JP2004267819A

JP2004267819A - 浄水装置

Info

Publication number: JP2004267819A
Application number: JP2003058283A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Akaboshi; 孝行赤星; Takenori Harada; 武徳原田
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-05
Also published as: JP4129736B2

Abstract

【課題】シンプルな構造で水質の信頼性が高い浄水装置を得る。
【解決手段】本発明の浄水装置は、容器６内に装填されるカートリッジ１と、イオンを供給するイオン供給手段とを備え、カートリッジは浄化材料と抗菌性能を有する抗菌材料とを含む粒状の濾材とその濾材を固定する固定体とからなり、イオン供給手段は電極とそれに電流を供給する電源７と電流値を制御する電流制御装置８とからなり、イオン供給手段は、カートリッジの濾材に電極を設け、かつ電極に電流を供給する接続手段を設け、かつ容器に通水量を計測する流量計測器９を設けたものである。また、濾材は少なくとも２個の集合体とし、水中で通電可能な距離を隔てて対抗するように設置してあり、接続手段の一方を負極、他方を正極に接続し、さらに正極と負極を一定時間毎に切り替える切替器を具備してたものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水を浄化する浄水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浄水器などの浄水装置には、一般的に水道水中の遊離残留塩素や有機物などを除去することを目的として活性炭などの濾材が用いられている。活性炭は優れた吸着剤であり、活性炭層を通過した水道水は、水中に溶存している発ガン性物質やカビ臭の原因物質などの有機物を高性能に除去する。しかし同時に、殺菌を目的として水道水に添加している遊離残留塩素も除去するため、機器を長期間使用しなかった場合、浄水装置本体やそれ以降の配管の滞留水中において、細菌が増殖する可能性があり衛生上好ましくない。
この対策として、活性炭やセラミックなどの濾材に抗菌性が高い銀、もしくは銀化合物を添着した銀添着濾材を用いる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図７は、従来の浄水装置のカートリッジを示す部分断面図である。カートリッジは円筒形で、水が円周面から内側に向かって流れるアウト−イン方式である。外側ケージ１３と内側ケージ１５の間に銀添着濾材１４が充填されている。原水は外側ケージ１３から流入し、銀添着濾材１４が原水と接触することで微量の銀イオンが水中に溶け出て、濾材内や配管中の滞留水中における細菌の繁殖を抑制している。
一方、銀添濾材を用いない方法として、銀電極を用いた電解反応により銀イオンを溶出させる方法が考案されている。図８は電解反応で銀イオンを溶出させる方法のブロック図である。流量計測器９で計測した流量データを電流制御装置８に送り、流量に応じた銀イオン濃度が得られるように最適な電流を電源７から銀イオン供給装置１６に通電する。銀イオン供給装置１６の中には、少なくとも一対の銀電極を設置し、両電極間に所定の電流を流すことで陽極から銀イオンが溶出する。銀電極は、陽極側と陰極側が両方とも銀電極である場合と、陰極側をステンレスや白金、金などの不溶解電極を用いる場合とがある。両極とも銀電極の場合は、陰極と陽極の極性を定期的に変換するシステムが組み込まれている場合が多い。銀イオンの溶出量は、ファラデーの法則に従い、電流値を変化させることで銀イオン溶出量を任意に得ることができる。銀イオン供給装置１６で溶解した銀イオンを含む処理水は、浄水用のカートリッジ１により原水中に含まれる不純物を除去した後、目的の用途へ配水される。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２３４４６２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、銀添濾材を用いて水との接触で銀イオンを溶出させる方法では、銀イオンの溶出量が接触する水の流量、温度、ｐＨ、共存イオンなどの条件によって著しく影響され、抗菌に必要な最低限の銀イオン濃度が得られない可能性性があった。または使用する水道水の水温やｐＨ値によっては、必要以上の銀イオンが溶出してしまい、基準値を超える可能性があるだけでなく、銀の枯渇が早まり、設計値よりも早く寿命に到達する可能性もあった。
