JP2011161337A - 浄水器のフィルター洗浄システム - Google Patents

Abstract

【課題】 逆浸透膜フィルター内の濃縮水を確実かつ効果的に排出する浄水器のフィルター洗浄システムを提供する。
【解決手段】浄水器１には、逆浸透膜フィルター２１の濃縮水を廃棄水として排出するために排水口２８が設けられ、これに繋がる送水経路上に、流量を絞る定流量弁３６と排水用電磁弁３８とが並列に備えられる。水道水の導入部２から導入された水の圧力を測定する低圧センサー４から、所定の圧力値を超えたことを示す検知信号６を受けたコントローラー８は、制御信号１１により排水用電磁弁３８を開放させるよう制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、逆浸透膜フィルターを備えた浄水器のフィルター洗浄システムに関するものである。

最近では、水道水中に含まれる、環境ホルモン・フッ素・アルミニウム・農薬・発がん性物質・硝酸性窒素・アスベスト・ダイオキシン・トリハロメタン・重金属・細菌等の化学物質などの不純物を取り除くことのできる、逆浸透膜フィルターを利用した浄水器が多く使用されている。

そして、上記各種の不純物を採取できる逆浸透膜の細孔の目の大きさは多種存在するが、近頃では０．０００１μｍの大きさのものなどが利用されている。

この細孔は小さければ小さいほど、不純物の採取能力は高くなるが、これに反して、目詰まりが生じやすくなる。また、目詰まりを生じた状態で機器の運転を続けると通過する水量が減少するので、一定の造水量を維持するために、過度の圧力が加えられることもある。そうすると、低い圧力ならば通過しないような不純物が、高水圧によって無理に通過させられることになり、フィルターの損傷・劣化とともに浄水能力の低下を招くことになり兼ねない。

ここで、この目詰まりを生じやすい逆浸透膜を用いたフィルターの寿命をいかに長く維持するかが課題の一つとなっている。そして、このフィルターの寿命を長くするためには、逆浸透膜に対してできるだけ不純物濃度の低い水を通過させることが望ましい。

そこで、従来、この目詰まりの問題を解消するために、逆浸透膜の手前で滞留する濃縮水（逆浸透膜を通過できなかった不純物を多く含む水）の濃度に着目し、濃縮水の排出手段、すなわち、定期的に濃縮水を排出する浄水器のフィルター洗浄システムが様々考えられてきた。このような構成は、例えば、特許文献１に開示されている。

この従来の構成を、図５を用いて説明する。
図５（ａ）は、従来の浄水器の概略構成を示した図である。この浄水器１０２には、プリフィルター１０４、逆浸透膜フィルター１０６、ミネラルフィルター１０８、カーボンフィルター１１０が備えられている。

プリフィルター１０４は、送水管１１２を介して導入された水道水の、濁りの原因となる鉄さび、カビ等の比較的大きい不純物を除去する。そして、プリフィルター１０４による浄化後の水は、送水管１１４により逆浸透膜フィルター１０６内へ運ばれる。

逆浸透膜フィルター１０６は、粉塵、細菌類、寄生虫、農薬、放射能汚染物質、ダイオキシン・トリハロメタン・クロロ酢酸、細胞等の捕集及び除去に用いられる。逆浸透膜フィルター１０６内へ導入された水は、逆浸透膜１１６を通過した後、送水管１１８を介して次のミネラルフィルター１０８へ送られる経路と、逆浸透膜１１６を通過せずに、排水口１２６から排水管１２０を介して排出される経路とに分かれる。

また、ミネラルフィルター１０８は、逆浸透膜フィルター１０６により、他の不純物と供にミネラル分まで除去されてしまった水道水に対して、電磁波を照射し、且つイオン化した金属を供給することにより、ミネラル分を補う目的で設けられている。

そして、カーボンフィルター１１０は、上記各種のフィルターで除去しきれなかった悪臭を取り除くために用いられる。

ここでは、主として、本願との比較となる逆浸透膜フィルター１０６について説明を行う。この逆浸透膜フィルター１０６には、原水（浄化前の水）を導入する原水口１２２と、逆浸透膜１１６を通過して浄化された浄化水を送り出す浄水口１２４と、逆浸透膜１１６を通過する前に停留し、ろ過により採取された不純物を多く含む水、いわゆる濃縮水を排出する排出口１２６とを備えている。

