特許 7122915 ろ過ユニットの洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-12

(45)【発行日】2022-08-22

(54)【発明の名称】ろ過ユニットの洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 29/66 20060101AFI20220815BHJP

   B01D 29/11 20060101ALI20220815BHJP

【ＦＩ】

B01D29/38 540

B01D29/38 510C

B01D29/10 510C

B01D29/10 520B

B01D29/10 530A

B01D29/38 520A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018171596

(22)【出願日】2018-09-13

(65)【公開番号】P2020040052

(43)【公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-05-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000001085

【氏名又は名称】株式会社クラレ

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100187908

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 康平

(72)【発明者】

【氏名】曽根 勲

(72)【発明者】

【氏名】嶋村 重孝

(72)【発明者】

【氏名】白木 国広

(72)【発明者】

【氏名】山田 晃司

(72)【発明者】

【氏名】塩出 賢治

【審査官】瀧 恭子

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２００００６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭５４－０２４３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０７０６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１７００１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２０５９０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ２４／００－３５／０４；３５／０８－３７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原水をろ過するためのフィルタと、前記フィルタを収容するハウジングであって原水が充たされる原水空間が形成された前記ハウジングと、を備えたろ過ユニットにおいて、前記フィルタの前記原水空間側を向く表面を洗浄する方法であって、
処理水空間に繋がる経路に位置する気体入口弁を開いて処理水空間に気体を供給して、処理水空間側から原水空間側に圧力をかけて前記フィルタから不純物を剥がす工程と、
前記気体入口弁の開状態を維持しつつ前記原水空間に繋がる流路を所定時間だけ開放することにより、大気圧よりも高圧状態に気体が圧縮された気体層を、前記原水空間内の原水と接触するように前記原水空間内の一部に形成する工程と、
前記原水空間内の圧縮された気体及び原水が前記原水空間から排出されない密閉状態から、前記気体入口弁の開状態を維持しつつ前記原水空間を大気圧に開放することにより、前記気体層を前記原水空間内において膨張させつつ前記原水空間内の不純物を含む原水を排出する工程と、を備えた、ろ過ユニットの洗浄方法。

【請求項2】

前記気体層を膨張させる工程では、膨張した前記気体層により前記原水空間内の原水が前記フィルタの前記表面に沿った方向に押される、請求項１に記載のろ過ユニットの洗浄方法。

【請求項3】

前記フィルタ及び前記ハウジングは、それぞれ上下方向に沿った姿勢で配置され、
前記気体層を形成する工程では、前記原水空間内における原水の液面位置が前記フィルタの長さ方向の中央よりも上側に位置するように前記気体層を形成する、請求項１または２に記載のろ過ユニットの洗浄方法。

【請求項4】

前記気体層を形成する工程の後であって前記気体層を膨張させる工程の前に、前記気体層を加圧する工程をさらに備えた、請求項１～３のいずれか１項に記載のろ過ユニットの洗浄方法。

【請求項5】

前記フィルタは、中空状のものであって、前記原水空間側を向く前記表面である外面と、前記フィルタの中空部側を向く内面と、を含み、
前記気体層を形成する工程では、前記中空部内の水を気体により前記原水空間に押し出した後、前記内面から前記外面に向かって前記フィルタを透過した気体を前記原水空間内で溜めることにより前記気体層を形成する、請求項１～４のいずれか１項に記載のろ過ユニットの洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ろ過ユニットの洗浄方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１に記載されているように、種々の不純物を含む原水をフィルタに通過させて清浄な処理水を得るろ過ユニットが知られており、当該ろ過ユニットは、様々な水処理技術の分野で利用されている。このろ過ユニットでは、ろ過時間の経過に伴ってフィルタへの不純物の付着量が増加してフィルタの目詰まりが起こるため、定期的に洗浄を行うことによりフィルタを長寿命化させる必要がある。

