(57)【要約】【課題】簡便かつ効率的な濾過装置を提供すること。【解決手段】濾過装置１００は、濾過筒１０１と、濾過すべき原水を濾過筒１０１へ供給する原水供給バルブ１０２および原水供給路１０３と、濾過処理水を排出する分離部１０５、濾過処理水排出路１０６、および、濾過処理水排出バルブ１０７と、を有し、伸縮性のあるチップ状の多孔体濾過材Ｆを多数充填して濾過層１０４を形成した濾過装置であって、濾過筒１０１内径と略同径であり濾過層１０４の原水供給側に接触させる部材であって、原水の水圧を濾過層１０４に伝達するとともに水圧により拡径して濾過筒１０１内壁に密接するボール１０８を具備した。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過筒と、
濾過すべき原水を濾過筒へ供給する原水供給手段と、
濾過処理水を排出する濾過処理水排出手段と、
を有し、伸縮性のあるチップ状の多孔体濾過材を多数充填して濾過層を形成した濾過装置であって、
濾過筒内径と略同径であり濾過層の原水供給側に接触させる部材であって、原水の水圧を濾過層に伝達するとともに水圧により拡径して濾過筒内壁に密接する伸縮部材を具備したことを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
濾過層を形成する濾過筒部位の内径を、原水の流路方向にしたがって縮径させたことを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
【請求項３】
原水供給側に設けられ、多孔体濾過材に付着した汚れを洗浄した洗浄水を排出する逆洗排出手段と、
濾過処理水排出側に設けられ、洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、
を具備したことを特徴とする請求項１または２に記載の濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、濾過装置に関し、特に、濾過材に圧力をかけ、濾の目を細かくする濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、濾過装置としては濾過層の目を利用して物理的に汚れを濾過する方式が知られていた。このような濾過例として、繊維フィルターなどを用いるフィルター濾過、凝集剤を添加し汚れを沈殿分離させた後濾過する凝集砂濾過、精密濾過のＭＦ膜濾過、限外濾過のＵＦ膜濾過、小さな発泡材を濾過時に圧縮し発泡材自体の目もしくは発泡材間に形成される目により濾過する発泡材圧縮濾過、細かな糸を多数束ね濾過時に圧縮しその隙間により濾過する糸濾過などが挙げられる。
【０００３】
このような、従来技術として、例えば、特開平１０−１２８０１３号公報「濾過装置」、特開平９−２３４３０９号公報「濾層圧縮方法、濾過方法および濾過装置」、特開平１１−１５６３４３号公報「濾過装置」、特開平７−７２１号公報「液体濾過装置」、特開平１１−１７９１１４号公報「可変フィルター層を有する濾過装置」、特開平９−８４０「浮遊濾材及びそれを用いる濾過装置」、特開２００２−０５８９１６号公報「繊維チップ濾過材を使用した濾過装置及び濾過方法」、特開２０００−１７６２１４号公報「濾過装置および濾過方法」、特開２０００−１５００９号公報「濾過装置及びその方法」などが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
すなわち、１μｍ程度の汚れを濾過する場合は、凝集砂濾過方式が採用されるが、まず、薬品を用いて汚れを凝集させるので、必ずしも環境に良いとは限らないという問題点があった。また、濾過速度もより高速にしたいという要請もあった。換言すると、凝集砂濾過方式では濾過効率が悪いという問題点があった。
【０００５】
