(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭と中空糸膜を主材とする第１浄水槽と、その下流に配置されたイオン交換樹脂を主材とする第２浄水槽と、最下流に配置された中空糸膜を主材とする第３浄水槽を有し、前記第２浄水槽を２つ以上備えると共に、前記第２浄水槽内のイオン交換樹脂を再生するための再生剤を添加する密栓容器と、前記再生剤を溶解するための溶媒を前記密栓容器に連続的に供給する機構と、１つの前記第２浄水槽への前記第１浄水槽からの一次ろ過水通水時に、前記再生剤と前記溶媒により連続的に生成される再生水を他の前記第２浄水槽に供給する機構と、再生排液を排水する機構と、前記一次ろ過水通水される第２浄水槽と前記再生水により再生される第２浄水槽を切替える切替弁を設け、かつ前記密栓容器から前記第２浄水槽に至るまでの流路にろ過層を設けたことを特徴とする浄水器。
【請求項２】
前記イオン交換樹脂が塩化物イオン型強塩基性アニオン交換樹脂であることを特徴とする請求項１記載の浄水器。
【請求項３】
前記第１浄水槽流出口から前記第２浄水槽に至るまでの流路及び前記第２浄水槽内に、前記第２浄水槽内にかかる圧力を抑制する圧力抑制手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の浄水器。
【請求項４】
原水流入口から浄水吐水口に至るまでの流路に流量センサーを設けたことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の浄水器。
【請求項５】
前記再生剤を溶解するための溶媒が前記第１浄水槽でろ過された一次ろ過水または前記第２浄水槽でろ過された二次ろ過水であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の浄水器。
【請求項６】
原水流入口から浄水吐水口に至るまでの流路に、前記第２浄水槽の寿命検知器を設けたことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の浄水器。
【請求項７】
前記ろ過層が除菌剤を含有していることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の浄水器。
【請求項８】
前記第２浄水槽によりろ過された二次ろ過水を前記第３浄水槽に供給する流路もしくは前記第３浄水槽内にエア抜き機構を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の浄水器。
【請求項９】
通水経路部に原水の流入停止時に、内部に溜まった圧力及び水を素早く放出するための水抜き弁を設けたことを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の浄水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、井戸水等の水に含まれる硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、および細菌、濁度成分を除去する浄水器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、井戸水は、塩素等による薬品処理がなされていないため、また水温が比較的低温で安定しているため、美味しい水として飲用されていた。しかし近年、水質汚染により、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素に関する項目と、大腸菌、一般細菌に関する細菌に関する項目について水質基準を満たさない飲料不適当なものが増え、亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素を除去する陰イオン交換樹脂と、有機物及び臭気を除去する活性炭と、細菌類と濁度成分を除去する中空糸膜より構成される浄水器が提案されている。
【０００３】
この種の浄水器は特開平９−１５５３４３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５は従来の浄水器の構成図であって、同公報に記載されたものである。図５に示されているように原水に含まれる硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を除去するための陰イオン交換樹脂が充填された２つ以上の第１浄水槽１０１（１０１ａ、１０１ｂ）と、原水に含まれる臭気、色度成分その他有機物および大腸菌、一般細菌等の細菌類と濁度成分を除去するための活性炭と中空糸からなる第２浄水槽１０２と、原水流入口１０３と、流量センサー１０４と、定流量弁１０５と、原水供給制御機構１０６と、塩化ナトリウム溶解槽１０７と、再生液供給機構１０８と、一次ろ過水供給制御部１０９と、分流部１１０と、浄水吐水部１１１および再生排水排出口１１２により構成されている。
