JPH0952004A - 水質浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 目詰りの進行速度に合わせて最適な洗浄間隔
を得ることができる水質浄化装置を提供する。 【解決手段】 フィルタの内部空間部に連通された揚水
管を介して該内部空間部から水を汲み出すことにより実
部に外側から内部空間部側への水流を発生させるポンプ
５３と、該ポンプ５３に電力を供給する電源５４と、フ
ィルタの実部を洗浄する洗浄手段５５と、ポンプ５４の
消費電力を検出し、該消費電力が予め定められた所定値
より高い場合に洗浄手段５５によりフィルタの実部を洗
浄させる制御手段５０とを具備し、フィルタの実部の目
詰りの度合いに相関するポンプ５４の消費電力に応じて
洗浄を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば湖沼、池、
ダム、溜池、貯水池、河川、用水路、堀、運河、水槽等
において水を浄化する水質浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】湖沼、池、ダム、溜池、貯水池、河川、
用水路、堀、運河、水槽等の浄化対象において、水質汚
染対策として水を浄化する水質浄化装置を設置すること
が行われている。このような水質浄化装置として、実部
と内部空間部とを有し水面下に配置されるフィルタと、
該フィルタの内部空間部に連通された揚水管を介して該
内部空間部から水を汲み出すことにより実部に外側から
内部空間部側への水流を発生させるポンプとを有し、ポ
ンプにより生じる水流で水をフィルタの実部に強制的に
通過させ浄化するものが考えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記水質浄
化装置においては、長期間浄化処理を行うとフィルタの
実部に目詰りを生じてしまうという問題が生じる。この
ため、前記フィルタの実部を洗浄する洗浄手段を設け
て、一定時間毎に該洗浄手段により洗浄を行うことが考
えられている。しかしながら、浄化対象の汚れの度合い
によって目詰りの進行速度は異なることになるため、一
定時間毎に洗浄を行うのでは、洗浄間隔が短すぎたりあ
るいは逆に長すぎたりと、最適な間隔で行うことができ
ないという問題の発生が予想された。したがって、本発
明の目的は、目詰りの進行速度に合わせて最適な洗浄間
隔を得ることができる水質浄化装置を提供することであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の水質浄化装置は、実部と内
部空間部とを有し水面下に配置されるフィルタと、該フ
ィルタの前記内部空間部に連通された揚水管を介して該
内部空間部から水を汲み出すことにより前記実部に外側
から前記内部空間部側への水流を発生させるポンプと、
該ポンプに電力を供給する電源と、前記フィルタの実部
を洗浄する洗浄手段と、前記ポンプの消費電力を検出
し、該消費電力が予め定められた所定値より高い場合に
前記洗浄手段により前記フィルタの実部を洗浄させる制
御手段と、を具備することを特徴としている。これによ
り、制御手段が、ポンプの消費電力が予め定められた所
定値より高い場合に洗浄手段によりフィルタの実部を洗
浄させることになり、よって、フィルタの実部の目詰り
の度合いに相関するポンプの消費電力に応じて洗浄を行
うことになる。

【０００５】本発明の請求項２記載の水質浄化装置は、
請求項１記載のものに関して、前記電源は、直流電力を
交流電力に変換するインバータを用いてなるもので、前
記制御手段は、前記インバータのパルス幅変調制御信号
のパルス幅が予め定められた所定幅より大きい場合に、
消費電力が予め定められた所定値より高いと判定して前
記洗浄手段により前記フィルタの実部を洗浄させること
を特徴としている。これにより、フィルタの実部の目詰
りの度合いに相関するポンプの消費電力をインバータの
パルス幅変調制御信号のパルス幅で検出するため、検出
が容易かつ確実となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の水質浄化装置の実施の形
態を図面を参照して以下に説明する。まず、図１におい
て符号１１で示すものが水質浄化装置である。この水質
浄化装置１１は、池あるいは湖沼等の浄化対象１２に浮
遊されて用いられるもので、水に浮せるためのフロート
１３と、フロート１３の下側に着脱自在に支持されて水
面１２ａ下に配置されるフィルタカートリッジ（フィル
タ）１４と、フロート１３の上側に固定されて水面１２
ａ上に配置されるコントロールボックス１５と、該コン
トロールボックス１５の上面に配置された太陽電池１６
とを有している。

【０００７】フィルタカートリッジ１４は、略円筒状を
なすもので、フロート１３で水面１２ａ下に吊られた状
態において軸線が鉛直方向に沿わされるようになってい
る。そして、円筒状に形成されるとともに多数の集水孔
１８が全面に形成された外円筒部１９と、該外円筒部１
９の内側に同軸状に配置されるとともに多数の流入孔２
１が全面に形成された内円筒部２２と、内円筒部２２よ
り小径の取付孔２４が形成されるとともに外円筒部１９
および内円筒部２２の上端面に外円筒部１９と内円筒部
２２との間の隙間の上方向の開口を閉塞するよう固定さ
れた有孔円板状の閉塞部材２５と、外円筒部１９および
内円筒部２２の下端面にこれらのすべての下方向の開口
を閉塞するよう固定された円板状の閉塞部材２７とを有
している。

