(57)【要約】【課題】濾過材の交換時期の予測を可能とする濾過槽、及び、濾過材の判断方法を提供すること。【解決手段】  濾過槽１０は、槽２０と、槽２０内に配置された濾過材４０に形成された濾過層４１と、槽２０の周壁部２１に設けられ、水を槽２０外に流出する流出口部５１、及び、槽２０内の濾過層４１の下端よりも高い位置に配置されて流出口部５１に接続され、水が流入可能な流入口５３が形成された配管５２を備える取水部５０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽と、
前記槽内に配置された濾過材により形成された濾過部と、
前記槽の周壁部に設けられ、水を前記槽外に流出する流出口部、及び、前記濾過部内において前記濾過部の下端よりも高い位置に配置されて前記流出口部に接続され、水が流入可能な流入口が形成された配管を具備する取水部と、
を具備することを特徴とする濾過槽。
【請求項２】
前記槽は、円筒状に形成され、
前記流入口は、径方向中心から外れた位置に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の濾過槽。
【請求項３】
前記流入口に設けられたストレーナを具備する
ことを特徴とする請求項１に記載の濾過槽。
【請求項４】
槽、及び、前記槽内に配置された濾過材により形成された濾過部を具備する濾過槽の前記濾過部内において前記濾過部の下端よりも高い位置を流れる水を取水し、
前記取水された水の不純物濃度を検出し、
前記不純物濃度の検出結果に基づいて、前記濾過部の上端から前記水の取水位置までに配置された前記濾過材の寿命が尽きている否かを判断する
ことを特徴とする濾過材の判断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水から不純物を除去する濾過槽、及び、濾過材の判断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
井戸水等の原水を、不純物を除去する濾過槽を用いた濾過装置により処理して飲用水又は工業用水とする技術が知られている。濾過槽は、内部に、原水の不純物を捕集する濾過材を有している。濾過槽は、その内部を原水が移動する過程で濾過材が原水の不純物を捕集することにより、原水の不純物を除去する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
濾過装置は、例えば逆洗運転が定期的に行われるが、濾過材は劣化により不純物の捕集力が低下する。濾過材は、交換が必要な程度まで劣化すると、その寿命が尽きた状態となり、交換時期となる。この為、濾過槽により濾過された水を濾過槽の二次側で取水し、この取水された水の不純物の濃度により、濾過材が交換時期であるか否かを判断することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０２１３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した、濾過槽の二次側で取水された水の不純物の濃度により濾過材が交換時期であるか否を判断する方法では、以下の問題があった。すなわち、濾過槽の二次側の水は、給水先に給水される水である。この為、濾過材が交換時期であるとの判断がなされたときには、給水先に給水されている水の不純物濃度は高い状態である。この為、濾過材は、速やかに交換される必要がある。
【０００６】
しかしながら、濾過材が交換時期であるとの判断がなされてから、新しい濾過材の準備、新しい濾過材の濾過槽の設置場所までの搬送、及び、古い濾過材と新しい濾過材との交換作業を速やかに行うことは、作業者の負担が大きい。
【０００７】
そこで、本発明は、濾過材の交換時期の予測を可能とする濾過槽、及び、濾過材の判断方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様として、濾過槽は、槽と、前記槽内に配置された濾過材により形成された濾過部と、前記槽の周壁部に設けられ、水を前記槽外に流出する流出口部、及び、前記濾過部内において前記濾過部の下端よりも高い位置に配置されて前記流出口部に接続され、水が流入可能な流入口が形成された配管を具備する取水部と、を備える。
【０００９】
