(57)【要約】【課題】容器内の空間をより有効に利用しつつ小型化を図ることが可能な濾過器を提供する。【解決手段】濾過器２２は、上下方向に延在する容器２１０と、容器２１０内に堆積された濾材２２１を有し、被濾過水を上から下に通過させることで濾過水を生成する濾過部２２０と、を備える。また、濾過器３０は、濾材２２１の侵入を抑制しつつ濾過水の通過を許容する連通路２３１ａが形成され、濾過部２２０の下部に置かれた状態で容器２１０の内底面２１３ａ上に配置される多孔体２３０と、多孔体２３０内に配置された集水口２４１から濾過水を集水する集水部２４０と、を備える。また、容器２１０の内底面２１３ａが下側に突出する湾曲面２１３ｂを有しており、多孔体２３０が湾曲面２１３ｂに沿って配置されている。そして、濾過部２２０の下面２２０ａが湾曲面２１３ｂに向けて湾曲している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に延在する容器と、
前記容器内に堆積された濾材を有し、被濾過水を上から下に通過させることで濾過水を生成する濾過部と、
前記濾材の侵入を抑制しつつ前記濾過水の通過を許容する連通路が形成され、前記濾過部の下部に置かれた状態で前記容器の内底面上に配置される多孔体と、
前記多孔体内に配置された集水口から前記濾過水を集水する集水部と、
を備え、
前記容器の内底面が下側に突出する湾曲面を有しており、
前記多孔体が前記湾曲面に沿って配置されており、
前記濾過部の下面が前記湾曲面に向けて湾曲していることを特徴とする濾過器。
【請求項２】
前記多孔体は、平面視で前記内底面の全面を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の濾過器。
【請求項３】
前記多孔体がシート状をしていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の濾過器。
【請求項４】
前記多孔体が、樹脂繊維を結合させた三次元の樹脂繊維構造体であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の濾過器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被濾過水を通過させて濾過する濾過器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、濾過器として、容器の底部に砂利を堆積させることで形成した砂利部と、砂利部の上部に、粒状の濾材を堆積させることで形成した濾過部と、を備えるものがある。
【０００３】
また、小型化を図ることが可能な濾過器として、特許文献１に記載の濾過器が提案されている。
【０００４】
この特許文献１では、通水孔が形成された平板状の分離板によって容器内を上下の空間に分割し、分離板の上に形成された上部空間に濾過部を形成している。こうすることで、分離板の下方に形成された下部空間への濾材の侵入を抑制しつつ濾過水の侵入を許容できるようにしている。そして、下部空間に侵入した濾過水が、下部空間内に配置された集水口から集水管内に導入されるようになっている。このように、砂利をなくした構成とすれば、下部空間の容積を砂利部が占める容積よりも小さくすることができるため、濾過器の小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５３７８３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、濾材が配置される容器は、一般的に、濾過器の使用時にかかる水圧による容器の破損を抑制できるように、内部にかかる応力をより分散させることが可能な形状をしている。具体的には、容器の底部を、下側に凸となるように湾曲させた形状としている。
【０００７】
そのため、上記特許文献１の濾過器のように平板状の分離板を用いた構成では、湾曲した底部よりも上方に分離板を配置させる必要があり、湾曲した底部にデッドスペースが形成されてしまう。
【０００８】
このように、上記特許文献１の構成では、容器内の空間を有効利用することができず、濾過器のさらなる小型化を図り難かった。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、容器内の空間をより有効に利用しつつ小型化を図ることが可能な濾過器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の態様にかかる濾過器は、上下方向に延在する容器と、前記容器内に堆積された濾材を有し、被濾過水を上から下に通過させることで濾過水を生成する濾過部と、を備える。また、濾過器は、前記濾材の侵入を抑制しつつ前記濾過水の通過を許容する連通路が形成され、前記濾過部の下部に置かれた状態で前記容器の内底面上に配置される多孔体と、前記多孔体内に配置された集水口から前記濾過水を集水する集水部と、を備える。また、前記容器の内底面が下側に突出する湾曲面を有しており、前記多孔体が前記湾曲面に沿って配置されている。そして、前記濾過部の下面が前記湾曲面に向けて湾曲している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、容器内の空間をより有効に利用しつつ小型化を図ることが可能な濾過器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】水浄化システムの一例を模式的に示す図であって、（ａ）は水浄化装置と貯水タンクを組み合わせた水浄化システムを示す概略図、（ｂ）は水浄化装置の構成を示す概略図である。
