JPS6233510A - 遠心式自浄フイルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は濾材表面に沈積しようとする流体中の混在異物
を、濾過操作中に自動的に除去させることのできる遠心
式自浄フィルタ装置に関する。

［従来の技術］ ポンプを使用して圧送される流体の流路に除塵用フィル
タを介在させることによって流体の移送と流体中に混在
する異物の除去とを同時に行うことは、あらゆる産業分
野に亘って広く行われている。この種のフィルタとして
は回転ドラムの外周面に濾布を巻きつけたものとか、フ
レーム体に濾材を張設したもの、あるいは一端が封止さ
れた短筒状の金網製フィルタエレメントの開口端にカー
トリッジ式の取付用基部を接合させたものなどが使われ
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のごとき従来の除塵用フィルタは、濾過すべぎ流体
中の混入異物の粒経が小さければ小さい−程網目の細か
い濾材を必要とし、殊に異物混入量が多い場合には短期
間で濾材表面への異物の沈積量が増大し、少なからぬ時
間と労力を要するフィルタ洗浄作業を頻繁に行わなけれ
ばならず、生産性低下の一要因をなしていた。

本発明は、濾過作業の進行中に同時的に、濾材表面に沈
積しようとする被濾過液中の異物を濾材表面から除去す
る機構を備えた、いわば自浄式のフィルタ装置を提供す
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明の遠心式自浄フィル
タ装置は、中空回転体の遠心作用力発生面に濾材を取付
けると共に、回転軸部に前記回転体の内空部とポンプの
吸入口とを結ぶための連通手段を設けた回転フィルタと
、該フィルタの回動手段と、前記回転フィルタの内空部
が減圧状態にもたらされた時、大気圧との圧力差によっ
て前記回転軸部の空隙を封鎖し、前記減圧状態を維持さ
せるためのシール部材と前記濾材の表面から遠心力によ
り剥離された被濾過液中の混入異物が液中に再拡散する
のを防ぐための集塵手段を備えてなり、前記回転フィル
タを被濾過流体中に浸漬させて使用する構成を採用した
。

［作用および発明の効果］ 回転フィルタの回転軸部に設けられた連通手段にポンプ
の吸入口を接続し、回転フィルタを被濾過流体中に浸漬
させたうえ、回転フィルタの回動手段を作動させると共
にポンプを起動させると、濾材の通気抵抗のために濾材
層を境にして回転フィルタの内側と外側との間に圧力差
が生じて被濾過流体は濾材の網目を通過して回転フィル
タ内に吸入され、異物の濾過作用が営まれる。

一方比較的高速で回転しつづける回転フィルタの外周面
には遠心力が作用するので、この面に沈積しようとする
流体中の混在異物は、遠心作用力を受けて濾材表面への
沈着を阻止される。

回転フィルタの回転軸部と、ポンプの吸入口への連通手
段との間に生ずる空隙部にはシール部材が設けられてい
るので、回転フィルタの内空部は濾材を準気密材料とみ
なせば大気圧から遮断される。そのためにポンプの吸引
力によってもたらされる前記内空部の減圧状態が継続的
に維持されて濾過が進行する。

従って本発明によるフィルタ装置をポンプの吸入口に接
続させれば、従来のフィルタ装置と異なってポンプの運
転中にフィルタの表面に被濾過液中の異物が次第に、あ
るいは時には急速に沈積して濾過能力が低落してくる不
都合が解消される。

このことによって従来頻繁に行われていた労力と時間を
多く要する濾材の洗浄作業が省かれて濾過作業能率が著
しく向上する。

また濾材表面に一旦沈着しようとして遠心作用力により
剥落した被濾過液中の混入異物は、装置に付設されてい
る集塵手段によって補足されるので被濾過液中への再拡
散が防がれる。

