特許 7453516 砂濾過装置の砂濾過ユニット

(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】2024-03-12

(45)【発行日】2024-03-21

(54)【発明の名称】砂濾過装置の砂濾過ユニット

(51)【国際特許分類】

   B01D 24/46 20060101AFI20240313BHJP

   B01D 29/62 20060101ALI20240313BHJP

   B01D 24/02 20060101ALI20240313BHJP

   G01N 1/10 20060101ALI20240313BHJP

   G01N 1/00 20060101ALI20240313BHJP

【ＦＩ】

B01D23/24 Z

B01D23/16

G01N1/10 A

G01N1/00 101N

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020031831

(22)【出願日】2020-02-27

(65)【公開番号】P2021133310

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2023-01-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000219451

【氏名又は名称】東亜ディーケーケー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141173

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 啓一

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 浩昭

(72)【発明者】

【氏名】内藤 一臣

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 伸也

(72)【発明者】

【氏名】黒田 朗弘

(72)【発明者】

【氏名】市川 京介

【審査官】瀧 恭子

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５９－０７４８０８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－３１４５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６４－０７５０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１３０１６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５７－１３６４１３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０４－３３９２３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ２４／００－３５／０４；３５／０８－３７／０８

Ｇ０１Ｎ １／００－１／４４

Ｇ０１Ｎ ３３／００－３３／４６

Ｃ０２Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

分析装置へ供給される試料水を、濾過砂を用いて濾過する砂濾過装置の砂濾過ユニットであって、
下端に開口を有する筒部材と、
前記開口を塞ぐように配置され、前記筒部材の下部に充填された前記濾過砂により濾過された前記試料水を通過させる第１フィルタと、
前記第１フィルタにより濾過された前記試料水を通過させる第２フィルタと、
前記第２フィルタにより濾過された前記試料水を前記分析装置側へ導出する導出通路を備える導出部材と、
前記第１フィルタが取り付けられるフィルタ取付部材と、
を有してなり、
前記第２フィルタは、
前記第１フィルタの下方に、前記第１フィルタと対向して配置され、
前記フィルタ取付部材と前記導出部材との間に保持され、
前記濾過砂が洗浄されるとき、
前記導出通路は、前記濾過砂を洗浄するための洗浄水を前記第２フィルタへ導入し、
前記洗浄水は、前記第２フィルタと前記第１フィルタとを通過して、前記濾過砂に導入される、
ことを特徴とする砂濾過ユニット。

【請求項2】

前記第１フィルタの目の粗さは、前記濾過砂の平均粒径よりも細かく、
前記第２フィルタの目の粗さは、前記第１フィルタの前記目の粗さよりも細かい、
請求項１記載の砂濾過ユニット。

【請求項3】

前記第２フィルタは、前記導出通路の開口端を覆い、
前記導出通路は、
第１通路と、
前記第１通路よりも内径が小さい第２通路と、
を含み、
前記第１通路は、前記第２通路よりも前記導出部材の前記開口端側に配置され、
前記第１通路は、
前記第１通路の内径が、前記第２通路側の端部から前記開口端側に向かって連続的に拡径する拡径面、
を備え、
前記第１通路のうち、最も広い部分の内径は、前記第１フィルタから前記第２フィルタまでの濾過された前記試料水の経路のうち、最も狭い経路の内径と略同じである、
請求項１または２記載の砂濾過ユニット。

【請求項4】

前記拡径面は、前記開口端と連続する、
請求項３記載の砂濾過ユニット。

【請求項5】

前記拡径面は、
前記開口端側の第１端縁と、
前記第２通路側の第２端縁と、
を有し、
前記第１通路の径方向における前記第１端縁と前記第２端縁との間の距離は、上下方向における前記第１端縁と前記第２端縁との間の距離よりも長い、
請求項４記載の砂濾過ユニット。

【請求項6】

前記フィルタ取付部材は、前記第２フィルタが保持される保持孔、
を有してなり、
前記第２フィルタは、円板状で、
前記第２フィルタの外縁部に配置される少なくとも１つの切欠部、
を備える、
請求項１記載の砂濾過ユニット。

【請求項7】

前記第２フィルタは、中間ばめの状態で前記保持孔内に配置される、
請求項６記載の砂濾過ユニット。

【請求項8】

前記第２フィルタは、積層される複数のフィルタで構成され、
前記複数のフィルタの孔径は、同じ、または、前記第１フィルタ側に配置されるフィルタから前記導出部材側に配置されるフィルタに向かって順に細かくなる、
請求項１乃至７のいずれかに記載の砂濾過ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、砂濾過装置に取り付けられる砂濾過ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

残留塩素計やアルカリ度計、オンライン型イオンクロマトグラフなどの分析装置では、試料水を導入する際の前処理として、砂濾過装置による濾過処理が実行されている。砂濾過装置は、試料水を濾過する砂濾過ユニットと、砂濾過ユニットへの試料水の供給量や砂濾過ユニットの洗浄などを制御する制御部と、を有してなる。

【0003】

砂濾過ユニットは、導入部材と、筒部材と、濾過砂と、フィルタと、導出部材と、排出部材と、を備える。導入部材は、筒部材の上部に取り付けられ、筒部材に試料水を導入する。濾過砂は、筒部材の下部に充填されて、導入された試料水を濾過する。フィルタは、筒部材の下部開口を塞ぎ、濾過砂の導出部材への流出を防ぐ。導出部材は、濾過砂で濾過された試料水を分析装置へ導出する。排出部材は、筒部材の上下方向の中央付近に配置され、筒部材に過剰に導入された試料水をオーバーフローさせて排出する。

【0004】

このように構成される砂濾過ユニットでは、試料水は、筒部材に充填された濾過砂を通る際に濾過砂で濾過され、試料水に含まれる浮遊物質は、濾過砂により捕集される。その結果、導出部材は、浮遊物質が取り除かれた試料水を分析装置へ供給できる。

