(57)【要約】【課題】添加成分を迅速に溶解させることのできる水処理用添加剤および水処理装置を得る。【解決手段】少なくともカルシウム塩を含有するミネラル剤２と、炭酸塩および有機酸を含有する崩壊促進剤３と、を配合して固形化した水処理用添加剤１を形成し、水に浸漬した際の崩壊性を崩壊促進剤３によって促進することで、ミネラル剤２の溶解をより迅速化させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウム塩およびマグネシウム塩のうち少なくともいずれか一方を含有するミネラル剤と、炭酸塩および有機酸を含有する崩壊促進剤と、を配合して固形化したことを特徴とする水処理用添加剤。
【請求項２】
前記ミネラル剤は顆粒状であり、かつ、前記崩壊促進剤は粉末状であり、これらが錠剤状に固形化されていることを特徴とする請求項１に記載の水処理用添加剤。
【請求項３】
前記炭酸塩は、炭酸水素ナトリウムであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水処理用添加剤。
【請求項４】
前記ミネラル剤に白金化合物を含有させたことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の水処理用添加剤。
【請求項５】
請求項１〜４のうち少なくともいずれか１つに記載の水処理用添加剤を用いたことを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理用添加剤およびその添加剤を用いた水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水処理用添加剤として、炭酸カルシウム、酸化カルシウムおよび水酸化カルシウムの混在物と、珪酸塩ガラスと、カオリン系粘土鉱物またはモンモリロナイト系粘土鉱物と、からなる多孔質状のカルシウム組成物を用い、表面積を増やすことでカルシウムの溶解量を多くしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２５８７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、かかる従来の水処理用添加剤では、水に浸漬した際の崩壊性が良好であるとはいえず、硬度が高いミネラル水を得るには、長い時間、たとえば、数時間の浸漬が必要となり、添加剤を飲料水中に投与しても直ちに飲用できないという欠点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、添加成分を迅速に溶解させることのできる水処理用添加剤および水処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明にあっては、カルシウム塩およびマグネシウム塩のうち少なくともいずれか一方を含有するミネラル剤と、炭酸塩および有機酸を含有する崩壊促進剤と、を配合して固形化したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の水処理用添加剤において、前記ミネラル剤は顆粒状であり、かつ、前記崩壊促進剤は粉末状であり、これらが錠剤状に固形化されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明にあっては、請求項１または請求項２に記載の水処理用添加剤において、前記炭酸塩は、炭酸水素ナトリウムであることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明にあっては、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の水処理用添加剤において、前記ミネラル剤に白金化合物を含有させたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明にあっては、請求項１〜４のうち少なくともいずれか１つに記載の水処理用添加剤を用いた水処理装置である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、固形化された水処理用添加剤は、カルシウム塩およびマグネシウム塩のうち少なくともいずれか一方を含有するミネラル剤が配合されているので、ミネラル剤の溶解により人間に必要なカルシウムまたはマグネシウムを含有させることができる。