(57)【要約】【課題】フィルタに対するより高い洗浄効果を得ることのできる水処理装置および水処理方法を提供する。【解決手段】水処理装置は、濾過面が周方向に移動するように回転可能なフィルタと、前記濾過面に向けて前記フィルタの外部から被処理水を流出する被処理水流出部と、前記フィルタを透過した濾過水を前記フィルタの内部から導出するための濾過水流路と、前記フィルタが回転している状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出され、前記濾過水流路から前記濾過水が導出される濾過動作と、前記フィルタが回転しており、かつ前記濾過水流路が閉じられた状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出される洗浄動作とを切り替える制御部とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過面が周方向に移動するように回転可能なフィルタと、
前記濾過面に向けて前記フィルタの外部から被処理水を流出する被処理水流出部と、
前記フィルタを透過した濾過水を前記フィルタの内部から導出するための濾過水流路と、
前記フィルタが回転している状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出され、前記濾過水流路から前記濾過水が導出される濾過動作と、前記フィルタが回転しており、かつ前記濾過水流路が閉じられた状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出される洗浄動作とを切り替える制御部とを備える、水処理装置。
【請求項２】
前記水処理装置は、さらに、
前記フィルタを回転させる駆動部を備え、
前記制御部は、前記駆動部を制御することにより、前記濾過動作における前記フィルタの回転速度と、前記洗浄動作における前記フィルタの回転速度とを異ならせる、請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記被処理水流出部には、前記被処理水を流出するための開口が形成され、
前記水処理装置は、さらに、
前記開口からの前記被処理水が前記濾過面に当たる領域から所定範囲内の位置であって、前記フィルタに対して前記開口側の位置に、前記フィルタの外部に存在する水を排出するための排出流路を備え、
前記排出流路の入口は、前記領域に向けられている、請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記水処理装置は、さらに、
前記濾過面に向けて洗浄液を流出する洗浄液流出部を備え、
前記制御部は、前記フィルタが回転しており、前記濾過水流路が閉じられており、かつ前記被処理水流出部による前記被処理水の流出が行われていない状態において、前記洗浄液流出部によって前記濾過面に向けて前記洗浄液が流出される洗浄液流出動作と、前記濾過動作と、前記洗浄動作とを切り替える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記洗浄動作において、ポンプを制御することにより、前記フィルタの内部に圧力を加える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記濾過面は、前記フィルタの回転円の径方向に沿って折り曲げられたプリーツ状に形成されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項７】
濾過面が周方向に移動するように回転可能なフィルタと、
前記濾過面に向けて被処理水を流出する被処理水流出部と、
前記フィルタを透過した濾過水を前記フィルタの内部から導出するための濾過水流路とを備える水処理装置における水処理方法であって、
前記フィルタの回転を開始するステップと、
前記フィルタが回転している状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出され、前記濾過水流路から前記濾過水が導出される濾過動作と、前記フィルタが回転しており、かつ前記濾過水流路が閉じられた状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出される洗浄動作とを切り替えるステップとを含む、水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置および水処理方法に関し、特に、フィルタを用いて被処理水の濾過を行う水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フィルタを用いて被処理水の濾過を行うフィルタ装置が開発されている。たとえば、特許文献１（特開２０１０−６４１６２号公報）には、以下のような技術が開示されている。すなわち、フィルタ装置は、ベースに直立状に固定されている支持軸と、支持軸に着脱自在に取付られている両端閉鎖垂直円筒状フィルタとを備えている。また、支持軸に、フィルタの内外を連通させる濾過済流体通路が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６４１６２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１９４３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような特許文献１に記載のフィルタ装置では、被濾過流体がフィルタの外面に当たることにより、フィルタの目詰まりの要因である付着物をフィルタから剥離して、当該フィルタを洗浄することができる。しかしながら、被濾過流体がフィルタに当たるだけではフィルタから付着物が剥離できない場合またはフィルタから剥離した付着物が再びフィルタに付着する場合などがある。これらのような場合、十分な洗浄効果を得ることができず濾過の性能が低下するという問題がある。
