(57)【要約】【課題】優れたろ過能力を有しながら、ランニングコストが安価なろ過装置及びろ過方法を提供することを目的とする。【解決手段】外筒１２と、外筒１２内に配されたろ過筒１１と、外筒１２に連通する流体出入口と、前記ろ過筒に連通する流体出入口とを具備するろ過装置において、ろ過筒１１は、複数のリング板２３が積層されて成り、複数のリング板２３のうち所要枚数のリング板２３が、積層面側が波打つように変形された弾性を有する波型リング板２３ｂを成し、積層されたリング板２３を押圧して、前記波型リング板２３ｂを弾性力に抗して変形させて隣接するリング板２３の積層面同士を密接させる押圧手段を備えることを特徴とする。【選択図】　　図１
2004074065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、該外筒内に配されたろ過筒と、前記外筒に連通する流体出入口と、前記ろ過筒に連通する流体出入口とを具備するろ過装置において、
前記ろ過筒は、複数のリング板が積層されて成り、
該複数のリング板のうち所要枚数のリング板が、積層面側が波打つように変形された弾性を有する波型リング板を成し、
積層された前記リング板を押圧して、前記波型リング板を弾性力に抗して変形させて隣接するリング板の積層面同士を密接させる押圧手段を備えることを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記ろ過筒が、平板型のリング板と前記波型リング板とが交互に配されて積層されていることを特徴とする請求項１記載のろ過装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のろ過装置を用いて、
前記流体出入口から原水を前記外筒内もしくはろ過筒内に導入し、ろ過筒を通過させてろ過を行い、
逆洗時には、前記押圧手段による押圧を解除して前記波型リング板を弾性的に変形復帰させてリング板間に隙間を生じさせ、前記原水とは逆方向から洗浄用の流体を前記ろ過筒内もしくは前記外筒内に供給してろ過筒の洗浄を行うことを特徴とするろ過方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体のろ過装置及びろ過方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、ろ過装置としては、Ｒｏ膜、ＭＦ膜、ＵＦ膜など膜式のフィルターを用いたものが広く利用されている。これら膜式のろ過装置は、異物による目詰まりを避けられないため、高圧エアー、或いは洗浄水によって逆洗をして、異物を除去し、そのろ過能力を回復している。しかしながら、膜の目は細かく形成されているので、このような逆洗方法では、完全に異物を取り除くことが難しい。従って膜を頻繁に交換する必要があり、メンテナンスが煩わしいばかりでなく、ランニングコストが高くなってしまう。
【０００３】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、優れたろ過能力を有しながら、ランニングコストが安価なろ過装置及びろ過方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、本発明は、外筒と、該外筒内に配されたろ過筒と、前記外筒に連通する流体出入口と、前記ろ過筒に連通する流体出入口とを具備するろ過装置において、前記ろ過筒は、複数のリング板が積層されて成り、該複数のリング板のうち所要枚数のリング板が、積層面側が波打つように変形された弾性を有する波型リング板を成し、積層された前記リング板を押圧して、前記波型リング板を弾性力に抗して変形させて隣接するリング板の積層面同士を密接させる押圧手段を備えることを特徴とする。
【０００５】
この構成によるろ過装置は、ろ過筒を形成する複数のリング板を密着させる方向に働かせる押付け力や、隣接するリング板同士の間隙を通過させる際の原水の圧力等を調整することにより、異物として除去する液体中の成分を選択することができる。
また、異物の目ずまりによってろ過能力が低下した際には、リング板にかけられていた押付け力を除去してリング板を開放すると、波型リング板の元の形状に弾性的に戻る力が作用して、異物の付着力によって強固に密着していたリング板同士であっても簡単に離すことができ、その間の隙間を大きくすることができる。その状態でエアーや逆洗水を導入することにより、付着していた異物を良好に取り除くことができる。これにより、優れたろ過装置でありながら、メンテナンスが簡単でランニングコストの安価なろ過装置を提供することができる。
