濾過装置およびその濾過装置を用いた水処理装置ならびにその水処理装置の制御方法
【課題】濾過性能を向上させることのできる濾過装置およびその濾過装置を用いた水処理装置ならびにその水処理装置の制御方法を得る。
【解決手段】濾過装置１は原水を通過させて濾過する濾過膜材２、３を備えている。そして、この濾過膜材２、３の膜表面２ａ、３ａを帯電手段５によって帯電させることで、濾過膜材２、３を通過させて原水を濾過する際に、原水中の汚れ成分とともにイオン成分を除去できるようにした。
【解決手段】濾過装置１は原水を通過させて濾過する濾過膜材２、３を備えている。そして、この濾過膜材２、３の膜表面２ａ、３ａを帯電手段５によって帯電させることで、濾過膜材２、３を通過させて原水を濾過する際に、原水中の汚れ成分とともにイオン成分を除去できるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾過装置およびその濾過装置を用いた水処理装置ならびにその水処理装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、濾過装置として、濾過膜を挟んで陽極と陰極とを配置し、これら陽極および陰極に電圧を印加して濾過膜表面の付着物を電気化学的に除去することにより、濾過膜の再生を行うようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８４３６号公報
【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、かかる従来の濾過装置では、濾過膜の再生はできるが、濾過する際に原水中のイオン成分を除去することができなかった。すなわち、従来の濾過装置では、濾過性能を高めることができなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、濾過性能を向上させることのできる濾過装置およびその濾過装置を用いた水処理装置ならびにその水処理装置の制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明にあっては、原水を通過させて濾過する濾過膜材を備える濾過装置であって、前記濾過膜材の膜表面を帯電させる帯電手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の濾過装置において、前記濾過膜材は袋状に形成されるとともに、当該濾過膜材の内側に透過水側スペーサが配置されており、前記透過水側スペーサが、導電性材料でメッシュ状に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明にあっては、請求項１または請求項２に記載の濾過装置において、前記濾過膜材は、導電性の機能を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明にあっては、請求項２または請求項３に記載の濾過装置において、前記濾過装置は、前記濾過膜材の内側に前記透過水側スペーサを配置するとともに当該濾過膜材の外側に前記給水側スペーサを配置し、袋状となった濾過膜材の開放側端部を集水管の内部と連通するように固定した状態で当該集水管の周りに巻き付けることで形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明にあっては、水処理装置が、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の濾過装置を用いていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明にあっては、請求項５に記載の水処理装置において、前記濾過装置の外側を水密に覆うハウジングを有し、当該ハウジングに、前記濾過装置に原水を供給する原水流入口と、濾過装置で濾過された浄水を吐出する浄水吐出口と、これら原水流入口と浄水吐出口とを水密に仕切るシール部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明にあっては、請求項６に記載の水処理装置の制御方法であって、前記水処理装置は、ハウジング内に原水を供給する供給ポンプと、前記ハウジングの原水流入口を開閉する第１の開閉弁と、前記ハウジング内の水を排出する排水用の第２の開閉弁と、を備え、前記ハウジングが、当該ハウジングの浄水吐出口側が上方となるように配置されており、前記水処理装置の濾過運転時には、前記第１の開閉弁を開、第２の開閉弁を閉とするとともに、前記濾過膜材の膜表面をプラスもしくはマイナスに帯電させる一方、洗浄運転時には、原水の供給ポンプを停止するとともに、第１の開閉弁を閉とし、濾過膜材の膜表面を濾過運転時とは逆に帯電させ、その後、第２の開閉弁を開とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、帯電手段によって濾過膜材の膜表面を帯電させることができるため、濾過膜材を通過させて原水を濾過する際に、原水中のイオン成分を除去することができるようになる。すなわち、請求項１の発明によれば、濾過性能を向上させることのできる濾過装置を得ることができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、濾過膜材を袋状に形成するとともに、当該濾過膜材の内側にメッシュ状の透過水側スペーサを配置することで、濾過膜材を通過して濾過された浄水が濾過膜材の内側を容易に移動することができるようになる。すなわち、濾過膜材の内側全体に浄水を行き渡らせることが可能となる。ここで、透過水側スペーサを導電性材料で形成し、当該透過水側スペーサを通電させれば、濾過膜材全体を浄水を介して通電させることができる。このように、請求項２の発明によれば、濾過膜材のほぼ全面を帯電させることができ、濾過性能をより一層向上させることができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、濾過膜材が導電性の機能を有するので、濾過膜材の膜表面をより確実に帯電させることができるようになり、濾過性能のより一層の向上を図ることが可能となる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、濾過装置を、濾過膜材の内側に透過水側スペーサを配置するとともに当該濾過膜材の外側に給水側スペーサを配置し、袋状となった濾過膜材の開放側端部を集水管の内部と連通するように固定した状態で当該集水管の周りに巻き付けることで形成したため、濾過膜材の有効濾過面積を減少させることなく濾過装置を小型化することができる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、水処理装置が、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の濾過装置を用いているため、濾過性能を向上させることのできる水処理装置を得ることができる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、濾過装置の外側を、原水流入口および浄水吐出口を有するハウジングで覆うようにしたため、濾過装置をカートリッジとして用いることが可能となり、濾過装置の交換を容易に行うことができる。
【００１９】
請求項７の発明によれば、濾過運転時には、原水流入口を開閉する第１の開閉弁を開、ハウジング内の水を排出する排水用の第２の開閉弁を閉とし、濾過膜材の膜表面をプラスもしくはマイナスに帯電させておくことにより、原水中の汚れ成分とともにイオンを除去して浄水化し、その浄水を浄水吐出口から吐出させることができる。一方、洗浄運転時には、原水の供給ポンプを停止するとともに、第１の開閉弁を閉とし、濾過膜材の膜表面を濾過運転時とは逆に帯電させることで、濾過膜材に付着したイオン成分を電気化学的に分離させることができる。その後、第２の開閉弁を開とすると、ハウジングを浄水吐出口側が上方となるように配置しているため、ハウジング内の水が、水頭圧によって第２の開閉弁を介して排水される。このとき、濾過膜材に付着している汚れ成分とともに濾過膜材から分離したイオン成分も第２の開閉弁を介して排水されることとなる。このように、請求項７の発明によれば、濾過装置の洗浄を効率良く行うことができ、濾過膜材の再生効率を高めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる濾過装置の濾過膜材を展開した状態を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にかかる濾過装置のの一部を破断して展開した斜視図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態にかかる濾過装置の要部の組み立て手順を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態にかかる濾過装置を用いて構成した水処理装置を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、図４に示す水処理装置の濾過運転時を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、図４に示す水処理装置の洗浄運転時を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