【0005】

砂濾過ユニットが長時間使用されると、試料水から除去された浮遊物質は、濾過砂内や濾過砂上に溜まる。その結果、試料水の濾過に要する時間の増加、試料水を濾過する性能の低下、など、試料水の濾過に支障が生じ得る。したがって、砂濾過装置では、「逆洗」と称される砂濾過ユニットの濾過砂の洗浄が行われる。逆洗では、導出部材側から清浄な水（以下「洗浄水」という。）が筒部材に導入され、濾過砂内を通過する洗浄水により濾過砂に溜まった浮遊物質が取り除かれ、浮遊物質を含む洗浄水が排出部材から排出される。その結果、濾過砂は、洗浄される。

【0006】

逆洗において、濾過砂の洗浄効果を高めるために洗浄水の流量を増加すると、筒部材内に濾過砂が舞い上がり、濾過砂が排出部材から排出され得る。一方、濾過砂の排出を抑制するために洗浄水の流量を低減すると、濾過砂に捕集された浮遊物質が十分に除去されず、濾過砂の洗浄が不十分となる。

【0007】

このような問題を解決する技術として、筒部材内において、洗浄水を真上に進ませず、洗浄水を対流攪拌させる構造物をフィルタの上方に配置する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0008】

特許文献１に開示された技術では、筒部材の下部の内面にすり鉢状の傾斜部が形成され、フィルタの上方に略円錐形状の構造物が配置される。構造物の底面の外縁と傾斜部との間には、洗浄水の流速を増加させる狭路が形成される。構造物の円錐面と筒部材の内面との間には、狭路を通過した洗浄水を対流・攪拌させる攪拌空間が形成される。濾過砂は、例えば、構造物の下方に充填される。

【0009】

この構造によれば、逆洗時において、濾過砂を含む洗浄水の流速が狭路において増加し、濾過砂を含む洗浄水が攪拌空間に向かって舞い上げられる。その結果、濾過砂を含む洗浄水は、攪拌空間内で十分に攪拌される。攪拌空間は上方に向けて広がる空間であり、攪拌空間内の洗浄水の流速は、上方に向かうに連れて低下する。したがって、攪拌空間内で攪拌された濾過砂は、排出部に向かうことなく、攪拌空間において沈降する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】特開平４－３３９２３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

このように、特許文献１に開示された技術は、逆洗時において、濾過砂を十分に攪拌しつつ、濾過砂の排出を抑制する。しかしながら、同技術では、濾過砂は、攪拌空間内に舞い上がり、攪拌空間内で過剰に攪拌される。そのため、濾過砂に捕集されていた比重の重い浮遊物質は、筒部材の底部に沈降し易い。その結果、逆洗直後の試料水の濾過において、底部に沈降した浮遊物質が供給部に流出して、分析装置の分析結果に悪影響を及ぼすことがある。

【0012】

また、同技術は、フィルタの上方に構造物が配置されるため、筒部材に導入可能な試料水の量は、構造物の体積に相当する量だけ少なくなる。試料水の流れも構造物により制限されるため、濾過砂による濾過は、中央部よりも外縁部において優先的に進行する。すなわち、濾過砂に捕集される浮遊物質の分布は、不均一になる。その結果、濾過の効率は低下すると共に、濾過砂を逆洗する間隔も短くなる。

【0013】

さらに、同技術は、すり鉢状の傾斜部を形成するため、傾斜部の底に配置されるフィルタの大きさは制限され、砂濾過ユニットの処理量と処理速度とは、低下する。

【0014】

本発明は、逆洗時において濾過砂を過剰に攪拌しない砂濾過ユニットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明にかかる砂濾過ユニットは、分析装置へ供給される試料水を、濾過砂を用いて濾過する砂濾過装置の砂濾過ユニットであって、下端に開口を有する筒部材と、開口を塞ぐように配置され、筒部材の下部に充填された濾過砂により濾過された試料水を通過させる第１フィルタと、濾過された試料水を通過させる第２フィルタと、濾過された試料水を分析装置側へ導出する導出通路を備える導出部材と、を有してなり、第２フィルタは、第１フィルタの下方に、第１フィルタと対向して配置され、濾過砂が洗浄されるとき、導出通路は、濾過砂を洗浄するための洗浄水を第２フィルタへ導入し、洗浄水は、第２フィルタと第１フィルタとを通過して、濾過砂に導入されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、逆洗時において濾過砂を過剰に攪拌しない砂濾過ユニットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明にかかる砂濾過ユニットの実施の形態を示す斜視図である。

【図2】図１の砂濾過ユニットの側面図である。

【図3】図２の砂濾過ユニットの一部拡大断面図である。

【図4】図３の砂濾過ユニットの分解断面図である。

【図5】図１の砂濾過ユニットが備える第２フィルタの平面図である。

【図6】図１の砂濾過ユニットによる試料水の濾過動作を示す断面図である。

【図7】図１の砂濾過ユニットによる濾過砂の逆洗動作を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しながら、本発明にかかる砂濾過ユニット（以下「本ユニット」という。）の実施の形態について説明する。

【0019】

●砂濾過ユニット●
●砂濾過ユニットの構成
図１は、本ユニットの実施の形態を示す斜視図である。

【0020】

本ユニット１は、残留塩素計やアルカリ度計、オンライン型イオンクロマトグラフ、アンモニア性窒素測定装置などの分析装置２（図２参照）に供給される試料水Ｓを濾過する。本ユニット１は、例えば、一筒式の砂濾過装置（不図示）に備えられる。

【0021】

「試料水Ｓ」は、例えば、河川や湖沼の水、上水、工業廃水など、水質の分析が必要な水であって、分析用に採取された水である。

【0022】

以下の説明において、「下方」は、重力方向である。「上方」は、下方の反対側の方向である。

【0023】

図２は、本ユニット１の側面図である。
同図は、説明の便宜上、本ユニット１の一部を切り欠いて示す。同図の一点鎖線は、本ユニット１に接続される分析装置２と、バルブ３と、を示す。

【0024】

本ユニット１は、ユニット容器１０と、濾過砂２０と、導入部材３０と、排出部材４０と、第１フィルタ５０と、第２フィルタ６０と、導出部材７０と、シール部材８０と、を有してなる。