【０００５】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、フィルタに対するより高い洗浄効果を得ることのできる水処理装置および水処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる水処理装置は、濾過面が周方向に移動するように回転可能なフィルタと、前記濾過面に向けて前記フィルタの外部から被処理水を流出する被処理水流出部と、前記フィルタを透過した濾過水を前記フィルタの内部から導出するための濾過水流路と、前記フィルタが回転している状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出され、前記濾過水流路から前記濾過水が導出される濾過動作と、前記フィルタが回転しており、かつ前記濾過水流路が閉じられた状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出される洗浄動作とを切り替える制御部とを備える。
【０００７】
（７）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる水処理方法は、濾過面が周方向に移動するように回転可能なフィルタと、前記濾過面に向けて被処理水を流出する被処理水流出部と、前記フィルタを透過した濾過水を前記フィルタの内部から導出するための濾過水流路とを備える水処理装置における水処理方法であって、前記フィルタの回転を開始するステップと、前記フィルタが回転している状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出され、前記濾過水流路から前記濾過水が導出される濾過動作と、前記フィルタが回転しており、かつ前記濾過水流路が閉じられた状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出される洗浄動作とを切り替えるステップとを含む。
【０００８】
本発明は、このような特徴的な処理部を備える水処理装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。また、本発明は、このような特徴的な処理部を備える水処理装置として実現することができるだけでなく、かかる特徴的な処理をコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フィルタに対するより高い洗浄効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る水処理装置を含む水処理システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る水処理装置の構成を示す垂直断面図である。
【図３】図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線断面の構成を示す水平断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る水処理装置の動作の流れを説明する図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る水処理装置におけるフィルタの差圧ΔＰの時間的変化と、他の水処理装置におけるフィルタの差圧ΔＰの時間的変化との比較結果を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る水処理処置の変形例１（その１）の構成の一部を示す図である。
【図７】図７は、図６に示す被処理水流出部の構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る水処理処置の変形例１（その２）の構成の一部を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係る水処理処置の変形例１（その３）の構成の一部を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る水処理装置の変形例２（その１）の構成の一部を示す水平方向断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係る水処理装置の変形例２（その２）の構成の一部を示す垂直方向断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態に係る水処理装置の変形例３の構成を示す垂直方向断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態に係る水処理装置の変形例４の構成を示す垂直方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１２】
（１）本発明の実施の形態に係る水処理装置は、濾過面が周方向に移動するように回転可能なフィルタと、前記濾過面に向けて前記フィルタの外部から被処理水を流出する被処理水流出部と、前記フィルタを透過した濾過水を前記フィルタの内部から導出するための濾過水流路と、前記フィルタが回転している状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出され、前記濾過水流路から前記濾過水が導出される濾過動作と、前記フィルタが回転しており、かつ前記濾過水流路が閉じられた状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出される洗浄動作とを切り替える制御部とを備える。
【００１３】
ここで、洗浄動作においては、濾過水流路が閉じられていることにより、濾過水が濾過水流路に導かれることなくフィルタの内部に蓄積し、フィルタの内部は濾過水で満たされる。そして、さらに被処理水流出部から濾過面に向けて被処理水が流出されると、当該被処理水が濾過面に当たった後、フィルタを透過することなくフィルタの外部に流れる可能性が高まり、フィルタの目詰まりの要因となるプランクトンまたは濁質分などがフィルタに付着することを防ぐことができる。
【００１４】
また、フィルタの内部が濾過水で満たされることにより、既に付着している濁質分等がフィルタから剥離されやすくなる。
【００１５】
すなわち、本発明の実施の形態に係る水処理装置は、上記のように、被処理水を濾過するための濾過動作と、フィルタの洗浄を効率良く行うための洗浄動作と切り替える構成により、フィルタに対するより高い洗浄効果を得ることができる。
【００１６】