【０００６】
また、本発明は、前記ろ過筒が、平板型のリング板と前記波型リング板とが交互に配されて積層されていることを特徴とする。
波型リング板のみでろ過筒を形成すると、隣合うリング板同士が嵌合してしまうおそれがあるが、平板型リング板と波型リング板を交互に配設したことで簡単にリング板同士を離すことができる。さらに波型リング板は全体の半分の数で済むので、加工コストを低減することができ、ろ過装置を安価に提供できる。
【０００７】
また、本発明によるろ過方法は、前記ろ過装置を用いて、前記流体出入口から原水を前記外筒内もしくはろ過筒内に導入し、ろ過筒を通過させてろ過を行い、
逆洗時には、前記押圧手段による押圧を解除して前記波型リング板を弾性的に変形復帰させてリング板間に隙間を生じさせ、前記原水とは逆方向から洗浄用の流体を前記ろ過筒内もしくは前記外筒内に供給してろ過筒の洗浄を行うことを特徴とする。
ろ過工程と洗浄工程は連続して行うことができるので、ろ過能力が速やかに回復され、ろ過作業全体の効率を上げることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面と共に詳細に説明する。
図１（ａ）は、平板型リング板の形状を示す概略図であり、図１（ｂ）は、波型リング板の形状を示す概略図である。図２は、複数のリング板が密着するよう加圧された状態を示す概略図であり、図３は、その加圧力が解除されたときの、複数のリング板の状態を示す概略図である。図４は、ろ過装置の構成を示す断面説明図であり、図５は図４に示されるろ過装置の、Ａ−Ａ´線における断面説明図である。
【０００９】
まず、図４、図５を用いてろ過装置１０について説明する。
１２は外筒であり、外筒１２の一端側１２ａ、他端側１２ｂは、略板状に形成される第１蓋部１７、第２蓋部２５によってそれぞれ密閉されている。
第２蓋部２５の外筒１２側の面には、その面の縁から外筒１２の側面の厚さより若干大きい距離分、内側に入った位置に、リング状の凸部２５ａが設けられている。そして、凸部２５ａを外筒１２の他端側１２ｂの開口部に挿入し、例えばネジ込み式に嵌め込むことで外筒１２を密閉する。
【００１０】
凸部２５ａの内側には、円板状の固定板３１が嵌め込まれている。そして、第２蓋部２５と固定板３１のそれぞれの略中央位置には、第２蓋部２５に固定板３１が嵌め込まれた状態で、この２つを貫通する導出入口２１が設けられている。
また、固定板３１には、後述する３本のガイド棒１８の先端が嵌め込まれて固定される３つの貫通孔３１ａが配設されている。この固定板３１における３つの貫通孔３１ａの位置は、導出入口２１を中心とする正三角形を描いた際の、３つの頂点の位置に相当する。
【００１１】
導出入口２１には配管２７が接続されており、配管２７には、エアー供給口２８と処理水排出口（流体出入口）２９が別々に設けられている。配管２７において、エアー供給口２８は、処理水排水口（流体出入口）２９より外筒１２側に設けられる。
エアー供給口２８は、配管を通じてコンプレッサー３０に接続されており、エアー供給口２８、導出入口２１を通過して圧縮空気が外筒１２内に導入可能になっている。さらに、コンプレッサー３０とエアー供給口２８を接続する配管の中途には、弁３３が設けられている。
処理水排出口２９は、処理水槽（図示せず）に配管を通じて接続され、配管の中途には弁３５が設けられている。
【００１２】
外筒１２の一端側１２ａには、外筒１２の開口部外周面から垂直に張り出すフランジ２６が設けられている。フランジ２６の所定箇所にはネジ孔２６ａが設けられている。
これに対して第１蓋部１７は、フランジ２６を含めて一端側１２ａの開口部を覆うのに充分な大きさに設けられており、フランジ２６のネジ孔２６ａと、これに連通する位置に配設されたネジ孔１７ｄを用いてフランジ２６にネジ止めされる。これにより外筒１２の一端側１２ａが密閉される。
【００１３】
第１蓋部１７の、外面１７ａ側にはエアシリンダー１３が固定され、ピストン１５が、第１蓋部１７の略中央に設けられた貫通孔１７ｃを通過して、外筒１２の軸線に対して略平行に、反対側に突き出されるよう構成されている。
エアーシリンダー１３は、前述のコンプレッサー３０に配管によって接続されており、その配管の中途には、弁３４が設けられている。
【００１４】
外筒１２内には、その軸線に対して平行に３本のガイド棒１８が配置されている（図４、図５参照）。ガイド棒１８は、外筒１２内部において、複数のリング板２３を、その開口部が連通し、筒状になるよう、外筒１２の内周面に接しない位置で並べて保持する役目を持つ。そのため、ガイド棒１８の一端は、固定板３１に設けられた、前述の３つの貫通孔３１ａに嵌合して固定されている。ガイド棒１８の他端側は雄ネジに形成されている。
