JPH10471A - ミネラル水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミネラル成分含有物質として、炭酸カルシウ
ム、消石灰、生石灰等の難溶性成分を使用した場合に
も、ミネラル成分を速やかに溶出させ、任意の濃度ある
いは適正な濃度のミネラル水を効率よく製造ができるミ
ネラル水製造装置を得ることを目的とする。 【解決手段】 少なくと一対以上の電極板２１、２２を
有する電解槽２で被処理水を酸性水とアルカリ性水とに
分離し、酸性水を炭酸カルシウム等のミネラル成分含有
物質３に接触させてミネラル成分を速やかに溶出させ、
その後にアルカリ性水と合流させるようにしたものであ
る。これによって、ミネラル成分含有物質として難溶性
成分を使用した場合にも、ミネラル水を効率よく製造す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理水にミネラ
ル成分を添加するミネラル水製造装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、被処理水にミネラル成分を添加す
るミネラル水製造装置としては、特開昭６２−９５１９
３号公報に記載されたものが知られている。

【０００３】図２は同公報に開示されたミネラル水製造
装置を示し、３０は、被処理水が通流しうるように少な
くともその一部が透水性である原料収納容器で、この収
納容器３０内を通流する被処理水に接触するように、活
性炭及び無機塩類（例、塩化カリウム）を有するミネラ
ルウォーター製造剤３１を収容している。

【０００４】この製造器に水道水等の被処理水を通流さ
せることにより、被処理水中の遊離塩素を吸着、分解
し、かつカビ臭やトリハロメタン等を吸着するととも
に、無機塩類を水中に溶出させて、美味なミネラルウォ
ーターを製造する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなミネラル水
製造装置においては、ミネラル成分含有物質として、塩
化カリウム、塩化カルシウム等の易溶性塩、あるいは、
炭酸カルシウム、消石灰、生石灰等の難溶性成分が使用
されている。

【０００６】塩化カリウム、塩化カルシウム等の易溶性
塩を使用した場合には、処理水への溶解が早いために、
頻繁な塩の補充あるいは塩の収容量を大きくすることが
必要となり、前者ではメンテナンス性が、また後者では
コンパクト性が問題となる。また、被処理水に塩化物塩
を溶解させた場合には塩化物イオン濃度が上昇するた
め、味等に悪い影響を与えることとなる。

【０００７】また、ミネラル成分含有物質として炭酸カ
ルシウム、消石灰、生石灰等の難溶性成分を使用した場
合、カルシウム等のミネラル成分は溶出しにくいため、
循環式あるいは塩の収容量を大きくすることが必要とな
り、前者では細菌の異常発生や処理スピードが、また、
後者ではコンパクト性が問題となり、総じて処理水のミ
ネラル濃度が適正な範囲に制御しがたい。

【０００８】本発明は、ミネラル成分含有物質として、
炭酸カルシウム、消石灰、生石灰等の難溶性成分を使用
した場合にも、ミネラル成分を速やかに溶出させ、任意
の濃度あるいは適正な濃度のミネラル水を効率よく製造
できるミネラル水製造装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のミネラル水製造
装置においては、少なくと一対以上の電極板を有する電
解槽で被処理水を酸性水とアルカリ性水とに分離し、酸
性水を炭酸カルシウム等のミネラル成分含有物質に接触
させてミネラル成分を速やかに溶出させ、その後に前記
アルカリ性水と合流させるようにしたものである。

【００１０】これによって、ミネラル成分含有物質とし
て難溶性成分を使用した場合にも、ミネラル水を効率よ
く製造することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、少なくとも一対以上の電極板を有する電解槽で被処
理水を酸性水とアルカリ性水とに分離し、酸性水を炭酸
カルシウム等のミネラル成分含有物質に接触させてミネ
ラル成分を速やかに溶出させた後に、アルカリ性水と合
流させるようにしたものであり、これによって、ミネラ
ル成分含有物質として難溶性成分を使用した場合にも、
被処理水中にミネラル成分を速やかに溶出させるという
作用を有する。

【００１２】請求項２に記載の発明は、電解槽の陽極板
に炭素源を有し電解の際には炭酸ガスを発生させるよう
にしたものであり、ミネラル成分の速やかな溶出、ミネ
ラル成分の溶解状態の保持ができるといった作用を有す
る。