【図２】濾過器の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】多孔体を模式的に示す斜視図である。
【図４】多孔体を構成する樹脂繊維を模式的に示す図であって、（ａ）は樹脂繊維の結合状態を模式的に示す斜視図、（ｂ）は樹脂繊維の先端を拡大して示す斜視図である。
【図５】多孔体を構成する樹脂繊維の他の例を模式的に示す斜視図である。
【図６】中空の樹脂繊維を用いて形成した多孔体と中実の樹脂繊維を用いた多孔体の圧縮率と硬さの関係を模式的に示すグラフである。
【図７】整流部を有する濾過器の一例を模式的に示す断面図である。
【図８】整流部を有する濾過器の他の例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本実施形態にかかる濾過器について図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、濾過器として、被処理水中の鉄成分の除去を行うことが可能な水浄化システムの水浄化装置で用いられるものを例示する。また、本明細書において、水浄化システムで水質が改善される、井戸、河川若しくは池等の水源から汲み出した水または雨水を「原水」という。そして、水質が改善されて浄化された原水を「浄水」という。
【００１４】
本実施形態にかかる水浄化システム１０は、図１（ａ）に示すように、被処理水である原水（井水）を浄化する水浄化装置２０と、水浄化装置２０によって浄化された水を貯留する貯水タンク１１と、を備えている。
【００１５】
また、水浄化システム１０は、一端（上流端）から流入させた原水を他端（下流端）から流出させる第一配管１２を備えており、この第一配管１２の途中に水浄化装置２０が接続されている。本実施形態では、第一配管１２の一端を原水に浸かった状態とすることで、一端から原水を第一配管１２内に導入されるようにしている。また、第一配管１２の他端を貯水タンク１１の上部に接続することで、水浄化装置２０によって浄化された水を貯水タンク１１内に導出させるようにしている。
【００１６】
貯水タンク１１は、図１（ａ）に示すように、建物１の屋根２に設置されている。この貯水タンク１１は、水浄化装置２０によって浄化された水を貯留できる構成をしていればよく、その構造や材質は特に限定されるものではない。また、貯水タンク１１の容量も特に限定されるものではなく、例えば、３００Ｌ〜２０００Ｌとすることができる。
【００１７】
また、第一配管１２の途中（水浄化装置２０よりも上流側）には、原水を汲み上げるための汲水ポンプ１３が設置されている。この汲水ポンプ１３は、原水を汲み上げ、水浄化装置２０を通じて貯水タンク１１まで送水することができるものであればよく、種類等も特に限定されるものではない。例えば、圧力スイッチを内蔵した自動ポンプを汲水ポンプ１３として用いることができる。具体的には、汲水ポンプ１３を、後述する開閉弁１２ｃおよび開閉弁２１ｃの少なくとも一方が開いたときに作動するような構成とすることができる。なお、汲水ポンプ１３は、貯水タンク１１の天井面に貯留水の水位を検知するための水位センサを設け、水位センサの出力に応じて作動するような構成とすることも可能である。
【００１８】
水浄化装置２０は、図１（ｂ）に示すように、第一配管１２の汲水ポンプ１３よりも下流に配置されて、原水を酸化処理する固形薬剤溶解器２１と、固形薬剤溶解器２１によって酸化処理された一次処理水を濾過する濾過器２２と、を備えている。
【００１９】
固形薬剤溶解器２１は、固体の塩素系薬剤（図示せず）と、塩素系薬剤を内部に保持する固形薬剤保持具２１ａと、固形薬剤保持具２１ａを第一配管１２に接続するバイパス配管２１ｂと、を備えている。そして、固形薬剤保持具２１ａの上流側におけるバイパス配管２１ｂには、汲水ポンプ１３により汲み上げられた原水の流量を調整する流量調整機構としての開閉弁２１ｃが設けられている。さらに、第一配管１２とバイパス配管２１ｂとの接続部１２ａ，１２ｂの間における第一配管１２にも、原水の流量を調整する開閉弁１２ｃが設けられている。
【００２０】
固体の塩素系薬剤は、原水中の鉄イオンに対し酸化作用を生じさせるものである。具体的には、塩素系薬剤によって、二価の鉄イオンは三価の鉄イオンに酸化され、さらに不溶性の水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）となる。このような塩素系薬剤は特に限定されず、例えば次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウムおよび塩素化イソシアヌル酸からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。次亜塩素酸カルシウムとしては、さらし粉（有効塩素３０％）および高度さらし粉（有効塩素７０％）の少なくとも一つを用いることができる。塩素化イソシアヌル酸としては、トリクロロイソシアヌル酸ナトリウム、トリクロロイソシアヌル酸カリウム、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、及びジクロロイソシアヌル酸カリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。なお、固形薬剤溶解器２１において、塩素系薬剤は、徐々に原水に溶解するように錠剤状に固めたもの用いることが好ましい。固形薬剤溶解器２１としては、例えば特表平６−５０１４１８号公報に記載の薬品供給装置を用いることができる。