【０００８】そして、閉塞部材２５，２７で閉塞される
外円筒部１９と内円筒部２２との間の隙間には、集水孔
１８および流入孔２１より径大の木炭等の濾過材が充填
されしかも有機物を分解する好気性の微生物が担持され
て処理層（実部）３０が形成されている。上側の閉塞部
材２５の取付孔２４には、閉塞部材２５，２７および内
円筒部２２で画成される内部空間部３１内に延在する円
筒状の揚水管３３が、内円筒部２２と同軸をなしかつそ
の外周面が内円筒部２２の内周面と所定の間隔をあけた
状態で嵌合固定されており、これにより、内部空間部３
１は処理層３０または揚水管３３を介する以外での外部
への連通が不可とされている。

【０００９】揚水管３３は、内部空間部３１内における
閉塞部材２７の若干上側位置に下端開口部３４を開口さ
せており、上端開口部３５を、フィルタカートリッジ１
４とフロート１３との間の外部に開口する隙間に連通す
るよう閉塞部材２５から上方向に開口させている。揚水
管３３には、円筒状のエア排出管３７が隙間をもって挿
通されており、該エア噴出管３７は、下端開口の排出口
３８が揚水管３３内において下端開口部３４より若干上
側の中間所定位置に位置され、上部側が揚水管３３より
上方に延出されコントロールボックス１５に導かれた状
態で設けられている。

【００１０】閉塞部材２７の上面位置には、円筒状のエ
ア噴出管４０が先端側を該上面に沿わせて設けられてい
る。このエア噴出管４０には、その内部を外部に連通さ
せるエア噴出孔４１が、処理層３０の下端位置すなわち
外円筒部１９と内円筒部２２との間に複数形成されてい
る。このエア噴出管４０は、基端側がコントロールボッ
クス１５に連結されている。なお、エア噴出管４０を外
円筒部１９と内円筒部２２との間の閉塞部材２７の上面
位置で一つまたは複数の輪状に形成し、その円周方向に
エア噴出孔４１を複数形成するようにしてもよい。

【００１１】コントロールボックス１５内には、図２に
示すように、リレースイッチ４４と、太陽電池１６に該
リレースイッチ４４を介して接続されてその電力を蓄電
可能なバッテリ４５と、リレースイッチ４６と、該リレ
ースイッチ４６を介して太陽電池１６およびバッテリ４
５に接続されこれらから供給された直流電力を交流電力
に変換するインバータ４７と、このインバータ４７で変
換された交流電力で駆動される空気圧縮機４８と、空気
圧縮機４８のエア吐出側を、エア排出管３７のみに連通
させる状態とエア噴出管４０のみに連通させる状態とに
選択的に切り換え可能な三方切換弁４９と、リレースイ
ッチ４４，４６のＯＮ・ＯＦＦの切り換えおよび三方切
換弁４９の切り換えを制御するコントローラ（制御手
段）５０とが設けられている。なお、揚水管３３とエア
排出管３７と空気圧縮機４８とがポンプ５３を、エア噴
出管４０と空気圧縮機４８とが洗浄手段５５を、太陽電
池１６、バッテリ４５、リレースイッチ４４，４６およ
びインバータ４７が電源５４を、それぞれ構成してい
る。

【００１２】インバータ４７は、図３に示すように、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ５８とＤＣ−ＡＣコンバータ５９と
で構成されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ５８は、図４
に示すような、制御用電磁コイル６１、ダイオード６
２、コンデンサ６３およびスイッチング素子６４で構成
されるもので、コントローラ５０によってスイッチング
素子６４をＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）することに
より、一定電圧を得るようになっている。コントローラ
５０には、図５に示すような、上記スイッチング素子６
４へのＰＷＭ制御信号（パルス幅変調制御信号）のパル
ス幅が予め定められた所定幅より大きくなるとこれを検
出する検出回路６６が設けられている。

【００１３】検出回路６６は、ＰＷＭ制御信号のパルス
が入力されると一定幅のパルスを出力するワンショット
マルチバイブレータ６７と、該ワンショットマルチバイ
ブレータ６７のパルスとＰＷＭ制御信号のパルスとが入
力されるＯＲ回路６８と、該ＯＲ回路６８の出力パルス
とワンショットマルチバイブレータ６７のパルスが入力
されるＥｘ−ＯＲ回路６９とで構成されるもので、ＰＷ
Ｍ制御信号のパルス幅がワンショットマルチバイブレー
タ６７のパルス幅より大きくなるとＥｘ−ＯＲ回路６９
がＯＮ信号（目詰り信号）を出力する。そして、コント
ローラ５０は、Ｅｘ−ＯＲ回路６９からＯＮ信号が出力
されている状態においては、三方切換弁４９により空気
圧縮機４８のエア吐出側をエア噴出管４０にのみに連通
させる状態とし、前記ＯＮ信号が出力が停止されている
状態においては、三方切換弁４９により空気圧縮機４８
のエア吐出側をエア排出管３７にのみに連通させる状態
とする。

