特許 7175094 水浄化エレメントおよび水浄化装置

(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】2022-11-10

(45)【発行日】2022-11-18

(54)【発明の名称】水浄化エレメントおよび水浄化装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/10 20060101AFI20221111BHJP

【ＦＩ】

C02F3/10 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018059891

(22)【出願日】2018-03-27

(65)【公開番号】P2019171237

(43)【公開日】2019-10-10

【審査請求日】2021-01-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000001834

【氏名又は名称】三機工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000512

【氏名又は名称】弁理士法人山田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】原田 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】長野 晃弘

(72)【発明者】

【氏名】三村 和久

【審査官】高橋 成典

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２０７３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－１１９５００（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００８－１７８８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２３１５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－０４７６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２３９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０７１４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０２５９４８４４（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２０３６０２３９６（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１０５５８５１１０（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０１４３９９０５（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ ３／０２ － ３／１０

３／２８ － ３／３４

３／００

Ｃ１２Ｍ １／００ － ３／１０

Ｃ１２Ｎ １／００ － １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

柔軟性を有する多孔質のスポンジ状の素材により形成された多角柱状の多孔体と、
複数のリング部を軸方向に沿って延びる柱部によって接続され、全体として円筒形をなす枠体とを備え、
端部に位置する前記リング部の内径は、前記多孔体の最大径より短く設定され、
前記多孔体の側面に前記柱部が対向するよう、前記多孔体が前記枠体に収容されることにより、前記多孔体の前記枠体からの抜けが防止され得るよう構成されること
を特徴とする水浄化エレメント。

【請求項2】

前記枠体の端部に位置する前記リング部の少なくとも一部が、前記多孔体の端面の外周に対して径方向内側に位置していること
を特徴とする請求項１に記載の水浄化エレメント。

【請求項3】

前記リング部の外周部の少なくとも一部が、前記多孔体の外周に対して径方向外側へ突出していること
を特徴とする請求項１または２に記載の水浄化エレメント。

【請求項4】

前記多孔体の側面に、軸方向に沿って切れ込みを備えたこと
を特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の水浄化エレメント。

【請求項5】

前記多孔体を貫通する孔を設けたこと
を特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の水浄化エレメント。

【請求項6】

前記多孔体は正六角柱をなすこと
を特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の水浄化エレメント。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の水浄化エレメントを備えたことを特徴とする水浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水の浄化装置に用いられるエレメント、およびこれを用いた浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

魚介類等の生物を養殖する養殖設備の排水、その他の産業排水や生活排水、上下水、河川水等を浄化するための技術として、例えば下記特許文献１に記載の如き技術が提案されている。

【0003】

図１０は下記特許文献１に記載されている汚水浄化装置と概ね同様の水浄化装置を示しており、ここに示す水浄化装置４は、筐体５内に水平方向に沿ってメッシュ状の仕切板５ａを備え、該仕切板５ａの上に多数の水浄化エレメント３が収容されている。筐体５の上部には、散水装置６の散水管６ａと、散水ノズル６ｂが設けられており、散水管６ａに対し、外部から給水管６ｃを通じて供給される水Ｗが、散水ノズル６ｂから筐体５内の水浄化エレメント３に散水されるようになっている。散水された水Ｗは、筐体５の仕切板５ａより下部に設けられた処理水排出装置７の排水管７ａから外部へ排出される。

【0004】

また、筐体５の仕切板５ａより下部には給気装置８の給気管８ａが設置されており、ここから筐体５内に空気Ａが供給される。そして、水浄化エレメント３に付着した好気性の微生物を活動させることで、水Ｗ中の汚濁物質等を浄化するようにしている。筐体５内に供給された空気Ａは、筐体５の上部に接続された排気装置９の排気管９ａから排出される。

