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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024017542
(43)【公開日】2024-02-08
(54)【発明の名称】微粒子分離装置
(51)【国際特許分類】
B01D 29/66 20060101AFI20240201BHJP
B01D 24/48 20060101ALI20240201BHJP
B01D 29/01 20060101ALI20240201BHJP
B01D 43/00 20060101ALI20240201BHJP
【ＦＩ】
B01D29/38 520A
B01D29/38 510A
B01D29/36 C
B01D29/04 510B
B01D29/04 520B
B01D29/04 530A
B01D43/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022120255
(22)【出願日】2022-07-28
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】冨岡 紘斗
(72)【発明者】
【氏名】小島 力
(72)【発明者】
【氏名】新井 義雄
(72)【発明者】
【氏名】久保 景太
【テーマコード（参考）】
4D116
【Ｆターム（参考）】
4D116BB01
4D116BC05
4D116DD04
4D116FF12B
4D116KK02
4D116QA06B
4D116QA06D
4D116QA06E
4D116QA37B
4D116QA37G
4D116QA46B
4D116QA46G
4D116QA57B
4D116QA57G
4D116QA60B
4D116QA60G
4D116QC02B
4D116QC20
4D116QC22D
4D116QC23A
4D116QC23B
4D116QC24
4D116QC26
4D116QC29
4D116RR01
4D116RR04
4D116RR16
4D116RR28
4D116UU20
4D116VV10
4D116VV30
(57)【要約】
【課題】環境への影響が小さく、低コストで微粒子を回収可能な微粒子分離装置を提供する。
【解決手段】液体が流通する第一流路と、第一流路に配置されて微粒子を捕捉して液体を透過させるフィルターと、第一流路に接続される流路と、第一流路及び第二流路の接続位置に配置され、第一流路から第二流路への液体の流入を規制する第一状態と、第一流路から第二流路へ液体を流入させる第二状態と、を切り替える第一弁と、第二流路に配置され、第一弁が第二状態のときに第二流路内の液体に定在波を発生させて微粒子を捕捉する捕捉部と、第二流路の捕捉部よりも下流側で捕捉された微粒子を回収する回収部と、を備え、第二流路は、第一弁が第二状態であるときの液体の流通方向で、フィルターよりも下流側で第一弁を介して第一流路に接続される。
【選択図】図２
【解決手段】液体が流通する第一流路と、第一流路に配置されて微粒子を捕捉して液体を透過させるフィルターと、第一流路に接続される流路と、第一流路及び第二流路の接続位置に配置され、第一流路から第二流路への液体の流入を規制する第一状態と、第一流路から第二流路へ液体を流入させる第二状態と、を切り替える第一弁と、第二流路に配置され、第一弁が第二状態のときに第二流路内の液体に定在波を発生させて微粒子を捕捉する捕捉部と、第二流路の捕捉部よりも下流側で捕捉された微粒子を回収する回収部と、を備え、第二流路は、第一弁が第二状態であるときの液体の流通方向で、フィルターよりも下流側で第一弁を介して第一流路に接続される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体が流通する第一流路と、
前記第一流路に配置され、前記液体に含まれる微粒子を捕捉して前記液体を透過させるフィルターと、
前記第一流路に接続される第二流路と、
前記第一流路及び前記第二流路の接続位置に配置され、前記第一流路から前記第二流路への前記液体の流入を規制する第一状態と、前記第一流路から前記第二流路へ前記液体を流入させる第二状態と、を切り替える第一弁と、
前記第二流路に配置され、前記第一弁が前記第二状態であるときに前記第二流路内の前記液体に超音波を送信することで、前記液体に含まれる前記微粒子を捕捉する捕捉部と、
前記第二流路の前記捕捉部よりも下流側に設けられ、前記捕捉部により捕捉された前記微粒子を回収する回収部と、を備え、
前記第二流路は、前記第一弁が前記第二状態であるときの前記液体の流通方向で、前記フィルターよりも下流側で前記第一弁を介して前記第一流路に接続される、微粒子分離装置。
前記第一流路に配置され、前記液体に含まれる微粒子を捕捉して前記液体を透過させるフィルターと、
前記第一流路に接続される第二流路と、
前記第一流路及び前記第二流路の接続位置に配置され、前記第一流路から前記第二流路への前記液体の流入を規制する第一状態と、前記第一流路から前記第二流路へ前記液体を流入させる第二状態と、を切り替える第一弁と、
前記第二流路に配置され、前記第一弁が前記第二状態であるときに前記第二流路内の前記液体に超音波を送信することで、前記液体に含まれる前記微粒子を捕捉する捕捉部と、
前記第二流路の前記捕捉部よりも下流側に設けられ、前記捕捉部により捕捉された前記微粒子を回収する回収部と、を備え、
前記第二流路は、前記第一弁が前記第二状態であるときの前記液体の流通方向で、前記フィルターよりも下流側で前記第一弁を介して前記第一流路に接続される、微粒子分離装置。
【請求項2】
前記第一流路は、前記液体が導入される導入部、前記フィルターが配置されるフィルター部、及び前記液体が排出される排出部を含み、
前記第一弁は、前記導入部と前記フィルター部との間に配置され、前記第一弁が前記第一状態であるときに前記導入部から前記フィルター部への前記液体の流入を許容して前記第二流路への流入を規制し、前記第二状態であるときに前記導入部から前記フィルター部への前記液体の流入を規制して前記フィルター部から前記第二流路への前記液体の流入を許容し、
前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記排出部から前記フィルター部に向かって液体を流通させる流通方向反転部をさらに備える、
請求項１に記載の微粒子分離装置。
前記第一弁は、前記導入部と前記フィルター部との間に配置され、前記第一弁が前記第一状態であるときに前記導入部から前記フィルター部への前記液体の流入を許容して前記第二流路への流入を規制し、前記第二状態であるときに前記導入部から前記フィルター部への前記液体の流入を規制して前記フィルター部から前記第二流路への前記液体の流入を許容し、
前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記排出部から前記フィルター部に向かって液体を流通させる流通方向反転部をさらに備える、
請求項１に記載の微粒子分離装置。
【請求項3】
前記第二流路は、前記第一弁が前記第二状態であるときの前記液体の流通方向における前記捕捉部の下流側で、前記捕捉部で捕捉された前記微粒子を含む前記液体を前記回収部に送る回収流路と、それ以外の前記液体が流通する浄化流路と、を含み、前記浄化流路が、前記第一流路の前記フィルター部及び前記排出部の間に接続される、
請求項２に記載の微粒子分離装置。
請求項２に記載の微粒子分離装置。
【請求項4】
前記第一流路は、前記液体が導入される導入部、前記フィルターが配置されるフィルター部、及び前記液体が排出される排出部を含み、
前記第一弁は、前記フィルター部と前記排出部との間に配置され、前記第一弁が前記第一状態であるときに前記フィルター部から前記排出部への前記液体の流入を許容して前記第二流路への流入を規制し、前記第二状態であるときに前記フィルター部から前記排出部への前記液体の流入を規制して前記フィルター部から前記第二流路への前記液体の流入を許容し、
前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記フィルターで捕捉された前記微粒子を前記排出部側に通して前記フィルターを清掃するフィルター清掃部をさらに備える、
請求項１に記載の微粒子分離装置。
前記第一弁は、前記フィルター部と前記排出部との間に配置され、前記第一弁が前記第一状態であるときに前記フィルター部から前記排出部への前記液体の流入を許容して前記第二流路への流入を規制し、前記第二状態であるときに前記フィルター部から前記排出部への前記液体の流入を規制して前記フィルター部から前記第二流路への前記液体の流入を許容し、
前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記フィルターで捕捉された前記微粒子を前記排出部側に通して前記フィルターを清掃するフィルター清掃部をさらに備える、
請求項１に記載の微粒子分離装置。
【請求項5】
前記第一流路は、前記液体が導入される導入部、前記フィルターが配置されるフィルター部、及び前記液体が排出される排出部を含み、
前記液体を貯留するタンクと、
前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記タンクに貯留された前記液体を、前記フィルター部の上流側に導入するタンク導入部と、を備える、
請求項１に記載の微粒子分離装置。
前記液体を貯留するタンクと、
前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記タンクに貯留された前記液体を、前記フィルター部の上流側に導入するタンク導入部と、を備える、
請求項１に記載の微粒子分離装置。
【請求項6】
前記タンクは、前記フィルターにより前記微粒子が捕捉された後の前記液体、及び前記捕捉部により前記微粒子が捕捉された後の前記液体の、少なくとも一方の前記液体が貯留される、
請求項５に記載の微粒子分離装置。
請求項５に記載の微粒子分離装置。
【請求項7】
前記第一弁は、前記導入部と前記フィルター部との間に配置され、前記第一弁が前記第一状態であるときに前記導入部から前記フィルター部への前記液体の流入を許容して前記第二流路への流入を規制し、前記第二状態であるときに前記導入部から前記フィルター部への前記液体の流入を規制して前記フィルター部から前記第二流路への前記液体の流入を許容し、
前記タンク導入部は、前記フィルター部及び前記排出部の間に接続され、
前記第二流路は、前記第一弁が前記第二状態であるときの前記液体の流通方向における前記捕捉部の下流側で、前記捕捉部で捕捉された前記微粒子を含む前記液体を前記回収部に送る回収流路と、それ以外の前記液体が流通する浄化流路と、を含み、前記浄化流路が前記タンクに接続され、
前記浄化流路及び前記タンクの間に設けられ、前記浄化流路と前記タンクとの間での前記液体の流通を許容する開状態及び、前記浄化流路と前記タンクとの間で前記液体の流通を規制する閉状態に切り替え可能な開閉弁を備え、
前記第一弁が前記第一状態であるときに、前記第一流路を流れる前記液体の一部が前記タンク導入部を介して前記タンクに貯留されるとともに、前記開閉弁が閉状態に切り替えられ、
前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記タンクに貯留された前記液体が前記タンク導入部から前記第一流路に導入されて前記フィルター部に当該液体が流れるとともに、前記開閉弁が開状態に切り替えられて、前記浄化流路から前記タンクに前記液体が導入される、
請求項６に記載の微粒子分離装置。
前記タンク導入部は、前記フィルター部及び前記排出部の間に接続され、
前記第二流路は、前記第一弁が前記第二状態であるときの前記液体の流通方向における前記捕捉部の下流側で、前記捕捉部で捕捉された前記微粒子を含む前記液体を前記回収部に送る回収流路と、それ以外の前記液体が流通する浄化流路と、を含み、前記浄化流路が前記タンクに接続され、
前記浄化流路及び前記タンクの間に設けられ、前記浄化流路と前記タンクとの間での前記液体の流通を許容する開状態及び、前記浄化流路と前記タンクとの間で前記液体の流通を規制する閉状態に切り替え可能な開閉弁を備え、
前記第一弁が前記第一状態であるときに、前記第一流路を流れる前記液体の一部が前記タンク導入部を介して前記タンクに貯留されるとともに、前記開閉弁が閉状態に切り替えられ、
前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記タンクに貯留された前記液体が前記タンク導入部から前記第一流路に導入されて前記フィルター部に当該液体が流れるとともに、前記開閉弁が開状態に切り替えられて、前記浄化流路から前記タンクに前記液体が導入される、
請求項６に記載の微粒子分離装置。
【請求項8】
前記第一弁は、前記フィルター部と前記排出部との間に配置され、前記第一状態において前記フィルター部から前記排出部への前記液体の流入を許容して前記第二流路への流入を規制し、前記第二状態において前記フィルター部から前記排出部への前記液体の流入を規制して前記フィルター部から前記第二流路への前記液体の流入を許容し、
前記タンク導入部は、前記フィルター部及び前記導入部の間に接続され、
前記第一弁と前記排出部との間で前記第一流路に接続されて、前記第一弁が前記第一状態であるときに、前記第一流路を流れる前記液体の一部を前記タンクに流すタンク流路と、
前記タンク流路内に設けられて、前記第一流路から前記タンクへの前記液体の流通を許容する貯留許可状態及び、前記タンクから前記第一流路への前記液体の流通を規制する逆流抑制状態に切り替え可能な貯留制御弁と、を備える、
請求項６に記載の微粒子分離装置。
前記タンク導入部は、前記フィルター部及び前記導入部の間に接続され、
前記第一弁と前記排出部との間で前記第一流路に接続されて、前記第一弁が前記第一状態であるときに、前記第一流路を流れる前記液体の一部を前記タンクに流すタンク流路と、
前記タンク流路内に設けられて、前記第一流路から前記タンクへの前記液体の流通を許容する貯留許可状態及び、前記タンクから前記第一流路への前記液体の流通を規制する逆流抑制状態に切り替え可能な貯留制御弁と、を備える、
請求項６に記載の微粒子分離装置。
【請求項9】
前記フィルターに捕捉された前記微粒子による前記フィルターの目詰まり度合いを検出する検出部と、
前記第一弁の状態を切り替え制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出される前記目詰まり度合いが所定の閾値以下である場合に前記第一弁を第一状態とし、前記目詰まり度合いが前記閾値を超える場合に前記第一弁を前記第二状態とする、
請求項１に記載の微粒子分離装置。
