JP6212703B2 - 浄水装置 - Google Patents

Description

本発明は水から異物を除去するフィルタ装置およびこのフィルタ装置を有する浄水装置に関する。

従来、地震や台風等の災害時に水道水が使用できず、飲料水が不足した場合、プール水や浄化されている池の水等を活性炭を有するフィルタで浄化し、かかる後紫外線処理して有機物を分解除去し、飲料水として使用することが一部で実施されている。
このような浄水装置の一例として特許文献１に記載のものが知られている。
この浄水装置は、第一処理槽の内部に濾過流量の大きいフィルタを設け、第二処理槽の内部に活性炭を積層し、第三処理槽の内部に除菌率の高いフィルタを設けて構成し、不純物を除去する。さらに第一処理槽〜第三処理槽を通過した処理水に紫外線光源により紫外線を照射し、有機物を分解除去し飲料水として使用する。

特開平１１−７７０９２号公報

ところで、前記従来の浄水装置では、３種類のフィルタを備えたフィルタ装置によって浄水しているが、水にインフルエンザウイルス等のウイルスが混入した場合、当該フィルタ装置によって除去することはできない。
一方、水処理方法として逆浸透膜を利用した逆浸透（ＲＯ）法が一般に用いられている。このＲＯ法は原水（被処理水）に適当な圧力を掛けて逆浸透膜を透過して原水に含まれている異物（水分子以外の略全ての物質）を分離除去するシステムである。このＲＯ法による逆浸透膜透過水（ＲＯ水）は純水ないし限りなく純水に近い水になり、医療用の無菌水や人工透析用精製水、或いは電子産業における半導体の製造用水等、さまざまな分野で利用されている。

したがって、前記フィルタ装置に逆浸透膜を組み込めば、水に混入しているウイルス等も除去でき、ＲＯ水は純水ないし限りなく純水に近い水であるため電子産業等の分野で利用する水としては最適なものが得られる。
しかしながら、ＲＯ法により逆浸透膜を透過すると原水中に含まれている有効成分、特にカルシウムやマグネシウム等のミネラル成分も全て分離除去されるので、ＰＨ値が低下して酸性水となる。ＲＯ水のＰＨ値は原水の硬度により異なるが、通常の水道水を用いたＲＯ水はＰＨ約５．８〜約６．５、平均約６程度になる。そのため、ＲＯ水をそのまま飲料水等として利用することは好ましくない。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、飲み水等としても使用できるように、水中からあらゆる異物を除去できる浄水装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の浄化装置は、水中の固形沈殿物を除去する第１フィルタと、水中の菌、有機化学物質、化合物質等を除去する第２フィルタと、水中の異臭を除去する第３フィルタと、逆浸透膜を有する第４フィルタと、少なくともカルシウムを添加してｐＨを安定化させる機能を有し、かつ水を通す最下流に配置された第５フィルタとを備えたフィルタ装置と、
このフィルタ装置の下流側に設けられ、当該フィルタ装置を通過した水を貯留するタンクと、
前記フィルタ装置の上流側に設けられた殺菌装置とを備え、
前記タンクに水をＵＶ殺菌するＵＶ殺菌灯が設けられ、
前記殺菌装置が水を貯水する貯水タンクと、この貯水タンク内の水をＵＶ殺菌するＵＶ殺菌灯とを備えていることを特徴とする。

本発明においては、第１フィルタによって水中の固形沈殿物を除去し、第２フィルタによって水中の菌、有機化学物質、化合物質等を除去し、第３フィルタによって水中の異臭を除去し、第４フィルタによってウイルスを等を除去する。このように、第１〜第４フィルタによって、水中に混入している殆どの異物を除去できるうえ、第５フィルタによって、水を活性化したり、水のミネラル分やｐＨを調整したりして、飲み水等としても使用できるような、からだに優しい水を得ることができる。

本発明の前記構成において、水を通す上流側から第１フィルタ、第２フィルタ、第３フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタがこの順で配置されていることが好ましい。

