JP2924667B2 - 水浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流水及び水槽水の微生
物、有機物、無機物等の懸濁物を除去する機能を付与し
た家庭用または業務用の水浄化装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の水浄化装置は図６に示す様な微生
物の働きを利用して浄化を行う構成のものと、図７に示
すような微生物の働きを利用せず化学的に浄化する構成
のものがあった。

【０００３】微生物の働きを利用して風呂水の浄化を行
う構成の水浄化装置では、図６に示すように、水槽１
と、水槽１内の水を循環させる循環ポンプ２と、濾過手
段３と、加熱手段４と、殺菌装置５と三方弁６、７、
８、と二方弁９、１０が循環流路に配置された構成とな
っている。濾過手段３の内部には微生物の担体となる濾
材１１を備えている。水槽１内の水は循環ポンプ２によ
って三方弁６を通過し、循環ポンプ２に入り、三方弁７
を通って濾過手段３に送り込まれる。濾過手段３内で
は、表面に微生物が繁殖した濾材１１によって、懸濁物
質を除去及び水中の有機物分解が行われる。その後、殺
菌手段５で殺菌され、加熱手段４で水の保温が行われ、
二方弁９を通って水槽１に戻るというものであった（例
えば、特開平５−２９３４８５号公報）。

【０００４】また、微生物の働きを利用せず化学的に浄
化する構成の水浄化装置では、図７に示すように、水槽
１２と、水槽１２内の水を循環させる循環ポンプ１３
と、内部に濾材１４と濾材支持板１５を備えた濾過手段
１６と、オゾン発生装置１７と三方弁１８、１９、二方
弁２０からなる構成で、水槽１２内の水は循環ポンプ１
３によって、三方弁１８を通過し、濾過手段１６に送り
込まれ、オゾン発生装置１７から発生したオゾンによっ
て殺菌及び有機物の分解が行われ、湯垢等の大きい懸濁
物は濾材１４で除去される。その後、三方弁１９を通過
して、水槽１２に戻るというものであった（例えば、実
開昭６３ー１３６７１４号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では下記の課題があった。

【０００６】（１）微生物の働きにより水中の懸濁物質
の除去を行う構成では、十分な浄化能力が得れるまでに
時間がかかる。

【０００７】（２）微生物の働きにより水中の懸濁物質
の除去を行う構成では、微生物を死滅させず、かつ微生
物の活性を一定に保つために保温が必要である。

【０００８】（３）微生物の働きにより水中の懸濁物質
の除去を行う構成では、一旦濾材を洗浄すると、再度懸
濁物質の除去性能、有機物質の分解活性が得られるまで
に、時間がかかる。

【０００９】（４）微生物の働きにより水中の懸濁物質
の除去を行う構成では、入浴者が抗生物質を飲用してい
る場合、微生物が死滅し、十分な懸濁物質の除去性能が
得られないという問題があった。

【００１０】これらの課題を解決するものとして、微生
物の働きを利用せず、物理的、化学的な働きで懸濁物質
とを分解するという構成のものが従来例に示す通りあっ
たが、これには以下の様な課題があった。

【００１１】（１）濾過手段内の濾材部分の開孔径より
も大きな懸濁物質は除去できるが、開孔径よりも小さな
懸濁物質は濾過できない。

【００１２】そこで本発明は上記課題を解決するもの
で、濾材の開孔径よりも小さい懸濁物質を除去でき、迅
速かつ安定した濾過性能を有する水浄化装置を提供する
ことを目的とした。

