JP2006231148A - 浄水器、およびそれを用いた浄水システム、浄水方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、水道蛇口に接続して水道水の浄化を行う浄水器に関するもので、より詳しくは浄水ホース内の細菌汚染を防止するために銀溶出能を有する銀を添着した活性炭を少なくとも１種類用いる浄水器に関する。
【解決手段】遊離残留塩素を分解する性能が高く、且つ銀溶出能を有する銀添着活性炭と銀添着無し活性炭および鉛吸着剤添着活性炭の配列順序や混合状態・混合比率がある範囲に規定することによって、浄水器内部に溜まった水の細菌増殖および鉛を長期間に渡って抑制することができる浄水器を提供するものである。
【選択図】なし

Description

本発明は、水道蛇口に接続して水道水の浄化を行う浄水器に関するもので、より詳しくは浄水ホース内の細菌汚染を防止するために、例えば、ハロゲン化銀、硝酸銀、硫酸銀、硫化銀、リン酸銀、銀ゼオライトに代表される抗菌性物質の溶出能を有する吸着剤を少なくとも１種類用いる浄水器に関する。

従来、水道蛇口に接続して水道水を浄化する浄水器のカ−トリッジとしては、活性炭や中空糸膜を充填したものが多く知られている。これらのろ過材料を通過させることにより水道水が浄化されるのであるが、ろ過材料の能力には限りがあるため、使用者は必要に応じて新しいカ−トリッジに交換する。

水道水に含まれる遊離残留塩素を分解するろ過材料としては、粒状活性炭や繊維状活性炭の成形体を用いることが多い。この活性炭浄水器の通水を停止した状態では浄水器内の塩素が除去されているため空気中の細菌が浄水器内に入り、時間の経過と共に繁殖しやすいので衛生的見地からは好ましくない。そこで汚染防止を目的として、浄水流出側に殺菌剤を設け不使用時外部からの雑菌の進入を防止する浄水器（例えば特許文献１）や、不溶性で接触殺菌作用を有する抗菌剤を浄水流路の内表面に固着した浄水器（例えば特許文献２）、さらには抗菌性プラスチック焼結フィルターを配設した浄水器（例えば特許文献３）が提案されている。しかしながら、これらの浄水器では、抗菌剤を浄水流路の内表面もしくは流路のある一断面に設けるだけであるので、水のごく一部が抗菌剤に接触するだけであるため、充分な抗菌作用を発揮することが出来ない。また、一度浄水流路が汚染されると殺菌することが出来ない。
実開平２−１１７０９０号公報 特開平３−２６２５９３号公報 特開平６−９１２６１号公報

本発明は、上述のような問題点に鑑み、抗菌能を有する吸着剤を数種類混合するだけでは安全性や寿命の両者を満足できないが、吸着剤を配置する順序および、好ましくは混合状態を規定することにより両者を満足する性能を有することを見出した。

すなわち本発明は、遊離残留塩素を分解する性能が高く、浄水器内部に溜まった水の細菌増殖および重金属を長期間に渡って抑制することができるとともに、安全性の高い飲料水を製造できる浄水器を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明は、次の（１）〜（１２）を特徴とするものである。

（１） 中空糸膜束および少なくとも２種以上の吸着剤を含有し、吸着剤を含む層を少なくとも３層有してなる浄水器であって、前記吸着剤を含む層として、最上流側に重金属吸着能を有する吸着剤からなる重金属吸着層、最下流側に抗菌剤吸着能を有する吸着剤からなる抗菌剤吸着層、および前記重金属吸着層と前記抗菌剤吸着層の間に抗菌能を有する吸着剤を少なくとも１種含有してなる抗菌層を配置したことを特徴とする浄水器。

（２）重金属の吸着能を有する吸着剤の吸着対象である重金属が鉛、銅、亜鉛の少なくとも１種であることを特徴とする（１）記載の浄水器。

（３）抗菌能を有する吸着剤が銀添着剤であることを特徴とする（１）記載の浄水器。

（４）銀添着剤がハロゲン化銀、硝酸銀、硫酸銀、硫化銀、リン酸銀、銀ゼオライトの少なくとも1種を含む吸着剤であることを特徴とする（３）に記載の浄水器。

（５）重金属吸着層を形成する吸着剤、抗菌剤吸着層を形成する吸着剤、および抗菌層を形成する吸着剤のいずれかが活性炭であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の浄水器。

