JPH06182330A - 浄水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着物質により能力低下した活性炭等の吸着
剤を効率的に再生し、人体への有害物質を脱離除去して
安全性を高めるとともに、吸着剤の延命化をも可能にし
た浄水装置を提供する。 【構成】 浄水槽１０と、透水性のフィルター多孔筒２
２内に充填された活性炭２３に原水を接触させ、浄化し
た水を導出口に導くことができるよう浄水槽内に回転自
在に担持されたカートリッジ２０と、カートリッジを回
転させる脱水駆動部３０と、を備え、カートリッジの回
転遠心力で活性炭から脱水する構成を基本とし、給水管
４と排水管６とをバイパス管路４４で接続し、さらにバ
イパス管路から分岐して活性炭の再生強化回路５０を接
続して、減圧下の浄水槽内で排水により少量とした原水
を加熱して、水蒸気を活性炭に供給して雑菌等を分解脱
離させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水道水や地下水等の原
水を浄水して一般家庭用や業務用に飲料水として供給す
る浄水装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、飲料水用の浄水装置では、水道
水や地下水等の原水をまずはじめに浄化する浄水槽が備
わり、浄水槽の内部に収納した活性炭等の吸着剤に原水
を接触させ、次亜塩素酸（ＣｌＯ^-）や有機塩素系化合
物などの塩素成分とか、雑菌類を吸着除去する。こうし
て浄化処理された水はさらに殺菌装置によって殺菌し、
使用に供される。

【０００３】経時使用により、活性炭の吸着能力は低下
するため、定期的な交換または再生処理が必要である。
また、使用後の浄水槽内に原水が滞留したまま、長期に
わたって放置しておくと滞留水が腐敗したり、活性炭に
藻類や微生物、そして大腸菌や雑菌が繁殖する不具合が
ある。活性炭をその都度新規に交換するのでは不経済で
あることから、吸着物質を定期的に脱離して活性炭を再
生使用する種々の装置及び方法が、本願出願人らによっ
て提案され市販化もされている。再生手法としては、例
えば、加熱した温水や水蒸気を活性炭に通して吸着物質
を脱離する方法、あるいは光触媒とかＵＶランプ（紫外
線ランプ殺菌）で分解殺菌して脱離再生を行う方法等は
周知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、温水や水蒸
気による従来の脱離方法の場合、加熱した程度の温水で
は脱離に顕著な効果が見られないことから多くは高温水
蒸気が用いられる。この水蒸気の場合例えば１２０℃と
いった非常に高温加熱化するために、熱エネルギーの消
費量が大きく経済的な負担が大きい。また、装置自体の
材質も高温に耐えられるものに限定されるなど設計上の
制約があってコスト高となる。しかも、有機塩素系化合
物等の脱離に対しては、脱離後の有機塩素系化合物がガ
ス化するために、吸着物質の分解が不十分で実際には十
分な効果が得られていないのが実状である。

【０００５】また、光触媒とかＵＶランプを用いた脱離
方法の場合、脱離して加熱温水中に溶解した有機物は光
触媒によって分解されるが、分解効率は光触媒部を通過
する時間に大きく左右される。従来からの浄水装置で
は、トリハロメタン、発ガン性の有機塩素系化合物等の
有機物を除去できる率は、次亜塩素酸のかび臭を除去す
るのに比べると非常に低い。そのため、使用に際してか
び臭は除去できても、最も人体に影響を及ぼすといわれ
るトリハロメタンは除去されず、そのまま給水蛇口に送
られるといった不具合がある。トリハロメタン等の有機
物の除去が不十分ということは、浄水装置において活性
炭の寿命を事実上短命にすることを意味するものであ
る。