前記第一弁の状態を切り替え制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出される前記目詰まり度合いが所定の閾値以下である場合に前記第一弁を第一状態とし、前記目詰まり度合いが前記閾値を超える場合に前記第一弁を前記第二状態とする、
請求項１に記載の微粒子分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、微粒子分離装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、廃液に含まれる微粒子をフィルターにより取り除く微粒子分離装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載の装置は洗濯機であり、洗濯槽から排出された液体が流れる排水流路Ａと、排水流路Ａに設けられた２つの排水弁と、これらの排水弁を介して排水流路Ａに連通され、これらの排水弁間を連結する排水流路Ｂと、を備える。排水流路Ａには第１フィルターが設けられ、排水流路Ｂには第２フィルターが設けられる。そして、洗濯機の運転中、排水流路Ｂへの液体の流通を止めて排水流路Ａに液体を流し、第１フィルターで液体中の微粒子を捕捉し、微粒子が除去された液体を外部に流す。一方、運転終了後、排水弁を制御して排水流路Ａと排水流路Ｂとの間で液体を流通可能、つまり、循環流路を形成する。そして、排水流路Ａと排水流路Ｂとで、洗濯機の運転時とは逆方向に液体を流すことで、第１フィルターに積もった微粒子を排水流路Ｂに流し、第２フィルターで捕捉させる。
特許文献１に記載の装置は洗濯機であり、洗濯槽から排出された液体が流れる排水流路Ａと、排水流路Ａに設けられた２つの排水弁と、これらの排水弁を介して排水流路Ａに連通され、これらの排水弁間を連結する排水流路Ｂと、を備える。排水流路Ａには第１フィルターが設けられ、排水流路Ｂには第２フィルターが設けられる。そして、洗濯機の運転中、排水流路Ｂへの液体の流通を止めて排水流路Ａに液体を流し、第１フィルターで液体中の微粒子を捕捉し、微粒子が除去された液体を外部に流す。一方、運転終了後、排水弁を制御して排水流路Ａと排水流路Ｂとの間で液体を流通可能、つまり、循環流路を形成する。そして、排水流路Ａと排水流路Ｂとで、洗濯機の運転時とは逆方向に液体を流すことで、第１フィルターに積もった微粒子を排水流路Ｂに流し、第２フィルターで捕捉させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００１－７９２９３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記特許文献１では、第１フィルターに積もった微粒子を第２フィルターに移動させるだけである。よって、第２フィルターのフィルター性能が低下すると、第２フィルターの掃除、又は、廃棄及び交換が必要となる。第２フィルターに溜まった微粒子を掃除する場合、第２フィルターを取り外して洗浄等を行なう必要があるが、洗浄時の廃液に微粒子が含まれて、そのまま下水に流すことは環境を汚染する懸念がある。また、第２フィルターを乾燥させてエアクリーナー等により掃除する場合でも、空気中に微粒子が飛散する恐れがある。第２フィルターを廃棄及び交換する場合、微粒子を捕捉可能な第２フィルターを新たに購入する必要があり、コストが高くなる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の第一態様の微粒子分離装置は、液体が流通する第一流路と、前記第一流路に配置され、前記液体に含まれる微粒子を捕捉して前記液体を透過させるフィルターと、前記第一流路に接続される第二流路と、前記第一流路及び前記第二流路の接続位置に配置され、前記第一流路から前記第二流路への前記液体の流入を規制する第一状態と、前記第一流路から前記第二流路へ前記液体を流入させる第二状態と、を切り替える第一弁と、前記第二流路に配置され、前記第一弁が前記第二状態であるときに前記第二流路内の前記液体に超音波を送信することで、前記液体に含まれる前記微粒子を捕捉する捕捉部と、前記第二流路の前記捕捉部よりも下流側に設けられ、前記捕捉部により捕捉された前記微粒子を回収する回収部と、を備え、前記第二流路は、前記第一弁が前記第二状態であるときの前記液体の流通方向で、前記フィルターよりも下流側で前記第一弁を介して前記第一流路に接続される。
【0006】
本態様の微粒子分離装置において、前記第一流路は、前記液体が導入される導入部、前記フィルターが配置されるフィルター部、及び前記液体が排出される排出部を含み、前記第一弁は、前記導入部と前記フィルター部との間に配置され、前記第一弁が前記第一状態であるときに前記導入部から前記フィルター部への前記液体の流入を許容して前記第二流路への流入を規制し、前記第二状態であるときに前記導入部から前記フィルター部への前記液体の流入を規制して前記フィルター部から前記第二流路への前記液体の流入を許容し、前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記排出部から前記フィルター部に向かって液体を流通させる流通方向反転部をさらに備えることが好ましい。
【0007】
上記態様の微粒子分離装置において、前記第二流路は、前記第一弁が前記第二状態であるときの前記液体の流通方向における前記捕捉部の下流側で、前記捕捉部で捕捉された前記微粒子を含む前記液体を前記回収部に送る回収流路と、それ以外の前記液体が流通する浄化流路と、を含み、前記浄化流路が、前記第一流路の前記フィルター部及び前記排出部の間に接続されることが好ましい。
【0008】
本態様の微粒子分離装置において、前記第一流路は、前記液体が導入される導入部、前記フィルターが配置されるフィルター部、及び前記液体が排出される排出部を含み、前記第一弁は、前記フィルター部と前記排出部との間に配置され、前記第一弁が前記第一状態であるときに前記フィルター部から前記排出部への前記液体の流入を許容して前記第二流路への流入を規制し、前記第二状態であるときに前記フィルター部から前記排出部への前記液体の流入を規制して前記フィルター部から前記第二流路への前記液体の流入を許容し、前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記フィルターで捕捉された前記微粒子を前記排出部側に通して前記フィルターを清掃するフィルター清掃部をさらに備える構成としてもよい。
【0009】
本態様の微粒子分離装置において、前記第一流路は、前記液体が導入される導入部、前記フィルターが配置されるフィルター部、及び前記液体が排出される排出部を含み、前記液体を貯留するタンクと、前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記タンクに貯留された前記液体を、前記フィルター部の上流側に導入するタンク導入部と、を備えることが好ましい。
【0010】
上記態様の微粒子分離装置において、前記タンクは、前記フィルターにより前記微粒子が捕捉された後の前記液体、及び前記捕捉部により前記微粒子が捕捉された後の前記液体の、少なくとも一方の前記液体が貯留されることが好ましい。
【0011】
本態様の微粒子分離装置において、前記第一弁は、前記導入部と前記フィルター部との間に配置され、前記第一弁が前記第一状態であるときに前記導入部から前記フィルター部への前記液体の流入を許容して前記第二流路への流入を規制し、前記第二状態であるときに前記導入部から前記フィルター部への前記液体の流入を規制して前記フィルター部から前記第二流路への前記液体の流入を許容し、前記タンク導入部は、前記フィルター部及び前記排出部の間に接続され、前記第二流路は、前記第一弁が前記第二状態であるときの前記液体の流通方向における前記捕捉部の下流側で、前記捕捉部で捕捉された前記微粒子を含む前記液体を前記回収部に送る回収流路と、それ以外の前記液体が流通する浄化流路と、を含み、前記浄化流路が前記タンクに接続され、前記浄化流路及び前記タンクの間に設けられ、前記浄化流路と前記タンクとの間での前記液体の流通を許容する開状態及び、前記浄化流路と前記タンクとの間で前記液体の流通を規制する閉状態に切り替え可能な開閉弁を備え、前記第一弁が前記第一状態であるときに、前記第一流路を流れる前記液体の一部が前記タンク導入部を介して前記タンクに貯留されるとともに、前記開閉弁が閉状態に切り替えられ、前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記タンクに貯留された前記液体が前記タンク導入部から前記第一流路に導入されて前記フィルター部に当該液体が流れるとともに、前記開閉弁が開状態に切り替えられて、前記浄化流路から前記タンクに前記液体が導入されることが好ましい。
【0012】
本態様の微粒子分離装置において、前記第一弁は、前記フィルター部と前記排出部との間に配置され、前記第一状態において前記フィルター部から前記排出部への前記液体の流入を許容して前記第二流路への流入を規制し、前記第二状態において前記フィルター部から前記排出部への前記液体の流入を規制して前記フィルター部から前記第二流路への前記液体の流入を許容し、前記タンク導入部は、前記フィルター部及び前記導入部の間に接続され、前記第一弁と前記排出部との間で前記第一流路に接続されて、前記第一弁が前記第一状態であるときに、前記第一流路を流れる前記液体の一部を前記タンクに流すタンク流路と、前記タンク流路内に設けられて、前記第一流路から前記タンクへの前記液体の流通を許容する貯留許可状態及び、前記タンクから前記第一流路への前記液体の流通を規制する逆流抑制状態に切り替え可能な貯留制御弁と、を備える構成としてもよい。
【0013】
本態様の微粒子分離装置において、前記フィルターに捕捉された前記微粒子による前記フィルターの目詰まり度合いを検出する検出部と、前記第一弁の状態を切り替え制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検出部により検出される前記目詰まり度合いが所定の閾値以下である場合に前記第一弁を第一状態とし、前記目詰まり度合いが前記閾値を超える場合に前記第一弁を前記第二状態とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】第一実施形態に係る洗濯機の概略構成を示す図。
【図2】本実施形態の微粒子分離装置の概略構成を示す模式図。
【図3】流体デバイスにおける第二流路の概略を示す模式図。
【図4】超音波送信部が設けられる位置での流体デバイスの概略構成を示す断面図。
【図5】第一実施形態の微粒子分離装置による動作を示すフローチャート。
【図6】第一実施形態において第一弁が第一状態であるときの液体の流れを示す図。
【図7】第一実施形態において第一弁が第二状態であるときの液体の流れを示す図。
【図8】第二実施形態の微粒子分離装置の概略構成を示す模式図。
【図9】第二実施形態の微粒子分離装置による動作を示すフローチャート。
【図10】第二実施形態において第一弁が第一状態であるときの液体の流れを示す図。
【図11】第二実施形態において第一弁が第二状態であるときの液体の流れを示す図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
［第一実施形態］
以下、本開示に係る第一実施形態について説明する。
図１は、第一実施形態に係る洗濯機１の概略構成を示す図である。
［洗濯機１の全体構成］
本実施形態では、微粒子分離装置を備える機器の一例として、図１に示すような洗濯機１を例示して説明する。
洗濯機１は、図１に示すように、水道１０からの液体（水）が洗濯槽１１に導入され、洗濯槽１１で衣服を洗濯した後に排水となった液体（洗濯排水）が排水管１２から排出される装置である。ここで、本実施形態では、排水管１２に対して、本開示の微粒子分離装置２０が装着されている。この微粒子分離装置２０は、排水管１２から排出される洗濯排水に含まれるマイクロ繊維などの微粒子を除去して外部（例えば下水１３）に排出する装置である。
以下、本開示に係る第一実施形態について説明する。
図１は、第一実施形態に係る洗濯機１の概略構成を示す図である。
［洗濯機１の全体構成］
本実施形態では、微粒子分離装置を備える機器の一例として、図１に示すような洗濯機１を例示して説明する。
洗濯機１は、図１に示すように、水道１０からの液体（水）が洗濯槽１１に導入され、洗濯槽１１で衣服を洗濯した後に排水となった液体（洗濯排水）が排水管１２から排出される装置である。ここで、本実施形態では、排水管１２に対して、本開示の微粒子分離装置２０が装着されている。この微粒子分離装置２０は、排水管１２から排出される洗濯排水に含まれるマイクロ繊維などの微粒子を除去して外部（例えば下水１３）に排出する装置である。
【0016】
［微粒子分離装置２０の構成］
図２は、第一実施形態の微粒子分離装置２０の概略構成を示す模式図である。
本実施形態の微粒子分離装置２０は、第一流路２１と、第二流路２２と、フィルター２３と、流体デバイス２４と、回収部２５と、タンク２６と、検出部２７と、制御部５０と、を備える。微粒子分離装置２０は、洗濯機１の排水管１２に対して着脱可能に装着される。したがって、既存のいかなる洗濯機１に対しても、本実施形態の微粒子分離装置２０を組み込むことができる。
図２は、第一実施形態の微粒子分離装置２０の概略構成を示す模式図である。
本実施形態の微粒子分離装置２０は、第一流路２１と、第二流路２２と、フィルター２３と、流体デバイス２４と、回収部２５と、タンク２６と、検出部２７と、制御部５０と、を備える。微粒子分離装置２０は、洗濯機１の排水管１２に対して着脱可能に装着される。したがって、既存のいかなる洗濯機１に対しても、本実施形態の微粒子分離装置２０を組み込むことができる。
【0017】
第一流路２１は、流路の一端部に導入部２１１が設けられている。この導入部２１１が洗濯機１の排水管１２に接続されることで、排水管１２から液体（洗濯排水）が第一流路２１内に導入される。また、第一流路２１の他端部は、排出部２１２であり、第一流路２１を流通した液体が下水等の外部に排出される。
【0018】
第一流路２１の導入部２１１及び排出部２１２の間には、フィルター部２１３が設けられており、このフィルター部２１３には、第一流路を閉塞するようにフィルター２３が設置される。
このフィルター２３は、例えば、１０μｍから２０μｍのマイクロ繊維等の微粒子を捕捉するメッシュフィルターである。つまり、フィルター２３は、微粒子を捕捉し液体を透過させる多数の孔を有する。フィルター２３の孔径は特に限定されず、５０μｍ程度の孔径のメッシュフィルターであっても、網目部に微粒子が付着及び積層することで、微粒子を捕捉することが可能である。