［実施例］ 以下に付図に示す実施例に基づいて本発明の構成を具体
的に説明する。

第１図は本発明による一実施例装置の側断面図、第２図
は第１図の（イ）−（イ）断面図、第３図は第１図の部
分拡大図、そして第４図は第１図の（ロ）−（ロ）断面
図であってこの実施例装置は集塵手段が省かれている。

１は金属あるいは硬質合成樹脂からなる中空回転体であ
って、この実施例では開鎖された内空部を有する円筒形
状を備えている。１ａは中空回転体１の周壁面に一定間
隔を保って穿ったｍ艮のスリット群であり、２ばくり扱
き穴としてのスリット１ａに張設するように取付けられ
たネット状ないし布状の濾材である。１ｂと１０はそれ
ぞれ中空回転体１の上側および下側筒端面に一体的に形
成された筒状回転軸と中実回転軸であり、３は筒状回転
軸１ｂの延長部分をなす中空回転軸、４は中空回転軸３
の上端部に嵌着させたプーリ、１０は下端側に外嵌させ
たベアリング、１１は中実回転軸１Ｃの下端面に設けら
れた凹孔に嵌入させたベアリングボールである。Δは回
転フィルタを示している。

２０は被濾過流体２１を満した濾過槽、２０ａと２０ｂ
は被濾過流体の入口孔と出口孔であり、槽の蓋板２０ｃ
には中空回転軸３を遊嵌させた状態のもとにこれを支持
するための中空ボルト状の軸受１２の螺着用ねじ穴が設
けられている。１３は軸受１２のゆるみ止めナツトであ
る。

中空回転体１は被濾過流体２１中に浸漬された状態のも
とに濾過液槽２０内に沈められ、その底端側の中実回転
軸１Ｃはベアリングボール１１を介して濾過槽２０の底
板２０ｄに設けられたボール受座によって支承される。

一方中空回転体１の上端側に連接された中空回転軸３用
ベアリング１０はこの回転軸に形成された異経段落面と
軸受１２の間で狭搾把持される。

中空回転軸３の中空部には、この図では示されていない
ポンプの吸入口と本発明装置の回転フィルタの回転軸部
との連通手段としてのポンプ吸入口延長管５が挿入され
ており、その先端部は中空回転体１の内空部に達してい
る。吸入口延長管５の先端部には図示のように周縁に立
ち上がり部分５ｂを備えたフランジ状部５ａが形成され
ている。また中空回転軸３の下端側を回転体１の内空部
に向けて突出させた部分にはゴム状弾性体からなる短筒
状のシール部材６および７が同軸的に外嵌されている。

このシール部材６と７は第２図にみられるように単一の
筒体ではなくて、２つの半円筒体を幾分かの間隙をへだ
ててつき合せたごとき構成を備えており、両シール部材
６と７はこの分割ラインが円周方向に９０°隔たるよう
な位置関係のもとに同軸的に嵌合されている。シール部
材の材質としては機械的ないし物理的特性、殊に耐摩耗
性にすぐれたウレタンゴムや弗素ゴムなどが好適してい
るが、これら材料と他の弾性材料を適宜に組合せた複合
構成をとらせてもよい。８および８ａはシール部材６と
７の止め環およびスペーサである。

シール部材６および７は装置が休止している時は、その
筒壁面がほぼ垂直をなす原形を保っており、外側のシー
ル部材７の外周面と吸入口延長管５の先端のフランジ状
部の立ち上り部分５ｂの内周面との間に幾分かの空隙が
存置されて中空回転体１の閉鎖状態にある（スリット１
ａに張設されている濾材２を準気密材料であると仮定す
れば）内空部は、吸入口延長管５とこの管に外挿されて
いる中空回転軸３の間隙を通じて大気に連通している。