本実施形態にかかる濾過装置１は、図１に示すように、周縁部２Ｅ、３Ｅを接合して袋状に形成される濾過膜シート（濾過膜材）２、３と、それら濾過膜シート２、３の対向面間（袋状の濾過膜シートの内側）に、これら濾過膜シート２、３のほぼ全面に亘って挟み込まれるように配置されて、通水機能を有する導電性メッシュシート（透過水側スペーサ）４と、この導電性メッシュシート４を通じて濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａを帯電させる電圧印加部（帯電手段）５と、を備えている。
【００２３】
濾過膜シート２、３は、濾過機能を有する膜素材で形成されており、原水を袋状に形成された濾過膜シート２、３の外方から内方に通過させることで、原水が濾過されるようになっている。なお、本実施形態では、濾過膜シート２、３間に導電性メッシュシート４を挟み込んだ構成体を膜リーフ６と称する。
【００２４】
濾過膜シート２、３は、濾過機能を有する膜素材を所望の大きさに裁断することで形成されており、膜リーフ６は、それら濾過膜シート２、３間に導電性メッシュシート４を挟み込んだ状態で、周縁部２Ｅ、３Ｅを接着剤や縫製もしくは熱融着などにより接合することで形成されている。したがって、導電性メッシュシート４は、濾過膜シート２、３よりも接合代分だけ小さく形成されている。
【００２５】
導電性メッシュシート４としては、繊維状活性炭、金属ワイヤー、導電性樹脂ワイヤーなどの導電性材料をメッシュ状に編成することで形成されたものを用いることができる。このように、メッシュ状の導電性メッシュシート４を用いることで、袋状に形成された濾過膜シート２、３を通過して内方に流入した水は、導電性メッシュシート４を伝って濾過膜シート２、３内を容易に移動できるようにしている。
【００２６】
電圧印加部５は、プラスとマイナスとの切り替え機能（図示省略）を有する電源５１を備えており、後述するように、濾過装置１の原水供給口１０ａ側と浄水吐出口７ｃ側との間に電位差を生じさせることで、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａを帯電させるようにしている。このとき、膜表面２ａ、３ａをプラスに帯電させた場合には、濾過膜シート２、３を通過させて原水を濾過する際に、膜表面２ａ、３ａによって原水中のプラスイオン成分を反発させることができ、原水中のプラスイオン成分が濾過膜シート２、３を透過してしまうのが抑制されるとともに、膜表面２ａ、３ａにマイナスイオン成分を付着させることで原水中のマイナスイオン成分を除去することが可能となる。逆に、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａをマイナスに帯電させた場合には、原水中のマイナスイオンを反発させるとともにプラスイオン成分を付着させることが可能となる。
【００２７】
このように、濾過膜シート２、３間に導電性メッシュシート４を挟み込んで膜リーフ６を構成した濾過装置１は、図１に示すように、膜リーフ６の一辺（開放側端部６ａ）に濾過膜シート２、３を接合させずに開放した開口６ｂが形成されており、膜リーフ６は、開口６ｂが中空の集水管７の内部と連通するように集水管７に取り付けられている。開口６ｂと集水管７との詳細な接続構造は後述するが、集水管７にはスリットまたは透孔などの開口部（本実施形態では透孔）７１が形成されており、開口部７１と開口６ｂとが水密に連通されている。そして、膜リーフ６内の浄水は、開口６ｂおよび開口部７１を介して集水管７に流入して集められ、集水管７を伝って濾過装置１の外方に供給されるようになっている。
【００２８】
本実施形態では、濾過装置１は、膜リーフ６を集水管７に巻回することで略円柱状に形成されている。具体的には、袋状に形成した複数の膜リーフ６を集水管７に接着固定し、複数の膜リーフ６の互いに隣り合う膜リーフ６の間にメッシュ状の給水側スペーサ８をそれぞれ配置し、給水側スペーサ８が外側に配置された状態で膜リーフ６を集水管７に巻き付けるとともに、全体の最外周を防水性の膜９によって水密に被覆することで、濾過装置１を略円柱状に形成している。
【００２９】
ここで、図３に基づいて、膜リーフ６の製造方法の概略を説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、膜リーフ６、導電性メッシュシート４および給水側スペーサ８を集水管７の周りに巻き付ける工程を示している。
【００３０】
まず、図３（ａ）に示すように、帯状に形成した２枚の濾過膜シート２、３の間に導電性メッシュシート４を挟んだ状態で、２枚の濾過膜シート２、３の集水管７側を除いた３辺の周縁部２Ｅ、３Ｅどうしを接着剤Ｂで袋状に貼り合わせ、図３（ｂ）に示すように、２枚の濾過膜シート２、３および導電性メッシュシート４をプレスする。このようにして膜リーフ６を形成する。このとき、絶縁性確保のため、導電性メッシュシート４を濾過膜シート２，３の寸法よりも僅かに小さくし、導電性メッシュシート４が膜リーフ６の端部からはみ出さないようにするのが望ましい。
【００３１】
一方、図３（ａ）に示すように、集水管７の外周には、袋状に形成した膜リーフ６の開口６ｂを集水管７の内部に連痛する開口部（透孔）７１を集水管７の軸方向に形成しておく。そして、図３（ｂ）に示すように、プレスした膜リーフ６の開口６ｂが集水管７の開口部（透孔）７１を覆うように、膜リーフ６の開放側端部６ａを接着する。なお、集水管７に開口部としてのスリットを軸方向に形成し、当該スリット内に膜リーフ６の開放側端部６ａを嵌め込んで接着するようにしてもよい。
【００３２】
そして、図３（ｃ）に示すように、袋状となった膜リーフ６の外側に給水側スペーサ８を添えて、これらを集水管７の周りに巻き付ける。その後、上述した防水性の膜９（図２参照）で最外周を水密に被覆する。なお、図３では、１組の膜リーフ６および給水側スペーサ８を示したが、図２に示すように、それらを複数組設けて巻き付けるようにしてもよい。
【００３３】
このように、膜リーフ６および給水側スペーサ８を巻回して防水性の膜９で被覆することで、濾過装置１は、図２に示すように、全体として集水管７を中心とする略円柱状に形成される。
【００３４】
そして、集水管７の一端（図２中手前側）には、原水供給口１０ａを形成した第１の蓋体１０が取り付けられるとともに、他端（図１中奥側）には、第２の蓋体１１が取り付けられる。
【００３５】
第１の蓋体１０は、中心部に集水管７の一端を閉塞する閉塞部１０ｂが形成されるとともに、原水供給口１０ａが閉塞部１０ｂを中心として放射状に形成されている。このように、原水供給口１０ａを放射状に形成することで、給水側スペーサ８の一端側の全周が原水供給口１０ａに連通されるようにしている。
【００３６】
第２の蓋体１１は、中心部に集水管７の他端（浄水吐出口７ｃ）に挿通される挿通孔（図示せず）が形成されている。
【００３７】
また、第１の蓋体１０の外周には、濾過装置１の一端側と後述するハウジング２１との間を水密に密閉するシールリング（シール部）１２が嵌着されるとともに、第２の蓋体１１の外周には、濾過装置１の他端側と上記ハウジング２１との間を水密に密閉するシールリング（シール部）１３が嵌着されている。
【００３８】
かかる構成とした濾過装置１の機能は、以下のとおりである。
【００３９】
まず、原水が原水供給口１０ａから導入されると、当該原水は一定の圧力をもって給水側スペーサ８の一端側全周に供給された後、給水側スペーサ８を伝って他端方向へと移動する。この給水側スペーサ８を伝って原水が移動する間に、原水中の不純物を除く水が濾過膜シート２、３を透過する。すると、濾過膜シート２、３を透過した透過水（浄水）は袋状となった濾過膜シート２、３内の導電性メッシュシート４を伝って集水管７内に集められ、集水管７の内側を移動して浄水吐出口７ｃから吐出される。なお、導電性メッシュシート４および給水側スペーサ８は、巻回された濾過膜シート２、３間に隙間を形成して流路を確保するために設けるものである。
【００４０】
次に、かかる構成の濾過装置を用いた水処理装置について説明する。
【００４１】
図４は、上述した濾過装置１を用いた水処理装置２０を示しており、この水処理装置は、図２に示す濾過装置１の外側を、両端を第１の端板２１ａおよび第２の端板２１ｂで閉止した筒状のハウジング２１で水密に覆うことで形成されている。なお、図４は便宜上模式的に水処理装置を示した図であり、図２に示す濾過装置１とは細部において構成が異なる部分が存在するが、それぞれ同一符号で示す部材は同様の機能を備えるものである。