【0025】

ユニット容器１０は、濾過砂２０を収容すると共に、濾過砂２０により濾過される試料水Ｓを一時的に貯留する。ユニット容器１０は、筒部材１１と、リング部材１２と、蓋部材１３と、を備える。

【0026】

筒部材１１は、濾過砂２０を収容する。筒部材１１は、上端と下端とに開口を有する円筒状である。筒部材１１は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ：polyvinyl chloride）、アクリル（acrylic）、ポリプロピレン（ＰＰ：polypropylene）、ポリカーボネイト（ＰＣ：polycarbonate）などの透明な合成樹脂製である。筒部材１１は、排出部材４０が取り付けられる排出孔１１ｈ（図６参照）を備える。排出孔１１ｈは、筒部材１１の上半部に配置され、筒部材１１を貫通する。

【0027】

なお、筒部材は、円筒状に限定されない。すなわち、例えば、筒部材は、円柱状、角柱状または逆円錐台状の孔を有する任意形状のブロック体でもよい。

【0028】

図３は、図２の本ユニット１の断面の一部を拡大した一部拡大断面図である。
図４は、図３の分解断面図である。
図３と図４それぞれは、説明の便宜上、濾過砂２０（図２参照。以下同じ。）の図示を省略する。

【0029】

リング部材１２は、筒部材１１と第１フィルタ５０と第２フィルタ６０とを保持する。リング部材１２は、上端と下端とに開口を有するリング状である。リング部材１２は、例えば、ポリ塩化ビニル、アクリル、ポリプロピレン、ポリカーボネイト、フッ素樹脂などの合成樹脂製である。リング部材１２は、本発明におけるフィルタ取付部材の例である。リング部材１２は、筒部材１１の下端に取り付けられる。リング部材１２は、取付孔１２ｈを備える。

【0030】

取付孔１２ｈは、リング部材１２を上下方向に貫通する貫通孔である。取付孔１２ｈの上端部は、筒部材１１の下端部が嵌合される筒取付部１２１を構成する。取付孔１２ｈのうち、筒取付部１２１の下方に隣接する部分は、第１フィルタ５０を収容する第１収容部１２２を構成する。取付孔１２ｈのうち、第１収容部１２２の下方に隣接する部分は、リング部材１２の径方向内方へリング状に突出して突出部１２３を構成する。突出部１２３の下方に隣接する取付孔１２ｈの下半部は、第２フィルタ６０を収容する第２収容部１２４を構成する。第２収容部１２４は、本発明における保持孔の例である。取付孔１２ｈの内径は、突出部１２３、第２収容部１２４、第１収容部１２２、筒取付部１２１の順に大きくなる。すなわち、突出部１２３は、取付孔１２ｈのうち、最も狭い部分である。

【0031】

図１と図２とに戻る。
蓋部材１３は、筒部材１１の上端の開口を覆う。蓋部材１３は、例えば、ポリ塩化ビニル、アクリル、ポリプロピレン、ポリカーボネイト、フッ素樹脂などの合成樹脂製である。

【0032】

濾過砂２０は、試料水Ｓに含まれる浮遊物質（ＳＳ：Suspended Solids）を試料水Ｓから除去する。濾過砂２０は、例えば、粒径０．５ｍｍ－２．０ｍｍの砂を含む。

【0033】

導入部材３０は、筒部材１１内に試料水Ｓを導入する。導入部材３０は、例えば、ポリ塩化ビニル、アクリル、ポリプロピレン、ポリカーボネイト、フッ素樹脂などの合成樹脂製である。導入部材３０は、直管状の第１管部材３１とＬ字状の第２管部材３２とを備える。第１管部材３１は、蓋部材１３を上下方向に貫通した状態で蓋部材１３に取り付けられる。第２管部材３２は、第１管部材３１の下端に取り付けられる。

【0034】

排出部材４０は、筒部材１１内に過剰に供給された試料水Ｓを排出する。排出部材４０は、例えば、ポリ塩化ビニル、アクリル、ポリプロピレン、ポリカーボネイト、フッ素樹脂などの合成樹脂製である。排出部材４０は、Ｌ字状の管材である。

【0035】

図４に戻る。
第１フィルタ５０は、濾過砂２０と、濾過砂２０よりも比重の大きい浮遊物質と、の導出部材７０への流出を防止する。第１フィルタ５０は、円板状である。第１フィルタ５０の外径は、第１収容部１２２の内径と略同じである。第１フィルタ５０は、例えば、スポット溶接された２枚の金属フィルタで構成される。第１フィルタ５０の目の粗さは、例えば、４０メッシュ（目開き約４２０μｍ）である。すなわち、第１フィルタ５０の目の粗さは、濾過砂２０の平均粒径よりも小さい。

【0036】

第２フィルタ６０は、濾過砂２０により濾過されて、第１フィルタ５０を通過した試料水Ｓ（以下「濾過水Ｓ１」という。図６参照。以下同じ。）に含まれる微細な浮遊物質を除去する。また、第２フィルタ６０は、後述する洗浄水ＳＣ（図７参照。以下同じ。）の流動を調整する。

【0037】

図５は、第２フィルタ６０の平面図である。

【0038】

第２フィルタ６０は、円板状である。第２フィルタ６０は、２つの切欠部６１，６２を備える。切欠部６１，６２は、第２フィルタ６０の外縁部に、第２フィルタ６０の周方向に等角度間隔に配置される。

【0039】

なお、本発明における切欠部の数や配置は、本実施の形態に限定されない。すなわち、例えば、切欠部の数は、「１」や「４」でもよい。

【0040】

図４に戻る。
第２フィルタ６０は、例えば、孔径５μｍ－２００μｍの多孔質の合成樹脂（例えば、ポリエチレン（ＰＥ：polyethylene）やポリプロピレンなど）の焼結体である。すなわち、第２フィルタ６０の目の粗さは、第１フィルタ５０の目の粗さよりも細かい。第２フィルタ６０は、例えば、積層された２つの樹脂フィルタ（不図示）により構成される。２つの樹脂フィルタの孔径は、同じである。

