JPH09253629A

JPH09253629A - 水処理装置

Info

Publication number: JPH09253629A
Application number: JP7173096A
Authority: JP
Inventors: Masao Yokoyama; 昌夫横山; Tamiyuki Eguchi; 民行江口
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【目的】水透過係数が大きく、流量が多く、濾過性能
に優れた新規な中空糸膜型の濾過フィルターと、水質調
整機能、ミネラル補給機能及び効果的な磁化処理機能を
有する濾過槽とを組み合わせてそれぞれの特徴を生か
し、逆洗が可能で且つ長寿命の水処理装置を提供する。【構成】収納容器９に複数の中空糸膜１２を収納し、
その一端若しくは両端でポッティング材１３を用いて集
束固定した外圧濾過式で逆洗可能であるとともに、中空
糸膜に親水性が付与されているプレフィルターＢと、一
端及び他端にそれぞれ水の流入口及び流出口を有する筒
状のハウジング内に粒状活性炭、砂等をそれぞれ層状に
堆積してなるとともに、粒状セラミックを堆積した層の
上下にそれぞれ少なくとも１個の磁石をその磁力線の向
きが互いに一致し且つ方向が水の流れの沿うように配置
した濾過槽Ｃとからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水処理装置に係わり、
更に詳しくは水道水やそれを加熱した温水を浄化、活性
化する水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から水道水を処理する水処理装置と
しては、活性炭、中空糸膜等により残留塩素や汚染物質
を除去するようになしたものや（第１世代）や、これに
加えて電気分解処理、イオン交換樹脂等により水質（ｐ
Ｈ等）を調整するようになしたもの（第２世代）がある
が、近年、更にこれに加えて遠赤外線照射、磁化処理等
により水分子を活性化するようになしたもの（第３世
代）がある。

【０００３】例えば、特開平１−２６６８９２号公報、
特開平２−１１５０９４号公報、特公平４−７００７３
号公報には、水が通過する流路内にセラミック等からな
る遠赤外線放射体を敷設するとともに、該流路内若しく
はその周囲に永久磁石等からなる磁場発生装置を設けた
水処理装置が開示されている。

【０００４】その一例を簡単に説明すれば、従来の水処
理装置は、筒状のハウジング内にその水の流入口を有す
る上部から水の流出口を有する下部に向かって、第１の
砂層、活性炭層、第２の砂層、磁性層及びセラミック層
が、不織布フィルター等を介して積層されている。ここ
で、第１の砂層及び第２の砂層は、火成岩シラスを特殊
処理した白砂からなり、また活性炭層は抗菌性の粒状活
性炭からなっており、これらによって主として残留塩
素、有機物質、有害物質（例えばトリハロメタン）、赤
錆、不純物、カビ臭等を除去する。また、磁性層は、磁
鉄鉱石、フェライトマグネット、石英閃緑玲石、泰澄石
の細片が混合されたものであり、磁鉄鉱石とフェライト
マグネットによる磁場で重金属類を除去するともとに、
水分子を磁化処理して活性化し、更に石英閃緑玲石及び
泰澄石によって主として水質（ｐＨ等）を調整するとと
もにミネラルを補給する。また、セラミック層は、火成
岩シラスを特殊処理した白砂を更に高温（例えば１１０
０℃）で特殊処理した粒状セラミックからなっており、
遠赤外線照射によって水分子を活性化するとともに水質
劣化を防止する。

【０００５】しかし、前述の水処理装置では、磁性層に
おいて磁鉄鉱石とフェライトマグネットがランダムに混
合されているため、個々のフェライトマグネットの磁場
が互いに打ち消し合い、水分子に作用する磁場が弱くな
って活性化が十分に行われ難いという問題があった。ま
た、濾材や不織布フィルター等の目詰まりによる除去性
能低下、流量低下が生じて寿命が短くなるという問題も
あり、この問題に対しては通常のプリーツ型プレフィル
ターを設けることによってある程度は改善できるもの
の、プレフィルターの目詰まりによる同様な問題は残
る。

【０００６】一方、多数の中空糸膜を束ねた構造の濾過
フィルターは、限外濾過、精密濾過、逆浸透、人工透
析、ガス分離等に用いられている。一般的には、中空糸
膜は微細な不純物や微生物を除去する性能に優れている
が、水透過係数が小さく、流量を多くするには多数本の
中空糸膜束を用いなければならず、装置が大型になる欠
点を有している。そのため、中空糸膜を用いた家庭用の
浄水器では、流量を犠牲にして小型化を図っているのが
現状である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が前述
の状況に鑑み、解決しようとするところは、水透過係数
が大きく、流量が多く、濾過性能に優れた新規な中空糸
膜型の濾過フィルターと、水質調整機能、ミネラル補給
機能及び効果的な磁化処理機能を有する濾過槽とを組み
合わせてそれぞれの特徴を生かすとともに、逆洗が可能
で且つ長寿命の水処理装置を提供する点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題解
決のために、プレフィルターと濾過槽とからなる水処理
装置であって、前記プレフィルターは、収納容器に複数
の中空糸膜を収納し、その一端若しくは両端でポッティ
ング材を用いて集束固定した外圧濾過式で逆洗可能であ
るとともに、中空糸膜に親水性が付与されている中空糸
型フィルターであり、前記濾過槽は、一端及び他端にそ
れぞれ水の流入口及び流出口を有する筒状のハウジング
内に粒状活性炭、砂等をそれぞれ層状に堆積してなると
ともに、粒状セラミックを堆積した層の上下にそれぞれ
少なくとも１個の磁石をその磁力線の向きが互いに一致
し且つ方向が水の流れの沿うように配置したものであ
り、前記プレフィルターで原水を濾過した後、その濾過
液を前記濾過槽によって濾過、活性化してなることを特
徴とする水処理装置を構成した。

