特許 7606686 水濾過方法及び水濾過システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-18

(45)【発行日】2024-12-26

(54)【発明の名称】水濾過方法及び水濾過システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/50 20230101AFI20241219BHJP

   B01D 29/01 20060101ALI20241219BHJP

   B01D 24/00 20060101ALI20241219BHJP

   B01D 29/11 20060101ALI20241219BHJP

   B01D 21/01 20060101ALI20241219BHJP

   C02F 1/52 20230101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

C02F1/50 531C

C02F1/50 520B

C02F1/50 540B

C02F1/50 550C

C02F1/50 550H

B01D29/04 530A

B01D29/08 540A

B01D29/10 530A

B01D21/01 101Z

C02F1/52 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022141848

(22)【出願日】2022-09-07

(65)【公開番号】P2023172829

(43)【公開日】2023-12-06

【審査請求日】2023-08-28

(31)【優先権主張番号】P 2022083704

(32)【優先日】2022-05-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】315018554

【氏名又は名称】株式会社スリーエス

(73)【特許権者】

【識別番号】522203042

【氏名又は名称】株式会社ＮＯＴＩＳ Ｌａｂ．

(74)【代理人】

【識別番号】110003018

【氏名又は名称】弁理士法人プロテクトスタンス

(72)【発明者】

【氏名】櫻木 邦善

(72)【発明者】

【氏名】森田 繁吉

【審査官】石岡 隆

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－０４４９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第８６／００７０４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０７２７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０１７９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２３９２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ１／５０－１／５４

Ｂ０１Ｄ２１／００－３７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

非飲料水を供給する工程と、
岩石から抽出して得られた硫黄、鉄、アルミニウム、マグネシウム及びカリウムを含む岩石抽出液を、前記非飲料水に供給する工程と、
前記岩石抽出液が付加されたことにより前記非飲料水中に凝集された凝集物を、所定時間循環させて濾過し、準飲料水に変換する工程と、
循環されて濾過された前記準飲料水にファインバブルを供給する工程と、
前記ファインバブルが供給された前記準飲料水を、ろ過精度（濾過粒度）０．５－０．２μｍのフィルターで濾過する工程と、
を備える水濾過方法。

【請求項2】

前記岩石抽出液は、前記硫黄、前記鉄、前記アルミニウム、前記マグネシウム及び前記カリウムのそれぞれの濃度が、６６，０００－１００，０００ｍｇ／Ｌ、１０，０００－－１６，０００ｍｇ／Ｌ、３，３００－６，２００ｍｇ／Ｌ、１，９００－４，８００ｍｇ／Ｌ、及び２，０００－２，９００ｍｇ／Ｌであり、
前記非飲料水に付加する工程は、前記非飲料水に対して０．０１体積％から０．０２体積％の割合で前記岩石抽出液を供給する、請求項１に記載の水濾過方法。

【請求項3】

前記硫黄、前記鉄、前記アルミニウム、前記マグネシウム及び前記カリウムの質量比率が、約３２：５：２：１：１である請求項１又は請求項２に記載の水濾過方法。

【請求項4】

非飲料水に含まれるゴミを濾過する第１フィルターと、
前記濾過された非飲料水に、岩石から抽出して得られた硫黄、鉄、アルミニウム、マグネシウム及びカリウムを含む岩石抽出液を供給する供給するミネラル供給装置と、
前記岩石抽出液が供給された非飲料水を貯める一次タンクと、
前記岩石抽出液が付加されたことにより前記非飲料水中に凝集された凝集物を濾過し、準飲料水に変換する第２フィルターと、
前記準飲料水にファインバブルを供給するバブル供給装置と、
前記ファインバブルが供給された前記準飲料水を、ろ過精度（濾過粒度）０．５―０．２μｍのメッシュで濾過し、飲料水に変換する第３フィルターと、
を備える水濾過システム。

【請求項5】

前記一次タンクと前記第２フィルターとの間で前記非飲料水を所定時間循環させ、準飲料水に変換する流路と、
前記準飲料水を貯める二次タンクと、
を備える請求項４に記載の水濾過システム。

【請求項6】

前記岩石抽出液は、前記硫黄、前記鉄、前記アルミニウム、前記マグネシウム及び前記カリウムのそれぞれの濃度が、６６，０００－１００，０００ｍｇ／Ｌ、１０，０００－－１６，０００ｍｇ／Ｌ、３，３００－６，２００ｍｇ／Ｌ、１，９００－４，８００ｍｇ／Ｌ、及び２，０００－２，９００ｍｇ／Ｌであり、
前記ミネラル供給装置は、前記非飲料水に対して０．０１体積％から０．０２体積％の割合で前記岩石抽出液を供給する、請求項４又は請求項５に記載の水濾過システム。