このフィルター２３は、例えば、１０μｍから２０μｍのマイクロ繊維等の微粒子を捕捉するメッシュフィルターである。つまり、フィルター２３は、微粒子を捕捉し液体を透過させる多数の孔を有する。フィルター２３の孔径は特に限定されず、５０μｍ程度の孔径のメッシュフィルターであっても、網目部に微粒子が付着及び積層することで、微粒子を捕捉することが可能である。
【0019】
第一流路２１のフィルター部２１３と排出部２１２との間には、タンク２６と第一流路２１とを接続するタンク流路２６１が接続されている。
第一流路２１において、フィルター２３を透過した微粒子が除去された液体の一部は、タンク流路２６１からタンク２６内に入って貯留される。タンク流路２６１からタンク２６内に導入されなかった液体は、そのまま排出部２１２に流されて排出される。
また、第一流路２１において、タンク流路２６１の接続位置と、排出部２１２との間には、第二弁３２が設けられている。この第二弁３２は、第一流路２１から排出部２１２への液体の流れを許容する開状態と、第一流路２１から排出部２１２への液体の流れを規制する閉状態に切り替え可能な電磁弁である。
第一流路２１において、フィルター２３を透過した微粒子が除去された液体の一部は、タンク流路２６１からタンク２６内に入って貯留される。タンク流路２６１からタンク２６内に導入されなかった液体は、そのまま排出部２１２に流されて排出される。
また、第一流路２１において、タンク流路２６１の接続位置と、排出部２１２との間には、第二弁３２が設けられている。この第二弁３２は、第一流路２１から排出部２１２への液体の流れを許容する開状態と、第一流路２１から排出部２１２への液体の流れを規制する閉状態に切り替え可能な電磁弁である。
【0020】
さらに、第一流路２１には、フィルター２３の目詰まり度合いを検出する検出部２７が設けられている。検出部２７としては、フィルター２３の目詰まり度合いを検出可能な構成であれば、いかなる構成であってもよい。
例えば、検出部２７は、第一流路２１を流れる液体の流速を測定する流速計であってもよい。この場合、図２に示すように、フィルター２３の下流側に検出部２７である流速計を設ける。フィルター２３に微粒子が堆積して液体がフィルター２３を透過しにくくなると、液体の流速が減少するので、検出部２７は、測定される流速に基づいて目詰まり度合いを検出することができる。
また、検出部２７は、フィルター２３の重量を測定する重量計であってもよい。フィルター２３に対して微粒子が堆積することで、フィルター２３の重量が増加する。したがって、検出部２７は、フィルターの重量の増加量に基づいて目詰まり度を検出することができる。なお、第一流路２１内に設置されたフィルター２３の重量の増加量を計測する手法としては、フィルター２３の共振周波数を計測し、共振周波数の変化から重量変化を検出することができる。
例えば、検出部２７は、第一流路２１を流れる液体の流速を測定する流速計であってもよい。この場合、図２に示すように、フィルター２３の下流側に検出部２７である流速計を設ける。フィルター２３に微粒子が堆積して液体がフィルター２３を透過しにくくなると、液体の流速が減少するので、検出部２７は、測定される流速に基づいて目詰まり度合いを検出することができる。
また、検出部２７は、フィルター２３の重量を測定する重量計であってもよい。フィルター２３に対して微粒子が堆積することで、フィルター２３の重量が増加する。したがって、検出部２７は、フィルターの重量の増加量に基づいて目詰まり度を検出することができる。なお、第一流路２１内に設置されたフィルター２３の重量の増加量を計測する手法としては、フィルター２３の共振周波数を計測し、共振周波数の変化から重量変化を検出することができる。
【0021】
第一流路２１のフィルター部２１３と導入部２１１との間には、第二流路２２が接続される。具体的には、第一流路２１と第二流路２２との接続位置に第一弁３１が設けられており、第二流路２２は、第一弁３１を介して第一流路２１に接続される。
本実施形態では、第一弁３１は、制御部５０により制御され、第一流路２１を開放して第二流路２２を閉塞する第一状態と、第一流路２１を閉塞して第二流路２２を開放する第二状態と、を切り替える。
つまり、第一状態では、第一弁３１は、導入部２１１から導入された液体をフィルター部２１３に向かって流通させ、第一流路２１から第二流路２２への液体の流通を規制する。
また、第二状態では、第一弁３１は、導入部２１１から導入された液体のフィルター部２１３及び第二流路２２への流入を規制し、第一流路２１のフィルター部２１３側から第二流路２２への液体の流通を許容する。
本実施形態では、第一弁３１は、制御部５０により制御され、第一流路２１を開放して第二流路２２を閉塞する第一状態と、第一流路２１を閉塞して第二流路２２を開放する第二状態と、を切り替える。
つまり、第一状態では、第一弁３１は、導入部２１１から導入された液体をフィルター部２１３に向かって流通させ、第一流路２１から第二流路２２への液体の流通を規制する。
また、第二状態では、第一弁３１は、導入部２１１から導入された液体のフィルター部２１３及び第二流路２２への流入を規制し、第一流路２１のフィルター部２１３側から第二流路２２への液体の流通を許容する。
【0022】
第二流路２２は、上述のように第一弁３１を介して第一流路２１に接続される。
第二流路２２には、流体デバイス２４が設けられている。
図３は、流体デバイス２４における第二流路２２の概略を示す模式図であり、図４は、超音波送信部２４１が設けられる位置での流体デバイス２４の概略構成を示す断面図である。
本実施形態では、第二流路２２の少なくとも一部には、図３に示すような流体デバイス２４が設けられている。この流体デバイス２４は、図４に示すように、第二流路２２の一部を構成する第一壁部２２１、第二壁部２２２、第三壁部２２３、及び第四壁部２２４を有する。ここで、第二流路２２を流れる液体の流通方向を＋Ｘとする。第一壁部２２１及び第二壁部２２２はＸ方向に直交するＹ方向において互いに対向する。第一壁部２２１および第二壁部２２２の間の流路幅Ｌは、既知の値である。第三壁部２２３及び第四壁部２２４は、Ｘ方向及びＹ方向に直交するＺ方向において対向する。第三壁部２２３から第四壁部２２４までの距離（高さ）は特に限定されないが、均一な高さに設定されることが好ましく、これにより、第二流路２２を流れる液体の流速を一定にできる。
流体デバイス２４における第二流路２２は、例えば、凹溝を形成されたベース基板と、当該凹溝を覆うリッド基板とによって構成することができ、各基板として、ガラス基板やシリコン基板などを利用できる。
第二流路２２には、流体デバイス２４が設けられている。
図３は、流体デバイス２４における第二流路２２の概略を示す模式図であり、図４は、超音波送信部２４１が設けられる位置での流体デバイス２４の概略構成を示す断面図である。
本実施形態では、第二流路２２の少なくとも一部には、図３に示すような流体デバイス２４が設けられている。この流体デバイス２４は、図４に示すように、第二流路２２の一部を構成する第一壁部２２１、第二壁部２２２、第三壁部２２３、及び第四壁部２２４を有する。ここで、第二流路２２を流れる液体の流通方向を＋Ｘとする。第一壁部２２１及び第二壁部２２２はＸ方向に直交するＹ方向において互いに対向する。第一壁部２２１および第二壁部２２２の間の流路幅Ｌは、既知の値である。第三壁部２２３及び第四壁部２２４は、Ｘ方向及びＹ方向に直交するＺ方向において対向する。第三壁部２２３から第四壁部２２４までの距離（高さ）は特に限定されないが、均一な高さに設定されることが好ましく、これにより、第二流路２２を流れる液体の流速を一定にできる。
流体デバイス２４における第二流路２２は、例えば、凹溝を形成されたベース基板と、当該凹溝を覆うリッド基板とによって構成することができ、各基板として、ガラス基板やシリコン基板などを利用できる。
【0023】
そして、本実施形態では、流体デバイス２４に、本開示の捕捉部である超音波送信部２４１が設けられている。この超音波送信部２４１は、第二流路２２を流れる液体に対して所定の周波数の超音波を送信することで、当該液体中にＹ方向に沿った定在波ＳＷを発生させる。これにより、定在波ＳＷの節の位置で微粒子が捕捉される。
なお、超音波送信部２４１を設ける位置としては、特に限定されない。例えば、本実施形態では、図３に示すように、第一壁部２２１の一部が超音波発信面となるように、超音波送信部２４１を設ける。
具体的には、本実施形態の超音波送信部２４１は、素子基板２４２、素子基板２４２に支持される振動膜２４３と、振動膜２４３に設けられる圧電素子２４４と、を備えている。
素子基板２４２は、Ｓｉ等の半導体基板で構成される。この素子基板２４２は、厚み方向がＹ方向に沿うように配置されている。また、素子基板２４２には、厚み方向に沿って素子基板２４２を貫通する開口部２４２Ａが設けられている。
なお、超音波送信部２４１を設ける位置としては、特に限定されない。例えば、本実施形態では、図３に示すように、第一壁部２２１の一部が超音波発信面となるように、超音波送信部２４１を設ける。
具体的には、本実施形態の超音波送信部２４１は、素子基板２４２、素子基板２４２に支持される振動膜２４３と、振動膜２４３に設けられる圧電素子２４４と、を備えている。
素子基板２４２は、Ｓｉ等の半導体基板で構成される。この素子基板２４２は、厚み方向がＹ方向に沿うように配置されている。また、素子基板２４２には、厚み方向に沿って素子基板２４２を貫通する開口部２４２Ａが設けられている。
【0024】
振動膜２４３は、例えばＳｉＯ２膜およびＺｒＯ２膜など、複数種類の膜を積層した積層体等より構成されている。この振動膜２４３は、素子基板２４２に支持されると共に、開口部２４２Ａの一方側（第二流路２２側とは反対側）を閉塞する。
また、振動膜２４３のうち、素子基板２４２の厚み方向から見た際に開口部２４２Ａと重なる部分は、超音波の送信を行う振動部２４３Ａを構成する。
また、振動膜２４３のうち、素子基板２４２の厚み方向から見た際に開口部２４２Ａと重なる部分は、超音波の送信を行う振動部２４３Ａを構成する。
【0025】
圧電素子２４４は、振動部２４３Ａに対して第二流路２２とは反対側の面に設けられている。この圧電素子２４４は、図示を省略するが、振動部２４３Ａ上に下部電極、圧電膜および上部電極が順に積層されることにより構成されている。
なお、図４には、説明の簡略化のため、１つの振動部２４３Ａ及び圧電素子２４４を備える超音波送信部２４１を模式的に示しているが、実際には、振動部２４３Ａ及び圧電素子２４４により構成される素子が複数アレイ状に配置された超音波送信部２４１が用いられる。
なお、図４には、説明の簡略化のため、１つの振動部２４３Ａ及び圧電素子２４４を備える超音波送信部２４１を模式的に示しているが、実際には、振動部２４３Ａ及び圧電素子２４４により構成される素子が複数アレイ状に配置された超音波送信部２４１が用いられる。
【0026】
このような超音波送信部２４１では、圧電素子２４４に駆動信号が入力されると、下部電極と上部電極との間に電圧が印加され、圧電膜が伸縮する。これにより、振動部２４３Ａは、振動部２４３Ａの短辺方向の寸法などに応じた所定の発振周波数で振動する。振動部２４３Ａの振動は、液体の粗密波に変換されることで超音波の伝搬が行われる。また、本実施形態では、超音波送信部２４１の超音波送信面は、第一壁部２２１と略同一面であり、超音波送信面から第二流路２２を挟んで対向する第二壁部２２２までの距離はＬとなる。これにより、Ｙ方向に沿って伝搬された超音波は、第一壁部２２１と第二壁部２２２との間で反射を繰り返して第二流路２２内に定在波ＳＷを発生させる。
このような構成の薄膜型の超音波送信部２４１では、低電力で強い音圧の超音波を第二流路２２内の液体に伝搬させることができる。つまり、第一壁部２２１を介してバルク型の圧電素子を配置する場合、バルク型の圧電素子を振動させて発生させた超音波を、第一壁部２２１を介して液体に伝搬させることになる。この場合、バルク型の圧電素子と、第一壁部２２１を構成するベース基板との音響インピーダンスの差、第一壁部２２１と液体との音響インピーダンスの差により、超音波が反射及び減衰されることで、液体に伝搬される超音波の音圧が低下し、より大きい駆動電力が必要となる。これに対して、本実施形態では、振動部２４３Ａの振動によって第二流路２２内の液体に直接超音波が出力されるため、振動部２４３Ａの音響インピーダンスによらず、液体に強い音圧の超音波を伝搬させることができる。
このような構成の薄膜型の超音波送信部２４１では、低電力で強い音圧の超音波を第二流路２２内の液体に伝搬させることができる。つまり、第一壁部２２１を介してバルク型の圧電素子を配置する場合、バルク型の圧電素子を振動させて発生させた超音波を、第一壁部２２１を介して液体に伝搬させることになる。この場合、バルク型の圧電素子と、第一壁部２２１を構成するベース基板との音響インピーダンスの差、第一壁部２２１と液体との音響インピーダンスの差により、超音波が反射及び減衰されることで、液体に伝搬される超音波の音圧が低下し、より大きい駆動電力が必要となる。これに対して、本実施形態では、振動部２４３Ａの振動によって第二流路２２内の液体に直接超音波が出力されるため、振動部２４３Ａの音響インピーダンスによらず、液体に強い音圧の超音波を伝搬させることができる。
【0027】
なお、図４に示す構成は、第一壁部２２１に設けられる薄膜側の超音波素子の一例であるが、本開示の超音波送信部２４１としては、この構成に限定されない。例えば、振動膜２４３が素子基板２４２の第二流路２２側に設けられる構成としてもよく、この場合、第一壁部２２１と超音波送信面とをより正確に面一にできる。
また、超音波送信部２４１の厚み方向がＹ方向に沿うものとしたが、例えば、超音波送信部２４１が第一壁部２２１や第二壁部２２２に直交する第三壁部２２３や第四壁部２２４に設けられ、厚み方向がＺ方向に沿うものであってもよい。このような構成でも、超音波送信部２４１から出力された超音波は、振動部２４３Ａを中心に放射状に拡散されるため、このうちＹ方向に向かって進む超音波が、第二流路２２の第一壁部２２１及び第二壁部２２２で反射を繰り返すことで、第二流路２２内に定在波ＳＷを発生させることができる。
また、超音波送信部２４１の厚み方向がＹ方向に沿うものとしたが、例えば、超音波送信部２４１が第一壁部２２１や第二壁部２２２に直交する第三壁部２２３や第四壁部２２４に設けられ、厚み方向がＺ方向に沿うものであってもよい。このような構成でも、超音波送信部２４１から出力された超音波は、振動部２４３Ａを中心に放射状に拡散されるため、このうちＹ方向に向かって進む超音波が、第二流路２２の第一壁部２２１及び第二壁部２２２で反射を繰り返すことで、第二流路２２内に定在波ＳＷを発生させることができる。
【0028】