【０００９】ここで、芳香族ポリマー系疎水性の中空糸
膜に、数平均分子量が２０００〜８０００の親水性セル
ロース誘導体が不可逆的に吸着してなることが好まし
く、更に芳香族ポリマー系疎水性の中空糸膜が芳香族ポ
リスルホン系膜であり、親水性セルロース誘導体がヒド
ロキシプロピルメチルセルロースであるとより好ましく
使用できる。また、疎水性の素材で形成された中空糸膜
を、該中空糸膜との接触角が小さい溶液に接触させて膜
全体を濡らし、その溶液を水で置換してなること、具体
的には疎水性の素材で形成された中空糸膜に、該中空糸
膜との接触角が小さい溶液を通過させて膜全体を濡ら
し、その後、水で洗浄して中空糸膜に付着している溶液
を水で置換してなることも好ましい。

【００１０】また、粒状セラミックを堆積した層の上下
の少なくとも一方に磁鉄鉱石を堆積した層を介在させて
なることが好ましい。

【００１１】更に具体的には、前記濾過槽として、上部
より、砂、粒状活性炭、砂、泰澄石、磁鉄鉱石、粒状セ
ラミック、磁鉄鉱石及び麦飯石をそれぞれ層状に堆積し
て第１の砂層、活性炭層、第２の砂層、泰澄石層、第１
の磁鉄鉱石層、セラミック層、第２の磁鉄鉱石層及び麦
飯石層を形成するとともに、活性炭層と第２の砂層との
間、第１の磁鉄鉱石層とセラミック層との間並びに第２
の磁鉄鉱石層と麦飯石層との間に、それぞれ少なくとも
１個の磁石をその磁力線の向きが互いに一致し且つ方向
が水の流れの沿うように配置したものを用いる。

【００１２】又は、前記濾過槽として、上部より、砂、
粒状活性炭、砂、泰澄石、磁鉄鉱石、粒状セラミック、
磁鉄鉱石及び麦飯石をそれぞれ層状に堆積して第１の砂
層、活性炭層、第２の砂層、泰澄石層、第１の磁鉄鉱石
層、セラミック層、第２の磁鉄鉱石層及び麦飯石層を形
成するとともに、第２の砂層と泰澄石層との間、第１の
磁鉄鉱石層とセラミック層との間並びにセラミック層と
第２の磁鉄鉱石層との間に、それぞれ少なくとも１個の
磁石をその磁力線の向きが互いに一致し且つ方向が水の
流れの沿うように配置したものを用いる。

【００１３】又は、前記濾過槽として、上部より、砂、
粒状活性炭、砂、泰澄石、磁鉄鉱石、粒状セラミック、
磁鉄鉱石及び麦飯石をそれぞれ層状に堆積して第１の砂
層、活性炭層、第２の砂層、泰澄石層、第１の磁鉄鉱石
層、セラミック層、第２の磁鉄鉱石層及び麦飯石層を形
成するとともに、第１の砂層と活性炭層との間、泰澄石
層と第１の磁鉄鉱石層との間、第２の磁鉄鉱石層と麦飯
石層との間に、それぞれ少なくとも１個の磁石をその磁
力線の向きが互いに一致し且つ方向が水の流れの沿うよ
うに配置したものを用いる。

【００１４】そして、前述の具体的な濾過槽において、
層と層との間に配置された少なくとも１個の磁石同士の
各層と直交する方向に対する間隔をほぼ同一となしたこ
と、層と層との間に配置される磁石としてハウジングの
中心軸を中心とする同一円上の中心角を等分した位置に
配置された少なくとも２個の磁石を用いてなること、磁
石の磁力線の向きと水の流れの向きとを逆にしてなるこ
とがより好ましい。

【００１５】

【作用】以上の如き内容からなる本発明の水処理装置
は、以下の作用を有する。中空糸型フィルターからなる
プレフィルターについては、中空糸膜に親水性が付与さ
れ、最小浸透圧が低くなっているので、通常の水道水の
水圧によって即時使用することが可能であり、また外圧
濾過式で逆洗可能であるので、濾過性能が低下した場合
には、逆洗によってその機能を回復させることができ、
長寿命である。また、濾過槽については、粒状セラミッ
クを堆積した層の上下にそれぞれ配置された磁石の磁場
は互いに結合して補強し合うことになり、しかもその方
向が水の流れに沿っていることにより水分子を効果的に
磁化処理することができ、また、前記磁場は粒状セラミ
ックを堆積した層を通過することになるため、粒状セラ
ミックの遠赤外線照射による水分子の活性化作用を向上
させるのである。

【００１６】そして、プレフィルターと濾過槽とを組み
合わせた水処理装置においては、プレフィルターの中空
糸膜によって水道水中の目詰まり物質を捕捉するので、
濾過槽における濾材の目詰まりの問題は全く生じなく、
中空糸膜に捕捉された目詰まり物質を逆洗するので逆洗
効果が非常に高く、その結果として水処理装置の寿命も
長くなる。また、マンション等の集合住宅に設置されて
いる受水槽で、万一管理不十分による水質低下により微
生物が繁殖しても、中空糸膜によって全て除去できるの
で、プレフィルターを通過した濾過液を濾過槽に送るこ
とにより、濾過槽内での微生物の繁殖を防止できるので
ある。しかも、濾過槽で残留塩素、有機物質、有害物質
（例えばトリハロメタン）、赤錆、不純物、カビ臭等を
除去し、水質（ｐＨ等）を調整し、ミネラルを補給し、
更に磁化処理と遠赤外線照射による水分子の活性化を行
うので、清潔且つ美味しい水が得られる。

【００１７】

【実施例】次に添付図面に示した実施例に基づき更に本
発明の詳細を説明する。図１は本発明の水処理装置を示
し、図中Ａは本体ケース、Ｂはプレフィルター、Ｃは濾
過槽をそれぞれ示している。

【００１８】本発明におけるプレフィルターＢは、原液
中に混入した微細不純物あるいは微生物を除去するため
のものであり、その性能は例えば０．１μｍのポリマー
粒子の対数除去率が５以上あるいはシュードモナス菌の
対数除去率が７以上である。また、濾過槽Ｃは、残留塩
素等を除去し、水質を調整するとともにミネラルを補給
し、水分子を磁化処理して活性化し、遠赤外線照射によ
って水分子を活性化するとともに水質劣化を防止するも
のである。

