側室３２に排出され、それによって濾過助剤層が濾過スプリング３の外側に形成される。なお二次側室３２に流入した濾過助剤溶液の残液は排水配管４０から図示しない切換弁を経て濾過助剤槽に戻される。
上記のようにして濾過助剤溶液を濾過槽３０に循環することにより、濾過スプリング３の外側に所定厚さの濾過助剤層が形成されたら、濾過助剤溶液の循環を停止して濾過工程に移る。
【００２５】
濾過工程では原水供給配管３６から原水を一次側室３１に供給し、各濾過装置１で原水中に浮遊する微細な固形分を分離除去し、清浄な濾過水を排水配管４０から濾過水槽に排出する。
一次側室３１内の原水は濾過装置１を通して二次側室３２に通過するが、その際、一次側室３１と二次側室３２の間に濾過装置１の流水抵抗に応じた差圧が発生する。
【００２６】
この差圧により前記のように濾過スプリング３の端部は周方向に回転する応力を受けるが、濾過スプリング３の両端部はいずれも芯金２に拘束されているので周方向の回転は阻止される。そのため濾過スプリングの線輪の一部が隣接する線輪の上に乗り上げるような変形を生じることがなく、従来のような濾過精度の低下現象も起こらない。
なお濾過スプリング３の底部にもキャップ１１を介して前記差圧が上下方向に加わり、それによって濾過スプリング３は上方向の応力をも受けるが、前記のようにその両端部が上下方向への移動を拘束されて芯金２に固定されているので、濾過スプリング３は上下方向に移動しない。
【００２７】
濾過を続けると濾過スプリング３の外側には捕捉した固形分が次第に堆積してくる。固形分が堆積するとそれに応じて流水抵抗が増加し濾過効率も低下する。そこで例えば、一次側室３１と二次側室３２の差圧が予め設定した所定値に達したとき、逆洗工程に切り換えて堆積した固形分を除去する。
【００２８】
逆洗工程では原水供給配管３６からの原水供給を停止し、排水配管３８の開閉弁３９を開けて一次側室３１内の原水を排水配管３８から原水槽等に排出する。次に濾過水槽に貯留した濾過水の一部をポンプ等で加圧して排水配管４０から二次側室３２に逆洗水として供給する。逆洗水は二次側室３２から濾過装置１を通して一次側室３１内に噴出する際に、濾過スプリング３の外側に堆積した固形分を分離除去する。そして一次側室３１内に滞留する固形分を含む逆洗排水は排水配管３８から図示しない沈殿槽などに回収される。
【００２９】
濾過水の代わりに加圧空気で逆洗することもできる。その場合には排水配管４０から図示しない切換弁を介して加圧空気を二次側室３２内に供給する。加圧空気によって、圧力を受けた二次側室の清浄水は流出速度が速い状態では、濾過装置１を通過する際に、濾過スプリング３の外側に堆積した固形分を洗い流して除去し、除去した固形分はその清浄水に濃厚に懸濁した状態で圧縮空気の圧力により一挙に排水配管３８から排出する。
【００３０】
図５は本発明に係る濾過装置の他の実施の形態とそれを固定する濾過槽の固定部を示す縦断面図、図６は図５のＶＩ―ＶＩ矢視拡大図である。本実施の形態が図１の実施の形態と異なる部分は芯金２への濾過スプリング３の固定方法および固定部２０への芯金２の固定方法であり、その他は同様に構成される。従って図１と同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３１】
図５において、芯金２の上部には縦長の長孔部５ａが設けられ、下部には円形の孔部６が設けられる。そして濾過スプリング３を構成する線輪８の上端部は長孔部５ａに挿通して反対側で折り曲げることにより上下方向にスライド自在に固定され、線輪８の下端部は孔部６に挿通して反対側で折り曲げることにより上下方向の移動を拘束されて固定され、それらの固定により濾過スプリングは周方向の回転を阻止されて芯金２に固定される。なお、濾過スプリング３の底部は開放されているので図１の実施の形態と同様に円形のキャップ１１で封鎖される。
【００３２】
