JP2005288311A - ストレーナ - Google Patents

Abstract

【課題】 濾過エレメント全体の逆流洗浄が容易で、連続濾過運転が可能となり、安価な構成部品を使用して製造組立ができるストレーナの提供。
【解決手段】 容器２５内に形成した媒体濾過流路２１を濾過エレメント２６を境に上流側流路２１ａと下流側流路２１ｂに区画し、上流側流路２１ａの入口管２３に開閉式切替弁２７を設置し、同じ上流側流路２１ａの被濾過物排出用ブロー管２８に開閉式ブロー弁２９を設置する。この媒体濾過流路２１と同様な構造の媒体濾過流路２２を共通の媒体供給管３１と媒体集合管３２で並列状に連通させて、選択的に一方の切替弁２７を閉じブロー弁２９を開いて下流側流路２１ｂから上流側流路２１ａへと媒体を逆流させて、濾過エレメント２６を逆流洗浄する。
【選択図】図１

Description

本発明は、海水や淡水などの媒体中に含まれる固形物（被濾過物）を濾過エレメントで濾過して除去するストレーナに関する。

海水を冷却媒体とするプレート式熱交換器の場合、海水に含まれる貝などの海生生物、木片などの固形物をストレーナで除去して海水を熱交換器の冷却媒体として取水している。このストレーナは、海水を濾過エレメントに所定の順方向で通過させて固形物を濾過すると共に、濾過エレメントが固形物で目詰まりを起して濾過能力が低下すると、濾過エレメントに海水を順方向と逆方向に流して、濾過エレメントに付着した固形物を洗い流す逆流洗浄（逆洗）機能を有するものが公知である（例えば、特許文献１参照）。

逆流洗浄機能を有するストレーナを、図３（Ａ）、（Ｂ）に基づき説明する。図３（Ａ）に示すストレーナ１は、左右両側に入口管３と出口管４を有する円筒状容器２の内部で、海水の媒体が入口管３から出口管４に向けて流通する媒体濾過流路５を形成する。容器２内に円筒状の濾過エレメント６が同心状に設置される。濾過エレメント６の図３（Ａ）で右側開口部が入口管３と連通し、左側開口部に被濾過物排出用ブロー管７が連接され、ブロー管７に管開閉用ブロー弁８が設置される。ブロー管７は容器２の底部を貫通して外部に導出される。媒体濾過流路５は、濾過エレメント６を境にした媒体流れで上流側の流路５ａと下流側の流路５ｂに分けられ、上流側流路５ａの一部を構成する濾過エレメント６の内部の略中央部に逆洗切替弁９が左右方向に開閉可能に配置され、容器２の外に逆洗切替弁９を開閉させるモータ１０が設置される。また、入口管３の中に噴射ノズル１１が濾過エレメント６の内周に向けて設置される。

図３（Ａ）は、媒体濾過運転時の状態を示す。逆洗切替弁９を開き、ブロー弁８を閉じた状態で、入口管３から媒体濾過流路５に流入させた媒体（海水）は、濾過エレメント６の内周から外周へと通過して濾過され、濾過エレメント６の内周に濾過された固形物が付着する。濾過エレメント６を通過した媒体は下流側流路５ｂに入り、出口管４から図示しないプレート式熱交換器に冷却媒体として送出される。

図３（Ａ）の状態で媒体濾過運転が連続して行われて、濾過エレメント６が内周に堆積した固形物で目詰まりすると、図３（Ｂ）に示すように逆洗切替弁９を閉じ、ブロー弁８を開く。すると、入口管３から濾過エレメント６の図３（Ｂ）で右半分のエレメント部６ａに流入した媒体がエレメント部６ａを内周側から外周側へと通過して下流側流路５ｂに流入し、その一部が出口管４へと流出すると共に、他の一部が図３（Ｂ）の破線矢印で示すように濾過エレメント６の左半分のエレメント部６ｂを外周側から内周側へと逆流し、この逆流で濾過エレメント６の内周に付着している固形物（被濾過物）が剥がれて、逆流する媒体と共にブロー管７に流入して排出される。

以上の逆流洗浄運転では、濾過エレメント６の右半分のエレメント部６ａで媒体の逆流が無く、このエレメント部６ａを逆流洗浄することができないため、ストレーナ１の濾過機能が低下する。この機能低下を防止するため、入口管３に噴射ノズル１１を設置している。図３（Ｂ）の逆流洗浄運転を行った後、円筒状容器２内の流体を排出させ、逆洗切替弁９を開いて噴射ノズル１１から濾過エレメント６の内周全域に向け媒体を高速で噴射する。この媒体噴射で濾過エレメント６の内周に逆洗洗浄されずに残った固形物が剥がれ、噴射した媒体と共にブロー管７から排出される。
特開平１１−９０１２５号公報（図１、図４）