【０００６】本発明の目的は、吸着物質により能力低下
した活性炭等の吸着剤を効率的に再生し、人体への有害
物質を脱離除去して安全性を高めるとともに、吸着剤の
延命化をも可能にした浄水装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明による浄水装置は、請求項１にあっては、原
水の導入口、浄化処理された水を導出する導出口、及び
原水の排水口が設けられた浄水槽と、透水性のフィルタ
ー多孔筒内に充填された活性炭に原水を接触させ、浄化
した水を導出口に導くことができるよう浄水槽内に回転
自在に担持されたカートリッジと、カートリッジを回転
させる脱水駆動部と、を備えた構成になっている。

【０００８】請求項２の発明では、導出口に通じる給水
管と排水口に通じる排水管とを接続したバイパス管路を
有し、バイパス管路から分岐して活性炭の再生強化回路
が接続された構成である。

【０００９】請求項３の発明では、再生強化回路を、排
水管を通して浄水槽内を減圧する減圧手段と、減圧手段
を経由して浄水槽から導入された原水を回路循環させる
ポンプと、有機物分解槽と、気液分離槽と、ドレン排出
管とで構成し、減圧下の浄水槽内で排水により少量とし
た原水を加熱するヒータ装置を設けた構成となってい
る。

【００１０】請求項４の発明では、排水管を浄水槽内に
底部から口端を上にして垂直に突出させ、口端よりも浄
水槽内の水位がΔｈ低くなるまで原水を排水した段階
で、この原水をヒータ装置で加熱するとともに、排水管
の口端から浄水槽内の空気を減圧手段で減圧するように
構成されている。

【００１１】請求項５の発明では、再生強化回路のヒー
タ装置に代えて、給水管に温水供給槽を接続して導出口
から温水をカートリッジ内の活性炭に供給する。

【００１２】

【作用】請求項１にあっては、活性炭が吸着物質によっ
てその吸着能力が低下した場合、或いは長期にわたって
使用しない場合は、切換弁を切り換えて排水管を開き、
浄水槽内の原水をカートリッジが浸漬しない程度に底部
近くの水位まで排水する。脱水駆動部に通電の信号を送
って作動させ、カートリッジを所要の速度で回転させる
と、この回転遠心力でもって活性炭中に滞留している原
水が脱水される。原水の脱水で活性炭に藻、微生物類や
雑菌等の繁殖を防ぐ。

【００１３】請求項２〜４では、請求項１において活性
炭の機能回復のための再生で原水を脱水したのち、さら
に再生を高めるため、バイパス管路の切換弁を切り換
え、活性炭の再生強化回路において排水管の口端よりも
浄水槽内の原水の水位が低く排水された段階で、ヒータ
装置で原水を加熱しかつ浄水槽内の空気を減圧手段で減
圧する。この減圧加熱を基本として、浄水槽から導入さ
れた原水をポンプで循環させ、その間に有機物分解槽及
び気液分離槽をくぐらせ、活性炭から脱離除去した吸着
物質をドレン排出管から外部排出する。

【００１４】請求項５では、ヒータ装置に代えた温水供
給槽から、給水管路の切換弁を切り換えて導出口から温
水をカートリッジ内の活性炭に供給し、活性炭から吸着
物質を脱離して再生する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明による浄水装置の実施例を図面
に基づいて説明する。

【００１６】図１は第１実施例の浄水装置１を示す。装
置１は、原水である例えば水道水が開閉弁３の操作で導
入管路２から供給される浄水槽１０を有し、浄水槽１０
で浄化された原水を更に殺菌処理などして、給水管路４
から電磁切換弁による給水弁５を開き飲料水等に供され
る。浄水槽１０の槽本体１１は、上部に導入管路２に接
続された原水導入口１２を有し、下部には槽内から原水
を抜いて廃棄するときの排水口１３を有し、排水管路６
に設けられた排水弁７を開いて排水可能である。槽本体
１１の下底１４は排水に備えて水抜き勾配による傾斜面
としてある。