また、流体デバイス２４に設けられる第二流路２２において、超音波送信部２４１の下流側には、分岐部２２５が設けられている。この分岐部２２５は、回収流路２２５Ａと、浄化流路２２５Ｂとを含む。回収流路２２５Ａは、流体デバイス２４により形成された定在波ＳＷの節に対応する位置に設けられている。これにより、定在波ＳＷの節で捕捉された微粒子は液体の流れによって回収流路２２５Ａに流れ込む。一方、浄化流路２２５Ｂは、定在波ＳＷの腹に対応する位置に設けられており、微粒子の含有量が少ない液体が流れ込む。ここで、第二流路２２を流れる液体の大部分は分岐部２２５において浄化流路２２５Ｂに流れるため、浄化流路２２５Ｂは、超音波送信部２４１の下流側の第二流路２２を構成する流路となる。言い換えると、第二流路２２に対して回収流路２２５Ａが接続され、捕捉された微粒子を含む液体が回収流路２２５Ａに流れ込み、それ以外の液体がそのまま浄化流路２２５Ｂである第二流路２２に沿って流れる。
【0029】
ところで、図３に示す例では、１次の定在波ＳＷが形成される例であり、節の位置が１つであり、腹の位置が２つであるため、１つの回収流路２２５Ａと、２つの浄化流路２２５Ｂが設けられる。一方、超音波送信部２４１により発生させる定在波ＳＷとしては、２次以上であってもよく、この場合より多くの節が現れる。したがって、２次以上の定在波ＳＷを発生させる場合では、各節に対応してそれぞれ回収流路２２５Ａを設け、各腹に対応してそれぞれ浄化流路２２５Ｂを設ける。
また、図３の示す例では、１つの超音波送信部２４１及び分岐部２２５が設けられる例であるが、第二流路２２に沿って、複数の超音波送信部２４１及び分岐部２２５が設けられてもよい。つまり、１つ目の超音波送信部２４１の下流側に１つ目の分岐部２２５が設けられ、１つ目の分岐部２２５の各浄化流路２２５Ｂに対して、２つ目の超音波送信部２４１を設けてもよい。この際、各浄化流路２２５Ｂを合流させた流路に対して２つ目の超音波送信部２４１を配置してもよく、各浄化流路２２５Ｂのそれぞれに超音波送信部２４１を配置してもよい。２つ目の超音波送信部２４１の下流側にも同様に、回収流路２２５Ａと浄化流路２２５Ｂとを設ける。以降、同様にして、複数の超音波送信部２４１及び分岐部２２５を配置することで、浄化流路２２５Ｂに流れる液体に含まれる微粒子を限りなく減らすことができる。
また、図３の示す例では、１つの超音波送信部２４１及び分岐部２２５が設けられる例であるが、第二流路２２に沿って、複数の超音波送信部２４１及び分岐部２２５が設けられてもよい。つまり、１つ目の超音波送信部２４１の下流側に１つ目の分岐部２２５が設けられ、１つ目の分岐部２２５の各浄化流路２２５Ｂに対して、２つ目の超音波送信部２４１を設けてもよい。この際、各浄化流路２２５Ｂを合流させた流路に対して２つ目の超音波送信部２４１を配置してもよく、各浄化流路２２５Ｂのそれぞれに超音波送信部２４１を配置してもよい。２つ目の超音波送信部２４１の下流側にも同様に、回収流路２２５Ａと浄化流路２２５Ｂとを設ける。以降、同様にして、複数の超音波送信部２４１及び分岐部２２５を配置することで、浄化流路２２５Ｂに流れる液体に含まれる微粒子を限りなく減らすことができる。
【0030】
回収流路２２５Ａは、上述のように、超音波送信部２４１により発生した定在波ＳＷの節で捕捉された微粒子を含む液体（以降、濃縮液体と称する）が流れ込む流路であり、回収部２５に接続される。
この回収部２５は、例えば、紙や布が設置されており、濃縮液体が吸収される。紙や布に濃縮液体を吸収させる方法であれば、濃縮液体の回収に係るコストを低減でき、容易に微粒子を回収することができる。
この回収部２５は、例えば、紙や布が設置されており、濃縮液体が吸収される。紙や布に濃縮液体を吸収させる方法であれば、濃縮液体の回収に係るコストを低減でき、容易に微粒子を回収することができる。
【0031】
また、浄化流路２２５Ｂ、つまり、回収流路２２５Ａとは分岐された第二流路２２は、図２に示すように、第三弁３３を介してタンク２６に接続される。第三弁３３は、本開示の開閉弁に相当する電磁弁であり、制御部５０の制御により、第二流路２２とタンク２６との間で液体が流通可能な開状態と、第二流路２２とタンク２６との間での液体の流通を規制する閉状態とを切り替える。
本実施形態では、第一弁３１が第二状態であるときに、第二流路２２を構成する浄化流路２２５Ｂは、タンク２６及びタンク流路２６１を介して、第一流路２１のフィルター部２１３及び排出部２１２の間に接続されることになる。
本実施形態では、第一弁３１が第二状態であるときに、第二流路２２を構成する浄化流路２２５Ｂは、タンク２６及びタンク流路２６１を介して、第一流路２１のフィルター部２１３及び排出部２１２の間に接続されることになる。
【0032】
タンク２６には、上述したように、微粒子が除去された液体が貯留される。
本実施形態では、第一弁３１が第一状態であるとき、つまり、第二流路２２への液体の流入が規制されるときに、フィルター２３によって微粒子が除去された液体が第一流路２１からタンク２６に流入して貯留される。この際、第二弁３２は、開状態となり、タンク２６に貯留されない液体は、排出部２１２から排出される。また、第三弁３３は、閉状態となるように制御され、タンク２６から第二流路２２へ液体の流入が規制される。
本実施形態では、第一弁３１が第一状態であるとき、つまり、第二流路２２への液体の流入が規制されるときに、フィルター２３によって微粒子が除去された液体が第一流路２１からタンク２６に流入して貯留される。この際、第二弁３２は、開状態となり、タンク２６に貯留されない液体は、排出部２１２から排出される。また、第三弁３３は、閉状態となるように制御され、タンク２６から第二流路２２へ液体の流入が規制される。
【0033】
一方、第一弁３１が第二状態に切り替えられた場合、第二弁３２は閉状態に切り替えられ、第三弁３３は開状態に切り替えられる。これにより、排出部２１２からの液体の排出が規制され、タンク２６に貯留された液体がタンク流路２６１から第一流路２１内に流れ込む。すなわち、本実施形態のタンク流路２６１は、本開示のタンク導入部としても機能する。第一流路２１に流れ込んだ液体は、第一弁３１から第二流路２２を通り、タンク２６に戻る。つまり、第二状態では、第一流路２１及び第二流路２２により循環流路が形成され、タンク２６は第二状態において第一流路２１の排出部２１２側から導入部２１１側に液体を流通させる。
さらに、第一流路２１または第二流路２２には、タンク２６とともに本開示の流通方向反転部を構成するポンプ４０が設けられており、ポンプ４０によって循環流路内に液体を循環させる。ポンプ４０の設けられる位置としては、特に限定されないが、例えば、図２に示すように、第二流路２２の第一流路２１との接続位置（第一弁３１）の近傍であってもよい。または、タンク流路２６１にポンプ４０を設ける構成としてもよく、その他の場所であってもよい。なお、本実施形態では、流通方向反転部としてポンプ４０が設けられる例を示すが、タンク２６の水圧を利用して、第一流路２１の液体の流通方向を反転させるものであってもよい。
さらに、第一流路２１または第二流路２２には、タンク２６とともに本開示の流通方向反転部を構成するポンプ４０が設けられており、ポンプ４０によって循環流路内に液体を循環させる。ポンプ４０の設けられる位置としては、特に限定されないが、例えば、図２に示すように、第二流路２２の第一流路２１との接続位置（第一弁３１）の近傍であってもよい。または、タンク流路２６１にポンプ４０を設ける構成としてもよく、その他の場所であってもよい。なお、本実施形態では、流通方向反転部としてポンプ４０が設けられる例を示すが、タンク２６の水圧を利用して、第一流路２１の液体の流通方向を反転させるものであってもよい。
【0034】
次に、制御部５０について説明する。
制御部５０は、微粒子分離装置２０の全体動作を制御する。この制御部５０は、図２に示すように、各種プログラムや各種データが記憶されるメモリー５１と、メモリー５１に記憶されたプログラムを実行するプロセッサー５２とを含む。
メモリー５１には、流体デバイス２４の超音波送信部２４１により定在波ＳＷを発生させるための駆動周波数の値などが記憶されている。
制御部５０は、微粒子分離装置２０の全体動作を制御する。この制御部５０は、図２に示すように、各種プログラムや各種データが記憶されるメモリー５１と、メモリー５１に記憶されたプログラムを実行するプロセッサー５２とを含む。
メモリー５１には、流体デバイス２４の超音波送信部２４１により定在波ＳＷを発生させるための駆動周波数の値などが記憶されている。
【0035】
プロセッサー５２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等によって構成され、メモリー５１に記憶されたプログラムを実行することで、目詰まり判定部５２１、流通制御部５２２、及び捕捉制御部５２３として機能する。
目詰まり判定部５２１は、検出部２７により検出される目詰まり度合いに基づいて、フィルター２３の洗浄の有無を判定する。例えば、目詰まり度合いが所定の閾値以上である場合に、フィルター２３の洗浄が必要と判定する。検出部２７が流速計である場合、例えば、流速の逆数を目詰まり度合いとして算出してもよく、検出部２７によりフィルター２３の重量変化を測定する場合、当該重量変化を目詰まり度合いとしてもよい。また、検出部２７が流速計である場合、流速が所定値以下になった場合にフィルター２３が目詰まりしているため、洗浄が必要と判定してもよい。
目詰まり判定部５２１は、検出部２７により検出される目詰まり度合いに基づいて、フィルター２３の洗浄の有無を判定する。例えば、目詰まり度合いが所定の閾値以上である場合に、フィルター２３の洗浄が必要と判定する。検出部２７が流速計である場合、例えば、流速の逆数を目詰まり度合いとして算出してもよく、検出部２７によりフィルター２３の重量変化を測定する場合、当該重量変化を目詰まり度合いとしてもよい。また、検出部２７が流速計である場合、流速が所定値以下になった場合にフィルター２３が目詰まりしているため、洗浄が必要と判定してもよい。
【0036】
流通制御部５２２は、目詰まり判定部５２１の判定結果に基づいて、第一弁３１、第二弁３２、第三弁３３、及びポンプ４０を制御し、流路を流れる液体の流通方向を制御する。
捕捉制御部５２３は、流通制御部５２２により第一弁３１が第二状態に切り替えられた場合に、超音波送信部２４１を制御して、第二流路２２の液体中に定在波ＳＷを発生させる。
捕捉制御部５２３は、流通制御部５２２により第一弁３１が第二状態に切り替えられた場合に、超音波送信部２４１を制御して、第二流路２２の液体中に定在波ＳＷを発生させる。
【0037】
［微粒子分離装置２０の動作］
次に、上述したような洗濯機１に装着された微粒子分離装置２０の動作について説明する。
図５は、本実施形態の微粒子分離装置２０による動作を示すフローチャートである。また、図６は、第一弁３１が第一状態であるときの液体の流れを示す図であり、図７は、第一弁３１が第二状態であるときの液体の流れを示す図である。なお、図６及び図７において、ハッチ入りの矢印は微粒子を含む液体の流れを示し、ハッチ無しの矢印は微粒子が除去された液体の流れを示している。
制御部５０の流通制御部５２２は、微粒子分離装置２０の初期状態として、第一弁３１を第一状態とし、第二弁３２を開状態とし、第三弁３３を閉状態とするように、各弁３１，３２，３３を制御する（ステップＳ１）。
次に、上述したような洗濯機１に装着された微粒子分離装置２０の動作について説明する。
図５は、本実施形態の微粒子分離装置２０による動作を示すフローチャートである。また、図６は、第一弁３１が第一状態であるときの液体の流れを示す図であり、図７は、第一弁３１が第二状態であるときの液体の流れを示す図である。なお、図６及び図７において、ハッチ入りの矢印は微粒子を含む液体の流れを示し、ハッチ無しの矢印は微粒子が除去された液体の流れを示している。
制御部５０の流通制御部５２２は、微粒子分離装置２０の初期状態として、第一弁３１を第一状態とし、第二弁３２を開状態とし、第三弁３３を閉状態とするように、各弁３１，３２，３３を制御する（ステップＳ１）。
【0038】
洗濯機１を通常運転させると、洗濯槽１１に対して液体（水道水）が導入され、洗濯槽１１に投入された衣服の洗濯処理が実施される。洗濯処理が終わると、洗濯機１は、排水管１２から洗濯槽１１内の液体（排水）を排出する。
これにより、微粒子分離装置２０の第一流路２１の導入部２１１から、第一流路２１の内部に液体が流入する。ステップＳ１により、初期状態では、図６に示すように、第一流路２１から第二流路２２への液体の流入が規制される。また、第二弁３２が開状態であるため、第一流路２１に導入された液体は、第一流路２１に沿って排出部２１２側に流れ、フィルター部２１３において、微粒子がフィルター２３によってせき止められ、微粒子を含まない液体がフィルター２３を透過し、排出部２１２から排出される。また、フィルター２３を透過した液体の一部は、タンク流路２６１からタンク２６に流れ、タンク２６内に貯留される。
これにより、微粒子分離装置２０の第一流路２１の導入部２１１から、第一流路２１の内部に液体が流入する。ステップＳ１により、初期状態では、図６に示すように、第一流路２１から第二流路２２への液体の流入が規制される。また、第二弁３２が開状態であるため、第一流路２１に導入された液体は、第一流路２１に沿って排出部２１２側に流れ、フィルター部２１３において、微粒子がフィルター２３によってせき止められ、微粒子を含まない液体がフィルター２３を透過し、排出部２１２から排出される。また、フィルター２３を透過した液体の一部は、タンク流路２６１からタンク２６に流れ、タンク２６内に貯留される。
【0039】
また、第一弁３１が第一状態であるとき、目詰まり判定部５２１は検出部２７を制御してフィルター２３の目詰まり度合いを監視する（ステップＳ２）。ステップＳ２による目詰まり度合いの監視は、一定周期であってもよく、常に監視を継続してもよい。
そして、目詰まり判定部５２１は、検出部２７により検出される目詰まり度合いが所定の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ３）。
ステップＳ３において、Ｎｏと判定される場合、つまり、目詰まり度合いが閾値未満である場合、フィルター２３が目詰まりしていないと判定し、ステップＳ２に戻る。
そして、目詰まり判定部５２１は、検出部２７により検出される目詰まり度合いが所定の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ３）。
ステップＳ３において、Ｎｏと判定される場合、つまり、目詰まり度合いが閾値未満である場合、フィルター２３が目詰まりしていないと判定し、ステップＳ２に戻る。
【0040】
