(57)【要約】【課題】濾過そして逆洗が濾過材の全面で均一に行える濾過体、これを有する濾過装置及びこの濾過装置により海水を処理する海水処理装置を提供することを課題とする。【解決手段】濾過材１９が中心軸線方向一端を開口部そして他端を閉塞部として筒状をなしている濾過体５であって、濾過時に上記開口部から原水を受け入れ上記濾過材１９の内面から透過させて濾過水として濾過体５外へ排出させ、さらに逆洗時には、濾過体外から濾過水を逆洗水として流入させ濾過材の内面の濾過残渣付着物を剥離させて上記開口部から排出させる濾過体において、中心軸線を回転中心とする軸体２２まわりにらせん羽根２３が設けられた回転体２１を濾過体５内部に備えると共に、上記回転体２１を濾過時には停止状態に、逆洗時には回転可能状態に切り替える機構２４とを備えていて、回転時にらせん羽根の周縁が濾過材の内面と摺接する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過材が中心軸線方向一端を開口部そして他端を閉塞部として筒状をなしている濾過体であって、濾過時に上記開口部から原水を受け入れ上記濾過材の内面から透過させて濾過水として濾過体外へ排出させ、さらに逆洗時には、濾過体外から逆洗水を流入させ濾過材の内面の濾過残渣付着物を剥離させて上記開口部から排出させる濾過体において、
中心軸線を回転中心とする軸体まわりにらせん羽根が設けられた回転体を濾過体内部に備えると共に、上記回転体を濾過時には停止状態に、逆洗時には回転可能状態に切り替える機構とを備えていて、回転時にらせん羽根の周縁が濾過材の内面と摺接することを特徴とする濾過体。
【請求項２】
回転体は軸体が軸線方向一端側から他端側に向け直径を漸次大きくするように形成されていて、軸体と濾過材との間の原水の流路断面積を一端側から他端側に向け漸次小さくしていることとする請求項１に記載の濾過体。
【請求項３】
回転体はらせん羽根の周縁にブラシを備え、該ブラシが回転体の回転時に濾過材の内面と摺接することとする請求項１又は請求項２に記載の濾過体。
【請求項４】
筒状をなす濾過材が支持体により支持され、支持体は、閉塞部をなす閉塞端板と、開口部をなす開口端板と、閉塞端板と開口端板の外周部同士を接続する円筒状の支持材とを有し、該支持材は複数の孔部が穿設され外周面で濾過材を支持しており、該濾過材は、内層と外層から成る濾布で形成され、内層濾布の目開きが濾過目的物を捕捉するのに適した目開きであり、外層濾布の目開きが内層濾布の目開きより大きい目開きであることとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載の濾過体。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちの一つの濾過体と、板状をなしその板面に直角な中心軸線まわりの周方向複数位置に一方の板面上で上記濾過体を該濾過体の開口端で保持し板厚方向に貫通せる通孔が上記濾過体の開口部を介して該濾過体の内部と連通する位置に形成されている基板と、上記複数の濾過体を基板で保持して成る組立体を収容する容器と、上記基板の他方の板面側に位置して容器内に設けられた逆洗管を駆動する逆洗機構とを有し、容器内の空間を基板の一方の板面側の第一室と他方の板面側の第二室とに区分し、上記容器には第二室に連通する原水導入管と第一室に連通する濾過水排出管口が設けられていると共に上記逆洗管に連通する逆洗水排出管が第二室から容器外へ延出していることを特徴とする濾過装置。
【請求項６】
請求項５に記載の濾過装置により海水を処理することを特徴とする海水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大量の原水としての海水を濾過する濾過装置、特に、船舶のバラストタンクに積み込まれるバラスト水に含まれる生物を効率的に捕捉除去するための濾過体そしてこれを有する濾過装置及び海水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空荷または積荷が少ない状態の船舶は、プロペラ没水深度の確保、空荷時における安全航行の確保等の必要性から、荷下し時にバラストタンクに海水がバラスト水として注水される。逆に、積荷をする場合には、バラスト水が海中へ排出される。ところで、環境の異なる荷積み港と荷下し港との間を往復する船舶により、バラスト水の取水および排水が行われると、バラスト海水に含まれる細菌類やプランクトンなどの生物が持ち込まれることにより、沿岸生態系に悪影響を及ぼすことが懸念される。そこで、２００４年２月、船舶のバラスト水管理に関する国際会議において、船舶のバラスト水および沈殿物の規制および管理のための国際条約が採択され、バラスト水の処理が義務付けられることになった。
【０００３】
バラスト水の処理基準として国際海事機構（ＩＭＯ）が定める基準によれば、船舶から排出されるバラスト水に含まれる５０μｍ以上の生物（主に動物プランクトン）の数が１ｍ３中に１０個未満、１０μｍ以上５０μｍ未満の生物（主に植物プランクトン）の数が１ｍＬ中に１０個未満、コレラ菌の数が１００ｍＬ中に１ｃｆｕ未満、大腸菌の数が１００ｍＬ中に２５０ｃｆｕ未満、腸球菌の数が１００ｍＬ中に１００ｃｆｕ未満にするように規定されている。
【０００４】
バラスト水の処理技術の従来技術として特許文献１〜５では、バラスト水を排出する際にバラスト水中に含まれる有害プランクトンまたは有害藻類のシストを薬剤、紫外線、超音波、オゾンなどを用いて殺菌する殺菌処理方法が提案されている。
【０００５】
しかし、それらの殺菌処理の効果は、海水中の生物の種類、大きさなどによって変わるので、海水を予め濾過装置により濾過して比較的大型のプランクトンを捕捉して除去し、小型のプランクトンと細菌に対して殺菌処理を施すことにより死滅させる手法が提案されている（特許文献６）。