【００１７】槽本体１１の内部には、吸着剤の活性炭を
充填したカートリッジ２０が宙づりのような格好で支持
されている。カートリッジ２０は下部開口した倒立容器
形のケース２１を有し、ケース２１内には活性炭２３を
充填したフィルタ多孔筒体２２を保持している。実施例
では、活性炭２３はネット状の袋２４に入れた状態でフ
ィルタ多孔筒体２２に収納され、フィルタ多孔筒体２２
の底部も多孔質のフィルタ底２５となっており、ここを
透過して原水を活性炭２３に接触させることが可能であ
る。

【００１８】カートリッジ２０はケース２１の上部で槽
本体１１に回転自在に支持されている。ケース２１は活
性炭２３に接触通過して浄化された水が導出される導出
口２６を有し、導出口２６に機械的に接続された脱水駆
動部３０によってカートリッジ全体を垂下させて担持し
ている。脱水駆動部３０は、ハウジング３１の中心を挿
通してカートリッジ２０側の導出口２６に嵌合結合され
た回転ロータ３２を有し、この回転ロータ３２は内部中
空で注出管を兼ねていて、給水管路３に向けて浄化処理
水を通すことが可能である。回転ロータ３２は軸受３
３、メカニカルシール３４、３５を介して回転自在に支
持され、配線端子３６から通電されるステータ３７及び
電磁コイル３８等による電動モータの回転出力を受け
る。給水管路３は回転ロータ３２に回転シール軸受（図
示せず）で水密的に接続され、浄水槽１０から浄化済み
の水を使用に供すべく注出可能である。

【００１９】この構成による第１実施例の動作態様及び
作用を説明する。

【００２０】通常使用時、開閉弁３を開けて原水の水道
水が導入管路２から浄水槽１０に導入され、槽内のカー
トリッジ２０をほぼ浸漬させる水位まで導入される。原
水はカートリッジ２０のケース２１内にフィルタ底２５
を通ってろ過されてから入り、ケース２１内のフィルタ
多孔筒体２２を通って活性炭２３に接触する。活性炭２
３との接触で浄化された原水の処理水は、導出口２６か
ら脱水駆動部３０の回転ロータ３２を抜けて給水管路４
に出される。飲料水として使用する時は給水弁５または
これに代わる蛇口が開けられる。給水弁５をそのまま蛇
口とすることもできる。

【００２１】経時使用によって、活性炭２３は吸着した
次亜塩素酸（ＣｌＯ^-）や有機塩素系化合物などの塩素
成分とか、雑菌類などの吸着物質によってその吸着能力
が低下する。また、使用後の槽本体１１内に原水が滞留
したまま、長期にわたって放置しておくと滞留水が腐敗
したり、活性炭に藻類や微生物、そして大腸菌や雑菌が
繁殖する。これを防止する次の再生手段及び繁殖予防措
置がとられる。好適なタイミングで措置時期を知る種々
の検出方法はあるが、実施例では最適の措置間隔を経験
的な見込みで定期的に行うものとしてある。

【００２２】排水弁６が開かれ槽本体１１内に残留した
原水の投棄排水が行われる。カートリッジ２０が原水に
浸漬しない一応の水位まで排水終了後、脱水駆動部３０
に作動オンの信号が送られる。通電によって回転ロータ
３２と一体にカートリッジ２０が所要の速さで回転開始
する。カートリッジ２０の回転による遠心力で活性炭２
３に停滞滞留している原水を払い落として脱水し、フィ
ルタ多孔筒体２２を通ってカートリッジ２０外に流出
し、槽本体１１の下底１４に落下して排水口１３から排
水される。遠心力を利用して活性炭２３から藻類や微生
物、そして大腸菌や雑菌を脱離させることにより、これ
らの活性炭２３への繁殖が抑えられる。