【００１９】本体ケースＡは、後述のプレフィルターＢ
と濾過槽Ｃを内装して水処理装置を構成するものであ
り、プレフィルターＢと濾過槽Ｃを立起状態で固定する
ベース部材１と、それらを外被するカバー２とで構成さ
れている。前記ベース部材１には、上面にプレフィルタ
ーＢと濾過槽Ｃの下端部をそれぞれ嵌合保持するための
取付台３，４が設けられ、各取付台３，４の中央部には
貫通孔５，６が形成されており、また下面には複数の脚
部７，…が突設されている。そして、前記カバー２は、
下方を開放した箱状であり、下方開口部８を前記ベース
部材１に外嵌し、適宜な固定手段にて一体化されるもの
である。

【００２０】プレフィルターＢは、水透過係数が３００
０（ｌ／ｍ² ・ｈｒ・ｋｇ／ｃｍ²）（但し、単位にお
ける「ｌ」はリットルを表す。以下同様である。）以上
の多数の中空糸膜を充填し、流量が６（ｌ／ｍｉｎ）以
上、耐熱温度が８０℃の外圧濾過式で逆洗可能な中空糸
型フィルターからなる。具体的には、前記プレフィルタ
ーＢは、前述の濾過性能を有する中空糸型カートリッジ
フィルターＢ１と、それを交換可能に装着する装填ケー
スＢ２とで構成されている。

【００２１】前記中空糸型カートリッジフィルターＢ１
は、図１及び図２に示すように、何れも耐熱性合成樹脂
で作製した円筒状の収納容器９と、ヘッダー１０及びボ
トム１１とで、該収納容器９の上下端にヘッダー１０と
ボトム１１とを超音波融着で接続して容器を形成すると
ともに、該収納容器９の内部に多数本の中空糸膜１２，
…を装填したものである。この中空糸膜１２は中央部で
Ｕ字状に折り返して形成し、先端を収納容器９とともに
熱硬化性樹脂でポッティングされている。このポッティ
ング材１３と接する収納容器９の端部内周部分には接着
力を補うためにクサビリング１４が形成されている。
尚、本実施例の前記クサビリング１４は、上下にテーパ
ー面を有するように内縁が拡開した形状のものである。
また、クサビリング１４の接着面１５は、コロナ放電処
理して臨界表面張力が４０dyn ／cm以上になるようにし
てポッティング材１３との接着力を高めている。

【００２２】そして、前記収納容器９の周囲及びボトム
１１に形成した導入孔１６から内部に導入された原液
は、中空糸膜１２を通過して濾過され、その濾過液は中
空糸膜１２の内部を通りポッティング材１３に開口した
端部からポッティング材１３とヘッダー１０とで形成さ
れる空間に溢出し、ヘッダー１０に設けられた流通路１
７を通って外部に排出されるのである。ここで、前記収
納容器９の周囲に形成した導入孔１６は小さく、またボ
トム１１に形成した導入孔１６は大きく設定し、中空糸
膜１２の直線部分１２ａは収納容器９の小さな導入孔１
６に近接し、中空糸膜１２のループ部分１２ｂはボトム
１１の大きな導入孔１６に近接している。尚、前記ヘッ
ダー１０は、流通路１７を有する口部が円筒形に形成さ
れており、その周囲には単又は複数のＯリング１８が装
着され、後述の装填ケースＢ２にこのＯリング１８によ
って封着される。

【００２３】また、前記装填ケースＢ２は、本実施例で
は外筒１９の上端部に上蓋２０をＯリング２１を介在さ
せて嵌合するとともに、外筒１９の上端に螺合したリン
グ状の締付具２２にて上蓋２０を着脱自在に取付ける構
造のものである。そして、前記外筒１９の底面２３の中
央部には、外周にネジ部を有する流入管２４を突設し、
前記取付台３に底面２３部分を嵌合し且つ流入管２４を
貫通孔５に挿通した状態で、口金２５を流入管２４に螺
合して装填ケースＢ２をベース部材１に固定するととも
に、流入ホース２６を接続している。また、前記上蓋２
０の内部には、前記ヘッダー１０の口部を嵌合する円筒
部２７が形成され、前記中空糸型カートリッジフィルタ
ーＢ１を装填ケースＢ２の内部に収容した際に、前記Ｏ
リング１８が密着するのである。また、外筒１９の内部
下方には、収納容器９の下部をガタつきなく保持するた
めに複数条のリブ２８，…が縦設されている。そして、
前記上蓋２０の上端には、流出管２９が突設されてお
り、この流出管２９には接続ホース３０の一端が口金３
１にて接続される。

【００２４】ここで、前記中空糸膜１２は、濾過圧力だ
けでなく大量に流体を濾過する際に生じる中空糸への振
動及び引っ張り荷重にも耐えなければならない。したが
って、中空糸１本あたりの引っ張り強度は１００ｇ以
上、更に好ましくは１５０ｇ以上必要である。また、最
大伸びは２０％、更に好ましくは３０％以上必要であ
る。また、中空糸膜１２の強度を維持させながらプレフ
ィルターＢとしての透水速度を最大にする内径を解析的
に設定することは可能である。中空糸を細くすれば収納
できる中空糸の有効濾過面積を大きくすることができる
が、通常のプリーツ型カートリッジフィルターと同様に
水を中空糸の外側から濾過したときには中空糸の内側を
流れる濾過水の圧力損失が大きくなる。したがって、中
空糸の水透過係数に対応してプレフィルターＢとしての
透水速度を最大にする中空糸の寸法の最適値が存在す
る。

【００２５】例えば、中空糸の水透過係数が１０００、
５０００及び１００００（ｌ／ｍ²・ｈｒ・ｋｇ／ｃｍ
²）の場合、プレフィルターＢにしたときの透水速度
は、強度を保持するために必要な中空糸の肉厚にも多少
依存するが、それぞれおよそ３００μｍ、４００μｍ及
び５００μｍのときに最大になる。このときプリーツ型
カートリッジフィルターに相当する標準サイズのカート
リッジフィルターとしての透水速度は０．１ｋｇ／ｃｍ
² の濾過圧力で、それぞれおよそ４、１１、１７（ｌ／
ｍｉｎ）である。

