(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水流入部と、前記原水流入部から流入した金属イオンを除去するキレート樹脂部と、前記キレート樹脂部の後流側に設けられる陽イオンを除去する水素型陽イオン交換樹脂部と、浄化された水を吐出する浄水吐出部とを備えたことを特徴とする浄水器。
【請求項２】
前記水素型陽イオン交換樹脂部の後流側に活性炭部を備えていることを特徴とする請求項１記載の浄水器。
【請求項３】
前記キレート樹脂部の流入側に流入側活性炭部を備えていることを特徴とする請求項１又は２の内いずれか１に記載の浄水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水中の鉛イオン等重金属を安定して除去し、浄化された水がアルカリ性を防ぐことがき、臭気成分の少ない浄水器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水道水は、河川等から浄水場で不純物等を除去し、塩素消毒され飲用されていた。しかし近年、河川等の水質汚染や、配管材料からによる溶出で水質基準を満たさない飲料不適当なものが増え、配管材料から溶出する鉛を除去するキレート樹脂部と、有機物及び臭気を除去する活性炭より構成される浄水器が開発されている。
【０００３】
この種の浄水器は特開平７−３２８６２１号公報に記載されているようなものが一般的であった。図３は、従来の浄水器の構成図である。浄水容器１と、原水流入部２と濾材４があり、内部に整流板３と活性炭層５，５ａと、キレート樹脂部６と中空糸膜１０があり、浄水流出部７からなる構成をしている。
【０００４】
以上従来の浄水器においては、原水は原水流入部２から導入され、濾材４を経て活性炭層５により、残留塩素を分解し、有機物及び臭気成分を除去する。整流板３を経て、キレート樹脂部６に通水され、水中の鉛成分を除去する。再び活性炭層５ａにおいて、キレート樹脂部６から排出される臭気成分を除去し、中空糸膜１０で細菌類及び細かい濁度成分が除去される。浄水流出部７により排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の金属イオンを除去する浄水器では、多くはＮａ型の交換基を持つキレート樹脂部を備えたものであるが、初期通水時交換基が水と置換反応し、Ｈイオンを取り込みＮａイオンを過剰に放出し、処理水がアルカリ性になり、処理水のｐＨが水質基準の８．６を超過するという課題を有していた。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、簡単な構成で水道水中の鉛イオン等重金属を安定して除去することができ、しかも通水初期に、過渡的にアルカリ性になるのを防ぎ、浄化された水のｐＨが水質基準の８．６以下に抑制し、臭気成分の少ない浄水器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の浄水器は、キレート樹脂部の流入側に設けられている活性炭部と、金属イオンを除去するキレート樹脂部と、前記キレート樹脂部の後流側に設けられる陽イオン交換樹脂部と、を備えたものである。
【０００８】
これにより、キレート樹脂部を失活させる残留塩素を活性炭が分解させることができ、キレート樹脂部の鉛イオン、鉄イオン、アルミイオン等の重金属イオンの吸着除去性能が長期間保持できることが得られる。
【０００９】