一方、ステップＳ３において、ＹＥＳと判定された場合、つまり、目詰まり度合いが閾値を超える場合、目詰まり判定部５２１は、フィルター２３が目詰まりしており、洗浄が必要と判定する。
この場合、流通制御部５２２は、第一弁３１を第二状態に、第二弁３２を閉状態、第三弁を開状態に切り替え、ポンプ４０を駆動させる（ステップＳ４）。さらに、捕捉制御部５２３は、超音波送信部２４１を駆動させて、第二流路２２内に定在波ＳＷを発生させる（ステップＳ５）。
これにより、図７に示すように、タンク２６に貯留された液体が、第一流路２１内に流れ込み、第一流路２１の排出部２１２から導入部２１１に向かう方向に液体が流れる。第一流路２１を流れる液体の流通方向が第一状態とは逆になるため、フィルター２３の導入部２１１側の面に堆積した微粒子が液体の流れによって第一弁３１側に流れ、第二流路２２内に入る。これにより、フィルター２３が洗浄される。
また、第二流路２２に入った微粒子は、定在波ＳＷの節の位置で捕捉され、そのまま回収流路２２５Ａに流され、回収部２５で回収される。回収流路２２５Ａに流れ込まなかった液体、つまり、微粒子が除去された液体は、第三弁３３を通ってタンク２６に戻る。
また、ポンプ４０によって、第一流路２１及び第二流路２２により構成される循環流路で液体が循環される。これにより、新たに水道水などの液体を導入することなく、低コストでフィルター２３の洗浄を行うことができる。
この場合、流通制御部５２２は、第一弁３１を第二状態に、第二弁３２を閉状態、第三弁を開状態に切り替え、ポンプ４０を駆動させる（ステップＳ４）。さらに、捕捉制御部５２３は、超音波送信部２４１を駆動させて、第二流路２２内に定在波ＳＷを発生させる（ステップＳ５）。
これにより、図７に示すように、タンク２６に貯留された液体が、第一流路２１内に流れ込み、第一流路２１の排出部２１２から導入部２１１に向かう方向に液体が流れる。第一流路２１を流れる液体の流通方向が第一状態とは逆になるため、フィルター２３の導入部２１１側の面に堆積した微粒子が液体の流れによって第一弁３１側に流れ、第二流路２２内に入る。これにより、フィルター２３が洗浄される。
また、第二流路２２に入った微粒子は、定在波ＳＷの節の位置で捕捉され、そのまま回収流路２２５Ａに流され、回収部２５で回収される。回収流路２２５Ａに流れ込まなかった液体、つまり、微粒子が除去された液体は、第三弁３３を通ってタンク２６に戻る。
また、ポンプ４０によって、第一流路２１及び第二流路２２により構成される循環流路で液体が循環される。これにより、新たに水道水などの液体を導入することなく、低コストでフィルター２３の洗浄を行うことができる。
【0041】
そして、制御部５０は、一定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ６）。
ステップＳ６でＮＯと判定される場合は、ステップＳ５を継続してステップＳ６に戻る。つまり、第二流路２２への液体の流通及び超音波送信部２４１による定在波ＳＷの形成を継続し、フィルター２３の洗浄、及び微粒子の回収部２５への回収を続ける。
一方、ステップＳ６でＹＥＳと判定される場合、流通制御部５２２は、ステップＳ１と同様に、第一弁３１、第二弁３２、第三弁３３を初期状態に戻し、ポンプ４０を停止させる（ステップＳ７）。
ステップＳ６でＮＯと判定される場合は、ステップＳ５を継続してステップＳ６に戻る。つまり、第二流路２２への液体の流通及び超音波送信部２４１による定在波ＳＷの形成を継続し、フィルター２３の洗浄、及び微粒子の回収部２５への回収を続ける。
一方、ステップＳ６でＹＥＳと判定される場合、流通制御部５２２は、ステップＳ１と同様に、第一弁３１、第二弁３２、第三弁３３を初期状態に戻し、ポンプ４０を停止させる（ステップＳ７）。
【0042】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の微粒子分離装置２０は、第一流路２１、第二流路２２、第一流路２１に配置されるフィルター２３、第二流路２２に配置される超音波送信部２４１、第一流路２１及び第二流路２２の接続位置に設けられる第一弁３１、及び回収部２５を備える。第一流路２１には液体が導入され、フィルター２３は、第一流路２１に流れる液体の中の微粒子を透過させず、液体を透過させる。第二流路２２は、第一弁３１を介して第一流路２１に接続される。第一弁３１は、第一流路２１から第二流路２２への液体の流入を規制する第一状態と、第一流路２１から第二流路２２へ液体を流入させる第二状態と、を切り替える。捕捉部である超音波送信部２４１は、第一弁３１が第二状態となるときに、第二流路２２を流れる液体に超音波を送信して定在波ＳＷを発生させて、定在波ＳＷの節で微粒子を捕捉する。回収部２５は、定在波ＳＷの節で捕捉された微粒子を回収する。そして、本実施形態では、第二流路２２は、第一弁３１が第二状態に切り替えられた時の液体の流通方向において、フィルター２３よりも下流側で第一弁３１を介して第一流路２１に接続されている。
すなわち、本実施形態では、第二状態では、第一流路２１内の液体は、排出部２１２から導入部２１１側に向かう方向に流れることで、フィルター２３の導入部２１１側に堆積してフィルター２３を目詰まりさせていた微粒子が押し流される。そして、押し流された微粒子は、第二流路２２に流れ込み、超音波送信部２４１によって発生させられる定在波ＳＷの節で捕捉されて回収部２５に送られる。
これにより、第一弁３１が第二状態に切り替わったときに流れる液体の流れによって、フィルター２３に堆積した微粒子を除去することができ、さらに、当該微粒子を回収部２５に回収することができる。このような構成では、フィルター２３を取り外して交換したり、フィルター２３を取り外して清掃したりする必要がない。
例えば、フィルター２３から除去した微粒子を、別途設けられた第二フィルターで除去する場合、当該第二フィルターに微粒子が堆積してしまい、第二フィルターの交換や清掃が必要になる。しかしながら、微粒子を好適に捕捉するためのメッシュフィルターを交換の度に準備するのはコスト高となる。また、第二フィルターを洗い流すとその廃液が下水に流れ込むことになり、第二フィルターを乾燥させてエアクリーナー等を用いて清掃する場合でも大気中に微粒子が飛散してしまい、環境に悪影響を与える。これに対して、本実施形態では、上記のような第二フィルターを用いる必要がなく、定在波ＳＷの節で捕捉された微粒子が直接回収部２５に流される。よって、回収部２５に、一般的な紙や布といった液体を吸収可能なものを設置すればよく、高価なメッシュフィルターを用いる場合に比べて低コストで微粒子を回収することができる。また、フィルターを取り外して清掃する必要がないので、フィルターに付着した微粒子が周囲に飛散したり下水に流れ込んだりすることを抑制でき、環境への影響を小さくできる。
本実施形態の微粒子分離装置２０は、第一流路２１、第二流路２２、第一流路２１に配置されるフィルター２３、第二流路２２に配置される超音波送信部２４１、第一流路２１及び第二流路２２の接続位置に設けられる第一弁３１、及び回収部２５を備える。第一流路２１には液体が導入され、フィルター２３は、第一流路２１に流れる液体の中の微粒子を透過させず、液体を透過させる。第二流路２２は、第一弁３１を介して第一流路２１に接続される。第一弁３１は、第一流路２１から第二流路２２への液体の流入を規制する第一状態と、第一流路２１から第二流路２２へ液体を流入させる第二状態と、を切り替える。捕捉部である超音波送信部２４１は、第一弁３１が第二状態となるときに、第二流路２２を流れる液体に超音波を送信して定在波ＳＷを発生させて、定在波ＳＷの節で微粒子を捕捉する。回収部２５は、定在波ＳＷの節で捕捉された微粒子を回収する。そして、本実施形態では、第二流路２２は、第一弁３１が第二状態に切り替えられた時の液体の流通方向において、フィルター２３よりも下流側で第一弁３１を介して第一流路２１に接続されている。
すなわち、本実施形態では、第二状態では、第一流路２１内の液体は、排出部２１２から導入部２１１側に向かう方向に流れることで、フィルター２３の導入部２１１側に堆積してフィルター２３を目詰まりさせていた微粒子が押し流される。そして、押し流された微粒子は、第二流路２２に流れ込み、超音波送信部２４１によって発生させられる定在波ＳＷの節で捕捉されて回収部２５に送られる。
これにより、第一弁３１が第二状態に切り替わったときに流れる液体の流れによって、フィルター２３に堆積した微粒子を除去することができ、さらに、当該微粒子を回収部２５に回収することができる。このような構成では、フィルター２３を取り外して交換したり、フィルター２３を取り外して清掃したりする必要がない。
例えば、フィルター２３から除去した微粒子を、別途設けられた第二フィルターで除去する場合、当該第二フィルターに微粒子が堆積してしまい、第二フィルターの交換や清掃が必要になる。しかしながら、微粒子を好適に捕捉するためのメッシュフィルターを交換の度に準備するのはコスト高となる。また、第二フィルターを洗い流すとその廃液が下水に流れ込むことになり、第二フィルターを乾燥させてエアクリーナー等を用いて清掃する場合でも大気中に微粒子が飛散してしまい、環境に悪影響を与える。これに対して、本実施形態では、上記のような第二フィルターを用いる必要がなく、定在波ＳＷの節で捕捉された微粒子が直接回収部２５に流される。よって、回収部２５に、一般的な紙や布といった液体を吸収可能なものを設置すればよく、高価なメッシュフィルターを用いる場合に比べて低コストで微粒子を回収することができる。また、フィルターを取り外して清掃する必要がないので、フィルターに付着した微粒子が周囲に飛散したり下水に流れ込んだりすることを抑制でき、環境への影響を小さくできる。
【0043】
本実施形態の微粒子分離装置２０では、第一流路２１は、液体が導入される導入部２１１、フィルターが配置されるフィルター部２１３、及び液体が排出される排出部２１２を含む。そして、第一弁３１は、導入部２１１とフィルター部２１３との間に配置される。この第一弁３１は、第一状態に切り替わったときに、導入部２１１からフィルター部２１３への液体の流入を許容して第二流路２２への流入を規制する。また、第一弁３１は、第二状態に切り替わったときに、導入部２１１からフィルター部２１３への液体の流入を規制して、フィルター部２１３から第二流路２２への液体の流入を許容する。
そして、本実施形態では、第一弁３１が第二状態に切り替わった際に、排出部２１２からフィルター部２１３に向かって液体を流通させる流通方向反転部を備える。例えば、本実施形態では、第一弁３１が第二状態に切り替わると、第二弁３２が閉状態、第三弁３３が開状態となることで、タンク２６に貯留された液体が第一流路２１内に流れ込み、第一流路２１内を流れる液体の流通方向が第一状態とは逆転する。また、ポンプ４０は、第一流路２１及び第二流路２２により構成される循環流路において、第一流路２１の排出部２１２側から導入部２１１側に向かう方法に液体を流通させる。
これにより、上述したように、フィルター２３に堆積された微粒子を第二流路２２に流すことができ、定在波ＳＷで捕捉した微粒子を回収部２５で回収することができる。
そして、本実施形態では、第一弁３１が第二状態に切り替わった際に、排出部２１２からフィルター部２１３に向かって液体を流通させる流通方向反転部を備える。例えば、本実施形態では、第一弁３１が第二状態に切り替わると、第二弁３２が閉状態、第三弁３３が開状態となることで、タンク２６に貯留された液体が第一流路２１内に流れ込み、第一流路２１内を流れる液体の流通方向が第一状態とは逆転する。また、ポンプ４０は、第一流路２１及び第二流路２２により構成される循環流路において、第一流路２１の排出部２１２側から導入部２１１側に向かう方法に液体を流通させる。
これにより、上述したように、フィルター２３に堆積された微粒子を第二流路２２に流すことができ、定在波ＳＷで捕捉した微粒子を回収部２５で回収することができる。
【0044】
さらに、本実施形態では、第二流路２２は、第二状態における液体の流通方向の超音波送信部２４１が設けられる位置の下流側で、超音波送信部２４１で発生させられる定在波ＳＷで捕捉された微粒子を含む液体を回収部２５に送る回収流路２２５Ａと、それ以外の液体が流通する浄化流路２２５Ｂと、を含む。そして、浄化流路２２５Ｂは、タンク２６、タンク流路２６１を介して、第一流路２１のフィルター部２１３及び排出部２１２の間に接続される。
これにより、第一流路２１及び第二流路２２による循環流路が形成されることになり、水道水等の液体を新たに流路内に導入することなく、フィルター２３に堆積した微粒子を回収部２５に送ることができる。
これにより、第一流路２１及び第二流路２２による循環流路が形成されることになり、水道水等の液体を新たに流路内に導入することなく、フィルター２３に堆積した微粒子を回収部２５に送ることができる。
【0045】
本実施形態では、第一流路２１には、フィルター部２１３と排出部２１２との間にタンク流路２６１が接続され、タンク流路２６１を介して第一流路２１にタンク２６が接続される。そして、第一弁３１が第二状態に切り替わったときに、タンク２６に貯留された液体がフィルター部の上流側（すなわち、排出部２１２側）に導入され、第一流路２１の排出部２１２側から導入部２１１側に向かって液体を流すことができる。
【0046】
本実施形態では、タンク２６には、第一弁３１が第一状態となるときに、フィルター２３により微粒子が除去された後の液体の一部が貯留される。また、第一弁３１が第二状態になるときに、超音波送信部２４１により発生させられた定在波ＳＷによって微粒子が捕捉された後の液体、つまり、回収流路２２５Ａから回収部２５に送られなかった微粒子が除去された液体がタンク２６に流入する。
これにより、タンク２６内に、微粒子を含まない液体を貯留することができ、別途水道管等から液体をタンク２６内に導入する必要がなく、節水を図れる。
これにより、タンク２６内に、微粒子を含まない液体を貯留することができ、別途水道管等から液体をタンク２６内に導入する必要がなく、節水を図れる。
【0047】
本実施形態の微粒子分離装置２０は、フィルター２３に捕捉された微粒子によるフィルターの目詰まり度を検出する検出部２７と、第一弁の状態を切り替え制御する制御部５０と、を備える。制御部５０は、検出部２７により検出される目詰まり度合いが所定の閾値以下である場合に第一弁３１を第一状態とし、目詰まり度合いが閾値を超える場合に第一弁３１を第二状態とする。
これにより、本実施形態の微粒子分離装置２０では、フィルター２３の清掃を自動で実施することができ、フィルター２３の目詰まり度合いが常に閾値以下である状態を維持することができる。
これにより、本実施形態の微粒子分離装置２０では、フィルター２３の清掃を自動で実施することができ、フィルター２３の目詰まり度合いが常に閾値以下である状態を維持することができる。
