JPH07204631A - 浄水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、陽イオン交換樹脂と活性炭からなる第１の浄
水槽及び多孔質中空糸膜からなる第２の浄水槽よりなる
浄水器に於て、第１の浄水槽の入水側から順に陽イオン
交換樹脂と活性炭を混合した濾過体を第１層、活性炭を
第２層に用いたことを特徴とする浄水器に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は安全でおいしい水を得る
ための浄水器に関する。更に詳しくは、吸着剤とその順
番を限定することにより、安全性やおいしさを損なう原
因となる化合物を除去できる浄水器に関する。

【０００２】

【従来の技術】水道水中に含まれる残留塩素を除くこと
を主目的とした活性炭浄水器が数年前に発売され使用さ
れたが、厚生省の調査により、長時間使用しなかった場
合に活性炭中に雑菌が発生し、好ましくないことが明ら
かとなった。この雑菌の流出を抑えるために多孔質中空
糸膜等の膜濾過を利用した浄水器が発売され、最近では
このタイプが主流となっている。

【０００３】最近、活性炭収納ユニット、分離濾過膜収
納ユニットに更にイオン交換樹脂収納ユニットを組合せ
たカセット式浄水器が提案されている（実開平３−７９
８９号公報）。まだ数量的に多くはないが、逆浸透膜を
用いた浄水器や天然石、セラミック等を濾材として使用
した浄水器も上市されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような浄水器に
於て、多孔質中空糸膜等の膜濾過を行っていないものは
長時間使用しないと雑菌が繁殖し水道水の初流に流出し
てしまうという問題点があった。このような問題点を解
決すべく、多孔質中空糸膜や平膜による精密濾過を行う
浄水器や活性炭に銀を添着する等の方法により抗菌性を
持たせた浄水器が開発され、上市されるようになってき
た。

【０００５】活性炭に銀を添着したものは溶出する銀の
量によって抗菌性が異なり、また銀が多量に流出すると
人体にも良くない。膜濾過による方法は膜の使用法、固
定法等に問題がなければ雑菌等を除去するには充分な性
能を有している。活性炭を使用していれば、その使用
量、性能にもよるが微量溶解しているトリハロメタン、
農薬等の危険性のある有機物を除去することは可能であ
る。

【０００６】然乍、鉛等の重金属の陽イオンや硝酸性窒
素及び亜硝酸性窒素等の陰イオンで溶解性のものは、活
性炭、膜濾過によって取り除くことは難しく、殆ど除去
できていないのが現状であった。これらのイオンを取り
除くために、逆浸透膜を用いた浄水器も開発されている
が、ミネラル分を全て取り除いてしまうので、水が不味
くなり、安全でおいしい水という面では難点があった。

【０００７】また多様な種類の不純物を含有する水源に
用いられる浄水器として、耐圧容器に収納したフィル
タ、活性炭、イオン交換樹脂の順に水道水を流すものが
提案されている（特開昭６１−２５７２８２号公報）。
上記のような浄水器に於て濾過体の吸着限界がきても、
味、臭い、色等に極端な変化がないと水の質を判断しに
くい状況にある。本発明者らは、このような状況に鑑
み、安全でおいしい水を得るために検討した結果本発明
に達したものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、陽イオ
ン交換樹脂と活性炭からなる第１の浄水槽及び多孔質中
空糸膜からなる第２の浄水槽よりなる浄水器に於て、第
１の浄水槽の入水側から順に陽イオン交換樹脂と活性炭
を混合した濾過体を第１層、活性炭を第２層に用いたこ
とを特徴とする浄水器である。

【０００９】本発明は陽イオン交換樹脂、活性炭及び多
孔質中空糸膜で構成されることを必須としている。陽イ
オン交換樹脂や活性炭のみでは、上述したように雑菌の
発生があった場合に浄水器からの初流に雑菌が流出して
しまい安全面から見て好ましくない。活性炭と多孔質中
空糸膜のみでは鉛等の重金属の溶解性陽イオンは取り除
くことが難しいという問題点がある。

【００１０】さらに陽イオン交換樹脂と多孔質中空糸膜
のみの場合はトリハロメタン、農薬等が吸着できない
他、残留塩素も充分に除去できないので好ましくない。
本発明の陽イオン交換樹脂、活性炭及び多孔質中空糸膜
のうち、第２の浄水槽にある多孔質中空糸膜は浄水器の
最終段に存在していることが必要である。

【００１１】第１の浄水槽の入水側から陽イオン交換樹
脂と活性炭の混合した濾過体を第１層、活性炭を第２層
として充填されている必要がある。第１層を混合せずに
充填した時には、陽イオン交換樹脂を第１の浄水槽の入
水側に配した場合、濾過するための水道水に殺菌剤とし
て投入されている塩素の影響で、イオン交換樹脂が酸化
分解され、流出水が着色したり、臭気がついたりするこ
とがあり好ましくない。

