JP3237011B2 - 家庭用浄水器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、飲料水を紫外線照射お
よびオゾン処理する家庭用浄水器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、飲料水を紫外線照射およびオゾン
処理して浄化する浄水器については多数の特許出願がな
されている。例えば「水処理装置」（特開昭６１−８２
８８９号）の発明は、紫外線光源上部のノズルからオゾ
ンと水との混合水を噴出するようにして殺菌効果を奏し
める技術を提案している。また「水処理装置」（特開昭
６２−２０１６８８号）の発明は、紫外線殺菌装置とオ
ゾン攪拌装置との間に遮蔽体を設けて、紫外線によるオ
ゾンの光分解を防止するようにしている。さらに「水処
理方法」（特開昭５３−２７２６４号）の発明は、水と
オゾン含有ガスを複数の紫外線照射装置で照射する技術
を開示している。

【０００３】これらの技術は、水とオゾンとの混合を充
分にし、紫外線による殺菌効果を高めるための工夫がな
されているが、これだけでは飲料水用の浄水器として充
分とはいえない。即ち、単結合を有する有機物はオゾン
難分解性であることが知られている他、通常、飲料水中
の有機物が完全に分解されるためには大量のオゾンが必
要であるが、これらの技術ではその充分な供給は容易で
なく、従って未分解の有機物が残存する可能性がある。
また仮に大量のオゾン供給が可能であるとしても、それ
が安全な酸素に分解し切れずにそのまま飲料水に溶存す
るか、あるいは紫外線により酸素ラジカル、ヒドロキシ
ルラジカル、過酸化水素ラジカルへと分解したものが少
量なりとも溶存して、発癌性など人体に有害な作用を及
ぼす恐れがある。

【０００４】このような場合、残存有機物を濾去し、且
つ溶存しているオゾンや酸素等のラジカル類を消失させ
なければ飲料水としての使用には不適当である。飲料水
をオゾン処理および紫外線照射すると共に濾過処理する
発明として「浄水および滅菌水製造装置」（特開平４−
２９３５８９号）がある。この技術は、オゾン処理した
水を吸着槽で吸着除去した後、紫外線照射するプロセス
のものであるが、この場合水の吸着処理の時間的経過に
伴ってオゾンを消失できても、紫外線照射後に濾過処理
をしないので殺菌された微生物体が残存してしまう欠点
がある。また、同様の発明で「水処理方法およびその水
処理装置」（特公平７−２０５９７号）および「純水又
は超純水の精製方法及び装置」（特公平８−１８０４０
号）の技術がある。前者の技術はオゾン処理、紫外線照
射の後、精密フィルターおよびイオン交換樹脂処理し
て、また後者はオゾン処理、紫外線照射の後、イオン交
換樹脂処理および限外ろ過処理するのであるが、いずれ
の技術も逆浸透膜を用いて超純水を得る工程を入れてい
る。しかしながら、このように逆浸透膜を用いるような
濾過を行うと、人体に好ましいミネラル分まで除去して
しまうので却って飲料水としては不適当である。