さらに、添加剤には炭酸塩および有機酸を含有する崩壊促進剤が配合されているので、添加剤が固形化されている場合であっても、崩壊促進剤により水に浸漬した際の崩壊性が促進されてミネラル剤の溶解をより迅速化することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、添加剤を錠剤状に固形化するにあたって、ミネラル剤に顆粒状のものを用い、かつ、崩壊促進剤に粉末状のものを用いたため、水に浸漬した際に、添加剤をより迅速に溶解させることができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、炭酸塩として溶解度の高い炭酸水素ナトリウムを用いたので、固形化した添加剤の崩壊性をさらに促進して、添加剤の溶解の更なる迅速化を図ることができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、ミネラル剤に、白金化合物を含有させたため、添加剤を水に浸漬させた際に、白金粒子をミネラル剤に分散するように溶解させることができる。また、白金化合物は、有機酸の分散剤としての作用により白金コロイドとして安定性が高められるため、溶解および分散し難い白金ナノコロイドを迅速に、かつ、効率的に水に溶解させることができるようになる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、添加成分を迅速に溶解させることのできる水処理装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる水処理用添加剤の成分配合を説明する模式図である。
【図２】図２は、錠剤化した水処理用添加剤の成分配合を説明する模式図である。
【図３】図３は、水処理用添加剤を用いる水処理装置の全体断面図である。
【図４】図４は、図３に示す水処理装置の要部を拡大した断面図である。
【図５】図５は、水処理用添加剤の他の成分配合を説明する模式図である。
【図６】図６は、白金化合物を含有させる場合の水処理用添加剤の成分配合を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態にかかる水処理用添加剤（以下、単に添加剤と称する）１は、少なくともカルシウム塩およびマグネシウム塩のうち少なくともいずれか一方を含有するミネラル剤２と、炭酸塩および有機酸を含有する崩壊促進剤３と、を配合して固形化されている。
【００１９】
本実施形態では、カルシウム塩として硫酸カルシウム剤（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）２ａが用いられ、この硫酸カルシウム剤２ａと、マグネシウム塩である硫酸マグネシウム剤（ＭｇＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）２ｂと、をミネラル剤２の主剤としている。本実施形態では、硫酸カルシウム剤２ａと硫酸マグネシウム剤２ｂとの配合割合は、カルシウム量が３．２５に対してマグネシウム量が１となるようにしている。なお、図１、図２、図５、図６では、硫酸カルシウム剤２ａはＣａＳＯ４として示し、硫酸マグネシウム剤２ｂはＭｇＳＯ４として示している。
【００２０】
また、崩壊促進剤３の炭酸塩として炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）３ａを用いるとともに、有機酸としてクエン酸３ｂを用いている。本実施形態では、炭酸カルシウム３ａおよびクエン酸３ｂを、炭酸カルシウム３ａが添加剤１全体の１５パーセント、クエン酸３ｂが添加剤１全体の２５パーセントとなるようにそれぞれ含有させている。
【００２１】
添加剤１は、上述の各成分を所定割合で配合した後、図示省略した打錠機により押し固めて所定形状に成形される。
【００２２】
本実施形態では、添加剤１の各成分を配合する際、図２に示すように、ミネラル剤２（硫酸カルシウム剤２ａおよび硫酸マグネシウム剤２ｂ）は顆粒状のものを用いるとともに、崩壊促進剤３（炭酸カルシウム３ａおよびクエン酸３ｂ）は粉末状のものを用いている。そして、これらを混合した後に上記打錠機によって所定の大きさとなる錠剤状（本実施形態では、両面が膨出方向に緩やかな曲面となる円盤状）に固形化することで、添加剤１を形成している。なお、添加剤１の形状は、両面が膨出方向の曲面でなく、平坦面もしくは凹設方向の曲面となる形状でもよい。また、図２では、硫酸カルシウム剤２ａおよび硫酸マグネシウム剤２ｂは便宜上誇張して示してある。
【００２３】
次に、添加剤１を用いた水処理装置について、図３および図４に示す浄水器１０を例に説明する。
【００２４】
本実施形態にかかる浄水器（水処理装置）１０は、図３に示すように、ポット型浄水器として構成されている。略有底筒状のポットケース１２の筒内には、略有底筒状の隔壁体１３が収容されており、この隔壁体１３によって、ポットケース１２の筒内が、上側の略半分をなす原水室１４と下側の略半分をなす浄水室１５とに区画されている。
