(57)【要約】【課題】一例として、小型化がしやすい液体処理装置を得る。【解決手段】実施形態の液体処理装置は、ハウジングと、筒状フィルタと、紫外線照射装置と、を備えた。ハウジングは、第一の筒状部と、第一の筒状部を囲った第二の筒状部と、を有し、液体が流れる第一の流路が第一の筒状部の筒内に設けられ、液体が流れる第二の流路が第一の筒状部と第二の筒状部との間に設けられ、第一の筒状部が第一の流路と第二の流路とを仕切った。筒状フィルタは、第一の筒状部の筒内に配置され、第一の流路内の液体を濾過する。紫外線照射装置は、第一の筒状部と第二の筒状部との間に設けられ第二の流路に面し中心軸の軸方向に延びた管と、管に収容され第二の流路内の液体に紫外線を照射する光源と、を有した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸回りに環状に設けられた第一の筒状部と、前記中心軸回りに環状に設けられ前記第一の筒状部を囲った第二の筒状部と、を有し、液体が流れる第一の流路が前記第一の筒状部の筒内に設けられ、前記第一の流路と通じ前記液体が流れる第二の流路が前記第一の筒状部と前記第二の筒状部との間に設けられ、前記第一の筒状部が前記第一の流路と前記第二の流路とを仕切ったハウジングと、
前記第一の筒状部の筒内に配置され、前記中心軸回りに環状に設けられ、前記第一の流路内の液体を濾過する筒状フィルタと、
前記第一の筒状部と前記第二の筒状部との間に設けられ前記第二の流路に面し前記中心軸の軸方向に延びた管と、前記管に収容され前記第二の流路内の前記液体に紫外線を照射する光源と、を有した紫外線照射装置と、
を備えた液体処理装置。
【請求項２】
前記紫外線照射装置には、前記筒状フィルタを通過した前記液体が供給される、請求項１に記載の液体処理装置。
【請求項３】
前記筒状フィルタには、前記紫外線照射装置によって前記紫外線が照射された前記液体が供給される、請求項１に記載の液体処理装置。
【請求項４】
前記紫外線照射装置は、前記筒状フィルタを洗浄した排水に前記紫外線を照射する、請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の液体処理装置。
【請求項５】
第一の前記紫外線照射装置と、
第二の前記紫外線照射装置と、
を備え、
前記筒状フィルタには、前記第一の紫外線照射装置によって前記紫外線が照射された前記液体が供給され、
前記第二の紫外線照射装置には、前記筒状フィルタを通過した前記液体が供給される、請求項１に記載の液体処理装置。
【請求項６】
前記筒状フィルタの外径は、２０ｃｍ以上である、請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の液体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、液体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体を濾過することにより液体に含まれた濁質を分離除去する筒状フィルタと、管内に収容された光源によって液体に紫外線を照射することにより液体に含まれる有害な微生物を殺菌する紫外線照射装置と、を備えた液体処理装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１５４３６２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４９０３１号公報
【特許文献３】特開平１１−７７０９２号公報
【特許文献４】特開２０００−３５０９８７号公報
【特許文献５】特開２００５-２２４８１号公報
【特許文献６】特開平６-３０４５５３号公報
【特許文献７】特開平７-１２４５５５号公報
【特許文献８】特開平８-６６６７９号公報
【特許文献９】特開平１１-１９７６５４号公報
【特許文献１０】米国特許第２０１０／０２８２６６１号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】National  Water  Research  Institute  in  collaboration  with  Water  Research  Foundation  Ultraviolet  Disinfection  Guidelines  for  Drinking  Water  and  Water  Reuse  Third  Edition、August  2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の液体処理装置では、液体を処理する構成として筒状フィルタと紫外線照射装置とが設けられているので、液体処理装置が大型化してしまうという問題がある。