以上のような逆流洗浄機能を有するストレーナは、濾過エレメント内に設置する逆洗切替弁が特有の濾過エレメントに合わせて設計された特別な製造組立の難しい複雑な構造であり、製造コストが高くてストレーナを高価にしている。また、濾過エレメントの全体を洗浄する噴射ノズルを組み込むため、噴射ノズルに媒体を高圧で供給するための高圧配管や高圧ポンプが必要になり、ストレーナの製造コストが高くなる。さらに、噴射ノズルを使用するには、一旦媒体濾過運転を中断し、円筒状容器内の流体を外部に排出させる必要があり、媒体濾過運転を常に継続して行うことができない問題があった。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、濾過エレメント全体の逆流洗浄が容易で、連続して媒体濾過運転が可能となり、コスト安に製造組立ができるストレーナを提供することを目的とする。

本発明は、入口管から上流側流路に流入する媒体を濾過エレメントで濾過して下流側流路より出口管に流す媒体濾過流路を備えたストレーナにおいて、入口管に配設した入口開閉用切替弁と、上流側流路に配設した被濾過物排出用ブロー弁を備え、切替弁を閉じブロー弁を開いて生じる下流側流路と上流側流路の媒体圧力差で下流側流路から媒体を濾過エレメントを通し上流側流路に逆流させて濾過エレメントを逆流洗浄することを特徴とする。

ここで、媒体は、熱交換器や散水器などに使用される海水や淡水の液体が適用できる。この媒体に含まれる被濾過物を除去する濾過エレメントは、例えば籠状や筒状などの金属メッシュが適用できる。この濾過エレメントを媒体濾過流路に配置して、濾過エレメントを境に媒体濾過流路を媒体流れに対して上流側の流路と下流側の流路に分け、上流側流路に入口管を連接し、下流側流路に出口管を連接して、入口管から流体を媒体濾過流路に流入させて濾過エレメント全体に亘り通過させて濾過し、濾過された媒体を出口管から流出させる。入口管を切替弁で開閉し、上流側流路の底部に連接した被濾過物排出用ブロー管をブロー弁で開閉するように２種類の弁を配設し、切替弁を開きブロー弁と閉じて媒体濾過流路に順方向に媒体を流して媒体濾過運転し、切替弁を閉じブロー弁を開いて濾過エレメントに媒体を逆流させて濾過エレメントの逆流洗浄運転をする。逆流洗浄で濾過エレメントから剥がれた被濾過物（固形物）は逆流した媒体と共に開状態にあるブロー弁を通過して外部に排出される。濾過エレメントを逆流する媒体は、媒体濾過運転時に媒体が濾過エレメント全体を通過する順方向と逆方向で行われることから濾過エレメント全体を逆流して、濾過エレメント全体に亘って逆流洗浄ができる。また、入口管を開閉する切替弁は、汎用サイズの配管に使用する安価な市販品の汎用弁が適用でき、同様にブロー弁も安価な汎用弁が適用できる。

本発明においては、媒体濾過流路に、その上流側流路と下流側流路の媒体圧力差を検知する圧力センサを配備することができる。

媒体濾過流路に媒体を順方向に流す媒体濾過運転と、媒体を逆流させて濾過エレメントを洗浄する逆流洗浄運転は、作業員の経験に基づいて任意時に手動で切替える、または、定期的に手動で切替えることが可能であり、この運転切替時に上流側流路と下流側流路の媒体圧力差を圧力センサで検知し表示させると、作業員が表示を見て運転切替時期を判断することができ、常に適切な運転切替ができる。また、圧力センサの検知信号を利用することで、媒体濾過運転と逆流洗浄運転の適切な切替を自動で行うことができる。

また、本発明においては、それぞれに入口管や出口管、濾過エレメント、ブロー弁などの一式を装備した複数の媒体濾過流路と、この複数の媒体濾過流路の入口管それぞれに切替弁を介し連通する共通の媒体供給管と、複数の媒体流路の出口管それぞれに連通する共通の媒体集合管とを具備した構造とすることができる。

