JPH09155349A - 浄水システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、無イオン水、アルカリイオン水、
酸性水等を同時に効率よく整水して用途に合わせて配水
することを目的とする。 【解決手段】 １対の電極３，４間に流れる直流の作用
で移動する被浄化水中のイオンを選択的に透過あるいは
抑留する複数の隔壁５ａ，６ａ，５ｂ，６ｂにより、貯
水槽１を溶存するイオン量及びｐＨ値がそれぞれ異なる
値の水に整水する複数の整水槽Ｉ〜Ｖに区画してなる電
気浄水機構２を有し、複数の整水槽Ｉ〜Ｖに整水された
各水を用途に合わせて配水することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシステムキ
ッチン等に用いる浄水システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水道水の原水には、淡水に属す
る河川水、湖沼水、人口ダムや貯水池などの水を用いて
いる。これらの原水は浄水場で浄化されるもので、水道
水をつくるためには次のような処理が行われている。ま
ず、浄水処理のために取り入れられた原水を沈殿池、濾
過池の順に通すことにより、懸濁物質、細菌、鉄、マン
ガン、臭いの原因や不快を催す有機成分などを除去して
清浄な水にする。次に、生物化学的には、まだ活性な状
態であるため、微生物や細菌類が存在したり、あるいは
発生したりするために浄水工程の最後に消毒処理が行わ
れる。この処理は主に塩素ガスやさらし粉などを添加し
て行われる。この処理後、水道水として各家庭や地域に
供給されるようになる。

【０００３】上記のように水道水は、浄水場において浄
水処理され、飲料水として適する水になっているが、原
水中に溶存する物質がすべて除去されているわけではな
い。浄水場で清浄にされた水道水に溶存している主な成
分としては、ミネラル、炭酸、塩素イオン、シリカ、
鉄、有機成分などがある。ミネラル、鉄及びシリカなど
は、山や大地の鉱石などから溶出して、イオンなどの形
態で原水に溶け込む。これらの成分は浄水場では除去し
きれないので、そのまま水道水中に溶存した状態で家庭
などに供給されている。炭酸は、地中の炭酸化合物が原
水に溶解したり、空気中の二酸化炭素が水に溶け込むこ
とによって生成される。塩素イオンや次亜塩素イオン
は、浄水場で行われる消毒処理に用いられる塩素がイオ
ン化した状態で存在する。有機成分は、水道水の原水で
ある河川や湖、沼などで発生した藻や細菌などから放出
される成分やこれらの本体が分解して生じた物質が浄水
場で完全に除去しきれずに極く微量ではあるが水道水に
溶存してしまう。一般家庭では、この水道水を飲料や料
理などに用いている。

【０００４】近年の健康ブームに伴なって、水、特に水
道水に対する関心が高まっており、水道水に何らかの処
理を行い、飲料に不快なカルキ臭の主成分である残留塩
素やトリハロメタンなどの揮発性有機成分を除去するこ
とができる浄水器や、電気分解などにより水のｐＨ値を
調整できるアルカリ水整水器などが市場に数多く販売さ
れている。またシステムキッチンに搭載されている浄水
機構としては家庭用浄水器を応用したフィルタと活性炭
等を組み合わせたものやアルカリイオン水を供給するも
のなどがあるが、これらは主に飲料を目的としたものが
殆んどである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のシステムキッチ
ン等で用いられている浄水機構は、フィルタと活性炭等
を組み合わせたものやアルカリイオン水を供給するもの
などで、これらは主に飲料用水の供給を目的としたもの
が殆んどであった。

【０００６】しかしながら、近年さらに、飲料用のみな
らず、厨房等の食器洗いにおいて乾いたときに付着する
白色残渣の発生しない水、リビング等でのスチームアイ
ロンや加湿器の使用において白色のスケール粉の発生し
ない水、洗面所等の手洗い等において殺菌力の強い水な
ど、用途に合った水を使用したいという要望が強い。

