(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水供給口と大気中に開放されたガス吸入口と水及びガス混合物吐出口とを備えたアスピレータと、水を透過せずガスを透過し得る疎水性多孔質中空糸膜を隔壁とし、該疎水性多孔質中空糸膜の開放端を大気中に開放した構造の疎水性多孔質中空糸膜モジュールで、水及びガス混合物供給口と揮発性物質除去水吐出口を備えた疎水性多孔質中空糸膜モジュールとを具備し、前記アスピレータの水及びガス混合物吐出口に疎水性多孔質中空糸膜モジュールの水及びガス混合物供給口が連結されてなることを特徴とする浄水器。
【請求項２】
前記疎水性多孔質中空糸膜モジュールの揮発性物質除去水吐出口に、内部に少なくとも活性炭が充填された浄水カートリッジの揮発性物質除去水流入口が連結されてなること特徴とする請求項１記載の浄水器。
【請求項３】
前記アスピレータ部のガス吸入口には空気を浄化するためのエアフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の浄水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水や井戸水に溶存する揮発性有機物、特にクロロホルム、ジクロロブロモメタン、トリハロメタンや、１，１，１−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の揮発性の有機ハロン等の除去性能を長期間良好に維持できる浄水器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、水資源の環境汚染が注目され、水道水や井戸水も汚染の例外ではなく、水道水や井戸水の浄化を目的とする浄水器が多用されるようになってきている。
この種の用途に用いられる従来の浄水器としては、円筒状のカートリッジ本体の内部に消毒用塩素を除去するための活性炭が充填されているものが一般的であり、この型の浄水器は水中に溶存する揮発性有機物も前記活性炭によりその使用初期は良好に除去することができるようになっていた。
【０００３】
ところが従来のこの型の浄水器においては、活性炭による揮発性有機物の除去性能は原水の通水量が増加するに伴って急激に低下してしまうため、揮発性有機物の除去性能を長期間良好に維持する手段として、（１）浄水器内に充填する活性炭を大量に用いる方法、（２）浄水器に通水する原水の流速を遅くする方法等が採用されている。また、（３）水処理に曝気塔を用いた曝気法、脱気膜を用いた脱気法等は、液相と気相の分圧差を利用して水中から揮発性有機物を除去する方法として知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水からの揮発性有機物の除去性能を長期間維持する手段のうち（１）の活性炭を大量に用いる場合においては、結果として浄水器が大型なものとなってしまうため、台所などに設置する浄水器として使用した場合、台所仕事の邪魔になってしまうとともに、圧力損失が大きくなる等の問題があった。
また、（２）の浄水器内の水の流速を遅くする浄水器においては、実用上その流量が少なくなりすぎてしまうため、浄水器の通水流量を多くするためには、結局、活性炭を大量に使用する必要があり、浄水器の大型化、圧力損失が大きくなる等の問題があった。
また、（３）の液相と気相の分圧差を利用する曝気法、脱気法では装置が大型となることや、水中の揮発性物質を除去するために使用する送風ポンプ、減圧ポンプ等を必要としそれを駆動するための電力が必要となる等の問題点がある。  また、水をアスピレータ処理することにより、水中に含まれる揮発性有機物は除去できるが、その場合、水と気体との混合部から処理水吐出口までの距離が長くないと充分な除去性能を得ることができず、実用的ではなかった。
【０００５】
本発明は、前記の問題点に鑑み、コンパクトで、減圧ポンプ等を必要せず、かつ水中に含まれる揮発性有機物の除去性能を長期間良好に維持できる浄水器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の浄水器は、原水供給口と大気中に開放されたガス吸入口と水及びガス混合物吐出口とを備えたアスピレータと、水を透過せずガスを透過し得る疎水性多孔質中空糸膜を隔壁とし、該疎水性多孔質中空糸膜の開放端を大気中に開放した構造の疎水性多孔質中空糸膜モジュールで、水及びガス混合物供給口と揮発性物質除去水吐出口を備えた疎水性多孔質中空糸膜モジュールとを具備し、前記アスピレータの水及びガス混合物吐出口に疎水性多孔質中空糸膜モジュールの水及びガス混合物供給口が連結されてなることを特徴とする浄水器を前記課題の解決手段とした。