この構造は、複数のストレーナを媒体供給管と媒体集合管で並列接続した複合ストレーナ構造で、並列接続されるストレーナの数は２以上が可能であり、実用上は同一サイズと性能の一対で構成する。この一対のストレーナは、各々の出口管を直結して一列状に、或いは、左右に並列状や上下に並列状に配置することができる。また、複数の各媒体濾過流路が、それぞれ対応する切替弁を開きブロー弁を閉じて媒体を上流側流路から下流側流路へと順方向に流す媒体濾過運転と、それぞれ対応する切替弁を閉じブロー弁を開く逆流洗浄運転と、それぞれ対応する切替弁とブロー弁を閉じる運転停止のいずれか一運転をする。この場合、複数の媒体濾過流路を媒体濾過運転するグループと、逆流洗浄運転するグループに分けて各々を同時運転させると、媒体濾過運転する媒体濾過通路の出口管の媒体の一部が逆流洗浄運転する媒体濾過通路の出口管の逆流媒体として使用され、複合ストレーナシステム全体として媒体濾過運転と逆流洗浄運転が同時進行して連続して行われる。

また、本発明においては、媒体集合管を外部の媒体使用機器に媒体逆流可能に連通して、媒体使用機器から媒体を逆流洗浄運転する媒体濾過通路に逆流させて逆流洗浄運転を継続させることができる。この場合の媒体使用機器は、海水を冷却媒体とするプレート式熱交換器が適用できる。

本発明のストレーナによれば、媒体濾過流路の上流側流路にある出口管の切替弁を閉じ、同じ上流側流路にあるブロー弁を開いて、上流側流路と下流側流路の流体圧力差で下流側流路の流体を上流側流路に逆流させて濾過エレメントを逆流洗浄するようにしたので、濾過エレメントが逆流媒体で全体に亘り効率よく逆流洗浄できるようになる。また、複数の媒体濾過流路を並列的に連通させて、媒体濾過運転と逆流洗浄運転を選択的に切替えて行うことで、連続した媒体濾過運転を継続させることができて、プレート式熱交換器などに濾過された媒体を連続して給送することのできる実用価値に優れたストレーナが提供できる。さらに、流体濾過流路に配置される切替弁やブロー弁は、安価な市販品の汎用弁が使用できて、ストレーナの製造コストを低減させることが容易になる。

以下、本発明の実施の形態を、図１（Ａ）、（Ｂ）及び図２を参照して説明する。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示されるストレーナは、２つの並列接続された第１媒体濾過流路２１及び第２媒体濾過流路２２と、この両媒体濾過流路２１、２２を並列状に連通する媒体供給管３１と媒体集合管３２を備える。

第１媒体濾過流路２１は、入口管２３と出口管２４を有する円筒状の容器２５の内部に形成され、容器２５の内部に同心状に円筒状濾過エレメント２６を設置している。濾過エレメント２６の一方の開口端部が入口管２３に連通して容器２５に固定され、他方の開口部から半径方向外方に延在するフランジが容器２５の内面全周に固定されて、容器２５内が濾過エレメント２６を境に２つの流路２１ａ、２１ｂに区画される。一方の流路２１ａは、入口管２３から流入した媒体が濾過エレメント２６の全体を通過するまでの媒体流れ方向で上流側の流路であり、他方の流路２１ｂが濾過エレメント２６の全体を通過した媒体が出口管２４に達するまでの下流側の流路で、以下、２つの流路２１ａ、２１ｂを必要に応じて上流側流路２１ａ、下流側流路２１ｂと称する。

また、第１媒体濾過流路２１には、必要に応じて上流側流路２１ａと下流側流路２１ｂに充満状態にある媒体の圧力（水圧）差を検知する圧力センサ３０が、両流路２１ａ、２１ｂの間に設置される。入口管２３の一部に開閉用切替弁２７が設置され、上流側通路２１ａの底部に連接された被濾過物排出用ブロー管２８に被濾過物排出切替用ブロー弁２９が設置される。なお、圧力センサ３０は、図１（Ａ）の圧力センサ３０’のように、媒体供給管３１と媒体集合管３２に連接された外部連通管３３との間に設置してもよい。

第２媒体濾過流路２２は、第１媒体濾過流路２１と同じ構造でよく、第１媒体濾過流路２１と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。また、第２媒体濾過流路２２は、第１媒体濾過流路２１が濾過エレメント２６を境に上流側流路２１ａと下流側流路２１ｂに区画しているのと同様に、濾過エレメント２６で上流側流路２２ａと下流側流路２２ｂに区画している。

