JP2019037903A - ろ過装置、ろ過方法及びろ過材の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ろ過効率に優れるろ過装置、ろ過方法及びろ過材の洗浄方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のろ過装置１００は、ろ過材収容容器１０と、ろ過材収容容器１０に収容されたろ過材１とを有するろ過装置１００であって、ろ過材１は多孔質に形成された弾性圧縮変形された状態の弾性体であり、ろ過装置１００は、ろ過材収容容器１０に昇降自在に支持され、ろ過材１を弾性圧縮変形可能なピストン機構３０を有する。ピストン機構３０は、ろ過材収容容器１０に対して水密状態を維持したまま昇降自在なロッド３１と、ロッド３１の端部に設けられ、被ろ過水を通すことはできるが、ろ過材１を通すことはできない大きさの第１通水孔３２ｈが設けられた目皿板３２と、を有する。【選択図】 図４

Description

本発明は、ろ過装置、ろ過方法及びろ過材の洗浄方法に関するものである。

従来から、魚介類の循環飼育において、サンゴ片(砂)、カキ殻、親水性セラミック、発泡性ガラス質等、様々な種類のろ過材が用いられている。このようなろ過材は、複数の粒体が集まった集合体として用いられている。
しかしながら、従来のろ過材の集合体は、ろ過材の粒体の形状や大きさに応じて、隣り合うろ過材の粒体同士の間に必要以上の隙間が生じ、被ろ過水がろ過されることなく通過する流路が形成される場合があり、ろ過効率について改良の余地があった。
また、ろ過材を使用して時間が経過するにつれて、ろ過材の粒体の内部に形成された空隙（気孔）に汚れが詰まっていくと、空隙（気孔）が閉塞する場合がある。この場合、ろ過材をろ過装置から取り出して、揉み洗いをしたり、高圧水を吹き付けたりする等の必要があり、ろ過材の閉塞を取り除くためには相応の労力やエネルギーを必要としていた。

特許第３７６９６８０号公報

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、ろ過効率に優れるとともに洗浄し易いろ過装置、ろ過方法及びろ過材の洗浄方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明のろ過装置は、ろ過材収容容器と、前記ろ過材収容容器に収容されたろ過材とを有するろ過装置であって、前記ろ過材は多孔質に形成された弾性圧縮変形された状態の弾性体である。
（２）上記（１）の構成において、前記ろ過装置は、前記ろ過材収容容器に昇降自在に支持され、前記ろ過材を弾性圧縮変形可能なピストン機構を有する。
（３）上記（２）の構成において、前記ピストン機構は、前記ろ過材収容容器に対して水密状態を維持したまま昇降自在なロッドと、前記ロッドの下端部に設けられ、被ろ過水を通すことはできるが、前記ろ過材を通すことはできない大きさの第１通水孔が設けられた目皿板と、を有する。
（４）上記（３）の構成において、前記ろ過装置は、前記ろ過材収容容器内の空間と連通する内腔を有するとともに被螺合部を有するロッド支持部と、前記ロッド支持部と前記ロッドとの間に配置された弾性シールリングと、前記被螺合部と係合する螺合部を有し、前記被螺合部に前記螺合部を螺合して前記弾性シールリングを支圧することで前記ロッドを前記ロッド支持部に対して固定自在な締結部材と、を有する。
（５）上記（１）から（４）のいずれかの構成において、前記ろ過装置は、前記ろ過材収容容器内にエアを噴出するエアブロー機構を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のろ過装置。
（６）上記（５）の構成において、前記エアブロー機構は、エア噴出口が設けられたエア噴出部と、前記エア噴出部に連通し、空気を送出するブロワまたはコンプレッサーと、を有し、前記エア噴出口は、平面視において前記ろ過材収容容器の中央から偏心した位置に設けられる。
（７）本発明のろ過方法は、ろ過材収容容器と、前記ろ過材収容容器に収容されたろ過材とを有するろ過装置に被ろ過水をろ過させるろ過方法であって、前記ろ過材は多孔質に形成された弾性体であり、前記ろ過材収容容器が前記ろ過材を弾性圧縮変形させている状態で、前記被ろ過水をろ過する。
（８）本発明のろ過材の洗浄方法は、ろ過材収容容器と、前記ろ過材収容容器に収容されたろ過材とを有するろ過装置における前記ろ過材を洗浄する洗浄方法であって、前記ろ過材は多孔質に形成された弾性体であり、前記ろ過材収容容器が前記ろ過材を弾性圧縮変形させている状態から弾性圧縮変形させていない状態に戻した後、前記ろ過材を洗浄する。

本発明によれば、ろ過効率に優れるとともに洗浄し易いろ過装置、ろ過方法及びろ過材の洗浄方法を提供できる。

循環飼育システムの全体図である。 ろ過装置の断面図である。 図２におけるＡ矢視断面図である。 ろ過時におけるろ過装置の断面図である。 洗浄時におけるろ過装置の断面図である。 （ａ）は弾性圧縮されたろ過材のモデルを示す図であり、（ｂ）は弾性圧縮が解除されたろ過材のモデルを示す図である。

