JPS63503443A - 汚水を清浄化する方法および装置 - 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】 “　°　−法Ｕ置 発」用ｊΣＩＬ景 本発明は概括的に水の清浄化に関し、さらに詳しくは汚染された水を清浄化する 方法および装置に関する。

ここに説明される発明は、水１ガロン当たりほんの数ベニ−の費用で、すべての 地方自治体により処理された上水道、井戸または泉および他の水源から汲み上げ られた水、好ましくは極端に汚染されていない水を供給する水源から、実際に安 全な飲料水を生成するために設計されたものである０本発明は人の飲料のために 安全であると主張または推測された水道水であってもかなりの量の汚染物を含ん でいることがしばしばあるという事実の認識に基ずいている。上記汚染物は変色 や濁りによって、または不快な臭いまたは味を与えることにより、たとえそれが 実際に危険または有毒でなくとも、水道水の感覚上の価値を減じることになる。

このことは実際迷惑なことであり、少なくとも成る例によると、地方自治体の水 道水は、時にはかなりひどく弗素処理または塩素処理され、バクテリアのような 有害な生物を水から除去している。水道水の汚染の問題は次のような理由で悪化 している。即ちニューヨークのような大都市は特に深刻な、または長期に渡る日 照り状況の間ハドソン用のような河水を利用して、給水所を補給しなければなら ない。そのような河水はポリクロロビフェニル（ＰＣＢ）または他の発癌性化合 物のようなあらゆる種類の汚染物を含んでおり、またさまざまな（処理された、 または未処理の）工業廃水および家庭廃水も河川に放流されている。さらに、河 川には既に天然および合成有機物質、バクテリア、および他の生物汚染物ががな り含まれている。

明らかなように、河水は処理しなければ利用できない。従って、そのような河水 は通常給水所に給送する前に塩素処理され、さらにこの給水所から水路に供給さ れる水が再び塩素処理される。しかしながら、塩素処理の作用は、特に汚水に対 して行なわれる時、有毒な生物の殆どを殺すことができる程効果的であるが、発 癌性のあるトリハロメタンを生成する。これに加えて、少なくとも老朽化した地 方自治体の飲料水供給システムの幾つかの場合、塩素によって殺菌されない生物 がそのような配管内に侵入し、危険な汚染を引き起こすことがある。小腸に感染 するべん毛虫の包子は、そのような危険な耐塩素性生物の一例である。また、鉛 、銅、亜鉛またはアスベストのような有毒若しくは有害な物質は、既に処理した 配管内の水の中に混入されることがある。

さらに、我々の家庭で使用されるさまざまな危険な化学薬品は言うまでもなく、 非常に有毒な有機化合物の工業排出物および殺虫剤、除草剤、防カビ剤等のよう な農薬物も水を汚染する。例えば、海水の侵入から、または一定の軟水装置およ び処理方法により混入される高濃度の食塩および他のナトリウムイオン塩は、飲 料水において望ましくないナトリウム高濃度汚染を引き起こす、他の汚染原の塩 としては硝酸塩および弗化物があり、この硝酸塩はメセモグロベミア（ｍ−ｅｔ ｈｅｍｏｇｌｏｂｅｍｉａ）　（即ち青色児）を引き起こし、また弗化物は歯へ の斑点形成および骨の障害を引き起こす。硝酸塩の高濃度化は特に内陸部および 不毛地帯における人および動物の汚物による水源の汚染から生じ、天然（地質） 汚染の結果である。弗化物の汚染もまた人の生活の場または天然の汚染から生ず る。さらに、有毒な重金属の塩があり、これら重金属の塩は広く用いられ、また は工業化社会により行なわれている一定の製造工程の副産物である。そのような 重金属の塩としては、例えば、カドミウム、クロム、ニッケル、鉛および砒素（ これらも癌を引き起こす）がある。最後に、今日にあっては、核兵器の生産、実 験および戦争状態における予備使用、並びに原子力の生産および事故、さらに放 射性物質の採鉱、処理、再処理および廃棄のため、溶解または連行された放射性 物質が１日当たり水源に混入する機会は、年毎に増加の一途をたどっている。

上記のことから鑑みて、飲料水が実際無毒で且つ汚染物質を、すべてではないに しても、殆ど含まないことを確実にする唯一の方法は、水道水を飲料時に最終的 に直接清浄化することである。かくて、この目的を達成するため、さまざまな装 置およびシステムが既に開発されている。例えば、まず水道水を濾過して、活性 炭または木炭のような濾過材で吸収、吸着または別の方法で捕獲可能な粒状汚染 物および他の汚染物を除去し、次にこのように濾過した水をできる限りその沸点 と同じ程の高い温度まで加熱して、バクテリア、細菌、ビールスおよびその他の 生物汚染物のすべて、または少なくともその殆どを殺し、同時に低沸点の物質を 大気中に放散させることが提案されている。しかしながら、この方法を実際に使 用してみると、少なくとも幾つかの例の場合、そのような方法の結果はかなり期 待外れである。なぜならば特に汚染物の多くが、最初の濾過で清浄した水の中に 残留し且つ加熱によっても追い出されず、また濾過てきるはずの物質の幾らかが 水中に居残っているからである。この不充分な濾過は、濾過器内で清浄化されて いる水の滞留時間が非常に限定されているためであるが明らかである。