（２）好ましくは、前記水処理装置は、さらに、前記フィルタを回転させる駆動部を備え、前記制御部は、前記駆動部を制御することにより、前記濾過動作における前記フィルタの回転速度と、前記洗浄動作における前記フィルタの回転速度とを異ならせる。
【００１７】
ここで、フィルタの回転速度が速いほど、単位時間当たりの被処理水と濾過面との接触面積が広くなり、単位時間当たりに濾過することのできる被処理水の量を多く確保することができる。しかしながら、フィルタの回転速度が速いほど、フィルタにおいて被処理水が十分に当たらない領域が生じてフィルタの洗浄を十分に行うことができなくなる可能性がある。
【００１８】
これに対して、上記のように、濾過動作におけるフィルタの回転速度と、洗浄動作におけるフィルタの回転速度とを異ならせる構成、たとえば、濾過動作におけるフィルタの回転速度を速くし、洗浄動作におけるフィルタの回転速度を遅くする構成により、濾過動作においては単位時間当たりに濾過することのできる被処理水の量を多く確保することができ、かつ、洗浄動作においてはフィルタの洗浄を十分に行うことができるように、フィルタの回転速度を適切に制御することができる。
【００１９】
（３）好ましくは、前記被処理水流出部には、前記被処理水を流出するための開口が形成され、前記水処理装置は、さらに、前記開口からの前記被処理水が前記濾過面に当たる領域から所定範囲内の位置であって、前記フィルタに対して前記開口側の位置に、前記フィルタの外部に存在する水を排出するための排出流路を備え、前記排出流路の入口は、前記領域に向けられている。
【００２０】
このような構成により、フィルタから剥離された付着物が被処理水と共に排水流路に導かれる可能性が高まるため、当該付着物がフィルタに再付着することを防ぐことができる。
【００２１】
（４）好ましくは、前記水処理装置は、さらに、前記濾過面に向けて洗浄液を流出する洗浄液流出部を備え、前記制御部は、前記フィルタが回転しており、前記濾過水流路が閉じられており、かつ前記被処理水流出部による前記被処理水の流出が行われていない状態において、前記洗浄液流出部によって前記濾過面に向けて前記洗浄液が流出される洗浄液流出動作と、前記濾過動作と、前記洗浄動作とを切り替える。
【００２２】
このように、濾過動作および洗浄動作とは別の工程として洗浄液流出動作を行うことにより、フィルタの洗浄効果を一層高めることができる。
【００２３】
（５）好ましくは、前記制御部は、前記洗浄動作において、ポンプを制御することにより、前記フィルタの内部に圧力を加える。
【００２４】
ここで、フィルタの内部に圧力が加わることによってフィルタの内部の圧力がフィルタの外部の圧力よりも大きくなると、フィルタの内部から外部に向かって気体または液体が流れる。その結果、フィルタの付着物がフィルタの外部に向かって剥離しやすくなる。すなわち、上記のように、フィルタの内部に圧力を加える構成により、フィルタの洗浄効果を一層高めることができる。
【００２５】
（６）好ましくは、前記濾過面は、前記フィルタの回転円の径方向に沿って折り曲げられたプリーツ状に形成されている。
【００２６】
このような構成により、フィルタ全体を大きくすることなく、単位時間当たりの被処理水と濾過面との接触面積を広く確保し、単位時間当たりに濾過することのできる被処理水の量を多くすることができる。
【００２７】
（７）本発明の実施の形態に係る水処理方法は、濾過面が周方向に移動するように回転可能なフィルタと、前記濾過面に向けて被処理水を流出する被処理水流出部と、前記フィルタを透過した濾過水を前記フィルタの内部から導出するための濾過水流路とを備える水処理装置における水処理方法であって、前記フィルタの回転を開始するステップと、前記フィルタが回転している状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出され、前記濾過水流路から前記濾過水が導出される濾過動作と、前記フィルタが回転しており、かつ前記濾過水流路が閉じられた状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出される洗浄動作とを切り替えるステップとを含む。
【００２８】
ここで、洗浄動作においては、濾過水流路が閉じられていることにより、濾過水が濾過水流路に導かれることなくフィルタの内部に蓄積し、フィルタの内部は濾過水で満たされる。そして、さらに被処理水流出部から濾過面に向けて被処理水が流出されると、当該被処理水が濾過面に当たった後、フィルタを透過することなくフィルタの外部に流れる可能性が高まり、フィルタの目詰まりの要因となるプランクトンまたは濁質分などがフィルタに付着することを防ぐことができる。
【００２９】
また、フィルタの内部が濾過水で満たされることにより、既に付着している濁質分等がフィルタから剥離されやすくなる。
【００３０】
すなわち、本発明の実施の形態に係る水処理方法では、上記のように、被処理水を濾過するための濾過動作と、フィルタの洗浄を効率良く行うための洗浄動作と切り替えることにより、フィルタに対するより高い洗浄効果を得ることができる。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００３２】
［構成および基本動作］
（水処理システム全体の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る水処理装置を含む水処理システムの構成を示す図である。
【００３３】
図１を参照して、水処理システム２０１は、たとえば船舶に積み込まれるバラスト水、または船舶から排出されるバラスト水の濾過を行う。水処理システム２０１は、水処理装置１０１と、紫外線照射装置１０２と、ポンプ１０３と、バルブ１０４と、海水取入口１０５と、タンク１０６と、配管１２１，１２２，１２３，１２４とを備える。
【００３４】
なお、図１に示す水処理システム２０１は複数の水処理装置１０１を備えているが、このように複数の水処理装置１０１を備えている構成に限定されず、水処理システム２０１は１つの水処理装置１０１を備える構成であっても良い。
【００３５】
バラスト水が船舶に積み込まれる際、被処理水として海水が海水取入口１０５から流入し、この被処理水が、ポンプ１０３により押し出され、配管１２１を経て水処理装置１０１に供給される。水処理装置１０１は、ポンプ１０３から供給された被処理水に含まれるプランクトンまたは濁質分などを除去するため、フィルタを用いて当該被処理水の濾過を行う。そして、水処理装置１０１は、濾過水を配管１２２経由で紫外線照射装置１０２へ供給する。