（実施形態）
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。
なお、以下では、本発明のろ過装置１００を循環飼育システムＳの環水路に適用する例を説明する。ただし、本発明のろ過装置１００は、循環飼育システムＳに限らず、掛け流し方式の飼育システムに適用してもよい。

（循環飼育システム）
図１は、循環飼育システムＳの全体図である。図２は、ろ過装置１００の断面図である。図３は、図２におけるＡ矢視断面図である。
図１に示すように、循環飼育システムＳは、主に、魚介類等の水生生物を飼育するための飼育水槽２００と、飼育水槽２００から排水された流水（被ろ過水、飼育水）を一度受けて小型粒子を含む懸濁物を除去するための泡沫分離装置３００と、泡沫分離装置３００から排水された流水からアンモニア硝化を行うろ過装置１００と、ろ過装置１００から排水された流水を殺菌し、飼育水槽２００に排水する流水殺菌装置４００と、環水路（図１において矢印で示される）に設けられて流水を循環させる動力を供給するポンプＰと、を備え、循環路内で流水を循環させるものである。なお、飼育水槽２００には、適宜、新水を注水し、飼育水槽２００からは、適宜、流水の一部を排水する。

このように、循環飼育システムＳは、少なくとも、飼育水槽２００に対して後述する流入管１２及び流出管２３（図２参照）を介して連通するろ過装置１００を備える。

なお、循環飼育システムＳに通水される被ろ過水は、海水であっても淡水であってもよい。ただし、泡沫分離装置３００は、被ろ過水が海水の場合に適用される。また、流水殺菌装置４００は、オプションであり、循環飼育システムＳにおいて、流水殺菌装置４００がなくてもよい。なお、循環飼育は、飼育水の浄化システムを設置して飼育水を再利用して飼育する手法であって、閉鎖循環飼育（蒸発等以外の飼育水の補充を行わないもの）と半循環飼育（飼育水の一部を再利用する手法で、若干の換水を伴うもの）の２つに分類されるものであり、循環飼育システムＳは、閉鎖循環飼育と半循環飼育の両方を含む概念である。

（ろ過装置）
次に、循環飼育システムＳの環水路に適用されるろ過装置１００を説明する。
図２は、本実施形態に係るろ過装置１００の断面図である。

図２に示すように、ろ過装置１００は、ろ過材収容容器１０と、ろ過材収容容器１０に収容されたろ過材１と、ろ過材収容容器１０内に被ろ過水を給水する流入管１２と、ろ過材収容容器１０内からろ過後に得られるろ過水を排水する流出管２３と、を有する。
なお、本実施形態においては、通水の流れ方向は、図４において矢印で示すように、流入管１２から流出管２３へ向かうもので説明するが、この逆の流れ方向、すなわち、流出管２３から流入管１２へ向かうものであってもよい。
ろ過装置１００は、ろ過材収容容器１０内に、飼育水槽２００の容量に対して所定の割合となる総かさ体積の複数のろ過材１を有する。
ここで、ろ過材１は、多孔質に形成された弾性圧縮変形された状態の弾性体である。
また、ろ過装置１００は、多孔質に形成されたろ過材１を弾性圧縮変形された状態にするため、具体的には、ろ過装置１００を工場の床等の構造物に固定されるベース部材２０と、ろ過材収容容器１０に昇降自在に支持され、ろ過材１を押圧することによって圧縮して弾性変形させることが可能なピストン機構３０を有する。
なお、図２において、ろ過材１は、密度が水より小さいため、浮力を受けて浮上して積み重なっており、ろ過材１の集合体の下端とトラップ板２５との間には余裕がある。

（ろ過材収容容器）
ろ過材収容容器１０は、円筒状の容器本体１１と、容器本体１１の上部に、中央に後述するロッド３１が挿入される挿入孔１３ａが設けられた第１上部フランジ１３を有し、容器本体１１の下部に、中央に容器本体１１の内径と略同径の開口孔１４ａを有する第１下部フランジ１４を有する。第１上部フランジ１３は容器本体１１の上部に、第１下部フランジ１４は容器本体１１の下部に、それぞれ水密状態で溶接等により固定されている。

円筒状の容器本体１１は、流水による水圧に耐え得る剛性を有するものであり、塩化ビニル製であってよく、ろ過材１の汚れ具合等の内部の様子を確認できるようにするために、透明なアクリル製または透明な塩化ビニル製等であってもよい。容器本体１１は、上部に、被ろ過水を給水する流入管１２を有し、流入管１２が配置された位置より上部に、オーバーフローノズル１１ｖを有する。なお、流入管１２及びオーバーフローノズル１１ｖには、それぞれ、流路の開閉を切り替え自在な弁（不図示）が設けられている。オーバーフローノズル１１ｖには、減圧機構（不図示）が設けられている。これにより、ろ過材１の目詰まりによる通水量の低下が始まって容器本体１１の内圧が高まっても、オーバーフローノズル１１ｖが開放されて容器本体１１を減圧でき、容器本体１１の破損を予防できる。