また、本発明においては、前記浄水器の前記疎水性多孔質中空糸膜モジュールの揮発性物質除去水吐出口に、内部に少なくとも活性炭が充填された浄水カートリッジの揮発性物質除去水流入口を連結した浄水器とすることにより、前記課題をより効率的に解決した。
また、本発明においては、前記浄水器の前記アスピレータのガス吸入口に空気を浄化するためのエアフィルタを設けることにより、外気による汚染を防止し得るものとした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の浄水器の一例について図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係わる浄水器の一例を示した概略構成図であり、図中符号１はこの例の浄水器である。
この浄水器１は、アスピレータ３と、疎水性多孔質中空糸膜モジュール５と、浄水カートリッジ７から概略構成されている。
【０００８】
前記アスピレータ３は、筒状のアスピレータ本体１０と、原水供給口１１と、側部に設けられたガス吸入口１２と、下部に設けられた水及びガス混合物吐出口１３からなるものである。
原水供給口１１は、浄化する水道水や井戸水などの原水１４をアスピレータ本体１０内に供給するための先窄まり状の先端部を有する管状体であり、アスピレータ本体１０の上部から内部に挿入されている。
ガス吸入口１２は、アスピレータ本体１０内に空気１５を供給するための管状体であり、大気中に開放されているものである。このガス吸入口１２には、空気１５中の埃等を捕捉するためのエアフィルタ１６が取り付けられていることが好ましい。
水及びガス混合物吐出口１３は、アスピレータ本体１０内で揮発性有機物が除去された原水と除去した揮発性有機物を含む空気の気泡を吐出するための管状体である。
【０００９】
本発明に使用されるアスピレータ３は、金属製、ガラス製、樹脂製等何れであっても特にとらわれるものではなく、装置化の際に空気吸入量、サイズ、コスト等から適宜選択すればよい。
【００１０】
このアスピレータ３においては、ガス吸入口１２を大気中に開放した状態で原水供給口１１からアスピレータ本体１０内に原水１４を通水すると、該原水１４はガス吸入口１２から吸入された空気１５と混ざり合い、原水１４中に空気１５が気泡の状態で攪拌混入され、液相と気相の分圧差により原水１４中の揮発性有機物が気相である気泡に移動し、液相である原水１４から揮発性有機物が除去され、揮発性有機物が移動した気泡を含んだ水１６ａがその吐出口１３から吐出されるようになっている。この際、アスピレータ本体１０内に吸入する空気１５中の埃等がエアフィルタ１６により捕捉されて、原水１４に空気１５中の埃等が混入するのを防止できるようになっている。そして、液相である原水１４から気相である空気１５の気泡に移動した揮発性有機物は、気泡が長時間水中に存在したままであった場合には再度液相に移動してしまい良好な除去性能を発揮することができないため、液相に存在する気泡は速やかに大気中に放出されることが望ましい。その為の有効な手段としてアスピレータ３の水及びガス混合物吐出口１３に疎水性多孔質中空糸膜モジュール５が接続されている。
【００１１】
疎水性多孔質中空糸膜モジュール５は、水を透過せずガスを透過し得る疎水性多孔質中空糸膜１７が多数本隔壁として配設された容器１８と、該容器１８の上部に設けられた水及びガスの混合物供給口１９と、前記容器１８の下部に設けられた揮発性物質除去水吐出口２０から概略構成されてたものであり、水及びガス混合物供給口１９は前記アスピレータ３の水及びガス混合物吐出口１３と接続されている。
【００１２】
前記疎水性多孔質中空糸膜１７は、両端を開口した状態でポッティング剤２１により容器１８に支持固定されており、疎水性多孔質中空糸膜１７の中空部２２は大気中に開放されている。
【００１３】
本発明で用いられる疎水性多孔質中空糸膜１７は、例えば図２に示すような構成のものである。
図２に示す疎水性多孔質中空糸膜１７は、ガスを透過させるが水を通さない均質層２５と、これを挾む補強のための多孔質層２６、２６とからなる多層複合中空糸であって、この多孔質層２６には、均質層２５に達する空孔２７が形成されている。疎水性多孔質中空糸膜１７としては、均質層２５と多孔質層２６とが更に多層に交互に積層されたものを用いることもできる。
このような疎水性多孔質中空糸膜１７は、水相と気相との界面を形成するものであって、内側の中空部２２側と外側の外表面のいずれを気相としてもよいが、中空部２２側を気相とすることが、圧力損失を小さくする点で望ましい。