第５図は本発明装置の使用方法を例示した、流体濾過シ
ステムの見取図であって、Δは回転フィルタ、２０は被
濾過流体が満たされている濾過槽、Ｂはポンプ、５はポ
ンプの吸入口と回転フィルタＡの内空部とを連通させる
ための手段としての吸入口延長管、１５は回転体１の駆
動用モータで無段変速型または定速回転型モータに無段
変速機を組合せたものを使用する。１６は■ベルト、１
７はモータ１５の制御箱、２２は濾過液吐出管、２３は
濾過演み液の貯槽、２４は濾過槽２０の前置タンクであ
って濾過１ａ２０の適正液深維持のためなどにも役立つ
。２５は濾過槽２０内の流体をタンク２４に移し入れる
ためのポンプである。

つぎに上記実施例装置の作動について説明する。

濾過槽２０に被濾過液が回転フィルタＡを完全に浸漬さ
せるに足りる適正な液深を保って満されている状態のも
とにポンプＢを起動させると共に、回転フィルタへの駆
動用の無段変速モータ１５を充分低速下にスタートさせ
る。この時ポンプＢの吐出管２２に介在させた吐出バル
ブ（図示略）は充分に絞り込んでおく。もし回転フィル
タＡ内に濾過流体が満たされていない状態にありかつ濾
材２が通液抵抗の大きい材質のものである場合には、あ
らかじめ濾過液を中空回転体１の内空部に注入しておく
必要がある。

本発明装置の心臓部というべき回転フィルタへの役割は
、単に濾材２によって被濾過流体中に混在している異物
がポンプＢの吸入口に侵入してくるのを阻止するだけに
はとどまらない。即ち回転フィルタＡの水平断面図とし
ての第４図にみられるように、濾材２による通液抵抗と
ポンプＢによる流体吸引力との相関関係からして、濾材
２の層を界にして高圧側にある濾過槽２０内の流体２１
が、低圧側にある回転フィルタＡの内空部に向って矢印
ａで示されたように侵入する際に、濾材の網目より大き
い粒経の異物は、侵入をはばまれて濾過作用が営まれる
が、回転フィルタＡは後述するように例えば４００ｒｐ
ｍといった速さで矢印（ハ）の方向に連続回転させられ
ているので、濾材２の表面には図中に矢印すで示された
ように遠心作用力が発生する。そしてこの遠心作用力が
濾材２の表面に取り残されて沈着しようとする異物をは
ねのける力として働き、回転フィルタＡはその濾材表面
に自浄機能が与えられることになる。この自浄作用力は
当然に回転フィルタＡの回転速度と相関関係にある。

ところで被濾過液が濾材２を通過する速度、切言すれば
ポンプ８の吐出量は可及的に大きくすることが求められ
るが、濾材２の通液抵抗によって制約を受けるものであ
り、また濾材２の網目がある程度異物によってふさがれ
ていることはより微細な異物を濾過する能力が与えられ
たことを意味するので、上記の自浄作用力も必ずしも最
大限にまで発揮させればよいといった性質のものではな
い。また遠心作用力が高まりすぎるとせっかく回転フィ
ルタＡ内に流入した濾過液の少なからぬ部分が濾過槽２
０に逆流してしまう。従って回転フィルタＡの回転数に
も自ずから適正値が存在する。

そこで装置の始動時は回転フィルタＡの駆動用モータ１
５の回転数を充分に落した状態に保ち、ポンプＢの吐出
管２２から排出される濾過液の濾過効果を確めながら徐
々に回転数を高めると同時に吐出口バルブの開度も増大
させて行く。吐出バルブを間きすぎると回転フィルタＡ
内への濾過液の補給が追いつかず、ポンプＢは空転する
ことになる。

濾過効果と吐出量の兼ね合いで回転フィルタへの最適回
転数が決定された後は同一条件のもとで操業する限り、
この決定回転数と吐出バルブ聞痘に装置の作動状態を固
定させておけば、濾材２の表面に被濾過液中の混入異物
が次第に沈積して経時的に濾過効率が低下する不都合を
来たすことなく、安定した濾過作業を継続させることが
できる。

