JPH059117Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は家庭用、業務用等の浄水器に好適に使
用される電気化学的殺菌装置に関する。

［従来の技術と考案が解決しようとする課題］ 近年、水道水中の塩素臭を除去するため、活性
炭を用いた種々の浄水器が利用されている。しか
しながら、この浄水器は、殺菌を目的として投与
された塩素を分解除去するため、逆に大腸菌等の
細菌が浄水器の活性炭に吸着され、殺菌されるこ
となく増殖し、飲料水中に流出してしまうという
問題がある。

上記の点に鑑み、活性炭の下流側に、大腸菌等
の細菌を濾過する中空糸膜を配置した浄水器や、
活性炭に殺菌用銀を添着した浄水器が提案されて
いる。しかしながら、前者の浄水器では、中空糸
膜で大腸菌等を濾過するので、大腸菌の総量は基
本的には減少せず、また後者の浄水器では、銀が
飲料水中に溶出する等の問題がある。

一方、粒状活性炭に電圧を印加することによ
り、吸着された大腸菌を電気化学的に殺菌する方
法が提案されている（T.Matsunaga.，et al.，
Appl.Microbiol.54，1330−1333（1988））。

第７図は、従来の電気化学的殺菌装置を示す概
略図であり、供給パイプ３１から供給される水道
水を処理する殺菌装置は、流入口３２ａ及び流出
口３２ｂを有するケース３２と、該ケース３２の
流出口３２ｂ側に充填された粒状活性炭層３３
と、該活性炭層３３とケース３２の上流側、すな
わち流入口３２ａ側とにそれぞれ配された一対の
電極３４ａ，３４ｂと、該電極３４ａ，３４ｂに
接続された電源３５とを有している。なお、活性
炭層３３は導電性を有するので電極として作用す
る。

この電気化学的殺菌装置によると、一対の電極
３４ａ，３４ｂに電圧を印加することにより、電
気化学的作用により活性炭層３３に吸着した大腸
菌等の細菌を殺菌し、浄化水を系外に流出するこ
とができる。しかしながら、活性炭層３３が粒状
活性炭で構成されているため、粒状活性炭の接触
割合が非常に小さく、活性炭層３３全体に電圧を
均一に印加することが困難である。特に、水相に
配設された電極３４ａと粒状活性炭とが接触し易
く、均一な電場を形成できず、殺菌効率が著しく
低下する。

本考案の目的は、電極を非接触状態に維持しつ
つ、均一な電場を形成でき、臭気成分等を効率よ
く吸着除去できると共に、細菌等の微生物を効率
よく殺菌できる電気化学的殺菌装置を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段および作用］ 本考案は、電圧が印加される少なくとも一対の
電極が、非接触状態で配設されている殺菌装置で
あつて、上記一対の電極のうち少なくとも一方の
電極が、活性炭素繊維を含み、抄紙構造を有する
通水性吸着材で形成されていると共に、一対の電
極間に、前記通水性吸着材を透過した処理液の流
路が形成されている電気化学的殺菌装置により、
上記課題を解決するものである。

上記構成の電気化学的殺菌装置によれば、一対
の電極のうち少なくとも一方の電極が、活性炭素
繊維を含み、抄紙構造を有する通水性吸着材で形
成されている。通水性吸着材は、抄紙構造を有す
るので、活性炭素繊維が互いに結束し、組織が緻
密で密度及び機械的強度が大きいという特色があ
る。また、前記通水性吸着材は、機械的強度が大
きいので、被処理液の供給により活性炭素繊維同
士の接触割合が変動したり、密度むらが生じるこ
とがない。そして、容器内に単に収容した粒状活
性炭と比較して、活性炭素繊維同士の接触割合が
著しく大きいため、電圧を均一に印加でき、電極
間に均一な電場を形成できる。また、活性炭素繊
維は吸着能が著しく大きく、しかも通水性吸着材
が緻密な組織を有するので、前記通水性吸着材を
通過し前記流路に至る通水過程で、被処理液中の
臭気成分や微生物を効率よく吸着できる。従つ
て、臭気成分等を吸着除去できると共に、非接触
状態で配設された一対の電極に電圧を印加するこ
とにより、吸着材に吸着した細菌を殺菌できる。
一対の電極に電圧を印加することにより、流路を
流れる過程でも被処理液中の微生物を殺菌するこ
とができるので、殺菌効果を高めることができ
る。

［実施例］ 以下に、添付図面に基づいて本考案をより詳細
に説明する。

第１図は本考案を示す概略断面斜視図である。
この装置は、内筒と外筒とを構成する一対の中空
円筒状電極１ａ，１ｂを有しており、一対の中空
円筒状電極１ａ，１ｂは同心円状に互いに離間し
て非接触状態に配設されている。そして、水道水
中の塩素等の臭気成分や細菌等を吸着するため、
この一対の電極１ａ，１ｂは活性炭素繊維を含む
抄紙構造の通水性成形吸着材で形成されている。

また上記一対の電極１ａ，１ｂは、炭素繊維製
や金属製リード線を介して直流又は交流電源２に
接続されている。なお、中空円筒状電極１ａ，１
ｂが活性炭素繊維を含む抄紙構造の成形吸着材で
形成されているので、リード線を埋め込み又は差
込むことにより、電極１ａ，１ｂと電源２とを容
易に接続できる。

また上記一対の電極１ａ，１ｂを電気的に絶縁
した状態に保持するため、電極１ａ，１ｂの一方
の端面開口部は、前記内筒を構成する中空円筒状
電極１ａの中空部と同等以下の大きさの開口部を
有する有孔シール部材３でシールされ、他方の端
面開口部は全面に亘りシール部材４で閉塞されて
いる。なお、上記有孔シール部材３及びシール部
材４は、シリコーンゴム等の電気絶縁性材料で形
成され、必要に応じて接着剤等を用いて前記中空
円筒状電極１ａ，１ｂの端面と固着できる。