【0003】

特許文献１には、船舶のバラスト水製造装置に用いられるろ過ユニットにおいて、デプスフィルタを逆洗する方法が記載されている。具体的に、同文献には、ろ過ユニットに原水を供給しながらデプスフィルタの中空部に圧縮空気を供給し、当該圧縮空気を原水と共に排出する逆洗工程を行うことについて記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１０／０９３０２５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載されたろ過ユニットの洗浄方法では、ろ過中にフィルタの表面に付着した不純物を逆洗によりある程度取り除くことはできるが、その洗浄効果についてはさらなる改善の余地がある。フィルタに付着する不純物の種類は、ろ過ユニットの用途により異なるが、その用途によっては不純物がフィルタに強固に付着して剥がれにくい場合もあるため、洗浄効果がより高いフィルタの洗浄方法が求められる。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ろ過ユニットのフィルタをより効果的に洗浄することが可能なろ過ユニットの洗浄方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一局面に係るろ過ユニットの洗浄方法は、原水をろ過するためのフィルタと、前記フィルタを収容するハウジングであって原水が充たされる原水空間が形成された前記ハウジングと、を備えたろ過ユニットにおいて、前記フィルタの前記原水空間側を向く表面を洗浄する方法である。このろ過ユニットの洗浄方法は、処理水空間に繋がる経路に位置する気体入口弁を開いて処理水空間に気体を供給して、処理水空間側から原水空間側に圧力をかけて前記フィルタから不純物を剥がす工程と、前記気体入口弁の開状態を維持しつつ前記原水空間に繋がる流路を所定時間だけ開放することにより、大気圧よりも高圧状態に気体が圧縮された気体層を、前記原水空間内の原水と接触するように前記原水空間内の一部に形成する工程と、前記原水空間内の圧縮された気体及び原水が前記原水空間から排出されない密閉状態から、前記気体入口弁の開状態を維持しつつ前記原水空間を大気圧に開放することにより、前記気体層を前記原水空間内において膨張させつつ前記原水空間内の不純物を含む原水を排出する工程と、を備えている。

【0008】

このろ過ユニットの洗浄方法によれば、大気圧よりも高圧状態に気体が圧縮された気体層を原水空間内に形成した後、気体入口弁の開状態を維持しつつ当該原水空間を密閉状態から大気圧に開放することにより、膨張する気体によって原水空間内の原水を押すことができる。これにより、フィルタの表面に沿って流れる原水の勢いが向上し、その結果、ろ過中にフィルタの表面に付着した不純物を、原水の流れにより効果的に取り除くことができる。したがって、本発明のろ過ユニットの洗浄方法によれば、ろ過ユニットのフィルタを効果的に洗浄することが可能となり、フィルタを長寿命化することができる。

【0009】

上記ろ過ユニットの洗浄方法において、前記気体層を膨張させる工程では、膨張した前記気体層により前記原水空間内の原水が前記フィルタの前記表面に沿った方向に押されてもよい。

【0010】

この方法によれば、フィルタの表面に沿って流れる原水の勢いをさらに向上させることができるため、フィルタの表面に付着した不純物をさらに効果的に取り除くことができる。

【0011】

上記ろ過ユニットの洗浄方法において、前記フィルタ及び前記ハウジングは、それぞれ上下方向に沿った姿勢で配置されていてもよい。前記気体層を形成する工程では、前記原水空間内における原水の液面位置が前記フィルタの長さ方向の中央よりも上側に位置するように前記気体層を形成してもよい。

【0012】

この方法によれば、原水空間内で気体層を膨張させる際に、フィルタ表面の広い範囲に亘って原水を流すことができるため、フィルタ表面における洗浄範囲を広く確保することが可能になる。

【0013】

上記ろ過ユニットの洗浄方法は、前記気体層を形成する工程の後であって前記気体層を膨張させる工程の前に、前記気体層を加圧する工程をさらに備えていてもよい。

【0014】

この方法によれば、気体層をより高圧状態に圧縮することができるため、膨張時に気体層が原水を押す力をより高めることができる。その結果、フィルタの表面に沿って流れる原水の勢いを一層高めることができる。

【0015】

上記ろ過ユニットの洗浄方法において、前記フィルタは、中空状のものであって、前記原水空間側を向く前記表面である外面と、前記フィルタの中空部側を向く内面と、を含んでいてもよい。前記気体層を形成する工程では、前記中空部内の水を気体により前記原水空間に押し出した後、前記内面から前記外面に向かって前記フィルタを透過した気体を前記原水空間内で溜めることにより前記気体層を形成してもよい。

【0016】

この方法によれば、フィルタの内面から外面に向かって水及び気体を順次透過させることにより、当該外面から不純物を剥がすことができる。そして、気体層の膨張により付勢された原水の流れにより、フィルタ外面の不純物を洗い流すことができる。

【発明の効果】

【0019】

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ろ過ユニットのフィルタをより効果的に洗浄することが可能なろ過ユニットの洗浄方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】ろ過装置の全体構成を模式的に示す図である。

