JPS6233511A - 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
てきた。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の如き従来の除塵用フィルタは、濾過すべき流体中
に混在する異物の粒径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ｉｌ！Ｕの表面に異物が堆積して濾過能力が著しく
低下するので、甚だしい時間と労力の浪費を伴うフィル
タの洗浄作業を頻繁に繰返さなければならず、生産性の
低下の一要因をなしていた。

本発明は、濾過作業中に濾材表面に沈積しようとする被
濾過液中の異物を自動的に排除させるための機構を備え
た、いわば自浄式の流体源適用フィルタを提供すること
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、中空筒体の周壁面に濾材を取付けると共に、筒
軸部にポンプの吸入口への連通手段を設けた筒状フィル
タと、前記筒状フィルタの内周面に接して回転し、該回
転方向に向かって前記内周面に対して末広がりの取付は
角度を有する複数個のブレードを植設した回転体と、該
回転体の回動手段と、前記筒状フィルタの内空部を外気
から遮断するために前記筒軸部に設けられたシール部材
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されることを防ぐための
集塵手段とを備えてなり、前記筒状フィルタを被濾過液
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］ 筒状フィルタの筒軸部に設けである連通手段を配管によ
ってポンプの吸入口に接続させたうえ、フィルタを被濾
過液中に浸漬しポンプを起動させると共に回転体を回動
させると、ポンプの吸引力によって筒状フィルタ内空部
は一瞬にして減圧されるために、筒状フィルタの内外の
圧力差によってシール部材が回転軸部に押圧されて軸封
状態がもたらされ、以後はこの圧力差が維持されて濾過
が進行する− 一方回転体の周縁部に特定の取付角度をもって植設され
たブレードが筒状フィルタの内周面に沿って回転するの
に伴って、このブレードと筒状フィルタの内周面に挟ま
れた領域に存在する濾過液はブレードによって圧縮作用
力と遠心作用力を受けるために、濾材の網目をくぐり扱
けて再び濾過槽に押し戻される。この時網目に吸着され
ていた被濾過液中の侵入異物は網目から押し出されて脱
落し、フィルタの自己浄化作用が営まれる。

従って従来の濾過装置の如く濾過運転中に急速に起こる
濾材の目詰りの状態を除くために、頻繁に濾材の洗浄作
業を行わなければならないという不都合が解消され、濾
過効率が著しく向上する。

［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図ないし第４図に描かれた本発明による第１実施例
装置の説明図において、Ａは筒状フィルタ、１は筒状フ
ィルタＡのケーシングであって、閉鎖された内空部を有
しくｉｌｌ材を準気密材料とみなせば）金属ないしは合
成樹脂製の偏平な筒体をなしている。１ａはフィルタケ
ーシング１の周壁面に一定の間隔を隔てて設けられた縦
長のスリット群であって、このスリット状間口には濾材
２が張設されている。濾材２は濾布や様々なメツシュの
金網などからなる帯状体をなしており、筒状フィルタへ
の外周面に巻きつけられている。３と４は筒状フィルタ
Ａのケーシング１の内空部にあって、その頂面と底面に
それぞれ接して配設された回転体、７は円盤状をなす回
転体３の回転軸であって中空筒体をなしており、ベアリ
ング１０を介してケーシング１の頂壁面の筒軸部に形成
させたポンプ吸入口への連通手段としての軸受筒１３内
に嵌着されている。８は同じく円盤状をなす回転体４の
回転軸であって、ベアリングボール９を介してケーシン
グ１の底壁面の筒軸部に設けた凹み状受座に嵌入されて
いる。

５は上下一対の回転体３および４の相対向する周縁部に
架は渡すようにして取付けられた複数個のブレードであ
って、第２図に描かれたように巾方向に円弧形状を有す
る帯状板をなし、ボルト６によって両端部をそれぞれ回
転体３と４に固定されている。１１は回転軸７の回動用
ブーりである。

１２は回転体３の中空状回転軸７内に挿入された、ポン
プの吸入口に接続される配管の一端部分であり、回転軸
７の下端面から突出してケーシング１内に位置するその
先端にはフランジ状部１２ａが形成されている。２０は
中空回転軸γ内に配管１２を支持させるためのベアリン
グである。１４と１５は中空状回転軸７とこの内空部に
挿通されているポンプへの配管１２との間の大気に導通
している空隙をケーシング１の内空部から遮断するため
の第１のシール部材であり、１７と１８は軸受筒１３と
その内空部に挿通された回転軸７との間の大気と連通状
態にある空隙をケーシング１の内空部から遮断するため
の第２のシール部材であって、これら両シール部材は回
転軸１の下端部・近傍の部分図としての第３図および第
１図の（ロ）−（ロ）断面図としてての第４図によって
理解されるようにゴム弾性材からなる２つの半円筒体を
組合わせて短筒体を形作らせた如き構成を備えた内側シ
ール部材１４（１７）と同様な構成を備えた外側シール
部材１５（１８）とを、つき合わせ個所が円周方向に互
いに９０°へたたるようにして同軸的且つ幾分の間隔を
へだてて嵌合させた如き構成を備えている。１６と１９
はそれぞれ第１と第２シール部材の固定用止め環である
。