【0041】

第２フィルタ６０の外径Ｄ１は、第２収容部１２４の内径Ｄ２と略同じである。第２フィルタ６０の外径Ｄ１の最小許容寸法は第２収容部１２４の内径Ｄ２の最大許容寸法より小さく、第２フィルタ６０の外径Ｄ１の最大許容寸法は第２収容部１２４の内径Ｄ２の最小許容寸法より大きい。

【0042】

導出部材７０は、第２フィルタ６０を通過した濾過水Ｓ１を分析装置２（図２参照）側へ導出する。導出部材７０は、例えば、ポリ塩化ビニル、アクリル、ポリプロピレン、ポリカーボネイト、フッ素樹脂などの合成樹脂製である。導出部材７０は、本体部７１とフランジ部７２と導出通路７３とを備える。

【0043】

本体部７１は、上端と下端とに開口を有する円筒状である。本体部７１は、濾過水Ｓ１を分析装置２側へ導出する導出孔７１ｈを備える。導出孔７１ｈは、導出通路７３に連通する。

【0044】

フランジ部７２は、略リング状で、本体部７１の上部に嵌合される。フランジ部７２の上面７２ａの中央部は、上方に向けて、円板状に突出する円板突出部７２１を構成する。円板突出部７２１は、リング状の溝７２１ｂを備える。溝７２１ｂは、円板突出部７２１の外周面に、円板突出部７２１の周方向に沿って配置される。円板突出部７２１の外径は、リング部材１２の第２収容部１２４の内径よりも僅かに小さい。

【0045】

導出通路７３は、本体部７１とフランジ部７２とを上下方向に貫通する貫通孔である。すなわち、導出通路７３の上方の開口端（以下「第１開口端」という。）７３ａはフランジ部７２（円板突出部７２１の上面７２１ａ）に配置され、下方の開口端（以下「第２開口端」という。）７３ｂは本体部７１の下面に配置される。導出通路７３は、第１通路７３１と第２通路７３２とを含む。

【0046】

第１通路７３１は、導出部材７０の第１開口端７３ａ側の端部に配置され、第１開口端７３ａと第２通路７３２それぞれと連続する。第２通路７３２は、第１通路７３１の下方に配置され、第１通路７３１と第２開口端７３ｂそれぞれと連続する。すなわち、第１通路７３１は、第２通路７３２よりも第１開口端７３ａ側（上側）に配置される。

【0047】

第１通路７３１の内径は、第２通路７３２側の端部から第１開口端７３ａ側に向かって連続的に大きくなる。その結果、第１通路７３１の内周面は、すり鉢状の傾斜面７３１ａを構成する。すなわち、第１通路の第１開口端７３ａは、第１通路７３１のうち、最も広い部分である。また、第１通路７３１は、第１開口端７３ａと連続する傾斜面７３１ａを備える。傾斜面７３１ａは、本発明における拡径面の例である。

【0048】

傾斜面７３１ａは、第１開口端７３ａ側の第１端縁７３１ａ１と、第２通路７３２側の第２端縁７３１ａ２と、を備える。第１通路７３１の径方向（図４の紙面左右方向）における第１端縁７３１ａ１と第２端縁７３１ａ２との間の距離Ｌ１は、上下方向（図４の紙面上下方向）における第１端縁７３１ａ１と第２端縁７３１ａ２との間の距離Ｌ２よりも長い。すなわち、断面視において、傾斜面７３１ａと、円板突出部７２１の上面７２１ａと、の間の角度（以下「傾斜角度」という。）は、４５°未満である。本実施の形態において、傾斜角度は、例えば、１５°である。

【0049】

第２通路７３２の内径は、第１通路７３１の下端の内径と同じであり、上下方向において一定である。すなわち、第２通路７３２の内径は、第１通路７３１の内径よりも小さい。

【0050】

後述する濾過時の濾過水Ｓ１と逆洗時の洗浄水ＳＣそれぞれの流動を最適化するため、第１開口端７３ａの直径Ｄ３は、突出部１２３の内径Ｄ４と略同じであることが好ましい。本実施の形態において、第１開口端７３ａの直径Ｄ３は、例えば、突出部１２３の内径Ｄ４±１０％以内に設定される。

【0051】

シール部材８０は、リング部材１２と導出部材７０との間の隙間を埋め、同隙間からの水（濾過水Ｓ１，洗浄水ＳＣ）の漏出を防止する。シール部材８０は、例えば、バイトン（登録商標）ゴム製のＯ－ｒｉｎｇである。

【0052】

●砂濾過ユニットの組み立て
次に、図２－図４を参照しながら、本ユニット１の組み立ての例について説明する。

【0053】

先ず、ユニット容器１０が組み立てられる。図４に示されるとおり、筒部材１１の下端部は、リング部材１２の筒取付部１２１に接続される。排出部材４０は、筒部材１１の排出孔１１ｈに取り付けられる。第１フィルタ５０は、第１収容部１２２に収容されて、例えば、ねじ９０により突出部１２３の上面１２３ａに取り付けられる。このとき、第１フィルタ５０は、筒部材１１の下端の開口の略全面を覆う。すなわち、第１フィルタ５０は、筒部材１１の下端の開口を塞ぐように配置される。

【0054】

次いで、第２フィルタ６０と導出部材７０とがユニット容器１０に取り付けられる。第２フィルタ６０は、リング部材１２の第２収容部１２４に収容される。前述のとおり、第２フィルタ６０の外径Ｄ１の最小許容寸法は第２収容部１２４の内径Ｄ２の最大許容寸法より小さく、第２フィルタ６０の外径Ｄ１の最大許容寸法は第２収容部１２４の内径Ｄ２の最小許容寸法より大きい。すなわち、第２フィルタ６０は、中間ばめの状態で第２収容部１２４に収容される。

【0055】

次いで、シール部材８０は、導出部材７０の溝７２１ｂに嵌め込まれる。導出部材７０の円板突出部７２１は、下方から第２収容部１２４に挿入される。導出部材７０は、ねじ９１によりリング部材１２に取り付けられる。その結果、第２フィルタ６０は、リング部材１２の突出部１２３の下面１２３ｂと、後述する導出部材７０の上面７２１ａと、の間に保持される。