【図2】本発明の実施形態１に係るろ過ユニットの洗浄方法における工程フローを示す図である。

【図3】本発明の実施形態１に係るろ過ユニットの洗浄方法における充水工程を説明するための模式図である。

【図4】本発明の実施形態１に係るろ過ユニットの洗浄方法におけるろ過工程を説明するための模式図である。

【図5】本発明の実施形態１に係るろ過ユニットの洗浄方法における空気層形成工程を説明するための模式図である。

【図6】本発明の実施形態１に係るろ過ユニットの洗浄方法における空気層膨張工程を説明するための模式図である。

【図7】実施例におけるろ過ユニットの一次側と二次側との差圧の変化を示すグラフである。

【図8】比較例におけるろ過ユニットの一次側と二次側との差圧の変化を示すグラフである。

【図9】本発明のその他実施形態に係るろ過ユニットの洗浄方法を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るろ過ユニットの洗浄方法について詳細に説明する。

【0022】

（実施形態１）
＜ろ過装置＞
まず、洗浄対象であるろ過ユニット１０を備えたろ過装置１の全体構成について、図１を参照して説明する。ろ過装置１は、図略のプールから送られたプール水（原水）をろ過ユニット１０によりろ過し、ろ過後の清浄な処理水をプールに送るように構成されている。

【0023】

図１に示すように、ろ過装置１は、ろ過ユニット１０と、ろ過ユニット１０に圧縮空気Ａ１を供給するためのエアーコンプレッサ２０と、ろ過ユニット１０に原水Ｗ１（プールから送られたプール水）を供給するためのろ過ポンプ３０と、これらの機器を互いに接続する配管と、当該配管に設けられた各種開閉弁と、を主に備えている。なお、図１は、ろ過装置１における主要な構成要素のみを示しており、ろ過装置１は、図１に現れていない他の構成要素もさらに備え得る。以下、ろ過装置１の各構成要素についてそれぞれ説明する。

【0024】

ろ過ユニット１０は、原水Ｗ１をろ過して清浄な処理水Ｗ２を得るためのものであり、原水Ｗ１をろ過するためのフィルタ１１と、当該フィルタ１１を収容するハウジング１２と、を主に有している。

【0025】

フィルタ１１は、例えばデプスフィルタであり、中空円筒形状を有し且つ円筒軸が上下方向（鉛直方向）に沿った姿勢で配置されている。より具体的には、図１に示すように、フィルタ１１は、外面１１Ａと、当該フィルタ１１の中空部１１Ｃ側を向く内面１１Ｂと、を含み、外面１１Ａから内面１１Ｂに向かって原水Ｗ１を透過させて中空部１１Ｃから処理水Ｗ２を取り出す外圧全量ろ過式の構成となっている。なお、フィルタは、本実施形態において用いられるデプスフィルタに限定されるものではなく、例えば中空糸膜などの他のろ過材であってもよい。

【0026】

ハウジング１２は、フィルタ１１を収容する円筒形状の容器であり、フィルタ１１と同様に円筒軸が上下方向に沿った姿勢で配置されている。図１に示すように、ハウジング１２の軸方向の長さは、フィルタ１１の軸方向の長さよりも大きくなっている。ハウジング１２内には、複数本（例えば４本）のフィルタ１１が収容されていてもよいが、これに限定されず、一本のフィルタ１１のみが収容されていてもよい。

【0027】

ハウジング１２内には、原水Ｗ１が充たされる原水空間１２Ａと、フィルタ１１の中空部１１Ｃから処理水Ｗ２が流入する処理水空間１２Ｂ，１２Ｃと、がそれぞれ形成されている。原水空間１２Ａは、フィルタ１１の外面１１Ａを取り囲むように、ハウジング１２内に形成されている。つまり、フィルタ１１の外面１１Ａは、ハウジング１２の原水空間１２Ａ側を向く面（原水空間１２Ａに臨む面）である。

【0028】

図１に示すように、処理水空間１２Ｂ，１２Ｃは、ハウジング１２の上部及び下部にそれぞれ形成されている（上側処理水空間１２Ｂ、下側処理水空間１２Ｃ）。処理水空間１２Ｂ，１２Ｃは、それぞれフィルタ１１の中空部１１Ｃと連通しており、且つ仕切り部１２Ｄにより原水空間１２Ａに対して液密に仕切られている。これにより、ハウジング１２内における原水Ｗ１と処理水Ｗ２との混水が防止される。

