專利名稱：凈水器的凈化方法
技術領域：
本發明涉及一種用于對自來水(管道水)等的水進行凈化處理的凈水器及其凈化方法。
背景技術：
以往，出于對水資源的污染處理及對可飲用水的處理要求，在自來水的凈化中使用了凈水器。作為所述凈水器，已知具有使用活性碳等的吸附材料除去自來水的銹味、霉味、三鹵甲烷等以及使用多孔質中空絲膜去除細菌類、混濁成分等的功能的凈水器。
作為上述凈水器的一個舉例，可以舉出如圖3(外觀立體圖)、圖4(剖視圖)所示的水龍頭直接連接型凈水器1。
該凈水器1系使用接頭3及固定環4安裝于水龍頭2上。通過切換柄5的操作，可籍由組裝于凈水器1內部的切換機構部對原水及凈水的使用進行切換。
在凈水器1的濾芯蓋7內，內置有凈水濾芯6。在該凈水器1中，將切換柄5切換至凈水側，使原水從水龍頭2流入，則原水通過切換機構部被導引至凈水濾芯6一側，含于水中的粗大污濁成分經燒結型濾器11過濾，被導入至凈水濾芯6的筒體13內。
被導入至凈水濾芯6的筒體13內的水通過吸附材料15、隔板14，在由集束固定材料17集束的中空絲膜16處過濾細菌等的細微污濁物質，凈化，從凈水出口9排出。
凈化原水得到的凈水從凈水濾芯6的過濾水出口12排出至凈水濾芯6的外部。
用具有該凈水濾芯6的凈水器1進行一定期間的原水凈化處理之后，在中空絲膜16上游側表面會附著、堆積細菌類及污濁成分等，使中空絲膜16發生堵塞，其程度取決于導入水的污濁程度及處理水量。
為防止上述中空絲膜的堵塞，日本實用新型專利公開平8-10417號公報(專利文獻1)公開了一種凈水器，上述凈水器在中空絲膜的上游側設置預過濾器，由預過濾器除去導致堵塞的閉塞物，以提高中空絲膜的凈化處理能力。然而，所述預過濾器孔徑粗大，幾乎不具有防止因水質而引起的對中空絲膜的堵塞。
又，為除去堵塞中空絲膜的閉塞物，日本專利公開平8-89948號公報(專利文獻2)公開了一種方法，所述方法系從中空絲膜的下游側流出水，以去除中空絲膜上游側表面的閉塞物。然而，由于該方法系被污染的水直接從中空絲膜的下游側送入，因此，有可能污染中空絲膜下側表面。
另外，日本專利公開平8-84989號公報(專利文獻3)公開了一種方法，所述方法系配置多個具有中空絲膜的組件，以使經由一個中空絲膜過濾的水從另一中空絲膜下游側流出，除去閉塞物。然而，由于該方法需配置多個具有中空絲膜的組件，使用多個中空絲膜，因此存在部件數多、且需多個流水通路、結構復雜的問題。
專利文獻1日本實用新型專利公開平8-10417號公報專利文獻2日本專利公開平8-89948號公報專利文獻3日本專利公開平8-84989號公報發明內容本發明的目的在于，提供一種可在水長期間內進行水凈化處理的凈水器。
即，本發明的第一要點在于這樣一種凈水器，所述凈水器具有第一濾膜和設置于該第一濾膜下游側的第二濾膜，將根據下述順序測得的該第一濾膜的孔徑A設定為A1，該第二濾膜的孔徑A設定為A2時，A1≤A2。
孔徑A的測定順序(1)制作濕流量曲線(wet flow curve)，所述濕流量曲線顯示處于由表面張力為γ的液體潤濕的狀態下的測定對象濾膜的氣體流量和壓力的關系。
(2)制作干流量曲線(dry flow curve)，所述干流量曲線顯示處于干燥狀態下的測定對象濾膜的氣體流量和壓力的關系。
(3)將上述濕流量曲線下的氣體流量達到上述干流量曲線下的氣體流量的90％時的壓力記為P90時，由下式(I)求得上述測定對象濾膜的孔徑A。
