(57)【要約】【課題】濾過装置において、濾過砂の目詰まりや濾過砂の不陸を生じにくくし、効率的に短時間で濾過材の洗浄作業、およびすすぎ作業が行えるようにする。【解決手段】濾過槽２に、上部から垂下された洗浄槽３８内にスクリューコンベア３２が配置される。上下に離隔した濾床４、金網５０との間に空間５２が形成される。金網５０の上には濾過材１４が配置され、空間５２には、濾過材１４より大粒の濾過材５４が配置される。また、濾床４には、複数のストレーナ１２が配置されている。空間５２の外壁には、洗浄水噴射管５８が取り付けられている。スクリューコンベア３２を回転させて濾過材１４を洗浄した後、浄水出口管４６と洗浄水噴射管５８から洗浄水を噴出させて濁質を原水注入管５６から排出する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状の濾過材の層を支持する濾床を有する濾過槽と、該濾過槽内に縦に配置された中空の洗浄槽、該洗浄槽内で前記濾過材を上方に搬送しつつ該濾過材を洗浄する洗浄手段および前記濾過材の洗浄時に前記濾過材から剥離した汚濁物質を前記濾過槽の外部に排出する濁質排出手段を有する濾過材洗浄機構とを備え、通常の濾過時に前記濾過材により濾過された液体を前記濾床を通過させて排出する濾過装置において、
前記濾床が、上下に間隔をおいた２つの濾床から構成され、上方の濾床が前記濾過材が通過しにくい大きさの多数の液体通過部を全面に有し、両濾床の間に前記濾過材より大きい濾過材の層が設けられていることを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記洗浄手段が、前記濾過槽の上部から垂下されたスクリューコンベアであり、該スクリューコンベアが前記濾過槽の上部に設けられた駆動部により回転されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の濾過装置。
【請求項３】
前記上方の濾床が、前記液体通過部を形成する網目を有する網状部材であることを特徴とする請求項１または２記載の濾過装置。
【請求項４】
前記２つの濾床のうち下方の濾床に、前記濾過された液体を排出する複数のストレーナが配置されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の濾過装置。
【請求項５】
前記濾過槽の外壁に、前記２つの濾床の間の前記濾過材の層に外部から液体を噴射する液体噴射部が設けられ、該液体噴射部から該濾過材の層へ向けて洗浄液を噴射して、該洗浄液の水流により該濾過材に付着した汚濁物質を剥離するよう構成されていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の濾過装置。
【請求項６】
前記２つの濾床の間の前記濾過材の層に外部から振動を与える振動発生器が設けられ、該振動発生器から該濾過材の層へ向けて伝搬する振動により該濾過材に付着した汚濁物質を剥離するよう構成されていることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水等の液体を濾過する濾過装置に関し、特に内部に濾過材洗浄機構を有する濾過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
濾過装置を長期間使用すると、濾過装置の濾過タンク（濾過槽）内の濾過材（濾過砂）が目詰まりし、効率的な濾過が行えなくなり、濾過された水等の質が悪化する。このため、濾過材に付着した汚濁物質（濁質）を取り除いて、目詰まりを解消することが行われている。濾過材からこの汚濁物質を取り除く作業、所謂、洗浄作業は、操業を効率よく行うためにできるだけ短時間で工数をかけず、また場所をとらずに行えることが望ましい。このため、濾過材を濾過タンクの外側に取り出すことなく、濾過タンク内に濾過材を収容したまま、短時間で効率よく洗浄できるよう濾過砂洗浄装置（濾過材洗浄機構）を濾過タンク内に設けることが考えられている。
【０００３】
このような観点で考えられた、従来技術の例として、例えば、特許第３１４９１号明細書および実開昭６３―９８７０４号公報に開示された濾過器が知られている。前者の濾過器においては、濾過室（濾過槽）内に、下方に開放する中央管（洗浄槽）が筺（支持部）によって上方から吊り下げられ、この中央管の内部上方にプロペラ状の推進機が配置されている。推進機のさらに上には、中央管の上端の僅かに上の部分に側方に向けた、推進機と連動して回転し遠心力により洗浄液を高速度で放出する噴出口を有する管が配置されている。上記濾過室には、複数の孔を有する有孔偽底（濾床）が設けられており、通常の濾過時には、上方から濁質を含む原水が供給されて有孔偽底上に載置された濾過砂を経て濾過されるようになっている。濾過砂の洗浄時には、有孔偽底から洗浄水が上方に噴出するとともに、推進機が回転する。そして、中央管の下部に開放した開口から濾過砂が吸引され、上昇した濾過砂が噴出口から放出される洗浄液により側方に放出され、その時に濾過砂から濁質が剥離して洗浄されるようになっている。
【０００４】
また、後者の濾過器においては、槽体内に上方から垂下した揚送管（洗浄槽）が配置され、この揚送管内にらせん揚水機が回転可能に配置されている。この濾過器は、通常の濾過においては、濾過砂中にある原水分散筒により原水が濾過砂中に放出され、原水が濾過砂を下方から上方に通過して濾過された処理水（浄水）が濾過砂の上方で排出されるようになっている。また、濾過砂の洗浄時には、らせん揚水機が回転し、濁質を捕捉した濾過砂をらせん揚水機の下部から上昇させて、遠心分離作用により濁質を濾過砂から剥離させて洗浄している。そして、洗浄された濾過砂は揚送管の上部の濾過砂排出口から排出されて、再度槽体内に戻るように構成されている。
【０００５】
また、さらに他の従来例として、特開平８−２１５５０９号公報に開示されたろ過機が知られている。このろ過機においては、前述の実開昭６３―９８７０４号公報に開示された濾過器と同様に、ろ過槽の下部から供給される原水をろ過槽内を上方に移動させて濾過するように構成されている。このろ過槽には、スクリューコンベアを内包する外筒がろ過槽の上部から垂下され、このスクリューコンベアにより濾過砂を外筒の下端から上端に上昇させる間に濾過砂を洗浄するように構成されている。上昇された濾過砂は、外筒の上部に設けられた分離室でさらに攪拌されて、汚濁物質が取り除かれるようになっている。そして、洗浄された濾過砂は、分離室から再度ろ材層の上面部に返送されるよう構成されている。このろ過機は、洗浄時においても、原水が下方から上方に向けて流されて、濾過は中断することなく連続的に行われるようになっている。
【０００６】
また、従来、通常の濾過において、原水が上方から供給されて下方に浸透する形式の濾過装置にあっては、濾床の上に大径の砂利の層を敷き、その上に細かい砂の層を重ねて濾過材とした構成が知られている。
【０００７】
また、濾過材の洗浄は、毎日、例えば、始業時、或いは終業時に行なわれる場合もある。また、２４時間操業の場合は、濁質の詰まり具合をセンサで検知して、随時、自動的に洗浄を行なったり、或いは、目詰まりが生じる前に所定の時間ごとに作動するタイマーにより自動的に洗浄が行なわれる場合もある。
【０００８】
また、ストレーナとして、従来、多数の粒状体を粒状体同士の間隙が残る程度に押し固めたものが使用されることがある。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３１４９１号明細書（第４頁−第５頁、第２図）
【００１０】
【特許文献２】
実開昭６３−９８７０４号公報（第３頁−第４頁、第１図）
【００１１】
【特許文献３】
