JP3594776B2 - おいしい水の製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として水道水を原水とし、その水に含まれる水の味を損なう有機物や臭気物質などを取り除き、おいしい水の成分であるミネラル分を適度に残した水を製造する装置に関し、利用分野として、公共施設、レストラン等の飲食店、その他の食品業界、マンション等のディベロッパー、町内自治会等がある。
【０００２】
【従来の技術】
水道水は河川や貯水池の水を水源として含まれるゴミ等の不純物を除去し、塩素で殺菌してポンプで各家庭や工場に送っている。
一方、化学工場や半導体の製造工場では純水が使用されており、この純水の製造にあっては、逆浸透膜が使用されている。この逆浸透膜は多孔質部材からなって、水分子は通過するが粒子径の大きいイオンや溶解物は通過させないという性質を利用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記水道水においては、残留塩素が含まれている他、浄水場では除去が困難な各種イオン等が含まれており、更には水をまずくする成分である有機物、臭気物質、硫酸イオンが含まれており、結果として飲料水としてはおいしくないという問題があった。
一方、従来の逆浸透膜を用いて水を製造する方法においては、含まれる不純物の殆ど全部を濾過するようにしていたので、水中には水のおいしい成分であるカルシウム、カリウムも除去されて、味のない水となるという問題があった。また、逆浸透膜を使用する設備においては、家庭用においては３０〜５０％、工業用においては６０〜７０％程度しか利用できず、相当量の余り水の発生が生じ、節水の観点にそぐわないという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、適当においしい水の成分を含む飲料水を効率的に低コストで製造可能な低圧逆浸透膜を用いたおいしい水の製造装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う請求項１記載のおいしい水の製造装置は、水源である水道水に含まれる残留塩素や異物を除去する予備処理装置と、有機物、臭気物及び硫酸イオンに対して通過抵抗が大きく、カルシウム、カリウム等のミネラルイオンに対しては通過抵抗の小さい選択特異性のある低圧逆浸透膜によって一次室と二次室に区分され、前記予備処理装置から供給される予備浄化された水のイオン濃度を適正に保つ膜モジュールとを有し、
前記予備浄化された水は、前記膜モジュールの前記一次室に第１のポンプによって３ｋｇ／ｃｍ ² を超え５ｋｇ／ｃｍ ² 以下に加圧して供給されていると共に、前記膜モジュールには、前記低圧逆浸透膜によって分離されたイオンを含む水を前記第１のポンプに送る循環回路を備え、
更に、前記膜モジュールの出口側に設けられている貯水タンクには下部に排出口が設けられ、該排出口に接続された第２のポンプ及び通過する水に紫外線を照射する殺菌装置を介して前記貯水タンク内の水が循環するようになっており、前記殺菌装置を通った水の一部は、冷却装置を通って冷水として放水可能となっている。
また、請求項２記載のおいしい水の製造装置は、請求項１記載のおいしい水の製造装置において、前記予備処理装置は、残留塩素、臭気物やトリハロメタンを除去する活性炭槽及びこれに接続されるフィルター槽からなっている。
そして、請求項３記載のおいしい水の製造装置は、請求項１又は２記載のおいしい水の製造装置において、前記貯水タンクには液面センサーが設けられ、該貯水タンク内の水量が減少したことを検知した場合に、前記第１のポンプを駆動して水源から送られる水の濾過を行っている。
なお、本発明のおいしい水の製造装置において、前記低圧逆浸透膜は、塩阻止率が５０〜７０％の範囲にある。ここで、塩阻止率が７０％を超える場合には、おいしい水の成分であるカルシウムイオンやカリウムイオンまで除去されて純水に近づき、塩阻止率が５０％未満の場合には、水をまずくする成分である硫酸イオンが製品に混入する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係るおいしい水の製造装置のブロック図である。
【０００６】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るおいしい水の製造装置１０は、予備処理装置を構成する活性炭槽１１及び接続されるフィルター槽１２と、フィルター槽１２にポンプ（第１のポンプ）１３を介して連結される膜モジュール１４と、膜モジュール１４の出水側に接続される貯水タンク１５と、貯水タンク１５の排水口に接続される殺菌装置の一例である紫外線殺菌装置１６及び冷却装置１７とを有している。以下、これらについて詳しく説明する。
【０００７】
