(57)【要約】水から粒子その他の外来物を除去するフィルタユニットであって、ろ過チャンバを備える。前記ろ過チャンバの少なくとも一部外周には、使用時にそれを通ってろ過チャンバ内に水を導入するメッシュを備える。このメッシュのサイズは、水から粒子その他の外来物を除去できるように定められる。フィルタユニットは、さらにフィルタユニットから水を吐出するための吐出口と、ろ過チャンバ内に、メッシュの内面から間隔を置いて配される少なくとも一つの吐出口を備える回転部材を有する。回転部材の回転軸は、少なくとも一つの吐出口が少なくともメッシュの内面の実質的部分を横断するように設定される。このフィルタユニットはさらに、ろ過チャンバに通じる取水口と、回転部材にのみ通じる吐出口とを備えた専用ポンプを含み、このポンプの動作によって、ろ過チャンバ内のろ過された水が回転部材を通じて、その少なくとも一つの吐出口から吐出され、メッシュの内面に衝突して、メッシュの外面側に付着した粒子その他の外来物を除去させる。
2004523345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された水から粒子その他の外来物をろ過するフィルタユニットであって、ろ過チャンバを含み、このろ過チャンバの外周少なくとも一部に、使用時にそこを通ってろ過チャンバ内に水が導入されるメッシュを備え、このメッシュが水から粒子その他の外来物をろ過するサイズであり、前記フィルタユニットが、さらに当該フィルタユニットからろ過された水が吐出される吐出口と、前記メッシュの内面から間隔を置いて配される少なくとも一つの吐出口を備え、少なくとも前記メッシュの内面の実質的部分を前記少なくとも一つの吐出口が横断するように、その回転軸が設定された回転部材と、を含み、前記フィルタユニットがさらに、ろ過チャンバに通じる取水口と、回転部材にのみ通じる吐出口とを有した専用ポンプであって、当該専用ポンプの動作により、ろ過チャンバ内のろ過された水が前記回転部材を通じて、その少なくとも一つの吐出口から吐出され、前記メッシュの内面に衝突して、当該メッシュの外面側に付着した粒子その他の外来物を除去させるフィルタユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のフィルタユニットであって、前記ポンプがろ過ユニットから遠隔に配置されているフィルタユニット。
【請求項３】
請求項１に記載のフィルタユニットであって、前記ポンプは、ろ過チャンバに取り付けられているフィルタユニット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のフィルタユニットであって、前記ポンプが一時間あたり２０００リットルより多く、好ましくは一時間あたり４０００リットルより多い水を吐出するフィルタユニット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のフィルタユニットであって、前記回転部材が、当該回転部材の両端部に配置された２つの吐出口を備えるフィルタユニット。
【請求項６】
請求項５に記載のフィルタユニットであって、前記回転部材の少なくとも一つの吐出口が当該回転部材の回転する軸を通るラジアル方向に対して０度から９０度の角度を有して配置されるフィルタユニット。
【請求項７】
請求項６に記載のフィルタユニットであって、前記回転部材の少なくとも一つの吐出口が当該回転部材の回転する軸を通るラジアル方向に対して３０度から５０度の角度を有して配置されるフィルタユニット。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のフィルタユニットであって、前記回転部材の少なくとも一つの吐出口が当該回転部材の回転する軸を通るラジアル方向に対して実質的に９０度の角度を有して配置されるフィルタユニット。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のフィルタユニットであって、前記回転部材の少なくとも一つの吐出口が前記ラジアル方向に対して実質的に４５度の角度を有して配置されるフィルタユニット。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のフィルタユニットであって、前記回転部材を回転させる手段を含むフィルタユニット。
【請求項１１】
請求項１０に記載のフィルタユニットであって、前記手段は、電気モーターであるフィルタユニット。
【請求項１２】
請求項１０に記載のフィルタユニットであって、前記手段は、流体の流れにより駆動される機械要素であるフィルタユニット。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のフィルタユニットであって、前記メッシュは、２５０ミクロンより小さいサイズの開口を有するフィルタユニット。
【請求項１４】
請求項１３に記載のフィルタユニットであって、前記メッシュは、約１００ミクロンより小さい開口を有するフィルタユニット。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載のフィルタユニットであって、前記メッシュが平畳織り、ウエッジワイヤスクリーン、又は平織りであるフィルタユニット。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載のフィルタユニットであって、メッシュがグレード３１６のステンレススチールよりなるフィルタユニット。
【請求項１７】
請求項１から１４のいずれか一項に記載のフィルタユニットであって、メッシュがナイロンからなるフィルタユニット。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか一項に記載のフィルタユニットであって、前記ポンプの吐出口が取水管を介して前記回転部材の基礎部分に通じているフィルタユニット。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか一項に記載のフィルタユニットであって、フィルタユニットの吐出口が、パイプ又は他の管への吐出口に取り付けられた可撓性のあるスリーブを含むフィルタユニット。
【請求項２０】
請求項１９に記載のフィルタユニットであって、前記スリーブはゴム又はそれに類似の素材からなるフィルタユニット。
【請求項２１】
供給された水から粒子その他の外来物をろ過するフィルタユニットであって、ろ過チャンバを含み、このろ過チャンバの外周少なくとも一部に、使用時にそこを通ってろ過チャンバ内に水が導入されるメッシュを備え、このメッシュが水から粒子その他の外来物をろ過するサイズであり、前記フィルタユニットが、さらに当該フィルタユニットからろ過された水が吐出される吐出口と、前記メッシュの内面から間隔を置いて配される少なくとも一つの吐出口を備え、少なくとも前記メッシュの内面の実質的部分を前記少なくとも一つの吐出口が横断するように、その回転軸が設定された回転部材と、を含み、前記フィルタユニットがさらに、その吐出口が前記回転部材にのみ通じた専用流体供給源を含み、当該流体が、前記回転部材を通じて供給され、前記少なくとも一つの吐出口から送出されて、前記メッシュの内面に衝突して、当該メッシュの外面側に付着した粒子その他の外来物を除去させるフィルタユニット。
【請求項２２】
請求項２１に記載のフィルタユニットであって、前記専用流体供給源は、加圧された水源であるフィルタユニット。
【請求項２３】
請求項２２に記載のフィルタユニットであって、前記水源は、水道水によって加圧された水源であるフィルタユニット。
【請求項２４】
請求項２２に記載のフィルタユニットであって、前記水源は、インペラによって加圧された水であるフィルタユニット。
【請求項２５】
請求項２２に記載のフィルタユニットであって、前記水源は、圧力水頭であるフィルタユニット。
【請求項２６】
請求項２１に記載のフィルタユニットであって、前記専用流体供給源は、加圧された気体源であるフィルタユニット。
【請求項２７】
請求項２６に記載のフィルタユニットであって、前記気体は空気であるフィルタユニット。
【請求項２８】
請求項２７に記載のフィルタユニットであって、空気は、エアポンプで加圧されているフィルタユニット。
【請求項２９】
請求項１から２８のいずれか一項に記載のフィルタユニットと、当該フィルタユニットが配置されるタンク筐体とを含むフィルタユニットアセンブリであって、前記タンク筐体は、当該タンク筐体内に水を導入する取水口と、フィルタユニットの吐出口により構成される当該タンク筐体の吐出口とを含むフィルタユニットアセンブリ。
【請求項３０】
請求項２９に記載のフィルタユニットアセンブリであって、前記専用ポンプとは異なる第２ポンプによって水がタンク筐体を通して送られるフィルタユニットアセンブリ。
【請求項３１】
請求項２９に記載のフィルタユニットアセンブリであって、タンク筐体内の水に渦を生じさせ、粒子その他の外来物の除去を支援するよう、前記取水口が方向づけられているフィルタユニットアセンブリ。