特開平８−２１５５０９号公報（第２頁−第３頁、図１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前者（特許第３１４９１号）の濾過器においては、濾過材は有孔偽底上に直接配置されており、有孔偽底の孔から濾過砂が通り抜けて下方に流れ、さらに濾過後の水に混じりやすいという問題がある。また、濃い濁質を含む原水の場合には、この孔が目詰まりを起こしやすい。洗浄時においては、プロペラの回転による濁質除去とともに、有孔偽底から濾過砂の層に向けて洗浄水を逆流させることによって、濾過砂に付着した汚濁物質を濾過砂から剥離させて排出することが行われるが、有孔偽底に点在して設けられた複数の孔の総面積が限られており、即ち開口率が低く、有孔偽底上の濾過砂に均一に洗浄水を噴出することができない。その結果、濾過砂の汚濁物質のすすぎ効率が低く、洗浄作業も時間がかかるものとなってしまう。
【００１３】
また、実開昭６３―９８７０４号および特開平８−２１５５０９号の各公報に夫々開示された濾過器（ろ過機）の場合は、通常の濾過においては、原水が下方の原水供給口から供給されて上方に移動する所謂上向流式のものである。この種の上向流式の濾過器（ろ過機）は、一般的に、大量の原水処理量をこなすことを目的としているため、流速が早く上方の濾過材は浮き上がって濾過砂同士の間隙が大きくなり、原水の濁質が捕捉しにくくなるという問題がある。
【００１４】
特に、特開平８−２１５５０９号のろ過機の場合は、洗浄時にも濾過が停止されることはないので、細かい軽い砂は上方に押し上げられて、粗い砂が下方に溜まった状態になる。このような状態になった濾過材をらせん揚水機（スクリューコンベア）で上方に押し上げても、濾過砂の下層の粗い砂が上昇し、再度砂の層に放出された粗い砂が下に沈んで、細かい軽い砂は上部に残ったままになってしまう。従って、粗い砂だけが洗浄され、細かい砂は洗浄されないままになるという問題がある。このため、この連続的に濾過が行われるろ過機は実用化がなされていない。また、洗浄液を濾床から上に向けて逆流させることも行われないので、剥離した汚濁物質を排出する洗浄作業が効率的に行えず、時間がかかってしまう。
【００１５】
また、従来、大径の砂利の層の上に細かい砂の層を配置した濾過材層を使用している場合は、細かい砂は、大径の砂利により下方への落ち込みが防止され、濾床の目詰まりも生じにくく、さらに大径の砂利の層により濾過される液体の流れが分散して均一になるという利点がある。しかし、このように配された濾過材を洗浄するときには次のような問題が起きる。
【００１６】
即ち、濾床から洗浄水を噴出させる逆洗洗浄のみによって洗浄する場合には、濾過材の層中で濁質により閉塞されていない水の通り道、所謂、水道から洗浄水が上方に噴出するので、その水道の周辺の濾過砂が移動して砂利層に不陸即ち砂利層表面の凹凸が生じやすい。そして洗浄後、濾過を行うときに濾過材中を通過する原水は不陸により水道が偏って均一に分散されないので、濾過効率が低下する、或いは濾過性能が安定しないという問題がある。また、スクリューコンベアを使用して砂利層の上の濾過砂を洗浄する場合は、スクリューコンベアの回転によって砂利層の上部が影響を受けて同様に不陸が生じる虞がある。
【００１７】
また、砂利の層の上に砂の層を配する場合は、小さい砂が、大きい砂利の中に落ち込まないように粒径の大きい砂利から、粒径の小さい砂まで３層乃至４層に重ねることが行われている。その場合、各層は同程度の厚さが必要なので、全体の層厚が大きくなり、その結果、濾過槽の高さも高くなり、濾過装置の屋内での設置場所に制約を受ける虞がある。さらに多種類の濾過材の洗浄等の維持管理が大変である。
【００１８】
また、ストレーナとして、多数の粒状体を押し固めたタイプのものは濁質によって、目詰まりしやすく、その目詰まりも除去しにくいという問題がある。
【００１９】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであって、目詰まりが生じにくく、また、濾過材の不陸が生じることのない、長期間に亘って安定した性能を維持する濾過装置を提供することを目的とするものである。
【００２０】
さらに、本発明の他の目的は、効率的に短時間で濾過材の洗浄作業、およびすすぎ作業が行える維持管理の容易な濾過装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の濾過装置は、粒状の濾過材の層を支持する濾床を有する濾過槽と、この濾過槽内に縦に配置された中空の洗浄槽、洗浄槽内で濾過材を上方に搬送しつつ濾過材を洗浄する洗浄手段および濾過材の洗浄時に濾過材から剥離した汚濁物質を濾過槽の外部に排出する濁質排出手段を有する濾過材洗浄機構とを備え、通常の濾過時に濾過材により濾過された液体を濾床を通過させて排出する濾過装置において、濾床が、上下に間隔をおいた２つの濾床から構成され、上方の濾床が濾過材が通過しにくい大きさの多数の液体通過部を全面に有し、両濾床の間に前記濾過材より大きい濾過材の層が設けられていることを特徴とするものである。
【００２２】
また、前記洗浄手段は、濾過槽の上部から垂下されたスクリューコンベアであり、スクリューコンベアが濾過槽の上部に設けられた駆動部により回転されるように構成されていることが好ましい。また、スクリューコンベアの回転軸の下端の形状は円弧面であることが好ましい。なお、このスクリューコンベアの回転軸の下端は、下方から支持されていてもよい。
【００２３】
また、上方の濾床は、液体通過部を形成する網目を有する網状部材であることが好ましい。
【００２４】
また、２つの濾床のうち下方の濾床に、濾過された液体を排出する複数のストレーナが配置されていることが好ましい。このストレーナは、上部に傘形形状部分を有し、この傘形形状部分に液体を通過させるスロットを有することが好ましい。
【００２５】
濾過槽の外壁に、２つの濾床の間の濾過材の層に外部から液体を噴射する液体噴射部を設け、液体噴射部から該濾過材の層へ向けて洗浄液を噴射して、該洗浄液の水流により該濾過材に付着した汚濁物質を剥離するよう構成することができる。
【００２６】
液体噴射部は、濾床と略平行な平面内で角度を付けて設けられていることが好ましい。さらに、これらの液体噴射部は、濾過槽の外周に略等間隔に複数個が設けられていることが好ましい。
【００２７】
２つの濾床の間の濾過材の層に外部から振動を与える振動発生器を設け、振動発生器から該濾過材の層へ向けて伝搬する振動により該濾過材に付着した汚濁物質を剥離するよう構成することができる。
【００２８】
さらに、濾過槽に超音波発生装置を取り付けて、この超音波で発生する振動により濾過槽内の濾過材に付着した濁質を剥離するようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の濾過装置は、濾床を有する濾過槽と、中空の洗浄槽、洗浄槽内の洗浄手段および濁質排出手段を有する濾過材洗浄機構とを備えており、濾過材により濾過された液体を通過させる濾床は、上下に間隔をおいた２つの濾床から構成されている。２つの濾床のうち、上方の濾床は、濾過材が通過しにくい大きさの多数の液体通過部を全面に有し、両濾床の間に前記濾過材より大きい濾過材の層が設けられているので次の効果を奏する。
【００３０】
即ち、濾過材が上下２つの濾床で仕切られ、上方の濾床に設けた濾過材と両濾床間に設けた濾過材を夫々相対的に小径の濾過材、大径の濾過材（支持材）としたので、上方の小径の濾過材は、上方の濾床により下方への落下が防止され、濾過材を多層に重ねなくとも２層の目詰まりの生じにくい濾過材とすることができる。また、両濾床間に設けられた濾過材は、両濾床により閉鎖された所定の空間内にあるので、洗浄手段により上方の小径の濾過材が洗浄されても、大径の濾過材に不陸が生じることはない。その結果、均等な濾過が維持され、濾過効率のよい濾過装置が得られる。また、上方の濾過材のうち僅かな量が、上方の濾床を通過して下方の濾過材の層に落下したとしても、下方の濾過材を通り抜けることはない。従って、濾過後の浄水に濾過材が混じり込むことはない。そして大径の濾過材の層は、濁質による目詰まりが生じにくい。
【００３１】
また、洗浄手段が、濾過槽の上部から垂下されたスクリューコンベアであって、このスクリューコンベアが濾過槽の上部に設けられた駆動部により回転されるように構成されている場合は、スクリューコンベアにより、上方の濾過材をもみ洗いすることができるので、濾過装置の洗浄を簡単に行うことができ、管理維持が容易である。また、このスクリューコンベアを回転させて上方の濾過材を洗浄しても、上方の濾床の下に位置する濾過材の表面を不陸にする虞はない。
