To have water purification system adapted to remove large particulate matter than the pre-determined dimensions

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は水浄化システムに関し、詳しくは浄化する水から予め決定した寸法よりも大きな粒状物を除去する水浄化システムで使用するための装置に関する。

（発明の背景） 環境上の理由或は所望の目的のための水使用を可能とするために、水から粒状物を除去することが所望される多くの用途例が存在する。 一般に、そうしたシステムは製紙工場の如き工業用途に於て、工業的プロセス処理中に水に導入される粒状物を、水が河川、湖その他取水源に戻される以前に除去するために使用される。

そうしたシステムの、徐々に重要になりつつある用途は、家庭内で使用される水の浄化である。 そうしたシステムは通常は都市その他自治体によって使用される。

水浄化システムは一般に２つの形式、即ち沈降式或は浮動式のものがある。 浮動式の水浄化システムは同じ粒状物除去能力のために必要な設備がはるかに小さく、従って好ましいものである。 浮動式の水浄化システムの一例は米国特許第4,022,696号に記載される。

米国特許第4,022,696号の水浄化システムは、流入水に含まれる懸濁固体或は粒状物を、初期の1500ppmもの値から20ppm以下に低減させ得ることが証明された。 この結果は大抵の工業用途のために満足すべきものではあるが、浄化された水には100乃至300ミクロンを越える寸法の固形粒状物が尚、存在する。 そうした粒状物は、シャワーヘッド、ノズルその他家庭用及びある種の工業用途に於てそこを水が通過する極めて細いオリフィスを詰まらせるには十分大きい。

従って、例えば先の米国特許に説明される形式の浮動式の水浄化システムをして、水を細いオリフィスに通す必要のある家庭内その他用途で使用可能とするためには、追加的な過段階を実施する必要がある。 理想的にはそうした過段階は浄化システムで行なわれる。 しかしながら、篩その他過要素に捕捉された粒状物は浄化水の流れを減少させ、然も過要素は、もし連続的或は少なくとも定期的に浄化されない場合には短時間で完全に目詰まりする。 また、たとえ過要素が洗浄されたとしても、過された粒状物の堆積をどのようにして制御するかという問題がある。 従来から、スペース上の限界及び過要素を効率的に洗浄しそして過された粒状物をフラッシングするための装備はその複雑さ故に過段階のための機器は別体のタンク、ポンプ、配管その他構成部品とは別に設けざるを得なかった。 そうした別個の機器及び別個の装置を設けることは、追加的な装備、それら装備を収納するための追加的スペースが必要となるという両方の点で費用を要する。

（発明の目的） 従って本発明の目的は、既知の水浄化装置に組み込み得る、微細粒状物除去装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、高価な追加的機器を必要とすることなく、100乃至300ミクロンの如き予め決定した寸法の粒状物を連続的に除去し得る浮動式の水浄化システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、全浄化水流れの100％か或は幾分低いパーセンテージでの微細粒状物除去能力を提供することにある。

（発明の概要） 本発明に従えば、浄化水貯蔵のための領域及び少なくとも１つの浄化水出口を具備する水浄化システムで使用するために適合された装置にして、浄化水から予め決定した寸法よりも大きな粒状物を除去する装置が提供される。 本装置は一般に予め決定した寸法より小さい開口を具備する過要素を有し、この過要素は浄化水貯蔵のための領域への入口及び浄化水出口間に位置決めされる。 過要素は好ましくは篩である。 この篩から粒状物を取出しそして除去するために、篩の出口側で作働し得る洗浄手段もまた設けられる。 この洗浄手段は好ましくは、圧力下で浄化水を実質的に篩の一方の縁部から他方の縁部へと１方向に差し向けるシャワーノズル列と、このシャワーノズル列を篩に関して他の方向に移動しそれによって水圧が篩の外側全体を横断して加えられ得る移動手段とである。 第１の具体例では、そこからの粒状物洗浄のために篩の入口側で作動する第２の洗浄手段もまた設けられる。 この第２の洗浄手段は好ましくは、それ自身の軸を中心として回転し且つまた篩全体に届くよう浄化水領域で回転するべく取付けられる。 もし篩が、全ての或は実質的に全ての浄化水流れを妨害するべく位置付けされる場合には、本発明は篩の入口側での微細粒状物の堆積を制御するための手段をも含む。 好ましい形態ではこの手段は、代表的には20％である未浄化水の一部分を除去してそれを空気溶解器管及びポンプを介して主たる源水入口へと還流する。