【0056】

このように、第２フィルタ６０がリング部材１２と導出部材７０との間に保持されることで、第２フィルタ６０は、導出部材７０を取り外すだけで、第２収容部１２４から取り外しできる。第２フィルタ６０を取り外すとき、第２フィルタ６０は中間ばめの状態で第２収容部１２４に収容されるため、第２フィルタ６０が第２収容部１２４から取り外せないことも有り得る。この場合、切欠部６１，６２（図５参照）に工具などを挿入して第２フィルタ６０を引き剥がすことで、第２フィルタ６０は、破損することなく取り外しできる。

【0057】

図３に示されるとおり、第２フィルタ６０がリング部材１２に保持されたとき、第２フィルタ６０は、第１フィルタ５０の下方に、突出部１２３を介して、第１フィルタ５０と対向して配置される。図４に示されるとおり、第２フィルタ６０は、導出通路７３の第１開口端７３ａを上方から覆う。そのため、第１フィルタ５０を通過した濾過水Ｓ１は、必ず第２フィルタ６０を通過して、導出通路７３に流出する。

【0058】

次いで、図２に示されるとおり、濾過砂２０は、筒部材１１に収容されて、筒部材１１の下部に充填される。すなわち、濾過砂２０は、第１フィルタ５０上に配置される。上下方向において、第２管部材３２は濾過砂２０の上方に配置され、排出部材４０は第２管部材３２の上方に配置される。次いで、導入部材３０が取り付けられた蓋部材１３は、筒部材１１の上端の開口に取り付けられる。蓋部材１３は、筒部材１１に着脱できる。

【0059】

本ユニット１は、砂濾過装置（不図示）に取り付けられる。導入部材３０は、試料水Ｓの供給元（不図示）に接続される。排出部材４０は、例えば、試料水Ｓの排出先（不図示）に接続される。第２通路７３２の下端は、例えば、水道の蛇口などの洗浄水ＳＣの供給元（不図示）に接続される。導出孔７１ｈは、分析装置２に接続される。

【0060】

●砂濾過ユニットの動作●
次に、図４も参照しながら、本ユニット１の動作について説明する。本ユニット１の動作は、濾過砂２０を用いた試料水Ｓの濾過動作と、濾過砂２０の逆洗動作と、を含む。逆洗については、後述する。

【0061】

●試料水の濾過動作
先ず、試料水Ｓの濾過動作について説明する。

【0062】

図６は、本ユニット１による試料水Ｓの濾過動作を示す断面図である。
同図は、試料水Ｓ（濾過水Ｓ１）の流動を矢印で示す。

【0063】

先ず、試料水Ｓは、導入部材３０から筒部材１１内に導入される。前述のとおり、第２管部材３２は、Ｌ字状である。そのため、試料水Ｓは、下方の濾過砂２０ではなく、筒部材１１の内面に向けて導入される。すなわち、試料水Ｓは、濾過砂２０に対して直接的に放出されない。その結果、試料水Ｓが濾過砂２０に直接的に放出されることによる濾過砂２０の掘り込みや、濾過砂２０の巻き上げは、発生しない。筒部材１１内において、試料水Ｓは、筒部材１１の内面に沿う旋回流Ｗ１を形成する。

【0064】

次いで、試料水Ｓは、濾過砂２０を通過しながら下方へ流動する。このとき、試料水Ｓに含まれる浮遊物質の大半は、濾過砂２０に捕集される。すなわち、試料水Ｓは、濾過砂２０により濾過される。一方、試料水Ｓのうち、筒部材１１内に過剰に導入された試料水Ｓは、排出孔１１ｈにおいてオーバーフローして、排出部材４０を介して、筒部材１１の外部に排出される。

【0065】

次いで、濾過砂２０により濾過された試料水Ｓ（濾過水Ｓ１）は、第１フィルタ５０を通過して、突出部１２３内の空間に流入する。このとき、比較的大きく、比重が砂よりも重い浮遊物質は、第１フィルタ５０により捕集される。第１フィルタ５０を通過した濾過水Ｓ１は、突出部１２３内の空間と第２フィルタ６０とを通過して、導出通路７３に流入する。このとき、濾過砂２０と第１フィルタ５０それぞれに捕集されなかった小さい浮遊物質は、第２フィルタ６０により捕集される。その結果、本ユニット１は、第２フィルタを備えない従来の砂濾過ユニットと比較して、浮遊物質の少ない試料水Ｓ（濾過水Ｓ１）を分析装置２へ供給できる。

【0066】

ここで、前述のとおり、突出部１２３の内径Ｄ４は、第１収容部１２２と第２収容部１２４それぞれの内径よりも小さい。したがって、突出部１２３は、第１フィルタ５０から第２フィルタ６０までの濾過水Ｓ１の経路のうち、最も狭い経路である。また、前述のとおり、導出通路７３の第１開口端７３ａの直径Ｄ３は、突出部１２３の内径Ｄ４と略同じである。そのため、第２フィルタ６０を通過した濾過水Ｓ１は、円板突出部７２１の上面７２１ａに堰き止められることなく、導出通路７３に流入する。すなわち、第２フィルタ６０において、濾過水Ｓ１は、殆ど停滞することなく、適切に流動できる。

【0067】

導出通路７３に流入した濾過水Ｓ１は、第１通路７３１と第２通路７３２とを介して、導出孔７１ｈから分析装置２（図２参照）へ導出される。

【0068】

●濾過砂の逆洗動作
次に、図４も参照しながら、濾過砂２０の逆洗動作について説明する。

【0069】

図７は、本ユニット１による濾過砂２０の逆洗動作を示す断面図である。
同図は、洗浄水ＳＣの流れを白抜き矢印で示す。

【0070】

「逆洗動作」は、第２通路７３２から洗浄水ＳＣを供給して、濾過砂２０を洗浄水ＳＣで洗浄する（逆洗する）動作である。すなわち、濾過砂２０を逆洗するとき、本ユニット１には、試料水Ｓは導入されず、洗浄水ＳＣが導入される。洗浄水ＳＣは、試料水Ｓ（濾過水Ｓ１：図６参照）の経路を逆行するように濾過砂２０に導入される。