【００１４】
上記均質層２５をなす材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリー４−メチルペンテン−１等のポリオレフィン、テトラフルオロエチレンやフッ化ビニリデン等のフッ素系ポリマー、ポリスチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリスルホン等の疎水性高分子よりなるものが好ましい。
【００１５】
均質層２５は、膜厚が厚いほど揮発性物質を含む空気が透過するのに要する時間が長いため、膜厚は２０μｍ以下が好ましく、より好ましくは１０μｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
また、疎水性多孔質中空糸膜１７のガスフラックスは、揮発性物質を含んだ空気の透過性を良好なものとするため、１×１０５（１／ｍ２・ｈｒ・０．５ｋｇ／ｃｍ２）までのものとすることが好ましく、ガスフラックスがこれよりも大きな膜であると水漏れの危険性が発生するので好ましくない。
【００１７】
この疎水性多孔質中空糸膜モジュール５においては、水及びガス混合物供給口１９より気泡を含んだ水１６ａが容器１８内に供給されると、気泡を含んだ水１６ａは疎水性多孔質中空糸膜１７の外表面に接触し、気泡を含んだ水１６ａ中に存在する気泡２８のみが速やかに疎水性多孔質中空糸膜１７を透過し、疎水性多孔質中空糸膜１７内部の中空部２２に移動し、この中空糸膜１７の開口した両端から大気中に排出され、一方、揮発性物質が除去された水２９は揮発性物質除去水吐出口２０に導かれる。すなわち、原水１４から気泡２８に移動した揮発性有機物は該気泡２８に伴って、疎水性多孔質中空糸膜１７を通して大気中に排出されるため、安定した除去性能を発揮する浄水器とすることができるようになっている。
【００１８】
疎水性多孔質中空糸膜モジュール５への通水方法については、疎水性多孔質中空糸膜１７の外表面と容器１８との間の空間に通水し、疎水性多孔質中空糸膜１７内部の中空部２２を大気中に開放し、中空部２２側（内側）が気相とすることが、圧力損失を小さくする点で望ましい。疎水性多孔質中空糸膜１７の中空部２２に通水し、疎水性多孔質中空糸膜１７の外表面を大気中に開放し、中空部２２側（内側）が水相とすることもできるが、通水部が膜の外部となるようにモジュールの方がその通水圧力を小さくできるという利点がある。
このような疎水性多孔質中空糸膜モジュール５の揮発性物質除去水吐出口２０は、浄水カートリッジ７と接続されている。
【００１９】
前記浄水カートリッジ７は、筒状の浄水カートリッジ本体３２内に濾過材１４が充填さたものであり、浄水カートリッジ本体１２の側面下部には、揮発性物質除去水吐出口２０から吐出された揮発性物質を除去した水２９を内部に導入するための揮発性物質除去水流入口３５が配設されており、また、浄水カートリッジ本体１２の底部には浄水３７を外部に導出する浄水吐出口３６が設けられている。
【００２０】
浄水カートリッジ本体３２は、例えば、ハウジング、円筒ケースなどを挙げることができ、その材質としてはＡＢＳ等のプラスチックなどを挙げることができる。
濾過材３４としては、活性炭、セラミックス、イオン交換樹脂などの濾過材のうち少なくとも活性炭を含む濾過材を用いるのが好ましい。
また、浄水カートリッジ本体１２内には揮発性物質を除去した水２９中に存在する鉄さび等濁度成分及び雑菌等を除去するためのフィルタが取り付けられていることが望ましい。ここで用いられるフィルタとしては、例えば、焼結フィルタ、不織布、金属メッシュ、親水性多孔質中空糸膜等が挙げられるが、必要とする水質に応じ適宜選択すればよい。
この例の浄水カートリッジ７では、活性炭層３４ａと親水性多孔質中空糸膜３４ｂが用いられており、カートリッジ本体３２内に該親水性多孔質中空糸膜３４ｂが浄水吐出口３６側となるように活性炭層３４ａの下方に配設されている。
【００２１】
浄水カートリッジ本体３２内に充填される親水性多孔質中空糸膜３４ｂの材料としては、シリコーン系、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリスルフォン系、セルロース系、ポリウレタン系等の高分子材料が挙げられる。また、親水性多孔質中空糸膜３４ｂの形態としては、外径が１０〜５０００μｍ、空孔率が１０〜９０％、孔径が０．０１〜１μｍの範囲にあるものが好ましい。
【００２２】