【００３６】
紫外線照射装置１０２は、水処理装置１０１から供給された濾過水に対して紫外線を照射することにより、当該濾過水に含まれる微生物の殺菌などを行う。そして、紫外線照射装置１０２は、紫外線を照射した後の濾過水を、配管１２３経由でタンク１０６へ供給する。これにより、濾過および殺菌処理が行われた後のバラスト水がタンク１０６に蓄えられる。
【００３７】
また、水処理装置１０１において除去されたプランクトンまたは濁質分などは、配管１２４を経由して船舶等の外部へ排出される。
【００３８】
なお、水処理システム２０１は、船舶に積み込まれるバラスト水、または船舶から排出されるバラスト水以外の被処理水の濾過に用いられても良い。
【００３９】
（水処理装置の構成）
図２は、本発明の実施の形態に係る水処理装置の構成を示す垂直断面図である。また、図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線断面の構成を示す水平断面図である。
【００４０】
図２および図３を参照して、水処理装置１０１は、カートリッジ１１と、回転軸１２と、ケース１３と、モータ（駆動部）１４と、制御部１５と、被処理水流路１６と、被処理水流出部１７と、濾過水流路１８と、排出流路１９と、バルブ２０とを含む。
【００４１】
カートリッジ１１は、ケース１３に対して着脱可能であり、フィルタ２１と、上蓋部２２と、下蓋部２３とを有する。また、被処理水流出部１７には、被処理水が流出するための開口２４が形成されている。
【００４２】
フィルタ２１は、円筒形状であり、たとえばポリエチレン不織布を用いて形成されている。フィルタ２１は、回転軸１２を中心として濾過面が周方向に移動するように回転可能に取り付けられている。また、フィルタ２１の濾過面は、回転円の径方向に沿って山谷を繰り返すように折り曲げられたプリーツ状に形成されている。
【００４３】
上蓋部２２は、フィルタ２１の上部を塞ぎ、下蓋部２３は、フィルタ２１の下部を塞いでいる。また、ケース１３は、カートリッジ１１全体を覆うように設けられている。モータ１４は、回転軸１２に連結され、回転軸１２を中心としてフィルタ２１を回転させる。
【００４４】
被処理水流路１６は、ポンプ１０３により押し出された被処理水を被処理水流出部１７まで供給する。被処理水流出部１７は、被処理水流路１６からケース１３の内部へ向かって延設されており、被処理水流路１６から供給された被処理水を開口２４からフィルタ２１の濾過面に向けて流出する。なお、開口２４は、たとえば鉛直方向に細く延びた矩形状に形成されている。
【００４５】
制御部１５は、モータ１４の駆動、バルブ２０の開閉、およびポンプ１０３の駆動を制御する。
【００４６】
たとえば、制御部１５は、バルブ２０を開け、かつモータ１４およびポンプ１０３を駆動させる。この場合、被処理水流出部１７の開口２４から濾過面に向けて流出された被処理水は、フィルタ２１の外部から内部へ透過することにより濾過される。そして、濾過水は、フィルタ２１の内部に設けられた濾過水流路１８に導かれ、濾過水流路１８からバルブ２０を経由して、他の水処理装置１０１または紫外線照射装置１０２へ供給される。
【００４７】
水処理装置１０１によるこのような動作を、以下「濾過動作」と称する。
【００４８】
なお、水処理装置１０１による濾過動作において、被処理水がフィルタ２１に当たることにより、フィルタ２１の目詰まりの要因である付着物がフィルタ２１から剥離されることがある。すなわち、水処理装置１０１の濾過動作において、被処理水の濾過と並行して、フィルタ２１の洗浄を行えることがある。このような場合、剥離された当該付着物は、フィルタ２１を透過しなかった被処理水などと共にケース１３の底部に流れる。そして、ケース１３の底部に流れた被処理水およびフィルタ２１から剥離された付着物等は、排出流路１９および配管１２４を経由して水処理装置１０１の外部へ排出される。
【００４９】
また、たとえば、制御部１５は、バルブ２０を閉め、かつモータ１４およびポンプ１０３を駆動させる。この場合、被処理水流出部１７の開口２４から濾過面に向けて流出された被処理水は、上述した濾過動作の場合と同様に、フィルタ２１の外部から内部へ透過することにより濾過される。
【００５０】
しかしながら、バルブ２０が閉じていることにより、濾過水は濾過水流路１８に導かれることなくフィルタ２１の内部に蓄積し、フィルタ２１の内部は濾過水で満たされる。そして、さらに被処理水流出部１７の開口２４から濾過面に向けて被処理水が流出されると、当該被処理水が濾過面に当たった後、フィルタ２１を透過することなくケース１３の底部に流れる可能性が高まる。
【００５１】
この結果、フィルタ２１の付着物を剥離するだけでなく、フィルタ２１に新たな付着物が付着することを防ぎ、フィルタ２１が効率良く洗浄される。そして、ケース１３の底部に流れた被処理水およびフィルタ２１から剥離された付着物等は、排出流路１９および配管１２４を経由して水処理装置１０１の外部へ排出される。
【００５２】
水処理装置１０１によるこのような動作、すなわち、被処理水の濾過を行うことなく、フィルタ２１の付着物の洗浄を行う動作を、以下「洗浄動作」と称する。
【００５３】
（制御部による制御の詳細）
ここで、ポンプ１０３により押し出される被処理水の流速が速いほど、フィルタ２１のプリーツが広がり、フィルタ２１の洗浄効果が高まることが期待される。しかしながら、当該流速が速いほど、フィルタ２１が破損する可能性が高まる。このため、ポンプ１０３により押し出される被処理水の流速を適切に設定することが求められる。
【００５４】
また、モータ１４の回転速度が速いほど、単位時間当たりにおける被処理水と濾過面との接触面積が広くなるため、単位時間当たりに濾過することのできる被処理水の量が多くなることが期待される。しかしながら、当該回転速度が速いほど、フィルタ２１において被処理水が十分に当たらない領域が生じてフィルタ２１の洗浄を十分に行うことができなくなる可能性がある。このため、モータ１４の回転速度を適切に設定することが求められる。
【００５５】