芯金２の上部に段差部を有するリング状の固定部材５０がスライド可能に挿通される。固定部材５０の直径が小さい上部には外ネジ５１が形成され、その外ネジ５１は固定部２０の内ネジ２２に螺着される。さらに固定部材５０を挿通した芯金２の上部には筒状の座金５２が挿通され、芯金２および座金５２にそれぞれ同軸に設けたボルト孔にボルト５３を挿通してナット５４を螺着することにより、座金５２が芯金２に着脱自在に固定される。それによって固定部材５０は芯金２に僅かな軸方向移動を許容されてスライド自在に固定される。
【００３３】
なお固定部材５０を構成する基材、少なくともその外ネジ５１部分の基材は、前記図１の実施の形態における芯金２を構成する基材、もしくは少なくともその外ネジ４部分の基材と同様な高い剛性と共に優れた耐食性を有する材料で作ることが望ましい。
【００３４】
次に、図５の濾過装置１を図４のような濾過槽３０に複数固定して原水を濾過処理する方法を説明する。濾過工程では図５の実施の形態と同様に濾過槽３０の一次側室３１に原水を供給して濾過するが、その際、一次側室３１と二次側室３２の間に濾過装置１の流水抵抗に比例した差圧が発生する。
【００３５】
この差圧により濾過スプリング３の端部は周方向に回転する応力を受けるが、濾過スプリング３の両端部はいずれも前記のように芯金２に固定されているので周方向の回転は阻止される。そのため濾過スプリングの線輪の一部が隣接する線輪の上に乗り上げるような変形を生じることがなく、従来のような濾過精度の低下現象も起こらない。
【００３６】
一方、濾過スプリング３の底部にもキャップ１１を介して前記差圧が加わり、それによって濾過スプリング３は上方向の応力をも受ける。すると濾過スプリング３はその上端部が長孔部５ａに上下方向にスライド自在に固定されているので、芯金２に沿って上方に圧縮される。
【００３７】
すなわち濾過スプリング３に上方への圧縮力が加わると、濾過スプリング３の線輪８に設けた突起９が隣接する線輪８により密着するまで濾過スプリング３が圧縮して図６の（ａ）から（ｂ）の状態になる。これは、このとき芯金２に接続する座金５２が外ネジ５１から離れて、少し上方に出るように変形し、濾過スプリング３は外ネジ５１の内周の段部に押しつけられて、図６の（ａ）から（ｂ）の状態になるものである。
このように濾過スプリング３を芯金２に対して上下方向に圧縮自在とすることによって、仮に線輪８の突起９とそれに隣接する線輪８間に微細な隙間が残存しているように作られているときでも、濾過工程において該間隙１０を予め設定された寸法に正確に維持することができる。なお濾過スプリング３のスプリング定数は濾過工程において発生する差圧で図６の（ａ）から（ｂ）に移れるように設定する。
【００３８】
図５の濾過装置１を使用する場合も、濾過を続けると濾過スプリング３の外側に次第に捕捉した固形分が堆積してくる。そこで、例えば一次側室３１と二次側室３２の差圧が予め設定した所定値に達したときに逆洗工程に切り換えて堆積した固形分を除去する。逆洗工程では原水供給を停止し、前記同様な方法で濾過水または加圧空気で逆洗する。
【００３９】
逆洗工程では一次側室３１より二次側室３２の圧力が高くなり、それによって濾過装置１には濾過工程と逆の差圧が加わる。このとき、濾過スプリング３はその径を大きして、その巻数を減らす方向に力が加わる。ところが濾過スプリング３の上下端は固定されているので、径を大きくして巻数を減らす変形は起きない。一方、上方からの圧力が加わり、濾過フィルタ３及び芯金２が縦方向に伸びる変形はある程度許容する。これによってスプリング間の間隔が広がる方向に動く。すると濾過スプリング３を構成する線輪８間の間隙幅は図６（ａ）の状態、またはそれ以上の広い寸法になるので、間隙１０から逆洗に用いる濾過水または加圧空気が勢いよく噴出し、効率よく迅速に逆洗することができる。
【００４０】
