(57)【要約】【課題】濾過装置に取り付けるフィルタエレメントにおいて、それを構成するコイル部材の曲がりと逆洗時の過大な伸張を防止する。【構成】フィルタエレメント２０は、支持体２２の下端部に下部支持金具２４をスライド可能に支持し、その下部支持金具２４のスライド量を制限するストッパ手段２５を設け、コイル部材２１の軸方向移動を許容しながらその半径方向の曲がりを制限するため、前記支持体２２にコイル部材２１の内側との間に僅かな間隙を形成して対向する支持部２７を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材を螺旋状に巻回し細長い筒状に形成したコイル部材２１と、コイル部材２１の内部に挿入した細長い支持体２２と、支持体２２の上端部を支持すると共に濾過装置の取付部への取り付けが可能な上部支持金具２３と、コイル部材２１の下部を圧縮状態で支持すると共に、支持体２２の下端部に軸方向のスライドを可能に支持した下部支持金具２４と、下部支持金具２４の軸方向のスライド量を制限するストッパ手段２５と、コイル部材２１の内部と前記支持体２２との間に形成された濾過液の流通路２６を備え、前記コイル部材２１の軸方向移動を許容しながらその半径方向の曲がりを制限するため、前記支持体２２にコイル部材２１の内側との間に僅かな間隙ｔを形成して対向する支持部２７を設けたことを特徴とするフィルタエレメント。
【請求項２】
請求項１において、前記支持体２２は細長い板体からなり、その板体における幅方向の両縁部が前記支持部２７を形成することを特徴とするフィルタエレメント。
【請求項３】
請求項１または２において、前記下部支持金具２４の周囲を覆う保護体４０を設けたことを特徴とするフィルタエレメント。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のフィルタエレメント２０を濾過槽の取付部６に複数取り付けた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】
本発明は線材を螺旋状に巻回し細長い筒状に形成したコイル部材の内部に支持体を挿入したフィルタエレメント、及びそのフィルタエレメントを複数取り付け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（原水）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ものとして、線材を螺旋状に巻回し細長い筒状に形成したコイル部材を有するフィルタエレメントを取り付けた濾過装置が広く使用されている。
図６は濾過装置を使用して原水を濾過処理する濾過システムのプロセスフロー図である。濾過システム１は槽状の濾過装置２と、濾過装置２の内部を１次側室３と２次側室４に仕切る管板５と、管板５を取付部６としてそれに着脱自在に取り付けた複数のフィルタエレメント７を備えている。
【０００３】
原水は配管ａから原水槽８に流入し、そこからポンプＰ１で汲み上げられて配管ｂを経て濾過装置２の１次側室３に流入する。１次側室３に導入した原水に浮遊する微細な固形分は各フィルタエレメント７で濾過分離され、清浄な濾過水が２次側室４に流入し、さらに２次側室４の濾過水は配管ｃから濾過水槽９に排出される。
【０００４】
各フィルタエレメント７の１次側（外側）には濾過に先立って珪藻土などの濾過助剤層を形成しておく。そのため濾過助剤供給槽１０から濾過助剤をコーティング液槽１１に供給し、そこで水と混合して得られたコーティング液をポンプＰ２で汲み上げ、配管ｅから濾過装置２の１次側室３に供給する。コーティング液は各フィルタエレメント７を通過する際にその１次側に濾過助剤層を形成し、残液が配管ｄからコーティング槽１１に戻る。
【０００５】
長時間濾過を続けると各フィルタエレメント７に固形分が堆積して濾過効率が低下するので、適宜逆洗により堆積した固形分を除去する。逆洗時にはポンプＰ１を停止し、ポンプＰ３を運転して濾過水槽９の濾過水を逆洗水として配管ｆから濾過装置２の２次側室４に供給する。高圧の逆洗水が各フィルタエレメント７を通過する際、１次側に堆積した固形分が分離除去され、その固形分を含む懸濁排水は配管ｇから懸濁水槽（図示せず）に排出される。なお逆洗は高圧空気を使用することもある。
【０００６】
濾過装置２に取り付けるフィルタエレメント７として、前記のように線材を螺旋状に巻回し細長い筒状に形成したコイル部材の内部に支持体を挿入したものが知られている。（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３０６９９５５号明細書（第２頁、図４）
