JP6016305B2 - 浄水装置 - Google Patents

Description

本発明は、原水を浄化して飲料水や生活用水等に利用できるようにした浄水装置に関する。

従来、例えば、震災等の災害時に河川水、井戸水、プールの水、地下水等を原水として、この原水を浄化して飲料水に利用できるようにした浄水装置が提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。
この従来の浄水装置は、逆浸透膜モジュール等のフィルターを用いて原水を濾過し、飲料水として確保するものである。

特開平１０−１１８６３５号公報 特開２００４−２７５９５４号公報

しかしながら、上記浄水装置の場合、浄化した飲料水を貯水しておくタンクを有しておらず、タンクに貯水された飲料水を供給して、電源等の駆動源なしに一時的に最低限の需要に対応することが困難となる。また、これら浄水装置には、一般的に複数のフィルターが設けられるが、このフィルターの交換作業を行いやすくすることが望まれる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、浄化された水が貯水される圧力送水式タンクを設けて一時的に需要に対応することができるとともに、フィルターの交換作業を行いやすい浄水装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の浄水装置は、本体と、本体と、この本体内の空間領域に配設された部材のうち、前記空間領域を最も大きく占めるとともに、浄化された水が貯水される駆動源なしに送水可能な圧力送水式タンクと、前記本体に配設され前記圧力送水式タンクに接続された供給水口及び生産水口と、前記圧力送水式タンクと供給水口との間に介在され、圧力送水式タンクの一側に集約されて配置された少なくとも逆浸透膜モジュールを含む複数のプレフィルターと、前記圧力送水式タンクの一側に前記複数のプレフィルターとともに集約されて配置された紫外線殺菌灯と、前記圧力送水式タンクと生産水口との間に介在され、圧力送水式タンクの前面側かつ前記プレフィルターの反対側に配置された、前記プレフィルターに対して相対的に交換頻度が低いファイナルフィルターと、前記本体に備えられ、前記複数のプレフィルター及び紫外線殺菌灯に対応して開閉可能な側面カバーと、を具備することを特徴とする
このような構成により、浄化された水を一時的に需要に対応することができ、フィルターの交換作業を行いやすくすることが可能となる。

請求項２に記載の浄水装置は、請求項１に記載の浄水装置において、前記圧力送水式タンクの容量は、５０Ｌであること特徴とする。

請求項３に記載の浄水装置は、請求項１又は請求項２に記載の浄水装置において、前記本体の上部には、制御盤部が設けられていること特徴とする。

本発明によれば、圧力送水式タンクを設けて一時的に需要に対応することができるとともに、フィルターの交換作業を行いやすい浄水装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る浄水装置を示す正面図である。 同浄水装置を示す左正面図である。 同浄水装置を示す右正面図である。 同浄水装置を示す概略の斜視図である。 同浄水装置を示す模式的な構成部品の配置図である。 同浄水装置における圧力送水式タンクを示す構成図である。 同浄水装置のシステム構成を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る浄水装置について図１乃至図７を参照して説明する。図１は、浄水装置の正面図を示し、図２及び図３は、浄水装置の側面図を示している。また、図４は、浄水器の側面カバーを取り外すとともに前面扉を開けた状態を示す概略の斜視図であり、図５は、図２中のＸ−Ｘ線に沿う模式的な構成部品の配置図である。さらに、図６は、圧力送水式タンクを示す構成図であり、満水の状態を示し、図７は、浄水装置のシステム構成を示すフローチャートである。なお、各図において、配水管（配水チューブ）の図示は省略している。また、同一部分には同一符号を付し重複する説明は省略している。本実施形態の浄水器は、具体的には、逆浸透膜モジュールを備えた災害時移動型の純水装置である。

図１乃至図４に示すように、浄水装置は、ステンレス材料で形成された箱形の本体１を備えている。この本体１内には、圧力送水式タンク２、浄水部３が設けられており、また、本体１の上部には制御盤部４が設けられている。