【００１４】なお、インバータ４７のＰＷＭ制御信号の
パルス幅は、ポンプ５３の消費電力に、該消費電力が大
きくなると大きくなる方向に略比例的に相関するもので
あり、また、ポンプ５３の消費電力は、フィルタカート
リッジ１４の圧力損失によるポンプ５３の圧力低下に、
ポンプ５３の圧力低下が大きくなると大きくなる方向に
略比例的に相関するものであり（図６参照）、さらに、
フィルタカートリッジ１４の圧力損失によるポンプ５３
の圧力低下は、処理層３０の目詰りの度合いに、目詰り
の度合いが大きいほど低下する方向に相関するものであ
るため、パルス幅が処理層３０の目詰り度合いに相関す
ることになる。よって、インバータ４７のＰＷＭ制御信
号のパルス幅が予め定められた所定幅より大きくなるこ
とを検出することでポンプ５３の消費電力が予め定めら
れた所定値より大きくなり、結果として処理層３０の目
詰りの度合いが大きいことを検出する。

【００１５】次に、上記水質浄化装置１１の作動を以下
に説明する。太陽電池１６とバッテリ４５とを有する電
源５４からコントロールボックス１５内の空気圧縮機４
８に給電がなされ該空気圧縮機４８が運転されると、処
理層３０に目詰りが生じていない状態（Ｅｘ−ＯＲ回路
６９からＯＮ信号が出力されていない状態）において、
コントローラ５０は、三方切換弁４９により空気圧縮機
４８のエア吐出側をエア排出管３７にのみに連通させて
おり、よって、エア排出管３７に所定量のエアが供給さ
れる。すると、供給されたエアがエア排出管３７のエア
排出口３８から噴出され、気泡となって、揚水管３３内
で下から上へ移動し、よって、揚水管３３内に上方への
水流が生じて、揚水管３３の下端開口部３４から内部空
間部３１内の水が汲み上げられ上部開口部３５から外部
に排出される。

【００１６】これにより、強制的にフィルタカートリッ
ジ１４の側部外側の水すなわち特にアオコ等の藻類を多
く含む水面１２ａ近傍の水が、外円筒部１９の集水孔１
８から処理層３０に至り該処理層３０を半径方向内方に
通過して内円筒部２２の流入孔２１から内部空間部３１
に至る。そして、上記処理層３０通過時に、処理層３０
を構成する濾過材に、アオコ等の藻類や有機質浮遊物
質、溶解性有機物質等が吸着されることで水が浄化され
る。ここで、濾過材に吸着された上記物質等は、該濾過
材に担持された好気性微生物により分解される。このよ
うにして、処理層３０で浄化された水が揚水管３３から
外部に再び排出され、このような水の環流で浄化対象１
２が浄化される。

【００１７】そして、上記のような浄化処理中に、コン
トローラ５０は、常に検出回路６６のＥｘ−ＯＲ回路６
９からのＯＮ信号の出力を監視しており、処理層３０の
目詰りの度合いが大きくなってポンプ５３の消費電力が
予め定められた所定値より大きくなりインバータ４７の
ＰＷＭ制御信号のパルス幅が予め定められた所定幅より
大きくなってＥｘ−ＯＲ回路６９からＯＮ信号が出力さ
れると、三方切換弁４９を切り換えて空気圧縮機４８の
エア吐出側をエア噴出管４０にのみに連通させ、よっ
て、エア噴出管４０にエアが供給される。これにより、
処理層３０の下端部に設けられたエア噴出管４０のエア
噴出孔４１からエアが噴出されることになり、該エア
は、気泡となって、処理層３０内を主として上方に移動
する。この気泡の移動による衝撃等で、処理層３０を構
成する濾過材に振動が生じて付着したゴミが剥離等さ
れ、該ゴミが気泡の移動で生じる水流で処理層３０の外
部に運搬される。このようにして処理層３０内に溜まっ
たゴミが除去され、処理層３０が洗浄される。そして、
洗浄により目詰りが解消されると、ポンプ５３の消費電
力が予め定められた所定値以下となりインバータ４７の
ＰＷＭ制御信号のパルス幅が予め定められた所定幅以下
となってＥｘ−ＯＲ回路６９からのＯＮ信号の出力が停
止され、よってコントローラ５０は三方切換弁４９を切
り換えて空気圧縮機４８のエア吐出側をエア排出管３７
にのみに連通させる。