【０００７】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
無イオン水、アルカリイオン水、酸性水等を同時に効率
よく整水して用途に合わせて配水することができる浄水
システムを提供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
に、請求項１記載の発明は、貯水槽内に、当該貯水槽に
貯水された被浄化水に直流を流す１対の電極を配設し、
前記直流の作用で移動するイオンを選択的に透過あるい
は抑留する複数の隔壁により、前記貯水槽を溶存するイ
オン量及びｐＨ値がそれぞれ異なる値の水に整水する複
数の整水槽に区画してなる電気浄水機構を有し、前記複
数の整水槽に整水された各水を用途に合わせて配水する
ことを要旨とする。この構成により、移動する被浄化水
内のイオンを複数の隔壁で選択的に透過あるいは抑留す
ることで複数の整水槽に、溶存するイオンが少ない無イ
オン水、カチオンとアニオン量が増加したアルカリイオ
ン水、カチオンのみが減少した酸性水等を同時に整水す
ることが可能となる。無イオン水は食器類の最後の濯ぎ
に使用するとコップなどが乾いたときに付着する白色残
渣が発生しなくなり、またスチームアイロンや加湿器な
どに用いると白色のスケール粉の発生が抑制される。ア
ルカリイオン水はミネラル水として飲料用に好適であ
る。酸性水は食器を洗う際に洗剤の洗浄力を向上させた
り、また酸性水は水道水に比べて殺菌力が強いため洗顔
や手洗いなどにも使用される。したがって飲料用のみな
らず、使用用途に合った水を供給することが可能とな
る。

【０００９】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の浄水システムにおいて、前記貯水槽に前記被浄化水と
して水道水を供給する給水機構と、前記配水用の配水機
構と、前記貯水槽から不要な水を排水する排水機構とを
有することを要旨とする。この構成により、浄水システ
ムを家庭のシステムキッチン等に用いる場合、電気浄水
機構は被浄化水として水道水により稼動する。そして、
それぞれの用途に応じた適切な水が配水機構により、厨
房、洗面所、バスルーム、リビング・ダイニング、又は
寝室等に配水されて利用される。

【００１０】請求項３記載の発明は、上記請求項１記載
の浄水システムにおいて、前記電気浄水機構は、前記貯
水槽内に陽極及び陰極を離隔して配設し、該陽極及び陰
極間に前記隔壁となるカチオン交換膜とアニオン交換膜
とを交互に配置した構成を有する電気透析浄水機構であ
ることを要旨とする。この構成により、陽極、陰極間に
直流電圧を与えることで、陽極は被浄化水中に溶存する
カチオンを反発し、アニオンを引き付けるように作用
し、陰極は、これと逆にアニオンを反発し、カチオンを
引き付けるように作用する。カチオン交換膜は上記の作
用で移動するカチオンだけを選択的に透過し、アニオン
の移動は抑留するように作用する。アニオン交換膜は、
これと逆にアニオンだけを選択的に透過し、カチオンの
移動は抑留するように作用する。これらの作用で複数の
整水槽に、前記の無イオン水、アルカリイオン水、酸性
水等を同時に且つ確実に整水することが可能となる。

【００１１】請求項４記載の発明は、上記請求項３記載
の浄水システムにおいて、前記陽極及び陰極の表面に
は、白金をコーティング又は白金薄膜を形成してなるこ
とを要旨とする。この構成により、電気透析浄水の際、
白金自体は水に溶出することがなく、表面にスケール付
着が生じたときには陽極、陰極の極性を逆転させること
で表面に付着したスケールを溶出させて取り除くことが
可能となる。したがって電気透析浄水機構を常に効率よ
く稼動させることが可能となる。

