JPH08206667A - ミネラル水の生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ミネラル成分の被処理水中への溶解を効率よ
く行い、またミネラル成分の溶出を簡便に制御して用途
や使用者の好みにあったミネラル水を生成する。 【構成】 ミネラルを含んだ物質と被処理水を接触させ
て被処理水中にミネラル成分を溶出させるミネラル水生
成装置において、ミネラルを含んだ物質と被処理水が接
触する領域に超音波を照射することとした。また、その
超音波のエネルギー量を変化させることとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は家庭用浄水装置、集合住
宅用浄水装置、給水装置を持つ自動販売機、ウォーター
クーラー、調理用給水装置など飲料または調理用給水装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】飲用水中に含まれる各種ミネラル成分は
飲用水のおいしさや飲用者の健康に対して大きく関係し
ている。一般に、カルシウムやカリウム、二酸化珪素の
含有量が多い飲用水はおいしい水と評価される場合が多
く、また、カルシウムやマグネシウムの含有割合が高い
水を飲用しているグループはそれらのミネラル成分の含
有量が少ないグループに比べて長寿命であるという報告
もなされている。近年、安全な水、おいしい水、健康に
よい水に対するニーズが高まり、浄水器、アルカリイオ
ン整水器、ボトル詰めにされたミネラルウォーターなど
が広く普及し始ている。

【０００３】蛇口直結型浄水器は、例えば活性炭などに
通水して水道水中の塩素イオンやジメチルイソボルネオ
ールなどの異臭味物質を単に除去する簡単なものから、
その後コーラルサンドなどのミネラル含有物質を透過さ
せてミネラル成分の溶出を行わせるものまで様々なタイ
プが登場している。しかしながら、単に活性炭を透過さ
せるタイプの浄水器では被処理水中に含まれるミネラル
成分が増加することはなく、またその後段にコーラルサ
ンドなどのミネラル含有物質を配してこれに被処理水を
透過させるタイプでは被処理水中に含まれるミネラル成
分の増加量は僅かででしかないことが一般に知られてい
る。

【０００４】また、被処理水を一定時間循環させて浄水
とミネラルの添加を行うタイプの浄水器においては、ミ
ネラル含有物質層を循環透過させることによりミネラル
成分の溶出を計る方法が用いられているが、この方式で
多量のミネラル成分の添加を行おうとした場合には時間
をかけながらゆっくりと循環を行う必要があり、長時間
にわたって被処理水が循環している間に残留塩素の含有
量が低下する。また、場合によっては異臭味物質の一つ
である残留塩素を除去してから時間をかけて循環させる
方式のものもあるが、これらの方式では殺菌作用を持つ
塩素イオンが極めて少ない状態で時間をかけて循環させ
ているので、被処理水での雑菌の繁殖が懸念され、消費
者が要求する安全性の点で大きな問題がある。また、循
環という方式の持つ大きな欠点は、その機構上単位時間
当たりに生成できるミネラル水の量が極めて少ないこと
である。

【０００５】また近年、各地の名水をボトルに詰めたミ
ネラルウォーターの販売量が急速な伸びを示している
が、これは消費者の安全な水、おいしい水への指向をあ
らわしているとともに、その味、即ち水の中に含まれて
いるミネラルバランスやミネラルの含有量を用途や好み
で選びたいという考えと天然水もしくは天然に近いを水
を飲みたいという要求の現れだと考えられる。しかしな
がら、ボトル詰めされたミネラルウォーターを購入して
持ち帰る場合の手間や、単位水量当たりの価格を考える
と、必ずしもボトル詰めされたミネラルウォーターが最
良の形ではない。

