(57)【要約】【課題】逆洗工程を開始するに際し、最初に上室内に存在していた濾過水を逆洗に効果的に利用できるようにし、上室内のみへの水張り可能構造と併せて、最も効率の良い逆洗を達成できるようにした濾過装置を提供する。【解決手段】濾過塔内を仕切板により濾過水室としての上室と原水室としての下室とに区画し、該仕切板に、上端部が仕切板を貫通する状態で仕切板から下方に向けて延びるフィルタエレメントを懸架した濾過装置において、フィルタエレメントの上端部を仕切板よりも上方まで突出させてその突出部に開口を設け、該突出部に対し、隙間をもって突出部を覆い突出部との間に前記開口に至る流路を形成する外筒を設け、該外筒に、突出部の開口よりも下方の位置には、前記流路を外筒外と連通させる開口を設けるとともに、突出部の開口よりも上方の位置には、外筒の内外を常時連通する小孔を設けた濾過装置。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過塔内を仕切板により濾過水室としての上室と原水室としての下室とに区画し、該仕切板に、上端部が仕切板を貫通する状態で仕切板から下方に向けて延びるフィルタエレメントを懸架した濾過装置において、フィルタエレメントの上端部を仕切板よりも上方まで突出させてその突出部に開口を設け、該突出部に対し、隙間をもって該突出部を覆い該突出部との間に前記開口に至る流路を形成する外筒を設け、該外筒に、前記突出部の開口よりも下方の位置には、前記流路を外筒外と連通させる開口を設けるとともに、前記突出部の開口よりも上方の位置には、外筒の内外を常時連通する小孔を設けたことを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記外筒が、フィルタエレメントの上端部に固定されている、請求項１の濾過装置。
【請求項３】
前記外筒が、仕切板上に固定されている、請求項１の濾過装置。
【請求項４】
前記外筒が、複数のフィルタエレメントに対し共通の外筒として構成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、濾過塔内に複数のフィルタエレメントを懸架した濾過装置に関し、とくに、優れた逆洗性が得られるようにした濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、たとえば図７に示すように、濾過塔１０１内を仕切板１０２により濾過水室としての上室１０３と原水室としての下室１０４とに区画し、該仕切板１０２から下方に向けて延びるフィルタエレメント１０５を懸架したタイプの濾過装置１０６が知られており、各種産業分野で使用されている。この濾過装置１０６において、濾過処理を行う場合には、被処理水としての原水１０７（たとえば発電所における復水）を、下方から下室１０４に導入し、フィルタエレメント１０５の外表面に不純物（たとえば、酸化鉄からなる微粒子等）を捕捉しつつフィルタエレメント１０５内に流入した濾過水を上室１０３に導き、上室１０３から濾過水１０８として流出させる。逆洗時には、逆洗用水１０９を下室１０４側から濾過塔１０１内に張り込み、仕切板１０２の上方（上室１０３内）まで逆洗用水を張った後、ドレン弁１１０を急速に開いて下室１０４内の水を排出するとともに上室１０３内の水を濾過とは逆方向に流し、フィルタエレメント１０５の外表面に捕捉されていた不純物を剥離させるフィルタエレメント１０５の逆洗を行う。直接上室１０３内に逆洗水を導入したのでは、導入時に逆洗水が下室１０４側に落ちてしまい、有効な逆洗を行うことができないため、上記のように下室１０４側からの水張りを行っている。水抜き時には上室１０３内を大気開放するが、逆洗時には、上室１０３内を大気開放するだけでなく、逆洗用空気１１１（加圧空気）を上室１０３内に供給することにより、逆洗動作をより円滑に行わせることもできる。また、このような逆洗動作においては、第１回目の動作が不純物の剥離に対して最も効果があるが、十分な逆洗効果を得るために、通常、繰り返し行われる。
【０００３】
ところが、上記のような逆洗においては、フィルタエレメント１０５を逆洗する際に、下室１０４にも水が存在するため、フィルタエレメント１０５を逆流する水の流速は、排水管１１２（ドレン管）を通過する水の流速によって支配される。この排水管１１２には、径の太いものが使用され、かつ、ドレン弁１１０にも急速開放可能なものが使用されるが、排水流速の増大には限界があり、逆洗水の流速にも限界が生じる。逆洗水の流速を速くすることができないため、逆洗性向上にも限界が生じる。また、上記のような逆洗においては、逆洗に寄与しない下室１０４側の水も逆洗水として排出されるため、逆洗に大量の水を消費するとともに、逆洗廃液量も増大してしまう。逆洗を繰り返す程、消費量、廃液量が増大する。