第２の好ましい具体例のためには過要素は一対の離間した同心円状の篩であり、この同心円状の篩は、浄化水貯蔵のための領域でその側壁及び底部から離間した場所に位置決めされる。 この具体例における洗浄手段は、
各篩間の空間に位置決めされ、圧力下で双方の篩の出口側に水を加える手段を含む。

更に詳しくは本発明は、筒状の浮遊タンクと、この浮遊タンク上方で回転するキャリッジと、浄化するべき水にして、溶解空気及び凝集化学物質を含みそれらの組合せが水中の粒状物をして浮遊タンクの表面に浮遊せしめる前記水を浮遊タンクに入れるためにキャリッジと共に回転する第１の手段と、浮遊タンクの表面の粒状物を収集しそれらを取出すために少なくとも部分的にキャリッジと共に回転する第２の手段と、浄化水を浮遊タンクの底部付近の位置から除去するためにキャリッジと共に回転する第３の手段とを含む水浄化システムに関するものである。 本システムはまた、浄化水出口と、予め決定した寸法よりも小さい開口を有し、この予め決定した寸法よりも大きい寸法の粒状物を浄化水から除去するために前記第３の手段及び前記浄化水出口間に位置決めされた円形の篩と、篩を洗浄するためにキャリッジと共に回転する手段とをも含む。 篩を洗浄するための手段は、篩の入口側と接触するブラシと、このブラシを回転させるための手段と、このブラシを、篩の入口側を中心としてキャリッジと共に回転させるために取付けるための手段とを含み得る。 篩を洗浄するための手段は浄化水を、篩の実質的に頂部から実質的にその底部へと差し向けるべく位置決めされたシャワーノズル列と、それらシャワーノズル列を篩の出口側を覆ってキャリッジと共に回転させるべく取付けるための手段をも含んでいる。 本発明の１
具体例のためには浄化水貯蔵のための領域の中心付近に離間した一対の円形の同心状の篩が設けられる。 この場合、各篩に面してシャワーノズル列を具備するヘッドが各篩の間部分に位置決めされ、そして双方の篩を洗浄するためにキャリッジと共に回転される。

浄化水の100％が過される本発明の１具体例では所望の水位は、少なくとも１箇所での水位を監視すると共に、選択部分に加えられる水量或は好ましくはそうした選択部分から前記所望の水位を維持するために除去される水量を調節することにより維持される。 本発明の第２
の具体例では所望の水位は、余剰の浄化水を除去領域に溢水させることによって維持される。

浄化水貯蔵のための領域内に堆積した除去された粒状物は、これが流量を変化させ得るのであるが、本発明の１具体例ではそうした粒状物の堆積を防止するための十分な量、例えば20％の未過の浄化水をフラッシングし排出することによって制御される。 本発明の他の具体例ではそうした粒状物をオーバーフロー除去出口へと搬送する浄化水の流路が維持される。

先の及びその他の目的、特徴及び本発明の利益は、付随する図面に例示される様な本発明の好ましい具体例の以下の更に詳しい説明から明らかである。

（実施例の詳細な説明） 第１図及び第２図に示される水浄化システム10は基本的には前記米国特許に説明されたシステムであって、本発明の教示及び装置を組み入れるための、ここに議論される改良が幾分為されたものである。 本発明のシステムの説明は、先の米国特許に説明された発明と同一である部分については、本発明の理解を可能とするためだけに十分詳しいものとされるべきである。 水浄化システムのもっと完全な説明のためには前記米国特許への参照が為され得る。

