JP2012196649A

JP2012196649A - 殺菌装置及び浄水装置

Info

Publication number: JP2012196649A
Application number: JP2011063846A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Miki; 慎一郎三木; Kensaku Kinukawa; 謙作絹川; Chihiro I; 千尋井
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-10-18

Abstract

【課題】従来よりも殺菌力を向上させることができると共に、一方の電解室において多孔質隔膜の抗菌性物質によって被処理水を殺菌処理しながら、他方の電解室において多孔質隔膜の抗菌性物質の殺菌力を回復させることができる殺菌装置を提供する。
【解決手段】抗菌性物質を担持して形成された多孔質隔膜１と、前記多孔質隔膜１によって第１電解室２及び第２電解室３に区画された電解槽４と、殺菌処理する前の被処理水を前記第１電解室２及び前記第２電解室３に流入させる流入管５と、前記殺菌処理された後の処理水を前記第１電解室２及び前記第２電解室３から流出させる流出管６と、前記第１電解室２内に設置された第１電極７と、前記第２電解室３内に設置された第２電極８と、前記第１電極７及び前記第２電極８に接続され、前記第１電極７及び前記第２電極８の極性を反転可能に形成された極性反転部９とを備えて形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、水中の細菌類を殺菌するのに用いられる殺菌装置及びこの殺菌装置を備えて形成された浄水装置に関するものである。

従来、水中の細菌類を殺菌するにあたっては、様々な装置や方法が知られている（例えば、特許文献１−６参照）。

例えば、特許文献１に記載のイオン水生成器は、水道水などを電解してアルカリイオン水と酸性イオン水とを生成する電解槽を備えたものである。そして、電解槽の流入口の上流側には、被電解水に食塩を添加するための食塩添加手段が配置されている。また、電解槽の流出口の下流側には、吐水側流路の一部から分岐したバイパス流路に電解水中の残留塩素を分解除去するための残留塩素除去手段が配置されている。さらに、吐水側流路とバイパス流路とを相互に切り替える流路切替弁が配置されている。

特開平８−３１８２７８号公報特開平９−２３９００６号公報特開平７−１０８２７３号公報特開平１０−２６３０５４号公報特開平１０−２３５３７８号公報特開平１１−１０４６５０号公報

しかし、特許文献１に記載のイオン水生成器等の殺菌装置にあっては、単に電気分解により水中の細菌類を殺菌するだけであるので、殺菌力の向上にはなお改良の余地があるものであった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、従来よりも殺菌力を向上させることができると共に、一方の電解室において多孔質隔膜の抗菌性物質によって被処理水を殺菌処理しながら、他方の電解室において多孔質隔膜の抗菌性物質の殺菌力を回復させることができる殺菌装置及び浄水装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る殺菌装置は、抗菌性物質を担持して形成された多孔質隔膜と、前記多孔質隔膜によって第１電解室及び第２電解室に区画された電解槽と、殺菌処理する前の被処理水を前記第１電解室及び前記第２電解室に流入させる流入管と、前記殺菌処理された後の処理水を前記第１電解室及び前記第２電解室から流出させる流出管と、前記第１電解室内に設置された第１電極と、前記第２電解室内に設置された第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極に接続され、前記第１電極及び前記第２電極の極性を反転可能に形成された極性反転部とを備えて形成されていることを特徴とするものである。

前記殺菌装置において、前記抗菌性物質が、銅、銀、亜鉛及びこれらの化合物から選ばれるものであることが好ましい。

前記殺菌装置において、前記第１電極及び前記第２電極間に印加する電圧、流す電流及び通電する通電時間の少なくともいずれかを制御する制御部を備えて形成されていることが好ましい。

本発明に係る浄水装置は、前記殺菌装置を備えて形成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、多孔質隔膜に抗菌性物質が担持されていることによって、従来よりも殺菌力を向上させることができると共に、一方の電解室において多孔質隔膜の抗菌性物質によって被処理水を殺菌処理しながら、他方の電解室において多孔質隔膜の抗菌性物質の殺菌力を回復させることができるものである。そして、多孔質隔膜の一方の電解室側の抗菌性物質の殺菌力が低下し、他方の電解室側の抗菌性物質の殺菌力が回復した場合には、電圧を反転させるようにすれば、一方の電解室において多孔質隔膜の抗菌性物質の殺菌力を回復させながら、他方の電解室において多孔質隔膜の抗菌性物質によって被処理水を殺菌処理することができるものである。