また、蒸留法を利用して水の飲料時に清浄水を得ることも提案されており、且つ この蒸留厘理を採用している種々の装置も提案されているが、これら装置の幾つ かはかなり複雑で、そのため高価なものとなっている。このような解決手段にも かなり重大な欠点がある。この欠点は次の事実にある。水よりも低い沸点を有す る少なくとも数個の物質は、水が蒸発する前に蒸発し、蒸留工程の次ぎの凝縮段 階で沈殿し、大気中に放散されない、従って、実際水中において、これら物質の 濃度が増加する。特にすべての水に蒸留法が適用できるわけではなく、且つ蒸留 法が利用できる水のすべてが実際に水蒸気または蒸気に変換され凝縮されるわけ ではない。特にこの傾向は蒸留が連続方法でなく別々のバッチで行なわれる場合 に現われる。なお、バッチ方式は、液体状態の水と接触する各表面部分上におい て、蒸留されている水に含まれる無機質および他の高沸点物質の除去しにくい被 膜即ちスケールを生成しないようにするために用いられる。また、蒸留方法は一 般的にかなり費用がかさむ、なぜならば蒸留方法は、特に水を液体状態から気体 状態または水蒸気若しくは蒸気に変換するために、多量のエネルギーを必要とす るからである。

上記構成の装置またはこの装置と共に用いられる機器の例は米国特許出願第３０ ０，４２３号、第４４２，９５１号および第４４３，５９９号に述べられている 。なお、これら米国特許出願は放棄されている１例えば、米国特許出願第３００ ．４２３号は水の蒸留装置を開示しており、この装置においては、清浄されてい る水が完全な螺旋通路内の蒸発器に向かって流れ、蒸発器に到達する前に装置内 における滞留時間を増加させ、これにより低沸点汚染物が水から蒸発および飛散 する機会を増加させる。

米国特許出願第４４２，９９５号は他の蒸発装置を開示しており、この装置にお いては、水が蒸発器内で蒸発し分離容器内で凝縮する。なお、上記分離容器は蒸 留水を蓄積すると共にその容器内面を無菌状態に保持するように構成されている 。しかしながら、これら装置のどれも、水を再循環しておらず、また蒸発器に向 かう水の流路に濾過装置を設置して、いない。このため、これら装置により得ら れる清浄の程度は要求水準より低い、最後に、米国特許出願第４４３．５９９号 は別の蒸発装置を開示しいる。この装置においては、清浄すべき水が装置内に連 続して供給され、蒸気に変換され、さらに外部凝縮受器内で凝縮されて再び供給 される。この場合、水は最初に沈降装置を通過する。しかしながら、この装置に おいても、部分的に清浄化された水を再循環すること、および再循環されている 水を濾過手段に通過させることが述べられていない。

免徒豆１負 従って、本発明の包括的な目的は先行技術の欠点を回避することである。

さらに詳しくは、本発明の目的は水を高度に清浄する水清浄方法を提供すること である。

本発明のさらに他の目的は比較的低いコストで汚染物のすべてではないにしても 、その殆どを水から除去する方法を提供することである。

本発明の付随的な目的は、上記方法を達成することができ、構造が比較的簡単で 、安価に製造することができ、使用が容易で、且つそれにもかかわらず操作信頼 性の高い装置を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、清浄されている水から、水よりも低い沸点を有する 汚染物および少なくとも濾過材中に捕獲され得る汚染物を除去することのできろ 水清浄化装置を提供することである。

上記目的および下記において明らかになる他の目的に鑑みて、本発明の特徴は水 を清浄化する次の方法にある。この方法は、清浄化すべき所定量の汚水を濾過器 に導入し；導入されている水を濾過して、水を部分的に清浄化し；部分的に清浄 化した水を閉鎖区域内に貯え、貯留水とし；部分的に清浄化した水をその沸点付 近の温度まで加熱し；部分的に清浄化した水を上記同じ濾過器に再導入し；且つ 部分的に清浄化した水に対して上記濾過、貯留および加熱段階を連続的に繰り返 し、部分的に清浄化した水をさらに清浄化して、水の汚染度を所定の水準以下に 下げることから成る。上記本発明の方法の特別な利点は次の通りである。清浄す べき水を繰り返し濾過することにより、わずか１回だけ水を濾過器に通過させる 場合よりずっと高い割合で、水から濾別可能な汚染物が濾過器中に保持され、こ の結果汚染物が水から除去される。さらに、部分的に清浄化した水を繰り返し加 熱することにより、加熱段階のない場合よりずっと高い割合で、低沸点の汚染物 が水から排除され且つ大気中に放散される。

本発明の他の有益な概念によれば、本発明の方法は、繰り返し段階の終了後に、 清浄化貯留水の所定量を蒸留する段階および最終飲料用の収集区域に蒸留した水 を収集する段階をさらに含む。この特徴の利点は、清浄されている水から以前よ りも高い割合で低および高沸点汚染物を除去することである。