【０００６】
そして、バラスト水の処理の際には、バラスト水の取水時であれ、排水時であれ、船舶渡航中であれ、あるいはその他の場合であれ、より短時間でこれを行うことが求められるのが常であるので、濾過装置により生物を捕集する際には短時間で大量の濾過処理が可能な濾過装置が望まれる。そこで特許文献７では、大量処理が可能なように複数の濾過体を備えて濾過面積を大きくすると共に、装置内部に熱を加えて高温状態とする加熱手段を設けて残留生物を殺滅させることとした濾過装置が提案されている。上記特許文献７では、濾過体は、軸線方向で一端が開口し周面が通水可能な円筒状をなし、海水はこの開口から導入され、周面で濾過されて該周面外に排出される。この濾過体は、定間隔で突起が形成された金属製の細い線材（ノッチワイヤ）を筒状枠体の周囲にコイル状をなすように密に巻回して円筒状として、各巻回で隣接するノッチワイヤ間で突起によって目開きを形成するノッチワイヤフィルタとしている。このノッチワイヤフィルタは、線材としてのノッチワイヤが金属製であるため、濾過時そして逆洗時においても十分な強度を発揮する。特許文献７では、濾過体はノッチワイヤフィルタを用いて形成しているが、他には、多孔質材、メッシュワイヤなどを用いて濾過体を形成することも知られている。
【０００７】
このような円筒状の濾過体は、濾過時に濾過体の内面で捕捉された付着物を、逆洗によって剥離除去する。逆洗の際は、逆洗機構によって濾過体の周面の外側の圧力が内側の圧力よりも高くなる状態を作る機構を用いて濾過体外部から内部へ向かう流れを作り、濾過体周面内側で捕捉された付着物および濾過面内に捕捉された固形物を上記流れと共に円筒下部の開口から外部へ排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０４−３２２７８８号公報
【特許文献２】特開２０１１−２９３４７４号公報
【特許文献３】特開２００８−５５３５２号公報
【特許文献４】特開２００５−２１８１４号公報
【特許文献５】特開２０１０−５８０８０号公報
【特許文献６】特開２００６−２４８５１０号公報
【特許文献７】特開２００９−０６６５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献７のような円筒状の濾過体の周面で濾過そして逆洗を行う形式の濾過体にあっては、濾過材の部分によっては濾過水量が不均一そして逆洗水量が不均一となるという点で改善が求められていた。
【００１０】
先ず、濾過の際には、濾過されるべき原水は、軸線方向の一端側の開口部から濾過体内に流入し他端側の閉塞部に向け軸線方向に流れ、その過程で、原水は逐次半径方向に変向して濾過材の周面を透過し濾過される。しかし、軸線方向で他端側の閉塞部に向って流れる原水は、その慣性により該閉塞部に衝突するため、該閉塞部側たる下流側の方が開口部側たる上流側よりも流勢が大きく濾過水量が多くなる。すなわち、濾過水量が軸線方向で不均一となる。これは、濾過時の濾過材への付着物の量が下流側で多くなり、濾過材の目詰まりが生じやすくなるということを意味する。
【００１１】
また、逆洗の際には、円筒状濾過体の内部に、軸線方向で圧力分布の不均一が生じ、通常は開口側となる濾過体周面下部において逆洗効果が最も大きく現れ、濾過体の閉塞端に近づくほど逆洗効果が小さくなることが経験的に知られており、この点での改善が求められている。すなわち、閉塞端に近い位置ほど円筒状濾過体の内外の圧力差が小さくなっている。これは、閉塞端に近い位置ほど開口の位置までの距離が大きいため、また、付着物を剥離除去した位置から開口に至るまでに、周面からの逆洗水と剥離付着物の搬送量が増えるために、閉塞端に近い位置ほど流れに対する抵抗が大きくなるためと考えられる。このような状況下で、濾過体の閉塞端近くでは、逆洗効果が極めて低いか殆ど無い部分が生じることがある。前述のように、濾過体の閉塞端近くの部分では、濾過の際に濾過水量が多く濾過捕捉物が多く付着物が多い状態であるにもかかわらず、逆洗効果が極めて低いか殆ど無いと、逆洗を行っても付着物を剥離除去できず、十分な濾過性能を発揮できないことになり問題が生じる。また長時間使用すると逆洗されるのは濾過体の開口部の側だけになることがあり、濾過能力の大幅な低下に繋がる場合もある。
【００１２】
本発明は、かかる事情に鑑み、軸線方向に縦長で一端側に開口部そして他端側に閉塞部を有し、周面が濾過材となっている濾過体において、濾過時に上記軸線方向で全範囲にわたり周面の濾過材へ原水が均一に流送され、また逆洗時に上記軸線方向で全範囲にわたり周面の濾過材がほぼ均一に逆洗されて、周期的に清浄な状態へ確実に復帰させて濾過体が備える本来の性能を常時発揮できるようにすることができる濾過体そしてこれを有する濾過装置及び海水処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
＜濾過体＞
本発明に係る濾過体は、第一の形態として、濾過材が中心軸線方向一端を開口部そして他端を閉塞部として筒状をなしている濾過体であって、濾過時に上記開口部から原水を受け入れ上記濾過材の内面から透過させて濾過水として濾過体外へ排出させ、さらに逆洗時には、濾過体外から逆洗水を流入させ濾過材の内面の濾過残渣付着物を剥離させて上記開口部から排出させる濾過体において、中心軸線を回転中心とする軸体まわりにらせん羽根が設けられた回転体を濾過体内部に備えると共に、上記回転体を濾過時には停止状態に、逆洗時には回転可能状態に切り替える機構とを備えていて、回転時にらせん羽根の周縁が濾過材の内面と摺接することを特徴としている。
【００１４】
本発明において、上記濾過材は、ノッチワイヤフィルタ、多孔質材、メッシュワイヤ、濾布のいずれでもよい。
【００１５】