【００１３】また、本発明は、水温の変動に影響を受け
ず、安定した濾過性能を有する水浄化装置を提供するこ
とを目的とした。

【００１４】また、本発明は、水質の変動に影響を受け
ず、安定した濾過性能を有する水浄化装置を提供するこ
とを目的とした。

【００１５】さらに、本発明は、浄化性能がきわめて高
い水浄化装置を提供することを目的とした。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記第１の目的
を達成するため、水の流路に設けられ、水中の懸濁物質
の凝集を行う凝集手段と、前記凝集手段の下流方向に設
けられ、水中の懸濁物質を濾過除去する濾過手段を備
え、前記凝集手段は、少なくとも一方がアルミニウムか
らなっていて電気分解により電極間の水中にアルミニウ
ムイオンを溶出し、水酸化アルミニウムを生成する少な
くとも一対の電極を備え、前記濾過手段は、内部に濾材
を備え、前記濾材上にケーク層を形成する構成としたも
のである。

【００１７】

【作用】本発明は上記構成により以下の作用を得ること
ができる。

【００１８】まず本発明は、電気分解により水中にアル
ミニウムイオンが溶出し、水酸化アルミニウムを生成す
る。この水酸化アルミニウムは水中の懸濁物質と反対の
電荷に帯電しており、水中の懸濁物質同士を架橋するこ
とによって懸濁物質の粒径を大きくする。すなわち、凝
集により粒径の小さな懸濁物質同士を吸着させ粒径の大
きい懸濁物質に変える。そして凝集手段を通過した水が
濾材の表面に流れ込んでその表面にケーク層を形成す
る。したがってこれらの作用によって、濾材の開孔径よ
り小さな懸濁物質を迅速に除去可能となる。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。

【００２０】以下、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００２１】図１において、２１は浴槽で、浴槽２１内
の水を循環ポンプ２２で循環させる。２３はｐＨ調節手
段で、２４は凝集装置でアルミニウムイオンが溶出す
る。水中の懸濁物質を凝集する。２５は濾過手段で浴槽
１の内部の水を濾過し、水中の懸濁物質を除去する。こ
の濾過手段２５の内部には濾材２６と濾材２６を支持す
る濾材支持板２７が備えられている。２８は殺菌手段の
紫外線ランプである。２９は加熱手段の電気ヒーター
で、３０は流路、３１は水の流れを示す矢印である。

【００２２】第１の発明に対応する動作を説明すると、
電気ヒーター２９によって一定の温度に保たれた浴槽２
１内の水は循環ポンプ２２によって流路３０に送り込ま
れ、ｐＨ調節手段２３を通過し、その後、凝集手段２４
に送り込まれる。凝集手段２４でアルミニウムイオンが
加えられ、水酸化アルミニウムが生成する。水酸化アル
ミニウムは正に帯電しており、水の中の細菌、湯垢等の
負に帯電した懸濁物質と電気的に吸着が起こり、懸濁物
質の粒径が大きくなる。温度が電気ヒーターによって常
時３８度に保たれているので、温度が低下することによ
って、水中に溶かし込んだアルミニウムイオンが水中の
硫酸イオン等と反応して硫酸アルミニウムとして析出す
ることがない。また、冬季などに水温が下がり、水酸化
アルミニウムの生成速度が遅くなるということもない。

【００２３】このように、粒径の大きくなった懸濁物質
を含んだ水が濾過手段２５に入り、濾材２６によって濾
過される。濾過手段２５で濾過された水は紫外線ランプ
によって水中の細菌、黴等の微生物の殺菌が行われ、再
度浴槽２１内に戻る。

【００２４】なお、温度を一定範囲内に保つにあたって
は、浴槽水中に溶解しているアルミニウムが結晶になっ
て析出しない範囲、つまり４℃以上１００℃以下である
必要があり、生成した水酸化アルミニウムと水中の懸濁
物質が反応してできた凝集塊が崩壊しない範囲、つまり
８０℃以下である必要があるので、温度範囲を４℃〜８
０℃がよい。その中でも風呂水の浄化に用いるには３５
℃〜４２℃の範囲がよい。