流入管１２は、ろ過装置１００の天井面（第１上部フランジ１３の下面）または近傍に設けられ、流出管２３は、底面（第２下部フランジ２２の上面）近傍に設けられる。流入管１２は、図２、４及び５においては、容器本体１１の側壁に設けられているが、例えば、上蓋１６の上面から立設されてもよい。流入管１２及び流出管２３は、ろ過装置１００の外部における飼育水槽２００と直接的又は間接的に接続され、飼育水槽２００内の被ろ過水をろ過装置１００の内部へと流入させ、ろ過後に得られたろ過水をろ過装置１００の外部へと流出させる機能を有する。

第１上部フランジ１３は、後述する上蓋１６の締結孔１６ｂに対してボルト及びナット等の締結部材（不図示）によって連結するための締結孔１３ｂを有する。

第１下部フランジ１４は、後述するベース部材２０の第２上部フランジ２１の締結孔２１ｂに対してボルト及びナット等の締結部材（不図示）によって連結するための締結孔１４ｂを有する。

ろ過装置１００は、ろ過材収容容器１０の上端部に、中央にロッド３１が挿入される挿通孔１６ａが設けられた上蓋１６を有する。
上蓋１６は、容器本体１１の内部に連通するエア抜き管１６ｃを有する。なお、エア抜き管１６ｃの上端には、着脱自在なキャップまたは弁（不図示）が設けられてもよい。
また、上蓋１６は、ろ過材収容容器１０内の空間と連通し、ロッド３１の外径より大きな内径を有する内腔を有するとともに、例えば雄螺子等の被螺合部１６ｅを有するロッド支持部１６ｄと、ロッド支持部１６ｄとロッド３１との間に配置された弾性シールリング１７と、被螺合部１６ｅと螺合する、例えば雌螺子等の螺合部１８ｄを有し、被螺合部１６ｅに螺合部１８ｄを螺合することによって弾性シールリング１７を支圧することで、ロッド３１をロッド支持部１６ｄに対して固定自在な締結ナット１８と、を有する。

弾性シールリング１７は、ロッド支持部１６ｄ及び締結ナット１８に比べて摩擦係数が高く、弾性係数が低いゴム系の部材であり、弾性を有するので、ロッド支持部１６ｄとロッド３１との間に配置された状態で締結ナット１８によって支圧されると弾性変形し、摩擦力によってロッド３１をその位置に留めるように支持する。また、弾性シールリング１７は、弾性を有するので、締結ナット１８による支圧力がなくなると、弾性変形が元に戻り、摩擦力がなくなってロッド３１が昇降自在となる。よって、ロッド３１を支持する状態と、昇降自在にする状態との切り替えを、繰り返すことができる。

締結ナット１８は、ロッド３１の外径より大きな内径を有する内腔を有するとともに、その内腔の上部に、ロッド支持部１６ｄに螺合した状態において上部に行くにつれて内径が弾性シールリング１７の外径より小さくなるテーパ部を有する。これにより、ロッド支持部１６ｄに締結ナット１８を螺合して締め付けることで、ロッド支持部１６ｄ、締結ナット１８及びロッド３１の三者に挟まれた弾性シールリング１７を内径側（ロッド３１側）に強く支圧でき、ロッド３１を確実にその位置に留めた状態で支持できる。なお、締結ナット１８の内腔の下部には、ロッド支持部１６ｄの被螺合部１６ｅと螺合する雌螺子等の螺合部１８ｄが設けられている。
締結ナット１８は、平面視において、例えば六角形状のような多角形状を有する。これにより、ユーザが締結ナット１８に対して締結トルクを作用させ易くなる。

ベース部材２０は、ベース部材本体２６と、第２上部フランジ２１と、第２下部フランジ２２とを有する。第２上部フランジ２１及び第２下部フランジ２２は、ベース部材本体２６の上端部及び下端部に、それぞれ溶接等の手段によって固定されている。
第２上部フランジ２１は、ろ過材収容容器１０の第１下部フランジ１４に対して、トラップ板２５を介して取り付けられる。
第２下部フランジ２２は、地面や工場の床等の構造物に対して、アンカー（不図示）によって固定される。

また、ベース部材２０は、ろ過材収容容器１０内からろ過後に得られるろ過水を排水する流出管２３と、清掃等のメンテナンス時において、主にろ過材収容容器１０の底部である第２下部フランジ２２の上面に積もるゴミ等を排出する目的で適宜用いられるベント管２４とを有する。

ベント管２４は、流出管２３よりも底面（第２下部フランジ２２の上面）に近いベース部材２０の側面に設けられる。ベント管２４に設けられた弁（不図示）の開閉により、ベント管２４の通水状態が制御される。ベント管２４は、流入管１２と流出管２３とに通水が行われるろ過作業中や、ろ過材１及びろ過材収容容器１０の内部を洗浄する際には、弁により閉じられる。
一方で、洗浄後等には、ベント管２４に設けられた弁は開状態とされ、ベント管２４から洗浄用水が排水される。ろ過材収容容器１０の内部の洗浄時には、流出管２３の内部が汚水によって汚染されることを防止するため、流出管２３に設けられた図示しない弁を閉状態にする等して、流出管２３に洗浄用水が通水されないようにすることが好ましい。