また、キレート樹脂部の後流側に設けられる水素型陽イオン交換樹脂部は、キレート樹脂部での鉛イオン、鉄イオン、アルミイオン等の重金属イオンを吸着除去によって放出されたＮａイオンをＨイオンと置換し、通水初期に、過渡的にアルカリ性になるのを防ぎ、浄化された水のｐＨが水質基準の８．６以下に抑制し、ｐＨの安定した水を供給することが得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、原水流入部と、前記原水流入部から流入した金属イオンを除去するキレート樹脂部と、前記キレート樹脂部の後流側に設けられる水素型陽イオンを除去する陽イオン交換樹脂部と、浄化された水を吐出する浄水吐出部と、を備えたとしたものであり、これにより、キレート樹脂部の後流側に設けられる水素型陽イオン交換樹脂部は、キレート樹脂部に放出されたＮａイオンをＨイオンと置換し、通水初期に、過渡的にアルカリ性になるのを防ぎ、浄化された水のｐＨが水質基準の８．６以下に抑制し、ｐＨの安定した水を供給できるという作用を有している。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記水素型陽イオン交換樹脂部の後流側に活性炭部を備えているものであり、これにより、活性炭部はキレート樹脂や陽イオン交換樹脂部から発生する臭気成分を除去できるという作用を有している。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記キレート樹脂部の流入側に流入側活性炭部を備えているものであり、これにより、活性炭部はキレート樹脂部を失活させる残留塩素を活性炭が分解させることができ、キレート樹脂部の鉛イオン、鉄イオン、アルミイオン等の重金属イオンの吸着除去性能が長期間保持できるという作用を有している。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の浄水器の模式図である。図１において１、１ａは浄水容器、２は原水流入部、３は整流板、４は濾材、５ａは活性炭部、６はキレート樹脂部、７は浄水流出部、８は配管、９は水素型陽イオン交換樹脂部、１０は中空糸膜である。
【００１４】
ここで、濾材は、活性炭、キレート樹脂及び陽イオン交換樹脂が、浄水容器外部に漏洩するのを防ぐ役割があり、その材質としては、ＰＰパール材、フェルト、メンブレンフィルター等が用いられる。濾過精度と入手のし易さからフェルトが好適に用いられる。
【００１５】
活性炭部に使用される活性炭としては、ヤシガラ活性炭、骨炭、木炭等の天然系活性炭、樹脂、ゴム等の焼成物からの合成活性炭が用いられる。また、形態としては粒状、繊維状、粉末状活性炭いずれでもよいが、コスト、圧力損失を考慮すると粒状活性炭を使用することが望ましい。
【００１６】
キレート樹脂としては、水中の金属イオンを選択的に交換基と置換する特徴があり、その材質は、イミノジ酢酸型、ポリアミン型、メチルグルカミン型などがあるが、鉛を選択的に除去するにはイミノジ酢酸型、またはその類似型が好ましい。
【００１７】
水素型陽イオン交換樹脂としては、水中の陽イオンを非選択的に（全部）交換基（水素イオン）と置換する特徴がある。処理水は酸性になる。その材料として、スルホン酸基型、メタクリル酸基型、アクリル酸基型等があるが、アルカリ性の水中でも吸着できるスルホン酸基型が好ましい。
【００１８】
中空糸膜としては、セルロース系、ポリオレフィン系、ポリスルフォン系、ポリビニルアルコール系等の高分子物質からなる多孔質中空糸膜が用いられる。また、空糸膜の他にセルロース系、ポリオレフィン系、ポリスルフォン系、ポリビニルアルコール系等の高分子物質からなる多孔質のメンブレンフィルターでも良い。
【００１９】
以上のように構成された本実施の形態１の浄水器について、以下その動作を説明する。図１において、有機物、臭気、濁度成分、鉛等の汚染物質及び一般細菌、大腸菌等の細菌類を含んだ原水は、浄水容器１内にある原水流入部２より供給され、まず濾材４により大きな濁度成分が除去される。濾材４によりろ過された水は、整流板３を通過し、キレート樹脂部６により、鉛イオン、鉄イオン、アルミイオン等の金属イオンを除去する。また、初期通水時においては、キレート樹脂部６の交換基が水と置換反応し、Ｈイオンを取り込みＮａイオンを過剰に放出し、処理水のｐＨが高くなる。しかし、本実施の形態１においては、配管８を通り、水素型陽イオン交換樹脂部９により、過剰なＮａイオンをＨイオンと置換し、通水初期に、過渡的にアルカリ性になるのを防ぐことができる。
【００２０】