これまでの各実施の形態では、平板状に形成された芯金２を使用しているが、芯金２は平板状に限らず、前記のように周囲に多数の微細な貫通孔を設けた筒状体とすることもできる。筒状体に形成された芯金２を使用した場合は、その周囲に濾過スプリング３を略密着した状態で配置し、濾過スプリング３の両端部を筒状体の上部および下部に設けた孔部５（または５ａ）と孔部６に挿入してその先端部を折り曲げることにより、濾過スプリング３を芯金２に固定する。かかる筒状体としては、例えば多数の微細な連通孔を有する焼結金属により作ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る濾過装置は、濾過スプリングを形成する線輪の両端部が芯金に拘束され、それによって濾過スプリングの端部の周方向回転が阻止されていることを特徴とする。そのため従来のように濾過スプリングの線輪の一部が隣接する線輪の上に乗り上げるような変形を生じることがなく、濾過精度の低下現象も発生しない。
【００４２】
上記濾過装置において、前記芯金の上端部には濾過槽の固定部に形成した貫通孔の内ネジに螺着するための外ネジを設け、さらに芯金の上部と下部にはそれぞれ孔部を設け、前記濾過スプリングはその両端部を前記孔部にそれぞれ挿入することにより周方向回転が阻止され、さらに前記濾過スプリングの底部は芯金に固定されるキャップで封鎖することができる。このようにすると簡単な構成で濾過精度の低下現象を有効に防止することができる。
【００４３】
上記濾過装置において、前記芯金の上部に濾過槽の固定部に形成した貫通孔の内ネジに螺着するための外ネジを形成したリング状の固定部材がスライド可能に挿通され、さらに芯金の上部に縦長の長孔部、下部に孔部をそれぞれ設け、前記濾過スプリングはその上端部を前記長孔部に挿入し下端部を前記孔部に挿入することにより周方向回転が阻止され、さらに前記濾過スプリングの底部は芯金に固定されるキャップで封鎖することができる。
【００４４】
このように構成すると、濾過精度の低下現象を有効に防止することができると共に、仮に線輪８間の間隙１０の幅寸法が多少大きめに作られているときでも、濾過工程において該間隙１０を予め設定された寸法に正確に維持することができ、さらに、逆洗工程で濾過スプリングを構成する線輪間の間隙幅が拡大されるので、間隙から逆洗に用いる濾過水または加圧空気が勢いよく噴出し、効率よく迅速に逆洗することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る濾過装置の実施の形態とそれを固定する濾過槽の固定部を示す縦断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視拡大図。
【図３】図１に示されているキャップの　ＩＩＩ―　ＩＩＩ矢視図。
【図４】図１に示す濾過装置１を濾過槽内に複数固定した状態を示す縦断面図。
【図５】本発明に係る濾過装置の他の実施の形態とそれを固定する濾過槽の固定部を示す縦断面図。
【図６】図５のＶＩ―ＶＩ矢視拡大図。
【符号の説明】
１　濾過装置
２　芯金
３　濾過スプリング
４　外ネジ
５　孔部
５ａ　長孔部
６　孔部
７　底板
８　線輪
９　突起
１０　間隙
１１　キャップ
１２　底板
１３　側部
１４　ボルト孔
１５　ボルト
１６　ナット
２０　固定部
２１　貫通孔
２２　内ネジ
２３　フランジ部
３０　濾過槽
３１　一次側室
３２　二次側室
３３　フランジ部
３４　固定ボルト
３５　パッキン
３６　原水供給配管
３７　濾過助剤供給配管
３８　排水配管
３９　開閉弁
４０　排水配管
５０　固定部材
５１　外ネジ
５２　座金
５３　ボルト
５４　ナット
【図１】
2004105834.tif 000003
【図２】
2004105834.tif 000004
【図３】
2004105834.tif 000005
【図４】
2004105834.tif 000006
【図５】
2004105834.tif 000007
【図６】
2004105834.tif 000008