【請求項7】

前記一次タンクは、前記非飲料水を貯める上限を検出する上限センサと、前記非飲料水を貯める下限を検出する下限センサとを含み、
前記上限センサの上限検出に基づいて、前記濾過された非飲料水の供給を停止し、
前記下限センサの下限検出に基づいて、前記濾過された非飲料水の供給を開始する、
請求項４又は請求項５に記載の水濾過システム。

【請求項8】

前記二次タンクは、前記準飲料水を貯める上限を検出する上限センサと、前記準飲料水を貯める下限を検出する下限センサとを含み、
前記上限センサの上限検出に基づいて、前記準飲料水の供給を停止し、
前記下限センサの下限検出に基づいて、前記飲料水の供給を停止する、
請求項５に記載の水濾過システム。

【請求項9】

前記流路は、二方分岐部と該二方分岐部の一方から前記一次タンクに接続する第１流路と前記二方分岐部の他方から前記二次タンクに接続する第２流路を含み、
前記第１流路と前記第２流路とにそれぞれ開閉バルブが配置されている、
請求項５に記載の水濾過システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、雨水もしくは泥水を濾過してする水濾過方法及び水濾過システムに関する。特に災害時に雨水もしくは泥水を飲料水等に使用できるように雨水等に混入している微生物等を殺菌して、飲料水を確保する水濾過方法及び水濾過システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、水に混入している微生物等を殺菌するために、塩素等を利用する方法が知られている。また、塩素を使用しても殺菌できない、耐塩素性病原微生物をＵＦ膜を利用して除去する水濾過システムも存在する。特許文献１は、災害時に電源の確保をして、飲料水を流出する水濾過システムが提案されている。

【0003】

しかし、特許文献１に開示された水濾過システムは、塩素を投与して殺菌したり、複数の沈殿槽を設けたりして、構造が複雑で、災害用の水濾過システムには適していない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実登３１６４００４公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、雨水等の非飲料水に存在する細菌等に対してミネラルを添加して細菌等を除菌するとともに、有機物を凝集物として濾過することである。さらにファインバブルでさらに微粒子等を凝集化させてその凝集物を濾過して、飲料水を効率的に供給することができるものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態の水濾過方法は、非飲料水を供給する工程と、岩石から抽出して得られた硫黄、鉄、アルミニウム、マグネシウム及びカリウムを含む岩石抽出液を、非飲料水に供給する工程と、岩石抽出液が付加されたことにより非飲料水中に凝集された凝集物を、所定時間循環させて濾過し、準飲料水に変換する工程と、循環されて濾過された準飲料水にファインバブルを供給する工程と、ファインバブルが供給された準飲料水を、０．５－０．２μｍのフィルターで濾過する工程と、を備える。

【0007】

非飲料水に付加する工程は、非飲料水に対して０．０５％から０．５％の割合で岩石抽出液を供給することが好ましい。
硫黄、鉄、アルミニウム、マグネシウム及びカリウムの質量比率が、約３２：５：２：１：１であることが好ましい。

【0008】

本実施形態の水濾過システムは、非飲料水に含まれるゴミを濾過する第１フィルターと、濾過された非飲料水に、岩石から抽出して得られた硫黄、鉄、アルミニウム、マグネシウム及びカリウムを含む岩石抽出液を供給する供給するミネラル供給装置と、岩石抽出液が供給された非飲料水を貯める一次タンクと、岩石抽出液が付加されたことにより非飲料水中に凝集された凝集物を濾過する第２フィルターと、二次タンクからの準飲料水にファインバブルを供給するバブル供給装置と、ファインバブルが供給された準飲料水を、０．５－０．２μｍのメッシュで濾過し、飲料水に変換する第３フィルターと、を備える。

【0009】

さらに水濾過システムは、一次タンクと第２フィルターとの間で非飲料水を所定時間循環させ準飲料水に変換する流路と、準飲料水を貯める二次タンクと、を備えてもよい。また水濾過システムは、ミネラル供給装置の入口又は出口に配置され、濾過された非飲料水の流量を計る流量計を備えてもよく、ミネラル供給装置は、非飲料水に対して０．０５％から０．５％の割合で岩石抽出液を供給することが好ましい。

【0010】

水濾過システムの一次タンクは、非飲料水を貯める上限を検出する上限センサと、非飲料水を貯める下限を検出する下限センサとを含み、上限センサの上限検出に基づいて、濾過された非飲料水の供給を停止し、下限センサの下限検出に基づいて濾過された非飲料水の供給を開始することが好ましい。

【0011】

水濾過システムの二次タンクは、準飲料水を貯める上限を検出する上限センサと、準飲料水を貯める下限を検出する下限センサとを含み、上限センサの上限検出に基づいて、準飲料水の供給を停止し、下限センサの下限検出に基づいて飲料栖の供給を停止することが好ましい。