A＝4γ/P90(I)做成這樣的結構，即可形成對水進行長期間凈化處理的凈水器。
本發明的第二要點在于這樣一種凈水器的凈化方法，所述凈水器系具有第一濾膜和設置于該第一濾膜下游側的第二濾膜的凈水器，用含有次氯酸化合物的清洗劑對第一濾膜進行洗凈。
由此，本發明的凈水器可在長期間內進行水凈化處理。
圖1所示為使用于本發明的凈水器的、配置有第一濾膜的筒體內部的一個舉例的剖視圖。
圖2所示為使用于本發明的凈水器的、配置有第二濾膜的筒體內部之一例的剖視圖。
圖3所示為以往的凈水器之一例的外觀立體圖。
圖4所示為配置于以往的凈水器內的凈水濾芯之一例的剖視圖。
圖中，1為凈水器，2為水龍頭，3為接頭，4為固定環，5為切換柄，6為凈水(筒)濾芯，7為濾芯(筒)蓋，9為凈水出口，10為第一濾膜，11為燒結型過濾器，12為過濾水出口，13為筒體，14為分割板，15為吸附材料，16為中空絲膜，17為固定材料，18為保護罩，19為彈性體，20為彈性體，21為溝槽，22為中空絲膜用盒體，23為組件蓋，24為凸起，31為筒體，32為第二濾膜，33為固定帶，34為清洗劑排出口，35為供水口，36為清洗劑排出閥，37為過濾水開閉閥，38為過濾水排出口，39為凈水排出口，40為清洗劑供給閥，41為清洗劑供給口。
具體實施例方式
以下，詳述本發明。
本發明的凈水器具有第一濾膜和設置于該第一濾膜下游側的第二濾膜。由于水中含有細菌、藻類及其代謝物等極細微的物質，而成為早期堵塞濾膜的主要原因。為此，將根據下述順序測得的第一濾膜的孔徑A設定為A1，該第二濾膜的孔徑A設定為A2時，A1≤A2。籍此，可有效防止第二濾膜的堵塞，可在長期間內進行水凈化處理。
(1)制作濕流量曲線，所述濕流量曲線顯示處于由表面張力γ的液體潤濕的狀態下的測定對象濾膜的氣體流量和壓力的關系。
(2)制作干流量曲線，所述干流量曲線顯示處于干燥狀態下的測定對象濾膜的氣體流量和壓力的關系。
(3)將上述濕流量曲線下的氣體流量達到上述干流量曲線下的氣體流量的90％時的壓力記為P90時，由下式(I)求得上述測定對象濾膜的孔徑A。
A＝4γ/P90(I)
又，“干燥狀態”意指測定對象的濾膜的表面及內部不存在液體的狀態。
又，較好的是，將根據下述順序測得的第一濾膜的孔徑B設定為B1，該第二濾膜的孔徑B設定為B2時，B1≤B2。籍此，可更有效防止第二濾膜的堵塞。
(1)將上述濕流量曲線下的氣體流量達到上述干流量曲線下的氣體流量的50％時的壓力記為P50時，由下式(II)求得上述測定對象濾膜的孔徑B。
b＝4γ/P50(II)又，將根據下述順序測得的第一濾膜的孔徑C設定為C1，該第二濾膜的孔徑C設定為C2時，C1≤C2。籍此，可進一步有效防止堵塞。
(1)將上述濕流量曲線下的氣體流量為0時的最大壓力記為P0時，由下式(III)求得上述測定對象濾膜的孔徑C。
C＝4γ/P0(III)由于第一濾膜的設置目的在于可有效、長期間地去除含于水中的成為堵塞原因的物質，比較第二濾膜，第一濾膜要對更多的成為堵塞原因的物質進行處理，因此，第一濾膜的膜面積以在第二濾膜的膜面積的2-20倍為宜。特別好的是在2.5-10倍。
較好的是，為可有效、長期間地去除含于水中的成為堵塞原因的物質，第一濾膜的膜面積在0.5m2以上。特別好的是在0.6m2以上。其上限并無特別的限定，但從設置于家庭用水龍頭的角度考慮，較好的是在4.0m2以下。