また、本発明の前記構成において、第５フィルタが６種類のセラミックで構成され、第１のセラミックが、水を活性化できるものであり、第２のセラミックが、雑菌の繁殖を抑制できる抗菌セラミックであり、第３のセラミックが、ビタミンＣなどの大切な栄養素を崩壊させにくくする酸化セラミックであり、第４のセラミックが、天然石セラミックであり、第５のセラミックがリン酸カルシウムセラミックであり、第６のセラミックが、ｐＨを弱アルカリ性に安定させるセラミックであることが好ましい。

第１のセラミックは、水を活性化できるものである。水は、水の分子どうしが、水素結合することによって、分子集団（クラスタ）をつくり葡萄の房のようなコミュニティを形成しており、一般的にきれいな水のクラスタは小さく、汚れた水ほどクラスタが肥大化していると言われている。水のクラスタを小さくして、水を活性化するには、例えば、水をセラミック材と接触し、セラミックより放射される遠赤外線と水との接触を効果的に上げることによって、連なった水分子を分裂させて、小さなクラスタを得ることができる。このようにして、水を活性化することによって、体内に無理なく吸収させることができる、活力のある水となる。
また、第２のセラミックによって、安全な水にすることができ、第３のセラミックによって、ビタミンＣなどの大切な栄養素を崩壊させにくくでき、第４のセラミックによって各種天然ミネラルを調整し、からだに優しい水にし、第５のセラミックによって、カルシウムと各種ミネラルを添加して、ｐＨを安定化させることができ、第６のセラミックによって、ｐＨを弱アルカリ性に安定させることができる。

また、フィルタ装置によって、水中に混入している殆どの異物を除去したうえで、第５フィルタによって、水を活性化したり、水のミネラル分やｐＨを調整したりして、飲み水等としても使用できるような、からだに優しい水とし、この水をタンクに一時貯留して、取水部から取水ことによって、当該水を容易に飲み水等として使用できる。

また、貯水タンク内に水を貯水しておく場合に、当該貯水タンク内での菌の繁殖をＵＶ殺菌灯によるＵＶ殺菌によって防止できるため、安心して貯水できる。そして、貯水されている水は上述したように、フィルタ装置によって異物を除去したうえで、取水口から取水できる。

本発明によれば、水中に混入している殆どの異物を除去できるとともに、水を活性化したり、水のミネラル分やｐＨを調整したりして、飲み水等としても使用できるような、からだに優しい水を得ることができる。

本実施の形態の浄水装置を示すもので、その概略構成を示す図である。 同、浄水装置の概略構成を示す断面図である。 同、浄水装置の内部の部品の配置状態を示すもので、（ａ）は左側面図、（ｂ）背面図、（ｃ）は右側面である。 本実施の形態のフィルタ装置と貯水タンクの概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は飲料水を得るための浄水装置の概略構成を示す図、図２は同浄水装置の概略構成を示す断面図、図３は同浄水装置の内部の部品の配置状態を示すもので、（ａ）は左側面図、（ｂ）背面図、（ｃ）は右側面である。また、図４はフィルタ装置と貯水タンクの概略構成を示す図である。

図１に示すように、浄水装置は、取り入れた大気中の湿分を取出すための取水装置としての機能を備えている。当該取水装置は、大気湿度変換機１と、この大気湿度変換機１に大量の大気を取り入れるための大気取入装置たる吸引ポンプ２と、大気湿度変換機１に取り入れられた大気を冷却する冷媒を送込む冷却機構３と、大気湿度変換機１によって得られる水から異物を除去する本発明に係るフィルタ装置４とを備えている。

吸引ポンプ２には、取り入れる大気を昇温するための加温装置２ａが設けられている。この加温装置２ａは、電熱線などからなるヒータを内蔵していて、温度センサ（図示略）で大気の加温状態をモニターしながら、大気が一定温度以上になるように制御されている。この場合の温度制御は、制御装置Ｃによってなされる。加温は、例えば、冬などの寒冷期に大気が０℃近い場合に、大気を２０〜５０℃、より好ましくは４０〜５０℃に加熱することにより、大気中の飽和水分量（飽和水蒸気量）を高めて、季節に関わらず効率よく大気中から取水を可能とするものである。したがって、この加温装置２ａを備えることにより、本実施形態の浄水装置を寒冷地方でも効率的に使用することができる。しかも、取り入れられる大気が加温されているので、従来の浄水装置に比べて取水効率が極めて高いものに実現できた。なお、前記加温装置２ａとしては赤外線輻射ヒータのような構成のものでもよい。
また、加温装置２ａは吸引ポンプ２に設けているが、図２および図３（ｃ）に示すように、大気取入装置２をファン２０によって構成し、このファン２０を大気湿度変換機１の後方に配置した場合、加温装置２ａは、大気湿度変換機１の前方に配置するのが好ましい。