このような構成の浄水カートリッジ１では、揮発性物質を除去した水の吐出口２０から水２９が吐出されると、該水２９は揮発性物質除去水流入口３５より浄水カートリッジ本体３２内に流入し、濾過材３４を通過し、この濾過材３４により水２９中に存在するイオン性成分、濁度成分、雑菌等及び疎水性多孔質中空糸膜モジュール５により除去しきれなかった揮発性有機物、塩素等があっても、これら残りの揮発性有機物、塩素等が除去され、浄水吐出口３６からより安全で衛生的な浄水３７として吐出されるようになっている。
【００２３】
この例の浄水器１にあっては、アスピレータ３と、疎水性多孔質中空糸膜モジュール５とを具備し、アスピレータ３に備えられた水及びガス混合物吐出口１３に疎水性多孔質中空糸膜モジュール５の水及びガス混合物供給口１９が連結され、かつ疎水性多孔質中空糸膜１７の中空部２２が大気中に開放されてなるものであるので、アスピレータ３の原水供給口１１から原水１４を通水すると、アスピレータ３内で、空気１５が気泡の状態で原水１４中に攪拌混入され、液相と気相の分圧差により原水１４中の揮発性有機物が気相に移動し、液相である原水１４から揮発性有機物が除去され、揮発性有機物が移動した気泡を含んだ水１６ａが水及びガス混合物吐出口１３から疎水性多孔質中空糸膜モジュール５内に供給される。そして、この気泡を含んだ水１６ａは疎水性多孔質中空糸膜モジュール５内で疎水性多孔質中空糸膜１７の外表面に接触し、気泡を含んだ水１６ａ中に存在する気泡２８のみが速やかに疎水性多孔質中空糸膜１７を透過して中空部２２に移動し、この中空糸膜１７の開口した両端から大気中に排出され、一方、気泡を含んだ水１６ａ中に存在する水２９は揮発性物質除去水吐出口２０に導かれる。すなわち、原水１４から気泡２８に移動した揮発性有機物は該気泡２８に伴って、大気中に排出されるため、原水中の揮発性物質の除去を安定して実施することができる。
【００２４】
また、この例の浄水器１では、さらに疎水性多孔質中空糸膜モジュール５の揮発性物質除去水吐出口２０に、活性炭が充填された浄水カートリッジ７の揮発性物質除去水流入口３５が連結されてなるものであるので、アスピレータ３及び疎水性多孔質中空糸膜モジュール５によって除去しきれなかった揮発性有機物及び塩素等が水２９中にあっても、これら残り揮発性有機物及び塩素等を除去することができるうえ、水２９中に存在するイオン性成分、濁度成分、雑菌等も除去することができるので、より安全で衛生的な水を使用者に提供することができる。
【００２５】
また、この例の浄水器１では、さらにアスピレータ３のガス吸入口１２にエアフィルタ１６が設けられたものであるので、アスピレータ本体１０内に吸入する空気１５中の埃等がエアフィルタ１６により捕捉されて、原水１４に空気１５中の埃等が混入するのを防止できる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明を、実施例および比較例により、具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
図１のアスピレータならびに疎水性多孔質中空糸膜モジュールに代表的な水中に溶存する揮発性有機物（消毒副生成物）であるクロロホルムを濃度５０ｐｐｂに調製した原水を通水流量１リットル／ｍｉｎで通水し、疎水性多孔質中空糸膜モジュールの揮発性物質除去水吐出口から吐出される浄水のクロロホルム濃度を測定した結果を下記表１に示す。
【００２７】
（比較例１）
図１のアスピレータのみに、代表的な水中に溶存する揮発性有機物（消毒副生成物）であるクロロホルムを濃度５０ｐｐｂに調製した原水を通水流量１リットル／ｍｉｎで通水し、アスピレータの水及びガス混合物吐出口から受容器までの距離を０、３０、６０ｃｍとしてそれぞれサンプリングを行い処理水のクロロホルム濃度を測定した結果を下記表１に示す。
【００２８】
（実施例２）
図１に示す浄水器に、代表的な水中に溶存する揮発性有機物（消毒副生成物）であるクロロホルムを濃度５０ｐｐｂに調製した原水を通水流量１リットル／ｍｉｎで通水し、積算流量１０００リットル時の浄水のクロロホルム濃度を測定した結果を表２に示す。この時浄水カートリッジに充填されている活性炭は５０ｇであった。
【００２９】
（比較例２）
図１示す浄水カートリッジのみに、代表的な水中に溶存する揮発性有機物（消毒副生成物）であるクロロホルムを濃度５０ｐｐｂに調製した原水を通水流量１リットル／ｍｉｎで通水し、積算流量１０００リットル時の処理水のクロロホルム濃度を測定した結果を表２に示す。この時浄水カートリッジに充填されている活性炭は５０ｇであった。
【００３０】
【表１】