【００２５】
隔壁体１３の底壁１３ａには、下方に向けて凹設された略円筒状の凹部１３ｂが形成されている。この凹部１３ｂに、浄水カートリッジ２０が、上方から奥まで差し込まれて嵌着される。凹部１３ｂの奥壁１３ｃには、開口１３ｄが形成されている。
【００２６】
浄水カートリッジ２０が凹部１３ｂに嵌着された状態では、浄水カートリッジ２０の上部２０ａが原水室１４内に露出し、この上部２０ａで蓋１８に形成された導水口１８ａが原水室１４に臨むようになっている。また、この状態では、浄水カートリッジ２０の下部２０ｂが、開口１３ｄから浄水室１５内に露出し、この下部２０ｂでケース１７に形成された排水口１７ｃが浄水室１５に臨むようになっている。原水室１４内の原水は、導水口１８ａから浄水カートリッジ２０内に導入され、浄化された後に、排水口１７ｃから浄水室１５内に排出される。
【００２７】
原水室１４の上方には、給水口１９ａの形成された天壁１９が配置されている。給水口１９ａは、天壁１９に回動可能に取り付けられた上開き式の蓋１１によって、開閉可能に塞がれている。原水は、蓋１１を上方に開いた状態で給水口１９ａを介して原水室１４内に供給される。
【００２８】
また、隔壁体１３の側壁１３ｅとポットケース１２との間には、浄水室１５から上方に向けて伸びる通路２１が形成されており、ポットケース１２または天壁１９には、通路２１の上端部となる位置に、注水口２１ａを形成してある。本実施形態では、ポットケース１２を注水口２１ａが下方となるように傾倒させることで（図３ではポットケース１２を時計回り方向に傾倒させることで）、浄水室１５内に貯留された浄水を、通路２１を経て注水口２１ａから排出させる。なお、本実施形態では、注水口２１ａは、ポットケース１２あるいは天壁１９に回動可能に支持された上開き式の蓋２２によって、開閉可能に塞がれている。この場合、ポットケース１２を傾けたときに、蓋２２を自重や水の動圧等によって回動させ、注水口２１ａを開放するように構成することができる。
【００２９】
浄水カートリッジ２０は、略円筒形状に形成されており、当該円筒形状の中心軸が上下方向に沿う姿勢で使用される。なお、以下では、使用状態における浄水カートリッジ２０の円筒形状を基準として、上下方向、軸方向、周方向、および径方向を規定する。
【００３０】
浄水カートリッジ２０は、略円形状の底壁部２３と当該底壁部２３の外周から立設される周壁部２４とを有したケース１７と、当該ケース１７に液密状態で結合される蓋１８とを備えている。
【００３１】
ケース１７内には、例えば活性炭やイオン交換樹脂等の浄化剤２５が充填されており、当該ケース１７の底壁部２３および周壁部２４と蓋１８とによって、浄化剤２５が収容される浄化室Ｓ１を形成している。
【００３２】
底壁部２３の略中央部分には、浄化室Ｓ１に導入された水を排水口１７ｃから排出するための孔２３ａが設けられている。この底壁部２３の孔２３ａには、排水口１７ｃに連通する大径部３６が連設されており、本実施形態では、この大径部３６の内部の添加剤収容室Ｓ２に、添加剤１を収容している。そして、大径部３６の下端には小径部３７が連設されており、当該小径部３７に排水口１７ｃが設けられている。
【００３３】
また、ケース１７には、多孔質プレート３８が当該ケース１７の下方まで圧入して設けられている。この多孔質プレート３８は、浄化剤２５が添加剤収容室Ｓ２に漏れてしまうのを防止するためのもので、プレートに形成される細孔の口径が浄化剤２５の粒径よりも小さく設定されており、浄化剤２５はこの多孔質プレート３８の上に充填される。
【００３４】
さらに、本実施形態では、この多孔質プレート３８が、浄水カートリッジ２０の中心軸から放射状に延びるようにして底壁部２３に部分的に突設された凸部２９により、底上げされた状態で保持されている。多孔質プレート３８が底上げされることにより、浄化室Ｓ１に導入された水は多孔質プレート３８の略全面から流れ落ちることとなるため、底壁部２３に底上げされずに多孔質プレート３８を設けた場合と比べて、水の流れをスムーズにすることができる。なお、例えば底壁部２３を添加剤収容室Ｓ２に向けて傾斜させるようにすれば、より水の流れをスムーズにできる。
【００３５】
周壁部２４の上端部には、蓋１８と嵌合する突起２４ａが設けられており、この突起２４ａに蓋１８のフランジ部３２に形成された溝３２ａを嵌合させることで、これらケース１７と蓋１８とが液密状態で結合される。
【００３６】
蓋１８は、略円形状の外形を呈するとともに、導水口１８ａが形成される基底部３１を備えている。
【００３７】