【０００５】これに対して飲料水をオゾン処理および紫
外線照射すると共に鉱石層に通してミネラル分を補給す
る発明がある。「水処理装置」（特公平１−１２５５６
号）の技術は、飲料水に対してオゾン処理および紫外線
照射を同時に行って、脱臭、有機化合物の酸化分解およ
び殺菌を行った後、鉱石層に通してミネラル分を補給す
る。また、「水処理装置」（特公平４−３２７９号）の
技術は、水の脱臭、殺菌を充分にすべく紫外線照射を長
短２種の波長で行った後、鉱石層を通過させる方法を開
示している。これらの技術は、排気を濾過する活性炭フ
ィルターを備えてはいるが、水の濾過装置を配していな
いので有機化合物の酸化分解物および殺菌された微生物
の残滓（死菌）がそのまま飲料に供される不利点があ
る。同様に前記「浄水及び滅菌水製造装置」（特開平４
−２９３５８９号）の技術は、オゾン処理、ミネラル溶
出した後、活性炭等の吸着層で濾過し、その後紫外線照
射を行った水を供給するが、前述したように紫外線殺菌
後の濾過工程はないので問題は解決されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、充分に殺
菌され、不純物を含まず、しかもミネラル分の豊富な飲
料水を得るための浄水器につき永年研究を重ねてきた
が、これにはオゾンおよび紫外線処理の時間を充分にす
るとともに、これらの処理の前後に飲料水を粗目の濾過
膜および微細な目の濾過膜で濾過し、その間に鉱石砕片
の層を通過させてミネラルを補給するようにすればよい
ことに想到し本発明を完成させた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、粗目の濾
過膜を収容してなる粗濾過タンク１、該粗濾過タンク１
に三方弁６を介して連通し、活性炭を収容してなる活性
炭濾過タンク２、該活性炭濾過タンク２に連通し、鉱石
砕片３２を収容してなるミネラルタンク３、該ミネラル
タンク３に連通すると共にオゾン発生器５に連通し、内
部に紫外線照射器４１を備えている殺菌タンク４、該殺
菌タンク４に別の三方弁６を介して連通し、微細な目の
濾過膜を収容する精密濾過タンク７および飲料水を各タ
ンク間で循環させるモーター８が箱体９に収納されてな
り、前記粗濾過タンク１に導入された飲料水が粗く濾過
された後、前記活性炭濾過タンク２、ミネラルタンク３
および殺菌タンク４の間を一回以上循環し、前記精密濾
過タンク７にて再濾過された後、放出・給水するように
することを特徴とする家庭用浄水器である。

【０００８】本発明で用いる粗濾過タンク１はステンレ
ススチール、アルミニウム、真鍮、鉄アルミニウム合
金、鉄チタン合金、鉄亜鉛合金、鋼合金等の金属、窒化
アルミニウム、窒化ホウ素、チタン酸アルミニウム、フ
ッ素金雲母等のセラミックス、ポリ酢酸ビニル、ポリエ
チレン（ＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高
密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、アクリロニトリル（Ａ
Ｓ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブ
チレンテレフタレート、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ
ブテン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化プロピレン、
ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、アク
リル樹脂（ＰＭＭＡ）、アセタール樹脂、弗素樹脂、ア
クリロニトリル・スチレン（ＡＳ樹脂）、アクリロニト
リル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリ
スチレン（ＰＳ）、ユリア樹脂、メラミン・フェノール
樹脂等の合成樹脂で作られ、高さ２０〜６０ｃｍ、好ま
しくは２０〜４０ｃｍ、最大口径５〜１２ｃｍ、好まし
くは７〜９ｃｍ，容積１〜３ｌの、いわゆるアンダーシ
ンク型浄水器の形式の濾過タンクである。この粗濾過タ
ンク１はカプセルカートリッジ１１、該カプセルカート
リッジ１１を固定して飲料水供給および浄水排出を行う
ハウジング１２、前記カプセルカートリッジ１１に収容
される、０．１〜１００μｍのポリスルホン樹脂、ポリ
４フッ化エチレン、ポリオレフィン樹脂等の合成樹脂で
作られた粗目の濾過膜を配した粗濾過膜カートリッジ１
３、必要によりカプセルカートリッジ１１の固定を確実
にする締付けリング１４から構成されている。前記カプ
セルカートリッジ１１の底部には給水口１１１および排
水口１１２が開けられており、これらのそれぞれに給水
管１１３および排水管１１４が固定・垂下している。ま
たハウジング１２は，飲料水を導入し、浄水を受容・送
出する導管１２１と，この導管１２１に連通するように
植設されている嵌入筒１２２、１２２とがカバー部材１
２３でカバーされた形態のものである。そしてこれら嵌
入筒１２２、１２２には前記カプセルカートリッジ１１
の給水管１１３および排水管１１４が嵌入して導管１２
１からの飲料水をカプセルカートリッジ１１内に注入
し、排水させるようにしている。即ち、水道水等の飲料
水はこの導管１２１に導入されて、一方の嵌入筒１２２
および給水管１１３を経て粗濾過膜カートリッジ１３に
注入され、濾過された水が排水管１１４およびもう一方
の嵌入筒１２２を経て導管１２１に排水され、次の活性
炭濾過タンク２に送り出される。なお、この導管１２１
の２個の嵌入筒１２２、１２２の間の中央部分に対応す
る位置には飲料水の流通を遮断する遮断弁１２４が取り
付けられている。このようにすれば、すべての飲料水を
スムーズに粗濾過膜カートリッジ１３に注入することが
でき、濾過されない飲料水が活性炭濾過タンク２に流入
する事態を防止できる。さらに前記導管１２１は、粗濾
過タンク１から活性炭濾過タンク２を貫通してミネラル
タンク３に連通している。なお、活性炭濾過タンク２を
貫通する部分の導管１２１には前記遮断弁１２４と同様
にして遮断弁が取り付けられている。