【００１５】
さらに、ガイド棒１８は、外筒１２の軸線との平行を保つためにガイド１９が設けられて支持されている。ガイド１９は、図５に示されるように、外筒１２の内周面とガイド棒１８との距離を保つことでガイド棒１８を支持するもので、リング状に形成されたガイド１９の内周端面の３箇所には凹部１９ａが設けられており、外周端面の３箇所には凸部１９ｂが設けられている。凹部１９ａ、凸部１９ｂはそれぞれ内周端面、外周端面において等間隔に配設されている。そして、ガイド１９は、凹部１９ａにガイド棒１８を嵌合させ、凸部１９ｂを外筒１２の内周面に当接させて固定されている。
このような形状のガイド１９は、外筒１２の軸線方向に対して略等間隔に３箇所設けられている。
【００１６】
１４は押圧板であり、周縁部の３箇所に貫通孔が設けられ、この貫通孔に３本のガイド棒１８の雄ネジ側が挿通することにより、外筒１２の軸線方向に移動可能に配設されている。また、押圧板１４は、３本のガイド棒１８の雄ネジにナット３２が嵌め込まれて抜け止めされている。
この押圧板１４は、前述のピストン１５の先端に面しており、ピストン１５が突き出されると、その方向へと押され、移動する。
【００１７】
また、外筒１２の一端側１２ａよりの側面には、原水供給口（流体出入口）２０が設けられ、配管が接続されており、高圧ポンプにより加圧された原水が原水供給口（流体出入口）２０を通過して外筒１２内へと導入可能になっている。
さらに、外筒１２の他端側１２ｂよりの側面には、ドレン排出口２２が設けられ、配管が接続されている。この配管はドレンタンク（図示せず）へと延出され、その中途には弁３６が設けられている。
【００１８】
上記ガイド棒１８によって囲まれる空間内には、複数のリング板２３が積層される。
本実施の形態では、リング板２３は弾性を有する金属から成り、特にステンレスが錆びにくく好適である。また、リング板２３には、図１（ａ）に示されるような平板型リング板２３ａと、図１（ｂ）に示されるような波型リング板２３ｂの２種類がある。平板型リング板２３ａは、平板をドーナツ形状に打ち抜いて形成される。従って、リング板の軸線Ａ方向に凹凸がなく、平らである。これに対して波型リング板２３ｂは、この平板型リング板２３ａを面方向からプレスすることにより、積層面側が波打つように変形させたものである。
【００１９】
従って、平板型リング板２３ａと波型リング板２３ｂとを積層した際には、両リングの積層面間に隙間ができることになる。
複数のリング板２３は、３本のガイド棒１８、固定板３１及び押圧板１４によってできた空間内に、開口部が連通し、筒状になるよう積層される。そして、複数のリング板２３は、弁３４を開放し、コンプレッサー３０により圧縮空気をシリンダ１３内に導入し、ピストン１５、押圧板１４を介して固定板３１方向に押圧される。これにより波型リング板２３ｂもその弾性力に抗して押しつぶされ、複数のリング板２３は、隣合うリング板同士がより強固に密着するようになる。
このようにして複数のリング板２３が積層された、密閉されたろ過筒たる内筒が構成される。
上記２種類のリング板２３ａ、２３ｂは、図２に示されるように交互に積層されるようにすると好適である。
【００２０】
次にこのような構成からなるろ過装置１０によるろ過方法について図４を用いて説明する。
まず、ドレン排出口２２側に設けられた弁３６とエアー供給口２８側に設けられた弁３３は閉じ、処理水排出口２９側の弁３５は開放した状態で、弁３４を開放してコンプレッサー３０を作動させ、圧縮空気によってピストン１５を突き出させる。これによりピストン１５の先端方向にある押圧板１４によって、複数のリング板２３が押付けられ、押圧板１４と固定板３１との間で挟まれることにより、隣合うリング板同士が強固に密着してろ過筒が構成される。
この状態で、原水供給口（流体出入口）２０から、高圧ポンプにより加圧された原水を外筒１２内へと導入する。
【００２１】
これにより、加圧された原水が、隣接するリング板同士の間隙を通過することによって原水のろ過が行なわれる。すなわち、本発明のろ過装置１０では、開口部が連通し、筒状になるよう並べられた複数のリング板２３の、隣接するリング板２３同士が密着する方向に加圧された状態により、ろ過筒１１が形成され、隣接するリング板同士の間隙が通常のフィルターの孔の役目を成す。
そして、図４に示したろ過装置１０では、ろ過筒１１の外側から内側へと原水が通過することによりろ過が行なわれる。