トラップ板２５は、第１下部フランジ１４と第２上部フランジ２１との間に挟まれた状態で配置されている。トラップ板２５と第１下部フランジ１４との間、及び、トラップ板２５と第２上部フランジ２１との間は、いずれも、適宜のシール手段によって水密性が確保されている。
トラップ板２５は、被ろ過水を通すことはできるが、ろ過材１を通すことはできない大きさの第２通水孔２５ｈを複数有する。
トラップ板２５によって、ろ過材１の下方（下流側）への移動がせき止められる。一方、被ろ過水は、トラップ板２５における第２通水孔２５ｈを通り、トラップ板２５よりも下流側に設けられた流出管２３へと到る。

ベース部材２０は、ろ過材収容容器１０内にエアを噴出するエアブロー機構４０（図３参照）を有する。これにより、ろ過材収容容器１０及びろ過材収容容器１０内のろ過材１を噴出されたエアとエアの噴出によって生じた水流の作用によって洗浄できる。
エアブロー機構４０は、図２及び図３に示すように、エア噴出口４１ａが設けられたエア噴出部４１と、エア噴出部４１に連通し、空気を送出するブロワＷと、を有する。なお、ブロワＷに代えてコンプレッサー（エアコンプレッサー）を用いてもよい。

エア噴出部４１は、具体的には、ブロワＷに接続される配管に対して、一端が連通し他端が閉塞される管を並行して複数有する。そして、各管には、エア噴出口４１ａが複数設けられている。各管は、ベース部材本体２６を貫通している。なお、図２は、エア噴出部４１が２つ設けられている場合を示している。エア噴出部４１は、エア噴出口４１ａが設けられた管を複数有するので、単数有する場合と比べて、エア噴出口４１ａからエアを噴出した際に、ろ過材１がろ過材収容容器１０の内部における隅、特に、トラップ板２５の上面の周縁部に堆積することを抑制できる。

エア噴出口４１ａは、平面視においてろ過材収容容器１０の中央から偏心した位置に設けられる。エア噴出口４１ａは、上向きに設けられる。エア噴出口４１ａを中央から偏心した位置に設けることにより、エア噴出口４１ａからエアを噴出させた際に、ろ過材収容容器１０の内部における隅まで行き渡る渦流を作り出すことができ、ろ過材１がろ過材収容容器１０の内部における隅、特に、トラップ板２５の上面の周縁部に堆積することを抑制しつつろ過材１をろ過材収容容器１０の内部で大きく運動させることができ、ろ過材１の集合体を隔たりなく洗浄できる。

（ピストン機構）
ピストン機構３０は、ろ過材収容容器１０に対して水密状態を維持したまま昇降自在なロッド３１と、ロッド３１の下端部に設けられ、被ろ過水を通すことはできるが、ろ過材１を通すことはできない大きさの第１通水孔３２ｈが設けられた目皿板３２と、を有する。
ロッド３１は、少なくともトラップ板２５の上面から締結ナット１８の上面までの長さより長い寸法を有する。ロッド３１は、中空のパイプ状であってよく、中実な棒状であってもよい。これにより、ユーザはロッド３１を直接掴んで、ロッド３１を昇降させたり、押圧力を作用させたりすることができる。ロッド３１は、上蓋１６のロッド支持部１６ｄに対して昇降自在に支持される。
目皿板３２は、全体が平板状であり、容器本体１１の内径よりやや小さい外径を有し、被ろ過水を通すことはできるが、ろ過材１を通すことはできない大きさの第１通水孔３２ｈを複数有する。これにより、ろ過材１の上方（上流側）への移動がせき止められる。一方、被ろ過水は、目皿板３２における第１通水孔３２ｈを通り、目皿板３２よりも下流側に設けられた流出管２３へと到る。そして、ろ過材収容容器１０の内部であって目皿板３２とトラップ板２５との間に収容されたろ過材１の集合体を押圧できる。

（ろ過材）
ろ過材１は、多孔質に形成された弾性体であり、塊状の形状を有し、より具体的には、例えば、１辺が約１ｃｍ又は約２ｃｍ又は約３ｃｍの略立方体形状を有する。そして、複数のろ過材１が、ろ過装置１００のろ過材収容容器１０内に収容される。ここで、ろ過材１は、弾性圧縮変形された状態で用いられ、被ろ過水をろ過する。そして、ろ過材１は、その構造的特徴により、被ろ過水に対して、物理ろ過及び生物ろ過を行う。

ろ過材１は、例えば、ポリビニルアルコール（以下、「ＰＶＡ」と呼ぶ場合がある。）により形成されるものであり、水中に生育する雑菌類及びＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ、水中の粉塵）等の吸着能力が高く、水のろ過機能に優れるものである。なお、ろ過材１は、ポリビニルアルコールを主成分とするものであり、物理ろ過及び硝化細菌による生物ろ過を阻害しない範囲で、不純物が含まれてもよい。