【０００４】
このような問題に対し、図８に示すように、フィルタエレメント１２１の上端部１２２を仕切板１２３よりも上方まで突出させ、その突出した上端部１２２の頂面に開口を設けるとともに、該上端部１２２に対し隙間をもって該突出部を覆い、下端で下方に向けて開口する外筒１２４を設ける構造が提案されている（実公昭５６−３５２２４号公報）。この構造では、濾過塔内から水を抜いた後、仕切板１２３上に上端部１２２の開口のレベルまで水を張ることが可能であり、上室に圧縮空気を導入し、張った水をフィルタエレメント１２１を通して下室内へと急速に逆流させ、フィルタエレメント１２１を逆洗できるようになっている。
【０００５】
また、図９に示すように、上記構造に対し、さらに外筒１２４の上部に逆止弁１２５を設け、水張り時には逆止弁１２５を開放し、圧縮空気を導入するときには逆止弁１２５を閉じて、張った水を所定の流路を介してフィルタエレメント１２１へと通し、フィルタエレメント１２１を逆洗できるようにした構造も提案されている（実公昭５７−２０２１号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記実公昭５６−３５２２４号公報、実公昭５７−２０２１号公報に提案されている構造には、未だ以下のような問題が残されている。すなわち、濾過工程を終了した後逆洗工程に入る際には、上室を大気開放にするとともにドレン管を開放して下室から濾過塔内の水を排出させるが、このとき、図８に示した実公昭５６−３５２２４号公報の構造においては、フィルタエレメント１２１の上端部１２２と外筒１２４間に存在する水にサイホン現象が作用するため、上室内に存在していた水もすべて排出されてしまう。この排出時には、前述の如く、ドレン管からの排出流速が律則となるため、フィルタエレメント１２１に対する水の逆流流速を上げることが困難であり、効果的な逆洗を行うことができない。その後、上室のみに水張りした際には、上記の如く急速に逆流させることが可能になり、効果的な逆洗を行うことができる。つまり、最初に上室内に存在していた濾過水が、逆洗に効果的に使用されることなく、殆ど無駄に排出されてしまうことになる。前述したように、逆洗工程においては、初回の逆流が最も洗浄効果を発揮し得るものであるので、この面から、最初に上室内に存在していた濾過水を無駄に排出する上記構造では、十分に効率の良い逆洗を達成できているとは言い難い。
【０００７】
また、図９に示した前記実公昭５７−２０２１号公報の構造においても、ドレン管を開放して下室から濾過塔内の水を排出させる際に、外筒１２４の上部に設けられた逆止弁１２５は閉じられる構造となっているので、最初の水抜きの際にやはりサイホン現象が作用し、最初に上室内に存在していた濾過水はすべて排出されてしまう。したがって、上記同様の問題が残る。
【０００８】
そこで本発明の課題は、実公昭５６−３５２２４号公報、実公昭５７−２０２１号公報に提案されている構造にも未だ残されている上記のような問題点に着目し、逆洗工程を開始するに際し、最初に上室内に存在していた濾過水を逆洗に効果的に利用できるようにし、上室内のみへの水張り可能構造と併せて、最も効率の良い逆洗を達成できるようにした濾過装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る濾過装置は、濾過塔内を仕切板により濾過水室としての上室と原水室としての下室とに区画し、該仕切板に、上端部が仕切板を貫通する状態で仕切板から下方に向けて延びるフィルタエレメントを懸架した濾過装置において、フィルタエレメントの上端部を仕切板よりも上方まで突出させてその突出部に開口を設け、該突出部に対し、隙間をもって該突出部を覆い該突出部との間に前記開口に至る流路を形成する外筒を設け、該外筒に、前記突出部の開口よりも下方の位置には、前記流路を外筒外と連通させる開口を設けるとともに、前記突出部の開口よりも上方の位置には、外筒の内外を常時連通する小孔を設けたことを特徴とするものからなる。つまり、本発明における外筒は、常時開放された小孔を有する点で、前記実公昭５６−３５２２４号公報、実公昭５７−２０２１号公報のいずれの構造とも基本的に異なるものである。
【００１０】
この濾過装置においては、上記外筒を、フィルタエレメントの上端部に固定し、フィルタエレメントと一体的に取り扱い可能な構成とすることもできるし、フィルタエレメントとは別に、仕切板に固定することもできる。また、上記外筒は、各フィルタエレメントに対しそれぞれ設けることもできるし、複数のフィルタエレメントに対し共通の外筒として構成することもできる。