【特許文献２】
特開２００１−２２７４７４号公報（図３）
【特許文献３】
米国特許第５２０７９３０号明細書（第３〜４欄、図１、図４）
【０００８】
図７は特許文献１に開示されているフィルタエレメントの断面図である。このフィルタエレメント７は線材を螺旋状に巻回し細長い筒状に形成したコイル部材１２と、コイル部材１２の内部に挿入した細長い棒状の支持体１３と、支持体１３の上端部を支持する上部支持金具１４と、コイル部材１２の下部を支持する下部支持金具１５を備えている。
【０００９】
支持体１３はその上端をナット１６で上部支持金具１４に固定し、下端をナット１７で下部支持金具１５に固定する。そして上部支持金具１４を濾過装置の取付部６に螺着して取り付ける。コイル部材１２の１次側に濾過助剤層１８が付着した状態で原水を矢印のように１次側から供給すると、濾過助剤層１８を通過する間に固形分がそこに捕捉され、線輪間に形成した微小な間隙から濾過水が２次側に排出される。
【００１０】
特許文献２のフィルタエレメントの基本構造は特許文献１と同じであるが、コイル部材が濾過時に圧縮し、逆洗時に伸張するようになっている。すなわち濾過時にはコイル部材を通過する際の原水の流体抵抗により１次側が高く２次側が低い差圧が発生し、その差圧によりコイル部材が圧縮して正常運転時の線輪間隙を維持し、逆洗時には２次側が高く１次側が低い逆差圧が発生し、その逆差圧によりコイル部材が伸張して線輪間隙が大きくなって固形分の除去効率を高める。また特許文献３にも特許文献２と同様な伸縮するコイル部材が開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし特許文献１、３のフィルタエレメントは、コイル部材の内部と支持体の間に濾過液を流通させる通路を確保するため、コイル部材を支持する支持体がいずれも棒状に形成されている。このようにコイル部材と支持体の間隔が離れていると、濾過時または逆洗時に加わる差圧によりコイル部材が軸と直交する方向に曲がるおそれがある。濾過時にコイル部材が曲がると濾過助剤が剥離して濾過性が低下すると共に、曲がりが大きくなるとコイル部材を損傷することもある。また逆洗時にコイル部材が曲がるとフィルタエレメントを通過する逆洗水の流体抵抗が変化し、当該フィルタエレメントに逆洗水が偏って流れて他のフィルタエレメントの逆洗が不十分になるおそれがある。
【００１２】
特許文献２のフィルタエレメントはコイル部材の内部に複数の棒状の支持体を配置している。そのためコイル部材と各支持体との間隔は多少小さくなるが、曲がり発生の可能性は残されている。またこのようにするとフィルタエレメントの構成が複雑になる。
【００１３】
一方、圧縮−伸張型のフィルタエレメントの伸縮性はコイル定数などにより変化する。そのため逆洗時に複数のフィルタエレメントに同じ逆差圧が加わったとしても、伸張の大きいフィルタエレメントに逆洗水が偏って流れ、前記と同様な問題を生じることがある。
【００１４】
そこで本発明は、これら従来のフィルタエレメントにおける問題を解決することを課題とし、その問題を解決した新しいフィルタエレメントを提供することを目的とする。また本発明は、該フィルタエレメントを複数取り付けた濾過装置を提供することも目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明に係るフィルタエレメントは、線材を螺旋状に巻回し細長い筒状に形成したコイル部材と、コイル部材の内部に挿入した細長い支持体と、支持体の上端部を支持すると共に濾過装置の取付部への取り付けが可能な上部支持金具と、コイル部材の下部を圧縮状態で支持すると共に支持体の下端部に軸方向のスライドを可能に支持した下部支持金具と、下部支持金具の軸方向のスライド量を制限するストッパ手段と、コイル部材の内部と前記支持体との間に形成された濾過液の流通路を備えている。
そして、前記コイル部材の軸方向移動を許容しながらその半径方向の曲がりを制限するため、前記支持体にコイル部材の内側との間に僅かな間隙を形成して対向する支持部を設けたことを特徴とする（請求項１）。
【００１６】
上記フィルタエレメントにおいて、前記支持体を細長い板体とし、その板体における幅方向の両縁部が前記支持部を形成するように構成できる（請求項２）。
【００１７】
上記いずれかのフィルタエレメントにおいて、前記下部支持金具の周囲を覆う保護体を設けることができる（請求項３）。
【００１８】