本発明はまた水を清浄する装置に向けられており、この装置は、閉鎖区域を区画 する手段と；清浄化すべき汚水の所定量を閉鎖区域内に導入する手段と；導入さ れている水を濾過して、水を部分的に清浄化する手段と；部分的に清浄化した水 を貯留水として貯留する閉鎖区域内における貯留室を限定する手段と；部分的に 清浄化した水をその沸点付近の温度まで加熱する手段と：且つ部分的に清浄化し た水を上記濾過手段、貯留室および加熱手段に通して連続的に循環させ、部分的 に清浄化した水をさらに清浄化して、水の汚染度を所定の水準以下に下げる手段 とから成る。この発明がさらに有益な場合には、上記区画および限定手段が、濾 過手段を収納する上方領域および貯留室を構成する下方領域を有する容器と、上 方領域に取り外し可能に支持された穿孔蓋とを含む、さらに、本発明は、加熱手 段が貯留水中に充分に浸漬されるように貯留室内に取り付けられた電気抵抗ヒー ターを含み、また循環手段がヒーターによって発生した蒸気を収集するヒーター の上方に配置された蒸気収集器と、蒸気収集器から、収集蒸気をこの蒸気によっ て連行された水スラッジと共に濾過手段に案内する濾過手段へ延びている上昇管 とを含む場合に有益である。また本発明は、上昇管が外部支持カラーを有し、且 つ濾過手段が上昇管の一部を収納する中心通路を有するカートリッジであって、 閉鎖区域の上方領域に収納される時上昇管の支持カラー上に保持される場合に有 益である。

本発明の他の観点によれば、容器が下方領域に出口を有し、且つ加熱手段が容器 の外部に配置され出口と連絡している外部ヒーターを含んでおり、循環手段が容 器の外部に配置されヒーターと連絡している上昇管と、この上昇管と連絡してい ると共に、濾過手段に向かって上昇管内を一緒に上昇するヒーターにより発生し た蒸気およびこの蒸気により連行された水スラッジを迂回させる、閉鎖区域内に 向けられている注ぎ口とを含んでいる。しかしながら、本発明はまた、循環手段 が加熱手段から上方に延びている上昇管と、この上昇管の上端部と連絡している と共に、濾過手段に向かって上昇管内を一緒に上昇するヒーターにより発生した 蒸気およびこの蒸気により連行された水スラッジを迂回させる、閉鎖区域内に向 けられている注ぎ口とを含んでいる場合に有益である。本発明の装置の特に有益 な構成は、この装置が、少なくとも蓋が容器の上方領域に支持さ九ている時、容 器の上方領域に収納され、且つ導入手段および注ぎ口が配向されているネック部 分を含む保持カップと、ネック部分から流出する水が下方から濾過手段に入り、 濾過手段を通って上方に流れ、濾過手段の上方領域から放出され、且つ保持カッ プから溢れ、貯留室へ流れるように、濾過手段と連絡して６る主要部分とを含む 場合に得られる。

本発明の装置は、貯留水の温度をその沸点まで上昇させ且つその水の一部を蒸気 に変換する清浄操作の終了後に、循環手段を通過する清浄貯留水の流れを選択的 に中断する手段をさらに含み、この場合、容器が、このようにして発生した蒸気 を閉鎖区域から放出する、貯留室の上方に配置した少なくとも１つの放出開口部 を有する場合に有利である。さらに１本発明においては、このように放出された 蒸気を水に凝縮し且つ最終飲料用の収集区域内で凝縮水を収集する手段を設ける ことができる。最後に重要なこととして、本発明はまた、装置の組み立て状態に おいて容器を包囲する受器を含む場合にも有益である。

ｔ１１Ｉ さて、次に本発明を添付図面に従って詳細に説明する。各図面において、 第１図は本発明の水清浄化装置の１部所面した正面図である； 第２図は第１図と同様な図面であるが、水清浄化装置の変更構造を示す； 第３図は第１図と同様な図面であるが、水清浄化装置のさらに別の変更構造を示 す； 第４図は第３図の装置の上面図である；第５図は第１図と同様な図面であるが、 本発明の水清浄化装置のさらに別の変更構造を示す。

い　−７ｔ１１＋ さて、詳細な図面において、まず第１図よれば、参照番号１は本発明の水清浄化 装置における清浄化すべき水の流れを示していることが判る。この水の流れ１は 、水清浄化装置の穿孔または開放蓋３を通って濾過／清浄化カートリッジ２に向 けられている。図示の如く、蓋３は穿孔３ａによって示されているように穿孔さ れており、これにより蒸気１の水はこれら穿孔を通って流れ、また種々の蒸気お よび気体物質もこれら穿孔を通って水清浄化装置の内部から外部に、および周囲 の大気中に飛散する。しかしながら、所望ならば、水流１を装置内に導入する初 期段階または水清浄化装置の充填段階中、蓋３を取り外すことができる。

これにより、装置への水の充填がはかどり、水流１は蓋３により邪魔されずに濾 過／清浄化カートリッジ２に直接導入することができる。

濾過／清浄化カートリッジ２は上方水平壁４ａおよび下方水平壁４ｂを含んでお り、これら壁は周囲壁５によって相互に一体化されている。この周囲壁５は延長 部５ａを有しており、この延長部は上方水平壁４ａを越えて上方に延びて、清浄 化すべき、または清浄化されている水の配水区域５ｂを区画している。理解され るように、操作の初期段階中にＭ３が存在しようとしまいと、水流１からの水は この配水区域５ｂに達し、ここで水は濾過／清浄化カートリッジ２の断面に渡っ てほぼ均一に分布さる。即ち、水はこの配水区域５ｂ内において成る程度まで蓄 積され、従って水は水流１の導入地点（１つまたは２つ以上）から濾過／清浄化 カートリッジ２（上記地点から離隔されている）の上方水平壁４ａの領域まで広 がる。明らかなように、穿孔蓋３は、初期段階または充填段階中に存在するなら ば、水流１の望ましい配水効果をさらに高め、またはそれ自身でも上記効果を達 成する。即ち、基本的には図示のように、水流１の水は穿孔３ａを通過する前に 蓋３上に広がる。水流１が蓋３の外周からこぼれ落ちないように、Ｍ３は直立状 カラー３ｂを含んでおり、このカラーは水流１の収納区域３ｃを外周全体に渡っ て包囲している。