逆に水素型陽イオン交換樹脂部９の後流側にキレート樹脂部６が配置されると、水道水中の少量の陽イオン（Ｃａイオン、Ｍｇイオン等）が水素型陽イオン交換樹脂部９と反応しｐＨが若干低下するが、後段のキレート樹脂部から排出される過剰なＮａイオンを完全に中和できないのでｐＨは上昇してしまう。ゆえに、必ずイオン交換樹脂部はキレート樹脂部の後流側に配置する。そして、後流側の活性炭層５により、キレート樹脂部６や水素型陽イオン交換樹脂部９から発生した異臭味を吸着除去する。中空糸膜１０により細菌類及び細かい濁度成分除去される。また、中空糸膜１０の周りに入れられている粉末活性炭層５により細菌類等の臭いを除去される。そして浄水排出部７により排出される。
【００２１】
以上のように本実施の形態１によれば、原水流入部から流入した金属イオンがキレート樹脂部により除去ができ、キレート樹脂部の後流側に設けられる水素型陽イオン交換樹脂部はキレート樹脂部に放出されたＮａイオンをＨイオンと置換することによって、通水初期に、過渡的にアルカリ性になるのを防ぐことができ、陽イオン交換樹脂部の後流側に設けられた活性炭部はキレート樹脂や陽イオン交換樹脂部から発生する臭気成分を除去できる浄水器を提供することができる。
【００２２】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２の浄水器の模式図である。図２において１、１ａは浄水容器、２は原水流入部、３は整流板、４は濾材、５、５ａは活性炭層、６はキレート樹脂部、７は浄水流出部、８は配管、９は水素型陽イオン交換樹脂部、１０は中空糸膜である。
【００２３】
実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、活性炭層５ａがキレート樹脂部６の前に設けられている点である。
【００２４】
以上のように構成された本実施の形態２の浄水器について以下その動作を説明する。図２において、有機物、臭気、濁度成分、鉛等の汚染物質及び一般細菌、大腸菌等の細菌類を含んだ原水は、浄水容器１内にある原水流入部２より供給され、まず濾材４により大きな濁度成分が除去される。次に活性炭層５ａにより有機物、酸化剤及び臭気が除去される。また、活性炭を通過する形状としては、主にカラム型と円筒型の２つがあるが、流入時の表面積は小さく活性炭との通過速度が速く、圧力損失が大きいカラム型より、流入時の表面積が大きく、活性炭との通過速度が遅く、圧力損失も小さい円筒型の方が好ましい。
【００２５】
活性炭層５ａによりろ過された水は、整流板３を通過し、キレート樹脂部６により、鉛イオン、鉄イオン、アルミイオン等の金属イオンを除去する。また、初期通水時においては、キレート樹脂部６の交換基が水と置換反応し、Ｈイオンを取り込みＮａイオンを過剰に放出し、処理水のｐＨが高くなる。しかし、本実施の形態１、２においては、配管８を通り、水素型陽イオン交換樹脂部９により、過剰なＮａイオンをＨイオンと置換し処理水のｐＨの上昇を防ぐことが出来る。
【００２６】
逆に水素型陽イオン交換樹脂部９の後流側にキレート樹脂部６が配置されると、水道水中の少量の陽イオン（Ｃａイオン、Ｍｇイオン等）が水素型陽イオン交換樹脂部９と反応しｐＨが若干低下するが、後段のキレート樹脂部から排出される過剰なＮａイオンを完全に中和できないのでｐＨは上昇してしまう。ゆえに、必ずイオン交換樹脂部はキレート樹脂部の後流側に配置する。そして、後流側の活性炭層５により、キレート樹脂部６や水素型陽イオン交換樹脂部９から発生した異臭味を吸着除去する。中空糸膜１０により細菌類及び細かい濁度成分除去される。また、中空糸膜１０の周りに入れられている粉末活性炭層５により細菌類等の臭いを除去される。そして浄水排出部７により排出される。
【００２７】
以上のように本実施の形態２によれば、実施の形態１の作用が有する上に、キレート樹脂部の流入側に設けられた活性炭部はキレート樹脂部を失活させる残留塩素を活性炭が分解させることができ、キレート樹脂部の鉛イオン、鉄イオン、アルミイオン等の重金属イオンの吸着除去性能が長期間保持できる浄水器を提供することができる。