【0005】

こうして、散水ノズル６ｂから筐体５に散水された水Ｗは、水浄化エレメント３に付着した微生物の働きによって浄化され、排水管７ａから排出されるようになっている。

【0006】

図１１、図１２は、筐体５（図１０参照）内に収容される水浄化エレメント３の形態の一例を示している。水浄化エレメント３は、円筒状の枠構造をなす枠体２内に、円筒状の多孔体１を収容して構成される。多孔体１の素材としては、微生物の付着する空隙を有し、且つ保水性を有する連続気泡の多孔質体が用いられる。具体的には、不織布やポリウレタン等からなるスポンジ状の素材や、セラミック等を採用することができる。枠体２は、複数の環状体２ａを、軸方向へ延びる複数の接続部材２ｂにより接続した形状をなし、一端側には、径方向に沿って十字状に延びる支持部材２ｃが取付けられている。そして、枠体２の他端側から多孔体１を挿入することで、水浄化エレメント３が構成される。枠体２の素材としては、例えばプラスチック樹脂が用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００３－７１４７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、図１１、図１２に示す如き水浄化エレメント３の場合、円筒状の枠体２内に円筒状の多孔体１を挿入するので、多孔体１が枠体２から抜けてしまいやすいという問題があった。抜けを防止するためには、枠体２の内側の寸法に対し、一部あるいは全体の寸法が大きい多孔体１を柔軟性のある素材で形成し、枠体２に対して多孔体１を変形させつつ収容し、元の形状に復元しようとする多孔体１の弾発力によって多孔体１を枠体２に対して保持する方策が考えられる。しかしながら、このようにすると多孔体１を圧縮することになるので、多孔体１内の間隙が閉塞し、多孔体１における微生物の付着可能な面積が減少してしまうほか、多孔体１内における空気Ａや水Ｗの流通も阻害され、水浄化装置４における水Ｗの浄化効率を落としてしまう懸念があった。

【0009】

また、多孔体１と枠体２との間に何らかの係合構造を形成すれば、多孔体１の圧縮を抑えつつ、枠体２からの抜けを防止することも可能ではあるが、多孔体１や枠体２にあまり複雑な形状を設けると、水浄化エレメント３の製造コストが大幅に上昇してしまう。

【0010】

本発明は、斯かる実情に鑑み、簡単な構成で水浄化エレメントにおける多孔体の抜けを防止しつつ、多孔体の圧縮を極力軽減して水の浄化効率を保ち得る水浄化エレメントおよび水浄化装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、柔軟性を有する多孔質のスポンジ状の素材により形成された多角柱状の多孔体と、複数のリング部を軸方向に沿って延びる柱部によって接続され、全体として円筒形をなす枠体とを備え、端部に位置する前記リング部の内径は、前記多孔体の最大径より短く設定され、前記多孔体の側面に前記柱部が対向するよう、前記多孔体が前記枠体に収容されることにより、前記多孔体の前記枠体からの抜けが防止され得るよう構成されることを特徴とする水浄化エレメントにかかるものである。

【0012】

本発明の水浄化エレメントにおいては、前記枠体の端部に位置する前記リング部の少なくとも一部が、前記多孔体の端面の外周に対して径方向内側に位置していることが好ましい。

【0013】

本発明の水浄化エレメントにおいては、前記リング部の外周部の少なくとも一部が、前記多孔体の外周に対して径方向外側へ突出していることが好ましい。

【0014】

本発明の水浄化エレメントにおいては、前記多孔体の側面に、軸方向に沿って切れ込みを備えることが好ましい。

【0015】

本発明の水浄化エレメントにおいては、前記多孔体を貫通する孔を設けることが好ましい。

【0016】

本発明の水浄化エレメントにおいては、前記多孔体は正六角柱をなすことが好ましい。

【0017】

また、本発明は、上述の水浄化エレメントを備えたことを特徴とする水浄化装置にかかるものである。

【発明の効果】

【0018】

本発明の水浄化エレメントおよび水浄化装置によれば、簡単な構成で水浄化エレメントにおける多孔体の抜けを防止しつつ、多孔体の圧縮を極力軽減して水の浄化効率を保ち得るという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施例による水浄化エレメントの形態を示す正面図である。

【図2】本発明の実施例による水浄化エレメントの形態を示す平面図である。

【図3】本発明の実施例による水浄化エレメントの形態を示す分解斜視図である。

【図4】本発明の実施例による水浄化エレメントの形態を示す正断面図であり、図２のＩＶ－ＩＶ矢視相当図である。

【図5】本発明の実施による水浄化エレメントの形態を示す断面図であり、図２のＶ－Ｖ矢視相当図である。

【図6】本発明の実施例による水浄化エレメントの形態を示す平断面図であり、図１のＶＩ－ＶＩ矢視相当図である。

【図7】本発明の実施による水浄化エレメントの形態を示す平断面図であり、図１のＶＩＩ－ＶＩＩ矢視相当図である。

【図8】本発明の別の実施例による水浄化エレメントの形態を示す正断面図である。

【図9】本発明のさらに別の実施例による水浄化エレメントの形態を示す正断面図である。

【図10】水浄化エレメントを用いた水浄化装置の一例を示す断面図である。

【図11】従来例による水浄化エレメントの形態を示す正面図である。

【図12】従来例による水浄化エレメントの形態を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

【0021】

図１～図７は本発明の実施による水浄化エレメントの形態の一例を示している。本実施例の水浄化エレメント１０は、微生物の付着する間隙を有する多孔体１１と、該多孔体１１を収容する枠体１２により構成される。