【請求項３２】
請求項３１に記載のフィルタユニットアセンブリであって、水が重力によってタンク筐体を通じて供給されるフィルタユニットアセンブリ。
【請求項３３】
請求項２９から３２のいずれか一項に記載のフィルタユニットアセンブリであって、タンク筐体の取水口が、タンク筐体の上部又は上部近傍に備えられているフィルタユニットアセンブリ。
【請求項３４】
請求項３３に記載のフィルタユニットアセンブリであって、タンク筐体の取水口がエルボを備え、タンク筐体内に入り込む水をラジアル方向以外の方向にそらせるフィルタユニットアセンブリ。
【請求項３５】
請求項２９から３４のいずれか一項に記載のフィルタユニットアセンブリであって、タンク筐体は、前記フィルタユニットから除去された粒状物を蓄積する水溜めを有するフィルタユニットアセンブリ。
【請求項３６】
請求項３５に記載のフィルタユニットアセンブリであって、前記タンク筐体は、前記フィルタユニットをマウントする着脱可能なトレイを含み、前記トレイがその底部より上側の取水セクションと、トレイより低い水溜めとを分けるパーティションとなるフィルタユニットアセンブリ。
【請求項３７】
請求項３６に記載のフィルタユニットアセンブリであって、トレイの側面がタンク筐体内の水位よりも上まで延長されているフィルタユニットアセンブリ。
【請求項３８】
請求項２９から３５のいずれか一項に記載のフィルタユニットアセンブリであって、フィルタユニットがオリフィス内に設けられているフィルタユニットアセンブリ。
【請求項３９】
請求項３８に記載のフィルタユニットアセンブリであって、オリフィスの径が
【数１】
2004523345.tif 000004
Ｒ0＝オリフィスの径
ｒ  ＝センチメートルでのフィルタの径
η  ＝リットルでのフィルタを通る流量
で規定されるフィルタユニットアセンブリ。
【請求項４０】
請求項３８又は３９に記載のフィルタユニットアセンブリであって、オリフィスがタンク筐体の一部をなすパーティション内に設けられているフィルタユニットアセンブリ。
【請求項４１】
請求項２９から４０のいずれか一項に記載のフィルタユニットアセンブリであって、前記専用ポンプを周期的動作を可能とするスイッチング手段を含むフィルタユニットアセンブリ。
【請求項４２】
請求項４１に記載のフィルタユニットアセンブリであって、前記スイッチング手段は、タイマスイッチであるフィルタユニットアセンブリ。
【請求項４３】
請求項４１に記載のフィルタユニットアセンブリであって、前記スイッチング手段は、タンク筐体内の水位によって作動するフロートスイッチであるフィルタユニットアセンブリ。
【請求項４４】
請求項４１に記載のフィルタユニットアセンブリであって、タンク筐体の下流側コンテナの水位によって作動するフロートスイッチであるフィルタユニットアセンブリ。
【請求項４５】
請求項４１から４４のいずれか一項に記載のフィルタユニットアセンブリであって、前記手段が、専用ポンプがオンとなっているときに、タンクユニットに水が導入されることを阻止するフィルタユニットアセンブリ。
【請求項４６】
請求項４５に記載のフィルタユニットアセンブリであって、専用ポンプがオンであるときには、ろ過システムの循環ポンプをオフとするフィルタユニットアセンブリ。
【請求項４７】
請求項２９から４６のいずれか一項に記載のフィルタユニットアセンブリであって、加圧されていることを特徴とするフィルタユニットアセンブリ。
【請求項４８】
請求項４７に記載のフィルタユニットアセンブリであって、タンク筐体は、圧力容器であるフィルタユニットアセンブリ。
【請求項４９】
請求項２９から４８のいずれか一項に記載のフィルタユニットアセンブリを一つ以上含むろ過システム。
【請求項５０】
請求項４９に記載のろ過システムであって、請求項２９から４８のいずれか一項に記載のフィルタユニットアセンブリを複数含み、各フィルタユニットアセンブリは積み重ねて配置され、各フィルタユニットアセンブリのタンク筐体の吐出口が、引き続くフィルタユニットアセンブリのタンク筐体の取水口、又は最後のフィルタユニットアセンブリの場合は、ろ過システムの吐出口に接続されているろ過システム。
【請求項５１】
請求項５０に記載のろ過システムであって、積み重ねられたフィルタユニットアセンブリは、垂直に積み上げられているろ過システム。
【請求項５２】
請求項５１に記載のろ過システムであって、ガスケット又はＯリングのシールが隣接するフィルタユニットアセンブリ間に設けられているろ過システム。
【請求項５３】
請求項５０から５２のいずれか一項に記載のろ過システムであって、フィルタユニットのメッシュの開口サイズが順次引き続くフィルタユニットアセンブリごとに小さくなるよう構成されているろ過システム。
【請求項５４】
請求項５３に記載のろ過システムであって、最初のフィルタユニットアセンブリのメッシュの開口サイズが１００ミクロン又はそれ以上であるろ過システム。
【請求項５５】
請求項５０から５４のいずれか一項に記載のろ過システムであって、最後のフィルタユニットアセンブリのメッシュの開口サイズが２５ミクロン又はそれ以下であるろ過システム。
【請求項５６】
請求項１から２８のいずれか一項に記載のフィルタユニットを一つ以上含むろ過システムであって、さらに、一つ以上の生物学的ろ過／浄化ステージを含むろ過システム。
【請求項５７】
粒子その他の外来物を除去する水のろ過方法であって、粒子その他の外来物をろ過するサイズのメッシュを備えたろ過チャンバに通水し、当該ろ過チャンバの吐出口を介して水をろ過チャンバから出力するステップを含み、専用ポンプが用いられて、前記ろ過チャンバからの水を、ろ過チャンバ内に設けられた回転部材のみに通じ、前記回転部材の少なくとも一つの吐出口を通して吐出させ、メッシュの内面に衝突させて、メッシュの外面に付着した粒子その他の外来物を除去するろ過方法。
【請求項５８】
請求項５７に記載の方法であって、水は、養魚槽、池、又はその他水生生物の生息する槽から取水されるろ過方法。
【請求項５９】
請求項５７又は５８に記載の方法であって、ろ過チャンバの吐出口を介して出力される水は、生物学的ろ過システムに導かれるろ過方法。
【請求項６０】
請求項５７から５９のいずれか一項に記載の方法であって、前記専用ポンプが周期的に作動されるろ過方法。
【請求項６１】
請求項６０に記載の方法であって、前記専用ポンプは、タンク筐体内の水位によってオン又はオフとされるろ過方法。
【請求項６２】
請求項６０に記載の方法であって、前記専用ポンプは、タンク筐体の下流側コンテナの水位によってオン又はオフとされるろ過方法。
【請求項６３】
粒子その他の外来物を水から除去するろ過システムであって、取水口と吐出口とを備えたタンクと、前記吐出口までに水が通過しなければならないろ過ユニットと、水からの粒子その他の外来物を蓄積する水溜めとを含み、前記水溜めが吐出口を備え、排水管が当該吐出口に接続され、当該吐出口から水と蓄積された粒子その他の外来物を排水管に抜き取って排出し、弁及びポンプを制御するプログラム可能なコントローラを備えているろ過システム。
【請求項６４】
請求項６３に記載のろ過システムであって、水溜めからの吐出口には弁を備えているろ過システム。
【請求項６５】
請求項６４に記載のろ過システムであって、前記弁は、ゲートバルブであるろ過システム。
【請求項６６】
請求項６４に記載のろ過システムであって、前記弁は、ボールバルブであるろ過システム。
【請求項６７】
請求項６３から６６のいずれか一項に記載のろ過システムであって、前記コントローラは、セントラル・ヒーティングシステムに用いられているタイプのタイマを含むろ過システム。
【請求項６８】
請求項６３から６７のいずれか一項に記載のろ過システムであって、排水チャネルが、タンクの取水口よりも高いレベルで大気に排水する吐出口又は排出口を備えるろ過システム。
【請求項６９】
請求項６３から６８のいずれか一項に記載のろ過システムであって、ろ過ユニットが、ろ過チャンバを含み、このろ過チャンバの外周少なくとも一部に、使用時にそこを通ってろ過チャンバ内に水が導入されるメッシュを備え、このメッシュが水から粒子その他の外来物をろ過するサイズであり、前記フィルタユニットが、さらに当該フィルタユニットからろ過された水が吐出される吐出口と、前記メッシュの内面から間隔を置いて配される少なくとも一つの吐出口を備え、少なくとも前記メッシュの内面の実質的部分を前記少なくとも一つの吐出口が横断するように、その回転軸が設定された回転部材と、を含み、前記フィルタユニットがさらに、ろ過チャンバに通じる取水口と、回転部材にのみ通じる吐出口とを有した専用ポンプであって、当該専用ポンプの動作により、ろ過チャンバ内のろ過された水が前記回転部材を通じて、その少なくとも一つの吐出口から吐出され、前記メッシュの内面に衝突して、当該メッシュの外面側に付着した粒子その他の外来物を除去させる、ろ過システム。
【請求項７０】
粒子その他の外来物を水から除去するろ過システムであって、
ａ）気泡反応（foam reactor）手段と、
