JP3420202B2

JP3420202B2 - 浄水装置

Info

Publication number: JP3420202B2
Application number: JP2000327434A
Authority: JP
Inventors: 義信西村; 浩昭千田
Original assignee: Teraoka Seiko Co Ltd
Current assignee: Teraoka Seiko Co Ltd
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2003-06-23
Anticipated expiration: 2020-10-26
Also published as: JP2002126733A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水道水などの原水
から純水を作り注水するようにした浄水装置、さらに詳
しくは、逆浸透膜型濾過手段により原水を濾過して透過
水（純水）と非透過水（濃縮水）とに分離し、注水操作
に応じて所定量の純水を注水口より注水する浄水装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水道水の浄水装置として、水道水
を取水口から取り入れ逆浸透膜に透過させて透過水と非
透過水とに分離する逆浸透膜型の濾過手段を用いた装置
が普及しており（特開平１１−３１９８２７号公報参
照）、その透過水を純水として注水口から注水するもの
である。しかしながら、逆浸透型の濾過手段は、逆浸透
膜の造水能力（透過水量）が非常に低いので、必要十分
な注水量を確保するために、また、注水停止時における
不純物濃度が上昇するので、それを稀釈するために、濾
過した純水を一旦貯水しておく貯水タンクを必須なもの
としていた（前褐公報および特公昭６２−１８２２８号
公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来の
浄水装置は、濾過した純水を貯水タンクに滞留しておく
ために水質の劣化、特に滅菌のため水道水に投入されて
いる塩素系殺菌剤が除去された後に貯溜しておくため細
菌などが発生するなど衛生上好ましくないという問題が
あった。本発明は、上記従来事情に鑑みその問題点を解
決すべく、透過水出口から流出する透過水の不純物濃度
の上昇を防止し、かつ貯水タンクを不要にして衛生的な
純水を供給可能にするとともに逆浸透膜の耐久寿命を長
期ならしめ、また、注水時における濾過手段の造水能力
が低下することを防止できる浄水装置を提供することを
目的とする。さらに、本発明は、一回の注水量が比較的
少量であり、しかも注水していない時間が長い純水の自
動販売機に好適な浄水装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】斯る本発明は、逆浸透膜
型濾過手段により原水を濾過して透過水と濃縮水とに分
離し、注水操作に応じて所定量の透過水を注水口より注
水する浄水装置において、前記濾過手段が、原水の取水
口、透過水出口及び濃縮水出口を有する逆浸透膜ユニッ
トで構成され、その透過水出口から流出する透過水と濃
縮水出口から流出する濃縮水との混合水を前記取水口へ
給水する循環手段を設け、該循環手段は注水操作のない
待機時間に、循環動作と循環停止とを繰り返すように制
御することを特徴とする（請求項１）。本発明によれ
ば、注水口から注水していない間でも逆浸透膜型濾過手
段に透過水と濃縮水との混合水が循環しているので、逆
浸透膜を境にして濃度を均衡させようとする浸透作用に
よる透過水の不純物濃度の上昇が防止されて純度の高い
純水をいつでも注水することができ、不純物濃度を薄め
るための貯水タンクを不要ならしめる。一方、循環手段
により循環する混合水には不純物を含有する濃縮水も含
むので、この循環手段により混合水が常時循環している
場合には、逆浸透膜の透過効率（濾過効率）が低下して
耐久寿命の短縮となる。しかし、循環手段により混合水
が常時循環しているわけではないので、逆浸透膜の透過
効率の低下を抑制して耐久寿命を長く保持することがで
きる。また、貯水タンクがなくとも必要十分な注水量を
確保する観点からは、上記濾過手段の単位時間当りの造
水能力を、濾過手段を構成する逆浸透膜ユニットを多段
状に多数配設する等の構成により、前記透過水の要求さ
れる注水能力に略等しくなるようにする（請求項２）。

【０００５】また、注水時にも透過水を循環路に廻して
しまうと供給される純水量が減少することになるので、
造水能力を有効に活用するために、上記循環手段は、透
過水の注水時に少なくとも透過水の循環動作を停止させ
るようにする（請求項３）。さらに、上記濾過手段内に
不純物の多い濃縮水を長時間滞留することは逆浸透膜の
透過効率や原水の利用効率を低下させる原因となるの
で、それを回避するために、濃縮水を適時に、好ましく
は上記透過水を注水口から注水した後に濃縮水を外部へ
排水するようにする（請求項４）。