【0022】

多孔体１１は、連続気泡構造の多孔質体であり、保水性と柔軟性を備えた素材により形成される。多孔体１１の素材としては、具体的には、例えばウレタン樹脂、エステル重合体、エーテル重合体といった樹脂を発泡させた多孔質体が用いられる。

【0023】

多孔体１１は、図３に示す如く多角柱状に形成され、本実施例の場合、正六角形の断面形状を有している。多孔体１１には、一方の端面１１ａから他方の端面１１ａまで、多角柱形状をなす多孔体１１を中心軸に沿って貫通する孔１１ｂが設けられている。また、多孔体１１の側面１１ｃの軸方向と直交する方向（以降、これを周方向と称する）における中央部には、軸方向に沿って切れ込み１１ｄが設けられている。

【0024】

枠体１２は、全体として円筒形の籠状の形状をなし、図３に示す如く枠体１２の周をなすように環状に延びる複数のリング部１２ａと、軸方向に沿って延びてリング部１２ａ同士を接続する柱部１２ｂとを備えて構成される。本実施例の場合、１個の枠体１２に対し、リング部１２ａは枠体１２の両端面と、軸方向における中間部とに計３個が備えられ、柱部１２ｂは、周方向に均等に６本が配置される。そして、図１、図２に示す如く、リング部１２ａと、柱部１２ｂとにより枠体１２内に形成される円筒状の空間に、中心軸が互いに一致するよう、多孔体１１が収容されるようになっている。

【0025】

多角柱状のスポンジ等である多孔体１１は、例えば均一な厚みの素体を、多孔体１１の平面視の形状（すなわち、本実施例に即して言えば、正六角形の中心に円を配置した形状）に配置された刃により上下に打ち抜くことで形成することができる。また、枠体１２は、例えばプラスチック樹脂等を所定の型に対してインジェクション成形することにより形成することができる。ただし、多孔体１１および枠体１２の材質や製造方法はこれに限定されるものではなく、例えば枠体１２を細長い素材を屈曲させたり、組み合わせることで形成しても良い。

【0026】

多孔体１１と、枠体１２の各部の寸法について詳述する。

【0027】

柱部１２ｂの長さは、多孔体１１の軸方向の寸法と同じか、それよりやや長く設定される。したがって、枠体１２の端部に位置し、円筒形をなす枠体１２の両端面をなすリング部１２ａ（以下、「端部のリング部１２ａ」と称する）は、向かい合う面同士の距離が多孔体１１の軸方向の寸法と同じか、それよりやや大きくなるように配置され、図１および図４、図５に示す如く、両端部のリング部１２ａの間に多孔体１１が収まるようになっている。

【0028】

枠体１２の周方向に沿って均等に配置された柱部１２ｂは、向かい合う面同士の距離（以下、これを枠体１２の柱部１２ｂにおける内径と称する）が、六角柱をなす多孔体１１の最小径（向かい合う側面１１ｃ同士の距離、すなわち端面１１ａにおける平行な辺同士の距離）よりもやや短く設定される。

【0029】

端部のリング部１２ａは、外径が多孔体１１の最大径（すなわち、端面１１ａにおける向かい合う頂点同士の距離）と同程度か、やや小さく設定される。また、端部のリング部１２ａの内径は、多孔体１１の最大径より短く設定される。本実施例の場合、端部のリング部１２ａの内径は、柱部１２ｂにおける内径と一致している。また、端部のリング部１２ａの外径は、向かい合う柱部１２ｂの径方向外側の面同士の距離（以下、これを枠体１２の柱部１２ｂにおける外径と称する）と一致している。

【0030】

枠体１２のうち、軸方向中間部に位置するリング部１２ａ（以下、「中間部のリング部１２ａ」と称する）は、内径が多孔体１１の最小径より大きく設定されており、これは、柱部１２ｂにおける内径よりも大きい。また、外径は端部のリング部１２ａの外径および柱部１２ｂにおける外径と一致している。

【0031】

各部の寸法について、具体的な数値例を提示しつつさらに説明する。

【0032】

水浄化エレメント１０の最適な寸法は、製造コストと、保水力によって決定される。水浄化エレメント１０は、例えば図１０に示す如き水浄化装置４に用いることができるが、こうした水浄化装置４において、水Ｗの浄化を担うのは水浄化エレメント１０のうち多孔体１１であり、枠体１２は各水浄化エレメント１０において多孔体１１の形状を維持するための構造物である。筐体５に多数の水浄化エレメント１０を収納して使用する際、柔軟な多孔体１１が水浄化エレメント１０同士の干渉により潰れることのないように枠体１２を備えているのである。

