(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路と、前記流路に沿って直列に配置されかつそれぞれに前記流路を横切るように取り付けられて、前記流路の入口と出口との間を流れる流体を濾過するための複数のフィルタ要素と、前記流路を前記入口と出口との間で連続的に流れる流体の流れを中断することなく、前記各フィルタ要素を通過する流体の流れの向きを反転させるためのバックウォッシング手段と、前記フィルタ要素に捕捉した全ての微生物を死滅させるように前記各フィルタ要素の表面を照射するための放射手段とを備えることを特徴とする流体処理装置。
【請求項２】
前記流路に沿って直列に接続された２つのチャンバを備え、前記各チャンバがそれぞれ前記各フィルタ要素により長手方向に延長する２つの部分に分割され、かつ前記各部分にはそれぞれ流体の入口及び出口ポートが設けられ、前記バックウォッシング手段が、前記各ポートに接続されたバルブと、前記各チャンバについてその一方の前記部分の入口ポートと他方の前記部分の出口ポートとを選択的に開くための制御手段とを有することを特徴とする請求項１記載の流体処理装置。
【請求項３】
前記各フィルタ要素が前記流路内で回転可能に取り付けられ、前記バックウォッシング手段が、前記フィルタ要素を１８０度回転させ、それにより該フィルタ要素の中を流体が逆向きに流れるようにするアクチュエータを有することを特徴とする請求項１又は２記載の流体処理装置。
【請求項４】
前記バックウォッシング手段により、前記各フィルタ要素を通過する流体の流れの反転が、前記放射手段により前記各フィルタ要素の表面を照射するのに必要な所定の時間間隔をもって行われるようになっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の流体処理装置。
【請求項５】
前記フィルタ要素がチタンのメッシュからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の流体処理装置。
【請求項６】
前記フィルタ要素が、前記放射手段から照射する放射線を透過させる繊維性材料からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の流体処理装置。
【請求項７】
前記繊維性材料がＰＩＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）であることを特徴とする請求項６記載の流体処理装置。
【請求項８】
前記放射手段が紫外光源からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の流体処理装置。
【請求項９】
前記光源が波長２４５〜２６５ｎｍの紫外光を放射することを特徴とする請求項８記載の流体処理装置。
【請求項１０】
前記光源が波長２５３．７ｎｍの紫外光を放射することを特徴とする請求項９記載の流体処理装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、流体処理装置に関し、特に飲料水を処理するための装置に関するが、これに限定されるものではない。
背景技術
飲料水は、特に人間が摂取した場合に有害なクリプトスポリディウム（Cryptosporidium）及びジアルディアス（Giardias）のような寄生質の微生物で汚染される虞がある。これらの微生物は、塩素及び他の生物致死剤に対する耐性を有するので、従来手段で処理することは極めて困難である。また、これらは厚い外層膜のために、紫外線放射に対して比較的耐性を有する。しかしながら、微生物が非常に高い照射量の放射線に対して弱いことが知られている。
例えば英国特許ＧＢ２１７５７７９号明細書に開示されているような従来の紫外線流体処理装置は、軸線方向に延長する紫外光源を有する細長い筒状チャンバを備える。前記装置が供給する放射線の照射量は、光源の放射線強度と流体のチャンバ内における滞留時間との積に等しい。流体の流速は高くすることが要求されるが、光の放射線強度を実質的に高くすることは現実的ではない。
そこで、本願発明者は、クリプトスポリディウム及びジアルディアスのような寄生質の微生物を有効に処理でき、しかも流体の流速を高く維持することができる流体処理装置を考案した。
発明の開示
本発明によれば、流路と、その流路に沿って該流路の入口と出口との間を流れる流体を濾過するために流路を横切って取り付けられた複数のフィルタ要素と、該フィルタ要素を通過する流体の流れを、流体が少なくとも１個の別の前記フィルタ要素を通って流路を入口と出口との間で流れる間、反転させるためのバックウォッシング手段と、捕捉した全ての微生物を死滅させるようにフィルタ要素の表面を照射するための放射手段とを備え、バックウォッシング手段が、連続的に各フィルタ要素を通過する流体の流れを、流体が少なくとも１個の他のフィルタ要素の中を流路に沿って入口と出口との間で流れる間、反転させるようになっていることを特徴とする流体処理装置が提供される。
