(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形水平断面の接線方向に液入口が設けられたフィルタケーシング、およびこのフィルタケーシングの中央部に配置され上方に液出口が設けられたスプリング状のフィルタエレメントを備えた旋回型スプリングフィルタと、
この旋回型スプリングフィルタの液出口に液吸込口が接続され、かつ逆転させることで液を逆流させることが可能な渦流ポンプと、
上記旋回型スプリングフィルタのフィルタケーシングの下部に接続されて旋回型スプリングフィルタにより液中から分離されたスラッジを溜めるスプリングフィルタ用スラッジポットと
を具備したことを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
渦流ポンプの液吐出口に接続された液入口を円錐形のフィルタケーシングにおける円形水平断面の接線方向に設けるとともに、このフィルタケーシングの上部中央に液出口管を設けたサイクロンフィルタと、
このサイクロンフィルタにおける上記円錐形のフィルタケーシングの下部に接続されてサイクロンフィルタにより液中から分離されたスラッジを溜めるサイクロンフィルタ用スラッジポットと
を具備したことを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
【請求項３】
スプリング状のフィルタエレメントは、
コイル状に形成され伸縮自在に設けられた一連の金属濾材と、
この金属濾材の隣接する螺旋部間に形成されて、濾過時には圧縮方向に付勢された力により最小に設定され、逆洗時には金属濾材内に供給された逆洗液圧により拡大される濾過間隙と
を具備したことを特徴とする請求項１または２記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回型スプリングフィルタを備えたポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フィルタケーシングの中央部にスプリング状のフィルタエレメントが配置されたスプリングフィルタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このスプリングフィルタのフィルタエレメントは、コイル状に形成され伸縮自在に設けられた一連の金属濾材の隣接する螺旋部間に濾過間隙が形成されている。
【０００４】
従来のスプリングフィルタは、フィルタケーシングの下部に液入口が設けられ、この液入口に対してポンプの液吐出口が接続されている。一方、ポンプの液吸込口は、ポンプ保護のために、液タンク内の濾紙フィルタまたは布フィルタにより液中のスラッジを濾過した上で、ポンプ内に液を吸込むようにしている。
【特許文献１】特開２００６−１０２５８９号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポンプ吸込側の濾紙フィルタまたは布フィルタは、メンテナンスが容易でなく、スラッジにより目詰まりしたときは、流れを止めて、フィルタ洗浄または交換などを行なう労力と時間を要するとともに、ランニングコストがかさむ問題もある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ポンプ吸込側のスラッジ除去に要するフィルタのメンテナンスが容易でランニングコストもかからないポンプ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、円形水平断面の接線方向に液入口が設けられたフィルタケーシング、およびこのフィルタケーシングの中央部に配置され上方に液出口が設けられたスプリング状のフィルタエレメントを備えた旋回型スプリングフィルタと、この旋回型スプリングフィルタの液出口に液吸込口が接続され、かつ逆転させることで液を逆流させることが可能な渦流ポンプと、上記旋回型スプリングフィルタのフィルタケーシングの下部に接続されて旋回型スプリングフィルタにより液中から分離されたスラッジを溜めるスプリングフィルタ用スラッジポットとを具備したポンプ装置である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のポンプ装置において、渦流ポンプの液吐出口に接続された液入口を円錐形のフィルタケーシングにおける円形水平断面の接線方向に設けるとともに、このフィルタケーシングの上部中央に液出口管を