【００１３】請求項３に記載の発明は、電解電圧あるい
は電流を制御し、任意の電解条件を設定する手段を有す
るものであり、ミネラル成分の被処理水への適切な溶出
あるいは任意の溶出を可能にする作用を有する。

【００１４】請求項４に記載の発明は、処理水のミネラ
ル成分濃度、導電率等を測定する測定機能を有し、結果
を表示し、また濃度調整のために電解電圧あるいは電流
を制御するための情報とする手段を有するものであり、
ミネラル成分の被処理水への適切な溶出あるいは任意の
溶出を可能にする作用を有する。

【００１５】請求項５に記載の発明は、電解槽の陽極板
に逆電手段を有するものであり、電解槽の陰極板の炭酸
カルシウム、水酸化カルシウム等のスケールを防止し、
長期に渡って安定した運転ができるという作用を有す
る。

【００１６】請求項６に記載の発明は、電解槽の酸性水
出口またはミネラル成分含有物質接触後またはアルカリ
性水との合流後に活性炭等の残留塩素除去手段を有する
ものであり、酸性水に含まれる残留塩素、ハロゲン化有
機物を除去でき、臭気の除去、安全性の向上を図れると
いう作用を有する。

【００１７】請求項７に記載の発明は、活性炭などの残
留塩素除去物質をミネラル成分含有物質と混合して用い
るものであり、よりコンパクトな装置で酸性水に含まれ
る残留塩素、ハロゲン化有機物を除去でき、臭気の除
去、安全性の向上が図れるという作用を有する。

【００１８】請求項８に記載の発明は、電解槽の被処理
水に対する活性炭等による有機物、残留塩素の除去、お
よび中空糸メンブレンフィルター等による微粒子、細菌
の除去などの前処理手段を有するものであり、被処理水
に含まれる不純物を極力取り除くことにより、より安全
でおいしい水が実現できるという作用を有する。

【００１９】請求項９に記載の発明は、電解槽の処理水
を中空糸メンブレンフィルター等によって後処理する手
段を有するものであり、処理水に含まれる細菌等を極力
取り除くことにより、より安全でおいしい水が実現でき
るという作用を有する。

【００２０】以下、本発明の実施の形態について図１を
用いて説明する。図１は本発明のミネラル水製造装置の
概念図を示し、図１において、有機物除去層１は、被処
理水の有機物の除去を吸着等により実現するためのもの
であり、好ましくは充填物として活性炭等が使用でき
る。活性炭としては、たとえば粒状活性炭、粉末活性炭
の成形品、活性炭素繊維等が使用でき、特に粒状活性炭
はコストが比較的安価であることより好ましい。

【００２１】電解槽２は、被処理水を電気分解により酸
性水とアルカリ性水に分離し、さらに酸性水には二酸化
炭素ガスを溶解または微細な気泡として添加することを
実現するためのものであり、筐体はＡＢＳ、ポリプロピ
レン等の汎用的な合成樹脂が使用できる。

【００２２】陽極２１は、電解用の導電性物質で、好ま
しくは網目状、板状、円柱状の形態のものが複数または
単一で構成される。また、材質としてカーボングラファ
イトまたは活性炭、活性炭素繊維等の炭素源と白金メッ
キしたチタン、白金単体を組み合わせたものが使用でき
る。この導電性物質としては、特に板状の白金メッキを
複数使用するのが生体に有害な物質の溶出がない点、電
解効率がよい点、耐久性が高い点、コストが低い点から
好ましい。なお、この他の形状・材質であっても長期に
わたって安定的に電流を流すことができるものであれば
よい。

【００２３】陰極２２は、電解用の導電性物質で、好ま
しくは網目状、板状、円柱状の形態のものが複数または
単一で構成される。また、材質として白金メッキしたチ
タン、白金単体等が使用できる。陰極２２の導電性物質
としては、特に板状の白金メッキを複数使用するのが生
体に有害な物質の溶出がない点、電解効率がよい点、耐
久性が高い点、コストが低い点から好ましい。なお、こ
の他の形状・材質であっても長期にわたって安定的に電
流を流すことができるものであればよい。