同様に、スポンジ材などを用いた発泡材圧縮濾過により１μｍ程度の汚れも濾過できるが、濾過材が多孔体であるため、物理的な外力により濾過層を圧縮しないと、濾の目が小さくならず、効率的な濾過ができないという問題点があった。このとき、圧縮機構により濾過装置が複雑になるという問題点もあった。更に、シーリングを十分におこなわないと、濾過材が微小であるため圧縮機構と濾過層との隙間から漏れてしまい、この点からも効率的な濾過が達成されにくいという問題点があった。
【０００６】
なお、濾過材の種類として、内部に原水が入らない濾過材は、圧縮機構が無くても水圧だけで圧縮されるが、濾過材の中に汚水が通過しないため、濾過材間の隙間でしか濾過されず濾過効率が悪くなるという問題点を内在している。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、簡便かつ効率的な濾過装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の濾過装置は、濾過筒と、濾過すべき原水を濾過筒へ供給する原水供給手段と、濾過処理水を排出する濾過処理水排出手段と、を有し、伸縮性のあるチップ状の多孔体濾過材を多数充填して濾過層を形成した濾過装置であって、濾過筒内径と略同径であり濾過層の原水供給側に接触させる部材であって、原水の水圧を濾過層に伝達するとともに水圧により拡径して濾過筒内壁に密接する伸縮部材を具備したことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、請求項１にかかる発明は、伸縮部材の伸縮性と水圧を利用して、濾過材をより緻密に充填し濾の目を細かくするとともに、濾材の原水供給側への漏出を防止する。これにより、簡便な構成で濾過効率を上昇させることができる。ここで、伸縮部材としては、ビーチボールのような弾性球体を採用することができる。また、弾性体外周部に濾過筒内径に当接させるＯリングを備える構成としてもよい。なお、ここでいう多孔体濾過材と伸縮部材はともに伸縮性を有するが、異なるものであることは言うまでもなく、伸縮部材は濾過材を圧縮する圧縮部材と表現することもできる。
【００１０】
また、請求項２に記載の濾過装置は、請求項１に記載の濾過装置において、濾過層を形成する濾過筒部位の内径を、原水の流路方向にしたがって縮径させたことを特徴とする。
【００１１】
すなわち、請求項２にかかる発明は、濾過筒が先細りになっているため、水圧および濾過材の自重を流路方向に沿って高めることができ、粗い（大きな）汚れから順次細かな汚れを濾すことが可能となる。また、逆洗、すなわち、水を濾過層側から流して濾過材の汚れを洗浄する際に、濾過材をほぐれ易くすることが可能となる。すなわち、装置のメンテナンス性が向上する。
【００１２】
また、請求項３に記載の濾過装置は、請求項１または２に記載の濾過装置において、原水供給側に設けられ、多孔体濾過材に付着した汚れを洗浄した洗浄水を排出する逆洗排出手段と、濾過処理水排出側に設けられ、洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１３】
すなわち、請求項３にかかる発明は、洗浄水を緩やかに流すことにより伸縮部材を原水供給側に移動させた後、水圧をかけることにより、濾過筒上部内側に密着させることができ、濾過筒を広く使って、効率的に濾過材の洗浄が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明を適用した濾過装置の概略構成を示した図である。図２は、本発明の伸縮部材の一例を示した断面図である。図３は、本発明の伸縮部材の他の一例を示した説明図である。図４は、本発明を適用した濾過装置の濾材洗浄の様子を示した説明図である。
【００１５】
図示したように、濾過装置１００は、濾過筒１０１と、濾過すべき原水を濾過筒へ供給する原水供給バルブ１０２と、原水を濾過筒へ導く原水供給路１０３と、伸縮性のあるチップ状の多孔体濾過材Ｆを多数充填して形成した濾過層１０４と、濾過処理水を通過させ濾過材を通過させない分離部１０５と、濾過筒１０１から濾過処理水を導く濾過処理水排出路１０６と、濾過処理水の排水をせき止める濾過処理水排出バルブ１０７と、濾過筒１０１内径と略同径であり濾過層１０４の原水供給側に接触させる部材であって、原水の水圧を濾過層に伝達するとともに水圧により拡径して濾過筒内壁に密接するゴムボール１０８と、を具備する。