逆浸透膜１１６は、上述の通り、非常に小さい細孔を有しているため、不純物による目詰まりが生じやすい。したがって、濃縮水の不純物濃度の高い状態、即ち、排水口を絞った状態で長時間使用することをできる限り避け、定期的に高濃度の濃縮水を排出し、一定値以下の濃度を保つことがフィルターの寿命を延ばすために必要である。

また、逆浸透膜フィルターでは、目詰まり対策以外に、圧力調節の設定によってもその寿命が左右される。逆浸透膜１１６にかかる圧力を上げると、生産される浄化水の量は増えるが、あまりに圧力を上げ過ぎると消耗が激しくなり、寿命が短くなってしまう。そして、原水を供給する水道管内の水圧は設置環境により様々である。

したがって、濃縮水が停留する逆浸透膜１１６の手前側の水圧を調節するために、環境に合わせて適度に絞り量を調節し、排水を行う構成（定流量弁）が必要になる。

図５（ａ）に示した従来例では、ダイバータ１２７がこの役割を果たす。このダイバータ１２７の詳細を図５（ｂ）に示す。

図５（ｂ）に示すように、排水管１２０を通じて送り出された濃縮水の排出量は、横孔１２８および縦孔１３０を略Ｔ字状に繋いだ貫通孔１３２が内部に形成された操作部１３４の回転位置により調節される。この構成では、横孔１２８と排水管１２０との各々の軸方向が一致する回転位置（全開位置）にて最大の排出が行われる。この状態から回転位置を変えることにより適宜絞り状態を変化させることができる。

特開平１１−５７７０６号公報

しかしながら、上記従来の構成では、濃縮水を排出するための排水経路と、濃縮水の排出量を調節するための流量調節経路（定流量弁）とが一つの経路で兼用されている。このため、高濃度の濃縮水を洗浄目的で排出する場合、絞り調節された操作部１３４の回転位置を一旦全開位置にまで変化させ、排出が完了した後に元の絞り調節位置に戻さなくてはならず、切換え操作が面倒である。

また、不純物を含んだ濃縮水の排出操作は通常使用時の操作と独立しているので、通常使用をする中で、特別に、ユーザー側でメンテナンスの重要性を認識し、機器の状態を常に把握しておかなければならず、ユーザーの管理負担が大きい。

すなわち、視認が困難な逆浸透膜の状態を常に良好に保つためには、排出される濃縮水の状態を監視し、排水操作の実施頻度等を管理するなどして、ユーザーが特別の注意を払う必要がある。そして、このように、機器の使用に当たって、メンテナンスに関する重要な部分をユーザーの管理に頼る構成の下では、確実性を期待することは困難であり、常に逆浸透膜に対して最適な状態が維持されているとは言い難く、逆浸透膜フィルターの寿命を縮めている場合も考えられる。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、逆浸透膜フィルター内の濃縮水を確実かつ効果的に排出する浄水器のフィルター洗浄システムを提供するものである。

本発明は上記目的を達成するため、逆浸透膜により水道水等の原水の不純物を採取し、この採取した不純物を排出する排出口を有する逆浸透膜フィルターを備えた浄水器のフィルター洗浄システムであって、排出口の下流に配置され、不純物を含んだ排出水の流量を調節する定流量弁と、定流量弁と並列に配置され、開放信号を受けて流路を開放する電磁弁と、を備えるとともに、逆浸透膜フィルターの上流側の水圧を検知する圧力センサーと、圧力センサーが所定値以上の圧力を検知したときに発する圧力検知信号を受けて、電磁弁を開放させる開放信号を電磁弁に送信するコントローラーとを備えたことを特徴とする。

この構成によると、流量調節装置により調節された流量の設定を保持したまま、濃縮水の排出が行われる。

これにより、濃縮水の排出に伴って流量を再設定する必要がなくなる。
また、この構成によると、水道水が流入し、所定圧力を超えたとき、確実に濃縮水の排出が行われる。

これにより、ユーザーが濃縮水の汚れ具合（濃度）を監視することを要せず、水道水が流入し逆浸透膜フィルターの上流側の水圧が所定値以上になるだけで、濃縮水を排出することができる。

また本発明の浄水器のフィルター洗浄システムは、圧力センサーの下流側に、原水の導入を遮断する電磁弁を備えるとともに、逆浸透膜フィルターの浄化水を産出する生産口の下流側に、ミネラル添加フィルターが備えられ、圧力センサーと電磁弁との間に第１のストレーナーを備えるとともに、ミネラル添加フィルターの下流側に第２のストレーナーを備えたことを特徴とする。