この導水口１８ａには、例えばインサート成形等により浄化剤２５の粒径より小さく設定された透水性のフィルタ部材３５が張られており、浄化剤２５の漏れが防止されている。
【００３８】
また、基底部３１には、当該基底部３１の一端部から他端部に向けて円弧状に架け渡されたアーム部３３が設けられている。このアーム部３３により、蓋１８とケース１７とが結合された浄水カートリッジ２０を容易に持ち運ぶことができる。
【００３９】
なお、ケース１７の底壁部２３の外面には、浄水カートリッジ２０を隔壁体１３の凹部１３ｂに液密状態で結合するためのシール部が設けられている。
【００４０】
本実施形態では、浄水カートリッジ２０は、１回使い切りの浄水カートリッジとして構成されており、使用する度に浄水カートリッジ２０を交換するようになっている。
【００４１】
このように構成された浄水器（水処理装置）１０によれば、蓋１１を上方に開いた状態で給水口１９ａを介して原水室１４内に供給された原水は、浄化室Ｓ１の浄化剤２５を通過して添加剤収容室Ｓ２に流下し、添加剤収容室Ｓ２内で添加剤１を浸漬して、排水口１７ｃから浄水室１５内に排出される。このとき、浄水室１５内にはミネラル水が溜められ、この溜められたミネラル水を飲用することになる。
【００４２】
次に示す表１は、サンプル４〜８によって、添加剤１の成分および配合比率をそれぞれ変化させて試作し、それぞれ試作した添加剤１を水処理装置１０に用いて通水した結果を示す。なお、サンプル１〜３は、比較のための添加剤である。また、各サンプルの添加剤１は、初期の硬度が約３００ｍｇ／Ｌとなるように配合し、流量は最下部の排水口１７ｃの孔径を変化させることにより行った。
【表１】
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【００４３】
すなわち、表１に示すように、サンプル１〜３は、ミネラル成分として硫酸カルシウム剤２ａのみを用い、その粒度をサンプル１〜３へと段階的に細かくしたものである。
【００４４】
サンプル４〜８は、ミネラル剤２のカルシウム塩として０．１〜０．４ｍｍの顆粒状の硫酸カルシウム剤２ａをそれぞれ用いたものであり、サンプル６〜８では、硫酸カルシウム剤２ａに加えて、さらに、０．２〜０．８ｍｍの顆粒状の硫酸マグネシウム剤２ｂを用いたものである。
【００４５】
このとき、添加剤１の全体に対する含有率は、サンプル４では硫酸カルシウム剤２ａを５１パーセント、サンプル５では硫酸カルシウム剤２ａを６１パーセント、サンプル６〜８では硫酸カルシウム剤２ａを３８パーセントと硫酸マグネシウム剤２ｂを１３パーセントとした。
【００４６】
また、サンプル４〜８では、崩壊促進剤３の有機酸として粉末状のクエン酸３ｂを用いているとともに、サンプル４、６、８では、崩壊促進剤３の炭酸塩として粉末状の炭酸カルシウム３ａを用いている。また、図５に示すように、サンプル５、７では、炭酸塩として粉末状の炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）３ｃを用いている。
【００４７】
このとき、添加剤１の全体に対する含有率は、クエン酸３ｂはサンプル４〜８で２５パーセントとし、炭酸カルシウム３ａは、サンプル４で１０パーセント、サンプル６、８で１５パーセントとし、炭酸水素ナトリウム３ｃは、サンプル５、７で１５パーセントとした。
【００４８】
さらに、サンプル８では、図６に示すように、主剤をカルシウム塩である硫酸カルシウム剤２ａおよびマグネシウム塩である硫酸マグネシウム剤２ｂで構成し、その主剤に白金化合物である粉末状の白金ナノコロイド（Ｐｔ）２ｃを含有させてミネラル剤２とした。この場合、主剤は、カルシウム塩（硫酸カルシウム剤２ａ）およびマグネシウム塩（硫酸マグネシウム剤２ｂ）のいずれか一方であってもよい。そして、白金ナノコロイドの含有率を１パーセントとした。また、サンプル４〜８では、粉末状の還元麦芽糖を添加している。
【００４９】
表１で得られた結果から考察すると、サンプル１〜３の結果からミネラル（硫酸カルシウム剤２ａ）の溶解量は、粒度が細かくなるにつれて硬度が高くなり、サンプル３では、約１時間程度で活水の硬度が２５０ｍｇ／Ｌ程度に上昇する。しかしながら、粒度が細か過ぎると微粒子の漏出を防止するため不織布などのフィルタを設置する必要が生じ、それにより通水が阻害されてしまう。
【００５０】
これに対して、サンプル４〜８に示す本実施形態の添加剤１のように、炭酸塩（炭酸カルシウム３ａや炭酸水素ナトリウム３ｃ）と有機酸（クエン酸３ｂ）とからなる崩壊促進剤３を配合して錠剤化すると、約１０分程度で硬度２００ｍｇ／Ｌ以上のミネラル水を得ることができる。これは、有機酸が炭酸塩との反応で発生する炭酸ガスにより、錠剤化した添加剤１が崩壊し易くなることと相俟って、有機酸により局所的にｐＨが酸性になることでカルシウムの溶解が促進される効果によるものと考えられる。