【０００４】
この従来の浄水器においては、原水は原水流入口から導入され、流量センサー１０４、定流量弁１０５を経て原水供給制御機構１０６により第１浄水槽１０１ａに通水され、一次ろ過される。一次ろ過水は、一次ろ過水供給制御部１０９により第２浄水槽１０２に通水され、二次ろ過後浄水吐水部１１１から吐水される。また、分流部１１０で分岐された一次ろ過水の一部は塩化ナトリウム溶解槽１０７を経て、第１浄水槽１０１ｂに供給され、第１浄水槽１０１ｂのイオン交換樹脂の再生を行なう。再生排水は、再生排水排出口１１２により排水される。第１浄水槽を２つ以上備え、第１浄水槽１０１ａ、１０１ｂを切替えることにより、ろ材寿命の短いイオン交換樹脂を効率よく再生でき、長期にわたり硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を除去できるようになっていた。
【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浄水器では、細菌、色度、濁度成分を除去する中空糸膜、及び臭気、酸化剤、有機物等を除去する活性炭が最下流に配置されているため、イオン交換樹脂が充填されている浄水槽内に供給される原水には大腸菌、一般細菌等の細菌、汚濁成分と有機物が除去されずに含まれている。この為、イオン交換樹脂が充填されている浄水槽内に細菌が流入し、流入した細菌の増殖によりイオン交換樹脂が汚染される。あるいは濁度成分による表面被ふく等により樹脂の除去性能が劣化するという課題や、細菌、色度、濁度成分を除去する中空糸膜の目詰まりに伴い、イオン交換樹脂が充填されている浄水槽内にかかる圧力が増加し、イオン交換樹脂が圧密により固着し、樹脂の除去性能が低下する、或いは水圧により破壊され、破壊されたイオン交換樹脂が中空糸膜の目詰りを促進するという課題があった。
【０００６】
さらに、酸化力を有する薬剤の混入によりイオン交換樹脂が酸化破壊される、或いは膨張してイオン交換樹脂が充填されている浄水槽が破壊されるか、破壊に至らなくても樹脂粒経が微細化して内部の通水抵抗が高くなるという課題、又は、中空糸膜が目詰まりすることによる課題として、内部の通水抵抗が上昇して、処理水と再生水の比率が変動し、安定した再生が行われない、或いは、最下流部に配置した中空糸膜の圧力損失増加に伴い止水性能が低下するという課題があった。前記以外の混入物として、空気（エア）が混入すると、中空糸膜に空気が透過せずに滞留するエアロックが発生し、吐水流量が低下するという課題、構成上の課題として、再生剤投入時に再生剤に異物、及び細菌等が原水に混入するという課題があった。
【０００７】
したがって本発明は、イオン交換樹脂を用いた浄水器において、安定した再生を行い、除去性能を維持することができる浄水器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、活性炭と中空糸膜を主材とする第１浄水槽と、その下流に配置されたイオン交換樹脂を主材とする第２浄水槽と、最下流に配置された中空糸膜を主材とする第３浄水槽を有し、前記第２浄水槽を２つ以上備えると共に、前記第２浄水槽内のイオン交換樹脂を再生するための再生剤を添加する密栓容器と、前記再生剤を溶解するための溶媒を前記密栓容器に連続的に供給する機構と、１つの前記第２浄水槽への前記第１浄水槽からの一次ろ過水通水時に、前記再生剤と前記溶媒により連続的に生成される再生水を他の前記第２浄水槽に供給する機構と、再生排液を排水する機構と、前記一次ろ過水通水される第２浄水槽と前記再生水により再生される第２浄水槽を切替える切替弁を設け、かつ前記密栓容器から前記第２浄水槽に至るまでの流路にろ過層を設けたことを特徴とする浄水器である。
【０００９】
この構成により、イオン交換樹脂を用いた浄水器において、安定した再生を行い、除去性能を維持することができる浄水器を提供できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１にかかる浄水器は、活性炭と中空糸膜を主材とする第１浄水槽と、その下流に配置されたイオン交換樹脂を主材とする第２浄水槽と、最下流に配置された中空糸膜を主材とする第３浄水槽を有し、第２浄水槽を２つ以上備えると共に、第２浄水槽内のイオン交換樹脂を再生するための再生剤を添加する密閉容器と、再生剤を溶解するための溶媒を密閉容器に連続的に供給する機構と、１つの第２浄水槽への第１浄水槽からの一次ろ過水通水時に、再生剤と溶媒により連続的に生成される再生水を他の第２浄水槽に供給する機構と、再生排液を排水する機構と、一次ろ過水通水される第２浄水槽と再生水により再生される第２浄水槽を切替える切替弁を設け、かつ密栓容器から第２浄水槽に至るまでの流路にろ過層を設ける。