（６）銀添着剤が銀添着活性炭であることを特徴とする（４）に記載の浄水器。

（７）前記銀添着活性炭の体積比率が浄水器に含まれる活性炭全体量の６０％以下であることを特徴とする（６）に記載の浄水器。

（８）重金属吸着層を形成する吸着剤が、鉛吸着剤添着活性炭であることを特徴とする（５）に記載の浄水器。

（９）重金属吸着層を形成する吸着剤、抗菌剤吸着層を形成する吸着剤、抗菌層を形成する吸着剤の体積比率がそれぞれ８〜１２％、５５〜３０％、３７〜５８％であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の浄水器。

（１０）抗菌層は銀添着活性炭（Ｃ）と銀無し活性炭（Ｄ）を含有し、その体積比率Ｃ／Ｄが６０／４０〜８５／１５％であることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の浄水器。

（１１）（１）〜（１０）のいずれかに記載の浄水器と、浄水ノズルと、給水栓とを備えている浄水システム。

（１２）（１）〜（１０）のいずれかに記載の浄水器を用いて浄水することを特徴とする浄水方法。

本発明によれば、浄水器内部に溜まった水の細菌増殖および重金属を長期間に渡って抑制することができ、安全性および寿命の両者を満足する浄水器が提供できる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を説明する。

本発明は、中空糸膜束および少なくとも２種以上の吸着剤を含有し、吸着剤を含む層を少なくとも３層有してなる浄水器であって、前記吸着剤を含む層として、最上流側に重金属吸着能を有する吸着剤からなる重金属吸着層、最下流側に抗菌剤吸着能を有する吸着剤からなる抗菌剤吸着層、および前記重金属吸着層と前記抗菌剤吸着層の間に抗菌能を有する吸着剤を少なくとも１種含有してなる抗菌層を配置したことを特徴とする浄水器である。

ここで、本発明の中空糸膜束とは、例えば複数本の中空糸膜を束ねてストレート状或いはＵ字状に折り曲げた中空糸膜の集合体をいう。かかる中空糸膜の孔径は、１０μｍ以下であると好ましく、さらに好ましくは２μｍ以下である。さらに微小な固体を除去する場合には、孔径０．１μｍ以下のものを用いると好ましい。その素材としては、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルフォン、ポリフェニレンスルフィドスルフォン、ポリフツ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、酢酸セルロースやセラミック等の無機素材からなる群から選ばれる少なくとも１種を含んでいると好ましく、さらに好ましくはポリスルホンやポリフツ化ビニリデンが良い。

最上流側に配置する重金属吸着能を有する吸着剤は、水道管から溶出する重金属、すなわち、水道管から吐出される水中に含まれる鉛、銅、亜鉛などの重金属を吸着させるためのものであり、中でも、重金属吸着層を構成する重金属吸着能を有する吸着剤としては鉛吸着剤添着活性炭が好ましく用いられる。かかる鉛吸着剤添着活性炭としては、ゼオライト、酸化チタン、キレート樹脂、イオン交換樹脂などが例示できる。特に、ゼオライト、酸化チタンは、少量で鉛を吸着できる点で好ましく用いられる。

なお、重金属吸着層中には、本発明の目的を損なわない範囲内において、重金属吸着能を有する吸着剤以外の固体物質（例えば、重金属吸着層を形成する吸着剤を包むメッシュ構造物など）を含んでいても良い。例えば、粒状活性炭の表面に重金属吸着層を添着した鉛吸着剤添着活性炭を用いると、他の吸着剤層と粒径が揃えやすく、通水抵抗が大きくならない点で好ましい。ただし、重金属吸着層の容積を小さくするという観点から、該重金属吸着能を有する吸着剤以外の固体物質は、重金属吸着層中に含まれる固体物質の総重量の５％以下であることが好ましく、３％以下であることがより好ましい。なお、鉛吸着剤の吸着能力は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｓ３２０１に記載された方法で評価を行う。

また本発明は、最下流側に抗菌剤吸着能を有する吸着剤からなる抗菌剤吸着層、および前記重金属吸着層と前記抗菌剤吸着層の間に抗菌能を有する吸着剤を少なくとも１種含有してなる抗菌層を配置することを必須とする。

