(57)【要約】【課題】ろ過効率が高く、ろ過性能の急激な低下を防ぐことができる水処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】水に含まれる濁質成分を除去するための砂を含む水処理装置１であって、水処理装置１は、上部が開口した円筒状のケーシング３と、その開口部を密閉可能な蓋４と、蓋４の中央部にろ過と逆洗浄とを選択的に切替可能な切替バルブ５を備え、水処理装置１内部には切替バルブ５からケーシング３底部に伸びた導出管６と、導出管６の上部および下部には砂の流出を防止するためにそれぞれ配置した上部ストレーナー７および下部ストレーナー８と、上部ストレーナー７の下部にタンク内に原水を均一に流入させる整流板９を備えた水処理装置。【選択図】図１
2016064371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に含まれる濁質成分を除去するための砂を含むろ過装置であって、前記ろ過装置は、上部が開口した円筒状のケーシングと、その開口部を密閉可能な蓋と、前記蓋の中央部にろ過と逆洗浄とを選択的に切替可能な切替バルブを備え、前記ろ過装置内部には前記切替バルブからケーシング底部に伸びた導出管と、前記導出管の上部および下部には砂の流出を防止するためにそれぞれ配置した上部ストレーナーおよび下部ストレーナーと、前記上部ストレーナーの下部にタンク内に原水を均一に流入させる整流板を備えた水処理装置。
【請求項２】
前記整流板には上面側から下面側へ貫通した原水流入孔を設け、前記原水流入孔の内径は、前記下面側ではすべて同一であり、前記上面側では整流板の中心部付近で側は前記下面側での内径に比べて小さく、外縁部側に遷移するに従って下面と同一になるようにした請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記整流板は中心部を高く外周部を低くする傾斜面と、前記中心部から外周縁部に向けて放射状に広がる溝を備え、原水流入孔を前記溝の底部に設けた請求項２記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水の中に含まれる濁質や浮遊物質の除去などにより水の浄化を行う水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の水処理装置は、逆洗機能を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その水処理装置について図５を参照しながら説明する。
【０００４】
水処理装置はろ過機と開閉弁、圧力スイッチ、制御回路からなり、圧力スイッチが所定の圧力以下になった場合に開閉弁を自動制御して逆洗を行うものである。このとき、所定時間経過後に開閉弁は再び元の位置に戻り、自動で逆洗が完了するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−０６３５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の水処理装置は、原水が、ケーシングに流入する際に流入部から一定距離の位置にのみ流れ落ちたり、中心部の導出管を伝わったりするなどして砂ろ材表面の一部分に集中的に流れてしまっていた。そのため、ろ材の表面積全体を効率良くろ過に利用することが出来ないという課題を有していた。
【０００７】
また、前記により充填された砂ろ材に流路が発生したり不陸が起こったりしやすく、ろ過性能が急激に低下する要因となるという課題があった。
【０００８】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ろ過効率が良く、性能の低下を防ぐことができる水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そして、この目的を達成するために、本発明は、水に含まれる濁質成分を除去するための砂を含むろ過装置であって、前記ろ過装置は、上部が開口した円筒状のケーシングと、その開口部を密閉可能な蓋と、前記蓋の中央部にろ過と逆洗浄とを選択的に切替可能な切替バルブを備え、前記ろ過装置内部には前記切替バルブからケーシング底部に伸びた導出管と、前記導出管の上部および下部には砂の流出を防止するためにそれぞれ配置した上部ストレーナーおよび下部ストレーナーと、前記上部ストレーナーの下部にタンク内に原水を均一に流入させる整流板を備えたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、本発明は、水に含まれる濁質成分を除去するための砂を含むろ過装置であって、前記ろ過装置は、上部が開口した円筒状のケーシングと、その開口部を密閉可能な蓋と、前記蓋の中央部にろ過と逆洗浄とを選択的に切替可