【００１２】また活性炭が第１の浄水槽の入水側にあ
り、第１の浄水槽の出水側にイオン交換樹脂がある場
合、イオン交換樹脂に含まれている分解物、低分子化合
物が流出し、浄水器本体から流出するため、流出水が着
色したり、臭気がついたりすることがあるので好ましく
ない。

【００１３】本発明の浄水器は、第１の浄水槽の第１層
の活性炭で、イオン交換樹脂の酸化分解を促進する塩素
の除去並びにイオン交換樹脂に含まれている分解物、低
分子化合物を吸着除去し、第２層で更に吸着を行うた
め、浄水器より流出する水は着色、臭気共に除去されて
おり、極めておいしい水が得られるものである。

【００１４】本発明で用いる陽イオン交換樹脂は除去し
たい物質に対応するものであれば、強酸性陽イオン交換
樹脂、弱酸性陽イオン交換樹脂の何れも用いることがで
きる。実際に水道水に使用する場合は、配水管に用いら
れている鉛管から溶出し、有害物質として含まれる可能
性が高い鉛等の重金属陽イオンが多く、また中性塩とし
て溶解している可能性が高いので、中性塩を分解吸着で
きる強酸性陽イオン交換樹脂を用いることが好ましい。

【００１５】強酸性陽イオン交換樹脂は一般にナトリウ
ム塩として販売されているが、イオン交換によりナトリ
ウムが流出し、飲用に供すると血圧の上昇等の問題が発
生することがあるのであまり好ましくない。ナトリウム
を流出させないために酸型の強酸性陽イオン交換樹脂を
用いると、流出液のｐＨが４以下になってしまうので水
道水質基準からはずれ、刺激も強くなるのであまり好ま
しくない。

【００１６】強酸性陽イオン交換樹脂を用いる場合は、
溶出イオンが水のおいしさを向上すると共に健康面でも
日本人に不足しがちなカルシウムを補充するのでカルシ
ウム塩型とすることが好ましい。このように水道水を安
全でおいしく飲むためには、陽イオン交換樹脂としてカ
ルシウム塩型の強酸性陽イオン交換樹脂を用いるのが最
も好ましい。

【００１７】本発明で使用する活性炭は、残留塩素を還
元する能力、トリハロメタンや農薬等の有害物を吸着す
る能力を持っていれば特に限定されるものではなく、形
態的には粉末状、粒状、繊維状、成形炭等の活性炭が使
用できる。原料的にも特に限定されるものではなく、ヤ
シガラ活性炭、骨炭、木炭系のもの等の天然物系活性
炭、ピッチ系、石油コークス系、樹脂やゴム等の焼成賦
活活性炭等の合成活性炭等が使用できる。賦活方法につ
いても特に限定されず、水蒸気賦活、化学的賦活等の賦
活法が用いられる。

【００１８】浄水器として用いた場合に、通水する水の
活性炭内の通過速度が通常の活性炭の使用法に比べて非
常に大きいので嵩密度の大きいものが好ましく、水道水
圧との関連から圧力損失は小さいものが好ましい。吸着
物質は比較的分子量の小さいものが多く、コスト面を含
めると水蒸気賦活した粒状ヤシガラ活性炭が現状では最
も好ましい。

【００１９】第１の浄水槽に用いる活性炭は主に吸着除
去すべき物質に対応した活性炭を用いることが好まし
い。本発明の活性炭は抗菌性を付与するために銀等の重
金属を添着したものでも構わないが、あまり大量の重金
属が溶出するものは好ましくない。抗菌性を付与したも
のは比較的好ましく用いられる。

【００２０】本発明の活性炭と陽イオン交換樹脂の混合
比率は下式を満足するものが好ましい。 ０．３≦Ｃ／Ｒ≦３ ［Ｃ：活性炭重量（ｇ）、Ｒ：陽イオン交換樹脂容積
（ｍｌ）］ 混合比率が０．３未満ではイオン交換樹脂の能力と活性
炭の吸着能力の差が大きくなり濾過体の寿命が一方に律
速され、また、イオン交換樹脂に含まれる分解物、低分
子化合物が第２層の活性炭でも吸着しきれずに流出し、
浄水器本体から流出するため、流出水が着色したり、臭
気がついたりすることがあるのであまり好ましくない。

【００２１】また、混合比率が３を超える場合にも第２
層の活性炭を考慮するとイオン交換樹脂の能力と活性炭
の吸着能力の差が大きくなり濾過体の寿命が一方に律速
されるためあまり好ましくない。