【００２１】
なお、固形薬剤溶解器２１に替えて、次亜塩素酸ナトリウム水溶液などの塩素系薬剤を投入する液体薬剤供給器を用いることも可能である。
【００２２】
また、濾過器２２は、図１（ｂ）に示すように、第一配管１２の固形薬剤溶解器２１よりも下流に配置されている。この濾過器２２は、固形薬剤溶解器２１によって原水中の鉄イオンを水酸化鉄として析出させた一次処理水から、水酸化鉄を除去するものである。このような濾過器２２は、通常、容器内部に水酸化鉄を除去するための濾材を備えている。本実施形態にかかる濾過器２２では、濾材２２１として、水和二酸化マンガンをコートしたマンガン砂を用いている。このように、水酸化鉄を除去するための濾材としてマンガン砂を用いるようにすれば、一次処理水中に存在する水酸化鉄だけでなく、マンガンも除去することが可能となる。
【００２３】
本実施形態では、この濾過器２２により濾過された二次処理水が貯水タンク１１内に貯留されている。なお、濾過器２２に流入させる一次処理水の流量は、５〜５０Ｌ／分程度となるように設定するのが好ましい。
【００２４】
さらに、水浄化システム１０は、一端（上流端）が貯水タンク１１の下部に接続され、他端（下流端）が建物１の内部の蛇口などに接続される第二配管１４を備えている。このように、本実施形態にかかる水浄化システム１０では、第二配管１４を介して、貯水タンク１１内に貯水された二次処理水が第二配管１４を介して蛇口などから供給されるようにしている。
【００２５】
また、本実施形態にかかる水浄化システム１０では、図１（ａ）に示すように、貯水タンク１１の下流側に設けられ、被処理水（二次処理水）に含まれる過剰な塩素を除去する塩素除去手段３０を備えている。具体的には、第二配管１４の途中（貯水タンク１１よりも下流かつ蛇口などよりも上流）に塩素除去手段３０を接続している。この塩素除去手段３０としては、例えば、容器の内部に濾材としての活性炭を堆積させたものを使用することができる。なお、塩素除去手段３０を第一配管１２の濾過器２２よりも下流側に設け、過剰な塩素が除去された処理水を貯水タンク１１内に貯留させるようにしてもよい。また、塩素除去手段３０を用いない水浄化システムとすることも可能である。
【００２６】
次に、本実施形態の水浄化システム１０を用いて原水を浄化する方法について説明する。水浄化システム１０では、まずバイパス配管２１ｂに設けられた開閉弁２１ｃを開状態とし、第一配管１２に設けられた開閉弁１２ｃを閉状態とする。そして、汲水ポンプ１３により、原水である井水を汲み上げる。
【００２７】
汲み上げられた原水は、第一配管１２、接続部１２ａおよびバイパス配管２１ｂを通過して、固形薬剤保持具２１ａの内部に到達し、錠剤状の塩素系薬剤と接触する。それにより塩素系薬剤が原水に溶解し、反応式（１）に示すように、原水中の二価の鉄が不溶性の水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）に酸化される。なお、地下水の場合には、鉄が炭酸水素鉄（Ｆｅ（ＨＣＯ３）２）の状態で溶解している場合があるが、反応式（２）に示すように、塩素系薬剤により酸化されて不溶性の水酸化鉄となる。
２Ｆｅ２＋＋Ｃｌ２＋６Ｈ２Ｏ→２Ｆｅ（ＯＨ）３＋６Ｈ＋＋２Ｃｌ−  （１）
２Ｆｅ（ＨＣＯ３）２＋Ｃｌ２＋２Ｈ２Ｏ→２Ｆｅ（ＯＨ）３＋４ＣＯ２＋２ＨＣｌ  （２）
【００２８】
固形薬剤溶解器２１によって酸化処理された一次処理水は、接続部１２ｂおよび第一配管１２を通過して、濾過器２２に到達する。この際、一次処理水に存在する不溶性の水酸化鉄は、濾材２２１の間を通過することによって濾過されて除去される。また、本実施形態では、濾過器２２の濾材２２１として、水和二酸化マンガン（ＭｎＯ２・Ｈ２Ｏ）をコートしたマンガン砂を用いているため、一次処理水に溶存しているマンガンイオン（Ｍｎ２＋）も除去される。つまり、一次処理水中のマンガンイオンは、反応式（３）に示すように、マンガン砂の表面に担持されている水和二酸化マンガンを触媒として塩素により速やかに酸化されて水和二酸化マンガンとなり、マンガン砂により除去される。
Ｍｎ２＋＋ＭｎＯ２・Ｈ２Ｏ＋Ｃｌ２＋３Ｈ２Ｏ
→２ＭｎＯ２・Ｈ２Ｏ＋４Ｈ＋＋２Ｃｌ−  （３）
【００２９】
濾過器２２によって濾過処理された二次処理水は、第一配管１２を通じて貯水タンク１１に貯留される。そして、貯留された二次処理水は、第二配管１４を通過して塩素除去手段３０に到達する。塩素除去手段３０では、以下の反応式（４）に示すように、二次処理水に溶存する余剰の塩素を活性炭により除去する。