【０００９】前記活性炭濾過タンク２は前記粗濾過タン
ク１と同材料を用いて同形状、同構造に作られており、
カプセルカートリッジ２１の内部には前記粗濾過膜カー
トリッジ１３と同構造に作られて活性炭を充填した活性
炭カートリッジ２２を収容している。前記導管１２１
は、前記粗濾過タンク１におけると同様にして活性炭濾
過タンク２のハウジング２３を貫通して、次のミネラル
タンク３の活性炭濾過タンク２側の側部下方の適当位置
に設けた通口に嵌合している。

【００１０】前記ミネラルタンク３は前記粗濾過タンク
１と同材料、同じ高さであり、容積３〜８ｌの上下部が
閉蓋された円筒形、角筒形または楕円形に作られてお
り、その内部には鉱石砕片３２を充填した鉱石砕片カー
トリッジ３１が収納されている。このミネラルタンク３
に充填する鉱石砕片３２としては、人体に必須の微量ミ
ネラル成分、例えば銅、マンガン、亜鉛、鉄、カリウ
ム、カルシウム、マグネシウム等を含有し水に溶出し得
る鉱石、例えば医王石、バクハン石、トルマリン、ケイ
ソウ土、ゼオライト、鉄ゼオライト、フリット、コーラ
ルサンド、磁鉄鉱、酸化チタン、大理石、石灰石等が挙
げられる。これらを最大径０．１〜１ｃｍ程度に機械的
に粉砕したものを、単独でもしくは２種以上の混合物と
したものをそのまま、必要により８００〜１２００℃の
温度で焼成して使用する。このミネラルタンク３の殺菌
タンク４側の側部上方の適当位置には、前記導管１２１
と同口径の通口を設けて導管１２１と同材料、同径の通
水管３３を嵌合させている。そしてこの通水管３３は、
次の殺菌タンク４のミネラルタンク３側の側部上方に設
けた通口に水平に伸びて嵌合・連通している。

【００１１】前記殺菌タンク４は前記粗濾過タンク１と
同材料を用いてなる上下閉蓋された筒状に作られてお
り、その内部には紫外線照射器４１が取付けられてい
る。この紫外線照射器４１は、長方形の紫外線ランプ型
に作られて１８０〜３００ｎｍ、好ましくは２５４ｎｍ
の波長で殺菌タンク４の内部を照射するようにしたもの
で、市販されているものを使用すればよい。このものを
殺菌タンク４の上蓋部に取付けたソケット４２に固定
し、ここから底部に接しない程度の長さで垂下させて、
外部電源または本発明家庭用浄水器内部に収納した電池
に接続させる。さらにこの紫外線照射器４１は、透明な
防水性のインナーケース４３でカバーされている。な
お、前記紫外線照射器４１は殺菌タンク４内に１個取り
付けるが、２個以上の複数個取り付けるようにしてもよ
い。この殺菌タンク４の底部または側部下方の適当位置
には、適当口径の通口４４を設けてこれに管状のアダプ
ター４５を取付けている。このアダプター４５にはオゾ
ン発生器５のオゾン導管５１を嵌合させて、発生したオ
ゾンを殺菌タンク４の内部に放出するようにしている。
前記オゾン発生器５は、電解式および無声放電式のいず
れの方法によるも任意であり、小型の市販品を使用すれ
ばよい。また、この殺菌タンク４の精密濾過タンク７側
の側部上方の適当位置には前記通水管３３と同口径の通
口を設けて、次の精密濾過タンク７に殺菌タンク４と同
材料で作った通水管４６を介して連通するようにしてい
る。即ち、この通水管４６は略Ｌ字型に作られており、
殺菌タンク４に沿って下方に伸び、精密濾過タンク７の
ハウジング７２の高さの位置にて直角に曲がり、前記粗
濾過タンク１に対する導管１２１と同様にしてハウジン
グ７２を貫通している。

