(57)【要約】【課題】従来品よりも少ないスペースへの設置が可能でろ材交換が容易かつ部材を削減する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水処理装置１に、原水を吸引して吐出する電動式ポンプ２と粒状ろ材３を内包したろ過槽４を備え、前記ろ過槽４内部には側面がろ過槽４の内壁に密着するよう固定された下部板１０と、前記下部板１０の上部に上部板１１を備え、逆洗時は前記上部板１１が前記下部板１０の上部に密着するが、ろ材排出時には密着せず、前記下部板１０と前記上部板１１が密着する時は、下部板通水孔１２の一部と上部板通水孔１３の一部の重ね合わせで逆洗水排出孔１４が生じる構成を有し、逆洗時のろ材の流出を防ぐと共に、ろ材交換の際には古いろ材の排出が容易にできるため、ろ材排出配管等を別途設ける必要が無く、従来よりも省スペースへの設置が可能かつ部材を削減することができる。【選択図】図１
2017042698.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水処理装置であって、前記水処理装置は、井戸または貯水槽から水を吸引して吐出するための電動式ポンプと粒状ろ材を内包したろ過槽と、前記電動式ポンプとろ過槽とを接続する流入配管とろ過槽から浄水を排出する浄水配管とを有し、
ろ過槽から逆洗水やろ材を排出する逆洗水排出配管と、前記流入配管の途中にろ過槽への原水の流入経路を切り替えるための切替弁と、前記逆洗水排出配管の末端に逆洗水排出バルブと、前記ろ過槽内部には側面が前記ろ過槽の内壁に密着するよう固定された下部板と、前記下部板の上部に上部板を備え、逆洗時に前記上部板が下部板の上部に密着して、ろ材排出時に前記上部板は下部板の上部に密着せず、前記下部板と前記上部板にはそれぞれ下部板通水孔と上部板通水孔が設けられており、前記下部板と前記上部板が密着する時は前記下部板通水孔の一部と前記上部板通水孔の一部の重ね合わせで逆洗水排出孔が生じる構成とした水処理装置。
【請求項２】
前記下部板通水孔の一部と前記上部板通水孔の一部の重ね合わせで生じる前記逆洗水排出孔がスリット形状となる構成とした請求項１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、主として一般家庭や小規模施設等に設置し、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小型の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においては原水もしくは逆洗水の水流によってろ材を排出する機構を設け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３を参照しながら説明する。
【０００４】
図３に示すように、水処理装置は粒状ろ材１０１と原水供給ポンプ１０２、逆洗水供給ポンプ１０３、ろ材を排出するための開口１０４、ろ材排出管１０５、ろ材回収容器１０６からなり、原水や逆洗水と共に内部の粒状ろ材１０１を開口１０４から排出し、ろ材回収容器１０６内へ回収できるようになっている。
【０００５】
また、整流板を設け、ろ材に流れ込む原水を均一にしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６６９３６４号公報
【特許文献２】特開平９−１０３６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、一般家庭をはじめとした装置の設置スペースが狭い場所で使用する水処理装置において、このような従来の水処理装置は、ろ材排出管を別途設けるスペースの確保が困難であるという観点から利用されにくく、ろ材交換に手間がかかるという課題を有している。
【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、ろ材排出管を別途設けるスペースが必要である従来品よりも少ない設置スペースで使用可能でろ材の交換が容易な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水処理装置であって、前記水処理装置は、井戸または貯水槽から水を吸引して吐出するための電動式ポンプと粒状ろ材を内包したろ過槽と、前記電動式ポンプとろ過槽とを接続する流入配管とろ過槽から浄水を排出する浄水配管とを有し、ろ過槽から逆洗水やろ材を排出する逆洗水排出配管と、前記流入配管の途中にろ過槽への原水の流入経路を切り替えるための切替弁と、前記逆洗水排出配管の末端に逆洗水排出バルブと、前記ろ過槽内部には側面が前記ろ過槽の内壁に密着するよう固定された下部板と、前記下部板の上部に上部板を備え、逆洗時に前記上部板が下部板の上部に密着して、ろ材排出時に前記上部板は下部板の上部に密着せず、前記下部板と前記上部板にはそれぞれ下部板通水孔と上部板通水孔が設けられており、前記下部板と