第二の形態としては、回転体は軸体が軸線方向一端側から他端側に向け直径を漸次大きくするように形成されていて、軸体と濾過材との間の原水の流路断面積を一端側から他端側に向け漸次小さくしている。
【００１６】
第三の形態としては、回転体はらせん羽根の周縁にブラシを備え、該ブラシが回転体の回転時に濾過材の内面と摺接することとしている。
【００１７】
第四の形態としては、筒状をなす濾過材が支持体により支持され、支持体は、閉塞部をなす閉塞端板と、開口部をなす開口端板と、閉塞端板と開口端板の外周部同士を接続する円筒状の支持材とを有し、該支持材は複数の孔部が穿設され外周面で濾過材を支持しており、該濾過材は、内層と外層から成る濾布で形成され、内層濾布の目開きが濾過目的物を捕捉するのに適した目開きであり、外層濾布の目開きが内層濾布の目開きより大きい目開きであることとしている。
【００１８】
＜濾過装置＞
本発明の濾過装置は、第五の形態として、上述の濾過体と、板状をなしその板面に直角な中心軸線まわりの周方向複数位置に一方の板面上で上記濾過体を該濾過体の開口端で保持し板厚方向に貫通せる通孔が上記濾過体の開口部を介して該濾過体の内部と連通する位置に形成されている基板と、上記複数の濾過体を基板で保持して成る組立体を収容する容器と、上記基板の他方の板面側に位置して容器内に設けられた逆洗管を駆動する逆洗機構とを有し、容器内の空間を基板の一方の板面側の第一室と他方の板面側の第二室とに区分し、上記容器には第二室に連通する原水導入管と第一室に連通する濾過水排出管口が設けられていると共に上記逆洗管に連通する逆洗水排出管が第二室から容器外へ延出していることを特徴としている。
【００１９】
このような構成の本発明の濾過体そしてこれを有する濾過装置によると、海水等の原水は、原水入口から容器の第二室へ導入され、基板の通孔を経て該濾過体内に入り、該濾過体の支持材に形成された複数の孔部そして該支持材の外周面上に配された濾過材を透過して濾過水が第一室に至り、ここから濾過水排出管口を経て容器外に取り出される。この間に原水中の濾過目的物が濾過され、濾過材の内面に捕捉された濾過残渣が付着する。
【００２０】
一方、逆洗機構の逆洗管が位置している濾過体では、逆洗管が在るために、第二室から該濾過体へは原水が流入できず、逆に、第一室から上記支持材の外周面上の濾過材そして支持材の孔部を透過して逆洗水が濾過体内へ入り込む。その際、逆洗水は濾過材の内面における付着物を除去する。そして、逆洗水は該付着物を伴って逆洗管を経て逆洗水排出管から容器外へ排出される。逆洗管は中心軸線まわりに回転するので、この逆洗管が位置する対象濾過体は順次変わって行き、したがって、原水の濾過を行いつつ、常に濾過体を次々に逆洗することとなる。
【００２１】
本発明における濾過体は、軸線方向一端を開口部そして他端を閉塞部としていて筒状の濾過体に、らせん羽根を有する回転体が配設されている。該回転体は、濾過時には非回転で、逆洗時に回転可能となっている。
【００２２】
したがって、濾過時には一端の開口部から濾過体内へ流入した原水は、非回転のらせん羽根に案内されて旋回流を形成して他端の閉塞部へ向う。その結果、開口部から流入した原水は短時間で閉塞部へ到達することなく、旋回流を形成することにより、流通路程そして滞留時間を長くし、その過程で、開口部側や軸線方向中間部域でも十分に濾過材を透過するので、軸線方向での濾過水量の不均一が抑制される。
【００２３】
また、逆洗時には、濾過体外の方が濾過体内よりも圧力が高くなっていて、濾過体外の濾過水が逆洗水として濾過材を透過して濾過体内へ流入するので、その流勢によって、回転可能状態にある回転体を回転させる。逆洗水が回転体を回転させることで、逆洗水は濾過体内で旋回流を形成して濾過体内の圧力を逆洗水流入前よりも圧力を低下させ、その結果、濾過体内外の圧力の差が大きくなり、軸線方向全域で濾過材を透過する逆洗水の速度が増加する。したがって、軸線方向全域で逆洗効果が向上する。
【００２４】
さらに、回転体の軸体が軸線方向一端側の開口部から他端側の閉塞部に向けて直径を漸次大きくすることによって、軸体と濾過材の間の原水の流路断面積を一端側から他端側に向け漸次小さくするようになっていると、濾過時に一端側の開口部から濾過体内に流入した原水は、他端側の閉塞部に到達する前に、一端側でも流れやすくなり半径方向に変向して濾過材を容易に透過する。したがって、軸線方向全域で濾過水量を均一とすることができ、その結果、濾過による濾過材への付着物の量の分布も軸線方向で均一となり、ひいては、効率良く濾過することができる。これは、逆洗時にも効率良く逆洗できることにつながる。
【００２５】
本発明において、らせん羽根は、特に周縁部分を軟素材で作られていると、逆洗時に、それ自体が濾過体の内周面と摺接して付着物を掻き落とすことができるが、上記周縁部分に細い切り目を入れてブラシ状にしたりあるいはブラシを取り付けることにより、該ブラシが摺接時に濾過体の濾過材内面の上記濾過残渣付着物をさらに効果的に掻き落とすこととなり逆洗効果がさらに向上する。
【００２６】
本発明における濾過体における濾過材は、内層そして外層から成る濾布で形成される。内層濾布の目開きが濾過目的物を捕捉するのに適した目開きであり、外層濾布の目開きが内層濾布の目開きより大きい目開きである。目開きの小さい内層濾布が濾過可能な物の大きさ、すなわち濾過性能を決定する。濾過時に外層濾布が内層濾布を補強し保護し、逆洗時に支持材が内層濾布を補強し保護する。
【００２７】
