(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水源に沈めて使用され、取水時に濾過機能を発揮する濾過装置であって、
金属繊維からなる濾過エレメントを具備するフィルタ部材と、
前記フィルタ部材の周りを覆ってフィルタ部材を保護する導電性フェンスと、
前記導電性フェンスとフィルタ部材の導電性部分との間に電圧を供給する駆動部と、を備えることを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記駆動部は間欠的に動作して、前記導電性フェンスとフィルタ部材との間にパルス電圧を供給している請求項１に記載の濾過装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の濾過装置と、第１開閉弁を介して前記濾過装置に接続される吸入ポンプと、第２開閉弁を介して前記濾過装置に接続されて、加圧状態で空気又は水を貯留可能な圧力タンクと、取水時には前記第１開閉弁のみ開放させる一方、逆洗時には前記第２開閉弁のみを開放させる制御部とを備える濾過取水装置。
【請求項４】
前記圧力タンクには、前記第２開閉弁が閉塞時に大気が吸入されて所定の加圧状態で貯留されている請求項３に記載の濾過取水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海や池や川などの水を採取する取水装置に関し、特に、金属繊維不織布を使用する濾過装置、及び濾過機能を付加した濾過取水装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、海水から淡水を得る淡水化設備の一部を図示したものである。この淡水化設備は、海水中の配置される海水取水ポンプＰ１と、取水した海水を貯留する原水槽５０と、原水ポンプＰ２によって送り出された海水を受けて凝集剤の添加によりけん濁物を凝集させる凝集槽５１と、その後の海水を濾過する砂濾過器５２と、砂濾過器５２で清浄化された海水を貯留する濾過水槽５３と、濾過水ポンプＰ３によって送り出された海水を受けて還元剤の添加による脱塩素処理を行う反応槽５４と、保安フィルタＦを通過した後、高圧ポンプＰ４によって送り出された水を受ける逆浸透モジュール５５などで構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の淡水化設備では、海水取水ポンプＰ１によって海水を直接汲み出すので、少なからず不純物を吸入してしまうという問題点がある。特に、海水取水ポンプの吸入部や吸入パイプに貝などなどの生物が多量に付着するので、パイプの交換やポンプのメンテナンスなどが大変であるという問題点がある。
【０００４】
ここで、ポンプの吸入口にフィルタを設ける対策は考えられるが、この場合には、潮の満ち引きや波浪の影響でフィルタに海水中のゴミが詰まってしまうという問題がある。また、この場合にはフィルタの部分に貝などが付着するので、やはり頻繁なメンテナンスが必要となり実際的には実用性に欠けるという問題点がある。
【０００５】
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、水源に直接設置できて、メンテナンスを要することなく長期間使用できる濾過装置を提供することを課題とする。また、取水時に濾過機能を発揮でき、特別のメンテナンスを要することなく長期間の使用が可能である濾過取水装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る濾過装置は、水源に沈めて使用され、取水時に濾過機能を発揮する濾過装置であって、金属繊維からなる濾過エレメントを具備するフィルタ部材と、前記フィルタ部材の周りを覆ってフィルタ部材を保護する導電性フェンスと、前記導電性フェンスとフィルタ部材の導電性部分との間に電圧を供給する駆動部と、を備えている。本発明では、駆動部を動作させることによって貝やその他の生物を濾過装置から排除することができる。
【０００７】
本発明に係る濾過取水装置は、前記濾過装置と、第１開閉弁を介して前記濾過装置の取水口に接続される吸入ポンプと、第２開閉弁を介して前記濾過装置の取水口に接続されて、加圧状態で空気又は水を貯留可能な圧力タンクと、取水時には前記第１開閉弁のみ開放させる一方、逆洗時には前記第２開閉弁のみを開放させる制御部とを備えるのが好ましい。本発明では、定期的に第２開閉弁のみを開放させると、圧力タンクに蓄えられている空気又水が濾過装置に向けて放出されるので確実に逆洗動作を実現することができる。なお、逆洗とは、水の流通方向を逆転させて濾過エレメントを洗浄することを意味する。
