JP2001246368A

JP2001246368A - 水の浄化装置

Info

Publication number: JP2001246368A
Application number: JP2000063707A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tokida; 昌広常田; Kenji Sakamoto; 健二坂元; Koji Oshima; 功治大島; Chikayoshi Endo; 慎良遠藤; Shigeru Ando; 茂安藤
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2001-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】吸着剤では吸着除去できない有害成分を、エ
キシマランプからの紫外線による有害成分分解除去部に
より除去する機能を備えた水の浄化装置を提供する。【解決手段】流入した水道水を濁質除去部と有害成分
除去部を通過させた後に流出する水の浄化装置におい
て、有害成分除去部がエキシマランプからの紫外線によ
る有害成分分解手段と吸着剤による有害成分吸着除去手
段であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流入した水道水に
含まれる濁質と有害成分を除去する水の浄化装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】水道水には、有害有機物や消毒殺菌剤で
あるカルキ臭等の臭い成分や微細な粒子成分が含まれて
いる。この水道水をより安全で美味しい水にするため、
濁質除去部と有害成分除去部を備えた浄水器が用いられ
ている。この種の浄水器は、その設置する形態により据
え置き型、蛇口直結型、アンダーシンク型、および水栓
内臓型等に分けられているが、その多くが、水道水原水
を浄水器に設けられた濾材により浄化した後、浄水とし
て吐出する構造を有している。

【０００３】従来、この種の濾材としては、活性炭等の
吸着材により水のカルキ臭、カビ臭、トリハロメタン等
を除去して、中空糸膜フィルターにより細菌類、濁度成
分等を除去する機能を有するものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、活性炭
で吸着できる有害有機物は、一般的に疎水性の有機物や
非極性の官能基を有する有機物であるため、親水性や極
性の高い有機物は活性炭では吸着除去できない。しか
し、水道水中には人体に有害な消毒副生成物であるホル
ムアルデヒドやジクロロ酢酸等のアルデヒド系やカルボ
ン酸系の親水性で極性の高い活性炭では吸着除去できな
い有害有機物等が含まれている。

【０００５】また、有害成分除去部の活性炭に温水、ま
たは熱水が通過すると、一旦吸着材に吸着していた有害
成分の脱離反応が起こるため、吐水する浄化水に有害成
分が混入する問題が生じる。

【０００６】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであり、濁質除去部が濁質を除去し、有害成分
除去部がエキシマランプからの紫外線による有害成分分
解手段と吸着材による有害成分吸着除去手段であり、有
害成分を分解と吸着の二つの手段で除去することで、人
体に有害な消毒副生成物であるアルデヒド系やカルボン
酸系の有害成分も除去でき、さらに、温水、または熱水
でも有害成分を除去できる水の浄化装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用・効果】上記課
題を解決するためになされた本発明の請求項１は、流入
した水道水を濁質除去部と有害成分除去部を通過させた
後に流出する水の浄化装置において、有害成分除去部が
エキシマランプからの紫外線による有害成分分解除去手
段と吸着材による有害成分吸着除去手段であることを特
徴とする水の浄化装置を提供する。

【０００８】図１に紫外光の持つ化学的エネルギーを示
した。光の波長が短いほど化学的エネルギーは強く、水
道水に含まれる有機物と反応する。また、紫外光によ
り、水中の細菌は殺菌される。図２に種々の有機物分子
内原子間結合エネルギーを示した。有機物分子内の原子
間の結合は、結合エネルギー以上のエネルギーを外部か
ら与えることにより、原子間結合は切断され酸化分解
し、二酸化炭素や水等の無害成分となる。紫外光の持つ
化学的エネルギーは、主要な有機物分子内原子間結合エ
ネルギー以上のエネルギーであるため、紫外光を水道水
に照射することにより、水に含まれる有害成分である有
機物を分解し、二酸化炭素や水等の無害成分となる。図
３に紫外線照射量と有機物分解量の関係の一例を示し
た。

【０００９】紫外線を発光する水銀ランプとエキシマラ
ンプの紫外線出力と出力波長の関係を図４に示した。エ
キシマランプは水銀ランプと比較して、単一波長の紫外
線かつ電気的に高い変換効率の紫外線出力が得られる。

【００１０】図５に活性炭のみによる水の浄化装置と本
発明の活性炭とエキシマランプによる有害成分除去部を
備えた水の浄化装置の有害成分除去性能比較図の一例を
示した。活性炭のみの水の浄化装置では、有害成分除去
率（アルデヒド系の有害成分）が３０％前後に対して、
本発明の水の浄化装置においては８５％以上の高い除去
率を示している。

