JPH05192652A

JPH05192652A - 再生手段付き浄水器

Info

Publication number: JPH05192652A
Application number: JP952692A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Saihara; 康弘才原; Teruyuki Omochi; 輝行尾持; Atsuko Kishimoto; 篤子岸本; Yoshifumi Karizume; 慶文狩集
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1992-01-22
Publication date: 1993-08-03

Abstract

(57)【要約】【目的】十分な活性炭の再生が簡単に行える浄水器を
提供する。【構成】水の入口４と出口５を備えるとともに内部で
陽極１１が設けられた陽極室７と陰極１２が設けられた
陰極室８とが電解隔膜９を間にして隣接しており、前記
陽極室には活性炭が充填されていて、前記入口を通って
前記陽極室に導入された水が前記活性炭の充填部１５を
通る間に浄化されて前記出口より出るようになっている
とともに、前記活性炭を流動させる活性炭流動手段を備
えていて、この流動手段により前記活性炭を流動させな
がら前記陽極と陰極間の通電に伴う電解作用で活性炭の
再生が行えるようになっていることを特徴とする再生手
段付き浄水器１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、活性炭の浄化機能を
利用して水の浄化を行うとともに活性炭の再生する手段
を備えた再生手段付きの浄水器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、湖沼、貯水池などの富栄養化、汚
濁など水質環境の悪化が問題となっており、これを原水
とする上水道も悪化している。例えば、植物プランクト
ンにより生成されるカビ臭物質（ジオスミン、２−メチ
ルイソボルネオール）、発癌物質であるトリハロメタン
や農薬等が有害有機物質として非常に問題視されてい
る。

【０００３】このような有害有機物質を取り除き、おい
しい水を得るため、従来より活性炭を使用した浄水器が
用いられている。浄水器は蛇口に取り付け通水するだけ
で簡単に有害有機物質を除去することができる。しかし
ながら、従来の浄水器は寿命が短く、１〜２ケ月で活性
炭を交換しなければならないので不便であるし、ランニ
ングコストも高い。

【０００４】一方、吸着能の落ちた活性炭を再生し、活
性炭を有効利用する技術が知られており、これを適用す
ることが考えられる。最もよく行われているのが加熱再
生法である。８００〜１０００℃の温度で再生を行うの
が良いのであるが、コスト面や活性炭の消耗を伴うこと
から、低温熱処理法が提案されている（特開昭63-31514
6 号公報) 。しかしながら、浄水器の場合、低温熱処理
であっても加熱のための炉が必要であり、一々、浄水器
から活性炭を取り出し炉に入れて再生しなければなら
ず、手間がかかり過ぎて実用性は低い。

【０００５】活性炭中に一対の電極を挿入して通電に伴
う電解作用で活性炭を再生する方法も提案されている
（特開昭58-159888 号公報、特開昭55-34110号公報、特
開昭56-124488 号公報）。しかしながら、これらの方法
も、過酸化水素を添加したり、食塩などの電解質を添加
したり、適切な再生効果が期待し難かったりなどのため
浄水器に適した方法ではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記事情
に鑑み、十分な活性炭の再生が簡単に行える浄水器を提
供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明の再生手段付き浄水器では、水の入口と出
口を備えるとともに内部で陽極が設けられた陽極室と陰
極が設けられた陰極室とが電解隔膜を間にして隣接して
おり、前記陽極室には活性炭が充填されていて、前記入
口を通って前記陽極室に導入された水が前記活性炭の充
填部を通る間に浄化されて前記出口より出るようになっ
ているとともに、前記活性炭を流動させる活性炭流動手
段を備えていて、この流動手段により前記活性炭を流動
させながら前記陽極と陰極間の通電に伴う電解作用で活
性炭の再生が行えるようになっている。

【０００８】この発明の浄水器で使われる活性炭は従来
の浄水器で使用されているものと同じものが使える。た
だ、陽極室の容積の一部（４０〜８０％程度）を活性炭
が占めるだけで活性炭が再生の際に容易に流動できる余
地のあるようにしておく。陽極や陰極の材料としては、
特定の材料に限定されないが、水を電解して水素ガスや
酸素ガスを発生し難く、電解によって水へ溶出しない組
み合わせが好ましい。例えば、陽極としては、酸素過電
圧が大きいものがよく、Ｐｔ、炭素、ガラス状カーボ
ン、陰極としてはガラス状カーボン、ステンレス鋼、ニ
ッケル鋼が用いられる。