【００２６】このような中空糸膜１２の素材としては、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポ
リアクリロニトリル、ポリテトラフロロエチレン、ポリ
フッ化ビニリデン、ポリ弗化エチレン、セルロースアセ
テート、再生セルロース、ポリスルホン、ポリエーテル
スルホン、ポリエステル、芳香族ポリマーなど種々のも
のが挙げられ、表面がフィブリル化したものを使用する
ことが可能である。また、芳香族ポリマーの中では、芳
香族ポリエーテル、芳香族ポリエステル、芳香族ポリア
ミド、芳香族ポリイミド、芳香族ポリスルホンが挙げら
れる。これらのうち、耐薬品性、機械的強度、耐熱性、
濾過特性などの基本的な特性が優れたポリエーテルスル
ホン、ポリアリルエーテルスルホン等の芳香族ポリスル
ホンが特に好ましく、またポリスルホンも好ましく使用
できる。

【００２７】ところで、水に対して有限の接触角をもつ
膜に水を濾過させようとする場合、ある一定圧力以上の
加圧が必要であり、これを通常最小浸透圧と呼ぶ。前述
の素材からなる疎水性の中空糸膜では、この接触角が大
きく最小浸透圧もそれに伴い大きい。膜が完全な親水性
を有する場合、あるいは完全に水で濡れて接触角が０で
あれば最小浸透圧も０になるが、実際には実用上問題の
ない最小浸透圧を与える程度に膜が親水性を有するかあ
るいは濡れていることが必要である。

【００２８】前述の芳香族ポリマー系疎水性膜に親水性
を付与するには、溶剤に完全溶解しないものを予め分別
して除いた親水性セルロース誘導体を不可逆的に吸着さ
せることにより行う。これにより、溶出物が極めて少な
い親水性膜が得られる。ここで、親水性セルロース誘導
体としては、メチルセルロース、カルボキシメチルセル
ロース、低置換度ヒドロキシプロピルセルロース、ヒド
ロキシプロピルメチルセルロースが好ましく、これらは
単独又は２種以上組み合わせて用いることができる。こ
れらの親水性セルロース誘導体は、水又はアルカリ水溶
液に溶解するので取り扱いが容易である。また、これら
のセルロース誘導体から不溶性部分を分別するために用
いる溶剤については特に限定されないが、例えば水、エ
タノール、エタノール水溶液、エタノール／アルカリ水
溶液などを好適に使用することができる。更に、よく知
られているように分別溶剤の溶解度を変えることによっ
て分画分子量を調整することができる。分別によって析
出した不溶性部分を含む大きな凝集物を濾紙などで濾過
することもできるが、自然に沈澱する場合には、上澄み
溶液を分取するだけで不溶性部分を含まない成分を得る
ことができる。

【００２９】通常入手できるセルロース誘導体の数平均
分子量は、およそ１万〜３０万（例えば日本薬局方、ヒ
ドロキシプロピルメチルセルロースの項参照）である。
分子量が大きくなるほど不溶性部分の割合も増加するの
で、分画前の原料としてはできるだけ分子量の小さいも
のを選ぶことが好ましい。このような原料から前記の方
法で不溶性部分を分別すると、数平均分子量が２０００
〜８０００のセルロース誘導体が得られる。

【００３０】本発明者らによる研究によって、メチルセ
ルロースやヒドロキシプロピル基含量がヒドロキシプロ
ピルセルロースのおよそ１／１０のヒドロキシプロピル
セルロース及び低置換度のヒドロキシプロピルセルロー
スの方がヒドロキシプロピルセルロースよりも強固に吸
着することから、芳香族残基、即ちポリスルホンに対す
る疎水性結合基は、セルロース骨格であるブドウ糖残基
自身であり、ヒドロキシプロピル基はメトキシ基と同様
に親水性を付与するが、ポリスルホンに対する疎水結合
を逆に妨げるとの知見に基づき、強固な不可逆結合を発
揮させるためにはこれらの置換基の量がおよそ４０％以
下、また親水性を付与するためにおよそ１０％以上の範
囲のセルロース誘導体を用いることが好ましいことを見
出した。このようなセルロース誘導体を使用すれば、分
子量が１万未満であってもポリスルホンに強固に不可逆
吸着するとともに、親水性を付与することができる。し
かし、分子量が２０００未満ではやはり結合力が低下す
る。

【００３１】上記のセルロース誘導体の溶液を疎水性膜
に含浸させて不可逆的に吸着させるが、速やかに含浸さ
せるために、溶液にエタノールなどのアルコールを少量
添加してもよい。また、セルロース誘導体の濃度はおよ
そ５０〜１０００ｐｐｍであり、疎水性膜をセルロース
誘導体の溶液に１０分〜２時間以内接触させる。ここ
で、含浸させる場合、予め疎水性膜が水で濡れていれば
単にセルロース誘導体の溶液に浸すだけでよく、乾燥し
ている場合には強制的に圧入する。

【００３２】この方法によって親水性中空糸膜を具体的
に作成する一例を以下に説明する。ポリアリルエーテル
スルホン（帝人アモコエンジニアリングプラスチック
社、Ｐ−３５００）を２０重量部とジメチルスルホキシ
ド８０重量部の溶液を７０℃に保持しながら少量の水を
含むプロピレングリコール水溶液とともに二重管状ノズ
ルから空気中に押し出し、ノズルの下方約１０ｃｍにあ
る温水中に侵入させた後巻き取り、孔径が約０．０２μ
ｍの中空糸を作成した。この中空糸を束ねた後、ジメチ
ルスルホキシドの残存量が約１ｐｐｍになるまで熱水で
洗浄した。それから、この中空糸束に平均分子量が２５
００のヒドロキシプロピルメチルセルロースの５００ｐ
ｐｍ水溶液を４０℃で１時間シャワーリングしながら含
浸させた後、直ちに５０℃の水を１時間シャワーリング
してヒドロキシプロピルメチルセルロースの水溶液を洗
い流した。この中空糸束を９０℃で乾燥して所望の親水
性中空糸膜を作成した。

