JP4676266B2

JP4676266B2 - 逆洗システム

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Publication number: JP4676266B2
Application number: JP2005193974A
Authority: JP
Inventors: 尚行加藤
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2025-07-01
Also published as: JP2007006831A

Description

本発明は、水族館等の水槽内の液体を濾過する濾過装置を逆洗する技術に関するものである。

水族館等の展示用水槽内の海水、淡水等が汚れると水槽内の生物に悪影響を与えるため、展示用水槽と濾過装置との間で液体を循環させて濾過することにより水質を維持している。濾過装置に用いられる濾材はその使用により濾過能力が落ちるため定期的に洗浄する必要がある。濾材の洗浄の方法として天然海水や水道水等を逆洗水として逆洗する方法が知られている（例えば特許文献１）。

特開２００２−３３６６１４号公報

一般に、濾材を逆洗する場合には濾材が占める見掛け体積を数十％膨張させると効率のよい洗浄ができることから、これに対応して逆洗水の流量には濾過装置毎に最も効果的な規定流量が定められている。逆洗水の流量が規定流量よりも少ない場合は、濾材が洗浄されず濾過効率が低下し、逆洗頻度が高くなる。逆に、逆洗水の流量が規定流量よりも多い場合には、粒径の小さい濾材の流出により濾材構成の崩壊を生じ、濾過性能を低下させ、濾材全体を交換することにも繋がる。従って、逆洗水の流量は規定流量に一致させることが望ましいが、その重要性は十分に認識されていない。従来の加圧タンク方式では作業者が所定の逆洗時間の間（例えば、１０〜１５分）、濾過装置への逆洗水の流量を計測する流量計を監視しつつ、手動の流量調整弁を調整し、逆洗水の流量を規定流量に合わせるようにしている。

しかし、逆洗の経過と共に濾過装置内の逆洗水に対する透過抵抗が変化すること、加圧タンクの圧力がON-OFF制御であり、逆洗水を送る圧力がある範囲で変動すること、ポンプの出力が一定に至るまでにはその起動から一定の時間がかかると共に、ポンプの送水能力も使用期間により低下すること等により、逆洗水の流量を規定流量に正確に維持し続けるのは容易ではなく、作業者は逆洗の間、流量調整弁を常時調整し続けても作業者の熟練度で個人差を生じる。

従って、本発明の目的は、逆洗水の流量をより簡易に規定流量に維持し続け、濾過効率の向上と濾材の長寿命化を図ることにある。

本発明によれば、水槽内の液体を濾過する濾過装置内の濾材を逆洗する逆洗システムにおいて、前記濾材を逆洗する逆洗水を貯留する逆洗水貯留槽と、前記逆洗水貯留槽内の逆洗水を前記濾過装置へ圧送する圧送手段と、前記圧送手段から前記濾過装置へ至る配管から分岐し、前記圧送手段からの逆洗水を前記逆洗水貯留槽へ還流するバイパス管と、前記バイパス管を通る前記逆洗水の流量を制御する制御弁と、前記濾過装置へ圧送される前記逆洗水の流量を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に応じて前記制御弁の開度を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする逆洗システムが提供される。

本発明の逆洗システムでは、前記制御弁により前記バイパス管を通る前記逆洗水と、前記配管を通って前記濾過装置へ圧送される前記逆洗水と、の配分が規定され、前記配管を通って前記濾過装置へ圧送される前記逆洗水の流量が調整される。前記バイパス管を設けたことにより、前記濾過装置への前記逆洗水の流量の変動は、前記バイパス管を通る前記逆洗水の変動となって相殺され、前記圧送手段の出力の変動を最小限に抑えられる。従って、前記濾過装置への前記逆洗水の流量をより簡易に規定流量に維持し続け、濾過効率の向上と濾材の長寿命化を図ることができる。また、前記バイパス管を通る前記逆洗水は前記逆洗水貯留槽へ還流されるので、当該逆洗水を無駄に消費することもない。更に逆洗水の流量を規定流量に自動的に維持できる。