上方および下方水平壁４ａおよび４ｂは、周囲壁５と共に内部室２０をさらに区 画し、この内部室は２つの沈降濾過器６ａおよび６ｂを収納しており、またこれ ら沈降濾過器はそれぞれ上方および下方水平壁４ａおよび４ｂと並列されており 且つこれらを通って流れる水から粒状物質を捕獲することのできる布、ファイバ ースライバーまたは他の材料から作られている。濾過材７は２つの沈降濾過器６ ａおよび６ｂの間に挟まれ且つ内部室２０の大部分の容量を占めており、且つこ れを通過する水から溶解不純物を吸着または吸収することのできる活性炭、木炭 または他の公知の物質から成っている。上方および下方水平壁４ａおよび４ｂの それぞ九には、多数の開口部８ａおよび８ｂが穿孔されており、これため清浄化 されている水は、自重により配水区域５ｂから開口部８ａを通って内部室２０に 流れ込み、さらにここから開口部８ｂを通って容器９の貯留区域９ａに流れ込み 、この貯留区域９ａ内に貯留される。水流１の汚水は、容器９の２７３を占める まで、上記の方法で濾過／清浄器化カートリッジ２を通して供給される。

電気抵抗ヒーター１０は容器９の貯留区域９ａの底部領域に配置されている。電 気ケーブル１１の電気プラグ１１ａが電気アウトレットに差し込まれ、電気スイ ッチがオンされると、電流がケーブル１１を通って電気抵抗ヒーター１０に流れ る。この電気抵抗ヒーターｌＯは貯留区域９ａ内に収納されている水１２中に完 全に浸漬されている。電気抵抗ヒーター１０を点火すると、清浄化されている貯 留水１２が加熱される。この時、Ｍ３がまだかぶせられていないなら、容器９の 上縁にかぶせる。

この結果、蒸気および他の気体物質は、容器９の内部から蓋３の穿孔３ａのみを 通って放散することができ、従って蓋３はそのような気体物質の飛散のための水 流通過断面積を所望の水準に減少する。

電気抵抗ヒーター１０よって貯留水１２を加熱すると、数分の内に、貯留水１２ の温度が全体的にまだ沸点に達しなくとも２貯留水１２中に、特に電気抵抗ヒー ター１０の上部において蒸気の泡１３が生成し始める。電気抵抗ヒーターおよび 貯留水１２の温度がさらに上昇すると、これら蒸気泡１３は電気抵抗ヒーター１ ０から分離し、貯留水１２中を上昇し、やがては蒸気取集器１４によって捕獲さ れ且つその中に収集される。

蒸気収集器１４は上方中央領域に収束して、上方に延びる上昇管１６を形成して いる。この上昇管１６は濾過／清浄化カートリッジ２の中央領域を通過し、カー トリッジ２の上方水平壁４ａの上方の所定の位置まで延びている。カートリッジ ２は、上昇管１６用の通路を形成している管状隔壁１８を有している。上昇管１ ６の外部には、濾過／清浄化カートリッジ２を支持している支持カラー１９が設 けられている。従って、明らかなように、濾過／清浄化カートリッジは自蔵され ており、交換のために上昇管１６から容易に取り外すことができる。この交換は 蓋３を容器９から取り外した後に、上昇管１６に沿ってカートリッジを上方に滑 動させることにより簡単に行なわれる。新しい取り替え用のカートリッジ２は、 隔壁１８により形成されている通路に上昇管１６の上端部を挿入し、支持カラー １９に当接するまで上昇管１６に沿ってカートリッジ２を下方に滑動させること により、上昇管１６に容易に取り付けることができる。

本発明の清浄化装置の操作の開始後比較的まもなく、清浄化されている水の温度 はその沸点に近ずく。

この場合、電気抵抗ヒーター１０の極く付近の水のみが実際に沸点に到達する。

連行された水スラッジ１５と一緒に蒸気収集器１４内に集められた蒸気は上昇管 １６の内部を通って上昇し始める。なぜならば上昇管１６の内部における蒸気と 連行水スラッジの混合物の比重は、上昇管１６および蒸気収集器１４の外側にあ る比較的冷たい水の比重よりずっと軽いからである。この結果、一方では上昇管 １６の内部にある水柱と、他方では上昇管１６の外部にある水柱との比重および 下向きの圧力の不均衡により、冷たい水は下方に移動し、各スロット１７を通っ て蒸気収集器１４の内部に入り込み、この間、蒸気収集器１４内に集められた蒸 気およびこれにより連行された上記水スラッジ１５は上昇管１６の内部を上昇す る。　加熱が続けられると、水スラッジは上昇管１６の上端部から蒸気と一緒に 溢れ出て、多分Ｍ３の下面に当たり、その後、図面に略示されているように、水 スラッジ１５と蒸気交着３上で凝縮した水とが自重により濾過／清浄化カートリ ッジ２の上方水平壁４ａ上に落下し、再びこの上方水平壁４ａ上に分布され、再 び開口部８ａを通って濾過／清浄化カートリッジ２の内室２０内に流れ込む。こ こで、水は再び沈降濾過器６ａおよび６ｂ並びにこれらの間に挟持された濾過材 ７の作用を受け、自重により下方水平壁４ｂの開口部８ｂを通って、貯留水１２ と再び合体する。言い換えると、加熱された水が濾過材７を浸透するのである。