図１に示すように、吸引ポンプ２により吸引された大量の大気を一時に送給することによる弊害を緩和するため、吸引した大気を２〜４に分岐する風量調節機５に送給し、ここで複数の大気流として分岐され、幾分整流されて変動幅の少ない大気が次のフィルタ６に送給される。つまり、風量調節機５の内部には、図示はしないが、風量を調節可能に開閉するダンパーが装着されており、前記制御装置Ｃの指示により次のフィルタ６に送給される各分岐管内の風量を均一になるように、ダンパの開閉量を制御するようになっている。
なお、風量調節機５は必ずしも必要ではないが、安定して大量の大気を送給し、取水効率を上げるためには、設けることが好ましい。風量調節機５によって分岐される数、分岐管のサイズ等は適宜選択することができる。

また、図１〜図３に示すように、大気を浄水装置（取水装置）のケーシングＫ内に取り込む取込口１６ａには、エアフィルタ７が大気取入装置（吸引ポンプ、ファン等）１より上流側に設けられている。
このエアフィルタ７は、大気取入装置２によって取り入れられる大気から菌、ウイルス、塵等の異物を除去可能なものである。
前記エアフィルタ７としては、例えば、木炭や竹炭、籾殻炭を集積してなるボード（株式会社シックノンコーポレーション製：バイオソルボード）を使用することができる。このバイオソルボードの中には、「バイオソル」というナノ・ミクロンサイズの粒子が存在し、この粒子によって埃等の塵埃だけでなく、菌やウイルスをキャッチして不活性化（ウィルスの繁殖を阻害し感染力を無力化させる）させることができる。
また、このバイオソルボードは、洗浄するだけで効果が持続する。例えば約６０℃のお湯に入れて約３０分つけ置き洗いし、直射日光を避け風通しのよい場所で感想させるだけで効果が回復する。

図１に示すように、フィルタ６およびエアフィルタ７によって塵芥や菌、ウイルス等の異物が除去された大気は、大気取入装置２（２０）から取り入れられた大量の大気から効率よく湿分を取出すために大気圧力を低減するための大気圧力低減機構たる多孔質通気体８に送給される。多孔質通気体８は、種々の形態のものを採用できるが、大気が加温されて温風になっているので、発泡ポリウレタン製、発泡ポリプロピレン製などの通気体（５０〜１２０メッシュ）を使用することが好ましい。

前記大気湿度変換機１は、多孔質通気体８と、大気取入装置２から取り入れられた大気を冷却して湿分を取出す冷却部９とを備えている。
冷却部９は前記冷却機構３に接続されている。この冷却機構３は、一般に用いられている冷却装置をそのまま使用することができ、例えば、冷媒を圧縮する圧縮器１１と、ファン１４を有する凝縮器１２と、減圧機構（図示せず）と冷熱を蓄熱する蓄熱槽（図示せず）等とからなっていて、冷熱を有する冷媒（冷媒としては、アンモニア、フレオン、水等種々のものを使用することができる）を、配管１３を介して大気湿度変換機１の冷却部９に搬送するようになっている。
冷却部９には、多数のフィンを有する凝結器１０が設けられており、冷却部９によって冷却された大気は、凝結器１０によって凝縮されて水となる。これによって、取り入れられた大量の大気を効果的に凝縮して、水を得ることができるのである。
なお、水が取水された大気（空気）は、空気排出口１６ｂから外部に排出される。この空気排出口１６ｂから排出された空気は、フィルタ６およびエアフィルタ７によって塵芥や菌、ウイルス等の異物が除去されているので、浄水装置（取水装置）を空気清浄装置としても使用できる。