【0029】

ハウジング１２には、当該ハウジング１２内に原水Ｗ１を導入するための原水入口１３と、ハウジング１２から処理水Ｗ２を取り出すための処理水出口１６，１７（上側処理水出口１６、下側処理水出口１７）と、ハウジング１２内に圧縮空気Ａ１を導入するための空気入口１４，１５（上側空気入口１４、下側空気入口１５）と、が設けられている。原水入口１３は、原水空間１２Ａと連通するように、ハウジング１２の側面における上下方向の中央よりも下側の部位（フィルタ１１の長さ方向の中央よりも下側）に設けられている。処理水出口１６，１７は、処理水空間１２Ｂ，１２Ｃと連通するように、ハウジング１２の上部及び下部にそれぞれ設けられている。空気入口１４，１５は、処理水空間１２Ｂ，１２Ｃと連通するように、ハウジング１２の側面における上下方向の中央よりも上側及び下側の部位にそれぞれ設けられている。

【0030】

上記構成を備えたろ過ユニット１０によれば、原水入口１３を通じて原水空間１２Ａ内に導入された原水Ｗ１を、フィルタ１１の外面１１Ａから内面１１Ｂに向かって透過させることにより、原水Ｗ１をろ過することができる。そして、ろ過後の処理水Ｗ２を、フィルタ１１の中空部１１Ｃから処理水空間１２Ｂ，１２Ｃに取り出し、処理水出口１６，１７を通じてハウジング１２の外に取り出すことができる。すなわち、本実施形態におけるろ過ユニット１０では、ハウジング１２の上部及び下部のそれぞれから処理水Ｗ２が取り出される。

【0031】

エアーコンプレッサ２０は、例えば０．８ＭＰａに圧縮された圧縮空気Ａ１を発生させるものであり、第１空気導入経路２２を介してハウジング１２の上側空気入口１４に接続されている。第１空気導入経路２２には、当該第１空気導入経路２２内における圧縮空気Ａ１の流通及び遮断を切り替える空気入口弁２１が設けられている。この空気入口弁２１は、例えばエア駆動式のボール弁（開閉弁）である。

【0032】

また図１に示すように、第１空気導入経路２２における空気入口弁２１よりも下流側の部位Ｐ１から第２空気導入経路２３が分岐しており、当該第２空気導入経路２３はハウジング１２の下側空気入口１５に接続されている。この構成によれば、空気入口弁２１を開くことにより、エアーコンプレッサ２０で発生させた圧縮空気Ａ１を、第１空気導入経路２２及び第２空気導入経路２３を通じて、ハウジング１２の処理水空間１２Ｂ，１２Ｃのそれぞれに導入することができる。

【0033】

ろ過ポンプ３０は、図略のプールから返送された原水Ｗ１をろ過ユニット１０に向けて送り出すためのものである。図１に示すように、ろ過ポンプ３０は、原水導入経路３２を介してハウジング１２の原水入口１３に接続されている。

【0034】

原水導入経路３２には、当該原水導入経路３２内における原水Ｗ１の流通及び遮断を切り替える原水入口弁３１が設けられている。原水入口弁３１は、例えばエア駆動式のバタフライ弁（開閉弁）である。ろ過ポンプ３０を作動させると共に原水入口弁３１を開くことにより、ハウジング１２の原水空間１２Ａ内に原水Ｗ１を導入することができる。

【0035】

図１に示すように、ハウジング１２の上側処理水出口１６には、当該上側処理水出口１６から導出された処理水Ｗ２を図略のプールに導くための上側処理水経路４１が接続されている。上側処理水経路４１には、当該上側処理水経路４１内における処理水Ｗ２の流通及び遮断を切り替える処理水出口弁４２が設けられている。処理水出口弁４２は、原水入口弁３１と同様に、例えばエア駆動式のバタフライ弁（開閉弁）である。

【0036】

ハウジング１２の下側処理水出口１７には、当該下側処理水出口１７から導出された処理水Ｗ２が流れる下側処理水経路４３が接続されている。下側処理水経路４３は、上側処理水経路４１における処理水出口弁４２よりも上流側の部位Ｐ２に接続されている。処理水出口弁４２を開くことにより、ハウジング１２の上部及び下部のそれぞれから導出された清浄な処理水Ｗ２を、プールに導くことができる。

【0037】

図１に示すように、原水導入経路３２における原水入口弁３１よりも下流側の部位Ｐ３には、排水経路６２の上流端が接続されている。排水経路６２には、当該排水経路６２内における水の流通及び遮断を切り替える排水弁６１が設けられている。この排水弁６１は、原水入口弁３１などと同様に、例えばエア駆動式のバタフライ弁（開閉弁）である。原水入口弁３１を閉じ且つ排水弁６１を開くことにより、ハウジング１２の原水空間１２Ａ内の水を、排水経路６２を通じて排出することができる。また排水経路６２の下流端は、大気開放されている。