本発明装置の構成上の特徴は、回転フィルタＡの内空部
を大気圧に対して減圧状態に維持させる機構にもあるの
で、この点について第１図ないし第４図を参照しながら
説明する。

濾過槽２０内の被濾過液２１中に浸漬されている回転フ
ィルタＡの内空部に被濾過液２１が濾材２の通液抵抗に
さからって侵入するためには濾材２を介してその両側に
圧力差が存在する必要があり、この圧力差の発生原動力
としてポンプＢが存在する。

被濾過液の呈する液圧は液深によるウォーターヘッドに
大気圧を加えたものに等しい。一方向転フィルタＡ内の
圧力は、もしこの内部が大気との連通を断たれていれば
、ポンプＢによる吸引力が作用することによって、上記
の圧力差は可能極限値としては零気圧に近づけられるは
ずである。ところが前記実施例装置においては、ポンプ
Ｂの吸入口延長管５とこの管に外挿された中空回転軸３
との間隙部において回転フィルタＡ内は人気と連通せざ
るを得なくなるので、この間隙封止手段としてシール部
材６と７を組付けたのである。既述のごとく装置の休止
時にはこれらシール部材はシール作用を営まないが、ポ
ンプＢを作動させるとその吸引力によって回転フィルタ
Ａ内は瞬間的に減圧状態となるので、ゴム弾性材からな
り半円筒体をつき合せたごとき形状を備えた短筒状のシ
ール部材６と７は大気圧に押されることによって、その
自由端としての下端部がスカート状に拡張され、このシ
ール部材の外周を囲繞している吸入口延長管５のフラン
ジ状部の立ち上がり部分５ｂの内周面に密接させられる
こととなり、遠心作用力もあづかって以後は回転フィル
タＡが回転しつづける限り、シール部材６と７による軸
封機能が維持されつづけることになる。シール部材６お
よび７は極めて耐摩耗性のすぐれた例えばポリウレタン
ゴムや弗素ゴムなどで作られており、またＯリングなど
のように圧縮作用力を受けることがないので、いわゆる
材質のへたり現象を生ずることもほとんどなく、従来の
回転摺動部用シール材とは異なって摩耗による交換をほ
とんど必要としないという極めてすぐれた特徴を備えて
いる。そして装置の休止時にはシール状態を自然に解除
させることができる。

つぎに上記実施例に示された構成を備えたテスト装置を
使って、回転フィルタＡを回転させた場合と回転させな
かった場合の装置の濾過能力（吐出量）の経時変化を比
較したいくつかの実験の結果を、各実験条件の一覧表と
しての表１と、これらの各々の実験について求めたポン
プ吐出は対運転時間の相関グラフとして第１０図ないし
第１３図を参照しながら説明する。各グラフは同・−条
件のもとで５回繰返して行われた実験の測定値をプロッ
トし、このプロットの分布域を帯状斜線領域として（イ
）〜（ト）のごとく表示した。

表１ 表１のＮ（１１の実験結果を図示した第１０図において
、回転フィルタＡを回転させなかった場合には、帯状グ
ラフ（ロ）にみられるように、装置の作動直後から吐出
量は減少の一途をたどり、約４分後に半減し、８分後に
は１／１０程度に低落したのに対して、回転フィルタＡ
を２００ｒｐｍで回転させた場合にはグラフ（イ）に描
かれているように１０分経過後においても目立った吐出
量の低下はみられず、本発明装置におけるフィルタを回
転させたことによる濾過性能の飛躍的な向上が明確によ
みとれる。

第２および第３の実験は、第１の実験に混入異物として
使われた鉄粉に較べてはるかに濾材２に目詰りを生じさ
せやすい紙パルプを用いたので、回転フィルタＡの自浄
作用の効果は第１１図と第１２図にそれぞれ明らかなよ
うに、回転フィルタＡを回転させた場合と回転させない
場合のグラフ（ハ）と（ニ）および（ホ）と（へ）とで
は極端なまでに下降曲線の傾度が相異している。