また、前記課題を解決する本発明に係る濾過装置は、上記いずれかのフィルタエレメントを濾過槽の取付部に複数取り付けたことを特徴とする（請求項４）。
【００１９】
【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は本発明に係るフィルタエレメントの１例を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１に示すＢ部分の拡大斜視図である。
【００２０】
これらの図において、フィルタエレメント２０は、線材を螺旋状に巻回し細長い筒状に形成したコイル部材２１と、コイル部材２１の内部に挿入した細長い板状の支持体２２と、支持体２２の上端部を支持すると共に濾過装置の取付部への取り付けが可能な上部支持金具２３と、コイル部材２１の下部を圧縮状態で支持すると共に支持体２２の下端部に軸方向のスライドを可能に支持した下部支持金具２４を備えている。
【００２１】
フィルタエレメント２０には、その下部支持金具２４の軸方向のスライド量を制限するストッパ手段２５が設けられ、コイル部材２１の内部と前記支持体２２との間に濾過液の流通路２６（図２参照）が形成される。さらに支持体２２にはコイル部材２１の内側との間に僅かな間隙ｔを形成して対向する支持部２７が設けられる。この間隙ｔの値によりコイル部材２１の半径方向への最大曲がり量が決められるが、支持体２２に対するコイル部材２１の軸方向の移動を妨げない範囲で、間隙ｔが出来るだけ小さい値になるように支持部２７を設定することが望ましい。
【００２２】
コイル部材２１の曲がり特性はコイル長さ、コイル直径、線径、材質等により変化する。実験によれば、一般に採用されている寸法範囲のステンレス製コイル部材２１を使用したフィルタエレメントを一般的な濾過装置に取り付ける場合、コイル部材２１の間隙ｔを０．３〜０．７ｍｍ、好ましくは０．３〜０．５ｍｍ程度の範囲にすれば、コイル部材２１の軸方向移動を妨げることなく、その曲がりを確実に防止できることが分かった。
【００２３】
コイル部材２１は剛性および耐蝕性を有する金属線、例えばステンレス線を巻回して形成され、全体として軸方向のバネ性を有し、その線輪間に流体を通過させる微小な間隙２１ａを形成できるように作られる。
【００２４】
本実施の形態における支持体２２は、剛性および耐蝕性を有するステンレス等の金属板、またはプラスチック板などの比較的薄く細長い板体により構成され、その幅方向の両縁部がそれぞれ細長い支持部２７を形成している。支持体２２の下部には切込部２２ａが形成され、その切込部２２ａの下方に溶接等により底板２２ｂが固定され、該底板２２ｂの中央部には貫通した挿通孔が形成される。そして板体の両面とコイル部材２１の内面の間に幅方向断面が半円形の２つの細長い流通路２６が平行に形成される。
【００２５】
支持体２２は上記のような１枚の板体を使用したものに限らず、本発明の目的を達成できる形状なら特に制限はなく、例えば幅方向断面が十字型に形成された板体や、三角形状に形成された板体であってもよい。十字型の場合は幅方向の４つの縁部がそれぞれ細長い支持部２７を形成し、各板体の両面とコイル部材２１の内面の間に４つの１／４円の流通路２６が形成される。また三角形状の場合は３つの頂部がそれぞれ細長い支持部２７を形成し、三角形の３辺の内面に小さい三角形、３辺の外面とコイル部材２１の内面の間に３つの小さい円弧状の流通路２６が形成される。
【００２６】
さらに、支持体２２を図７に示すような棒体と、その両側から半径方向に延長した一対の板体により構成し、それら板体の先端部を支持部２７としたものでもよい。その場合、板体は棒体の軸全長に沿って設けることができるが、軸方向に適当な間隔をあけて短い板体を複数設けることもできる。
【００２７】
上部支持金具２３は筒状に形成され、その内部にコイル部材２１を支持した支持体２２の上端部が挿入され、その挿入部分を上部支持金具２３の内側に溶接等で接合することにより支持体２２が上部支持金具２３に支持される。また上部支持金具２３の外周上部に外ネジ２８が形成され、その外ネジ２８を利用して例えば図６に示す濾過装置２の取付部６に設けたネジ孔にフィルタエレメント２０を取り付けるようになっている。
【００２８】
下部支持金具２４は下端に内フランジ状の鍔体２９ａが設けられた略筒状のキャップ２９と、キャップ２９の内部に挿入され、その鍔体座に着脱自在に着座した円盤状の中間部材３０と、中間部材３０を下方から押える押え部材３１により構成される。その中間部材３０の下部には下方に延長するリング状の突条部３０ａが設けられ、それが鍔体２９ａに挿入される。また押え部材３１の上面からリング状の突条部３１ａが延長し、中間部材３０の下面に設けた突条部３０ａの内側に挿入される。さらに押え部材３１の下面には円形の凹部３１ｂが形成され、そこに圧縮バネ３２の上端部が挿入される。