較好的是，第二濾膜的膜面積在可獲得充分水量的0.1m2以上。特別好的是在0.15m2以上。其上限并無特別的限定，但從設置家庭用水龍頭的角度考慮，較好的是在2.0m2以下。
又，從提高過濾效率的觀點考慮，第一濾膜或第二濾膜的至少一方采用中空絲膜。
作為第一濾膜或第二濾膜使用的中空絲膜，較好的是使用例如纖維素系、聚烯烴系(聚乙烯、聚丙烯)、聚乙烯醇系、乙烯·乙烯醇共聚物、聚醚系、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)系、聚砜系、聚丙烯腈系、聚氟乙烯(特氟龍(注冊商標))系、聚炭酸酯系、聚酯系、聚酰胺系、芳香族聚酰胺系等的各類材料組成的中空絲膜。其中，從提高膜的伸長強度及耐曲撓性、凈洗性能、處理性能及耐藥物性能考慮，較好的是，使用聚乙烯及聚丙烯等的聚烯烴系中空絲膜。中空絲膜的外徑并無特別的限定，較好的是20-200μm，空孔率在20-90％，膜厚在5-300μm。
在第一濾膜的上游側設置可脫卸的用于去除水中較為粗大的垃圾、砂粒、鐵銹等雜質的預過濾器，如此，可減少第一濾膜的負擔，延長第一濾膜的使用壽命。因此，較為理想。
預過濾器較好的是使用由多孔質的粉末燒結體構成的燒結型過濾器及非織布、網狀物等。
作為預過濾器的材料，可以舉出例如聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烴樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、氟樹脂等的樹脂材料、C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Nb、Ta、B、V、Ni、Cu、Al、Fe、Co、及它們的合金等的無機、金屬材料等。也可以使用將這些材料作成燒結型、非織布狀、網狀物等使用。
又，較好的是，在第一濾膜和第二濾膜之間設置吸附材料。作為吸附材料，可以舉出例如活性碳、天然物質類吸附材料(天然沸石、銀沸石、酸性白土等)、合成物質類吸附材料(合成沸石、抗菌性沸石、細菌吸附性聚合物、磷礦石、分子篩、硅較、硅鋁膠系吸附材料、多孔質玻璃等)等的無機類吸附材料；離子交換樹脂、離子交換纖維、鰲合樹脂、鰲合型纖維、高吸水性樹脂、高吸水性纖維、吸油性樹脂、吸油劑等的有機類吸附材料等已知的吸附材料。
其中，較好的是活性碳。作為活性碳，可以舉出如植物質活性碳(木材，纖維素，木屑，木炭，椰子殼灰，爐襯等)、碳質(泥碳、褐煤、褐碳、煙煤、無煙煤、焦油等)、石油質(石油殘渣、硫酸淤泥、油碳等)、紙漿廢液、合成樹脂等的碳化物，需要的話，可以是上述材料的氣體活化(水蒸氣、二氧化碳、空氣等)、藥物活化(氯化鈣、氯化鎂、氯化鋅、磷酸、硫酸、氫氧化鈉、KOH等)的活性碳。作為纖維狀活性碳，可以舉出如將聚丙烯腈(PAN)、纖維素、苯酚、碳系瀝青為原料的前體進行碳化、活化的活性碳。將上述活性碳作成粉末狀、粒狀、塊狀、非織布狀、層疊狀后裝添于筒狀部。
又，較好的是，可將活性碳和氣體吸附材料混合或層疊使用，或并合使用氣體的吸附材料，由此也可去除水中的有害物質。例如，為了調節硬度(Ca、Mg)、去除鉛、去除硝酸性、亞硝酸性氮，較好的是，可以使用離子交換樹脂。砷的去除以使用沸石為宜。硼、氟的去除以使用螯合劑為宜。