なお、モータ１４は、必ずしも水処理装置１０１に設けられていなくても良いが、上述のように濾過のスピードと、フィルタ２１の洗浄効果との関係を考慮すると、水処理装置１０１がモータ１４を備え、当該モータ１４の回転速度が制御可能であることが好ましい。
【００５６】
本発明の実施の形態に係る水処理装置１０１の制御部１５は、濾過動作および洗浄動作のそれぞれにおいて、ポンプ１０３により押し出される被処理水の流速、および、モータ１４の回転速度を異なる値に設定することができる。
【００５７】
たとえば、制御部１５は、濾過動作において、モータ１４の回転速度が５０ｒｐｍとなるように制御する。また、制御部１５は、濾過動作において、ポンプ１０３により押し出される被処理水の流速が７ｍ／ｓとなるように制御する。
【００５８】
また、制御部１５は、洗浄動作において、モータ１４の回転速度が２５〜３５ｒｐｍとなるように制御する。また、制御部１５は、洗浄動作において、ポンプ１０３により押し出される被処理水の流速が、濾過動作においてポンプ１０３により押し出される被処理水の流速と比べて１０％程度速くなるように、すなわち７．７ｍ／ｓ程度となるように制御する。
【００５９】
これにより、濾過動作および洗浄動作のそれぞれにおいて、ポンプ１０３により押し出される被処理水の流速、および、モータ１４の回転速度を適切に設定することができる。
【００６０】
［動作の流れ］
次に、本発明の実施の形態に係る水処理装置１０１の動作の流れについて説明する。
【００６１】
図４は、本発明の実施の形態に係る水処理装置の動作の流れを説明する図である。
【００６２】
図４を参照して、水処理装置１０１は、濾過動作と、洗浄動作とを交互に繰り返す。たとえば、水処理装置１０１における制御部１５がモータ１４を駆動させることにより、フィルタ２１が回転を開始する。その後、水処理装置１０１が、濾過動作を１０時間行った後、洗浄動作に切り替えて洗浄動作を１時間行い、再び濾過動作に切り替えて濾過動作を１０時間行うという動作の流れを繰り返す。
【００６３】
なお、水処理装置１０１における制御部１５は、たとえば、フィルタ２１の外部の圧力と、フィルタ２１の内部の圧力との差圧ΔＰを検出し、当該差圧ΔＰが所定値以上となった場合に濾過動作から洗浄動作に切り替え、当該差圧ΔＰが所定値未満となった場合に洗浄動作から濾過動作に切り替える構成であっても良い。
【００６４】
また、水処理装置１０１における制御部１５は、たとえば、濾過水流路１８を流れる濾過水の濁度を検出し、検出した濁度が所定値以上である場合に濾過動作から洗浄動作に切り替え、当該濁度が所定値未満となった場合に洗浄動作から濾過動作に切り替える構成であっても良い。
【００６５】
また、水処理装置１０１は、たとえば、昼間に濾過動作を行い、夜間に洗浄動作を行う構成であっても良い。
【００６６】
（比較結果）
ここで、フィルタにプランクトンまたは濁質分などが付着して目詰まりが生じると、フィルタの外部から内部への被処理水の透過が円滑に行われなり、フィルタの外部の圧力と、フィルタの内部の圧力との差圧ΔＰは徐々に大きくなる。以下、フィルタの差圧ΔＰの時間的変化について、本発明の実施の形態に係る水処理装置１０１と、他の水処理装置とを比較して説明する。
【００６７】
図５は、本発明の実施の形態に係る水処理装置におけるフィルタの差圧ΔＰの時間的変化と、他の水処理装置におけるフィルタの差圧ΔＰの時間的変化との比較結果を示す図である。
【００６８】
図５のグラフＡは、たとえば、濾過動作を１０時間行った後、洗浄動作に切り替えて洗浄動作を１時間行い、再び濾過動作に切り替えて濾過動作を１０時間行う本発明の実施の形態に係る水処理装置１０１におけるフィルタ２１の差圧ΔＰの時間的変化を示す。
【００６９】
また、図５のグラフＢは、濾過動作を１０時間行った後、フィルタの内部から外部に向けて水を流出することによりフィルタを洗浄する動作（以下「逆洗動作」と称する）を１時間行い、再び濾過動作に切り替えて濾過動作を１０時間行う水処理装置Ｘにおけるフィルタの差圧ΔＰの時間的変化を示す。また、図５のグラフＣは、濾過動作を継続して行い、洗浄動作および逆洗動作のいずれも行わない水処理装置Ｙにおけるフィルタの差圧ΔＰの時間的変化を示す。
【００７０】
なお、水処理装置１０１、水処理装置Ｘおよび水処理装置Ｙには、たとえば目詰まりが生じていない状態において毎分４０ｔの濾過が可能な同一のフィルタが設けられていることとする。
【００７１】
この場合、グラフＡ、グラフＢおよびグラフＣに示すように、水処理装置１０１、水処理装置Ｘおよび水処理装置Ｙの各フィルタは、いずれも時間の経過に従って差圧ΔＰが上昇するが、水処理装置Ｙのフィルタよりも水処理装置Ｘのフィルタの方が差圧ΔＰの上昇が緩やかである。
【００７２】
さらに、水処理装置Ｘのフィルタよりも水処理装置１０１のフィルタ２１の方が、差圧ΔＰの上昇は緩やかであり、たとえばグラフＡにおいて差圧ΔＰが０［ｋＰａ］から１０［ｋＰａ］までに至る時間は、グラフＢにおいて差圧ΔＰが０［ｋＰａ］から１０［ｋＰａ］までに至る時間と比較して、約１．５倍〜約２倍の長さになる。
【００７３】
このような結果の原因としては、たとえば、水処理装置Ｘにより行われる逆洗動作では、フィルタにおいて目詰まりの少ない領域に水流が集中することでフィルタにおける一部の付着物のみが剥離し、剥離できていない付着物がより多く残っているなどの可能性が考えられる。
【００７４】
すなわち、本発明の実施の形態に係る水処理装置１０１によれば、濾過動作と洗浄動作とを交互に切り替えることにより、濾過動作と逆洗動作とを交互に切り替える水処理装置Ｘ、および、洗浄動作および逆洗動作のいずれも行わない水処理装置Ｙと比較して、フィルタに対するより高い洗浄効果を得ることができる。
【００７５】
（変形例１）
（ａ）その１
図６は、本発明の実施の形態に係る水処理処置の変形例１（その１）の構成の一部を示す図である。また、図７は、図６に示す被処理水流出部の構成を示す図である。
【００７６】
図６および図７を参照して、水処理装置１０１の変形例１（その１）では、被処理水流出部１７に形成されている開口２４は矩形状であって、鉛直方向の長さはフィルタ２１の鉛直方向の長さよりも短い。より好ましくは、当該開口２４は、被処理水がフィルタ２１に当たった後の当該被処理水の流路が形成されやすい程度に鉛直方向の長さが短く形成されている。また、当該開口２４は、フィルタ２１の鉛直方向略中央の高さに設けられている。