媒体供給管３１は両媒体濾過流路２１、２２に共通の１本が使用され、両媒体濾過流路２１、２２の入口管２３、２３の切替弁２７、２７より上流側に連接されて、両媒体濾過流路２１、２２の入口管２３、２３に同じ媒体を供給する。媒体集合管３２も両媒体濾過流路２１、２２に共通の１本で、両端が両媒体濾過流路２１、２２の出口管２４、２４に連通して、両媒体濾過流路２１、２２の出口管２４、２４から流出する濾過済み媒体を合流させて、中央に連結した外部連通管３３に送出する。外部連通管３３は外部の媒体使用機器、例えばプレート式熱交換器４０と連通して、この熱交換器４０に両媒体濾過流路２１、２２の出口管２４、２４からの媒体を冷却媒体として送出する。

図１（Ａ）は、両媒体濾過流路２１、２２の切替弁２７、２７を開き、ブロー弁２９、２９を閉じて、両媒体濾過流路２１、２２を媒体濾過運転させたときの状態が示される。第１媒体濾過流路２１においては、媒体供給管３１から入口管２３に流入した媒体が上流側流路２１ａを流れて濾過エレメント２６を全体に亘り通過して媒体に含まれる固形物が濾過エレメント全体で濾過される。濾過エレメント２６を通過した媒体は下流側流路２１ｂから出口管２４に流入して媒体集合管３２に入り、第２媒体濾過流路２２からの媒体と合流して外部連通管３３からプレート式熱交換器４０に送出され、熱交換器４０で冷却媒体として使用される。同様な媒体濾過運転が第２媒体濾過流路２２で同時進行的に行われる。

プレート式熱交換器４０に送出される冷却媒体が海水の場合、海水に含まれる貝などの海生生物の固形物を両媒体濾過流路２１、２２で濾過して除去できるようにする。例えば、プレート式熱交換器４０の冷却媒体が流通する流路間隔は概ね３〜１０ｍｍであり、熱交換器内に流入できる海生生物などの固形物の大きさは流路間隔以上許容できないことから、両媒体濾過流路２１、２２の濾過エレメント２６、２６の濾目サイズ（開口サイズ）は熱交換器４０の流路間隔より小さい２〜８ｍｍが望ましい。

両媒体濾過流路２１、２２を同時進行的に媒体濾過運転させることで、熱交換器４０に濾過済みの冷却媒体が十分な量で連続して送出され、熱交換器４０が連続運転する。この連続運転中に両媒体濾過流路２１、２２内の流体圧力差がそれぞれの圧力センサ３０、３０で検出される。また、連続運転中に必要に応じて、例えば一方の第１媒体濾過流路２１を媒体濾過運転から逆流洗浄運転に手動又は自動で切替える場合は、次のように行われる。

図１（Ｂ）に示すように、切替える第１媒体濾過流路２１の切替弁２７を閉じ、ブロー弁２９を開く。すると、入口管２３への媒体流入が遮断し、媒体供給管３１からの媒体は第２媒体濾過流路２２の方のみに流れて、第２媒体濾過流路２２での媒体濾過運転が連続して行われる。第１媒体濾過流路２１においては、上流側流路２１ａにあるブロー弁２９を開くと、第２媒体濾過流路２２による媒体濾過流体圧が外部連通管３３と第１媒体濾過流路２１の下流側流路２１ｂにある出口管２４に働くため、この下流側流路２１ｂは上流側流路２１ａより流体圧力が高くなる。この両流路２１ａ、２１ｂの間の流体圧力差で、図１（Ｂ）の破線矢印で示すように、下流側流路２１ｂの流体が上流側流路２１ａへと流入し、このときに流体が濾過エレメント２６を全体に亘り逆流して、濾過エレメント２６に付着した固形物を剥がす。濾過エレメント２６から分離した固形物は、濾過エレメント２６を逆流する媒体と共にブロー管２８に流入して排出される。この逆流洗浄運転が第２媒体濾過流路２２の媒体濾過運転と共に連続して行われる。第１媒体濾過流路２１に逆流する媒体は、媒体濾過運転する第２媒体濾過流路２２からの濾過済み媒体の一部が使用される。

第１媒体濾過流路２１の濾過エレメント２６は全体に亘り媒体が逆流するので、全体が一括して効率よく逆流洗浄される。第１媒体濾過流路２１における媒体濾過運転から逆流洗浄運転への切替えは、圧力センサ３０の検知信号を利用することで適切なタイミングで手動又は自動で行える。また、図１（Ｂ）に示す圧力センサ３０’を用いる場合は、媒体濾過処理前後の流体差圧を一括して確認でき、逆流洗浄インターバルなどの諸条件を計画することができる。