本システムは筒状の浮遊タンク12にして、その上方で回転するためのキャリッジ14が取付けられた浮遊タンク
12から成り立つ。 第１図に最も良く示されるように、キャリッジ14は、一対のサイドバー16A及び16Bがその遠端を弓形バー18によって連結され、システムの中心の上方位置でクロスバー20によって連結され、その後方にＣ型エンドバー22が連結されたフレーム形態のものである。
キャリッジ14は浮遊タンク12の外壁26の頂部に載置されたローラ24と、システムの内壁30の上面に載置されたローラ28とによって支持される。 ローラ28は、ローラ24が外壁26の上面に沿っての回転を完了するに従い内壁30の上面に沿っての回転を完了する。

浮遊タンク12の内側は浄化水貯蔵領域34であり、その外側はキャリッジ14に付設された壁36によって画定され、その内面は内壁30によって画定される。 浄化水貯蔵領域34はこの浄化水貯蔵領域34に位置決めされた篩38によってサブエリア34A及び34Bに分画される。 第１図に最も良く示されるように、篩38は円形であり、組み込み及び取外しの容易化のために連結部40で連結された３つの区画から構成される。 篩は第１図では３つの区画に分割されているが、用途に従って任意の所望の数の区画に区分し或は単一ピースとし得る。

浄化水貯蔵領域34の内側はスラッジ貯蔵領域42である。 このスラッジ貯蔵領域42は、内壁30によって外側寸法が画定されそして入口管44によって内側寸法が画定される。 浄化するべき水は、入口管44及びキャリッジ14と共に回転する分与管46を介してシステムに加えられる。
複数の管（図示せず）が分与管46から下方の浮遊タンク
12へと伸延し、種々の高さから水のジェットを浮遊タンク12に差し向ける。 入口管44を介してシステムに加えられる水は空気及びそこに溶解した明礬の如き凝集化学物質を含み、これが、流入水中の粒状物質をして水中の気泡の周囲に集積せしめそれによって浮遊タンク12の表面へと上昇せしめる。 そうした浮遊は周知の態様で生ずる。 キャリッジ14と共に回転するべく取付けられたすくい50が浮遊タンク12の表面からスラッジを収集し、収集したスラッジを管52及びスラッジ貯蔵領域42を通してスラッジ放出管54へと送達する。 浮遊タンク12の底部に集積したスラッジはダクト55及び56を介して除去される。

複数の管60が、浮遊タンク12の底部から数インチの位置で壁36から浮遊タンク12への伸延する。 第１図にはこれら管60が示される。 浮遊タンク12の上部に粒状物質が浮遊する状態に於て、管60の領域の浮遊タンク底部の水が浄化される。 こうして浄化された水は重力下に各管に形成された複数の開口（図示せず）を通り、管60を経て浄化水貯蔵領域34に至る。 壁36及び管60はキャリッジ14
に取付けられ且つこのキャリッジと同調して回転する。
先の米国特許に記載されるように、壁36の底辺に取付けたラバーシールが浮遊タンク12及び浄化水貯蔵領域34間の可動障壁を提供する。