すなわち、重金属吸着層と抗菌剤吸着層の間のいずれかの箇所に存在する抗菌層としては、抗菌能を有する吸着剤を少なくとも１種含有していることが必要であり、かかる抗菌能を有する吸着剤としては銀添着剤であることが好ましい。ここで、銀添着剤とは、ハロゲン化銀、硝酸銀、硫酸銀、硫化銀、リン酸銀、銀ゼオライトなどの銀化合物を吸着性物質の表面ないし内部に付着させた吸着剤を意味し、中でも、吸着剤として活性炭を用いた銀添着活性炭が好ましく用いられる。

また、前記抗菌層から溶出したハロゲン化銀、硝酸銀、硫酸銀、硫化銀、リン酸銀、銀ゼオライトなどの抗菌性物質（抗菌剤）が飲料水中に過剰に含まれないようにするため、最下流側に抗菌剤吸着能を有する吸着剤からなる抗菌剤吸着層を配置することが必要である。かかる吸着剤としては活性炭が好ましく用いられるが、前記重金属吸着層を構成する吸着剤と同種類の吸着剤を用いても良い。なお、抗菌剤吸着層中には、本発明の目的を損なわない範囲内において、抗菌剤吸着能を有する吸着剤以外の固体物質（例えば、抗菌剤吸着層を形成する吸着剤を包むメッシュ構造物など）を含んでいても良いが、前記抗菌剤吸着層と同様に抗菌剤吸着層の容積を小さくするという観点から、該抗菌剤吸着能を有する吸着剤以外の固体物質は、抗菌剤吸着層中に含まれる固体物質の総重量の１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。

本発明で好ましく用いられる銀添着活性炭は、安全性及び抗菌性能の両者を満足する浄水器という観点から、体積比率にして浄水器に含まれる活性炭全体量の６０％以下であることが好ましく、体積比率で４０〜６０％であることがより好ましい。

本発明では、抗菌層に含まれる吸着剤として銀添着活性炭と銀無し活性炭の混合物を用いることが銀溶出量を適度に制御することが可能となりより好ましい。ここで、銀無し活性炭とは、実質的に銀添着をしていない活性炭を意味する。

浄水器に含まれる吸着剤は、重金属吸着層を形成する吸着剤、抗菌剤吸着層を形成する吸着剤、抗菌層を形成する吸着剤の体積比率がそれぞれ８〜１２％、５５〜３０％、３７〜５８％であることが好ましく、また、抗菌層は銀添着活性炭（Ｃ）と銀無し活性炭（Ｄ）を含有し、その体積比率Ｃ／Ｄが６０／４０〜８５／１５％であることが好ましい。この範囲外であれば銀溶出量が少なくて抗菌効果が乏しい場合や、銀溶出量が多すぎて安全上および抗菌効果の寿命上好ましくない。かかる体積比率について、さらに好ましくは、重金属吸着層を形成する吸着剤、抗菌剤吸着層を形成する吸着剤、抗菌層を形成する吸着剤の体積比率がそれぞれ９〜１１％、５１〜３３％、４０〜５６％、また、Ｃ／Ｄ＝６６／３４〜８２／１８％である。

このように銀の溶出は、長期間に渡って細菌の繁殖抑制効果が持続するように、且つ通水初期に大部分が溶出しないように銀を添着させた活性炭と銀無し活性炭および／または重金属吸着用活性炭を組み合わせて用いることが必要である。原子吸光光度計により求められる水中に溶出する銀濃度は、米国環境保護庁（ＥＰＡ）の飲料水質ガイドラインに健康へのリスクは無いと記載されている１００ｐｐｂ以下であれば良く、また、抗菌効果の点で５ｐｐｂ以上は必要である。

抗菌効果が有るとされる銀濃度が５ｐｐｂ以上を維持できる総通水量を銀寿命とすると、活性炭全体量に占める銀添着活性炭量が増えるほど寿命は長くなるが、銀濃度が１００ｐｐｂを超える場合が有り、安全上問題がある。浄水器の中で最後に銀無し活性炭などの抗菌剤吸着能を有する吸着剤からなる抗菌剤吸着層を配置するのは、何らかの理由で温水を通水した場合に銀溶出量が１００ｐｐｂを超える可能性が有り、これを防止するために銀無し活性炭で銀を吸着し、銀の溶出量を低下させるためである。