為充分發揮上述活性碳等作為吸附材料的性能，重要的是，盡量不使污濁物質附著于活性碳的吸附材料表面。使第一濾膜設置于活性碳等吸附材料的上游側可以達到此目的。
本發明的凈水器可在第一濾膜幾乎完全去除含于水中的成為堵塞原因的物質。因此，為保證長期間的使用，較好的是將第一濾膜作成可洗凈的構成，具體地，作成第一濾膜可脫卸的結構。
又，較好的是，設置對配置了第一濾膜的筒體內的區域供給清洗劑的清洗劑供給口，和將所述清洗劑排出至筒體外區域的清洗劑排出口。作為清洗劑，較好的是使用含有次氯酸鈉、漂白粉等的次氯酸化合物的清洗劑。籍由如此的結構，不必卸下第一濾膜，即可將堆積于第一濾膜表面的細菌類、污濁成分等的閉塞物除離第一濾膜，恢復第一濾膜的過濾性能。作為清洗劑，也可使用粒狀或粉末狀等的固體形狀，但較好的是使用使所述成分溶解的液狀清洗劑。
又，清洗劑的洗凈可以將清洗劑一次性地供給必須的量，也可作連續供給。清洗劑的供給量根據細菌類及污濁物質等的附著情況而不同，但較好的是，使第一濾膜與清洗劑作0.5-24小時程度的接觸，以便進行更完全的凈洗。
圖1所示為使用于本發明的凈水器的、配置有第一濾膜的筒體內部的一個舉例的剖視圖。
第一濾膜10為由集束固定材料17作集束固定的狀態，以將彎曲成U字狀的多個中空絲膜16的二端部保持為開口形狀，與保護罩18一起固定于筒狀的中空絲膜用盒體22上。在第一濾膜10的下游側，配置有形成了過濾水出口12的組件蓋23。這些部件通過彈性體19、20，由組件蓋上的溝槽21和中空絲膜用盒體22的凸起24結合。
上述整體由分割為兩部分而形成的筒體31包覆，固定帶33固定。又，筒體31上形成有供水口35及過濾水排出口38。在過濾水排出口38前端配置有過濾水開閉閥37。
籍由上述構成，在筒體31內區分形成為與被處理水和各個中空絲膜16的外壁面接觸的區域，和經由各個中空絲膜16的開口狀態的二端部，使各個中空絲膜16的中空部和過濾水出口12連通的區域。
在該例中，第一濾膜10可脫卸。在取出第一濾膜10進行洗凈的場合，可將所取出的第一濾膜10放入另外的容器中，作振蕩洗滌或流水洗滌。另外，在用液狀清洗劑進行洗滌的場合，可以將第一濾膜放入可完全浸漬的容器中，投入清洗劑進行洗滌。
在不必取出第一濾膜10的場合，也可以是最初即將中空絲膜16作成與組件蓋23一體化的形狀，用集束固定材料17進行固定的結構。
又如圖1所示，筒體31可以作成其上設置具有清洗劑供給閥40的清洗劑供給口41及具有清洗劑排出閥36的清洗劑排出口34的結構。根據如此的結構，可從清洗劑供給口41供給次氯酸鈉、漂白粉等的次氯酸化合物，將堆積于第一濾膜表面的細菌類、污濁成分等的閉塞物除離第一濾膜。然后，從清洗劑排出口34排出，由此，恢復第一濾膜10的過濾性能。
在使用液狀的清洗劑時，清洗劑的供給方法并無特別的限定。例如，可以使用泵進行液體輸送，或者將清洗劑罐的液面置于高處，使之自然下落，進行液體輸送。另外，清洗劑的排出方法可以打開清洗劑排出閥36，由自然下落排出至筒體31外。也可從給水口35供水，在其壓力下從清洗劑排出口34排出至筒體31外。籍此，可以洗落所使用的清洗劑，合適使用。
在用清洗劑進行洗滌時，即使殘留有清洗劑，也可在第一濾膜和第二濾膜之間配置活性碳等的吸附材料，籍由活性碳等吸附材料的吸附作用，使清洗劑分解，因此，根據這一點，該結構為理想的結構。特別是，可以適合使用細粒狀或纖維狀的活性碳。