シール部材１４と１５および１７と１８は共に弾力性と
機械的強度殊に耐摩耗性にすぐれたウレタンゴムや弗素
ゴムなどで作られており、常態においては垂直な筒壁面
をなすように形作られているが、配管１２を通じてポン
プの吸引ツノがケーシング１内に及ぼされると、濾材２
の通気抵抗によってケーシング１の内空部は大気圧に対
して減圧状態となり、シール部材１４と１５は大気圧に
押されてその内径が拡張され、外周面が配管１２のフラ
ンジ状部１２ａの周縁立ち上がり部分１２ｂの内周面に
向って押しつけられることによって前述の如きシール部
材としての役目を果たす。同様にシール部材１７と１８
の外周面は回転体３の頂面に形成されている円環状突出
部３ａの内周面に大気圧によって押しつけられることに
よってその役目を果たす。３０は筒状フィルタＡを内部
に組込んだ濾過槽であって被濾過液の注入口３０ａと排
出口３０ｂを備えている。

第５図は上記実施例装置の使用方法を例示した、濾過シ
ステムの構成図であって、２１は回転体３および４の回
動用の無段変速モータまたは無段変速機を出力軸に接続
させた定速回転型モータ、２２はＶベルト、２３はモー
タ制御箱、４０は濾過用ポンプ、３１は被濾過液、３２
はポンプ４０の吐出口配管、３３は濾過済み液の貯槽、
３４は濾過槽３０の前置タンク、３５と３７および３６
は濾過槽３０と前置タンク３４とを結ぶ配管および送液
ポンプである。

次に上記実施例装置の作動について説明する。

装置を第５図に例示されたようにセットし、ポンプ４０
の吐出口部に取付けたこの図では省かれている吐出バル
ブを絞り込んだ状態のもとに、ポンプ４０の駆動用モー
タを起動させると同時に回転体３および４の回動用無段
変速モータ２１を低速で始動させる。筒状フィルタＡ内
が濾過液で満たされておらずまた濾材２の網目が極めて
細かい場合には、あらかじめ筒状フィルタＡの内空部を
濾過液で満たしておく。

濾材２による被濾過液中の混入異物の除去能力は、濾材
２の網目に混入異物がある程度沈着して網目が狭められ
ることによって向上されるので、幾分かの異物沈着はむ
しろ好ましい。装置の起動後、モータ２１の制御装置を
操作して回転体３および４を第２図に矢印（ハ）で示さ
れた方向に向けて次第に回転数を高めていくと、回転体
３の周縁部には筒状フィルタのケーシング１の内周面に
近接させるようにして、且つこの内周面に漸近するよう
な取付角度をもってブレード５が植設されているので、
ポンプ４０の吸引力によってケーシング１内に吸入され
た濾過液の内、このブレード５とケーシング１の内壁面
との間に形成されたクサビ状空隙に存在する濾過液は矢
印（ニ）で示された如くこのクサビ状空隙に押し込まれ
るような作用“力を受けることになって液圧が上昇し、
遂には矢印すで描かれているように濾材２の網目からケ
ーシング１の外側に向けて押し出されるに到る。そして
この時網目に詰っていた異物もまた網目から押し出され
て脱落し、いわばフィルタの自浄作用が営まれることに
なる。回転体３の回転数が更に上昇すれば、ブレード５
の表面に生ずる遠心作用力が上記の液体の押圧作用力に
付加されることとなって自浄作用は一段と高められる。

しかし前述の如く濾材２の表面への異物の幾分かの沈積
を許容して異物の除去能力を高めることは望ましいが、
一方では濾過作業の効率化という要求もあるので、濾過
済み液体中の異物残存量をチェックしながら、回転体３
の回転数を調節し、同時に吐出バルブの開度も変化させ
て筒状フィルタのケーシング１内に吸入される濾過液量
とポンプ４０からの吐出量とのバランスを計る。吐出バ
ルブを開きすぎるとケーシング１内への濾過液の補給が
追いつかず、ポンプ４０は空転することになる。

濾過効果と吐出量との兼ね合いで回転体３の最適回転数
が決定された後は同一条件のもとて操業する限り、この
決定回転数と吐出バルブ開度に装置の作動状態を固定さ
せて置けば、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。

次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、回転体３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量
対運転時間の相関グラフとして第１０図ないし第１３図
を参照しなから説明する。各グラフには同一条件のもと
て５回繰返して行われた実験の測定値をプロットし、こ
のプロットの分布領域を帯状斜線領域として（イ）〜（
ト）の如く表示した。

表１のＮｏ、１の実験結果を図示した第１０図において
回転体３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１／１
０程度に低落しているのに対して回転体３を２００ｒｐ
ｍ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、本発明装置の濾過性能の卓抜さが明確に読み取
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
せやすい紙バルブを用いたので、濾材２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
体３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経
時下降曲線の傾度が相違している。