ｂ）生物学的ろ過手段と、
ｃ）曝気手段と、
ｄ）紫外線（ＵＶ）殺菌手段と、
ｅ）スクリーンろ過手段と、
ｆ）熱交換手段と、
を含み、それぞれが積層されてタワー状に配置され、前記スクリーンろ過手段が、ろ過の対象となる水を受け入れる取水口を含み、前記熱交換手段がろ過された水を導く吐出口と気泡反応手段と熱交換手段とを接続する帰還導水管とを含んで、水が、ユニットを手段（ｅ）から手段（ａ）へと上昇し、次いで（ｆ）手段まで下降するように通水されるろ過システム。
【請求項７１】
請求項７０に記載のろ過システムであって、互いに着脱可能な上側モジュールと下側モジュールとを含み、上側モジュールが、手段（ａ）から（ｄ）を含み、下側モジュールが、手段  （ｅ）及び（ｆ）を含むろ過システム。
【請求項７２】
請求項７１に記載のろ過システムであって、上側モジュールと下側モジュールとが、その間にシール手段を備えて協働するフランジによって接続されるろ過システム。
【請求項７３】
請求項７０から７２のいずれか一項に記載のろ過システムであって、スクリーンろ過手段が筐体の少なくとも一つの壁にスクリーンを形成した筐体を含み、前記筐体内に配置される手段が、前記スクリーンに内側から圧力をかけて、スクリーン上流側からの粒子を除去するろ過システム。
【請求項７４】
請求項７３に記載のろ過システムであって、スクリーンを介して圧力勾配を形成するべく筐体がその内部に配置されるオリフィスを備えたパーティション壁を有するろ過システム。
【請求項７５】
請求項７０から７４のいずれか一項に記載のろ過システムであって、外部から空気供給を受ける多孔性物質を含む曝気手段を有し、前記曝気手段が手段（ｂ）及び（ｄ）の間に、水を透過させる開口を有したパーティションを形成するろ過システム。
【請求項７６】
請求項７０から７５のいずれか一項に記載のろ過システムであって、ユニット内の水位を調整する返還路を備えるろ過システム。
【請求項７７】
請求項７６に記載のろ過システムであって、使用時に水の高さを制御する、略水平な軸の周りに回転可能なＵ字形状路を含むろ過システム。
【請求項７８】
請求項７０から７７のいずれか一項に記載のろ過システムであって、熱交換手段がチャンバを備え、熱交換管が返還路に接続され、前記チャンバ内で蛇行するよう形成されているろ過システム。
【請求項７９】
請求項７８に記載のろ過システムであって、前記熱交換チャンバは、加熱された気体の還流によって加熱されるろ過システム。
【請求項８０】
請求項７０から７９のいずれか一項に記載のろ過システムであって、ポンプ手段が、前記ユニット内で水を循環させるために用いられるろ過システム。
【請求項８１】
粒子その他の外来物を水から除去するろ過システムであって、
ａ）生物学的ろ過手段と、
ｂ）曝気手段と、
ｃ）スクリーンろ過手段と、
を含み、前記生物学的ろ過手段が、前記スクリーンろ過手段に同心に設けられているろ過システム。
【請求項８２】
請求項８１に記載のろ過システムであって、前記生物学的ろ過手段と、スクリーンろ過手段との水位を同じに保持する手段を含むろ過システム。
【請求項８３】
請求項８２に記載のろ過システムであって、水位レベリング手段が、導管中、オリフィスによる制限部分外で可動な状態にあり、前記導管を通じた水流を発生させ、又は停止させるフロートボールを備え、前記フロートボールの移動が、前記生物学的ろ過手段と、スクリーンろ過手段との一方の水位によって制御されているろ過システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、微粒子やその他の外来物を水の供給側から排除するフィルタユニットに関する。また、この発明は、フィルタユニットの組立品やろ過システム、及びフィルタユニットを用いたろ過の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水の供給側から微粒子やその他の外来物を除去するためにフィルタユニットやろ過システムを設けることが知られている。このようなフィルタユニットやろ過システムを用いる例の一つは、養魚池や水生生物の飼育槽、水族館といった場所への水の供給側で水をろ過するというものである。
【０００３】
開口の小さいメッシュに供給側からの水を通し、そのメッシュの開口より直径の大きい微粒子やその他の外来物を除去することで、供給側の水をろ過することが知られている。しかしながら、このようなシステムにおける問題点の一つは、供給側の水から除去される微粒子やその他の外来物によって、当該供給側のメッシュがすぐに詰まってしまい、ろ過システムが機能しなくなって供給側の水が実質的にせき止められてしまうことである。従って、このようなろ過のシステムの場合、いつもメッシュを洗浄する必要がある。この作業は通常、ろ過システムの分解を要し、時間がかかり、かつ面倒である。さらに、システムのメンテナンスの間、水の供給は停止しておかなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＧＢ２，２９３，３３３号では、開口の小さいメッシュで覆ったろ過チャンバにより、かかる問題を解消する策を提案している。水は、ポンプ手段によって、このユニットを通って汲み上げられ、メッシュを通じて、吐出口側のパイプに送り出される。フィルタチャンバの、吐出口から吐出される、ろ過された水の栓は、帰還導管に向けられ、回転可能なインペラの形状の帰還水洗ノズルアセンブリに戻される。水は、インペラの吐出口からメッシュの内側の面に向けて拡散され、メッシュの外側の面に付着している粒子やごみ等を除去しようとする。しかし、ＧＢ２，２９３，３３３号のデバイスは、いくつもの不利益がある。まず、このフィルタは、能動的にポンプで汲み上げられるろ過システムにしか適用できない。換言すれば、大きめの養魚槽や養魚池でみられるような、重力供給（Gravity-fed）システムには、このフィルタは利用できない。第２に、インペラからの水の力で十分な除去を行うためには、吐出口から吐出される、ろ過された水のうちかなりの割合を回転可能なインペラに戻さなければならない。場合によっては、フィルタユニットを通して吐出される水のうち９０％も回転可能なインペラに戻さなければならない。その上、このようなフィルタに利用可能なメッシュの細穴のサイズは、２５０ミクロンより大きいものに限られ、そうでないと、フィルタユニットを通じた水圧の低下が大きくなり、フィルタユニットを流れる水量がかなり少なくなる。
【０００５】
本発明は、上記従来例の問題点を解決するフィルタユニットを提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明は、水の供給側からの微粒子やその他の外来物を除去するフィルタユニットであって、フィルタチャンバを備え、使用時に水が前記フィルタチャンバ内に流入する際に通過するメッシュで、前記フィルタチャンバの外部の少なくとも一部が覆われており、当該メッシュは、水から微粒子やその他の外来物を除去するサイズであり、フィルタユニットはさらに、ろ過された水を、当該フィルタユニットから吐出する吐出口と、前記フィルタチャンバ内に設けられた回転部材であって、メッシュの内面から距離をおいて配置される少なくとも一つの吐出口を有し、回転軸が前記少なくとも一つの吐出口が、少なくともメッシュの内面の実質的部分を横切るような回転部材とを備え、前記フィルタユニットは、さらに前記フィルタチャンバに連通する取水口と、回転部材にのみ連通する専用ポンプであって、当該ポンプが、フィルタチャンバ内でろ過された水を前記回転部材に汲み上げて、前記メッシュの内面に突き当たるようにして、メッシュの外面に付着した微粒子やその他の外来物を除去するようになっている。
【０００７】
また、本発明では上記フィルタユニットと、フィルタユニットを内包するタンク筐体とを備えたフィルタユニットアセンブリであって、前記タンク筐体が当該タンク筐体に水を導入する取水口と、前記フィルタユニットの吐出口で構成されるタンク筐体の吐出口とを含んでなる。
【０００８】
さらに本発明によれば、一つ以上の前記フィルタユニットアセンブリを備えたろ過システムが提供される。
【０００９】
本発明は、さらに水から微粒子やその他の外来物を除去するろ過方法であって、微粒子やその他の外来物をろ過するサイズのメッシュを具備するフィルタチャンバに通水するステップを含み、当該フィルタチャンバの吐出口から水を吐出し、専用ポンプが、フィルタチャンバからの水を、当該フィルタチャンバ内部に配置される回転部材のみを通じ、当該回転部材の少なくとも一つの吐出口から吐出させ、前記メッシュの内面側に衝突させ、前記メッシュの外面側に付着する微粒子やその他の外来物を除去するのに用いられることとした。
【００１０】
本発明はさらに、水の供給側から微粒子やその他の外来物をろ過するためのシステムであって、取水口と吐出口とを備えたタンクと、水を透過させて前記吐出口まで到達させるフィルタユニットと、吐出口を備え、水からの微粒子やその他の外来物を蓄積する水溜めであって、当該吐出口に連通する排水路と、水と貯蓄された微粒子やその他の外来物を、前記吐出口を通じて排水路へ排出する水溜めと、弁及びポンプを制御するプログラム可能な制御部と、を含んでなる。