【0012】

水濾過システムの流路は、二方分岐部と該二方分岐部の一方から一次タンクに接続する第１流路と二方分岐部の他方から二次タンクに接続する第２流路を含み、第１流路と第２流路とにそれぞれ開閉バルブが配置されている構成が好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明は、雨水、湖水、泥水等を飲料水にして供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係る水濾過システムの一例を示す概念図である。

【図2】水濾過システムの水濾過方法を示すフローチャートである。

【図3】水濾過システムの水濾過方法を示すフローチャートである。

【図4】第２実施形態に係る水濾過システムの一例を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しながら実施形態に係る水濾過システムについて説明する。なお、説明に用いる図１及び図４は発明を理解できる程度に概略的に示してあり、大きさ等が誇張されている箇所もある。

【0016】

＜全体構成１＞
図１は、第１実施形態に係る水濾過システム５０を示す概念図である。図１に示されていないが、特に災害時に、川水、湖水、雨水もしくは泥水等（以下、非飲料水）を飲料水として濾過する水濾過システム５０である。後述するポンプ及び制御装置等は、不図示の太陽光発電もしくは風力発電で得られた電力で稼働し、又は太陽光発電もしくは風力発電で得られた電力を蓄えたリチウムイオンバッテリＢＴからの電力で駆動する構成である。しかしながら、これら太陽光発電等又はバッテリＢＴの電力ではなく、電源線をＡＣ１００Ｖ又は２００Ｖに接続して、水濾過システム５０が稼働するようにしてもよい。

【0017】

＜岩石抽出液の供給工程１＞
非飲料水タンク１０は、湖水もしくは雨水等を貯めるタンクである。例えば川水をポンプＰ１で直接吸水できる環境であれば、非飲料水タンク１０は設けられなくても良い。非飲料水タンク１０の底には配管Ｃ１が接続されており、その配管Ｃ１には、配管Ｃ１を開閉する電磁バルブＶ１及び非飲料水を下流に送るポンプＰ１が接続されている。さらに配管Ｃ１にはゴミフィルターＦＬ１が配置されている。

【0018】

ゴミフィルターＦＬ１は、ポンプＰ１で河川から直接、又は非飲料水タンク１０からの非飲料水に含まれている、ゴミ（虫、落ち葉、プラスチックゴミ等）を濾過するものである。例えば、ゴミフィルターＦＬ１は１００－２００メッシュ（ろ過精度もしくは濾過粒度）約２００μｍｍ－７０μｍ）のものが使用されることが好ましい。具体的には、市販のディスクフィルター又はスクリーンフィルター（不純物を取り除く灌水フィルター）が使用されることが好ましい。ゴミフィルターＦＬ１フィルターは、使用頻度に応じて定期的に交換もしくは清掃されることが好ましい。第１実施形態では、１つのゴミフィルターＦＬ１が配置されているが、上流側に１００メッシュ（ろ過精度約２００μｍ）のゴミフィルターを配置し、その下流側に２００メッシュ（ろ過精度７０μｍ）のゴミフィルターを配置してもよい。

【0019】

配管Ｃ１にはゴミフィルターＦＬ１の下流にミネラル供給装置ＭＤＩが配置されている。ミネラル供給装置ＭＤＩは、ゴミが取り除かれた非飲料水に、以下の説明される岩石抽出液（ミネラル成分を含む）を供給するものである。第１実施形態のミネラル供給装置ＭＤＩは、不図示の岩石抽出液用を貯蔵するタンクを有し、流量計ＦＭで計測された流量に基づいて不図示のバルブを開いて、岩石抽出液を非飲料水に供給する。

【0020】

具体的には、非飲料水に岩石抽出液が供給されることで、岩石抽出液のミネラルが非飲料水に含まれる遊離塩素、有機塩素化合物、その他の有機物を凝集し凝集物を生成するとともに、大腸菌もしくはサルモネラ菌等の細菌を殺菌する。岩石抽出液の供給により生成される凝集物は、粒径が２μｍ－３０μｍ程度である。

【0021】

第１実施形態では、ミネラル供給装置ＭＤＩは、流量計ＦＭで計測された流量に基づいて、バルブを開いて、岩石抽出液を非飲料水に供給する方式であったが、他の方式、例えば、ベンチュリー方式もしくは流量比例式混入器を用いても良い。ベンチュリー方式の場合には、配管Ｃ１に断面積の縮小領域と拡大領域を有するベンチュリー管を配置し、その縮小領域の上流側に、岩石抽出液のノズルを有することによって、岩石抽出液が負圧でノズルを介して非飲料水に供給される。また流量比例式混入器としては、株式会社サンポールのドサトロン（商標名）を用いても良い。