【0038】

また図１に示すように、ろ過装置１には、上側処理水経路４１における処理水出口弁４２よりも上流側で且つ下側処理水経路４３の合流点（部位Ｐ２）よりも下流側の部位Ｐ４と、排水経路６２における排水弁６１よりも下流側の部位Ｐ５と、を接続する空気抜き経路５２がさらに設けられている。空気抜き経路５２には、例えばエア駆動式のボール弁（開閉弁）である空気抜き弁５１が設けられている。

【0039】

ろ過装置１は、当該ろ過装置１の運転を制御するコンピュータである制御部７０をさらに備えている。制御部７０は、空気入口弁２１、原水入口弁３１、処理水出口弁４２、排水弁６１及び空気抜き弁５１の開閉を制御し、且つろ過ポンプ３０の作動のオン／オフを制御する。

【0040】

なお、図１に示すろ過装置１では、一つのろ過ユニット１０のみが設けられているが、これに限定されず、複数のろ過ユニット１０が並列に設けられていてもよい。

【0041】

＜ろ過ユニットの洗浄方法＞
次に、本実施形態に係るろ過ユニットの洗浄方法について、図１～図６を参照して説明する。本実施形態に係るろ過ユニットの洗浄方法は、上記ろ過ユニット１０において、フィルタ１１の外面１１Ａを洗浄する方法である。

【0042】

図２は、本実施形態に係るろ過ユニットの洗浄方法において順次実施される工程を示すと共に、各工程におけるろ過ポンプ３０の作動状態及び各弁の開閉状態を示している。図２中に付された丸印は、ろ過ポンプ３０のオン状態及び各弁の開状態を示しており、一方で図２中の空欄は、ろ過ポンプ３０のオフ状態及び各弁の閉状態を示している。

【0043】

図２に示す各工程におけるろ過ポンプ３０の作動状態及び各弁２１、３１、４２、５１、６１の開閉状態の情報は、運転プログラムとして制御部７０（図１）に記憶されている。したがって、本実施形態に係るろ過ユニットの洗浄方法では、当該運転プログラムを実行することにより、ろ過ポンプ３０のオン／オフ及び各弁２１、３１、４２、５１、６１の開閉が図２に示す通りに順次自動で切り替えられ、充水工程、ろ過工程及び逆洗工程が順に実行される。以下、図２に示す工程フローに従って、本実施形態に係るろ過ユニットの洗浄方法について詳細に説明する。

【0044】

まず、充水工程では、空気抜き弁５１を所定時間（例えば０．５秒間）開くことによりハウジング１２内の空気を抜き、その後、原水入口弁３１をさらに開いて所定時間（例えば２秒間）待機する。そして、ろ過ポンプ３０を所定時間（例えば１０秒間）作動させる。

【0045】

これにより、図３に示すように、原水入口１３からハウジング１２の原水空間１２Ａ内に原水Ｗ１が導入され、当該原水空間１２Ａが原水Ｗ１により充たされる。そして、原水Ｗ１が外面１１Ａから内面１１Ｂに向かってフィルタ１１を透過することにより、原水Ｗ１に含まれる種々の不純物（例えば土壌、繊維屑や藻類など）がフィルタ１１の外面１１Ａ又はフィルタ１１の肉厚部に付着し、原水Ｗ１がろ過処理される。

【0046】

なお、原水Ｗ１に含まれる土壌は、例えばプール利用者の身体に付着してプール水中に混入したものであり、また学校に設置されたプールであれば、例えば運動場から風で飛ばされてプール水中に混入したものである。また原水Ｗ１に含まれる繊維屑は、例えばプール利用者が使用するタオルや、プール利用者の着衣などに由来するものである。また原水Ｗ１に含まれる藻類は、原水Ｗ１の遊離残留塩素濃度が所定の範囲内に管理されていない場合や、当該所定の範囲内に管理されていても塩素に対する藻類の耐性が勝る場合に、藻類が繁殖することなどに由来するものである。なお、例えば、遊泳用プールの水質基準としては、主に塩素系滅菌剤により、水中の遊離残留塩素濃度を０．４ｍｇ／Ｌ以上１．０ｍｇ／Ｌ以下に管理することが定められている。

【0047】

処理水Ｗ２は、フィルタ１１の中空部１１Ｃから上側処理水空間１２Ｂ及び下側処理水空間１２Ｃのそれぞれに流入し、その後、上側処理水出口１６及び下側処理水出口１７を通じてハウジング１２の外に取り出される。この時、ハウジング１２内の空気も抜かれる。

【0048】

次に、ろ過工程では、処理水出口弁４２をさらに開いて所定時間（例えば２秒間）待機し、続いて空気抜き弁５１を閉じる。そして、原水入口弁３１及び処理水出口弁４２がそれぞれ開いた状態で、ろ過ポンプ３０を所定時間（例えば１２０分間）作動させる。