【００１１】
本発明はさらに、水の供給側から微粒子やその他の外来物をろ過するためのシステムであって、
ａ）気泡反応（foam reactor）手段と、
ｂ）生物学的ろ過手段と、
ｃ）曝気手段と、
ｄ）紫外線（ＵＶ）殺菌手段と、
ｅ）スクリーンろ過手段と、
ｆ）熱交換手段と、
を含み、それぞれが積層されてタワー状に配置され、前記スクリーンろ過手段が、ろ過の対象となる水を受け入れる取水口を含み、前記熱交換手段がろ過された水を導く吐出口と気泡反応手段と熱交換手段とを接続する帰還導水管とを含んで、水が、ユニットを手段（ｅ）から手段（ａ）へと上昇し、次いで（ｆ）手段まで下降するように通水される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態は、後に述べる図面を利用した例によって次に説明される。図１から３を参照すると、本実施の形態に係るフィルタユニット１は、円弧状の上側及び下側カバー１１，１２を備えたフィルタユニットハウジング１０を備える。メッシュ１３は、フィルタユニットハウジング１０の外周に沿って張られ、上側カバー１１と下側カバー１２との間に張られている。上側カバー１１と下側カバー１２とメッシュ１３とによって円筒形のフィルタチャンバ９が形成される。
【００１３】
フィルタユニットの材質は、別に述べる場合を除いて、グレード３１６のステンレススチールであることが好ましい。
【００１４】
吐出口１５がフィルタチャンバ９の中央部、下側カバー１２に設けられている。ゴムのスリーブ１６が吐出口の端部に配設されて、フィルタチャンバ９の吐出口が、約７．５センチメートルから約１５センチメートルまでのパイプやその他の導水管に接続できるようになっている。
【００１５】
図３から７を参照すると、メッシュ１３は、結束バンド（tie bracket）３３によって上側カバー１１や下側カバー１２に取り付けられている。各結束バンド３３は、各端部に内側に曲げられたフランジを有する細長帯状の金属を含んでなる。メッシュ１３は、複数の結束バンド３３にスポット溶接されている。メッシュと結束バンドのアセンブリは、そして上側カバー１１と下側カバー１２とにボルト２８，２６によって結合されている。「防水」シールとしては、上側カバー１１と下側カバー１２とにそれぞれ形成された環状チャネル３４，３５内に環状シール２０，２７が設けられている。図５から７に見られるように、メッシュ１３は、上側及び下側のシール２７，２０側に突出し、接続状態を改善している。この結果として、水はメッシュ１３を介してのみフィルタチャンバ９に入り込むことになる。
【００１６】
環状チャネルを用いないシールの別の例が図６ｂに示されている。その代わりにボルト２６で締結された下側カバー１２と結束バンド３３との間に挟まれた、ガスケット（enlarged gasket）やＯリング２０′が設けられている。その結果、Ｏリング２０が外側へ膨張し、メッシュ１３に対して面シールを形成する。このシールは、上側及び下側カバー１１，１２に用いられる。
【００１７】
メッシュ１３は、グレード３１６のステンレススチールで構成される。メッシュ１３の開口サイズは、ろ過に対する要求に応じて変化する。しかしながら、本発明との関係によれば、２００ミクロン又はそれより小さいサイズの開口が用いられる。メッシュ１３の形態の一つは、開口サイズ１００ミクロンの平畳織（Hollander weave）メッシュである。平畳織りの構成は、酷使や疲労破壊に対して十分な耐性があることが知られている。他のメッシュの形態として、ウエッジワイヤスクリーン（Wedge Wire Screen、三角バースクリーンとしても知られる）や平織り（plain weave）を用いてもよい。メッシュ１３は、またナイロンなど所望の厚みを有するものでもよい。
【００１８】
ロータ１４の形態をとる回転部材は、フィルタチャンバ９内に配置され、その回転軸は、実質的に垂直かつ、円筒形のフィルタチャンバ９の主軸と同心になっている。ロータ１４は上側カバー１１と下側カバー１２とにボルトによって取り付けられている。
【００１９】
図８から１０を参照すると、フィルタユニット１のロータ１４は、垂直に配置された中空のロータシャフト２１と、それに対して実質的に垂直に延びている中空のロータアーム２２とを含んでなる。ロータアーム２２とロータシャフト２１とは、互いに溶接されていることも好ましい。ロータアーム２２の各先端部には、ロータノズル２３が設けられている。各ロータノズル２３には、図９に示すように、ロータアーム２２の中心を通るラジアル方向３６に対して角度αを有する吐出口２９が設けられている。角度αは、実質的に０度から９０度までとすることができる。αは、好ましくは３５度から５０度である。一つの例では、２つの吐出口２９は、いずれも４５度である。また、２つの吐出口２９は、互いに異なる角度に設定されてもよく、例えば、一方の吐出口がαとして３５度の角度を持ち、他方が５０度の角度を持ってもよい。さらに、吐出口の一方が０度であり、他方が０度より大きい角度を有してもよい。
【００２０】
別の例では、図９ａに示すように、ノズル吐出口２９は０度に設定され、一つ以上の開口２９ａをノズル２３の側壁に設け、ロータ１４が回転するのに応じた比率の水量をここを通じて吐出するようにしてもよい。
【００２１】
ロータ２３はまた、図８に示したように垂直方向に略扇型（fan shape）をなして、ロータノズル２３の各先端部側が、ロータアーム２２に接続された近接端部側よりも広くなるように構成されている。ロータノズル２３は、その幅方向を横切る一部が閉じられ、ロータ１４の端部の一つにおけるノズルの吐出口がメッシュ１３の上半分を走査し、他方のノズル２３がメッシュ１３の下半分を走査するように構成されてもよい。この構成は、要求される水圧を低くできる利点がある。
【００２２】
ポンプ１７が、フィルタユニットハウジング１０の外側に取り付けられている。ポンプ１７の取水口は、（図４に示した）下側カバー１２の開口３２によってフィルタチャンバ９の内部に接続されている。ポンプ１７の吐出口は、下側カバー１２の開口３１と取水管１９を通してロータ１４にのみ接続されている。ポンプ１７は、従って、専らロータ１４に対してのみ水を供給することになる。
【００２３】
ポンプ１７は、外部電源からの電力供給で動作する電動ポンプであることが好ましい。ポンプは、一時間あたり２０００リットルより大きい出力、好ましくは一時間あたり４０００リットルより大きい出力を有する。一つの適したポンプの例は、オーセ（Oase）製の「ノーチラス６０００（Nautilus 6000）」であり一時間あたり６０００リットルの出力を有している。
【００２４】
図１１と１２とを参照すると、フィルタユニット１の取水管１９は第１開口３１ａと、第２開口３０ａとを備えている。フィルタユニット１に設置されたときには、第１開口３１ａは、ポンプ１７の吐出口に接続させる下側カバー１２の開口３１に通じる。同様に第２開口３０ａは、中空のロータシャフト２１のベースに通じる。このように、ポンプ１７の吐出口は、ポンプ吐出口の開口３１、開口３１ａ、内部導水管１９、開口３０ａ、ロータシャフト２１を介してロータ１４の内部に通じている。
【００２５】
空気抽気弁１８が、上側カバー１１に設けられ、取り付けの間、抽気を停止してフィルタユニット１内に空気をため込むことを可能にする。
【００２６】
フィルタユニット１は、利用時には、タンク筐体４０内に取り付けられ、フィルタユニットアセンブリを形成する。図１３は、第１のタイプのタンク筐体４０であり、タンク筐体４０の上部近傍に配置された取水口４１と、吐出パイプ４２と、下部排水管４４を備えた水溜め４３とを含んで構成されている。フィルタユニット１は、このタンク筐体４０内に設置され、吐出口１５がゴム製スリーブ１６とジュビリークリップ（Jubilee clip）とによって接続される。そしてタンク筐体４０が取水口４１からの水で満たされる。この段階では抽気弁１８はフィルタユニット１内に蓄積されたあらゆる気体を排除するように作用させられる。
【００２７】
稼働状態では、取水口４１から吐出ポンプ４２への水流が発生し、フィルタユニット１は、ろ過された水で囲まれる。好ましいことに、取水口４１がタンク筐体４０の上部近傍に配置されることで、水の全体の流れはタンク筐体４０を通じて下方に、フィルタユニット１に向かっており、メッシュ１３から微粒子や他の外来物を取り除くことを助け、水溜め４３内にごみが堆積する速度を速める。さらに、水溜め４３を円錐形状とすれば下部排水管４４へのごみの下方移動が促進される。
【００２８】
フィルタユニットアセンブリは、重力供給でも、ポンプを利用した能動的なろ過アセンブリでもよい。いずれにしても重力又は能動的なポンプの作用により、水は、タンク筐体４０を通じ、メッシュ１３を介してフィルタユニット１に入り込み、吐出口１５を通じて吐出パイプ４２に吐出される。
【００２９】