【0022】

＜＜岩石抽出液＞＞
岩石抽出液は、岩石を粉砕し、この岩石の粉砕物を無機酸で溶かし、１００～１５０℃で８～１２時間熱処理した後、クエン酸緩衝液などによりｐＨを調整し、ろ過により沈殿物を除去することにより得ることができる。岩石抽出液は、岩石から抽出されるため、微量元素の抽出元としては一次的であり、海洋深層水または動植物などの生物由来の抽出元に比して、極めて容易かつ多種多量な微量元素をより確実に抽出できる。また、クエン酸緩衝液により調整されることにより、元来、水に溶けにくい微量元素の集合体が水溶性になり、使用しやすくなる。さらに、無機酸の分量を増加させることにより熱処理の温度を高くすることができ、岩石に含まれる微量元素をより含有バランス通りにより確実かつ効率的に抽出することができる。

【0023】

岩石としては、緑泥石、緑簾石、緑閃石を主要構成物とする緑色岩、及び／又は石英斑岩あるいは花崗斑岩の１種である麦飯石が好適である。この緑色岩からは、硫黄、鉄、アルミニウム、マグネシウム、カリウム、チタン、リン、ナトリウム、マンガン、カルシウム等の微量元素（ミネラル）が抽出される。麦飯石からは、ケイ素、アルミニウム、鉄、マグネしシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、リン、マンガン等の微量元素（ミネラル）が抽出される。また、緑色岩もしくは麦飯石の取れた場所、抽出方法や抽出条件等によって、岩石抽出液の微量元素は、料として少ないが表１に示されない他の微量元素も含んでいる。緑色岩、及び／又は麦飯石から抽出された岩石抽出液の微量元素は、表１に示す通りである。

【0024】

【表1】

緑色岩もしくは麦飯石の組み合わせや、取れた場所、抽出方法や抽出条件等によって含まれる各微量元素の量が変動する。

【0025】

本明細書において岩石抽出液は、５０００倍から１００００倍に希釈化するように非飲料水に供給される。つまり岩石抽出液が非飲料水に対して０．０１体積％から０．０２体積％の割合である。岩石抽出液のうち特に有効な微量元素は、硫黄、鉄、アルミニウム、マグネシウム及びカリウムと考えられる。そして硫黄、鉄、アルミニウム、マグネシウム及びカリウムの微量元素の質量比率（割合）は、約３２：５：２：１：１である。さらに岩石抽出液は、硫黄、鉄、アルミニウム、マグネシウム、カリウム、チタン、リン、ナトリウム、マンガン及びカルシウムを含むことが好ましいと考えられる。

【0026】

＜＜細菌に対する殺菌効果試験＞＞
検体である岩石抽出液（イオン化した希釈液）に試験菌液を接種後（以下「試験液」という。）、所定時間後に試験液中の生菌数を測定した。また，あらかじめ予備試験（中和条件の確認）を行い、岩石抽出液（イオン化した希釈液）の影響を受けずに生菌数を測定できる条件を確認した。

【0027】

試験菌液は、ａ．カンピロバクター、ｂ．大腸菌、ｃ．緑膿菌、ｄ．サルモネラ菌、ｅ．赤痢菌、ｆ．黄色ブドウ球菌、ｇ．化膿連鎖球菌、ｈ．コレラ菌、ｉ．腸炎ビブリオを使用した。以下の表２に詳細な試験条件の詳細を示す。

【表2】

【0028】

検体である岩石抽出液は１２５倍に精製水で希釈した。試験菌液ａ．からｅ．及びｇ．の対照は精製水であり、試験菌液ｆ．及びｈ．の対照は生理食塩水であり、試験菌液ｉ．の対照は３％塩化ナトリウム溶液である。

【0029】

試験結果
９種類の試験菌液は、検体（１２５倍に希釈した岩石抽出液）によって、時間経過とともに生菌数が劇的に減少した。一方、９種類の試験菌液は、対照では時間経過しても、生菌数がほぼ同じか多少減少しているに過ぎない。このため、実施形態の岩石抽出液の希釈物は、各種細菌に対して殺菌効果があると認められる。例えば、肺炎球菌、結核菌、ジフテリア菌又はレジオネラ菌等にも殺菌効果があると推測される。

【0030】

＜岩石抽出液による凝縮物の濾過工程１＞
岩石抽出液が供給された非飲料水は、一次タンク２０に貯えられる。岩石抽出液が供給された非飲料水は、一次タンク２０で充分に混ぜ合わされる。一次タンク内２０内に撹拌機が設けられても良い。非飲料水が配管等で流れている状態（流水状態）では、岩石抽出液が凝集物を生成しにくいため、一次タンク２０でゆっくりとした流速で岩石抽出液と非飲料水が混ぜ合わされる。

【0031】

一次タンク２０は、タンク内に非飲料水がどれだけ貯えられているかを検出するため、上限を検出する上限センサｕｓと下限を検出する下限センサｌｓを有している。上限センサ／下限センサの代わりに、一次タンク２０内に貯えられている非飲料水を計量する計量センサを有していてもよい。