【００２８】
なお、以上の説明では、水素型陽イオン交換樹脂で陽イオン交換樹脂部を構成した例で説明したが、その他の水素が排出される陽イオン吸着物質についても同様に実施可能である。
【００２９】
【実施例】
次に、本発明の具体例を説明する。
【００３０】
（実施例１）
浄水剤の調整：
キレート樹脂部６：イミジノ酢酸−Ｎａ型キレート樹脂３１ｇ；
水素型陽イオン交換樹脂部９：スルホン酸基陽イオン交換樹脂１５ｇ；
状活性炭層５：ヤシガラ粒状活性炭６０ｇ。
【００３１】
浄水器の通水条件：
水温：２０±５℃；
流量：２Ｌ／分；
水道水ｐＨ：７．１；
鉛イオン濃度：５０ｐｐｂ；
Ｎａイオン濃度：１０ｐｐｍ；
Ｃａイオン濃度：１０ｐｐｍ；
Ｍｇイオン濃度：２ｐｐｍ。
【００３２】
以上の条件で水道水を浄化し、通水量に対する鉛除率及びｐＨ変化を測定した。
【００３３】
尚、鉛の測定は原子吸光光度法、ｐＨ変化はｐＨ計で測定した。その結果を図４及び図５に示した。
【００３４】
図４は通水量に対する鉛除率の変化量を示し、図５は通水量に対するｐＨ変化量を示す図である。
【００３５】
（比較例１）
実施例１のヤシガラ粒状活性炭を用いなかった以外は、実施例１と同一の条件で、通水量に対する鉛除率及びｐＨ変化を測定した。その結果を図４及び図５に示した。
【００３６】
図４から明らかなように、キレート樹脂部と水素型陽イオン交換樹脂部のみの比較例１では、６０００Ｌ付近から鉛の除去率が急激に悪化している。
【００３７】
実施例１では、通水量が６０００Ｌを越えるにつれ、鉛除率が低下していることが分かった。しかしながら、比較例１に比べて２０％以上も鉛除率が高いことが分かった。
【００３８】
これは、活性炭をキレート樹脂部の前段に置いていないため、水道水中の残留塩素がキレート樹脂部に作用し、キレート能力を失活させたためと考えられる。
【００３９】
また、図５から明らかなように、実施例１及び比較例１は、通水初期から処理水のｐＨ上昇は、ほとんどなく水質基準値内の５．８〜８．６の範囲内に納まっていることが分かった。
【００４０】
以上のように、実施の形態１の浄水器によれば、キレート樹脂部と、陽イオン交換樹脂部と、活性炭部を備えたことで、初期通水により、過剰に放出されたＮａイオンを、交換基が水素型の陽イオン交換樹脂部を通水することで、過剰なＮａイオンをＨイオンと置換し処理水のｐＨの上昇を防ぐことが出来る。さらにキレート樹脂部や陽イオン交換樹脂部から発生する臭気成分を吸着除去ができ、かつ安全な水を供給できる。
【００４１】
（実施例２）
次に、実施例２として、本発明の実施の形態２の浄水器を用いて通水量に対する鉛除率及びｐＨ変化を測定した。
【００４２】
浄水剤の調整：
状活性炭層５ａ：ヤシガラ粒状活性炭１３６ｇ。
【００４３】
キレート樹脂部６：イミジノ酢酸−Ｎａ型キレート樹脂３１ｇ；
水素型陽イオン交換樹脂部９：スルホン酸基陽イオン交換樹脂１５ｇ；
状活性炭層５：ヤシガラ粒状活性炭６０ｇ。
【００４４】
浄水器の通水条件、鉛イオンとｐＨの測定方法は実施例１と同一の条件で、通水量に対する鉛除率及びｐＨ変化を測定した。その結果を図６及び図７に示した。
【００４５】
図６は通水量に対する鉛除率の変化量を示し、図７は通水量に対するｐＨ変化量を示す図である。
【００４６】
（比較例２）
実施例２の水素型陽イオン交換樹脂を用いなかった以外は、実施例２と同一の条件で、通水量に対する鉛除率及びｐＨ変化を測定した。その結果を図６及び図７に示した。
【００４７】
（比較例３）
実施例２のキレート樹脂を用いなかった以外は、実施例２と同一の条件で、通水量に対する鉛除率及びｐＨ変化を測定した。その結果を図６及び図７に示した。
【００４８】
（比較例４）
実施例２のキレート樹脂部と水素型陽イオン交換樹脂部を逆配置した以外は、実施例２と同一の条件で、通水量に対する鉛除率及びｐＨ変化を測定した。その結果を図６及び図７に示した。
【００４９】