【0048】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、第一弁３１が第一状態に切り替えられたとき、第二状態に切り替えられたときとで、第一流路２１を流れる液体の流通方向が反転し、液体の流れによってフィルター２３に堆積した微粒子を除去する構成を例示した。これに対して、本実施形態では、第二状態においても液体の流通方向を反転させない点で上記第一実施形態と相違する。
次に、第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、第一弁３１が第一状態に切り替えられたとき、第二状態に切り替えられたときとで、第一流路２１を流れる液体の流通方向が反転し、液体の流れによってフィルター２３に堆積した微粒子を除去する構成を例示した。これに対して、本実施形態では、第二状態においても液体の流通方向を反転させない点で上記第一実施形態と相違する。
【0049】
図８は、第二実施形態の微粒子分離装置２０Ａの概略構成を示す模式図である。
本実施形態の微粒子分離装置２０Ａは、第一実施形態と同様、第一流路２１と、第二流路２２と、フィルター２３と、流体デバイス２４と、回収部２５と、タンク２６と、検出部２７と、制御部５０と、を備える。
ここで、本実施形態では、第一弁３１Ａは、フィルター部２１３と排出部２１２との間に設けられており、この第一弁３１Ａを介して第一流路２１と第二流路２２とが接続される。
この第一弁３１Ａは、第一実施形態と同様に、第一状態と、第二状態とで切り替え可能となる。第一状態では、第一弁３１Ａは、第一流路２１に沿ってフィルター部２１３から排出部２１２に向かう液体の流通を許容し、第一流路２１から第二流路２２への液体の流入を規制する。第二状態では、第一弁３１Ａは、第一流路２１のフィルター部２１３から排出部２１２側への液体の流通を規制し、第二流路２２を開放して第一流路２１から第二流路２２への液体の流入を許容する。
本実施形態の微粒子分離装置２０Ａは、第一実施形態と同様、第一流路２１と、第二流路２２と、フィルター２３と、流体デバイス２４と、回収部２５と、タンク２６と、検出部２７と、制御部５０と、を備える。
ここで、本実施形態では、第一弁３１Ａは、フィルター部２１３と排出部２１２との間に設けられており、この第一弁３１Ａを介して第一流路２１と第二流路２２とが接続される。
この第一弁３１Ａは、第一実施形態と同様に、第一状態と、第二状態とで切り替え可能となる。第一状態では、第一弁３１Ａは、第一流路２１に沿ってフィルター部２１３から排出部２１２に向かう液体の流通を許容し、第一流路２１から第二流路２２への液体の流入を規制する。第二状態では、第一弁３１Ａは、第一流路２１のフィルター部２１３から排出部２１２側への液体の流通を規制し、第二流路２２を開放して第一流路２１から第二流路２２への液体の流入を許容する。
【0050】
また、第二流路２２の第一弁３１Ａとは反対側の端部、つまり、回収流路２２５Ａから分離された浄化流路２２５Ｂは、第一流路２１において第一弁３１Ａと排出部２１２との間に接続される。ここで、浄化流路２２５Ｂと第一流路２１との接続位置には、第四弁３４が設けられている。第四弁３４は、第一弁３１Ａが第一状態であるときに、第一流路２１を開放して、第一流路２１に沿ってフィルター部２１３から排出部２１２への液体の流通を許容し、第一流路２１と第二流路２２との間の液体の流通を規制する（第三状態）。また、第四弁３４は、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、第一流路２１の排出部２１２側からフィルター部２１３への液体の流入を規制し、第二流路２２から第一流路２１の排出部２１２側への液体の流入を許容する（第四状態）。
なお、第四弁３４が設けられることで、本実施液体では、第二弁３２は設けられていなくてもよい。
なお、第四弁３４が設けられることで、本実施液体では、第二弁３２は設けられていなくてもよい。
【0051】
また、本実施形態では、タンク２６と第一流路２１とを接続するタンク流路２６１は、第一流路２１において第一弁３１Ａと第四弁３４との間に設けられており、タンク流路２６１には、第五弁３５が配置されている。
この第五弁３５は、タンク流路２６１を閉じる閉状態と、タンク流路を開放する開状態で切り替え可能である。第五弁３５が開状態とは、第一流路２１とタンク２６との間で液体の流通を許容する貯留許可状態である。第五弁３５が開状態とは、タンク２６から第一流路２１への液体の流通を規制して、液体の逆流を防ぐ逆流抑制状態である。
この第五弁３５は、タンク流路２６１を閉じる閉状態と、タンク流路を開放する開状態で切り替え可能である。第五弁３５が開状態とは、第一流路２１とタンク２６との間で液体の流通を許容する貯留許可状態である。第五弁３５が開状態とは、タンク２６から第一流路２１への液体の流通を規制して、液体の逆流を防ぐ逆流抑制状態である。
【0052】
本実施形態では、第一流路２１のフィルター部２１３と、導入部２１１との間にタンク導入部を構成するタンク導入路２６２が接続されており、このタンク導入路２６２の他端は、タンク２６に接続されている。
タンク導入路２６２には、ポンプ４０が設けられ、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、ポンプ４０によってタンク２６に貯留された液体が第一弁３１Ａに向かって流され、第二流路２２から第一弁３１Ａを介して第一流路２１内に流入する。
タンク導入路２６２には、ポンプ４０が設けられ、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、ポンプ４０によってタンク２６に貯留された液体が第一弁３１Ａに向かって流され、第二流路２２から第一弁３１Ａを介して第一流路２１内に流入する。
【0053】
第一流路２１とタンク導入路２６２との接続位置には、第六弁３６が設けられている。
第六弁３６は、第一弁３１Ａが第一状態であるときに、導入部２１１からフィルター部２１３への液体の流通を許容し、第一流路２１からタンク導入路２６２への液体の流入を規制する（第五状態）。一方、第六弁３６は、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、導入部２１１からフィルター部２１３への液体の流入を規制し、タンク導入路２６２から第一流路２１への液体の流入を許容する（第六状態）。
第六弁３６は、第一弁３１Ａが第一状態であるときに、導入部２１１からフィルター部２１３への液体の流通を許容し、第一流路２１からタンク導入路２６２への液体の流入を規制する（第五状態）。一方、第六弁３６は、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、導入部２１１からフィルター部２１３への液体の流入を規制し、タンク導入路２６２から第一流路２１への液体の流入を許容する（第六状態）。
【0054】
さらに、本実施形態では、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、フィルター２３に堆積した微粒子を下流側に流してフィルター２３を清掃するフィルター清掃部２８が設けられている。
フィルター清掃部２８としては、フィルター２３に蓄積された微粒子を下流側に流せる構成であれば、特に限定されない。例えばフィルター清掃部２８として、フィルター２３の裏表を反転させる反転機構であってもよい。本実施形態では、第一弁３１Ａが第一状態であるときと、第二状態であるときとで、フィルター２３に対する液体の流れ方向が変化しない。したがって、フィルター２３の裏表を反転させることで、フィルター２３の導入部２１１側の面が、排出部２１２側に移動し、上流側から導入される液体がフィルター２３を通過した後、堆積した微粒子を下流側に押し流すことができる。
フィルター清掃部２８としては、フィルター２３に蓄積された微粒子を下流側に流せる構成であれば、特に限定されない。例えばフィルター清掃部２８として、フィルター２３の裏表を反転させる反転機構であってもよい。本実施形態では、第一弁３１Ａが第一状態であるときと、第二状態であるときとで、フィルター２３に対する液体の流れ方向が変化しない。したがって、フィルター２３の裏表を反転させることで、フィルター２３の導入部２１１側の面が、排出部２１２側に移動し、上流側から導入される液体がフィルター２３を通過した後、堆積した微粒子を下流側に押し流すことができる。
【0055】
また、フィルター清掃部２８として、フィルター２３に超音波を送信し、超音波によりフィルター２３を清掃してもよい。この場合、フィルター２３に対して超音波が送信されるように、第一流路２１に例えばバルク型の超音波素子を固定する。フィルター２３に堆積された微粒子に超音波が印加されることで、微粒子が振動し、フィルター２３のメッシュ孔をすり抜ける。
或いは、フィルター２３自体にバルク型圧電素子を固定し、フィルター２３を振動させてもよい。フィルター２３が振動することで、メッシュ孔の孔径が変動し、微粒子がメッシュ孔を通り抜けて下流側に流すことができる。
或いは、フィルター２３自体にバルク型圧電素子を固定し、フィルター２３を振動させてもよい。フィルター２３が振動することで、メッシュ孔の孔径が変動し、微粒子がメッシュ孔を通り抜けて下流側に流すことができる。
【0056】
また、本実施形態の制御部５０のプロセッサー５２は、例えば、メモリー５１に記憶されたプログラムを実行することで、目詰まり判定部５２１、流通制御部５２２、及び捕捉制御部５２３に加え、さらに洗浄制御部５２４として機能する。
洗浄制御部５２４は、流通制御部５２２により各弁３１Ａ，３４，３５，３６が制御され、第一弁３１Ａが第二状態とされた際に、フィルター清掃部２８を制御して、フィルター２３を清掃する。
洗浄制御部５２４は、流通制御部５２２により各弁３１Ａ，３４，３５，３６が制御され、第一弁３１Ａが第二状態とされた際に、フィルター清掃部２８を制御して、フィルター２３を清掃する。
【0057】
［微粒子分離装置２０Ａの動作］
図９は、本実施形態の微粒子分離装置２０Ａによる動作を示すフローチャートである。
図１０は、第一弁３１Ａが第一状態であるときの液体の流れを示す図であり、図１１は、第一弁３１Ａが第二状態であるときの液体の流れを示す図である。
すなわち、制御部５０の流通制御部５２２は、微粒子分離装置２０Ａの初期状態として、第一弁３１Ａを第一状態とし、第四弁３４を第三状態とし、第五弁３５を開状態（貯留許可状態）とし、第六弁３６を第五状態とする（ステップＳ１Ａ）。
これにより、図１０に示すように、微粒子分離装置２０Ａの第一流路２１の導入部２１１から、第一流路２１の内部に液体が流通し、微粒子がフィルター２３によってせき止められ、液体（水）がフィルター２３を透過し、排出部２１２から排出される。
この時、第一弁３１Ａから第二流路２２への液体の流入、及び第四弁３４から第二流路２２への液体の流入が抑制される。また、フィルター２３を透過した液体の一部は、タンク流路２６１からタンク２６に流れ、タンク２６内に貯留される。
図９は、本実施形態の微粒子分離装置２０Ａによる動作を示すフローチャートである。
図１０は、第一弁３１Ａが第一状態であるときの液体の流れを示す図であり、図１１は、第一弁３１Ａが第二状態であるときの液体の流れを示す図である。
すなわち、制御部５０の流通制御部５２２は、微粒子分離装置２０Ａの初期状態として、第一弁３１Ａを第一状態とし、第四弁３４を第三状態とし、第五弁３５を開状態（貯留許可状態）とし、第六弁３６を第五状態とする（ステップＳ１Ａ）。
これにより、図１０に示すように、微粒子分離装置２０Ａの第一流路２１の導入部２１１から、第一流路２１の内部に液体が流通し、微粒子がフィルター２３によってせき止められ、液体（水）がフィルター２３を透過し、排出部２１２から排出される。
この時、第一弁３１Ａから第二流路２２への液体の流入、及び第四弁３４から第二流路２２への液体の流入が抑制される。また、フィルター２３を透過した液体の一部は、タンク流路２６１からタンク２６に流れ、タンク２６内に貯留される。
【0058】
また、第一実施形態と同様に、ステップＳ２及びステップＳ３を実施することで、検出部２７はフィルター２３の目詰まり度合いを監視し、目詰まり判定部５２１は、検出部２７により検出される目詰まり度合いが所定の閾値を超えるか否かを判定する。
ステップＳ３において、Ｎｏと判定される場合、第一実施形態と同様、ステップＳ２に戻る。また、ステップＳ３において、ＹＥＳと判定された場合、目詰まり判定部５２１はフィルター２３の洗浄が必要と判定する。
ステップＳ３において、Ｎｏと判定される場合、第一実施形態と同様、ステップＳ２に戻る。また、ステップＳ３において、ＹＥＳと判定された場合、目詰まり判定部５２１はフィルター２３の洗浄が必要と判定する。
【0059】
そして、ステップＳ３でＹＥＳと判定される場合、流通制御部５２２は、第一弁３１Ａを第二状態とし、第四弁３４を第四状態とし、第五弁３５を閉状態（逆流抑制状態）とし、第六弁３６を第六状態とし、ポンプ４０を駆動させる（ステップＳ４Ａ）。
これにより、図１１に示すように、タンク２６に貯留された液体が、タンク導入路２６２から第六弁３６を介して第一流路２１内に流れ込み、導入部２１１からの液体の流入が規制される。第一流路２１を流れる液体は、第四弁３４側からフィルター部２１３のフィルター２３を透過して、第一弁３１Ａから第二流路２２に入る。
これにより、図１１に示すように、タンク２６に貯留された液体が、タンク導入路２６２から第六弁３６を介して第一流路２１内に流れ込み、導入部２１１からの液体の流入が規制される。第一流路２１を流れる液体は、第四弁３４側からフィルター部２１３のフィルター２３を透過して、第一弁３１Ａから第二流路２２に入る。
【0060】
そして、捕捉制御部５２３は、ステップＳ５を実施して超音波送信部２４１を駆動させて、第二流路２２内に定在波ＳＷを発生させる。さらに、本実施液体では、洗浄制御部５２４が、フィルター清掃部２８を制御して、フィルター２３を清掃する（ステップＳ５Ａ）。これにより、フィルター２３に堆積した微粒子が液体に乗って下流側（第一弁３１Ａ側）に流される。
また、第二流路２２に入った微粒子は、定在波ＳＷの節の位置で捕捉され、そのまま回収流路２２５Ａに流され、回収部２５で回収される。回収流路２２５Ａに流れ込まなかった液体、つまり、微粒子が除去された液体は、第四弁３４を通って第一流路２１の排出部２１２側に流されて外部に排出される。
また、第二流路２２に入った微粒子は、定在波ＳＷの節の位置で捕捉され、そのまま回収流路２２５Ａに流され、回収部２５で回収される。回収流路２２５Ａに流れ込まなかった液体、つまり、微粒子が除去された液体は、第四弁３４を通って第一流路２１の排出部２１２側に流されて外部に排出される。