【０００６】近年、急速にその愛用者が広まっているア
ルカリイオン整水器は、被処理水に電界をかけ、イオン
が透過できる程度の孔径を持つ隔膜をその電極間に設け
てイオンを電極の極性と反対の電極側にシフトさせる構
造になっている。即ち、水中に含まれている陽イオンで
ある水素イオンやカルシウムイオン、マグネシウムイオ
ンなどはマイナス電極に引き寄せられ隔膜を透過してマ
イナス電極側の領域に移動し、移動した水素イオンはマ
イナス電極より電子を与えられて水素となり処理水中か
ら消失してマイナス電極側の水中の水素イオン濃度が減
少するので、この領域の処理水にアルカリ性を帯びさせ
ることができる。また、水素イオンと同様にマイナス電
極側にシフトしたカルシウムイオンやマグネシウムイオ
ンなどはこの領域に凝縮し、ミネラル含有濃度が上昇す
るので、ミネラル成分の豊富なアルカリイオン水を生成
することができる。しかしながら、地域によってのばら
つきもあるが、元来水道水中に含まれるミネラル成分は
僅かであり、これを凝縮して水中のミネラル成分の濃度
を顕著に増加するためには長い時間を要する。例えば国
民生活センターの調査によれば、水道水をリアルタイム
で処理するタイプのアルカリイオン整水器におけるカル
シウムイオンの増加量は極めて僅かであることが報告さ
れており、この方式では短時間に豊富なミネラル水を生
成することは困難である。また、一部のアルカリイオン
整水器では被処理水に予めカルシウム剤を添加し、カル
シウムイオン濃度を高めて被処理水を処理するという方
式が採用されている。この方式によれば、短時間にアル
カリ水側のカルシウムイオン濃度も上昇するが、添加す
るカルシウム剤の補給を頻繁に行う必要があり、また、
使用者側から見れば薬品により人工的にカルシウムイオ
ンの増加をはかっているイメージがあり、消費者が求め
る天然というイメージからはほど遠いものになってい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、ミネ
ラル含有物質と被処理水を接触させて溶解する方式のミ
ネラル水生成装置において、ミネラル成分の被処理水中
への溶解を効率よくおこなうことを目的とし、またミネ
ラル成分のミネラル含有物質からの溶出を簡便に制御し
て用途や使用者の好みにあったミネラル水を生成するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においてはミネラルを含んだ物質と被処理水
を接触させて被処理水にミネラル成分を溶出するミネラ
ル水生成装置において、ミネラルを含んだ物質と被処理
水が接触する領域に超音波を照射することとした。

【０００９】また、ミネラルを含んだ物質と被処理水が
接触する領域に照射する超音波のエネルギー量を変化さ
せることとした。

【００１０】

【作用】ミネラル含有物質から被処理水へのミネラル成
分の溶出は、一般にミネラル含有物質に被処理水が接触
している時間が長いほど多くなるが、必ずしも接触して
いる時間にそのまま比例するわけではなく、時間の経過
に従って被処理水中のミネラルの増加量は減少する。こ
の現象をミクロな視点から見れば、被処理水中に溶け出
したミネラル成分がミネラル含有物質近傍で高い濃度と
なり、一種の飽和溶解に近い状況を作り出しているため
と考えられる。この飽和溶解に近い被処理水部分は恐ら
くはミネラル含有物質を取り囲んでシース状態を形成し
ていると考えられる。一方、被処理水をマクロな視点か
ら見れば、被処理水全体のミネラル成分の濃度は殆ど上
昇していない。これらミネラル成分濃度が低い被処理水
と飽和に近いミネラル成分濃度を持つシース状の被処理
水を入れ替えることが、ミネラル含有物質から効率よく
ミネラル成分を溶解させる方法となる。ここで、例え
ば、流水によりこのシースを破壊し、ミネラル成分濃度
が低い被処理水と入れ換えることを例にとって考える
と、一般に水流が水流を阻害するような物体の付近を通
過する場合には阻害する物体から離れるほどその水流は
早くなり、阻害する物体に近づくほどその水流は遅くな
ることが知られている。例えば水流が水流阻害物質と直
交する場合においてすら水流阻害物質近傍には境界層を
形成し、この境界層の内側はいわゆるよどみの領域とな
る。従って、流水のみでは完全にこの境界層を破壊する
ことは不可能であり、ミネラル含有物質近傍のミネラル
濃度が極めて高いシース状態を完全に破壊することは出
来ない。しかしながら、本発明によれば、超音波振動を
与えることによりキャビテーション現象を起こしてこの
シースを破壊することができるので、ミネラル含有物質
近傍にミネラル含有濃度の低い処理水が到達することが
可能となり、ミネラル含有物質からミネラル成分を効率
よく溶解することができる。また、このミネラル含有物
質近傍にあるシース状態の破壊程度は超音波の与えるエ
ネルギー量に比例するので、このエネルギー量を制御す
ることにより容易に被処理水へのミネラル溶出量を制御
することができる。