【００３２】
また、上方の濾床が、液体通過部を形成する網目を有する網状部材である場合は、濾床の開口率が大きいので、原水の濁質が濃い場合でも濾床に目詰まりを生じることなく効率的に濾過された液体を通過させることができる。また、逆流洗浄時にも、この開口率の大きい濾床から均一に洗浄水を吹き出すことができるので、すすぎ効率が高く、短時間ですすぎ作業を完了させることができる。
【００３３】
また、２つの濾床のうち下方の濾床に、濾過された液体を排出する複数のストレーナが配置されている場合は、２つの濾床の間に配されている大きい濾過材が通過できない比較的大きめの液体通過部をストレーナに形成することができるので、一層目詰まりのしにくい濾過装置とすることができる。また、洗浄水の逆流噴射（逆洗）を行った時に、ストレーナの液体通過部に詰まった濁質を容易に除去することができる。
【００３４】
濾過槽の外壁に、２つの濾床の間の濾過材の層に外部から液体を噴射する液体噴射部を設けて、この液体噴射部から該濾過材の層へ向けて洗浄液を噴射して、この洗浄液の水流により該濾過材に付着した汚濁物質を剥離するよう構成した場合は、両濾床の間の濾過材を濾過槽の外部に取り出すことなく、短時間で効率よく洗浄することができ、且つ濾過装置の維持管理が非常に簡単になる。
【００３５】
２つの濾床の間の濾過材の層に外部から振動を与える振動発生器を設けて、この振動発生器からこの濾過材の層へ向けて伝搬する振動により濾過材に付着した汚濁物質を剥離するよう構成した場合は、両濾床の間の濾過材を濾過槽の外部に取り出すことなく、短時間で効率よく洗浄することができ、濾過装置の維持管理が非常に簡単になる。
【００３６】
このように本発明に係る濾過装置は、非常に効率よく濾過材の洗浄およびすすぎ作業を行うことができ、例えば、逆洗による水流剪断のみによって濁質を剥離するものに比べて約３分の１の短時間で完了することができる。従って、洗浄作業が毎日行なわれる場合には、年間の総洗浄作業時間の差即ち削減可能な時間は非常に大きいものとなり、濾過効率、洗浄のためのエネルギー消費の観点から効果が大きい。さらに本発明の濾過装置は、上方から下方へと原水が流れる方式であるので、濾過砂が水流によって浮き上がることはなく、安定的に濁質を捕捉できる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の濾過装置について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、第１の実施形態の濾過装置の縦断面図、図２は、図１の濾過装置の濾過槽の平面図である。以下、図１および図２を参照して説明する。
【００３８】
本発明の第１の実施形態の濾過装置１は、図１に示すように、上下が閉鎖された略円筒形の濾過槽２と、この濾過槽２の内側の下部に上下に間隔をおいて水平に配置された金網（濾床）５０および４と、濾過槽２の湾曲した上壁２０に取り付けられた濾過材洗浄機構（以下、単に洗浄機構という）６とを有する。この洗浄機構６は、後述するモータ２６、減速機構部２７、台座２８、洗浄槽３８およびスクリューコンベア３２を含む。さらに、洗浄機構６は、濁質排出手段としての浄水出口管４６および原水注入管５６も含む。
【００３９】
濾過槽２には、４本の支持脚８（図１では１本のみを示す）が取り付けられており、これによって、濾過槽２が床面１０上に設置される。濾床４は、濾過槽２の湾曲した底壁９から上方に離隔して設けられており、この濾床４には、複数の濾過された液体（濾水）を集水して下方に通過させる集水部即ちストレーナ１２が設置されている（図１）。なお、濾床４およびストレーナ１２の詳細については後述する。また、前述の原水注入管５６は、図１において、濾過槽２の右側に位置しており、原水の出口が上向きの略Ｌ字状を呈している。この注入管は、他の形状とすることも可能である。
【００４０】
前述の金網５０上には、原水注入管５６から注入された原水を濾過するための濾過材（濾過砂）１４の層が配される。金網５０は、濾過材１４が下方に落下しにくいように、濾過材１４の砂粒よりも概ね小さいメッシュ（網目）を有する。この濾過材１４は、具体的には、約０．４ｍｍ〜２ｍｍの直径を有するものである。また、この直径は、約０．６〜１ｍｍであることが好ましい。メッシュの大きさは、最大直径が約２ｍｍの濾過材１４が下方に通過しない寸法に設定される。この金網の構造の詳細については、後述する。
【００４１】
金網５０と濾床４との間の空間５２には、濾過材１４より大きい直径の砂利即ち濾過材５４の層（支持層）が配置される。この濾過材５４は、濾過材１４を支持する支持材として使用される。この濾過材５４の直径は、例えば、約２〜４ｍｍのものが選択される。従って、濾過材１４の上方から流入した原水は、濾過材１４の層および金網５０を通過した後、濾過材５４の層およびストレーナ１２を通過して浄化された液体として濾床４から下方に流れる。濾過材５４の層は、上部が金網５０により覆われており、濾過材１４の層の方に移動することができないので、不陸が生じることがなく、水流が分散されて均一な濾過が可能となる。本実施形態の場合、濾過槽２の高さは約２ｍであり、空間５２の高さは約１３ｃｍに設定されている。
【００４２】
濾過槽２の上壁２０の中央部には、円形の取付口２２が形成されており、この取付口２２に洗浄機構６がボルト（図示せず）により取り付けられている。取付口２２の周縁は、取付用のリム２４に形成されている。リム２４上には、モータ２６および減速機構部２７を取り付けた台座２８が取り付けられている（図１）。この台座２８には、複数の軸受３０を有する保持部３６が形成されており、これらの軸受３０により後述するスクリューコンベア（洗浄手段）３２の軸３４が、ぶれなく回転自在に支持されている。なお、モータ２６および減速機構部２７を駆動部という。
【００４３】
次に、この洗浄機構６について詳細に説明する。洗浄機構６の円筒形即ち筒状体の洗浄槽３８は、上部に円板状の取付壁２９を有する。そして、取付壁２９が台座２８とともにリム２４にボルト（図示せず）により取り付けられている。図中、ボルトはその位置を示す中心線に代えて省略して示す。このようにして、洗浄槽３８の上部がリム２４に取り付けられると、洗浄槽３８の略全体が濾過槽２の上部から垂下している構成となる。
【００４４】
図１に示すように洗浄槽３８の下部は、開放した円形の下部開口４０となっており、上部には洗浄槽３８の外周に沿って所定間隔で形成された上下方向に延びる複数の上部開口４２が形成されている。下部開口４０は濾過材１４の中に位置するように、濾過材１４との位置関係が決められている。この洗浄槽３８の内側には、スクリューコンベア３２が配置されている。スクリューコンベア３２の軸３４は、比較的小径の縮径部３４ａと、直径の大きい大直径部３４ｂから構成されている。
【００４５】
軸３４は、継手４９を介してモータ２６と連結されている。軸３４に強度を持たせるための大直径部３４ｂは、中空のパイプ状になっており、下端４４は閉鎖されている。下端４４の形状は、球面等の円弧面に形成されていることが好ましい。下端４４が円弧面に形成されていることにより、スクリューコンベア３２を回転させて濾過材１４を洗浄するときに渦を生じないようにして、下端４４と接触する濾過材１４を不必要に攪乱することが防止できる。軸３４の大直径部３４ｂには、螺旋形のスクリューの羽根部４３が形成されている。羽根部４３は軸３４の下端４４近傍に至るまで形成されている。
【００４６】
このようにして、スクリューコンベア３２の羽根部４３が洗浄槽３８内に配置されると、図１に示されるように、羽根部４３の上端は上部開口４２の下縁４２ａ近傍に位置する。また、スクリューコンベア３２の下端部３５は、洗浄槽３８の下部開口４０から下方に突出し、軸３４の下端４４は、金網５０の近傍に位置する。この理由は、濾過材１４の洗浄時に、できるだけ金網５０近傍の濾過材１４も効率よく上方に押し上げて洗浄できるようにするためである。
【００４７】