２ＮａＣＬＯ＋Ｃ（活性炭）→２ＮａＣＬ＋ＣＯ２  （４）
【００３０】
塩素除去手段３０により脱塩素処理された三次処理水（浄水）は第二配管１４を通過して、蛇口等に到達する。このように、固形薬剤溶解器２１および濾過器２２からなる水浄化装置２０、並びに塩素除去手段３０により浄化された水は、ユーザーによって生活用水として使用される。
【００３１】
次に、本実施形態の水浄化システム１０で用いられる濾過器２２の具体的な構成について説明する。なお、以下で説明する被濾過水は、上記の水浄化システム１０で説明した一次処理水に相当するものであり、濾過水は二次処理水に相当するものである。
【００３２】
濾過器２２は、図２に示すように、上下方向に延在した状態（上下に細長い状態）で配置される容器２１０を備えている。また、この容器２１０内には、被濾過水を上から下に通過させることで濾過水を生成する濾過部２２０が配置されている。さらに、容器２１０内の中央には、円筒状の集水管（集水部）２４０が、濾過部２２０を上下方向に貫通するように配置されており、濾過部２２０よりも下方の空間に臨む集水口２４１から集水管２４０内に濾過水が集水されるようになっている。そして、集水管２４０内に集水された濾過水は、後述する流出口２５２を通って外部（上記水浄化システム１０では第一配管１２）に流出されるようになっている。
【００３３】
このように、本実施形態にかかる濾過器２２は、容器２１０の上部から流入させた被濾過水を下方に流し、濾過部２２０を通過させることで濾過水を生成するものである。そして、濾過部２２０を通過させることで生成された濾過水を集水管２４０内に導入させて下から上に流し、流出口２５２から容器２１０の外部に流出させるものである。
【００３４】
したがって、濾過器２２の使用時には、容器２１０の内部には比較的大きな水圧がかかることとなる。
【００３５】
そこで、本実施形態では、容器２１０の形状を、内部にかかる応力をより分散させることが可能な形状とし、濾過器２２の使用時にかかる水圧による容器２１０の破損を抑制できるようにしている。
【００３６】
具体的には、容器２１０は、上下方向に貫通する略円筒状の側壁部２１２と、側壁部２１２の上端に連設される略半球状の天壁２１１と、側壁部２１２の下端に連設される略半球状の底壁２１３と、を備えている。こうすることで、滑らかに連続する曲面で容器２１０の内面が形成されるようにし、容器２１０内の一部分に応力が集中してしまうのが抑制されるようにしている。
【００３７】
このとき、容器２１０の内底面（略半球状の底壁２１３の内面）２１３ａには、下側に突出する湾曲面２１３ｂが形成されることとなる。本実施形態では、内底面２１３ａの全体（全面）が湾曲面２１３ｂとなっている。
【００３８】
なお、内底面２１３ａの全体を湾曲させる必要はなく、内底面２１３ａの一部が湾曲した湾曲面２１３ｂとなるようにしてもよい。例えば、中心部分を最下端に位置する平坦面とし、この平坦面の外周端と側壁部２１２の内面の下端とを滑らかに連続させる湾曲面とすることで、外周に湾曲面２１３ｂを有する内底面（平坦面および湾曲面）２１３ａとすることも可能である。また、湾曲面２１３ｂは、球面状の湾曲面に限定されるものではなく、例えば紡錘状の湾曲面等とすることが可能である。
【００３９】
濾過部２２０は、容器２１０の内部空間に粒状の濾材２２１を堆積させることで形成されており、被濾過水が濾材２２１の間を通過することによって、被濾過水に存在する不溶性の水酸化鉄が濾過されて除去されるようにしている。また、被濾過水を濾材２２１に接触させながら濾過部２２０を通過させることで、被濾過水に溶存するマンガンイオンが除去されるようにしている。
【００４０】
このように、本実施形態では、粒状の濾材２２１を堆積させることで濾過部２２０を形成しているため、円筒状の集水管２４０の下端開口を集水口２４１としただけでは、粒状の濾材２２１が集水管２４０内に流入してしまう。そのため、集水管２４０の下端にスリット状の長孔が複数設けられたスクリーン部を設けるのが好ましい。
【００４１】
しかしながら、濾過部２２０内に直接スクリーン部を設けると、濾材２２１によりスクリーン部の長孔が目詰まりしてしまうおそれがある。そのため、従来は、砂利を用いることで、粒状の濾材の集水管内への流入やスクリーン部の長孔の目詰まりを抑制していた。具体的には、容器の底部に砂利を敷き詰めることで砂利部を形成し、砂利部の上部に粒状の濾材を堆積させることで濾過部を形成していた。そして、スクリーン部が砂利部内に配置されるように集水管の下端を突き刺したような構成としていた。このように、濾過部で濾過された濾過水が砂利部を介して集水管内に流入されるようにすることで、濾材が集水管内に流入してしまうことや、濾材によりスクリーン部の長孔が目詰まりしてしまうことが抑制されるようにしていた。
【００４２】
しかしながら、上記のような構成をした濾過器では、スクリーン部の長さ以上の厚みをもつように砂利を敷き詰める必要がある。そのため、上記のような構成をした濾過器において、容器の小型化を図った場合には、容器中に占める砂利部の割合が大きくなってしまう。すなわち、容器内において濾過部を形成することができる容積が小さくなってしまう。したがって、砂利部の上に濾過部を堆積させる構成では、濾過部による水処理能力（濾過性能）の低下を抑制しながらの小型化には限度があった。
