專利名稱：飲用水制造裝置及飲用水制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于自來水制造出除去了雜質(zhì)的飲用水的裝置及方法。
背景技術(shù)：
近些年，對于安全的飲用水的要求越來越高，開發(fā)出了用于制造飲用水的各種設(shè)備或方法。在這些設(shè)備或方法中，為了分離出被處理水中所包含的雜質(zhì)，使用各種分離膜。在這些分離膜中，反滲透膜(R0膜)可以分離出被處理水中所包含的幾乎所有的雜質(zhì)，因此在一般家庭和醫(yī)院、餐館等的裝置中，利用率逐步增加。但是，利用反滲透膜從自來水分離雜質(zhì)的飲用水制造裝置及方法中，存在以下問 題。第一，如果自來水被供給到反滲透膜，則隨著時間的經(jīng)過，自來水中含有的離子或鹽類等雜質(zhì)會堆積到反滲透膜的膜表面，導(dǎo)致透水性下降，單位時間內(nèi)的透過水量減少。自來水中所含有的雜質(zhì)在不織布、活性炭等前處理中不能被完全除去，反滲透膜表面上不可避免地形成雜質(zhì)的堆積層。因此，在使用反滲透膜的裝置中，需要定期地短時間內(nèi)更換反滲透膜。并且，為了通過抑制堆積而達到使反滲透膜長壽命化的目的，還可以考慮提高在反滲透膜表面上的流速，為此，需要加大供給到膜上的自來水流量，此時相對于自來水而言，透過水的比率將會變小。第二，為了滅菌，反滲透膜還會除去自來水中含有的氯的一大半，因此所得到的透過水滅菌能力低，受到雜菌的污染時，無法抑制雜菌的繁殖。第三，反滲透膜對自來水中含有的幾乎所有的礦物質(zhì)進行分離，因此通過反滲透膜的透過水，如果照原樣，則不能成為能夠被評價為所謂的“美味可口的水”的飲用水。作為使用反滲透膜的造水技術(shù)，例如有專利文獻I (特開2000-189962號公報)。該專利文獻I公開了關(guān)于如下裝置的技術(shù)，該裝置不使用對被處理液進行升壓的升壓單元，而是將被處理液供給到造水筒中，同時具有通過沖洗造水筒的反滲透膜而進行清洗的單元。在專利文獻I的裝置中，從造水筒排出的廢水被分流到通過壓力調(diào)整閥的通道和通過沖洗閥的通道這兩個通道，在進行沖洗時，打開沖洗閥。在專利文獻I的技術(shù)中，不對被處理水加壓，而直接供給到反滲透膜。在本技術(shù)中，即使不加壓也能以高生產(chǎn)率(50%以上)獲得透過水的理由在于，使用了在低壓也能有效地工作的反滲透膜。但是，在從自來水制造飲用水的家庭用小型飲用水制造裝置以及方法中，若使用這種高性能反滲透膜，則成本會成為問題。因此，在這種飲用水制造裝置以及方法中，不得不使用一般性能的反滲透膜(并非低壓反滲透膜)，但因為各種情況導(dǎo)致供給到反滲透膜的被處理水的壓力低時，得不到足夠的壓力以使多數(shù)水分子通過反滲透膜的極其微小的孔，結(jié)果存在不能以高生產(chǎn)率獲得透過水的問題。尤其，在家庭用飲用水制造裝置中，自來水和透過水不僅在通過造水筒時發(fā)生壓力損失，在通過用于除去雜質(zhì)的其他過濾器、用于賦予飲用水必要的特性的各種處理層、為了緊湊化而采用的曲折的細配管等時，會發(fā)生很大的壓力損失。因此，為了穩(wěn)定地獲得飲用水，需要使自來水和透過水以一定的壓力流動，且為了使飲用水的生產(chǎn)率不受所供給的自來水自身的壓力變化的影響，需要給自來水施加一定的穩(wěn)定壓力。并且，由于除去膜表面的堆積層需要預(yù)定以上的流速和流量，因此在沒有對被處理水加壓的狀態(tài)下清洗膜時，不能充分地除去堆積物。專利文獻2 (特表2008-534278號公報)中公開了自動清洗凈水器內(nèi)的膜過濾器的裝置。該裝置包含泵，在供給到膜過濾器的水的水壓達到適當水壓以上時，對水加壓；控制部，從進行加壓的時刻開始，以預(yù)定的時間間隔周期性地使膜過濾器的內(nèi)部水的沖洗作業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)；沖洗調(diào)節(jié)閥，在進行沖洗作業(yè)的過程中，用于打開膜過濾器的沖洗管。專利文獻2中記載的裝置，由于廢水通道為一個，因此存在容易發(fā)生膜的性能劣化，同時很難充分地除去膜上的堆積物的問題。即，在專利文獻2的裝置中使用如下方式，在不進行對膜的沖洗時沖洗調(diào)節(jié)閥被關(guān)閉，在對膜進行沖洗時沖洗調(diào)節(jié)閥被打開。因此，該裝置在不進行對膜的清洗作業(yè)時，即，在通過膜進行過濾的期間，供給到膜的水的壓力對膜垂直作用，因此膜中容易進入雜質(zhì)或異物。結(jié)果，不能充分地清洗膜，容易發(fā)生膜的性能劣化，因此存在需要在短時間內(nèi)更換反滲透膜的問題。作為用于清洗反滲透膜的技術(shù)，有時采用反沖洗技術(shù)。反沖洗是從反滲透膜的透過水一側(cè)供給加壓的清洗水，由此清洗膜的技術(shù)。該技術(shù)雖然對除去膜的堆積物較為有效， 但是因為從透過水一側(cè)施加壓力，因此裝置變得復(fù)雜，難以用于家庭用飲用水的制造裝置中。作為使通過反滲透膜除去了雜質(zhì)的水具有抗菌性的技術(shù)，例如有專利文獻3(特許4661583號公報)。該技術(shù)為在由膜過濾筒進行了處理的水中，使用通過施加電壓的電極溶出銀離子的抗菌單元而添加金屬離子的技術(shù)。在該技術(shù)中，由于施加了電壓的電極成為銀離子的排出源，因此要添加銀離子時需要電源。此外，還存在如下問題，即為了控制銀離子的濃度，需要采用測量水的流量并對應(yīng)于此接通電流的精密的管理技術(shù)。