JPS61200889A - 浄水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は水道水または井戸水などから除去しにくい有害
な有機物などを除去してミネラルウォーターを造る浄水
装置に関する。

（従来技術） 現在、水道水の原水は川や湖から取水しているが、その
もとになる川や湖が塵や芥、または工場や家庭からの排
水あるいは田畑、森林からの農薬の流出などによって、
混濁と汚染にまみれている。

浄水場では、この原水から汚濁を除くために、浮遊物や
有機物を沈澱、濾過、塩素消毒という過程を経て、上水
道として否々の家庭に給水されてい　　゛る。

ところが現在はとんどの浄水場では最近益々ひどくなる
汚濁に対して滅菌効果を高めるために、沈澱の前に一度
そして、濾過が終了した段階でもう一度と二度にわたる
塩素消毒が行なわれている。

当局（水道局）はこれによって原水が飲料水に適したも
のになったと判断して給水しているが、最近になって毒
性が問題となった中性洗剤などは塩素消毒では分解され
ずに残ってしまうことが判明した。そこで浄水場では活
性炭を使ってその除去をはかつているわけである。それ
でもせいぜい泡立たない限界量に押えているといわれて
いる。このように原水に大量の塩素が投入されると、カ
ルキ臭が発生し飲用や調理にはあまり好ましくないが、
それにより重大な問題は、この塩素が原水中の有機物の
一部と反応して、トリハロメタンという発ガン性物質を
生成していることが最近判明した。このトリハロメタン
の濃度は塩素の投入された量と比例するということも知
られている。このトリハロメタンが発ガン性、突然変異
性、催奇形性物質であることが米国の研究機関などで実
験確認されているという。さらにこの残留塩素やトリハ
ロメタンのほかに、人体に悪影響を与えると考えられる
物質が多数原水に含まれ、上記のような浄水装置をして
もなお水道水の中に残留していることがしばしば報じら
れている。

一層ビルやマンションの屋上に設置した水槽に溜められ
た水道水の鉄サビ、土砂による濁り、動植物の腐朽等に
よる汚染も新聞等により報じられている。

そこで最近になって数社のメーカーが活性炭を主成分と
し、それに濾過材や銀などを組み合せて塩素やサビ、濁
り、動植物の腐朽成分などを除去できる浄水器を開発し
市販している。しかし、現在市販されているこれらの浄
水器では、人体に悪い影響を与えるトリハロメタンをは
じめとする種々な有機化合物および鉄分、マンガン、塩
類、水銀などを許容される微量にまで除去することは難
かしいようであり、長い間使用すればこの除去効果も薄
れてきてしまう。

（発明の目的および構成） 本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、これら
の不純物のうち揮発しやすい物質と揮発しにくい物質と
をそれぞれ別の手段を用いて有機物、無機物の区別なく
除去することにより浄化された水を得ることを目的とし
、この目的を達成するために、水道水に含まれる揮発性
物質を除去する蒸発段と、蒸発段によって加熱された水
道水を蒸留し、蒸発しにくい物質を残して浄水を取り出
す蒸留段と、蒸留段で採取した浄水を鉱水化し、貯蔵す
る貯水段とで浄水装置を構成した。

（実施例） 以下添付図面を参照して本発明を説明する。

第１図は本発明による浄水装置の系統図を示しており、
蒸発段Ａと、蒸留段Ｂと、蒸留水をミネラルウォーター
化し、貯える貯水段Ｃとからなっている。図において、
水道水の流路は矢印−慢で、浄水の流路は２つの矢印−
ｍ−＾と−を使い分けている。浄水流路のうち一一一ム
は水蒸気または水蒸気と水との混在している流路であり
、−は浄水の流路である。また−は過熱水蒸気→は空気
又はＣＯ２ガスの流路である。

さて蒸発段Ａは熱交換器２、蒸発器４、過熱水蒸気供給
源１５、電源１７、電気ヒータ１７′からなり、蒸発器
４は三重壁でできている。蒸発器４の内部には長手方向
に水道水加熱用のヒータ１７′が設けられ、底部の口１
６′　からは過熱水蒸気が吹込まれる。

次に上記蒸発段Ａでの作用を順を追って説明すると、ま
づ水道の蛇口から直接（または瞬間湯沸器あるいは太陽
温水器からの温水でもよい）管１を通して水道水を導入
する。この水道水は熱交換器２を通過する際蒸留器４で
蒸発した水蒸気と揮発性物質との混合蒸気または水と熱
交換され暖められて導管３を通って蒸発器４内に入る。