【００１２】請求項５記載の発明は、上記請求項２記載
の浄水システムにおいて、前記給水機構の前段には、前
記水道水から有機物を除去する吸着剤を充填した脱臭機
構と、前記水道水に電解質を付与する電解質添加剤を充
填した電解質添加槽とを装備してなることを要旨とす
る。この構成により、電気透析浄水処理前に活性炭等に
よる脱臭を行うと原水である水道水中の不快なカルキ臭
の主成分である残留塩素やトリハロメタンなどの揮発性
有機成分が除去されて一層飲料用等として好適な水とす
ることが可能となる。また水道水に電解質が付与される
と電気透析浄水処理におけるイオン移動の効率が向上し
て前記のアルカリイオン水、無イオン水及び酸性水等を
短時間で且つ低電力で整水することが可能となる。

【００１３】請求項６記載の発明は、上記請求項５記載
の浄水システムにおいて、前記吸着剤は活性炭又は活性
炭素繊維の少なくとも何れかであり、前記電解質添加剤
は乳酸カルシウム、グリセロリン酸カルシウムを含む薬
剤又は麦飯石を含む鉱石の少なくとも何れかであること
を要旨とする。この構成により、水道水からの有機物の
除去と水道水への電解質の付与が容易、適切に行われ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図３に基づいて順に説明する。

【００１５】浄水システム全体図１は、浄水システムの
全体構成を示している。同図において、１は被浄化水で
ある水道水を貯水する貯水槽であり、貯水槽１内に本シ
ステムの中心となる電気浄水機構としての電気透析浄水
機構２が次のように構成されている。即ち、貯水槽１内
の両側に１対の電極となる陽極３と陰極４とが対向配設
され、その間に仕切り板を兼ねたカチオン（陽イオン）
交換膜５ａ，５ｂとアニオン（陰イオン）交換膜６ａ，
６ｂとが所要間隔をおいて交互に配設されている。カチ
オン交換膜５ａ，５ｂとアニオン交換膜６ａ，６ｂは、
陽極３と陰極４間を流れる直流の作用で移動する水道水
内のイオンを選択的に透過あるいは抑留する隔壁として
作用するもので、これらの隔壁により、貯水槽１は、溶
存するイオン量及びｐＨ値をそれぞれ異なる値の水に整
水（創水）する第１槽Ｉ、第２槽II、第３槽III 、第４
槽IV、第５槽Ｖに区画されている。これらの各整水槽Ｉ
〜Ｖに、溶存イオンが殆んどない無イオン水、ミネラル
成分が増加したミネラル水（アルカリイオン水）、酸性
に傾いた酸性水（アストリンゼン）が同時につくられ
る。７は電気透析浄水機構２で整水された各水を用途に
合わせて厨房Ｊ、洗面所Ｋ、バスルームＬ、リビング・
ダイニング等Ｍ、又は寝室Ｎ等に配水する配水機構であ
り、制御弁８，９，１０が備えられている。１１は水道
管１２からの水道水を上記の厨房Ｊ〜寝室Ｎ等に直接導
くための水道水制御弁である。１３は貯水槽１に水道水
を供給する給水機構であり、制御弁１４〜１８が備えら
れている。１９は排水弁であり、貯水槽１から不要な水
を排水する排水機構を構成している。また、水道管１２
と給水機構１３との間には、活性炭や精密濾過フィルタ
等が装着された脱臭機構２０及び水道水に電解質を添加
する電解質添加槽２１が装備されている。２２は制御弁
である。