【０００８】
本発明では、圧力タンクには、第２開閉弁が閉塞時に、大気が吸入されて所定の加圧状態で貯留されているのが好ましい。また、第１開閉弁Ｖ３を介して濾過装置の取水口に接続される吸入ポンプと、第２開閉弁Ｖ４を介して前記濾過装置の取水口に接続される圧力タンクと、圧力タンクと吸入ポンプとの間に配置されて圧力タンクから吸入ポンプに向けた通水は阻止する逆止部材と、圧力タンクの下流側に配置される第３開閉弁Ｖ５を設けるのが好ましい。
【０００９】
更に、本発明の濾過取水装置には、濾過取水された後の原水を給気膜の一方側に流通させる給気膜モジュールを設け、前記給気膜の他方側に加圧空気又は加圧ガスを供給する導入路を形成するのが好ましい。ここで給気膜とは、気体のみ通過させ液体は通過させない透過膜を意味し、選択的なガス透過性を有するものが好ましい。典型的には中空糸膜であり、調整弁を介して前記給気膜の他方側からの排気路を形成しておけば、酸素と窒素の透過性の差異から原水中には主に酸素のみを溶解させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、第１実施例に係る取水装置ＥＱ１を図示したブロック図である。この取水装置ＥＱ１は、海水中に沈められる濾過装置１と、濾過装置１に間欠的な通電を実現するパルス駆動部２と、濾過装置１から海水を吸入する吸入ポンプ３と、空気を吸入するエアポンプ４と、エアポンプ４から吸入された空気を圧縮状態で蓄える圧力タンク５と、装置各部の動作を制御する制御部６とを中心的に備えている。
【００１１】
図示の通り、濾過装置１と吸入ポンプ３の間には、開閉弁Ｖ１が設けられ、濾過装置１と圧力タンク５との間には開閉弁Ｖ２が設けられている。また、圧力タンク５と開閉弁Ｖ２の間の流路には圧力センサＳが設けられ、圧力センサＳの値に応じてエアポンプ４の運転が制御されている。なお、圧力タンク５とエアポンプ４の間の流路には圧力計７が配置されている。
【００１２】
濾過装置１は、一体化されたｎ個のフィルタ部材Ｆ１〜Ｆｎと、一体化されたフィルタ部材Ｆｉの周りを覆ってフィルタ部材Ｆｉと流木などが接触するのを防止する導電性フェンスGuardとで構成されている。そして、導電性フェンスGuardとフィルタ部材Ｆｉにはパルス駆動部２が接続されており、制御部６の制御に応じて適宜な電圧が供給されるようになっている。
【００１３】
図２は、濾過装置１を構成する各フィルタ部材Ｆ１〜Ｆｎの具体的構成を図示したものである。各フィルタ部材Ｆｉは、海水が通過するに十分な隙間を有する円筒支持コア８と、円筒支持コア８の周りに設けられた精密濾過エレメント９と、精密濾過エレメント９を機械的に保護する円筒状の補強金網１０と、円筒形の一方側を閉塞する閉塞部１１と、円筒形の他方側に設けられた開口部１２とで構成されている。そして、海水は、円筒形状のフィルタ部材Ｆｉの外周から内周に向けて、補強金網１０、精密濾過エレメント９、及び円筒支持コア８を通過して、開口部１２から取水されるようになっている。
【００１４】
具体的には、補強金網１０と精密濾過エレメント９には径方向に適宜な隙間が設けられており、補強金具１０には海水が通過する十分な空隙（例えば４０メッシュ）が設けられている。また、円筒支持コア８は、詳細には、軸方向に配置されたの複数本の第１部材の周りに、第２部材を周方向に編み込んで形成されている。なお、円筒支持コア８及び補強金網１０は、耐腐食性に優れた導電性の金属で構成されている。
【００１５】
精密濾過エレメント９は、数μｍ〜数１０μｍ程度の繊維径からなる金属繊維を焼結した不織布で構成されている。使用する金属としては、チタン、ニッケル、ハステロイ、ステンレスなどであり、ベカルト社製のフィルタエレメント（登録商標ＢＥＫＩＣＲＯＳＳ）が好適に使用される。これらは、数μｍ〜数１０μｍ程度の空隙を有しており、本装置ＥＱ１の設置場所の水質に応じて適宜なものが選択される。また、空隙率（＝空隙／エレメント面積×厚み）も５０％〜９５％の範囲内で適宜なものが選択される。本実施例の精密濾過エレメント９は、上記したような金属繊維からなるので、耐腐食性、機械的耐久性、導電性などを有しており、低い圧力損失でありながら高い透過性を有している。また、金属繊維不織布として頑強な構造であり、高圧力を加えた逆洗処理も十分に可能である。