【0033】

ここで、仮に多孔体１１の形状を同じとしたまま寸法を小さくすることを考えた場合、多孔体１１の質量は寸法の３乗に比例して小さくなるが、枠体１２によって取り囲まれる多孔体１１の表面積は、多孔体１１の寸法の２乗に比例して小さくなる。また、水浄化エレメント１０に必要な強度を保つためには、枠体１２を構成するリング部１２ａや柱部１２ｂにある程度の太さを確保しなくてはならない。したがって、水浄化エレメント１０の寸法が小さいほど、水浄化エレメント１０に占める枠体１２の質量の割合が大きくなる。

【0034】

上述のように、多孔体１１は多孔質の素材を切断することで製造され、枠体１２はインジェクション成形により製造される。枠体１２の製造コストは多孔体１１よりも高価であるので、個々の水浄化エレメント１０の寸法が大きいほど、ある容積を満たすだけの水浄化エレメント１０を製造するコストは小さく済むことになる。また、水浄化エレメント１０のうち、水Ｗの浄化を担うのは多孔体１１であるので、浄化性能の点からも、水浄化エレメント１０に占める多孔体１１の割合はなるべく大きい方が良い。

【0035】

一方、多孔体１１の保水力は、構成する素材の種類や孔径によって異なる。例えば、多孔体１１として平均孔径が０．３～０．５ｍｍ程度の発泡ウレタン樹脂を用いる場合、一個の多孔体１１に保持できる水は高さ５０ｍｍ程度までである。それより上の高さまでは水を保持できないので、水の浄化に必要な微生物を繁殖させることができない。したがって、多孔体１１の高さ方向の寸法を５０ｍｍ以上としても、それより上にあたる体積は無駄になることになる。この観点から、多孔体１１の寸法は、水浄化装置４（図１０参照）に設置された状態における高さ方向の寸法が５０ｍｍ程度までとなるよう設定すべきである。

【0036】

水浄化エレメント１０は、水浄化装置４の筐体５に対し向きや配列を揃えることなくランダムに投入されるので、多孔体１１の寸法は、軸方向、径方向共に５０ｍｍ以下とし、下限は３０ｍｍ以上程度とする。これが、多孔体１１の保水力を保ちつつ、水浄化エレメント１０の製造コストを抑えるのに適した寸法である。本実施例の場合、多孔体１１の軸方向の寸法を４４ｍｍとし、径方向の寸法は最大径を４６ｍｍと想定している。このとき、最小径は３９．８ｍｍ程度である。

【0037】

また、多孔体１１には、中心軸に沿って孔１１ｂが設けられる。この孔１１ｂは、多孔体１１の内部への水Ｗや空気Ａ（図１０参照）の流通をスムーズにするための構成である。図１０に示す水浄化装置４においては、水浄化エレメント１０の多孔体１１に繁殖させた好気性の微生物の働きにより水Ｗを浄化するが、多孔体１１へ供給される水Ｗの酸素濃度は、水Ｗが多孔体１１の表面から内部へ至る間に微生物によって消費され、低下していく。したがって、多孔体１１においては、表面からの距離がある程度以上長くなると水Ｗの浄化効率が低下することになる。そこで、多孔体１１の中心部に孔１１ｂを設けることにより、孔１１ｂから多孔体１１の内部へと水Ｗを導くことができるようにし、多孔体１１の体積を十分に活かすようにしている。

【0038】

孔１１ｂは、径が大きすぎると多孔体１１の体積を削いでしまうことになる一方、径が小さすぎればあまり水Ｗが流通せず、水Ｗを多孔体１１へ浸透させる効果が十分に発揮できない。孔１１ｂの径は、水Ｗが流通するのに支障のない程度に小さくすることが好ましく、具体的には最低１ｍｍ以上、且つ多孔体１１の最小径に対して３分の１以下程度が好適である。本実施例の場合、例えば１０ｍｍ程度を想定している。

【0039】

切れ込み１１ｄは、後述するように多孔体１１の変形と、枠体１２に対する回転を抑えるための構成であるが、側面１１ｃからの深さについては特に大きな制限はなく、切れ込み１１ｄが深すぎるために多孔体１１の構造強度が過度に低下するようなことがなければ足りる。例えば、切れ込み１１ｄの深さは０．１ｍｍ以上１５ｍｍ以下程度に設定すれば良い。