第４の実験は回転フィルタＡの回転数との吐出量を除い
て第３の実験と同一のテスト条件に保たせて、回転数と
濾過性能の相関性を求めるべく行なったものである。そ
のテスト結果をまとめた第１３図にみられるように、回
転フィルタＡの回転数が８００ｒｐｍ時には１０分経過
後にもグラフ八に示されたごとく目立った濾過能力の低
下は認められず、４００ｒｐｍ時のグラフＢもグラフＡ
に較べてさして相異がなく、ｉｏｏｒｐｍ＋時のグラフ
Ｄに至って始めて、５分経過後に濾過性能は運転開始時
の８０％内外にまで低下するものの以後はほぼこの能力
水準に維持されており、回転体止時のグラフ（ト）とは
較ぶべくもないことが示されている。もちろん回転フィ
ルタＡの最適回転数は濾過条件の相異する毎に変動する
が、いくつかの実験結果を総合的に勘案すれば、２００
〜４００ｒｐｍの範囲においてすこぶる有効な濾材表面
の自浄作用が営まれるものと解される。それ以上に回転
数を上げれば更に幾分かの濾過性能の向上が期待される
。

次に第６図ないし第９図は第２実施例装置の説明図であ
って、上記の第１実施例装置と異なる点は集塵手段が回
転フィルタＡおよび濾過槽２０に組付けられているとこ
ろにある。

５０は回転フィルタＡの自浄作用によって濾材２の表面
から剥離された被濾過液中の異物が濾過槽２０内に再拡
散してしまうことを防止するための集塵ケースであって
、頂面が開放された筒状容器としての形状を備えており
、その内周面には円周の１７４よりやや短い円弧長さを
有するスクリュー羽根状の４枚の液流ガイド部材５１が
円周方向に等間隔を保って斜下向き方向に取付けられて
いる。回転体１はこれらの液流ガイド部材５１に包囲さ
れた状態のもとに集塵ケース５０内に設置され、ケース
５０の底壁面には沈積してくる異物の排出用底孔５０ａ
が複数個設けられている。５０ｂはケース５０の外周面
に形成させたフランジ状部であって、濾過液槽２０の底
板２０ｄの中心部に穿ったケース５０の嵌着用穴の口縁
部に係止さぜた状態のちとにボルト５３を用いて底板２
０ｄに固定されている。

５５は集塵ケース５０の開放された頂面を覆いかくずよ
うにして中空回転軸３に嵌着させた回転蓋体であって、
集塵ケース５０内に堆積する異物が上方に舞い上がるの
を阻止する。この回転蓋体は極く偏平な逆ろう耳形状を
備えており、その円錐面には半径方向に多数のスリット
５５ａが設けられている。そしてこのスリット５５ａの
長手方向の両側壁面Ｃは第８図に描かれているように、
回転蓋体５５の回転方向に向かって上向ぎの斜面をなし
ているので、蓋体５５の回転に伴って、集塵ケース５０
の外側にあってこのスリット５５ａの前面に位置する被
濾過液は斜面Ｃによる衝突を受けることになり、衝突エ
ネルギーを与えられたうえ下向きに屈折された液流はケ
ース５０に流入する。したがって濾過作業の進行に伴っ
て次第に濾過槽２０内に沈積してくる異物がこの槽内に
生ずる液の乱流によって浮上し集塵ケース５０の外にの
がれ出ようとしても、回転蓋体５５が呈する上記のごと
ぎ液吸入作用力によってこのような浮上の動きが阻止さ
れる。一旦ケース５０内に吸引された被濾過液のうち、
濾材２の網目をくぐり扱は得なかった過剰分はケース５
０の頂部周縁と回転蓋体５５の外周縁とのすき間ｄを通
過して濾過槽２０内の自由空間にもどされるが、この還
流に随伴される異物の損はわずかである。