図６から明らかなように、水素型陽イオン交換樹脂を用いなかった比較例２では、通水量が１００００Ｌを越えるでも、鉛イオンの除去率は９０％以上であることが分かった。
【００５０】
また、キレート樹脂部を用いなかった比較例３では、通水１０００Ｌから鉛の除去率が急激に悪化していることが分かった。
【００５１】
逆配置品の比較例４では、通水量が６５００Ｌを越えるにつれて、鉛イオンの除去率は不安定になったことが分かった。
【００５２】
実施例２では、通水量が１００００Ｌを越えるでも、鉛除率が低下することがなかった。しかしながら、比較例２に比べて５％以上も鉛除率が高いことが分かった。実施例２の浄水器は、鉛イオンの除去率は９５％以上で通水１００００Ｌ以上の寿命ができ、実施例１により寿命が長いことが分かった。
【００５３】
図７の結果から明らかなように、比較例２では、通水量１２０ＬまでのｐＨが原水ｐＨ（ｐＨ＝７．１）を上回っていることが分かった。
【００５４】
比較例３は、キレート樹脂部６がないため、逆にｐＨが酸性側に変化し、１２０Ｌ時にほぼ原水と同じｐＨ（ｐＨ＝７．１）に戻っていることが分かった。
【００５５】
逆配置の比較例４は、先に水素型陽イオン交換樹脂部９があり、ｐＨを下げているが、後流側のキレート樹脂部６のｐＨ上昇の方が影響は大きいので、結果として処理水のｐＨが上昇して、キレート樹脂部６のみの比較例２の結果とほぼ同じであることが分かった。
【００５６】
実施例２の浄水器は、通水初期から、処理水のｐＨ上昇は、ほとんどなく水質基準値内の５．８〜８．６の範囲内に納まっていることが分かった。
【００５７】
以上のように、実施の形態２の浄水器によれば、実施の形態１の構成の上、流入側に活性炭層５に設けられたことで、活性炭部はキレート樹脂部を失活させる残留塩素を活性炭が分解させることができ、キレート樹脂部の鉛イオン、鉄イオン、アルミイオン等の重金属イオンの吸着除去性能が長期間保持できる。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、以下の優れた効果を実現できる。
【００５９】
本発明の請求項１に記載の浄水器によれば、キレート樹脂部の後流側に設けられる水素型陽イオン交換樹脂部が、キレート樹脂部に放出されたＮａイオンをＨイオンと置換し、通水初期に、過渡的にアルカリ性になるのを防ぐことを実現することができる。
【００６０】
本発明の請求項２に記載の浄水器によれば、活性炭部が陽イオン交換樹脂部の後流側に設けられたことで、請求項１に記載した効果の他、キレート樹脂や陽イオン交換樹脂部から発生する臭気成分を除去することを実現することができる。
【００６１】
本発明の請求項３に記載の浄水器によれば、活性炭部がキレート樹脂部の流入側に設けられたことで、請求項１と２に記載の効果に加えて、キレート樹脂部に失活させる残留塩素が分解させることができ、キレート樹脂部の鉛イオン、鉄イオン、アルミイオン等の重金属イオンの吸着除去性能が長期間保持することを実現することができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における浄水器の模式図
【図２】本発明の実施の形態２における浄水器の模式図
【図３】従来の浄水器の模式図
【図４】本発明の実施の形態１の処理水の鉛除去変化のグラフ
【図５】本発明の実施の形態１の処理水のｐＨ変化のグラフ
【図６】本発明の実施の形態２の処理水の鉛除去変化のグラフ
【図７】本発明の実施の形態２の処理水のｐＨ変化のグラフ
【符号の説明】
１、１ａ  浄水容器
２  原水流入部
３  整流板
４  濾材
５、５ａ  活性炭層
６  キレート樹脂部
７  浄水流出部
８  配管
９  水素型陽イオン交換樹脂部
１０  中空糸膜
【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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【図７】
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