【００２２】
リング板同士の間隙の大きさによっては、原水中の水は通過させ、原水中の固形物、コロイド類等の異物はろ過筒１１の外側に残留させて、水と異物を分離することもできる。このようなろ過機能は、リング板の密着度、すなわち押圧板１４によるリング板２３に対する押付け力や、リング板の面粗度、原水の外筒１２内への導入圧力等を変えることにより様々に設計変更できる。
ろ過筒１１を通過し、原水から異物が除去された状態の処理水は、ろ過筒１１の内側に開口する導出入口２１を通過して処理水排出口（流体出入口）２９から排出され、処理水槽へと貯留される。
【００２３】
このようなろ過工程を連続し行うと、ろ過筒１１の外側のリング板の間隙に、間隙を通過できない異物である固形物やコロイド類が堆積するので、ろ過能力が低下する。そこで、低下したろ過能力を回復させるために上記ろ過工程に連続して洗浄工程を行う。
洗浄工程では、まず原水の供給を停止し、ドレン排出口２２側に設けた弁３６を開き、処理水排出口側の弁３５を閉じる。
さらに、弁３４を閉じてエアシリンダー１３への圧縮空気の供給を停止し、押圧板１４に対するピストン１５の力を解除する。そして、エアー供給口２８側の弁３３を開いて、コンプレッサー３０による圧縮空気をろ過筒１１の内側へ導入する。
【００２４】
すると、リング板２３に対する押圧板１４の押付け力が解除されたことにより、平板型リング板２３ａと交互に配設されていた波型リング板２３ｂが、元の波打つ形状に弾性的に戻ることにより、密着していたリング板同士の間の隙間が大きくなる。つまり、図２のように押圧板１４によって互いに密着していたリング板２３同士の隙間が、自動的に図３に示すように大きくなる。
このとき、ろ過筒１１の内側へ導入された圧縮空気が、押圧板１４をろ過装置本体の一端側１２ａに押し戻すので、速やかにリング板２３同士の隙間を大きくすることができる。
さらに、圧縮空気によってろ過筒１１の内側から、外側に付着していた固形物やコロイド類等の異物を吹き飛ばして取り除くことができ、ドレン排出口２２から異物を除去することができる。
尚、上記では、エアー供給口２８から圧縮空気を導入してろ過筒１１の逆洗を行ったが、エアー供給口２８から洗浄水を供給してもよい。
【００２５】
平板型リング板２３ａのみによってろ過筒１１を形成すると、リング板の表面は平滑なのでコロイド等の異物の付着力も加わって隣合うリング板同士が強固に密着してしまう。この場合、押圧板１４による押付け力を解除しても隣接するリング板同士は密着して離れない。つまり図２に示されるような状態のままで圧縮空気による洗浄工程を行っても、圧縮空気が効果的にろ過部を通過できないので、異物を効率良く除去することが難しい。従って、ろ過能力の低下を確実に回復することができない。
しかしながら、本発明は、波型リング板２３ｂを用いているので、その元の変形した形状に戻る力によって、自動的にリング板同士を離して隙間を作ることができる。できたリング板同士の隙間に一度に多くの圧縮空気が通過することによって洗浄工程を効率良く行うことができる。
【００２６】
ところで、上記の洗浄工程は、ろ過工程に連続して行うことができて簡単なので、洗浄工程の頻度を多くすることにより、ろ過能力の低下を早い時点で抑えることができる。
さらに、上記構成によるろ過装置１０は、第１蓋部１７を外筒１２から取り外し、押圧板１４をガイド棒１８から引きぬくことでリング板２３を外筒１２から１つずつ取り出すことができる。取り外されたリング板は個々に洗浄することができるので、さらに確実に異物を除去することができる。またステンレスからなるリング板２３は、機械的に洗浄することもでき、リング板表面に強固に付着した異物を確実に取り除くことができる。その上、リング板単位で交換可能なので、ランニングコストをさらに安価にできる。
【００２７】
このように、本発明によるろ過装置は、従来のような膜式のフィルターと異なり、そのフィルターの孔に相当するリング板間の間隙の大きさを調整できるので、ろ過対象が広い上に、洗浄工程をより効率的に行うことができる。
【００２８】
以上、図４を用いてろ過筒１１の外側から内側へと原水を通過させてろ過するろ過装置１０について説明したが、図６に示されるような、原水をろ過筒１１の外側から内側へと通過させてろ過を行うろ過装置４０でもよい。
これは、外筒１２の側面にエアー供給口２８、処理水排出口（流体出入口）２９を設け、ろ過筒１１の内側に繋がるよう原水供給口（流体出入口）２０とドレン排出口２２を設けたものである。具体的には、導出入口２１に接続された配管２７に原水供給口（流体出入口）２０とドレン排出口２２を設けたものである。また、ピストン１５は押圧板１４と一体に設けた。