【０００６】そして、上記浄水装置の特に好適な適用
は、純水の自動販売機、すなわち、自動販売機能を有す
る制御部の注水操作により、上記注水口から所定量の透
過水が注水されるようにすることである（請求項５）。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明すれば、図１及び図２は、本発明の浄水装置１
０を装備した純水自動販売機１を示す。純水自動販売機
１は、一般的な飲料の自動販売機と同様の外観を呈し、
正面に容器（ボトル）２（図３参照）を出し入れする容
器載せ部３を備え、該載せ部３の前面に扉４を開閉可能
に設けており、中央部にはコイン投入口５を備え、その
上下に注水ボタン６，７を配設している。注水ボタン
６，７は注水量を違えた操作ボタンであり、例えば、注
水ボタン６は１．９リットル用、注水ボタン７は３．８
リットル用であって、コイン投入口５に所定金額のコイ
ンが投入されると注水ボタン６，７が点灯し、所望の注
水ボタン６又は７を押すことにより浄水装置１０から純
水が注水され、その注水量が所定量（１．９リットル又
は３．８リットル）に達すると注水を停止する。すなわ
ち、純水自動販売機１は、周知の自動販売機能を有する
制御部により制御されて純水を定量販売するものであ
る。

【０００８】浄水装置１０の詳細を図３に示す。浄水装
置１０は、一端側を原水である水道水を供給する水道管
１１に連結し、他端側に前記純水自動販売機１の容器載
せ部３に配置された注水口１２を設け、その水道管１１
と注水口１２との間に逆浸透膜型濾過手段２０を配設す
るとともに、水道管１１と前記濾過手段２０との間の給
水用配管路１３および前記濾過手段２０と注水口１２と
の間の注水用配管路１４にそれぞれ作動部材を配設して
構成される。

【０００９】具体的には、給水用配管路１３には、水道
水を供給又は停止させる手動バルブＶ１、電磁弁ＳＶ
１、セディメント（比較的大きな不純物を除去するフィ
ルター）Ｆ１を設け、二つの分岐路１３ａ，１３ｂにそ
れぞれプリカーボンＦ２，Ｆ３及び各４基のポンプ（合
計８基）Ｐを配設して前記濾過手段２０に連結する。ま
た、注水用配管路１４には、ポストカーボンＦ４、除菌
部Ｆ５、電磁弁ＳＶ２及び流量計ＦＭを配設して前記注
水口１２に連結する。上記プリカーボンＦ２，Ｆ３は、
活性炭フィルターであって、逆浸透膜を劣化させる塩素
を除去するために設けたものである。上記ポストカーボ
ンＦ４は、濾過手段２０から流出した透過水の僅かな臭
いを除去するための活性炭フィルターである。上記除菌
部Ｆ５は、紫外線照射によって殺菌を行うものであり、
除菌フィルターと呼ばれているものであってもよい。

【００１０】逆浸透膜型濾過手段２０は、逆浸透膜を収
納して、一側（図３の左側）に取水口２２を、他側（同
右側）に透過水出口２３を、下面に濃縮水出口２４を備
えた逆浸透膜ユニット２１，２１ａの多数を並列及び直
列に配列して構成される。具体的には、並列に配設した
２個の逆浸透膜ユニット２１，２１を組として８組（１
６個）を並列に配設し、それら各逆浸透膜ユニット２１
の取水口２２を前記ポンプＰの排水側に接続する給水管
路１５に連結する。また、各組の逆浸透膜ユニット２
１，２１ごとに１個の逆浸透膜ユニット２１ａを割り当
て、該ユニット２１ａの取水口２２に逆浸透膜ユニット
２１，２１の各濃縮水出口２４を連結する。すなわち、
図においては２４個の逆浸透膜ユニットを配列した場合
を例示している。そして、上記各逆浸透膜ユニット２
１，２１ａは、それぞれの透過水出口２３を集水管路１
６に連結して該管路１６を介し前記配管路１４に接続さ
れる。