【００４３】
そのため、上記先行技術文献で例示したように、砂利をなくした構成とした濾過器が提案されている。この先行技術文献で例示した濾過器では、平板状の分離板を用いることで濾過装置の小型化を図っている。
【００４４】
しかしながら、濾過器で用いられる容器は、一般的に、底部が湾曲した形状をしている。したがって、このような容器を用いて、被濾過水を濾過部全体にほぼ均等に行き亘らせつつ、濾材の集水管への侵入を抑制するためには、湾曲した底部よりも上方に分離板を配置させる必要がある。そのため、上記先行技術文献で例示した濾過器では、湾曲した底部にデッドスペースが形成されてしまう。
【００４５】
このように、上記先行技術文献で例示した濾過器の構成では、容器内の空間を有効利用することができず、濾過器のさらなる小型化を図り難かった。
【００４６】
そこで、本実施形態では、水処理能力（濾過性能）の低下を抑制しつつ、濾過器２２のさらなる小型化を図ることができるようにした。
【００４７】
具体的には、濾過部２２０の下部に、粒状の濾材２２１の侵入を抑制しつつ濾過部２２０で濾過された濾過水の通過を許容する連通路２３１ａが形成された多孔体が配置されるようにした。そして、集水管２４０の集水部２４１が多孔体内に配置されるようにし、濾過部２２０で濾過された濾過水が、多孔体内に形成された連通路２３１ａを通って集水管２４０内に流入されるようにした。
【００４８】
この多孔体は、上述した連通路２３１ａが形成されているものであればよく、その構造や材質は特に限定されるものではない。本実施形態では、多孔体として、略矩形のシート状に形成された三次元の樹脂繊維構造体２３０を例示している（図３参照）。
【００４９】
三次元の樹脂繊維構造体２３０としては、例えば、図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、三次元的にランダムに屈曲させた樹脂繊維２３１を複数結合させることで形成された構造体（三次元立体網状体）をあげることができる。なお、樹脂繊維２３１は、様々な樹脂で形成することができ、例えば、ポリエステルを用いて形成することができる。
【００５０】
このように、三次元立体網状体となるように形成された三次元の樹脂繊維構造体２３０の内部には、三次元のランダム方向に連通する空洞が形成されることとなる。そして、この空洞が粒状の濾材２２１の侵入を抑制しつつ濾過部２２０で濾過された濾過水の通過を許容する連通路２３１ａとなっている。
【００５１】
したがって、本実施形態では、三次元立体網状体を形成する際に、粒状の濾材２２１の侵入を抑制しつつ濾過部２２０で濾過された濾過水の通過を許容する程度の大きさの連通路２３１ａが形成されるようにしている。さらに、連通路２３１ａの大きさは、粒状の濾材２２１によって目詰まりしてしまうのを抑制できるようにするのが好ましい。具体的には、濾材２２１の粒径（少なくとも濾過部２２０の下部に堆積される濾材２２１の平均粒径）の１倍程度から１０倍程度の大きさの連通路２３１ａが形成されるようにするのが好ましい。
【００５２】
そして、上記のような三次元立体網状体を略矩形のシート状（厚さが略一定となる矩形板状）となるように形成したものを多孔体としている。なお、三次元立体網状体を円板状に形成したものを多孔体とすることも可能である。
【００５３】
このとき、三次元の樹脂繊維構造体２３０の厚さが、２ｃｍ以上〜１０ｃｍ以下となるようにするのが好ましい。三次元の樹脂繊維構造体２３０の厚さを２ｃｍよりも薄くすると、集水管２４０の近傍（濾過部２２０の中央部付近）に水が集中的に流れるショートパスが形成されるおそれがある。一方、三次元の樹脂繊維構造体２３０の厚さを１０ｃｍよりも厚くすると、後述する逆洗浄がしにくくなってしまう。したがって、このような問題が生じないようにするためには、厚さが２ｃｍ以上〜１０ｃｍ以下となるシート状に形成された三次元の樹脂繊維構造体２３０を用いるのが好ましい。
【００５４】
さらに、本実施形態では、シート状に形成された三次元の樹脂繊維構造体２３０は、可撓性を有するように形成されている。
【００５５】
そして、このような三次元の樹脂繊維構造体２３０を容器２１０の下部（底壁２１３の内底面２１３ａ上）に配置している。さらに、容器２１０の下部に三次元の樹脂繊維構造体２３０を配置した状態で、三次元の樹脂繊維構造体２３０の上に粒状の濾材２２１を堆積させるようにしている。なお、集水管２４０は、三次元の樹脂繊維構造体２３０の上に粒状の濾材２２１を堆積させる前に、容器２１０内に配置させることが可能である。また、濾材２２１を堆積させた後（濾過部２２０を形成した後）に集水管２４０を容器２１０内に配置させることも可能である。集水管２４０の容器２１０内への配置は、例えば、集水管２４０の下端を三次元の樹脂繊維構造体２３０に上から突き刺し、集水口２４１となる集水管２４０の下端開口を三次元の樹脂繊維構造体２３０の連通路２３１ａに臨ませることで行うことができる。
【００５６】