同時に、ポンプ１７は、ロータ１４を通じてのみ水を送り出すように動作している。ポンプ１７によって汲み出される水は、フィルタチャンバ９内から供給され、そのために微粒子やその他の外来物など、メッシュ１３の開口より大きい物体は含まれていない。水は、下側カバー１２の取水口の開口３２を介して汲み取られ、取水管１９とロータシャフト２１とに対してのみ、吐出口の開口３１を介して吐出される。汲み出される水は、ロータアーム２２の両腕に沿って付勢され、ロータノズル２３のロータ吐出口２９から吐出される。ロータノズル２３の吐出口２９の角度αにより、吐出される水流がロータアーム２２を回転させる。ロータ吐出口２９から吐出される水流は、メッシュ１３の内面に方向づけられ、それを通過する。この水流は、メッシュ１３の外面に付着した微粒子やその他の外来物を除去し、メッシュ１３から水溜め４３へと落ち込ませる。下部排水管４４がときおり開かれて、集積されたごみが取り除かれる。
【００３０】
好適なことに、ロータ１４を通じた水流が吐出口４２から採られないため、ロータ１４の動作は、フィルタユニット１から得られる水量を低減させない。
【００３１】
一つの変形例に係るタンク筐体５４０が図１３ａに示されており、プレート、インサート又はパーティション５１１が設けられている。フィルタユニット１は、その中心部分がパーティション５１１のレベルに合わせて配置され、パーティション５１１とフィルタユニット１との間にオリフィス５１２が形成される。一部にはベンチュリ効果によるパーティションを横切る圧力勾配のために、パーティション５１１はタンク筐体５４０内に下向きの流れを生じさせる。この下向きの流れは、タンク筐体５４０の水溜めの中の固形物の沈殿を助長し、またパーティション５１１より下の水が取水口を通じてタンク筐体に流れ込む水によって攪拌されることが防止される。さらに、パーティション５１１は、タンクに入り込む水がフィルタユニット１のメッシュ１３に確実に到達してろ過されるようにする。
【００３２】
最大の効果を達成するため、オリフィス５１２の径は次のようにして定められる：
【００３３】
【数１】
2004523345.tif 000003
ここで、
Ｒ0＝オリフィスの径
ｒ  ＝センチメートルでのフィルタの径
η  ＝リットルでのフィルタを通る流量
この公式は、例えば図１３に示したタンク筐体の径などを定めるのにも用いることができる。
【００３４】
タンク筐体の他の変形例が図１３ｂに示されている。この変形例では、パーティション５１１の機能が筐体の一部の内部形状そのものに組み込まれている。筐体の上側領域５１５が切頭円錐形（frusto-conical）となっている。下側領域５１６は、円筒形となっている。上側領域と下側領域との接合部分は、フィルタユニット１の中心部分のレベルに位置するようになっている。これは、前に述べた変形例で圧力勾配を形成し、タンク筐体の中で水の下向きの流れを助長したのと同じ効果を奏する。
【００３５】
さらに、このタンク筐体は、より断面積の小さい水溜め５１７を備えている。これにより、水溜め５１７の清掃時にタンク筐体を空にする際の水量を低減できる。さらに、径が制限されていることから水溜め５１７内の水が排水管５１８へ流れる際の流速を高めることができる。流速が速いことによって、集積されたごみのほぼすべてが確実に、少量の水で効果的に取り除かれる。
【００３６】
図１４は、フィルタユニット１を設置する別のタイプのタンク筐体４０′を示したものである。このタイプの設置例は、典型的には、すでに「渦」タイプのフィルタユニットに適合してつくられており、本実施の形態のフィルタユニット１に置き換えられる場合に用いられる。この設置例では、フィルタユニット１が逆さまに設置されてもその効果は減じられないことを示す。取水口４１′は、９０度のエルボパイプ５０によってつくられ、タンク筐体４０′の筐体上部又はその近傍に実質的な取水口５１が移動される。フィルタユニット１の優れた効果は、渦なしにタンク筐体４０′が満たされ、流入する水がタンク筐体４０′を下から上までラジアル方向又は接線方向に大きな水流を生じさせない場合に達成されることが知られている。しかしながら、フィルタユニット１は、渦タンク筐体においても利用できる。
【００３７】
図１５は、本実施の形態のフィルタユニット１を内部に備えた第３のタイプのタンク筐体４０″である。タンク筐体４０″の吐出口４２″には、フィルタユニット１の専用ポンプ１７とは別の第２ポンプ５４が備えられている。この第２ポンプ５４は、タンク筐体４０″を通じて水流を生じさせる。この図はまた、生物学的ろ過、又は浄化ステージ５５が、本実施形態のフィルタユニットアセンブリに直列に接続され、統合的なろ過システムを構成するかを表している。
【００３８】
図１５ａは、本発明のさらなる実施形態を示すもので、ベースと、４つの側壁と、好ましくはカバー３０２を備え、開放された上部とを有するタンクに、フィルタユニット１が取り付けられる。タンクは、壁３０７によって第１及び第２のセクション３０３，３０５に分けられている。粒状物質は、第１のセクションと、バイオマス３０８を備えて生物学的に水を浄化する第２のセクションと、で取り除かれる。バイオマスセクション３０８は、パーティション壁３０６によってそれ自体２つのセクション３０８ａと３０８ｂとに分けられている。第１のセクションは、取水口３０９を介してろ過の対象となる水を受け入れるチャンバを備える。このチャンバは、オリフィス３１３を備えるパーティション壁３１１によって、その上部及び下部の側（extremities）にその中間で分離されている。チャンバの下部部分は、先細になっており、その底部に粒状物質を集積するための水溜めを形成している。弁つきの吐出口３１７がその粒状物質を取り除くときに開かれる。パーティション壁は、連続した外周を有する四方トレイ（four sided tray）３１４によって構成される。このトレイは好ましくは着脱可能である。このトレイは、第１セクションの上端側に配置され、突出３１６によって支持される。トレイの上端は、第２セクションよりも第１セクションの水位を高くすることができるようにしている。
【００３９】
上述の実施形態で説明されたタイプのフィルタユニット１は、第２セクション３０５に開口している。フィルタユニット１の吐出口は、第２セクション３０５側に開口する流路３２３に接続される。フィルタユニット１は、パーティション中のオリフィス３１３内に配置される。これの目的とするところは、後に説明される。
【００４０】
第２セクション３０８ｂは、ろ過し、浄化された水の吐出口３３１を備える。ここには、スライド弁が設けられ、流量と２つのバイオマス区画３０８ａ，３０８ｂの水位を制御している。
【００４１】
図１５ｃは、ろ過及び浄化される水を蓄えた池３３０に関して、図１５ａの装置を用いた例を示している。図において、タンクは池３３０にパイプライン３３３を介して接続され、タンク内の水位が池の水位Ｗのレベルによって定まるように配置される。ポンプ３３５は、最終的にろ過した水をタンクの吐出口から汲み出した水を池に戻すことでシステム内の循環を発生させる。この処理において、ろ過の対象となる水は、タンクの第１セクションに導入され、ポンプ３３５の動作によりスクリーンフィルタユニット１を通じて水が汲み出される。パーティション３１１の下部の水は、上部の水が移動していても、比較的静まっている。さらに、フィルタユニット１の位置がオリフィス３１３内にあることで、パーティション３１１の一方の側と他の側との間で汲み出される水の水圧低下を生じる。これらの要因は、スクリーンから取り除かれた微粒子を沈降させ、そのため、水溜め３１５に沈殿する。この方法による粒状物質の除去は、池から粒状物質を除去し、バイオマスに進入することを防止し、それによりより微小なサイズの粒子のためにバイオマスを用いて、その結果、同一の浄化処理効果を少ない資源で達成できる。
【００４２】
次に図１５ｂを参照すると、ろ過システムもさらなる実施形態が表されている。この実施形態では、変形された渦／サイクロン分離器を有する集水タンク４５０において粒状物質の除去が実行される。生物学的フィルタ媒体は、分離タンク４５２に含まれている。
【００４３】
渦分離器は、その側壁に取水口４５４を備えている。この分離器は、略水平面内で円形状を有し、所定の方法で渦状の動きの水流が作られる。このフィルタが比較的大きい粒状物質を分離する方法についてはよく知られており、ここでの詳細な説明を省略する。粒状物質は、チャンバ底部の水溜め４５６に集積され、弁付きの吐出口４５８を介して除去される。
【００４４】
水は、タンク中央部から水を抜き取る吐出パイプ４６０を介してチャンバから引き抜かれる。この吐出パイプへの取水口は、上記実施形態のタイプのフィルタユニット１を含んで構成されている。
【００４５】
この実施形態では、スクリーンフィルタのろ過された側からの水圧下にロータ１４が設けられる。ポンプ又は水流発生部（flow director）４６６が、ろ過された水のいくらかを抽出し、パイプライン４６８を介してロータに導く。ロータ１４が回転すると、粒状物質がスクリーンから除去され、水溜め４５６に沈む。フィルタユニット１の垂直方向の位置は、図示された位置に限られるものではない。上側や下側に近接する位置でもよい。