能な切替バルブを備え、前記ろ過装置内部には前記切替バルブからケーシング底部に伸びた導出管と、前記導出管の上部および下部には砂の流出を防止するためにそれぞれ配置した上部ストレーナーおよび下部ストレーナーと、前記上部ストレーナーの下部にタンク内に原水を均一に流入させる整流板を備えたものであり、整流板の作用により、砂ろ材表面に全体的に原水が流入することができ、ろ過面積が増加しろ過効率を上げるとともに、充填された砂ろ材に流路が発生したり不陸が起こったりすることを抑え、ろ過性能の急激な低下を防ぐという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の水処理装置の構成を示す模式図
【図２】同水処理装置の汚れと逆洗による再生を示すグラフ
【図３】本発明の実施の形態２の整流板の構成を示す模式図
【図４】本発明の実施の形態３の整流板を示す模式図
【図５】本発明の実施の形態３の整流板断面を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の請求項１記載の水処理装置は、水に含まれる濁質成分を除去するための砂を含むろ過装置であって、前記ろ過装置は、上部が開口した円筒状のケーシングと、その開口部を密閉可能な蓋と、前記蓋の中央部にろ過と逆洗浄とを選択的に切替可能な切替バルブを備え、前記ろ過装置内部には前記切替バルブからケーシング底部に伸びた導出管と、前記導出管の上部および下部には砂の流出を防止するためにそれぞれ配置した上部ストレーナーおよび下部ストレーナーと、前記上部ストレーナーの下部にタンク内に原水を均一に流入させる整流板を備えた構成としたものである。
【００１３】
これにより、上部ストレーナーから流入した原水が整流板を介し砂表面に流れ落ちるので、ろ材表面全体を効率よく利用可能にできるという効果を奏する。
【００１４】
また、請求項２記載の水処理装置は、整流板には上面側から下面側へ貫通した原水流入孔を設け、前記原水流入孔の内径は、前記下面側ではすべて同一であり、前記上面側では整流板の中心部側は前記下面側の内径に比べて小さく、外縁部側に遷移するに従って下面と同一になるようにしてもよい。
【００１５】
これにより整流板の上面側では上部ストレーナーから流入した原水が前記原水流入孔に直接流れ込むのを防ぎ、下面側では流入口径を大きく取ることで流入した原水を拡散させてろ材に触れる表面積を大きくするという効果を奏する。
【００１６】
また、請求項３記載の水処理装置は、整流板は中心部を高く外周部を低くする傾斜面と、前記中心部から外縁部に向けて放射状に広がる溝を備え、原水流入孔を前記溝の底部に設けた構成としてもよい。
【００１７】
これにより、ケーシングに流入した原水が均一に整流板全面に流れ、一部の原水流入孔のみから原水が流入してしまうのを防ぎ、砂ろ材に流路が発生したり不陸が起こったりするなどしてろ過性能が急激に低下することを防止するという効果を奏する。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
水処理装置１は、原水に含まれる粗大粒子や凝集物、砂塵など、１０マイクロメートル以上の比較的大きな濁質成分を除去するためのろ過装置である。つまり水処理装置１は、汚れが堆積しやすいため、洗浄して汚れを系外に排出して繰り返し使用できる構成を用いることが好ましい。
【００２０】
水処理装置１に原水を流入させるためにはポンプ等を用いるのが一般的であり、水処理装置１は切替バルブ５を介して配管１０へ接続することができる。また、切替バルブ５には、水処理装置１によりろ過された浄水を供給する浄水通路１１と水処理装置１を逆洗浄した排水を排出する排水通路１２も接続され、切替バルブ５を操作することでろ過と逆洗浄とを容易に切り替えることができる。
【００２１】
逆洗浄とは、ろ材２に付着した堆積物を洗浄し排出するために、水処理装置１には、ケーシング３内の流れ方向を逆転させて洗浄を行うものである。そのために、切替バルブ５を設けている。これは、複数の流路を同時に切り替えるためのもので、切り替えは電動式、手動式などいずれも使用できるが、手動式のものを用いると構成が少なくて済み、小型化できるため好ましい。例えば、手動式の場合、ケーシング３外部に適切な長さのレバー５ａを設け、例えば回転によってバルブの流路を切り替えられるようにすると、取り扱いを容易にする事ができる。切替バルブ５は、少なくとも２系統を同時に切り替える構成とする。
【００２２】
そこで、図１に示すように、水処理装置１は、水に含まれる濁質成分を除去するためのろ材２を含み上部が開口した円筒状のケーシング３と、その開口部を密閉可能な蓋４と、蓋４の中央部にろ過と逆洗浄とを選択的に切替可能な切替バルブ５を備えている。
【００２３】