ろ過材１は、ポリビニルアルコール原料の重量に対して、セルロースを３重量％〜１０重量％含むことが好ましい。これにより、ＰＶＡ原料を単体で形成したろ過材１に比べて、ろ過材１の表面に定着した硝化細菌によるアンモニア態窒素から亜硝酸態窒素を経て硝酸態窒素までの硝化が速くなる。３重量％未満であると、硝化が速くなる効果が明白でなくなり、１０重量％超であると、硬質となり、洗浄が困難となったりする場合がある。

ろ過材１は、多孔質に形成された弾性体である。ろ過材１が多孔質であることによって、重量当たりの表面積の割合を上昇させることができ、ろ過材１におけるかさ体積及び重量当たりのろ過処理能力を向上させることができる。また、ろ過材１が弾性体であることによって、ろ過材１は、ピストン機構３０によって圧縮変形させた後であっても、圧縮変形させる前の形状に戻る。よって、ろ過材１が圧縮変形した状態で使用でき、ろ過材１の圧縮変形を解除した状態で洗浄がし易く、ろ過材１を繰り返し使用できる。

ろ過材１の内部及び表面には、空隙Ｔ（気孔）としてセルが形成される。ろ過材１の気孔率は、圧縮変形していない状態において、９０％以上９５％以下である。この範囲であれば、硝化細菌が定着し易いとともに、通水速度を確保できる。ろ過材１の気孔率が９５％よりも大きくなると、被ろ過水のろ過中に、ろ過材１の気孔が目詰まりを起こし、通水速度が低下してしまうことがあるので好ましくない。また、ろ過材１の気孔率が９０％よりも小さいと、かさ体積当たりの表面積の割合が十分ではなく、硝化細菌の定着が促進されず、ろ過材１のろ過処理能力が効果的に発揮されないことがある。ろ過材１の気孔率の測定方法は特に制限されないが、例えば、アルキメデス法を用いて測定することができる。

また、ろ過材１におけるセルの平均径（以下、「平均セル径」と称することがある。）は、圧縮変形していない状態において、１２００μｍ以上１９００μｍ以下であることが好ましい。ろ過材１におけるセルの平均径が１２００μｍよりも小さいと、９０％以上の気孔率を達成することが難しいことがある。ろ過材１におけるセルの平均径が１９００μｍよりも大きくなると、圧縮通水時、被ろ過水のろ過中に、ろ過材１の気孔が圧縮されていることで、目詰まりを起こし、通水速度が低下してしまうことがあるので好ましくない。ろ過材１におけるセルの平均径の測定方法は特に制限されない。例えば、ろ過材１を任意の面で切断することにより現れる切断面において、約２０ｍｍ^２の領域を電子顕微鏡等で観察し、観察視野内に存在する各セルにおける開口部の最大長さを測定し、測定された最大長さを相加平均して得られた平均値を、セルの平均径とすることができる。

ろ過材１は、圧縮変形していない状態において、その単位体積当たりの表面積である比表面積（単位：ｍ^２／ｍ^３）が３０００ｍ^２／ｍ^３以上５０００ｍ^２／ｍ^３以下であることが好ましい。ろ過材１の比表面積が３０００ｍ^２／ｍ^３よりも小さいと、物理ろ過のための表面積が小さくなり、硝化細菌が定着する面積も小さくなるので、被ろ過水をろ過した際に、物理ろ過と生物ろ過とを合わせた総合的なろ過処理能力が効果的に発揮されないことがある。また、ろ過材１の比表面積が５０００ｍ^２／ｍ^３よりも大きいと、ろ過材１の気孔が目詰まりを起こし易くなることがある。ろ過材１の比表面積の測定方法は、特に制限されず、市販されている比表面積測定装置を用いてろ過材１の比表面積を測定することができる。

ろ過材１は、圧縮変形していない状態において、その密度が１．０ｇ／ｃｍ^３よりも小さいことが好ましい。ろ過材１の密度が１．０ｇ／ｃｍ^３以上であると、ろ過材１を収容したろ過材収容容器１０に被ろ過水を通水させる際に、ろ過材１は水中で浮上することなく、ろ過材収容容器１０の底部に堆積される。一方でろ過材１の密度が１．０ｇ／ｃｍ^３よりも小さいと、ろ過材１が水中を浮上し易くなり、洗浄時においてエア噴出による洗浄用水の流れに伴って運動し易くなり、洗浄効率が向上する。また、密度が１．０ｇ／ｃｍ^３よりも小さいろ過材１は、体積当たりの重量が軽く、取扱いに優れる。ろ過材１の密度の下限値は特に制限されないが、ろ過材１の密度は０．０１ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましい。ろ過材１の密度の測定方法は特に制限されず、例えば、ろ過材１の質量及び体積を測定し、質量／体積を計算することによって密度が求められる。

また、ろ過材１は、硝化細菌が表面に定着している状態で、その密度が１．０ｇ／ｃｍ^３よりも小さいことがより好ましい。硝化細菌が表面に定着している状態でのろ過材１の密度が１．０ｇ／ｃｍ^３よりも小さいと、ろ過材１が水中を浮上し易くなり、洗浄時においてエア噴出による洗浄用水の流れに伴って運動し易くなり、洗浄効率が向上する。