本発明の一態様として、濾過材の判断方法は、槽、及び、前記槽内に配置された濾過材により形成された濾過部を具備する濾過槽の前記濾過部内において前記濾過部の下端よりも高い位置を流れる水を取水し、前記取水された水の不純物濃度を検出し、前記不純物濃度の検出結果に基づいて、前記濾過部の上端から前記水の取水位置までに配置された前記濾過材の寿命が尽きているか否かを判断する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、濾過材の交換時期を予測可能な濾過槽、及び、濾過材の判断方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る濾過槽の構成を示す一部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る濾過槽１０を、図１を用いて説明する。図１は、濾過槽１０の構成を示す一部断面図である。濾過槽１０は、井戸水等の原水を処理して飲用水等にする濾過装置に用いられる。
【００１３】
この濾過装置は、例えば、濾過槽１０、濾過槽１０の一次側に接続され、原水を濾過槽１０まで送水する部分、及び、濾過槽１０の二次側に接続される配管等の部分を有している。濾過槽１０の一次側に接続され、原水を濾過槽１０まで送水する部分は、例えば、井戸等の原水の供給源に接続される配管、原水中の砂等の比較的大きな異物をこす砂こし器、原水を揚水するポンプ、及び、原水に薬液を注入する薬液注入手段を有している。
【００１４】
濾過槽１０は、原水から不純物を除去可能に形成されている。本実施形態では、濾過槽１０は、不純物として、原水に含まれる鉄及びマンガンを除去する所謂除鉄除マンガン槽である。なお、濾過槽１０に給水される原水は、濾過槽１０の一次側で、次亜塩素酸ナトリウムが注入される。原水に次亜塩素酸ナトリウムが注入されることにより、原水に含まれる鉄は、析出して濾過槽１０により除去可能な固形状となる。
【００１５】
図１に示すように、濾過槽１０は、円筒形状の槽２０、槽２０内に収容された砂利層３１、槽２０内に収容され、砂利層３１上に積層された濾過層４１、及び、槽２０に設けられた取水部５０を有している。
【００１６】
槽２０は、その上端部が着脱可能に形成されている。槽２０は、その上端部を取り外した状態で、濾過層４１を構成する濾過材４０の交換作業を可能に形成されている。
【００１７】
槽２０は、その内部の上方に散水管２２が設けられている。散水管２２は、濾過槽１０に供給された原水を、槽２０の内部に散水可能に形成されている。散水管２２は、その水を吐出する吐出口２２ａの中心が、例えば槽２０の径方向中心上に配置されている。槽２０の周壁部２１には、散水管２２に流体的に接続される配管が接続可能なフランジ２３が形成されている。
【００１８】
この配管は、次亜塩素酸ナトリウムが注入された原水を濾過槽１０に給水可能に形成されている。この配管は、井戸に接続される。この配管の中途部には、原水中の砂等の比較的大きい異物をこす砂こし器、この砂こし器の二次側に配置され、原水を揚水するポンプ、及び、薬液を注入する薬液注入手段が設けられる。
【００１９】
槽２０の下端部には集水管２４が設けられている。集水管２４は、槽２０内を流れた水を濾過槽１０の二次側に送水可能に形成されている。集水管２４の流入口２４ｂは、本実施形態では、一例として、砂利層３１内に配置されている。流入口２４ｂには、フィルタ２４ａが設けられている。フィルタ２４ａは、砂利３０及び濾過材４０の二次側への移動を防止可能に形成されている。
【００２０】
砂利層３１は、槽２０の内部の下方に配置されている。砂利層３１は、複数の砂利３０から形成されている。砂利層３１は、濾過材４０の槽２０の二次側への移動を防止する。
【００２１】
濾過層４１は、複数の濾過材４０から形成されている。濾過材４０は、粒形状である。濾過材４０は、散水管２２よりも下方の位置まで積層されている。濾過材４０は、薬液が注入された原水と接触することにより、その内部に原水のマンガンを捕集可能な機能を有している。濾過材４０は、劣化することにより、マンガンを捕集する機能が低下する。また、濾過層４１は、濾過材４０間に、薬液により固形状となった鉄を捕集する。
【００２２】
取水部５０は、濾過槽１０による濾過途中の水を槽２０の外部に取り出すことが可能に構成されている。取水部５０は、具体的には、砂利層３１及び濾過層４１の間から所定高さ位置において濾過槽１０内を流れる水の一部を、槽２０の外側まで取り出すことが可能に形成されている。
【００２３】
取水部５０は、槽２０の周壁部２１に設けられた流出口部５１、槽２０の内部に配置され、流出口部５１に接続された配管５２、及び、ストレーナ５４を有している。
【００２４】
流出口部５１は、周壁部２１を通して水を槽２０の外側に流出可能に形成されている。流出口部５１は、バルブ５５を有している。流出口部５１は、バルブ５５が開閉されることにより、水を槽２０の外側に選択的に排出する。バルブ５５は、例えば、手動で開閉可能に構成されている。バルブ５５を有する流出口部５１は、例えば蛇口である。