羽根部４３の外縁は、洗浄槽３８の内周面との間に僅かにギャップを形成して配置されているが、このギャップの寸法は、濾過材１４の粒径の約３倍が望ましい。このギャップにより、羽根部４３と洗浄槽３８との間に濾過材１４が挟まっても、濾過材１４が破砕する虞が少なくなる。
【００４８】
次に、濾過槽２の外部に付属する部品について説明する。濾過槽２の湾曲した底壁９の中央には、下方に延びる浄水出口管４６が取り付けられており、濾過材１４、金網５０、濾過材５４、ストレーナ１２を経て濾床４を通過した浄化された液体が、この浄水出口管４６を通って送出される。金網５０と濾床４との間の濾過槽２の外壁に取り付けられているのは、洗浄水噴射管（液体噴射部）５８である。また、濾過槽２の上部に突設されている、８１で示す部分は、濾過槽２内の空気を排出する空気抜弁である。
【００４９】
洗浄水噴射管５８は、図２に最もよく示すように、濾過槽２の外壁に対し角度を付けて、濾過槽２の外周に沿って等間隔に４カ所取り付けられている。この洗浄水噴射管５８には、外側から濾過槽２の内側に向けて渦を巻くように強力な洗浄水が噴射される。そしてこの水流により、空間５２内の濾過材５４から汚濁物質が剥離されて濾過材５４を洗浄するようになっている。洗浄水は洗浄水出口管から取り出された洗浄水でもよいし、別の供給源（図示せず）から供給される洗浄水でもよい。この洗浄の態様についての詳細は後述する。
【００５０】
次に、図３を参照して濾床４について説明する。図３は、濾床４を示し、図３（ａ）は、濾床４の半分のみを示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の３ｂ−３ｂ線で切断した濾床４の断面図である。濾床４は、例えば、ステンレス鋼製の４つの板状部分から構成されている。即ち１対の半月状部分４ａ、４ｂ（図３（ａ）では半月状部分４ａ、４ｂの半分のみを示す）および１対の略矩形部分４ｃ、４ｃ（図３（ａ）では１個のみを示す）から構成されている。従って、濾床４は、図３（ａ）において、直径の両側に線対称の円板状である。略矩形部分４ｃの一辺は弧状部分４７に形成されている。
【００５１】
濾床４には、多数の孔６０が穿設されており、これらの孔６０に、前述のストレーナ１２が配置されている。また、各部分４ａ、４ｂ、４ｃには、それらの外周に沿って所定間隔で複数個のねじ止め用の小孔６２が穿設されている。他方、濾過槽２の内周には、その内周に沿った環状の取付リング６４が突設されている。この取付リング６４には、前述の小孔６２に対応するねじ孔６３が形成されている。また、各部分４ａ、４ｂ、４ｃの相互の合わせ目に沿って、Ｔ字状断面の支持梁６６が濾過槽２に取り付けられている。そして、この支持梁６６にも、ねじ孔６３が形成されている。前述の部分４ａ、４ｂ、４ｃは、前述の小孔６２およびねじ孔６３にねじ６１が螺入されて、取付リング６４およびこの支持梁６６にねじ固定される。
【００５２】
また、支持梁６６と直交する、濾過槽２の直径相当部分に、ねじ孔６３を有するＴ字状の支持梁６７が、支持梁６６と連結して略中央に配置され、部分４ｃがこのねじ孔６３により同様にねじ固定される。また、図３（ｂ）において、支持梁６７の左右に支持梁６８が設けられているが、この支持梁６８は、単に部分４ａの荷重を受けるためのものであり、部分４ａ、４ｂは、この支持梁６８には固定されない。
【００５３】
次に、この濾床４に配置されるストレーナ１２について説明する。ストレーナ１２は、管の先端が中空の傘状になった、ＡＢストレーナーと称される市販のものであり、ＡＢＳ樹脂製である。この傘状部分１８には、前述の濾過材５４が通過しない狭幅の複数のスロット（液体通過部）１９が同心円に沿って形成されており、濾過された液体のみを濾床４の下方に通過させるようにしている。
【００５４】
なお、スロット１９は、図３（ｂ）の中央のストレーナ１２のみに示す。そして管の部分にはねじが形成され、この部分にナット６５が螺合されて、傘状部分１８とナット６５により、濾床４に取り付けられるよう構成されている。スロット１９は、濾過材１４より大きい濾過材５４が通過しない大きさのものであればよいので、濁質が詰まりにくいサイズのスロット幅とすることができる。傘状部分１８にスロット１９が形成されている効果については後述する。
【００５５】
次に、図４から図７を参照して、金網５０について詳細に説明する。図４は、濾過槽２に取付けられた金網５０を示し、図４（ａ）は金網５０の半分のみを示す平面図であり、図４（ｂ）は、金網５０を含む濾過槽２の要部断面図である。図５は、２枚の金網５０の合わせ部分を示し、図５（ａ）は、ねじを省略してしめす合わせ部分の部分拡大平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の５ｂ−５ｂ線に沿う拡大断面図である。図６は、金網５０の濾過槽２への取付部を示し、図６（ａ）は部分拡大平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の６ｂ−６ｂ線に沿う拡大断面図である。図７は、金網５０の取付に使用されるクランプボルトを示し、図７（ａ）は、クランプボルトの拡大平面図、図７（ｂ）はクランプボルトの拡大側面図を夫々示す。
【００５６】
まず、図４を参照すると、金網５０はステンレス鋼製の板状の３つの部分、即ち２つの半月状部分５０ａ、５０ｂおよび逆向きの弧状部分５３を有する１つの略矩形部分５０ｃから構成されている。各部分５０ａ、５０ｂ、５０ｃは格子状のメッシュ（液体通過部）即ち網目５１を有するとともに、各部分５０ａ、５０ｂ、５０ｃの周縁にはステンレス鋼製のフレーム７０が設けられている。各部分５０ａ、５０ｂ、５０ｃのフレーム７０が互いに当接する合わせ目７１は、どの部分についても同様な構成になっているので、部分５０ａと５０ｃの合わせ目７１について、図５をさらに参照して説明する。
【００５７】
図５に示すように、金網５０の部分５０ａのフレーム７０と、部分５０ｃのフレーム７０の端縁には、互いに逆向きの半円形の切欠７２が位置合わせして形成されている。この１組の切欠７２により２つの互いに当接したフレーム７０に円形の開口７３が形成される。この開口７３には、金網５０の裏面から矩形のフランジ７５を有するねじ７４が挿通される。そしてねじ７４には、フレーム７０に沿って延びるフレーム押さえ板７６が取り付けられる。フレーム押さえ板７６は、ねじ孔７７を有し、ねじ７４はこのねじ孔７７に挿入される。そしてねじ７４にワッシャ７９とナット８０が装着されて固定される。これにより部分５０ａと部分５０ｃとが互いに一体に合体される。
【００５８】
このようにして構成された網目状部材の円形の金網５０が、次に、濾過槽２に取り付けられる。この取付の構成について、図６および図７を合わせて参照して説明する。図６に示すように、金網５０の外周のフレーム７０には所定の間隔で、タブ８２が内向きに突設されている。このタブ８２には、金網５０の半径方向に延びる矩形の長穴８３が形成されている。金網５０は、このタブ８２に、クランプボルト８４を取り付けて濾過槽２に固定される。
【００５９】
このクランプボルト８４は、図７に示すように、平面視で矩形であり、側面視でＬ字状の頭部８５を有する。この頭部８５に円形の開口８６が形成され、この開口８６にボルトが溶接されて、全体として図７に示すクランプボルト８４が構成されている。クランプボルト８４の頸部８７は、角ブロック状となっている。
【００６０】
再び図６を参照して、濾過槽２には、この濾過槽２の内周に沿って取付リング８８（図６（ｂ））が突設されている。金網５０のフレーム７０には、クランプボルト８４が取り付けられる。このときクランプボルト８４の頭部８５の突出部８５ａが、取付リング８８の反対側になるように取り付けられる。そして、クランプボルト８４と金網５０との間に取付リング８８を挟み込み、ワッシャ８９、９０を取り付けた後、ナット９１、９２で固定する。ワッシャ８９の下面には長穴８３内に位置する角形の突起８９ａを有する。これによりフレーム７０がクランプボルト８４に対し、濾過槽２の半径方向の位置が決められ、金網５０はこの半径方向に偏ることなく適切に濾過槽２に保持される。
【００６１】