【００１１】上記逆浸透膜ユニット２１，２１ａは同一
の構造を有する濾過手段であって、図３に示すように、
各逆浸透膜ユニット２１は、ポンプＰにより圧送された
水道水を取水口２２から取り入れて、逆浸透膜を透過し
濾過された透過水（純水）と逆浸透膜を透過せず不純物
を含む濃縮水（非透過水）とに分離し、その透過水を透
過水出口２３から前記集水管路１６へ流出する。一方、
濃縮水は濃縮水出口２４から流出して逆浸透膜ユニット
２１ａの取水口２１から該ユニット２１ａ内に流入して
同様の濾過機能により透過水（純水）と濃縮水（非透過
水）とに分離され、その透過水は透過水出口２３から前
記集水管路１６へ流出する。

【００１２】上記集水管路１６へ流出する透過水は、前
述した純水自動販売機１の注水操作、すなわちコイン投
入口５にコインを投入し注水ボタン６又は７を押す操作
により、配管路１４の電磁弁ＳＶ２が開動するので、配
管路１４を流動しポストカーボンＦ４により脱臭され、
除菌部Ｆ５により除菌された後に、流量計ＦＭで計量さ
れる所定量が純水として注水口１２から容器２へ注水さ
れる。また、上記各逆浸透膜ユニット２１ａは、それぞ
れの濃縮水出口２４を排水管路１７に連結し、その排水
管路１７には排水用電磁弁ＳＶ３が配設され、該電磁弁
ＳＶ３が開動する適時に各逆浸透膜ユニット２１ａ内の
濃縮水が排水管路１７を通り排水管１８へ排水される。

【００１３】上記逆浸透膜型濾過手段２０は、透過水が
流出する前記集水管路１６に純水迂回管路２６を連結
し、濃縮水が流出する前記排水管路１７に濃縮水迂回管
路２７を連結するとともに、両迂回管路２６，２７を接
続して合流させる混合管路２８を配管して構成される循
環手段２５を設ける。循環手段２５は、前記純水迂回管
路２６に循環用電磁弁ＳＶ４を設け、前記濃縮水迂回管
路２７に循環用電磁弁ＳＶ５を設けるとともに、前記混
合管路２８を前記給水用配管路１３の分岐路１３ａ，１
３ｂ、詳しくはポンプＰの上流位置に連結する。それに
より、上記電磁弁ＳＶ４及びＳＶ５が開動する所定のタ
イミングで、透過水と濃縮水が迂回管路２６，２７を通
り混合管路２８へ流入して混合し、それらの混合水がポ
ンプＰにより給水管路１５を介して各逆浸透膜ユニット
２１へ給水される循環動作をする。

【００１４】上記純水自動販売機１の注水動作など自動
販売機能や循環手段２５による混合水の循環動作等は、
注水ボタン６，７の動作検出、各電磁弁ＳＶ１〜ＳＶ５
の開閉動作、ポンプＰ及び流量計ＦＭの動作制御により
自動的に行われるが、それらは図示しない制御部（ＣＰ
Ｕ）により制御される。それらの動作例を図４のフロー
チャートにより説明する。

【００１５】（ステップ１）純水購入者が自動販売機１
の注水操作をしたか否かを判断する。すなわち、購入者
がコイン投入口５にコインを投入し注水ボタン６又は７
を選択して押したか否かを判断し、注水操作をした場合
にはステップ２へ移行し、操作していない場合にはステ
ップ６へ移行する。（ステップ２）全ての電磁弁ＳＶ１〜ＳＶ５を一旦閉
じ、ポンプＰを停止する。循環手段２５により透過水及
び濃縮水の混合水が循環動作をしている場合でも、その
循環が停止される。（ステップ３）ステップ２の直後に電磁弁ＳＶ１及びＳ
Ｖ２を開き、ポンプＰを作動させる。それにより、逆浸
透膜型濾過手段２０により精製された透過水が注水用配
管路１４を経て注水口１２から純水として容器２へ所定
量注水される。すなわち、注水動作が行われる。

