JPH11314014A - 濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の濾過装置は、例えば細菌のような粒径
がμｍ程度の固形物を濾別しようとした場合は、流水に
よる逆洗だけでは十分な洗浄が出来ないという課題を有
している。 【解決手段】 水が流入する給水口４と水を排水する排
水口５を有するケーシングに多孔性の支持材２と、この
支持材２上に成層し濾過層を形成する粒状濾材３と、振
動発生装置６とを設け、逆洗時に振動発生装置６を動作
させて粒径がμｍ程度の固形物の不純物であっても確実
に洗浄できる濾過装置としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用の風呂水の
浄化再利用や、上水の濁りの除去、あるいは固形物の微
粒子の除去等、小型化と自動化が必要な水浄化分野の固
液分離機器に使用するものである。

【０００２】

【従来の技術】固液分離法としては、重力沈降や遠心沈
降の沈降分離法、浮力を用いる浮上分離法、固形浮遊物
を篩い取る濾過法等が知られている。このうち、濾過法
は比較的小型の装置で大きな処理流量が得られるため、
汎用されている。

【０００３】濾過法はまた、多孔性の膜表面に孔径より
大きな固形物を捕捉する単層濾過と、積層した粉体や繊
維、３次元の網目構造体等の層状の濾過層を用い、その
内部の間隙に固形物を捕捉する重層濾過とに大別され
る。いずれの方法も、濾過を続けるうちに、捕捉された
固形物により濾材が閉塞するため、濾材の交換、または
濾材から固形物を剥離する再生が必要となるものであ
る。

【０００４】これらの濾過法のうち、大粒の粉体をカラ
ム状に充填して用いる重層濾過は、特に砂濾過と呼ばれ
ている。砂濾過には、逆洗と呼ばれる濾過層の再生行程
が一般的に付属しているものである。すなわち濾過層を
水流で巻き上げ、捕捉した固形物を水流で洗い流し、さ
らに重力沈降を用いて濾材を積層させるものであり、流
路の切り替えだけで再生が可能である点が優れており、
汎用される濾過形式である。そこでこのような濾過を行
い、かつ逆洗再生の行える濾過装置の従来例について図
１０・図１１に基づいて説明する。図１０は従来の濾過
装置の構成を説明する断面図、図１１は逆洗時の露座委
の動きを説明する断面図である。

【０００５】１は濾過器ケーシングで、その内部に濾材
３よりなる濾過層と、前記濾過層のサポート層である網
状の支持材２とを有している。被濾過物である固体粒子
を含む水は、４より入り、この間、被濾過物粒子は、濾
材３よりなる濾過層内の間隙に捕捉される。濾過された
水は排水口５から出ていく。

【０００６】濾過層の再生のための逆洗を行う場合、図
２に示しているように、水は濾過時とは逆に排水口５よ
り流され、３より排出される。この流れによって、被濾
過物の固体粒子と剥離し崩れた濾材３は洗浄されるもの
である。また、被濾過物の粒子は水と共に３に流し出さ
れる。この逆洗時には、前記被濾過物を含んでいる水を
流路を切り替えることによって、系外に排出するもので
ある。

【０００７】こうして、逆洗が終了した段階で、排水口
５から流入する水を止めると、濾材３は重力落下して、
支持材２の上に積もって、再び濾過層を形成するもので
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の濾過装置は、例えば細菌のような粒径がμｍ程度の固
形物を濾別しようとした場合は、流水による逆洗だけで
は十分な洗浄が出来ないという課題を有しているもので
ある。

【０００９】すなわち、濾材の粒径を被濾過物の粒径近
くまで小さくしたものを用いるため通過圧損が大きくな
り、フィルター材料を単層で形成することは困難であ
り、従って多層構造とした場合には、濾材が支持材の内
部に入り込んでしまうため、また細菌のような有機物な
どの固形物が、濾材に付着した場合には剥離が容易でな
いものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、支持材上に成
層した濾材を濾過層として使用し、逆洗時に支持材上の
濾材を洗浄する手段を付加することによって、確実な逆
洗ができるようにしたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、水が
流入する給水口と水を排水する排水口を有するケーシン
グに多孔性の支持材と、この支持材上に成層し濾過層を
形成する粒状濾材と、振動発生装置とを設け、逆洗時に
振動発生装置を動作させて粒径がμｍ程度の固形物の不
純物であっても確実に洗浄できる濾過装置としている。

【００１２】請求項２に記載した発明は、支持材の表面
に振動発生装置を直接備え付けて、逆洗時に振動発生装
置によって直接支持材を加振するようにして、粒状濾材
に付着している粒径がμｍ程度の不純物であっても確実
に洗浄できる濾過装置としている。