【００１６】次に、図２を用いて、電気透析浄水機構２
の構成の詳細及び作用を説明する。電気透析浄水機構２
は、貯水槽１内に、同図の左側から陽極３、カチオン交
換膜５ａ、アニオン交換膜６ａ、カチオン交換膜５ｂ、
アニオン交換膜６ｂ、陰極４の順に配置された１対の電
極と複数のイオン交換膜で構成されている。陽極３、陰
極４間に直流電圧を与えることで、陽極３は水道水中に
溶存するカチオン（陽イオン）を反発し、アニオン（陰
イオン）を引き付けるように作用し、陰極４は、これと
逆にアニオンを反発し、カチオンを引き付けるように作
用する。カチオン交換膜５ａ，５ｂは上記直流の作用で
移動するカチオンだけを選択的に透過し、アニオンの移
動は抑留するように作用する。アニオン交換膜６ａ，６
ｂは、これと逆にアニオンだけを選択的に透過し、カチ
オンの移動は抑留するように作用する。このように、カ
チオン交換膜５ａ，５ｂとアニオン交換膜６ａ，６ｂと
は隔壁としての機能も有することから、貯水槽１は、カ
チオン交換膜５ａと貯水槽左側外壁との間が陽極３が存
在する第１槽Ｉ、カチオン交換膜５ａとアニオン交換膜
６ａとの間が第２槽II、アニオン交換膜６ａとカチオン
交換膜５ｂとの間が第３槽III 、カチオン交換膜５ｂと
アニオン交換膜６ｂとの間が第４槽IV、アニオン交換膜
６ｂと貯水槽右側外壁との間が陰極４が存在する第５槽
Ｖの各整水槽に区画されている。

【００１７】次いで、浄水システムとしての作用を説明
する。水道管１２に接続された制御弁２２を開き、給水
機構１３を経由して電気透析浄水機構２の各整水槽Ｉ〜
Ｖに水道水を供給する。同時に陽極３、陰極４間に直流
電圧をかけると、図３に示すように、第１槽Ｉは原水の
水道水に比べて溶存するカチオンのみが減少する。第２
槽IIと第４槽IVには他の槽から移動したカチオンとアニ
オンが共に増加する。第３槽III にはカチオンとアニオ
ンが共に他の槽に移動して溶存するイオンが少ない無イ
オン水が整水される。また第５槽Ｖではアニオンのみが
減少する。

【００１８】飲料用としてミネラル水（アルカリイオン
水）を得る場合は、配水機構７の制御弁１０を開け、制
御弁８，９は閉の状態にしておくと、第２槽IIと第４槽
IVからカチオンとアニオン量が増加したアルカリイオン
水が供給されて飲用することができる。無イオン水を得
る場合は、配水機構７の制御弁９を開け、制御弁８，１
０は閉の状態にしておくと、第３槽III から溶存するイ
オン量の少ない無イオン水が供給される。無イオン水は
食器類の最後の濯ぎに使用するとコップなどが乾いたと
きに付着する白色残渣が発生しなくなり、またスチーム
アイロンや加湿器などに用いると白色のスケール粉の発
生が抑制される。酸性水（アストリンゼン）を得る場合
は、配水機構７の制御弁８を開け、制御弁９，１０は閉
の状態にしておくと、第１槽Ｉからカチオンのみが減少
した酸性水が供給される。酸性水は食器を洗う際に洗剤
の洗浄力を向上させたり、また酸性水は水道水に比べて
殺菌力が強いため洗顔や手洗いなどにも使用することが
できる。

【００１９】なお、上述の実施の形態では、電気浄水機
構を、１対の電極と複数のイオン交換膜で構成された電
気透析浄水機構２としたが、１対の電極と溶存イオンが
比較的自由に泳動できる複数のイオン透過膜ないし壁で
構成された電気泳動浄水機構を用いることもできる。

【００２０】電極とイオン交換膜 電気透析浄水機構２における陽極３と陰極４には、とも
に表面に白金をコーティングあるいは白金薄膜を形成し
たものを使用する。イオン化しやすい金属あるいはＳＵ
Ｓなどの合金を電極に用いて電気透析浄水を行うと、陽
極側の電極表面から電極自体がイオン化して水に溶出す
る。また陰極側は表面にカチオンが析出して、スケール
付着が生じて電気透析の効率を低下させるという問題が
生じる。これを解決する手段として、上記のように、電
極表面に白金を用いると、白金自体の溶出はなく、表面
にスケール付着が生じたときには電極の極性を逆転させ
ることで表面に付着したスケールを溶出させて取り除く
ことができ、電気透析の浄水効率をもとの状態に復帰さ
せることができる。

【００２１】またイオン交換膜は、濃縮用膜と脱塩用膜
とを用いることで電解質（イオン）の濃縮、除去が行わ
れて各整水槽にイオン量及びｐＨ値がそれぞれ異なる値
の水が適切に整水される。