通水時の銀溶出メカニズムは、水道水中の過剰な塩素イオンの存在により、活性炭表面近傍に析出した銀および／または銀化合物が酸化され、銀イオンとして溶出することに起因する。ここで用いる銀添着活性炭の形状は、球状、粉末状、繊維状、顆粒状、破砕状等のいずれでも良いが、なかでも粉末状または粒状が好ましい。銀添着活性炭の製造方法は、例えば硝酸銀溶液中に活性炭を入れ硝酸銀を吸着させながら活性炭表面近傍で還元処理を行い、金属銀、酸化銀、塩化銀を析出させる。その後、還元処理後の活性炭を洗浄し、硝酸イオンを取り除き脱水・乾燥を行うことで達成できる。

本発明の浄水器を用いた浄水方法を採用すること、すなわち、本発明の浄水器と、浄水ノズル、給水栓を配した浄水システムを構築することにより、水の浄水効果がよく、使用を開始してから長期間に渡って細菌の繁殖が抑制される。

以下に実施例を記載して本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。

以下に本発明の浄水器として好ましく用いられる、銀添着活性炭および銀無し活性炭と中空糸膜モジュールを装着した浄水器の一実施例を添付図面にて説明する。

図１は浄水器用カートリッジ１を示す。該カートリッジ断面図に示すように、ハウジング２の内部中央にポリスルホン中空糸膜モジュール１１を嵌入立設し、ポリスルホン中空糸膜モジュール１１の外周部と、１次フィルター５、２次フィルター６とに挟まれて形成された活性炭層２０に活性炭を充填してある。ポリスルホン中空糸膜モジュール１１は、筒状ケース１２の内部にポリスルホン中空糸膜１３を２，３００本Ｕ字状に束ねて収納し、その端部を硬化性樹脂１４（封止剤）で封止固定（ポッティング）したものである。浄水器用カートリッジには上記に示す以外にベース３やストッパー４、Ｏリング１５，１６から構成される。

水道蛇口に設けられた浄水器用バルブを開くと水道水が原水受入口７から浄水器用カートリッジ１の内部に流入する。水道水は、まず浄水器用カートリッジの軸方向に流れ、１次フィルター５を通過後、活性炭層２０に入り、最上流側の鉛吸着剤添着活性炭２１で鉛などの重金属類が吸着除去される。次いで銀添着活性炭と銀無し活性炭の混合物２２、さらに最下流側の銀無し活性炭２３で安全性に問題のない範囲内で銀イオンが水中に溶出される。また、これら活性炭層で遊離残留塩素が長期間確実に分解される。活性炭層を経由した水は２次フィルター６を経て中空糸膜モジュールの中空糸膜により鉄サビや細菌などが除去され、浄水として浄水供給口８から給水栓（省略）に供給される。水栓から出る浄水を採水して、溶出する銀イオン濃度を原子吸光分析計により測定し、表１に示した。

［実施例１］
上述のカートリッジにおいて、最上流側の活性炭層に鉛吸着剤添着活性炭６０ｍｌを入れ、次いで銀添着活性炭２８０ｍｌと銀無し活性炭１４０ｍｌの混合品を入れ、最下流側に銀無し活性炭１４０ｍｌを入れた。浄水器を水道水蛇口に接続して４０℃、３Ｌ／分の通水量で通水し、通水量６Ｌから１５０Ｌまで約１５Ｌ毎に１００ｍｌ採水して溶出する銀濃度を原子吸光分析計により測定し、表１に結果を示した。銀イオン濃度は最大でも８２ｐｐｂとなり、基準値の１００ｐｐｂ以下とすることが出来た。

［実施例２］
実施例１と同様に、最上流側の活性炭層に鉛吸着剤添着活性炭７４ｍｌを入れ、次いで銀添着活性炭
３３２ｍｌと銀無し活性炭８４ｍｌの混合品を入れ、最下流側に銀無し活性炭１３０ｍｌを入れた。該浄水器を水道水蛇口に接続して４０℃、３Ｌ／分の通水量で通水し、通水量６Ｌから１５０Ｌまで約１５Ｌ毎に１００ｍｌ採水して溶出する銀濃度を原子吸光分析計により測定した。銀イオン濃度は最大でも７８ｐｐｂとなり、基準値の１００ｐｐｂ以下とすることが出来た。