【００２３】次に、図２は、本発明の第２実施例として
前述の第１実施例にさらに再生強化回路を接続して活性
炭再生機能を強化した構造を示している。

【００２４】この第２実施例では、第１実施例で示され
た開閉弁３、給水弁５、排水弁７を電磁弁式の二方向、
三方向の切換弁による開閉弁４０、給水弁４１、排水弁
４２とすることができ、各弁は制御信号でもって弁開閉
の切り換えが行われる。給水弁４１と排水弁４２は１つ
のポート同士をバイパス管路４４によって接続してあ
る。排水弁４１の１つのポートには排水管４３が接続さ
れ、この排水管４３は垂直に槽本体１１の下底から内部
導入して立ち上げてある。バイパス管路４４には同じく
電磁弁による三方向切換弁４５が設けられ、この切換弁
４５の１つのポートには再生強化回路５０が接続されて
いる。

【００２５】また、槽本体１１内には初期の作動を可能
にするだけの原水が量的に導入されているか否か検出す
る水位または流量センサ４６が設けられ、水位Ｈ₁を検
出してその後の制御のスタートとしてある。さらに槽本
体１１内には活性炭２３の再生時に制御するための第
１、第２水位センサ４７、４８が設けられ、所定の水位
Ｈ₂、Ｈ₃を検出するようになっている。

【００２６】活性炭２３の再生強化回路５０の最上流側
には、減圧手段として水流によって空気その他の気体を
吸引する器具である周知のアスピレータ５１が配置され
ている。アスピレータ５１はバイパス管路４４に発生す
る水流圧を受けて作動し、槽本体１１内の原水及び内部
空気を吸引して減圧する機構となっているものである。
また、回路にはアスピレータ５１を経た原水を回路循環
させる循環ポンプ５２と、図３に示す原水中の有機物を
分解する分解槽５３と、図４に示す気液分離槽５４と、
そして循環ポンプ５２と有機物分解槽５３との間に設け
られた電磁弁による二方向切換弁によるドレン抜き弁５
５が配置されている。また、回路の主要部材としてヒー
タ装置５７が槽本体１１の内部で底部近傍に配置され、
槽本体１１内の原水水位を下げてある程度量を少なくし
た原水を加熱可能となっている。

【００２７】ここで、図３の有機物分解槽５３は、酸化
チタン等の光触媒によるケース５３ａ内に周知の紫外線
殺菌用のＵＶランプ５３ｂを収納し、循環ポンプ５２に
接続された導入口５３ｃから導入された原水中の有機物
等を酸化分解して導出口５３ｄから次の気液分離槽５４
に送る。分解された有機物等は排水口５３ｅに接続のド
レン管５５から排出されるようになっている。また、ケ
ース５３ａには塩素イオンを検出するイオンセンサ５３
ｆも備わっている。

【００２８】図４の気液分離槽５４は、ケース５４ａの
内部に分離堰５４ｂが設けられ、先の有機物分解槽５３
に接続の導入口５４ｃから導入された有機物分解済みの
処理水を分離堰５４ｂで空気と分離させ、必要ならば再
び循環ポンプ５２に戻されて回路を循環させるようにな
っている。また空気等の分離気体を外部放出する通気孔
５４ｅを有し、ケース５４ｂには原水量を検出して漏出
を防止するためのフローセンサ５４ｆも配置されてい
る。

【００２９】また、この第２実施例では、カートリッジ
２０を回転遠心力で脱水する脱水駆動部３０と、再生強
化回路５０のヒータ装置５７を含む各機器と、そして各
管路に設けられ開閉弁４０、給水弁４１、排水弁４２、
切換弁４５、ドレン抜き弁５５等の制御は、例えば図５
に示されるマイクロコンピュータ等による制御装置６０
からの制御信号によってシステム自動化されている。制
御装置６０は中央演算装置（ＣＰＵ）６１、制御プログ
ラムを記憶しているメモリ６２、タイマ回路６３及びＩ
／Ｏポート６４等から構成され、各センサからの検出信
号に基づいた制御が可能である。

【００３０】次に、第２実施例の動作態様の一例及び作
用を図６のフローチャートに基づいて説明する。

【００３１】通常使用時の態様は第１実施例に準じ、初
期の作動にあたっては、槽本体１１内に原水が所定量導
入されているかどうか、流量センサ４６による水位Ｈ₁
の検出から始まる。