使用時には、前記フィルタが捕捉した全ての微生物は、該微生物を確実に殺すことができる十分に多量の放射線に連続的に曝露される。各フィルタは、その上に溜まることがある微生物の死骸や他の残骸を全て除去するように、連続してブローバック即ち逆洗（backwash）される。別のフィルタが逆洗されている間、少なくとも１個のフィルタが流路を横切るように配置され、それにより処理されない微生物が装置を通過できないようになっている。
前記流路において隣接するフィルタ要素を通過する流体の流れが逆向きになる間、所定の遅れ時間が生じるように前記装置を構成すると好都合である。これにより、全ての微生物が、それらを死滅させるのに必要な少なくとも最小量の放射線を確実に受けることになる。
クリプトスポリディウム及びジアルディアスなどの微生物は直径が４〜６μｍであり、従って前記フィルタは、孔径が４μｍ未満であるフィルタ材料からなると好都合である。放射手段は紫外光源であると好都合である。前記光源が、波長２４５〜２６５ｎｍ、特に２５３．７ｎｍの短波長紫外光を放射すると好都合である。微生物はこの波長の放射線に最も弱い。前記放射手段が前記フィルタの両面を照射するようになっていることが好ましい。
このように流体の流れは、バックウォッシング即ち逆洗を行うために中断する必要がない。
或る実施例では、流路がフィルタで２つの長手方向に延長する部分に分割されたチャンバを有し、該チャンバの各部分にそれぞれ流体の入口及び出口ポートが設けられ、バックウォッシング手段が、前記入口及び出口ポートに接続されたバルブと、前記チャンバの一方の部分の入口ポートと前記チャンバの他方の部分の出口ポートとを選択的に開いて、流体が前記フィルタの中を一方向に流れるようにするための制御手段とを備える。フィルタを通過する流体の流れを反転させるために、前記チャンバのそれぞれ反対側の部分の入口側バルブと出口側バルブとを開く。フィルタにおける流体の流れの方向に係わらず、チャンバの入口と出口との間で流体が連続的に流れることが理解される。
別の実施例では、前記フィルタが流体の流路内に回転可能に取り付けられ、前記バックウォッシング手段が、前記フィルタを１８０度回転させることにより、前記フィルタを流れる流体の向きを逆方向にするアクチュエータを備える。
前記フィルタが直列に配設されると好都合である。
或る実施例では、前記フィルタはチタンで形成されたメッシュからなる。水が前記フィルタに接触すると、前記メッシュの表面に二酸化チタンの膜が形成される。この膜は短波長の紫外光と反応して、酸化物表面に水酸基を生成させる。この活性化された表面に微生物が接触すると、微生物はその細胞壁の酸化により死滅する。
別の実施例では、前記フィルタが前記放射手段により照射される放射線を透過させる繊維性材料からなる。前記繊維性材料が、短波長紫外光を透過させるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなると好都合である。
【図面の簡単な説明】
本発明の実施例について、以下に添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
第１図は、本発明による水処理装置の実施例を示す断面図である。
第２図は、本発明による水処理装置の別の実施例を示す断面図である。
発明を実施するための最良の形態
添付図面の第１図には、水の流路に直列に接続された２つの細長いチャンバ１０、２０からなる水処理装置が示されている。第１チャンバ１０は、チタン製メッシュフィルタ１２で分割された長手方向に延長する上側及び下側部分１０ａ、１０ｂとを有する。１対の細長い紫外線ランプ１３ａ、１３ｂがそれぞれ前記チャンバの上側及び下側部分１０ａ、１０ｂの中に延在する。各紫外線ランプ、例えば１３ｂは、石英ガラス製スリーブ１５の内部に取り付けられ、該スリーブはその両端が前記チャンバの壁部にシールされている。
前記チャンバの上側及び下側部分１０ａ、１０ｂは、一方の端部において入口ダクトの各分岐管１６ａ、１６ｂに接続され、かつ他方の端部において出口ダクトの各分岐管１７ａ、１７ｂに接続されている。入口及び出口ダクト１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの前記上側及び下側分岐管には、それぞれ流体のフローバルブ１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂが設けられている。
第２チャンバ２０も同様に、チタン製メッシュフィルタ２２で分割された長手方向に延長する上側及び下側部分２０ａ、２０ｂを有する。１対の細長い紫外光ランプ２３ａ、２３ｂが、それぞれ前記チャンバの上側及び下側部分２０ａ、２０ｂの中に延在する。
第１チャンバ１０の前記出口ダクトの上側及び下側分岐管１７ａ、１７ｂは、それぞれ第２チャンバ２０への入口ダクトの上側及び下側分岐管２６ａ、２６ｂに接続されている。前記第２チャンバの上側及び下側部分２０ａ、２０ｂは、一方の端部において前記入口ダクトの各分岐管２６ａ、２６ｂに接続され、かつ他方の端部において出口ダクトの各分岐管２７ａ、２７ｂに接続されている。前記第２チャンバとの入口及び出口ダクト２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの前記上側及び下側分岐管には、それぞれ流体のフローバルブ２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂが設けられている。