設けたサイクロンフィルタと、このサイクロンフィルタにおける上記円錐形のフィルタケーシングの下部に接続されてサイクロンフィルタにより液中から分離されたスラッジを溜めるサイクロンフィルタ用スラッジポットとを具備したものである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のポンプ装置におけるスプリング状のフィルタエレメントが、コイル状に形成され伸縮自在に設けられた一連の金属濾材と、この金属濾材の隣接する螺旋部間に形成されて、濾過時には圧縮方向に付勢された力により最小に設定され、逆洗時には金属濾材内に供給された逆洗液圧により拡大される濾過間隙とを具備したものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、逆転させることで液を逆流させることが可能な渦流ポンプの液吸込口に接続されたスプリング状のフィルタエレメントにより液中から分離された液中のスラッジは、フィルタケーシング内で沈降してスプリングフィルタ用スラッジポットに落込むので、また、スプリング状のフィルタエレメントは、渦流ポンプの逆転により逆洗できるので、ポンプ吸込側のスラッジ除去に要するフィルタのメンテナンスが容易でランニングコストもかからないポンプ装置を提供できる。特に、円形水平断面の接線方向に液入口が設けられたフィルタケーシングを有する旋回型スプリングフィルタでは、液中のスラッジが、この旋回型スプリングフィルタにより液とともに旋回されながら、フィルタケーシングの内壁面に沿って自重で沈降するので、スプリング状のフィルタエレメントに目詰まりが生じにくく、逆洗頻度を減少させることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、ポンプ吸込側の旋回型スプリングフィルタにより粗いスラッジを液中から除去した上で、ポンプ吐出側のサイクロンフィルタにより細かいスラッジを除去した液を供給することができる。その際、サイクロンフィルタでも、フィルタケーシング内で液とともに旋回されながら、フィルタケーシングの内壁面に沿って自重で沈降したスラッジは、サイクロンフィルタ用スラッジポットに落込むので、細かいスラッジも液から確実に分離除去できる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、コイル状の金属濾材で伸縮自在に設けられたフィルタエレメントは、金属濾材の隣接する螺旋部間に形成された濾過間隙が、濾過時には圧縮方向に付勢された力により最小に設定されるので、金属濾材によりスラッジを確実に除去できるとともに、逆洗時には、金属濾材の螺旋部間の濾過間隙が、金属濾材内に供給された逆洗液圧により拡大されるので、金属濾材から目詰まりしたスラッジを確実に逆洗分離できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を、図１乃至図４に示された一実施の形態、図５に示された他の実施の形態を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、ポンプ装置の概要を示し、このポンプ装置は、逆転可能な渦流ポンプ11と、この渦流ポンプ11の液吸込側に接続された旋回型スプリングフィルタ12と、この旋回型スプリングフィルタ12の下部に接続されたスプリングフィルタ用スラッジポット13と、渦流ポンプ11の液吐出側に接続されたサイクロンフィルタ（ボルテックス・ダイナミックフィルタ）14と、このサイクロンフィルタ14の下部に接続されたサイクロンフィルタ用スラッジポット15とが、図示されないフレームなどにより一体的に構成されている。
【００１５】
旋回型スプリングフィルタ12は、円形水平断面の接線方向に液入口21が設けられたフィルタケーシング22と、このフィルタケーシング22の中央部に配置され上方に液出口23が設けられたスプリング状のフィルタエレメント24とを備えたもので、この旋回型スプリングフィルタ12の液出口23に、配管25を介して、渦流ポンプ11の液吸込口26が接続され、フィルタケーシング22の下部にスラッジ落し口部27が設けられている。
【００１６】
旋回型スプリングフィルタ12のスラッジ落し口部27に、上部開閉弁31を介して、旋回型スプリングフィルタ12により液中から分離されたスラッジS1を溜めるスプリングフィルタ用スラッジポット13が接続され、このスプリングフィルタ用スラッジポット13の下部排出口部32に下部開閉弁33が設けられている。