ケーシング３は、電動式ポンプ等の出口側近くに設置することが一般的であるため、耐圧は使用する電動式ポンプの最高出力揚程以上の能力があることが好ましい。ケーシング３の素材としては、金属、樹脂、あるいはガラス繊維で強化した樹脂などが好適である。ケーシング３は、水に接するだけでなく、井戸がある屋外に設置して使用する場合があるため、十分な耐水性、耐候性を有することが要求される。耐水性、耐候性は、材質や肉厚、あるいはコーティングなどの複合素材によって確保することができる。ケーシング３の大きさは、逆洗浄を考慮してろ材２の総量の約１．５から２．０倍程度の容積があればよく、例えば１０リットルから１０００リットルなどがよい。ケーシング３の形状は、圧力に対する耐久性が高い円筒型や球型、楕円球型などが好ましい。容器を肉厚などで強化して耐久性が確保できれば直方体や立方体などの角型容器の方が設置やすく好ましい。
【００２４】
ケーシング３の中に入れるろ材２は、水処理装置１の性能を発揮するための最も基本となる部材である。ろ材２は、約１０マイクロメートル以上の粗大粒子や凝集物を捕捉して除去し、地下水の濁度および色度を低減することを目的としている。ろ材２には、粒子状、繊維状、ビーズ状、メッシュ状、あるいは不織布などを用いることができる。除去性能と洗浄のしやすさ、耐久性の観点から、ろ材２は粒子状であることが好ましい。ろ材２の材質は、例えば、砂、アンスラサイト、ガーネット、セラミックス、粒状活性炭、オキシ水酸化鉄、マンガン砂など、水中で沈降し、圧力で変形しにくい硬度をもつものであればよい。粒子径は、例えば０．３ミリメートルから５．０ミリメートル、均等係数１．２から２．０などのものを用いるとよい。また、ろ材２は材質によって比重が異なり、例えば砂であればおよそ２．５から２．７グラム毎立方センチメートル、アンスラサイトであれば、１．４から１．８グラム毎立方センチメートル、ガーネットであれば３．８から４．１グラム毎立方センチメートルである。複数の種類のろ材を混合して使用する複層ろ過法は、このような比重の違いを利用して、ろ層内にサイズの異なる粒子を小さい粒子から順に下から積層する方法である。複層ろ過法では、比重が大きくサイズが小さい粒子と、比重が小さくサイズが大きい粒子を混合して多層構造にするのが一般的である。複層ろ過法は、単一の種類のろ材を用いるのに比べて、単位体積あたりのろ過効率が高く、一方で損失水頭が低く抑えられるなどのメリットがあるため好ましい。ろ材２としては、例えば、ガーネットの０．３ミリメートルと、砂の０．６ミリメートル、アンスラサイトの１．０ミリメートルのものを、２：１：１で混合して使用するが、濁質の粒子特性に応じて混合比率や粒子径を調整することが望ましい。ろ材２の充填量はろ過性能と耐久性、損失水頭などを考慮して決定することが好ましい。ろ材２を増やすと、除去性能や濁質の保持量が増加し、洗浄までの間隔を延ばす事ができて洗浄頻度を減らす事ができる。一方、損失水頭が上昇するため、流量が減少するなどの不具合が生じる場合がある。
【００２５】
切替バルブ５は、蓋４の中央部からケーシング３の底部へ向けて伸びた導出管６に接続されていて、導出管６の上部および下部には、上部ストレーナー７と下部ストレーナー８をそれぞれ備えている。
【００２６】
導出管６は、ろ材２に挿入して水処理装置１の外に処理水を排出するためのものである。導出管６は、処理した水をろ材２の下方から排出するためのものであり、水頭損失が少なく、閉塞しにくいような管であればよい。例えば直径が３０ミリメートル以上の直管などが使用できる。材質は腐食しにくいものがよく、例えば樹脂、金属などが好ましい。
【００２７】
上部ストレーナー７と下部ストレーナー８は、ケーシング３内のろ材２が導出管６から外部へ流出することを防止するためにそれぞれ配置したものである。すなわち、上部ストレーナー７は、導出管６の上端部に設置して逆洗時にろ材２がケーシング３から流出しないようにするものであり、下部ストレーナー８は、導出管６の下端部に設置してろ過時にろ材２がケーシング３から流出しないようにするためのものである。上部ストレーナー７と下部ストレーナー８は、メッシュ状、スリット状などの形状で、０．３から１ミリメートルの細孔か隙間を持つものが使用できる。材質は、導出管６と同様に腐食しにくいステンレスなどの金属や樹脂が好適である。
【００２８】
また、上部ストレーナー７の下部にはろ過時にタンク内に原水を均一に流入させる整流板９を備えている。整流板９は、水を浄化処理するときにはろ材２の上方から通水し、ろ過された浄水を下方から導出管６によって排出するようにして行うものである。整流板９は、上部ストレーナー７や下部ストレーナー８と同様に腐食しにくいステンレスなどの金属や樹脂が好適である。
【００２９】