【００４２】
ハウジング２１は、絶縁材料で形成されており、濾過装置１に原水を供給する原水流入口２２と、濾過装置１で濾過された浄水を吐出する浄水吐出口２３と、を備えている。そして、これら原水流入口２２と浄水吐出口２３とが上述したシールリング１２、１３によって水密に仕切られている。
【００４３】
本実施形態では、原水流入口２２が第１の端板２１ａの中心部に設けられるとともに、浄水吐出口２３が第２の端板２１ｂの中心部に設けられており、原水流入口２２および浄水吐出口２３は、各端板２１ａ、２１ｂからそれぞれ筒状に突出して形成されている。このとき、集水管７の他端部７ｂが、浄水吐出口２３の内周にＯリング２４を介して水密に嵌合されている。
【００４４】
したがって、本実施形態にかかる水処理装置２０は、原水流入口２２からハウジング２１内に導入された原水が、濾過装置１で濾過されて浄水となって集水管７に集められたのち、その集水管７を伝って浄水吐出口２３から外部に吐出される。この浄水吐出口２３は蛇口等に接続されており、この蛇口等を介して浄水が供給されるようになっている。
【００４５】
ここで、本実施形態では、図４に示すように、前述した電圧印加部５は、一方の電極が原水流入口２２に設けられた一次側通電部５２に接続されるとともに、他方の電極が浄水吐出口２３に設けられた二次側通電部５３に接続されている。このとき、一次側通電部５２および二次側通電部５３に印加する電極を図示せぬ切り替え機能により入れ替えることで、濾過膜シート２、３に帯電される電荷のプラス、マイナスを変えることができる。
【００４６】
このように、一次側通電部５２および二次側通電部５３に電圧を印加することで、ハウジング２１内の水を導電体として、導電性メッシュシート４およびハウジング２１内の水を介して濾過膜シート２、３が導通され、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａを帯電させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、一次側通電部５２に電圧のプラス側が印加され、二次側通電部５３に電圧のマイナス側が印加されるようになっており、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａをマイナスに帯電させている。このように、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａをマイナスに帯電させることで、原水中の硝酸イオンやフッ素イオンなどの陰イオン成分を反発させることができ、原水中のマイナスイオン成分が濾過膜シート２、３を透過してしまうのを抑制することができる。また、膜表面２ａ、３ａに重金属イオンなどのプラスイオン成分を付着させることで原水中のプラスイオン成分を除去することが可能となる。
【００４８】
このとき、印可する電圧値を可変制御できるようにするのが好適である。このように、印可する電圧値を変えることで、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａの帯電強度を変えることができ、原水中のイオン成分の除去率を変動させることができるようになる。すなわち、濾過膜シート２、３を通過する際に除去するイオン成分の量を所望の値とすることができるようになる。
【００４９】
このように、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａを帯電させることで、ＵＦ膜やＭＦ膜のように、本来水中のイオン成分を除去できない素材で濾過膜シート２、３を形成した場合であっても、水中のイオン成分の除去が可能となる。その結果、濾過膜シート２、３の材料の選択幅が広がることになり、特殊な材料を用いて濾過膜シートを形成する必要がなくなり、安価な濾過装置１を得ることができる。
【００５０】
さらに、本実施形態では、水処理装置２０は、ハウジング２１の浄水吐出口２３側が上方となるように、当該ハウジング２１を配置している。
【００５１】
また、水処理装置２０は、ハウジング２１内に原水を供給する供給ポンプ２７と、ハウジング２１の原水流入口２２を開閉する第１の開閉弁２５と、ハウジング２１内の水を排出する排水用の第２の開閉弁２６と、を備えている。本実施形態では、第２の開閉弁２６は、ハウジング２１の原水流入口２２側の端部に接続されている。なお、第１および第２の開閉弁２５、２６としては、逆止弁や電動弁などを用いることができる。
【００５２】
次に、この水処理装置２０の制御方法について説明する。
【００５３】
まず、水処理装置２０は、濾過運転時には、図５に示すように、供給ポンプ２７を始動させ、第１の開閉弁２５を開、第２の開閉弁２６を閉とし、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａをマイナスに帯電させておく。こうすることで、供給ポンプ２７を介して原水流入口２２からハウジング２１内に原水が供給され、ハウジング２１内に装着された濾過装置１を通過して濾過された浄水をハウジング２１の浄水吐出口２３から吐出させることができる。このとき、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａをマイナスに帯電させているため、原水中の汚れ成分とともにイオン成分を除去して浄水化することができ、その浄水を浄水吐出口２３を介して供給することができる。
【００５４】
一方、水処理装置２０の洗浄運転時には、図６に示すように、原水の供給ポンプ２７を停止するとともに、第１の開閉弁２５を閉とし、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａを逆（この場合、プラス）に帯電させ、一定時間経過後、第２の開閉弁２６を開とする。
【００５５】
このとき、水処理装置２０は、ハウジング２１を浄水吐出口２３側が上方となるように配置しているため、ハウジング２１内の水が、水頭圧によって第２の開閉弁２６を介して排水される。このとき、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａをプラスに帯電させているため、濾過膜シート２、３に付着しているプラスイオン成分を、濾過膜シート２、３から分離させることができる。そのため、濾過膜シート２、３に付着している汚れ成分とともに濾過膜シート２、３から分離したイオン成分も第２の開閉弁２６を介して排水されることとなる。
【００５６】
このように、水処理装置２０を定期的に洗浄運転させることで、使用継続により目詰まりを起こして濾過機能が低下した膜リーフ６を洗浄して濾過膜シート２、３を再生することができ、濾過装置１の寿命を延ばすことができる。
【００５７】
なお、図５および図６は、洗浄運転が可能な水処理装置２０を模式的に示したものであり、第１の開閉弁２５および第２の開閉弁２６は、実際には、配管を介してハウジング２１に接続されている。
【００５８】
また、タイマーを用いて一定時間経過する度に洗浄運転を開始するように水処理装置２０を制御することができる。なお、これ以外にも、原水の供給側の圧力を検知したり、浄水の濁りや導電率若しくは流量などの汚染度を検知できる手段を用いて洗浄運転を開始するように水処理装置２０を制御することも可能である。
【００５９】
以上の本実施形態によれば、電圧印加部（帯電手段）５によって濾過膜シート（濾過膜材）２、３の膜表面２ａ、３ａを帯電させることができるため、濾過膜シート（濾過膜材）２、３を通過させて原水を濾過する際に、原水中のイオン成分を除去することができるようになる。すなわち、本実施形態によれば、濾過性能を向上させることのできる濾過装置１を得ることができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、濾過膜シート（濾過膜材）２、３を袋状に形成するとともに、当該濾過膜シート（濾過膜材）２、３の内側にメッシュ状の導電性メッシュシート（透過水側スペーサ）４を配置することで、濾過膜シート（濾過膜材）２、３を通過して濾過された浄水が濾過膜シート（濾過膜材）２、３の内側を容易に移動することができるようになる。すなわち、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の内側全体に浄水を行き渡らせることが可能となる。ここで、本実施形態によれば、導電性メッシュシート（透過水側スペーサ）４を導電性材料で形成しているため、当該導電性メッシュシート（透過水側スペーサ）４を通電させれば、濾過膜シート（濾過膜材）２、３を浄水を介して通電させることができる。このように、本実施形態によれば、濾過膜シート（濾過膜材）２、３のほぼ全面を帯電させることができ、濾過装置１の濾過性能をより一層向上させることができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、濾過装置１を、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の内側に導電性メッシュシート（透過水側スペーサ）４を配置するとともに当該濾過膜シート（濾過膜材）２、３の外側に給水側スペーサ８を配置し、袋状となった濾過膜シート（濾過膜材）２、３の開放側端部６ａを集水管７の内部と連通するように固定した状態で当該集水管７の周りに巻き付けることで形成したため、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の有効濾過面積を減少させることなく濾過装置１を小型化することができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、濾過装置１を用いて水処理装置２０を形成することで、濾過性能を向上させることのできる水処理装置２０を得ることができる。