【００２４】陽極室２３は、陽極保護隔膜２６と隔膜２
５との間にできた空間で、陽極保護隔膜２６と隔膜２５
の距離は０．１ｍｍ以上あればよいが、０．３ｍｍ以上
２．０ｍｍ以下とすることにより、出入口の差圧と電解
時のオーム損のバランスが取れた配置となる。より好ま
しくは０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲である。

【００２５】一方、陰極室２４は、陰極２２と隔膜２５
の間にできた空間で、この場合も、陰極２２と隔膜２５
の距離は０．１ｍｍ以上あればよいが、０．３ｍｍ以上
２．０ｍｍ以下とすることにより出入口の差圧と電解時
のオーム損のバランスが取れた配置となる。より好まし
くは０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲である。

【００２６】隔膜２５は、電解によって生じる酸性水と
アルカリ性水を分離保持する目的で設置するものであ
る。形状はシート状で厚さ０．０１ｍｍ以上あればよい
が、０．０３ｍｍ以上０．２ｍｍ以下とすることによ
り、隔膜２５の強度と電解時のオーム損のバランスが取
れた配置となる。より好ましくは０．０５ｍｍ以上０．
１５ｍｍ以下の範囲である。また、種類としては、好ま
しくは不織布、メンブレンフィルター、イオン交換膜等
が使用でき、特にメンブレンフィルターはコストと分離
性能のバランスの点から好ましい。メンブレンフィルタ
ーの材質としては塩素化ポリエチレン、ＰＴＦＥ、ＰＶ
ＤＦ等が使用できるが、特に塩素化ポリエチレンはコス
トと分離性能のバランスの点から好ましい。また、メン
ブレンフィルターの孔径は０．０１μｍ以上あればよい
が、０．０３μｍ以上１０μｍ以下とすることにより隔
膜２５の分離性能と電解時のオーム損のバランスがとれ
る。より好ましくは０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲で
ある。

【００２７】陽極保護隔膜２６は、炭素源２７と陽極２
１を密着させ、炭素源２７から脱落する粒子を処理水中
に放出させずに、発生するガスを処理水中に逃がすこと
を目的として設置するものである。形状はシート状で厚
さ０．１ｍｍ以上あればよいが、０．２ｍｍ以上２．０
ｍｍ以下とすることにより隔膜２５の強度とガスの放出
性能のバランスがとれる。より好ましくは０．５ｍｍ以
上１．０ｍｍ以下の範囲である。また、種類としては、
好ましくは不織布、メンブレンフィルター、イオン交換
膜等が使用でき、特に不織布はコストと分離性能のバラ
ンスの点から好ましい。不織布の材質としてはポリエチ
レン、ポリプロピレン等が使用できるが、特にポリエチ
レンはコストと分離性能のバランスの点から好ましい。
また、不織布の孔径は５μｍ以上あればよいが、４０μ
ｍ以上３００μｍ以下とすることにより隔膜２５の分離
性能、脱落粒子の保持性能とガスの放出性能のバランス
がとれる。より好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下
の範囲である。

【００２８】炭素源２７は、電解により二酸化炭素を発
生させることを目的としたものであり、好ましくは活性
炭、カーボングラファイト等が使用できる。活性炭とし
ては、たとえば粒状活性炭、粉末活性炭の成形品、ある
いは活性炭素繊維等が使用でき、特に粒状活性炭はコス
トが比較的安価であることから好ましい。

【００２９】ミネラル成分含有物質充填層３は、被処理
水中へのミネラル成分の添加を実現するためのものであ
り、好ましくは充填物として天然岩石、天然ミネラル含
有物質、炭酸カルシウム等、あるいはこれらの混合物等
が使用できる。天然岩石としては、たとえばサンゴ化
石、火成岩、石英斑岩、麦飯石等が使用でき、特にサン
ゴ化石はミネラル特にカルシウムの含有率が比較的高い
ことより好ましい。また、天然ミネラル含有物質として
は牡蠣貝殻、その他貝類の貝殻等が使用でき、特に牡蠣
貝殻の焼成品はミネラルにカルシウムの含有率が比較的
高いこと、コストが低いことより好ましい。