蒸発器４内の水道水は電気ヒータ１７′によって加熱さ
れ、さらに底部より供給をうける過熱水蒸気から熱をも
らい温度を上昇する。このときドルトンの法則に従って
水に含まれた揮発性のトリハロメタン、炭化水のハロゲ
ン置換体、その他の物質は、この水蒸気の分圧の働きで
気相の分圧の和が外圧に等しくなる温度において蒸発し
易くなる。その上この水は過熱水蒸気の気泡の介在によ
りヒータ１７′の表面からの熱伝達が上昇し温度が一層
上がる。さらに水蒸気の一部またはほとんどが水に変る
とき多大な凝結熱を放出するので水道水の温度はヒータ
１７′　だけより一層高くなる。なお、この加熱された
水は後述する蒸留段Ｂにおいて減圧蒸留されるため可能
な限り高熱であることが望ましく、その点この蒸発段Ａ
は次の蒸留段Ｂの目的にもかなっている。

さて蒸発器４の内筒４′の内で蒸発した水蒸気と揮発性
物質との混合気は蒸発器の天井に衝突して２重壁の間４
″に流れ込み、ここで内筒４′の方へ一部熱を与えて自
分自身は冷え、ざらに熱交換器２で導管１から流れ込ん
だ水に熱を与えて冷却し、はとんど水となって外に出て
いく。一方加熱された温水は管５を通って蒸留段Ｂへ流
れ込む。

第２図および第３図は蒸留段Ｂを詳細に示しており、こ
の段は蒸留装置６と、減圧装置としてのポンプＰおよび
抽気エゼクタ−９と、浄水タンク８とで構成されている
。

まづ第２図によって蒸留段Ｂの動作を説明すると、管５
とその途中のコックＣ１を通して蒸留室（６−１＞へ温
水を導き、適量になったときコックＣ１，Ｃ２，Ｃ４，
を閉じて蒸留段Ｂを気密にし抽気エゼ　フタ−のを運転
する。これによって蒸留！　（６−１＞内は減圧され、
温水２１から水蒸気２１′が発生し、これが吸引ロアか
ら出ていく。一方温水２１は水蒸気の蒸発にともない気
化熱を奪われるので温度が下る。この温水は細い出口２
２から少しずつ流出し熱交換器すの表面を実線矢印２３
で示すように流れていく。このとき吸引ロアから出てき
た水蒸気２１′は管６ａを通り、熱交換器すの中を通り
ながら、これに熱を与えて、自身は一部凝結して水にな
る。このとき潜熱を放出するので、この熱は熱交換器す
の壁面を通って表面を流れている温水を暖め、温度を上
げる。温度上昇した温水は吸引ロアから減圧され、蒸留
され、水蒸気は吸引ロアから出ていく。蒸留された後の
温水はある程度温度を下げ、細い出口２２から流れ落ち
再び次段の熱交換器すの表面に落下して表面ずたいに流
れ下部の温水溜２１に入る。この途中吸引ロアから出た
水蒸気は管６ａを通り上部から流れてきた水蒸気と水と
の混じったものと水気分離器２５で一緒になり浄水２６
となり管６ａ’へ、また水蒸気は次段の熱交換器すの中
に入り、ここで熱交換器すの表面を流れる温水に熱を与
へ、自身は一部水となる。このような働きを各蒸留室（
６−２＞、（６−３）で繰り返しながら温水、水蒸気、
浄水は下へ流れていく。

最終段は第３図の左側に図示されている。ここ上部の吸
引ロアから出た水蒸気は最後の熱交換器す内を流れてき
た水蒸気２４と一緒になって管７′を通り抽気エゼクタ
−９に入り、管１０からポンプＰで送られてくる浄水２
６′　と−緒になり、水に戻り浄水タンク８に溜る。

他方の水蒸気が途中で浄水２６になった分はすべて集ま
りタンク１０’　に入る。

さて浄水タンク８に貯えられた浄水は一部抽気エゼクタ
ー９の水源となり、ポンプＰを通り管１０を介して抽気
エゼクタ−９に送られ蒸留段の各蒸留室の減圧作用をな
すのに利用される。こうして蒸留室（６−１＞に溜めら
れた温水の蒸留が終了したときは、この蒸留装置６は減
圧状態であるからコック（図示されてない）を開き、リ
ークさせ内部を大気圧に戻してやる。そしてコックＣ２
を開けば浄水を採水した残りの温水Ｗが流出し飲食料水
以外の目的に利用でき、またコックＣ４を開いて浄水タ
ンク１０’の浄水を浄水タンク８へ流す。