【0032】

一次タンク２０の底には配管Ｃ２が接続されており、その配管Ｃ２には、非飲料水を下流に送るポンプＰ２が接続されている。さらに配管Ｃ２には凝集物フィルターＦＬ２が配置されている。また凝集物フィルターＦＬ２の下流には、二方分岐部Ｄ２が配置される。二方分岐部の一方は一次タンク２０に接続される第１流路Ｃ２と、二方分岐部Ｄ２の他方から二次タンク３０に接続する第２流路Ｃ３とが配置されている。第１流路Ｃ２には流路を開閉する電磁バルブＶ２が配置され、第２流路Ｃ３には流路を開閉する電磁バルブＶ３が配置されている。

【0033】

凝集物フィルターＦＬ２は、一次タンク２０に貯められた非飲料水に含まれている主に凝集物を濾過するものである。上述したように非飲料水に含まれる有機塩素化合物、その他の有機物等が、岩石抽出液のミネラル成分により凝集されて凝集物を生成する。つまり、一次タンク２０に貯えられた非飲料水は凝集物を含んでいる。このため凝集物フィルターＦＬ２は、例えば、１０００－３５００メッシュ（ろ過精度もしくは濾過粒度約４０μｍ－２μｍ）のものが使用されることが好ましい。第１実施形態では、１つの凝集物フィルターＦＬ２が配置されているが、上流側に１０００メッシュ（ろ過精度約４０μｍ）の凝集物フィルターを配置し、その下流側に３５００メッシュ（ろ過精度２μｍ）の凝集物フィルターを配置してもよい。また、凝集物フィルターＦＬ２は、濾材に砂（硅砂）を使用するサンドフィルターであってもよい。砂の粒径が１００μｍから３００μｍであれば、濾過粒度約４０μｍ－２μｍと同等になる。サンドフィルターは水を逆流させることで洗浄可能である。

【0034】

一次タンク２０の非飲料水の凝集物を濾過する際には、コントローラＣＯＮは、ポンプＰ２を稼働させ、電磁バルブＶ２を開状態に、電磁バルブＶ３を閉状態にして、非飲料水を一次タンクから凝集物フィルターＦＬ２へ何度も循環させる。循環させることで、岩石抽出液のミネラル成分と非飲料水が攪拌されて凝集物が生成されるとともに、小さな凝集物が大きな凝集物に成長させられる。そしてその凝集物が凝集物フィルターＦＬ２で濾過される。一次タンクの大きさ、配管Ｃ２を流れる流量、凝集物フィルターＦＬ２の性能等によって変動するが、一次タンク２０から凝集物フィルターＦＬ２へ循環は、時間にして２０分から１時間ほど実施することが好ましい。所定時間循環された非飲料水は、凝集物を含まない準飲料水に変換される。

【0035】

本明細書において、準飲料水とは、大腸菌等が殺菌された水であり、且つ不要な有機物等による凝集物が取り除かれた水である。このため人が飲料水として飲んでよい水である。本明細書においては、後述するファインバブル発生装置ＦＢをつかって、さらに液中に含まれる物質・微粒子を凝集させて凝集物を取り除いている。このため、ファインバブル発生装置ＦＢを通過する前の水と通過した後の水とを区別するため、ファインバブル発生装置ＦＢを通過する前の水を準飲料水と、ファインバブル発生装置ＦＢを通過した後の水を飲料水と呼んでいる。

【0036】

＜ファインバブルによる凝縮物の濾過工程１＞
一次タンク２０から凝集物フィルターＦＬ２への所定時間の循環で生成された準飲料水は、二次タンク３０に送られ二次タンク３０で貯められる。二次タンク３０に準飲料水を貯めるため、電磁バルブＶ２が弊状態になり、電磁バルブＶ３が開状態になった状態でポンプＰ２が稼働する。

【0037】

二次タンク３０は、タンク内に非飲料水がどれだけ貯えられているかを検出するため、上限を検出する上限センサｕｓと下限を検出する下限センサｌｓを有している。上限センサ／下限センサの代わりに、二次タンク３０内に貯えられている非飲料水を計量する計量センサを有していてもよい。

【0038】

二次タンク３０の底には配管Ｃ４が接続されており、その配管Ｃ４には、準飲料水を下流に送るポンプＰ３が接続されている。さらに配管Ｃ４にはファインバブル発生装置ＦＢが配置され、その下流に凝集物フィルターＦＬ３が配置されている。