【００１７】
サイクロンフィルタ14は、渦流ポンプ11の液吐出口40に配管41を介して接続された液入口42を円錐形のフィルタケーシング43における円形水平断面の接線方向に設けるとともに、このフィルタケーシング43の上部中央に液出口管44を設けたもので、フィルタケーシング43の下部にはスラッジ落し口部45が設けられている。
【００１８】
このサイクロンフィルタ14のスラッジ落し口部45には、上部開閉弁46を介して、サイクロンフィルタ14により液中から分離された細かいスラッジS2を溜めるサイクロンフィルタ用スラッジポット15が接続され、このサイクロンフィルタ用スラッジポット15の下部排出口部47に下部開閉弁48が設けられている。
【００１９】
図１に示されるように、渦流ポンプ11は、ポンプ本体51内に、外周縁に沿って径方向の小羽根52および羽根溝53が交互に形成された羽根車54が、回転軸55により回転可能に設けられ、この羽根車54に沿ってポンプ本体51内に環状の昇圧通路56が形成され、この昇圧通路56の一端に位置する入口部57と、昇圧通路56の他端に位置する出口部58とが、隔離部59を介して配置され、昇圧通路56の入口部57には、羽根車54の回転により液を吸込む液吸込口26が連通され、昇圧通路56の出口部58には、羽根車54の回転によりポンプ本体51内で昇圧された液を外部へ吐出する液吐出口40が連通されている。
【００２０】
図２および図３に示されるように、スプリング状のフィルタエレメント24は、前記配管25に接続するための配管接続穴81および取付ねじ穴82を有する上側部材83から下方へ複数の長尺部材84が突設され、これらの長尺部材84の比較的下部間に下側スプリング受材85が一体に設けられ、また、上側部材83に対して上下動自在の下側部材86から上方へ複数の長尺部材87が突設され、これらの長尺部材87の比較的上部間に上側スプリング受材88が一体に設けられ、両方のスプリング受材85，88間に圧縮コイルスプリング89が設けられ、この圧縮コイルスプリング89により下側スプリング受材85に対し上側スプリング受材88が押上げられ、さらに長尺部材87を介して下側部材86が上方へ附勢されている。
【００２１】
この下側部材86の中央部に下側からねじ棒91が螺入されて一体化され、このねじ棒91が、前記下側スプリング受材85に固着された係止板92の穴93に挿入され、この穴93から上方へ突出されたねじ棒91の上端部にナット94が螺合されて回止め処理され、このナット94と係止板92との間に、下側部材86が若干下降し得るだけの軸方向間隙95が設けられている。
【００２２】
このような取付関係の上側部材83と下側部材86との間に、コイル状に形成された一連の金属濾材96が伸縮自在に設けられている。このコイル状の金属濾材96は、隣接する各々の螺旋部96a，96a間に、螺旋部96aと一体成形された僅かな高さの凸部が介在することにより、各々の螺旋部96a，96a間を密着しても、それらの間に僅かな濾過間隙97が形成されている。
【００２３】
このように、フィルタエレメント24の螺旋部96a，96a間の濾過間隙97は、濾過時には圧縮コイルスプリング89により圧縮方向に付勢された力により最小に設定され、逆洗時には上側部材83の配管接続穴81から金属濾材96内に供給された逆洗液圧により軸方向間隙95の範囲内で拡大されるように構成されている。
【００２４】
要するに、前記フィルタエレメント24は、コイル状に形成され伸縮自在に設けられた一連の金属濾材96と、この金属濾材96の隣接する螺旋部96a，96a間に形成されて、濾過時には圧縮方向に付勢された力により最小に設定され、逆洗時には金属濾材96内に供給された逆洗液圧により拡大される濾過間隙97とを具備している。
【００２５】
次に、この実施の形態の作用を説明する。
【００２６】
（フィルタリング作用）
図１に示されるように、外部のモータ（図示せず）によって、渦流ポンプ11の羽根車54の中心に嵌着された回転軸55を正転回動すると、羽根車54の小羽根52および羽根溝53が、羽根車54と同心円の昇圧通路56内を回転し、旋回型スプリングフィルタ12からポンプ本体51の液吸込口26に吸込まれた液は、羽根車54と共に昇圧通路56を移動しながら、羽根車54の各羽根溝53内と昇圧通路56との間で渦流となり、これが各羽根溝53で同時に行なわれながら昇圧通路56内を進み、昇圧通路56を進むにつれて昇圧されて、液吐出口40から吐出される。