【００２５】次に第２の発明に対応した動作を説明する
と、循環ポンプ２２によって浴槽２１内の水は流路３０
に送り込まれ、ｐＨ調節手段を通って凝集手段２４に入
る。凝集手段２４によって、水中の懸濁物質は凝集され
て、粒径が大きくなる。その後、浴槽内の水は濾過装置
２５で濾材２６部分の開孔径以上の懸濁物質が除去され
る。濾過手段２５で除去できなかった懸濁物質は、殺菌
手段２８、加熱手段２９を通過して、再度浴槽２１に戻
る。浴槽２１に戻った水は、再度循環ポンプ２２によっ
て流路におくりこまれ、凝集手段で再度凝集され、濾過
手段２５で濾過される。この課程によって、浴槽２１内
の水が凝集・濾過を繰り返し懸濁物質を除去する。

【００２６】なお、特有の効果として、（１）循環流路
に凝集手段を備え、濾過手段で濾過しているので、懸濁
物を沈澱させなくてもよい。よって、沈澱層を必要とし
ない。（２）浴槽を凝集させる場所に使うことができ
る。

【００２７】次に第３の発明に対応する動作を説明する
と、凝集手段としてアルミニウムイオンを溶出する構成
の場合、浴槽２１内の水の水素イオン濃度（ｐＨ）がア
ルカリ側、酸性側のどちらかに傾くと、凝集効果を持つ
水酸化アルミニウムが生成しなくなり、十分な凝集効果
が得られなくなる。そこで、ｐＨ調節手段２３によっ
て、浴槽内のｐＨを常に中性付近（ｐＨ６〜８）に保つ
ことで、つねに一定の水酸化アルミニウムが生成でき、
一定の凝集効果が得られる。

【００２８】なお、ｐＨ調節手段としては、ソーダ類、
石灰石、石灰類、酸、などを添加してもよい。

【００２９】次に、第４の発明に対応した動作を説明す
ると、循環してきた浴槽２１内の水に凝集手段２４から
アルミニウムを溶出すると、水酸化アルミニウムが生成
し、水中の懸濁物質を凝集し、そのすぐ後で濾過するこ
とができる。よって、濾過手段２５内の濾材２６の上に
ケーク層を早期に成長させることができる。

【００３０】次に、第５の発明に対応した第２の一実施
例を図２に基づいて説明する。図２において、３２は浴
槽で、浴槽３２内の水を循環ポンプ３３で循環させる。
３４はｐＨ調節手段で、３５は殺菌手段の紫外線ランプ
である。３６は濾過手段で、内部に濾材３７と濾材支持
板３８を備えている。３９は凝集手段で、４０は加熱手
段の電気ヒーターで、４１は流路で、４２は流れを示す
矢印である。

【００３１】動作を説明すると、濾過手段３６を通過し
た水は凝集手段３９に入る。凝集手段３９で、アルミニ
ウムイオンが水に溶出し、水酸化アルミニウムを生成す
る。その後、浴槽３２に戻る。浴槽３２内で水酸化アル
ミニウムと懸濁物質とが十分に反応し、懸濁物質の粒径
が大きくなった後、濾過手段３６に入り懸濁物質が除去
される。

【００３２】なお、浴槽３２内の水中の懸濁物質の量が
少ないときや、凝集しにくい懸濁物質が多い場合には特
に凝集効果を向上させることができる。

【００３３】なお、上記実施例では、浴槽内の水の中の
懸濁物質の凝集にアルミニウムイオンを溶出させる構成
としたが、例えば、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナト
リウム、アルミニウムみょうばん、ポリ塩化アルミニウ
ム及び金属アルミニウム等を用いてアルミニウムイオン
を溶出させる方法が考えられる。また、懸濁物質を凝集
できるものであれば、例えば、硫酸第一鉄、硫酸第二
鉄、塩化第二鉄、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、
炭酸カルシウム塩化コッパラス粘土、アルギン酸ソーダ
や、有機系の凝集剤、および超音波等を用いてもよい。