【0039】

ファインバブル発生装置ＦＢは、例えばエジェクター式であれば、ブロアから送気管を介して空気を送気して準飲料水と空気とをミキシングして空気を混合溶解させてファインバブルを生成する。ファインバブルは、平均径１０００ｎｍ以下であり、２００－７００ｎｍ、好ましくは、４００から５００ｎｍの大きさに形成した超微細気泡である。ファインバブル発生装置ＦＢは、スタティックミキサーを有するが、その種類は多種多様である。このスタティックミキサーは空気と準飲料水とを攪拌してファインバブルを準飲料水に溶け込ませることができる。

【0040】

ファインバブル発生装置ＦＢは、ベンチュリー式であってもよい。断面積の縮小領域及び拡大領域を有するベンチュリー管を配置し、ポンプＰ３によって、配管Ｃ４からベンチュリー管へ準飲料水が供給される。ベンチュリー管へ供給された準飲料水が、縮小領域を通過すると、急激な減圧によって、準飲料水に溶存している気体が膨張した気泡が生じ、続いて生じる急激な圧力回復によって気泡は微細に粉砕されてファインバブルが発生する。また特に説明しないが、ファインバブル発生装置ＦＢは、旋回液流式、加圧溶解式、又はスタティックミキサー式であってもよい。

【0041】

ファインバブルは、準飲料水に含まれる物質・微粒子に対して凝集作用を発揮する。すでに、岩石抽出液による凝縮物の濾過工程で、有機物等の凝集物が取り除かれている準飲料水であるが、凝集物フィルターＦＬ２で取り切れなかった濾過粒度２μｍ以下の凝集物もしくは微粒子を、凝集させ凝集物を生成する。

【0042】

凝集物フィルターＦＬ３は、ファインバブルで生成された凝集物を濾過するものである。準飲料水は、人が飲料水として飲んでよい水であるが、凝集物フィルターＦＬ３は、さらに微細な凝集物または微粒子を取り除くことができる。凝集物フィルターＦＬ３は、例えば、ポリプロピレン繊維からなる糸巻式カートリッジフィルターであり、ろ過精度もしくは濾過粒度約０．５μｍ－０．２μｍである。第１実施形態では、１つの凝集物フィルターＦＬ３が配置されているが、上流側にろ過精度約０．５μｍのカートリッジフィルターを配置し、その下流側にろ過精度０．２μｍのカートリッジフィルターを配置してもよい。また、凝集物フィルターＦＬ３は、メンブレンフィルターその他のフィルターであってもよい。また、１つの凝集物フィルターＦＬ３の下流に、活性炭フィルターを配置してもよい。

【0043】

凝集物フィルターＦＬ３を通過した飲料水は、ろ過精度もしくは濾過粒度約０．５μｍ－０．２μｍより大きな凝集物もしくは微粒子を含んでおらず、飲料用又は料理用に使用することができる。特に、第１実施形態の水濾過システムは、災害時において、雨水、湖水、川水等の非飲料水から飲料水を生成することができる。

【0044】

＜水濾過方法＞
次に、図２及び図３のフローチャートを使って、水濾過システムの水濾過方法を説明する。図１に示されているように、コントローラＣＯＮは、各ポンプ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）、各センサ（ｕｓ、ｌｓ）、各バルブ（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）、ミネラル供給装置ＭＤＩ、ファインバブル発生装置ＦＢに信号の送受信ができるように接続されている。またコントローラＣＯＮ、各ポンプ等、バルブ等には、リチウムイオンバッテリＢＴから電力が供給され、それらは駆動される。またコントローラＣＯＮは、不図示の端末から、飲料水の給水／停止要求を受信できるように構成されている。

【0045】

図２に示されるように、飲料水の給水要求をコントローラＣＯＮが受信する（Ｓ２０）と、二次タンク３０に供給する準飲料水があるか否かを判断する。つまり、二次タンク３０の下限センサｌｓが下限を検知した信号がコントローラＣＯＮに送信されているかを判断する。下限を検出した信号が送られていなければ（Ｓ２１ ＮＯ）、ステップＳ３４に進み、下限を検出した信号が送られていれば（Ｓ２１ ＹＥＳ）、ステップＳ２２に進む。

【0046】

一次タンク２０の下限センサｌｓが下限を検知しているか否かが判断される。下限が検知されている場合、その信号がコントローラＣＯＮに送信され（Ｓ２２ ＹＥＳ）、ステップＳ２３に進む。下限が検知されていない場合、その信号がコントローラＣＯＮに送信され（Ｓ２２ ＮＯ）、ステップＳ２７に進む。

【0047】

コントローラＣＯＮは、バルブＶ１にバルブＶ１を開く信号を送信するとともに、ポンプＰ１の稼働信号を送信する（Ｓ２３）。すると、非飲料水タンク１０から非飲料水が配管Ｃ１を介して一次タンク２０側に送られる。その際に、非飲料水に含まれるゴミ等はゴミフィルターＦＬ１で濾過される。