[在先技術(shù)文獻][專利文獻][專利文獻I]日本專利特開2000-189962號公報[專利文獻2]日本專利特表2008-534278號公報[專利文獻3]日本專利第4661583號公報[專利文獻4]日本專利第4601361號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種既能實現(xiàn)反滲透膜的長壽命化，又能以高生產(chǎn)率穩(wěn)定地制造飲用水的飲用水制造裝置和方法。再者，本發(fā)明的目的在于提供一種不需要使用特另Ij的控制和電源，可以賦予飲用水適當?shù)?、連續(xù)的抗菌性，并可以在飲用水中添加接近自然水的含量的礦物質(zhì)的飲用水制造裝置和方法。在本發(fā)明的第一實施方式中，本發(fā)明提供飲用水制造裝置，該飲用水制造裝置使用反滲透膜除去自來水中的雜質(zhì)，并制造被賦予持續(xù)的抗菌性的含有礦物質(zhì)的飲用水。本裝置具有對自來水加壓的泵、將加壓的自來水分離成含有雜質(zhì)的廢水和透過水的反滲透膜、用于存積透過水的水箱。廢水通過并排布置的第一通道和第二通道排出。本裝置還包含流量調(diào)節(jié)單元，流量調(diào)節(jié)單元具有設(shè)置在第一通道中以用于控制在該通道中流動的廢水流量的流量調(diào)節(jié)用閥、設(shè)置在第二通道中以用于開閉該通道的通道開放閥、用于控制該通道開放閥的開閉的控制裝置。在本裝置中，制造飲用水時關(guān)閉通道開放閥，通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)用閥的流量，維持透過水的流量。在清洗反滲透膜時，通過一邊維持對自來水加壓，一邊由控制裝置開放通道開放閥，據(jù)此對堆積在反滲透膜表面的雜質(zhì)進行剝離。優(yōu)選地，通道開放閥通過控制裝置的控制，以預(yù)定的間隔和時間開放。優(yōu)選地，通道開放閥被開放的間隔為每隔5分鐘 60分鐘一次，通道開放閥被開放的時間為10秒鐘 40秒鐘。在本發(fā)明的一個實施方式中，本裝置在反滲透膜和水箱之間還具有由含銀多孔陶瓷構(gòu)成的材料，通過使該材料接觸透過水，在透過水中添加銀離子。通過接觸該材料，透過水中可以添加5 90ppb的濃度的銀離子。在本發(fā)明的一個實施方式中，本裝置還包含脈沖電流施加單元，以用于向供給到反滲透膜的自來水中接通脈沖電流。
在本發(fā)明的一個實施方式中，本裝置在反滲透膜和水箱之間還具有由一種或多種天然石構(gòu)成的天然石填充層，通過使透過水流經(jīng)該天然石填充層，在透過水中添加礦物質(zhì)，以使透過水的硬度和蒸發(fā)殘留物與自然水達到同等程度。在反滲透膜與水箱之間具有離子交換樹脂層和銀浸潰活性炭層，離子交換樹脂層用于從透過水除去沒有被反滲透膜除去的離子，很浸潰活性炭層用于從透過水除去沒有被反滲透膜除去的放射性元素。在本發(fā)明的第二實施方式中，本發(fā)明提供飲用水制造方法，該飲用水制造方法使用反滲透膜除去自來水中的雜質(zhì)，并制造被賦予持續(xù)的抗菌性的含有礦物質(zhì)的飲用水。本方法包含對自來水加壓的工序、通過反滲透膜將加壓的自來水分離成含有雜質(zhì)的廢水和透過水的工序、通過并排布置的第一通道和第二通道廢棄廢水的工序、將透過水存枳在水箱中的工序。在本方法中，在制造飲用水時關(guān)閉第二通道，通過調(diào)節(jié)在第一通道中流動的廢水的流量，維持透過水的流量。在清洗反滲透膜時，一邊維持對自來水加壓，一邊開放第二通道，據(jù)此對堆積在反滲透膜表面的雜質(zhì)進行剝離。根據(jù)上述構(gòu)成，通過對供給到反滲透膜的自來水進行加壓，同時維持制造飲用水的過程中的廢水流量，從而不會受到自來水自身的壓力變化的影響，使相對于供給到反滲透膜的自來水量的透過水量之比率維持較大的狀態(tài)，即維持高生產(chǎn)率的狀態(tài)。此外，反滲透膜的清洗是以一定的間隔實施一定時間，以防止每次清洗的效果降低，因此能夠長時間內(nèi)無需更換反滲透膜而制造飲用水。此外，通過在供給到反滲透膜的自來水中接通脈沖電流，從而使反滲透膜表面上的堆積物的形成量變少，即使形成了堆積物，由于堆積物的組織會變得脆弱，因此通過清洗反滲透膜，可以容易地剝離堆枳物。這些效果所帶來的結(jié)果是，根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法，可以使反滲透膜實現(xiàn)長壽命化，并且可以以高生產(chǎn)率穩(wěn)定地制造飲用水。并且，根據(jù)上述構(gòu)成，無需對使用了電氣電路的電流量的特別控制和管理，就可以在飲用水中添加銀離子，同時還可以將飲用水的硬度和蒸發(fā)殘留物設(shè)定在適當?shù)姆秶?。這些效果所帶來的結(jié)果是，根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法，可以從自來水制造具有持續(xù)的抗菌性的、接近自然水的性質(zhì)的飲用水。


圖I為表示本發(fā)明的一個實施方式的飲用水制造裝置的構(gòu)成的圖。圖2為表示本發(fā)明的一個實施方式的飲用水制造裝置中使用的廢水通道和流量調(diào)節(jié)單元的圖。主要符號說明I為飲用水制造裝置，10為供水閥，20為不織布過濾器，30為泵，40為活性炭過濾器，42為脈沖電流外加單元，44為脈沖電源，46為線圈，50為雜質(zhì)除去單元，52為反滲透膜，60為流量調(diào)節(jié)單元，61為第一通道，62為流量調(diào)節(jié)用閥，63為第二通道，64為通道開放閥，66為控制裝置，70為銀離子添加單元，72為含銀多孔陶瓷，80為礦物質(zhì)添加單元，82為天然石填充層，90為離子交換樹脂層，92為銀浸潰活性炭層，96為水箱。