本発明に係る殺菌装置の一例を示す概略断面図であり、（ａ）（ｂ）は相互に電圧の極性を反転させたものである。本発明に係る殺菌装置の他の一例を示す概略断面図である。本発明に係る浄水装置の一例を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明に係る殺菌装置の一例を示すものであり、この殺菌装置は、多孔質隔膜１と、電解槽４と、流入管５と、流出管６と、第１電極７と、第２電極８と、極性反転部９とを備えて形成されている。なお、第１電極７及び第２電極８間に電圧を印加するための電源１１は、殺菌装置に内蔵されていてもよく、殺菌装置の外部に設置されていてもよい。また電源１１は直流でも交流でもよい。

多孔質隔膜１は、抗菌性物質を多孔質セラミックフィルター等に担持して形成されている。このようにして形成される多孔質隔膜１は、イオンを自由に通過させることができ、耐酸性、耐塩素性及び耐アルカリ性を有するものである。ここで、抗菌性物質は、特に限定されるものではないが、銅、銀、亜鉛及びこれらの化合物から選ばれるものであることが好ましい。銅、銀及び亜鉛は、平均粒子径１０ｎｍ〜１００μｍの粉末状であることが好ましい。また、銅、銀及び亜鉛の化合物としては、酸化銅（Ｉ）（亜酸化銅、Ｃｕ_２Ｏ）及び酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）等の銅化合物や、酸化銀（Ｉ）（Ａｇ_２Ｏ）等の銀化合物や、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の亜鉛化合物を例示することができ、これらの化合物も、平均粒子径１０ｎｍ〜１００μｍの粉末状であることが好ましい。このような抗菌性物質は、他の抗菌性物質に比べて、殺菌力が低下しにくく、低下しても回復させやすいので、殺菌装置の長寿命化を図ることができるものである。なお、抗菌性物質の平均粒子径はレーザ回折・散乱法により測定することができる。

ここで、多孔質隔膜１の具体的な形成方法の一例について説明する。まず、テトラエトキシシランを１〜１０質量部、イオン交換水を０．１〜１０質量部、濃度０．０１〜１ｍｏｌ／ｌの硝酸を０．０１〜１質量部、エタノールを１０〜１００質量部反応容器に入れて混合し、１〜１００時間攪拌して反応させることによって、テトラエトキシシランの部分加水分解縮重合物を含む溶液を得る。次に、このテトラエトキシシランの部分加水分解縮重合物を含む溶液１０〜１００質量部に、抗菌性物質である酸化銅（ＩＩ）を０．１〜１０質量部加えて１〜１００分間攪拌することによって、コーティング液を得る。そして、このコーティング液に厚さ１〜１００ｍｍの多孔質セラミックフィルターを１〜１００秒間浸漬させ、余分なコーティング液を除去してコーティングした後、１００〜５００℃で１分〜１０時間加熱して乾燥・硬化させることによって、酸化銅（ＩＩ）が担持された多孔質隔膜１を形成することができる。

また電解槽４は、筒状に形成され、多孔質隔膜１によって第１電解室２及び第２電解室３に区画されている。第１電解室２内には第１電極７が設置され、第２電解室３には第２電極８が設置されている。第１電極７及び第２電極８は極性反転部９に電気的に接続され、この極性反転部９は、スイッチ１２を設けるなどして第１電極７及び第２電極８の極性を反転可能に形成されている。

また流入管５は、上流から下流に向かう途中で分岐して形成され、電解槽４の下面において第１電解室２及び第２電解室３に連通するように設けられている。また流出管６は、電解槽４の上面において第１電解室２及び第２電解室３に連通するように設けられている。