【００１１】本発明の水の浄化装置により、流入した水
道水の濁質を濁質除去部で除去し、有害成分をエキシマ
ランプからの紫外線による分解除去と活性炭による吸着
除去の二つの手段で除去するため、活性炭等の吸着材の
みでは除去できない有害成分も除去できる。また、エキ
シマランプと活性炭を組み合わせて使用することによ
り、エキシマランプの消費電力低下も可能となるため、
経済的である。さらに、エキシマランプによる有害成分
の除去が可能となるため、温水、または熱水での水の浄
化も可能となる。また、エキシマランプからの紫外線に
より、有害成分を除去するのと同時に殺菌も可能となる
ため、安全で美味しい水を供給できる水の浄化装置を提
供できる。

【００１２】本発明の好ましい様態として、濁質除去部
がエキシマランプからの紫外線による有害成分分解除去
部と吸着材による吸着除去部より処理水の流入側に配設
されていることを特徴とする水の浄化装置を提供する。

【００１３】エキシマランプを水の有害成分分解処理に
使用する場合、長年にわたる使用で水と接するエキシマ
ランプ保護管表面、または保護板表面に濁質成分が付着
し、エキシマランプからの紫外線の透過率が低下する。
そのため、処理水に照射される紫外線出力が低下し、有
害成分の分解除去性能が低下する。

【００１４】また、従来の水の浄化装置では、活性炭等
の吸着材の下流側に濁質除去部が配設されているため、
吸着材に濁質が付着する。吸着材に濁質が付着すると有
害成分の吸着性能が低下する。

【００１５】本発明の水の浄化装置により、濁質除去部
で濁質が除去された処理水が有害成分分解除去部を通過
するため、エキシマランプの保護管表面、または保護板
表面に濁質の付着がなくなる。結果、長年にわたる使用
においても、保護管、または保護板の紫外線透過率が低
下することがなく、有害成分分解除去性能が低下しない
ため、濁質と有害成分を除去した安全な水を供給できる
とともに保護管表面、保護板表面に付着した濁質除去の
ための洗浄操作が不必要となる。さらに、吸着材に濁質
が付着することがなくなるため、吸着剤の有害成分除去
寿命が長くなる。結果、経済的であるとともに安全な水
を供給できる

【００１６】本発明の好ましい様態として、吸着材によ
る有害成分吸着除去部がエキシマランプからの紫外線に
よる有害成分分解除去部より処理水の流入側に配設され
ていることを特徴とする水の浄化装置を提供する。

【００１７】従来の水処理装置においては、活性炭等の
吸着材に温水、または熱水が通過すると、一旦吸着材に
吸着していた有害成分の脱離反応が起こるため、吐水す
る浄化水に有害成分が混入する問題が生じる。また、吸
着材には菌が繁殖するため、下流側に菌が流出する。

【００１８】本発明の水の浄化装置により、吸着材によ
る有害成分吸着除去部がエキシマランプからの紫外線に
よる有害成分分解除去部より処理水の流入側に配設され
ているため、活性炭等の吸着材に温水、または熱水が通
過した場合に吸着材から脱離した有害成分も、エキシマ
ランプからの紫外線による有害成分分解除去部において
分解除去される。さらに吸着材から流出する菌も、エキ
シマランプからの紫外線により殺菌される。結果、安全
な水を供給できる。

【００１９】さらに本発明の好ましい様態として、有害
成分除去部を通過する処理水の流量を検知する手段を設
け、流量に応じてエキシマランプからの紫外線出力を制
御することを特徴とする水の浄化装置を提供する。

【００２０】従来の水の浄化装置においては、処理水の
流量変化に応じて、吸着材による吸着除去性能や生物浄
化法における生物浄化能力は変化しない。そのため、処
理水の流量が適量の場合は、十分な性能が発揮される
が、流量が多くなると有害成分除去性能が不足し、有害
成分が満足に除去されていない水となる。

【００２１】本発明の水の浄化装置により、有害成分除
去部を通過する処理水の流量を検知する手段を設け、流
量に応じてエキシマランプからの紫外線出力を制御する
ことができる水の浄化装置であるため、流量が変化して
も有害成分分解除去性能が低下しない。結果、水の流量
が変化しても濁質と有害成分を除去した安全な水を供給
できる。

【００２２】さらに本発明の好ましい様態として、処理
水の温度を測定する水温測定装置によって測定した水温
に応じて、エキシマランプから照射される紫外線出力を
制御することを特徴とする水の浄化装置を提供する。