【0049】

これにより、図４に示すように、処理水Ｗ２が上側処理水出口１６及び下側処理水出口１７のそれぞれを通じてハウジング１２の外に取り出される。そして、図１に示すように、上側処理水経路４１及び下側処理水経路４３のそれぞれを通じて、処理水Ｗ２が図略のプールに導かれる。

【0050】

ここで、ろ過時間の経過に伴ってフィルタ１１への不純物の付着量が次第に増加し、フィルタ１１の目詰まりが起こることがある。そこで、当該目詰まりを解消させてフィルタ１１の寿命を延ばすために、以下に説明するフィルタ１１の逆洗工程が行われる。

【0051】

図５に示すように、逆洗工程の開始時点では、ハウジング１２の原水空間１２Ａ全体が原水Ｗ１で充たされると共に、フィルタ１１の中空部１１Ｃが処理水Ｗ２で充たされている。逆洗工程では、まず、ろ過ポンプ３０の作動を停止した状態で所定時間（例えば２秒間）待機し、続いて処理水出口弁４２を閉状態に切り替えた状態でさらに所定時間（例えば２秒間）待機し、その後、原水入口弁３１を閉状態に切り替えた状態でさらに所定時間（例えば２秒間）待機する。

【0052】

次に、フィルタ１１の中空部１１Ｃ内の処理水Ｗ２を圧縮空気Ａ１により加圧する。具体的には、空気入口弁２１を所定時間（例えば５秒間）開く。これにより、エアーコンプレッサ２０で発生した圧縮空気Ａ１が第１空気導入経路２２及び第２空気導入経路２３を通じてハウジング１２の上側処理水空間１２Ｂ及び下側処理水空間１２Ｃ内にそれぞれ導入される。そして、図５に示すように、フィルタ１１の中空部１１Ｃ内に残った処理水Ｗ２が、圧縮空気Ａ１により内面１１Ｂから外面１１Ａに向かって加圧される。これにより、フィルタ１１の中空部１１Ｃ内の処理水Ｗ２及びフィルタ１１の肉厚部に含まれる水が動き、フィルタ１１の外面１１Ａに付着した不純物を剥がす力が働く。

【0053】

次に、図６に示すように、原水空間１２Ａ内の原水Ｗ１と接触するように当該原水空間１２Ａ内の一部に空気層１００（気体層）を形成する（空気層形成工程）。具体的には、図２に示すように、空気入口弁２１の開状態を維持しつつ、排水弁６１を所定時間だけ開く。

【0054】

これにより、原水空間１２Ａに充たされた原水Ｗ１の一部が、原水入口１３を通じて当該原水空間１２Ａから抜かれると共に、フィルタ１１の中空部１１Ｃ内の処理水Ｗ２が圧縮空気Ａ１（気体）により全て原水空間１２Ａに押し出される。その後、内面１１Ｂから外面１１Ａに向かってフィルタ１１を透過した圧縮空気Ａ１が、原水空間１２Ａの上部に溜まる。これにより、図６に示すように、原水空間１２Ａにおける上側の仕切り部１２Ｄの真下に空気層１００が形成されると共に、当該空気層１００の下側に原水Ｗ１が残った状態となる。このように、空気層１００を形成する際に、フィルタ１１の内面１１Ｂから外面１１Ａに向かって処理水Ｗ２及び圧縮空気Ａ１が順に透過することにより、当該外面１１Ａから不純物（濁質成分）が剥がされる。

【0055】

空気層１００では、空気が大気圧よりも高圧状態に圧縮されている。具体的には、空気層１００における空気の圧力は、大気圧を超え且つ０．５ＭＰａ以下となっている。空気層１００における空気の圧力に上限値を設定する理由は、ハウジング１２の耐圧性（ハウジング１２の設計耐圧）を考慮したためである。なお、圧縮空気Ａ１がフィルタ１１を透過する際に圧力損失が生じるため、空気層１００における空気の圧力は、エアーコンプレッサ２０で発生させた時点での圧縮空気Ａ１の圧力（例えば０．８ＭＰａ）よりも低くなっている。

【0056】

また図６に示すように、空気層１００は、当該空気層１００の形成後における原水空間１２Ａ内の原水Ｗ１の液面位置がフィルタ１１の長さ方向（上下方向）の中央よりも上側に位置するように形成される。これにより、後の工程で原水Ｗ１を排水する際に、フィルタ１１の外面１１Ａを広い範囲に亘って洗浄することが可能になる。