そのため、小型化がしやすい液体処理装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の液体処理装置は、ハウジングと、筒状フィルタと、紫外線照射装置と、を備えた。前記ハウジングは、中心軸回りに環状に設けられた第一の筒状部と、前記中心軸回りに環状に設けられ前記第一の筒状部を囲った第二の筒状部と、を有し、液体が流れる第一の流路が前記第一の筒状部の筒内に設けられ、前記第一の流路と通じ前記液体が流れる第二の流路が前記第一の筒状部と前記第二の筒状部との間に設けられ、前記第一の筒状部が前記第一の流路と前記第二の流路とを仕切った。前記筒状フィルタは、前記第一の筒状部の筒内に配置され、前記中心軸回りに環状に設けられ、前記第一の流路内の液体を濾過する。前記紫外線照射装置は、前記第一の筒状部と前記第二の筒状部との間に設けられ前記第二の流路に面し前記中心軸の軸方向に延びた管と、前記管に収容され前記第二の流路内の前記液体に紫外線を照射する光源と、を有した。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態の液体処理装置の概略構成の断面図である。
【図２】図２は、図１のII矢視図である。
【図３】図３は、図１のIII-III線に沿った断面図である。
【図４】図４は、図２のIV-IV線に沿った断面図である。
【図５】図５は、図２のV-V線に沿った断面図である。
【図６】図６は、第１の実施形態において紫外線発光面からの距離と紫外線強度の関係の一例を示す図である。
【図７】図７は、第２の実施形態の液体処理装置の概略構成の断面図である。
【図８】図８は、図７のVIII-VIII線に沿った断面図である。
【図９】図９は、第３の実施形態の液体処理装置の概略構成の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。また、以下に開示される複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれる。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される。また、以後の説明では、特に言及されない限り、軸方向は中心軸Ａｘ（軸）の軸方向、径方向は中心軸Ａｘの径方向、周方向は中心軸Ａｘの周方向である。
【０００９】
＜第１の実施形態＞
図１に示されるように、本実施形態の液体処理装置１は、ハウジング２と、膜濾過部４と、紫外線照射部５と、を備えている。
【００１０】
図１乃至図３に示されるように、ハウジング２は、二つの筒状部３１，３２を有している。筒状部３１は、中心軸Ａｘ回りに環状に設けられている。一例として、筒状部３１は、中心軸Ａｘを中心とした円筒状に設けられている。筒状部３１は、軸方向（図１の上下方向）に延びている。筒状部３１には、当該筒状部３１の軸方向の両端部の間に入口９が設けられている。ハウジング２は、ケーシングとも称され、入口９は、原水入口とも称される。
【００１１】
筒状部３１の軸方向の一端部（図１での上端部）には、壁部３３が設けられている。壁部３３には、出口１０が設けられている。また、筒状部３１の軸方向の他端部（図１での下端部）には、固定部材７が設けられている。固定部材７には、不図示の排水口が設けられ、当該排水口は不図示の栓部材によって閉じられている。また、筒状部３１の筒内には、栓部材８が設けられている。栓部材８には、出口８ａ（貫通孔）が設けられている。栓部材８は、濾過水出口栓とも称され、固定部材７は、膜固定部材とも称され、出口８ａ，１０は、濾過水出口とも称される。
【００１２】
筒状部３１の筒内には、液体が流れる流路４１が設けられ、入口９と出口１０とに通じている。入口９から流路４１内に流入した液体は、流路４１を通って出口１０から流出する。筒状部３１は、第一の筒状部の一例であり、流路４１は、第一の流路の一例である。
【００１３】
筒状部３２は、中心軸Ａｘ回りに環状に設けられている。一例として、筒状部３２は、中心軸Ａｘを中心とした円筒状（筒状）に設けられている。筒状部３２は、軸方向（図１の上下方向）に延びている。筒状部３２は、筒状部３１の一端部に設けられ、筒状部３１を囲っている。筒状部３２は、第二の筒状部の一例である。筒状部３２は、紫外線照射部外管とも称される。
【００１４】