この構成によると、原水導入後、電磁弁に送水される前に、第１のストレーナーによって原水中の不純物が取り除かれる。また、逆浸透膜フィルターの下流側に設けられたミネラル添加フィルターを通過した水に含まれる不純物（活性炭成分）は、第２のストレーナーにより除去される。

本発明の浄水器のフィルター洗浄システムは、水道水が流入し、所定値以上の水圧が加わったとき、不純物を含んだ排出水の流量を調節する定流量弁とは独立に、洗浄のための排出用の電磁弁が働くので、定流量弁による造水量の設定を変えることなく逆浸透膜フィルターの濃縮水が自動的に排出される、ユーザーの管理負担を軽減できるとともに、逆浸透膜の短寿命化を防止することが可能となる。

本発明の実施の形態にかかる浄水器のフィルター洗浄システムの一例を示す概略構成図である。 本発明の一実施例を示す浄水器の斜視図である。 図２の浄水器の筺体を分解した様子を示した図である。 本発明の別の実施例を示す浄水器の斜視図である。 従来の浄水器の概略構成を示した図である。

次に本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明による浄水器のフィルター洗浄システムの一例を示す概略構成図である。まず、水の流れに沿って全体の構成について説明し、続いて、逆浸透膜フィルターの周辺について詳細に説明する。

図１に示すように、水道水の導入部２付近に低圧センサー４が備えられている。ここで、各構成要素間の実線は、通水の経路を示し、点線は電気信号の経路を示している。上記低圧センサー４において０．０５ＭＰａ（所定値）以上の圧力を検知したとき、この検知結果を示す検知信号６がコントローラー８へ送信される。

この低圧センサー４の下流側には、ストレーナー５（第１のストレーナー）と電磁弁１０とが直列接続されている。水道水中には、配管工事等が原因で小石や砂が混入することがあり、また、古い水道管の内壁から剥がれ落ちた鉄さび片が浮遊していることもある。このため、本実施の形態における浄水器１では、電磁弁１０の上流側にストレーナー５が設けられている。これにより、電磁弁１０における小石等の噛み込みを防止することができ、電磁弁１０の正常動作、延いては浄水器１の長寿命化を実現することが可能となる。

この電磁弁１０は、後述する貯水タンク１２内の貯水量が増加し、水圧が所定値以上に達したとき、コントローラー８の制御により閉状態となる。なお、貯水タンク１２内の水圧の検出については、後述する高圧センサー３２の説明の際にも触れる。

そして電磁弁１０の下流側にはプレカーボンフィルター１６が備えられている。このフィルターは、粒状の特殊な高純度活性炭フィルター（活性炭ろ過）であり、カビ等によるにおい・カルキ・残留塩素・トリハロメタン・フェノール類などの化学物質を除去し、化学物質によって逆浸透膜が損傷を受けるのを防止する。

このプレカーボンフィルター１６の下流側には、セディメントフィルター１８が備えられている。このセディメントフィルター１８は、特殊な繊維系フィルター（微粒子ろ過）であり、濁り・鉄さび・ほこり・バクテリア等の不純物をろ過することができる。

さらに、上記セディメントフィルター１８の下流側には、ブースターポンプ２０が備えられている。このブースターポンプ２０は、コントローラー８により制御されており、浄水器１の造水量を増やす為に、後述する逆浸透膜フィルター２１に高い水圧を掛ける必要があるので設けられている。

ブースターポンプ２０の下流側には、逆浸透膜フィルター２１が備えられている。ブースターポンプ２０から延びる送水管２２は、逆浸透膜フィルター２１の原水口２４に繋がる。そして、逆浸透膜フィルター２１の下流側には、浄化水を産出する生産口２６と、濃縮水を排出する排水口２８とが設けられている。

この生産口２６から産出された浄化水を送る送水管は２つの経路に分岐するが、そのうち一方は、逆止弁３０、高圧センサー３２及びチーズ３４を介して貯水タンク１２に繋がる。

そして、この高圧センサー３２は、上にも簡単に述べたが、貯水タンク１２が満水になったことを検知するために備えられているものである。この高圧センサー３２の上流に設けられた逆止弁３０は、貯水タンク１２から上流（逆浸透膜フィルター２１）側への逆流を防ぎ、貯水タンク１２内の圧力を精確に検知するために設けられている。