【００３４】次に第６の発明に対応した第３の実施例を
図面に基づいて説明する。図３において、凝集装置４３
はケーシング４４と、粒径の違うペレット状に成型した
硫酸アルミニウム４５と、ペレット状に成型した硫酸ア
ルミニウム４５の配管への流出を抑える金網４６からな
る。また、４７は水の流れである。

【００３５】上記構成で動作を説明すると、循環ポンプ
によって浴槽内の水が凝集装置４３に送り込まれる。そ
こで浴槽の水とペレット状に成型した硫酸アルミニウム
４５とが接触し、アルミニウムイオンを溶出し、水酸化
アルミニウムが生成し、懸濁物質が電気的に吸着し凝集
する。本実施例では、凝集装置４３に充填するペレット
状に成型した硫酸アルミニウム４５は粒径のことなるも
のを用いているので、水の抵抗が大きくなり、凝集手段
４３での水の滞留時間が多くなる。よって、効果的にア
ルミニウムイオンを溶出させることができる。また、必
要量のアルミニウムイオンを一度に溶出させた場合と異
なり、水酸化アルミニウムが急激に生成し、浴槽内の水
の濁度が急上昇し、入浴者に不快感を与えることはな
い。

【００３６】なお、本実施例では、ペレット状に成型し
た硫酸アルミニウムを用いたが、形状はペレット状でな
くともアルミニウムイオンを溶出できるものであればよ
い。

【００３７】次に第７の発明に対応した第４の実施例を
図面に基づいて説明する。図４において、凝集手段４８
はケーシング４９と、アルミニウム電極５０と、亜鉛電
極５１で構成されている。５０を陽極、５１を陰極とし
て直流電流を通電している。５２は水の流れである。

【００３８】上記構成で動作を説明すると、浴槽内の水
は、循環ポンプによって凝集手段４８に送り込まれる。
凝集手段４８に入った水に陽極のアルミニウム電極５０
からアルミニウムイオンが溶出し、水酸化アルミニウム
が生成する。その後、この水酸化アルミニウムと水中の
懸濁物質が電気的に吸着し、懸濁物質の粒径が大きくな
る。

【００３９】なお、浴槽水の浄化を本実施例の構成で行
うと、水に電解質を加えなくとも入浴によって供給され
るので、電気分解が容易にでき、容易に水酸化アルミニ
ウムを生成することができるという効果がある。

【００４０】また、本実施例では直流電流で行ったが、
両極の電極をアルミニウムにして交流電流でもよいし、
陰極にアルミニウム叉はその他の金属、導電体をもちい
てもよい。

【００４１】次に第８の発明に対応する第５の実施例を
図５を参照して説明する。図５において５３は浴槽で、
浴槽５３内の水を循環ポンプ５４で循環させる。５５は
凝集装置でアルミニウムイオンが溶出する。水中の懸濁
物質を凝集する。５６は濾過手段で浴槽１の内部の水を
濾過し、水中の懸濁物質を除去する。この濾過手段５６
の内部には濾材５７と濾材５７を支持する濾材支持板５
８が備えられている。５９は殺菌手段のオゾン発生装置
である。６０は加熱手段の電気ヒーターで、６１は浴槽
５３内の水の流路である。６２は水の流れを示す矢印で
ある。

【００４２】動作を説明すると、電気ヒーター６０によ
って一定の温度に保たれた浴槽５３内の水は循環ポンプ
５４によって凝集手段５５に送り込まれる。凝集手段５
５でアルミニウムイオンが加えられ、水酸化アルミニウ
ムが生成する。水酸化アルミニウムは正に帯電してお
り、水の中の細菌、湯垢等の負に帯電した懸濁物質と電
気的に吸着が起こり、懸濁物質の粒径が大きくなる。水
槽５３内の水はオゾン発生装置５９によって水中に溶解
されたオゾンの酸化力によって、細菌の細胞が破壊され
て死滅する。よって、懸濁物質の増加を抑制することが
できる。