具體實施方式
·以下，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的飲用水制造裝置以及方法。I.裝置構(gòu)成的概要圖I為本發(fā)明的一個實施方式的飲用水制造裝置的概略構(gòu)成圖。圖I中的飲用水制造裝置I具有有效的反滲透膜清洗功能，在長達3000小時以上的時間內(nèi)無需更換反滲透膜，可以以高生產(chǎn)率、穩(wěn)定地制造飲用水。并且，裝置I在除去自來水中含有的雜質(zhì)的基礎(chǔ)上添加銀離子和礦物質(zhì)，據(jù)此可以從自來水制造出被賦予持續(xù)的抗菌性的、含有與自然水大致相同程度的量的礦物質(zhì)的飲用水。在本發(fā)明中，被處理水為自來水。自來水一般以約O. 3Mpa 約O. 4Mpa的供給壓力，經(jīng)過根據(jù)需要而設(shè)置的供水閥10被供給。裝置I包含具有反滲透膜52的雜質(zhì)除去單元50、用于調(diào)節(jié)從雜質(zhì)除去單元50排出的廢水流量的流量調(diào)節(jié)單元60。雜質(zhì)除去單元50是將自來水分離成由反滲透膜52除去雜質(zhì)的透過水和包含著雜質(zhì)的廢水的單元。裝置I通過流量調(diào)節(jié)單元60來控制飲用水制造過程中和反滲透膜清洗過程中的廢水流量，由此可以穩(wěn)定地提高透過水的收率，同時可以實現(xiàn)反滲透膜52的長壽命化。裝置I還包含用于在流經(jīng)雜質(zhì)除去單元50的透過水中添加銀離子的銀離子添加單元70、用于在透過水中添加礦物質(zhì)的礦物質(zhì)添加單元80。由于自來水中含有的氯被反滲透膜52除去，因此當透過水被細菌污染時，不能防止細菌的繁殖。銀離子添加單元70具有含銀多孔陶瓷72，透過水通過接觸含銀多孔陶瓷72，從而可以在透過水中添加銀離子，賦予透過水抗菌性。并且，自來水中含有的大部分礦物質(zhì)被反滲透膜52除去。但是，這種透過水由于雜質(zhì)極其少，因此溶解速度快，對于人體而言，成為不能說是有利于健康的狀態(tài)。并且，這種透過水作為飲用水時，不能稱為所謂的“美味可口的水”。裝置I的礦物質(zhì)添加單元80具有天然石填充層82，透過水通過流經(jīng)天然石填充層82，可以在透過水中添加適當?shù)牧康牡V物質(zhì)，使透過水成為所謂的“美味可口的水”。裝置I還包含對自來水加壓的泵30。雖然自來水已處于被加壓的狀態(tài)，但如果將該自來水照原樣供給到反滲透膜52，則用于透過反滲透膜52的壓力低，還會產(chǎn)生壓力變化，因此不能以高生產(chǎn)率穩(wěn)定地獲得透過水。因此，通過泵30對自來水加壓，并通過流量調(diào)節(jié)單元60適當?shù)卣{(diào)節(jié)廢水流量，從而可以穩(wěn)定地增加流經(jīng)反滲透膜52的透過水的量。在雜質(zhì)除去單元50之前，裝置I還可以包含例如不織布過濾器20和活性炭過濾器40這樣的各種前處理過濾器。由于這些過濾器可以將自來水中含有的稍大的異物或殘留氯除去至一定的程度，因此有助于反滲透膜52的長壽命化。在雜質(zhì)除去單元50之后，裝置I還可以包含例如離子交換樹脂層90、銀浸潰活性炭層92這樣的各種后處理裝置。雖然反滲透膜52可以除去自來水中含有的幾乎所有的雜質(zhì)，但因為一些原因?qū)е路礉B透膜52中產(chǎn)生劣化時，可能有極其微量的雜質(zhì)混入到透過水中。為了從透過水中除去這種雜質(zhì)，優(yōu)選地使透過水流經(jīng)離子交換樹脂層90、銀浸潰活性炭層92這樣的各種后處理裝置。由于作為放射性物質(zhì)的碘與銀生成穩(wěn)定的化合物，因此在流經(jīng)離子交換樹脂層90之后流經(jīng)銀浸潰活性炭層92時可以被除去。此外，還可以設(shè)置對透過水進行殺菌處理的紫外線殺菌器94?！?br> 所制造的飲用水被存積在水箱96中。由于被存積在水箱96中的飲用水中含有銀離子，因此被賦予了即使長時間維持被貯存的狀態(tài)，也能夠防止雜菌繁殖的持續(xù)的抗菌性。2.裝置的詳細構(gòu)成以及制造飲用水的方法下面，在詳細說明本發(fā)明的一個實施方式的飲用水制造裝置的同時，說明飲用水的制造方法。<前處理過濾器>在本發(fā)明的一個實施方式中，優(yōu)選地使被供給的自來水通過設(shè)在雜質(zhì)除去單元50之前的、例如不織布過濾器20和活性炭過濾器40這樣的各種前處理過濾器。通過這些過濾器，可以將自來水中含有的稍大的異物或殘留氯除去至一定的程度。不織布過濾器20和活性炭過濾器40可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員周知的產(chǎn)品。〈泵〉在本發(fā)明中，自來水在被供給到雜質(zhì)除去單元50之前，由泵30加壓。通常，自來水大多以約O. 3Mpa 約O. 4Mpa的供給壓力被供應(yīng)，但根據(jù)情況，供給壓力有時會發(fā)生變化。自來水的供給壓力還可能根據(jù)建筑物或地區(qū)而不同。當自來水的供給壓力低時，即使將自來水供給到反滲透膜52，有時也不能以高生產(chǎn)率穩(wěn)定地獲得透過水。因此，為了防止因自來水的供給壓力導(dǎo)致透過水的生產(chǎn)率發(fā)生變化，并穩(wěn)定地獲得透過水，設(shè)置將供給到反滲透膜的自來水的壓力維持在預(yù)定壓力的泵30。通過泵30所施加的壓力為約O. 5Mpa 約