【0061】
この後、制御部５０は、第一実施形態と同様、ステップＳ６を実施して、所定の一定時間が経過したか否かを判定する。また、ステップＳ６でＹＥＳと判定された場合は、流通制御部５２２は、ステップＳ１Ａと同様に、第一弁３１Ａを第一状態とし、第四弁３４を第三状態とし、第五弁３５を開状態（貯留許可状態）とし、第六弁３６を第五状態とし、ポンプ４０を停止させる（ステップＳ７Ａ）。
【0062】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の微粒子分離装置２０Ａでは、第一弁３１Ａは、フィルター部２１３と排出部２１２との間に配置される。そして、第一弁３１Ａが第一状態であるとき、当該第一弁３１Ａは、フィルター部２１３から排出部２１２側への液体の流入を許容して第二流路２２への流入を規制する。また、第一弁３１Ａが第二状態であるとき、当該第一弁３１Ａは、フィルター部２１３から排出部２１２側への液体の流入を規制し、フィルター部２１３から第二流路２２への液体の流入を許容する。また、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、フィルター２３で捕捉された微粒子を排出部２１２側（第一弁３１Ａ側）に通してフィルター２３を清掃するフィルター清掃部２８をさらに備える。
本実施形態では、第一弁３１Ａが第二状態となった場合でも、第一流路２１において、導入部２１１側から排出部２１２側に向かって液体が流れるが、フィルター清掃部２８により、フィルター２３を清掃して、堆積した微粒子を第二流路２２に流すことができる。そして、第二流路２２において、上記第一実施形態と同様に、超音波送信部２４１により形成された定在波ＳＷの節で微粒子を捕捉し、捕捉した微粒子を回収部２５で回収することができる。
これにより、上記第一実施形態と同様の効果を奏することができ、回収部２５に、一般的な紙や布といった液体を吸収可能なものを設置すればよく、高価なメッシュフィルターを用いる場合に比べて低コストで微粒子を回収することができる。また、フィルターを取り外して清掃する必要がないので、フィルターに付着した微粒子が周囲に飛散したり下水に流れ込んだりすることを抑制でき、環境への影響を小さくできる。
本実施形態の微粒子分離装置２０Ａでは、第一弁３１Ａは、フィルター部２１３と排出部２１２との間に配置される。そして、第一弁３１Ａが第一状態であるとき、当該第一弁３１Ａは、フィルター部２１３から排出部２１２側への液体の流入を許容して第二流路２２への流入を規制する。また、第一弁３１Ａが第二状態であるとき、当該第一弁３１Ａは、フィルター部２１３から排出部２１２側への液体の流入を規制し、フィルター部２１３から第二流路２２への液体の流入を許容する。また、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、フィルター２３で捕捉された微粒子を排出部２１２側（第一弁３１Ａ側）に通してフィルター２３を清掃するフィルター清掃部２８をさらに備える。
本実施形態では、第一弁３１Ａが第二状態となった場合でも、第一流路２１において、導入部２１１側から排出部２１２側に向かって液体が流れるが、フィルター清掃部２８により、フィルター２３を清掃して、堆積した微粒子を第二流路２２に流すことができる。そして、第二流路２２において、上記第一実施形態と同様に、超音波送信部２４１により形成された定在波ＳＷの節で微粒子を捕捉し、捕捉した微粒子を回収部２５で回収することができる。
これにより、上記第一実施形態と同様の効果を奏することができ、回収部２５に、一般的な紙や布といった液体を吸収可能なものを設置すればよく、高価なメッシュフィルターを用いる場合に比べて低コストで微粒子を回収することができる。また、フィルターを取り外して清掃する必要がないので、フィルターに付着した微粒子が周囲に飛散したり下水に流れ込んだりすることを抑制でき、環境への影響を小さくできる。
【0063】
また、本実施形態では、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、タンク２６に貯留された液体を、フィルター部２１３の上流側に導入するタンク導入路２６２を備える。
これにより、フィルター２３を清掃して堆積した微粒子を下流側に流す際に、水道水等を新たに導入する必要がなく、タンク２６に貯留しておいた液体を用いることができ、節水を図れる。
これにより、フィルター２３を清掃して堆積した微粒子を下流側に流す際に、水道水等を新たに導入する必要がなく、タンク２６に貯留しておいた液体を用いることができ、節水を図れる。
【0064】
さらに、本実施形態では、第一実施形態と同様、第一状態において、第一流路２１を流れる微粒子が除去された液体を、タンク流路２６１からタンク２６に貯留することができる。そして、本実施形態では、タンク流路２６１に、第五弁３５が設けられており、第五弁３５は、第一弁３１Ａが第一状態であるときに、第一流路２１からタンク２６への液体の流通を許容する開状態となり、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、タンク２６から第一流路２１への液体の流通を規制する閉状態となる。
これにより、第一弁３１Ａが第二状態のときに、タンク２６の液体が逆流して第一流路２１内に流れる不都合を抑制できる。
これにより、第一弁３１Ａが第二状態のときに、タンク２６の液体が逆流して第一流路２１内に流れる不都合を抑制できる。
【0065】
［変形例］
本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、および各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、および各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
【0066】
（変形例１）
第一実施形態では、第一弁３１が第二状態に切り替わるときに、導入部２１１から導入された液体のフィルター部２１３及び第二流路２２への流入を規制したが、これに限定されない。例えば、第一弁３１が第二状態に切り替わるときに、導入部２１１から導入された液体のフィルター部２１３への流入を規制し、導入部２１１から第二流路２２への液体の流通を許容してもよい。
この場合、上記第一実施形態と同様、タンク２６から導入された液体によって、フィルター２３に積層またはフィルター２３を詰まらせている微粒子が取り除かれて、第二流路２２に流入する。これに加え、排水管１２から導入された液体が第二流路２２に導入される。このような場合、第二流路２２に流れる液体の量が増大し、液体の流速が高まる。よって、流体デバイス２４から送信する超音波のパワーを、当該流速に応じたパワーに制御することがより好ましい。例えば、第二流路２２に、液体の流速を計測する流速計測手段を設け、制御部５０が、測定された流速に応じて流体デバイス２４から出力させる超音波のパワーを変更してもよい。
また、第一弁３１は、第二状態において、第一流路２１においてフィルター部２１３側から導入部２１１側への液体の流入を規制してもよく、これにより、液体の逆流を防ぐことができる。例えば、第一弁３１は、第二状態において、第一流路２１の導入部２１１側から第二流路２２への液体の流入経路と、第一流路２１のフィルター部２１３側から第二流路２２への液体の流入経路をそれぞれ個別に形成し、各流入経路に逆流を防ぐ逆止弁が設けられる構成としてもよい。
第一実施形態では、第一弁３１が第二状態に切り替わるときに、導入部２１１から導入された液体のフィルター部２１３及び第二流路２２への流入を規制したが、これに限定されない。例えば、第一弁３１が第二状態に切り替わるときに、導入部２１１から導入された液体のフィルター部２１３への流入を規制し、導入部２１１から第二流路２２への液体の流通を許容してもよい。
この場合、上記第一実施形態と同様、タンク２６から導入された液体によって、フィルター２３に積層またはフィルター２３を詰まらせている微粒子が取り除かれて、第二流路２２に流入する。これに加え、排水管１２から導入された液体が第二流路２２に導入される。このような場合、第二流路２２に流れる液体の量が増大し、液体の流速が高まる。よって、流体デバイス２４から送信する超音波のパワーを、当該流速に応じたパワーに制御することがより好ましい。例えば、第二流路２２に、液体の流速を計測する流速計測手段を設け、制御部５０が、測定された流速に応じて流体デバイス２４から出力させる超音波のパワーを変更してもよい。
また、第一弁３１は、第二状態において、第一流路２１においてフィルター部２１３側から導入部２１１側への液体の流入を規制してもよく、これにより、液体の逆流を防ぐことができる。例えば、第一弁３１は、第二状態において、第一流路２１の導入部２１１側から第二流路２２への液体の流入経路と、第一流路２１のフィルター部２１３側から第二流路２２への液体の流入経路をそれぞれ個別に形成し、各流入経路に逆流を防ぐ逆止弁が設けられる構成としてもよい。
【0067】
［変形例２］
第二実施形態において、第一流路２１と第二流路２２との接続位置に第四弁３４が設けられ、タンク流路２６１に第五弁３５が設けられる例を示した。上記第二実施形態では、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、第五弁が閉状態となってタンク２６に貯留された液体がタンク流路２６１を介して第一流路２１に流入するのが抑制される。そして、第四弁３４が第四状態となって、第二流路２２（浄化流路２２５Ｂ）を流れた液体は、そのまま排出部２１２から外部に排出される。
これに対して、第二実施形態において、第一弁３１Ａが第二状態となった場合に、第一実施形態と同様に、第一流路２１と第二流路２２とで循環流路が形成される構成としてもよい。
すなわち、第四弁３４は、第一弁３１Ａが第一状態であるときに、第一流路２１のフィルター部２１３から排出部２１２及びタンク流路２６１への液体の流入を許容して、第二流路２２への液体の流入を規制する（第五状態）。一方、第四弁３４は、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、第一流路２１のフィルター部２１３と排出部２１２との間を閉塞することで第二流路２２から第一流路２１への液体の流入を規制し、第二流路２２とタンク流路２６１とを接続する。これにより、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、第二流路２２を流れた液体（微粒子が除去された液体）は、タンク流路２６１からタンク２６に流れ、再び第二流路２２に流れる循環流路を形成できる。
第二実施形態において、第一流路２１と第二流路２２との接続位置に第四弁３４が設けられ、タンク流路２６１に第五弁３５が設けられる例を示した。上記第二実施形態では、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、第五弁が閉状態となってタンク２６に貯留された液体がタンク流路２６１を介して第一流路２１に流入するのが抑制される。そして、第四弁３４が第四状態となって、第二流路２２（浄化流路２２５Ｂ）を流れた液体は、そのまま排出部２１２から外部に排出される。
これに対して、第二実施形態において、第一弁３１Ａが第二状態となった場合に、第一実施形態と同様に、第一流路２１と第二流路２２とで循環流路が形成される構成としてもよい。
すなわち、第四弁３４は、第一弁３１Ａが第一状態であるときに、第一流路２１のフィルター部２１３から排出部２１２及びタンク流路２６１への液体の流入を許容して、第二流路２２への液体の流入を規制する（第五状態）。一方、第四弁３４は、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、第一流路２１のフィルター部２１３と排出部２１２との間を閉塞することで第二流路２２から第一流路２１への液体の流入を規制し、第二流路２２とタンク流路２６１とを接続する。これにより、第一弁３１Ａが第二状態であるときに、第二流路２２を流れた液体（微粒子が除去された液体）は、タンク流路２６１からタンク２６に流れ、再び第二流路２２に流れる循環流路を形成できる。
【0068】
（変形例３）
第一実施形態及び第二実施形態では、第一流路２１にタンク２６を接続し、第一弁３１，３１Ａが第一状態であるときに、第一流路２１を流れる液体の一部をタンク２６に貯留した。これに対して、タンク２６が設けられず、別途、水道管等の液体の供給源から液体が導入されてもよい。
この場合、第一実施形態においては、タンク流路２６１と第一流路２１との接続位置に、供給源からの液体を導入すればよい。また、第二実施形態においては、タンク導入路２６２と第一流路２１との接続位置に、供給源からの液体を導入すればよい。この場合、流通方向反転部は、供給源であり、供給源からの液体の水圧によって第一流路２１を流れる液体を反転させてもよい。
第一実施形態及び第二実施形態では、第一流路２１にタンク２６を接続し、第一弁３１，３１Ａが第一状態であるときに、第一流路２１を流れる液体の一部をタンク２６に貯留した。これに対して、タンク２６が設けられず、別途、水道管等の液体の供給源から液体が導入されてもよい。
この場合、第一実施形態においては、タンク流路２６１と第一流路２１との接続位置に、供給源からの液体を導入すればよい。また、第二実施形態においては、タンク導入路２６２と第一流路２１との接続位置に、供給源からの液体を導入すればよい。この場合、流通方向反転部は、供給源であり、供給源からの液体の水圧によって第一流路２１を流れる液体を反転させてもよい。
【0069】
また、上記実施形態では、洗濯機１の排水管１２に対して微粒子分離装置２０、２０Ａが着脱可能に取り付けられる例を示したが、洗濯機１等の装置に組み込まれていてもよい。この場合、洗濯槽１１に導入される水道１０から水を直接微粒子分離装置２０，２０Ａに供給されるようにしてもよい。
【0070】
（変形例４）
上記実施形態では、微粒子分離装置２０、２０Ａが組み込まれる装置として洗濯機１を一例として挙げたが、微粒子を含む液体を排出するいかなる装置に微粒子分離装置２０，２０Ａを適用してもよい。例えば、研磨や切削等の加工処理を行う工場等において、製造品を洗浄した際に排水される洗浄液から、微粒子を除去する際に微粒子分離装置２０、２０Ａを用いてもよい。
上記実施形態では、微粒子分離装置２０、２０Ａが組み込まれる装置として洗濯機１を一例として挙げたが、微粒子を含む液体を排出するいかなる装置に微粒子分離装置２０，２０Ａを適用してもよい。例えば、研磨や切削等の加工処理を行う工場等において、製造品を洗浄した際に排水される洗浄液から、微粒子を除去する際に微粒子分離装置２０、２０Ａを用いてもよい。