0003563515.tif 000002
【００３１】
【表２】
0003563515.tif 000003
【００３２】
上記表１に示した実施例１及び比較例１の結果より、アスピレータによる曝気とその気体交換距離を６０ｃｍとした場合と同様の除去性能が、実施例１のアスピレータと疎水性多孔質中空糸膜モジュールにより達成できることが明らかとなった。また、上記表２に示した実施例２及び比較例２の結果より、本発明による実施例２は、従来の浄水器と同等の構造である比較例２に比べてクロロホルムの除去性能を長期間ハイレベルで維持出来ることが明らかとなった。
従って、本発明によれば、アスピレータと疎水性多孔質中空糸膜モジュールを備えた浄水器により原水中に含まれる揮発性有機物を効率よく除去でき、更にこの浄水器を従来の浄水カートリッジに取り付けるだけで、活性炭の長寿命化を図ることができる。更に曝気塔を用いた曝気装置や脱気膜を用いた脱気装置の様に送風ポンプ或いは減圧ポンプを必要とせず、非常にコンパクトでなおかつ電力を必要としない低コストな装置を設計することが可能である。
また、図１に示すアスピレータと疎水性多孔質中空糸膜モジュールに若干のかび臭を有する原水を通水したときに、その浄水からは、かび臭が感じられなくなることも確認できた。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の浄水器は、アスピレータと、疎水性多孔質中空糸膜の開放端を大気中に開放した構造の疎水性多孔質中空糸膜モジュールとを具備し、アスピレータの水及びガス混合物吐出口に疎水性多孔質中空糸膜モジュールの水及びガス混合物供給口が連結されたものであるので、アスピレータ部の原水供給口から水道水や井戸水などの浄化したい原水を通水すると、アスピレータ部内で、空気が気泡の状態で原水中に攪拌混入され、液相と気相の分圧差により原水中の揮発性有機物が気相に移動し、液相である原水から揮発性有機物が揮散し、揮発性有機物が移動した気泡を含んだ水が水及びガス混合物吐出口から疎水性多孔質中空糸膜モジュール内に供給される。そして、この気泡を含んだ水は疎水性多孔質中空糸膜モジュール内で疎水性多孔質中空糸膜の外表面に接触し、気泡を含んだ水中に存在する気泡のみが速やかに疎水性多孔質中空糸膜を透過して中空部に移動し、この中空糸膜の開口した両端から大気中に排出されるので、原水から気泡に移動した揮発性有機物は該気泡に伴って大気中に排出され、安定した除去性能を発揮することができる。
【００３４】
また、本発明の浄水器においては、さらに疎水性多孔質中空糸膜モジュールの揮発性物質除去水吐出口に、活性炭が充填された浄水カートリッジの揮発性物質除去水流入口を連結することにより、アスピレータ部及び疎水性多孔質中空糸膜モジュールによって除去しきれなかった揮発性有機物及び塩素等が水中にあっても、これら残りの揮発性有機物及び塩素等を除去することができるうえ、水中に存在する濁度成分、雑菌等も除去することができので、より安全で衛生的な水を使用者に提供することが可能となる。
また、さらに本発明の浄水器では、さらにアスピレータ部のガス吸入口にエアフィルタを設けることにより、アスピレータ部内に吸入する空気中の埃等がエアフィルタにより捕捉されて、原水に空気中の埃等が混入するのを防止できる。  従って、本発明によれば、コンパクトで、減圧ポンプ等の電力を必要せず、かつ揮発性有機物の除去性能を長期間良好に維持できる浄水器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による浄水器の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の浄水器の疎水性多孔質中空糸膜モジュールに用いられる疎水性多孔質中空糸膜の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１      浄水器
３      アスピレータ
５      疎水性多孔質中空糸膜モジュール
７      浄水カートリッジ
１０    アスピレータ本体
１１    原水供給口
１２    ガス吸入口
１３    水及びガス混合物吐出口
１６    エアフィルタ
１７    疎水性多孔質中空糸膜
１９    水及びガス混合物供給口
２０    揮発性物質除去水吐出口
２２    中空部
３２    浄水カートリッジ本体
３４    濾過材
３４ａ  活性炭層
３５    揮発性物質除去水流入口
【図１】
0003563515.tif 000004
【図２】
0003563515.tif 000005