【００１６】
続いて、図１の取水装置ＥＱ１について動作内容を説明する。定常状態では、開閉弁Ｖ１のみが開放状態であり、吸入ポンプ３が駆動されている。そのため、濾過装置１によって濾過された海水は、開口部１２から開閉バルブＶ１を経由して取水されることになる。なお、濾過装置１において、既に数μｍ〜数１０μｍ程度以上の異物は濾過されているので、本装置ＥＱを淡水化設備に適用する場合には、吸入ポンプ３で吸入された濾過水が、そのまま濾過水槽に蓄えられる。
【００１７】
このような取水動作に合わせて、エアポンプ４も駆動しているので、吸入された空気は、圧力タンク５に圧縮状態で貯留されることになる。そして、圧力タンク５が所定の圧力に達すると、圧力センサＳの計測値に応じてエアポンプ４の動作が停止される。
【００１８】
取水動作を連続していると、やがて、精密濾過エレメント９の外周にはゴミ類が付着して濾過エレメント９を閉塞させることになる。そのため、水質に対応して設定された一定時間ごとに、開閉弁Ｖ１を閉塞させると共に吸入ポンプ３の運転を停止させる。しかる後、開閉弁Ｖ２を開放させると、圧力タンク５に圧縮状態で蓄えられている空気が、フィルタ部材Ｆｉの開口部１２から、支持コア８及び濾過エレメント９に向けて逆流し、濾過エレメント９の外周に付着したゴミ類を離脱させる。
【００１９】
また、このような逆洗動作に先立って、パルス駆動部２を動作させる。すると、導電性フェンスGuardとフィルタ部材Ｆｉとの間に電圧が供給され、海水中の通電によって貝などの生物を排除することができ、上記の逆洗処理をより効果的なものとすることができる。なお、パルス駆動部２の動作は、逆洗時に限定されるものではなく、本装置ＥＱ１の設置環境に応じて設定された適宜な間隔で間欠的に動作させれば貝などの付着を確実に排除できる。
【００２０】
図３は、第２実施例に係る取水装置ＥＱ２を図示したものである。この装置ＥＱ２では、開閉弁Ｖ３及び吸入ポンプ３を経由する第１流路とは並列に第２流路を設け、この第２流路を開閉弁Ｖ４で開閉するようにしている。そして、吸入ポンプ３と圧力タンク１３の間には、吸入ポンプ３から圧力タンク１３に向けた流通のみを許容する逆止弁１０を設けている。この実施例の圧力タンク１３では、必要に応じて、内部の空気を圧縮しつつ下方側から海水を注入するようにしている。なお、この圧力タンク１３は、逆洗時に必要となる水量を蓄えるに十分な容量を有している。また、圧力タンク１３の下流側には、圧力センサＳと開閉弁Ｖ５を設け、圧力センサＳの計測値に応じて吸入ポンプ３の運転状態を制御するようにしている。
【００２１】
この実施例の場合、定常状態では、開閉弁Ｖ４が閉鎖状態であるが開閉弁Ｖ３と開閉弁Ｖ５は開放状態であり、吸入ポンプ３が駆動されている。そのため、濾過装置１によって濾過された海水は、開口部１２から開閉バルブＶ３，Ｖ５を経由して取水されることになる。一方、逆洗時には、先ず、開閉バルブＶ５のみが閉塞される。すると、吸入された海水は、内部の空気を圧縮しつつ圧力タンク１３に導入される。この導入動作を続けると、やがて、圧力センサＳの計測値によって所定量の海水が圧力タンク１３に蓄えられたことが確認されるので、それに応じて、開閉バルブＶ３を閉塞すると共に吸入ポンプ３の動作を停止させ、その後、開閉バルブＶ４を開放させる。
【００２２】
この状態では開閉バルブＶ５は閉鎖状態であるから、圧力タンク１３の圧縮空気によって吐き出された圧力タンク内の海水は、開閉バルブＶ４を経由して、フィルタ部材Ｆｉの開口部１２から、支持コア８及び濾過エレメント９に向けて逆流することになり、濾過エレメント９の外周に付着したゴミ類が離脱される。なお、この動作に先立って、或いは、定期的にパルス駆動部２を動作させるのは勿論である。
【００２３】
図４は、本発明の第３実施例であり、魚介類の養殖などの環境で使用される取水装置ＥＱ３を図示したものである。この取水装置ＥＱ３は、第１実施例の取水装置ＥＱ１の下流側に図５に示すような中空糸膜モジュールＭＯを配置して、取水した海水や淡水を所定濃度のＯ2溶解水にしている。
【００２４】