清浄化した水は、開口部８ａを通って濾過／清浄化カートリッジ２の内室２０か ら流出し、液滴２１となって貯留水１２に落下し、容器９の貯留区域９ａにおけ る水の加熱から引き起こされる攪拌により混合される。次に、上記加熱および濾 過作業周期が、清浄化操作として割り当てられた約２０分間の時間内に数回繰り 返される。この場合、貯留水１２の加熱開始後、濾過／清浄化カートリッジを流 れる水の童は、貯留水１２の量の数倍にもなる。

電気抵抗ヒーター１０による連続加熱、上昇管１６内部の通過および渡過器／清 浄器カートリッジ２の流下の約２０分間に、清浄化さ九ている水は何回も容器９ の貯留区域９ａから上昇され流下され充分な滞留時間、即ち濾過材７との充分な 接触時間を持つ。この時点で、スイッチｌｌｂをオフにする。このため、電気抵 抗ヒーター１０および今や清浄化された貯留水１２は冷たくなる。その後、濾過 ／清浄化カートリッジ２は上昇管１６および蒸気収集器１４と共に容器９の内部 から取り出され、清浄化した水は容器９から分配される。

理解されるように、実質的にすべての低融点即ち揮発性有機および無機物質は、 清浄化されている水から追い出される。このことは、３１で示されているように 、揮発性蒸気および気体が、穿孔蓋３の穿孔３ａを通って大気中に放出されるか らである。濾過材７によって吸収される傾向にある揮発性有機化合物も、濾過／ 清浄化カートリッジ２における８５〜９０℃、即ち１８５〜１９５°Ｆの高い温 度のため、大気中に放出される。また、濾過材７におけるバクテリアまたは他の 生物の成長は濾過／清浄化カートリッジ２を通過する水および蒸気の温熱循環に より停止または防止される。

次に第２図に従って説明する。この図面は本発明の水清浄化装置の変更例を呈示 している。この変更例は多くの点で上記のものと類似しており、この第２図の例 においても上記と同じ参照番号を用いて対応する部材を表わしている。ここでは 、こわらの画構成の相違点のみを詳細に説明する。この水清浄化装置の変更構造 は、上記において述べたように、清浄化水をバッチ生成するために用いられる。

この変更型水清浄化装置の容器９はタンクとして構成さお、上昇管１６は容器９ の内部に配置され且つ接続スリーブ２４によって注ぎ口２２に接続されている。

なお、この注ぎ口は保持カップ２５ノ首部２６内に開口されている。初期操作ま たは充填操作中、水流１は同様に保持カップ２５の首部２６に導入され、保持カ ップ２５の保持室２５ａを満たし、やがて溢れて、容器９の貯留区分９ａを所望 の水準まで満たし、清浄すべき貯留水１２となる。

なお、水は容器９の内部では加熱されない。水は出口２３を通ってヒーター１０ に流出する。このヒーターは容器９の外部に配置されている。水はさらにヒータ ーから上昇管１６に流れ込む。ヒーターは水を加熱して蒸気および水スラッジを 生成すると共に、容器９の底部を加熱して、容器９の貯留区域９ａ中に含まれる 貯留水を追加的に加熱する。保持カップ２５は容器９の内部の上方部分に配置さ れており、濾過／清浄化カートリッジ２を収納している。なお、上記カートリッ ジは既に述べたものと同じではないが同様のものである。

この場合、初期操作または充填操作の終了後、および外部ヒーター１０の点火後 、第２図に示されていないが、蒸気および注ぎ口２２の開口部から放流された水 は支持カップ２５の首部２６に入り、水はそこに集められる。この集められた水 は、前の装置における蒸気１の水ように、濾過／清浄化カートリッジ２を通って 上方に流れる。即ち、水はカートリッジ２の下方水平壁４ｂの開口部８ｂを通っ てカートリッジ２の内部室２０に入り、濾過材７および各沈降濾過器６ｂおよび ６ａ（図示せず）を通ってカートリッジ２の上方水平壁４ａ内に設けた開口部８ ａを経て内部室２０から流出する。支持カップ２５内の水面が上昇するにつれて 、清浄化され且つ濾過された水は支持カップ２５の縁２８を越え、ついには溢れ て、自重により貯留水１２に落下し、容器９の内部室９ａ内に含まれる水と混合 する。

容器９はそれ自身Ｍ３を備えており、このＭ３には穿孔３ａが設けられ、同様に ３１で示されているように、揮発性蒸気はこの穿孔を通って容器９の内部から放 出され大気中に放散される。同様に、上昇管１６および濾過／清浄化カートリッ ジ２を通過する水の再循環を伴う清浄化操作の終了後、清浄化した貯留水１２は 容器９の内部から作動ハンドル２９を備えた注ぎ口３０を経て好都合に抜き出さ れる。これらの相違にも拘らず、本発明の水清浄化装置の上記構造は、前述のも のと同じように作動する。