【００１６】（ステップ４）ステップ３の終了により電
磁弁ＳＶ１及びＳＶ２が閉じ、ポンプＰが停止した後も
所定時間（例えば、５分間）その状態を維持する。すな
わち、循環手段２５による混合水の循環動作を所定時間
停止しておく。その間でもステップ１の注水操作がなさ
れた場合にはステップ２，３へ移行し注水動作が行われ
る。（ステップ５）所定時間経過後に電磁弁ＳＶ３を開き、
排水管路１７を経て濃縮水を排水管１８へ排水する。そ
の後に電磁弁ＳＶ３を閉じる。そして、電磁弁ＳＶ１を
開いて原水を補給する。

【００１７】（ステップ６）電磁弁ＳＶ４及びＳＶ５を
開き、ポンプＰを作動させて循環手段２５により透過水
及び濃縮水の混合水を所定時間（例えば、１分間）循環
させる。（ステップ７）ステップ６における１分間の循環動作
後、電磁弁ＳＶ４及びＳＶ５を閉じ、ポンプＰを停止さ
せて所定時間（例えば、５分間）循環を停止する。その
所定時間の間でも、注水操作があればステップ１→ステ
ップ２→ステップへ移行して注水動作がなされる。ま
た、注水操作がない場合でも所定時間の経過後にステッ
プ１からステップ６へ飛んで循環動作が行われる。すな
わち、注水操作のない待機時間が長い場合でも、所定時
間（前記１分間）の循環動作と所定時間（前記５分間）
の循環停止が繰り返される。

【００１８】上述した逆浸透膜型濾過手段２０を用いた
浄水装置１０は、水道水の温度が１８℃、ポンプＰの圧
力が０．５５ＭＰａ（メガパスカル）の場合で、不純物
除去率９３％、造水効率（回収率：純水量／給水量）６
２％の濾過能力があり、また、純水の残存容量は２．１
リットルである。

【００１９】次に、上記浄水装置１０を用いて不純物濃
度に関する本発明の実験例及び比較例を示す。なお、実
験例及び比較例は、上記浄水装置１０のうちポストカー
ボンＦ４及び除菌部Ｆ５を取り除いた状態で逆浸透膜型
濾過手段２０により精製した純水を容器（３．８リット
ルボトル）に注水し、実験前には、注水を９０秒間行っ
て純水の不純物濃度を７ｐｐｍに安定させてから実験を
開始した。また、水道水の温度は１８℃、不純物濃度は
１０２ｐｐｍであった。

【００２０】（実験例）浄水装置１０の循環手段２５
を、５分間の停止と１分間の循環動作とを５回繰り返
し、最後に５分間停止させた後（合計で３５分後）に、
注水動作をさせて容器に純水を一杯注水した。その結
果、純水の不純物濃度は１４ｐｐｍであった。（比較例）循環手段２５による循環動作をさせることな
く浄水装置１０を完全に停止した状態で３５分間放置
し、その後に注水動作をさせて容器に純水を一杯注水し
た。その結果、純水の不純物濃度は４８ｐｐｍであっ
た。

【００２１】上記本発明の実験例によれば、循環動作を
させない比較例に比べて純水の不純物濃度が約１／３強
に減少することが確認された。なお、実験例の不純物濃
度１４ｐｐｍは、実験開始前の７ｐｐｍに比べれば劣化
している。しかし、これは最後の５分間停止の間に、透
過水（純水）側と原水（水道水）側とで加圧がないため
に生じる濃度を均衡させようとする浸透作用による透過
水側の不純物濃度の上昇分であり、透過水側の残存容量
をより減少できる構造であれば、この上昇をより小さく
することができる。

【００２２】上記実施の形態においては浄水の自動販売
機について説明したが、注水動作間の待機時間が長い浄
水装置、あるいは一回の注水量が少量である浄水装置で
あれば自動販売機に限らず適用できるものである。ま
た、上記循環手段２５の動作による循環時間および停止
時間は上記例示（１分間および５分間）に限定されるも
のではなく、使用条件に適合するよう任意に設定可能で
あり、あるいは他の条件により循環動作を開始させるこ
ともよい。例えば、上記注水用配管路１４又は注水口１
２に透過水の不純物濃度を検出するセンサーを設け、該
センサーが純水（透過水）の劣化（不純物濃度が一定値
を超えた状態）を検出したときに循環を開始させるよう
にする。