【００１３】請求項３に記載した発明は、振動発生装置
が超音波信号を発信するようにして、キャビテーション
効果を利用してより微細な不純物でも確実に洗浄できる
濾過装置としている。

【００１４】また請求項４に記載した発明は、支持材に
対して水を噴出する洗浄用ノズルを逆洗時に使用して、
支持材の処理水室排水口側に洗浄水をいきよい良く吹き
付け支持材から濾材を効率的に剥離して洗浄でき、粒径
がμｍ程度の不純物であっても確実に洗浄できる濾過装
置としている。

【００１５】請求項５に記載した発明は、ケーシング内
に設けた軸受けに回転自在に支持した洗浄用ノズルを有
して、支持材に対して広範囲に洗浄水を吹き付けること
が出来、粒径がμｍ程度の不純物であっても確実に洗浄
できる濾過装置としている。

【００１６】また請求項６に記載した発明は、洗浄用ノ
ズルに空気取り入れ口を接続し、洗浄用ノズルが逆洗時
に水と空気の混合物を噴出して、支持材に衝突したとき
の気泡の破裂による機械力を利用して、粒径がμｍ程度
の不純物であっても確実に洗浄できる濾過装置としてい
る。

【００１７】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の第１の実施例に
ついて説明する。図１は本実施例の構成を示す断面図で
ある。１は本実施例の濾過器のケーシング（以下単にケ
ーシングと称す）で、水が流入する給水口４と、水を排
水する排水口５とを有している。またケーシング１内に
は、多孔性の材料で構成した支持材２と、支持材２上に
成層して濾過層を構成する粒状濾材３を有している。す
なわち、支持材２と粒状濾材３とは、給水口４と排水口
５との間に設けているものである。支持材２として、本
実施例ではステンレス製の線材を用いた金網を使用して
いるが、例えば一般的な濾紙や樹脂繊維、セルロース膜
等を使用することも可能である。また粒状濾材３として
は、本実施例としては、粒径がμｍ程度のセラミック球
を使用しているが、粒状であれば、他の多くの無機物材
料を使用できる。またケーシング１の給水口４と、前記
粒状濾材３によって形成される濾過層との間には、例え
ば圧電素子等の電気−機械変換素子を用いている振動発
生素子６を備えている。なお振動発生素子６の取り付け
位置は、ケーシング１の支持材２と排水口５の間として
も支障はないものである。振動発生素子６を駆動する駆
動回路７は、ケーシング１の外部に設けている。

【００１８】以下本実施例の動作について説明する。例
えば図示していないポンプを使用して、風呂の水を給水
口４に導くと、この水は粒状濾材３によって構成してい
る濾過層から支持材２を通過して、排水口５から排水さ
れる。この間に、この水に含まれている微細な固体粒子
等の異物は、粒状濾材３が形成している濾過層によって
捕捉されるものである。本実施例では、粒状濾材３とし
て粒径がμｍ程度のものを使用している。このような粒
状濾材３が支持材２上に成層された場合、前記粒状濾材
３を球体とした場合には、球体間に生ずる隙間の大きさ
は、およそ前記粒径の１／６程度となるものである。こ
の隙間は水中の異物を捕捉するように作用するものであ
り、従って大きさがμｍ程度の細菌は十分濾過すること
が可能である。従って濾過された水は十分再利用できる
程度に浄化されており、生活用水として再び利用できる
ものである。

【００１９】この濾過を繰り返すと、粒状濾材３によっ
て構成している濾過層は、前記固体粒子等の不純物によ
って目詰まりしてくるものである。従って、ある程度使
用すると濾過層に付着した不純物を浄化する必要があ
る。この浄化は、以下に示す逆洗によって行う。

【００２０】図２は本実施例の逆洗の方法を説明する断
面図である。すなわち、図示していないポンプ等を使用
して排水口５から給水口４に向かって水を通水するもの
である。従って支持材２を通過した水は、粒状濾材３を
洗浄して、給水口４から排水される。この逆洗時に本実
施例では、振動発生素子６の駆動回路７を動作させてい
るものである。従って振動発生素子６は、機械振動を発
生する。この機械振動は介在している水によって支持材
２及び粒状濾材３に伝搬して、支持材２及び粒状濾材３
を振動加振するものである。従って、支持材２や粒状濾
材３に付着している不純物である固体粒子等は、この振
動によって剥離されるものである。この逆洗時の排水
は、図示していない方法によって系外に排出するもので
ある。こうして粒状濾材３や支持材２の表面に付着した
固体粒子等の不純物は、排水と共に系外に排出されるも
のである。