【００４６】
水は、渦分離器の取水口４５４に汲み上げられ、必要な流速が作り出されるとともに、渦分離器４５０と生物学的フィルタ４５２を通じて、重力下で池側に返送される。後段は適宜構成を変更してもよく、図１５ｂに示したように、例えばパーティション４７７で仕切られた２つのセクション４７５，４７６と、吐出口４８３を備えた吐出チャンバ４８１に堰４７９を越えて続いている。吐出チャンバは、エアレーション手段を備えてもよい。図１５ａに示したトレイ４１１やそれに類したセパレータやパーティションが備え付けられていてもよい。
【００４７】
図１５ｄは、破線で囲まれたフィルタセクションＸで表される、図１５ａ又は図１５ｂの装置が、汲み上げ型の循環システム、すなわち池の水位とろ過ユニットとの水位とが相関しないシステムでいかにして利用され得るかを示す。
【００４８】
図１６は、本発明のさらなる実施形態を示し、複数のフィルタユニットアセンブリが垂直方向に積み上げられた状態にある場合を示す。最上部のフィルタユニット１の吐出口１５は、その次の下側のタンク筐体４０の取水口４１に、というように、以下同様に接続され、最下段のフィルタユニット１の吐出口１５は、ろ過システムの吐出口に接続されている。各フィルタユニット１のメッシュ１３の開口を、メッシュサイズ１００ミクロン又はそれ以上の最上段のフィルタユニットから、順に、メッシュサイズ２５ミクロン又はそれ以下の最下段のフィルタユニットまで小さくするようにしても好ましい。
【００４９】
隣接するフィルタユニットアセンブリ同士は、互いにガスケットやＯリングシール６０によって密閉して接合されていることが好ましい。もちろん引き続くフィルタユニットアセンブリは、垂直に配置されなくてもよく、例えば、能動的にポンプを利用して水平に配置してもよい。
【００５０】
図１７は、本発明のフィルタユニットアセンブリのさらなる実施形態を表している。フィルタユニットアセンブリ１１０は、タンク１１２を備える。タンクは、取水口１１４と吐出口１１８とを備える。フィルタユニット１は、タンク内に配置される。タンクに導入された水は、タンク１１２から吐出口１１８を介して汲み出されるために、ろ過ユニットを通過する必要がある。タンクの下方部分は、吐出口１１２及び排水管１２４に向かって先細に形成されて水溜めをなしている。
【００５１】
フィルタユニット１は、上述の実施形態のいずれでもあり得る。その他のタイプのフィルタユニットもタンク１１２で用いられ得る。
【００５２】
排水管１２４は、水溜め１２０の吐出口１２２に接続され、その吐出側又は排出側は、タンク１１２への取水口１１４の位置レベルより高い位置レベルで大気中１４０に配置される。これにより、排水管１２４内の水の先端が、タンク１１２よりも高くなることとなる。そして、タンク１１２に導入される水は、単に排水されることがなくなり、吐出口１１８への供給量が減ることもない。
【００５３】
しかしながら、水溜め１２０の吐出口１２２から排水パイプ１２４は、ゲートバルブやボールバルブなど適切なタイプの弁１３４で閉じられるようになっていてもよい。
【００５４】
ポンプ１３６は、水を汲み上げ、望むとき（そして弁１３４が備えられているときには、それが開放されているとき）にはいつでも、集積されたごみを、水溜め１２０から排水管１２４を通じて廃棄できるように設けられている。このポンプは、水中に含まれ得るごみによって汚損することなく作動するタイプのものであれば、どのようなものでもよい。
【００５５】
弁１３４（もしあれば）とポンプ１３６とは、時計と、所望の間隔及び所望の長さで弁とポンプとを作動させるようプリセットできるものとを含むプログラム可能なコントローラ１３８によって作動させられる。例えば、従来一般的な家庭用のセントラルヒーティングのタイマーが利用できる。
【００５６】
このコントローラは、必要な回数、必要な時間だけ、弁１３４と、ポンプ１３６とを作動させるよう設定できる。例えば、システムが新しく配設され、ろ過されるべき水が極めて多くの微粒子やその他の外来物を抱えているときに、堆積したごみを２時間ごとに除去する必要のため、例えば毎回１０分間、ポンプを作動するなどである。一度、この初期ろ過が行われると、通常の状態では、例えば日に２度など、より少ない回数のろ過で済む。
【００５７】
図１７ａは、自動的に空にされる水溜め１２０を備えたタンク筐体の一つの例である。水溜め１２０を空にする動作は、フィルタユニット１の専用ポンプ１３２の圧力によって制御される。排水管１２４に接続された弁１３４は、ポンプ１３２から転送手段１４６を介して伝達される水圧によって閉じられた状態にある。弁１３４は、ポンプ１３２の動作が停止したときにのみ開放できる。弁１３４の開放により、弁１３４中のばね１４７の動作が引き起こされる。ポンプ１３２の切り替えは、区分された（segmented）タイムスイッチ１４８等のタイミング手段で制御され得る。
【００５８】
図１７ｂは、ポンプ１３６が排水点に接続されている、異なる例を表す。ポンプ１３６の動作時間は、区分された（segmented）タイムスイッチ１４８等のタイミング手段で制御される。ポンプ１３６の吐出口は、直立したＵ字パイプ１４９に接続され、排水が逆流することが防止される。
【００５９】
本発明の範囲を逸脱することなく、本実施形態に対し多種の変形が考えられることは明白である。例えば異なるタイプのろ過ユニットが用いられてもよい。水溜めと本実施形態の自動除去システムとを有する複数のタンクとろ過ユニットとを備え、水が順次貫流するろ過システムを用いてもよい。
【００６０】
図１８は、本発明に関連するさらに他の実施形態を表しており、ろ過システム２１０がタワーに内蔵されているものを示す。製造、設置、メンテナンスを容易にするため、好ましくはシステム２１０は下部モジュール２１２と上側モジュール２１４とを含み、間に挟まれたシール２２０付きの、協働するフランジ２１６，２１８の部分で互いに着脱可能になっている。
【００６１】
下部モジュール２１２は、壁２２２で２つのチャンバに分割されている。壁２２２は、集水タンク２２４への熱伝導を防ぐために断熱されている。第１チャンバは、養魚槽や池などの水源からろ過の対象となる水を取り入れる取水口２２６を備えた集水タンク２２４を構成する。集水タンク２２４は、上述の実施形態で説明したタイプの所望のサイズの粒子を除去するスクリーンろ過ユニット２２８を備える。上述の実施形態のどれで説明したタイプのスクリーンろ過ユニット２２８であっても好ましい。既に説明したように、除去物は、排水管２３６を介して除去可能となっている、集水タンク２２４の底部に重力によって沈んで集められる。
【００６２】
さらに効率を向上するために、集水タンク２２４は、ろ過ユニット２２８の設置位置にオリフィスを備えたパーティション壁２３８を含む。これにより、スクリーン２３０を横切って圧力勾配を発生させるベンチュリ効果を生じ、粒状物質を圧力が減少する方向に下方に、すなわち集水タンク２２４の底部に向かって移動させる。
【００６３】
下部モジュール２１２の第２チャンバは、集水タンク２２４の下部に位置し、熱交換ユニット２４０を備えている。スクリーンろ過ユニット２２８と後に説明するように上部モジュール２１４に備えられる他のろ過手段とを通じた水が熱交換ユニット２４０に返されて、蛇行パイプ２４２を通過する。このパイプ２４２は、リッジ（ridge）が付けられた壁を備え、熱交換が行われる表面積を増大させている。
【００６４】
熱交換ユニット２４０は、任意の方法で、例えばガス導入部２４４から導入される加熱した気体を、パイプ２４２の周囲で循環させながらチャンバ内を流通させ、ガス排出部２４６を介して抜取って再度加熱して循環させるなどの方法で加熱される。
【００６５】
パイプ２４２は、ろ過され、暖められた水を養魚槽や池に戻す、水の吐出口２４８に通じている。
【００６６】
上部モジュール２１４は、さらにさまざまなタイプのろ過手段を含む。その底部は、紫外線（ＵＶ）殺菌チャンバ２５０である。このチャンバは、適したＵＶ源２５２からのＵＶ照射により、スクリーンろ過ユニット２２８を透過した水を照明する。このＵＶ照射は、知られている通り、水中の微生物を殺す。
【００６７】
このＵＶ殺菌チャンバ２５０の上部には、有孔パーティション２５０ａによってＵＶ殺菌チャンバ２５０から分離されて、エアストーン２５４等のエアレーション装置が配置されている。このエアストーン２５４は、多孔質の物質を含み、外部源２５６から空気がこれを通じて供給される。エアストーン２５４は、上部チャンバ２１４の内径よりもやや小さい径を有する環状をなし、上部チャンバ２１４の壁面に近接して位置することが好ましい。空気は多孔質を通じて供給され、好ましくは円形のパターンで泡となって水中に放出される。エアストーン２５４は、ＵＶチャンバ２５０上部を規定するパーティションをなし、水を生物学的ろ過チャンバ２６０へ上方に透過できるように開口２５８を有している。この泡は、水を曝気するとともに浮遊する物質を定常的に攪拌して、後に説明する生物学的フィルタにそれが確実に接触するようにする。また、エアカーテンがエアストーンの代りに用いられてもよい。