筒状部３２の軸方向の両端部には、壁部１５が設けられている。壁部１５は、円環状に設けられ、筒状部３２と筒状部３１とに渡っている。また、筒状部３２の軸方向の一端部に設けられた壁部１５には、入口１２と出口１３とが設けられている。入口１２は、接続管１８を介して出口１０と接続されている。また、筒状部３２と筒状部３１との間には隔壁部１７が設けられている。隔壁部１７は、入口１２と出口１３との間で、二つの壁部１５に渡って設けられている。壁部１５は、側壁部や端壁部とも称され、入口１２は、紫外線照射部入口とも称され、出口１３は、処理水出口とも称され、隔壁部１７は、仕切壁とも称される。
【００１５】
筒状部３２と筒状部３１との間には、流路４２が設けられている。流路４２は、筒状部３１，３２と二つの壁部１５と隔壁部１７とに囲まれている。入口１２から流路４２内に流入した液体は、流路４２内を中心軸Ａｘ回りに流れて、出口１３から流出する。本実施形態では、筒状部３１は、流路４１と流路４２とを仕切っている。
【００１６】
膜濾過部４は、筒状部３１と、固定部材７と、栓部材８と、筒状フィルタ３と、を有している。筒状フィルタ３は、筒状部３１の筒内に配置されている。筒状フィルタ３は、中心軸Ａｘ回りに環状に設けられている。一例として、筒状フィルタ３は、中心軸Ａｘを中心とした円筒状（筒状）に設けられている。筒状フィルタ３は、固定部材７と栓部材８との間に配置され、両端が固定部材７と栓部材８とによって固定されている。筒状フィルタ３には、複数の孔が設けられ、これらの孔は流路４１を構成している。筒状フィルタ３は、流路４１内の液体を濾過する。筒状フィルタ３は、比較的大口径のものであってもよい。一例として、筒状フィルタ３の外径は、２０ｃｍ以上であってもよい。筒状フィルタ３は、膜フィルタとも称され、固定部材７および栓部材８は、支持部材とも称される。
【００１７】
紫外線照射部５は、筒状部３２と、筒状部３１のうち少なくとも筒状部３２と対向した部分と、壁部１５と、隔壁部１７と、紫外線照射装置５１と、を有している。紫外線照射装置５１には、筒状フィルタ３を通過した液体が供給される。
【００１８】
図４および図５に示されるように、紫外線照射装置５１は、管１６と、光源６と、を有している。管１６は、軸方向に延びた円筒状に構成されている。管１６は、筒状部３１と筒状部３２との間に配置されている。管１６の両端部は、二つの壁部１５を貫通して設置されており、当該両端部は、固定部材１９によって壁部１５に固定されている。管１６は、流路４２に面している。すなわち、管１６は、筒状部３１，３２、二つの壁部１５、および隔壁部１７とともに、流路４２を形成している。
【００１９】
光源６は、管１６に収容されている。管１６は、軸方向からの視線（図２，図３）で、筒状部３１の入口１２、出口１３および隔壁部１７とは反対側に配置されている。したがって、管１６の延び方向は、中心軸Ａｘの周方向（流路４２の周方向）と交差（一例として直交）している。光源６には、電線２０を介して外部から紫外線を発光するための電力が供給されるようになっている。光源６は、一例として、中圧紫外線ランプであってもよい。光源６は、流路４２内の液体に紫外線を照射する。紫外線照射装置５１は、紫外線照射ユニットとも称され、管１６は、保護管とも称され、光源６は、紫外線ランプや紫外線発生源とも称され、固定部材１９は、水密固定部材とも称される。
【００２０】
次に、以上のように構成された液体処理装置１の作用について説明する。流体（原水）は、入口９から膜濾過部４（筒状フィルタ３）に供給され、流路４１を流れる。詳細には、流体は、筒状部３１と筒状フィルタ３との間の間隙部（流路４１）に流入し、流路４１を流れる。流路４１を流れる流体（被濾過水）は、筒状フィルタ３を通過する間に当該流体に含まれている濁質および細菌のうち筒状フィルタ３の膜孔径よりも大きいものが分離され濾過水として筒状フィルタ３の内側の流路４１へ入る。筒状フィルタ３を通過した流体（濾過水）は、栓部材８の出口８ａを通り、出口１０から膜濾過部４を出る。その後、液体（濾過水）は、接続管１８を通り、紫外線照射部５に入り、流路４２を流れる。紫外線照射部５に入った液体（濾過水）は、流路４２を周方向に流れる間に、光源６による紫外線の照射を受ける。この紫外線の照射によって、筒状フィルタ３によって除去できなかった膜孔径よりも小さい病原菌や病原ウイルスなどの有害微生物が不活化される。その後、紫外線の照射がされた液体は、処理水として出口１３より流出する。
【００２１】