上記濾過材では、原水を濾過する時には内側から外側に向け原水が透過され、逆洗時には外側から内側に向け逆洗水が透過される。上記濾過材は、濾過時に内層濾布へ濾過残渣が付着し徐々に開き目が閉塞していき、該内層濾布は外側への圧力が作用し、内層濾布単独では外側に伸長して破断する危険性があるが、外層濾布が内層濾布の伸長を抑制するため、内層濾布の破断を防止できる。一方、逆洗時には内層濾布に濾過残渣が付着しており内層濾布は内側への圧力が作用するが、支持材が内層濾布の内側への変形を抑制するため内層濾布の破断を防止でき逆洗に支障が生じない。支持材そして外層濾布は、内層濾布よりも目開きが大きいので、内層濾布での濾過性能に何ら影響をもたらさない。
【００２８】
製造に際しては、支持体は、閉塞端板と開口端板を製作すると共に、多数の孔部が穿設されたシート材、例えばパンチングメタル材をその側端縁同士で接続して円筒状に作り、長手方向両端の周縁で上記閉塞端板そして開口端板の外周部に溶接等で接続して一体化して支持体とすることができる。
【００２９】
次に、濾過材は、市販されている濾布のうち、上記の目開きのものを選択しこれらを内層濾布そして外層濾布として採用し、適宜箇所、例えば周縁で溶着等により一体化して一つの筒状シートとすることができ、支持材への周回配置そして開口端板や閉塞端板への取付け保持を容易とする。換言すれば、保守時には、濾過体全体を取り外すことなく、単に濾過材のみを上記開口端板や閉塞端板から外せば良い。これは、交換作業が容易になるのみならず、経済的にも有利である。
【００３０】
本発明において、濾過材は、開口端板と閉塞端板のそれぞれの周面に形成された取付溝部に配された緩衝材を介し、該開口端板と該閉塞端板のそれぞれの周面でクランプバンドにより保持されているようにすることができる。緩衝材とクランプバンドを用いることにより、濾過材の開口端板や閉塞端板に対する取付け時や濾過時そして逆洗時に、濾過材の損傷を防止することができ、また、取付けそして取外しがきわめて容易となる。
【００３１】
＜海水処理装置＞
本発明の海水処理装置は、第六の形態として、本発明の第五の形態の濾過装置により海水を処理することを特徴とするものであり、その典型例は、バラスト水処理を目的とするものである。海水処理装置としての濾過装置は、バラスト水として取水された海水中の生物を捕捉し除去する生物捕捉除去装置として用いられ、濾過装置から抜き出された濾過水中に残存する細菌等を殺菌する殺菌装置と組み合わされ、海水中の生物を除去、殺滅するバラスト水処理装置を構成する。なお、バラスト水処理その他の海水処理において、濾過装置で海水を処理した後に施す殺菌処理は、薬剤を用いて行うものに限定されず、紫外線、超音波、温熱などを用いて行うものであってもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、以上のように、軸線方向に縦長で一端側に開口部そして他端側に閉塞部を有し、周面が濾過材となっている濾過体そしてこれを有する濾過装置において、濾過時に非回転そして逆洗時に回転可能ならせん羽根を有する回転体を濾過体内に配したので、濾過時に上記軸線方向で全範囲にわたり周面の濾過材へ原水が均一に流送され、また逆洗時に上記軸線方向で全範囲にわたり周面の濾過材がほぼ均一に逆洗されて、周期的に清浄な状態へ確実に復帰させて濾過体が備える本来の性能を常時発揮できるようにすることができる。
【００３３】
また、本発明において、筒状をなす濾過体の周部に配される濾過材を、内層そして外層の二層で成る濾布とし、内層濾布の目開きが濾過目的物を捕捉するのに適した目開きであり、外層濾布の目開きが内層濾布の目開きより大きい目開きとし、濾過性能を決定する内層濾布に対して目開きの大きい外層濾布で該内層濾布を補強し、複数の孔部が穿設されている筒状の支持材で該濾過材を支持するようにすると、内層濾布での濾過性能を維持しつつ濾過材の強度を確保でき、海水の濾過時においても腐蝕することなく、さらには、保守時に、濾過体全体を外すことなく濾過材のみを容易に取り外すことが可能となる。濾布は内層濾布の目開きが３０〜１００μｍ、そして外層濾布の目開きが３００〜３０００μｍである濾布で形成されると、さらに良好な濾過効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第一実施形態そして濾過装置の部分破断正面図である。
【図２】図１の濾過装置に用いられる複数の濾過体の一つについて濾過材と開口端板及び閉塞端板を示す分解斜視図である。
【図３】図２の濾過体の断面図である。
【図４】図３の濾過体の内部に配された回転体のらせん羽根の周縁を示す拡大断面図である。
【図５】図２の濾過体に用いられる濾過材を展開状態でその一部について、各層を分離して示す図である。
【図６】本発明の第二実施形態である海水処理装置を用いるバラスト水処理装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
＜濾過装置（第一実施形態）＞
図１に示される本実施形態の濾過装置は、鉛直な中心軸線１をもつ有底円筒状の容器本体２と、該容器本体２の上部開口へ水密状態で取り付けられる蓋体３と、上記容器本体２の下部にて該容器本体２の内部を第一室たる上室２Ａと第二室たる下室２Ｂとに仕切る基板４と、該基板４の上面に取り付けられ上方に延びる円筒状の複数の濾過体５と、さらには、上記基板４の下面に対し摺接回転する逆洗管６と、これを回転駆動させる逆洗機構７とを備えている。
【００３６】
上記容器本体２には、周方向の一箇所で上記下室２Ｂに連通するように原水導入管としての海水導入管８が、そして周方向の他の箇所で後述する受箱１２Ａに連通するように逆洗水排出管９が、さらには底部で下室２Ｂに連通するようにドレイン管１０がそれぞれフランジを介して接続されている。上記海水導入管８、逆洗水排出管９そしてドレイン管１０には、第一開閉弁８Ａ、第二開閉弁９Ａそして第三開閉弁１０Ａがそれぞれ取り付けられている。
【００３７】
さらに、上記容器本体２には、上室２Ａの上部で周方向の一箇所で該上室２Ａに連通するように濾過水排出管１１が接続されている。この濾過水排出管１１には第四開閉弁１１