また、本発明によれば、水槽内の液体を濾過する濾過装置内の濾材を逆洗する逆洗システムにおいて、前記濾材を逆洗する逆洗水を貯留する逆洗水貯留槽と、前記逆洗水貯留槽内の逆洗水を前記濾過装置へ圧送する圧送手段と、前記圧送手段から前記濾過装置へ至る配管から分岐し、前記圧送手段からの逆洗水を前記逆洗水貯留槽へ還流するバイパス管と、前記バイパス管を通る前記逆洗水の流量を制御する制御弁と、前記水槽内に供給される前記液体を貯留する液体貯留槽と、前記圧送手段と前記液体貯留槽との間での前記液体の流通を切替える弁と、前記圧送手段と前記水槽との間での前記液体の流通を切替える弁と、を備えたことを特徴とする逆洗システムが提供される。
本発明の逆洗システムでは、前記制御弁により前記バイパス管を通る前記逆洗水と、前記配管を通って前記濾過装置へ圧送される前記逆洗水と、の配分が規定され、前記配管を通って前記濾過装置へ圧送される前記逆洗水の流量が調整される。前記バイパス管を設けたことにより、前記濾過装置への前記逆洗水の流量の変動は、前記バイパス管を通る前記逆洗水の変動となって相殺され、前記圧送手段の出力の変動を最小限に抑えられる。従って、前記濾過装置への前記逆洗水の流量をより簡易に規定流量に維持し続け、濾過効率の向上と濾材の長寿命化を図ることができる。また、前記バイパス管を通る前記逆洗水は前記逆洗水貯留槽へ還流されるので、当該逆洗水を無駄に消費することもない。更に、逆洗に用いる前記圧送手段を、前記液体貯留槽から前記水槽へ前記液体を移送する手段としても兼用できる。

以上述べた通り、本発明によれば、逆洗水の流量をより簡易に規定流量に維持し続け、濾過効率の向上と濾材の長寿命化を図ることができる。また、請求項１に係る本発明では逆洗水の流量を規定流量に自動的に維持でき、請求項２に係る本発明では逆洗に用いる圧送手段を、液体貯留槽から水槽へ液体を移送する手段としても兼用できる。

＜システムの構成＞
図１は本発明の一実施形態に係る逆洗システムＡを用いた展示用水槽設備のシステム図である。本実施形態では逆洗システムＡを水族館等の展示用水槽設備に適用した例を挙げるが本発明の逆洗システムは他の水槽設備においても適用可能である。

展示用水槽設備は、複数の展示用水槽１００ａ乃至１００ｃ（以下、総称する時は展示用水槽１００という。）と、各展示用水槽１００毎に設けられ、展示用水槽１００内の海水、淡水等の液体を濾過する濾材を内蔵した濾過装置１０１ａ乃至１０１ｂ（以下、総称する時は濾過装置１０１という。）と、を備える。

各展示用水槽１００と各濾過装置１０１との間の配管にはポンプ１０２ａ乃至１０２ｃが配設されており、後述するように通常運転時にはポンプ１０２ａ乃至１０２ｃの作動により各展示用水槽１００と各濾過装置１０１との間で展示用水槽１００内の液体を循環させて濾過装置１０１にて濾過し、展示用水槽１００内の液体の水質を所定の水質に維持する。補給液貯留槽１０３は各展示用水槽１００内の液体の補給液を貯留する水槽である。補給液貯留槽１０３内の補給液は移送用のポンプ１０４により高置水槽１０５へ移送され、各展示用水槽１００へ供給されることになる。

逆洗システムＡは、濾過装置１０１内の濾材を逆洗する海水、淡水等の逆洗水を貯留する逆洗水貯留槽１０と、逆洗水貯留槽１０内の逆洗水を濾過装置１０１へ圧送する圧送手段である逆洗ポンプ２０ａ及び２０ｂ（以下、総称する時は逆洗ポンプ２０という。）と、逆洗ポンプ２０から濾過装置１０１へ至る配管３０から分岐し、逆洗ポンプ２０からの逆洗水を逆洗水貯留槽１０へ還流するバイパス管３１と、バイパス管３１を通る逆洗水の流量を制御する流量制御弁４０と、を備える。