【００１２】さらに前記粗濾過タンク１と活性炭濾過タ
ンク２との間に連通する導管１２１と前記通水管４６と
の間には、これら導管１２１および通水管４６と同材料
で同口径に作った通水管４７を連通させており、前記粗
濾過タンク１から活性炭濾過タンク２に流入した飲料水
がモーター８の駆動により順に活性炭濾過タンク２、前
記ミネラルタンク３および殺菌タンク４の間を循環でき
るようにしている。即ち、この通水管４６および導管１
２１と通水管４７との各連結部分には三方弁６，６が取
付けられており、これら三方弁６，６の開閉に伴って粗
濾過タンク１から活性炭濾過タンク２への、また殺菌タ
ンク４から精密濾過タンク７への飲料水の流入、停止が
行われ、且つ前記活性炭濾過タンク２から殺菌タンク４
までの３タンク間を循環するようにしている。

【００１３】前記精密濾過タンク７は前記粗濾過タンク
１と同材料を用いて同形状に作られており、ハウジング
７２とカプセルカートリッジ７３とが嵌合する構成のも
のである。このカプセルカートリッジ７３に収容する精
密濾過膜カートリッジ７１には０．０１〜０．１μｍの
酢酸ビニル、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、
ポリオレフィン、ポリエーテルスルホン等の合成樹脂製
の微細な目の濾過膜が充填されている。この濾過膜は、
飲料水に溶解しているミネラル成分は通過させるが、殺
菌された微生物残滓等の微細な不純物を除去する。この
精密濾過タンク７のハウジング７２を貫通した通水管４
６の先端には給水管７４を嵌合させている。なお、前記
粗濾過タンク１の場合と同様に、この通水管４６にもハ
ウジング７２内の２個の嵌入筒の中間部分に対応する位
置に遮断弁が取り付けられて、飲料水が精密濾過タンク
７内を循環するようにしている。

【００１４】これらのタンク１，２，３，４，７等は、
これらタンクに用いるのと同材質の材料を用いて作った
箱体９に収納される。即ち箱体９の底部９１にタンク
１，２，３，４，７、オゾン発生器５およびモーター８
を載置し、これを粗濾過タンク１の導管１２１および精
密濾過タンク７の給水管７４の各開口端への連絡用の孔
を開けた側部９２で被覆し、閉蓋９３する構成である。
そしてこの箱体９の側部９２には各タンク１，２，３，
４内の飲料水量を表示する目盛り９４が取り付けられ、
またこの側部９２または底部９１の側方にはオゾン発生
器５および紫外線照射器４１のオン、オフを同時に指示
するスイッチ９５と前記三方弁６，６の開閉を指示する
スイッチ９６および紫外線照射器４１の作動状態を示す
ＵＶランプ９７が配されている。なお、前記オゾン発生
器５およびモーター８はミネラルタンク３と箱体９との
間にスペースを空けて、その場所に収納するようにする
のが全体をコンパクトに纏めることができて好都合であ
る。