【０００９】また、電解隔膜の素材としては、特定の素
材に限定されないが、素焼きで作られた磁製隔膜、グラ
スフィルター、イオン交換樹脂膜などの固体電解質が挙
げられる。また、普通、この電解隔膜を間にして陽極と
陰極が対面するように配置する。そして、活性炭流動手
段としては、具体的には以下のようなものが例示され
る。ひとつは、活性炭流動手段が陽極室に両端が接続さ
れた水管とこの水管に介設されたポンプで構成されてお
り、このポンプで陽極室の水を水管の一端から出して他
端から陽極室に戻す経路で循環させることにより活性炭
を流動させる方式であり、もうひとくつは、活性炭流動
手段が陽極室に一端が接続された送気管と同送気管に空
気を送り込むエアーポンプで構成されており、このエア
ーポンプで送気管から陽極室の水中に気体を送り込んで
バブリングすることにより活性炭を流動させる方式であ
る。

【００１０】また、この発明の浄水器では陽極と陰極間
の通電のための電源手段を内蔵していることが好ましい
が、再生の時だげ駆動用電源が接続されるようであって
もよい。陽極と陰極間の通電条件は、特に限定されない
が、１００Ｖ以下の電圧、１０^-4〜１０³Ａ／ｍ²の範
囲の電流密度で行うことが好ましい。この発明の浄水器
の浄化対象となる水としては、上水道水の他、井戸水な
ども挙げられる。

【００１１】

【作用】この発明の浄水器は、通常の浄化運転において
は、入口から陽極室に導入された水が活性炭の充填部を
通る間に浄化されて出口より出てゆくだけである。陽極
と陰極間の通電は停止しておく。この発明の浄水器は、
活性炭の再生運転においては、陽極室および陰極室内に
は水が導入されており、陽極と陰極間の通電が実行され
る。通電に伴い陽極と陰極では下記の反応による酸素と
水素が発生する。

【００１２】陽極反応２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ陰極反応４Ｈ⁺＋４ｅ→２Ｈ₂Ｏしかし、電極表面では、上記反応以外に多くの素反応が
起こっており、色々な活性化学種が生成される。具体的
には、例えば、陽極表面ではＨ⁺、Ｏ₂、Ｏ₃、Ｈ₂Ｏ
₂、ＯＨラジカルなどが発生し、陰極表面ではＯＨ^-、
Ｈ₂、ＨＯ₂ ^-などが発生し、スーパーオキシドアニオ
ンが両極で発生する。これらの活性化学種は有害有機物
質に対する酸化分解能力が高い。そして、この発明の浄
水器では陽極と陰極が電解隔膜で隔てられて分離されて
おり、発生した化学活性種が比較的消滅し難くなってい
る。

【００１３】このように多量に発生する消滅し難い活性
化学種により活性炭に吸着された有害有機物は迅速に酸
化分解され残留塩素により変化した活性炭表面の化学的
構造が元に復し活性炭再生が速やかに進行する。食塩等
の化学物質の添加を必要とせず、通電だけで速やかに活
性炭を十分に再生させられるのである。この発明では、
活性炭が流動しているため再生が促進される。なぜな
ら、陽極から遠い位置にあった活性炭も流動している間
に陽極に近ずき活性化学種と容易に接触するようになる
からである。活性炭が静置したままで流動化しなければ
陽極から遠い位置にあった活性炭は化学活性種となかな
か接触することができず、再生が円滑に進行しないので
ある。活性炭を流動化させ再生する場合は、活性炭を静
置したまま再生する場合に比べ処理時間を１／３〜１／
２程度に短縮することも可能である。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。この発
明は下記の実施例に限らないことは言うまでもない。 −実施例１− 図１は実施例１の再生手段付き浄水器の要部構成をあら
わす。

【００１５】浄水器１は、再生運転時には電解槽となる
直方体状の容器（容量５００ｃｃ）２を備えている。こ
の容器２は水の入口４と出口５が設けられているととも
に、内部では陽極室７と陰極室８が平板状の素焼き製電
解隔膜９を間にして隣接している。陽極室７には陽極１
１が、陰極室８には陰極１２がそれぞれ設けられてい
る。陽極１１と陰極１２には通電のための直流電源２０
が接続されている。陽極１１と陰極１２の間に電解隔膜
９を通して電解電流を流せるようになっている。