【００３３】また、疎水性膜を水で濡らす方法として
は、膜との接触角が小さくなる溶液を膜に接触させ、そ
の溶液で膜全体が濡れた後、溶液を水で置換すればよ
い。該溶液としては、いわゆる有機溶剤、２種以上の有
機溶剤の混合溶液、有機溶剤の水溶液、有機物の水溶液
等を使用することができる。有機溶剤としては、メタノ
ール、エタノール等の各種アルコール類及びアセトンが
好ましい。また、有機物としては界面活性剤等が好まし
い。これらの溶液を用いて中空糸膜全体を濡らす方法と
しては、通常の方法を用いることができる。中空糸膜を
溶液に浸す方法よりは中空糸膜に溶液を通過させる方法
の方が好ましい。その後、水で洗浄し、膜に付着してい
る物質を水に置き換える。このような方法で疎水性膜を
単に水で濡らすことによっても、親水性を付与すること
ができ、実際に使用するまで乾燥せずに濡れた状態を維
持できれば、一応の目的は達成できる。このように、疎
水性膜の膜表面及び細孔部にある一定以上の水分子が付
着していることにより膜は親水性を有するのであるが、
その水の必要量は、膜の材質及び構造により異なるが、
通常膜重量の５〜３０％である。それ以上の水を含有し
ていても効果は変わらないし、また支障もない。

【００３４】更に、中空糸型カートリッジフィルターＢ
１の全体が滅菌されていることが好ましく、この滅菌方
法として具体的にはエチレンオキサイドガス滅菌、オー
トクレイブ滅菌、γ線による滅菌等が挙げられる。そし
て、滅菌操作後の再汚染を防止し、所望の効果を使用時
まで維持するために、ガスバリヤー性の高い、滅菌可能
なフィルム状の材質でカートリッジフィルターを密封す
ることが環境によっては必要である。市販されている各
種滅菌バッグをこれに用いることができる。また、効果
の維持を補強する目的でプラスチック容器に密封しても
良い。

【００３５】例えば、中空糸膜がポリスルホン製である
中空糸型カートリッジフィルターＢ１を、３０％エタノ
ール水溶液に１０分間浸漬した後、通水し、エタノール
を除去すると同時に水で膜を濡らし、直ちに滅菌バッグ
に入れ、減圧下で密封した後、１２１℃加圧蒸気下で１
時間処理した。室温で１週間放置した後、滅菌バッグか
ら中空糸型カートリッジフィルターを取り出し、水の濾
過を行った。原水側の空気を追い出した直後から２０リ
ットル／分（ｌ／ｍｉｎ）、濾過圧力１５０ｍｍＨｇで
通水し、最小浸透圧が濾過圧力を越えることはなかっ
た。また、濾過液からは細菌は検出されなかった。

【００３６】次に、濾過槽Ｃについて詳細に説明する。
この濾過槽Ｃは、図１及び図３に示すように、耐熱性合
成樹脂製のハウジング３２の内部に特殊な濾過材を充填
したものであり、該ハウジング３２は、円筒状の濾過槽
本体３３の上端にキャップ３４を密封装着し、該キャッ
プ３４に突設したネジ付き流入管３５に、前記接続ホー
ス３０の他端を口金３６を螺合して接続し、前記プレフ
ィルターＢを通った一次濾過液を濾過材で更に濾過処理
するものである。そして、前記ハウジング３２の底面３
７を前記取付台４に嵌合するとともに、該底面３７に突
設したネジ付き流出管３８を前記貫通孔６に挿通した状
態で、該流出管３８に口金３９を螺合して当該濾過槽Ｃ
を立起状態でベース部材１に取付けると同時に、流出ホ
ース４０を接続している。尚、図中３５ａは流入口、３
８ａは流出口である。

【００３７】図３は濾過槽Ｃの代表的な実施例の要部を
示すもので、図中、３２はハウジング、４１は第１の砂
層、４２は活性炭層、４３は第２の砂層、４４は泰澄石
層、４５は第１の磁鉄鉱石層、４６はセラミック層、４
７は第２の磁鉄鉱石層、４８は麦飯石層、５１は穴明き
フィルター、５２は不織布フィルター、５３は仕切り
網、６０−１，６０−２，６０−３はマグネットプレー
トである。

【００３８】第１の砂層４１及び第２の砂層４３は火成
岩シラスを特殊処理した白砂を層状に堆積してなってお
り、また、活性炭層４２は粒状活性炭を層状に堆積して
なっており、これらによって主として残留塩素、有機物
質、有害物質（例えばトリハロメタン）、赤錆、不純
物、カビ臭等を除去する。また、泰澄石層４４及び麦飯
石層４８はそれぞれ泰澄石及び麦飯石の細片を層状に堆
積してなっており、主として水質（ｐＨ等）を調整する
とともにミネラルを補給する。尚、活性炭層４２は粒状
活性炭に限らず繊維状活性炭を適宜用いることができ
る。

【００３９】第１の磁鉄鉱石層４５及び第２の磁鉄鉱石
層４７は磁鉄鉱石の細片を層状に堆積してなっており、
後述するマグネットの磁場によって磁化され、重金属類
を除去するとともに水分子を磁化処理して活性化する。
また、セラミック層４６は火成岩シラスを特殊処理した
白砂をさらに高温（例えば１１００℃）で特殊処理した
粒状セラミックを層状に堆積してなっており、遠赤外線
照射によって水分子を活性化するとともに水質劣化を防
止する。

【００４０】穴明きフィルター５１はほぼ全面に細かい
穴が多数設けられたプラスチックプレートからなってお
り、周知の不織布フィルター５２及び仕切り網５３とと
もに前述した各層を分離・保持する。