I.2Mpa。對泵30的設(shè)置位置并不進行限定，但最好不要設(shè)置在雜質(zhì)除去單元50的正上游，優(yōu)選地設(shè)置在不織布過濾器20和活性炭過濾器40之間。如果泵30設(shè)置在雜質(zhì)除去單元50的正上游，則泵30的加壓引起的自來水的震動會直接傳遞到反滲透膜52，因此可能導(dǎo)致反滲透膜52的壽命變短。<雜質(zhì)除去單元>通過泵30被加壓且通過不織布過濾器20和活性炭過濾器40的自來水被供給到雜質(zhì)除去單元50，被分離成不含有雜質(zhì)的透過水和含有雜質(zhì)的廢水。在本發(fā)明中，使用反滲透膜52作為除去雜質(zhì)的膜。反滲透膜52具有約O. 0001 μ m大小的微細孔，是具有如下性質(zhì)過濾膜，即，可以使水分子透過，但水分子以外的離子、鹽類、有機物、重金屬、細菌等雜質(zhì)不能透過。透過反滲透膜52的透過水成為幾乎沒有雜質(zhì)的純水。本發(fā)明的一個實施方式中使用的反滲透膜52，可以使用例如陶氏化學(xué)公司的薄膜過濾器75GPD。作為雜質(zhì)除去單元50，優(yōu)選地使用在壓力容器中組裝反滲透膜52的螺旋模型元件，但并不限定于此，可以根據(jù)需要使用中空纖維模型、管狀模型等各種元件。雜質(zhì)除去單元50具有加壓的自來水的流入口、透過反滲透膜52的透過水的流出口、含有沒能透過反滲透膜52的雜質(zhì)的廢水流出□。〈流量調(diào)節(jié)單元〉沒有透過反滲透膜52的水作為廢水而從雜質(zhì)除去單元50排出。廢水中含有通過反滲透膜52分離的一部分雜質(zhì)。在本發(fā)明中，廢水流量由流量調(diào)節(jié)單元60進行調(diào)節(jié)。圖2為本發(fā)明的一個實施方式的裝置的廢水的第一通道61和第二通道63以及流量調(diào)節(jié)單元60的概略構(gòu)成圖。在雜質(zhì)除去單元50的廢水流出口的下游，作為廢水通道而并列設(shè)置第一通道61和第二通道63。流量調(diào)節(jié)單元60具有設(shè)在第一通道61途中的流量調(diào)節(jié)用閥62和設(shè)在第二通道63途中的通道開放閥64。在制造飲用水時，第一通道61和流量調(diào)節(jié)用閥62中流動含有沒有透過反滲透膜52的雜質(zhì)的廢水。在制造飲用水時，通道開放閥64被關(guān) 閉，廢水不會通過第二通道63。在開始制造飲用水時，為了以預(yù)定以上的生產(chǎn)率獲得透過水，裝置I調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)用閥62的打開程度，即調(diào)節(jié)廢水流量。在本發(fā)明的一個實施方式中，透過水和廢水之間的比例優(yōu)選為I : I 2 I。流量調(diào)節(jié)用閥62優(yōu)選地使用可以對廢水流量進行微細調(diào)節(jié)的針閥。通過使用可以進行微細流量調(diào)節(jié)的針閥，可以使供給到反滲透膜52的自來水壓力最為合適，由此維持透過水的流量，可以更加穩(wěn)定地提高透過水的生產(chǎn)率。在本發(fā)明的飲用水制造裝置中，具有用于使反滲透膜52的長壽命化的功能。自來水中含有的雜質(zhì)，即使使用不織布過濾器20和活性炭過濾器40等進行前處理，也不能完全除去。因此，在持續(xù)使用時，反滲透膜52的膜表面上逐步形成雜質(zhì)的堆積層。如果膜表面上堆積雜質(zhì)，則透水速度降低，在單位時間內(nèi)獲得的透過水的量逐步減少。因此，為了以高生產(chǎn)率穩(wěn)定地制造飲用水，需要適當?shù)爻ザ逊e物。因此，在本發(fā)明的飲用水制造裝置中，如圖2所示，將廢水通過的通道分為第一通道61和第二通道63，在第二通道63上設(shè)置通道開放閥64。通道開放閥64是用于開閉第二通道63的閥。由通道開放閥64開放和關(guān)閉第二通道63之后至下一次開放第二通道63為止的時間和從一次開放至關(guān)閉為止的時間，由控制裝置66控制。通過以預(yù)定的間隔在預(yù)定的時間內(nèi)開放通道開放閥64，可以有效地剝離堆積在反滲透膜52的膜表面的雜質(zhì)，被剝離的雜質(zhì)同廢水一起被排出。在通道開放閥64被開放的期間，維持通過泵30對自來水加壓的狀態(tài)。通過在維持由泵30對自來水加壓的狀態(tài)下開放通道開放閥64，可以使反滲透膜52的膜表面上的流速提高，使膜表面的雜質(zhì)受列的剪切力變大，提高清洗能力。為了使控制裝置66容易控制，通道開放閥63優(yōu)選為電磁閥。為了使反滲透膜52長壽命化，廢水的通道開放閥64需要以適當?shù)拈g隔開放適當?shù)臅r間。在本發(fā)明中，廢水的通道開放閥64優(yōu)選為每隔約5分鐘 約60分鐘開放一次，更優(yōu)選為每隔約15分鐘 約45分鐘開放一次。并且，廢水的通道開放閥64在開放一次時，優(yōu)選地開放約10秒鐘 約40秒鐘，更優(yōu)選地開放約20秒鐘 約30秒鐘。當通道開放閥64的開放間隔短時，由于可以頻繁地除去雜質(zhì)，因此反滲透膜52的壽命會變長，但如果開放間隔過短，不僅其效果不佳，所供給的水的一大半在開放期間被廢棄，因此透過反滲透膜的水相對變少，不經(jīng)濟。