【0040】

このように決定した多孔体１１の寸法に合わせ、枠体１２の各部の寸法が設定される。

【0041】

端部のリング部１２ａの外径は、本実施例の場合、多孔体１１の最大径４６ｍｍに対してやや小さく、４２ｍｍに設定している。このような設定にすると、図２および図４、図６、図７に示す如く、多孔体１１の一部が端部のリング部１２ａから径方向外側へ部分的にはみ出し、そのはみ出し量は最大で２ｍｍ程度となる。これは、後述するように、複数の水浄化エレメント１０の間で多孔体１１同士の接触を小さく保つためである。端部のリング部１２ａの外径が多孔体１１の径に対して大きいほど、水浄化装置４（図１０参照）における筐体５に多数収容された多孔体１１同士の接触を小さくすることができるが、一方で、筐体５の容積の有効利用の観点、また、水浄化エレメント１０において枠体１２の占める割合を少なくする観点からは、リング部１２ａをあまり大きくすべきではない。端部のリング部１２ａの外径として好適な寸法は、多孔体１１の最大径に対して１０２％以下、９０％以上程度である。

【0042】

中間部のリング部１２ａの外径に関しても、端部のリング部１２ａと同様に決定される。中間部のリング部１２ａは、 水浄化エレメント１０の軸方向中間部の強度を確保するために設けられるが、この部分においても、多孔体１１同士の接触を小さく保ちつつリング部１２ａを大きくしすぎないよう、リング部１２ａの外径は多孔体１１の最大径に対して１０２％以下、９０％以上程度とすることが好ましい。本実施例の場合、中間部のリング部１２ａの外径は、端部のリング部１２ａと同じ４２ｍｍに設定している。

【0043】

端部のリング部１２ａの内径については、多孔体１１の最大径より小さくすることで、多孔体１１の枠体１２からの抜けの防止を図ることができる（尚、本実施例の場合、リング部１２ａの外径が多孔体１１の最大径より小さいので、内径は当然それよりも小さくなっている）。多孔体１１の端面１１ａに対し、端部のリング部１２ａの接触面積を３％以上とすれば、十分な抜け止め効果が期待できる。一方、接触面積があまり大きいと、多孔体１１を枠体１２内に収納しにくくなるし、また水浄化エレメント１０に対する枠体１２の質量の割合も大きくなってしまうので、端面１１ａと端部のリング部１２ａとの接触面積は、端面１１ａの面積に対して１５％程度を上限とすべきである。つまり、端部のリング部１２ａの内径は、多孔体１１の端面１１ａに対し、端部のリング部１２ａの接触面積が３％以上１５％以下程度となるよう設定するのが好適であり、最も好適には５％程度である。

【0044】

中間部のリング部１２ａについては、端部のリング部１２ａとは異なり、多孔体１１の抜け止めを考慮する必要がない。むしろ、リング部１２ａによる多孔体１１の不必要な変形を防ぐため、中間部のリング部１２ａの内径は多孔体１１の最大径に対してある程度大きくすべきである。つまり、中間部のリング部１２ａについては、外径は上述の如く多孔体１１のはみ出し量を考慮して決定しつつ、内径はリング部１２ａに必要な強度を保ち得る程度に大きくすることが好ましい。本実施例の場合、中間部のリング部１２ａの径方向の寸法を２ｍｍとしている。すなわち、中間部のリング部１２ａの外径が４２ｍｍであるのに対し、内径は３８ｍｍである。

【0045】

柱部１２ｂの軸方向の長さは、本実施例の場合、多孔体１１が両端部のリング部１２ａの内側にちょうど収まるよう、多孔体１１の軸方向の寸法と同じ４４ｍｍとしている。

【0046】

柱部１２ｂは、端部および中間部のリング部１２ａを接続する部材であるので、各リング部１２ａ同士を接続できる位置に設けるべきであるのは勿論であるが、後述するように、柱部１２ｂは多孔体１１の側面１１ｃに面することで、多孔体１１の回転を防ぐ役割をも有している。この観点から、柱部１２ｂは、枠体１２の柱部１２ｂにおける内径、すなわち枠体１２の周方向に配置された全体としての内径が、多孔体１１の最大径よりも小さくなるように配置されるべきである。本実施例の場合は、端部および中間部のリング部１２ａの外径および内径が多孔体１１の最大径より小さく設定されているため、これらを軸方向に接続する柱部１２ｂにおける内径は当然、多孔体１１の最大径より小さくなっている（図２および図６、図７参照）。