【００１６】
濾過材Ｆは、例えば、５ｍｍから１０ｍｍ角の耐薬品・耐熱性のウレタンスポンジを採用することができる。
【００１７】
また、濾過装置１００は、原水供給路１０３側に設けられ、多孔体濾過材Ｆに付着した汚れを洗浄した洗浄水を排出する逆洗排出路１０９と、洗浄水の流路を開閉する洗浄水排出バルブ１１０と、濾過処理水排出路１０６側に設けられ、洗浄水を供給する洗浄水供給路１１１と、洗浄水の供給を開始しまた停止する洗浄水供給バルブ１１２と、逆洗の際に泡（もしくは泡の通過により形成される洗浄水の流れ）により濾過材Ｆと汚れとを分離させるために供給する空気供給管１１３と、空気の供給の開始と停止をおこなうエアバルブ１１４と、具備する。なお、濾過装置１００では、構成を簡便化するため、濾過処理水排出路１０６と洗浄水供給路１１１とは、同一の導水パイプで形成されている。
【００１８】
また、濾過筒１０１には、原水を濾過層１０４に供給する水路バイパス１１５が設けられている。水路バイパス１１５は、濾過層１０４の境界付近に設けられている。また、濾過筒１０１はこの境界付近から、分離部１０５へ向けて、円すい形状に径が絞り込んであり先細りに形成されている。
【００１９】
次に、濾過装置１００による濾過処理を説明する。濾過装置１００には、原液流入前に予め、濾過材Ｆを充填する。充填後、その上に、ボール１０８をかぶせる。図２に示したように、このボール１０８は、ビーチボール状であり内部には空気が充填されている。なお、ボール１０８は、浮力がかかるが、適宜空気量を調整することにより浮き上がらずに、濾過層１０４を圧迫することが可能となる。
【００２０】
なお、ボール１０８径を濾過筒内径と実質的に同じにすることにより、水圧により押さえつけられ上昇を防ぐことができる。なお、ボール１０８の素材は、耐水、耐薬品、耐圧、または、耐油とする。勿論これらの性質が複数実現された素材を用いることができる。例えば、シリコンゴム素材を用いてもよい。なお、ボール１０８は濾過筒１０１内をある程度円滑に移動可能にする必要があるので、円滑性や弾力性を備えることが必要である。また、濾過筒１０１に接触する際の姿勢制御ができる場合は、図示したように、適宜ボール側周部に厚みをもたせても良い。
【００２１】
本実施の形態ではボール１０８を用いるが、伸縮部材としては、図３に示したように、Ｏリング１８１と伸縮側周部材１８２と、上下の弾性膜体１８３により形成しても良い。なお、伸縮側周部材１８２は、使用時に上下に膨らむ弾性膜体１８３により拡径するように構成されている。したがって、弾性膜体１８３は、ボール１０８の濾過材Ｆに対する圧縮機能を代替するといえ、Ｏリング１８１は、ボール１０８の拡径機能を代替するといえる。素材としては、伸縮側周部材１８２は例えば、ドーナツ型にした塩ビ材といった硬質のものとし、弾性膜体１８３は上下ともに伸縮性ゴムまたはビニールとすることができ、Ｏリング１８１は、規格品のゴム製Оリングとすることができる。
【００２２】
濾過に際して、ボール１０８をかぶせた後、洗浄水供給バルブ１１２と洗浄水排出バルブ１１０とエアバルブ１１４が閉じていることを確認し、原水供給バルブ１０２を開放する。原水は原水供給路１０３を経て濾過筒１０１内に供給される。原水はボール１０８上にたまり、ボール１０８は、水圧により次第に濾過層１０４を締め、濾過材Ｆの目を細かくする。同時に、ボール１０８は、拡径し、濾過材Ｆの原水側への漏れを防止する。
【００２３】
水圧によりボール１０８の接触面が下に下がり、これにより、水路バイパス１１５へ原水が流れ込み、濾過が開始される。ここで、水圧が若干下がるので、ボール１０８の浮力により接触面が上に上がり、水路バイパス１１５へ原水が流れなくなる。このように、接触面の上下が一種の弁として働き、原水の過供給を防ぎ、一定の品質の濾過が可能となる。