【００２３】従来の水の浄化装置においては、活性炭等
の吸着材に温水、または熱水が通過すると、一旦吸着材
に吸着していた有害成分の脱離反応が起こるため、吐水
する浄化水に有害成分が混入する問題が生じる。脱離反
応は水温に依存し、水温が高くなるほど脱離量は多くな
る。そのため、一般的な水の浄化装置においては、熱水
使用不可である。

【００２４】本発明の水の浄化装置により、処理水の温
度を測定する水温測定装置によって測定した水温に応じ
て、エキシマランプから照射される紫外線出力を制御す
ることができる水の浄化装置であるため、水温が変化し
ても吸着材から脱離した有害成分を、エキシマランプか
ら照射される紫外線出力を高くすることにより、分解除
去できる。結果、水温が変化しても濁質と有害成分を除
去した安全な水を供給できる。

【００２５】さらに本発明の好ましい様態として、エキ
シマランプが１５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の紫外線を
主波長に発光するランプであることを特徴とする水の浄
化装置を提供する。

【００２６】紫外線は波長が短くなるほど光子のエネル
ギーが高く、波長２００ｎｍ以下の光子のエネルギーは
有機化合物中の分解しにくい炭素二重結合（Ｃ＝Ｃ）等
の結合を用意に切断することができる。また、波長が１
５０ｎｍ以下の紫外線は水やエキシマランプの保護管、
または保護板に吸収されるため、有害成分分解に寄与す
る紫外線量が極めて少ない。

【００２７】したがって、波長１５０ｎｍ以上２００ｎ
ｍ以下の紫外線を主波長とするエキシマランプにより処
理水中の有害成分を効率良く分解除去できる。

【００２８】さらに本発明の好ましい様態として、エキ
シマランプが１７２ｎｍの紫外線を主波長に発光するラ
ンプであることを特徴とする水の浄化装置を提供する。

【００２９】１７２ｎｍの紫外線を主波長とするキセノ
ンエキシマランプは、他のエキシマランプより高出力の
紫外線を安定に、電気的に高い変換効率で出力すること
ができるため、処理水中の有害成分を効率良く分解除去
できる。

【００３０】さらに本発明の好ましい様態として、エキ
シマランプは紫外線が透過可能な保護管内、またはラン
プ収納部の一部が紫外線を透過可能な保護板で構成され
た収納部内に収納され、かつ収納部内の雰囲気が３００
Ｔｏｒｒ以下とするか、エキシマランプからの紫外線を
吸収しないガスを主成分とした雰囲気であることを特徴
とする水の浄化装置を提供する。

【００３１】エキシマランプから出力される紫外線は、
一般的なソーダライムガラス等で形成された保護管、ま
たは保護板ではほとんど透過しない。また、天然石英ガ
ラスのようなケイ素と酸素以外の成分を多く含むガラス
においても透過率は低いが、ケイ素と酸素以外の成分を
微量しか含まない合成石英ガラスやフッ化マグネシウム
ガラスにおいては透過率が高い。また、収納部の雰囲気
が酸素を含む雰囲気である場合、酸素分子に吸収され紫
外線強度が低下するため、３００Ｔｏｒｒ以下とする
か、エキシマランプからの紫外線を吸収しないガスであ
る窒素ガス等が良い。

【００３２】したがって、エキシマランプからの紫外線
が透過可能な保護管内、またはランプ収納部の一部が紫
外線を透過可能な保護板で構成された収納部内に収納さ
れ、かつ収納部内の雰囲気が３００Ｔｏｒｒ以下とする
か、エキシマランプからの紫外線を吸収しないガスを主
成分とした雰囲気とすることにより、処理水中の有害成
分を効率良く分解除去できる。

【００３３】さらに本発明の好ましい様態として、エキ
シマランプからの紫外線が照射される有害成分除去部内
壁の接液部が、エキシマランプからの紫外線を反射する
材質で構成されたことを特徴とする水の浄化装置を提供
する。

【００３４】エキシマランプから出力される紫外線は、
有害成分除去部内壁により吸収される。水道水に含まれ
る有害成分と反応させ、効率良く分解除去するために
は、有害成分除去部内壁に吸収する紫外線量を減らし、
反射させることで再度有害成分と反応させることが望ま
しい。そのため、有害成分除去部内壁の材質を紫外線反
射率の高いアルミニウム、ステンレス等で構成すること
が望ましい。

【００３５】したがって、エキシマランプからの紫外線
が照射される有害成分除去部部内壁の接液部が、エキシ
マランプからの紫外線を反射する材質で構成することに
より、有害成分を効率良く分解除去し、安全な水を供給
できる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。本実施例に用いる濁質除去部には粒状フ
ィルターや金属、または樹脂製の不織布や金属、または
樹脂性のメッシュ状フィルターや金属、樹脂、およびセ
ラミックス製の焼結フィルターや中空糸膜フィルターや
ＲＯ膜等を用いることができる。濁質除去フィルター
は、水質や使用形態によって上記から選定する。