［実施例３］
実施例１と同様に、最上流側の活性炭層に鉛吸着剤添着活性炭６０ｍｌを入れた。次いで銀添着活性炭２８０ｍｌを入れた後、銀無し活性炭２８０ｍｌを入れて、３種類の活性炭で構成した。
該浄水器を水道水蛇口に接続して４０℃、３Ｌ／分の通水量で通水し、通水量６Ｌから１５０Ｌまで約１５Ｌ毎に１００ｍｌ採水して溶出する銀濃度を原子吸光分析計により測定した。銀イオン濃度は最大でも７４ｐｐｂとなり、基準値の１００ｐｐｂ以下とすることが出来た。

［比較例１］
最上流側の活性炭層に鉛吸着剤添着活性炭６０ｍｌを入れ、次いで銀添着活性炭５６０ｍｌを入れた以外は実施例１と同様の条件で通水を行った。
その結果、銀イオン濃度は４５Ｌ通水時に１１３ｐｐｂ、１２０Ｌ通水時に最大１３３ｐｐｂまで上昇し、基準値の１００ｐｐｂを上回る結果となった。

［比較例２］
最上流側の活性炭層に銀添着活性炭５６０ｍｌを入れ、次いで鉛吸着剤添着活性炭６０ｍｌを入れた以外は実施例１と同様の条件で通水を行った。
その結果、銀イオン濃度は９０Ｌ通水時に最大１２２ｐｐｂまで上昇し、基準値の１００ｐｐｂを上回る結果となった。

本発明の好ましい一態様である、活性炭層の外周部にポリスルホン中空糸膜束を配置した浄水器の平面図であり、３層構造の活性炭の配置順序を示している。

符号の説明

１ カートリッジ
２ ハウジング
３ ベース（底部）
４ ストッパー（支持部材）
５ １次フィルター
６ ２次フィルター
７ 原水受入口
８ 浄水供給口
１１ 筒状ケース
１２ ポリスルホン中空糸膜モジュール
１３ ポリスルホン中空糸膜
１４ 硬化性樹脂
１５ Ｏリング
１６ Ｏリング
２０ 活性炭層
２１ 鉛吸着剤添着活性炭
２２ 銀添着活性炭＋銀無し活性炭の混合物
２３ 銀無し活性炭

Claims (12)

1. 中空糸膜束および少なくとも２種以上の吸着剤を含有し、吸着剤を含む層を少なくとも３層有してなる浄水器であって、前記吸着剤を含む層として、最上流側に重金属吸着能を有する吸着剤からなる重金属吸着層、最下流側に抗菌剤吸着能を有する吸着剤からなる抗菌剤吸着層、および前記重金属吸着層と前記抗菌剤吸着層の間に抗菌能を有する吸着剤を少なくとも１種含有してなる抗菌層を配置したことを特徴とする浄水器。
2. 重金属の吸着能を有する吸着剤の吸着対象である重金属が鉛、銅、亜鉛の少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の浄水器。
3. 抗菌能を有する吸着剤が銀添着剤であることを特徴とする請求項１記載の浄水器。
4. 銀添着剤がハロゲン化銀、硝酸銀、硫酸銀、硫化銀、リン酸銀、銀ゼオライトの少なくとも1種を含む吸着剤であることを特徴とする請求項３に記載の浄水器。
5. 重金属吸着層を形成する吸着剤、抗菌剤吸着層を形成する吸着剤、および抗菌層を形成する吸着剤のいずれかが活性炭であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の浄水器。
6. 銀添着剤が銀添着活性炭であることを特徴とする請求項４に記載の浄水器。
7. 前記銀添着活性炭の体積比率が浄水器に含まれる活性炭全体量の６０％以下であることを特徴とする請求項６に記載の浄水器。
8. 重金属吸着層を形成する吸着剤が、鉛吸着剤添着活性炭であることを特徴とする請求項５に記載の浄水器。
9. 重金属吸着層を形成する吸着剤、抗菌剤吸着層を形成する吸着剤、抗菌層を形成する吸着剤の体積比率がそれぞれ８〜１２％、５５〜３０％、３７〜５８％であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の浄水器。
10. 抗菌層は銀添着活性炭（Ｃ）と銀無し活性炭（Ｄ）を含有し、その体積比率Ｃ／Ｄが６０／４０〜８５／１５％であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の浄水器。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の浄水器と、浄水ノズルと、給水栓とを備えている浄水システム。
12. 請求項１〜１０のいずれかに記載の浄水器を用いて浄水することを特徴とする浄水方法。

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