【0071】
（変形例５）
上記実施形態では、検出部２７によってフィルター２３の目詰まり度合いを検出して、目詰まり度合いに応じてフィルター２３を清掃する例を示した。これに対して、ユーザがフィルター２３の清掃を要求する旨を制御部５０に入力することで、制御部５０が各弁３１～３６及びポンプ４０を制御してフィルター２３を清掃し、微粒子を回収する構成としてもよい。
上記実施形態では、検出部２７によってフィルター２３の目詰まり度合いを検出して、目詰まり度合いに応じてフィルター２３を清掃する例を示した。これに対して、ユーザがフィルター２３の清掃を要求する旨を制御部５０に入力することで、制御部５０が各弁３１～３６及びポンプ４０を制御してフィルター２３を清掃し、微粒子を回収する構成としてもよい。
【0072】
［本開示のまとめ］
本開示の第一態様の微粒子分離装置は、液体が流通する第一流路と、前記第一流路に配置され、前記液体に含まれる微粒子を捕捉して前記液体を透過させるフィルターと、前記第一流路に接続される第二流路と、前記第一流路及び前記第二流路の接続位置に配置され、前記第一流路から前記第二流路への前記液体の流入を規制する第一状態と、前記第一流路から前記第二流路へ前記液体を流入させる第二状態と、を切り替える第一弁と、前記第二流路に配置され、前記第一弁が前記第二状態であるときに前記第二流路内の前記液体に超音波を送信することで、前記液体に含まれる前記微粒子を捕捉する捕捉部と、前記第二流路の前記捕捉部よりも下流側に設けられ、前記捕捉部により捕捉された前記微粒子を回収する回収部と、を備え、前記第二流路は、前記第一弁が前記第二状態であるときの前記液体の流通方向で、前記フィルターよりも下流側で前記第一弁を介して前記第一流路に接続される。
本開示の第一態様の微粒子分離装置は、液体が流通する第一流路と、前記第一流路に配置され、前記液体に含まれる微粒子を捕捉して前記液体を透過させるフィルターと、前記第一流路に接続される第二流路と、前記第一流路及び前記第二流路の接続位置に配置され、前記第一流路から前記第二流路への前記液体の流入を規制する第一状態と、前記第一流路から前記第二流路へ前記液体を流入させる第二状態と、を切り替える第一弁と、前記第二流路に配置され、前記第一弁が前記第二状態であるときに前記第二流路内の前記液体に超音波を送信することで、前記液体に含まれる前記微粒子を捕捉する捕捉部と、前記第二流路の前記捕捉部よりも下流側に設けられ、前記捕捉部により捕捉された前記微粒子を回収する回収部と、を備え、前記第二流路は、前記第一弁が前記第二状態であるときの前記液体の流通方向で、前記フィルターよりも下流側で前記第一弁を介して前記第一流路に接続される。
【0073】
本態様では、第一弁が第二状態になるときに第一流路のフィルターよりも液体の流れの下流側に第一弁を介して第二流路が接続され、フィルターに堆積した微粒子が液体ともに第二流路に流される。そして、捕捉部が送信する超音波により、第二流路に流れた液体に含まれる微粒子が捕捉され、捕捉された微粒子を含む液体が回収部に送られる。
このような本態様では、フィルターに堆積した微粒子を超音波で捕捉した上で回収部に送るため、微粒子だけを分離する高性能なメッシュフィルターが不要であり、このような高価なメッシュフィルターの交換を行う必要がない。つまり、本態様では、回収部に液体の吸収効率が高い紙や布等を配置しておけばよく、従来に比べて微粒子の回収に係るコストを低減できる。また、フィルターを別途水道水で洗浄したり、エアクリーナーで清掃したりする必要がないので、微粒子が下水に流されたり、周囲に飛散したりせず、環境への影響も小さくできる。
このような本態様では、フィルターに堆積した微粒子を超音波で捕捉した上で回収部に送るため、微粒子だけを分離する高性能なメッシュフィルターが不要であり、このような高価なメッシュフィルターの交換を行う必要がない。つまり、本態様では、回収部に液体の吸収効率が高い紙や布等を配置しておけばよく、従来に比べて微粒子の回収に係るコストを低減できる。また、フィルターを別途水道水で洗浄したり、エアクリーナーで清掃したりする必要がないので、微粒子が下水に流されたり、周囲に飛散したりせず、環境への影響も小さくできる。
【0074】
本態様の微粒子分離装置において、前記第一流路は、前記液体が導入される導入部、前記フィルターが配置されるフィルター部、及び前記液体が排出される排出部を含み、前記第一弁は、前記導入部と前記フィルター部との間に配置され、前記第一弁が前記第一状態であるときに前記導入部から前記フィルター部への前記液体の流入を許容して前記第二流路への流入を規制し、前記第二状態であるときに前記導入部から前記フィルター部への前記液体の流入を規制して前記フィルター部から前記第二流路への前記液体の流入を許容し、前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記排出部から前記フィルター部に向かって液体を流通させる流通方向反転部をさらに備えることが好ましい。
これにより、第一流路の流れを反転させることで、フィルターに堆積された微粒子を容易に第二流路に流して、回収部で回収することができる。
これにより、第一流路の流れを反転させることで、フィルターに堆積された微粒子を容易に第二流路に流して、回収部で回収することができる。
【0075】
上記態様の微粒子分離装置において、前記第二流路は、前記第一弁が前記第二状態であるときの前記液体の流通方向における前記捕捉部の下流側で、前記捕捉部で捕捉された前記微粒子を含む前記液体を前記回収部に送る回収流路と、それ以外の前記液体が流通する浄化流路と、を含み、前記浄化流路が、前記第一流路の前記フィルター部及び前記排出部の間に接続されることが好ましい。
これにより、第一流路及び第二流路による循環流路が形成され、水道水等の液体を新たに流路内に導入することなく、フィルターに堆積した微粒子を回収部に送ることができる。
これにより、第一流路及び第二流路による循環流路が形成され、水道水等の液体を新たに流路内に導入することなく、フィルターに堆積した微粒子を回収部に送ることができる。
【0076】
本態様の微粒子分離装置において、前記第一流路は、前記液体が導入される導入部、前記フィルターが配置されるフィルター部、及び前記液体が排出される排出部を含み、前記第一弁は、前記フィルター部と前記排出部との間に配置され、前記第一弁が前記第一状態であるときに前記フィルター部から前記排出部への前記液体の流入を許容して前記第二流路への流入を規制し、前記第二状態であるときに前記フィルター部から前記排出部への前記液体の流入を規制して前記フィルター部から前記第二流路への前記液体の流入を許容し、前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記フィルターで捕捉された前記微粒子を前記排出部側に通して前記フィルターを清掃するフィルター清掃部をさらに備える構成としてもよい。
これにより、上記態様と同様の効果を奏することができ、回収部に液体を吸収可能な紙や布等を設置すればよく、高価なメッシュフィルターを用いることなく、低コストで微粒子を回収することができる。また、このようなメッシュフィルターを取り外して清掃する必要がないので、メッシュフィルターに付着した微粒子が周囲に飛散したり下水に流れ込んだりすることを抑制でき、環境への影響を小さくできる。
これにより、上記態様と同様の効果を奏することができ、回収部に液体を吸収可能な紙や布等を設置すればよく、高価なメッシュフィルターを用いることなく、低コストで微粒子を回収することができる。また、このようなメッシュフィルターを取り外して清掃する必要がないので、メッシュフィルターに付着した微粒子が周囲に飛散したり下水に流れ込んだりすることを抑制でき、環境への影響を小さくできる。
【0077】
本態様の微粒子分離装置において、前記第一流路は、前記液体が導入される導入部、前記フィルターが配置されるフィルター部、及び前記液体が排出される排出部を含み、前記液体を貯留するタンクと、前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記タンクに貯留された前記液体を、前記フィルター部の上流側に導入するタンク導入部と、を備えることが好ましい。
これにより、フィルターを清掃して堆積した微粒子を下流側に流す際に、水道水等を新たに導入する必要がなく、タンクに貯留しておいた液体を用いることができ、節水を図れる。
これにより、フィルターを清掃して堆積した微粒子を下流側に流す際に、水道水等を新たに導入する必要がなく、タンクに貯留しておいた液体を用いることができ、節水を図れる。
【0078】
上記態様の微粒子分離装置において、前記タンクは、前記フィルターにより前記微粒子が捕捉された後の前記液体、及び前記捕捉部により前記微粒子が捕捉された後の前記液体の、少なくとも一方の前記液体が貯留されることが好ましい。
これにより、タンクに貯留される液体に微粒子が含まれず、タンクに貯留された水を第一流路に流した際の、フィルターへの微粒子の付着を抑制できる。
これにより、タンクに貯留される液体に微粒子が含まれず、タンクに貯留された水を第一流路に流した際の、フィルターへの微粒子の付着を抑制できる。
【0079】
本態様の微粒子分離装置において、前記第一弁は、前記導入部と前記フィルター部との間に配置され、前記第一弁が前記第一状態であるときに前記導入部から前記フィルター部への前記液体の流入を許容して前記第二流路への流入を規制し、前記第二状態であるときに前記導入部から前記フィルター部への前記液体の流入を規制して前記フィルター部から前記第二流路への前記液体の流入を許容し、前記タンク導入部は、前記フィルター部及び前記排出部の間に接続され、前記第二流路は、前記第一弁が前記第二状態であるときの前記液体の流通方向における前記捕捉部の下流側で、前記捕捉部で捕捉された前記微粒子を含む前記液体を前記回収部に送る回収流路と、それ以外の前記液体が流通する浄化流路と、を含み、前記浄化流路が前記タンクに接続され、前記浄化流路及び前記タンクの間に設けられ、前記浄化流路と前記タンクとの間での前記液体の流通を許容する開状態及び、前記浄化流路と前記タンクとの間で前記液体の流通を規制する閉状態に切り替え可能な開閉弁を備え、前記第一弁が前記第一状態であるときに、前記第一流路を流れる前記液体の一部が前記タンク導入部を介して前記タンクに貯留されるとともに、前記開閉弁が閉状態に切り替えられ、前記第一弁が前記第二状態であるときに、前記タンクに貯留された前記液体が前記タンク導入部から前記第一流路に導入されて前記フィルター部に当該液体が流れるとともに、前記開閉弁が開状態に切り替えられて、前記浄化流路から前記タンクに前記液体が導入されることが好ましい。
これにより、第一弁が第二状態にとなるときに、第一流路及び第二流路により循環流路が形成され、かつ、フィルターに堆積した微粒子を第二流路に流す際にタンクに貯留された液体を用いることができる。これにより、新たな液体を導入することなく、フィルターに付着した微粒子が除去されるまで、第一流路及び第二流路に液体を循環させることができ、より低コストでフィルターを清掃することができる。
これにより、第一弁が第二状態にとなるときに、第一流路及び第二流路により循環流路が形成され、かつ、フィルターに堆積した微粒子を第二流路に流す際にタンクに貯留された液体を用いることができる。これにより、新たな液体を導入することなく、フィルターに付着した微粒子が除去されるまで、第一流路及び第二流路に液体を循環させることができ、より低コストでフィルターを清掃することができる。
【0080】
本態様の微粒子分離装置において、前記第一弁は、前記フィルター部と前記排出部との間に配置され、前記第一状態において前記フィルター部から前記排出部への前記液体の流入を許容して前記第二流路への流入を規制し、前記第二状態において前記フィルター部から前記排出部への前記液体の流入を規制して前記フィルター部から前記第二流路への前記液体の流入を許容し、前記タンク導入部は、前記フィルター部及び前記導入部の間に接続され、前記第一弁と前記排出部との間で前記第一流路に接続されて、前記第一弁が前記第一状態であるときに、前記第一流路を流れる前記液体の一部を前記タンクに流すタンク流路と、前記タンク流路内に設けられて、前記第一流路から前記タンクへの前記液体の流通を許容する貯留許可状態及び、前記タンクから前記第一流路への前記液体の流通を規制する逆流抑制状態に切り替え可能な貯留制御弁と、を備える構成としてもよい。
これにより、第一弁が第二状態にとなり、フィルターに堆積した微粒子を第二流路に流す際にタンクに貯留された液体を用いることができる。これにより、新たな液体を導入することなく、低コストでフィルターを清掃することができる。
これにより、第一弁が第二状態にとなり、フィルターに堆積した微粒子を第二流路に流す際にタンクに貯留された液体を用いることができる。これにより、新たな液体を導入することなく、低コストでフィルターを清掃することができる。
【0081】
本態様の微粒子分離装置において、前記フィルターに捕捉された前記微粒子による前記フィルターの目詰まり度合いを検出する検出部と、前記第一弁の状態を切り替え制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検出部により検出される前記目詰まり度合いが所定の閾値以下である場合に前記第一弁を第一状態とし、前記目詰まり度合いが前記閾値を超える場合に前記第一弁を前記第二状態とすることが好ましい。
これにより、自動でフィルターの目詰まり度合いを検出して、フィルターの清掃を行うことができる。よって、フィルターにおける過剰な微粒子の堆積を抑制し、これによるフィルターの寿命低下が抑制される。
これにより、自動でフィルターの目詰まり度合いを検出して、フィルターの清掃を行うことができる。よって、フィルターにおける過剰な微粒子の堆積を抑制し、これによるフィルターの寿命低下が抑制される。
【符号の説明】
【0082】
２０，２０Ａ…微粒子分離装置、２１…第一流路、２２…第二流路、２３…フィルター、２４…流体デバイス、２５…回収部、２６…タンク、２７…検出部、２８…フィルター清掃部、３１，３１Ａ…第一弁、３２…第二弁、３３…第三弁、３４…第四弁、３５…第五弁、３６…第六弁、４０…ポンプ、５０…制御部、５１…メモリー、５２…プロセッサー、２１１…導入部、２１２…排出部、２１３…フィルター部、２２５…分岐部、２２５Ａ…回収流路、２２５Ｂ…浄化流路、２４１…超音波送信部（捕捉部）、２６１…タンク流路、２６２…タンク導入路、５２１…目詰まり判定部、５２２…流通制御部、５２３…捕捉制御部、５２４…洗浄制御部、ＳＷ…定在波。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】