【００４１】マグネットプレート６０−１〜６０−３は
全て同一構成で、図４に示すように３個のコイン状のマ
グネット６１及びほぼ全面に細かい穴（図示せず）が多
数設けられたプラスチックプレート等からなるスペーサ
６２より構成され、該３つのマグネット６１はスペーサ
６２の３つの収納孔６２ａによって、それぞれがハウジ
ングの中心軸を中心とする同一円上の中心角を等分した
位置（ここでは中心角１２０°で３等分した位置）に保
持される如くなっている。また、前記マグネット６１は
表面がプラスチック等によりコーティングされた強力な
磁石（例えば残留磁束密度１２０００ガウス）であり、
軸方向に磁化されている。

【００４２】而して、ハウジング３２の本体１１内にそ
の上部より下方に向かって、前述した各層、フィルター
及びプレートが、符号５１、５２、４１、５２、５３、
４２、５２、６０−１、５２、４３、５２、５３、４
４、５３、５２、４５、５２、６０−２、４６、５３、
５２、４７、５２、６０−３、４８、５２、５１の順に
積層配置され、濾過槽が構成される。この際、マグネッ
トプレート６０−１〜６０−３はマグネットプレート６
０−１及び６０−２の間隔とマグネットプレート６０−
２及び６０−３の間隔とがほぼ同一になり且つそれぞれ
のマグネット６１の位置が上下方向で一致するように位
置決めされ、また、各マグネットプレート６０−１〜６
０−３の全てのマグネット６１はその磁力線の向きが互
いに一致、特に水の流れに対して逆向きとなるように一
致し且つ磁力線の方向が水の流れに沿うように配置され
ている。

【００４３】この濾過槽によれば、マグネットプレート
６０−１〜６０−３のそれぞれのマグネット６１の磁力
線は互いに結合して増強し合い、特に上向き、即ち水の
流れに沿い且つそれとは逆向きの均一で強力な磁場６３
を形成し、また、該磁場６３は第１の磁鉄鉱石層４５及
び第２の磁鉄鉱石層４７全体を強力に磁化するため、水
分子はマグネットプレート６０−１とマグネットプレー
ト６０−３との間、特に第１の磁鉄鉱石層４５及び第２
の磁鉄鉱石層４７を通過する際、効果的に磁化処理され
ることになる。また、前記磁場６３並びにこれにより磁
化された第１の磁鉄鉱石層４５及び第２の磁鉄鉱石層４
７による磁場がセラミック層４６を通過するため、遠赤
外線照射による水分子の活性化がより増強される。な
お、他の各層における作用は従来の濾過槽の場合と同様
である。

【００４４】図５は濾過槽Ｃの他の実施例を示すもの
で、図中、図３の実施例と同一構成部分は同一符号をも
って表す。即ち、３２はハウジング、４１は第１の砂
層、４２は活性炭層、４３は第２の砂層、４４は泰澄石
層、４５は第１の磁鉄鉱石層、４６はセラミック層、４
７は第２の磁鉄鉱石層、４８は麦飯石層、５１は穴明き
フィルター、５２は不織布フィルター、５３は仕切り
網、６０−１，６０−２，６０−３はマグネットプレー
トである。

【００４５】本実施例の構成は基本的に図３の実施例と
同一であるが、活性炭層４２の厚さをハウジング全体の
１／２程度まで広げた点、マグネットプレート６０−１
を第２の砂層４３及び泰澄石層４４間に配置した点、マ
グネットプレート６０−３をセラミック層４６及び第２
の磁鉄鉱石層４７間に配置した点、泰澄石層４４及び第
１の磁鉄鉱石層４５間の仕切部材を除いた点、並びに第
２の磁鉄鉱石層４７及び麦飯石層４８間の仕切部材を除
いた点で異なる。

【００４６】この濾過槽によれば、活性炭槽４２が厚く
なった分、残留塩素、有機物質、有害物質、赤錆、不純
物、カビ臭等をより強力に除去でき、また、各マグネッ
トプレート６０−１〜６０−３の間隔が狭くなった分、
より強力な磁場が形成され、該磁場並びにこれにより磁
化された第１の磁鉄鉱石層４５及び第２の磁鉄鉱石層４
７による磁場によって、水分子の磁化処理やセラミック
層４６の遠赤外線照射による水分子の活性化がより一層
増強される。

【００４７】図６は濾過槽Ｃの更に他の実施例を示すも
ので、図中、図３の実施例と同一構成部分は同一符号を
もって表す。即ち、３２はハウジング、４１は第１の砂
層、４２は活性炭層、４３は第２の砂層、４４は泰澄石
層、４５は第１の磁鉄鉱石層、４６はセラミック層、４
７は第２の磁鉄鉱石層、４８は麦飯石層、５１は穴明き
フィルター、５２は不織布フィルター、５３は仕切り
網、６０−１，６０−２，６０−３はマグネットプレー
トである。

【００４８】本実施例の構成は基本的に図３の実施例と
同一であるが、活性炭層４２の厚さをハウジング全体の
１／２程度まで広げた点、マグネットプレート６０−１
を第１の砂層４１及び活性炭層４２間に配置した点、マ
グネットプレート６０−２を泰澄石層４４及び第１の磁
鉄鉱石層４５間に配置した点で異なる。

【００４９】この濾過槽によれば、活性炭層４２が厚く
なった分、残留塩素、有機物質、有害物質、赤錆、不純
物、カビ臭等をより強力に除去でき、また、マグネット
プレート６０−１が上部に配置されたため、濾過槽全体
に平均的な磁場が形成され、該磁場により濾過槽全体に
おいて水分子の磁化処理がなされる。

【００５０】以上のような本発明の水処理装置は、水道
管に接続した流入ホース２６から供給された原水を、プ
レフィルターＢを構成する装填ケースＢ２内に下端部の
流入管２４から注水すると、原水は中空糸型カートリッ
ジフィルターＢ１の導入孔１６，…から収納容器９内に
侵入し、その水圧によって中空糸膜１２，…の外側から
内側へ浸透して濾過される。この中空糸膜１２の内部を
通過した濾過液は、ポッティング材１３の上面に開口さ
れた中空糸膜１２の端部から溢れ出て、上端部の流出管
２９に接続された接続ホース３０を通して、プレフィル
ターＢに並設した濾過槽Ｃの上端部の流入管３５からハ
ウジング３２内に注水され、前述の如く内部で各種の処
理がなされて下端部の流出管３８に接続した流出ホース
４０より処理水が排出される。ここで、プレフィルター
Ｂと濾過槽Ｃとは、上端部で互いに接続ホース３０で連
結されているため、接続ホース３０の長さを短くするこ
とができ、それにより接続ホース３０での圧力損失を最
小に抑制できる。