【００６８】
生物学的ろ過チャンバ２６０は、水生生物からの有害な窒素副生成物を、害の少ない硝酸塩（nitrate）に変えるバクテリアが植えられている生物学的フィルタ２６２を含む。
【００６９】
生物学的ろ過チャンバ２６０は、１００ミクロン又はそれより小さいものだけにろ過されたシステム内でのみ動作し、無重量的に浮かぶ生物学的媒体２６２ａを含む。図１８ｂから１８ｅは、フィルタ媒体２６２ａの特性を表す。この媒体は、ナイロン又は類似の素材で形成され、複数のフィン２９１をその外表側に含む円筒形本体２９０を有する。本体２９０の内側は、４等分された四分円部２９２に、壁２９３により区画されている。フィン２９１は、有用バクテリア２９４が育成又は植えられる安全地帯として機能するだけでなく、媒体２６２ａに種々の粒子が付着することを防止して、クリーニングを助ける役割を果たす。四分円部２９２もまた、バクテリアの育成に寄与し、ここでバクテリアが「バイオフィルム」にまで育成される。図１８ｅに示すように、一旦ある密度までバイオフィルムが形成されると、層全体が媒体２６２ａから脱落し、排水に通じて除去される。
【００７０】
エアストーン２５４からの泡は、図１８に矢印で示すように、上側チャンバ２１４の壁の内側近傍を、上側チャンバ２１４内を上方に移動する。泡は次に押さえられて、上側チャンバ２１４の中心線に沿って下側へ移動する。これにより、上側チャンバ２１４内に、生物学的フィルタ２６２の媒体２６２ａがそれに沿って移動する循環流パターンが形成される。従って、フィルタ媒体２６２ａの個々の粒子が互いにぶつかりあい、浄化効果を奏する。
【００７１】
図１８ａは、エアストーン２５４を上側チャンバ２１４の中央部に移動した、別のレイアウト例を示す。矢印で示すように、この態様では、上側チャンバ２１４の循環流は、逆転しており、フィルタ媒体２６２ａと、導入される空気との接触時間が増大する利点がある。
【００７２】
生物学的ろ過チャンバ２６０の上、上側モジュール２１４の上端には、気泡精留装置（foam fractionator）又はプロテイン・スキマー（protein skimmer）としても知られる気泡反応装置（foam reactor）による別の種類のろ過装置が、有孔パーティション２６３によって生物学的ろ過チャンバ２６０から区別されて備えられている。パーティション２５０ａや２６３の孔は、媒体２６２ａが通り抜けるのを妨げる程度に小さいものとする。気泡反応装置は、有機物を気液界面に吸着させる気泡を生成する。この気泡は、チャンバ２６６内に封じられ、この中で破裂して有機物を蓄積させ排水口２６８を介して除去可能にする。当該技術で知られているように、このような気泡反応装置２６４は、リン酸塩や、硝酸塩、アンモニアその他の固体溶解物を除去し、藻や毛布状の雑草（blanket weed）の発生を低減する。
【００７３】
浄化された水は、気泡反応装置２６４から、すでに説明したユニット２１０の最下部にある熱交換チャンバ２４０へと水を返送する返還パイプ２７０を通じて吐出される。気泡反応装置２６４から吐出される部分では、返還パイプ２７０にＵ字部２７２が設けられる。このＵ字部２７２は、図示したように実質的に水平な軸の周りで回動可能になっており、気泡反応装置２６４内、及びユニット２１０全体の水の高さを制御できるようにしている。
【００７４】
使用状態では、養魚槽又は池からの浄化対象の水が、ろ過システム２１０を通じて流通するよう、ポンプ（図示せず）で汲み上げられ、まず、システム２１０に取水口２２６を通して入り込み、集水タンク２２４に導入される。この水は、スクリーンろ過ユニット２２８を通り、ＵＶ殺菌チャンバ２５０へと上方に送られ、エアストーン２５４を通過して生物学的フィルタ２６２を通り、気泡反応装置２６４に送り込まれる。これら種々の手段を透過して浄化された水は、返還パイプ２７０を通って熱交換チャンバ２４０に送られ、養魚槽又は池の内の所望の生育地に適した温度まで暖められる。浄化され、暖められた水は、システム２１０から、吐出口２４８を通じて養魚槽や池に戻される。
【００７５】
図１８ｆは、図１８に示したのと同様の構成要素を備えたさらに別の実施形態であるが、配置が異なっている。このろ過システム２１０もまた、図１３ｂに示し、上の実施形態ですでに述べた、断面積を変化させた壁を有する集水タンク２２４内にフィルタユニット２２８が設けられている。集水タンク２２４の底部には、排水口２３６が設けられている。集水タンク２２４を囲んで、図１８ｆ中で矢印Ｃで示したレベルの範囲にフィルタ媒体２６２ａを含んだ生物学的ろ過チャンバ２６０が設けられている。このチャンバ２６０は、集水タンク２２４と同心に配置され、単一のユニットとして形成されることが好ましい。エアストーン２５４又は類似の装置が生物学的ろ過チャンバ２６０の底部に設けられている。排水口２８９が設けられ、生物学的ろ過チャンバ２６０を空にして清掃し、再度水で満たすことができるようになっている。自動水位装置４００が集水タンク２２４の上端部近傍に設けられ、後で説明するように用いられる。
【００７６】
水の取水口２２６が集水タンク２２４の上端部近傍から水を導入するように設けられている。フィルタユニット２２８の吐出口２１６は、媒体２６２ａが集水タンク２２４内に通り抜けるのを阻止するアンチメディア・グリル（anti-media grill）２８０を通して生物学的ろ過チャンバ２６０側に水を吐出する。すでに説明したように、エアストーン２５４からの泡と、吐出口２１６から吐出される水は、図１８ｆに矢印で示すような循環流を生物学的ろ過チャンバ２６０内に生成する。
【００７７】
水は第２のアンチメディア・グリル２８０ａを通って、生物学的ろ過チャンバ２６０を、吐出口２４８を介して送出され、水源又は必要ならばさらなるろ過の段階に送られる。
【００７８】
さらに図１８ｇに詳細に示すように、自動水位装置４００は、水の取水口４１０と、間を空けた水の吐出口４１１とを水路４１４の両端に備えたものである。水路４１４は、バルブ・オリフィス４１３を備えたパーティション４１５を含む。とても浮きやすいフロートボール４１２が水路４１４内部のパーティション４１５の吐出口４１１側に閉じこめられている。
【００７９】
使用時には、集水タンク２２４と生物学的ろ過チャンバ２６０との水位は同じになる。水が生物学的ろ過チャンバ２６０から吐出口２４８を介して汲み出されているときに、フィルタユニット２２８の専用ポンプの吐水量が不足すると、吐出口２１６を通じた生物学的ろ過チャンバ２６０への水流が停止することになる。水を吐出口２４８から汲み出す循環ポンプ（又は重力利用システムでは重力）は、動作し続けるため、集水タンク２２４の水位より、生物学的ろ過チャンバ２６０の水位が相対的に低くなることにつながる。そしてゆくゆくは、吐出口２４８から水がでなくなり、循環ポンプにダメージを与える。
【００８０】
自動水位装置４００は、これを防止する。生物学的ろ過チャンバ２６０の水位が集水タンク２２４のそれより低下すると、フロートボールが下に下がってオリフィス４１３から離れ、水路４１４を通じて集水タンク２２４から生物学的ろ過チャンバ２６０側に流れ込むようになる。このボール４１２の動きは、フィルタユニット２２８に問題が発生していることを表す視覚的なインジケータとしての役割も果たす。
【００８１】
当業者であれば、本発明の実施形態により、コンパクトで空間を有効に利用でき、取付もメンテナンスも簡便になることが明らかであろう。また、説明した精密で詳細な部分に対する種々の変形例や置き換え例が、請求項によって特定される本発明の技術的範囲を逸脱することなく為し得ることも明らかであろう。
【００８２】
図１９は、本発明のさらに別の実施形態を示したもので、タンク筐体５４０が、加圧された状態にあること、言い換えれば、フィルタユニットアセンブリが大気中になく、閉じこめられたシステムの一部にある例を示したものである。気密蓋５４５がフィルタユニットアセンブリをシールしている。また、タンク筐体５４０が加圧可能なユニットとして形成されてもよい。フィルタユニット１とアセンブリとのその他の部分は、すでに上述した実施形態のものと同様である。特に、ユニット１は、パーティション５４６に形成されたオリフィス内に配置されてもよく、排水管５４４に通じた水溜め５４３が設けられてもよい。この加圧されたフィルタユニットアセンブリの利点は、損失水頭のないシステムろ過システムに利用できることである。かかるシステムが模式的に図２０に示される。フィルタユニットアセンブリ５４０の出力は、生物学的ろ過ステージ５６０に入力され、そして水源５７０に出力される。水は、水源５０からフィルタユニットアセンブリ５４０に対して循環ポンプ５８０によって供給される。有利なことに、システム全体で水を流通させるために、たった一つのポンプが要求されるだけである。このことは、ろ過ステージが加圧されていない、現在の養殖に用いられるシステムと異なっている。このため水頭がろ過ステージで損なわれ、他のポンプが生物学的ろ過ステージから水源５７０に戻すために必要になっていたのである。そのうえ、そして不利益的なことに、このろ過システムは、十分な圧力水頭を得るため、各ステージが縦に大きく離れて配置される必要があった。この本発明の加圧型システムは、一つの位置ですべてがコンパクトに配置できる。