【００３７】図６は実施例に用いる有害成分分解除去部
１の詳細図である。有害成分分解除去部１の内部には、
紫外線が透過する合成石英ガラス製の保護管３内に１７
２ｎｍの紫外線を出力するエキシマランプ５が収納さ
れ、エキシマランプ５と保護管３内の空間７には窒素ガ
スが封入されている。有害成分分解除去部１の内壁は、
紫外線反射率の高い材質８であるアルミニウムやステン
レス等で形成されている。エキシマランプ５は制御装置
９と電源部１１に電気的に接続されている。被処理水１
３は有害成分分解除去部１とエキシマランプ５が収納さ
れた保護管３との間の有害成分分解処理部１５を通過す
る。

【００３８】図７は実施例に用いる有害成分分解除去部
１の別形態の詳細図である。１７２ｎｍの紫外線を出力
するエキシマランプ５は、被処理水１３と接する側が、
紫外線が透過する合成石英ガラス製の保護板４と紫外線
の反射率の高い材質８であるアルミニウムやステンレス
等で形成された有害成分分解除去部１に収納されてい
る。エキシマランプ５が収納されている空間７は、紫外
線を吸収しない窒素ガスが封入されている。被処理水１
３が接する有害成分分解除去部１内の接液部１７は紫外
線の反射率の高い材質であるアルミニウムやステンレス
等で形成されている。エキシマランプ５は制御装置９と
電源部１１に電気的に接続されている。

【００３９】図８は実施例に用いる有害成分分解除去部
１のさらに別の詳細図である。有害成分分解除去部１が
処理水を貯水する貯水槽５５に配設されている。また、
有害成分分解除去部１には、紫外線が透過する合成石英
ガラス製の保護管３内に１７２ｎｍの紫外線を出力する
エキシマランプ５が収納され、エキシマランプ５と保護
管３内の空間７には窒素ガスが封入されている。エキシ
マランプ５は制御装置９と電源部１１に電気的に接続さ
れている。被処理水１３はエキシマランプ５が収納され
た保護管３の外壁に接している。

【００４０】以下の水の浄化装置の実施例では、有害成
分分解除去部１はエキシマランプ５が収納された保護管
３、または保護板４の被処理水との接液部に濁質が付着
し、紫外線出力低下を防止するため、被処理水の通水流
路上、上流側から濁質除去部１９、吸着材による有害成
分吸着除去部、エキシマランプからの紫外線による有害
成分分解除去部の順に配設してある。また、流量センサ
ー２１を設けることで、エキシマランプの点灯、消灯タ
イミングや処理水流量に応じた紫外線出力に可変するこ
とが可能となる。さらに、水温測定装置を配設すること
により、水温に応じた紫外線出力に可変することが可能
となる。

【００４１】図９は本発明に係る水の浄化装置の実施例
である。水の浄化装置２が水道水給水管２３、水栓開閉
バルブ２５の下流側に配設されている。水の浄化装置２
内は、上流の水栓開閉バルブ２５側から流量センサー２
１、水温測定装置２２、濁質除去部１９、有害成分吸着
除去部６、有害成分分解除去部１、浄化処理水吐水口２
７の順で水の流路が配設されている。制御装置９には、
有害成分分解除去部１、電源部１１、水温測定装置２２
および流量センサー２１とに電気的に接続されている。
流量センサー２１と水温測定装置２２は、水栓開閉バル
ブ２５から浄化処理水吐水口２７間の通水経路のいずれ
の配置でも良い。

【００４２】次に実施例１の動作について説明する。使
用者が水栓の開閉バルブ２５を開状態にすると、水道水
給水管２３から水道水が、水の浄化装置２内に流入し、
流量センサー２１→水温測定装置２２→濁質除去部１９
→有害成分吸着除去部６→有害成分分解除去部１の順に
流れ、浄化処理水吐水口２７から浄化された水が吐水す
る。

【００４３】水栓開閉バルブ２５が開栓されたことは流
量センサー２１によって検知され、電源部１１の電気エ
ネルギーが制御装置９を介して有害成分分解除去部１に
流量に応じて給電され、エキシマランプから紫外線が水
に照射される。また、水温測定装置よって測定された水
温に応じて、電源部１１の電気エネルギーが制御装置９
を介して有害成分分解除去部１に水温に応じて給電さ
れ、エキシマランプから紫外線が水に照射される。水に
含まれる濁質を濁質除去部１９で除去し、有害成分を有
害成分吸着除去部６と有害成分分解除去部１で除去され
た浄化処理水が吐水口２７を通って吐水される。