この中空糸膜モジュールＭＯでは、ガス透過性に優れる薄膜状の非多孔質層の両側から多孔質層で挟み込んだ三層構造の複合中空糸膜を使用している。すなわち、中空糸膜モジュールＭＯを構成する中空糸膜は、図６（ａ）に示すように、非多孔質膜３４を多孔質膜３５，３５でサンドイッチ状に挟み込んで筒状に成形されている。なお、中空糸膜モジュールＭＯとしては、三菱レイヨン株式会社製のＭＨＦ膜モジュールを用いるのが好適である。
【００２５】
何れにしても非多孔質膜３４としては、水の透過を遮断する一方、選択的なガス透過性を有するものを使用する。そして、このような構成の中空糸膜モジュールＭＯには外管に２つの開口ＩＮ，ＯＵＴが設けられ（図５）、一方の開口ＩＮには加圧空気が供給され、他方の開口ＯＵＴは、調整バルブＶ９を介して大気に解放されている。なお、調整バルブＶ９は開放状態の調整によって流通量を可変制御できるものである。そこで、調整バルブＶ９を適宜に調整することによって加圧空気の圧力を調整すると、酸素Ｏ2のみを原水の溶解させることができる。
【００２６】
具体的には、中空糸膜の内外面の圧力差によって、酸素Ｏ2が膜外表面に溶解し、膜内面に向けて拡散し、その後、膜内面から離脱することで酸素Ｏ2が富化された空気が原水に溶解することになる。なお、窒素Ｎ2も同様に移動するが、溶解及び拡散の速度が酸素の２．５倍であることから、結果としてＯ2濃度の高いＯ2溶解水が得られる。
【００２７】
以上のような構成からなる取水装置ＥＱ３は、定常状態では、開閉バルブＶ７のみ閉鎖し開閉バルブＶ６，Ｖ８を開放して、吸入ポンプ１４とエアポンプ１５とを動作させる。その結果、濾過装置１からの濾過水は、中空糸膜モジュールＭＯを通過する際にＯ2濃度の高いＯ2溶解水に生成されることになる。なお、このＯ2溶解水は魚介類の養殖などに活用することができる。
【００２８】
一方、逆洗時には、先ず、開放状態の開閉バルブＶ６，Ｖ８を閉鎖して圧力センサＳが所定値になるまで圧力タンク５の空気を注入する。その後、開閉バルブＶ７のみを開放すれば、圧力タンク５の圧縮空気が濾過装置１から放出されることになり、その際に濾過エレメントに付着したゴミが除去される。
【００２９】
図７は、第４実施例に係る取水装置ＥＱ４を図示したものである。この装置ＥＱ４では専用の酸素タンク１４を用いるので、より高純度のＯ2溶解水を生成することができる。なお、この実施例の場合には開閉弁Ｖ９は定常的には常に閉塞状態であり、特別場合以外は開放されない。
【００３０】
以上、本発明の実施例のついて具体的に説明したが、記載内容は特に本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨を逸脱することなく各種の改変が可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、取水時に濾過機能を発揮でき、しかも特別のメンテナンスを要することなく長期間の使用が可能である濾過装置及び濾過取水装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る濾過取水装置のブロック図である。
【図２】濾過装置の主要な構成部材であるフィルタ部材の構成を略記したものである。
【図３】第１実施例に係る濾過取水装置のブロック図である。
【図４】第３実施例に係る濾過取水装置のブロック図である。
【図５】中空糸膜モジュールの構成を略記したものである。
【図６】中空糸膜の動作を説明する図面である。
【図７】第４実施例に係る濾過取水装置のブロック図である。
【図８】従来の淡水化設備の一部を示すブロック図である。
【符号の説明】
１          濾過装置
３，１４    吸入ポンプ
５，１３    圧力タンク
６          制御部
９          濾過エレメント
Ｖ１，Ｖ３，Ｖ６    第１開閉弁
Ｖ２，Ｖ４，Ｖ７    第２開閉弁
Ｆｉ        フィルタ部材
Ｇｕａｒｄ  導電性フェンス
２          駆動部
【図１】
0005116200.tif 000002
【図２】
0005116200.tif 000003
【図３】
0005116200.tif 000004
【図４】
0005116200.tif 000005
【図５】
0005116200.tif 000006
【図６】
0005116200.tif 000007
【図７】
0005116200.tif 000008
【図８】
0005116200.tif 000009