Ａが取り付けられている。
【００３８】
上室２Ａと下室２Ｂとに仕切る基板４には、上記中心軸線１に対して同心をなす複数（図１の例では三つ）の円と上記中心軸線１に向う複数の半径線との交点位置に、板厚方向に貫通する通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃが形成されている。上記基板４の上面には、上記通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃのそれぞれに対して連通するように、後述する濾過体５が垂立して取り付けられている。
【００３９】
基板４の下面を摺接回転する逆洗管６は、上記中心軸線１の位置の一端から一つの半径線方向外方で容器本体２の円周面近傍に他端を有するように延びている。該逆洗管６は、上記中心軸線１から通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃが位置する各円の半径に等しい距離となる位置に、上方に向け突出する接続口６Ａ，６Ｂ，６Ｃが形成されていて、この接続口６Ａ，６Ｂ，６Ｃが基板４の下面に摺接する。上記逆洗管６は、上記中心軸線１の位置となる一端が開口され、他端が閉じられている。この逆洗管６の開口している一端は、中心軸線１上に位置する連絡管１２に連通するように一体的に接続されている。該連絡管１２は上端が閉じられ下端が開口している。該連絡管１２の開口する下端は、容器本体２の底部に設けられた受箱１２Ａ内に突入していて、該受箱１２Ａの上板に対して水密状態で中心軸線まわりに相対回転可能に支持されている。該受箱１２Ａには既述の逆洗水排出管９が連通接続されている。
【００４０】
逆洗時には、上記逆洗管６は、第二開閉弁９Ａが開状態で、逆洗水排出管９を介して容器外に連通されていて、接続口６Ａ，６Ｂ，６Ｃでの圧力が大気圧となっており、通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃが接続口６Ａ，６Ｂ，６Ｃと接する時、濾過体５の外部が濾過水圧を受け内部は大気圧であり、濾過体５の外部の圧力が内部より高くなるので、濾過体外周から濾過水が濾過材を透過して内部に流入し、濾過材内面に付着した付着物が逆洗され、濾過水とともに逆洗水排出管９を介して容器外へ排出されることとなる。
【００４１】
上記逆洗管６には、逆洗機構７が接続されている。該逆洗機構７は、容器の蓋体３の外面に設けられた減速機１３付きのモータ１４と、該減速機１３から垂下して容器の上室２Ａへ突入し中心軸線１上に延びる駆動軸体１３Ａとを有し、該駆動軸体１３Ａの下端が上記連絡管１２の上端と連結されている。かくして、モータ１４の回転が減速機１３で減速されて、上記駆動軸体１３Ａへ伝えられ、上記連絡管１２の上端へ一体的接続されている逆洗管６が上記中心軸線１まわりに回転するようになる。この逆洗管６の回転により、逆洗管６の接続口６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、周方向に移動して次々と基板４の通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃと連通するようになる。
【００４２】
上記基板４の上面に対し、通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃの位置に取り付けられた濾過体５は、図２に見られるように、下端に位置する環板状の開口端板１５そして上端に位置する円板状の閉塞端板１６を、円筒状の支持材１７で連結して形成される支持体１８と、該支持体１８に取り付けられる筒状の濾過材１９と、この濾過材１９の支持体１８への取付けに用いられる取付具としてのクランプバンド２０とを有している。この筒状の濾過材１９の内部には、後述の回転体が配設されている。
【００４３】
上記開口端板１５と閉塞端板１６は、同外径で、周面にクランプバンド２０のための環状の取付溝部１５Ａ，１６Ｂが形成されている点で同じであるが、開口端板１５は中央に開口部１５Ｂが貫通形成されている点で閉塞端板１６と相違している。該開口端板１５の開口部１５Ｂの内径は基板４の通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃの内径とほぼ同じである。上記開口端板１５、閉塞端板１６、支持材１７そしてクランプバンド２０は、海水で腐蝕しないようにステンレス鋼製又は防食被覆された材料であることが好ましい。かかる開口端板１５と閉塞端板１６は、それらの周縁付近での周方向の複数位置で平行に配された、細長い円筒状シートの支持材１７と、例えば溶接等により連結され、支持体１８として一体化されている。上記開口端板１５そして閉塞端板１６は、円筒状の支持材１７の端部を位置せしめるための環状段部１５Ｃ，１６Ｂを形成して、安定した位置で溶接等を行えるようにしておくことが好ましい。
【００４４】
上記支持材１７は、全面に孔部１７Ａが多数分布して穿設されている比較的薄いシートメタルを円筒状に丸め、その側端縁同士を溶接等で接合されて円筒体をなしており、この支持材１７がその上下端周縁で上記閉塞端板１６そして開口端板１５の環状段部１６Ｂ，１５Ｃの周面に当接配置された状態で、溶接等により閉塞端板１６そして開口端板１５と一体をなすように接合されて一つの支持体１８をなしている。孔部１７Ａの形状は四角形でも円形でもよい。
【００４５】