ここで、この満水検知について具体的な動作について説明を行う。
まず、貯水タンク１２内の水圧が約０．３ＭＰａに達したことを示す高圧検知信号３１が高圧センサー３２から上記コントローラー８に送られる。そして、この高圧検知信号３１を受けたコントローラー８が電磁弁１０を閉状態にするための閉信号３３を電磁弁１０に送信する。これにより、貯水タンク１２が満水になった時、浄水器１は自動的に停止状態になる。

そして、上記分岐する経路のうちもう一方の経路は、チーズ３４において上記経路と分岐し、ミネラル添加フィルター３５、ストレーナー３７を経て浄水蛇口１４へと繋がる。

このような構成により、貯水タンク１２が満水ではなく、浄水蛇口１４が閉まっているときには、貯水タンク１２へ浄化水が貯留される。また、貯水タンク１２に浄化水がないときには、貯水タンク１２を介することなく直接、高圧センサー３２、チーズ３４、ミネラル添加フィルター３５及びストレーナー３７を通じて給水することができる。そして、貯水タンク１２に水が蓄えられているときには、貯水タンク１２からチーズ３４、ミネラル添加フィルター３５、及びストレーナー３７を介して給水を行うことができる。

なお、ミネラル添加フィルター３５と浄水蛇口１４との間に設けられたストレーナー３７は、活性炭成分を除去するために設けられている。上記ミネラル添加フィルター３５は、逆浸透膜フィルター２１で除去できなかった硝酸性窒素を吸着・除去し、イオン化されたミネラルを浄化水に添加し、特殊活性炭でにおいを除去するものである。しかし、一定期間使用した時に、稀に上記ミネラル添加フィルター３５を通過した活性炭成分（人体には無害）が紛れ込む可能性があり、ストレーナー３７（第２のストレーナー）は、このような活性炭成分を除去するものである。

つぎに、逆浸透膜フィルターを中心に、詳細な説明を行う。
本実施の形態における浄水器１には、逆浸透膜フィルター２１の濃縮水の排水口２８側に、定流量弁３６と排水用電磁弁３８とが備えられている。このうち、排水用電磁弁３８は、上述の電磁弁１０と同様にコントローラー８により、自動開閉制御が行われる。

具体的には、電源投入により水道から水が導入された際、低圧センサー４からコントローラー８へ送られる圧力値が０．０５ＭＰａを超えたとき、排水用電磁弁３８が開放するようにコントローラー８から制御信号１１が送られる。そして、この制御信号１１を受けた排水用電磁弁３８は、約３０秒間（所定時間）開放した後閉じられる。このように、電源投入後の初期動作時に、自動的に濃縮水が放出され、高濃度の濃縮水が停留した状態で逆浸透膜が使用されることを防止することができる。したがって、電源投入の都度、濃縮水の濃度は低下するので、逆浸透膜の目詰まりを遅らせて逆浸透膜フィルターの寿命を延ばすことができる。また、この濃縮水の排出は、電源投入の操作のみで、内部のコントローラー８により自動制御されるので、ユーザーに管理負担を強いることなく且つ確実に実行することができる。

以下では、実際の使用例について図を用いて説明する。

図２は、本発明の一実施例を示す斜視図である。
本実施例では、図２（ａ）に示すように、コントローラー窓４０が上面に形成されている。このため、コントローラー８の表示部４１の状態が上方から確認し易い。

また、図２（ｂ）に示すように、水道水（原水）を導入する送水口４２、浄化水（生産水）を取り出す浄水蛇口１４に繋がる送水口４４、外部の貯水タンク１２と接続される送水口４６及び、濃縮水を排出する送水口４８（ドレン又は排水口）が、背面上方に一列に配置されている。

そして、電源コード５０を取り出す電源コード取出口５２が側面上方に設けられている。

図３は、この浄水器１の筺体を分解した様子を示した図である。
本実施例の筺体５４は、図３に示すように、前方部５６と後方部５８の２つの部材により構成されている。そして、後方部５８の側面には、電源コード取出口５２とビス固定部６０が設けられており、これらに対応する前方部５６の両側面にはそれぞれ電気コード用切り欠き６２とビス用切り欠き６４とが形成されている。そして、この分解図で分かるように、各種フィルターを始めとする全ての内蔵部品が、筺体５４の後方部５８内に収納されている。なお、ここでは、送水管、配線等の細かい部品の記載を省略している。これにより、内部のメンテナンスを行う際、両側面のビス６６を完全に取り外すことなく、図３（ｂ）に示すように、筐体５４の前方部５６と後方部５８とがスライドできる程度に緩めるだけで、前方部５６を取り外すことができる。しかも、電源コード５０も、電源コード取出口５２を通して外部に取出されているので、図３に示すように分解した場合であっても同じ状態で固定されており、メンテナンスの作業を妨げることがない。また、元の通り前方部５６を後方部５８へ合わせることも容易になる。