【００１６】水の入口４と出口５は陽極室７に通じてい
る。陽極室７は、浄化運転時の水の通路になっており、
活性炭充填部１５が設けられている。１５０ｇの量の市
販の粒状活性炭が陽極室７の容積の約７０％を占拠して
いるのである。活性炭充填部１５の側面は陽極１１に接
触している。なお、普通、陰極室８にも水の入口（図示
省略）と出口（図示省略）があって活性炭再生の際に水
を陰極室８内に導入して電解が起こせるようになってい
る。

【００１７】実施例１の場合、陽極１１は多孔性のガラ
ス状カーボンであり、陽極室７内の水が通過でき、電解
隔膜９を通じて陰極室８に連通できるようになってい
る。一方、陰極１２はステンレス板が用いられており、
電解隔膜９に対して１〜３ｍｍの間隔で設置されてい
る。そして、浄水器１には、陽極室７の底に一端２１ａ
が接続され他端２１ｂが陽極室７の天井に接続された水
管（配管）２１が設けられているとともに、水管２１の
途中に（送液）ポンプ２２が設置されており、このポン
プ２２の作動により陽極室７の水が水管の一端２１ａか
ら出て他端２１ｂから陽極室７に戻るよう循環させられ
るようになっている。水の循環に伴い活性炭の流動が起
こることは前述の通りである。なお、２５，２６，２
７，２８，２９は電磁弁である。

【００１８】浄化運転時は、電磁弁２５，２６が開か
れ、電磁弁２７〜２９は閉じられ、水管１５からの水道
水は、入口４−陽極室７−活性炭充填部１５−出口５と
いう経路で流れ、活性炭充填部１５を通る間に残留塩素
の分解およびトリハロメタン、カビ臭、有機物等の吸着
がなされ浄化された上で出口５から出てゆく。勿論、浄
化運転時は、陽極１１と陰極１２間の通電は行わない。

【００１９】例えば、１０００リットル通水後、浄水器
として使用しない間に活性炭の再生を行う。再生運転時
は、電磁弁２５，２６，２９が閉じられ、電磁弁２７，
２８は開かれ、ポンプ２２の作動により、水が、陽極室
７−水管の一端２１ａ−水管２１−水管の他端２１ｂ−
陽極室７という経路で循環し、これに伴い活性炭の流動
が起こる。勿論、直流電源２０により陽極１１と陰極１
２間の通電が同時になされていることは言うまでもな
い。通電条件は、例えば、５０Ｖ、１００ｍＡである。
再生が終われば電磁弁２９を開いて再生処理水を排水し
てから、電磁弁２５，２６を開き、電磁弁２７〜２９を
閉じれば、再び、浄化運転にかかれる。

【００２０】−実施例２− 図２は実施例２の再生手段付き浄水器の要部構成をあら
わす。浄水器３１において、図１の浄水器１と同じ番号
を付けたものは、同一の部品をあらわしており、浄水器
３１は活性炭流動手段が以下の構成である他は、浄水器
１と同じ構成であるため、重複する部分の説明は省略す
る。

【００２１】すなわち、陽極室７に一端３２ａが接続さ
れた送気管３２が設けられており、エアーポンプ３３で
送気管３２から陽極室７の水中に空気を送り込んでバブ
リングする（エアーレーションする）ことにより活性炭
を流動させるのである。なお、４１，４２は電磁弁であ
る。浄化運転時は、電磁弁２５，２６を開き、電磁弁４
１，４２を閉じておく他は実施例１と全く同じである。

【００２２】再生運転時は、電磁弁２５，２６，４２が
閉じられ、電磁弁４１は開かれ、エアーポンプ３３の作
動により、送気管３２より空気が陽極室７の水中に吹き
込まれバブリング状態となる。これに伴い活性炭の流動
が起こるのである。勿論、直流電源２０により陽極１１
と陰極１２間の通電が同時になされていることは言うま
でもない。通電条件は、例えば、５０Ｖ、１００ｍＡと
する。再生が終われば電磁弁４２を開いて再生処理水を
排水してから、電磁弁２５，２６を開き、電磁弁４１，
４２を閉じれば、再び、浄化運転にかかれる。