浄化水貯蔵領域34、特にその領域34Aから殆どの粒状物質が除去され、大抵の適用例のために十分浄化される一方で、100乃至300ミクロン以上の寸法の粒状物が尚、
そうした水中に存在する。 先に示されたようにそうした寸法の粒状物はシャワーヘッドその他の小オリフィスを詰まらせるに十分大きい。 従って、本発明の教示に従えば、篩38は浄化水貯蔵領域34に於て、管60から浄化水貯蔵領域34への入口及び浄化水出口64間で位置決めされる。 篩38の開口寸法は適用例毎に変更されるが、代表的には100乃至200ミクロンである。 斯くして、篩38を貫いて領域34Bへと送られ、出口64を介して排出される水からは篩寸法以上の寸法の全ての粒状物が除去される。 領域34Aから領域34Bに至る全ての水が篩の上部を越えるのでは無く、むしろ篩38を貫通することが重要であることから、篩38の高さは浄化水貯蔵領域34の最大予測水位よりも高く無ければならない。 第２図に最も良く示されるように、浮遊タンク12の水位65は領域34Aにおける水位6
7よりも高く、結局、領域34Bにおける水位69よりも高い。 従って、篩38を少なくともシステムの最も高い水位である水位65程に高く維持することにより、100％過の目的が維持される。 しかしながらそのためには全ての水位が第２図に示されるように維持される必要がある。
前記米国特許に於て説明されたシステムでは、所望の水位はオーバーフロー制御弁の使用を通して維持され得る。 しかしながら第２図に示されるシステムではそうしたオーバーフロー制御は有益ではない。 従って、出口ライン73を具備する水位制御モニター71が領域34Bに配置される。 出口ライン73での出口信号は、浄化水の入口管
44の弁75の制御のために或は出口管98の弁77の制御のために使用され得るが、何れの場合にも所望の水位は維持され、システムから放出される浄化水の100％が過されることが保証され得る。

水浄化システムに篩38の如き篩を設けることの主たる問題は、過された粒状物で篩がすぐに詰まってしまい、もし連続的に篩を洗浄するための手段を設けないと、結局、浄化水の流れが閉塞してしまうことである。
構造上、洗浄が為されない場合にはそうした閉塞は通常５分乃至30分以内に生じる。 従来、水浄化システムの篩を連続的に洗浄する効果的方法は存在せず、そうしたシステムに篩を設けることは従って不可能であった。 しかしながら、本発明の第１の具体例の教示に従えば、
（ａ）篩の出口側或は入口側を洗浄し、（ｂ）篩の入口側或は出口側に水圧を加えて篩に捕捉された粒状物を落して除去し、それら粒状物を領域34Aに押しやり、
（ｃ）篩から過されそして除去された粒状物をフラッシュする手段が提供される。

更に詳しくは、第１図及び第２図と共に第３図を参照するに、一対の柔軟なブラシ70が設けられている。 このブラシ70は、互いに約180゜離れた位置で篩38の入口側に隣合い且つ接触した状態で縦方向に取付けられている。 各ブラシ70はその中心を通る軸72に付設される。 この軸は、もし必要であれば適宜の歯車を介してモータ74
により比較低速で回転される。 ブラシ70は代表的には10
−100rpmの速度で回転する。 各軸72はキャリッジ14に付設したブラケット78に挿通される。 ブラシ70は斯くしてキャリッジと共に回転する。 ブラシとローラ28との間の間隔は、キャリッジが回転するに従ってブラシが篩38の出口側或は入口側全体を横断して移動せしめられる様なものである。

浄化水、好ましくは大きな粒状物が除去された浄化水（即ち出口管98からの過水）を含む入口管80もまたブラケット78に挿通される。 入口管80内の水は、ヘッド82
を通して複数のノズル84に加えられる。 このノズル84は各々、高水圧のシャワー85を篩38の入口側或は出口側に差し向ける。 ノズル84及びそこからのシャワー水の分与は、ヘッド82が水をして篩38の上方からその底部へと連続したラインに沿ってシャワーを浴びさせる様なものである。

各入口管80からの水は、管86を通してシャワーヘッド
88へもまた分岐される。 このシャワーヘッド88はブラシによって篩から粒状物を洗浄し且つフラッシュさせるために、高水圧の浄化水のシャワー90を対応するブラシ70
に向けて浴びせる。

シャワー或はジェット85からの水は篩38に捕捉された粒状物を落し且つ除去し、粒状物をしてブラシ70によって篩から容易に除去可能ならしめ、それにより粒状物がブラシによって篩から領域34Bに押込まれるのを防止する。 シャワー85からの水はシャワー90からの水と共に篩
38を貫き、篩及びブラシから除去された粒状物をフラッシュし、除去された粒状物を出口管94及び96へと搬送する。 篩38を貫通した結果、100乃至300ミクロン以下の粒状物が除去された浄化水は出口管98を通してシステムから出る。