【００２２】本発明では多孔質中空糸膜を用いなければ
ならない。多孔質平膜を用いた場合は充分な濾過膜面積
を得られない場合があるので好ましくない。本発明の多
孔質中空糸膜は雑菌等の微小物質が除去できれば特に限
定されるものではなくポリエチレン、ポリプロピレン等
のポリオレフィン系、ポリスルホン系等の多孔質中空糸
膜が用いられる。

【００２３】これらの多孔質中空糸膜は、通水性能を向
上するために例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体（＝
エチレン−ビニルアルコール系共重合体）等で親水化さ
れていることが好ましい。

【００２４】本発明は第１層として陽イオン交換樹脂と
活性炭、第２層として活性炭を充填した第１の浄水槽及
び多孔質中空糸膜を収めた第２の浄水槽を組み合わせた
形のものであり、第１の浄水槽の流出水が第２の浄水槽
に流入する形となる。

【００２５】本発明では、第１の浄水槽と第２の浄水槽
の間に流量センサー又は定流量弁と圧力スイッチを設け
ることが好ましい。流量センサーの積算濾過流量又は一
定流量で流れていることを検知できる圧力スイッチの積
算稼動時間により濾過体の寿命を検知することによっ
て、濾過体の寿命を把握できる。

【００２６】上記の検知手段を第１の浄水槽の一次側に
配した場合、陽イオン交換樹脂、活性炭の圧力損失及び
多孔質中空糸膜の圧力損失があるため、充分な検知が出
来ない可能性があり好ましくない。上記の点に関しては
第２の浄水槽の二次側に配することが好ましいが、多孔
質中空糸膜通過後に水が滞留し易い部分を作ることは雑
菌の発生上好ましくない。多孔質中空糸膜による圧力損
失はあるものの、第１の浄水槽と第２の浄水槽の間に配
することが好ましい。

【００２７】本発明の流量センサ又は圧力スイッチから
の信号は制御部及び表示部に浄水器の寿命を知らせる手
段を持ち、光の点灯や音声により知らせるものである。
また、本発明の陽イオン交換樹脂、活性炭及び多孔質中
空糸膜以外に一次フィルターやセラミック、天然石等を
同時に用いても構わない。

【００２８】水道水は、図１に示すように、入水口
（８）より入水し、第１の浄水槽（２）内の活性炭と陽
イオン交換樹脂を混合した濾過体（６）、活性炭（４）
を通過し、配水管中の流量センサー（１１）を経由し
て、多孔質中空糸膜（１０）を収めた第２の浄水槽
（９）に入り、多孔質中空糸膜（１０）で濾過された
後、浄水吐水口（１３）より流出する。

【００２９】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。 ［実施例１］本発明の実施例の一例の断面図を図１に示
した。

【００３０】陽イオン交換樹脂と活性炭の混合物（６）
及び活性炭（４）を充填した第１の浄水槽（２）と多孔
質中空糸膜（１０）を収めた第２の浄水槽（９）は配水
管によってつながれ、外容器（１）に収納されている。
第２の浄水槽（９）に親水化を施したポリエチレン製多
孔質中空糸膜（１０）を２液型ポリウレタン樹脂で固定
し、一端を切断、開放したものを用いた。

【００３１】第１の浄水槽（２）には一次側から１５０
メッシュのナイロンメッシュを貼付した樹脂枠（７）を
設置し、活性炭２００ｇと陽イオン交換樹脂３００ｍｌ
を混合した濾過体（６）を充填し、同様に作製した樹脂
枠（５）を第１層と第２層の境に設け、活性炭（４）を
充填した後該樹脂枠と同様に作成した樹脂枠（３）を活
性炭（４）が流出しないように挿入した。

【００３２】第１の浄水槽（２）と第２の浄水槽（９）
を配水管でつなぎ、その配水管の途中に羽根車式の流量
センサー（１１）を設けた。流量センサー（１１）の出
力信号は表示及び制御部（１２）にて流量を積算し、浄
水器の寿命表示を行う。

【００３３】陽イオン交換樹脂としては、オルガノ
（株）製強酸性陽イオン交換樹脂アンバーライトＩＲ−
１２０Ｂを下記の方法でカルシウム塩型としたものを用
いた。市販のアンバーライトＩＲ−１２０Ｂを１ｌガラ
ス漏斗に入れ４Ｎ塩酸水溶液１．５ｌ（樹脂の交換容量
の約３倍当量、以下括弧内の当量数は対イオン交換樹脂
の交換容量）を２００ｍｌ／分の通水速度で通水した。