另外，如果開放的間隔過長，則在一次清洗至下一次清洗為止的間隔內(nèi)，膜表面上的堆積物增加，在一次清洗中不能充分地除去雜質(zhì)，從而導(dǎo)致透過水量提前降低，結(jié)果不得不在短周期內(nèi)更換反滲透膜52。并且，如果通道開放閥64的開放時間過短，則堆積在膜表面上的雜質(zhì)不能被充分剝離，但如果開放時間過長，則廢水量增加，從而在經(jīng)濟方面考慮并不是優(yōu)選的。<本發(fā)明的裝置相對于專利文獻I的技術(shù)的有利效果>如在本說明書中的現(xiàn)有技術(shù)部分進行了說明的那樣，專利文獻I的技術(shù)在制造飲用水和在清洗反滲透膜時，均沒有對供給水進行加壓。這是由于專利文獻I的技術(shù)中使用了低壓反滲透膜，該低壓反滲透膜在被處理水處于低壓狀態(tài)時，也能有效地工作。相對于此，使用了更加通用的反滲透膜的本發(fā)明中，在制造飲用水和清洗反滲透膜時，均由泵30不斷地對自來水加壓。因此，本發(fā)明的裝置，即使使用通用的反滲透膜，在制造飲用水時透過水的收率高，而且在清洗反滲透膜時，使膜表面的雜質(zhì)受到的剪切力大，從而可以提高清洗能力。·
并且，在本發(fā)明中，通過使用泵30，從而與自來水自身的供給壓力的變化無關(guān)，可以始終以預(yù)定的壓力向反滲透膜52供給自來水，從而可以穩(wěn)定地獲得透過水。<本發(fā)明的裝置相對于專利文獻2的技術(shù)的有利效果>在專利文獻2中只設(shè)置了用于沖洗膜的閥，相對于此，在本發(fā)明中除了用于清洗反滲透膜的第二通道63和通道開放閥64之外，還具有在平時制造飲用水時排出廢水的第一通道61和流量調(diào)節(jié)用閥62。根據(jù)該構(gòu)成，難以發(fā)生膜的性能劣化，在制造飲用水時，使供應(yīng)到反滲透膜52的自來水的壓力最佳化而維持透過水的流量，可以使透過水的生產(chǎn)率穩(wěn)定地提高，而且在清洗反滲透膜52之后，僅通過關(guān)閉通道開放閥64，就可以使裝置再次迅速地恢復(fù)到被供給到反滲透膜52的自來水壓力最佳化的狀態(tài)。此外，在專利文獻2中檢測壓力，并基于該壓力開閉沖洗閥，相對于此，本發(fā)明始終以預(yù)定的周期進行沖洗。因此，在本發(fā)明的裝置中，由于在膜表面上堆積一定量(不能通過開放一次通道開放閥52能除去的量)的雜質(zhì)之前，以一定的間隔清洗反滲透膜52，因此在長時間內(nèi)無需更換反滲透膜64，可以以高生產(chǎn)率穩(wěn)定地制造飲用水。<脈沖電流施加單元>在本發(fā)明的裝置中，可以在雜質(zhì)除去單元50的上游的任意一個位置上設(shè)置用于向自來水接通脈沖電流的脈沖電流施加單元42。在本發(fā)明的一個實施方式中，優(yōu)選地在不織布過濾器20和活性炭過濾器40這樣的各種前處理過濾器中設(shè)置脈沖電流施加單元42，向通過這些過濾器的自來水施加脈沖電流。接通脈沖電流的效果還沒有被充分地解釋清楚，但是推測具有如下效果，即通過配管內(nèi)產(chǎn)生的電磁場的變化，使將會在反滲透膜的表面上形成堆積物的離子或分子相互排斥，由此抑制凝聚。即，通過向自來水接通脈沖電流，由配管內(nèi)產(chǎn)生的電磁場的變化來抑制配管內(nèi)的自來水中含有的雜質(zhì)凝聚，從而與不接通脈沖電流的情況相比，可以使反滲透膜的表面上形成的堆積物的量變少。并且，即使形成了堆積物，其組織也較脆弱，因此通過反滲透膜的清洗作業(yè)容易剝離。這些效果帶來的結(jié)果是，反滲透膜的性能下降緩慢，有利于長壽命化。脈沖電流可以通過脈沖電源44和被纏繞在自來水所通過的配管或過濾器外框等的任意一個外周上的線圈46來產(chǎn)生。在本發(fā)明的一個實施例中，通過脈沖電源44優(yōu)選地產(chǎn)生頻率為50 60Hz、電流值為ImA 20mA、占空比為45 55%的脈沖。所產(chǎn)生的脈沖電流優(yōu)選地流通到線圈46上，該線圈46纏繞而布置在用于收納不織布過濾器20或活性炭過濾器40的外框的外周上，而且線圈46優(yōu)選為80 130卷。通過流通到線圈的脈沖電流產(chǎn)生的磁場，自來水中通入脈沖電流。脈沖電源44優(yōu)選地在泵30運行期間工作。<銀離子添加單元>優(yōu)選地，透過雜質(zhì)除去單元50而除去了雜質(zhì)的透過水，接著通過銀離子添加單元70，以用于在透過水中添加銀離子。透過反滲透膜52而除去了雜質(zhì)的透過水中的氯被除去。因此，當透過水被細菌等污染時，不能防止細菌等的繁殖。尤其，如本發(fā)明的裝置那樣從自來水制造飲用水的家庭用裝置中，所制造的飲用水有時被長時間存積在水箱中，當飲用水在該水箱中被細菌等污染時，可能會對人體有顯著的不良影響。銀離子對細菌等具有極其強的殺菌力，而對人體幾乎不存在不良影響，因此近些年被利用于凈水器的殺菌材料。在本發(fā)明的裝置中，優(yōu)選地在通過雜質(zhì)除去單元50的透過水中添加銀離子，從而使透過水具有持續(xù)的抗菌性。本發(fā)明的一個實施方式的裝置，可以具 有用于添加銀離子的銀離子添加單元70。銀離子添加單元70具有由含銀多孔陶瓷72構(gòu)成的材料，透過水通過接觸含有銀的多孔陶瓷72，在透過水中添加銀離子，結(jié)果可賦予透過水持續(xù)的抗菌性。為了通過銀離子獲得抗菌性，需要將數(shù)ppb以上的濃度的銀離子添加到透過水中。在本發(fā)明中，作為含銀多孔陶瓷72，使用專利文獻4(日本專利第4601361號公報)的實施例I中公開的由多孔陶瓷構(gòu)成的顆粒狀銀離子水生成用材料。