【0047】

さらに、本実施例の場合、多孔体１１の側面１１ｃに回転止めのための構造として切れ込み１１ｄを設けており、後述するように柱部１２ｂの径方向内側に位置する部分（内周部１２ｃとする）が切れ込み１１ｄに埋没することで、多孔体１１が枠体１２に対して中心軸の周りを回転することを抑えるようになっている（図５～図７参照）。本実施例の場合、柱部１２ｂにおける内径は端部のリング部１２ａの内径と同じとなっており、これは中間部のリング部１２ａの内径よりは小さく、柱部１２ｂの内周部１２ｃは、図６に示す如く、中間部のリング部１２ａの内周面に対しては径方向内側に突出している。

【0048】

柱部１２ｂにおける外径については、柱部１２ｂに必要な強度を保つことができ、且つ枠体１２の径が大きくなりすぎて筐体５（図１０参照）における収納性を妨げるようなことのない範囲で適宜設定すれば良い。本実施例の場合、柱部１２ｂにおける外径は、各リング部１２ａにおける外径と同じ４２ｍｍに設定している。

【0049】

このように各部の寸法を設定された枠体１２に対し、多孔体１１を嵌め込むようにして、図１、図２および図４～図７に示す如き水浄化エレメント１０が構成される。多孔体１１は柔軟性を有する素材で構成されているので、多孔体１１を圧縮しつつ軸方向に枠体１２内に押し込んでから解放することで、多孔体１１を枠体１２内に設置することができる。この際、多角柱状をなす多孔体１１と、全体として円筒形をなす枠体１２の軸が互いに一致するようにし、多孔体１１の両端面１１ａが枠体１２の両端部のリング部１２ａの軸方向内側の面と対向するようにする。また、枠体１２の各柱部１２ｂが、多孔体１１の各側面１１ｃに対向し、且つ柱部１２ｂが側面１１ｃの周方向中間部に位置するようにする（図２および図６、図７参照）。

【0050】

このようにすると、多孔体１１の側面１１ｃ同士が接する部分である角部１１ｅが柱部１２ｂの間に位置し、リング部１２ａの外周部１２ｄから径方向外側へはみ出す。はみ出し量は上述の如く最大２ｍｍである。多孔体１１の側面１１ｃにおける角部１１ｅ以外の部分に関しては、両端および中間部のリング部１２ａの外周部１２ｄが多孔体１１より径方向外側へ張り出すことになる。

【0051】

また、両端のリング部１２ａの内周部１２ｅは、多孔体１１の端面１１ａに対して径方向内側に突出し、リング部１２ａの軸方向内側の面は、端面１１ａに対して５％程度接触する（図２、図４、図５参照）。

【0052】

また、枠体１２の柱部１２ｂは、内周部１２ｃが多孔体１１の側面１１ｃに設けた切れ込み１１ｄに埋没する（図５～図７参照）。このような形で、多孔体１１が枠体１２内に保持される。

【0053】

水浄化エレメント１０は、例えば図１０に示す水浄化装置４に用いられる。筐体５内には水平方向に沿ってメッシュ状の仕切板５ａを備え、該仕切板５ａの上に図１、図２および図４～図７に示す水浄化エレメント１０が多数収容される。筐体５内の水浄化エレメント１０に対し、上部に設けられた散水ノズル６ｂから水Ｗが散水される。散水された水Ｗは、水浄化エレメント１０の多孔体１１に浸透し、多孔体１１の表面や間隙を通って下方へ移動する。その間、水Ｗは多孔体１１に付着した微生物によって浄化される。このとき、多孔体１１には中心軸に沿って孔１１ｂが開口しているため、水Ｗや空気Ａが六角柱の各面だけでなく孔１１ｂの内面からも多孔体１１の内部に浸透することになり、多孔体１１の内部に存在する微生物に対し汚濁物質や酸素等が効率良く供給され、水Ｗが効率良く浄化される。

【0054】

浄化された水Ｗは、筐体５の仕切板５ａより下部に設けられた処理水排出装置７の排水管７ａから外部へ排出される。筐体５には、仕切板５ａより下部に設けられた給気管８ａから空気Ａが供給され、水浄化エレメント１０に付着した好気性の微生物の活動を促すようになっている。こうして、散水ノズル６ｂから筐体５に散水された水Ｗは、筐体５内を下方へ移動する間に水浄化エレメント１０に付着した微生物の働きによって浄化され、排水管７ａから排出される。

【0055】

このような水浄化装置４において、水浄化エレメント１０は筐体５内に向きや配列を揃えることなくランダムに投入される。水浄化エレメント１０の向きや位置によっては、水Ｗを吸った多孔体１１の自重により、多孔体１１が枠体１２から軸方向へ抜け出ようとする力が働く場合がある。