一方、銀電極を用いた電解反応で銀イオンを溶出させる方法では、前述した銀添着添濾材の問題点は払拭できるものの、活性炭やセラミックなどの濾材部と銀イオンを溶出させる銀電解槽とを別々の構成にしなければならないため、装置を構成する部品点数が多くなり、装置自体が複雑化及び大型化してしまう。また、定期的に消耗品を交換するメンテナンスについても濾材部分と銀電極部分それぞれについて個別に管理、交換作業を実施する必要があり、メンテナンス管理の負担となっていた。さらに銀電解槽部の後段に濾材を設置し、銀電解部で溶出してきた銀イオンを後段の濾材部に接触させ、これによって濾材部の微小な孔に繁殖した細菌を殺菌するといった方法も見受けられるが、活性炭の微小な孔に棲みついている細菌の繁殖を抑制することは、水生細菌の性質上非常に困難であった。本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、シンプルな構造で水質の信頼性が高い浄水装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために本発明は、つぎの構成にしている。
（１）原水の入水口と浄化水の出水口とをもつ容器と、その容器内に装填されるカートリッジと、イオンを供給するイオン供給手段とを備え、前記カートリッジは原水中の有害成分を吸着除去する浄化材料と抗菌性能を有する抗菌材料とを含む粒状の濾材とその濾材を固定する固定体とからなり、前記イオン供給手段は電極とそれに電流を供給する電源と電流値を制御する電流制御装置とからなる浄水装置において、前記イオン供給手段は、前記カートリッジの濾材に前記電極を設け、前記電極に前記電流を供給する接続手段を設け、かつ前記容器に通水量を計測する流量計測器を設けたものである。
（２）前記濾材は少なくとも２個の集合体とし、水中で通電可能な距離を隔てて対抗するように設置してあり、前記接続手段の一方を負極、他方を正極に接続し、さらに正極と負極を一定時間毎に切り替える切替器を具備したものである。
（３）前記濾材の形状が、板状もしくは柱状であり、２つの濾材の平らな側面部を水中で電流が流れる程度に隙間を保ちながら対向して設置し、濾材の中央部に処理水が集まる集水部を設けて両濾材の隙間の両端を封止し、さらに濾材端面のいずれか一方を封止し、他方に集まった処理水が外部に流れ出るように連通した出口が形成されたものである。
（４）前記濾材は少なくとも１個の集合体であり集合体、前記集合体を導電性材料で構成された導電ケージで覆い水中で通電可能な距離をもって設置してあり、負極に導電ケージを接続し、正極に前記濾材を接続したものである。
（５）前記濾材の形状が円筒状で、中心部に処理水が集まる集水部が形成され、端面のどちらか一方を封止し、他方を集まった処理水が外部に流れでるように連通した出口が形成されたものである。
（６）前記濾材の浄化材料が活性炭であり、前記抗菌材料が殺菌性を有する銀もしくは銀化合物したものである。
（７）前記濾材に、水の活性化や味覚向上などの機能を付加するセラミックを混合したものである。
上記の構成によれば、システムをシンプルな構成にすることができ、かつ細菌繁殖の抑制に効果的な浄水装置を提供することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例を示す浄水装置の側断面図である。図において、１はカートリッジ、６は容器、７は電源、８は電流制御装置、９は流量計測器、１０は極性切替器、１１は集水部である。
本浄水装置は、容器６の中に円筒状のカートリッジ１が収納されており、カートリッジ１の外側と容器の内壁面に水が流れる通路が確保できる程度の隙間がある構造になっている。
カートリッジ１は、図２に示すような形状になっている。図において、２は濾材、３は側面キャップ、４は下端面キャップ、５は上端面キャップである。
濾材２は銀または銀化合物を含ませた活性炭である。粉末活性炭または粒状活性炭などをバインダーで圧縮成型した圧縮固形活性炭や繊維状活性炭、もしくは無機材料に活性炭を担持させたものなど濾材自身に自立性があり、比較的強度の高い形状とした。形状は円柱を縦に半分に割ったかまぼこ型に形成したもので、２つの濾材２の平らな面を内側にして向かい合わせ、水中で通電可能な程度の隙間を保った状態で設置されている。２つの濾材の合わせ面にある隙間の両端に側面キャップ３を装着し、濾材２の外側から流れこんだ処理水が集まる集水部１１となる中空部分を作る。また、下端面は下端面キャップ４で封止し、上端面は上端面キャップ５を装着する。上端面キャップ５は集まった処理水が流れ出ることができるように外部へと連通している。キャップの材質に関しては特に制限はないが、耐水性に優れ、材料自身からの溶出が少ないポリプロピレンやＡＢＳ樹脂などの成型物が望ましい。
濾材２への銀の含ませ方は、比較的溶解度の低い銀化合物として、硫化銀の溶液に浸漬した後、乾燥させる銀添着とした。
電流を制御する部分は、濾材２に電流を印加する電源７と電流値を制御する電流制御装置８、原水の流量を計測する流量計測器９、定期時間毎に電気的に極性が切替られる極性切替器１０を備えており、それらに機器と濾材は電気的に接続されている。接続の詳細を図３に示す。図において、１３は端子、１４は電極である。２個のカートリッジにはそれぞれ電極１４が埋め込まれており、端子１３に接続されている。
次に本実施例の動作について説明する。
入口から流入した原水は、カートリッジ１の外側から内側の集水部１１に向かって流れ、ここで有害物が吸着除去される。この時、流量計測器９は流れ込んで来た未処理水の流量を計測し、その流量信号を電流制御装置８に送る。