本体１は、幅寸法が約６５０ｍｍ、奥行寸法が約６３０ｍｍ、高さ寸法が約１２４０ｍｍの大きさに形成されている。また、本体１は、前面扉１１、側面壁１２及び１３、背面壁１４、上面蓋１５及び底面壁１６から構成されている。

前面扉１１は、ステンレス板から形成されており、上部には、透明のアクリルやガラス板で形成された表示窓１１ａが設けられている。また、前面扉１１の一側は、本体１側にヒンジによって取り付けられており、これにより、前面扉１１は、ヒンジを中心として本体１の前面側に開閉可能となっている。さらに、前面扉１１の他側には、前面扉１１を開閉操作する開閉ハンドル１１ｂが設けられている。

側面壁１２（図示上、左側）は、上部端板１２ａ、側部端板１２ｂ及び側面カバー１２ｃとから構成されている。上部端板１２ａは、主として制御盤部４の側面側をカバーする部材であり、側部端板１２ｂは、側面の一部をカバーする部材である。側面カバー１２ｃは、側面壁１２の大半を占め、本体１の側面側を開閉可能とする着脱可能な部材である。

具体的には、側面カバー１２ｃは、側面カバー１２ｃの下端側１２ｃ1が本体１側に差し込まれて引掛けられ、上端側１２ｃ2が本体１側に飾りねじ１２ｄが締め付けられることによって取り付けられる。一方、側面カバー１２ｃを取り外す場合には、飾りねじ１２ｄを操作して緩め、下端側１２ｃ1の引掛りを解くことにより取り外すことができる。

側面カバー１２ｃは浄水部３に対応しており、図４に代表して示すように、側面カバー１２ｃを取り外した状態においては、詳細を後述する浄水部３を構成する部材を露出させることができ、これら部材を容易に交換することが可能となる。

側面壁１３（図示上、右側）、背面壁１４、上面蓋１５及び底面壁１６は、それぞれ各面をカバーするように設けられるステンレス板から形成された部材である。

圧力送水式タンク２は、略円筒状の密閉式タンクであり、本体１内の一側寄りに配置されている。この圧力送水式タンク２は、貯水量が約５０Ｌであり、本体１内の空間領域の大部分を占めて配設されている。具体的には、図１、図４及び図５に示すように、圧力送水式タンク２は、本体１内の空間領域に配設された部材のうち、前記空間領域を最も大きく占めて配設されている。

圧力送水式タンク２は、図６の構成図に示すように、外筐体２１と、この外筐体２１内に設けられた風船状のゴム製であって膨張収縮可能な貯水体２２とを備えている。また、貯水体２２の下部には、水を流通させる流通管２３が接続さてれている。

このような圧力送水式タンク２において、タンク内に貯水がなく貯水体２２が空の状態では、貯水体２２の外側には０．０３Ｍｐａ〜０．０４Ｍｐａの空気圧が作用するようになっている。この空の状態において、流通管２３から水が入ってくると、貯水体２２が水圧によって膨張し、その外側の空気圧が上昇するようになる。そして、貯水体２２が満水になると、さらに水圧によって貯水体２２が膨張し、外側の空気圧が０．４Ｍｐａに上昇する（図６に示す状態）。

したがって、外側の空気圧によって、貯水体２２に貯水された水が流通管２３から外部へ送水されるようになる。このように圧力送水式タンク２に貯水された水は、電源等の駆動源なしに送水可能となっている。つまり、圧力送水式タンク２は、自己圧力送水式のタンクである。

次に、図２、図４及び図５に示すように、本体１内であって、圧力送水式タンク２の一側には、浄水部３が集約されて配置されている。この浄水部３は、原水を浄化する機能を有するフィルター等の部材の集まりから構成されており、本実施形態においては、逆浸透膜モジュール３１、第１のフィルター３２、第２のフィルター３３及び紫外線殺菌灯３４から構成されている。