第３図および第４図は本発明の水清浄化装置のもう１つの変更構造を開示してお り、この変更例は小規模な装置、特に旅行者が使用する装置として特にふされし いものである。また同様に、ここで用いられている前の装置と同じ参照番号は対 応する部材を表示する。

本装置の容器９は例えばステンレススチールから作られ、その開口上方端部には 対応する形のＭ３が閉められている。この変更構造の重要な設計上の特徴は、装 置のすべての必須の成分、即ち、蒸気収集器１４、上昇管１６、支持カップ２５ 、内部電気抵抗ヒーター１０および濾過／清浄化カートリッジ２は、蓋３に物理 的にはめ込まれ、または取り付けられ、および／または蓋３と一体的に構成され ている。カートリッジ２は支持カップ２５から取り外すことができ、従って、濾 過材７が使い尽くされた時、容易に交換することができる。

この特別な構造の場合、清浄化すべき汚水流１は蓋３に設けられた水充填孔３２ を通して装置の内部に導入される。濾過／清浄化カートリッジ２の作用およびそ こを通過する水の流れは、図面の第１図に関して上記に説明した通りである。電 気コード即ちケーブル１１のプラグｌｌａと反対側の端部には追加プラグ３３が 設けらており、このプラグ３３は蓋３に設けられているソケット３４に差し込む ことができる。上記ソケットはヒーター１０と電気的に接続され、清浄化操作中 、電気エネルギーを供給する。他方、水清浄化装置が使用されていない時、プラ グ３３はソケットから抜き取ることができ、電気コード即ちケーブル１１は容器 ９の内部に収納することができる。この特別な装置は矩形であるので、小型に作 り上げれば、旅行者のバッグまたはスーツケースに容易に収納することができる 。その他すべての点において、第３図および第４図の変更構造は、既に述べた装 置と構造および操作方法が同じである。

この水清浄化装置内で使用するすべての部材の材料は、ステンレススチールでな い場合、水を沸騰させる温度まで加熱しても損傷することなく耐えることのでき る無毒な材料でなければならない。また容器９が上記ステンレススチールのよう な高温ｍ熱性材料で作られている時、本発明の水清浄化装置は、電力不在の下で 、採火または他の熱源上で直接作動させることができる。

最後に、図面の第５図は本発明の水清浄化装置のさらに別の変更例を示している 。この装置において、上記方法で清浄化すべき水は最終段階で蒸留され、単にそ のように蒸留された水は飲料に用いられる。さらに、上記において既に述べた参 照番号は同じ装置部材を表わし、前に述べられなかった部材または上記のものを 変更した部材のみについて詳細に説明する。

第５図に示されている構造は３つつの主な成分、即ち凝縮／貯蔵室３５、水を加 熱する容器９および蓋即ち上部３から成っており、この上部３は第５図に例示さ れているように加熱容器９の上に載置されている。所定量例えば３ガロンの汚水 が水流の形で上部３に設けられた孔３２を通って上部３の内部、さらに詳しくは 支持カップ２５の首部２６内に供給される。上記支持カップは上記のように濾過 ／清浄化カートリッジ２を収納している。上部即ち蓋３に供給さた水は、各矢印 によって示されているように、まず首部２６を下方に向かって流れ、次に濾過／ 清浄化カートリッジ２を上方に向かって流れる。部分的に清浄化した水はカート リッジ２を出て、蓋即ち上部３の底壁３７に設けた孔３６を過つて下方に流れ、 加熱容器９の貯留室９ａに入り、貯留水１２として貯留される。

再浸透／蒸留装置と呼ばれる図面の第５図に例示されている本発明の装置は、所 定の量、この実施例の場合、約３ガロンの水を水清浄化装置に供給した後、プラ グ１．１　ａおよび電気コードまたはケーブル１１により電源に接続される。上 部３に設けられている電気スイッチ３８がスイッチオンされ、また上部３に設け られたタイマー３９が、この場合、「３ガロン」の位置に設定される。このこと は、電力が抵抗ヒーター１０に印加され、貯留水１２を加熱し始めることを意味 する。数分内に蒸気および水スラッジ１５が上昇管１６を通って上昇し始め、や がて注ぎ口２２を通過して支持カップ２５の首部２６に放出さ才しる。この加熱 された水は、首部２６に供給された汚水が前に流れた流路と同じ流路を経て、即 ち、濾過／清浄化カートリッジ２および制御孔３７を経て貯留室９に流れ込み貯 留水１２と合体する。

タイマー３９により決定されるタイミングサイクルは、貯留水１２の「再浸透」 が約１５〜２０分の時間内に多数回行なわれるよう設定されている。この間、汚 水は濾過材７の活性炭または他の活性物質により充分に処理され、種々の汚染物 の揮発蒸気は、３１で示されているように、穿孔（１つまた２つ以上）を通って 上部３の上方の大気中に放散される。