【００２３】実施例１，２の浄水器１，３１で通電条件
（５０Ｖ，１００ｍＡ）はそのままで再生処理時間を変
えて再生した活性炭それぞれの再生度を以下のようにし
て評価した。再生した活性炭を取り出し、比表面積を測
定するとともに２メチルイソボルネオール１０００ｐｐ
ｔ含む水１００ｃｃに活性炭２ｇを入れ、１０分後の臭
気強度を測定した。比較のために、再生前の活性炭、活
性炭の流動化を伴わない（静置状態での）再生を行った
活性炭、および、新品の活性炭についても同様の評価を
行った。なお、臭気強度の測定は下記の６段階臭気強度
法に基づく官能評価によった。

【００２４】−６段階臭気強度表示− 強度：０・・・・感じない強度：１・・・・かすかに感じる強度：２・・・・やや強く感じる強度：３・・・・強く感じる強度：４・・・・非常に強く感じる強度：５・・・・極端につよく感じる −測定結果− 比表面積（ｍ²／ｇ）官能検査評価実施例１（循環再生処理１時間）１４５０１．０実施例１（循環再生処理２時間）１５２００．６実施例２（バブル再生処理１時間）１４００１．２実施例２（バブル再生処理２時間）１５１００．７比較例１（静置再生処理１時間）１３００１．８比較例２（未再生）１１００３．６比較例３（新品）１５５００．４上の測定結果から、この発明の浄水器では、活性炭の再
生に際し通電と同時に活性炭を流動化させるため、活性
炭が十分に再生されていることが分かる。

【００２５】

【発明の効果】この発明の浄水器は、活性炭の再生にあ
たり、通電と活性炭の流動化を併用しており、通電によ
って生じる再生作用の強い化学活性種に活性炭が流動化
により効率よく接触するため、活性炭は十分に再生さ
れ、しかも、食塩等の化学物質の添加や高温・高圧を必
要としないため、活性炭の再生は簡単であり、メンテナ
ンスも楽で非常に実用性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の再生手段付き浄水器の要部構成をあ
らわす説明図である。

【図２】実施例２の再生手段付き浄水器の要部構成をあ
らわす説明図である。

【符号の説明】

１浄水器４水の入口５水の出口７陽極室８陰極室９電解隔膜１１陽極１２陰極１５活性炭充填部２０定電流電源２１水管２２ポンプ３２送気管３３エアーポンプ

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【手続補正書】

【提出日】平成４年４月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】陽極反応２Ｈ_２Ｏ→４Ｈ^＋Ｏ_２＋４ｅ陰極反応４Ｈ^＋４ｅ→２Ｈ_２Ｏしかし、電極表面では、上記反応以外に多くの素反応が
起こっており、色々な活性化学種が生成される。具体的
には、例えば、陽極表面ではＨ^＋、Ｏ_２、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ
_２、ＯＨラジカルなどが発生し、陰極表面ではＯＨ⁻、
Ｈ_２、ＨＯ_２ ⁻などが発生する。これらの活性化学種は
有害有機物質に対する酸化分解能力が高い。そして、こ
の発明の浄水器では陽極と陰極が電解隔膜で隔てられて
分離されており、発生した化学活性種が比較的消滅し難
くなっている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者狩集慶文大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水の入口と出口を備えるとともに内部で
陽極が設けられた陽極室と陰極が設けられた陰極室とが
電解隔膜を間にして隣接しており、前記陽極室には活性
炭が充填されていて、前記入口を通って前記陽極室に導
入された水が前記活性炭の充填部を通る間に浄化されて
前記出口より出るようになっているとともに、前記活性
炭を流動させる活性炭流動手段を備えていて、この流動
手段により前記活性炭を流動させながら前記陽極と陰極
間の通電に伴う電解作用で活性炭の再生が行えるように
なっていることを特徴とする再生手段付き浄水器。
【請求項２】陽極と陰極が電解隔膜を間にして対面し
ている請求項１記載の再生手段付き浄水器。
【請求項３】活性炭流動手段が陽極室に両端が接続さ
れた水管とこの水管に介設されたポンプで構成されてお
り、このポンプで陽極室の水を水管の一端から出して他
端から陽極室に戻す経路で循環させることにより活性炭
を流動させる請求項１または２記載の再生手段付き浄水
器。
【請求項４】活性炭流動手段が陽極室に一端が接続さ
れた送気管と同送気管に空気を送り込むエアーポンプで
構成されており、このエアーポンプで送気管から陽極室
の水中に気体を送り込んでバブリングすることにより活
性炭を流動させる請求項１または２記載の再生手段付き
浄水器。