【００２９】
中間部材３０と押え部材３１の中央部には上下に貫通する挿通孔がそれぞれ形成されており、それらの挿通孔と前記支持体２２の底板２２ｂに形成した挿通孔に細長いボルト３３が挿通され、そのボルト３３にナット３４を螺着することにより、キャップ２９、中間部材３０および押え部材３１により構成した下部支持金具２４が支持体２２の下部に着脱自在に支持される。
【００３０】
ボルト３３の操作ノブ３３ａから鍔体３３ｂと円柱状のストッパ手段２５が同軸的に延長し、鍔体３３ｂに圧縮バネ３２の下端部が支持される。そして操作ノブ３３ａを回転してボルト３３の螺着量を調整することにより、逆洗時におけるコイル部材の伸張量を所望の値に設定することができる。
【００３１】
フィルタエレメント２０の逆洗時には前記のように逆差圧が発生する。この逆差圧によってコイル部材２１は圧縮バネの圧縮力に抗して下方に伸張するが、押え部材３１がストッパ手段２５に接触することによりその伸張量が制限される。従って濾過槽に取り付けた各フィルタエレメント２０の逆洗時における自然伸張量をこの制限値以上になるように設定しておけば、各フィルタエレメント２０の伸張量を均一化でき、フィルタエレメント２０相互の逆洗量アンバランスの発生を防止できる。
【００３２】
次に、図１のフィルタエレメント２０の作用について説明する。図１のフィルタエレメント２０を図６のような濾過装置２に複数取り付け、それらの１次側に濾過助剤層を付着させる。次に濾過装置２の１次側室３に原水を供給して濾過運転を開始する。濾過時には１次側室３と２次側室４の間にフィルタエレメント２０の流体抵抗に基づく差圧が発生するが、コイル部材２１には前記圧縮バネ３２の大きな圧縮力が印加されているので、流体抵抗による差圧はコイル部材２１に殆ど影響を与えない。
【００３３】
長時間の濾過運転により、各フィルタエレメント２０の１次側、具体的にはそこに形成した濾過助剤層の表面に固形分が堆積し、次第に濾過能力が低下してくる。そこで適当な時期に各フィルタエレメント２０を前記方法により逆洗する。逆洗時には高圧の逆洗水または逆洗用の加圧空気がフィルタエレメント２０の２次側に加わるので、１次側と２次側の間に逆差圧が発生し、下部支持金具２４は下方への引張応力を受ける。その引張応力が圧縮バネ３２による圧縮力を超えると下部支持金具２４は下方に押し下げられ、それに支持されているコイル部材２１が下方に伸張する。そして下部支持金具２４の押え部材３１に設けた凹部３１ｂがストッパ手段２５の上面に接触すると、コイル部材２１はそこで停止する。そのためコイル部材２１の伸張量は図１に示す距離Ｌの移動距離に制限される。
【００３４】
図４は図１のフィルタエレメント２０の変形例である。この例が図１に示す例と異なる部分は下部支持金具２４の構造のみで、そのほかは同様に構成される。そこで図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。
この例における下部支持金具２４は、図１に示す中間部材３０と押え部材３１の機能を兼ね備えたキャップ２９だけで構成される。このキャップ２９は筒体２９ｂと、筒体２９ｂの下端に設けた下板２９ｃと、下板２９ｃの下面に設けた円形の凹部２９ｄを有し、その中央部には貫通した挿通孔が形成される。
【００３５】
このようなキャップ２９でコイル部材２１を支持し、支持体２２の下部に設けた底板２２ｂにボルト３３とナット３４でキャップ２９を締結することにより、下部支持金具２４が支持体２２の下部にスライド自在に支持される。なおこの例における下部支持金具２４の作用も図１と同様になる。このようにキャップ２９を一体化すると部品点数が少なくなる上に、コスト的に有利になりメンテナンス性も向上する。
【００３６】
図５は図１のフィルタエレメント２０の更に別の変形例である。この例が図１の例と異なる部分は下部支持金具２４を覆う保護体４０を設けたことであり、そのほかは同様に構成される。そこで図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。
【００３７】