逆浸透膜モジュール３１は、略円筒状のケース内にフィルターを内蔵したものであり、フィルターは、軸芯部とその周囲に配設された濾過部とを備えている。濾過部は薄膜状のフィルム（逆浸透膜）が軸芯部の周囲に多層状に巻回されたものであり、逆浸透膜には不純物を除去するための多数の濾過孔が形成されている。また、逆浸透膜モジュール３１には、原水が送り込まれる給水部、濾過した透過水を取り出す取出部及び逆浸透膜によって捕捉された不純物を原水とともに濃縮水として吐出する排水部が設けられている。

第１のフィルター３２は、略円筒状のケース内において、ポリプロピレン製のヤーンを軸芯部に巻回したワインドフィルターであり、細かいごみや錆等を除去するものである。

第２のフィルター３３は、カーボンフィルターであり、略円筒状のケース内に繊維状の活性炭が配設されており、主として遊離残留塩素や塩素化合物を活性炭に吸着させて除去するものである。これら第１のフィルター３２及び第２のフィルター３３は、縦方向に並べられて配置されている。
紫外線殺菌灯３４は、流水型の紫外線殺菌灯であり、波長２５３．７ｎｍ付近の紫外線を流水に照射してウイルスや細菌を殺菌するものである。

図５に代表して示すように、このような逆浸透膜モジュール３１、第１のフィルター３２、第２のフィルター３３の複数のフィルター及び紫外線殺菌灯３４が圧力送水式タンク２の一側に集約されて配置されている。また、浄水部３の反対側の本体１内の隅部であって、圧力送水式タンク２の前面側には第３のフィルター３５が配置されている。

この第３のフィルター３５は、圧力送水式タンク２と後述する生産水口８との間に介在して接続されており、前記第１のフィルター３２及び第２のフィルター３３がプレフィルターの役目を担うものであるのに対し、ファイナルフィルターの役目を担うものである。第３のフィルター３５は、前記第２のフィルター３３と同様に、略円筒状のケース内に繊維状の活性炭が配設されたカーボンフィルターである。なお、圧力送水式タンク２の一側の前面側には、ダイヤフラムポンプの自吸ポンプ３６や減圧弁３７が配設されている。

制御盤部４は、図１、図２及び図４に示すように本体１の上部に設けられている。制御盤部４はポンプや電磁弁を電気的に制御するコントロール部であり、その前面にはコントロールパネル５が設けられている。コントロールパネル５には、各種計器類５０が配設されている。例えば、運転スイッチ、漏電ブレーカ、電源ランプ、送水圧力計、逆浸透膜モジュール圧力計、プレフィルター圧力計、給水圧力計、水質計等の計器類が配設されている。

図１乃至図４に示すように、本体１の側面壁１２及び１３には、供給水口６、排水口７及び生産水口８が配設されている。詳しくは、供給水口６及び排水口７が側面壁１２の前面側下方に配設され、生産水口８が側面壁１３の前面側下方に配設されている。

供給水口６には、図示しない供給水チューブ等が接続されて原水が供給されるようになる。排水口７からは、逆浸透膜モジュール３１によって透過水と濃縮水に分離された濃縮水が排出される。また、生産水口８からは、原水が浄化されて最終的な精製水（飲料水）が送出されるようになる。

また、図３に示すように本体１の側面壁１３には、採水ガン８１がホルダー８２に支持されて設けられている。採水ガン８１は、生産水口８にチューブによって接続されて、その操作によって飲料水が吐出口８３から吐出されるものである。

さらに、本体１の底面壁１６には、本体１の移動用のキャスター１７が設けられ、背面壁１４には、本体１を移動する場合に把持して、本体１を押して移動するために用いられる取手１８が設けられている。したがって、身近な水源に移動することが容易となる。加えて、背面壁１４からは電源線１９が導出されている。
次に、図７を参照して浄水装置のシステム構成とともに飲料水の精製工程について説明する。