在銀離子添加單元70中，構(gòu)成為通過銀離子添加單元70的透過水接觸該顆粒的結(jié)構(gòu)。通過透過水接觸顆粒，銀離子才從顆粒洗提到透過水中，無需采用使用了特殊技術(shù)的電氣控制或復(fù)雜的銀離子濃度管理，也能在透過水中穩(wěn)定地添加預(yù)定濃度的銀離子。使用該顆粒所添加的銀離子濃度為約5ppb 約90ppb以下。所添加的銀離子濃度可以通過改變顆粒中的銀含有量或者改變銀離子添加單元70中的顆粒數(shù)量而進行適當?shù)恼{(diào)整。雖然在日本沒有規(guī)定影響到健康的銀離子濃度的基準，但是美國環(huán)境保護廳(EPA)規(guī)定的上限為lOOppb，通過使用含銀多孔陶瓷72，可以穩(wěn)定地滿足該條件。在此，通過雜質(zhì)除去單元50的透過水最終會存積在水箱96中。在雜質(zhì)除去單元50與水箱96之間優(yōu)選地組合而設(shè)置銀離子添加單元70、礦物質(zhì)添加單元80、離子交換樹脂層90以及銀浸潰活性炭層92這樣的各種單元等，但是對透過水流經(jīng)各單元等的順序并不進行特別限定?！吹V物質(zhì)添加單元〉通過雜質(zhì)除去單元50的透過水優(yōu)選地通過礦物質(zhì)添加單元80，以在透過水中添加礦物質(zhì)。由于通過雜質(zhì)除去單元50的透過水中雜質(zhì)極少，因此溶解速度快，對于人體而言，變成不能稱為有利于健康的狀態(tài)。并且，這種透過水被反滲透膜52除去有機物或微生物之外，還被除去自來水中含有的大部分礦物質(zhì)，因此雖然作為飲用水是安全的，但是不能稱為所謂的“美味可口的水”。因此，為了將通過雜質(zhì)除去單元50的透過水處理為飲用水，優(yōu)選地添加適當?shù)牧康牡V物質(zhì)。本發(fā)明的裝置包含用于添加礦物質(zhì)的礦物質(zhì)添加單元80。在本發(fā)明的一個實施方式中，礦物質(zhì)添加單元80具有天然石填充層82，透過水通過流經(jīng)天然石填充層82，可以在透過水中添加礦物質(zhì)，結(jié)果可以使透過水變?yōu)樗^的“美味可口的水”。日本舊厚生省的美味可口水研究會，基于對全國自來水的調(diào)查結(jié)果，對美味可口
的水的水質(zhì)提出了如下的標準。
蒸發(fā)殘留物30 200mg/L
硬度10 100
游離碳酸3 30 過錳酸鉀消費量 3 mg/L以下
臭氣度3以下
殘留氯0.4mg/L以下
鐵0.02mg/L以下
pH值6.0 7.5
水溫20°C以下這些指標均為影響水的美味可口度的因素，尤其鈣、鎂、鈉、鉀等礦物質(zhì)對水的美味可口度起到重要作用，因此需要將蒸發(fā)殘留物和硬度設(shè)為適當?shù)闹怠榱嗽谕高^反滲透膜52的透過水中添加礦物質(zhì)而使蒸發(fā)殘留物和硬度設(shè)為適當?shù)闹?，在本發(fā)明的一個實施方式中，可以使用天然石填充層82，該天然石填充層是從天然的巖石等中選擇不會洗提出對人體產(chǎn)生不良影響的重金屬等的巖石而進行組合的層。礦物質(zhì)添加單元80在單元內(nèi)設(shè)有天然石填充層82，進入到礦物質(zhì)添加單元80的透過水，通過天然石填充層82后從礦物質(zhì)添加單元80流出。作為用于天然石填充層82的天然石，可以將石灰石、化石珊瑚、石英、麥飯石等適當?shù)亟M合而使用。天然石填充層82可以將每種天然石作為一個層，整體上由多個層構(gòu)成，也可以將多種天然石混合而構(gòu)成為一個層。蒸發(fā)殘留物和硬度根據(jù)天然石填充層82的天然石的構(gòu)成和在天然石填充層82中透過水的停留時間而決定。在本發(fā)明的一個實施方式中，優(yōu)選地，通過礦物質(zhì)添加單元80的透過水的硬度為2 50mg/L、蒸發(fā)殘留物為5 100mg/L,更優(yōu)選地硬度為2 30mg/L、蒸發(fā)殘留物為5 50mg/L。硬度2 50mg/L、蒸發(fā)殘留物5 100mg/L是與深山中的積雪或冰河在地下經(jīng)過長時間的過濾而得到的“自然水”同等的硬度和蒸發(fā)殘留物的量。當硬度大于50mg/L、蒸發(fā)殘留物大于100mg/L時，由于自然水所具有的清爽特性消失，因此不優(yōu)選采用。并且，當硬度小于2mg/L、蒸發(fā)殘留物小于5mg/L時，會留下無味的印象，感覺不到美味可口。在此，雖然通過本發(fā)明的裝置和方法制造的透過水的硬度和蒸發(fā)殘留物的值，不一定與上述的美味可口水研究會的標準一致，但美味可口水研究會的標準是基于自來水的調(diào)查結(jié)果而制定的，自來水中感覺到的美味可口和自然水中感覺到的美味可口不一定相同。本發(fā)明的發(fā)明人根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法，以制造出具有與自然水相同程度的“美味可口度”的飲用水作為發(fā)明目的。<其他裝置>反滲透膜52可以除去自來水中含有的幾乎所有的雜質(zhì)，但因為某些原因而導(dǎo)致反滲透膜52發(fā)生劣化時，極微量的雜質(zhì)可能會混入到透過水中。為了從透過水除去這些雜質(zhì)，在本發(fā)明的一個實施方式中，優(yōu)選地使透過水通過離子交換樹脂層90和銀浸潰活性炭層92這樣的各種裝置。這些裝置可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員周知的裝置。