除去された粒状物が領域34Aに堆積するのを防止するために、従って均一な流量を維持するために、領域34A
の浄化水の概略20％がこの領域の底部そして出口管94及び96を介して除去される。 これらの管内の水は空気溶融管（ADT）99及びそうした水を入口管44へと再循環させるポンプ（図示せず）に通される。 出口管98を通して排出される浄化水の一部、例えばそうした水の25％が入口管80を通してシステム内に還流され、篩の洗浄及び粒状物のフラッシングのために使用され得る。 各入口管80が対応するブラケット78に付設され、このブラケットは結局キャリッジ14に付設されていることから、各ヘッド82
及びシャワーヘッド88は対応するブラシ70と共に篩38を中心として回転する。

第４図には本発明の第２の好ましい具体例が示される。 この具体例は第１図から第３図に示される第１の具体例とは幾つかの点に於て異なっている。 第１には、この第２の具体例は製造及び運転費用がはるかに安価である。 第２には、この第２の具体例では第１図から第３図の具体例におけるように100％の水が過されるのではなく、浄化水の一部分、例えば50乃至60％だけが過され、この第２の具体例では、従って、水の幾分かが、例えば水が小さいオリフィスに通される家庭用のために使用され、残余の水が工業その他、少量の100乃至300ミクロン以上の粒状物も許容される工業その他目的のために使用される用途に適している。 第３には、ここでは２つの篩の洗浄が篩の出口側に加えられる水圧のみによって達成され、ブラシその他洗浄装置は篩の入口側に於て使用されない。 第４には、所望の水位が、費用を要するモニター及び弁を必要とするのではなく、むしろ簡単なオーバーフロー制御によって維持される。

第２の具体例の詳細を考慮するに、浄化水貯蔵領域34
は、３つの領域34X、34Y及び34Zに分画される。 領域34X
及び34Zは、２つの入れ子式の区画102及び104内に形成された壁100によって分割される。 区画102は浄化水貯蔵領域34の底部に固定され、一方区画104は、区画102に関して今後更に詳しく説明される理由によって上昇或は下降され、壁100の高さを変化させる。

領域34Xは、離間した同心円状の一対の篩によって領域34Yから分離される。 この一対の篩は領域34Yに取付けられ、固い底部110を具備する枠構造体108によって支持される。 篩38A及び38Bは第１の具体例の篩38と同一形式のものであり、同一の過機能を有する。 領域34Yを通る過された浄化水は、出口管112を通してシステムから除去される。 領域34Xに流入する未過の浄化水は出口管112を通してシステムから除去される。

ブラケット78に挿通された入口管80によって供給されるべく結合されたスプレーヘッド113が、篩38A及び38B
の実質的に中間の領域34Zに位置決めされる。 第１の具体例の如く、出口管112からの過された浄化水の一部がポンピングその他によって入口管80に供給される。 スプレーヘッド113は第１のノズル列114と、スプレーヘッドの第１のノズル列114と反対側の第２のノズル列116とを具備する。 このノズル列114は過された浄化水の高圧シャワーを篩38Aに差し向け、第２のノズル116列は過された浄化水の高圧シャワーを篩38Bに差し向ける。
両方の篩の出口側に差し向けられた高圧水は、篩によって捕捉された粒状物を落し且つ除去するために効果的であると共に、篩を洗浄水が連続的に流れるようにするべく十分に洗浄された状態に維持する。 本発明の先の具体例の如く、入口管80はブラケット78に取付けられ、このブラケット78は結局、回転するキャリッジに取付けられることから、スプレーヘッド113は領域34Zの周囲を比較的低速で回転して篩38の全領域を洗浄する。 システムの寸法、キャリッジの回転速度及びその他要因により、単一のスプレーヘッド113或は２つ以上のそうしたスプレーヘッドを使用し得る。