【００７７】
このような構成の場合、開口２４から流出される被処理水はフィルタ２１の鉛直方向略中央の位置に集中的に当たり、この中央の位置からフィルタ２１内を循環して上方向および下方向へ向かう流路が形成される。これにより、フィルタ２１の付着物が外部へ流出しやすくすることができる。なお、開口２４は、被処理水がフィルタ２１に当たった後に上方向へ流れる流路および下方向へ流れる流路が形成されるような高さに設けられていれば良く、たとえばフィルタ２１の鉛直方向中央の高さを中心として、フィルタ２１の鉛直方向の長さの上下１０％の範囲内に設けられる。
【００７８】
なお、図７に示す開口２４は、図２に示す開口２４と、同じ面積となるように形成されていることが好ましい。これにより、図７に示す開口２４から流出される被処理水を、図２に示す開口２４から流出される被処理水と同じ流速にすることができる。また、開口２４は、矩形以外の形状であっても良い。
【００７９】
（ｂ）その２
図８は、本発明の実施の形態に係る水処理処置の変形例１（その２）の構成の一部を示す図である。
【００８０】
図８を参照して、水処理装置１０１の変形例１（その２）では、開口２４の形状は、図７に示す開口２４と同様の形状である。また、開口２４は、フィルタ２１の鉛直方向の下側と対向する高さに設けられている。このような構成の場合、開口２４から流出される被処理水はフィルタ２１の鉛直方向下側の位置に集中的に当たり、この下側の位置から上方向へ向かう流路が形成される。これにより、フィルタ２１の付着物が外部へ流出しやすくすることができる。
【００８１】
（ｃ）その３
図９は、本発明の実施の形態に係る水処理処置の変形例１（その３）の構成の一部を示す図である。
【００８２】
図９を参照して、水処理装置１０１の変形例１（その３）では、開口２４の形状は、図７に示す開口２４と同様の形状である。開口２４は、フィルタ２１の鉛直方向の上側と対向する高さに設けられている。このような構成の場合、開口２４から流出される被処理水はフィルタ２１の鉛直方向上側の位置に集中的に当たり、この上側の位置から下方向へ向かう流路が形成される。これにより、フィルタ２１の付着物が外部へ流出しやすくすることができる。
【００８３】
（変形例２）
（ａ）その１
図１０は、本発明の実施の形態に係る水処理装置の変形例２（その１）の構成の一部を示す水平方向断面図である。
【００８４】
図１０を参照して、水処理装置１０１の変形例２（その１）では、たとえば、開口２４からの被処理水が濾過面に当たる領域Ｒから所定範囲内の位置であって、フィルタ２１に対して開口２４側、すなわち直線Ｌに対してフィルタ２１の反対側である矢印Ｄの方向に排出流路２５，２６が設けられている。これら排出流路２５，２６は、たとえば水平方向において被処理水流路１７の両側にそれぞれ設けられている。
【００８５】
より好ましくは、排出流路２５の入口２５Ｅおよび排出流路２６の入口２６Ｅは、領域Ｒに向けられている。すなわち、入口２５Ｅ，２６Ｅは、開口２４から流出した被処理水がフィルタ２１に当たった後にフィルタ２１内を循環し、フィルタ２１の外部方向へ流れる際の当該被処理水の流路方向に向けられている。
【００８６】
なお、排出流路２５または排出流路２６のいずれか一方が設けられている構成であっても良い。
【００８７】
排出流路２５，２６は、たとえば図２に示す排出流路１９に連結されている。排出流路２５，２６には、フィルタ２１から剥離された付着物が、フィルタ２１を透過せずフィルタ２１の外部であってケース１３内に存在する被処理水などと共に流入し、当該付着物などが排出流路１９を経由して水処理装置１０１の外部へ排出される。
【００８８】
（ｂ）その２
図１１は、本発明の実施の形態に係る水処理装置の変形例２（その２）の構成の一部を示す垂直方向断面図である。
【００８９】
図１１を参照して、水処理装置１０１の変形例２（その２）では、たとえば、開口２４からの被処理水が濾過面に当たる領域Ｒから所定範囲内の位置であって、フィルタ２１に対して開口２４側、すなわち直線Ｌに対してフィルタ２１の反対側である矢印Ｄの方向に排出流路２７，２８が設けられている。これら排出流路２７，２８は、たとえば鉛直方向において被処理水流路１７の上側および下側にそれぞれ設けられている。
【００９０】
より好ましくは、開口２４は、フィルタ２１の鉛直方向略中央の高さに設けられ、排出流路２７の入口２７Ｅおよび排出流路２８の入口２８Ｅは、領域Ｒに向けられている。すなわち、入口２７Ｅ，２８Ｅは、開口２４から流出した被処理水がフィルタ２１に当たった後にフィルタ２１内を循環し、フィルタ２１の外部方向へ流れる際の当該被処理水の流路方向に向けられている。
【００９１】
なお、排出流路２７または排出流路２８のいずれか一方が設けられている構成であっても良い。また、図１０に示す排出流路２５および排出流路２６の少なくともいずれか一方と、排出流路２７および排出流路２８の少なくともいずれか一方との組合せが設けられている構成であっても良い。
【００９２】
排出流路２７，２８は、たとえば図２に示す排出流路１９に連結されている。排出流路２７，２８には、フィルタ２１から剥離された付着物が、フィルタ２１を透過せずフィルタ２１の外部であってケース１３内に存在する被処理水などと共に流入し、当該付着物などが排出流路１９を経由して水処理装置１０１の外部へ排出される。
【００９３】
（変形例３）
図１２は、本発明の実施の形態に係る水処理装置の変形例３の構成を示す垂直方向断面図である。
【００９４】
図１２を参照して、水処理装置１０１の変形例３では、図２に示す水処理装置１０１と比較して、さらに、薬品流路３１と、薬品流出部（洗浄液流出部）３２と、ポンプ３３と、フィルタ３４と、中和用流路３５と、中和処理部３６と、バルブ１２５，１２６，１２７とを備える。中和用流路３５は、排出流路１９および濾過水流路１８に接続されている。
【００９５】
バルブ１２５は、配管１２４の開閉用であり、バルブ１２６は、中和用流路３５の開閉用であり、バルブ１２７は、排出流路１９から中和用流路３５への流路の開閉用である。また、制御部１５は、モータ１４の駆動、バルブ２０の開閉、およびポンプ１０３の駆動に加えて、さらにポンプ３３の駆動、およびバルブ１２５，１２６，１２７の開閉を制御する。