上記のようにして形成された殺菌装置を用いて水（例えば水道水）を殺菌処理するにあたっては、殺菌処理する前の被処理水を流入管５から第１電解室２及び第２電解室３に流入させると共に、第１電極７及び第２電極８間に電圧を印加して被処理水を電気分解する。このとき、図１（ａ）のように第１電極７が陽極、第２電極８が陰極となるように電圧を印加して被処理水を電気分解すると、第１電解室２内の水中にはＨ^＋イオンが増加して酸性となり、酸性電解水が生成され、第２電解室３内の水中にはＯＨ⁻イオンが増加してアルカリ性となり、アルカリ性電解水が生成される。酸性電解水はそれ自体、強い殺菌作用を有しているが、多孔質隔膜１に担持されている抗菌性物質によってさらに殺菌作用を受けることになる。他方、アルカリ性電解水も、多孔質隔膜１に担持されている抗菌性物質によって殺菌作用を受けることになり、従来よりも殺菌力を向上させることができるものである。

上記のようにして殺菌処理された後の処理水（酸性電解水及びアルカリ性電解水）は、流出管６によって第１電解室２及び第２電解室３から流出させることによって取り出すことができるものである。このように、本発明に係る殺菌装置によれば、酸性電解水及びアルカリ性電解水の両方を同時に得ることができる。ここで、酸性電解水は、肌に近いｐＨを持っていることにより、肌のひきしめ（収斂）効果を期待して利用することができる。また、アルカリ性電解水は、胃腸症状の改善等を目的として利用することができ、健康に良いものである。

そして、図１（ａ）のように電流を流して通電時間が所定時間経過すると、多孔質隔膜１の第２電解室３側の抗菌性物質の殺菌力が低下し、細菌・老廃物等が多孔質隔膜１に付着するようになる。このようになった場合には、極性反転部９により第１電極７及び第２電極８の極性を反転させる。すなわち、図１（ｂ）のように第１電極７が陰極、第２電極８が陽極となるように電圧を印加して被処理水を電気分解する。そうすると、第１電解室２内の水中にはＯＨ⁻イオンが増加してアルカリ性となり、アルカリ性電解水が生成され、第２電解室３内の水中にはＨ^＋イオンが増加して酸性となり、酸性電解水が生成される。上述のように酸性電解水はそれ自体、強い殺菌作用を有しているから、この殺菌作用によって多孔質隔膜１の第２電解室３側の抗菌性物質に付着している細菌・老廃物等が分解され、この抗菌性物質の殺菌力が回復（リフレッシュ）するものである。また、酸性電解水が生成される第２電解室３においては、第２電極８で発生する次亜塩素酸やオゾン等の酸化力によって細菌類を死滅させることができる。このとき細菌・老廃物等の分解物が酸性電解水に混入するが、その量はごく微量であり、また酸性電解水は通常飲用しないため、特に問題にはならない。他方、多孔質隔膜１の第１電解室２側の抗菌性物質は、電圧を反転させる前に殺菌力が回復しているので、この抗菌性物質によって、第１電解室２内のアルカリ性電解水は殺菌作用を受けることになる。

上記のように、図１に示す殺菌装置によれば、多孔質隔膜１に抗菌性物質が担持されていることによって、従来よりも殺菌力を向上させることができるものである。また、一方の電解室２（又は３）において多孔質隔膜１の抗菌性物質によって被処理水を殺菌処理しながら、他方の電解室３（又は２）において多孔質隔膜１の抗菌性物質の殺菌力を回復させることができるものである。そして、多孔質隔膜１の一方の電解室２（又は３）側の抗菌性物質の殺菌力が低下し、他方の電解室３（又は２）側の抗菌性物質の殺菌力が回復した場合には、電圧を反転させるようにすれば、一方の電解室２（又は３）において多孔質隔膜１の抗菌性物質の殺菌力を回復させながら、他方の電解室３（又は２）において多孔質隔膜１の抗菌性物質によって被処理水を殺菌処理することができるものである。このように、電気分解を停止させて抗菌性物質の殺菌力を回復させる別途の手段を講じなくても、電圧を反転させるだけで被処理水の殺菌処理を継続して行うことができるものである。