【0056】

ここで、上述の如く、多孔体１１の両端面１１ａより軸方向外側に位置する両端部のリング部１２ａは、少なくとも一部（本実施例の場合、全部）の内径が多孔体１１の最大径より小さく設定され、内周部１２ｅが多孔体１１の端面１１ａの外周に対して径方向内側に位置している。このため、多孔体１１と枠体１２との間に係合が生じ、多孔体１１が枠体１２から抜け出る動きが抑え込まれる。特に、本実施例では両端のリング部１２ａの内周部１２ｅが多孔体１１の端面１１ａに対して径方向内側へ突出し、リング部１２ａの軸方向内側の面が端面１１ａに対し所定の接触面積を保つようになっているので、多孔体１１の抜けをより確実に防止することができる。尚、本実施例では端部のリング部１２ａのうち、一部のみが多孔体１１の端面１１ａの外周に対して径方向内側に位置しているが、寸法の設定によっては、端部のリング部１２ａの全体が多孔体１１の端面１１ａの外周に対して径方向内側に位置する場合もあり得る。

【0057】

また、多孔体１１には、筐体５に加わる振動等に伴い、中心軸の周りに枠体１２に対して回転しようとする力が生じる場合がある。多孔体１１は、上述の如く角部１１ｅが柱部１２ｂの間からはみ出る形で枠体１２に保持されるが、多孔体１１が枠体１２に対して回転すれば、角部１１ｅが柱部１２ｂの位置に来ることで押し潰されてしまう。角部１１ｅが潰れれば、その部分の間隙が潰れることになって微生物の付着や水Ｗ、空気Ａ（図１０参照）の流通が阻害され、水Ｗの浄化効率が低下してしまうことになるほか、多孔体１１が枠体１２から軸方向に抜け出る可能性も高まってしまう。

【0058】

しかしながら、本実施例の水浄化エレメント１０において、多孔体１１が枠体１２に対して回転しようとする動きは、柱部１２ｂによって抑えられるようになっている。柱部１２ｂにおける内径は、多孔体１１の最大径、すなわち角部１１ｅにおける径よりも小さいので、多孔体１１が枠体１２に対して回転しようとすれば、角部１１ｅと柱部１２ｂの間に抵抗が生じるからである。加えて、図６、図７に示す如く、柱部１２ｂの内周部１２ｃは多孔体１１の切れ込み１１ｄに埋没しているので、多孔体１１の回転をより確実に抑え込むことができる。また、この切れ込み１１ｄには、多孔体１１の柱部１２ｂによる変形を最小限に抑えるという作用もある。

【0059】

このように、本実施例の水浄化エレメント１０においては、枠体１２を円筒形に形成する一方、多孔体１１を多角柱状に形成しており、その結果、多孔体１１と枠体１２との間で各部の径の大小関係に部位によって差が生じている。この差を利用し、多孔体１１の枠体１２に対する抜け止めと同時に回転止めをも図り、さらに、多孔体１１の圧縮や変形を最小限にしているのである。

【0060】

一方、多孔体１１が多角柱状であるデメリットとして、枠体１２に対する保持の状態によっては一部が枠体１２の外側へはみ出てしまうことが挙げられ、本実施例の場合は角部１１ｅが枠体１２から径方向外側へはみ出るようになっている。多孔体１１のはみ出しは、上述の如く水浄化エレメント１０間における多孔体１１同士の接触を招く。多孔体１１同士が接触すれば、多孔体１１が圧縮され、あるいは変形することで間隙が閉塞してしまうほか、多孔体１１における保水性が損なわれてしまうという問題が生じる。すなわち、上述の如く、多孔体１１において水Ｗ（図１０参照）を保持できる高さは、多孔体１１として用いられる素材の種類に応じて決まり、例えば５０ｍｍ程度である。本実施例において、多孔体１１の寸法はこの保水可能な高さを考慮して決められているが、多孔体１１同士が接触した結果、互いに接触した多孔体１１全体としての高さが保水可能な高さを超えてしまった場合、上部に位置する多孔体１１からは保持されるべき水Ｗが下方へ流れてしまい、保水体積が減少してしまう。よって、筐体５（図１０参照）内における多孔体１１同士の接触は最低限に保つべきである。そこで、本実施例においては、枠体１２を構成する両端部および中間部のリング部１２ａの外周部１２ｄを多孔体１１の径に対して適当な範囲に設定し、外周部１２ｄの一部が多孔体１１の外周に対して径方向外側へ突出するようにして、多孔体１１同士の接触を少なくしているのである（尚、本実施例では、リング部１２ａの外周部１２ｄが多孔体１１のうち外周の一部（角部１１ｅ以外の部分の側面１１ｃ）に対して突出するようにしているが、リング部１２ａの径の設定によっては、外周部１２ｄの全部が多孔体１１の外周に対して径方向外側へ突出することもあり得る）。