【0057】

また空気層形成工程では、空気入口弁２１及び排水弁６１の両弁を開状態とする時間、すなわち原水空間１２Ａから原水Ｗ１を抜く時間は、特に限定されないが、本実施形態においては２秒以上に設定される。

【0058】

次に、空気層１００をさらに加圧する工程が行われる（空気層加圧工程）。具体的には、図２に示すように、排水弁６１を閉じると共に、空気入口弁２１が開いた状態を所定時間（例えば３０秒間）維持する。これにより、圧縮空気Ａ１がフィルタ１１の内面１１Ｂから外面１１Ａに向かって透過し、密閉状態の原水空間１２Ａ内に圧縮空気Ａ１がさらに送り込まれる。この時、排水弁６１が閉じており、原水空間１２Ａから原水Ｗ１が抜かれないため、空気層１００における空気の圧力がさらに高められる。

【0059】

次に、原水空間１２Ａを密閉状態から大気圧に開放することにより、空気層１００を原水空間１２Ａ内において膨張させる（空気層膨張工程）。具体的には、図２に示すように、空気入口弁２１の開状態を維持しつつ、排水弁６１を所定時間（例えば７秒間）開く。

【0060】

空気層１００が膨張すると、図６中の矢印Ｆ１で示すように、空気層１００の下側に溜まった原水Ｗ１の液面が、下向き（フィルタ１１の外面１１Ａに沿った方向）に強く押される。これにより、フィルタ１１の外面１１Ａに沿って原水入口１３に向かう下向きの原水の流れＦ２が瞬発的に付勢（加速）される。その結果、フィルタ１１の外面１１Ａ上の不純物を、当該原水の流れＦ２によって効果的に取り除くことができる。そして、不純物を含む原水Ｗ１は、原水入口１３を通じてハウジング１２の外に排出される。つまり、原水入口１３は、原水Ｗ１の排水口も兼ねている。

【0061】

その後、図２に示すように、空気入口弁２１を閉じて排水弁６１のみが開いた状態を所定時間（例えば２秒間）維持し、さらに空気抜き弁５１を開いて所定時間（例えば３０秒間）待機することによりハウジング１２内を常圧（大気圧）に戻す。以上のような手順により、フィルタ１１の外面１１Ａに付着した土壌や繊維屑などの不純物が取り除かれ、フィルタ１１を再生することができる。その後、上述した充水工程及びろ過工程が再開される。

【0062】

以上の通り、本実施形態に係るろ過ユニットの洗浄方法によれば、大気圧よりも高圧状態に空気が圧縮された空気層１００を原水空間１２Ａ内の上部に形成した後、当該原水空間１２Ａを密閉状態から大気圧下に開放することにより、膨張する空気の力によって原水空間１２Ａ内の原水Ｗ１の液面を原水入口１３に向かって下向きに押すことができる。これにより、フィルタ１１の外面１１Ａに沿って下向きに流れる原水Ｗ１の勢いが大幅に向上し、その結果、ろ過中にフィルタ１１の外面１１Ａに付着した不純物（土壌、繊維屑や藻類）を、原水Ｗ１の流れＦ２により効果的に取り除くことができる。またこの洗浄方法では、原水Ｗ１の排水量を増やすことなく洗浄効果を高めることができ、エアーコンプレッサ２０のタンク容量を小さくすることもできる。

【0063】

特にプール水のろ過においては、土壌や繊維屑などの不純物が突発的に多く混入し、フィルタ１１の外面１１Ａに付着する不純物が剥がれにくく、フィルタ１１が短期間で目詰まりしてしまうという問題がある。これに対し、本実施形態に係るろ過ユニットの洗浄方法によれば、このような問題を解消し、フィルタ１１を長寿命化させることができる。

【0064】

本実施形態に係るろ過ユニットの洗浄方法による効果は、図７及び図８にそれぞれ示す実験結果の比較により示される。図７は、本実施形態に係るろ過ユニットの洗浄方法を用いてフィルタ１１を定期的に洗浄しつつろ過装置１の運転を所定期間継続した時の、（Ａ）ろ過ユニット１０の一次側（入口側）の圧力の経時変化、（Ｂ）ろ過ユニット１０の二次側（出口側）の圧力の経時変化、（Ｃ）ろ過ユニット１０の一次側と二次側との差圧の経時変化、をそれぞれ示している。フィルタ１１としては孔径３μｍのデプスフィルタを使用し、６０分間のろ過時間の経過毎にフィルタ１１の洗浄を行った。