前記上部板が密着する時は前記下部板通水孔の一部と前記上部板通水孔の一部の重ね合わせで逆洗水排出孔が生じる構成とすることを特徴としたものであり、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、水に含まれる濁質成分を除去するための水処理装置であって、前記水処理装置は、井戸または貯水槽から水を吸引して吐出するための電動式ポンプと粒状ろ材を内包したろ過槽と、前記電動式ポンプとろ過槽とを接続する流入配管とろ過槽から浄水を排出する浄水配管とを有し、ろ過槽から逆洗水やろ材を排出する逆洗水排出配管と、前記流入配管の途中にろ過槽への原水の流入経路を切り替えるための切替弁と、前記逆洗水排出配管の末端に逆洗水排出バルブと、前記ろ過槽内部には側面が前記ろ過槽の内壁に密着するよう固定された下部板と、前記下部板の上部に上部板を備え、逆洗時に前記上部板が下部板の上部に密着して、ろ材排出時に前記上部板は下部板の上部に密着せず、前記下部板と前記上部板にはそれぞれ下部板通水孔と上部板通水孔が設けられており、前記下部板と前記上部板が密着する時は前記下部板通水孔の一部と前記上部板通水孔の一部の重ね合わせで逆洗水排出孔が生じる構成としたものであり、これにより、逆洗用のストレーナーとろ材排出配管を別途設ける必要が無く、従来品よりも少ない設置スペースへの設置が可能かつ部材を削減することができる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】（ａ）  本発明の実施の形態１の下部板及び上部板の構成を示す模式図、（ｂ）  本発明の実施の形態１の下部板及び上部板が密着した時の構成を示す模式図
【図３】従来のろ過装置の構成を示す図
【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水処理装置であって、前記水処理装置は、井戸または貯水槽から水を吸引して吐出するための電動式ポンプと粒状ろ材を内包したろ過槽と、前記電動式ポンプとろ過槽とを接続する流入配管とろ過槽から浄水を排出する浄水配管とを有し、
ろ過槽から逆洗水やろ材を排出する逆洗水排出配管と、前記流入配管の途中にろ過槽への原水の流入経路を切り替えるための切替弁と、前記逆洗水排出配管の末端に逆洗水排出バルブと、前記ろ過槽内部には側面が前記ろ過槽の内壁に密着するよう固定された下部板と、前記下部板の上部に上部板を備え、逆洗時に前記上部板が下部板の上部に密着して、ろ材排出時に前記上部板は下部板の上部に密着せず、前記下部板と前記上部板にはそれぞれ下部板通水孔と上部板通水孔が設けられており、前記下部板と前記上部板が密着する時は前記下部板通水孔の一部と前記上部板通水孔の一部の重ね合わせで逆洗水排出孔が生じる構成を有する。これにより、逆洗時のろ材の流出を防ぐと共に、ろ材交換の際には古いろ材の排出が容易にできるため、逆洗用のストレーナーとろ材排出配管を別途設ける必要が無く、従来品よりも少ない設置スペースでの設置が可能かつ部材を削減することができるという効果を奏する。
【００１３】
また、請求項２記載の水処理装置は、下部板通水孔の一部と上部板通水孔の一部の重ね合わせで生じる逆洗水排出孔がスリット形状となる構成を有する。これにより、浄水時には上部板と下部板が整流板の役割も果たすため、浄水運転の際にろ過槽に流入した原水がろ材上部に均一に供給され、別途整流板を設ける必要が無く、部材を削減することが可能となるという効果を奏する。
【００１４】
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。
【００１５】
（実施の形態１）
図１に示すように、水処理装置１は、井戸または貯水槽から水を吸引して吐出するための電動式ポンプ２と粒状ろ材３を内包したろ過槽４とを備え、前記電動式ポンプ２とろ過槽４とを接続する流入配管５と、ろ過槽４から浄水を排出する浄水配管６と、ろ過槽４から逆洗水やろ材を排出する逆洗水排出配管７とを有し、前記流入配管５系内にろ過槽４への原水の流入経路を切り替えるための切替弁８を備え、前記逆洗水排出配管７末端に逆洗水排出バルブ９を有した構成としたものであり、前記逆洗水排出バルブ９を開放することで、逆洗水やろ材を系外へ排出することができる。
【００１６】
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。以下、図１を参照しながら水処理装置１の浄水時の動作について説明する。図１の浄水経路に示すように、水処理装置１は井戸または貯水槽から電動式ポンプ２で原水を吸引する。吸引された原水は流入配管５を通り、上部からろ過槽４へ流入し、粒状ろ材３を通過しろ過された後、浄水配管６より系外へ排出される。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く、洗浄の手法としてはろ過方向と逆の方向に水を流し、ろ材を攪拌させ、ろ材に堆積した汚れを排出する逆洗浄が使われることが一般的である。逆洗浄の方法としては、例えば図１に示すように電動式ポンプ２とろ過槽４の間に切替弁８を配置し流入配管５を分岐させるような構成を用いることで、電動式ポンプ１台でろ過も逆洗も行うことができ、設置面積、コスト双方の面から好ましい。切替弁８を切り替えるには電動式、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。