第１媒体濾過流路２１を逆流洗浄運転から媒体濾過運転に切替える場合は、開状態にあるブロー弁２９を閉じ、閉状態にある切替弁２７を全開することで行われる。第２媒体濾過流路２２での逆流洗浄運転と媒体濾過運転の切替えも、第１媒体濾過流路２１と同様に行われる。

両媒体濾過流路２１、２２の運転停止は、両方の切替弁２７、２７を閉じることで行われる。また、第１媒体濾過流路２１と第２媒体濾過流路２２を交互に媒体濾過運転させて、熱交換器４０に冷却媒体を両媒体濾過流路２１、２２から交互に連続して供給するこができる。このような両媒体濾過流路２１、２２の媒体濾過運転、逆流運転、運転停止の各運転状況の切替えをする切替弁２７は、入口管２３のような汎用管を開閉するだけの市販の汎用弁が適用でき、ブロー弁２９においても同様である。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示される一対の媒体濾過流路２１、２２は、互いに入口管２３、２３を相手側に向けて直結した並列配置構造にしているが、一対の媒体濾過流路２１、２２の配置状態は任意が可能で、例えば、図２に示すように、一対の媒体濾過流路２１、２２を左右又は上下に配置することもできる。図２の配置状態の場合、両媒体濾過流路を形成する容器が接近することから、両者のブロー管２８、２８を１本の排出管２８’に連接するようにしてもよい。また、以上の実施の形態は、一対の媒体濾過流路を連通させてストレーナを構成しているが、２以上の媒体濾過流路を並列状態に連通することも可能であり、単一の媒体濾過流路でストレーナを構成することも可能である。単一の媒体濾過流路を使用する場合は、媒体濾過流路の出口管から必要に応じ媒体が逆流できるように外部の媒体使用機器に連通させる。

さらに、本発明のストレーナは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明のストレーナは、プレート式熱交換器以外の、例えば融雪散水器に河川の淡水や地下水を濾過して送水するストレーナなどにも適用可能である。

（Ａ）は本発明の実施の形態であるストレーナの概要を示す媒体濾過運転時のフロー図、（Ｂ）は逆流洗浄運転時のフロー図である。 他の実施の形態を示すフロー図である。 （Ａ）は従来のストレーナの概要を示す媒体濾過運転時のフロー図、（Ｂ）は逆流洗浄運転時のフロー図である。

符号の説明

２１ （第１）媒体濾過流路
２１ａ 上流側流路
２１ｂ 下流側流路
２２ （第２）媒体濾過流路
２２ａ 上流側流路
２２ｂ 下流側流路
２３ 入口管
２４ 出口管
２５ 容器
２６ 濾過エレメント
２７ 切替弁
２８ ブロー管
２９ ブロー弁
３０ 圧力センサ
３０’ 圧力センサ
３１ 媒体供給管
３２ 媒体集合管
３３ 外部連通管
４０ 媒体使用機器、プレート式熱交換器

Claims (5)

1. 入口管から上流側流路に流入する媒体を濾過エレメントで濾過して下流側流路より出口管に流出する媒体濾過流路を備えたストレーナにおいて、
   前記入口管に配設した入口開閉用切替弁と、前記上流側流路に配設した被濾過物排出用ブロー弁を備え、前記切替弁を閉じ前記ブロー弁を開いて生じる前記下流側流路と上流側流路の媒体圧力差で下流側流路から媒体を濾過エレメントを通し上流側流路に逆流させて濾過エレメントを逆流洗浄することを特徴とするストレーナ。
2. 前記媒体濾過流路の上流側流路と下流側流路の媒体圧力差を検知する圧力センサを配備したことを特徴とする請求項１に記載のストレーナ。
3. 複数の前記媒体濾過流路と、前記複数の媒体濾過流路の入口管それぞれに切替弁を介して連通する媒体供給管と、前記複数の媒体流路の出口管それぞれに連通する媒体集合管とを具備したことを特徴とする請求項１に記載のストレーナ。
4. 前記媒体集合管を外部の媒体使用機器に、前記出口管に媒体逆流可能に連通したことを特徴とする請求項３に記載のストレーナ。
5. 前記媒体使用機器がプレート式熱交換器であることを特徴とする請求項４に記載のストレーナ。