【0048】

配管Ｃ１に非飲料水が流れることで、流量計ＦＭは非飲料水の流量を計測して、その値をコントローラＣＯＮに送信し、コントローラＣＯＮは、ミネラル供給装置ＭＤＩに岩石抽出液を供給するように指令する（Ｓ２４）。この供給の指令は、岩石抽出液が非飲料水に対して５０００倍から１００００倍に希釈化するような指令である。つまり岩石抽出液が非飲料水に対して０．０１体積％から０．０２体積％の割合である。

【0049】

一次タンク２０には、徐々に岩石抽出液が供給された非飲料水が貯められていく。そして、一次タンク２０の上限センサｕｓが上限を検知していなかったら（Ｓ２５ ＮＯ）、そのまま非飲料水の供給が続き、一次タンク２０の上限センサｕｓが上限を検知したら（Ｓ２５ ＹＥＳ）、その信号がコントローラＣＯＮに送信され、コントローラＣＯＮは、バルブＶ１にバルブＶ１を閉じる信号を送信するとともに、ポンプＰ１の停止信号を送信する（Ｓ２６）。

【0050】

次に、岩石抽出液による凝縮物の濾過工程に移る。コントローラＣＯＮは、バルブＶ２を開く信号及びバルブＶ３を閉じる信号を送信するとともに、ポンプＰ２の稼働信号を送信する（Ｓ２７）。一次タンク２０に貯められた非飲料水は凝集物を含んでいるが、凝集物フィルターＦＬ２を循環することで、徐々に準飲料水に変換される（Ｓ２８）。循環時間は、一次タンク２０の容量、ポンプＰ２の能力などによって変動する。例えば循環時間は２０分から１時間程度である。コントローラＣＯＮには、循環時間が予め設定されている。

【0051】

所定の循環時間が経過していなければ（Ｓ２９ ＮＯ）、非飲料水は循環させられ続け、所定の循環時間が経過すれば（Ｓ２９ ＹＥＳ）、コントローラＣＯＮは、バルブＶ２を閉める信号を送信するとともに、ポンプＰ２の停止信号を送信する（Ｓ３０）。

【0052】

次に、ファインバブルによる凝縮物の濾過工程に移る。
まず、コントローラＣＯＮはバルブＶ３を開く信号を送信するとともに、ポンプＰ２を稼働する（Ｓ３１）。これにより準飲料水が二次タンク３０に貯められていく。そして二次タンクの上限センサｕｓが上限を検知するまで（Ｓ３２ ＮＯ）、準飲料水が二次タンク３０に貯められていく。二次タンクの上限センサｕｓが上限を検知すると（Ｓ３２ ＹＥＳ）、その上限信号がコントローラＣＯＮに送信される。

【0053】

コントローラＣＯＮは、準飲料水が二次タンク３０に上限まで貯められたため、バルブＶ３を閉める信号を送信するとともに、ポンプＰ２の停止信号を送信する（Ｓ３３）。

【0054】

次にコントローラＣＯＮは、ファインバブルによる凝縮物を濾過するため、バブル発生装置ＦＢ及びポンプＰ３を稼働させる信号を送信する（Ｓ３４）。これにより、凝集物フィルターＦＬ３はで凝集物が濾過された飲料水が供給されることになる。二次タンク３０の下限センサｌｓが下限を検出していなければ（Ｓ３５ ＮＯ）、ステップＳ３４に進み、二次タンク３０の下限センサｌｓが下限を検出した信号が送られていれば（Ｓ３５ ＹＥＳ）、ステップＳ３６に進む。

【0055】

コントローラＣＯＮは、二次タンク３０内の準飲料水が下限まで減ったので、バブル発生装置ＦＢ及びポンプＰ３を停止させる信号を送信する（Ｓ３６）。また二次タンク３０の下限センサｌｓが下限を検出していない状態でも、飲料水の停止要求をコントローラＣＯＮが受信した場合（Ｓ３７）には、バブル発生装置ＦＢ及びポンプＰ３を停止させる信号を送信する（Ｓ３６）。

【0056】

＜全体構成２＞
図４は、第２実施形態に係る水濾過システム１５０を示す概念図である。第１実施形態と同じ構成については同じ符号が付してある。同じ構成については詳しい説明を省略している。図４に示されていないが、特に災害時に、川水、湖水、雨水もしくは泥水等（以下、非飲料水）を飲料水として濾過する水濾過システム１５０である。後述するポンプ及び制御装置等は、不図示の太陽光発電もしくは風力発電等で得られた電力で稼働し、又は太陽光発電もしくは風力発電で得られた電力を蓄えたリチウムイオンバッテリＢＴからの電力で駆動する構成である。