本実施形態において逆洗ポンプ２０は複数（ここでは２基）配設されており、逆洗時には各濾過装置１０１に個別に要求される規定流量に応じて、いずれか一方、又は、双方が作動される。また、本実施形態では逆洗ポンプ２０ａを補給液の移送用のポンプ１０４の予備のポンプとしても併用しており、逆洗ポンプ２０ａと補給液貯留槽１０３との間、及び、逆洗ポンプ２０ａとポンプ１０４から高置水槽１０５へ至る配管との間、には、破線で示す配管が設けられており、これらの各配管の途中には補給液の流通を切替える制御弁４４ａ及び４４ｂ（以下、総称する時は制御弁４４という。）が配設されている。流量制御弁４０は本実施形態の場合、バイパス管３１の途中に配設されており、その開度が制御されて配管３０からバイパス管３１へ流れる逆洗水の流量を調整する。

配管３０のバイパス管３１との分岐点よりも上流側には、逆洗ポンプ２０から配管３０内を流れて濾過装置１０１へ圧送される逆洗水の流量を検知する流量センサ５０が配設されている。流量センサ５０は例えば積算流量計であり、特に超音波流量計を採用できる。本実施形態では、流量センサ５０に検知された逆洗水の流量を濾過装置１０１を流れる逆洗水の流量とみなしてこれを調整する。

各濾過装置１０１へ至る配管３０の途中には、各濾過装置１０１に対応してそれぞれ制御弁４１ａ乃至４１ｃ（以下、総称する時は制御弁４１という。）が配設されている。本実施形態の逆洗システムＡでは、各濾過装置１０１の逆洗を個別に行なうものであり、制御弁４１ａ乃至４１ｃは逆洗する濾過装置１０１への逆洗水の供給を切替えるための制御弁である。

各制御弁４１と各濾過装置１０１との間には３方向制御弁４２ａ乃至４２ｃ（以下、総称する時は３方向制御弁４２という。）が配設されている。各３方向制御弁４２は、流路Ｘ１−Ｘ２間、流路Ｘ１−Ｘ３間、流路Ｘ２−Ｘ３間のいずれかの接続関係に選択的に切替える。各濾過装置１０１と各ポンプ１０２との間にも３方向制御弁４３ａ乃至４３ｃ（以下、総称する時は３方向制御弁４３という。）が配設されている。各３方向制御弁４３は、流路Ｙ１−Ｙ２間、流路Ｙ１−Ｙ３間、流路Ｙ２−Ｙ３間のいずれかの接続関係に選択的に切替える。

次に、展示用水槽設備の制御部の構成について説明する。図２は図１の展示用水槽設備の制御系のブロック図である。制御盤６０は補給液貯留槽１０３や逆洗水貯留槽１０の設置エリア等に配設され、ＣＰＵ６１と、ＲＡＭ６２と、ＲＯＭ６３とを備える。ＲＯＭ６３には展示用水槽設備の制御プログラム等が格納され、特に後述する逆洗時の制御プログラム等が格納される。ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３は他の記憶手段も採用可能である。ＣＰＵ６１には入力インターフェース（Ｉ／Ｆ）６４が接続されており、入力Ｉ／Ｆ６４には操作パネル６５、流量センサ５０が接続されている。操作パネル６５は操作者が制御盤６０に対する各種の命令を行なうための操作を受け付ける。流量センサ５０の検知結果は入力Ｉ／Ｆ６４を介してＣＰＵ６１が取得する。

ＣＰＵ６１には出力Ｉ／Ｆ６６が接続されており、出力Ｉ／Ｆ６６に接続されている、表示器６７、ポンプ２０、１０２、１０４、制御弁４０乃至４４にそれぞれ制御命令を出力し、これらは制御命令に従って動作する。ＣＰＵ６１には通信Ｉ／Ｆ６８が接続されており、コンピュータ７０とのデータ通信を行なう。コンピュータ７０は制御盤６０に対して、各種設定、逆洗システムＡの動作指示、逆洗システムＡを含む展示用水槽設備全体の状態表示等を行なう。

＜システムの動作＞
＜展示用水槽設備の通常運転＞
図３は展示用水槽設備の通常運転時の動作説明図である。通常運転時にはポンプ１０４を作動して補給液貯留槽１０３内の補給液が高置水槽１０５へ圧送し、高置水槽１から補給液が必要に応じて各展示用水槽１００に供給される。また、各展示用水槽１００と各濾過装置１０１との間で展示用水槽１００内の液体を循環させる。このため、制御盤６０は３方向制御弁４２を流路Ｘ１とＸ２とが接続されるように、また、３方向制御弁４３ａを流路Ｙ１とＹ２とが接続されるように、それぞれ切替える。制御盤６０が各ポンプ１０２を作動させることにより、展示用水槽１００からの液体は図３の矢印の方向に移送され、各濾過装置１０１で濾過されて展示用水槽１００へ還流する。