【0065】

図８は、比較例の洗浄方法を用いてフィルタを定期的に洗浄しつつろ過装置の運転を所定期間継続した時の、（Ａ）ろ過ユニットの一次側（入口側）の圧力の経時変化、（Ｂ）ろ過ユニットの二次側（出口側）の圧力の経時変化、（Ｃ）ろ過ユニットの一次側と二次側との差圧の経時変化をそれぞれ示している。比較例において採用した洗浄方法は、原水空間内に空気層を形成した後当該空気層を膨張させる方法ではなく、フィルタの中空部内の処理水を一定時間加圧した後に排水弁を開き、フィルタの中空部内の処理水及び原水空間内の原水をハウジング内から一段階で排出する方法である。フィルタとしては孔径３μｍのデプスフィルタを使用し、６０分間のろ過時間の経過毎にフィルタの洗浄を行った。図７及び図８のそれぞれのグラフにおいて、横軸は時間（日数）を示しており、縦軸は圧力を示している。

【0066】

図８の比較例の実験結果では、ろ過運転開始から３カ月の時点でろ過ユニットの前後の差圧（Ｃ）が急激に上昇し、フィルタの詰まりが確認された。これに対し、図７の実験結果では、ろ過運転開始から７カ月以上経過した時点でもろ過ユニット１０の前後の差圧上昇が見られなかった。このように、本実施形態に係るろ過ユニットの洗浄方法によれば、フィルタ１１の外面１１Ａに付着した不純物を効果的に除去して洗浄効果を高めることができるため、フィルタ１１の寿命をより延ばすことができる。これにより、フィルタ１１の交換頻度を少なくすることができる。

【0067】

なお、図７の実験結果は、空気層１００を形成する際に、排水弁６１を２秒間だけ開いた時の結果であるが、当該時間が１秒間である場合には洗浄効果の低下が確認された。このため、上述の実施形態で説明した通り、空気層１００を形成する際に排水弁６１を開く時間（原水空間１２Ａから原水Ｗ１を抜く時間）は、２秒以上であることが好ましい。

【0068】

一方、空気層１００を形成する際の排水弁６１の開時間が長すぎると、原水空間１２Ａにおける原水Ｗ１の液面が過度に下がり、空気層１００を膨張させた時の原水Ｗ１の流れＦ２によって洗浄されるフィルタ１１の範囲が狭くなる。したがって、上述した通り、空気層１００の形成後において原水空間１２Ａ内における原水Ｗ１の液面位置がフィルタ１１の長さ方向における中央よりも上側に位置するように、空気層１００の体積を調整することが好ましい。

【0069】

（その他実施形態）
ここで、本発明のその他実施形態について説明する。

【0070】

実施形態１では、フィルタ１１の内面１１Ｂから外面１１Ａに向かって透過させた圧縮空気Ａ１を原水空間１２Ａ内で溜めることにより空気層１００を形成する場合について説明したが、本発明のろ過ユニットの洗浄方法はこれに限定されない。例えば、図９に示すように、ハウジング１２の側面における上下方向の中央よりも上側の部位に原水空間１２Ａと連通する気体導入口１９を設け、当該気体導入口１９から圧縮空気Ａ１を導入することにより空気層１００が形成されてもよい。

【0071】

実施形態１では、プール水（原水Ｗ１）をろ過するためのろ過ユニット１０を洗浄する場合について説明したが、本発明のろ過ユニットの洗浄方法の用途はこれに限定されない。例えば、井戸水を浄化処理するためのろ過ユニットのフィルタ洗浄において、本発明のろ過ユニットの洗浄方法が用いられてもよい。

【0072】

実施形態１では、気体層が空気層１００である場合について説明したが、本発明のろ過ユニットの洗浄方法はこれに限定されない。例えば、窒素などの空気以外の気体により気体層が形成されてもよい。

【0073】

実施形態１では、空気層１００を形成した後、さらに当該空気層１００を加圧する工程を行う場合について説明したが、当該加圧工程が省略されてもよい。

【0074】

実施形態１では、ろ過ポンプ３０のオン／オフ及び各弁２１，３１，４２，５１，６１の開閉が制御部７０により自動で切り替えられる場合について説明したが、本発明のろ過ユニットの洗浄方法はこれに限定されない。すなわち、ろ過ポンプ３０のオン／オフ及び各弁２１，３１，４２，５１，６１の開閉が、手動で切り替えられてもよい。

【0075】

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0076】

１０ ろ過ユニット
１１ フィルタ
１１Ａ 外面（表面）
１１Ｂ 内面
１１Ｃ 中空部
１２ ハウジング
１２Ａ 原水空間
１００ 空気層（気体層）
Ｗ１ 原水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】