【００９６】
たとえば、制御部１５は、ポンプ３３を駆動させることにより、薬品流出部３２から流出される薬品を含む洗浄液を薬品流路３１、被処理水流路１６および被処理水流出部１７経由でケース１３内へ供給する。この薬品は、次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素またはリモネンなどである。また、このとき制御部１５は、バルブ２０を閉め、ポンプ１０３の駆動を停止し、さらにモータ１４を駆動させる。また、制御部１５は、バルブ１２５、バルブ１２６およびバルブ１２７を閉める。
【００９７】
この場合、ケース１３内へ供給された薬品は、カートリッジ１１のフィルタ２１内へも透過し、フィルタ２１の付着物をフィルタ２１の外から洗浄する。そして、当該薬品を含む洗浄液およびフィルタ２１から剥離した付着物は、フィルタ２１の外に滞留し、ポンプ３３により薬品流路３１に導かれる。そして、当該洗浄液および付着物は、フィルタ３４において濾過され、その後、薬品流出部３２および薬品流路３１経由でケース１３内へ還流する。
【００９８】
すなわち、バルブ２０，１２５，１２６，１２７が閉じていることにより、薬品を含む洗浄液がフィルタ２１を洗浄しながらケース１３内、ポンプ３３、フィルタ３４および薬品流出部３２を循環することになる。水処理装置１０１による上記のような動作を、以下「薬品循環動作」（洗浄液流出動作）と称する。
【００９９】
なお、このような薬品循環動作において、薬品とフィルタ２１の付着物とが反応することにより薬品の濃度が低下するため、薬品の濃度をモニタし、モニタした濃度に応じて薬品を追加する構成であっても良い。
【０１００】
また、薬品循環動作を行う時間は、薬品の濃度に応じて異なり、たとえば薬品の濃度が３００ｐｐｍ程度である場合には薬品循環動作を５時間以上行う。
【０１０１】
また、制御部１５がポンプ３３の駆動を停止させて薬品循環動作を終了させたあと、薬品をそのまま水処理装置１０１の外部へ排出することは出来ないため、薬品を含む洗浄液を中和する必要がある。このため、制御部１５は、バルブ１２６およびバルブ１２７を開けて、バルブ２０およびバルブ１２５を閉めたままとする。
【０１０２】
これにより、フィルタ２１を透過してフィルタ２１の内部に溜まった洗浄液、フィルタ２１の内部に透過しなかった洗浄液、および、フィルタ２１から剥離してフィルタ２１の外部へ流れた付着物は、中和用流路３５または排出流路１９を経由して中和処理部３６に供給され、中和処理部３６において中和された後、水処理装置１０１の外部へ排出される。
【０１０３】
変形例３に係る水処理処置１０１は、たとえば、所定時刻に濾過動作または洗浄動作から薬品循環動作に切り替える。そして、水処理装置１０１は、薬品循環動作を所定時間行った後、再び濾過動作または洗浄動作を行う。なお、再び濾過動作に戻る時には、制御部１５は、バルブ１２６およびバルブ１２７を閉じて、バルブ２０およびバルブ１２５を開ける。
【０１０４】
（変形例４）
図１３は、本発明の実施の形態に係る水処理装置の変形例４の構成を示す垂直方向断面図である。
【０１０５】
図１３を参照して、水処理装置１０１の変形例４では、図２に示す水処理装置１０１と比較して、さらに、昇圧用経路４１と、ポンプ４２とを備える。昇圧用経路４１は、濾過水流路１８に接続されている。また、制御部１５は、モータ１４の駆動、バルブ２０の開閉、およびポンプ１０３の駆動に加えて、さらにポンプ４２の駆動を制御する。
【０１０６】
たとえば、制御部１５は、洗浄動作において、すなわちバルブ２０を閉め、モータ１４およびポンプ１０３を駆動させた状態において、さらにポンプ４２を駆動させる。これにより、ポンプ４２からフィルタ２１の内部へ、気体または液体が昇圧用経路４１および濾過水流路１８経由で流入し、フィルタ２１の内部の圧力が上昇する。
【０１０７】
そして、フィルタ２１の内部の圧力が、フィルタ２１の外部の圧力よりも大きくなると、カートリッジ１１においてフィルタ２１の内部から外部に向かって気体または液体が流れる。その結果、フィルタ２１の付着物がフィルタ２１の外部に向かって剥離し、排出流路１９および配管１２４を経由して水処理装置１０１の外部へ排出される。
【０１０８】
なお、制御部１５は、洗浄動作の際に限らず、たとえば変形例３において説明した薬品循環動作の際においても、ポンプ４２を駆動させてフィルタ２１の内部に圧力を加えることが可能である。
【０１０９】
ところで、上述した特許文献１に記載のフィルタ装置では、被濾過流体がフィルタの外面に当たることにより、フィルタの目詰まりの要因である付着物をフィルタから剥離して、当該フィルタを洗浄することができる。しかしながら、被濾過流体がフィルタに当たるだけではフィルタから付着物が剥離できない場合またはフィルタから剥離した付着物が再びフィルタに付着する場合などがある。これらのような場合、十分な洗浄効果を得ることができず濾過の性能が低下するという問題がある。
【０１１０】
これに対して、本発明の実施の形態に係る水処理装置１０１では、フィルタ２１が、濾過面を周方向に移動させるように回転可能である。また、被処理水流出部１７が、濾過面に向けてフィルタ２１の外部から被処理水を流出する。また、濾過水流路１８が、フィルタ２１を透過した濾過水をフィルタ２１の内部から導出する。さらに、制御部１５が、フィルタ２１が回転している状態において、被処理水流出部１７によって濾過面に向けて被処理水が流出され、濾過水流路１８から濾過水が導出される濾過動作と、フィルタ２１が回転しており、かつ濾過水流路１８が閉じられた状態において、被処理水流出部１７によって濾過面に向けて被処理水が流出される洗浄動作とを切り替える。
【０１１１】
ここで、洗浄動作においては、濾過水流路１８が閉じられていることにより、濾過水が濾過水流路１８に導かれることなくフィルタ２１の内部に蓄積し、フィルタ２１の内部は濾過水で満たされる。そして、さらに被処理水流出部１７から濾過面に向けて被処理水が流出されると、当該被処理水が濾過面に当たった後、フィルタ２１を透過することなくフィルタ２１の外部に流れる可能性が高まり、フィルタ２１の目詰まりの要因となるプランクトンまたは濁質分などがフィルタ２１に付着することを防ぐことができる。
【０１１２】