また、上述したように、三次元の樹脂繊維構造体２３０は可撓性を有している。そのため、三次元の樹脂繊維構造体２３０を容器２１０の下部に配置し、その上に粒状の濾材２２１を堆積させると、粒状の濾材２２１の重みで、三次元の樹脂繊維構造体２３０が撓むこととなる。このとき、三次元の樹脂繊維構造体２３０は、容器２１０の内底面２１３ａの形状（湾曲面２１３ｂを有する内底面２１３ａの形状）に沿うように撓み、下面が内底面２１３ａに接触することとなる。
【００５７】
このように、三次元の樹脂繊維構造体２３０が撓むと、その上部に下方に凸となる空間（湾曲面２１３ｂに沿うように湾曲した空間）が形成され、この空間にも濾材２２１が堆積されることとなる。したがって、図２に示すように、幅狭となる容器２１０の底部にも濾材２２１が存在することとなって、濾過部２２０の下面２２０ａが湾曲面２１３ｂに向けて湾曲することとなる。
【００５８】
ところで、濾過部２２０は通水抵抗が比較的大きく、水が流れにくくなっている。一方、多孔体（三次元の樹脂繊維構造体２３０）は、通水抵抗が比較的低く、水が流れやすくなっている。そのため、濾過部２２０の下面２２０ａの中央のみに多孔体を配置すると、濾過部２２０内を流れる水が中央の多孔体に向けて流れてしまい、集水管２４０の近傍（濾過部２２０の中央部付近）に水が集中的に流れるショートパスが形成されてしまうおそれがある。
【００５９】
そこで、本実施形態では、三次元の樹脂繊維構造体２３０の上に粒状の濾材２２１を堆積させた状態における平面視で、内底面２１３ａの全面が三次元の樹脂繊維構造体２３０により覆われるようにしている。すなわち、水が流れにくい濾過部２２０の下面２２０ａの全面に、水が流れやすい多孔体（三次元の樹脂繊維構造体２３０）が配置されるようにしている。こうすれば、濾過部２２０内を流れる水の流路を上から下に向かわせることが可能となって、被濾過水が濾過部２２０の外周部を流れにくくなってしまうことを抑制することができる。その結果、集水管２４０の近傍（濾過部２２０の中央部付近）に水が集中的に流れるショートパスが形成されてしまうことを抑制することができ、被濾過水を濾過部２２０の全体により均等に行き亘らせることができるようになる。
【００６０】
なお、濾過器２２は、三次元の樹脂繊維構造体２３０の上に濾過部２２０を載置した状態で上から下に被濾過水を流すことで、濾過水を生成する装置である。したがって、濾過器２２の使用時には、三次元の樹脂繊維構造体２３０には濾過部２２０の荷重および被濾過水による水圧がかかることとなる。そのため、三次元の樹脂繊維構造体２３０の強度が弱い（硬さが柔らかい）と、濾過器２２の使用時に、連通路２３１ａが潰れて濾過水の流れが阻害されてしまうおそれがある。したがって、潰れによる濾過水の流れの阻害を抑制するためには、三次元の樹脂繊維構造体２３０の強度（硬さ）をより高めるようにするのが好ましい。
【００６１】
具体的には、図４に示すように、中空の樹脂繊維２３１を用いて三次元の樹脂繊維構造体２３０を形成することが考えられる。このように、中空の樹脂繊維２３１を用いると、同一の重量で圧縮率（空隙率）が同じ場合には、中実の樹脂繊維２３１を用いた場合よりも、三次元の樹脂繊維構造体２３０の硬さが硬くなることが知られている（図６参照）。
【００６２】
したがって、中空の樹脂繊維２３１を用いて三次元の樹脂繊維構造体２３０を形成すれば、中実の樹脂繊維２３１を用いて形成した三次元の樹脂繊維構造体２３０よりも強度が高くなるため、より長期の使用に耐えることができるようになる。
【００６３】
なお、若干強度が落ちることになるが、中実の樹脂繊維２３１で形成した三次元の樹脂繊維構造体２３０を多孔体として用いることも可能である。
【００６４】
上述した三次元の樹脂繊維構造体２３０は、例えば、東洋紡株式会社製のブレスエアー（登録商標）や旭化成株式会社製のサランロック（登録商標）等の素材を用いて形成することができる。
【００６５】
なお、シート状に形成された三次元の樹脂繊維構造体２３０を粒状の濾材２２１により撓ませるのではなく、予め容器２１０の底部（内底面２３１ａ）と同じ形状となるように成型したものを多孔体として用いることも可能である。
【００６６】
さらに、本実施形態では、濾過器２２が、流路切替弁（図示せず）が設けられた蓋部２５０を備えており、この蓋部２５０が容器２１０の上端に設けられている。
【００６７】
蓋部２５０は、第一配管１２の上流側が接続され、固形薬剤溶解器２１によって酸化処理された一次処理水（被濾過水）が通過する流入口２５１と、集水管２４０と連通し、第一配管１２の下流側が接続された流出口２５２と、を備えている。さらに、本実施形態では、蓋部２５０は、逆流洗浄した水を排出する排出口２５３を備えている。そして、流入口２５１を有する流入管２５４を容器２１０の天壁２１１に形成された開口２１１ａに嵌め込むことで、蓋部２５０を容器２１０の上端に取り付けている。こうすることで、容器２１０内に導入された被濾過水が濾過部２２０の上面２２０ｂから濾過部２２０内に導入されるようにしている。
【００６８】
なお、図示せぬ流路切替弁は、被濾過水が流入口２５１から流出口２５２へ向かう順方向Ｘに流れる状態と、流入口２５１から排出口２５３へ向かう逆方向Ｙに流れる状態とを切り替えるものである。
【００６９】