【００１８】以上に述べた水質浄化装置１１によれば、
コントローラ５０が、フィルタカートリッジ１４の処理
層３０の目詰りの度合いに相関するポンプ５３の消費電
力をインバータ４７のＰＷＭ制御信号のパルス幅で検出
し、該パルス幅が予め定められた所定値より大きい場合
すなわちポンプ５３の消費電力が予め定められた所定値
より高い場合に、フィルタカートリッジ１４の処理層３
０を洗浄手段５５で洗浄させることになり、よって、フ
ィルタカートリッジ１４の処理層３０の目詰りの度合い
に相関するポンプ５３の消費電力にさらに相関するイン
バータ４７のＰＷＭ制御信号のパルス幅に応じて洗浄を
行うことになる。

【００１９】したがって、目詰りの度合いにより処理層
３０を洗浄することになるため、処理層３０の目詰りの
進行速度に合わせて最適な洗浄間隔を得ることができ、
その結果、長期間にわたって安定した浄化性能を得るこ
とができる。また、フィルタカートリッジ１４の圧力損
失から処理層３０の目詰りを検出するものであるため、
処理層３０中を流れる水の速度が大きく変動することが
なく、よって、処理層３０中に担持された微生物に与え
る影響を少なくできる。さらに、フィルタカートリッジ
１４の圧力損失が一定レベル以上に大きくなることがな
いため、ポンプ５３に過負荷をかけることがなく、特に
上記したような水中ポンプの場合その効果が大きい。加
えて、処理層３０の目詰りを水中に配置したセンサで検
出するものではないため、フィルタカートリッジ１４の
構造が複雑化することがなく、耐久性に優れるとともに
メンテナンス性を向上させることができる。

【００２０】なお、以上においては、ポンプ５３の消費
電力をインバータ４７のパルス幅変調制御信号のパルス
幅で検出する場合を例にとり説明したが、他の種々の方
法を採用することができる。しかしながら、パルス幅変
調制御信号のパルス幅で検出する場合、検出が容易かつ
確実になるというメリットがある。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の水質浄化装置によれば、制御手段が、ポンプの消
費電力が予め定められた所定値より高い場合に洗浄手段
によりフィルタの実部を洗浄させることになり、よっ
て、フィルタの実部の目詰りの度合いに相関するポンプ
の消費電力に応じて洗浄を行うことになる。したがっ
て、目詰りの度合いにより実部を洗浄することになるた
め、目詰りの進行速度に合わせて最適な洗浄間隔を得る
ことができ、その結果、長期間にわたって安定した浄化
性能を得ることができる。

【００２２】本発明の請求項２記載の水質浄化装置によ
れば、フィルタの実部の目詰りの度合いに相関するポン
プの消費電力をインバータのパルス幅変調制御信号のパ
ルス幅で検出するため、検出が容易かつ確実にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水質浄化装置の一の実施の形態を示す
側断面図である。

【図２】本発明の水質浄化装置の一の実施の形態の制御
系を示すブロック図である。

【図３】本発明の水質浄化装置の一の実施の形態のイン
バータの構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の水質浄化装置の一の実施の形態のＤＣ
−ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。

【図５】本発明の水質浄化装置の一の実施の形態の検出
回路の構成を示す回路図である。

【図６】ポンプの圧力（横軸）に対する消費電力（縦
軸）の関係を示す特性線図である。

【符号の説明】

１２ａ 水面 １４ フィルタカートリッジ（フィルタ） ３０ 処理層（実部） ３１ 内部空間部 ３３ 揚水管 ４７ インバータ ５０ コントローラ（制御手段） ５３ ポンプ ５４ 電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実部と内部空間部とを有し水面下に配置
   されるフィルタと、 該フィルタの前記内部空間部に連通された揚水管を介し
   て該内部空間部から水を汲み出すことにより前記実部に
   外側から前記内部空間部側への水流を発生させるポンプ
   と、 該ポンプに電力を供給する電源と、 前記フィルタの実部を洗浄する洗浄手段と、 前記ポンプの消費電力を検出し、該消費電力が予め定め
   られた所定値より高い場合に前記洗浄手段により前記フ
   ィルタの実部を洗浄させる制御手段と、を具備すること
   を特徴とする水質浄化装置。
2. 【請求項２】 前記電源は、直流電力を交流電力に変換
   するインバータを用いてなるもので、 前記制御手段は、前記インバータのパルス幅変調制御信
   号のパルス幅が予め定められた所定幅より大きい場合
   に、消費電力が予め定められた所定値より高いと判定し
   て前記洗浄手段により前記フィルタの実部を洗浄させる
   ことを特徴とする請求項１記載の水質浄化装置。