【００２３】また、上記実施の形態において上記逆浸透
膜ユニットを複数多段に２４個配列した場合を説明した
が、造水能力が十分であればそのユニット数を少なくす
ることもでき、また一段（１６個）のみとすることもよ
い。さらに、実施の形態における循環動作は、透過水と
共に全ての濃縮水を循環させるようにしたが、濃縮水の
一部のみを循環させ、他を排水管１８より排水するよう
にし、その分を水道水（原水）を補給するようにしても
よい。その場合は、逆浸透膜の透過効率を上昇させるこ
とができるが、原水の造水効率（回収率）が低下するこ
とになる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、注水口から注水してい
ない間、循環手段により透過水と濃縮水との混合水を循
環させることで透過水の不純物濃度の上昇が防止され純
度の高い純水を得ることができる。したがって、注水停
止時に浸透作用により不純物濃度が上昇した透過水を、
一旦貯水タンク内の浄水に混ぜて濃度を稀釈させる必要
がないので、従来装置に必須としていた貯水タンクを不
要にし、所謂タンクレスの浄水装置を提供することがで
きる。また上記循環動作において原水を補給しなくとも
よいので、原水に対する造水効率を高く維持することが
できる。しかも、上記循環手段により混合水が常時循環
しているわけではないので、逆浸透膜の透過効率の低下
を抑制して耐久寿命を長く保持することができる。

【００２５】また、請求項２によれば、上記貯水タンク
がなくとも必要な注水能力を得ることができることに加
えて、常に衛生的な純水を注水操作に即応して注水する
ことができる。さらに、請求項３によれば、純水の注水
時には透過水の循環が停止するので、逆浸透膜型濾過手
段の造水能力を有効に活用することができ、注水時に供
給される純水量を確保することができる。また、請求項
４によれば、濃縮水を所定時に外部へ排水するので、逆
浸透膜の透過効率や原水の造水効率を高く維持すること
ができる。

【００２６】そして、請求項５によれば、一回の注水量
が比較的少なく、また注水動作間の待機時間が長いこと
の多い純水の自動販売機に適用して特に好適な浄水装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浄水装置を装備した純水自動販売機
の正面図である。

【図２】図１の一部切欠せる側面図である。

【図３】本発明浄水装置の概要を示す配管図である。

【図４】浄水装置の動作を説明するフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１：純水自動販売機２：容器
３：容器載せ部１０：浄水装置１１：水道管
１２：注水口１３：給水用配管路１４：注水用配管路
１５：給水管路１６：集水管路１７：排水管路
１８：排水管２０：逆浸透膜型濾過手段２１，２１ａ：
逆浸透膜ユニット２２：取水口２３：透過水出口
２４：濃縮水出口２５：循環手段２６：純水迂回管路
２７：濃縮水迂回管路２８：混合管路ＳＶ１〜ＳＶ５：
電磁弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＧ０７Ｆ 13/00 Ｇ０７Ｆ 13/00 Ｚ (56)参考文献特開平６−15270（ＪＰ，Ａ) 特開2001−293471（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/44 B01D 61/08,61/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】逆浸透膜型濾過手段により原水を濾過し
て透過水と濃縮水とに分離し、注水操作に応じて所定量
の透過水を注水口より注水する浄水装置において、前記濾過手段が、原水の取水口、透過水出口及び濃縮水
出口を有する逆浸透膜ユニットで構成され、その透過水
出口から流出する透過水と濃縮水出口から流出する濃縮
水との混合水を前記取水口へ給水する循環手段を設け、
該循環手段は注水操作のない待機時間に、循環動作と循
環停止とを繰り返すように制御することを特徴とする浄
水装置。
【請求項２】上記濾過手段の単位時間当りの造水能力
を、前記透過水の要求される注水能力に略等しくなるよ
うにしたことを特徴とする請求項１記載の浄水装置。
【請求項３】上記循環手段は、透過水の注水時に少な
くとも透過水の循環動作を停止させることを特徴とする
請求項１又は２記載の浄水装置。
【請求項４】上記透過水を注水口から注水した後に濃
縮水を外部へ排水するようにしたことを特徴とする請求
項１〜３の何れか１項記載の浄水装置。
【請求項５】自動販売機能を有する制御部の注水操作
により、上記注水口から所定量の透過水が注水されるよ
うにした請求項１〜４の何れか１項記載の浄水装置。