【００１５】本発明家庭用浄水器はこのような構成のも
のであり、これを以下のようにして用いる。先ず、飲料
水供給源、例えば水道の蛇口よりゴムホースを粗濾過タ
ンク１の導管１２１に取り付け、次いでこの導管１２１
の三方弁６を粗濾過タンク１と活性炭濾過タンク２の間
を開けると共に通水管４７の口を閉じるようにし、さら
に通水管４６の三方弁６を通水管４７の口を開けると共
に精密濾過タンク７の口を閉じるようにスイッチ９６を
操作して飲料水を注入する。

【００１６】このようにして注入した飲料水は、導管１
２１を通過して粗濾過タンク１のハウジング１２、さら
にカプセルカートリッジ１１の給水管１１３を上昇して
給水口１１１よりカプセルカートリッジ１１に注入され
て、異臭を除去すると共にゴム屑、金属片、鉄錆、微細
な砂等の比較的大きな粒子の不純物を濾過する。このよ
うにして濾過された飲料水は、排水口１１２から排水管
１１４を下って再度導管１２１に流入する。

【００１７】導管１２１に流入した濾過飲料水は、前記
粗濾過タンク１の場合と同様に活性炭濾過タンク２の側
部下方に流入し、タンクの内部を上昇して活性炭カート
リッジ２２に至り、ここで一層の脱臭、濾過が行われた
後、導管１２１に流下する。

【００１８】このようにして導管１２１に流入した飲料
水はミネラルタンク３の側部下方に流入し、さらに鉱石
砕片３２が充填された鉱石砕片カートリッジ３１の内部
を上昇しつつ水中にミネラル分を溶出させる。鉱石砕片
３２の層を通過してタンク上部に達した飲料水は、ミネ
ラルタンク３に取り付けられた通水管３３を通過して殺
菌タンク４の側部上方に注入される。

【００１９】注入された飲料水は殺菌タンク４の内部に
満たされるが、その前に紫外線照射器４１およびオゾン
発生器５を同時に作動させるスイッチ９５を入れて作動
させておく。飲料水は暫時貯溜している間、紫外線照射
により殺菌される。また、前記オゾン発生器５の作動に
より発生したオゾンは、殺菌タンク４のアダプター４５
から通口４４を経てタンク内下部に供給され、水中で細
かな気泡を形成して上昇する。オゾンと接触した飲料水
はカビ臭が除去され且つ殺菌される。一方、このオゾン
は紫外線に照射されて酸素ラジカル、ヒドロキシラジカ
ル、過酸化水素ラジカル等を発生し、飲料水中のトリク
ロロエチレン、トリハロメタン等の有機ハロゲン化合物
が分解、無害化される。なお、これらのオゾン、酸素ラ
ジカル、ヒドロキシラジカル、過酸化水素ラジカル等
は、最終工程である精密濾過タンク７の内部を循環して
いる間に完全に消失して人体に無害化する。

【００２０】次に目盛り９４により粗濾過タンク１、活
性炭濾過タンク２、ミネラルタンク３および殺菌タンク
４が満水していることを確認してから、導管１２１の三
方弁６を粗濾過タンク１と活性炭濾過タンク２の間を閉
じると共に通水管４７の口を開けるように操作する。そ
の後、モーター８を駆動させて飲料水をこれらタンク
２，３，４の間に１回以上、好ましくは数十回循環させ
る。このようにすれば飲料水の殺菌および濾過を充分に
行うことができる。なお、飲料水のタンク２，３，４間
の循環は、例えばモーター８を５〜１０分間駆動させた
後、１時間休止というパターンを自動的に繰り返す方法
で行ってもよい。このようにすれば、装置内の微生物残
滓（死菌）等の微細な有機物を養分として微生物が再発
生する事態を回避することができる。

【００２１】このようにして飲料水を各タンク間に循環
させた後、通水管４６の三方弁６を通水管４７の口を閉
じると共に精密濾過タンク７側の口を開けるように操作
し、飲料水を通水管４６を通って精密濾過タンク７のハ
ウジング７２、更にカプセルカートリッジ７３内の精密
濾過膜カートリッジ７１に注入せしめて精密濾過する。
このようにして殺菌された微生物残滓等の微細な不純物
を除去する。