使用時には、フローバルブ１８ａ、１９ｂを開き、それにより水が前記第１チャンバの上側部分１０ａ内に流れ、第１フィルタ１２を通過して前記チャンバの下側部分１０ｂ内に入る。また、フローバルブ２８ａ、２９ｂを開くことにより、前記チャンバの下側部分１０ｂから流出する水が、前記第２チャンバの上側部分２０ａ内に流れ、第２フィルタ２２を通過して前記チャンバの下側部分２０ｂに入り、かつ出口ダクト２７ｂを通過して装置から出る。紫外線ランプ１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂを点灯させると、水の中に含まれる全てのクリプトスポリディウム又はジアルディアスなどの微生物は、第１フィルタ１２により捕捉されて、紫外線ランプ１３ａ、１３ｂからの放射線の正面に置かれることになる。
前記微生物が紫外線放射の正面に置かれる最小時間が５分間であり、かつ前記紫外線ランプが照射する紫外線放射の最小量が４ｍＷ／cm2であるとすると、その場合の照射量は次のようになる。
照射量＝４×（５×６０）
＝１２００ｍＷ秒／cm2
５０〜１００ｍＷ秒／cm2の照射量でクリプトスポリディウム及びジアルディアスなどの微生物は死滅することが知られている。従って、本発明による装置は、これらを死滅させるのに必要な量よりも１２倍高い照射量を微生物に照射することになる。また、前記装置は清浄な飲料水を処理する際に用いることを目的としているので、他の残骸が前記フィルタに蓄積することは殆どない。
５分後にフローバルブ１８ｂ、１９ａを開き、かつフローバルブ１８ａ、１９ｂを閉じると、水が第一フィルタ１２の中を逆方向に流れ、それにより前記フィルタが逆洗される。第１フィルタ１２に捕捉された全ての残骸及び微生物は、第２フィルタ２２まで完全に洗い流され、そこで更に放射線の照射を受ける。５分後にフローバルブ２８ｂ、２９ａを開き、かつフローバルブ２８ａ、２９ｂを閉じることにより、水は前記第２フィルタの中を逆向きに流れる。
第２フィルタ２２において全ての有害な微生物が死滅しているので、前記第２フィルタは、前記装置から出る流体の流れの中に安全に逆洗させることができる。
このプロセスは連続して行われ、それにより各フィルタ１２、２２における流体の流れが、次の反転動作との間で５分間の間隔をおいて、１０分毎に反転し、それにより前記装置に捕捉された全ての微生物が少なくとも５分間の放射線を受けることになる。
添付図面の第２図には、水の流路に直列に接続された細長い筒状チャンバ３０を有する水処理装置の別の実施例が示されている。その周囲に環状シール３２を有する円形のチタン製メッシュフィルタ３１が、前記装置の中を流れる全ての水が濾過されるように、流体の流れの向きに対して直角に取り付けられている。フィルタ３１は回転可能なキャリア３３上に取り付けられ、該キャリアは、石英ガラス製スリーブ３６内に取り付けられた１対の筒状紫外線ランプ３４、３５を担持している。紫外線ランプ３４、３５は、フィルタ３１の両面を照射するように配設される。
その周辺に環状シール４２を有する第２チタン製メッシュフィルタ４１が、第１フィルタ３１の下流側に取り付けられている。第２フィルタ４１は別の回転可能なキャリア４３上に取り付けられ、該キャリアにより石英ガラス製スリーブ４６内に取り付けられた１対の筒状紫外線ランプ４４、４５が担持されている。
使用時には、前記流路を横切って取り付けられたフィルタ３１により微生物が捕捉される。紫外線ランプ３４、３５により前記フィルタを照らす。５分後にキャリア３３を１８０度回転させることにより、水がフィルタ３１の中を逆向きに流れ、それにより前記フィルタが逆洗される。第１フィルタ３１により捕捉された全ての残骸及び微生物は、完全に洗われて第２フィルタ４１に至り、そこで紫外線ランプ４４、４５から更に放射線を照射される。５分後にキャリア４３を回転させ、それにより水が第２フィルタ４１の中を逆方向に流れる。
前述したように、フィルタ４１上に集められた全ての有害な微生物は放射線照射により死滅し、前記第２フィルタからの残骸は、前記装置から出る流れの中に安全に逆洗することができる。
各フィルタは、次の回転までに５分間の間隔をおいて、１０分毎に回転させ、それにより前記フィルタに捕捉された全ての微生物を少なくとも５分間放射線に曝すことができる。
本発明のいずれの実施例においても、捕捉した全ての微生物を死滅させるのに必要な量よりも少なくとも１２倍多い量の放射線を照射することが理解される。使用される前記メッシュフィルタは水の流量に大きな影響を与えず、それにより消費者において生じる水圧の低下は僅かである。本発明によるシステムの効果は３つ以上のフィルタを設けることによって高めることができる。
【図１】
0003968410.tif 000002
【図２】
0003968410.tif 000003