本実施形態では、順方向Ｘの流れとなるように流路切替弁が切り替えられた場合には、被濾過水が、流入口２５１、濾過部２２０、三次元の樹脂繊維構造体２３０、集水管２４０、流出口２５２の順番で流れるようにしている。一方、逆方向Ｙとなるように流路切替弁が切り替えられた場合には、被濾過水が、流入口２５１、集水管２４０、三次元の樹脂繊維構造体２３０、濾過部２２０、排出口２５３の順番で流れるようにしている。
【００７０】
なお、排出口２５３は、被濾過水が逆方向Ｙに流れる状態において濾過部２２０の下流となる位置に設けられており、この排出口２５３から被濾過水が外部へ排出されるようになっている。したがって、本実施形態にかかる濾過器２２は、流路切替弁を切り替えることによって、被濾過水を順方向Ｘに流して濾材２２１により濾過処理を行うことができるようになっている。さらに、流路切替弁を切り替えることによって、被濾過水を逆方向Ｙに流して濾材２２１（濾過部２２０）を逆流洗浄することもできるようになっている。
【００７１】
なお、濾過器２２に替えて、図７に示す濾過器２２Ａを用いることも可能である。
【００７２】
図７に示す濾過器２２Ａは、容器２１０の上部に設けられた整流部２６０Ａを備えている。この整流部２６０Ａは、容器２１０内に導入された被濾過水が濾過部２２０の上面２２０ｂ全体により均一に行き亘るように拡散させる機能を有している。
【００７３】
図７では、天壁２１１に形成された開口２１１ａを、上述した三次元の樹脂繊維構造体２３０で覆うことで、整流部２６０Ａを形成している。したがって、開口２１１ａに接続された流入管２５４を通って容器２１０内に導入された被濾過水は、三次元の樹脂繊維構造体２３０に形成された連通路２３１ａを通って、濾過部２２０の上面２２０ｂに落とされることとなる。この連通路２３１ａは、上述したように、三次元のランダム方向に連通するように形成されているため、被濾過水を濾過部２２０の上面２２０ｂ全体により均一に行き亘らせることができる。こうすれば、濾過部２２０を通過する被濾過水の線速度を低くすることができるようになる。
【００７４】
さらに、三次元の樹脂繊維構造体２３０で整流部２６０Ａを形成すれば、開口２１１ａから濾過部２２０へと流れる流路を複数回屈曲させることができるため、濾過部２２０を通過する被濾過水の線速度をより低くすることができる。こうすることで、濾過部２２０をより有効に利用することができ、濾過性能をより高めることができるようになる。また、濾過部２２０を通過する被濾過水の線速度を低くすることで、濾過部２２０内を流れる被濾過水の滞留時間が長くなるため、濾過部２２０による濾過性能をより一層高めることができるようになる。
【００７５】
また、図８に示す濾過器２２Ｂを用いることも可能である。
【００７６】
図８に示す濾過器２２Ｂも、容器２１０の上部に設けられた整流部２６０Ｂを備えている。この整流部２６０Ｂも、容器２１０内に導入された被濾過水が濾過部２２０の上面２２０ｂ全体により均一に行き亘るように拡散させる機能を有している。
【００７７】
図８では、天壁２１１に形成された開口２１１ａを、スリット状の長孔２７１が複数設けられたキャップ２７０で覆うことで、整流部２６０Ｂを形成している。したがって、開口２１１ａに接続された流入管２５４を通って容器２１０内に導入された被濾過水は、キャップ２７０に形成されたスリット状の長孔２７１を通って、濾過部２２０の上面２２０ｂに落とされることとなる。
【００７８】
このような整流部２６０Ｂを設けることでも、整流部２６０Ｂを設けない場合と較べて、容器２１０内に導入された被濾過水を、濾過部２２０の上面２２０ｂ全体により均一に行き亘らせることができるようになる。ただし、図７に示すように、三次元の樹脂繊維構造体２３０で整流部２６０Ｂを形成したほうが、被濾過水を、濾過部２２０の上面２２０ｂ全体により均一に行き亘らせることができるため、図７に示す構成とするのが好ましい。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態にかかる濾過器２２，２２Ａ，２２Ｂは、上下方向に延在する容器２１０を備えている。また、濾過器２２，２２Ａ，２２Ｂは、容器２１０内に堆積された粒状の濾材２２１を有し、一次処理水（被濾過水）を上から下に通過させることで二次処理水（濾過水）を生成する濾過部２２０を備えている。さらに、粒状の濾材２２１の侵入を抑制しつつ二次処理水の通過を許容する連通路２３１ａが形成され、濾過部２２０の下部に置かれた状態で容器２１０の内底面２１３ａ上に配置される三次元の樹脂繊維構造体（多孔体）２３０を備えている。そして、三次元の樹脂繊維構造体２３０内に配置された集水口２４１から二次処理水を集水する集水管（集水部）２４０を備えている。
【００８０】
また、容器２１０の内底面２１３ａが下側に突出する湾曲面２１３ｂを有しており、三次元の樹脂繊維構造体２３０が湾曲面２１３ｂに沿って配置されている。そして、濾過部２２０の下面２２０ａが湾曲面２１３ｂに向けて湾曲している。
【００８１】
こうすれば、幅狭となる容器２１０の底部にも濾材（粒状の濾材２２１）を存在させることができる。すなわち、平板状の分離板を用いた構成ではデッドスペースとなってしまう容器２１０の底部にも濾材２２１を存在させることができる。そして、幅狭となる容器２１０の底部を濾材２２１が堆積される空間として有効利用することで、濾過部２２０による水処理能力（濾過性能）の低下を抑制しながら、容器２１０の小型化を図ることができる。