【００１１】
このような本発明に係る濾過装置においては、濾過工程終了後逆洗工程に入る際に、上室が大気開放されて下室から水抜きされるが、この下室からの水抜きに伴い、上室内に存在していた濾過水は、フィルタエレメントの上端突出部の開口の水位までは下室側へと排出されるが、小孔によりサイホンが切られるため、それ以上は排出されず、仕切板上の上室内にそのまま残る。この残留水は、加圧空気により、フィルタエレメント中を通して、水が抜かれている下室側に急速逆流させることが可能である。すなわち、最初に上室内に存在していた濾過水を逆洗用水として上室内に残留させることができ、それを急速逆流による効果的な逆洗に使用することが可能になり、しかも、この残留水を最も効果の上がる初回逆洗用水として使用できる。その後については、実公昭５６−３５２２４号公報や実公昭５７−２０２１号公報に提案されている構造と同様に、必要回数、上室内への水張り、逆洗を繰り返せばよい。このように、本発明に係る濾過装置では、上室内のみへの水張り構成による長所をそのまま活かしつつ、初回逆洗動作を効果的に行わせることができ、逆洗工程全体として最も効率の良い動作を行わせることが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る濾過装置１を示しており、濾過装置１は、濾過塔２と、該濾過塔２内に横設され、濾過塔２内を濾過水室としての上室３と原水室としての下室４とに区画する仕切板５を有している。この仕切板５に、上端部が仕切板５を貫通する状態で仕切板から下方に向けて延びるフィルタエレメント６が複数懸架されている。各フィルタエレメント６の上端部は、仕切板５よりも上方まで突出する突出部７に形成され、その突出部７の上端に開口８が設けられている。この突出部７に対し、図２（Ａ）、（Ｂ）にも示すように、突出部７との間に隙間をもって該突出部７を覆い、突出部７との間に突出部７の開口８に至る流路９を形成する外筒１０が設けられている。この外筒１０は、本実施態様では、複数本のステー１１によって、突出部７に支持固定されており、突出部７とともにフィルタエレメント６と一体的に取り扱うことができるようになっている。そしてこの外筒１０には、突出部７の開口８よりも下方の位置に、上記流路９を外筒１０外と連通させる開口１２が設けられているとともに、突出部７の開口８よりも上方の位置には、外筒１０の内外を常時連通する小孔１３が設けられている。本実施態様では、小孔１３は、外筒１０の上板部１０ａに形成されているが、突出部７の開口８よりも上方であればこの位置に限定しなくてもよい。また、本実施態様では、外筒１０の開口１２は、外筒１０の下端部における開口として形成され、外筒１０の円筒部１０ｂと突出部７の外周面との間の隙間で形成された流路９が、この開口１２を介して外筒１０外と連通するようになっているが、図３に別の形態を示すように、外筒３１を仕切板５に固定し、外筒３１の円筒部３１ｂの、突出部７の開口８よりも下方の位置に、上記開口１２と同等の連通機能を有する孔３２を設ける構成としてもよい。この場合にも、外筒３１の、突出部７の開口８よりも上方の位置に、たとえば図示の如く外筒３１の上板部３１ａに、外筒３１の内外を常時連通する小孔３３が設けられる。
【００１３】
このように、フィルタエレメント６の突出部７に対し隙間をもって配置された外筒１０（３１）と、突出部７との間に、外筒１０（３１）の周囲部と、突出部７の開口８、さらにはフィルタエレメント６内部とを連通する流路９が形成され、外筒１０（３１）には、外筒内外を常時連通する小孔１３（３３）が設けられる。
【００１４】
濾過塔２には、図１に示すように、被処理水としての原水１４（たとえば発電所における復水）が、原水入口管１５、原水入口弁１６を介して下室４に導入され、各フィルタエレメント６で濾過処理されて、濾過水が各フィルタエレメント６内から上端の開口８を通して上室３に流入され、上室３から、濾過水出口弁１７、濾過水出口管１８を介して濾過水１９として流出される。また、濾過塔２には、逆洗用の配管、弁も接続されており、下室４には、逆洗用水管２０、逆洗用水弁２１を介して逆洗用水２２が供給できるようになっており、下室４からは、排水管２３、ドレン弁２４を介して、下室４内の水がドレン２５として排出できるようになっている。なお、本実施態様では濾過塔２の下室４内に逆洗用水２２を供給できるように逆洗用水管２０および逆洗用水弁２１を設けてあるが、本発明の装置においては下室４内に逆洗用水を供給して行う逆洗操作は基本的に不要であるから、これらの逆洗用の配管や弁は省略してもよい。さらに、本実施態様では、逆洗用空気弁２６、濾過水出口管１８を介して逆洗用空気管２７が上室３に連通可能となっており、逆洗時には、逆洗用空気管２７を介して、上室３を大気開放すること、さらには、加圧された逆洗用空気２８を上室３内に供給することが可能となっている。なお、本実施態様では、上室３内の大気開放と上室３への加圧空気供給とを、共通の逆洗用空気弁２６、逆洗用空気管２７を介して行うようにしたが、それぞれ個別に設けることもできる。