【0061】

無論、多孔体１１を多角柱状とすることには、製造のコストを低減できるという効果もある。柱状のスポンジ等である多孔体１１は、上述の如くスポンジ等の素体を上下に打ち抜くことで簡便に形成できるが、この際、多孔体１１の断面形状が三角形、四角形、六角形のいずれかで適当な形状であれば、一個の素体から複数の多孔体１１を隙間なく切り出すことができるので歩留まりが良く、低コストにて多孔体１１を製造することができる。ただし、多孔体１１の断面積に対し、多孔体１１の最大径がなるべく短い方が多孔体１１同士の接触を小さく保つうえで有利であるので、多孔体１１の断面形状は、正六角形とすることが最も好適である。

【0062】

尚、中間部のリング部１２ａにあたる部分では、図４、図６に示す如く、多孔体１１が圧縮されて変形する。ここにおける変形を軽減するために、例えば図８に別の実施例として示す如く、多孔体１１の周方向にわたり、側面１１ｃに軸方向に直交する向きの切れ込み１１ｆを入れても良い。ただし、このような向きの切れ込み１１ｆは、上述の如く多孔体１１の素体を上下に打ち抜く方法で同時に形成することができず、製造にかかるコストは多少上がってしまう。

【0063】

あるいは、図９にさらに別の実施例として示す如く、中間部のリング部１２ａの位置で多孔体１１を分割しても良い。ただし、この場合は、各枠体１２に多孔体１１を収納する作業がやや複雑となるため、やはり製造コストが上がってしまう懸念はある。

【0064】

以上のように、上記本実施例の水浄化エレメント１０においては、柔軟性を有する多孔質の素材により形成された多角柱状の多孔体１１と、複数のリング部１２ａを軸方向に沿って延びる柱部１２ｂによって接続され、全体として円筒形をなす枠体１２とを備え、多孔体１１の側面１１ｃに柱部１２ｂが対向するよう、多孔体１１が枠体１２に収容されている。このようにすれば、枠体１２による多孔体１１の圧縮や変形を極力防止しながら、多孔体１１の枠体１２からの抜けを抑えることができる。

【0065】

本実施例の水浄化エレメント１０においては、枠体１２の端部に位置するリング部１２ａの少なくとも一部が、多孔体１１の端面１１ａの外周に対して径方向内側に位置しており、このようにすれば、多孔体１１の枠体１２からの抜けをいっそう確実に抑えることができる。

【0066】

本実施例の水浄化エレメント１０においては、リング部１２ａの外周部の少なくとも一部が、多孔体１１の外周に対して径方向外側へ突出しており、このようにすれば、複数の水浄化エレメント１０間における多孔体１１同士の接触を抑え、多孔体１１の圧縮や変形、保水力の低下を抑えることができる。

【0067】

本実施例の水浄化エレメント１０においては、多孔体１１の側面１１ｃに、軸方向に沿って切れ込み１１ｄを備えており、このようにすれば、多孔体１１の柱部１２ｂによる変形を抑えると共に、多孔体１１の枠体１２に対する回転を抑えることができる。

【0068】

本実施例の水浄化エレメント１０においては、多孔体１１を貫通する孔１１ｂを設けており、このようにすれば、水Ｗや空気Ａを孔１１ｂから多孔体１１の内部に浸透させ、多孔体１１の内部に存在する微生物に対し汚濁物質や酸素等を効率良く供給することができる。

【0069】

本実施例の水浄化エレメント１０においては、多孔体１１は正六角柱をなしており、このようにすれば、多孔体１１同士の接触を極力小さく保ちつつ、低コストにて多孔体１１を製造することができる。

【0070】

また、本実施例においては、上述の水浄化エレメント１０を水浄化装置４に備えており、このようにすれば、上述の水浄化エレメント１０により水Ｗを効率良く浄化することができる。

【0071】

したがって、上記本実施例によれば、簡単な構成で水浄化エレメントにおける多孔体の抜けを防止しつつ、多孔体の圧縮を極力軽減して水の浄化効率を保ち得る。

【0072】

尚、本発明の水浄化エレメントおよび水浄化装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0073】

４ 水浄化装置
１０ 水浄化エレメント
１１ 多孔体
１１ａ 端面
１１ｂ 孔
１１ｃ 側面
１１ｄ 切れ込み
１２ 枠体
１２ａ リング部
１２ｂ 柱部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】