【００２１】逆洗が終了すると、前記ポンプの駆動を停
止して、逆洗水の供給を停止するものである。逆洗水の
供給が停止されると、解放された粒状濾材３は、重力落
下して再び支持材２上に成層して濾過層を構成するもの
である。

【００２２】このように本実施例によれば、大きさがμ
ｍ程度の細菌は十分濾過でき、また逆洗時に振動発生素
子６を動作させるようにして、粒状濾材３や支持材２に
付着している不純物を、μｍ程度の大きさであっても確
実に洗浄できるものとしている。

【００２３】なおこのとき、図３に示しているように、
振動発生素子６を支持材２に直接に固定具備した構成と
した場合には、一層高い洗浄効果を有するものとなる。

【００２４】すなわち、振動発生素子６が発生する振動
が、支持材２に直接伝搬するものである。図４は、この
振動の伝搬によって粒状濾材３と支持材２とが洗浄され
る状態を示しているものである。

【００２５】またこのとき図５に示しているように、前
記振動発生素子に代えて、超音波発生素子８を使用する
ことも可能である。この場合は超音波発生素子８が発生
する超音波振動によって、水中にはキャビテーションが
発生するものである。このキャビテーション効果によっ
て、粒状濾材３と支持材２に付着しているより微少な汚
れまでより強力に剥離できるものである。

【００２６】（実施例２）次に本発明の第２の実施例に
ついて説明する。図６は本実施例の構成を示す断面図で
ある。本実施例では、濾過器ケーシング１の排水口５側
に逆洗用の洗浄水を噴出する洗浄ノズル１０を配置して
いる。この洗浄ノズル１０の配置は、粒状濾材３によっ
て構成される濾過層と４の間であっても支障はないもの
である。また特に図示してないが、前記洗浄ノズル１０
への給水のための配管を別途設けている。また、この配
管には電磁弁を設けている。

【００２７】以下本実施例とした場合の逆洗の方法につ
いて図７に基づいて説明する。粒状濾材３や支持材２の
再生のための逆洗は、まず図示していない排水口５側の
配管に設けている電磁弁を閉じて排水口５側の水の流れ
を絶った状態で、ポンプ等を使用して逆洗用の水を洗浄
ノズル１０に供給するものである。洗浄ノズル１０は、
この逆洗用の水の供給を受けて、支持材２の裏面に対し
て勢いよくこの水を噴出する。支持材２に衝突した水
は、支持材２を多孔性の材料で構成しているため支持材
２を通過する。このときに、支持材２に付着している粒
状濾材３を洗い流すとともに、粒状濾材３そのものも洗
浄するものである。こうして洗浄を終了した水は、給水
口４から排水される。この排水は、図示していない方法
によって系外に排出するようにしているものである。こ
の逆洗を終了すると、前記ポンプの駆動を停止して、洗
浄ノズル１０に対する逆洗水の供給を停止するものであ
る。逆洗水の供給を停止すると、粒状濾材３は解放さ
れ、重力によって支持材２上に落下する。つまり、粒状
濾材３は再び支持材２上に成層して濾過層を構成するも
のである。

【００２８】以上のように本実施例によれば、洗浄用ノ
ズル１０を具備することによって、支持材１０に対して
逆洗水を勢いよく噴出することができ、支持材２から粒
状濾材３を剥離させ、逆洗水上に粒状濾材３を分散浮遊
させるものである。このため、実施例１で説明したと同
様、粒状濾材３や支持材２に付着している不純物を、μ
ｍ程度の大きさであっても確実に洗浄できるものであ
る。

【００２９】このとき図８に示しているように、洗浄用
ノズル１０を軸受け１１によって支持する構成とした場
合には、ポンプによる逆洗水の供給を受けたときに、軸
受け１１は自由に回転できるものである。つまり、洗浄
用ノズル１１を構成するノズルの先端部が、回転しなが
ら逆洗水を噴出することができる。洗浄用ノズル１１が
回転しながら逆洗水を噴出するため、より広範囲に支持
材２に衝突するものである。従ってこの構成とした場合
には、より洗浄効果の高い濾過装置を実現できるもので
ある。

【００３０】またこのとき、図９に示しているように、
洗浄用ノズル１０に逆洗水を給水する配管上に空気取り
入れ口１３を設ける構成としたときには、より洗浄効果
の高い濾過装置を実現できるものである。