次に、図１に示す濾過装置１の変形例を、図１３および図１４に示す。図１３は、図１の濾過装置１の変形例を示す概略縦断面図、図１４は、図１３の要部拡大図である。まず、図１３を参照して説明する。変形例の濾過装置２００は、濾過槽２０２と、濾過材洗浄機構２０６と、この濾過材洗浄機構２０６に連結された洗浄槽２３８と、洗浄槽２３８内に配置されたスクリューコンベア２３２とを有する。濾過装置２００と、図１に示す濾過装置１との主な相違点は、スクリューコンベア２３２と、洗浄槽２３８が、それらの下端で互いに係合している点である。換言すると、スクリューコンベア２３２の下端部２３５が、洗浄槽２３８の下端に設けられた支持部材（支持部）２０７により支持されている点である。この変形例では、スクリューコンベア２３２が、支持部材２０７によって支持されていることにより、スクリューコンベア２３２の回転時におけるぶれ、振動が防止される。
【００６２】
このスクリューコンベア２３２の支持構造について、図１４を参照してさらに説明する。スクリューコンベア２３２の下端２３３には、金属製の軸部材２３６が溶接により取り付けられている。軸部材２３６は、円板状の基部２３７と、この基部２３７の中央に基部２３７と一体に形成された軸２３９とから構成されている。軸２３９とスクリューコンベア２３２とは、その中心軸が同一である。
【００６３】
他方、円筒形の洗浄槽２３８の下端には、円環状のプレート即ちリング２０８が、溶接により固定されている。リング２０８には、複数のねじ孔２０５がリング２０８の円周に沿って所定間隔で均等に配置されている。そして、このリング２０８には、前述の支持部材２０７が取り付けられる。支持部材２０７は、前述のねじ孔２０５に対応する孔２０９が穿設された円環状の取付環２１３と、軸２３９を受容するハウジング２４８と、このハウジング２４８を取付環２１３に連結する複数本の放射状のステー２４９とから構成されている。支持部材２０７は、ねじ２１０によりリング２０８のねじ孔２０５に固定される。
【００６４】
ハウジング２４８は、上方に開放する円形の内壁と底壁２４８ａから画成される凹所２５５を有する。凹所２５５の中心とスクリューコンベア２３２の回転中心は一致している。凹所２５５内には円筒形の軸受２５８が、凹所２５５の内壁に密接して配置されている。軸受２５８の内径は、軸２３９と密嵌するように寸法決めされている。凹所２５５の開放端には環状段部２６０が形成されており、この環状段部２６０に軸２３９と密接するシール部材２６２が配置されている。また、ハウジング２４８の上端の外周には環状のフランジ２６４が形成されている。このフランジ２６４には、押さえ板２６６がねじ（省略）により固定されて、シール部材２６２の飛び出しを防止している。押さえ板２６６には、軸２３９を受容する開口２６５が形成されているので、スクリューコンベア２３２と干渉することはない。
【００６５】
スクリューコンベア２３２は、このように支持部材２０７により支持されているので、スクリューコンベア２３２が回転すると、軸２３９は、この軸受２５８に支持されて回転し、下端部２３５がぶれることはない。軸２３９の下端２３９ａは、底壁２４８ａから離隔していることが好ましい。この理由は、軸２３９に下向きの荷重がかかるわけではなく、余分な摩擦抵抗が生じないようにするためである。
【００６６】
軸受２５８は、例えば、オイレスグライトロンＦ（登録商標）の如き、充填剤入り四ふっ化エチレン樹脂が好ましい。しかし、材質は、他の適切な合成樹脂であってもよいし、金属であってもよい。上記の四ふっ化エチレン樹脂は、耐摩耗性に優れ、低い摩耗係数を有するという特性を有しており、濾過装置２００の軸受として好適である。また、上記の四ふっ化エチレン樹脂は、食品衛生法にも適合しているので、濾過された浄水を、飲料水等に使用するのに好適である。
【００６７】
次に、再び図１を参照して、この濾過槽２内で濾過がどのように行われるかについて説明する。まず、原水が、原水注入管５６から濾過槽２内に注入される。原水の水位が上昇するにつれ、空気抜弁８１から濾過槽２内の空気が排出される。水位は、本実施形態の場合、原水注入管５６を越えて濾過槽２の上部まで達するように、即ち濾過槽２の略全体が水（原水）１６で満たされるように設定される。原水は濾過材１４に浸透するとともに、上部開口４２からも洗浄槽３８内に進入して洗浄槽３８内の濾過材１４に浸透し、洗浄槽３８内においても濾過ができるようになっている。
【００６８】
濾過材１４を浸透し、濾過された水は、金網５０を通過して濾過材５４の層に浸透し、ストレーナ１２を経て濾床４を通過して、濾過槽２の下部の浄水出口管４６から外部に送出され、使用に供される。
【００６９】
次に、長期間使用して濾過材１４に目詰まりが生じたときの、濾過材１４の洗浄方法について説明する。スクリューコンベア３２を回転させるためのモータ２６を起動する前に、浄水出口管４６から浄水を逆流させ、濾過材５４を経て濾過材１４中に浄水を噴出させて濾過材１４を浮遊させる。これにより、モータ２６起動時のモータ２６への負荷が低減される。モータ２６が駆動されて、スクリューコンベア３２が回転すると、スクリューコンベア３２の羽根部４３、特に洗浄槽３８の下方に露出した部分の羽根部４３により、濾過材１４が上方の洗浄槽３８内に押し上げられる。
【００７０】
スクリューコンベア３２の回転の初期の段階では、前述の浄水の逆流が継続される。この理由は、スクリューコンベア３２を逆流洗浄状態で回転させることによって、洗浄槽３８の外側の濾過材１４と、洗浄槽３８の内側の濾過材１４が、スクリュー３２の遠心力により容易に混ざり合い、且つ移動することで全体の濾過材１４が満遍なく洗浄されるからである。浄水の逆流は、その後、流速を落として、集水部に汚れが落ち込まない程度に非常にゆっくりとした速度で継続される。また、スクリューコンベア３２も、濾過砂１４の洗浄のために回転が継続される。
【００７１】
押し上げられた濾過材１４の粒子同士は、羽根部４３の回転により互いにこすれあってもみ洗いされつつ上昇し、上部開口４２から洗浄槽３８外に排出される。このとき、濾過材１４が水面上に落下したときの衝撃で、濁質が濾過材１４から剥離することが促進される。落下した濾過材１４は、洗浄の経過に従って下降し、再び羽根部４３により洗浄槽３８内に押し上げられてもみ洗いされる。このようにして、濾過材１４は洗浄槽３８内で洗浄が繰り返されて汚濁物質が剥離される。前述のように、図１に示すようにスクリューコンベア３２の下端４４が、金網５０の近傍に位置しているので、金網５０に近い濾過材１４も押し上げられて、全ての濾過材１４が満遍なく洗浄されるようになっている。
【００７２】
洗浄が完了すると、スクリューコンベア３２の回転が停止される前に、浄水出口管４６から再度浄水を逆流させて、すすぎ作業が行われる。このすすぎ作業は、スクリューコンベア３２の停止後も、引き続き逆流洗浄して継続される。浄水出口管４６から逆流した液体は、濾床４のストレーナ１２のスロット１９から濾過材５４の層に噴出し、さらに金網５０を通過して濾過材１４の層に上昇する。このとき、金網５０近傍の濾過材１４、５４の濁質は、逆洗水流により容易に除去される。また、ストレーナ１２に詰まった濁質も、逆洗水流によりスロット１９から容易に除去される。
【００７３】
そして、濾過材１４から剥離した汚濁物質は、浮遊して原水注入管５６から外部へ濁質を含んだ水とともに排出される。逆流洗浄時に、洗浄水は、羽根部４３の前述の間隙を通過して洗浄槽３８内にも効果的に逆流するので、洗浄槽３８内の濁質も排出される。この逆洗時には、ストレーナ１２のスロット１９から噴出する洗浄水は、均一に濾過材５４の層に浸透する。即ち、スロット１９はストレーナ１２の傘状部分１８に形成されているために、洗浄水は、ストレーナ１２の周囲に角度を付けて広範囲に噴出する。このため、洗浄作業およびすすぎ作業を効果的に行うことができる。
【００７４】