電流制御装置８では流量に応じた電流値を濾材２に印加する。印加された濾材２から銀イオンが溶解され、処理水中に適当な濃度で溶け込み、流水のみならず滞留水についても長期間にわたって細菌の繁殖を抑制する。極性切替器１０では定期時間毎に極性を切り替え、２つの電極が偏りなく消耗し、寿命時まで効率的に使用できるように設計されている。
銀イオンの溶出量は下式に示すファラデーの法則によって決る。
電解による銀の生成量［ｇ］＝銀の１ｇ当量［ｇ］×（電流値［Ａ］×時間［秒］÷９６５００［ｑ］）
すなわち流量に応じて電流値を変えることで銀イオンの溶出量を最適に制御できる。
なお、本実施例では、濾材２として活性炭を用いたが、これにかぎらず目的に応じて銀または銀化合物を含ませたトルマリン、コーラルサンド、麦飯石、シリカなど処理水を活性化したり味覚を向上させたりする機能を有するセラミックセラミック等を用いてもよい。また、本実施例では、濾材２に点着する銀化合物として、硫化銀を用いたが、この他に塩化銀を用いてもよいし、金属銀もしくは銀化合物の微粉末を練りこんで作製してもよい。また、濾材部を円筒状の容器に内蔵することを想定しているため、かまぼこ形状にしているが、形状には特に制限はなく、容器の形状に合わせて最適な形状にしてもよい。
【０００７】
（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例を示す浄水装置の側断面図である。各部の名称および符号は、第１実施例と同じであるため、説明は省略する。また、濾材についても第１実施例と同じである。
カートリッジ１は、図５に示す分解斜視図のようになっている。図において、１２は導電ケージである。カートリッジ１の形状は、円筒状をしており中心部の中空部分は集水部１１となっている。円筒状の濾材の下端面は下キャップ４で封止し、上端面は上端面キャップ５を装着する。上端面キャップ５は集水部１１に集められた処理水が流れ出ることができるように外部へ連通している。キャップの材質は、第１実施例と同じである。
濾材２の外側には、導電性材料で構成された導電ケージ１２を配置している。これは円筒状のパンチングメタルや金網状のものを配置し、濾材２の外側とは水中で通電できる程度に隙間を保っている。導電ケージ１２の材質としては特に制限はないが、ステンレス、チタン合金、白金、導電性高分子材料など通電による変質がなく、また接水による材料自身から溶出が少ない材質がよい。
制御部は、濾材１３に電流を印加する電源７と電流値を制御する電流制御装置８、未処理水の流量を計測する流量計測器９を具備しており、濾材１３は陽極、導電性カバー１４は陰極となるように電気的に接続されている。接続の詳細を図６に示す。電源７からの電流は、リード線およびそれぞれの端子１３ｃ、１３ｂを介して電極１４ｃ、導電ケージ１２に流れる。
次に第２実施例の動作について説明する。
入口から流入した未処理水は、カートリッジ１の外側から内側の集水部１１に向かって流れ、ここで有害物が吸着除去される。この時、流量計測器９は流れ込んで来た未処理水の流量を計測し、その信号を電流制御装置８に送る。
電流制御装置８では流量に応じた電流値を濾材２および導電ケージ１２に印加する。印加された濾材２から銀イオンが溶解され、処理水中に適当な濃度で溶け込み、流水のみならず滞留水についても長期間にわたって細菌の繁殖を抑制する。
【０００８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の装置によれば、水を浄化または機能を付加し、かつ抗菌性能を有する金属、もしくはその化合物を構成材料の一つとして含む濾材を備えた浄水装置の濾材に電極を設け、この電極に直流電流を印加する構成にしたので、電気化学的に殺菌性能を有する金属イオンを水中に溶出させ、濾材が水の浄化や機能機能付加だけでなく電解により銀イオンを溶出させることができ、シンプルな構成で、かつ水質の信頼性の高い浄水装置を得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す浄水装置の断面図
【図２】図１のカートリッジ部分の詳細を示す分解斜視図
【図３】図１の電極接続部を示す部分拡大断面図
【図４】本発明の第２実施例を示す浄水装置の断面図
【図５】図４のカートリッジ部分の詳細を示す分解斜視図
【図６】図４の電極接続部を示す部分拡大断面図
【図７】従来の銀添着濾材を用いた例を示す部分拡大断面図
【図８】従来の電解反応で銀イオンを溶出させる浄水装置の断面図
【符号の説明】
１カートリッジ
２濾材
３側面キャップ
４下端面キャップ
５上端面キャップ
６容器
７電源
８電流制御装置
９流量計測器
１０極性切替器
１１集水部
１２導電ケージ
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ端子
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ電極
１５外側ケージ
１６銀添着濾材
１７内側ケージ
１８銀イオン供給装置