【0057】

＜岩石抽出液の供給工程２＞
非飲料水タンク１０は、第１実施形態の非飲料水タンクと同じく、湖水もしくは雨水等を貯めるタンクである。例えば川水をポンプＰ１で直接吸水できる環境であれば、非飲料水タンク１０は設けられなくても良い。非飲料水タンク１０の底には配管Ｃ１が接続されており、その配管Ｃ１には、配管Ｃ１を開閉する電磁バルブＶ１及び非飲料水を下流に送るポンプＰ１が接続されている。第２実施形態では、ポンプＰ１で非飲料水タンク１０から凝集物フィルターＦＬ３までに対して圧力をかける。さらに配管Ｃ１にはゴミフィルターＦＬ１が配置されている。第２実施形態のゴミフィルターＦＬ１も、第１実施形態のゴミフィルターＦＬ１と同じである。

【0058】

配管Ｃ１にはゴミフィルターＦＬ１の下流にミネラル供給装置ＭＤＩ、例えば流量比例式混入器が配置されている。第２実施形態のミネラル供給装置ＭＤＩは、不図示の岩石抽出液用を貯蔵するタンクを有し、流量に基づいて岩石抽出液を非飲料水に供給する。

【0059】

＜岩石抽出液による凝縮物の濾過工程２＞
岩石抽出液が供給された非飲料水は、一次タンク１２０に貯えられる。岩石抽出液が供給された非飲料水は、一次タンク２０で充分に混ぜ合わされる。一次タンク１２０でゆっくりとした流速で岩石抽出液と非飲料水が混ぜ合わされる。

【0060】

第２実施形態の一次タンク１２０は、第１実施形態の一次タンク２０とは異なり、上限センサｕｓ及び下限センサｌｓは設けられていない。また第２実施形態の一次タンク１２０は供給された水量と排出する水量とがほぼ同じになる構造であり、一次タンク１２０内で所定時間、非飲料水が貯まった状態で循環する機能を有している。

【0061】

凝集物フィルターＦＬ１２は、一次タンク１２０で凝集された凝集物を濾過するものである。凝集物フィルターＦＬ１２は、例えば、１０００―３５００メッシュ（濾過粒度約４０μｍ－２μｍ）のものが使用されることが好ましい。凝集物フィルターＦＬ１２を通過した水は、凝集物を含まない準飲料水に変換される。第１実施形態では凝集物フィルターＦＬ２は、例えばサンドフィルターを例に挙げているが、第２実施形態の凝集物フィルターＦＬ１２では、例えば中空糸膜フィルタを使用している。第２実施形態の凝集物フィルターＦＬ１２には、凝集物の排出用のバルブＶ１２と準飲料水を下流に流すバルブＶ１３が配置されている。通常は、バルブＶ１２が閉状態でバルブＶ１３が開状態である。

【0062】

第２実施形態の中空糸膜フィルタＦＬ１２に凝集物が蓄積する時期になると、コントローラＣＯＮは、バルブＶ１２を開状態にし，バルブＶ１３を閉状態にして、非飲料水と共に凝集物を排出容器Ｄ１２に排出する。

【0063】

＜ファインバブルによる凝縮物の濾過工程２＞
一次タンク１２０から凝集物フィルターＦＬ２を通過した準飲料水は、さらに配管Ｃ４にはファインバブル発生装置ＦＢが配置され、その下流に凝集物フィルターＦＬ３が配置されている。ファインバブル発生装置ＦＢは、第１実施形態と同じである。

【0064】

凝集物フィルターＦＬ３は、ファインバブルで生成された凝集物を濾過するものである。凝集物フィルターＦＬ３は、さらに微細な凝集物または微粒子を取り除くことができる。また、１つの凝集物フィルターＦＬ３の下流に、活性炭フィルターを配置してもよい。凝集物フィルターＦＬ３を通過した飲料水は、濾過粒度約０．５μｍ－０．２μｍより大きな凝集物もしくは微粒子を含んでおらず、飲料用又は料理用に使用することができる。

【0065】

本明細書では、主に災害用の水濾過システム及び水濾過方法について説明したが、災害用に特化しているのではなく、例えばホテルの調理場用に雨水を利用した水濾過システムを配置してもよいし、マンション・戸建ての飲料水用に、雨水を利用した水濾過システムを配置してもよい。

【符号の説明】

【0066】

１０ … 非飲料水タンク、 ２０，１２０ … 一次タンク、 ３０ … 二次タンク
５０，１５０ … 水濾過システム
ＢＴ … リチウムイオンバッテリ
ＣＯＮ … コントローラ
ＦＢ … ファインバブル発生装置
ＦＬ１ … ゴミフィルター（第１フィルター）、
ＦＬ２，ＦＬ１２ … 凝縮物フィルター（第２フィルター）
ＦＬ３ … 凝縮物フィルター（第３フィルター）
ＦＭ … 流量計
ＭＤＩ … ミネラル供給装置
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３… ポンプ
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ１２，Ｖ１３ … 電磁バルブ
ｕｓ … 上限センサ、 ｌｓ … 下限センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】