貯水段ＣはコックＣ３を通過し管１１を通って入いって
浄水をミネラルウォーターに変えて貯える部分である。

この貯水段Ｃは浄水を適当な鉱水に変える鉱水化装置１
２とそれを貯えるタンク１４とで構成させている。

まづ蒸留段Ｂのタンク８から管１１を通って流れ出てき
た浄水は鉱水化装置１２に入り、前段１２ａで空気また
はＣ０２ガスが吹込まれる。この空気はニアコンプレッ
サー１８から導かれたもので、これにより、蒸留水中に
空気中のＣＯ２を溶かしこむ。続いて後段１２ｂに設け
られた室を通る。この室はサンゴ、貝殻などの生物の殻
あるいは石灰石、大理石、白雲石などのカルシウム塩類
や、マグネシウム塩類などで有害な物質を含んでいない
ものを細粒か微小な粒にして層を造り、この層を可能な
限り長い管に納めこれに水を通してやることにより鉱水
に変える。この鉱水は管１３を通ってタンク１４に入り
そこに貯えられる。

このタンク１４の中にはざらに、サンゴなどの前述した
塩類を銀製の網に入れたものを置くかあるいはガラス繊
維製の布に銀をスパッタしてその中にサンゴ、岩石など
の細細粉を入れておく。この銀はオリゴダイナミックア
クションによって微生物の発育を押さえる効果がある。

以上で本発明の説明を終るが、本発明ではこのほかに原
水の不純物の含有状態に応じて蒸発段Ａの前後に活性炭
ないしは活性炭と高分子やセラミックス、多孔質金属な
どの膜を組合せたものを通し、その後に蒸発段Ａによっ
て浄水化させる方法も考えられる。またこの前処理によ
り揮発性の有機化合物、無機物、無機化合物が取り除か
れ、水銀、鉄さび、その他蒸発しにくいものが残留する
ときは、蒸発段Ａを使わず直接、蒸留段Ｂによって蒸留
して浄水を取り出すこともできる。さらに本発明の蒸発
段の前後に濾過装置を使用して純度の高い浄水を造るこ
とも考えられる。なお濾過装置の前または後で、外から
オゾンを吹込むことにより、水中の水練物を酸化させて
、分解するとか、超音波を加えて水を酸化、または還元
させるような方法で不純物を分解させ、その後濾過し蒸
発段Ａないし蒸留段Ｂあるいは蒸発段Ａと蒸留段Ｂとの
併用によって水を浄水化させることができる。

また適当な波長の電磁波を照射することにより有機化合
物などを分解させ、超音波の場合と同じように蒸発段Ａ
、蒸留段Ｂと適宜組合せることにより目的を達すること
ができる。また、上記の実施例は上水道（水道水）の浄
化について説明したが、本発明は上水道の浄化処理の最
終段にも適用することができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は蒸発段と蒸留段と　゛貯水
段の組合せとを基本構成として浄水装置を構成したもの
である。

従来市販されている浄水器（主として活性炭を利用）で
は人体に悪影響を与えるトリハロメタンをはじめとする
種々な有機化合物を許容される微量にまで除去すること
は難かしようであり長い間使用すればこの除去効果も薄
れてくるが本発明の蒸発装置の蒸発段では、水蒸気の分
圧の働きで、有機化合物が単に加熱によってのみ蒸発す
るよりは、はるかに蒸発し易くなるのでトリハロメタン
その他の揮発性有機化合物を許容される。微量にまで除
去することが可能であり、しかも長時間使用してもその
効果はおとろえることはない。

また水道水などに混在する鉄さび、マンガン、塩類、水
銀、微量な土砂、その他揮発しにくい有機物、無機物は
、従来の浄水器では除去できないが、本発明の蒸留段で
は不揮発性物質の飽和水蒸気圧より低い温度が蒸留する
ので上記の物質は完全に除去できる。従って、これらの
手段を直列にして作業させるときは従来市販されている
浄水器よりはるかにすぐれた浄水装置が得られるもので
−　　ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による浄水装置の系統図、第２図は第１
図に示した浄水装置の蒸留段の上部の詳細な構造を示す
縦断面、第３図は第２図に示した蒸留段の下部の詳細な
構造を示す縦断面である。 Ａ・・・蒸発段、Ｂ・・・蒸留段、Ｃ・・・貯水段、２
・・・熱交換器、４・・・蒸発器、１５・・・過熱水蒸
器発生器、１７・・・交流１００Ｖ電源、６・・・蒸留
装置、６′・・・蒸留至、８・・・浄水タンク、Ｐ・・
・ポンプ、９・・・抽気エジェクター、１２・・・鉱水
化装置、１４・・・鉱水タンク、１８・・・ニアコンプ
レッサー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水道水を加熱するとともに外部から水蒸気を吹込
   むことにより水道水に含まれている揮発性の物質を除去
   する蒸発段と、該蒸発段によって加熱された水道水を蒸
   留しこの水に含まれている蒸発しにくい物質を残して水
   のみを浄水として取り出す蒸留段と、該蒸留段により採
   取した浄水を鉱水化し貯蔵する貯水段とからなることを
   特徴とする浄水装置。
2. （２）前記貯水段が前記蒸留段で浄水を採取した残りの
   温水を貯えるタンクを有する特許請求の範囲第１項に記
   載の浄水装置。