【００２２】なお、本発明家庭用浄水器は、前記粗濾過
タンク１、活性炭濾過タンク２、精密濾過タンク７の全
部または一部の天地を逆に、即ちハウジングを上に、そ
してカプセルカートリッジを下にして用い、前記導管１
２１および通水管４６，４７を各タンクの上方を貫通す
るように構成することもできる。

【００２２】

【発明の効果】本発明家庭用浄水器は以上のような構成
のものであり、粗濾過した飲料水を、活性炭濾過、ミネ
ラル溶出、紫外線照射と同時にオゾン処理の３工程間を
１回以上循環させた後、精密濾過して飲用に供するの
で、完全に殺菌されて不純物を含まず、しかもミネラル
分の豊富な飲料水を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明家庭用浄水器の一部切欠斜視図である。

【図２】本発明家庭用浄水器に用いる粗濾過タンクの一
部切欠斜視図である。

【図３】本発明家庭用浄水器に用いる三方弁の斜視図で
ある。

【図４】本発明家庭用浄水器に用いる殺菌タンクの要部
縦断側面図である。

【図５】本発明家庭用浄水器の外観を示す斜視図であ
る。

【図６】本発明家庭用浄水器の使用態様を示す特性線図
である。

【符号の説明】

１ 粗濾過タンク １１ カプセルカートリッジ １１１ 給水口 １１２ 排水口 １１３ 給水管 １１４ 排水管 １２ ハウジング １２１ 導管 １２２ 嵌入筒 １２３ カバー部材 １２４ 遮断弁 １３ 粗濾過膜カートリッジ １４ 締付けリング ２ 活性炭濾過タンク ２１ カプセルカートリッジ ２２ 活性炭カートリッジ ２３ ハウジング ３ ミネラルタンク ３１ 鉱石砕片カートリッジ ３２ 鉱石砕片 ３３ 通水管 ４ 殺菌タンク ４１ 紫外線照射器 ４２ ソケット ４３ インナーケース ４４ 通口 ４５ アダプター ４６ 通水管 ４７ 通水管 ５ オゾン発生器 ５１ オゾン導管 ６ 三方弁 ７ 精密濾過タンク ７１ 精密濾過膜カートリッジ ７２ ハウジング ７３ カプセルカートリッジ ７４ 給水管 ８ モーター ９ 箱体 ９１ 底部 ９２ 側部 ９３ 蓋 ９４ 目盛り ９５ スイッチ ９６ スイッチ ９７ ＵＶランプ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 1/68 ５２０ Ｃ０２Ｆ 1/68 ５２０Ｋ ５３０ ５３０Ｂ ５４０ ５４０Ａ ５４０Ｂ ５４０Ｈ ５４０Ｚ 1/78 1/78 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/28 C02F 1/30 - 1/32 C02F 1/68 C02F 9/00 C02F 1/44 C02F 1/78

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粗目の濾過膜を収容してなる粗濾過タン
   ク、該粗濾過タンクに三方弁を介して連通し、活性炭を
   収容してなる活性炭濾過タンク、該活性炭濾過タンクに
   連通し、鉱石砕片を収容してなるミネラルタンク、該ミ
   ネラルタンクに連通すると共にオゾン発生器に連通し、
   内部に紫外線照射器を備えている殺菌タンク、該殺菌タ
   ンクに別の三方弁を介して連通し、微細な目の濾過膜を
   収容する精密濾過タンクおよび飲料水を各タンク間で循
   環させるモーターが箱体に収納されてなり、前記粗濾過
   タンクに導入された飲料水が粗く濾過された後、前記活
   性炭濾過タンク、ミネラルタンクおよび殺菌タンクの間
   を一回以上循環し、前記精密濾過タンクにて再濾過され
   た後、放出・給水するようにすることを特徴とする家庭
   用浄水器。