【００２５】
配管５２は、例えば、槽２０の径方向に沿って配置されている。また、配管５２は、例えば、水平方向に延びている。配管５２の一端の開口は、流出口部５１に接続されている。配管５２の他端の開口は、濾過層４１を流れる水の一部が流入可能な流入口５３となっている。
【００２６】
配管５２は、本実施形態では一例として、複数の管から形成されている。配管５２は、具体的には、管５２ａ、及び、管５２ａの端部に接続されたＬ字管５２ｂを有している。管５２ａの一端の開口は、流出口部５１に接続されている。管５２ａの他端は、Ｌ字管５２ｂに接続されている。Ｌ字管５２ｂの一端の開口は、流入口５３となっており、上方に向いている。
【００２７】
流入口５３は、例えば、上方に向いている。流入口５３は、槽２０の中心から外れた位置に配置されている。本実施形態では、一例として、流入口５３は、その形状が円形であり、かつ、その全体が槽２０の径方向の中心よりも周壁部２１の内面側に配置されている。すなわち、流入口５３内に、槽２０の中心線は配置されないこととなる。本実施形態では、流入口５３の位置は、一例として、その中心から槽２０の内面までの距離が槽２０の内径の半分未満の長さとなる位置である。
【００２８】
ストレーナ５４は、流入口５３に設けられている。ストレーナ５４は、水が流入口５３を通して配管５２内に流入することを可能とするとともに、濾過材４０が流入口５３を通して配管５２内に流入することを防止可能に形成されている。ストレーナ５４は、例えば、濾過材４０よりも細かい目を有する金網である。
【００２９】
ストレーナ５４は、本実施形態では、流入口５３よりも上方に配置されている。この為、本実施形態では、取水部５０による取水位置は、ストレーナ５４の上端の位置となる。例えば、ストレーナ５４が流入口５３内に配置され、ストレーナ５４の上端及び流入口５３の上端の上下方向の位置が同じ場合は、取水部５０による上下方向の取水位置は、流入口５３の位置となる。
【００３０】
次に、濾過装置の、濾過槽１０により原水を濾過し給水先に水を給水する運転時での濾過槽１０内の水の流れを説明する。ポンプにより井戸から揚水された原水は、散水管２２により濾過槽１０の内部の上方に散水される。散水された原水は、濾過層４１を流れる過程で、濾過材４０により不純物が捕集される。
【００３１】
具体的には、水に含まれる固形状となった鉄は、複数の濾過材４０間に捕集される。水に含まれるマンガンは、濾過材４０に触れることにより、濾過材４０に捕集される。この為、水に含まれるマンガンは、まず、濾過層４１の上部に配置された濾過材４０により多くが捕集される。この濾過層４１の作用により、濾過材４０の劣化は、濾過層４１の上部に配置された濾過材４０から下部に配置された濾過材４０に向けて進行することとなる。すなわち、濾過層４１の上部に配置された濾過材４０から寿命が尽きることとなる。
【００３２】
なお、ここで言う寿命が尽きるとは、交換を要する程度に劣化した状態である。交換を要する程度に劣化した状態とは、例えば任意に設定可能である。具体的には、水中の不純物濃度が所定の濃度以上である場合は、濾過材４０が交換を要する程度に劣化した状態であるとし、寿命が尽きていると判断することができる。この所定の濃度を任意に設定することにより、寿命が尽きた状態を任意に設定することができる。
【００３３】
濾過層４１を通過した水は、砂利層３１を通過し、集水管２４により濾過槽１０の二次側に送水される。
【００３４】
次に、濾過材４０の判断方法について、その一例を説明する。  
作業者は、定期的に取水部５０により取水し、その後速やかに、取水された水の不純物濃度を検出することにより、濾過材４０の判断を行う。例えば、作業者は、所定時間間隔ごとに取水し、その後速やかに、取水された水の不純物濃度を検出する。速やかに検出作業を行うことは、取水されたタイミングと、不純物濃度の検出する作業のタイミングが大きくずれることによる、濾過材４０の判断に誤りが生じることを防止する為である。
【００３５】
この所定の時間は、例えば、濾過層４１の上端から取水部５０による取水位置までに配置された複数の濾過材４０の寿命が尽き、かつ、取水部５０による取水位置から砂利層３１すなわち濾過層４１の下端までに配置された複数の濾過材４０の寿命が尽きていない状態から、取水部５０による取水位置から砂利層３１までに配置された複数の濾過材４０の寿命が尽きるまでの時間よりも短い時間とすることができる。取水部５０による取水位置とは、本実施形態では、ストレーナ５４の上端の位置となる。