【００１１】
この構成において、第１浄水槽により細菌類、臭気、濁度、有機物、酸化剤除去、第２浄水槽により、種々のイオンの選択的除去ができ、第３浄水槽により、吐水口からの二次汚染の防止もできる。また、第１浄水槽により、細菌類、臭気、濁度、有機物、酸化剤が除去されるため、第１浄水槽の下流にある、第２、第３浄水槽における通水性能の劣化はなく内部圧力損失は、安定する。
【００１２】
また、この構成により、１つの前記第２浄水槽へ前記第１浄水槽からの一次ろ過水を通水する際同時に、前記溶媒が前記密閉容器内を通過することによって前記密閉容器に添加された再生剤を連続的に溶解してできる再生水を、他の前記第２浄水槽に供給することと、前記切換弁により前記再生水及び前記一次ろ過水の通水路を切換えることができるため、イオン交換樹脂によるイオンの選択的除去を行ないながら、イオン交換樹脂の再生を同時に行なうことができる。
【００１３】
さらに、この構成により、密栓容器より混入した異物が前記第２浄水槽に流入することを防止することができる。
【００１４】
請求項２にかかる浄水器は、前記イオン交換樹脂が塩化物イオン型強塩基性アニオン交換樹脂である。
【００１５】
この構成により、亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素を除去することができる。
【００１６】
請求項３にかかる浄水器は、前記第１浄水槽流出口から前記第２浄水槽に至るまでの流路及び前記第２浄水槽内に、第２浄水槽内にかかる圧力を抑制する圧力抑制手段を設けた。
【００１７】
この構成により、外部圧力の変動に伴う内部圧力変動の抑制及び内部圧力損失変化に伴う再生水量の変化の抑制ができる。また内部での圧力損失が安定であり、内部圧力及び通水量は安定する。
【００１８】
請求項４にかかる浄水器は、原水流入口から浄水吐水口に至るまでの流路に流量センサーを有する。
【００１９】
この構成により、前記流量センサーで測定される流量及び積算流量により、第１浄水槽の寿命検知と第２浄水槽の再生タイミングを検知することができる。
【００２０】
請求項５にかかる浄水器は、前記再生剤を溶解するための溶媒が、前記一次ろ過水または前記第２浄水槽でろ過された二次ろ過水である。
【００２１】
この構成により、一次ろ過水の流量は安定であり、再生剤溶解槽がなくても、再生剤の溶解速度、濃度は安定する。このことにより、再生剤溶解槽をなくすことと、イオン交換樹脂の再生を安定して行なうことができる。
【００２２】
請求項６にかかる浄水器は、原水流入口から浄水吐水口に至るまでの流路に、前記第２浄水槽の寿命を検知器を設けた。
【００２３】
この構成により、検知器で第２浄水槽の寿命を正確に測定することにより、効率のよいイオン交換樹脂の再生が行なうことができる。
【００２４】
請求項７にかかる浄水器は、前記ろ過層に除菌剤を含有させた。
【００２５】
この構成により、密栓容器より混入した細菌が前記第２浄水槽に流入することを防止できる。
【００２６】
請求項８にかかる浄水器は、前記第２浄水槽によりろ過された二次ろ過水を前記第３浄水槽に供給する流路もしくは前記第３浄水槽内にエア抜き機構を有する。
【００２７】
この構成により、原水内に含まれる空気及び前記密栓容器から混入した空気が前記第３浄水槽に流入することを防止することができ、前記第３浄水槽内の中空糸膜のエアロックによる内部圧力増加が防止できる。
【００２８】
請求項９にかかる浄水器は、通水経路部に原水の流入停止時に、内部に溜まった圧力及び水を素早く放出するための水抜き弁を設けた。
【００２９】
この構成により、原水の流入停止時に前記水抜き弁を開くことにより、内部に溜まった圧力及び水を素早く放出することができ、止水時間の短縮ができると共に、吐出部の水を完全に排出することにより、吐出部での細菌の繁殖を抑えることができ、細菌の二次汚染を防止することができる。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における浄水器の構成図、図２は同浄水器の第２浄水槽の拡大図、図３は同浄水器の再生切替え時の通水径路図である。
【００３１】