【００５１】
また、炭酸塩以外の配合成分を同一にしたサンプル６とサンプル７とを比較すると、炭酸塩として炭酸カルシウム３ａを用いたサンプル６よりも炭酸水素ナトリウム３ｃを用いたサンプル７の方が高い硬度を得ることができる。たとえば、約１０分で１Ｌ通水した場合、サンプル６の硬度は２４８．０ｍｇ／Ｌであるのに対して、サンプル７の硬度は２６６．０ｍｇ／Ｌとなる。これは、炭酸カルシウム３ａよりも溶解度の高い炭酸水素ナトリウム３ｃの方が早く水に馴染むため、迅速に溶解度を高めるものと考えられる。
【００５２】
さらに、サンプル８の白金ナノコロイドを含有させた添加剤１では、ミネラル剤の溶解量に合わせて溶解しており、測定結果からも水中に分散していることが確認できる。これは、金属コロイドの分散剤としてのクエン酸３ｂと同伴しながら溶解することにより、凝集や容器への付着などを防止できているものと考えられる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態の添加剤１によれば、固形化された添加剤１は、カルシウム塩およびマグネシウム塩のうち少なくともいずれか一方を含有するミネラル剤２が配合されているので、ミネラル剤の溶解により人間に必要なカルシウムまたはマグネシウムを含有させることができる。さらに、添加剤１には炭酸塩および有機酸を含有する崩壊促進剤３が配合されているので、添加剤１が固形化されている場合であっても、崩壊促進剤３により水に浸漬した際の崩壊性が促進されてミネラル剤２の溶解をより迅速化することができる。
【００５４】
また、顆粒状のミネラル剤２と粉末状の崩壊促進剤３とを配合して、所定の大きさとなる錠剤状に固形化することで添加剤１を形成したため、顆粒状の原料と粉末状の原料との固形化により、添加剤１をより迅速に溶解させることができる。また、添加剤１を所定の大きさとなる錠剤状に固形化しているので、溶解する添加成分量をほぼ一定にすることができるとともに、添加剤を製造する際の取り扱いが容易となる。
【００５５】
さらに、炭酸塩として溶解度の高い炭酸水素ナトリウム３ｃを用いて添加剤１を形成したため、固形化した添加剤１の崩壊性をさらに促進して、添加剤１の溶解の更なる迅速化を図ることができる。
【００５６】
さらにまた、ミネラル剤２は、主剤がカルシウム塩（たとえば、硫酸カルシウム剤２ａ）および／またはマグネシウム塩（たとえば、硫酸マグネシウム剤２ｂ）であり、それに白金化合物である白金ナノコロイド（Ｐｔ）２ｃを含有させて形成したため、添加剤１を水に浸漬させた際に、白金粒子がミネラル剤２に分散するように溶解する。また、白金化合物は、有機酸（本実施形態ではクエン酸３ｂ）の分散剤としての作用により、白金コロイドとして安定性が高められるため、溶解および分散し難い白金ナノコロイドを迅速に、かつ、効率的に水に溶解させることができる。
【００５７】
また、本実施形態にかかる添加剤を用いることで、添加成分を迅速に溶解させることのできる水処理装置を得ることができる。
【００５８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００５９】
たとえば、上記実施形態では、カルシウム塩として硫酸カルシウム剤２ａを用い、マグネシウム塩として硫酸マグネシウム剤２ｂを用いた場合を開示したが、それら以外で人体に悪影響の無いカルシウム塩やマグネシウム塩を用いてもよい。また、炭酸塩として炭酸カルシウム３ａを用い、有機酸としてクエン酸３ｂを用いた場合を開示したが、それら以外で人体に悪影響の無い炭酸塩や有機酸を用いてもよい。さらに、添加剤の各成分の含有率は、前記実施形態（たとえば、表１）に限ることはない。
【００６０】
また、水処理装置としてポット型の浄水器を例示したが、これに限らず、様々の水処理装置を用いることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  添加剤（水処理用添加剤）
２  ミネラル剤
２ａ  硫酸カルシウム剤（カルシウム塩）
２ｂ  硫酸マグネシウム剤（マグネシウム塩）
２ｃ  白金ナノコロイド（白金化合物）
３  崩壊促進剤
３ａ  炭酸カルシウム（炭酸塩）
３ｂ  クエン酸（有機酸）
３ｃ  炭酸水素ナトリウム（炭酸塩）
１０  浄水器（水処理装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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