次に、以上のように構成された液体処理装置１の効果について説明する。前記非特許文献１によれば、下水等の有害微生物を含む排水を再利用する場合において、有害微生物の消毒を目的に紫外線照射を行う場合に紫外線照射装置に求められる条件と能力の目安のうち、紫外線照射装置の前段に設置される濾過処理の方式として、ＭＦ膜やＵＦ膜と称されるメンブレンフィルターの場合は、紫外線透過率６５％の条件で紫外線照射量８０（ｍＪ／ｃｍ２）とされている。ここで、紫外線透過率とは、特定の光が試料を通過する割合のことであり、一般に水の紫外線消毒においては、波長２５３．７ｎｍの紫外線が１ｃｍの水の層を通過する割合である。図６に紫外線透過率６５％のときの光源の発光面からの距離と紫外線強度の関係の一例を示す。図６に示すように紫外線強度は発光面から離れるにしたがって大きく低下する。また、紫外線による有害微生物の不活化率は紫外線強度（ｍＷ／ｃｍ２）と照射時間（ｓ）の積で求められる紫外線照射量（ｍＪ／ｃｍ２）によって決まる。したがって、十分な紫外線照射量を得るには、紫外線強度を強くするか、照射時間を長くすれば良い。ただし、水の紫外線透過率が低い場合には紫外線ランプの発光面からわずかに離れるだけで紫外線強度は大きく低下するため、水が流れる流路の面積を小さくする必要があるが、その場合、流速が速くなってしまい十分な照射時間を確保できないという課題がある。
【００２２】
この課題に対し、本実施形態によれば、紫外線照射部５において、筒状部３１，３２と二つの壁部１５と隔壁部１７とによって形成された流路４２に、中心軸Ａｘの周方向（流路４２の周方向）と交差（直交）する向きに管１６（紫外線照射装置５１）が配置されている。これにより、筒状フィルタ３によって濾過された液体（濾過水）は紫外線照射部５を周方向に流れ、光源６の近傍では光源６と筒状部３１および筒状部３２の間の狭い隙間を流れるようになっている。これにより、液体（濾過水）は、紫外線強度の比較的強い光源６の近傍を通過することになるので、液体（濾過水）に残留した有害微生物を不活化しやすい。よって、本実施形態によれば、原水内に生息している有害な微生物を不活化することができるので、安全な液体（濾過水）を供給することができる。
【００２３】
以上、説明したように、本実施形態では、筒状部３１（第一の筒状部）が流路４１（第一の流路）と流路４２（第二の流路）とを仕切っている。よって、筒状部３１が流路４１の形成と流路４２の形成とを兼ねているので、液体処理装置１の小型化がしやすい。また本実施形態によれば、下水再生処理のように被処理水の紫外線透過率が非常に低い場合でも十分な紫外線照射量が得られ、処理量に合わせた並列化が容易な液体処理装置１を得ることができる。
【００２４】
＜第２の実施形態＞
図７に示されるように、本実施形態の液体処理装置１０１は、ハウジング１０２と、膜濾過部１０４と、紫外線照射部１０５と、を備えている。本実施形態では、紫外線照射部１０５を通過した液体が膜濾過部１０４に流入する。なお、以下では、本実施形態の第１の実施形態と異なる構成について主に説明する。
【００２５】
図７および図８に示されるように、ハウジング１０２は、第１の実施形態のハウジング２と同様に、二つの筒状部３１，３２を有している。ただし、本実施形態では、筒状部３１には、入口９に替えて、筒状部３２に囲まれた入口１５０（貫通孔、開口部）が設けられている。入口１５０は、流路４１と流路４２とに通じており、流路４１と流路４２とを接続している。また、ハウジング１０２には、第１の実施形態と同様に、固定部材７および栓部材８が設けられている。
【００２６】
筒状部３２は、筒状部３１の両端部間に設けられている。筒状部３２には、入口９が設けられている。入口９は、中心軸Ａｘの入口１５０とは反対側に配置されている。また、本実施形態では、筒状部３２の軸方向の両端部に設けられた壁部１５には、入口１２と出口１３とは設けられていない。また、本実施形態では、隔壁部１７は設けられていない。すなわち、流路４２が中心軸Ａｘ周りの環状に形成されている。流路４２は、環状流路とも称されうる。
【００２７】
紫外線照射部１０５は、第１の実施形態と同様に、筒状部３２と、筒状部３１のうち少なくとも筒状部３２と対向した部分と、壁部１５と、紫外線照射装置５１と、を有している。ただし、本実施形態では、複数の紫外線照射装置５１が設けられている。複数の紫外線照射装置５１は、周方向に互いに間隔を空けて配置されている。
【００２８】
膜濾過部１０４は、第１の実施形態と同様に、筒状部３１と、固定部材７と、栓部材８と、筒状フィルタ３と、を有している。ただし、本実施形態では、筒状フィルタ３には、紫外線照射装置５１（光源６）によって紫外線が照射された液体が入口１５０から供給される。
【００２９】