【００５１】

【発明の効果】以上にしてなる本発明の水処理装置は、
以下の顕著な効果を奏する。

【００５２】請求項１によれば、プレフィルターの中空
糸膜に直接原水を通して、原水から微細な不純物や微生
物を除去した後、その濾過液を濾過槽に送ることによ
り、濾過槽内での微生物の繁殖を防止するとともに、濾
過槽の目詰まりを防止でき、また濾過槽で残留塩素、有
機物質、有害物質（例えばトリハロメタン）、赤錆、不
純物、カビ臭等を除去し、水質（ｐＨ等）を調整し、ミ
ネラルを補給し、更に効果的に磁化処理と遠赤外線照射
による水分子の活性化を行うので、美味しい水が得られ
る。特に、プレフィルターは、中空糸膜に親水性が付与
され、最小浸透圧が低くなっているので、通常の水道水
の水圧によって即時使用することができる。また、外圧
濾過式で逆洗可能であるので、中空糸膜の外表面に不純
物が捕捉されて濾過性能が低下した場合には、逆洗によ
って中空糸膜の外表面から不純物を排除してその機能を
回復させることができ、水処理装置の長寿命化（３〜５
年）を達成できる。また、濾過槽は、粒状セラミックを
堆積した層の上下にそれぞれ配置された磁石の磁場は互
いに結合して補強し合うことになり、しかもその方向が
水の流れに沿っていることにより水分子を効果的に磁化
処理することができ、また、前記磁場は粒状セラミック
を堆積した層を通過することになるため、粒状セラミッ
クの遠赤外線照射による水分子の活性化をより増強させ
ることができる。また、本発明の水処理装置は、処理流
量が多いので、飲み水や料理用水のみならず、お風呂の
水やシャワーにも使用することができる。

【００５３】請求項２、３又は４によれば、溶出物が極
めて少ない親水性中空糸膜が得られ、また親水性セルロ
ースの分子量が小さいので、比較的孔径の小さい疎水性
膜においても、その孔を閉塞させることなく親水性を付
与でき、また乾燥した状態から直ちに水を濾過できるの
でプレフィルターの取り扱いが容易である。

【００５４】請求項５又は６によれば、煩雑な処理工程
を伴わずに中空糸型カートリッジフィルターの中空糸膜
に親水性を付与することができる。

【００５５】請求項７によれば、磁鉄鉱石を堆積した層
全体が磁石の磁場によって磁化されることになり、該磁
鉄鉱石を堆積した層を通過する全ての水分子に磁場を効
果的に加えることができる。

【００５６】請求項８によれば、活性炭層と第２の砂層
との間、第１の磁鉄鉱石層とセラミック層との間並びに
第２の磁鉄鉱石層と麦飯石層との間に配置された磁石の
磁力線が互いに結合して増強し合い、上下方向、即ち水
の流れに沿って方向の強力な磁場が形成され、また、該
磁場により第１及び第２の磁鉄鉱石層全体が強力に磁化
されるので、第１及び第２の磁鉄鉱石層を通過する際、
水分子に効果的に磁場を加えることができ、また、前述
した磁場並びにこれによって磁化された第１及び第２の
磁鉄鉱石層による磁場がセラミック層を通過するので、
遠赤外線照射による水分子の活性化をより増強させるこ
とができる。

【００５７】請求項９によれば、第２の砂層と泰澄石層
との間、第１の磁鉄鉱石層とセラミック層との間並びに
セラミック層と第２の磁鉄鉱石層との間に配置された磁
石の磁力線が互いに結合して増強し合い、上下方向、即
ち水の流れに沿って方向の強力な磁場が形成され、ま
た、該磁場により第１及び第２の磁鉄鉱石層全体が強力
に磁化されるので、特に第１及び第２の磁鉄鉱石層を通
過する際、水分子に効果的に磁場を加えることができ、
また、前述した磁場並びにこれによって磁化された第１
及び第２の磁鉄鉱石層による磁場がセラミック層を通過
するので、遠赤外線照射による水分子の活性化をより増
強させることができる。

【００５８】請求項１０によれば、第１の砂層と活性炭
層との間、泰澄石層と第１の磁鉄鉱石層との間並びに第
２の磁鉄鉱石層と麦飯石層との間に配置された磁石の磁
力線が互いに結合して増強し合い、濾過槽全体の上下方
向、即ち水の流れに沿って方向の強力な磁場が形成さ
れ、また、該磁場により第１及び第２の磁鉄鉱石層全体
が強力に磁化されるので、濾過槽全体、特に第１及び第
２の磁鉄鉱石層を通過する際、水分子に効果的に磁場を
加えることができ、また、前述した磁場並びにこれによ
って磁化された第１及び第２の磁鉄鉱石層による磁場が
セラミック層を通過するので、遠赤外線照射による水分
子の活性化をより増強させることができる。

【００５９】請求項１１によれば、層と層との間に配置
された磁石による磁場が均一となり、水分子の磁化処理
や粒状セラミックの遠赤外線照射による水分子の活性化
がより効果的に行われる。

【００６０】請求項１２によれば、層全体に対してほぼ
均一な磁場を発生でき、水分子の磁化処理や粒状セラミ
ックの遠赤外線照射による水分子の活性化がより効果的
に行われる。

【００６１】請求項１３によれば、水分子の磁化処理や
粒状セラミックの遠赤外線照射による水分子の活性化が
より効果的に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水処理装置を一部断面で示した説明図
である。