【００２７】
一方、渦流ポンプ11の液吸込口26では吸込圧が発生するので、この吸込圧によって、図示されない液タンク内の液は、図３に示されるように旋回型スプリングフィルタ12の液入口21よりフィルタケーシング22内に接線方向より吸込まれ、このフィルタケーシング22内で旋回しながら、徐々にフィルタエレメント24のコイル状に形成された金属濾材96の螺旋部96a，96a間の濾過間隙97を通してフィルタエレメント24内に吸込まれ、さらに液出口23より配管25を経て渦流ポンプ11の液吸込口26に吸込まれる。
【００２８】
このとき、液中にある粗いスラッジS1は、フィルタエレメント24の螺旋部96a，96a間の濾過間隙97を通過できないので、ここで液から分離されて、フィルタケーシング22内を旋回しながら自重で沈降し、スラッジ落し口部27、および開き状態の上部開閉弁31を経てスプリングフィルタ用スラッジポット13内に溜まる。このとき、下部開閉弁33は、閉じ状態にある。
【００２９】
さらに、渦流ポンプ11の液吐出口40から吐出された液は、配管41を経て、サイクロンフィルタ14の液入口42から円錐形のフィルタケーシング43内に接線方向から流入し、比重のあるスラッジは、遠心力によりフィルタケーシング43の内壁面内に沿って旋回しながら、自重で沈降して、スラッジ落し口部45、および開き状態の上部開閉弁46を経てサイクロンフィルタ用スラッジポット15内に溜まる。このとき、下部開閉弁48は、閉じ状態にある。
【００３０】
液は、サイクロンフィルタ14のフィルタケーシング43の中央に集まり、液出口管44より外部の工作機械などに供給される。
【００３１】
スプリングフィルタ用スラッジポット13内に溜まったスラッジS1およびサイクロンフィルタ用スラッジポット15内に溜まったスラッジS2を外部へ排出するときは、上部開閉弁31，46を閉じてから、下部開閉弁33，48を開くことで、渦流ポンプ11を停止することなく、スラッジを排出できる。
【００３２】
このように、フィルタリング時は、図４（ａ）に示されるように、旋回型スプリングフィルタ12のフィルタエレメント24のコイル状に形成された金属濾材96は最短状態に圧縮され、濾過間隙97が最小に保たれるので、この状態の金属濾材96にてスラッジS1が捕捉され、液から分離除去される。
【００３３】
（逆洗作用）
上記フィルタエレメント24が、スラッジS1層により目詰まりしたときは、図４（ｂ）に示されるように、渦流ポンプ11を逆転させることで、液を逆流させて、上記フィルタエレメント24の内側に対し、渦流ポンプ11の液吸込口26から吐出された逆洗圧力をかけることで、フィルタエレメント24の金属濾材96内の内圧が上昇して、金属濾材96の濾過間隙97が、前記軸方向間隙95の範囲内で拡大するので、この濾過間隙97に詰まっていたスラッジS1層が破壊されるとともに、濾過間隙97から外側へ噴出する逆洗液圧によって、スラッジS1は、スラッジ落し口部27に落下したり、液入口21に接続された配管を逆流して液タンクに戻される。
【００３４】
次に、この実施の形態の効果を説明する。
【００３５】
旋回型スプリングフィルタ12において、逆転可能な渦流ポンプ11の液吸込口26に接続されたスプリング状のフィルタエレメント24により液中から分離されたスラッジS1は、フィルタケーシング22内で沈降してスプリングフィルタ用スラッジポット13に落込むので、また、スプリング状のフィルタエレメント24は、渦流ポンプ11の逆転により逆洗できるので、ポンプ吸込側のスラッジ除去に要するフィルタのメンテナンスが容易でランニングコストもかからないポンプ装置を提供できる。
【００３６】
特に、円形水平断面の接線方向に液入口21が設けられたフィルタケーシング22を有する旋回型スプリングフィルタ12では、液中のスラッジS1が、この旋回型スプリングフィルタ12により液とともに旋回されながら、フィルタケーシング22の内壁面に沿って自重で沈降するので、スプリング状のフィルタエレメント24に目詰まりが生じにくく、逆洗頻度を減少させることができる。
【００３７】
ポンプ吸込側の旋回型スプリングフィルタ12により粗いスラッジS1を液中から除去した上で、ポンプ吐出側のサイクロンフィルタ14により細かいスラッジS2を除去した液を、工作機械などに供給することができる。その際、サイクロンフィルタ14でも、フィルタケーシング43内で液とともに旋回されながら、フィルタケーシング43の内壁面に沿って自重で沈降したスラッジS2は、サイクロンフィルタ用スラッジポット15に落込むので、細かいスラッジS2も液から確実に分離除去できる。