【００３１】すなわち逆洗用の水を図示していないポン
プによって洗浄用ノズル１０に対して供給したときに、
空気吸入口１３より気泡が混入するものである。このた
め、洗浄用ノズル１０からは気泡混じりの水が噴出する
ものである。この気泡は、洗浄用ノズル１０が噴出する
洗浄水が多孔性の支持材２に衝突したときに、この衝撃
によって破壊されるものである。この気泡の破壊による
機械力によって、洗浄性能は一層向上するものである。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に記載した発明は、水が流入す
る給水口と水を排水する排水口を有するケーシング内に
設けた多孔性の支持材と、この支持材上に成層し濾過層
を形成する粒状濾材と、水を媒体として前記支持材及び
粒状濾材を振動させる振動発生装置とを有する構成とし
て、粒径がμｍ程度の固形物の不純物であっても確実に
洗浄できる濾過装置を実現するものである。

【００３３】請求項２に記載した発明は、振動発生装置
は、支持材の表面に配置した構成として、振動発生装置
によって直接支持材を加振して、粒状濾材に付着してい
る粒径がμｍ程度の不純物であっても確実に洗浄できる
濾過装置を実現するものである。

【００３４】請求項３に記載した発明は、振動発生装置
は超音波発振動を発生させる構成として、キャビテーシ
ョン効果を利用してより微細な不純物でも確実に洗浄で
きる濾過装置を実現するものである。

【００３５】請求項４に記載した発明は、水が流入する
給水口と水を排水する排水口を有する濾過槽内に設けた
多孔性の支持材と、この支持材上に成層し濾過層を形成
する粒状濾材と、支持材に対して水を噴出する洗浄用ノ
ズルとを有する構成として、粒径がμｍ程度の不純物で
あっても確実に洗浄できる濾過装置を実現するものであ
る。

【００３６】請求項５に記載した発明は、水が流入する
給水口と水を排水する排水口を有するケーシング内に設
けた多孔性の支持材と、この支持材上に成層し濾過層を
形成する粒状濾材と、前記濾過槽に回転自在に支持した
洗浄用ノズルとを有する構成として、支持材に対して広
範囲に洗浄水を吹き付けることが出来、粒径がμｍ程度
の不純物であっても確実に洗浄できる濾過装置を実現す
るものである。

【００３７】請求項６に記載した発明は、洗浄用ノズル
は空気取り入れ口を有し、気水を混合して噴出する構成
として、支持材に衝突したときの気泡の破裂による機械
力を利用して、粒径がμｍ程度の不純物であっても確実
に洗浄できる濾過装置を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である濾過装置の構成を
示す断面図

【図２】同、逆洗時の動作を説明する断面図

【図３】同、振動発生素子を支持材に直接固定した構成
を示す断面図

【図４】同、逆洗時の動作を説明する断面図

【図５】同、振動発生素子として超音波発生素子を使用
した構成を示す断面図

【図６】本発明の第２の実施例である濾過装置の構成を
示す断面図

【図７】同、逆洗時の動作を説明する断面図

【図８】同、洗浄用ノズルを軸受けによって支持する構
成を示す断面図

【図９】同、洗浄用ノズルに空気取り入れ口を設ける構
成を示す断面図

【図１０】従来の濾過装置の構成を示す断面図

【図１１】同、逆洗時の動作を説明する断面図

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 支持材 ３ 粒状濾材 ４ 給水口 ５ 排水口 ６ 振動発生素子 ７ 振動発生素子駆動回路 ８ 超音波発生素子 ９ 超音波発生素子駆動回路 １０ 洗浄ノズル １１ 軸受け １３ 空気取り入れ口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 浩二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 元治 伸夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水が流入する給水口と水を排水する排水
   口を有するケーシング内に設けた多孔性の支持材と、こ
   の支持材上に成層し濾過層を形成する粒状濾材と、水を
   媒体として前記支持材及び粒状濾材を振動させる振動発
   生装置とを有する濾過装置。
2. 【請求項２】 振動発生装置は、支持材の表面に配置し
   た請求項１に記載した濾過装置。
3. 【請求項３】 振動発生装置は、超音波発振動を発生さ
   せる請求項１または２に記載した濾過装置。
4. 【請求項４】 水が流入する給水口と水を排水する排水
   口を有するケーシング内に設けた多孔性の支持材と、こ
   の支持材上に成層し濾過層を形成する粒状濾材と、支持
   材に対して水を噴出する洗浄用ノズルとを有する濾過装
   置。
5. 【請求項５】 水が流入する給水口と水を排水する排水
   口を有するケーシング内に設けた多孔性の支持材と、こ
   の支持材上に成層し濾過層を形成する粒状濾材と、前記
   濾過槽に回転自在に支持した洗浄用ノズルとを有する濾
   過装置。
6. 【請求項６】 洗浄用ノズルは空気取り入れ口を有し、
   気水を混合して噴出する請求項４または５に記載した濾
   過装置。