【００２２】脱臭機構と電解質添加槽 給水機構１３の前段には、水道水から有機物を除去する
吸着剤を充填した脱臭機構２０と電気透析浄水処理前に
水道水に電解質を付与する電解質添加槽２１を装備させ
る。上記吸着剤には、活性炭や活性炭素繊維を用いる。
また電解質添加槽２１における電解質添加剤には、乳酸
カルシウム、グリセロリン酸カルシウムなどの薬剤又は
麦飯石などの鉱石を用いる。電気透析浄水処理前に活性
炭等による脱臭を行うと原水である水道水の飲料に不快
なカルキ臭の主成分である残留塩素やトリハロメタンな
どの揮発性有機成分が除去されて一層飲用しやすい水と
なる。また水道水に電解質が付与されると電気透析浄水
処理におけるイオン移動の効率が向上してアルカリイオ
ン水、無イオン水及び酸性水を短時間で且つ低電力で整
水することが可能となる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、貯水槽内に、当該貯水槽に貯水された被浄
化水に直流を流す１対の電極を配設し、前記直流の作用
で移動するイオンを選択的に透過あるいは抑留する複数
の隔壁により、前記貯水槽を溶存するイオン量及びｐＨ
値がそれぞれ異なる値の水に整水する複数の整水槽に区
画してなる電気浄水機構を有し、前記複数の整水槽に整
水された各水を用途に合わせて配水するようにしたた
め、移動する被浄化水内のイオンを複数の隔壁で選択的
に透過あるいは抑留することで複数の整水槽に、溶存す
るイオンが少ない無イオン水、カチオンとアニオン量が
増加したアルカリイオン水、カチオンのみが減少した酸
性水等を同時に整水することができる。無イオン水は食
器類の最後の濯ぎに使用するとコップなどが乾いたとき
に付着する白色残渣が発生しなくなり、またスチームア
イロンや加湿器などに用いると白色のスケール粉の発生
が抑制される。アルカリイオン水はミネラル水として飲
料用に好適である。酸性水は食器を洗う際に洗剤の洗浄
力を向上させたり、また酸性水は水道水に比べて殺菌力
が強いため洗顔や手洗いなどにも使用される。したがっ
て飲料用のみならず、使用用途に合った水を供給するこ
とができる。

【００２４】請求項２記載の発明によれば、前記貯水槽
に前記被浄化水として水道水を供給する給水機構と、前
記配水用の配水機構と、前記貯水槽から不要な水を排水
する排水機構とを具備させたため、浄水システムを家庭
のシステムキッチン等に用いる場合、電気浄水機構は水
道水により稼動させ、それぞれの用途に適切に応じた水
を厨房、洗面所、バスルーム、リビング・ダイニング、
又は寝室等に配水して利用することができる。

【００２５】請求項３記載の発明によれば、前記電気浄
水機構は、前記貯水槽内に陽極及び陰極を離隔して配設
し、該陽極及び陰極間に前記隔壁となるカチオン交換膜
とアニオン交換膜とを交互に配置した構成を有する電気
透析浄水機構としたため、陽極、陰極間に直流電圧を与
えることで、陽極は被浄化水中に溶存するカチオンを反
発し、アニオンを引き付けるように作用し、陰極は、こ
れと逆にアニオンを反発し、カチオンを引き付けるよう
に作用する。カチオン交換膜は上記の作用で移動するカ
チオンだけを選択的に透過し、アニオンの移動は抑留す
るように作用する。アニオン交換膜は、これと逆にアニ
オンだけを選択的に透過し、カチオンの移動は抑留する
ように作用する。したがって、これらの作用で複数の整
水槽に、前記の無イオン水、アルカリイオン水、酸性水
等を同時に且つ確実に整水することができる。