また、すすぎ作業時には、洗浄水噴射管５８からも洗浄水が濾過槽２内の２つの濾床５０、４の間に強力に噴射される。噴射された洗浄水は、濾過材５４の層中で渦流を形成し、濾過材５４に付着している濁質は、この渦状の水流に曝されて濾過材５４から剥離する。そして剥離した濁質は、金網５０を通過して上方に押し流される。ストレーナ１２からは、浄水出口管４６からの浄水が噴出しているので、濾過材５４から剥離した濁質は、濾床４の下に抜け出ることはない。前述のスロット１９から噴出する洗浄液は、このときも濾過材５４から剥離した濁質を短時間で効果的に上方に排出するのに役立つ。以上の逆流洗浄を必要な時間続行することにより、濾過槽２内に残留する濁質は全て除去される。なお、通常の濾過工程から洗浄工程を経て濾過工程に復帰するまでの各工程の具体例については後述する。
【００７５】
図１３および図１４に示す変形例の濾過装置２００の場合も、図１の濾過装置１と同じ洗浄工程を経て濾過材１４が洗浄される。しかし、洗浄過程で、濾過材１４の挙動が僅かに相異するので、その相違点について以下に説明する。
【００７６】
濾過装置２００のスクリューコンベア２３２の場合、その下端部２３５は、洗浄槽２３８から下方に突出していない。そのため濾過材１４が、洗浄槽２３８内に吸引されやすいように、洗浄槽２３８の下部に矩形の下部開口２４１（図１４）が形成されている。この下部開口２４１は、洗浄槽２３８の周囲に所定の数が等間隔に形成されている。
【００７７】
洗浄工程の最初の段階で浄水を噴出させて、濾過材１４を浮遊させた後、スクリューコンベア２３２を回転させるが、その時に、浮遊した濾過材１４は、下部開口２４１から洗浄槽２３８内に移動する。下部開口２４１内に移動した濾過材１４は、羽根部２４３により上方に搬送されつつもみ洗いされる。また、逆流洗浄時に、浄水は下部開口２４１から洗浄槽２３８内に移動する他に、ステー２４９の間からも洗浄槽２３８内に移動して、洗浄槽２３８内の濾過材４を浮遊させることができる。その他は、図１の濾過装置１の場合と同様である。
【００７８】
次に、本発明の第２の実施形態の濾過装置について、図８を参照して説明する。図８は、第２の実施形態の濾過装置１００の縦断面図である。なお、第１の実施形態と同じ部品については、同一番号を使用して説明する。第１の実施形態と大きく異なる点は、２つの濾床５０、４の間の、濾過槽２の外壁に振動発生器１０２が取り付けられている点である。なお、この図では、振動発生器は１個のみを示す。
【００７９】
取付座１０４を介して濾過槽２に取り付けられたこの振動発生器１０２により、振動を発生させると、この振動は、濾過槽２の外壁から濾過材５４の層に伝搬して、濾過材５４を振動させる。この結果、濾過材５４に付着している汚濁物質は剥離する。即ち濾過材５４は洗浄されることとなる。この振動発生は、前述の逆流洗浄時に行われる。即ち浄水出口管４６から浄水を逆流させるときであり、濾過材５４から剥離した濁質は金網５０を経て濾過材１４を通って原水注入管５６から排出される。
【００８０】
この振動発生器は、濾過材５４の濁質の剥離に効果的な振動数、振幅を有する任意のものでよいが、振動を濾過材５４の層の中心に向かわせるために、濾過槽２の外周に複数個、例えば２個或いは３個を略等間隔に配置することが好ましい。また、この振動発生器１０２は単独で使用してもよいし、洗浄水噴射管５８と組み合わせて使用してもよい。
【００８１】
次に、第１の実施形態および第２の実施形態に共通な、通常の濾過工程から洗浄工程を経て濾過工程に復帰するまでの各工程の具体例について、図９および図１０を参照して説明する。図９は、濾過槽２に接続された配管等との関係を示す、本発明の濾過装置１′の概略全体図である。図１０は、通常の濾過工程から洗浄工程を経て濾過工程に復帰するまでの各工程と、濾過装置１′の各部の作動との関係を示すタイムチャートである。
【００８２】
まず、図９を参照して、各配管と濾過槽２との接続関係の概略を説明する。濾過槽２の原水注入管５６には、原水ポンプＰ１に接続された管１１０が連結されている。管１１０の途中には流路を開閉する原水弁Ｖ１が取り付けられている。また、管１１０には、排水溝１１２に至る管１１４が連結されており、管１１４の途中には、洗浄排水弁Ｖ３が設けられている。また、濾過槽２の下端中央に位置する浄水出口管４６には、濾水弁Ｖ２を有する管１１６が連結されている。この管１１６からは、濾過された液体が排出される。なお、図９において、各弁はＭで示すモータにより駆動されるようになっている。また、各流路中にＦで示す部分は流量計である。
【００８３】
また、管１１６には、逆洗ポンプＰ２、Ｐ３に接続された管１１８が連結されている。この管１１８には逆洗弁Ｖ４が取り付けられている。管１１８には離隔した位置に管１１８ａ、１１８ｂが連結されており、夫々の管１１８ａ、１１８ｂには、逆洗ポンプＰ２、Ｐ３が取り付けられている。また、管１１６と管１１４との間には、水位調整弁Ｖ５を有する管１２０が連結され、管１１６、１１４と連通するようになっている。濾過槽２の濾床４より上方に位置する濾過槽２の側壁３には、少なくとも１つの吐出管５が設けられている。この吐出管５には、水位調整弁Ｖ６を有する管１２２が連結され、管１２２は管１２０に連結されている。また、前述の管１１６と管１２０の間には、捨水弁Ｖ７を有する管１２４が配設され、管１１６、１２０と連通している。
【００８４】
次に、通常の濾過工程から洗浄工程を経て濾過工程に復帰するまでの各工程について説明する。まず、図１０を参照して、通常の濾過が行われている状態の各部の作動状態について説明する。なお、図１０中、斜線部分は各部が作動状態にあることを示しており、斜線部分の横方向の長さは時間の経過を示している。図１０から判るように、通常の濾過時には原水弁Ｖ１と濾水弁Ｖ２が開いており、原水ポンプＰ１は作動状態にある。即ち、図９において、原水１６が原水ポンプＰ１により管１１０内に供給され、開放された原水弁Ｖ１を通過し、原水注入管５６から濾過槽２に供給される。濾過槽２に供給された原水１６は、濾過材１４、濾過材５４の層を通過して濾過され、浄水出口管４６から排出される。排出された濾水は管１１６内を通り、開放された濾水弁Ｖ２を通過して排出される。濾過時においては、原水１６の水位は、原水注入管５６の出口５６ａより上方に位置している。濾過槽２内に原水が満たされた満水状態にあってももちろんよい。
【００８５】
次に、通常の濾過工程から、洗浄工程に移行する際に、図１０に示すように予め水位調整が行われる。この水位調整工程は、濾過材１４、５４の洗浄を効果的に行うために、濾過槽２内の水位を調節即ち低下させるためのものである。水位調整工程においては、原水弁Ｖ１および濾水弁Ｖ２は、閉鎖される。また、原水ポンプＰ１も停止される。これにより原水１６の供給が停止されるとともに、濾水の排出も停止されるので、濾過槽２内には原水１６等の液体が貯留された状態となる。各弁Ｖ１およびＶ２はモータにより駆動されるので、各弁Ｖ１、Ｖ２の作動の完了には若干の時間を要する。
【００８６】
しかる後、洗浄排水弁Ｖ３、水位調整弁Ｖ５およびＶ６が略同時期に開放される。洗浄排水弁Ｖ３が開放されると、原水注入管５６より上に位置する濾過槽２内の原水１６は、管１１０および１１４を通過して排水溝１１２に排水される。また、水位調整弁Ｖ５およびＶ６が開放されることにより、濾水は、浄水出口管４６および吐出管５から夫々管１１６、１２２に流れ、管１２０および１１４を経て排水溝１１２に排出される。
【００８７】
図９に示すように、水位調整弁Ｖ５は、液面計１２８と電気的に接続されているので、ある水位になったときに水位調整弁Ｖ５が閉鎖されるようになっている。即ち、図１０中に示すように、破線１２８で表示した経過時間後に水位調整弁Ｖ５が閉鎖され、濾水は水位調整弁Ｖ６のみから少しずつ排出されることとなる。なお、減水時には、空気抜弁８１を通じて外部の空気が濾過槽２内に導入され、濾過槽２内が負圧になって減水速度が低下するのを防止している。このように、洗浄排水弁Ｖ３、水位調整弁Ｖ５およびＶ６が同時に開放されることにより、例えば約２分程度で、速やかに液体の排出がなされて水位を急速に効率よく低下させることができる。このときの低下した水位は、洗浄に適した水位より低い位置にある。
【００８８】