図２は本発明に係る殺菌装置の他の一例を示すものであるが、図１に示すものと共通する構成及び効果については説明を省略し、相違する構成及び効果について説明する。

すなわち、図２に示す殺菌装置は、制御部１０を備えて形成されている。制御部１０は、極性反転部９に電気的に接続され、制御部１０から送信された制御信号に基づいて極性反転部９が第１電極７及び第２電極８の極性を反転できるようにしてある。また制御部１０は、第１電極７及び第２電極８間に印加する電圧、流す電流及び通電する通電時間の少なくともいずれかを制御することができるように形成されている。この制御は、例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータ、昇圧型及び降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ、タイマー等を適宜組み合わせて行うことができる。そして、制御部１０にあらかじめ所定の制御プログラムを保存しておき、この制御プログラムに基づいて、上記の電圧、電流及び通電時間の少なくともいずれかを制御するようにしてもよい。このような制御部１０によるシーケンス制御によって、自動的に殺菌処理及び抗菌性物質の殺菌力の回復を行うことができるものである。また制御部１０は、水質検知部１３に電気的に接続されていてもよい。水質検知部１３としては、例えば、温度計、ｐＨ計、電気伝導度計、濁度計、酸化還元電位計及びイオンセンサ等を用いることができる。図２に示す殺菌装置は、被処理水の水質を検知するために流入管５に設けられた水質検知部１３ｃと、処理水の水質を検知するために流出管６に設けられた水質検知部１３ａ，１３ｂとを備えているが、これに限定されるものではない。そして、あらかじめ水温、ｐＨ、電気伝導度、濁度、酸化還元電位（ＯＲＰ）及び特定イオン濃度のそれぞれについて適正な範囲を設定し、電解槽４内の水質が変化して上記の設定範囲を逸脱した場合にこの設定範囲内に復帰するような制御プログラムを制御部１０に保存しておき、この制御プログラムに基づいて、上記の電圧、電流及び通電時間の少なくともいずれかを制御するようにしてもよい。

例えば、被処理水の水質を水質検知部１３ｃ（温度計、ｐＨ計、電気伝導度計、濁度計、酸化還元電位計）で検知する場合には、次のように電解の強弱を制御することができる。すなわち、被処理水の温度が高いときには抗菌性物質による十分な殺菌力が得られやすくなるので電解を弱め、逆に被処理水の温度が低いときには抗菌性物質による十分な殺菌力が得られにくくなるので電解を強める。また、被処理水のｐＨが高いときには電解を弱め、逆に被処理水のｐＨが低いときには電解を強める。また、被処理水の電気伝導度が高いときには電解を弱め、逆に被処理水の電気伝導度が低いときには電解を強める。また、被処理水の濁度が高いときには汚れが多く詰まりや劣化が予想されるため電解を強め、逆に被処理水の濁度が低いときには電解を弱める。また、被処理水のＯＲＰが高い（酸化性が高い）ときには電解を弱め、逆に被処理水のＯＲＰが低い（還元性が高い）ときには電解を強める。なお、電解を強めることは、第１電極７及び第２電極８間に印加する電圧を増大させたり、流す電流を増大させたり、通電する通電時間を長くしたりすることによって行うことができ、逆に電解を弱めることは、第１電極７及び第２電極８間に印加する電圧を減少させたり、流す電流を減少させたり、通電する通電時間を短くしたりすることによって行うことができる。

また、処理水の水質を水質検知部１３ａ，１３ｂ（例えばｐＨ計、酸化還元電位計）で検知し、この検知結果に基づいて電解の強弱を制御するようにしてもよい。

上記のような制御部１０によるフィードバック制御によれば、水質が変化しても、自動的に殺菌処理及び抗菌性物質の殺菌力の回復を行うことができるものである。

図３は本発明に係る浄水装置の一例を示すものであり、この浄水装置は、上記の殺菌装置を備えて形成されている。

具体的には、流入管５には濾過装置１４が設けられている。この濾過装置１４で被処理水があらかじめ濾過されることで電解槽４の内部が汚れることを抑制することができる。第１電解室２に連通して設けられた流出管６（第１流出管６ａ）は、第１三方弁１５に接続され、この第１三方弁１５には第１排出管１８ａ及び第１連絡管１９ａが接続されている。第２電解室３に連通して設けられた流出管６（第２流出管６ｂ）は、第２三方弁１６に接続され、この第２三方弁１６には第２排出管１８ｂ及び第２連絡管１９ｂが接続されている。第１連絡管１９ａ及び第２連絡管１９ｂは第３三方弁１７に接続され、この第３三方弁１７には供給管２０が接続されている。供給管２０は膜分離装置２１に接続され、この膜分離装置２１には透過水排出管２２及び濃縮水排出管２３が接続されている。膜分離装置２１は、例えば、精密濾過膜（ＭＦ）、限外濾過膜（ＵＦ）、ナノ濾過膜（ＮＦ）、逆浸透膜（ＲＯ）等を設けて形成されている。