作為離子交換樹脂層90，可以使用陰離子交換樹脂層、陽離子交換樹脂層或?qū)㈥庪x子交換樹脂層和陽離子交換樹脂層進行組合的樹脂層。尤其，作為對人體引起不良影響的物質(zhì)、需要從透過水除去的物質(zhì)，可以列舉硝酸鹽氮和放射性物質(zhì)。當透過水中含有極微量的硝酸鹽氮時，優(yōu)選地在反滲透膜52之后設(shè)置陰離子交換樹脂層。并且，當透過水中含有極微量的放射性物質(zhì)的銫時，優(yōu)選地在反滲透膜52之后設(shè)置陽離子交換樹脂層。在其他情況下，即使有某種離子化的有害物質(zhì)透過了反滲透膜52，但通過適當?shù)亟M合陰離子交換樹脂層和陽離子交換樹脂層，可以從透過水中除去這些有害物質(zhì)。當透過水中含有透過反滲透膜52的極微量的放射性碘時，優(yōu)選地設(shè)置銀浸潰活性炭層92。放射性碘與銀之間形成穩(wěn)定的化合物，因此通過使透過水流經(jīng)浸潰了銀的活性炭層，可以除去放射性碘。在此，對于透過水通過銀離子添加單元70、礦物質(zhì)添加單元80、離子交換樹脂層 90、銀浸潰活性炭層92的順序并不進行限定。例如，透過水可以按照銀浸潰活性炭層92、離子交換樹脂層90、礦物質(zhì)添加單元80、銀離子添加單元70這樣的順序通過。并且，在本說明書中，雖然將銀離子添加單元70、礦物質(zhì)添加單元80、離子交換樹脂層90、銀浸潰活性炭層92等裝置分別作為單獨的裝置進行了說明，但可以將這些集中而構(gòu)成為一個單元。例如，該單元可以構(gòu)成為如下結(jié)構(gòu)，即進入到該單元的透過水與含銀多孔陶瓷72接觸，然后通過天然石填充層82、離子交換樹脂層90、銀浸潰活性炭層92之后，從該單元流出。所制造的飲用水最終存積在水箱96中。對水箱96的材質(zhì)或結(jié)構(gòu)不進行特別限定。在本發(fā)明中，即使存積在水箱96中的飲用水中混入了細菌等，由于飲用水中添加有銀離子，因此可以防止細菌等的繁殖。[實施例]<廢水通道開放閥的開放間隔和透過水量>將供給壓力為O. 3MPa的東京都自來水連續(xù)流通到具有平均孔徑O. 0001 μ m的反滲透膜(陶氏化學(xué)公司、薄膜過濾器75G PD)上，求出廢水通道開放閥的開放間隔與透過水量的變化之間的關(guān)系。將一次開放過程中的開放時間均設(shè)為30秒。將自來水以流量20L/h、用泵升壓到O. SMPa后供給到反滲透膜。廢水通道被分成兩個平行的通道，一個通道上設(shè)置流量調(diào)節(jié)用閥，另一個通道上設(shè)置通道開放閥。流量調(diào)節(jié)用閥使用針閥(ESC0公司制造)，通道開放閥使用電磁閥(日本ASKO公司制造)。開始測定時，關(guān)閉通道開放閥，針閥的打開程度被調(diào)節(jié)為使透過反滲透膜的透過水和廢水之間的比例成為3 2。在此，為了防止反滲透膜的劣化，在反滲透膜的上游設(shè)置了不織布過濾器(KENT公司制造、5 μ m沉淀物過濾器)和活性炭過濾器(KENT公司制造)。開始通水時的透過水量為12L/h。表I為在改變通道開放閥的開放間隔的過程中，表示開始通水后透過水量伴隨時間的變化的表。在表I中，將開放間隔為每隔5分鐘、每隔10分鐘、每隔30分鐘以及每隔60分鐘時的情況分別作為實施例I 4，開放間隔為除此之外的其他情況作為比較例。通水時間為開始通水后的經(jīng)過時間，各通水時間的時間點上的數(shù)值表示將通水開始時的透過水量設(shè)為100時，各通水時間的時間點上的相對透過水量。在此，假設(shè)飲用水制造裝置的運行時間為每天4個小時，則1000小時相當于250天，2000小時相當于500天，3000小時相當于750天。每天4個小時的運行時間是根據(jù)如下情況設(shè)定的，假設(shè)用于烹調(diào)的水為IOL/次X3次/日，用于喝的水為IOL/日，則一天的水利用量為40L/日，當透過水量的制造能力為10L/h時，需要4個小時。透過水的制造能力10L/h是開始通水時的制造能力12L/h(自來水供給量20L/h的60% )和如后述那樣透過水量變?yōu)殚_始通水時的60%時(反滲透膜的更換時期)的制造能力7. 2L/h的平均值。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種飲用水制造裝置，使用反滲透膜除去自來水中的雜質(zhì)，并制造具有持續(xù)的抗菌性的、含有礦物質(zhì)的飲用水，其特征在于，包含 泵，用于對自來水加壓； 反滲透膜，將加壓的所述自來水分離成含有雜質(zhì)的廢水和透過水； 并排布置的第一通道和第二通道，用于使所述廢水流動； 流量調(diào)節(jié)單元，具有設(shè)置在所述第一通道中以用于控制在該通道中流動的廢水流量的流量調(diào)節(jié)用閥、設(shè)置在所述第二通道中以用于開閉該通道的通道開放閥、用于控制該通道開放閥的開閉的控制裝置； 水箱，用于存積所述透過水， 在制造飲用水時，關(guān)閉所述通道開放閥，通過調(diào)節(jié)所述流量調(diào)節(jié)用閥的流量，維持所述透過水的流量，在清洗所述反滲透膜時，一邊維持對所述自來水的加壓，一邊由所述控制裝置開放所述通道開放閥，對堆積在所述反滲透膜表面的雜質(zhì)進行剝離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的飲用水制造裝置，其特征在于，通過所述控制裝置以預(yù)定的間隔和時間開放所述通道開放閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飲用水制造裝置，其特征在于，所述通道開放閥被開放的間隔為每隔5分鐘 60分鐘，所述通道開放閥被開放的時間為10秒鐘 40秒鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任意一項所述的飲用水制造裝置，其特征在于，在所述反滲透膜和所述水箱之間還具有由含銀多孔陶瓷構(gòu)成的材料，通過使該材料接觸所述透過水，在所述透過水中添加銀離子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的飲用水制造裝置，其特征在于，與所述材料接觸之后的所述透過水中含有的銀離子濃度為5 90ppb。