【００４３】なお、殺菌手段にオゾン発生装置をもちい
ることにより、発生したオゾンにより、水中の有機物は
酸化され、懸濁物質の架橋機能が増加し、凝集効果を高
めるという効果が得られる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の水浄化装置
は以下のような効果を得ることができる。

【００４５】（１）凝集手段で凝集した懸濁物質を下流
の濾過手段により濾過することで、小さな懸濁物質も凝
集させて迅速に濾過除去できる。

【００４６】（２）濾材の上にケーク層を形成している
ので、濾材の開孔径より小さな懸濁物質をこのケーク層
でも捕捉除去することになり、このケーク層の捕捉効果
も加わって懸濁物質の除去が迅速に行える。

【００４７】（３）水温制御装置で水の温度を４℃以上
８℃以下に制御しているので、懸濁物質を凝集する水酸
化アルミニウムを常時必要な量供給することができる上
に水酸化アルミニウムの結晶化や生成速度の遅れまたは
懸濁物質の崩壊を防ぐことができ、懸濁物質の除去が安
定して行える。

【００４８】（４）ｐＨ調節手段により水のｐＨを一定
に保つことで、水質の変動に影響を受けず、安定した濾
過性能を有することができる。

【００４９】（５）殺菌手段を設けたことで、水中の細
菌を死滅させ、懸濁物質の増加を抑制することが可能と
なり浄化能力を極めて高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における水浄化装置の構
成図

【図２】本発明の第２の実施例における水浄化装置の構
成図

【図３】本発明の第３の実施例における水浄化装置の凝
集手段の構成図

【図４】本発明の第４の実施例における水浄化装置の凝
集手段の構成図

【図５】本発明の第５の実施例における水浄化装置の凝
集手段の構成図

【図６】従来の水浄化装置の構成図

【図７】従来の他の水浄化装置の構成図

【符号の説明】

２１ 浴槽 ２２ 循環ポンプ ２３ ｐＨ調節手段 ２４ 凝集手段 ２５ 濾過手段 ２９ 加熱手段 ３０ 流路 ３２ 浴槽 ３３ 循環ポンプ ３４ ｐＨ調節手段 ３６ 濾過手段 ３９ 凝集手段 ４０ 加熱手段 ４１ 流路 ４５ ペレット状に成型した硫酸アルミニウム ５０ アルミニウム電極 ４６ 濾過手段 ５５ 凝集手段 ５６ 濾過装置 ５９ オゾン発生装置 ６０ 電気ヒーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 1/465 Ｃ０２Ｆ 1/46 １０２ 1/52 (56)参考文献 特開 昭56−21684（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−269319（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−32462（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−191012（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−92104（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−71112（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−251158（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−308527（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−12124（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭33−5291（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C02F 1/00 - 9/00 B01D 21/01 B01D 35/027

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水の流路に設けられ、水中の懸濁物質の凝
   集を行う凝集手段と、前記凝集手段の下流方向に設けら
   れ、水中の懸濁物質を濾過除去する濾過手段を備え、前
   記凝集手段は、少なくとも一方がアルミニウムからなっ
   ていて電気分解により電極間の水中にアルミニウムイオ
   ンを溶出し、水酸化アルミニウムを生成する少なくとも
   一対の電極を備え、前記濾過手段は、内部に濾材を備
   え、前記濾材上にケーク層を形成する構成とした水浄化
   装置。
2. 【請求項２】水の温度を常に４℃以上８０℃以下になる
   ように制御する水温制御手段を備えた請求項１記載の水
   浄化装置。
3. 【請求項３】水の水素イオン濃度をｐＨ６から８に保つ
   ｐＨ調節手段を備えた請求項１記載の水浄化装置。
4. 【請求項４】水の殺菌を行う殺菌手段を備えた請求項１
   記載の水浄化装置。