そして、上記のようにして形成された浄水装置を用いて次のようにして浄水処理することができる。第１電解室２内に酸性電解水が生成され、第２電解室３内にアルカリ性電解水が生成される場合に、アルカリ性電解水を膜分離処理するには、第１三方弁１５により第１流出管６ａ及び第１排出管１８ａを連通させ、酸性電解水を排出する。他方、第２三方弁１６により第２流出管６ｂ及び第２連絡管１９ｂを連通させ、さらに第３三方弁１７により第２連絡管１９ｂ及び供給管２０を連通させる。そして、供給管２０からアルカリ性電解水を膜分離装置２１に供給すると、膜を透過して膜分離処理されたアルカリ性電解水は、透過水排出管２２から排出されて取り出すことができるものである。このようにして得られたアルカリ性電解水は、殺菌処理のみならず膜分離処理もされているので、飲用としても安全である。他方、膜を透過しなかったものは濃縮水排出管２３から排出されるが、これを膜分離装置２１に返送して膜分離処理を繰り返すようにしてもよい。

また、上記の状態から極性反転部９により第１電極７及び第２電極８の極性を反転させる場合には、アルカリ性電解水が生成される箇所が第２電解室３から第１電解室２に入れ替わるので、第１三方弁１５により第１流出管６ａ及び第１連絡管１９ａを連通させ、さらに第３三方弁１７により第１連絡管１９ａ及び供給管２０を連通させる。そして、供給管２０からアルカリ性電解水を膜分離装置２１に供給すると、膜を透過して膜分離処理されたアルカリ性電解水は、透過水排出管２２から排出されて取り出すことができるものである。他方、第２三方弁１６により第２流出管６ｂ及び第２排出管１８ｂを連通させ、酸性電解水を排出する。このように、電圧の反転によりアルカリ性電解水が生成される箇所が入れ替わるので、電磁弁等で第１三方弁１５、第２三方弁１６及び第３三方弁１７を形成し、第１三方弁１５、第２三方弁１６及び第３三方弁１７と、制御部１０とを電気的に接続し、電圧の反転に連動するように第１三方弁１５、第２三方弁１６及び第３三方弁１７の開閉を制御することが好ましい。

上記のように、図３に示す浄水装置によれば、殺菌装置を膜分離装置２１等と組み合わせることによって、飲用としても安全な処理水（特にアルカリ性電解水）を得ることができるものである。なお、酸性電解水を適宜膜分離装置２１に供給して膜を洗浄するようにしてもよい。

１多孔質隔膜
２第１電解室
３第２電解室
４電解槽
５流入管
６流出管
７第１電極
８第２電極
９極性反転部
１０制御部

Claims

抗菌性物質を担持して形成された多孔質隔膜と、前記多孔質隔膜によって第１電解室及び第２電解室に区画された電解槽と、殺菌処理する前の被処理水を前記第１電解室及び前記第２電解室に流入させる流入管と、前記殺菌処理された後の処理水を前記第１電解室及び前記第２電解室から流出させる流出管と、前記第１電解室内に設置された第１電極と、前記第２電解室内に設置された第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極に接続され、前記第１電極及び前記第２電極の極性を反転可能に形成された極性反転部とを備えて形成されていることを特徴とする殺菌装置。
前記抗菌性物質が、銅、銀、亜鉛及びこれらの化合物から選ばれるものであることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
前記第１電極及び前記第２電極間に印加する電圧、流す電流及び通電する通電時間の少なくともいずれかを制御する制御部を備えて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の殺菌装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の殺菌装置を備えて形成されていることを特徴とする浄水装置。