【００３８】
渦流ポンプ11の吸込側に設けられた旋回型スプリングフィルタ12により渦流ポンプ11の保護を図れるとともに、この旋回型スプリングフィルタ12とポンプ吐出側のサイクロンフィルタ14の直列２段濾過により、高精度濾過を同時に行なうことができる。
【００３９】
手間のかかるストレーナやフィルタの洗浄または交換作業が不要なメンテナンスフリーであり、予備のストレーナやフィルタを並列設置することなく、上部開閉弁31，46および下部開閉弁33，48の簡単なバルブ操作でポット内スラッジの排出除去が可能であるため、大幅なコスト削減が可能であるとともに、配管の簡素化により装置コストの低減も図れる。
【００４０】
旋回型スプリングフィルタ12におけるコイル状の金属濾材96で伸縮自在に設けられたフィルタエレメント24は、金属濾材96の隣接する螺旋部96a，96a間に形成された濾過間隙97が、濾過時には圧縮方向に付勢された力により最小に設定されるので、金属濾材96によりスラッジS1を確実に除去できるとともに、逆洗時には、金属濾材96の螺旋部96a，96a間の濾過間隙97が、金属濾材96内に供給された逆洗液圧により拡大されるので、金属濾材96から目詰まりしたスラッジS1を確実に逆洗分離できる。
【００４１】
旋回型スプリングフィルタ12は、耐久性に優れた金属濾材96により、高い信頼性を有し、一方、サイクロンフィルタ（ボルテックス・ダイナミックフィルタ）14は、高精度濾過が可能であり、例えば清水（比重1.0）中のアルミニューム粒子（比重2.7）を除去する場合は、１０μ粒子を９５％除去し、５μ粒子を９０％除去することが可能である。
【００４２】
次に、図５は、他の実施の形態を示し、旋回型スプリングフィルタ12の液出口23に、逆転可能な渦流ポンプ11の液吸込口26が接続され、上記旋回型スプリングフィルタ12のフィルタケーシング22の下部にスプリングフィルタ用スラッジポット13が接続されたものであり、逆転可能な渦流ポンプ11の液吸込口26に接続されたスプリング状のフィルタエレメント24により液中から分離されたスラッジS1は、フィルタケーシング22内で沈降してスプリングフィルタ用スラッジポット13に落込むので、また、スプリング状のフィルタエレメント24は、渦流ポンプ11の逆転により逆洗できるので、ポンプ吸込側のスラッジ除去に要するフィルタのメンテナンスが容易でランニングコストもかからないポンプ装置を提供できる。
【００４３】
本ポンプ装置は、洗浄機または洗車機などの洗浄水の濾過、雨水や河川水などを利用する際の前処理、工作機械のクーラント液からの切り屑の除去、金属プレス油などからの金属粉の除去、焼入れ冷却水または油からの酸化皮膜の除去などに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係るポンプ装置の一実施の形態を示す概要図である。
【図２】同上ポンプ装置の吸込側に設けられた旋回型スプリングフィルタを示す断面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】（ａ）は同上ポンプ装置の旋回型スプリングフィルタのフィルタリング作用を示す説明図、（ｂ）は逆洗作用を示す説明図である。
【図５】本発明に係るポンプ装置の他の実施の形態を示す概要図である。
【符号の説明】
【００４５】
S1，S2    スラッジ
11    渦流ポンプ
12    旋回型スプリングフィルタ
13    スプリングフィルタ用スラッジポット
14    サイクロンフィルタ
15    サイクロンフィルタ用スラッジポット
21    液入口
22    フィルタケーシング
23    液出口
24    フィルタエレメント
26    液吸込口
40    液吐出口
42    液入口
43    フィルタケーシング
44    液出口管
96    金属濾材
96a   螺旋部
97    濾過間隙
【図１】
0004891875.tif 000002
【図２】
0004891875.tif 000003
【図３】
0004891875.tif 000004
【図４】
0004891875.tif 000005
【図５】
0004891875.tif 000006