保護体４０は横断面円形なキャップ状に形成され、例えば剛性および耐食性を有するステンレス板やプラスチック板を成形加工して作られる。保護体４０の周壁には周方向に所定間隔で貫通孔が形成され、その貫通孔に対応して下部支持金具２４を構成する押え部材３１の周壁位置に複数のネジ孔が形成される。そしてこれら貫通孔とネジ孔を利用して、図示のように複数のネジ４１で保護体４０を下部支持金具２４に着脱自在に取り付ける。
【００３８】
このように下部支持金具２４の周囲を保護体４０で覆うことにより、原水に浮遊する微細な固形分が下部支持金具２４の隙間や圧縮バネ３２の間に付着することを防止でき、それによってフィルタエレメントの信頼をより向上させることができる。また濾過時に下部支持金具２４部分からフィルタエレメント２０の２次側への原水漏洩なども未然に防止できる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明に係るフィルタエレメントは、支持体の下端部に下部支持金具をスライド可能に支持し、その下部支持金具のスライド量を制限するストッパ手段を設け、コイル部材の軸方向移動を許容しながらその半径方向の曲がりを制限するため、前記支持体にコイル部材の内側との間に僅かな間隙を形成して対向する支持部を設けたことを特徴とする。
【００４０】
前記支持部を設けることにより、濾過時または逆洗時に加わる差圧でコイル部材が軸と直交する方向に曲がることを防止できる。また前記ストッパ手段を設けることにより、フィルタエレメントの伸縮特性がコイル定数などに左右されて変化しても、逆洗時における伸張量を一定の値に制限できる。そのため複数のフィルタエレメントに同じ逆差圧が加わった場合でも、伸張の大きいフィルタエレメントに逆洗水が偏って流れることによる、逆洗が不十分なフィルタエレメントの発生を防止することができる。
【００４１】
上記フィルタエレメントにおいて、前記支持体を細長い板体とし、その板体における幅方向の両縁部が前記支持部を形成するように構成できる。このようにするとフィルタエレメントの構成を簡単化・軽量化できる。
【００４２】
上記いずれかのフィルタエレメントにおいて、前記下部支持金具の周囲を覆う保護体を設けることができる。このような保護体を設けることにより、原水に浮遊する微細な固形分が下部支持金具の隙間や圧縮バネの間などに付着することを防止でき、それによってフィルタエレメントの信頼をより向上させることができる。また濾過時に下部支持金具部分からフィルタエレメントの２次側への原水漏洩なども未然に防止できる。
【００４３】
本発明に係る濾過装置は、上記いずれかのフィルタエレメントを濾過槽の取付部に複数取り付けたことを特徴とする。そのため前記フィルタエレメントの効果を有する濾過装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフィルタエレメントの１例を示す断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１に示すＢ部分の拡大斜視図。
【図４】図１のフィルタエレメントの変形例を示す断面図。
【図５】図１のフィルタエレメントの別の変形例を示す断面図。
【図６】濾過装置を使用して原水を濾過処理する濾過システムのプロセスフロー図。
【図７】従来のフィルタエレメントの断面図。
【符号の説明】
１  濾過システム
２  濾過装置
３  １次側室
４  ２次側室
５  管板
６  取付部
７  フィルタエレメント
８  原水槽
９  濾過水槽
１０  濾過助剤供給槽
１１  コーティング液槽
１２  コイル部材
１３  支持体
１４  上部支持金具
１５  下部支持金具
１６，１７  ナット
１８  濾過助剤層
２０  フィルタエレメント
２１  コイル部材
２１ａ  間隙
２２  支持体
２２ａ  切込部
２２ｂ  底板
２３  上部支持金具
２４  下部支持金具
２５  ストッパ手段
２６  流通路
２７  支持部
２８  外ネジ
２９  キャップ
２９ａ  鍔体
２９ｂ  筒体
２９ｃ  下板
２９ｄ  凹部
３０  中間部材
３０ａ  突条部
３１  押え部材
３１ａ  突条部
３１ｂ  凹部
３２  圧縮バネ
３３  ボルト
３３ａ  操作ノブ
３３ｂ  鍔体
３４  ナット
４０  保護体
４１  ネジ
ａ〜ｇ  配管
Ｐ１〜Ｐ３  ポンプ
ｔ  間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004148267.tif 000006
【図５】
2004148267.tif 000007
【図６】
2004148267.tif 000008
【図７】
2004148267.tif 000009