１５〜２０分の清浄化時間の終ねりに、タイマー３９が働いて、ソレノイド４０ を作動させ、このソレノイドは各バルブ部材４１および４２に作用する。これら バルブ部材４１および４２はソレノイド４０の作用に応答して、それぞれ注ぎ口 ２２および制御孔３７を閉鎖する。理解されるように、この閉鎖のために、蒸気 および水スラッジ１５は、もはや上昇管１６の内部を通って流動することができ ず注ぎ口２２から放出されない。従って、水は保持カップ２５の縁２８から溢れ ず且つ制御孔３７に向けて流れない。しかしながら、上記において述べたように 、制御孔３７もまた閉鎖され、加熱用容器９内への水の流れを妨げる。

しかしながら、電気抵抗ヒーター１０の加熱作用は継続しており、この加熱持続 の結果、貯留水１２が激しく沸騰し始め、かなりの量の蒸気が発生する。この蒸 気は、加熱容器９の密閉内部で増加した圧力の下で、加熱容器９の周囲壁に設け た各通気孔４３を経て、加熱容器９の周囲壁の外面と凝縮／貯蔵室３５の周囲壁 の内面との間に存在する環状区域４４内に入る。ここで蒸気は室３５の周囲壁土 で容易に凝縮する。なぜならばこの周囲壁は周囲の空気によって外部から冷却さ れているからである。このように凝縮した水は流下し収集室４５に入り、清浄化 されまたは蒸留された水４６を増加させる。

加熱容器９内に貯留され、既に清浄化された水のこの蒸留段階は、タイマーの制 御の下で継続され、容器２に最初に供給された約２ガロンの水が蒸発され、凝縮 され且つ室３５に収集される。１，０００ワツトのヒーターで、この蒸留段階は 約３時間を要する。凝縮／貯蔵室３５は少なくとも１つの大気に通じる通気孔４ ７を有する。蒸留段階の終了後、清浄化した水は蛇口３０を通って収集室４５か ら放出される。

次ぎのバッチの水をこの清浄化装置で清浄化する前に、簡単な処理が行なわれる 。まず、水清浄化装置の上部３の全体が、この上部３に固着されているすべての 電気的部材および他の主要部材と共に、容器９から持ち上げられ取り外される。

次に、加熱容器９が持ち上げられ、この中に含まれる残りの汚水を捨てる。次に 、容器９は室３５内に戻され、蓋即ち上部３はその上にはめ込まれる。この後、 装置は再び次のバッチの汚水の充填操作の準備が整う。

凝縮／貯蔵室３５上の熱い蒸気はその室を細菌学的に安全な状態に保持し、この 室３５内に貯蔵されている水を［低温殺菌」する。時には、必要に応じて、非常 に簡単な保全が要求される。この保全は加熱容器９の少なくとも内面を時々削っ て、その上に付着したスケールを除去すること、および数ケ月毎に濾過／清浄化 カートリッジ２を取り替えることである。このカートリッジの取り替えは装置の 使用状況および汚水の汚れ程度や汚染の特性により左右される。

本発明の清浄化装置、特に第５図に示されているものは幾つかの利点を有してい る。その１つとして、活性炭素濾過器７は大きさが比較的小さくても大変効果的 である。なぜならば汚水が多数回この濾過器を通過するからである。このやり方 によれば、濾過器７における汚水の「滞留時間」は、従来の単一通過型濾過器に おける汚水のそれの多数倍である。さらに、加熱された水がカートリッジ２を通 過し、且つ水が再循環方式で装置の約２０分間の操作中に約１６０°Ｆまで加熱 されるので、従来の方式に用いられている活性炭素濾過器にみられるようなカー トリッジ２内にバクテリアが繁殖するような危険性はない。さらに、加熱および 長い滞留時間のため、より多くの揮発性有機化合物が活性炭素濾過器７から放散 され、このため濾過器には他の大きな有機化合物を吸着するための余地がより多 く得られる。

この構造（わずか３つの主要成分から成る）のため、本発明の装置は保守点検お よび清潔に保つことが容易である。ねじの取り外しも分解も不要である。加熱お よび蒸発が行なわれる容器９は簡単なポットであって、容易に掃除することがで きる。この掃除は、必要に応じて、各所しいバッチの水を清浄化する前に行なう ことができ、こうすることにより汚染物の蓄積を防ぐことができる。バッチ操作 および蒸留の前の効果的な清浄化の結果として、蒸留および凝縮された水は非常 に純粋で且つ揮発性および他の有機物質を含まない、なお、これら有機物質は蒸 留前に除去されないと、清浄化蒸留物中に持ち込まれ、濃縮されることになる。

従って、理解されるように、本発明は、水を濾過し、予備清浄化し、然発し、凝 縮し且つ無菌室内に貯える一体的でスペースを取らずおよびエネルギー効率の高 い装置を提供する。本発明の装置は、現在市販されている他のシステムまたは装 置よりも、ずっと低いコストで品質の高い水を生成する。なお、それ以外のこと についても、従来のものより劣ることはない。