【００３０】残留塩素処理層４は、被処理水である酸性
水中の電解により発生した残留塩素の除去を実現するた
めのものであり、充填物として活性炭等が使用できる。
活性炭としては、たとえば粒状活性炭、粉末活性炭の成
形品、活性炭素繊維等が使用でき、特に粒状活性炭はコ
ストが比較的安価であることより好ましい。

【００３１】メンブレンフィルター５は、被処理水の最
終的な浄化処理として微細な懸濁物質あるいは細菌等の
除去を実現するためのものであり、形状は好ましくは中
空糸状、平膜状、プリーツ状、糸巻き状等で、特に中空
糸状のものがコンパクトであるため好ましい。

【００３２】センサー６は、処理水の性状の検知を実現
するためのものであり、種類はカルシウムセンサー、導
電率センサー等で、特にイオン電極式のカルシウムセン
サーは、処理水への添加目的物質を直接的に検知するこ
とになる点より好ましい。

【００３３】制御用電源部７は、電解槽２に直流電流を
流すためのものであり、家庭用交流電気を直流電気に交
換するトランス、任意の電解条件を選ぶためのスイッチ
等により構成される。

【００３４】逆電制御部８は、制御用電源部７に付随す
る形で、電解槽２の陽極２１に電源の陰電荷を、陰極２
２に電源の陽電荷をかけることで、陰極２２の炭酸カル
シウム、水酸化カルシウム等のスケールを除去し、長期
にわたって安定した運転ができるような条件で使用され
る。

【００３５】水質制御部９は、センサー６の検知結果を
受けて結果の表示、濃度調整のために電解電圧あるいは
電流の制御を行い、ミネラル成分の被処理水への適正な
溶出あるいは任意の溶出を可能にする。

【００３６】次いで、以上のように構成した本発明のミ
ネラル水製造装置における水の流れを図１を参照して説
明する。

【００３７】被処理水は水道水等のｐＨが中性域にある
水であり、有機物除去層１で被処理水中の有機物、特に
フミン酸等に代表されるトリハロメタン前駆物質の除去
を吸着等により行い、電解により発生する残留塩素とト
リハロメタン前駆物質の反応により生成されるトリハロ
メタン等の有機ハロゲン化合物の生成を極力低減させ
る。

【００３８】電解槽２には、有機物除去層１で処理され
た水が陽極室２３、陰極室２４にそれぞれ配分される。
制御用電源部７は電解槽２の陽極２１と陰極２２に直流
電流を流し、陽極室２３においては陰極室２４から陰イ
オンが電気的に泳動され、陽イオンは陰極室２４に電気
的に泳動される。結果として、陽極室２３の処理水は水
素イオン濃度が上昇して酸性を示すようになる。一方陰
極室２４においては、陽極室２３と逆の現象が起こり、
陰極室２４の処理水は水素イオン濃度が低下して、アル
カリ性を示すようになる。このとき隔膜２５は電解によ
って生じる酸性水とアルカリ性水を極力分離保持する動
きをする。

【００３９】ここで、陽極２１においては、炭素源２７
が陽極保護隔膜２６によって陽極２１に密着しており、
電解時には酸素ガスと塩素ガスおよび炭素源２７により
二酸化炭素ガスが発生する。このとき陽極保護隔膜２６
は炭素源２７から脱落する粒子を処理水中に放出せずに
発生するガスを処理水中に逃がす。

【００４０】発生した二酸化炭素ガスは、酸性水ととも
にミネラル成分含有物質充填層３に供給され、被処理水
が酸性であることおよび二酸化炭素ガスがあることによ
りミネラル成分は溶解しやすくなり、被処理水に速やか
に溶け込む。

【００４１】さらに、ミネラル成分含有物質充填層３の
処理水は残留塩素処理層４に導かれて含有する残留塩素
成分が除去される。

【００４２】次いで、残留塩素処理層４の処理水と電解
槽２のアルカリ性水とが混合され、メンブレンフィルタ
ー５により微細な懸濁物質あるいは細菌等の除去が行わ
れ、最終的な処理水となる。この最終的な処理水はセン
サー６で性状の検知が行われ、必要に応じて濃度調整の
ため電解電圧あるいは電流の制御を行い、ミネラル成分
の被処理水への適正な溶出あるいは任意の溶出を可能に
する。