整流板９は、逆洗時のろ材２の展開高さよりも上方に設置することで、充分にろ材２の逆洗を行うことができ、またろ材２が整流板９上に蓄積するのを防ぐことができる。そのために、整流板９は、水温、ろ材２の量や密度、流速などから逆洗展開率を計算し、逆洗浄時のろ材２の展開高さよりも上方に設置するとよい。
【００３０】
また、整流板９と導出管６が接する面や、整流板９とケーシング３が接する面には原水の部分的な流出を防ぐためにゴム製のパッキン等を用いることが好ましい。
【００３１】
上記構成により、通常のろ過運転時には、切替バルブ５によって、１つは水の入り口側である配管１０からろ材２側へと接続する流路と、もう１つはろ過水を排出する導出管６から浄水通路１１へと接続する配管への流路とする。水はろ材２を通過して導出管６よりケーシング３外に排出される流れとなる。このとき、配管１０を通って流入した水が整流板９を介してろ材２に流れ落ちることで、ろ材２の不陸を防ぐことができ、またろ材２表面全体を利用した高効率なろ過が可能となる。
【００３２】
また、ろ材２を逆洗浄する運転時には、切替バルブ５によって、１つは水の入り口側である配管１０から導出管６への流路と、もう１つはろ材２側から排水するための排水通路１２へと繋がる流路とする。このとき、導出管６から流入した水は、ろ材２の下方から粒子を巻き上げながら逆方向になる流れとなり、堆積した汚れを伴った水が排水通路１２から排出され、ろ材２を洗浄することができる。なお、水処理装置１を使用することによる汚れの堆積と、逆洗浄によるろ過装置の再生の関係を図２に示す。ろ過装置は、使用するに従って汚れが堆積していくが、逆洗浄を実施することにより汚れが排出される。汚れの排出がなくなりろ過装置が再生された時点を逆洗浄の完了時点としている。
【００３３】
（実施の形態２）
以上のように、実施の形態１では、整流板９の基本的な構成例について説明をした。
本実施の形態では、整流板９の別の形態について説明をする。なお、理解を容易にするために、実施の形態１と同一の構成要件については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
図３に示すように、整流板１４には、整流板９の構成に加えて、上面側から下面側まで貫通した原水流入孔１３を複数設ける。原水流入孔１３の内径は下面はすべて同一でよく、上面は整流板１４中心部付近の原水が流入してくる部分では下面の内径に比べて小さくすると、流入してきた水が整流板１４を介さず直接原水流入孔１３を通過してしまうのを防止することができ好ましい。また、整流板１４外縁部に遷移するに従い下面と同一の内径にすることで流入した原水が整流板１４上に過剰に蓄積するのを防ぐことができる。
【００３５】
原水流入孔１３の内径は、整流板９下面では０．５から１．５センチメートル、整流板１４上面では、中心部付近で０．３センチメートル程度が望ましい。
【００３６】
上記の構成により、砂ろ材表面に全体的に原水が流入することができ、ろ過面積が増加しろ過効率を上げるとともに、充填された砂ろ材に流路が発生したり不陸が起こったりすることを抑え、ろ過性能の急激な低下を防ぐという効果を得ることができる。
【００３７】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１、２と同一の構成要件については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
図４において、整流板１５は実施の形態１の構成に加えて、中心部を高く外縁部を低くする傾斜面と、整流板１５中心部から外縁部に向けて放射状に広がる溝を備えており、これによって原水が整流板１５上の一部分に滞留するのを防ぐことができる。
【００３９】
また、原水流入孔を前記溝の底部に設けることにより、ろ材２に原水を効率よく流すことができ、好ましい。
【００４０】
また、本実施の形態の構成に加えて、実施の形態２の構成を加えた場合にも前記同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明にかかる水処理装置１は、従来品と同サイズでろ過効率を上げ、ろ過性能の急激な低下を防ぐことが可能であるため、井戸水や貯留水の浄化に使用される家庭用小型水処理装置として有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１  水処理装置
２  ろ材
３  ケーシング
４  蓋
５  切替バルブ
６  導出管
７  上部ストレーナー
８  下部ストレーナー
９  整流板
１０  配管
１１  浄水通路
１２  排水通路
１３  原水流入孔
１４  整流板
１５  整流板
【図１】
2016064371.tif 000003
【図２】
2016064371.tif 000004
【図３】
2016064371.tif 000005
【図４】
2016064371.tif 000006
【図５】
2016064371.tif 000007