なお、ろ過材１の形状及び大きさは、特に制限されない。ろ過材１は、通常、片手で使用可能な程度の大きさを有する塊状体である。ろ過材１の形状の具体例としては、球形状、円柱形状、多角柱形状、円錐台形状、及び多角錐台形状、円錐形状、多角錐形状等が挙げられる。ろ過材１の形状としては、球形状又は多角柱形状であることが特に好ましく、立方体形状であることが最も好ましい。ろ過材１の形状が立方体形状であると、複数のろ過材１同士の間隙を少なくし、ろ過装置１００においてろ過材１を高密度に収容できる。立方体形状であるろ過材１の大きさは、立方体の一辺が０．５ｃｍ以上３．５ｃｍ以下であることが特に好ましい。また、球形状であるろ過材１の大きさは、球の直径が０．５ｃｍ以上３．５ｃｍ以下であることが特に好ましい。球の直径又は立方体の一辺が０．５ｃｍよりも小さいと、ろ過材１を充填した際に、ろ過材１同士の間隙が小さくなりすぎることにより、被ろ過水を通水した際に目詰まりを起こし易くなることがある。また、球の直径又は立方体の一辺が３．５ｃｍよりも大きいと、複数のろ過材１を収容した際に、ろ過材１同士の間隙が大きくなり、ろ過材１同士の間隙を短時間で被ろ過水を通過させる場合において、被ろ過水とろ過材１表面との接触効率が低下することがある。立方体形状であるろ過材１の大きさは、２．０ｃｍ程度であると、洗浄時においてエア噴出による洗浄用水の流れに伴って運動し易くなり、洗浄効率が良好である。

ところで、被ろ過水のろ過効率を上げるため、ろ過材収容容器１０内におけるろ過材１の収容量、並びに、流入管１２及び流出管２３における流水速度は、例えば、ろ過材収容容器１０内を通過する被ろ過水の空間速度を基準にして、適宜調節される。空間速度は、一般に「ＳＶ」と略称されることもある。なお、ＳＶは、単位時間当たりにおいて、ろ過材収容容器１０内に収容されるろ過材１のかさ体積に対し、ろ過される被ろ過水の体積の割合を示す数値である。本実施形態のろ過装置１００は、ＳＶ６０〜９０程度で使用することで最も効果が得られる。

（ろ過方法）
次に、被ろ過水のろ過方法について説明する。
図４は、ろ過時におけるろ過装置１００の断面図である。
（Ａ１）まず、図１に示すように、循環飼育システムＳの環水路に、ろ過装置１００を設置する。この際、図２に示すように、ろ過装置１００において、ろ過材１の集合体を、目皿板３２とトラップ板２５との間に配置する。
（Ａ２）次に、ロッド３１を下方に向けて押し込み、多孔質に形成された弾性体であるろ過材１の集合体を押圧して弾性圧縮変形させる（図４参照）。なお、押圧時にはろ過材収容容器１０内に水がない方が、押圧圧縮がし易い。
この際、弾性圧縮変形させることにより、例えば、ろ過材１の集合体のかさ体積を半分程度（かさ密度を２倍程度）にする。なお、かさ密度は、ある容積の容器にろ過材１の集合体を充填し、その内容積を体積としたときの密度のことであり、内容積は、ろ過材１自身の体積と、ろ過材１内の空隙Ｔ（気孔）の体積と、ろ過材１表面の凹凸部の空間の体積と、隣り合うろ過材１同士の間隙の体積と、ろ過材１と容器の間隙の体積を含むものである。
すると、ろ過材１内の空隙Ｔ（気孔）と、ろ過材１表面の凹凸部の空間と、隣り合うろ過材１同士の間隙と、ろ過材１と容器の間隙がそれぞれ狭まる。これにより、特に、隣り合うろ過材１同士の間隙に必要以上の流路が形成されることが抑制され、つまり、被ろ過水がろ過材１によってろ過されずに通過してしまうことが抑制されるので、ろ過効率が向上する。
（Ａ３）続いて、循環飼育システムＳの環水路に設けられたポンプＰを運転する。なお、ろ過材収容容器１０内へ新水を注水する場合は、気泡がろ過材１に付着滞留しないように流出管２３側より通水し水密状態を作ることが好ましい。
（Ａ４）そして、図４に示すように、ろ過材１の集合体を弾性圧縮変形させた状態で、飼育水槽２００において魚介類等の水生生物を飼育する。

このように、本実施形態に係るろ過方法は、ろ過材収容容器１０と、ろ過材収容容器１０に収容されたろ過材１とを有するろ過装置１００に被ろ過水をろ過させるろ過方法であって、ろ過材１は多孔質に形成された弾性体であり、ろ過材収容容器１０がろ過材１を弾性圧縮変形させている状態で、被ろ過水をろ過するものである。