【００４３】また、定積算流量、定時間毎等の条件で逆
電制御部８は制御用電源部７に付随する形で電解槽２の
陽極２１に電源の陰電荷を、陰極２２に電源の陽電荷を
かけることで、陰極２２の炭酸カルシウム、水酸化カル
シウム等のスケールを除去し、長期にわたって安定した
運転ができる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、ミネラル
成分含有物質として難溶性成分を使用した場合にも、被
処理水中にミネラル成分を速やかに溶出させ、ミネラル
水を効率よく製造することができる。

【００４５】請求項２に記載の発明によれば、電解槽の
陽極板に炭素源を有し電解の際には炭酸ガスを発生させ
るようにすることで、ミネラル成分の速やかな溶出、ミ
ネラル成分の溶解状態の保持が可能となる。

【００４６】請求項３及び４に記載の発明によれば、ミ
ネラル成分の被処理水への適切な溶出あるいは任意の溶
出が可能になる。

【００４７】請求項５に記載の発明によれば、電解槽の
陰極板の炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等のスケー
ルを防止し、長期にわたって安定した運転ができる。

【００４８】請求項６に記載の発明によれば、酸性水に
含まれる残留塩素、ハロゲン化有機物を除去でき臭気の
除去、安全性の向上を図れる。

【００４９】請求項７に記載の発明によれば、よりコン
パクトな装置で酸性水に含まれる残留塩素、ハロゲン化
有機物を除去でき臭気の除去、安全性の向上が図れる。

【００５０】請求項８及び９に記載の発明によれば、被
処理水に含まれる不純物を極力取り除くことにより、よ
り安全でおいしい水が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のミネラル水製造装置の概念図

【図２】従来のミネラル水製造装置の概念図

【符号の説明】

１ 有機物除去層 ２ 電解槽 ３ ミネラル成分含有物質充填層 ４ 残留塩素処理層 ５ メンブレンフィルター ６ センサー ７ 制御用電源部 ８ 逆電制御部 ９ 水質制御部 ２１ 陽極 ２２ 陰極 ２３ 陽極室 ２４ 陰極室 ２５ 隔膜 ２６ 陽極保護隔膜 ２７ 炭素源 ３０ 原料収納容器 ３１ ミネラルウォーター製造剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/68 ５４０ Ｃ０２Ｆ 1/68 ５４０Ｅ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一対以上の電極板を有する電解
   槽で被処理水を酸性水とアルカリ性水とに分離し、前記
   酸性水を炭酸カルシウム等のミネラル成分含有物質に接
   触させた後に前記アルカリ性水と合流させるようにした
   ミネラル水製造装置。
2. 【請求項２】前記電解槽の陽極板に炭素源を有し、電解
   の際に炭酸ガスを発生させるようにした請求項１記載の
   ミネラル水製造装置。
3. 【請求項３】電解電圧あるいは電流を制御し、任意の電
   解条件を設定する手段を有する請求項１または２に記載
   のミネラル水製造装置。
4. 【請求項４】処理水のカルシウム濃度、硬度を測定する
   測定機構を有し、結果を表示し、また濃度調整のために
   電解電圧あるいは電流を制御するための情報とする手段
   を有する請求項１、２または３記載のミネラル水製造装
   置。
5. 【請求項５】前記電解槽の電極板に逆電手段を有する請
   求項１、２、３または４記載のミネラル水製造装置。
6. 【請求項６】前記電解槽の酸性水出口またはミネラル成
   分含有物質接触下流域、あるいは前記酸性水とアルカリ
   性水との合流下流域に、活性炭等からなる残留塩素除去
   手段を有する請求項１、２、３、４または５記載のミネ
   ラル水製造装置。
7. 【請求項７】前記活性炭等の残留塩素除去物質をミネラ
   ル成分含有物質と混合して用いることを特徴とする請求
   項６記載のミネラル水製造装置。
8. 【請求項８】酸性水とアルカリ性水とに分離する前の被
   処理水から、有機物、残留塩素、微粒子、細菌を除去す
   る前処理手段を備えた請求項１、２、３、４、５、６ま
   たは７記載のミネラル水製造装置。
9. 【請求項９】酸性水とアルカリ性水とに分離した後の処
   理水から、微粒子、細菌を除去する後処理手段を備えた
   請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載のミネ
   ラル水製造装置。