【００６３】
また、本実施形態によれば、濾過装置１の外側を、原水流入口２２および浄水吐出口２３を有するハウジング２１で覆うようにしたため、濾過装置１をカートリッジとして用いることが可能となり、濾過装置１の交換を容易に行うことができる。
【００６４】
また、本実施形態によれば、水処理装置２０は、濾過運転時には、原水流入口２２を開閉する第１の開閉弁２５を開、ハウジング２１内の水を排出する排水用の第２の開閉弁２６を閉とし、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の膜表面２ａ、３ａをマイナス（プラスもしくはマイナスのうちの一方）に帯電させておく。こうすれば、原水中のマイナスイオンを反発させて濾過膜シート（濾過膜材）２、３を通過するのを抑制するとともに、プラスイオンを濾過膜シート（濾過膜材）２、３に付着させることで原水中のイオン成分を除去することができる。そして、原水中の汚れ成分とともにイオン成分を除去して浄化した浄水を浄水吐出口２３から吐出させることができるようになる。
【００６５】
一方、水処理装置２０は、洗浄運転時には、原水の供給ポンプ２７を停止するとともに、第１の開閉弁２５を閉とし、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の膜表面２ａ、３ａをプラス（濾過運転時とは逆）に帯電させることで、濾過膜シート（濾過膜材）２、３に付着したプラスイオン成分を電気化学的に分離させることができる。その後、第２の開閉弁２６を開とすると、本実施形態では、ハウジング２１を浄水吐出口２３側が上方となるように配置しているため、ハウジング２１内の水が、水頭圧によって第２の開閉弁２６を介して排水される。このとき、濾過膜シート（濾過膜材）２、３に付着している汚れ成分とともに濾過膜シート（濾過膜材）２、３から分離したプラスイオン成分も第２の開閉弁２６を介して排水されることとなる。このように、本実施形態によれば、濾過装置１の洗浄を効率良く行うことができ、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の再生効率を高めることができるようになる。このように、水処理装置２０を定期的に洗浄運転させることで、濾過膜シート２、３を再生することができ、濾過装置１の寿命を延ばすことができる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、袋状の濾過膜シート２、３内に導電性メッシュシート４を配置し、その濾過膜シート２、３を帯電させる電圧印加部（帯電手段）５を設けることで濾過装置１を形成しているため、濾過装置１を比較的簡素な構成とすることができ、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の再生を効率良く行いつつ、濾過装置１の小型化を図ることができるようになる。
【００６７】
また、単純逆洗では濾過膜シート２、３の水が通過し易い部分しか洗浄できないが、本実施形態の洗浄方法によれば、濾過膜シート２、３の全面を効率良く洗浄することができるという利点もある。
【００６８】
また、本実施形態によれば、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の洗浄を水頭圧を利用して行っているため、従来のように逆洗ポンプを用いた場合に比べて、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の劣化や破損を抑制することができるようになる。
【００６９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００７０】
例えば、上記実施形態では、導電性メッシュシートを用いて濾過膜材の膜表面を帯電させるようにしたものを例示したが、これに限らず、カーボン、導電性樹脂あるいは金属粉末などの導電性材料を混入させた材料で濾過膜材を形成し、濾過膜材自体が通電機能を有するようにしてもよい。こうすれば、濾過膜材が導電性の機能を有するので、濾過膜材の膜表面をより確実に帯電させることができるようになり、濾過性能のより一層の向上を図ることが可能となる。
【００７１】
なお、濾過膜材自体を通電させる構造としては、この他に、濾過膜材の表面に導電性のワイヤーを張る構造、濾過膜材を導電性樹脂材料で形成した構造、濾過膜材を導電性樹脂でコーティングする構造、もしくは、濾過膜材を金属材料で形成する構造などがあげられる。また、濾過膜材自体が通電機能を有する場合、濾過膜材内部の透過水側スペーサを導電性としてもよいし、導電性としなくてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、第１および第２の開閉弁をそれぞれ別個に設けたものを例示したが、第１および第２の開閉弁を兼ねる三方弁を用いるようにしてもよい。こうすれば、最小限の弁構成で済むため、低価格で故障の少ない水処理装置を得ることができる。
【００７３】
また、濾過膜材や透過水側スペーサ、ハウジング、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 濾過装置
２、３ 濾過膜シート（濾過膜材）
２ａ、３ａ 膜表面
４ 導電性メッシュシート（透過水側スペーサ）
５ 電圧印加部（帯電手段）
７ 集水管
１２ シールリング（シール部）
１３ シールリング（シール部）
２０ 水処理装置
２１ ハウジング
２２ 原水流入口
２３ 浄水吐出口
２５ 第１の開閉弁
２６ 第２の開閉弁
２７ 供給ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾過装置およびその濾過装置を用いた水処理装置ならびにその水処理装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、濾過装置として、濾過膜を挟んで陽極と陰極とを配置し、これら陽極および陰極に電圧を印加して濾過膜表面の付着物を電気化学的に除去することにより、濾過膜の再生を行うようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８４３６号公報
【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、かかる従来の濾過装置では、濾過膜の再生はできるが、濾過する際に原水中のイオン成分を除去することができなかった。すなわち、従来の濾過装置では、濾過性能を高めることができなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、濾過性能を向上させることのできる濾過装置およびその濾過装置を用いた水処理装置ならびにその水処理装置の制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明にあっては、原水を通過させて濾過する濾過膜材を備える濾過装置であって、前記濾過膜材の膜表面を帯電させる帯電手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の濾過装置において、前記濾過膜材は袋状に形成されるとともに、当該濾過膜材の内側に透過水側スペーサが配置されており、前記透過水側スペーサが、導電性材料でメッシュ状に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明にあっては、請求項１または請求項２に記載の濾過装置において、前記濾過膜材は、導電性の機能を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明にあっては、請求項２または請求項３に記載の濾過装置において、前記濾過装置は、前記濾過膜材の内側に前記透過水側スペーサを配置するとともに当該濾過膜材の外側に前記給水側スペーサを配置し、袋状となった濾過膜材の開放側端部を集水管の内部と連通するように固定した状態で当該集水管の周りに巻き付けることで形