図１、図２、図３において、１は原水流入口、２は第１浄水槽、３は粗ろ過用フェルト、４は活性炭層、５は粉末活性炭、６は中空糸膜、７は流量センサー、８は定流量弁、９は分流部、１０は再生剤添加部、１１は再生剤添加部蓋、１２は再生剤、１３は再生水ろ過層、１４は切替え弁、１５は第２浄水部、１５ａ、１５ｂは各々の第２浄水槽、１６は不織布貼付ろ剤枠、１７はイオン交換樹脂、１８はイオン交換樹脂層生成枠、１９はｐＨ変化中和剤、２０は弁体、２１はスプリング、２２は再生水排水流路、２３は第２浄水槽寿命検知器、２４は第３浄水槽、２５は空気混入防止用フェルト、２６は細菌類除去用中空糸膜、２７はフロートボール、２８は空気抜き部、２９は水抜き弁、３０は浄水吐出口、３１は全排水流路、３２は排水口である。
【００３２】
次に動作、作用について説明すると、図１において、有機物、臭気、濁度成分、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素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、原水流入口１より第１浄水槽２に供給され、第１浄水槽２内において、まず粗ろ過用フェルト３により大きな濁度成分が除去される。次に活性炭層４により有機物、酸化剤及び臭気が除去される。活性炭層に使用される活性炭は、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。
【００３３】
活性炭層４によりろ過された水は、中空糸膜６により細菌類及び細かい濁度成分除去される。この中空糸膜としては、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、中空糸膜６の周りに入れられている粉末活性炭５により細菌類等の臭いを除去される。第１浄水槽２により有機物、臭気、濁度成分及び細菌類を除去された一次ろ過水は流量センサー７、定流量弁８を経て分流部９に供給される。ここで、流量センサー７は一次ろ過水の通水流量及び積算流量を測定するもので、流量センサー７で測定する通水流量及び積算流量により、第１浄水槽ろ過寿命を検知する。また、第１浄水槽ろ過寿命を検知した時に、第１浄水槽２の交換を点灯、点滅、音声等で知らせる。定流量弁８は原水圧力の外部変動に伴う原水供給量変動を一定範囲内に抑制するものである。分流部９により一次ろ過水の一定量が再生剤溶解水として再生剤添加部に供給され、一次ろ過水の大部分は、切替え弁１４に供給される。
【００３４】
切替え弁１４に供給された一次ろ過水は第２浄水槽１５ａに供給される（図１の場合）。そして第２浄水槽１５ａにおいて、まず、不織布貼付ろ剤枠１６とイオン交換樹脂層生成枠１８間に収納されたイオン交換樹脂１７を通過し、イオン交換樹脂の除去対象物質がイオン交換法により除去される。イオン交換樹脂の種類としては、除去対象物質により様々であるが、除去対象物質が亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素である場合には塩化ナトリウムによる再生可能であり、原水ｐＨにより除去性能が変化しない塩化物イオン型強塩基性アニオン交換樹脂が多く用いられる。
【００３５】
イオン交換樹脂１７によりろ過された水はイオン交換の際に、変動したｐＨをｐＨ変化中和剤１９により調整した後に切替え弁１４、第２浄水槽寿命検知器２３を経て、第３浄水槽２４に供給される。イオン交換樹脂１７に塩化物イオン型強塩基性アニオン交換樹脂を使用した場合、ろ過水のｐＨは酸性側に寄る傾向があり、その時のｐＨ変化中和剤１９としては、炭酸カルシウムが安全性に優れる点から多く用いられる。第２浄水槽寿命検知器２３において、第２浄水槽によりろ過された二次ろ過水中の除去対象物質濃度を測定し、その濃度が一定の値に達した時に寿命と判断する。除去対象物質濃度の測定法としては、イオン選択性電極法、吸光度法、光散乱法等が一般的である。また、除去対象物質が亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素である場合、飲料水基準が１０ｍｇ／Ｌ以下であるので、寿命判断濃度は１０ｍｇ／Ｌ以下に設定する。
【００３６】
第３浄水槽２４に供給された二次ろ過水は、空気混入防止用フェルト２５を通り、細菌類除去用中空糸膜２６により除菌後、水抜き弁２９を経て、浄水吐出口３０より吐水される。二次ろ過水中に空気が混在している場合、第３浄水槽２４内で水（液相）と空気（気相）に別れ空気は上部に位置する空気抜き部２８より排出される。空気が空気抜き部２８より全て排出されると空気抜き部２８内にあるフロートボール２７（密度１より小さい）が浮力により浮き上がり、空気抜き部２８出口をシールする。ここで、空気混入防止用フェルト２５は、空気が二次ろ過水の流入時に細菌類除去用中空糸膜２６に入ることを妨げる役目をする。また、粉末活性炭５は、前記同様に細菌類等の臭いを除去する。水抜き弁２９は原水通水停止時に、開き内部に溜まった圧力及び水を素早く排出する役目をする。