さらに、本発明の清浄化装置のエネルギー効率は他の蒸留型清浄化装置のそれに 匹敵する。

本発明は水清浄化装置について幾つかの特別な構造明はこれらの特別な構造の詳 細事項に制限されるべきでない。なぜならば種々の変更および構造変換が本発明 により可能で且つ意図されるからである。従って、本発明の範囲は添付の請求の 範囲のみによって決定されるべきである。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、３ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　τＯＴ）！Ｅ　Ｉ）ＩＴＥＲ，Ｎλτｌ０ＮＡＬ　５ＥＡＲ（ＨＲ ｌＪＯＲＴ　ＯＮ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．清浄化すべき所定量の汚水を濾過器に導入し；導入されている水を濾過して 、水を部分的に清浄化し； 部分的に清浄化した水を閉鎖区域内に貯え、貯留水とし； 部分的に清浄化した水をその沸点付近の温度まで加熱し； この部分的に清浄化した水を上記濾過器に再導入し；且つ 部分的に清浄化した貯留水に対して上記濾過、貯留および加熱段階を連続的に繰 り返し、部分的に清浄化した水をさらに清浄化して、水の汚染度を所定の水準以 下に下げることから成る水を清浄化する方法。
2. ２．上記繰り返し段階の終了後に、清浄化貯留水の所定量を蒸留する段階；およ び最終飲料用の収集区域に蒸留した水を収集する段階をさらに含む請求の範囲１ の方法。
3. ３．閉鎖区域を区画する手段と； 清浄化すべき汚水の所定量を上記閉鎖区域内に導入する手段と； 導入されている水を濾過して、水を部分的に清浄化する手段と； 部分的に清浄化した水を貯留水として貯留する上記閉鎖区域内における貯留室を 限定する手段と；部分的に清浄化した水をその沸点付近の温度まで加熱する手段 と；且つ 部分的に清浄化した水を上記濾過手段、上記貯留室および上記加熱手段に通して 連続的に循環させ、部分的に清浄化した水をさらに清浄化して、水の汚染度を所 定の水準以下に下げる手段とから成る水を清浄化する装置。
4. ４．上記区画および限定手段が上記濾過手段を収納する上方領域および上記貯留 室を構成する下方領域を有する容器と、上記上方領域に取り外し可能に支持され た穿孔蓋とを含む請求の範囲３の装置。
5. ５．上記加熱手段が貯留水中に充分に浸漬されるように貯留室内に取り付けられ た電気抵抗ヒーターを含み；且つ上記循環手段が上記ヒーターによって発生した 蒸気を収集する上記ヒーターの上方に配置された蒸気収集器と、上記蒸気収集器 から、収集蒸気をこの蒸気によって連行された水スラッジと共に濾過手段に案内 する上記濾過手段へ延びている上昇管とを含む請求の範囲４の装置。
6. ６．上記上昇管が外部支持カラーを有し；且つ上記濾過手段が上記上昇管の一部 を収納する中心通路を有するカートリッジであって、上記閉鎖区域の上記上方領 域に収納される時上記上昇管の上記支持カラー上に保持される請求の範囲５の装 置。
7. ７．上記容器が上記下方領域に出口を有し；上記加熱手段が上記容器の外部に配 置され上記出口と連絡している外部ヒーターを含んでおり；且つ上記循環手段が 上記容器の外部に配置され上記ヒーターと連絡している上昇管と、この上昇管と 連絡していると共に、上記濾過手段に向かって上記上昇管内を一緒に上昇するヒ ーターにより発生した蒸気およびこの蒸気により連行された水スラッジを迂回さ せる、上記閉鎖区域内に指向されている注ぎ口とを含んでいる請求の範囲４の装 置。
8. ８．上記循環手段が上記加熱手段から上方に延びている上昇管と、この上昇管の 上端部と連絡していると共に、上記濾過手段に向かって上記上昇管内を一緒に上 昇する上記加熱手段により発生した蒸気およびこの蒸気により連行された水スラ ッジを迂回させる、上記閉鎖区域内に指向されている注ぎ口とを含んでいる請求 の範囲４の装置。
9. ９．少なくとも上記蓋が上記容器の上記上方領域に支持されている時、上記容器 の上記上方領域に収納され、且つ上記導入手段および上記注ぎ口が指向されてい るネック部分を含む保持カップと、上記ネック部分から流出する水が下方から上 記濾過手段に入り、上記濾過手段を通って上方に流れ、上記濾過手段の上方領域 から放出され、且つ保持カップから溢れ、上記貯留室へ流れるように、上記濾過 手段と連絡している主要部分とをさらに含む請求の範囲８の装置。
10. １０．貯留水の温度をその沸点まで上昇させ且つその水の一部を蒸気に変換する 清浄化操作の終了後に、上記循環手段を通過する清浄貯留水の流れを選択的に中 断する手段をさらに含み；上記容器が、このようにして発生した蒸気を上記閉鎖 区域から放出する、上記貯留室の上方に配置した少なくとも１つの放出開口部を 有し；且つこのように放出された蒸気を水に凝縮すると共に最終飲料用の収集区 域内で凝縮水を収集する手段をさらに含む請求の範囲３の装置。
11. １１．上記凝縮手段が装置の組み立て状態において上記容器を包囲する大気に連 通する受器を含む請求の範囲１０の装置。
12. １２．清浄化した水を収集し且つ貯蔵する容器と；水を受け入れる入口および水 を上記容器に送り出す出口とを有し、これにより上記入口と出口との間を通過す る水が濾過され、汚染物を除去する濾過手段と；上記容器から上記濾過手段の入 口に水を搬送する手段と； 上記濾過手段の上記入口への導入に先立って、上記水を加熱する手段とから成り ； 上記搬送手段は、上記加熱手段が作動し、加熱した水を上記濾過手段に繰り返し 通過させる限りにおいて、上記濾過手段から上記容器手段に搬送された水を濾過 手段に戻す手段を含む、水を清浄化する装置。