上記開口端板１５そして閉塞端板１６の周面に形成された取付溝部１５Ａ，１６Ａにて、後述の濾過材１９を取り付けるクランプバンド２０は、図２のごとく、上記取付溝部１５Ａ，１６Ａにそれぞれ収まる幅の弾性金属帯で、一箇所で開放された略リング状をなしており、周方向の一端に突起２０Ａが、そしてこれに隣接する他端に係止孔２０Ｂが形成されていて、該クランプバンド２０を後述の濾過材の外周に配した後に、突起２０Ａを係止孔２０Ｂにスナップ状に係止させることで、上記濾過材１９を上記開口端板１５そして閉塞端板１６に対して緊締保持する。該クランプバンド２０は、上記開口端板１５と閉塞端板１６の間の中間位置でも、濾過材１９を支持材１７に対して緊締保持させるように用いられることが好ましい。上記取付溝部１５Ａ，１６Ａには、上記濾過材１９に対し緩衝材となるパッキングを配したり、シーラントを塗布しておくことが好ましい。
【００４６】
このように開口端板１５と閉塞端板１６そして支持材１７により支持された筒状の濾過材１９内には、図３に見られるように、上記開口端板１５と閉塞端板１６とで回転可能に支持された回転体２１が配されている。該回転体２１は軸体２２とこれに取り付けられたらせん羽根２３とを有している。上記軸体２２は、一端（図３にて下端）が細く他端が太くなるテーパ状をなし、その周面にらせん羽根２３が取り付けられている。らせん羽根２３はその周縁が支持体１８の筒状をなす支持材１７の内面に接している。かかる回転体２１はその軸体２２の一端が開口端板１５のボス部１５Ｄで、そして他端が閉塞端板１６で回転可能に支持されている。図３において、該閉塞端部１６上に切替え機構２４が設けられていて、濾過時には上記回転体２１を非回転状態に維持し、逆洗時には上記回転体２１を回転可能状態とするように、軸体２２の他端と係合そして解除を行うよう接続されている。
【００４７】
上記らせん羽根２３は、その周縁が軟質材でできていて、周縁が上記支持材１７の内面に直接接していても、あるいは、図４に見られるように、軟質材あるいは硬質材のらせん羽根２３の周縁にブラシ２３Ａが設けられていて、該ブラシ２３Ａが支持材１７の内面に接触していてもよい。この場合、図４に見られるように、ブラシ２３Ａは支持材１７の孔部１７Ａ内にまで進入して外側の濾過材１９の内面にまで接するようになっていることが好ましい。さらに、好ましくは、軽く接圧をもって接していることが良い。
【００４８】
濾布から形成される濾過材１９は、図５に見られるような、二種の濾布を重ねて外層そして内層とし、これを円筒状に丸めると共に、図２のごとく、両端周縁部と周方向での接合端縁を溶着等で円筒体として形成される。
【００４９】
図５に見られるように、濾過材１９の外層濾布１９Ａそして内層濾布１９Ｂは、好ましい形態として、外層濾布１９Ａの目開きが３００〜３０００μｍ、内層濾布１９Ｂの目開きが３０〜１００μｍの濾布となっている。
【００５０】
このように、外層濾布１９Ａそして内層濾布１９Ｂを成す二種の濾布は図２の円筒状の濾過体５となるのに適切な展開寸法に切断された後、上下縁部１９−１が接合され一つのシートを形成し、次に円筒状に丸められてから、その周方向端縁１９−２同士を接合し、図２に示す円筒状の濾過材１９を形成するようになる。
【００５１】
このように形成された濾過材１９は、図２のごとく、開口端板１５と閉塞端板１６の取付溝部１５Ａ，１６Ａに予めシーラント等の緩衝材が配された支持体１８のへ該支持体１８の一端側から外挿された後、外側から、上記取付溝部１５Ａ，１６Ａの位置で、クランプバンド２０により、上記開口端板１５と閉塞端板１６の周部で緊締保持される。また、開口端板１５と閉塞端板１６との間の中間位置でも、上記クランプバンド２０により濾過材１９が支持材１７に対し緊締保持されることが望ましい。このようにして構成された濾過体５は、その開口端板１５の開口部１５Ｂが、基板４の通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃと一致する位置で、上記基板４の上面に着脱容易状態に取り付けられる。
【００５２】
このように構成された本実施形態の濾過装置は、次の要領で濾過・逆洗そして保守がなされる。
【００５３】
＜濾過及び逆洗時＞
先ず、第一、第二、第四開閉弁８Ａ，９Ａ，１１Ａを開放そして第三開閉弁１０Ａを閉じて、原水、例えば、濾過前の海水を海水導入管８から容器内へ導入する。この原水は、図１にて実線矢印で示されるように、容器の下室２Ｂに入った後、ここから基板４の通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃを経て対応する濾過体５内に流入する。さらに、原水は、濾過体５の周部をなす濾過材１９を透過して上室２Ａへ至る。その際、原水は濾過材１９で濾過され、
上室２Ａに濾過水として入る。この濾過水は濾過水排出管１１から容器外へ流出する。
【００５４】
濾過時には、らせん羽根２３を有する回転体２１は非回転状態にあり、濾過体５の一端の開口部１５Ｂから濾過体５内へ流入した原水は、非回転のらせん羽根２３に案内されて旋回流を形成して他端の閉塞端板１６へ向う。その結果、開口部１５Ｂから流入した原水は短時間で閉塞端板１６へ到達することなく、旋回流を形成することにより、流通路程そして滞留時間を長くし、その過程で、開口部側や軸線方向中間部域でも十分に孔部１７Ａそして濾過材１９を透過するので、軸線方向での濾過水量の不均一が抑制される。
【００５５】