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明にあっては、水処理装置が、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の濾過装置を用いていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明にあっては、請求項５に記載の水処理装置において、前記濾過装置の外側を水密に覆うハウジングを有し、当該ハウジングに、前記濾過装置に原水を供給する原水流入口と、濾過装置で濾過された浄水を吐出する浄水吐出口と、これら原水流入口と浄水吐出口とを水密に仕切るシール部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明にあっては、請求項６に記載の水処理装置の制御方法であって、前記水処理装置は、ハウジング内に原水を供給する供給ポンプと、前記ハウジングの原水流入口を開閉する第１の開閉弁と、前記ハウジング内の水を排出する排水用の第２の開閉弁と、を備え、前記ハウジングが、当該ハウジングの浄水吐出口側が上方となるように配置されており、前記水処理装置の濾過運転時には、前記第１の開閉弁を開、第２の開閉弁を閉とするとともに、前記濾過膜材の膜表面をプラスもしくはマイナスに帯電させる一方、洗浄運転時には、原水の供給ポンプを停止するとともに、第１の開閉弁を閉とし、濾過膜材の膜表面を濾過運転時とは逆に帯電させ、その後、第２の開閉弁を開とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、帯電手段によって濾過膜材の膜表面を帯電させることができるため、濾過膜材を通過させて原水を濾過する際に、原水中のイオン成分を除去することができるようになる。すなわち、請求項１の発明によれば、濾過性能を向上させることのできる濾過装置を得ることができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、濾過膜材を袋状に形成するとともに、当該濾過膜材の内側にメッシュ状の透過水側スペーサを配置することで、濾過膜材を通過して濾過された浄水が濾過膜材の内側を容易に移動することができるようになる。すなわち、濾過膜材の内側全体に浄水を行き渡らせることが可能となる。ここで、透過水側スペーサを導電性材料で形成し、当該透過水側スペーサを通電させれば、濾過膜材全体を浄水を介して通電させることができる。このように、請求項２の発明によれば、濾過膜材のほぼ全面を帯電させることができ、濾過性能をより一層向上させることができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、濾過膜材が導電性の機能を有するので、濾過膜材の膜表面をより確実に帯電させることができるようになり、濾過性能のより一層の向上を図ることが可能となる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、濾過装置を、濾過膜材の内側に透過水側スペーサを配置するとともに当該濾過膜材の外側に給水側スペーサを配置し、袋状となった濾過膜材の開放側端部を集水管の内部と連通するように固定した状態で当該集水管の周りに巻き付けることで形成したため、濾過膜材の有効濾過面積を減少させることなく濾過装置を小型化することができる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、水処理装置が、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の濾過装置を用いているため、濾過性能を向上させることのできる水処理装置を得ることができる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、濾過装置の外側を、原水流入口および浄水吐出口を有するハウジングで覆うようにしたため、濾過装置をカートリッジとして用いることが可能となり、濾過装置の交換を容易に行うことができる。
【００１９】
請求項７の発明によれば、濾過運転時には、原水流入口を開閉する第１の開閉弁を開、ハウジング内の水を排出する排水用の第２の開閉弁を閉とし、濾過膜材の膜表面をプラスもしくはマイナスに帯電させておくことにより、原水中の汚れ成分とともにイオンを除去して浄水化し、その浄水を浄水吐出口から吐出させることができる。一方、洗浄運転時には、原水の供給ポンプを停止するとともに、第１の開閉弁を閉とし、濾過膜材の膜表面を濾過運転時とは逆に帯電させることで、濾過膜材に付着したイオン成分を電気化学的に分離させることができる。その後、第２の開閉弁を開とすると、ハウジングを浄水吐出口側が上方となるように配置しているため、ハウジング内の水が、水頭圧によって第２の開閉弁を介して排水される。このとき、濾過膜材に付着している汚れ成分とともに濾過膜材から分離したイオン成分も第２の開閉弁を介して排水されることとなる。このように、請求項７の発明によれば、濾過装置の洗浄を効率良く行うことができ、濾過膜材の再生効率を高めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる濾過装置の濾過膜材を展開した状態を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にかかる濾過装置のの一部を破断して展開した斜視図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態にかかる濾過装置の要部の組み立て手順を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態にかかる濾過装置を用いて構成した水処理装置を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、図４に示す水処理装置の濾過運転時を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、図４に示す水処理装置の洗浄運転時を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
本実施形態にかかる濾過装置１は、図１に示すように、周縁部２Ｅ、３Ｅを接合して袋状に形成される濾過膜シート（濾過膜材）２、３と、それら濾過膜シート２、３の対向面間（袋状の濾過膜シートの内側）に、これら濾過膜シート２、３のほぼ全面に亘って挟み込まれるように配置されて、通水機能を有する導電性メッシュシート（透過水側スペーサ）４と、この導電性メッシュシート４を通じて濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａを帯電させる電圧印加部（帯電手段）５と、を備えている。
【００２３】
濾過膜シート２、３は、濾過機能を有する膜素材で形成されており、原水を袋状に形成された濾過膜シート２、３の外方から内方に通過させることで、原水が濾過されるようになっている。なお、本実施形態では、濾過膜シート２、３間に導電性メッシュシート４を挟み込んだ構成体を膜リーフ６と称する。
【００２４】
濾過膜シート２、３は、濾過機能を有する膜素材を所望の大きさに裁断することで形成されており、膜リーフ６は、それら濾過膜シート２、３間に導電性メッシュシート４を挟み込んだ状態で、周縁部２Ｅ、３Ｅを接着剤や縫製もしくは熱融着などにより接合することで形成されている。したがって、導電性メッシュシート４は、濾過膜シート２、３よりも接合代分だけ小さく形成されている。
【００２５】
導電性メッシュシート４としては、繊維状活性炭、金属ワイヤー、導電性樹脂ワイヤーなどの導電性材料をメッシュ状に編成することで形成されたものを用いることができる。このように、メッシュ状の導電性メッシュシート４を用いることで、袋状に形成された濾過膜シート２、３を通過して内方に流入した水は、導電性メッシュシート４を伝って濾過膜シート２、３内を容易に移動できるようにしている。
【００２６】
電圧印加部５は、プラスとマイナスとの切り替え機能（図示省略）を有する電源５１を備えており、後述するように、濾過装置１の原水供給口１０ａ側と浄水吐出口７ｃ側との間に電位差を生じさせることで、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａを帯電させるようにしている。このとき、膜表面２ａ、３ａをプラスに帯電させた場合には、濾過膜シート２、３を通過させて原水を濾過する際に、膜表面２ａ、３ａによって原水中のプラスイオン成分を反発させることができ、原水中のプラスイオン成分が濾過膜シート２、３を透過してしまうのが抑制されるとともに、膜表面２ａ、３ａにマイナスイオン成分を付着させることで原水中のマイナスイオン成分を除去することが可能となる。逆に、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａをマイナスに帯電させた場合には、原水中のマイナスイオンを反発させるとともにプラスイオン成分を付着させることが可能となる。