【００３６】
作業者は、まず、濾過槽１０の運転中に、容器を流出口部５１の下方に配置する。容器は、適量の水を貯水可能なものが用いられる。作業者は、次に、流出口部５１のバルブ５５を開く。
【００３７】
流出口部５１のバルブ５５が開かれると、濾過槽１０内を流れる水の一部は、流入口５３を通って配管５２内に流入する。配管５２内に流入した水は、配管５２内を通って流出口部５１より流出し、容器内に貯水される。作業者は、適量の取水が完了すると、流出口部５１のバルブ５５を閉じる。
【００３８】
流出口部５１を通して取水された水は、濾過層４１の上端から取水部５０による取水位置までの間に配置された複数の濾過材４０により濾過された水の一部であり、かつ、取水部５０による取水位置から砂利層３１までに配置された濾過材４０によりさらに濾過される水の一部である。
【００３９】
すなわち、流出口部５１を通して取水された水は、濾過槽１０による濾過の途中で取水された水であり、その内部に含む不純物の濃度は濾過槽１０の二次側を流れる水の不純物の濃度よりも高い。
【００４０】
次に、作業者は、取水された水の不純物の濃度を、検査装置等を用いて検出する。作業者は、水の不純物濃度に基づいて、濾過層４１の上端から取水部５０による取水位置までの間に配置された複数の濾過材４０が、交換を要する程度に劣化したか否かを判断する。すなわち、作業者は、水の不純物濃度に基づいて、濾過層４１の上端から取水部５０による取水位置までの間に配置された複数の濾過材４０の寿命が尽きているか否かを判断する。
【００４１】
本実施形態では、作業者は、一例として、流出口部５１を通して取水された水のマンガンの濃度を検出し、検出されたマンガンの濃度により、濾過層４１の上端から取水部５０による取水位置までの間に配置された複数の濾過材４０の寿命が尽きているか否かを判断する。作業者は、例えば、検出されたマンガンの濃度が、所定の濃度以上であると、寿命が尽きていると判断する。
【００４２】
作業者は、濾過層４１の上端から取水部５０による取水位置までの間に配置された複数の濾過材４０の寿命が尽きていると判断すると、濾過材４０を交換する時期が近いと判断し、交換時期を予測することができる。濾過材４０の交換時期の予測について具体的に説明する。
【００４３】
上述の通り、濾過層４１の上部に配置された濾過材４０から寿命が尽きる。この為、取水部５０により取水された水により濾過層４１の上端から取水部５０による取水位置までの間に配置された濾過材４０の寿命が尽きていると判断した時点では、取水部５０による取水位置から砂利層３１までの間に配置された濾過材４０は、寿命が尽きていない。
【００４４】
この為、濾過層４１の上端から取水部５０による取水位置までに配置された複数の濾過材４０の寿命が尽きているとの判断がなされた時点においては、濾過材４０の交換時期となるまで、さらに、取水部５０による取水位置から砂利層３１までに配置された複数の濾過材４０の寿命が尽きるまでの時間がある。
【００４５】
濾過層４１の上端から取水部５０による取水位置までの間に配置された複数の濾過材４０の寿命が尽きているとの判断に用いられた水が取水されてから、取水部５０による取水位置から砂利層３１までの間に配置された複数の濾過材４０の寿命尽きるまでの時間は、取水部５０による取水位置から砂利層３１までの間に配置された複数の濾過材４０の量等により決定される。この時間は、例えば、試験により事前に得ることができる。
【００４６】
作業者は、取水部５０による取水位置から砂利層３１までに配置された複数の濾過材４０の寿命が尽きるまでの時間に基づいて、交換時期を予測することが可能となる。作業者は、交換時期を予測すると、この交換時期までに、濾過材４０の交換の準備をすることができる。
【００４７】
なお、取水部５０により取水するタイミングによっては、濾過層４１の上端から取水部５０による取水位置までの間に配置された濾過材４０の寿命が尽きているとの判断がされた時に、流入口５３より下方に配置された濾過材４０の一部の寿命が尽きている場合が生じる。
【００４８】
しかしながら、取水部５０により取水するタイミングを、例えば、濾過層４１の上端から取水部５０による取水位置までに配置された複数の濾過材４０の寿命が尽き、かつ、取水部５０による取水位置から砂利層３１までに配置された複数の濾過材４０が尽きていない状態から、取水部５０による取水位置から砂利層３１までに配置された複数の濾過材４０の寿命が尽きるまでの時間よりも短い時間間隔で実行することにより、濾過層４１の上端から取水部５０による取水位置までに配置された複数の濾過材４０の寿命が尽きていると判断されたときには、流入口から砂利層３１までに配置された複数の濾過材４０の少なくとも一部は寿命が尽きていない状態となる。