上記原水の濾過時に、逆洗機構７の駆動軸体１３Ａが減速機１３付きモータ１４からの駆動力を受けて回転しており、逆洗管６は、接続口６Ａ，６Ｂ，６Ｃが基板４の下面と摺接しながら、上記中心軸線１まわりに回転している。したがって接続口６Ａ，６Ｂ，６Ｃは回転移動しながら、基板４の通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃと次々と間欠的に連通するようになる。すなわち、この接続口６Ａ，６Ｂ，６Ｃと連通することとなった通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃ上に位置する濾過体５が逆洗状態となる。この逆洗管６の接続口６Ａ，６Ｂ，６Ｃと連通している基板４の通孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃには下室２Ｂからの原水が流入できず、逆に、上室２Ａ内の濾過水の一部が、逆洗水として逆洗管６に対応して位置する濾過体５の周部たる濾過材１９を透過し該濾過体５内へ流入する。その際、濾過体５内へ流入する逆洗水は、濾過時に上記濾過材１９の内面に付着した濾過残渣を該周部から剥離、すなわち逆洗してこの濾過残渣と共に逆洗管６へ流入する。この付着物を伴う逆洗水は連絡管１２内を流れ、受箱１２Ａを経て逆洗水排出管９から容器外へ排出される。かくして、容器内では、原水が濾過されつつ、濾過水の一部を用いて、常時、濾過体５が順次逆洗されている。
【００５６】
逆洗時には、濾過体５外の方が濾過体５内よりも圧力が高くなっていて、濾過水の一部が、逆洗水として孔部１７Ａそして濾過材１９を透過して濾過体５内へ流入するので、その流勢によって、回転可能状態になっている回転体２１を回転させる。逆洗水が回転体２１を回転させることで、逆洗水は濾過体５内で旋回流を形成して濾過体内の圧力を逆洗水流入前よりも圧力を低下させ、その結果、濾過体５内外の圧力の差が大きくなり、軸線方向全域で濾過材１９を透過する逆洗水の速度が増加する。したがって、軸線方向全域で逆洗効果が向上する。
【００５７】
本実施形態では、図３に見られるように、回転体２１の軸体２２が軸線方向一端側（図３にて下端側）から他端側（図３にて上端側）に向けて直径を漸次大きくしているので、軸体２２と濾過材１９の間の原水の流路断面積を一端側から他端側に向け漸次小さく形成している。したがって、濾過時に一端側の開口部１５Ｂから濾過体５内に流入した原水は、他端側の閉塞端板１６に到達する前に、一端側でも流れやすく半径方向に変向して濾過材１９を容易に透過する。したがって、軸線方向全域で濾過水量を均一とすることができ、その結果、濾過による濾過材への付着物の量の分布も軸線方向で均一となり、ひいては、効率良く濾過することができる。これは、逆洗時にも効率良く逆洗できることにつながる。
【００５８】
本実施形態では、図４のごとく、回転体２１のらせん羽根２３は周縁にブラシ２３Ａが設けられているので、逆洗時に逆洗水の流勢によってらせん羽根２３が回転することとなり、ブラシ２３Ａが支持材１７の内面と摺接し、さらに、支持材１７の孔部１７Ａに進入して濾過材１９の内面と摺接する。支持材１７の内面や該支持材１７の孔部１７Ａに対応する濾過材１９の内面には、濾過時に濾過残渣付着物Ｐが付着しているので、逆洗時には、このブラシ２３Ａの摺接により濾過残渣付着物Ｐが掻き落とされ、逆洗水とともに開口部１５Ｂから排出され、逆洗がきわめて効果的に行われる。
【００５９】
＜保守時＞
濾過装置の保守点検の際には、蓋体３を外して濾過体５を露呈せしめた状態で特定のあるいは全部の濾過体５を基板４から外して外部へ取り出すことで状況確認あるいは濾過材１９の交換等が行われる。また、一括してすべての濾過体５を容器外に取り出したいときには、基板４と共に組立体として取り出すこともできる。
【００６０】
濾過体５における濾過材１９の交換は、濾過体５のクランプバンド２０を外すことで容易に行える。また、容器本体２内の洗浄は、第一、第二そして第四開閉弁８Ａ，９Ａ，１１Ａを閉じ第三開閉弁１０Ａを開放状態で行われ、洗浄後の液はドレイン管１０から排出される。
【００６１】
本実施形態では、濾過装置は、その容器内の第一室が上室、第二室が下室となる形態として説明したが、この第一室そして第二室は、上下が逆の位置関係になったり、装置の横置据付けにより、左右の位置関係になることもある。
【００６２】
＜海水処理装置（第二実施形態）＞
本発明に係る濾過装置により海水を処理する海水処理装置の実施形態について説明する。本実施形態では、海水処理装置である濾過装置は、バラスト水として取水された海水中の生物を捕捉し除去する生物捕捉除去装置として用いられ、濾過装置から抜き出された濾過水中に残存する細菌等を殺菌する殺菌装置と組み合わされバラスト水処理装置を構成する。以下、添付図面の図６にもとづいて、本発明に係る海水処理装置を用いるバラスト水処理装置について、一例を具体的に説明する。
【００６３】
図６はバラスト水処理装置を示す構成図である。バラスト水処理装置は、図６に示すように、海水を船内に取り込むための海水取水ライン４１、該海水取水ライン４１によって取水された海水中の粗大物を除去する粗濾過装置４２、海水を取り込み後述の濾過装置４４に送水するためのポンプ４３、粗濾過装置４２によって粗大物が除去された海水中に存在するプランクトン類を除去する濾過装置４４、濾過装置４４で濾過された海水中に残存する細菌類やプランクトンを殺滅する殺菌装置４５、殺菌装置４５から排出された処理水を後述のバラストタンク４７に送水する処理水送水ライン４６、該処理水送水ライン４６から送水される処理水または未処理の海水を貯留するバラストタンク４７、該バラストタンク４７内の処理済みのバラスト水を海に排水するバラスト水排水ライン４８、を備えている。殺菌装置は、殺菌剤を供給する装置でも、紫外線、超音波、温熱などを用いて殺菌するものであってもよい。
【００６４】
以下、各装置をさらに詳細に説明する。
【００６５】
（１）粗濾過装置
粗濾過装置４２は、船舶の船側部に設けられたシーチェスト（海水吸入口）から取水され、ポンプ４３によって海水取水ライン４１を通して取水される海水中に含まれる大小様々な夾雑物、水生生物のうち１０ｍｍ程度以上の粗大物を除去するためのものである。
粗濾過装置としては１０ｍｍ程度の孔を設けた筒型ストレーナ（こし器）、水流中の粗大物を比重差により分離するハイドロサイクロン、回転スクリーンにより粗大物を捕捉し掻揚げ回収する装置等を用いることができる。