【００８２】
また、三次元の樹脂繊維構造体２３０内に集水口２４１が配置されるようにすれば、集水管２４０の先端にスクリーン部等の部材を取り付ける必要がなくなる。すなわち、集水管２４０の下端開口を集水口２４１としても、濾材２２１の集水管２４０内への侵入を抑制することができる。そのため、容器内に占める多孔体の割合を極力小さくすることができ、より多くの空間を濾過部２２０として利用することができる。
【００８３】
このように、本実施形態によれば、容器２１０内の空間をより有効に利用しつつ小型化を図ることが可能な濾過器２２，２２Ａ，２２Ｂを得ることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、三次元の樹脂繊維構造体２３０が、平面視で内底面２１３ａの全面を覆っている。
【００８５】
こうすれば、被濾過水が濾過部２２０の外周部を流れにくくなってしまうことが抑制され、集水管２４０の近傍（濾過部２２０の中央部付近）に水が集中的に流れるショートパスが形成されてしまうことを抑制することができる。その結果、被濾過水を濾過部２２０の全体により均等に行き亘らせることができるようになって、濾過部２２０をより有効に利用することができるようになる。
【００８６】
また、本実施形態では、三次元の樹脂繊維構造体２３０がシート状をしている。
【００８７】
こうすれば、三次元の樹脂繊維構造体２３０をより安価に得ることができる。また、三次元の樹脂繊維構造体２３０に可撓性をもたせるようにすれば、予め容器２１０の内底面２１３ａの形状に沿う形状とする必要がなくなり、濾過器２２，２２Ａ，２２Ｂをより容易に製造することが可能となる。
【００８８】
また、本実施形態では、樹脂繊維２３１を結合させた三次元の樹脂繊維構造体２３０を多孔体として用いている。
【００８９】
このように、多孔体を、樹脂繊維２３１を結合させた三次元の樹脂繊維構造体２３０とすれば、連通路２３１ａが、三次元のランダム方向に連通するように形成された構成となるため、平板状かつ網状の分離板を用いた構成と較べて、目詰まりしにくくなる。
【００９０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００９１】
例えば、上記実施形態では、被濾過水に存在する不溶性の水酸化鉄を除去するための濾材として、被濾過水に溶存するマンガンイオンの除去も可能なマンガン砂を用いたものを例示したが、これに限られるものではない。例えば、比較的安価な濾過砂を濾材として用いて水酸化鉄を除去するようにすることも可能である。
【００９２】
また、上記実施形態では、被処理水中の鉄成分の除去を行うことが可能な水浄化システムを例示したが、濾過器が用いられる水浄化システムは、これに限られるものではなく、浄化したい原水の水質に応じた水浄化システムで用いられる濾過器とすることができる。このとき使用する濾材も除去したい物質に応じて適宜選択することができる。
【００９３】
また、上記実施形態では、濾過器として、被濾過水に存在する不溶性の水酸化鉄および被濾過水に溶存するマンガンイオンを除去するものを例示したが、他の用途に用いられる濾過器に本発明を適用することも可能である。例えば、上記実施形態の水浄化システム１０の塩素除去手段３０として用いられる濾過器（容器の内部に粒状の活性炭を堆積させたもの）に本発明を適用することも可能である。
【００９４】
また、上記実施形態では、１種類の濾材で形成された濾過部を例示したが、複数種類の濾材を積層したり、混合したりすることで形成される濾過部とすることも可能である。
【００９５】
また、上記実施形態では、三次元の樹脂繊維構造体を多孔体として用いたものを例示したが、セラミック多孔体やスポンジ状の多孔体、金属やセラミックで形成された三次元立体網状体等、様々な多孔体を用いることが可能である。三次元の樹脂繊維構造体以外の多孔体を用いた場合であっても、濾材の侵入を抑制しつつ濾過水の通過を許容する連通路が、使用時に潰れたり、目詰まりしたりしてしまうのを抑制できるように設計するのが好ましい。
【００９６】
また、容器や集水部、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００９７】
２２，２２Ａ，２２Ｂ  濾過器
２１０  容器
２１３ａ  内底面
２１３ｂ  湾曲面
２２０  濾過部
２２０ａ  下面
２２１  濾材
２３０  三次元の樹脂繊維構造体（多孔体）
２３１  樹脂繊維
２３１ａ  連通路
２４０  集水管（集水部）
２４１  集水口
【図１】
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【図２】
2019042641.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019042641.tif 000007
【図６】
2019042641.tif 000008
【図７】
2019042641.tif 000009
【図８】
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