＜濾過装置の逆洗＞
次に、逆洗時における動作について説明する。図４は逆洗時にＣＰＵ６１が実行する処理のフローチャート、図５及び図６は逆洗システムＡの動作説明図である。濾過装置１０１の逆洗は制御盤６０の操作パネル６５から指示することにより、または、コンピュータ７０から指示することにより実行される。図４を参照して、Ｓ１では初期設定を行なう。ここでは、濾過装置１０１ａ乃至１０１ｃのうち、逆洗する濾過装置を特定する。また、その濾過装置１００の規定流量の設定を行なう。更に、設定した規定流量に対応した逆洗水の圧送が可能なように、作動させる逆洗ポンプ２０の数を設定する。ここでは濾過装置１０１ａを逆洗する場合を想定し、また、逆洗ポンプ２０ａ及び２０ｂはいずれも作動する場合を想定する。

Ｓ２では制御弁４０乃至４３をＳ１の初期設定に応じてセットする。本実施形態の場合、まず、流量制御弁４０は開度を全開にする。制御弁４１はいずれも閉じる。３方向制御弁４２は、逆洗する濾過装置１００ａに対応するもの（４２ａ）について、流路Ｘ２とＸ３とが接続されるように、３方向制御弁４３は、逆洗する濾過装置１００ａに対応するもの（４３ａ）について、流路Ｙ１とＹ３とが接続されるように、それぞれ切替える。

Ｓ３では逆洗ポンプ２０を作動させる。図５はこの時の動作態様を示す。流量制御弁４０の開度が全開で、制御弁４１ａが閉じているので、逆洗ポンプ２０から圧送される逆洗水は全てバイパス管３１を通過して逆洗水貯留槽１０へ還流する。これはポンプ２０が起動してその出力が安定するまでは濾過装置１００ａに逆洗水を供給しない趣旨である。

図４に戻り、Ｓ４では一定時間が経過したか否かを判定する。この一定時間としてはポンプ２０の出力が安定するのに十分な時間が設定される。一定時間が経過するとＳ５へ進む。Ｓ５では制御弁をセットする。ここでは、制御弁４１ａを開けると共に、流量制御弁４０の開度を一定量閉じる。これにより逆洗水が濾過装置１００ａへ供給され始める。Ｓ６では流量センサ５０の検知結果を取得し、バイパス管３１の分岐点よりも上流側の配管３０内を流れる逆洗水の流量をチェックする。

Ｓ７ではＳ６の検知結果と、Ｓ１で設定した規定流量とを比較し、流量制御弁４０の開度を調整する。つまり、Ｓ６の検知結果に基づく逆洗水の流量が規定流量よりも多ければ開度を開く方向に調整し、逆に少なければ閉じる方向に調整する。これにより、濾過装置１００ａを流れる逆洗水の流量を規定流量に調整できる。図６は濾過装置１００ａへ逆洗水を供給し、その濾材を逆洗している態様を示す。逆洗水貯留槽１０からポンプ２０により圧送される逆洗水は、その一部がバイパス管３１を通って逆洗水貯留槽１０へ還流され、残りが制御弁４１ａ及び３方向制御弁４２ａを通過して濾過装置１００ａへ供給される。濾過装置１００ａを通過した逆洗水は３方向制御弁４３ａを通過して排水路（流路Ｙ３）へ排水される。排水は例えば規定の処理が施されて下水へ放流される。

図４に戻り、Ｓ８では一定時間が経過したか否かを判定する。この一定時間は逆洗時間に応じて設定され、例えば、Ｓ５の処理後を起点として計時される。該当する場合はＳ９へ進み、該当しない場合はＳ６へ戻って上述した処理を実行する。これにより逆洗時間中、濾過装置１００ａを流れる逆洗水の流量が規定流量に維持される。