【００２７】
このように、濾過膜シート２、３間に導電性メッシュシート４を挟み込んで膜リーフ６を構成した濾過装置１は、図１に示すように、膜リーフ６の一辺（開放側端部６ａ）に濾過膜シート２、３を接合させずに開放した開口６ｂが形成されており、膜リーフ６は、開口６ｂが中空の集水管７の内部と連通するように集水管７に取り付けられている。開口６ｂと集水管７との詳細な接続構造は後述するが、集水管７にはスリットまたは透孔などの開口部（本実施形態では透孔）７１が形成されており、開口部７１と開口６ｂとが水密に連通されている。そして、膜リーフ６内の浄水は、開口６ｂおよび開口部７１を介して集水管７に流入して集められ、集水管７を伝って濾過装置１の外方に供給されるようになっている。
【００２８】
本実施形態では、濾過装置１は、膜リーフ６を集水管７に巻回することで略円柱状に形成されている。具体的には、袋状に形成した複数の膜リーフ６を集水管７に接着固定し、複数の膜リーフ６の互いに隣り合う膜リーフ６の間にメッシュ状の給水側スペーサ８をそれぞれ配置し、給水側スペーサ８が外側に配置された状態で膜リーフ６を集水管７に巻き付けるとともに、全体の最外周を防水性の膜９によって水密に被覆することで、濾過装置１を略円柱状に形成している。
【００２９】
ここで、図３に基づいて、膜リーフ６の製造方法の概略を説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、膜リーフ６、導電性メッシュシート４および給水側スペーサ８を集水管７の周りに巻き付ける工程を示している。
【００３０】
まず、図３（ａ）に示すように、帯状に形成した２枚の濾過膜シート２、３の間に導電性メッシュシート４を挟んだ状態で、２枚の濾過膜シート２、３の集水管７側を除いた３辺の周縁部２Ｅ、３Ｅどうしを接着剤Ｂで袋状に貼り合わせ、図３（ｂ）に示すように、２枚の濾過膜シート２、３および導電性メッシュシート４をプレスする。このようにして膜リーフ６を形成する。このとき、絶縁性確保のため、導電性メッシュシート４を濾過膜シート２，３の寸法よりも僅かに小さくし、導電性メッシュシート４が膜リーフ６の端部からはみ出さないようにするのが望ましい。
【００３１】
一方、図３（ａ）に示すように、集水管７の外周には、袋状に形成した膜リーフ６の開口６ｂを集水管７の内部に連痛する開口部（透孔）７１を集水管７の軸方向に形成しておく。そして、図３（ｂ）に示すように、プレスした膜リーフ６の開口６ｂが集水管７の開口部（透孔）７１を覆うように、膜リーフ６の開放側端部６ａを接着する。なお、集水管７に開口部としてのスリットを軸方向に形成し、当該スリット内に膜リーフ６の開放側端部６ａを嵌め込んで接着するようにしてもよい。
【００３２】
そして、図３（ｃ）に示すように、袋状となった膜リーフ６の外側に給水側スペーサ８を添えて、これらを集水管７の周りに巻き付ける。その後、上述した防水性の膜９（図２参照）で最外周を水密に被覆する。なお、図３では、１組の膜リーフ６および給水側スペーサ８を示したが、図２に示すように、それらを複数組設けて巻き付けるようにしてもよい。
【００３３】
このように、膜リーフ６および給水側スペーサ８を巻回して防水性の膜９で被覆することで、濾過装置１は、図２に示すように、全体として集水管７を中心とする略円柱状に形成される。
【００３４】
そして、集水管７の一端（図２中手前側）には、原水供給口１０ａを形成した第１の蓋体１０が取り付けられるとともに、他端（図１中奥側）には、第２の蓋体１１が取り付けられる。
【００３５】
第１の蓋体１０は、中心部に集水管７の一端を閉塞する閉塞部１０ｂが形成されるとともに、原水供給口１０ａが閉塞部１０ｂを中心として放射状に形成されている。このように、原水供給口１０ａを放射状に形成することで、給水側スペーサ８の一端側の全周が原水供給口１０ａに連通されるようにしている。
【００３６】
第２の蓋体１１は、中心部に集水管７の他端（浄水吐出口７ｃ）に挿通される挿通孔（図示せず）が形成されている。
【００３７】
また、第１の蓋体１０の外周には、濾過装置１の一端側と後述するハウジング２１との間を水密に密閉するシールリング（シール部）１２が嵌着されるとともに、第２の蓋体１１の外周には、濾過装置１の他端側と上記ハウジング２１との間を水密に密閉するシールリング（シール部）１３が嵌着されている。
【００３８】
かかる構成とした濾過装置１の機能は、以下のとおりである。
【００３９】
まず、原水が原水供給口１０ａから導入されると、当該原水は一定の圧力をもって給水側スペーサ８の一端側全周に供給された後、給水側スペーサ８を伝って他端方向へと移動する。この給水側スペーサ８を伝って原水が移動する間に、原水中の不純物を除く水が濾過膜シート２、３を透過する。すると、濾過膜シート２、３を透過した透過水（浄水）は袋状となった濾過膜シート２、３内の導電性メッシュシート４を伝って集水管７内に集められ、集水管７の内側を移動して浄水吐出口７ｃから吐出される。なお、導電性メッシュシート４および給水側スペーサ８は、巻回された濾過膜シート２、３間に隙間を形成して流路を確保するために設けるものである。
【００４０】
次に、かかる構成の濾過装置を用いた水処理装置について説明する。
【００４１】
図４は、上述した濾過装置１を用いた水処理装置２０を示しており、この水処理装置は、図２に示す濾過装置１の外側を、両端を第１の端板２１ａおよび第２の端板２１ｂで閉止した筒状のハウジング２１で水密に覆うことで形成されている。なお、図４は便宜上模式的に水処理装置を示した図であり、図２に示す濾過装置１とは細部において構成が異なる部分が存在するが、それぞれ同一符号で示す部材は同様の機能を備えるものである。
【００４２】
ハウジング２１は、絶縁材料で形成されており、濾過装置１に原水を供給する原水流入口２２と、濾過装置１で濾過された浄水を吐出する浄水吐出口２３と、を備えている。そして、これら原水流入口２２と浄水吐出口２３とが上述したシールリング１２、１３によって水密に仕切られている。
【００４３】
本実施形態では、原水流入口２２が第１の端板２１ａの中心部に設けられるとともに、浄水吐出口２３が第２の端板２１ｂの中心部に設けられており、原水流入口２２および浄水吐出口２３は、各端板２１ａ、２１ｂからそれぞれ筒状に突出して形成されている。このとき、集水管７の他端部７ｂが、浄水吐出口２３の内周にＯリング２４を介して水密に嵌合されている。
【００４４】
したがって、本実施形態にかかる水処理装置２０は、原水流入口２２からハウジング２１内に導入された原水が、濾過装置１で濾過されて浄水となって集水管７に集められたのち、その集水管７を伝って浄水吐出口２３から外部に吐出される。この浄水吐出口２３は蛇口等に接続されており、この蛇口等を介して浄水が供給されるようになっている。
【００４５】
ここで、本実施形態では、図４に示すように、前述した電圧印加部５は、一方の電極が原水流入口２２に設けられた一次側通電部５２に接続されるとともに、他方の電極が浄水吐出口２３に設けられた二次側通電部５３に接続されている。このとき、一次側通電部５２および二次側通電部５３に印加する電極を図示せぬ切り替え機能により入れ替えることで、濾過膜シート２、３に帯電される電荷のプラス、マイナスを変えることができる。
【００４６】
このように、一次側通電部５２および二次側通電部５３に電圧を印加することで、ハウジング２１内の水を導電体として、導電性メッシュシート４およびハウジング２１内の水を介して濾過膜シート２、３が導通され、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａを帯電させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、一次側通電部５２に電圧のプラス側が印加され、二次側通電部５３に電圧のマイナス側が印加されるようになっており、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａをマイナスに帯電させている。このように、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａをマイナスに帯電させることで、原水中の硝酸イオンやフッ素イオンなどの陰イオン成分を反発させることができ、原水中のマイナスイオン成分が濾過膜シート２、３を透過してしまうのを抑制することができる。また、膜表面２ａ、３ａに重金属イオンなどのプラスイオン成分を付着させることで原水中のプラスイオン成分を除去することが可能となる。
【００４８】
このとき、印可する電圧値を可変制御できるようにするのが好適である。このように、印可する電圧値を変えることで、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａの帯電強度を変えることができ、原水中のイオン成分の除去率を変動させることができるようになる。すなわち、濾過膜シート２、３を通過する際に除去するイオン成分の量を所望の値とすることができるようになる。