【００２４】
次に、逆洗について説明する。濾過を繰り返すことにより、濾過材Ｆに汚れが付着するので、この汚れを除去する必要がある。濾過装置１００は、汚れの除去も、洗浄水を濾過とは逆方向に流すことにより濾過筒１０１内でおこなう。逆洗に際しては、原水供給バルブ１０２と濾過処理水排出バルブ１０７が閉じていることを確認したのち、洗浄水排出バルブ１１０と洗浄水供給バルブ１１２とエアバルブ１１４を開放する。洗浄水とエア（泡）が濾過層１０４とボール１０８を上昇させ、ボール１０８は浮力により、濾過筒１０１最上部に移動し、濾過材Ｆの洗浄を妨げない。
【００２５】
濾過材Ｆと汚れは単に物理的に付着しているだけであるので汚れは水流により撹拌され分離する。なお、濾過材Ｆはその伸縮性により洗浄時には圧力から開放され大きくなるのでこの点からも汚れを分離しやすい状態となる。更に、ボール１０８は、エア（ブロー効果）と水流により表面が脈打つのでこれにより水流を複雑化し、濾過材Ｆの洗浄をより効率的におこなわしむる。
【００２６】
以上により、本実施の形態の濾過装置の濾過原理および洗浄原理を説明した。この濾過装置１００は、従来の凝集砂濾過方式が目的とする１μｍ以上の汚れ濾過と同等の濾過を主たる目的とする。ここで、同種の濾過材を用い同じ厚みの濾過層を構成した同規模の濾過筒を備える場合の両方式の濾過速度の比較例を挙げると、凝集砂濾過方式では５ｍ／ｈｒ〜７ｍ／ｈｒであるのに対して、濾過装置１００の方式によれば、３０ｍ／ｈｒ〜８０ｍ／ｈｒの濾過が可能であることが確認された。ここで、赤潮は２０μｍ、アオコは１０μｍ、ブドウ球菌７μｍ、クリプトスポリジウム５μｍ、大腸菌２μｍであるので、これらの大量に発生しうるものを効率的に濾過できる。
【００２７】
なお、圧縮機構が簡便な構成なので、装置価格も低く、かつ、濾過材洗浄も効率的に行え濾過材の再生率も高いので、寿命が長く、本実施の形態の濾過装置は極めて経済的である。
【００２８】
なお、以上の説明では、濾過層１０４を下方に設けたが、浮遊濾過材（密度が水より小さいもの）を用いる場合は濾過層１０４を上方に設けても良い。また、水路バイパス１１５は、一例であり、次に図示するように、内部に水流溝を設ける方式を採用しても良い。
【００２９】
なお、図５および図６は、図３に示した伸縮部材の応用した濾過装置例である。圧縮部材の上下を伸縮性素材（例ゴム・ビニール）を使用することによって、圧縮濾過時は上部からの水圧によって上部伸縮性素材がすり鉢状に窪み、より水圧を受けやすくなる。なお、その時下側圧縮素材は水流方向に膨らみ進行方向への抵抗が減少する。逆洗洗浄時は前記と伸縮性素材は反対となり浮上しやすくなる（ボール状も同じ形状になる）。
【００３０】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、簡便かつ効率的な濾過装置を提供することが可能となった。なお、装置構成のみならず、濾過材の再生率や洗浄効率の観点からも極めて経済的な濾過装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した濾過装置の概略構成を示した図である。
【図２】本発明の伸縮部材の一例を示した断面図である。
【図３】本発明の伸縮部材の他の一例を示した説明図である。
【図４】本発明を適用した濾過装置の濾材洗浄の様子を示した説明図である。
【図５】図３に示した伸縮部材の応用した濾過装置例の構成図である。
【図６】図３に示した伸縮部材の応用した濾過装置例の構成図である。
【符号の説明】
１００　濾過装置
１０１　濾過筒
１０４　濾過層
１０５　分離部
１０８　ボール
１１４　エアバルブ
１１５　水路バイパス
１８１　Ｏリング
１８２　伸縮側周部材
１８３　弾性膜体
【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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