【００６６】
（２）濾過装置
濾過装置としては、第一実施形態の濾過装置を海水処理用として用いる。濾過装置４４は粗濾過装置４２によって粗大物が除去された海水中に存在するプランクトン類を除去するものである。濾過装置４４に用いられる濾過材は、内層濾布と外層濾布から成る濾布で形成され、内層濾布の目開きが３０〜１００μｍのものが好ましい。
【００６７】
内層濾布の目開きを３０〜１００μｍにした理由は、動物性プランクトン、植物性プランクトンの捕捉率を一定のレベルに保ちつつ逆洗頻度を少なくして寄港地でのバラスト水処理時間を短縮するためである。換言すれば、目開きが１００μｍより大きいと動物プランクトン、植物プランクトンの捕捉率が著しく低くなるし、目開きが３０μｍより小さいと逆洗頻度が多くなり寄港地でのバラスト水処理時間が長くなるので好ましくない。このように目開きが３０〜１００μｍ程度のものを用いるのが、捕捉率と逆洗頻度とを最適に設定できるので、好ましい。
【００６８】
濾過材の内層濾布の目開きが３０〜１００μｍ程度の濾過装置により、比較的大型の動物性プランクトンと植物性プランクトンをほとんど捕捉して除去するので、殺菌装置よって死滅させる対象は捕捉されなかったプランクトンと細菌となる。そのため、殺菌装置が殺菌剤を供給する装置である場合には、濾過装置を用いずに単に殺菌剤を注入して海水中の全てのプランクトンと細菌を死滅させる方式に比べて、殺菌剤の使用量を大幅に減少させることが可能になる。その結果、殺菌剤費用を低減でき、さらに殺菌剤貯留槽を小さくできるので、船舶への搭載が容易になる。また、残留殺菌剤の環境への影響を減らし、また殺菌剤を無害化するために供給する分解剤の供給を不要にあるいは減らすことができる。また、紫外線、超音波、温熱などを用いて殺菌する殺菌装置の場合には、殺菌装置の負荷を軽減でき、装置を小型化、殺菌処理時間の短縮、殺菌処理費用の低減ができる。
【００６９】
（３）殺菌装置
殺菌装置４５は濾過装置４４によって濾過された海水中に残存する細菌類やプランクトンを殺滅する装置である。殺菌装置としては殺菌剤を供給する装置があり、供給する殺菌剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、塩素、二酸化塩素、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、過酸化水素、オゾン、過酢酸、またはこれらの２種以上の混合物が使用できるが、これ以外の殺菌剤を使用することも可能である。また、殺菌装置としては、紫外線、超音波、温熱などを用いて殺菌するものであってもよい。
【００７０】
次に、以上のように構成された本実施例のバラスト水処理装置の動作を説明する。ポンプ４３を稼動することによって、海水取水ライン４１から海水が船内に取水される。その際、まず粗濾過装置４２によって海水中に存在する大小様々な夾雑物、水生生物のうち１０ｍｍ程度以上の粗大物が除去される。粗大物が除去された海水は濾過装置４４に供給され、濾過装置４４の目開きに応じた大きさの動物性プランクトン、植物性プランクトン等が除去される。
【００７１】
粗濾過装置４２及び濾過装置４４で捕捉されたプランクトン等は、粗濾過装置４２及び濾過装置４４の濾過材を逆洗することにより洗い流されて海に戻される。海に戻しても同一の海域なので生態系に悪影響はない。つまり、この例ではバラスト水を積み込む際に処理をしているので、粗濾過装置４２及び濾過装置４４の逆洗水をそのまま放流できるのである。濾過装置４４で濾過された海水には殺菌装置４５から殺菌剤が供給されるなど殺菌処理が施される。殺滅処理後の海水は処理水送水ライン４６を通じてバラストタンク４７にバラスト水として貯留される。バラスト水を排出する際には、バラストタンク４７からバラスト水排水ライン４８により海中に排出される。
【００７２】
なお、上記の例は海水をバラストタンク４７に積み込む際に処理を行う場合であるが、海水をバラストタンク４７に積み込む際には殺滅処理をしないで、バラストタンク４７から排出する際に殺滅処理する場合もある。この場合は、未処理の海水を未処理海水送水ライン（図示せず）を通じてバラストタンク４７に貯留し、バラストタンク４７から排出する際にバラストタンク４７内の未処理のバラスト水を未処理バラスト水供給ライン（図示せず）を通じて、濾過装置４４側に供給して、以降は上記と同様の殺滅処理を行い、処理済みのバラスト水を処理水排水ライン（図示せず）を通じて、海に排水する。
【００７３】
以上のように、本実施例においては、濾過装置４４で３０〜１００μｍ以上の動物性プランクトン、植物性プランクトンを除去し、殺菌装置により細菌類やプランクトンを死滅させるようにしたので、どのような水質であっても確実かつ安価にＩＭＯが定めるバラスト水基準を満たすバラスト水の処理が実現できる。また、装置の構成が単純であることから、既存船舶への適用が容易である。
【符号の説明】
【００７４】
１  中心軸線
２Ａ  第一室（上室）
２Ｂ  第二室（下室）
４  基板
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ  通孔
５  濾過体
８  海水導入管
９  逆洗水排出管
１１  濾過水排出管
１５  開口端板
１６  閉塞端板
１７  支持材
１７Ａ  孔部
１９  濾過材
１９Ａ  外層濾布
１９Ｂ  内層濾布
２１  回転体
２２  軸体
２３  らせん羽根
２３Ａ  ブラシ
２４  切替え機構
【図１】
2013150947.tif 000003
【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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