【００４９】
この為、作業者は、取水部５０により取水するタイミングを考慮して交換時期を予測することにより、槽２０内の濾過材４０の寿命が尽きる前に、濾過材４０を交換することができる。
【００５０】
このように構成された濾過槽１０によれば、取水部５０により濾過途中の水を取水できる。そして、濾過途中の水の不純物の濃度に基づいて、濾過材４０の交換時期を予測することができる。この為、濾過材４０の交換作業の準備時間を確保することができるので、濾過材４０の交換作業による作業者の負担を小さくすることができる。
【００５１】
さらに、流入口５３が槽２０の径方向の中心を外れた位置に配置されることにより、槽２０の径方向中心を外れた位置を流れる水が取水される。この為、槽２０内において、濾過層４１において水が比較的多く流れる部分を流れた水を取水することができる。これは、散水管２２により、散水された水の多くは、槽２０の中心から外れた位置を流れる傾向にある為である。
【００５２】
濾過層４１において水が多く流れる部分を流れた水を取水し、この水に基づいて濾過材４０の交換時期を予測することにより、濾過材４０の交換時期を高精度に予測することができる。
【００５３】
さらに、流入口５３は、槽２０の内面の近傍に配置されている。この為、配管５２が濾過材４０の交換作業を邪魔することがない。濾過材４０の交換作業として、槽２０内に収容された交換前の濾過材４０を、槽２０の上方からシャベル等の道具を用いて槽２０外に排出する作業、及び、槽２０の上方から新しい濾過材４０を槽２０内に収容する作業がある。この為、配管５２が槽２０の内面から槽２０の径方向の中心側まで延びていると、配管５２が濾過材４０の排出作業の邪魔となる。
【００５４】
しかしながら、本実施形態のように、流入口５３が、槽２０の内面の近傍に配置されることにより、配管５２が濾過材４０の排出作業の邪魔とならないので、濾過材４０の交換作業の効率を向上することができる。
【００５５】
さらに、取水部５０の流出口部５１にバルブ５５が設けられることにより、濾過材４０の交換時期の予測の為の作業時のみに取水することが可能となる。また、バルブ５５が手動で動作可能に形成されることにより、取水部５０の構成を簡素にすることができる。
【００５６】
さらに、流入口５３にストレーナ５４が設けられることにより、配管５２内へ濾過材４０が入り込むことを防止できる。また、配管５２内へ濾過材４０が入り込むことを防止可能であることにより配管５２が詰まることを防止できるので、取水できなくなるという事態の発生を防止できる。
【００５７】
なお、本実施形態では、濾過槽１０は、除鉄除マンガンを可能に構成されているが、これに限定されない。他の例では、濾過槽１０は、濾過材４０として活性炭を有する、活性炭濾過槽であってもよい。濾過槽１０が活性炭濾過槽である場合は、濾過槽１０は、塩素を含む水から塩素を除去可能となる。
【００５８】
濾過槽１０が活性炭濾過槽である場合は、活性炭により形成された濾過部の下端よりも上方の位置を流れる水を取水部５０により取水し、この取水された水の塩素濃度を検出するようにしてもよい。この場合においても、本実施形態と同様に、濾過材４０としての活性炭の交換時期を予測することが可能であり、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
また、本実施形態では、流入口５３は、一例として上方に向いているが、これに限定されない。他の例では、流入口５３は、重力方向に直交する水平方向に向いていてもよい。
【００６０】
また、本実施形態では、槽２０は、その上方から濾過材４０の交換作業を可能に形成されているが、これに限定されない。他の例では、槽２０は、その周壁部に形成された開口を通して、濾過材４０の交換作業を可能に形成されてもよい。
【００６１】
この場合、取水部５０の配管５２の流入口５３は、槽２０の中心を避けた位置に配置されることに限定されない。配管５２は、流入口５３が槽２０の中心に配置されてもよい。この場合は、配管５２は、槽２０の周壁部に形成された開口の近傍を避けた位置であって、濾過材４０の交換作業の邪魔をしない位置に配置されることが好ましい。
【００６２】
この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１０…濾過槽、２０…槽、２１…周壁部、４０…濾過材、４１…濾過層（濾過部）、５０…取水部、５１…流出口部、５２…配管、５３…流入口。
【図１】
2018023953.tif 000003