【００２６】請求項４記載の発明によれば、前記陽極及
び陰極の表面には、白金をコーティング又は白金薄膜を
形成したため、電気透析浄水の際、白金自体は水に溶出
することがなく、表面にスケール付着が生じたときには
陽極、陰極の極性を逆転させることで表面に付着したス
ケールを溶出させて取り除くことができる。したがって
電気透析浄水機構を常に効率よく稼動させることができ
る。

【００２７】請求項５記載の発明によれば、前記給水機
構の前段には、前記水道水から有機物を除去する吸着剤
を充填した脱臭機構と、前記水道水に電解質を付与する
電解質添加剤を充填した電解質添加槽とを装備させたた
め、電気透析浄水処理前に活性炭等による脱臭を行うこ
とで原水である水道水中の不快なカルキ臭の主成分であ
る残留塩素やトリハロメタンなどの揮発性有機成分を除
去することができて一層飲料用等として好適な水とする
ことができる。また水道水に電解質を付与することで電
気透析浄水処理におけるイオン移動の効率を向上させて
前記のアルカリイオン水、無イオン水及び酸性水等を短
時間で且つ低電力で整水することができる。

【００２８】請求項６記載の発明によれば、前記吸着剤
は活性炭又は活性炭素繊維の少なくとも何れかであり、
前記電解質添加剤は乳酸カルシウム、グリセロリン酸カ
ルシウムを含む薬剤又は麦飯石を含む鉱石の少なくとも
何れかとしたため、水道水からの有機物の除去と水道水
への電解質の付与を容易、適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る浄水システムの実施の形態を示す
システム構成図である。

【図２】上記実施の形態における電気透析浄水機構の構
成図である。

【図３】上記電気透析浄水機構の各整水槽における通電
１時間後のイオン濃度変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 貯水槽 ２ 電気透析浄水機構（電気浄水機構） ３ 陽極 ４ 陰極 ５ａ，５ｂ カチオン交換膜 ６ａ，６ｂ アニオン交換膜 ７ 配水機構 １２ 水道管 １３ 給水機構 １９ 排水機構を構成する排水弁 ２０ 脱臭機構 ２１ 電解質添加槽

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯水槽内に、当該貯水槽に貯水された被
   浄化水に直流を流す１対の電極を配設し、前記直流の作
   用で移動するイオンを選択的に透過あるいは抑留する複
   数の隔壁により、前記貯水槽を溶存するイオン量及びｐ
   Ｈ値がそれぞれ異なる値の水に整水する複数の整水槽に
   区画してなる電気浄水機構を有し、前記複数の整水槽に
   整水された各水を用途に合わせて配水することを特徴と
   する浄水システム。
2. 【請求項２】 前記貯水槽に前記被浄化水として水道水
   を供給する給水機構と、前記配水用の配水機構と、前記
   貯水槽から不要な水を排水する排水機構とを有すること
   を特徴とする請求項１記載の浄水システム。
3. 【請求項３】 前記電気浄水機構は、前記貯水槽内に陽
   極及び陰極を離隔して配設し、該陽極及び陰極間に前記
   隔壁となるカチオン交換膜とアニオン交換膜とを交互に
   配置した構成を有する電気透析浄水機構であることを特
   徴とする請求項１記載の浄水システム。
4. 【請求項４】 前記陽極及び陰極の表面には、白金をコ
   ーティング又は白金薄膜を形成してなることを特徴とす
   る請求項３記載の浄水システム。
5. 【請求項５】 前記給水機構の前段には、前記水道水か
   ら有機物を除去する吸着剤を充填した脱臭機構と、前記
   水道水に電解質を付与する電解質添加剤を充填した電解
   質添加槽とを装備してなることを特徴とする請求項２記
   載の浄水システム。
6. 【請求項６】 前記吸着剤は活性炭又は活性炭素繊維の
   少なくとも何れかであり、前記電解質添加剤は乳酸カル
   シウム、グリセロリン酸カルシウムを含む薬剤又は麦飯
   石を含む鉱石の少なくとも何れかであることを特徴とす
   る請求項５記載の浄水システム。