他の部分については図４に示したろ過装置１０と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００２９】
図６に示したろ過装置４０を用いた際のろ過工程は、原水供給口（流体出入口）２０から高圧ポンプによって加圧された原水がろ過筒１１の内側へと導入され、外側へと押し出されることによりろ過が行なわれる。ろ過筒１１の外側へと押出された処理水は処理水排出口２９を通過して処理水槽に貯留される。このとき、リング板２３はピストン１５と一体的に設けられた押圧板１４によって押付けられて、隣接するリング板同士が密着している。
【００３０】
洗浄工程においては、エアー供給口２８から圧縮空気をろ過筒１１の外側から導入し、内側に付着した異物をドレン排出口２２から除去する。洗浄工程を行うにあたり、弁３４を閉じてエアシリンダー１３への圧縮空気の供給を停止すると、押圧板１４がピストン１５と共に一端側１２ａへと戻る。これにより、速やかに波型リング板が元の波打って変形した状態に戻り、隣合うリング板同士が離れて隙間ができるようになるので、容易に圧縮空気によって洗浄することができる。
【００３１】
以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
リング板は、金属製に限らず、樹脂製であってもよく、原水の種類、温度に対応して材質を選ぶことができるので、広範囲の原水を処理可能となる。
さらに、波型リング板の形状としては、波の山が１つでも複数であってもよい。
また、ろ過筒１１におけるリング板２３の組み合わせは、様々に設計変更できる。例えば、平板型リング板２３ａを用いず、波型リング板２３ｂだけを隣接させて形成してもよい。この場合、隣接するリング板の波の山部分と谷の部分が嵌合してしまうおそれがあるので、波の形成ピッチや大きさ等をかえるとより好適である。
【００３２】
また、ピストン１５の先端と押圧板１４は一体となっていても良いが、別体に設け、さらにその間に若干の空間を設けるとよい。空間を設けると、リング板の加工精度による厚さのバラツキをこの空間で補うことができる。
また、リング板を押付ける加圧機構としては、前述の空圧によるものに限らず、油圧、電動等によるものでも良い。しかし、図４、図６に示したろ過装置１０、４０は、コンプレッサーが加圧機構の空圧と、洗浄に用いる圧縮空気の両方に利用できる点で有利である。
【００３３】
さらに、図４及び図６では、外筒１２の軸線が水平方向に延びるよう配置されたろ過装置について説明したが、これに限定されず軸線が垂直方向に延びるよう配置されたろ過装置であってもよい。このとき、装置本体の一端側１２ａ、他端側１２ｂのどちらが下方に配置されてもよい。
さらに、前記実施の形態では洗浄工程において、異物を取り除くために圧縮空気をろ過装置本体内に導入したが、洗浄水を導入してもよいのは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、優れたろ過能力を有すると共に、ろ過筒の洗浄工程を容易に行うことができるので、ランニングコストが安価なろ過装置及びろ過方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リング板の形状を示す概略図である。
【図２】複数のリング板が密着するよう加圧された状態を示す概略図である。
【図３】加圧力が解除されたときの、複数のリング板の状態を示す概略図である。
【図４】本発明によるろ過装置の構成を示す断面図である。
【図５】図４に示されるろ過装置の、Ａ−Ａ´線における断面図である。
【図６】本発明によるろ過装置の他の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、４０　ろ過装置
１１　ろ過筒
１２　外筒
１４　押圧板
１５　ピストン
１７　第１蓋部
１８　ガイド棒
１９　ガイド
２０　原水供給口
２１　導出入口
２２　ドレン排出口
２３　リング板
２３ａ　平板型リング板
２３ｂ　波型リング板
２８　エアー供給口
２９　処理水出口
【図１】
2004074065.tif 000003
【図２】
2004074065.tif 000004
【図３】
2004074065.tif 000005
【図４】
2004074065.tif 000006
【図５】
2004074065.tif 000007
【図６】
2004074065.tif 000008