Claims

原水の入水口と浄化水の出水口とをもつ容器と、その容器内に装填されるカートリッジと、イオンを供給するイオン供給手段とを備え、前記カートリッジは原水中の有害成分を吸着除去する浄化材料と抗菌性能を有する抗菌材料とを含む粒状の濾材とその濾材を固定する固定体とからなり、前記イオン供給手段は電極とそれに電流を供給する電源と電流値を制御する電流制御装置とからなる浄水装置において、
前記イオン供給手段は、前記カートリッジの濾材に前記電極を設け、前記電極に前記電流を供給する接続手段を設け、かつ前記容器に通水量を計測する流量計測器を設けたことを特徴とする浄水装置。
前記濾材は少なくとも２個の集合体とし、水中で通電可能な距離を隔てて対抗するように設置してあり、前記接続手段の一方を負極、他方を正極に接続し、さらに正極と負極を一定時間毎に切り替える切替器を具備していることを特徴とする請求項１記載の浄水装置。
前記濾材の形状が、板状もしくは柱状であり、２つの濾材の平らな側面部を水中で電流が流れる程度に隙間を保ちながら対向して設置し、濾材の中央部に処理水が集まる集水部を設けて両濾材の隙間の両端を封止し、さらに濾材端面のいずれか一方を封止し、他方に集まった処理水が外部に流れ出るように連通した出口が形成したことを特徴とする請求項１または２記載の浄水装置。
前記濾材は少なくとも１個の集合体であり、前記集合体を導電性材料で構成された導電ケージで覆い水中で通電可能な距離をもって設置してあり、負極に導電ケージを接続し、正極に前記濾材を接続したことを特徴とする請求項１記載の浄水装置。
前記濾材の形状が円筒状で、中心部に処理水が集まる集水部が形成され、端面のどちらか一方を封止し、他方を集まった処理水が外部に流れでるように連通した出口が形成したことを特徴とした請求項１または４記載の浄水装置。
前記濾材の浄化材料が活性炭であり、前記抗菌材料が殺菌性を有する銀もしくは銀化合物であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の浄水装置。
前記濾材に、水の活性化や味覚向上などの機能を付加するセラミックを混合したことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の浄水装置。