【００３２】経時使用によって 、カートリッジ２０内
の活性炭２３の再生の必要が生じると、再生起動スイッ
チのオンによって制御装置６０から先ず排水弁４２に切
換信号が送られて排水管４３を開く（ステップＳ₁）。
始めにほぼ水位Ｈ₁の量だけあった原水は排水管４３か
ら外部排出され、カートリッジ２０が原水に浸漬しない
程度の水位Ｈ₂になるまで排水される（ステップＳ₂）。
第１水位センサ４７によって水位Ｈ₂が検出され、この
信号が制御装置６０に送られると、制御装置６０では検
出信号に基づいて制御された信号を脱水駆動部３０に送
り、通電によって回転ロータ３２と一体にカートリッジ
２０が所要の速さで回転開始する。カートリッジ２０の
回転による遠心力で活性炭２３に停滞している原水を払
い落として脱水し、フィルタ多孔筒体２２を通ってカー
トリッジ２０外に流出させる。遠心力を利用して活性炭
２３から藻類や微生物、そして大腸菌や雑菌を脱離させ
ることにより、これらの活性炭２３への繁殖が抑えられ
る（ステップＳ₃）。

【００３３】第１段階の脱水終了後、制御装置６０のタ
イマ回路６３からタイミングチャートに基づいた切換信
号が排水弁４２と切換弁４５に送られ、排水管４３をバ
イパス管路４４を介して再生強化回路５０に連通させる
（ステップＳ₄、Ｓ₅）。ほぼ同期的に再生強化回路５０
の各機器にも作動信号が送られる（ステップＳ₆）。再
生強化回路５０の制御にあたっては塩素イオンセンサ５
３ｆ及びフローセンサ５４ｆからの各検出信号が制御装
置６０に送られている（ステップＳ₇）。再生強化回路
５０の作動で槽本体１１内の原水の水位がＨ₁から、排
水管４３の突出先端よりもΔｈだけ低くなる水位Ｈ₃に
なるまで、原水を再生強化回路５０に流入させて強制循
環させる（ステップＳ₈）。このとき、アスピレータ５
１によって槽本体１１内の空気が排水管４３の上端から
吸引されて減圧される。同時に、水位Ｈ₂になったこと
を第２水位センサ４８による検出で信号が制御装置６０
に送られ、この検出信号に基づいて制御装置６０からは
ヒータ装置５７に通電信号が送られる（ステップ
Ｓ₉）。減圧下の槽本体１１内では、底部近くまで水位
Ｈ₃による少量の原水は加熱されて低温度で蒸発する。
発生した原水の水蒸気はカートリッジ２０内で脱水後の
待機をしている活性炭２３に供給され、活性炭２３に吸
着した有機物等を脱離させる（ステップＳ₁₀）。

【００３４】脱離した吸着物質は循環ポンプ５２の運転
でバイパス管路４２から回路内に導入され、回路を数回
循環することで有機物分解槽５３で完全に分解され（ス
テップＳ₁₁、Ｓ₁₂）、気液分離槽５４からドレン管５６
を通して排出される（ステップＳ₁₃）。

【００３５】活性炭２３のこうした再生終了後、排水弁
４１の切り換えによって、槽本体１１内の残留原水を外
部排出させ（ステップＳ₁₄）、再び排水管４３の閉塞に
よって導入管路２から槽本体１１に原水の導入が行わ
れ、通常使用に備える。

【００３６】一方、図７及び図８は、前述の第１、第２
実施例を基本とした本発明の第３、第４の実施例を示
す。図７の第３実施例にあっては、第２実施例で示され
たヒータ装置５７に代えて、給水管路４に設けられた給
水弁５に温水供給槽７０を接続した構造である。温水供
給槽７０には槽７１内の水を加熱するヒータ７２が備わ
り、給水弁５から給水管路４を通して温水をカートリッ
ジ２０内の活性炭２３に供給する。この第３実施例の場
合も、再生強化回路５０のアスピレータ５１による槽本
体１１内の減圧下で、温水との共働により活性炭２３を
再生するシステムである。