【００４９】
このように、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａを帯電させることで、ＵＦ膜やＭＦ膜のように、本来水中のイオン成分を除去できない素材で濾過膜シート２、３を形成した場合であっても、水中のイオン成分の除去が可能となる。その結果、濾過膜シート２、３の材料の選択幅が広がることになり、特殊な材料を用いて濾過膜シートを形成する必要がなくなり、安価な濾過装置１を得ることができる。
【００５０】
さらに、本実施形態では、水処理装置２０は、ハウジング２１の浄水吐出口２３側が上方となるように、当該ハウジング２１を配置している。
【００５１】
また、水処理装置２０は、ハウジング２１内に原水を供給する供給ポンプ２７と、ハウジング２１の原水流入口２２を開閉する第１の開閉弁２５と、ハウジング２１内の水を排出する排水用の第２の開閉弁２６と、を備えている。本実施形態では、第２の開閉弁２６は、ハウジング２１の原水流入口２２側の端部に接続されている。なお、第１および第２の開閉弁２５、２６としては、逆止弁や電動弁などを用いることができる。
【００５２】
次に、この水処理装置２０の制御方法について説明する。
【００５３】
まず、水処理装置２０は、濾過運転時には、図５に示すように、供給ポンプ２７を始動させ、第１の開閉弁２５を開、第２の開閉弁２６を閉とし、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａをマイナスに帯電させておく。こうすることで、供給ポンプ２７を介して原水流入口２２からハウジング２１内に原水が供給され、ハウジング２１内に装着された濾過装置１を通過して濾過された浄水をハウジング２１の浄水吐出口２３から吐出させることができる。このとき、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａをマイナスに帯電させているため、原水中の汚れ成分とともにイオン成分を除去して浄水化することができ、その浄水を浄水吐出口２３を介して供給することができる。
【００５４】
一方、水処理装置２０の洗浄運転時には、図６に示すように、原水の供給ポンプ２７を停止するとともに、第１の開閉弁２５を閉とし、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａを逆（この場合、プラス）に帯電させ、一定時間経過後、第２の開閉弁２６を開とする。
【００５５】
このとき、水処理装置２０は、ハウジング２１を浄水吐出口２３側が上方となるように配置しているため、ハウジング２１内の水が、水頭圧によって第２の開閉弁２６を介して排水される。このとき、濾過膜シート２、３の膜表面２ａ、３ａをプラスに帯電させているため、濾過膜シート２、３に付着しているプラスイオン成分を、濾過膜シート２、３から分離させることができる。そのため、濾過膜シート２、３に付着している汚れ成分とともに濾過膜シート２、３から分離したイオン成分も第２の開閉弁２６を介して排水されることとなる。
【００５６】
このように、水処理装置２０を定期的に洗浄運転させることで、使用継続により目詰まりを起こして濾過機能が低下した膜リーフ６を洗浄して濾過膜シート２、３を再生することができ、濾過装置１の寿命を延ばすことができる。
【００５７】
なお、図５および図６は、洗浄運転が可能な水処理装置２０を模式的に示したものであり、第１の開閉弁２５および第２の開閉弁２６は、実際には、配管を介してハウジング２１に接続されている。
【００５８】
また、タイマーを用いて一定時間経過する度に洗浄運転を開始するように水処理装置２０を制御することができる。なお、これ以外にも、原水の供給側の圧力を検知したり、浄水の濁りや導電率若しくは流量などの汚染度を検知できる手段を用いて洗浄運転を開始するように水処理装置２０を制御することも可能である。
【００５９】
以上の本実施形態によれば、電圧印加部（帯電手段）５によって濾過膜シート（濾過膜材）２、３の膜表面２ａ、３ａを帯電させることができるため、濾過膜シート（濾過膜材）２、３を通過させて原水を濾過する際に、原水中のイオン成分を除去することができるようになる。すなわち、本実施形態によれば、濾過性能を向上させることのできる濾過装置１を得ることができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、濾過膜シート（濾過膜材）２、３を袋状に形成するとともに、当該濾過膜シート（濾過膜材）２、３の内側にメッシュ状の導電性メッシュシート（透過水側スペーサ）４を配置することで、濾過膜シート（濾過膜材）２、３を通過して濾過された浄水が濾過膜シート（濾過膜材）２、３の内側を容易に移動することができるようになる。すなわち、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の内側全体に浄水を行き渡らせることが可能となる。ここで、本実施形態によれば、導電性メッシュシート（透過水側スペーサ）４を導電性材料で形成しているため、当該導電性メッシュシート（透過水側スペーサ）４を通電させれば、濾過膜シート（濾過膜材）２、３を浄水を介して通電させることができる。このように、本実施形態によれば、濾過膜シート（濾過膜材）２、３のほぼ全面を帯電させることができ、濾過装置１の濾過性能をより一層向上させることができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、濾過装置１を、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の内側に導電性メッシュシート（透過水側スペーサ）４を配置するとともに当該濾過膜シート（濾過膜材）２、３の外側に給水側スペーサ８を配置し、袋状となった濾過膜シート（濾過膜材）２、３の開放側端部６ａを集水管７の内部と連通するように固定した状態で当該集水管７の周りに巻き付けることで形成したため、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の有効濾過面積を減少させることなく濾過装置１を小型化することができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、濾過装置１を用いて水処理装置２０を形成することで、濾過性能を向上させることのできる水処理装置２０を得ることができる。
【００６３】
また、本実施形態によれば、濾過装置１の外側を、原水流入口２２および浄水吐出口２３を有するハウジング２１で覆うようにしたため、濾過装置１をカートリッジとして用いることが可能となり、濾過装置１の交換を容易に行うことができる。
【００６４】
また、本実施形態によれば、水処理装置２０は、濾過運転時には、原水流入口２２を開閉する第１の開閉弁２５を開、ハウジング２１内の水を排出する排水用の第２の開閉弁２６を閉とし、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の膜表面２ａ、３ａをマイナス（プラスもしくはマイナスのうちの一方）に帯電させておく。こうすれば、原水中のマイナスイオンを反発させて濾過膜シート（濾過膜材）２、３を通過するのを抑制するとともに、プラスイオンを濾過膜シート（濾過膜材）２、３に付着させることで原水中のイオン成分を除去することができる。そして、原水中の汚れ成分とともにイオン成分を除去して浄化した浄水を浄水吐出口２３から吐出させることができるようになる。
【００６５】
一方、水処理装置２０は、洗浄運転時には、原水の供給ポンプ２７を停止するとともに、第１の開閉弁２５を閉とし、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の膜表面２ａ、３ａをプラス（濾過運転時とは逆）に帯電させることで、濾過膜シート（濾過膜材）２、３に付着したプラスイオン成分を電気化学的に分離させることができる。その後、第２の開閉弁２６を開とすると、本実施形態では、ハウジング２１を浄水吐出口２３側が上方となるように配置しているため、ハウジング２１内の水が、水頭圧によって第２の開閉弁２６を介して排水される。このとき、濾過膜シート（濾過膜材）２、３に付着している汚れ成分とともに濾過膜シート（濾過膜材）２、３から分離したプラスイオン成分も第２の開閉弁２６を介して排水されることとなる。このように、本実施形態によれば、濾過装置１の洗浄を効率良く行うことができ、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の再生効率を高めることができるようになる。このように、水処理装置２０を定期的に洗浄運転させることで、濾過膜シート２、３を再生することができ、濾過装置１の寿命を延ばすことができる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、袋状の濾過膜シート２、３内に導電性メッシュシート４を配置し、その濾過膜シート２、３を帯電させる電圧印加部（帯電手段）５を設けることで濾過装置１を形成しているため、濾過装置１を比較的簡素な構成とすることができ、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の再生を効率良く行いつつ、濾過装置１の小型化を図ることができるようになる。