そして、図１０に示すように、水位調整弁Ｖ５が閉じられた直後に逆洗弁Ｖ４が開放され、逆洗ポンプＰ２が作動される。即ち逆洗ポンプＰ２により濾水が管１１８ａ、１１８、１１６を通過して、浄水出口管４６から濾過槽２内に注入される。この逆洗ポンプＰ２は、容量が大きいため注入された濾水が、濾過材１４内に勢いよく噴出して、洗浄槽３８の周囲の濾過材１４を浮遊させる。この濾過材１４を浮遊させる工程は一次逆洗の工程となる。このように、逆洗ポンプＰ２を駆動して、予めスクリューコンベア３２の回転時の抵抗を軽減した後、図１０に示すようにモータ２６が駆動され、スクリューコンベア３２の回転が開始される。
【００８９】
スクリューコンベア３２を回転させるモータ２６は、逆洗ポンプＰ２の駆動開始の約５秒後に遅延して駆動される。逆洗ポンプＰ２の駆動により、濾過槽２内の液面が上昇して、逆洗ポンプＰ２が駆動されてから約１０秒後に濾過材１４の洗浄に適した所定の水位に達する。このときの水位は、濾過材１４の表面上１０ｃｍ乃至２０ｃｍの位置にある。この水位は、原水注入管５６の出口５６ａより下方に位置し、後述する洗浄工程の際に、濾過材１４が液体とともに原水注入管５６から排出されるのを防止している。
【００９０】
図１０に示すように、液体が所定の水位に達したところで、洗浄工程が開始される。この工程では、逆洗ポンプＰ２が停止され、代わって、容量が逆洗ポンプＰ２より小さい逆洗ポンプＰ３が駆動される。前述の水位調整弁Ｖ６は開放されたままであるので、逆洗ポンプＰ３から供給された濾水は、吐出管５から排出される。吐出管５から排水された濾水は、水位調整弁Ｖ６を通過して排水溝１１２に排出される。このとき、濾過槽２の底部の濁質、および濾過材５４中の濁質が濾水とともに吐出管５から排出される。逆洗ポンプＰ３から供給される濾水と、水位調整弁Ｖ６から排出される液体は、略同じ流量となっている。洗浄工程では、モータ２６が引き続き連続運転され、スクリューコンベア３２により濾過材１４の濁質がもみ洗いにより濾過材１４から剥離されている。この洗浄工程は、約１分間継続される。
【００９１】
次に、洗浄工程の後に、洗浄された濾過材１４、５４をすすぐ工程、即ち二次逆洗工程が開始される。この工程では、洗浄排水弁Ｖ３と、逆洗弁Ｖ４は、開放されたままであるが、水位調整弁Ｖ６は閉鎖される。そして、逆洗ポンプＰ３が停止され、代わって大容量の逆洗ポンプＰ２が駆動される。これによって、浄水出口管４６から、再度濾過槽２内に濾水が勢いよく噴出し、濾過材１４、５４のすすぎ洗いが開始される。そして、逆洗ポンプＰ２の運転開始後、約５秒後にスクリューコンベア３２用のモータ２６が停止される。この二次逆洗工程は、約５分間継続されるが、逆洗ポンプＰ２から濾過槽２内に流入した濾水は、すすぎによって浮遊した濁質とともに原水注入管５６から管１１０、１１４を通って排水溝１１２に排水される。このときスクリューコンベア３２は既に停止しているので、濾過材１４がかき回されて原水注管５６から流出する虞はない。
【００９２】
すすぎの工程、即ち二次逆洗工程が完了すると、次に捨水工程が開始される。この工程では、洗浄排水弁Ｖ３および逆洗弁Ｖ４が閉じられ、また、逆洗ポンプＰ２が停止される。これにより、濾過槽２内への濾水の噴出と、原水注入管５６からの濁質を含んだ濾水の排出が停止される。そして、原水弁Ｖ１と捨水弁Ｖ７が開放され、その後、原水ポンプＰ１が駆動される。これにより、原水１６が原水注入管５６から濾過槽２内に再度供給される。そして濾過槽２内の濾水は、浄水出口管４６を通って管１２４に流入し、捨水弁Ｖ７を通過して管１２０、１１４を経て排水溝１１２に排出される。これにより、濾過槽２の底部に浮遊する濁質を排出することができる。この捨水工程は処理目的により異なり２分乃至２０分継続される。
【００９３】
この捨水工程で注目すべき点は、原水１６の流入量と、管１２４からの流出量が略同じであり、比較的ゆっくりと原水１６が排出されるという点である。この理由は、原水１６の流出速度が早すぎると、換言すれば、流出量が流入量より多いと、濾過材１４中に負圧による気泡が発生し、この気泡が、この後に引き続き行われる濾過工程でも残留して、濾過材１４による濾過が効率よく行われなくなる虞があるためである。この捨水工程により濾過槽２内に残った濁質、汚泥等が完全に排出される。
【００９４】
捨水工程が完了すると、通常の濾過工程に復帰する。即ち、捨水弁Ｖ７が閉じられた後、濾水弁Ｖ２が開かれる。原水弁Ｖ１は開放したままであり、原水ポンプＰ１も運転を継続しているので、原水注入管５６から供給される原水１６は管１１６から排出される。
【００９５】
次に、図１１および図１２を参照して、通常の濾過工程から洗浄工程を経て濾過工程に復帰するまでの各工程の他の具体例について説明する。図１１は、濾過槽２に接続された配管等との関係を示す、図９に示した本発明の濾過装置１′と類似の濾過装置１″の概略全体図である。図１２は、通常の濾過工程から洗浄工程を経て濾過工程に復帰するまでの各工程と、濾過装置１″の各部の作動との関係を示す、図１０と類似のタイムチャートである。なお、説明にあたり、図９と同じ部品については同じ参照番号を使用して説明する。
【００９６】
まず、図１１を参照して、図９と異なる、各配管と濾過槽２との接続関係について説明する。図１１に示す濾過装置１″では、濾過装置１′の捨水弁Ｖ７および逆洗ポンプＰ３が廃止され、管１２２が立ち上げられている。また、逆洗弁Ｖ４′および水位調整弁Ｖ５′は、各々弁（バルブ）の開度を調整可能な形式のものが使用されて、流量を変えることができるようになっている。その他の部分については、図９の濾過装置１′と同様である。
【００９７】
更に詳細に説明すると、浄水出口管４６に接続された管１１６には、大容量の逆洗ポンプＰ２のみが設けられており、先の具体例で使用された少容量の逆洗ポンプＰ３は使用されていない。従って、逆洗ポンプＰ２が接続された管１１８ａと、逆止弁１２４のみが使用される。また、前述の具体例では、管１１６と管１２０の間に、捨水弁Ｖ７を有する管１２４が配設されていたが、この具体例では使用されていない。
【００９８】
また、吐出管５には、水位調整弁Ｖ６を有する管１２２が連結され、管１２２は管１２０に連結されている点では、前述の具体例と同じであるが、管１２２が上方に立上がり部１２２ａを有する点が相違する。この立上がり部１２２ａの最上部は、洗浄時の濾過槽２内の好ましい水位の位置と略同じ位置になるようにその位置が設定されている。これによって、洗浄時の水位が常にこの位置に保たれることとなる。以上の如く、本具体例では、逆洗ポンプＰ３と捨水弁Ｖ７を廃止することにより、濾過装置１″の初期投資コストを安価なものとしている。
【００９９】
次に、本具体例の場合の、通常の濾過工程から洗浄工程を経て濾過工程に復帰するまでの各工程について説明する。まず、図１２を参照すると、通常の濾過時は、先の具体例と同じであり、原水弁Ｖ１と濾水弁Ｖ２が開いており、原水ポンプＰ１は作動状態にある。即ち、この間、原水１６は、原水注入管５６から濾過槽２に供給されている。濾過槽２に供給された原水１６は、濾過材１４、濾過材５４の層を通過して濾過され、浄水出口管４６から排出され、さらに、管１１６内を通り、開放された濾水弁Ｖ２を通過して排出される。
【０１００】
次に、通常の濾過工程から、洗浄工程に移行する際に、図１２に示すように、先の具体例と同様な水位調整が行われる。水位調整工程においては、原水弁Ｖ１および濾水弁Ｖ２は、閉鎖され、原水ポンプＰ１も停止され、濾過槽２内には原水１６等の液体が貯留された状態となる。しかる後、洗浄排水弁Ｖ３、水位調整弁Ｖ５′およびＶ６が略同時期に開放され、原水１６は、管１１０および１１４を通過して排水溝１１２に排水され、また、濾水は、浄水出口管４６および吐出管５から管１２０および１１４を経て排水溝１１２に排出される。そして、図１１に示すように、水位調整弁Ｖ５′は、ある水位になったとき、即ち図１２中に示すように、破線１２８で表示した経過時間後に閉鎖され、濾水は水位調整弁Ｖ６のみから少しずつ排出されることとなる。
【０１０１】
そして、図１２に示すように、水位調整弁Ｖ５′が閉じられた直後に逆洗弁Ｖ４が開放され、逆洗ポンプＰ２が作動される。即ち逆洗ポンプＰ２により濾水が管１１８ａ、１１８、１１６を通過して、浄水出口管４６から濾過槽２内に注入される。この逆洗ポンプＰ２は、容量が大きいため注入された濾水が、濾過材１４内に勢いよく噴出して、洗浄槽３８の周囲の濾過材１４を浮遊させる。このように、逆洗ポンプＰ２を駆動して、予めスクリューコンベア３２の回転時の抵抗を軽減した後、図１２に示すようにモータ２６が駆動され、スクリューコンベア３２の回転が開始される。この工程も先の具体例と同様である。