【００１５】
なお、本発明においては、フィルタエレメント６の種類は、上記のような構造を採用できる限り特に限定されず、プリーツ型やプリコート型、中空糸型等の各種フィルタエレメントを使用できる。また、本発明に係る濾過装置の用途も特に限定されず、たとえば前述したように発電所における復水の濾過処理等に適用できる。
【００１６】
上記のように構成された濾過装置１における逆洗工程は、たとえば次のように実施される。なお、以下の説明は、図２に示した外筒構造について行うが、図３に示した外筒構造においても実質的に全く同じ動作が行われる。
濾過処理終了時には、濾過塔２内は満水状態にあり、下室４には原水が、上室３には濾過水が満たされた状態にある。濾過工程終了後、逆洗工程を開始する際には、まず、逆洗用空気弁２６を開いて上室３内を大気開放するとともに、ドレン弁２４を開き排水管２３を介して下室４内の水を排出する。この水抜きの際、下室４内の水の排出に伴って上室３の水も各フィルタエレメント６を通して下室４へと抜かれ、大気開放されている上室３内の水位が徐々に下がる。そして、水位が外筒１０の小孔１３の位置よりも低下すると、外筒１０とフィルタエレメント６の突出部７との隙間によって形成された流路９が、常時開放されている小孔１３を通して自然に大気開放されるため、この流路９に対してサイホン現象が作用しなくなる。その結果、上室３内の水位は、突出部７の上端の開口８のレベルまでは下がるが、それ以上は下がらなくなり、図４に示す状態となる。下室４内の水は、さらに下室４内が実質的に空になるまで排出され続けるが、上室３の仕切板５上には、上記水が残留したままとなり、図５に示す状態となる。すなわち、常時開放されている小孔１３の機能により、最初に上室３内に存在していた濾過水のすべてが排出されることはなく、その一部が、続いて行われる逆洗用の水として相当量上室３内に残されることになる。
【００１７】
図５の状態から、次に逆洗用空気管２７を介して濾過塔２内に加圧された逆洗用空気が供給され、図５の矢印で示すように、上室３内に残留していた濾過水が、加圧空気に押されて外筒１０とフィルタエレメント６の突出部７との間の流路９から、突出部７の上端開口８を通してフィルタエレメント６内に流入し、フィルタエレメント６内から空の下室４内に急速に排出される。この急速流れ（高い逆洗流速）により、フィルタエレメント６の外表面に捕捉されていた不純物が剥離され、優れた初回逆洗効果が得られる。
【００１８】
上記逆洗の際に、供給されてきた加圧空気により残留水を効率よく逆流させるためには、小孔１３の径は比較的小さなものとすることが好ましい。サイホン切りの際には単に大気開放が要求されるだけであるから小径の小孔１３で十分であり、残留水を逆流させる際には、小孔１３の抵抗を大きくして加圧空気が小孔１３を通して極力短絡しないようにし、周囲の残留水が加圧空気により押圧されて急速に突出部７の上端開口８からフィルタエレメント６内に流入できるようにすることが望ましいが、小孔１３の径を適切に小さく形成しておくことにより、このようなサイホン切りのための大気開放と急速逆流との両方をともに望ましい形態で達成できるようになる。
【００１９】
このように、常時開放された小孔１３を備えた外筒１０を有する構成により、とくに初回の逆洗動作を効率よく行わせることができ、初回の逆洗動作から、急速逆流を生じさせて優れた逆洗効果を得ることができる。また、この逆洗動作に、最初から上室３内に存在していた濾過水を使用できるので、逆洗廃液量の低減も可能となる。
【００２０】
上記のような初回逆洗動作後には、濾過水出口管１８から上室３内に逆洗用水を導入して、上記同様に上室３内に突出部７の上端開口８のレベルまでの逆洗用水を保持し、次いで上室３内に逆洗用空気を供給し、逆洗用水をフィルタエレメント６内を通して排出させる逆洗動作を、適宜複数回繰り返せばよい。前記初回を含めて複数回の急速逆流を伴う逆洗動作が繰り返されるので、十分に高い逆洗効果が得られる。
【００２１】