運転に際し、浮遊タンク12の管60によって収集された浄化水は壁36の底部の１つ以上の開口120を通して領域3
4Xへと送達される。 先に説明した如く、壁36はキャリッジ14と共に回転し、この壁及び浮遊タンクの底部間には水の浸出を阻止するためのシール122が設けられる。 領域34Xに流入する水はこの領域を浄化水で満たし且つまた領域34Yの底部壁110下方の流路を流れ、壁104を越えて領域34Zに溢水する。 この流路を流れる水は領域34Xに集積する粒状物を搬送し、これら粒状物の幾分かをして領域34Zに流入させ出口124から排出せしめる。 領域34Y
は領域34Xの底部上方に取付けられ、領域34Yの下方の水及び粒状物の領域34Zへの流路を提供する。

従って、先に説明された本発明の第１の具体例とは異なり、第４図に示される本発明の具体例のためには、浄化水貯蔵領域34に流入する浄化水の一部分だけが過され、過水の出口管112に送通される。 過されずまた実際には過された水から除去された幾分かの余剰の粒状物を有する残余の水は、壁100を越えて領域34Zに至り、出口管124へと流動する。 過される水の割合は壁1
00の高さによって決定される。 もし壁が実質的に浮遊タンク12の水位に上昇されると、実質的に100％の水が過され、領域34Z及び出口管124を通して排出される水は基本的にオーバーフローして流動高さを制御され、センサー71及び弁75及び或は77の必要性が排除される。 壁がもし降下されると、開口120を通して加えられる浄化水の一部分が壁を越えて領域34Zに流入する。 代表的な適用例では開口120を通して流入する浄化水の40％乃至50
％がオーバーフローし、未過の浄化水として出口管11
4に送られる。

斯くして、予め決定した寸法を越える粒状物をシステム内の浄化水から除去可能とする、既存の水浄化システムで使用するための装置が提供される。 更に詳しくは、
本システムの浄化水の入口及び出口間に過用の篩が設けられ、篩を連続的に洗浄し且つ篩によって収集された粒状物を連続的にフラッシュ可能とするために既存のキャリッジ（キャリッジが僅かに改変されていても）と共に回転する手段が設けられる。 所望の水位はシステム全体を通して維持される。

上述された好ましい具体例では篩は過要素として示されたが、予め決定した寸法を越える粒状物を除去し得る多孔性材料その他の過要素を使用し得る。 同様に、
篩は静止されそして篩の洗浄のために使用されるブラシ及び及びフラッシングのために使用されるへシャワーヘッドは回転されるが、過要素及び洗浄要素間に連続的な相対運動を生じさせることが本発明の意図するところのものであり、これはその何れか一方或はその両方を回転することによって達成され得る。 正確な形状は適用例毎に変化する。 単数或は複数の篩の性質及び位置もまた適用例によって異なり、洗浄及びフラッシングのために使用される特定形状も同様に異なる。 従って、好ましい具体例のために２本のブラシ70及びヘッド80或はスプレーヘッド113が示されたが、各要素の回転速度及びシステムの寸法によって、ある用途例ではただ１組の洗浄要素が必要とされ得、他の用途例では３つ以上の洗浄要素が必要とされ得る。 更には、本発明の第１の具体例ではブラシが示されたが、この目的のためにスクイージその他好適な要素を使用し得る。 適宜の用途例では真空その他の洗浄要素を使用し得る。

本発明は好ましい具体例に関して説明されたが、態様及び詳細のそれ以上の及びその他の変更が、当業者によって本発明の精神及び範囲から離れることなく為され得る。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の好ましい具体例の装置を使用する水浄化システムの概略平面図である。

第２図は第１図に示されるシステムの部分破除した側面断面図である。

第３図は本発明の教示に従う、第１図及び第２図のシステムで使用する装置の拡大側面図である。

第４図は本発明の第２の好ましい具体例の装置の拡大側面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭59−7010（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−158376（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−167479（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭58−37444（ＪＰ，Ｙ２) 米国特許4022696（ＵＳ，Ａ)