【００３４】その後イオン交換水１０ｌを２００ｍｌ／
分の通水速度で通水洗浄した後、３Ｎ水酸化ナトリウム
水溶液２ｌ（約３倍当量）を２００ｍｌ／分の速度で流
し、ナトリウム塩型とした。更に２００ｍｌ／分の通水
速度でイオン交換水１０ｌで洗浄し、４Ｎ塩酸水溶液
１．５ｌ（約３倍当量）通水後イオン交換水１０ｌで洗
浄した。

【００３５】得られた酸型の強酸性陽イオン交換樹脂に
３モル／ｌ塩化カルシウム水溶液１ｌ（約３倍当量）を
１００ｍｌ／分の通水速度で通水した。その後イオン交
換水１０ｌを２００ｍｌ／分の速度で通水洗浄した。塩
化カルシウム溶液並びにイオン交換水通水時の流出液全
てを集めて、キレート滴定法（浄水試験法に準拠）にて
カルシウムイオン濃度を測定し、強酸性陽イオン交換樹
脂に捕捉されているカルシウム量を逆算したところ、
１．９２当量／ｌ−イオン交換樹脂交換されていた。

【００３６】活性炭はクラレケミカル（株）製クラレコ
ールＴ−ＳＢ４８／１００を市販のまま用いた。陽イオ
ン交換樹脂と活性炭を計量し、両者がほぼ均一に混合す
るまで混合したものを用いた。

【００３７】こうして得た浄水器の試験結果を以下に示
した。試験に際して、通水速度を４ｌ／分とした。流量
センサーから得た信号の積算流量が８ｍ³ の時点をカー
トリッジ寿命として設定した。

【００３８】（１）残留塩素除去能力 ２．０±０．２ｐｐｍ残留塩素含有水を通水し、流出水
の残留塩素濃度を測定した。尚、残留塩素はｏ−トリジ
ン法により測定した。８ｍ³ 通水時の流出水の残留塩素
濃度は０．０１ｐｐｍ以下であった。

【００３９】（２）除菌能力 Pseudomonas diminuta IFO 14213 １．７×１０⁷ ヶ／
ｍｌを含む水６ｌを通水したが、流出水の菌数は０ヶ／
ｍｌであった。

【００４０】（３）鉛除去能力 鉛濃度として１５０ｐｐｂに調製した塩化鉛水溶液を通
水した。８ｍ³ 通水時の流出水の鉛濃度は１０ｐｐｂ以
下であった。

【００４１】（４）トリハロメタン除去能力 クロロホルムを６０ｐｐｂに調製した溶液を通水した。
８ｍ³ 通水時の流出水のクロロホルム濃度は５ｐｐｂ以
下であった。

【００４２】（５）カートリッジ寿命表示 市販の積算流量計を用いて、本装置のカートリッジ寿命
表示を確認したところ、７９７８ｌであった。

【００４３】

【発明の効果】本発明は上記のように活性炭と陽イオン
交換樹脂を混合した濾過体、活性炭、多孔質中空糸膜と
いう構成の新規な浄水器であり、活性炭を大量に用いて
充分な吸着性能をもたせながらコンパクトであり、更に
カートリッジ寿命検知機を取り付け、これまで除去の難
しかった溶解イオン性有害物質をも除去でき、有害物質
が流出しても判らずに飲用してしまうことを防げるよう
にした画期的な浄水器である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浄水器の一例を示す断面図である。

【符合の説明】

１ 浄水器外容器 ２ 第１の浄水槽 ３ ５ ７ 樹脂枠 ４ 活性炭 ６ 活性炭と陽イオン交換樹脂を混合した濾過体 ８ 水道水流入口 ９ 第２の浄水槽 １０ 多孔質中空糸膜 １１ 流量センサー １２ 表示及び制御部 １３ 吐水口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 種池 昌彦 東京都中央区京橋二丁目３番19号 三菱レ イヨン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽イオン交換樹脂と活性炭からなる第１
   の浄水槽及び多孔質中空糸膜からなる第２の浄水槽より
   なる浄水器に於て、第１の浄水槽の入水側から順に陽イ
   オン交換樹脂と活性炭を混合した濾過体を第１層、活性
   炭を第２層に用いたことを特徴とする浄水器。
2. 【請求項２】 第１の浄水槽と第２の浄水槽の間に流量
   センサー又は定流量弁と圧力スイッチを設けた請求項１
   記載の浄水器。
3. 【請求項３】 陽イオン交換樹脂がカルシウム塩型であ
   る請求項１記載の浄水器。
4. 【請求項４】 陽イオン交換樹脂と活性炭の混合比率が
   下式を満足する請求項１記載の浄水器。 ０．３≦Ｃ／Ｒ≦３ ［Ｃ：活性炭重量（ｇ）、Ｒ：陽イオン交換樹脂容積
   （ｍｌ）］