６０は回転フィルタＡの！Ｕ２の表面から遠心作用力に
よって剥落させられ、次第に集塵ケース５０内に堆積し
てくる被濾過液中の混入異物を装置の外部に導き出すた
めの縦型スクリューコンベアのケーシングであって、６
１は内蔵された［Ｆきスクリュー、６２はスクリュー６
１の回転軸、６３と６４はそれぞれ回転軸６２の上側ボ
ール軸受と下側ベアリング、６５はスクリュー６１を回
転軸６２に固定させるためのボルト、６６はケーシング
６０の液漏れ防止用シール材、６７はシール材６６の抑
圧固定用中空ボルト、そして６９はスクリュー６１の駆
動用モータの取付ベースである。ケーシング６０はその
上端部に設けたフランジ状部を固定用ボルト６８によっ
て集塵ケース５０の底面に結合されている。

７０は縦型スクリューコンベアによって集塵ケース５０
の底部から排出させた異物を水平方向に移送させるため
の横型スクリューコンベアのケーシングであり、７１は
内蔵された横置きスクリュー、７２はスクリュー１１の
回転軸、１３は軸受筒、７４はベアリング、７５は軸シ
ール用パツキン、７６はパツキン７５の押圧固定用中空
ボルトである。コンベアケーシング７０の異物導入ロア
０ａは縦型コンベアケーシング６０の底部排出口に接続
されている。７１は横型コンベアケーシングの排出口に
７０ｂに嵌着させた排出口の延長用ゴムホースまたは配
管である。

第２実施例装置の使用状況例示図としての第９図におい
て、８０は縦型スクリューコンベアの駆動用モータ、８
１はモータ８０の作動制御箱、８２は軸継手であり、９
０は横型スクリューコンベアの駆動用モータ、９１はモ
ータ９０の作動制御箱、９２は軸継手である。図中の他
の符号は前記のそれと共通している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例装置の側断面図、第２図
は第１図の（イ）−（イ）断面図、第３図は第１図の部
分図、第４図は第１図の（ロ）−（ロ）断面図、第５図
は本発明装置の使用状況を例示した見取図、第６図は本
発明による第２実施例装置の側断面図、第７図は第６図
の（ニ）−（ニ）断面図、第８図は回転益体５５の部分
的上面図、第９図は第６図の装置の使用状況の例示図、
そして第１０図から第１３図は、本発明装置における回
転フィルタの回転の有無と自浄作用の相関性を求めた実
験データグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）中空回転体の遠心作用力発生面に濾材を取付けると
   共に、回転軸部に前記回転体の内空部とポンプの吸入口
   とを結ぶための連通手段を設けた回転フィルタと、 該フィルタの回動手段と、 前記回転フィルタの内空部が減圧状態にもたらされた時
   、大気圧との圧力差によつて前記回転軸部の空隙を封鎖
   し、前記減圧状態を維持させるためのシール部材と、 前記濾材の表面から遠心力により剥離された被濾過液中
   の混入異物が液中に再拡散するのを防ぐための集塵手段
   とを備えてなり、 前記回転フィルタを被濾過流体中に浸漬させて使用する
   ことを特徴とする遠心式自浄フィルタ装置。 ２）前記シール部材は、前記回転軸部の軸受に嵌着させ
   たゴム弾性材製の短筒状体からなり、前記圧力差によつ
   て筒径が拡張されることによって回転軸に圧接されて前
   記空隙が封鎖されるように構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の遠心式自浄フィルタ装
   置。 ３）前記集塵手段は、前記回転フィルタを包囲して設け
   られた筒状集塵ケースと、該集塵ケースの頂面開口を覆
   うようにして前記中空回転体の回転軸に嵌着させた回転
   蓋体と、前記集塵ケースの底面開口部に接続させた、前
   記混入異物の排出用コンベアとを備えてなり、前記回転
   蓋体には被濾過液を前記集塵ケース内に流入させるため
   の、液流ガイド機能を有する開口が設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   遠心式自浄フィルタ装置。