この実施例１に示したタイプの浄水器は、コントローラー窓４０が上面に配置されているので、下方設置に適しているため、主に、家庭のシンク下などに設置される。

また、電源コード取出口５２が左右の側面の何れの側にも設けられているので、設置環境に応じてコードを左右の何れからも選択的に取り出すことができ、設置の自由度は高い。

なお、本実施例１において図３に示すような筐体５４（前方部５６、後方部５８）により構成された浄水器の場合には、内部の送水管に漏れが生じた場合、漏れた水が下方に溜まってしまう。そこで、上記実施の形態において図１に示したように、ＡＣアダプターに繋がるリレー７にフロートセンサー９を電気的に接続しておくのが望ましい。これにより、筐体の下部に水溜まりが生じた場合であっても、フロートセンサー９の浮き上がりにより、内部の水漏れを検知することができる。本実施例１では、図３に、このフロートセンサーは図示していないが、フロートセンサーの浮き上がりにより水漏れを検知した際、このフロートセンサーと電気的に接続されたリレーに信号が送られ、ＡＣアダプターからの電源供給が断たれるように構成されている。これにより、万が一、内部に水漏れ等が生じた場合であっても、危険な状態で動作を続けることを防止することができる。

図４は、本発明の別の実施例を示す斜視図である。
本実施例では、図４（ａ）に示すように、コントローラー窓７０が前面に形成されている。また、図４（ｂ）に示すように、濃縮水を排出する送水口７２（ドレン又は排水口）、外部の貯水タンク１２と接続される送水口７４、浄化水（生産水）を取り出す浄水蛇口１４に繋がる送水口７６及び、水道水（原水）を導入する送水口７８が右側面上方に一列に配置されている。

そして、電源コード５０を取り出す電源コード取出口５２が左側面の上方に設けられている。本実施例では、筐体６８を分解した様子については図示しないが、図３に示した実施例１の浄水器と同様に、本実施例の浄水器は、側面に配置されたビス６６を完全に取り外すことなく、緩めるだけで筐体６８の前方部６７を取り外すことができ、メンテナンスを容易に行うことができる。ただし、送水口７２〜７８が側面に配置されているために、送水口用切り欠き８０が右側面上方に形成されている点で、実施例１の浄水器とは異なる。

尚、上記実施例１においてコントローラー窓４０を上面左前方寄りに設けた例を図２に示したが、これに限らず、上面であれば、右前方寄りに設けてもよい。

１…浄水器
４…低圧センサー（圧力センサー）
６…検知信号（圧力検知信号）
８…コントローラー
１１…制御信号（開放信号）
２１…逆浸透膜フィルター
２８…排水口（排出口）
３６…定流量弁
３８…排水用電磁弁

Claims (2)

1. 逆浸透膜により水道水等の原水の不純物を採取し、この採取した不純物を排出する排出口を有する逆浸透膜フィルターを備えた浄水器のフィルター洗浄システムであって、
   排出口の下流に配置され、不純物を含んだ濃縮水の流量を調節する定流量弁と、
   定流量弁と並列に配置され、開放信号を受けて流路を開放する電磁弁と、
   を備えるとともに、
   前記逆浸透膜フィルターの上流側の水圧を検知する圧力センサーと、
   前記圧力センサーが所定値以上の圧力を検知したときに発する圧力検知信号を受けて、前記電磁弁を開放させる前記開放信号を前記電磁弁に送信するコントローラーとを備えた
   ことを特徴とする浄水器のフィルター洗浄システム。
2. 前記圧力センサーの下流側に、原水の導入を遮断する電磁弁を備えるとともに、前記逆浸透膜フィルターの浄化水を産出する生産口の下流側に、ミネラル添加フィルターが備えられ、
   前記圧力センサーと前記電磁弁との間に第１のストレーナーを備えるとともに、
   前記ミネラル添加フィルターの下流側に第２のストレーナーを備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の浄水器のフィルター洗浄システム。