【００４４】この工程によって、水道水の濁質を除去
し、有害成分を吸着と分解手段により除去するのと同時
に紫外線による殺菌処理をした安全な水を供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】紫外線が有する化学的エネルギーと波長の関
係。

【図２】有機物分子内原子間結合エネルギー。

【図３】紫外線照射量と有機物分解量の関係。

【図４】水銀ランプとエキシマランプの紫外線出力と出
力波長の関係。

【図５】アルデヒド系の成分を含む水道水を活性炭のみ
の水の浄化装置と本発明の水の浄化装置で浄化処理した
場合の処理量と有害成分除去率の関係

【図６】本発明の実施例に用いる有害成分分解除去部の
詳細図である。

【図７】本発明の実施例に用いる有害成分分解除去部の
別の様態の詳細図である。

【図８】本発明の実施例に用いる有害成分分解除去部の
さらに別の様態の詳細図である。

【図９】本発明に係わる水の浄化装置の実施例の構成図
である。

【符号の説明】

１：有害成分分解除去部２：水の浄化装置３：保護管４：保護板５：エキシマランプ６：有害成分吸着除去部７：空間８：紫外線反射率の高い材質９：制御装置１１：電源部１３：被処理水１５：有害成分分解処理部１７：接液部１９：濁質除去部２１：流量センサー２２：水温測定装置２３：給水管２５：水栓開閉バルブ２７：浄化水吐水口５５：貯水槽

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｅ５０２Ｈ５０２Ｎ５０３５０３Ａ５０４５０４Ｂ５０４Ｃ５０４Ｄ５０４Ｅ (72)発明者遠藤慎良福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者安藤茂福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内Ｆターム(参考） 3B116 AA46 AB53 BC01 4D024 AA02 AB04 AB07 AB11 BA02 BC01 CA13 DA03 DA05 DB03 DB05 DB10 DB24 4D037 AA02 AB03 AB11 AB14 BA18 BB01 CA01 CA02 CA03 CA12 4D050 AA04 AB06 AB14 AB16 BB01 BC09 BD02 BD06 BD08 CA06 CA09 CA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流入した水道水を濁質除去部と有害成分
除去部を通過させた後に流出する水の浄化装置におい
て、有害成分除去部がエキシマランプからの紫外線によ
る有害成分分解手段と吸着材による有害成分吸着除去手
段であることを特徴とする水の浄化装置。
【請求項２】前記記載の水の浄化装置において、濁質
除去部がエキシマランプからの紫外線による有害成分分
解除去部と吸着材による吸着除去部より処理水の流入側
に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の水
の浄化装置。
【請求項３】前記記載の水の浄化装置において、吸着
材による有害成分吸着除去部がエキシマランプからの紫
外線による有害成分分解除去部より処理水の流入側に配
設されていることを特徴とする請求項１乃至２に記載の
水の浄化装置。
【請求項４】前記記載の水の浄化装置において、エキ
シマランプを通過する処理水の流量を検知する手段を設
け、流量に応じてエキシマランプからの紫外線出力を制
御することを特徴とする請求項１乃至３に記載の水の浄
化装置。
【請求項５】前記記載の水の浄化装置において、処理
水の温度を測定する水温測定装置によって測定した水温
に応じて、エキシマランプから照射される紫外線出力を
制御することを特徴とする請求項１乃至４に記載の水の
浄化装置。
【請求項６】前記エキシマランプが１５０ｎｍ以上２
００ｎｍ以下の紫外線を主波長に発光するランプである
ことを特徴とする請求項１乃至５に記載の水の浄化装
置。
【請求項７】前記エキシマランプが１７２ｎｍの紫外
線を主波長に発光するランプであることを特徴とする請
求項１乃至６に記載の水の浄化装置。
【請求項８】前記エキシマランプは紫外線が透過可能
な保護管内、またはランプ収納部の一部が紫外線を透過
可能な保護板で構成された収納部内に収納され、かつ収
納部内の雰囲気が３００Ｔｏｒｒ以下とするか、紫外線
ランプからの紫外線を吸収しないガスを主成分とした雰
囲気であることを特徴とする請求項１乃至７に記載の水
の浄化装置。
【請求項９】前記エキシマランプからの紫外線が照射
される殺菌成分供給部内壁の接液部が、紫外線ランプか
らの紫外線を反射する材質で構成されたことを特徴とす
る請求項１乃至８に記載の水の浄化装置。