【００３７】
一方、分流部９で分流され、再生剤添加部１０に供給された一次ろ過水の一部は、再生剤添加部１０に添加された再生剤１２を溶解し、再生水を生成する。再生剤としては、入手が容易でかつ安全性、溶解性に優れる塩化ナトリウム中でも食塩が多く用いられる。再生剤１２の添加は、再生剤添加部蓋１１を開閉することにより容易に行なえる。また、再生剤添加蓋開放時に混入する埃等の異物及び細菌類は再生水が除菌剤を含んだ再生水ろ過層１３を通過する際に除去される。
【００３８】
このようにして生成された再生水は切替え弁１４を経て、第２浄水槽１５ｂ（図１の場合）に供給され、第２浄水槽１５ｂ内をｐＨ中和剤１９、イオン交換樹脂１７の順に通過し、第２浄水槽１５ｂの再生を行なう。再生廃液は再生水排水流路２２、全排水流路３１経て排水口３２より排水される。第２浄水槽寿命検知器２３において、第２浄水槽寿命（イオン交換性能が劣化した状態）が検知された時に、現在二次ろ過に使用している第２浄水槽１５ａ（図１の場合）と再生が行なわれ、使用可能の状態にある第２浄水槽１５ｂ（図１の場合）の切替えが切替え弁１４により、手動または自動に行なわれる。切替えが行なわれた時の流路は図３のようになる。
【００３９】
また、第２浄水槽、３浄水槽内の圧力が増加した場合、第２浄水槽内にある弁体２０とスプリング２１からなる圧力逃がし弁が開き、内部圧力の増加を抑制する。圧力の逃がし弁から排出される水は、全排水流路３１経て排水口３２より排水される。
【００４０】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における浄水器の構成図である。本実施の形態２において、実施の形態１と異なる点は再生剤溶解水が第２浄水槽通水後の二次ろ過水である点と、再生水排水流路に積算流量計３３及び通水制御弁３４を備えた点である。なお、実施の形態１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００４１】
動作、作用を説明すると、再生剤溶解水として分流部９により第２浄水槽１５ａにより二次ろ過された水は、再生剤添加槽に供給され再生水を生成する。この再生水は第２浄水槽１５ｂに供給され、再生廃液は排水流路２２、積算流量計３３により、積算流量を測定され、通水制御弁３４、全排水流路３１経て排水口３２より排水される。積算流量計３３により測定された積算流量が第２浄水槽内に収納されるイオン交換樹脂を再生することに必要とされる量に達した時に、通水制御弁３４を閉じることにより、効率のよい再生が行なえる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、内部の圧力損失が安定させることができ、再生水を一定値に抑制できるため、再生が安定して行えるので、再生剤溶解槽や供給槽を特に必要としない。また、内部圧力損失増加に伴う止水性能低下を防止できるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１における浄水器の構成図
【図２】  本発明の実施の形態１における浄水器の第２浄水槽の拡大図
【図３】  本発明の実施の形態１における浄水器の再生切替え時の通水経路図
【図４】  本発明の実施の形態２における浄水器の構成図
【図５】  従来の浄水器の構成図
【符号の説明】
１  原水流入口
２  第１浄水槽
３  粗ろ過用フェルト
４  活性炭層
５  粉末活性炭
６  中空糸膜
７  流量センサー
８  定流量弁
９  分流部
１０  再生剤添加部
１１  再生剤添加部蓋
１２  再生剤
１３  再生水ろ過層
１４  切替え弁
１５  第２浄水部
１５ａ  第２浄水槽
１５ｂ  第２浄水槽
１６  不織布貼付ろ剤枠
１７  イオン交換樹脂
１８  イオン交換樹脂層生成枠
１９  ｐＨ変化中和剤
２０  弁体
２１  スプリング
２２  再生水排水流路
２３  第２浄水槽寿命検知器
２４  第３浄水槽
２５  空気混入防止用フェルト
２６  細菌類除去用中空糸膜
２７  フロートボール
２８  空気抜き部
２９  水抜き弁
３０  浄水吐出口
３１  全排水流路
３２  排水口
【図１】
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【図２】
0003955904.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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