【0071】

先ず、試料水Ｓの導入を停止した状態で、洗浄水ＳＣが第２通路７３２に導入される。このとき、例えば、手動または砂濾過装置（不図示）の制御により、第２通路７３２の下端に接続されたバルブ３（図２参照）が開放されることにより、洗浄水ＳＣは、第２通路７３２に導入される。第２通路７３２に導入された洗浄水ＳＣは、第１通路７３１に流入する。

【0072】

前述のとおり、第１通路７３１の内径は、第２通路７３２側から第１開口端７３ａ側に向かって大きくなる。一般的に、管体を流れる流体の流速は、管体の断面積に反比例する。すなわち、第１通路７３１に流入した洗浄水ＳＣの流速は、洗浄水ＳＣが第１開口端７３ａに近づくに連れて、減少する。また、第１通路７３１に流入した洗浄水ＳＣの流れは、第１通路７３１の形状に合わせて、広がる。換言すれば、第１通路７３１に流入した洗浄水ＳＣは、第１通路７３１内で拡散され、減速される。したがって、第１通路７３１に流入した洗浄水ＳＣの水圧は、ある程度分散される。

【0073】

次いで、第１通路７３１からの洗浄水ＳＣは、第２フィルタ６０へ導出され、第２フィルタ６０を通過する。第２フィルタ６０を通過した洗浄水ＳＣは、突出部１２３内の空間に流入する。前述のとおり、第２フィルタ６０は、目の細かい多孔質の焼結体である。そのため、第２フィルタ６０を通過する洗浄水ＳＣの流速は、低下する。また、第２フィルタ６０を通過する洗浄水ＳＣの水圧は、第２フィルタ６０により低下しつつ略均一化される。その結果、第２フィルタ６０を通過した洗浄水ＳＣの流速は、第２フィルタ６０を通過する前の洗浄水ＳＣの流速よりも低下する。また、第２フィルタ６０を通過した洗浄水ＳＣの水圧は、突出部１２３の横断面（突出部１２３を水平方向に沿って切断した断面）内において、略均一となる。

【0074】

「略均一」は、洗浄水ＳＣの経路の横断面内において、中央部の水圧が周縁部の水圧より高く、中央部の水圧と周縁部の水圧との間の差が小さい（例えば、中央部の水圧＜周縁部の水圧×２）ことをいう。

【0075】

前述のとおり、導出通路７３の第１開口端７３ａの直径は、突出部１２３の内径と略同じである。そのため、第２フィルタ６０を通過した洗浄水ＳＣは、突出部１２３の下面１２３ｂに堰き止められることなく、突出部１２３内の空間に流入する。すなわち、第２フィルタ６０において、洗浄水ＳＣは、殆ど停滞することなく、適切に流動できる。

【0076】

次いで、突出部１２３内の空間からの洗浄水ＳＣは、第１フィルタ５０のうち、突出部１２３内の空間に対面する領域（以下「空間対面領域」という。）全域に、略均一な圧力で導入される。第１フィルタ５０に導入された洗浄水ＳＣは、第１フィルタ５０を通過する。

【0077】

第１フィルタ５０を通過した洗浄水ＳＣは、濾過砂２０に導入される。このとき、洗浄水ＳＣは、濾過砂２０の第１フィルタ５０に対面する領域（以下「フィルタ対面領域」という。）のうち、空間対面領域に対応する領域に対して、略均一な圧力で導入される。本実施の形態において、洗浄水ＳＣは、濾過砂２０のフィルタ対面領域の略全域に導入される。

【0078】

濾過砂２０に導入された洗浄水ＳＣは、濾過砂２０を流動させながら濾過砂２０内を通過する。ここで、前述のとおり、濾過砂２０に導入される洗浄水ＳＣにおいて、中央部の圧力は、周縁部の圧力より高い。そのため、濾過砂２０は、図７に矢印Ｗ２で示されるように、下方から上方、中央部から周縁部に向かって対流する。このとき、濾過砂２０に捕集されていた浮遊物質は、洗浄水ＳＣと、濾過砂２０の対流と、により濾過砂２０の上部側へ運ばれる。

【0079】

濾過砂２０を通過した洗浄水ＳＣは、濾過砂２０に捕集されていた浮遊物質と共に、濾過砂２０の上方に流動して、排出部材４０から排出される。

【0080】

前述のとおり、濾過砂２０に導入される洗浄水ＳＣの流速は、第１通路７３１と第２フィルタ６０とにおいて、減速する。その結果、濾過砂２０は、上方に舞い上がることなく、筒部材１１の下部において、流動・対流する。したがって、本ユニット１は、逆洗時に濾過砂が舞い上がる従来の砂濾過ユニットと比較して、濾過砂２０よりも比重の重い浮遊物質を濾過砂２０の下部に堆積させることなく、同浮遊物質を濾過砂２０から除去できる。

【0081】

濾過砂２０の逆洗動作の終了後、洗浄水ＳＣの導入を停止した状態で、試料水Ｓが本ユニット１に導入される。その後、本ユニット１に残留している洗浄水ＳＣが試料水Ｓと濾過水Ｓ１とに置換されることで、本ユニット１は、試料水Ｓの濾過動作を実行可能となる。すなわち、逆洗動作の終了後、次の濾過動作が実行可能となるまでの時間（待機時間）は、洗浄水ＳＣの経路の容量に影響される。ここで、第１通路７３１の傾斜角度は４５°以下（１５°）である。そのため、第１通路７３１の容積は、同傾斜角度が４５°以上である場合と比較して、小さくなる。すなわち、本ユニット１は、洗浄水ＳＣの流速を低下させる傾斜面７３１ａを有しつつ、待機時間の増加を抑制できる。