【００１７】
また、粒状ろ材３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。粒状ろ材３は、粒子径約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、地下水の濁度を低減することを目的としているが、粒状ろ材３に吸着するような表面電位を持つ粒子や、原水中のイオン等の存在状態によっては粒子径約１〜１０マイクロメートルの粒子や色度も除去可能となる。粒状ろ材３には、ろ過砂をはじめ、ペレット状の繊維ろ材等、除去対象物に適したろ材を用いることができる。粒状ろ材３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、粒状ろ材３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。粒状ろ材３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。粒状ろ材３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。粒状ろ材３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。
【００１８】
前記粒状ろ材３を内包するろ過槽４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。ろ過槽４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。ろ過槽４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。ろ過槽４の大きさは、逆洗浄を考慮して粒状ろ材３の総量の約１．５から２．０倍程度の容積を確保できることが好ましい。ろ過槽４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が、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を使用することもできる。
【００１９】
流入配管５及び浄水配管６は、ろ過槽４と同様に十分な耐水性、耐候性を有するものが良く、例えば樹脂、金属などの材質であり、設置や施工性の観点から直管であることが好ましい。
【００２０】
また、逆洗水排出配管７は逆洗水とともにろ材も排出することから、流入配管５および浄水配管６と同様腐食しにくいものがよく、ろ材排出時に詰まりなく系外に排出させるため、使用するろ材の平均粒径の１０倍から２０倍を超える直径を有する直管であることが好ましい。その末端にある逆洗水排出バルブ９は、逆洗やろ材排出の際に流量を調節するためのものであり、逆洗水やろ材の排出を屋外に行う場合もあるため耐水性、耐候性を有する金属や樹脂であることが好ましい。後述するように、本発明では逆洗とろ材の排出を流量によって切り替えることを特徴としており、そのため逆洗水排出バルブ９は、例えばセンサーを付ける等、逆洗時のバルブ位置とろ材排出時のバルブ位置を容易に識別できる構成とすることもできる。
【００２１】
また、図１及び図２に示すように、前記ろ過槽４内部には側面がろ過槽４の内壁に密着するよう固定化された下部板１０と、前記下部板１０の上部に上部板１１を備え、前記上部板１１は逆洗時には下部板１０の上部に密着して、ろ材排出時には下部板１０の上部に密着せず、前記下部板１０と前記上部板１１にはそれぞれ下部板通水孔１２と上部板通水孔１３が設けられており、下部板１０と上部板１１が密着する時は下部板通水孔１２の一部と上部板通水孔１３の一部の重ね合わせで逆洗水排出孔１４が生じる構成である。
下部板１０および上部板１１は水に接するため腐食しにくい材質が良く、ステンレスなどの金属や樹脂などが適している。また、厚みは材質と使用するポンプの出力を考慮し十分な耐久性を有することが要求される。
【００２２】
前記下部板１０は、水温、粒状ろ材３の量や密度、流速などから逆洗展開率を計算し、粒状ろ材３の展開高さよりも上方に設置することで十分に粒状ろ材３の逆洗を行うことができるため、好ましい。また、下部板１０はろ過槽４の内壁に固定されているものであるが、取り外し可能な構造であるとメンテナンス性が向上するため好ましい。なお、その場合は下部板１０とろ過槽４の接地面にパッキンを取り付ける等、水漏れが生じない構造であることがよい。
【００２３】