このようにして得られた水は、飲料用に供するため更に、殺菌装置１５に送られる。この殺菌装置１５は、図２および図３（ｃ）に示すように、前記水を貯水する貯水タンク１５ａと、この貯水タンク１５ａ内の水をＵＶ殺菌するＵＶ殺菌灯１５ｂとを備えている。貯水タンク１５ａは前記フィルタ装置４の上流側で、かつ前記凝結器１０の直下に設けられている。したがって、凝結器１０によって凝縮された水は下方に落下して、貯水タンク１５ａ内に貯水されたうえで、ＵＶ殺菌灯１５ｂによってＵＶ殺菌される。

ＵＶ殺菌された水はポンプ１７によって前記フィルタ装置４に送り込まれ、当該フィルタ装置４を通過する。
このフィルタ装置４は、図３（ａ）および図４に示すように、第１フィルタ４ａと、第２フィルタ４ｂと、第３フィルタ４ｃと、第４フィルタ４ｄと、第５フィルタ４ｅとを備えている。なお、本実施の形態では、これらフィルタ４ａ〜４ｅは、上流側から順にこの順番で配置されているが、フィルタ４ａ〜４ｅの順番は適宜変更してもよい。ただし、第５フィルタ４ｅは最下流に配置する。
また、フィルタ４ａ〜４ｅは全て交換可能なカートリッジ状となっており、交換、補修が容易となっている。

第１フィルタ４ａは、水中の固形沈殿物を除去するものであるが、具体的には、水中の５μｍ以上の大きさの固形沈殿物を除去できるものが好ましく、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）繊維を使用したＰＰフィルタが好適に使用される。
第２フィルタ４ｂは、水中の菌、有機化学物質、化合物質等を除去するものであるが、活性炭を使用した活性炭フィルタが好適に使用される。
第３フィルタ４ｂは、水中の異臭を除去するものであるが、塩素（Ｃｈｌｏｒｉｎｅ）、味（Ｔａｓｔｅ）、臭い（Ｏｄｏｒ）を除去できるＣＴＯフィルタが好適に使用される。
第４フィルタ４ｄは、逆浸透膜を有するものであり、ウイルス等も除去できる。この逆浸透膜の孔の大きさは約２ナノメートルであり、ウイルスで現在最も小さいピコルナウイルスやパルボウイルスでも大きさは約２０ナノメートルであるから、ほぼ全ての病原菌やウイルスを除去できる。

第５フィルタ４ｅは、多孔質体、具体的にはセラミックで構成されたセラミックフィルタである。
第１のセラミックは、水を活性化できるものである。水は、水の分子どうしが、水素結合することによって、分子集団（クラスタ）をつくり葡萄の房のようなコミュニティを形成しており、一般的にきれいな水のクラスタは小さく、汚れた水ほどクラスタが肥大化していると言われている。水のクラスタを小さくして、水を活性化するには、例えば、水をセラミック材と接触し、セラミックより放射される遠赤外線と水との接触を効果的に上げることによって、連なった水分子を分裂させて、小さなクラスタを得ることができる。このようにして、水を活性化することによって、体内に無理なく吸収させることができる、活力のある水となる。
第２のセラミックは、雑菌の繁殖を抑制できる抗菌セラミックで構成されており、安全な水にすることができる。
第３のセラミックは、ビタミンＣなどの大切な栄養素を崩壊させにくくする酸化セラミックで構成されている。
第４のセラミックは、天然石セラミックで構成されており、各種天然ミネラルを調整し、からだに優しい水にする。
第５のセラミックは、リン酸カルシウムセラミックで構成されており、カルシウムと各種ミネラルを添加して、ｐＨを安定化させる。
第６のセラミックは、ｐＨを弱アルカリ性に安定させるセラミックで構成されている。

このようなフィルタ装置４を通った水は、第１フィルタ４ａによって水中の固形沈殿物が除去され、第２フィルタ４ｂによって水中の菌、有機化学物質、化合物質等が除去され、第３フィルタ４ｃによって水中の異臭が除去され、第４フィルタ４ｄによってウイルスを等が除去される。このように、第１〜第４フィルタによって、水中に混入している殆どの異物を除去したうえで、第５フィルタ４ｅによって、水を活性化したり、水のミネラル分やｐＨを調整したりして、からだに優しい水を得ることができるので、より飲み水として好ましいものとなる。