Ｓ９では終了処理を行なう。ここでは、制御弁４１ａを閉じ、流量制御弁４０の開度を全開にし、ポンプ２０の作動を停止する。以上により濾過装置１００ａの逆洗が終了する。

＜通常運転時におけるポンプ１０４の故障対応＞
通常運転時においてポンプ１０４に故障が生じて補給液貯留槽１０３から高置水槽１０５への補給水の供給ができなくなった場合、逆洗ポンプ２０ａを用いて移送する。図７はポンプ１０４の故障時の動作説明図である。制御弁４４ａ及び４４ｂを開き、逆洗ポンプ２０ａを作動させる。これにより補給液貯留槽１０３内の補給液が逆洗ポンプ２０ａにより圧送されて高置水槽１０５へ供給され、ポンプ１０４の故障に対応できる。なお、図７において破線で示した配管には、逆止弁が設けられているが図示していない。

＜システムの効果＞
本実施形態の逆洗システムＡでは、流量制御弁４０によりバイパス管３１を通る逆洗水と、配管３０を通って濾過装置１０１へ圧送される逆洗水と、の配分が規定され、濾過装置１０１へ圧送される逆洗水の流量が調整される。バイパス管３１を設けたことにより、濾過装置１０１への逆洗水の流量の変動は、バイパス管３１を通る逆洗水の変動となって相殺される。このため、逆洗ポンプ２０の出力の変動を最小限に抑えられ、常時一定出力とすることができる。

従って、濾過装置１０１への逆洗水の流量をより簡易に規定流量に維持できる。また、バイパス管３１を通る逆洗水は逆洗水貯留槽１０へ還流されるので、当該逆洗水を無駄に消費することもない。更に、逆洗時の初期においては、逆洗ポンプ２０から圧送される逆洗水を全てバイパス管３１を経由して逆洗水貯留槽１０へ戻すことにより、逆洗ポンプ２０の起動時間を確保すると共に、濾過装置１０１に対して、当初から略規定流量にて逆洗水を供給し、濾材の逆洗をすることができる。

また、制御盤６０により、流量センサ５０の検知結果に応じて流量制御弁４０の開度を自動調整することで、逆洗水の流量を規定流量に自動的に維持でき、作業者の負担が軽減できる。

また、逆洗に用いる逆洗ポンプ２０ａを、補充液貯留槽１０３から高置水槽１０５を介して展示用水槽１００へ補充液を移送する手段としても兼用でき機械室の省スペース化、コスト低減が図れる。

本発明の一実施形態に係る逆洗システムＡを用いた展示用水槽設備のシステム図である。図１の展示用水槽設備の制御系のブロック図である。図３は展示用水槽設備の通常運転時の動作説明図である。逆洗時にＣＰＵ６１が実行する処理のフローチャートである。逆洗システムＡの動作説明図である。逆洗システムＡの動作説明図である。ポンプ１０４の故障時の動作説明図である。

符号の説明

Ａ逆洗システム
２０ａ、２０ｂ逆洗ポンプ
３１バイパス管
４０流量制御弁
５０流量センサ
１００ａ〜１００ｃ展示用水槽
１０１ａ〜１０１ｃ濾過装置

Claims

水槽内の液体を濾過する濾過装置内の濾材を逆洗する逆洗システムにおいて、
前記濾材を逆洗する逆洗水を貯留する逆洗水貯留槽と、
前記逆洗水貯留槽内の逆洗水を前記濾過装置へ圧送する圧送手段と、
前記圧送手段から前記濾過装置へ至る配管から分岐し、前記圧送手段からの逆洗水を前記逆洗水貯留槽へ還流するバイパス管と、
前記バイパス管を通る前記逆洗水の流量を制御する制御弁と、
前記濾過装置へ圧送される前記逆洗水の流量を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に応じて前記制御弁の開度を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする逆洗システム。
水槽内の液体を濾過する濾過装置内の濾材を逆洗する逆洗システムにおいて、
前記濾材を逆洗する逆洗水を貯留する逆洗水貯留槽と、
前記逆洗水貯留槽内の逆洗水を前記濾過装置へ圧送する圧送手段と、
前記圧送手段から前記濾過装置へ至る配管から分岐し、前記圧送手段からの逆洗水を前記逆洗水貯留槽へ還流するバイパス管と、
前記バイパス管を通る前記逆洗水の流量を制御する制御弁と、
前記水槽内に供給される前記液体を貯留する液体貯留槽と、
前記圧送手段と前記液体貯留槽との間での前記液体の流通を切替える弁と、
前記圧送手段と前記水槽との間での前記液体の流通を切替える弁と、
を備えたことを特徴とする逆洗システム。