【０１０２】
スクリューコンベア３２を回転させるモータ２６は、逆洗ポンプＰ２の駆動開始の約１〜２０秒後に遅延して駆動される。逆洗ポンプＰ２の駆動により、濾過槽２内の液面が上昇して、逆洗ポンプＰ２が駆動されてから約５〜１０秒後に濾過材１４の洗浄に適した所定の水位に達する。
【０１０３】
図１２に示すように、液体が所定の水位に達したところで、先の具体例とは異なる態様で洗浄工程が開始される。この工程では、小容量の逆洗ポンプＰ３が廃止されているため、大容量の逆洗ポンプＰ２が引き続き駆動される。しかし、逆洗ポンプＰ２から送出される濾水の量が多いため、流量が可変の逆洗弁Ｖ４′の開度が調節され、即ち絞られて、吐出量が少なくされる。また、前述の水位調整弁Ｖ６は開放されたままであるので、逆洗ポンプＰ３から供給された濾水は、吐出管５から排出される。
【０１０４】
吐出管５から排水された濾水は、水位調整弁Ｖ６および管１２２を通過して排水溝１１２に排出される。この管１２２は、前述したように、立上がり部１２２ａを有しているので、濾過槽２内の液体はその水位が、洗浄に適した水位に自動的に調整される。即ち、水位が立上がり部１２２ａの最上部より低いときは排水されず、上部を超えた高さになると自動的に濁質とともに排水され、その水位が略一定となる。洗浄工程では、モータ２６が連続運転され、スクリューコンベア３２により濾過材１４の濁質がもみ洗いにより濾過材１４から剥離されるのは、先の具体例と同様である。
【０１０５】
次に、洗浄工程の後に、洗浄された濾過材１４、５４をすすぐ工程、即ち逆洗工程が開始される。この工程では、逆洗弁Ｖ４′の開度が調整（増大）されて、再び大量の濾水が逆洗ポンプＰ２から浄水出口管４６を介して供給される。従って逆洗ポンプＰ２は洗浄と、逆洗の両工程に亘って連続運転される。逆洗ポンプＰ２が停止され、洗浄排水弁Ｖ３と、逆洗弁Ｖ４′は、開放されたままであり、水位調整弁Ｖ６が閉鎖されるのは先の具体例と同じである。
【０１０６】
すすぎの工程、即ち逆洗工程が完了すると、次に捨水工程が開始される。この工程では、捨水弁Ｖ７が廃止されているので、流量可変の水位調整弁Ｖ５′が捨水弁として使用される。この工程では濾水をゆっくり排水して、濾過槽２の底部に溜まった濁質を排出する必要があるので、水位調整弁Ｖ５′の開度が絞られて少ない流量で排出されるようになっている。この捨水弁としての水位調整弁Ｖ５′以外の各部の作動状態は、先の具体例と同じである。
【０１０７】
捨水工程が完了すると、通常の濾過工程に復帰する。このときの各部の作動状態は先の具体例と同じである。
【０１０８】
以上各工程について、詳細に説明したが、各工程中で説明した時間の数値は、例示であり、これらに限定されるものではない。例えば、濾水を飲用として使用する場合は、工業用水として使用する場合に比べて、各工程に一層多くの時間を費やすことが必要とされる。また、各工程は、タイマーにより工程に付与される時間を自由に設定することができる。例えば、上記の実施例の場合、濾過は、１〜７２時間、洗浄は０〜２分、二次逆洗は１〜２分、捨水は１〜３０分の範囲で自由に設定し、且つ自動的に各工程を実施することができる。また、これらの設定可能な時間の範囲も、各工程ごとに拡大できることは勿論である。
【０１０９】
以上、本発明の好適な実施の形態について、詳細に説明したが、上記の構成に限定されるものではない。たとえば、スクリューコンベア３２の下端を支える構造として、上記変形例の他に、例えば、下端４４を円錐形とし、金網５０の支持梁にこの円錐形の先端を単に受ける凹みを有する部材（図示せず）を設けてもよい。これにより、スクリューコンベア３２の横ぶれを低減することができる。また、このように構成しても、本発明の機能を損なうことはない。
【０１１０】
また、濾過材５４に代えて他の濾過材、例えば、ガラスビーズ、活性炭粒などを使用してもよい。活性炭粒の場合、使用中に濾過材層の表層から上層にかけて固着即ち連続的に板状に固まりやすい。板状になってしまうと、そのひび割れ等の部分から、濾過すべき液体が下方に浸透しても水道の周囲の部分でしか濾過作用が行われない。そのため、中層から下層にかけて位置する活性炭は、まだ吸着能力が残っているにもかかわらず、その機能を十分発揮することができない。このため、活性炭粒の入れ替え、焼成、再生という作業は従来不可欠のものであった。
【０１１１】
本洗浄機構を設けて活性炭粒を攪拌して洗浄することにより、活性炭粒が固まる現象を回避できるので、全層を有効に使用することが可能となり、活性炭を使用した濾過装置の性能を向上させることができる。また洗浄時に活性炭の表面に付着した有機物などの汚濁物質が剥離されるため、活性炭の入れ替えの間隔を飛躍的に延長させることができ、装置の維持管理が容易となり、またそれに要するコストも低減することができる。
【０１１２】
また、上部開口４２の位置は、洗浄槽３８内を長い距離に亘って、濾過材１４がもみ洗いできるように、あまり低くない位置であることが好ましい。
【０１１３】
濾過槽２、２０２の直径が大きい場合は、洗浄層３８、２３８を複数個設けてもよい。この場合は、一層迅速、且つ効率的に濾過材１４の洗浄を行うことができる。
【０１１４】
なお、上記実施形態においては、水を濾過する場合の他にも、廃液、油などを濾過するのに使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の濾過装置の縦断面図
【図２】図１の濾過装置の濾過槽の平面図
【図３】下方の濾床を示し、（ａ）は、濾床の半分のみを示す平面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）の３ｂ−３ｂ線で切断した濾床の断面図
【図４】上方の濾床としての金網を示し、（ａ）は金網の半分のみを示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の４ｂ−４ｂ線に沿う、金網を含む濾過槽の要部断面図である。
【図５】図４の、２枚の金網の合わせ部分を示し、（ａ）は、ねじを省略して示す合わせ部分の部分拡大平面図であり、（ｂ）は、図５（ａ）の５ｂ−５ｂ線に沿う拡大断面図である。
【図６】図４の金網の濾過槽への取付部を示し、（ａ）は部分拡大平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の６ｂ−６ｂ線に沿う拡大断面図である。
【図７】図４の金網の取付に使用されるクランプボルトを示し、（ａ）は、クランプボルトの拡大平面図、（ｂ）はクランプボルトの拡大側面図
【図８】本発明の第２の実施形態の濾過装置の縦断面図
【図９】濾過槽に接続された配管等との関係を示す、本発明の濾過装置の概略全体図
【図１０】通常の濾過工程から洗浄工程を経て濾過工程に復帰するまでの各工程と、濾過装置の各部の作動との関係を示すタイムチャート
【図１１】濾過槽に接続された配管等との関係を示す、図９に示した本発明の濾過装置と類似の他の濾過装置の他の具体例の概略全体図
【図１２】通常の濾過工程から洗浄工程を経て濾過工程に復帰するまでの各工程と、図１１に示す濾過装置の各部の作動との関係を示す他の具体例のタイムチャート
【図１３】図１の濾過装置の変形例を示す概略縦断面図
【図１４】図１３の要部拡大図
【符号の説明】
１、１′、１″、１００、２００    濾過装置
２、２０２    濾過槽
４、５０  濾床
６、２０６    濾過材洗浄機構
１２    ストレーナ
１４、５４    濾過材
２６、２７    駆動部
３２、２３２    スクリューコンベア（洗浄手段）
３８、２３８    洗浄槽
５１    液体通過部（網目）
５２    空間
５８    液体噴射部
１０２    振動発生器
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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