作為上述固定材料17，可以例舉使用聚氨酯樹脂、環氧樹脂、聚烯烴樹脂等構成的固定用樹脂。
作為筒體31的材料，考慮到其加工性能等因素，較好的是使用金屬類(不銹鋼等)、塑料類材料。又，因為可以例如，從熱水供應器直接導入80度以上的熱水，在這一點上，更好的是，使用如聚丙烯、聚苯醚、甲醛聚合物、聚炭酸酯、ABS樹脂等軟化點在80度以上的耐熱性塑料。由于筒體31由透明或半透明的材料形成，可以確認中空絲膜16的污染等的內部狀態，較為理想。
圖2所示為使用于本發明的凈水器的、配置有第二濾膜的筒體內部的一個舉例的剖視圖。
第二濾膜32如同第一濾膜，為由集束固定材料17集束的狀態，以便使彎曲成U字狀的多個中空絲膜16的二端部保持為開口形狀，并與保護罩18一起固定于筒狀的中空絲膜用盒體22上。在第二濾膜32的下游側，配置有形成了過濾水出口12的組件蓋23。這些部件通過彈性體19、20，由組件蓋溝槽21和中空絲膜用盒體22的突起24結合。
作為上述固定材料17及作為筒體31的材料，較好的是，可以使用如同在第一濾膜上所使用的所述相同的材料。
將配置了如上所述的第一濾膜的筒體的過濾水排出口，和配置了如上所述的第二濾膜的筒體的供水口進行連接，即可構成本發明的凈水器。
以下，根據實施例，進一步詳述本發明。
實施例1第一濾膜及第二濾膜使用聚乙烯制的中空絲膜(外徑480μm，空孔率68％，膜厚50μm)，在第一濾膜和第二濾膜之間設置填充了10目至20目的椰子殼活性碳300g而成的吸附濾芯，制得凈水器。又，考慮到其加工性能等因素，較好的是使用金屬類(不銹鋼等)、塑料類材料。又，第一濾膜的膜面積為0.6m2，第二濾膜的膜面積為0.2m2。
又，第一濾膜的孔徑A為0.03μm，第二濾膜的孔徑A為0.23μm。又，第一濾膜的孔徑B為0.10μm，第二濾膜的孔徑B為0.303μm。第一濾膜的孔徑C為0.13μm，第二濾膜的孔徑C為0.39μm。
使自來水通過該凈水器，在0.1Mpa下測定將排水量控制在每分鐘1升以下時的累積過濾流量，其結果為1200升。
比較例1除了不使用第一濾膜之外，其他使用如同實施例1的材料，制得凈水器。如同實施例1，通以自來水，0.1Mpa下測定將排水量控制在每分鐘1升以下時的累積過濾流量，其結果為500升。
權利要求
1.一種凈水器的凈化方法，是具有第一濾膜和設置于該第一濾膜下游側的第二濾膜的凈水器的凈化方法，其特征在于，用含有次氯酸化合物的清洗劑對第一濾膜進行洗凈。
全文摘要
一種凈水器，所述凈水器具有第一濾膜和設置于該第一濾膜下游側的第二濾膜，其特征在于，將根據下述順序測得的該第一濾膜的孔徑A設定為A1，該第二濾膜的孔徑A設定為A2時，A1≤A2，孔徑的測定順序為(1)制作濕流量曲線，所述濕流量曲線顯示處于由表面張力為γ的液體潤濕的狀態下的測定對象濾膜的氣體流量和壓力的關系，(2)制作干流量曲線，所述干流量曲線顯示處于干燥狀態下的測定對象濾膜的氣體流量和壓力的關系，(3)將上述濕流量曲線下的氣體流量達到上述干流量曲線下的氣體流量的90％時的壓力記為P
文檔編號B01D61/58GK101058446SQ20071010496
公開日2007年10月24日 申請日期2004年6月30日 優先權日2003年7月8日
發明者高山仁史, 加藤辰廣, 矢能學 申請人:三菱麗陽株式會社