次に、以上のように構成された液体処理装置１０１の作用について説明する。液体（原水）は、入口９から紫外線照射部１０５に供給され、流路４２を流れる。流路４２を流れる液体（原水）は、流路４２を周方向に流れる間に光源６による紫外線の照射を受ける。この紫外線の照射によって液体内に生息している原虫や細菌およびウイルス等の微生物が不活化される。その後、液体は、入口１５０から筒状部３１と筒状フィルタ３との間の間隙部（流路４１）に流入し、流路４１を流れる。流路４１を流れる流体（被濾過水）は、筒状フィルタ３を通過する間に当該流体に含まれている濁質および細菌のうち筒状フィルタ３の膜孔径よりも大きいものが分離され、処理水として筒状フィルタ３の内側の流路４１へ入る。筒状フィルタ３を通過した流体（処理水）は、栓部材８を通り出口１０から流出する。
【００３０】
次に、本実施形態の効果について説明する。一般に、微生物を含む原水（液体）を筒状フィルタ３により濾過した場合、膜孔径よりも大きい濁質や微生物は、筒状フィルタ３の表面に堆積し生物膜を形成し膜抵抗の増大や閉塞の原因となる。また、筒状フィルタ３の表面に堆積した濁質や微生物を除去するために、処理水を逆流させる逆洗浄操作（逆洗浄工程）が行われるが、原水内に生息する病原性原虫や病原細菌、病原ウイルス等の有害微生物は、筒状フィルタ３の表面に堆積して、高濃度に濃縮されているため、逆洗浄操作によって高濃度の微生物が排出されることになる。この結果、逆洗浄水を原水（の貯留部）に返流する（戻す）場合は、原水の再汚染および濃縮の原因となる可能性があり、環境へ排出する場合は、環境汚染を引き起こす原因になる可能性がある。
【００３１】
上記課題に対し、本実施形態によれば、液体（原水）内に生息する微生物は紫外線照射部１０５において不活化されるため、筒状フィルタ３の表面での生物膜の成長を抑制することができる。この結果、膜抵抗の増大や閉塞を抑制し逆洗浄周期の低減が可能になり濾過効率を向上することができる。また、本実施形態によれば、逆洗浄工程時に膜濾過部１０４から排出される排水（液体）に対しても紫外線の照射を行うことができる。すなわち、紫外線照射装置５１が、筒状フィルタ３を洗浄した排水（液体）に紫外線を照射することができる。これにより、排水内に生息していた微生物を不活化できるため返流による原水の再汚染や排出時の環境汚染を防止することができる。なお、第１の実施形態においても、紫外線照射装置５１が、筒状フィルタ３を洗浄した排水に紫外線を照射してもよい。
【００３２】
＜第３の実施形態＞
図９に示されるように、本実施形態の液体処理装置２０１は、ハウジング１０２と、膜濾過部１０４と、紫外線照射部５と、紫外線照射部１０５と、を備えている。なお、以下では、本実施形態の第１および第２の実施形態と異なる構成について主に説明する。
【００３３】
ハウジング１０２、膜濾過部１０４、および紫外線照射部１０５は、第２の実施形態と同様であり、紫外線照射部５は、第１の実施形態と同様である。
【００３４】
本実施形態では、一例として、入口９から紫外線照射部１０５に流入した液体（原水）は、紫外線照射部１０５の流路４２を周方向に流れ、紫外線照射部１０５の光源６による紫外線の照射を受ける。その後、液体は、膜濾過部１０４に流入して筒状フィルタ３によって濾過される。次に、液体は、接続管１８を介して紫外線照射部５に流入する。紫外線照射部５に流入した液体は、流路４２を周方向に流れ、紫外線照射部５の光源６による紫外線の照射を受ける。このように、本実施形態では、筒状フィルタ３には、紫外線照射部１０５の紫外線照射装置５１によって紫外線が照射された液体が供給され、紫外線照射部５の紫外線照射装置５１には、筒状フィルタ３を通過した液体が供給される。紫外線照射部１０５の紫外線照射装置５１は、第一の紫外線照射装置の一例であり、紫外線照射部５の紫外線照射装置５１は、第二の紫外線照射装置の一例である。
【００３５】
以上、説明したとおり、上記各実施形態によれば、液体処理装置１，１０１，２０１の小型化がしやすい。
【００３６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
１，１０１，２０１…液体処理装置、２，１０２…ハウジング、３…筒状フィルタ、６…光源、１６…管、３１…筒状部（第一の筒状部）、３２…筒状部（第二の筒状部）、４１…流路（第一の流路）、４２…流路（第二の流路）、５１…紫外線照射装置、Ａｘ…中心軸。
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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