第４の実験は回転体３の回転数と吐出量以外は第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、回転体３の回転数
がａｏｏｒｐｍ時には１０分経過後にもグラフＡにみら
れるように目立った濾過能力の低下は認められず、４０
０ｒｐｍ時のグラフＢもグラフＡに較べてさして相違が
なく　ｉｏｏｒｐｍ時のグラフＤに到って始めて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
転数零時のグラフ（ト）とは較ぶべくもないことが示さ
れている。勿論回転体３の最適回転数は濾過条件の相違
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、２００〜４００ｒｐＨの範囲においてすこぶ
る有効な濾材の自浄効果を生ずるものと解される。勿論
それ以上に回転数を上げれば更に幾分かの性能向上が期
待される。

上記の第１実施例装置では、濾材表面から剥離されて濾
過槽内に次第に堆積してくる被濾過液中の混入異物の除
去手段が示されていないので、次に第１実施例装置に混
入異物の除去用集塵手段を付設した、第２実施例装置に
ついて第６図ないし第９図を参照しながら説明する。

５０は回転フィルタＡの自浄作用によって濾材２の表面
から除去された被濾過液中の異物が濾過槽３０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
、頂面が解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め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内に配置され、ケース５０の
底壁面には沈積してくる異物の排出川底孔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
されたフランジ状部であって、濾過液槽３０の底板３０
ｄの中心部に穿ったケース５０の嵌着用穴の口縁部に係
止させた状態のもとにボルト５３を用いて底板３０ｄに
固定されている。

５５は集塵ケース５０の解放された頂面を覆いかくずよ
うにして中空回転軸７に嵌着させた回転蓋体であって、
集塵ケース内に堆積する異物が上方に舞い上がるのを防
止する。この回転蓋体は極めて偏平な逆ろうと形状を備
えており、その円錐面には半径方向に多数のスリット５
５ａ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ａは第８図に描かれているように、回
転蓋体５５の回転方向に向って上向きの斜面をなしてい
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ａによる衝突を受けることになり、衝突エネル
ギーを受は取った液は斜面に沿って下降流に転じて集塵
ケース５０内に流入させられる。従ってこのような液流
ガイド機能を有するスリット状間口５５ａの働ぎによっ
て、ケース５０内に次第に堆積されて来る濾過異物が液
の動きに伴われて浮上し、集塵ケース５０の外にのがれ
出て再び被濾過液中に拡散してしまう不都合の発生が防
止される。

一旦ケース５０内に吸入された被濾過液のうち、部材２
の網目をくぐり扱は得なかった過剰分はケース５０の頂
部周縁と回転蓋体５５の外周縁との隙間すを通過して濾
過槽３０内の自由空間にもどされるが、この還流に随伴
される異物の量はわずかである。

５５は回転蓋体５５の取付用筒体、５６は取付ボルトで
ある。

６０は回転フィルタＡの濾材２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る。６１は
内蔵された縦向きスクリュー、６２はスクリュー６１０
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、６１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
モータの取付はベースである。ケーシング６０はその上
端部に設けた７ランジ状部を固定用ボルト６８によって
集塵ケース５０の底面に結合させている。

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
内蔵された横置ぎスクリュー、７２−はスクリュー７１
の回転軸、７３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。７７は横型コンベアケーシングの排出ロ
ア０ｂ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９図は第２実施例装置の使用状況を例示した濾過シス
テムの構成図であって、８０は縦型スクリューコンベア
の駆動用モータ、８１はモータ８０の作動制御箱、８２
は軸継手である。９０は横型スラリ１−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。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図ないし第５図は本発明による第１実施例装置の説
明図であって、第１図は装置の側断面図、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図は装置
の使用状況の例示図である。 第６図ないし第９図は第２実施例装置の説明図であり、
第６図は装置の側断面図、第７図は第６図の（ホ）−（
ホ）断面図、第８図は回転蓋体の部分上面図とその（へ
）−（へ）断面図、第９図は装置の使用状況の例示図で
ある。 第１０図ないし第１３図は第１実施例装置とほぼ同一の
構造のテスト装置について、回転体３および４の回転の
有無と濾過能力との相対性を求めた実、験データである
。 図中　Ａ・・・筒状フィルタ　１・・・筒状フィルタの
ケーシング　２・・・濾材　３．４・・・回転体　５・
・・ブレード　７・・・中空回転軸（連通手段）１４．
１５．１７．１８・・・シール部材　３０・・・濾過槽
　５０・・・集塵ケース　５５・・・回転蓋体　６０．
７０・・・コンベアのケーシング　４０・・・ポンプ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）中空筒体の周壁面に濾材を取付けると共に、筒軸部
   にポンプの吸入口への連通手段を設けた筒状フィルタと
   、 前記筒状フィルタの内周面に接して回転し、該回転方向
   に向かつて前記内周面に対して末広がりの取付け角度を
   有する複数個のブレードを植設した回転体と、 該回転体の回動手段と、 前記筒状フィルタの内空部を外気から遮断するために前
   記筒軸部に設けられたシール部材と、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
   に再拡散されることを防ぐための集塵手段とを備えてな
   り、 前記筒状フィルタを被濾過液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つ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、前記筒状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。