【００１１】

【実施例】

【表１】 表１は本発明にかかるミネラル成分溶解度確認実験を実
施した結果である。本実験は、被処理水を貯留してミネ
ラル水の生成を行うミネラル水生成器や浄水器を想定し
て実施し、ビーカーに一定重量のミネラル含有物質と一
定容量の純水を入れ、一定時間放置した場合、一定時間
攪拌した場合、市販の超音波清浄器内にビーカーごと浸
漬し一定時間超音波を照射した場合について被処理水中
に含まれるミネラル成分の定量を吸光光度法により測定
した。尚、表１に示した結果は、１つのミネラル含有物
質の１回の処理に対して生成される処理水を各々３回定
量し、その結果を平均した値である。ミネラル含有物質
別に比較すれば、麦飯石を主たる原料とする特殊セラミ
ックにおいてミネラル成分の溶出が多く、また各ミネラ
ル含有物質においては５分間放置した場合よりも超音波
を３分間、あるいは５分間照射した場合の方が明らかに
処理水中のミネラル成分濃度が上昇していることが判
る。

【００１２】図１は、水道水の蛇口から直結するタイプ
の浄水装置における本発明にかかるミネラル水生成装置
のブロック図である。被処理水１である水道水は先ず活
性炭の充填された異臭味除去カラム２を透過し、ここで
被処理水１中にむくまれる異臭味のもととなる残留塩素
やジメチルイソボルネオール、ジオスミンなどを除去
し、また発癌物質であるトリハロメタンなども除去す
る。次に、被処理水１はミネラル含有物質の充填された
ミネラル添加カラム３に達し、ここを透過する間にミネ
ラル含有物質と接触、超音波振動部４より行われる超音
波照射により各種ミネラル成分を効率よく溶解する。最
後に被処理水１は中空糸膜５を透過してその中に含まれ
る粒状の物質を除去され、処理済みの水として浄水装置
から送出され、飲用水や調理用水として利用される。こ
こで、中空糸膜５並びに異臭味除去カラム２の配置は必
ずしもこの位置に限ったわけではなく、例えば被処理水
１の上流側からミネラル添加カラム３、異臭味除去カラ
ム２、中空糸膜５などの順番でもよい。また、被処理水
１中に含まれる雑菌類や残留塩素、ジオスミンやトリハ
ロメタンなどの異臭味物質や健康に悪い影響を与える物
質を除去することを目的として、例えば被処理水１の上
流側に逆浸透膜を設け、逆浸透膜により結果的に被処理
水１中に元来含まれるミネラル成分を殆ど完全に除去し
た場合においても、逆浸透膜の下流側に本発明にかかる
超音波を照射するミネラル添加カラム３を配することに
よりミネラル成分が豊富でしかも安全な飲用水や調理水
を供給することも可能である。

【００１３】また、照射する超音波エネルギー量を変化
させてミネラル成分の被処理水１中への添加量を制御す
ることを行うことができる。図２（ａ）は図１の本発明
にかかるミネラル水生成装置に超音波のエネルギー量を
変化させる装置を付加した場合のブロック図である。使
用者が操作部７のミネラル成分調節つまみを操作する
と、それに応じて図２（ｂ）に示した超音波振動子オン
時間８と超音波振動子オフ時間９の割合を変化させ、ミ
ネラル添加カラム３に照射するエネルギー量を変化させ
る。従って、使用者は用途や自分の好みにあったミネラ
ル添加量の水を自由に生成することができる。

【００１４】ミネラルの添加量を制御するために照射す
る超音波のエネルギー量を変化させる方法は、前述の時
分割による方法のみではなく、例えば超音波振動素子へ
の供給エネルギー量自体を制御する方法や、超音波の周
波数を変化させるなどの方法が考えられる。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば短時
間で効率よくミネラル含有物質からミネラル成分を被処
理水中へ溶出することができるので、ミネラルが豊富で
おいしく健康によい飲料水や調理水を供給することがで
きる。

【００１６】また、照射する超音波のエネルギー量を変
化させることにより、用途や使用者の好みにあったミネ
ラル水を簡単に生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるミネラル水生成装置のブロック
図である。

【図２】超音波のエネルギー量を変化させる装置を付加
した場合のブロック図であると時分割の概要図である。

【符号の説明】

１ 被処理水 ２ 異臭味除去カラム ３ ミネラル添加カラム ４ 超音波振動部 ５ 中空糸膜 ６ 超音波 ７ 操作部 ８ 超音波振動子オン時間 ９ 超音波振動子オフ時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/68 Ｚ ５４０ Ａ Ｄ 1/36

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ミネラルを含んだ物質と被処理水を接触
   させて被処理水にミネラル成分を添加するミネラル水生
   成装置において、ミネラルを含んだ物質と被処理水が接
   触する領域に超音波を照射することを特徴とするミネラ
   ル水生成装置。
2. 【請求項２】 請求項１の範囲において、照射する超音
   波のエネルギー量を変化させることを特徴とするミネラ
   ル水生成装置。