このような水は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、浄水装置内部の上部に設けられたタンク１８に貯留される。タンク１８は、温水タンク１８ａと冷水タンク１８ｂとを備えている。温水タンク１８ａは、自動煮沸機能を搭載しており、約８０℃〜９０℃のお湯を貯留可能となっている。冷水タンク１８ｂは、冷却機能を搭載しており、約５℃〜１２℃の冷水を貯留可能となっている。なお、図２に示すように、タンク１８にＵＶ殺菌灯１５ｃを設けてもよい。

温水タンク１８ａと冷水タンク１８ｂとには、それぞれ取水口としての取水コック１９ａ，１９ｂが取り付けられており、当該取水コック１９ａ，１９ｂから温水や冷水を取水できるようになっている。

以上のように、本実施の形態の浄水装置（取水装置）によれば、大気湿度変換機１によって得られる水に異物が混入した場合でも、当該水からフィルタ装置４によって異物を除去したうえで、取水コック１９ａ，１９ｂから取水できるので、大気取入装置２によって取り入れられる大気から飲み水等としても使用できる水を容易に取水できる。
また、貯水タンク１５ａ内での菌の繁殖をＵＶ殺菌によって防止できるため、安心して貯水できる。そして、貯水されている水は上述したように、フィルタ装置４によって異物を除去したうえで、取水コック１９ａ，１９ｂから取水できる。

さらに、エアフィルタ７が大気取入装置２より上流側に設けられているので、大気から菌、ウイルス、塵等の異物を除去して、大気中から水分を取水できる。
加えて、冬季のように大気が低温であっても、加温装置２ａによって、大気中の湿分を増大させることができ、しかも、採り入れる大気の温度を高くできるため、大気圧力を小さくする必要がない。従って、採り入れる大気量を大きくして、大量の大気の中に存在する湿分から取水が可能となる。したがって、冬季のように気温が低い場合でも大気中から水分を効率的に取り入れることができる。

なお、上述の実施の形態では、本発明に係るフィルタ装置４を取水機能を有する浄水装置に組み込んだ場合を例にとって説明したが、当該フィルタ装置４は、取水機能を備えない通常の浄水装置に組み込んでもよい。この場合、例えば水道水を前記貯水タンク１５ａに流入させるか、あるいは、水道管をホース等によって前記フィルタ装置４に接続されている配管に繋いでもよい。

１ 大気湿度変換機
２ 吸引ポンプ（大気取入装置）
２０ ファン（大気取入装置）
３ 冷却機構
４ フィルタ装置
４ａ 第１フィルタ
４ｂ 第２フィルタ
４ｃ 第３フィルタ
４ｄ 第４フィルタ
４ｅ 第５フィルタ
７ エアフィルタ
８ 多孔質通気体（大気圧力を低減する機構）
９ 冷却部
１５ａ 貯水タンク
１５ｂ ＵＶ殺菌灯
１９ａ，１９ｂ 取水コック（取水口）

Claims (2)

1. 水中の固形沈殿物を除去する第１フィルタと、水中の菌、有機化学物質、化合物質等を除去する第２フィルタと、水中の異臭を除去する第３フィルタと、逆浸透膜を有する第４フィルタと、少なくとも、カルシウムを添加してｐＨを安定化させる機能を有し、かつ水を通す最下流に配置された第５フィルタとを備えたフィルタ装置と、
   このフィルタ装置の下流側に設けられ、当該フィルタ装置を通過した水を貯留するタンクと、
   前記フィルタ装置の上流側に設けられた殺菌装置とを備え、
   前記タンクに水をＵＶ殺菌するＵＶ殺菌灯が設けられ、
   前記殺菌装置が水を貯水する貯水タンクと、この貯水タンク内の水をＵＶ殺菌するＵＶ殺菌灯とを備えていることを特徴とする浄水装置。
2. 大気取入装置と、
   この大気取込装置によって取り込まれた大気から異物を除去するフィルタと、
   前記大気取入装置によって取り入れられる大気圧力を低減する機構を備えると共に取入れられた大気を冷却して湿分を取出す冷却部を内蔵した大気湿度変換機と、
   この大気湿度変換機によって、水が取水された大気を外部に排出させる空気排出口とを備え、
   前記大気湿度変換機で得られた水が前記殺菌装置に送られることを特徴とする請求項１に記載の浄水装置。

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