【００６７】
また、単純逆洗では濾過膜シート２、３の水が通過し易い部分しか洗浄できないが、本実施形態の洗浄方法によれば、濾過膜シート２、３の全面を効率良く洗浄することができるという利点もある。
【００６８】
また、本実施形態によれば、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の洗浄を水頭圧を利用して行っているため、従来のように逆洗ポンプを用いた場合に比べて、濾過膜シート（濾過膜材）２、３の劣化や破損を抑制することができるようになる。
【００６９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００７０】
例えば、上記実施形態では、導電性メッシュシートを用いて濾過膜材の膜表面を帯電させるようにしたものを例示したが、これに限らず、カーボン、導電性樹脂あるいは金属粉末などの導電性材料を混入させた材料で濾過膜材を形成し、濾過膜材自体が通電機能を有するようにしてもよい。こうすれば、濾過膜材が導電性の機能を有するので、濾過膜材の膜表面をより確実に帯電させることができるようになり、濾過性能のより一層の向上を図ることが可能となる。
【００７１】
なお、濾過膜材自体を通電させる構造としては、この他に、濾過膜材の表面に導電性のワイヤーを張る構造、濾過膜材を導電性樹脂材料で形成した構造、濾過膜材を導電性樹脂でコーティングする構造、もしくは、濾過膜材を金属材料で形成する構造などがあげられる。また、濾過膜材自体が通電機能を有する場合、濾過膜材内部の透過水側スペーサを導電性としてもよいし、導電性としなくてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、第１および第２の開閉弁をそれぞれ別個に設けたものを例示したが、第１および第２の開閉弁を兼ねる三方弁を用いるようにしてもよい。こうすれば、最小限の弁構成で済むため、低価格で故障の少ない水処理装置を得ることができる。
【００７３】
また、濾過膜材や透過水側スペーサ、ハウジング、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 濾過装置
２、３ 濾過膜シート（濾過膜材）
２ａ、３ａ 膜表面
４ 導電性メッシュシート（透過水側スペーサ）
５ 電圧印加部（帯電手段）
７ 集水管
１２ シールリング（シール部）
１３ シールリング（シール部）
２０ 水処理装置
２１ ハウジング
２２ 原水流入口
２３ 浄水吐出口
２５ 第１の開閉弁
２６ 第２の開閉弁
２７ 供給ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を通過させて濾過する濾過膜材を備える濾過装置であって、
前記濾過膜材の膜表面を帯電させる帯電手段を備えることを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記濾過膜材は袋状に形成されるとともに、当該濾過膜材の内側に透過水側スペーサが配置されており、
前記透過水側スペーサが、導電性材料でメッシュ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
【請求項３】
前記濾過膜材は、導電性の機能を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の濾過装置。
【請求項４】
前記濾過装置は、前記濾過膜材の内側に前記透過水側スペーサを配置するとともに当該濾過膜材の外側に前記給水側スペーサを配置し、袋状となった濾過膜材の開放側端部を集水管の内部と連通するように固定した状態で当該集水管の周りに巻き付けることで形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の濾過装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の濾過装置を用いたことを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
前記濾過装置の外側を水密に覆うハウジングを有し、当該ハウジングに、前記濾過装置に原水を供給する原水流入口と、濾過装置で濾過された浄水を吐出する浄水吐出口と、これら原水流入口と浄水吐出口とを水密に仕切るシール部と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の水処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の水処理装置の制御方法であって、
前記水処理装置は、ハウジング内に原水を供給する供給ポンプと、前記ハウジングの原水流入口を開閉する第１の開閉弁と、前記ハウジング内の水を排出する排水用の第２の開閉弁と、を備え、
前記ハウジングが、当該ハウジングの浄水吐出口側が上方となるように配置されており、
前記水処理装置の濾過運転時には、前記第１の開閉弁を開、第２の開閉弁を閉とするとともに、前記濾過膜材の膜表面をプラスもしくはマイナスに帯電させる一方、洗浄運転時には、原水の供給ポンプを停止するとともに、第１の開閉弁を閉とし、濾過膜材の膜表面を濾過運転時とは逆に帯電させ、その後、第２の開閉弁を開とすることを特徴とする水処理装置の制御方法。
【請求項１】
原水を通過させて濾過する濾過膜材を備える濾過装置であって、
前記濾過膜材の膜表面を帯電させる帯電手段を備えることを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記濾過膜材は袋状に形成されるとともに、当該濾過膜材の内側に透過水側スペーサが配置されており、
前記透過水側スペーサが、導電性材料でメッシュ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
【請求項３】
前記濾過膜材は、導電性の機能を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の濾過装置。
【請求項４】
前記濾過装置は、前記濾過膜材の内側に前記透過水側スペーサを配置するとともに当該濾過膜材の外側に前記給水側スペーサを配置し、袋状となった濾過膜材の開放側端部を集水管の内部と連通するように固定した状態で当該集水管の周りに巻き付けることで形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の濾過装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の濾過装置を用いたことを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
前記濾過装置の外側を水密に覆うハウジングを有し、当該ハウジングに、前記濾過装置に原水を供給する原水流入口と、濾過装置で濾過された浄水を吐出する浄水吐出口と、これら原水流入口と浄水吐出口とを水密に仕切るシール部と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の水処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の水処理装置の制御方法であって、
前記水処理装置は、ハウジング内に原水を供給する供給ポンプと、前記ハウジングの原水流入口を開閉する第１の開閉弁と、前記ハウジング内の水を排出する排水用の第２の開閉弁と、を備え、
前記ハウジングが、当該ハウジングの浄水吐出口側が上方となるように配置されており、
前記水処理装置の濾過運転時には、前記第１の開閉弁を開、第２の開閉弁を閉とするとともに、前記濾過膜材の膜表面をプラスもしくはマイナスに帯電させる一方、洗浄運転時には、原水の供給ポンプを停止するとともに、第１の開閉弁を閉とし、濾過膜材の膜表面を濾過運転時とは逆に帯電させ、その後、第２の開閉弁を開とすることを特徴とする水処理装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−９２８０５（Ｐ２０１１−９２８０５Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４６１８１（Ｐ２００９−２４６１８１）
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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