また、フィルタ２１の内部が濾過水で満たされることにより、既に付着している濁質分等がフィルタ２１から剥離されやすくなる。
【０１１３】
すなわち、水処理装置１０１は、上記のように、被処理水を濾過するための濾過動作と、フィルタ２１の洗浄を効率良く行うための洗浄動作と切り替える構成により、フィルタ２１に対するより高い洗浄効果を得ることができる。
【０１１４】
また、本発明の実施の形態に係る水処理装置１０１では、制御部１５が、フィルタ２１を回転させるモータ１４を制御することにより、濾過動作におけるフィルタ２１の回転速度と、洗浄動作におけるフィルタ２１の回転速度とを異ならせる。
【０１１５】
ここで、フィルタ２１の回転速度が速いほど、単位時間当たりの被処理水と濾過面との接触面積が広くなり、単位時間当たりに濾過することのできる被処理水の量を多く確保することができる。しかしながら、フィルタ２１の回転速度が速いほど、フィルタ２１において被処理水が十分に当たらない領域が生じてフィルタ２１の洗浄を十分に行うことができなくなる可能性がある。
【０１１６】
これに対して、上記のように、濾過動作におけるフィルタ２１の回転速度と、洗浄動作におけるフィルタ２１の回転速度とを異ならせる構成、たとえば、濾過動作におけるフィルタ２１の回転速度を速くし、洗浄動作におけるフィルタ２１の回転速度を遅くする構成により、濾過動作においては単位時間当たりに濾過することのできる被処理水の量を多く確保することができ、かつ、洗浄動作においてはフィルタの洗浄を十分に行うことができるように、フィルタ２１の回転速度を適切に制御することができる。
【０１１７】
また、本発明の実施の形態に係る水処理装置１０１では、被処理水流出部１７には、被処理水を流出するための開口２４が形成されている。また、フィルタ２１の外部に存在する水を排出するための排出流路２５，２６，２７，２８のうち少なくともいずれか一つが、開口２４からの被処理水が濾過面に当たる領域Ｒから所定範囲内の位置であって、フィルタ２１に対して開口２４側の位置に設けられている。また、排出流路２５，２６，２７，２８の入口は、領域Ｒに向けられている。
【０１１８】
このような構成により、フィルタ２１から剥離された付着物が被処理水と共に排水流路に導かれる可能性が高まるため、当該付着物がフィルタ２１に再付着することを防ぐことができる。
【０１１９】
また、本発明の実施の形態に係る水処理装置１０１では、薬品流出部３２が、濾過面に向けて洗浄液を流出する。また、制御部１５が、フィルタ２１が回転しており、濾過水流路１８が閉じられており、かつ被処理水流出部１７による被処理水の流出が行われていない状態において、薬品流出部３２によって濾過面に向けて洗浄液が流出される薬品循環動作と、前記濾過動作と、前記洗浄動作とを切り替える。
【０１２０】
このように、濾過動作および洗浄動作とは別の工程として薬品循環動作を行うことにより、フィルタ２１の洗浄効果を一層高めることができる。
【０１２１】
また、本発明の実施の形態に係る水処理装置１０１では、制御部１５が、洗浄動作において、ポンプ４２を制御することにより、フィルタ２１の内部に圧力を加える。
【０１２２】
ここで、フィルタ２１の内部に圧力が加わることによってフィルタ２１の内部の圧力がフィルタ２１の外部の圧力よりも大きくなると、フィルタ２１の内部から外部に向かって気体または液体が流れる。その結果、フィルタ２１の付着物がフィルタ２１の外部に向かって剥離しやすくなる。すなわち、上記のように、フィルタ２１の内部に圧力を加える構成により、フィルタ２１の洗浄効果を一層高めることができる。
【０１２３】
また、本発明の実施の形態に係る水処理装置１０１では、濾過面は、フィルタ２１の回転円の径方向に沿って折り曲げられたプリーツ状に形成されている。
【０１２４】
このような構成により、フィルタ２１全体を大きくすることなく、単位時間当たりの被処理水と濾過面との接触面積を広く確保し、単位時間当たりに濾過することのできる被処理水の量を多くすることができる。
【０１２５】
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１２６】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
【０１２７】
［付記１］
濾過面が周方向に移動するように回転可能なフィルタと、
前記濾過面に向けて前記フィルタの外部から被処理水を流出する被処理水流出部と、
前記フィルタを透過した濾過水を前記フィルタの内部から導出するための濾過水流路と、
前記フィルタが回転している状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出され、前記濾過水流路から前記濾過水が導出される濾過動作と、前記フィルタが回転しており、かつ前記濾過水流路が閉じられた状態において、前記被処理水流出部によって前記濾過面に向けて前記被処理水が流出される洗浄動作とを切り替える制御部とを備え、
前記フィルタは、円筒形状であって、ポリエチレン不織布を用いて形成され、船舶に積み込まれるバラスト水または船舶から排出されるバラスト水の濾過を行う、水処理装置。
【符号の説明】
【０１２８】
１１  カートリッジ
１２  回転軸
１３  ケース
１４  モータ（駆動部）
１５  制御部
１６  被処理水流路
１７  被処理水流出部
１８  濾過水流路
１９，２５，２６，２７，２８  排出流路
２０，１０４，１２５，１２６，１２７  バルブ
２１  フィルタ
２２  上蓋部
２３  下蓋部
２４  開口
３１  薬品流路
３２  薬品流出部（洗浄液流出部）
３３，４２，１０３  ポンプ
３４  フィルタ
３５  中和用流路
３６  中和処理部
４１  昇圧用経路
１０１  水処理装置
１０２  紫外線照射装置
１０５  海水取入口
１０６  タンク
１２１，１２２，１２３，１２４  配管
２０１  水処理システム
【図１】
2015128752.tif 000003
【図２】
2015128752.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015128752.tif 000012
【図１１】
2015128752.tif 000013
【図１２】
2015128752.tif 000014
【図１３】
2015128752.tif 000015