前記活性炭槽１１は、活性炭が交換可能に配置され下部入口側は電磁弁１８を介して水源の一例である水道蛇口１９に接続されている。この活性炭槽１１によって、水道水中に含まれる残留塩素、臭気物やトリハロメタン等が除去される。活性炭槽１１の上部出口には前記フィルター槽１２が接続されている。このフィルター槽１２は活性炭槽１１から発生する活性炭の微粉末、活性炭槽１１を通過する微粒固形物（ＳＳ）を除去するためのものである。
【０００８】
前記フィルター槽１２の出口側には、ポンプ１３を介して膜モジュール１４が連結されている。この膜モジュール１４は、密閉容器２０と内部を仕切る低圧逆浸透膜２１とからなって、密閉容器２０は一次室２２と二次室２３に区分されている。一次室２２の下部入口２４にポンプ１３からの水が供給され、低圧逆浸透膜２１を通過しない硫酸イオン等を多量に含む水は上部出口２５から排出されて、循環バルブ２６を介してポンプ１３の入口に戻り、結果として一次室２２内を循環するようになっている。そして、循環される水の一部は排水バルブ２７を介して外部に排出され、更には、定期的にタイマー制御の電磁弁２８を開くことによって外部に放出されている。
【０００９】
前記低圧逆浸透膜２１は、ポンプ１３によって加圧された水が低圧逆浸透膜２１を通過することによって、通過する水の成分調整を行うようになっている。低圧逆浸透膜２１は、有機物、臭気物及び硫酸イオンに対して通過抵抗が大きく、カルシウム、カリウム等のミネラルイオンに対しては通過抵抗の小さい選択特異性のある低圧逆浸透膜からなっている。この実施の形態では、ポンプ１３によって加圧される水の圧力を２〜５ｋｇ／ｃｍ² とした場合、硫酸イオン等は通過せず、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン等が選択的に通過するものを使用している。
【００１０】
膜モジュール１４の二次室２３は上部に排水口２９を備え、低圧逆浸透膜２１を通過したおいしい水を放出し、放出されたおいしい水は、貯水タンク１５に貯水されるようになっている。貯水タンク１５には、液面センサー３０を備え、溜まったおいしい水の量を測定できるようになっている。貯水タンク１５の下部には排水口３１が設けられ、ポンプ（第２のポンプ）３２、紫外線殺菌装置１６を介して貯水タンク１５の内部においしい水が循環するようになっている。この紫外線殺菌装置１６は内部に紫外線殺菌ランプを備え、通過する水に紫外線を照射して細菌等の発生を抑えると共に発生した細菌を殺菌している。紫外線殺菌装置１６を通ったおいしい水の一部は手動のストップバルブ３３ａを備えた第１の放水口３３から常温水として放水することも可能であるし、冷却装置１７及びストップバルブ３４ａを備えた第２の放水口３４から冷水として放水することもできる。
【００１１】
このおいしい水の製造装置１０の動作について更に詳細に説明すると、図示しない制御装置を備え電磁弁１８、２８やポンプ１３、３２等の制御を行っている。初期運転では、電磁弁１８を開き、ポンプ１３を作動させて、水道蛇口１９からの水道水を活性炭槽１１及びフィルター槽１２を介して膜モジュール１４に導く。循環バルブ２６、排水バルブ２７（最初は閉めておいてもよい）を適当な開度に調整して膜モジュール１４内の一次室２２の圧力を適正に制御すると、活性炭槽１１及びフィルター槽１２によって適当に有機物、臭気物、ＴＯＣ（全有機炭素）、ＴＨＭ（トリハロメタン）、ＴＯＸ（全有機ハロゲン化合物）等が除去された水道水は、低圧逆浸透膜２１を通過する。
この低圧逆浸透膜２１は前述のように、おいしい水の成分であるカルシウム、カリウム等のイオンを通過させて、水をまずくする成分である硫酸イオン等は通過させないので、結果として低圧逆浸透膜２１を通過する水はおいしい水となる。表１にこの装置を用いて製造したおいしい水の成分を示す。なお、比較のために、水道水の成分、従来の膜モジュールを使用して製造した水の成分を示している。
【００１２】
【表１】

【００１３】
表１からも明らかなように、従来の膜モジュールを用いて製造した水は、水道水中に含まれる不純物の殆どが除去されて純水に近い形態となっているが、おいしい水の成分であるカルシウム等のミネラル分も同時に除去されているので、結果としておいしくない水となっている。
一方、このおいしい水の製造装置１０を用いて製造した水は、水の味を損ねる有機物や硫酸イオンが除去され、おいしい水の成分であるミネラル分を適度に含有し、おいしい水となっている。
このおいしい水の製造装置１０で製造した水を約１００人のパネラーできき水試験を実施したところ、パネラーの約８０％がこの装置によって製造した水を「味がまろやか、すっきりしている、後味がよい」と評価をした。
【００１４】
膜モジュール１４で製造された水は、そのまま貯水タンク１５に貯留される。貯水タンク１５は液面センサー３０を備えているので、溜まったおいしい水の量が一定レベルになると自動的に電磁弁１８が閉じると共に、ポンプ１３が停止しておいしい水の製造が一次停止することになる。また、水量が減少したことを検知した場合には、ポンプ１３を駆動して水道蛇口１９から送られる水の濾過を行う。