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任意一項所述的飲用水制造裝置，其特征在于，還包含脈沖電流施加單元，以用于向供給到所述反滲透膜的自來水中接通脈沖電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任意一項所述的飲用水制造裝置，其特征在于，在所述反滲透膜和所述水箱之間還具有由一種或多種天然石構(gòu)成的天然石填充層，通過使所述透過水流經(jīng)該天然石填充層，在所述透過水中添加礦物質(zhì)，以使所述透過水的硬度和蒸發(fā)殘留物與自然水達到同等程度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任意一項所述的飲用水制造裝置，其特征在于，在所述反滲透膜與所述水箱之間還具有離子交換樹脂層和銀浸潰活性炭層，所述離子交換樹脂層用于從所述透過水除去沒能被所述反滲透膜除去的離子，所述銀浸潰活性炭層用于從所述透過水除去沒能被所述反滲透膜除去的放射性元素。
9.一種飲用水制造方法，使用反滲透膜除去自來水中的雜質(zhì)，并制造具有持續(xù)的抗菌性的、含有礦物質(zhì)的飲用水，其特征在于，包含 對自來水加壓的工序； 通過反滲透膜，將加壓的自來水分離成含有雜質(zhì)的廢水和透過水的工序； 通過并排布置的第一通道和第二通道廢棄所述廢水的工序； 將所述透過水存積在水箱中的工序， 在制造飲用水時，關(guān)閉所述第二通道，通過調(diào)節(jié)在所述第一通道中流動的廢水的流量，維持所述透過水的流量，在清洗所述反滲透膜時，一邊維持對所述自來水的加壓，一邊開放所述第二通道，對堆積在所述反滲透膜表面的雜質(zhì)進行剝離。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的飲用水制造方法，其特征在于，所述第二通道的開放動作以預(yù)定的間隔和時間進行。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的飲用水制造方法，其特征在于，所述第二通道被開放的間隔為每隔5分鐘 60分鐘，所述第二通道被開放的時間為10秒鐘 40秒鐘。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中的任意一項所述的飲用水制造方法，其特征在于，還包含通過使所述透過水接觸由含銀多孔陶瓷構(gòu)成的材料，在所述透過水中添加銀離子的工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的飲用水制造方法，其特征在于，與所述材料接觸之后的所述透過水中含有的銀離子濃度為5 90ppb。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至11中的任意一項所述的飲用水制造方法，其特征在于，還包含向被供給到所述反滲透膜的自來水中接通脈沖電流的工序。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至11中的任意一項所述的飲用水制造方法，其特征在于，還包含在所述透過水中添加礦物質(zhì)的工序，通過使所述透過水通過由一種或多種天然石構(gòu)成的天然石填充層，使所述透過水的硬度和蒸發(fā)殘留物達到與自然水同等的程度。
16.根據(jù)權(quán)利要求9至11中的任意一項所述的飲用水制造方法，其特征在于，還包含如下工序 通過使所述透過水流經(jīng)離子交換樹脂層，從所述透過水除去沒能被所述反滲透膜除去的離子的工序；以及 通過使所述透過水流經(jīng)銀浸潰活性炭層，從所述透過水除去沒能被所述反滲透膜除去的放射性元素的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供既能實現(xiàn)反滲透膜的長壽命化，又能以高生產(chǎn)率穩(wěn)定地制造飲用水的飲用水制造裝置和方法。本裝置包含加壓自來水的泵、將加壓的自來水分離成含有雜質(zhì)的廢水和透過水的反滲透膜、用于存積透過水的水箱。廢水通過并排布置的第一通道和第二通道排出。本裝置還包含流量調(diào)節(jié)單元，流量調(diào)節(jié)單元具有設(shè)置在第一通道中以用于控制在該通道中流動的廢水流量的流量調(diào)節(jié)用閥、設(shè)置在第二通道中以用于開閉該通道的通道開放閥、用于控制該通道開放閥的開閉的控制裝置。
文檔編號C02F9/04GK102910749SQ20111028122
公開日2013年2月6日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者神崎靖, 廣瀨哲 申請人:格林安株式會社