まず、図示しないバッテリーに電源線１９を接続し、本体１に電力を供給する。次いで、供給水口６に接続された供給水チューブを例えば、井戸水、プールの水等の原水Ｒｗ中に入れ、前面扉１１を開いて運転スイッチをＯＮ操作して自吸ポンプ３６を運転し、原水Ｒｗを本体１に送水する。自吸ポンプ３６には、第１のフィルター３２、第２のフィルター３３に接続されており、自吸ポンプ３６から送水された原水Ｒｗは、第１のフィルター３２によって細かいごみや錆等が除去され、第２のフィルター３３によって主として残留塩素が除去される。

第２のフィルター３３には、逆浸透膜モジュール加圧ポンプ（ＲＯモジュール加圧ポンプ）３１ａを介して逆浸透膜モジュール（ＲＯモジュール）３１が接続されている。逆浸透膜モジュール加圧ポンプ（ＲＯモジュール加圧ポンプ）３１ａは、ダイヤフラムポンプであり、第２のフィルター３３で濾過された水を加圧して逆浸透膜モジュール３１に送水する機能を有している。逆浸透膜モジュール３１では、有機物や無機イオン等が分離除去される。この場合、逆浸透膜モジュール３１によって、有機物等が除去された透過水と濃縮水Ｃｗに分離され、透過水は取出部から圧力送水式タンク２に送られ、濃縮水Ｃｗは排水部から排水口７へ送られ外部へ排出される。

逆浸透膜モジュール３１によって浄化された透過水（生産水）は、圧力送水式タンク２に貯水され、貯水体２２の外側の空気圧が上昇すると、圧力送水式タンク２から貯水された生産水が送水可能となる。

次いで、圧力送水式タンク２の後段には、流水型の紫外線殺菌灯３４、第３のフィルター３５、移動型専用水栓（採水ガン）８１が接続されている。したがって、圧力送水式タンク２から送水された生産水は、紫外線殺菌灯３４によって紫外線が照射されてウイルス等が殺菌され、さらに、第３のフィルター３５によって臭気等が除去されて最終処理される。

この最終処理された生産水は、生産水口８から採水ガン８１を通じて精製された飲料水として採水され利用に供されるようになる。なお、圧力送水式タンク２には、圧力スイッチが設けられており、この圧力スイッチの動作によって浄水装置の運転、停止が自動的に行われるようになっている。

上記逆浸透膜モジュール３１と圧力送水式タンク２との間に、オプションとして次亜塩素供給装置９を接続するようにしてもよい。この次亜塩素供給装置９を接続することにより、配管中の水に含まれるウイルス、細菌の殺菌が可能となる。

また、本実施形態の浄水装置は、日常的には供給水口６に水道の配管等を接続して、水道水を原水として、これを浄化して精製された飲料水やミルク用の調乳水とすることができる。この場合、電源としては、商用電源を用いることも可能となる。

このような構成の浄水装置において、多段のフィルターによる前処理及び逆浸透膜モジュール３１による高度水処理技術、さらに、紫外線殺菌灯３４の殺菌効果による安全性の高い精製水を得ることができる。また、本体１は、ステンレス製なので水に濡れても錆等が生じにくく、耐久性に優れたものとすることができる。さらに、前面扉１１の透明の表示窓１１ａから計器類が視認可能なので計器類の表示を見やすくすることができ、各圧力計や水質計の表示によってフィルターの交換時期を容易に把握することができる。

浄水部３を構成する逆浸透膜モジュール３１、第１のフィルター３２、第２のフィルター３３及び紫外線殺菌灯３４を交換する場合には、側面カバー１２ｃを取り外して開放することにより、これら部材を露出させることができ、容易に交換することが可能となる。