【図２】本発明で用いた中空糸型カートリッジフィルタ
ーを一部断面で示した正面図である。

【図３】本発明で用いた濾過槽の代表的な実施例を示す
断面図である。

【図４】マグネットプレートの分解斜視図である。

【図５】濾過槽の他の実施例を示す断面図である。

【図６】濾過槽の更に他の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

Ａ本体ケースＢプレフィルターＢ１中空糸型カートリッジフィルターＢ２装填ケース１ベース部材２カバー３取付台４取付台５貫通孔６貫通孔７脚部８下方開口部９収納容器１０ヘッダー１１ボトム１２中空糸膜１２ａ直線部分１２ｂループ部分１３ポッティング材１４クサビリング１５接着面１６導入孔１７流通路１８Ｏリング１９外筒２０上蓋２１Ｏリング２２締付具２３底面２４流入管２５口金２６流入ホース２７円筒部２８リブ２９流出管３０接続ホース３１口金３２ハウジング３３濾過槽本体３４キャップ３５流入管３５ａ流入口３６口金３７底面３８流出管３８ａ流出口３９口金４０流出ホース４１第１の砂層４２活性炭層４３第２の砂層４４泰澄石層４５第１の磁鉄鉱石層４６セラミック層４７第２の磁鉄鉱石層４８麦飯石層５１穴明きフィルター５２不織布フィルター５３仕切り網６０−１，６０−２，６０−３マグネットプレート６１マグネット６２スペーサ６２ａ収納孔６３磁場

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プレフィルターと濾過槽とからなる水処
理装置であって、前記プレフィルターは、収納容器に複数の中空糸膜を収
納し、その一端若しくは両端でポッティング材を用いて
集束固定した外圧濾過式で逆洗可能であるとともに、中
空糸膜に親水性が付与されている中空糸型フィルターで
あり、前記濾過槽は、一端及び他端にそれぞれ水の流入口及び
流出口を有する筒状のハウジング内に粒状活性炭、砂等
をそれぞれ層状に堆積してなるとともに、粒状セラミッ
クを堆積した層の上下にそれぞれ少なくとも１個の磁石
をその磁力線の向きが互いに一致し且つ方向が水の流れ
の沿うように配置したものであり、前記プレフィルターで原水を濾過した後、その濾過液を
前記濾過槽によって濾過、活性化してなることを特徴と
する水処理装置。
【請求項２】芳香族ポリマー系疎水性の中空糸膜に、
数平均分子量が２０００〜８０００の親水性セルロース
誘導体が不可逆的に吸着してなる請求項１記載の水処理
装置。
【請求項３】芳香族ポリマー系疎水性の中空糸膜が芳
香族ポリスルホン系膜である請求項２記載の水処理装
置。
【請求項４】親水性セルロース誘導体がヒドロキシプ
ロピルメチルセルロースである請求項２又は３記載の水
処理装置。
【請求項５】疎水性の素材で形成された中空糸膜を、
該中空糸膜との接触角が小さい溶液に接触させて膜全体
を濡らし、その溶液を水で置換してなる請求項１記載の
水処理装置。
【請求項６】疎水性の素材で形成された中空糸膜に、
該中空糸膜との接触角が小さい溶液を通過させて膜全体
を濡らし、その後、水で洗浄して中空糸膜に付着してい
る溶液を水で置換してなる請求項１又は５記載の水処理
装置。
【請求項７】粒状セラミックを堆積した層の上下の少
なくとも一方に磁鉄鉱石を堆積した層を介在させてなる
請求項１記載の水処理装置。
【請求項８】前記濾過槽が、上部より、砂、粒状活性
炭、砂、泰澄石、磁鉄鉱石、粒状セラミック、磁鉄鉱石
及び麦飯石をそれぞれ層状に堆積して第１の砂層、活性
炭層、第２の砂層、泰澄石層、第１の磁鉄鉱石層、セラ
ミック層、第２の磁鉄鉱石層及び麦飯石層を形成すると
ともに、活性炭層と第２の砂層との間、第１の磁鉄鉱石
層とセラミック層との間並びに第２の磁鉄鉱石層と麦飯
石層との間に、それぞれ少なくとも１個の磁石をその磁
力線の向きが互いに一致し且つ方向が水の流れの沿うよ
うに配置したものである請求項１記載の水処理装置。
【請求項９】前記濾過槽が、上部より、砂、粒状活性
炭、砂、泰澄石、磁鉄鉱石、粒状セラミック、磁鉄鉱石
及び麦飯石をそれぞれ層状に堆積して第１の砂層、活性
炭層、第２の砂層、泰澄石層、第１の磁鉄鉱石層、セラ
ミック層、第２の磁鉄鉱石層及び麦飯石層を形成すると
ともに、第２の砂層と泰澄石層との間、第１の磁鉄鉱石
層とセラミック層との間並びにセラミック層と第２の磁
鉄鉱石層との間に、それぞれ少なくとも１個の磁石をそ
の磁力線の向きが互いに一致し且つ方向が水の流れの沿
うように配置したものである請求項１記載の水処理装
置。
【請求項１０】前記濾過槽が、上部より、砂、粒状活
性炭、砂、泰澄石、磁鉄鉱石、粒状セラミック、磁鉄鉱
石及び麦飯石をそれぞれ層状に堆積して第１の砂層、活
性炭層、第２の砂層、泰澄石層、第１の磁鉄鉱石層、セ
ラミック層、第２の磁鉄鉱石層及び麦飯石層を形成する
とともに、第１の砂層と活性炭層との間、泰澄石層と第
１の磁鉄鉱石層との間、第２の磁鉄鉱石層と麦飯石層と
の間に、それぞれ少なくとも１個の磁石をその磁力線の
向きが互いに一致し且つ方向が水の流れの沿うように配
置したものである請求項１記載の水処理装置。
【請求項１１】層と層との間に配置された少なくとも
１個の磁石同士の各層と直交する方向に対する間隔をほ
ぼ同一となした請求項８又は９記載の水処理装置。
【請求項１２】層と層との間に配置される磁石として
ハウジングの中心軸を中心とする同一円上の中心角を等
分した位置に配置された少なくとも２個の磁石を用いて
なる請求項１、７、８、９、１０又は１１いずれか記載
の水処理装置。
【請求項１３】磁石の磁力線の向きと水の流れの向き
とを逆にしてなる請求項１、７、８、９、１０、１１又
は１２いずれか記載の水処理装置。