【００８３】
ここまでで説明した各実施形態に対する変形は、本発明の技術的範囲を逸脱することなく為され得る。例えばフィルタユニット１は、一つだけの吐出口２９又は２つより多い吐出口２９を有するロータ１４を備えてもよい。ポンプ１７は、フィルタユニット１に取り付けられていなくとも、それから遠隔に配置されてもよい。複数のフィルタユニット１を用いる場合、それらすべてのロータ１４に水を供給するために単一のポンプ１７が用いられてもよい。メッシュ１３は、すでに説明したようにステンレススチールでつくられてもよい。しかしながら、例えば強化（heavy duty）プラスチック等、他の素材を利用してもよい。
【００８４】
専用ポンプ１７の吐出能力は、メッシュ１３の開口サイズに応じて変化させてもよい。例えば「オーセＵＳＰ６０」のようなポンプが好適に用いられる。
【００８５】
上述のフィルタユニットアセンブリに対するもう一つの変形例として可能なものは、連続的に作動させるのに代えて、タイマースイッチを用意して周期的にロータ１４やポンプ１７を作動させるものである。これは、装置の利用電力を低減できる利点がある。さらに、ポンプ１７の電源を切った状態で、メッシュ１３が、水中の粒子で詰まり始める。そのためメッシュ１３の有効開口サイズが低下してより小さい粒子のみろ過するようにできる。ポンプ１７が作動されると、ロータ１４からの水がメッシュ１３上の固形物を、個別の粒子の状態より容易にタンク筐体の水溜めに沈殿する「シート」の形で除去するようになる。周期的なポンプ１７の作動は、単純なタイマ等のスイッチング手段によって制御できる。より効果的には、動作は、フィルタユニットアセンブリが能動的にポンプで水を汲み上げられているとき、タンク筐体内のフロートスイッチによって制御されてもよい。メッシュ１３が徐々に詰まってくると、タンク筐体の水位が上昇し、やがてフロートスイッチがポンプ１７をオンにする。フィルタユニットアセンブリが重力により水の供給を受けているときは、フロートスイッチは、タンク筐体の下流側コンテナ内に配置されるようにしてもよい。この場合、メッシュ１３が詰まると、下流側コンテナ内の水位が下がり、フロートスイッチとポンプ１７とを作動させる。
【００８６】
フィルタユニットアセンブリが加圧されているときには、スイッチング手段として圧力スイッチが利用できる。
【００８７】
有利なことに、フィルタユニットのポンプ１７の協調制御のために、スイッチングリレーを利用でき、フィルタユニットの専用ポンプがオンになったときに、一般的な循環ポンプ等のろ過システムの循環ポンプをオフにする。これは、ロータ１４から出てメッシュ１３にぶつかる水が、メッシュ１３を通じて入り込む水に抵抗して作用しなくてもすむという利点がある。
【００８８】
本発明のフィルタユニットの別の変形例は、フィルタユニット１のロータ１４に対し、専用の水の供給源を利用することである。上述の実施形態において、ロータは、専用ポンプ１７によって水の供給を受けている。これに代えて、異なる専用供給源は、水道水又はその他の加圧された水を利用するものである。例えばロータ１４は、適切な水圧を生み出す十分な水頭を有する水のヘッダタンクに通じて、垂直になっていてもよい。
【００８９】
さらなる変形例として、インペラがフィルタユニットアセンブリの集水タンクの取水口に水を供給する供給管に配置されてもよい。このインペラは、水をフィルタユニット１の内部からロータ１４に導くよう付勢する。
【００９０】
さらなる変形例では、ロータは、空気などの気体を供給する専用供給源を備えてもよい。この気体は、圧縮気体の供給又は、１００リットル毎分の割合で空気を供給するエアポンプで加圧された空気である。
【００９１】
もう一つの変形例として、ロータ１４を回転させる力がロータを通じる流体以外のもので供給されてもよい。例えば電気的なモータや、流体の流れで駆動される機械的要素が利用できる。この場合、ロータ２９のノズル２９には、角度をつける必要はない。
【００９２】
さらなる変形例では、フィルタユニット１が図３ａや図３ｂに示すように構成され、上側カバー１１がスピンドル２１に通っているつまみナット１１ａを外すだけで取り外すことができるようになっていてもよい。一度上側カバー１１が外れると、メッシュ１３は、単体で持ち上げられ、清掃及び／又は交換でき、ロータ１４にも手を伸ばすことができるようになる。
【００９３】
ここまで、理解のため、本実施形態を養魚用に用いる場合を例として詳細に説明したが、他の種類の浄化を要する水、例えば漁業、ふ化・養殖、水泳プール、風呂、一般の池などにも同様に適用できる。ふ化や養殖といった特定の場面では、水は川を水源として取水され、フィルタユニットアセンブリ又はろ過システムが、養殖場か、養殖場から水源となる川までの間の養殖場の上流側に配置される。
【００９４】
さらに、本発明は、その他の液体、例えば血液、血漿（plasma）、ワイン等に利用されてもよい。フィルタは、また潅漑や、漁業、ふ化・養殖、水泳プール、風呂、及び一般の池などに利用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施の形態に係るフィルタユニットの側面図である。
【図２】図１のフィルタユニットのうち、いくつかの部品を説明のために除いた、フィルタユニットのもう一つの側面図である。
【図３】図１のフィルタユニットの断面図であり、いくつかの部品を説明のために除いてある。
【図３ａ】もう一つのフィルタユニットの断面図であり、いくつかの部品を説明のために除いてある。
【図３ｂ】図３ａのフィルタユニットの平面図である。
【図４】図１のフィルタユニットの上平面図であり、隠れた部分は破線で示してある。
【図５】図３のフィルタユニットの一部の詳細な断面図である。
【図６】図３のフィルタユニットのもう一つの一部の詳細な断面図である。
【図６ｂ】図６のもう一つの部分の詳細な断面図である。
【図７】図３に示したフィルタユニットのさらなる部分の詳細な断面図である。
【図８】図１のフィルタユニットに用いられるローターの側面図である。
【図９】図８のローターの上平面図である。
【図９ａ】別のローターの上平面図である。
【図１０】図８のローターの詳細な透視図である。
【図１１】図１のフィルタユニットに用いられる取水管の上平面図である。
【図１２】図１１の取水管の側面断面図である。
【図１３】第１のタイプのタンク筐体内の図１のフィルタユニットの概略正面図である。
【図１３ａ】本発明の実施の形態のもう一つのフィルタユニットアセンブリの概略正面図である。
【図１３ｂ】本発明の実施の形態に係るもう一つのフィルタユニットアセンブリの概略正面図である。
【図１４】第２のタイプのタンク筐体内の図１のフィルタユニットの概略正面図である。
【図１５】生物学的浄化ステージハウジングに接続された、第３のタイプのタンク筐体内の図１のフィルタユニットの概略正面図である。
【図１５ａ】本発明のもう一つの実施形態に係るものを側面からみた構成図である。
【図１５ｂ】本発明のさらなる実施形態の図である。
【図１５ｃ】重力フローろ過システム内の図１５ａの装置を表す図である。
【図１５ｄ】ポンプ汲み上げろ過システム内の図１５ｂの装置を表す図である。
【図１６】複数の図１のフィルタユニットを縦に積み上げた場合の側面図である。
【図１７】本発明の実施の形態の別のタンク筐体の模式的な側面図である。
【図１７ａ】本発明の実施の形態の別のタンク筐体の模式的な側面図である。
【図１７ｂ】本発明の実施の形態の別のタンク筐体の模式的な側面図である。
【図１８】本発明の実施の形態のフィルタユニットの模式的な断面図である。
【図１８ａ】本発明のもう一つの実施の形態のフィルタユニットの模式的な断面図である。
【図１８ｂ】図１８のフィルタユニットで用いられているフィルタ媒体の平面図である。
【図１８ｃ】図１８ｂのフィルタ媒体の側面図である。
【図１８ｄ】別の状態にある図１８ｂのフィルタ媒体の平面図である。
【図１８ｅ】別の状態にある図１８のフィルタ媒体の平面図である。
【図１８ｆ】本発明の実施の形態の別のフィルタユニットの断面図である。
【図１８ｇ】図１８ｆのフィルタユニットの一部断面図である。
【図１９】本発明の別の実施形態に係るフィルタユニットの断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態に係るろ過システムの概略図である。
【図３ａ】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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