（ろ過材の洗浄方法）
次に、ろ過材１の洗浄方法について説明する。
図５は、洗浄時におけるろ過装置１００の断面図である。図６（ａ）は弾性圧縮されたろ過材１のモデルを示す図であり、図６（ｂ）は弾性圧縮が解除されたろ過材１のモデルを示す図である。
（Ｂ１）まず、流入管１２に設けられた弁を閉状態にし、ろ過装置１００への被ろ過水の供給を停止する。その後、流出管２３に設けられた弁を閉状態にして、ろ過装置１００の内部の被ろ過水を洗浄のため利用する。エア抜き管１６ｃは大気に開放しておく。なお、ろ過材収容容器１０の内部の水を一旦排水してから、洗浄用水を注水してもよい。
（Ｂ２）次に、図４に示すようなろ過材１の集合体を弾性圧縮変形させている状態から、図５に示すようなろ過材１の集合体を弾性圧縮変形させていない状態に戻るように、ピストン機構３０のロッド３１を掴み、目皿板３２を上昇させる。このようにすることで、目皿板３２の下面とトラップ板２５の上面と容器本体１１の内面とで囲まれた内容積が大きくなり、隣り合うろ過材１同士の間隙の平均が大きくなり、洗浄用水中におけるろ過材１の移動がし易くなる。言い換えると、隣り合うろ過材１同士の間隙の平均が大きくなり、ろ過材１同士の間隙を洗浄用水が通過し易くなる。
（Ｂ３）続いて、エアブロー機構４０のブロワＷを作動させて、エア噴出部４１のエア噴出口４１ａからエアを上方に向けて噴出する。なお、図５において、ろ過装置１００の内部に描かれた白抜矢印は、エアの噴出方向を示し、実線矢印は、洗浄用水の流れ又はろ過材１の運動方向を示す。
（Ｂ４）すると、図５においてろ過装置１００の内部に描かれた実線矢印が示すように、エアの噴出によって洗浄用水に流れが発生し、洗浄用水の流れに伴ってろ過材１が運動する。そして、洗浄用水の流れと運動するろ過材１との摩擦により、ろ過材１に付着した目詰まりの原因となるゴミ等の物質Ｄを効率良く除去できる。よって、ろ過材１を交換することなく、ろ過材１をろ過材収容容器１０から取り出さなくてもろ過材１を簡単に洗浄でき、ろ過効率を向上させることができる。
（Ｂ５）洗浄用水をベント管２４から排水する。

このように、ろ過材収容容器１０がろ過材１を弾性圧縮変形させている状態から弾性圧縮変形させていない状態に戻した後、ろ過材１を洗浄するので、図６（ａ）及び図６（ｂ）においてモデルで示すように、ろ過材１が弾性圧縮変形されている状態（図６（ａ）参照）では狭まっていたろ過材１の内部の空隙Ｔ（気孔）は、弾性圧縮変形が取り除かれて拡がった状態（図６（ｂ）参照）になる。したがって、ろ過材１が弾性圧縮変形されている状態では狭まっていたろ過材１の内部の空隙Ｔ（気孔）に詰まったゴミ等の物質Ｄと、弾性圧縮変形が取り除かれたろ過材１の内部の空隙Ｔ（気孔）との間に隙間Ｚが生じ、洗浄用水がその隙間Ｚに流れ込むことができるようになり、ろ過材１の内部の空隙Ｔ（気孔）に詰まったゴミ等の物質Ｄも除去できるようになる。これは、言い換えると、あらかじめ、ろ過材１を弾性圧縮変形させておくことで、ろ過材１の内部の空隙Ｔ（気孔）を敢えて狭めておくことで、空隙Ｔ（気孔）に詰まるゴミ等の物質Ｄの大きさを制限し、弾性圧縮変形を解除して空隙Ｔ（気孔）を拡げ、詰まったゴミ等の物質Ｄを空隙Ｔ（気孔）から取り除き易くした、ともいえる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明に係るろ過装置１００、ろ過方法及びろ過材１の洗浄方法は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変化が可能である。

本発明のろ過装置１００によれば、ろ過材収容容器１０と、ろ過材収容容器１０に収容されたろ過材１とを有するろ過装置１００であって、ろ過材１は多孔質に形成された弾性圧縮変形された状態の弾性体であるので、被ろ過水をろ過する際には、ろ過材１を弾性圧縮変形させた状態に維持して、ろ過効率を向上させることができ、しかも、ろ過材１を洗浄する際には、ろ過材１を弾性圧縮変形させていない状態に戻して、洗浄効率を上げることができる。

本発明のろ過装置１００によれば、ろ過材収容容器１０と、ろ過材収容容器１０に収容されたろ過材１とを有するろ過装置１００であって、ろ過材１は多孔質に形成された弾性体であり、ろ過装置１００は、ろ過材収容容器１０に昇降自在に支持され、ろ過材１を弾性圧縮変形可能なピストン機構３０を有するので、被ろ過水をろ過する際には、簡単な操作でろ過材１を弾性圧縮変形させた状態に維持して、ろ過効率を向上させることができ、しかも、ろ過材１を洗浄する際には、簡単な操作でろ過材１を弾性圧縮変形させていない状態に戻して、洗浄効率を上げることができる。