一方、貯水タンク１５にそのまま放置すると、貯水タンク１５内で微生物が発生する恐れがあるので、ポンプ３２を常時運転して紫外線殺菌装置１６にて内部の水を殺菌する。そして、ストップバルブ３３ａを開いた場合は、貯水タンク１５内の水が常温水として第１の放水口３３からそのまま放水され、ストップバルブ３４ａを開いた場合には、第２の放水口３４から冷却水として放水される。
また、膜モジュール１４内の一次室２２内の水を繰り返し循環させると、不純物の濃度が高くなるので、適当な時期に電磁弁２８を開いて排水する。このおいしい水の製造装置１０においては、水道水の約９０％をおいしい水とすることができ、残りの約１０％が余り水となる。
【００１５】
前記実施の形態においては、予備処理装置として活性炭槽１１とフィルター槽１２を用いたが、水道水に含まれる残留塩素、異物、有機物、ＴＨＭ等をある程度除去できるものであれば、他の装置であってもよい。なお、この予備処理装置があることによって、膜モジュール１４内の低圧逆浸透膜２１の目詰まりを防止してその寿命を延ばすことができる。
また、この実施の形態においては、全ての電源は任意の場所で使用可能な１００Ｖ給電としたが、場合によっては２００Ｖ仕様とすることも可能である。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１〜３記載のおいしい水の製造装置においては、膜モジュールに有機物、臭気物及び硫酸イオンに対して通過抵抗が大きく、カルシウム、カリウム等のミネラルイオンに対しては通過抵抗の小さい選択特異性のある低圧逆浸透膜を使用しているので、原水中に含まれる成分のおいしい水の成分を選択的に通過させ、まずい成分を通過させないようにしているので、通常の水道水等の原水からおいしい水を低コストで簡便に製造できる。
また、低圧逆浸透膜を使用して水の精製を行っているので、余り水の発生量が少なく効率的においしい水を製造できる。
そして、貯水タンクの出側には排出される水の殺菌装置が設けられ第２のポンプによって循環させながら殺菌するようにしているので、貯水タンクを設けて水を溜めた場合の細菌等の発生を防止でき、安全な水の供給を行うことができる。
特に、貯水タンクが設けられているので、通常の水の使用のように、間欠的に水を使用する場合であっても、安定して運転することができる。
そして、請求項２記載のおいしい水の製造装置においては、予備処理装置は、活性炭槽及びこれに接続されるフィルター槽からなるので、活性炭槽によってまずい水の成分の予備的吸着が行え、更にはフィルター槽では活性炭槽からの活性炭の粉やその他の異物（ＳＳ）を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るおいしい水の製造装置のブロック図である。
【符号の説明】
１０：おいしい水の製造装置、１１：活性炭槽、１２：フィルター槽、１３：ポンプ、１４：膜モジュール、１５：貯水タンク、１６：紫外線殺菌装置（殺菌装置）、１７：冷却装置、１８：電磁弁、１９：水道蛇口、２０：密閉容器、２１：低圧逆浸透膜、２２：一次室、２３：二次室、２４：下部入口、２５：上部出口、２６：循環バルブ、２７：排水バブル、２８：電磁弁、２９：排水口、３０：液面センサー、３１：排水口、 ３２：ポンプ、３３：第１の放水口、３３ａ：ストップバルブ、３４：第２の放水口、３４ａ：ストップバルブ

Claims (3)

1. 水源である水道水に含まれる残留塩素や異物を除去する予備処理装置と、
   有機物、臭気物及び硫酸イオンに対して通過抵抗が大きく、カルシウム、カリウム等のミネラルイオンに対しては通過抵抗の小さい選択特異性のある低圧逆浸透膜によって一次室と二次室に区分され、前記予備処理装置から供給される予備浄化された水のイオン濃度を適正に保つ膜モジュールとを有し、
   前記予備浄化された水は、前記膜モジュールの前記一次室に第１のポンプによって３ｋｇ／ｃｍ ² を超え５ｋｇ／ｃｍ ² 以下に加圧して供給されていると共に、前記膜モジュールには、前記低圧逆浸透膜によって分離されたイオンを含む水を前記第１のポンプに送る循環回路を備え、
   更に、前記膜モジュールの出口側に設けられている貯水タンクには下部に排出口が設けられ、該排出口に接続された第２のポンプ及び通過する水に紫外線を照射する殺菌装置を介して前記貯水タンク内の水が循環するようになっており、前記殺菌装置を通った水の一部は、冷却装置を通って冷水として放水可能となっていることを特徴とするおいしい水の製造装置。
2. 前記予備処理装置は、残留塩素、臭気物やトリハロメタンを除去する活性炭槽及びこれに接続されるフィルター槽からなる請求項１記載のおいしい水の製造装置。
3. 前記貯水タンクには液面センサーが設けられ、該貯水タンク内の水量が減少したことを検知した場合に、前記第１のポンプを駆動して水源から送られる水の濾過を行う請求項１又は２記載のおいしい水の製造装置。

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