図６（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の別の実施態様に係る濾過装置のフィルタエレメント部および外筒部を示している。本実施態様は、外筒が、複数の（図示例では４本の）フィルタエレメント４１に対し共通の外筒４２として構成されている場合を示したものであり、かつ、その複数のフィルタエレメント４１の上端突出部４３にこの共通の外筒４２が固定され、これらを一体的な部材として取り扱うことが可能に構成されている場合を示したものである。図示例では、常時開放の小孔４４は、外筒４２の上板の中央部に１個だけ設けられているが、複数個設けてもよい。また、外筒４２内には、十字状に延びる仕切壁４５が設けられており、各フィルタエレメント４１の上端突出部４３に対してその周囲に均等な流路が形成されるよう配慮されているが、仕切壁４５を設けない構造も可能である。
【００２２】
このような構成は、特に次のような場合に有効である。たとえば、中空糸フィルタエレメントは、一般に比較的太い径に構成されており、プリーツ型フィルタエレメントやプリコート型フィルタエレメントは、それよりもかなり細いものに構成されている。たとえば、中空糸フィルタエレメント１本分の取付け用占有横断面積は、プリーツ型やプリコート型フィルタエレメントの４本分の取付け用占有横断面積に相当している。したがって、既存の濾過装置が、中空糸フィルタエレメントを使用するものであるとき、そのフィルタエレメントの種類をプリーツ型やプリコート型フィルタエレメントに変更する場合、中空糸フィルタエレメント１本分の取付け部を利用して、複数本の他種フィルタエレメントを束にした状態で取り付けることが可能である。このような場合に本発明を適用するに際し、個々のプリーツ型やプリコート型フィルタエレメントに対しそれぞれ外筒を設けるよりは、複数本のフィルタエレメントの束に対して共通の外筒を設ける方が、部品点数も削減できるとともに全体構造の簡素化をはかることができ、しかもフィルタエレメントを束状態で扱えるため取り扱いや濾過塔内への装着も容易になる。そしてこのような構成を採用した場合にも、逆洗に関しては前述したのと同等の優れた逆洗効果が得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る濾過装置によれば、フィルタエレメント上端の仕切板からの突出部、該突出部を隙間をもって覆う外筒を設けるとともに、その外筒に常時開の小孔を設けたので、最初に上室内に存在していた濾過水を所定量残留させて急速逆流による逆洗に有効に利用できるようになり、その後の上室内のみへの水張り可能構造と併せて、最も効率の良い逆洗を行うことができるようになる。その結果、逆洗の効果を向上することができるとともに、逆洗廃液量の低減をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る濾過装置の概略構成図である。
【図２】図１の装置のフィルタエレメント部および外筒の拡大部分縦断面図（Ａ）および平面図（Ｂ）である。
【図３】図２とは別の形態に係る外筒を示す概略構成図である。
【図４】図１の装置のフィルタエレメント突出部の上端開口のレベルまで水を抜いたときの状態を示す概略構成図である。
【図５】図４の状態からさらに下室内の水を全部抜いたときの状態および上室内の残留水に圧力を加えたときの状態を示す概略構成図である。
【図６】複数のフィルタエレメントに対し共通外筒を設けた場合の部分縦断面図（Ａ）および平面図（Ｂ）である。
【図７】従来の濾過装置の概略構成図である。
【図８】小孔なしの外筒を設けた場合の部分縦断面図である。
【図９】外筒に逆止弁を設けた場合の部分縦断面図である。
【符号の説明】
１　濾過装置
２　濾過塔
３　上室
４　下室
５　仕切板
６　フィルタエレメント
７　突出部
８　突出部の開口
９　流路
１０　外筒
１０ａ　外筒の上板部
１０ｂ　外筒の円筒部
１１　ステー
１２　外筒の下端開口
１３　常時開の小孔
１４　原水
１５　原水入口管
１６　原水入口弁
１７　濾過水出口弁
１８　濾過水出口管
１９　濾過水
２０　逆洗用水管
２１　逆洗用水弁
２２　逆洗用水
２３　排水管
２４　ドレン弁
２５　ドレン
２６　逆洗用空気弁２
２７　逆洗用空気管
２８　逆洗用空気
３１　外筒
３１ａ　外筒の上板部
３１ｂ　外筒の円筒部
３２　外筒の開口としての孔
３３　常時開の小孔
４１　フィルタエレメント
４２　共通の外筒
４３　上端突出部
４４　小孔
４５　外筒内の仕切壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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