ここで、供給水口６と圧力送水式タンク２との間には、プレフィルターとして第１のフィルター３２、第２のフィルター３３が介在して接続され、また、分離濾過の主となる逆浸透膜モジュール３１が接続されている。これらフィルターは、圧力送水式タンク２より前段の原水Ｒｗ側に接続されているため、不純物を多く捕捉し、後段のファイナルフィルターとしての第３のフィルター３５に比較して目詰まりを起こしやすい。このため、第１のフィルター３２、第２のフィルター３３及び逆浸透膜モジュール３１は、第３のフィルター３５より交換頻度が高い。したがって、交換頻度が高いフィルターが集約されて配置されているので、交換作業が行いやすくなる。また、逆浸透膜モジュール３１の前段には、プレフィルターとして第１のフィルター３２、第２のフィルター３３が配設されているので、分離濾過膜としての逆浸透膜モジュール３１の目詰まりが抑制され、逆浸透膜モジュール３１が保護されることとなる。

さらに、ファイナルフィルターである第３のフィルター３５は、生産水口８の近くに配置されているので、第３のフィルター３５と生産水口８との接続が行いやすく、配水管（配水チューブ）を短くすることが可能となる。
また、圧力送水式タンク２は、約５０Ｌの容量があり、電源等の駆動源なし飲料水を採水することができるので、一時的な需要に対応することが可能となる。

制御盤部４は、本体１の上部に設けられているため漏電等の危険性を回避することができ、安全性高い浄水装置の提供が可能となる。さらに、キャスター１７及び取手１８が設けられているので、移動が容易となる。

さらにまた、自吸ポンプ３６及び逆浸透膜モジュール加圧ポンプ３１ａとして、小型ダイヤフラムポンプが搭載されており、電源としては、ＡＣ１００Ｖ、５０／６０Ｈｚ、２Ａの電流量で毎時約５０Ｌの飲料水を採水することができ、消費電力が少なく、省エネ設計が図られている。また、電源として小型のバッテリーを用いた場合においても長時間の運転が可能となっている。

以上のように本実施形態の浄水装置によれば、圧力送水式タンク２を設けて一時的に需要に対応することができるとともに、フィルターの交換作業を行いやすい浄水装置を提供することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。

例えば、圧力送水式タンクは、高低差加圧タンクのようなものであってもよい。また、側面カバーの開閉は、側面カバーを着脱する構成に限定されるものではなく、側面カバーを扉状に開閉する構成であってもよい。さらに、駆動源としては、商用電源、バッテリーや自家発電機、畜電器等を用いることができる。

１・・・本体
２・・・圧力送水式タンク
３・・・浄水部
４・・・制御盤部
５・・・コントロールパネル
６・・・供給水口
７・・・排水口
８・・・生産水口
１２ｃ・・・側面カバー
３１・・・逆浸透膜モジュール
３２・・・第１のフィルター
３３・・・第２のフィルター
３４・・・紫外線殺菌灯
３５・・・第３のフィルター

Claims (4)

1. 本体と、
   この本体内の空間領域に配設された部材のうち、前記空間領域を最も大きく占めるとともに、浄化された水が貯水される駆動源なしに送水可能な圧力送水式タンクと、
   前記本体に配設され前記圧力送水式タンクに接続された供給水口及び生産水口と、
   前記圧力送水式タンクと供給水口との間に介在され、圧力送水式タンクの一側に集約されて配置された少なくとも逆浸透膜モジュールを含む複数のプレフィルターと、
   前記圧力送水式タンクの一側に前記複数のプレフィルターとともに集約されて配置された紫外線殺菌灯と、
   前記圧力送水式タンクと生産水口との間に介在され、圧力送水式タンクの前面側かつ前記プレフィルターの反対側に配置された、前記プレフィルターに対して相対的に交換頻度が低いファイナルフィルターと、
   前記本体に備えられ、前記複数のプレフィルター及び紫外線殺菌灯に対応して開閉可能な側面カバーと、
   を具備することを特徴とする浄水装置。
2. 前記圧力送水式タンクの一側に集約されて配置されているのは、逆浸透膜モジュールを含む複数のプレフィルターと紫外線殺菌灯であることを特徴とする請求項１に記載の浄水装置。
3. 前記圧力送水式タンクの容量は、５０Ｌであること特徴とする請求項１又は請求項２に記載の浄水装置。
4. 前記本体の上部には、制御盤部が設けられていること特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の浄水装置。

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