【００３７】図８の第４実施例では、図２の第２実施例
で示された原水導入管路２の開閉弁４０と給水管路４の
給水弁５とをバイパス管路８０で接続し、このバイパス
管路８０にはヒータ８１とこの場合は有機物分解槽８２
とを設けたシステムである。通常使用時のバイパス管路
８０の閉鎖は第２実施例と同様であり、活性炭再生時に
制御装置６０からの制御信号によって各弁の開閉制御が
行われる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の本発明
では、活性炭が吸着物質によってその吸着能力が低下し
た場合、或いは長期にわたって使用しない場合は、脱水
駆動部によってカートリッジを回転遠心力でもって活性
炭中に滞留している原水を脱水し、活性炭に藻、微生物
類や雑菌等の繁殖を防ぐことができる。

【００３９】請求項２〜５の発明では、請求項１の発明
において原水を脱水した活性炭の再生をさらに強化する
ため、槽本体内の減圧下で原水を加熱し、この原水をポ
ンプで循環させる間に、活性炭から脱離除去した吸着物
質をドレン排出管から外部排出でき、特にトリハロメタ
ン等の有機物の脱離に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例の浄水装置の断面図

【図２】第２実施例の浄水装置のシステム構成図

【図３】第２実施例における再生強化回路で用いられた
有機物分解槽の断面図

【図４】第２実施例における再生強化回路で用いられた
気液分離槽の断面図

【図５】第２実施例の浄水装置の制御ブロック図

【図６】第２実施例の浄水装置の動作のフローチャート

【図７】第３実施例の浄水装置のシステム構成図

【図８】第４実施例の浄水装置のシステム構成図

【符号の説明】

３…開閉弁、４…給水管、５…給水弁、６…排水管、７
…排水弁、１０…浄水槽、１１…槽本体、１２…原水導
入口、１３…原水排水口、２０…カートリッジ、２１…
ケース、２２…フィルタ多孔筒、２３…活性炭、３０…
脱水駆動部、３２…回転ロータ、４４…バイパス管路、
４５…切換弁、５０…再生強化回路、５１…アスピレー
タ（減圧手段）、５２…循環ポンプ、５３…有機物分解
槽、５４…気液分離槽、５６…ドレン管。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水の導入口、浄化処理された水を導出
   する導出口、及び原水の排水口が設けられた浄水槽と、 透水性のフィルター多孔筒内に充填された活性炭に原水
   を接触させ、浄化した水を導出口に導くことができるよ
   う浄水槽内に回転自在に担持されたカートリッジと、 カートリッジを回転させる脱水駆動部と、を備えたこと
   を特徴とする浄水装置。
2. 【請求項２】 導出口に通じる給水管と排水口に通じる
   排水管とを接続したバイパス管路を有し、バイパス管路
   から分岐して活性炭の再生強化回路が接続された請求項
   １記載の浄水装置。
3. 【請求項３】 再生強化回路が、排水管を通して浄水槽
   内を減圧する減圧手段と、減圧手段を経由して浄水槽か
   ら導入された原水を回路循環させるポンプと、有機物分
   解槽と、気液分離槽と、ドレン排出管とを有し、減圧下
   の浄水槽内で排水により少量とした原水を加熱するヒー
   タ装置を設けた請求項２記載の浄水装置。
4. 【請求項４】 排水管を浄水槽内に底部から口端を上に
   して垂直に突出させ、口端よりも浄水槽内の水位がΔｈ
   低くなるまで原水を排水した段階で、この原水をヒータ
   装置で加熱するとともに、排水管の口端から浄水槽内の
   空気を減圧手段で減圧する請求項３記載の浄水装置。
5. 【請求項５】 再生強化回路のヒータ装置に代えて、給
   水管に温水供給槽を接続して導出口から温水をカートリ
   ッジ内の活性炭に供給する請求項３記載の浄水装置。