本発明のろ過方法によれば、ろ過材収容容器１０と、ろ過材収容容器１０に収容されたろ過材１とを有するろ過装置１００に被ろ過水をろ過させるろ過方法であって、ろ過材１は多孔質に形成された弾性体であり、ろ過材収容容器１０がろ過材１を弾性圧縮変形させている状態で、被ろ過水をろ過するので、被ろ過水をろ過する際には、簡単な操作でろ過材１を弾性圧縮変形させた状態に維持して、ろ過効率を向上させることができ、しかも、ろ過材１を洗浄する際には、簡単な操作でろ過材１を弾性圧縮変形させていない状態に戻して、洗浄効率を上げることができる。

本発明のろ過材１の洗浄方法によれば、ろ過材収容容器１０と、ろ過材収容容器１０収容されたろ過材１とを有するろ過装置１００におけるろ過材１を洗浄する洗浄方法であって、ろ過材１は多孔質に形成された弾性体であり、ろ過材収容容器１０がろ過材１を弾性圧縮変形させている状態から弾性圧縮変形させていない状態に戻した後、ろ過材１を洗浄するので、被ろ過水をろ過する際には、簡単な操作でろ過材１を弾性圧縮変形させた状態に維持して、ろ過効率を向上させることができ、しかも、ろ過材１を洗浄する際には、簡単な操作でろ過材１を弾性圧縮変形させていない状態に戻して、洗浄効率を上げることができる。

１ ろ過材
１０ ろ過材収容容器
１１ 容器本体
１１ｖ オーバーフローノズル
１２ 流入管
１３ 第１上部フランジ
１３ａ 挿入孔
１３ｂ 締結孔
１４ 第１下部フランジ
１４ａ 開口孔
１４ｂ 締結孔
１５ 水位
１６ 上蓋
１６ａ 挿通孔
１６ｂ 締結孔
１６ｃ エア抜き管
１６ｄ ロッド支持部
１６ｅ 被螺合部
１７ 弾性シールリング
１８ 締結ナット
１８ｄ 螺合部
２０ ベース部材
２１ 第２上部フランジ
２１ｂ 締結孔
２２ 第２下部フランジ
２３ 流出管
２４ ベント管
２５ トラップ板
２５ｈ 第２通水孔
２６ ベース部材本体
３０ ピストン機構
３１ ロッド
３２ 目皿板
３２ｈ 第１通水孔
４０ エアブロー機構
４１ エア噴出部
４１ａ エア噴出口
１００ ろ過装置
２００ 飼育水槽
３００ 泡沫分離装置
４００ 流水殺菌装置
Ｄ ゴミ等の物質
Ｐ ポンプ
Ｓ 循環飼育システム
Ｔ 空隙（気孔）
Ｗ ブロワ
Ｚ 隙間

Claims (8)

1. ろ過材収容容器と、前記ろ過材収容容器に収容されたろ過材とを有するろ過装置であって、
   前記ろ過材は多孔質に形成された弾性圧縮変形された状態の弾性体である
   ことを特徴とするろ過装置。
2. 前記ろ過装置は、前記ろ過材収容容器に昇降自在に支持され、前記ろ過材を弾性圧縮変形可能なピストン機構を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のろ過装置。
3. 前記ピストン機構は、
   前記ろ過材収容容器に対して水密状態を維持したまま昇降自在なロッドと、
   前記ロッドの下端部に設けられ、被ろ過水を通すことはできるが、前記ろ過材を通すことはできない大きさの第１通水孔が設けられた目皿板と、を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載のろ過装置。
4. 前記ろ過装置は、
   前記ろ過材収容容器内の空間と連通する内腔を有するとともに被螺合部を有するロッド支持部と、
   前記ロッド支持部と前記ロッドとの間に配置された弾性シールリングと、
   前記被螺合部と係合する螺合部を有し、前記被螺合部に前記螺合部を螺合して前記弾性シールリングを支圧することで前記ロッドを前記ロッド支持部に対して固定自在な締結部材と、を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載のろ過装置。
5. 前記ろ過装置は、前記ろ過材収容容器内にエアを噴出するエアブロー機構を有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のろ過装置。
6. 前記エアブロー機構は、エア噴出口が設けられたエア噴出部と、前記エア噴出部に連通し、空気を送出するブロワまたはコンプレッサーと、を有し、
   前記エア噴出口は、平面視において前記ろ過材収容容器の中央から偏心した位置に設けられる
   ことを特徴とする請求項５に記載のろ過装置。
7. ろ過材収容容器と、前記ろ過材収容容器に収容されたろ過材とを有するろ過装置に被ろ過水をろ過させるろ過方法であって、
   前記ろ過材は多孔質に形成された弾性体であり、
   前記ろ過材収容容器が前記ろ過材を弾性圧縮変形させている状態で、前記被ろ過水をろ過する
   ことを特徴とするろ過方法。
8. ろ過材収容容器と、前記ろ過材収容容器に収容されたろ過材とを有するろ過装置における前記ろ過材を洗浄する洗浄方法であって、
   前記ろ過材は多孔質に形成された弾性体であり、
   前記ろ過材収容容器が前記ろ過材を弾性圧縮変形させている状態から弾性圧縮変形させていない状態に戻した後、前記ろ過材を洗浄する
   ことを特徴とするろ過材の洗浄方法。