【0082】

●まとめ
以上説明した実施の形態によれば、本ユニット１は、濾過水Ｓ１を通過させる第１フィルタ５０と、第１フィルタ５０の下方に第１フィルタ５０と対向して配置される第２フィルタ６０と、を備える。濾過砂２０が逆洗されるとき、洗浄水ＳＣは、第２フィルタ６０と第１フィルタ５０とを通過して、濾過砂２０に導入される。この構成によれば、逆洗時において、洗浄水ＳＣの流速は、第２フィルタ６０により減速される。すなわち、洗浄水ＳＣは、第２フィルタを備えない従来の砂濾過ユニットよりも減速された状態で濾過砂２０に導入される。その結果、本ユニット１は、逆洗時において、濾過砂２０を過剰に攪拌させる（舞い上がらせる）ことなく対流させ、濾過砂２０により捕集された浮遊物質を効率的に除去できる。

【0083】

また、この構成によれば、本ユニット１は、筒部材１１内において、濾過砂２０の上方に導入部材３０以外の構造物を備えない。そのため、洗浄時において、試料水Ｓは、濾過砂２０の上面全域から濾過砂２０内へ導入される。したがって、本ユニット１において、試料水Ｓを濾過する効率や処理量、処理速度は、筒部材内に他の構造物を備える従来の砂濾過ユニットよりも向上する。

【0084】

さらに、この構成によれば、本ユニット１は、すり鉢状の傾斜部を形成する従来の砂濾過ユニットと比較して、第１フィルタ５０の直径を筒部材１１の下端の開口と同じ程度まで大きくできる。その結果、本ユニット１において、試料水Ｓを濾過する効率や処理量は、従来の砂濾過ユニットより向上する。また、濾過砂２０を逆洗するとき、本ユニット１は、洗浄水ＳＣを濾過砂２０のフィルタ対面領域の略全域に導入できる。

【0085】

このように、本ユニット１は、従来の砂濾過ユニットと比較して、試料水Ｓを濾過する効率や処理量、処理速度に影響を与えず、濾過砂２０を逆洗するとき濾過砂２０を過剰に攪拌しない。その結果、本ユニット１の濾過の効率と逆洗の効率それぞれは、従来の砂濾過ユニットよりも向上する。

【0086】

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、第２フィルタ６０の目の粗さは、第１フィルタ５０の目の粗さよりも細かい。この構成によれば、逆洗時において、第２フィルタ６０を通過する洗浄水ＳＣの流速は、さらに低下する。また、同洗浄水ＳＣの圧力は、第２フィルタ６０により均一化される。その結果、濾過砂２０は、濾過砂２０の上方に舞い上がることなく、筒部材１１の下部において、移動・対流する。したがって、本ユニット１は、逆洗時に濾過砂が舞い上がる従来の砂濾過ユニットと比較して、濾過砂２０よりも比重の重い浮遊物質を濾過砂２０の下部に堆積させず、同浮遊物質を濾過砂２０から除去できる。さらに、この構成によれば、濾過時において、本ユニット１は、濾過砂２０と第１フィルタ５０とにより捕集されなかった浮遊物質を、第２フィルタ６０により捕集できる。すなわち、本ユニット１は、第２フィルタ６０を備えることで、従来の砂濾過ユニットよりも優れた濾過性能を有する。

【0087】

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、第１通路７３１は、第１開口端７３ａに向かって拡径する傾斜面７３１ａを備える。第２フィルタ６０は、第１開口端７３ａを覆う。第１開口端７３ａの直径は、第１フィルタ５０から第２フィルタ６０までの濾過水Ｓ１の経路のうち、最も狭い経路である突出部１２３の内径と略同じである。この構成によれば、逆洗時において、第２フィルタ６０を通過した洗浄水ＳＣは、突出部１２３の下面１２３ｂに堰き止められることなく、突出部１２３内の空間に流入する。すなわち、第２フィルタ６０において、洗浄水ＳＣは、適切に流動できる。一方、この構成によれば、濾過時において、第２フィルタ６０を通過した濾過水Ｓ１は、円板突出部７２１の上面７２１ａに堰き止められることなく、導出通路７３に流入する。すなわち、第２フィルタ６０において、濾過水Ｓ１は、適切に流動できる。

【0088】

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、傾斜面７３１ａは、第１開口端７３ａと連続する。すなわち、本ユニット１は、第２フィルタ６０と第１通路７３１との間に、第１通路７３１以外の空間を有さない。この構成によれば、本ユニット１は、洗浄水ＳＣの流速を低下させる第１通路７３１を有しつつ、待機時間の増加を第１通路７３１の容積増加分のみで抑制できる。

【0089】

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、第１通路７３１の径方向における第１端縁７３１ａ１と第２端縁７３１ａ２との間の距離Ｌ１は、上下方向における第１端縁７３１ａ１と第２端縁７３１ａ２との間の距離Ｌ２よりも長い。すなわち、断面視において、傾斜角度は、４５°未満である。この構成によれば、第１通路７３１の傾斜面７３１ａによる容積の増加は、最低限に抑制される。したがって、本ユニット１は、洗浄水ＳＣの流速を低下させる第１通路７３１を有しつつ、待機時間の増加を最低限に抑制できる。また、この構成によれば、傾斜角度が４５°以上の場合と比較して、第１通路７３１の上下方向の長さは、短くなる。すなわち、導出部材７０は、小型化できる。

【0090】

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、第２フィルタ６０は、リング部材１２と導出部材７０との間に保持される。この構成によれば、第２フィルタ６０は、導出部材７０をユニット容器１０から取り外すだけで、第２収容部１２４から取り外しできる。特に、本実施の形態において、第２フィルタ６０は、濾過水Ｓ１の経路において、最も細かい目を有するフィルタである。そのため、第２フィルタ６０は汚れ易く、第２フィルタ６０の目は詰まり易い。すなわち、第２フィルタ６０は、定期的に交換されるのが望ましい。この場合、第２フィルタ６０は、導出部材７０をユニット容器１０から取り外すだけで、濾過砂２０を取り出すことなく容易に交換できる。

【0091】

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、第２フィルタ６０は、第２収容部１２４に収容される。第２フィルタ６０は、切欠部６１，６２を備える。この構成によれば、第２フィルタ６０が水（濾過水Ｓ１，洗浄水ＳＣ）の表面張力により第２収容部１２４に張り付いたとしても、工具などを切欠部６１，６２に挿入して第２フィルタ６０を引き剥がすことで、第２フィルタ６０は、破損することなく取り外しできる。