下部板通水孔１２および上部板通水孔１３はどちらも粒状ろ材３を通過させるのに十分な大きさを有していることが必要であり、好ましくは使用するろ材の平均粒径の１０倍から２０倍程度である。また、逆洗水排出孔１４は粒状ろ材３を通過させない幅であることが望ましいが、狭すぎても内圧が高くなり逆洗に支障を来たすため、逆洗の際に逆洗水のみを排出し、ろ材の排出を低減することができれば良い。砂等の粒状ろ材は無数の粒が塊状となって流動するため、それ自体の粒径よりも大きい孔であっても詰まりが発生し、ろ材の流出を防ぐことは期待でき、具体的にはろ材の平均粒径の３倍から５倍程度のものも使用できる。
【００２４】
下部板１０上部に密接する上部板１１は可動式であり、下方から一定の流量以上の水流が流れると、その時の圧により上方へ可動するよう設計することとする。すなわち、使用するポンプの出力、ろ材の材質や密度、水温などを考慮し、逆洗の際は上部板１１が下部板１０に密着し逆洗水排出孔１４が生じ、ろ材の流出を防ぐが、ろ材排出運転の際は逆洗との流量の差により上部板１１が下部板１０に密着せず、この時ろ材は下部板通水孔１２、上部板通水孔１３を通過し、逆洗水排出配管７を通じて系外へ排出される仕組みとすることで、流量調節のみで容易にろ材を排出する機構を提供する。また、この時の流量調節は前述の逆洗水排出バルブ９を用いて行うことができる。
【００２５】
このような構造とすることで、逆洗機能を有するろ過装置に一般的に使用されろ材の流出を阻止するストレーナーと、ろ材の排出機構とを兼ね備えることができ、部材の削減に貢献するものである。また、ろ材排出配管を別途設ける必要がなく、従来よりも省スペースでの設置が可能でありながら、ろ材排出を容易に行うことができ、一般家庭等設置スペースの狭い場所でも装置の設置を容易にするものである。
【００２６】
なお、図１に示すように新ろ材投入口１５を別途設置することもできる。前記新ろ材投入口１５は下部板１０より下、粒状ろ材３の上面より上位置に設置することで、ろ材交換のためにろ過槽４を開けて下部板１０や上部板１１を取り外す必要がなく、新ろ材の投入をより容易に行うことができるため好ましい。前記新ろ材投入口１５は、例えば開閉式で開口部が手前に開くポケット式の構造にする等、ろ材がろ過槽４の底部へ流入しやすい構造であると良い。また、水漏れを防ぐためにパッキン等で密閉できる構造であることが好ましい。開口部が狭い場合は漏斗等を使用してろ材を投入できるようにすることも可能である。
【００２７】
また、ろ材排出の際に上部板１１がろ過槽４の最上部まで上昇すると、逆洗水排出配管７とろ過槽４の接続部を上部板１１が塞ぎ、ろ材排出の障害となる可能性があるため、図１に示すように、上部板１１の移動範囲を制限する構造のストッパー１６を固定軸１７の上部に設けることもできる。
【００２８】
言うまでもなく、下部板通水孔１２の一部と上部板通水孔１３の一部の重ね合わせにより生じる逆洗水排出孔１４の幅が拡大すると逆洗時のろ材の流出が生じる可能性が増す。これを抑制するため、図２に示すように、下部板１０の中心に、側面に溝を備えた固定軸１７を設け、上部板１１の中心に固定軸１７の溝に嵌るような溝を持つ軸穴１８を設けるなどして、逆洗水排出孔１４の幅が拡大することを抑制することもできる。
【００２９】
また、水処理装置１に浄水方向に水を通水させる場合、下部板１０および上部板１１は逆洗時と同様に密着し、下部板通水孔１２の一部と上部板通水孔１３の一部の重ね合わせにより生じる逆洗水排出孔１４はろ過槽４に流入した原水を粒状ろ材３上に均一に流入させる。そのためには、逆洗水排出孔１４は原水が流入する中心部から外側に向かって幅が広くなるような構成が良く、原水が流入する流量とスリットの数によって適切に設定されることが好ましい。
【００３０】
上記の構成により、下部板１０および上部板１１が整流板の役割も果たすため、ろ材表面に全体的に原水を流入させ、ろ過面積が増加しろ過効率を上げることができ、別途整流板を設置する必要がないため、部材を削減させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明にかかる水処理装置１は、従来品よりも省スペースへの設置と容易なろ材交換が可能であり、かつ必要な部材を削減することができるため、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】
【００３２】
１  水処理装置
２  電動式ポンプ
３  粒状ろ材
４  ろ過槽
５  流入配管
６  浄水配管
７  逆洗水排出配管
８  切替弁
９  逆洗水排出バルブ
１０  下部板
１１  上部板
１２  下部板通水孔
１３  上部板通水孔
１４  逆洗水排出孔
１５  新ろ材投入口
１６  ストッパー
１７  固定軸
１８  軸穴
【図１】
2017042698.tif 000003
【図２】
2017042698.tif 000004
【図３】
2017042698.tif 000005