【0092】

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、第２フィルタ６０は、中間ばめの状態で第２収容部１２４内に配置される。この構成によれば、第２フィルタ６０の外周面と第２収容部１２４の内周面との間には、隙間が殆ど形成されない。そのため、濾過時において、濾過水Ｓ１は、必ず第２フィルタ６０を通過して導出通路７３に流入する。すなわち、濾過水Ｓ１に含まれ得る浮遊物質は、効率的に第２フィルタ６０に捕集される。

【0093】

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、第２フィルタ６０は、積層される複数（２つ）の樹脂フィルタで構成される。この構成によれば、各樹脂フィルタの孔径を変更するだけで、第２フィルタ６０の孔径は、容易に変更できる。すなわち、第２フィルタ６０による浮遊物質の捕集量と洗浄水ＳＣの減速量とは、各樹脂フィルタの孔径を変更するだけで、容易に調節できる。

【0094】

なお、以上説明した実施の形態において、第１通路７３１は、傾斜面７３１ａを備えていた。これに代えて、本発明における第１通路は、椀状の湾曲面を備えてもよい。

【0095】

また、本発明における第１通路の径方向における第１端縁と第２端縁との間の距離は、上下方向における第１端縁と第２端縁との間の距離以下でもよい。すなわち、例えば、傾斜角度は、４５°以上でもよい。この構成によれば、導出部材は大型化すると共に待機時間は増加するものの、逆洗時において、本ユニットは、第１通路により洗浄水の流速をさらに低下できる。

【0096】

さらに、本発明における第１通路は、第２通路から断続的に拡径してもよい。すなわち、例えば、第１通路は、傾斜面に代えて、水平な底面や、階段状の底面を備えてもよい。この構成によれば、第１通路の底面の外縁付近に乱流が発生し、異物の堆積などが生じ得るものの、逆洗時において、本ユニットは、第１通路により洗浄水の流速をさらに低下できる。

【0097】

さらにまた、本発明における第１通路は、傾斜面と第１開口端との間に、傾斜面の第１端縁と同径の筒状の第３通路を備えてもよい。すなわち、例えば、傾斜面は、第１開口端と連続しなくてもよい。この構成によれば、導出部材は大型化すると共に待機時間は増加するものの、逆洗時において、本ユニットは、第１通路と第２通路とにより洗浄水の流速をさらに低下できる。

【0098】

さらにまた、本発明における第２フィルタの外径は、突出部の内径よりも大きければよく、第２収容部の内径よりも小さくてもよい。すなわち、例えば、第２フィルタの外周面と第２収容部の内周面との間には、隙間が形成されてもよい。

【0099】

さらにまた、本発明における第２フィルタは、切欠部を備えなくてもよい。

【0100】

さらにまた、本発明における第２フィルタは、洗浄水の流速を低下できればよく、第１フィルタの目の粗さよりも細かい目の粗さを有さなくてもよい。すなわち、例えば、第２フィルタの目の粗さは、第１フィルタの目の粗さより粗くてもよい。

【0101】

さらにまた、本発明における第２フィルタは、導出通路内に配置されてもよい。すなわち、例えば、第２フィルタは、逆円錐状で、第１通路内に配置されてもよい。また、例えば、第２フィルタは、円柱状で、第２通路内に配置されてもよい。

【0102】

さらにまた、本発明における第２フィルタを構成する２つの樹脂フィルタの孔径は、異なってもよい。すなわち、例えば、導出部材側（下側）に配置される樹脂フィルタの孔径は、第１フィルタ側（上側）に配置される樹脂フィルタの孔径よりも小さくてもよい。

【0103】

さらにまた、本発明における第２フィルタは、単一の樹脂フィルタで構成されてもよく、あるいは、積層された複数（３以上）の樹脂フィルタで構成されてもよい。後者の場合、各樹脂フィルタの孔径は、同じでもよい。または、各樹脂フィルタの孔径は、第１フィルタ側に配置される樹脂フィルタから導出部材側に配置される樹脂フィルタに向かって順に細かくなってもよい。

【0104】

さらにまた、本発明における突出部は、濾過水（洗浄水）の経路を横断する網目状（格子状）に形成されてもよい。この構成によれば、洗浄水の流速は、突出部でさらに低下する。また、本ユニットは、第２フィルタに代えて、網目状の突出部を備えてもよい。

【0105】

さらにまた、本発明における筒部材は、下端部において内周面が下方に向うに連れて縮径するテーパ面を備えてもよい。この場合、本発明における第１フィルタは、筒部材の下端面と突出部の上面とに挟まれた状態で、突出部に固定されてもよい。

【0106】

さらにまた、本ユニットにおける試料水の濾過動作と、濾過砂の逆洗動作とは、手動で切り替えられてもよく、あるいは、電磁弁などを用いて自動で切り替えられてもよい。すなわち、例えば、本ユニットの動作は、砂濾過装置の使用者や管理者により手動で切り替えられてもよく、あるいは、砂濾過装置により制御されてもよい。

【0107】

さらにまた、以上説明した実施の形態では、本ユニット１は、濾過砂２０を備えていた。これに代えて、本ユニットは、使用時に濾過砂を備えていればよく、搬送時や売買時において、濾過砂を備えなくてもよい。すなわち、本ユニットは、濾過砂と別に取り扱われてもよい。

【符号の説明】

【0108】

１ 砂濾過ユニット
１０ ユニット容器
１１ 筒部材
１２ リング部材（フィルタ取付部材）
１２３ 突出部（最も狭い経路）
１２４ 第２収容部（保持孔）
２０ 濾過砂
５０ 第１フィルタ
６０ 第２フィルタ
６１，６２ 切欠部
７０ 導出部材
７３ 導出通路
７３１ 第１通路
７３１ａ 傾斜面（拡径面）
７３１ａ１ 第１端縁
７３１ａ２ 第２端縁
７３２ 第２通路
７３ａ 第１開口端（開口端、最も広い部分）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】