上記の殺菌装置によれば、電極１ａ，１ｂが粒
状活性炭よりも比表面積が大きな活性炭素繊維を
含む抄紙構造の通水性成形吸着材で形成されてい
るので、活性炭素繊維の接触割合が大きく、導電
性を確保できる。また外筒を構成する電極１ｂの
外方から各電極１ａ，１ｂとその間の流路を通じ
て内筒を構成する電極１ａの中空部へ通過する過
程で、水道水等の処理水に含まれる塩素等の臭気
成分や大腸菌等の微生物を効率よく吸着できる。
さらには、上記各電極１ａ，１ｂが互いに非接触
状態で配設されているので、電気絶縁性を確保で
きる。従つて、電源２により各電極１ａ，１ｂに
電圧を印加することにより、電極１ａ，１ｂ間に
均一な電場を形成でき、吸着した微生物を効率的
に殺菌できる。また上記の殺菌装置によると、活
性炭素繊維による吸着だけでなく、電圧の印加に
よる静電吸引力により処理水中に含まれる重金属
イオン等も電極１ａ，１ｂに吸引でき、除去でき
る。

なお、第１図に示す殺菌装置による処理に際し
ては、吸引ポンプ等と接続されたパイプを有孔シ
ール部材３の開口部に装着し、水道水等を吸引し
て処理してもよいが、第２図及び第３図に示され
るような構造とするのが好ましい。第２図は本考
案の他の実施例を示す概略断面図、第３図は第２
図に示す装置を用いた処理工程を示すフロー図で
ある。

この例では、第１図に示す殺菌装置のうち有孔
シール部材３の開口部がケース５の流出口５ｂと
連通した状態でケース５に装着され、殺菌装置と
ケース５との間には流入空間６が形成されてい
る。

このような構造の殺菌装置では、上記ケース５
の流入口５ａを水道の蛇口等に装着することによ
り、水道水等を、電極１ｂの外方から、電極間の
流路を経て、電極１ａの中空部へ通過させ、ケー
ス５の流出口５ｂから流出させる過程で、臭気成
分を効率的に吸着除去できると共に、電源２によ
り各電極１ａ，１ｂに電圧を印加することによ
り、電極１ａ，１ｂに吸着した微生物を均一な電
場を形成した状態で効率的に殺菌できる。

また第２図に示す殺菌装置を第３図に示すよう
な処理ラインに設けることにより、業務用水等を
多量に効率よく処置できる。第３図に示す処理ラ
インでは、貯水槽７の水をポンプ８で殺菌装置の
うちケース５の流入口５ａへ供給している。供給
された水は、前記と同様に、電極１ｂ，１ａを通
過する過程で、臭気成分等が吸着除去され、電源
２により各電極１ａ，１ｂに電圧を印加すること
により、効率的に殺菌される。臭気成分等が除去
され、殺菌処理された水は、貯溜槽９に貯溜され
る。

なお、通水性吸着材で形成された上記一対の電
極は、例えば、通水性を有する材料、例えば、多
孔質フイルム、シート、布や金属製ストレーナ等
の通水性保持部材と、該通水性保持部材の間に収
容された活性炭素繊維とで構成されていてもよい
が、一体性を高めるため、活性炭素繊維が、熱溶
融性合成樹脂や、ひだを有する麻又はパルプと紙
力増強剤とで接合保持された抄紙構造の成形吸着
体で構成されているのが好ましい。

上記活性炭素繊維としては、特に制限されず、
炭素繊維を賦活処理した繊維状活性炭の種々の材
料が使用できる。炭素繊維としては、例えば、ポ
リアクリロニトリル、フエノール樹脂、セルロー
ス系樹脂等の高分子繊維、石油ピツチ系、石炭ピ
ツチ系等のピツチ系繊維等が例示される。活性炭
素繊維は少なくとも一種使用される。

活性炭素繊維の比表面積は、細孔半径８〜20Å
程度、通常500〜2500m²／ｇであるのが好ましい。
比表面積が500m²／ｇ未満であると吸着能が十分
でなく、2500m²／ｇを越えると一般に経済的でな
い。また活性炭素繊維としては、通常繊維径２〜
30μm程度、繊維長0.1〜10mm程度のものが使用で
きる。

熱溶融性合成樹脂としては、軟化点50〜200℃
程度の合成樹脂が好ましく、このような合成樹脂
としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリ
ル等が使用できる。これらの熱可塑性樹脂のう
ち、特にポリアクリロニトリルが好ましい。熱溶
融性合成樹脂の形態は、粉末状、粒状等であつて
もよいが、活性炭素繊維の細孔が閉塞されるのを
抑制するため、繊維状であるのが好ましい。熱溶
融性合成樹脂繊維は繊維径５〜100μm程度、繊維
長0.5〜10mm程度のものが使用できる。なお、熱
溶融性合成樹脂繊維は、成形吸着体の製造時に熱
融着や変質しない繊維の表面を上記合成樹脂で被
覆した複合繊維であつてもよい。

活性炭素繊維と熱溶融性合成樹脂との割合は、
通常、活性炭素繊維／熱溶融性合成樹脂＝100/5
〜40重量部、好ましくは100/10〜40重量部程度で
ある。熱溶融性合成樹脂の割合が５重量部未満で
あると成形吸着材の強度が低下し、40重量部を越
えると活性炭素繊維の細孔が塞がれ、吸着能が低
下する。

また上記熱溶融性合成樹脂に代えて、ひだを有
する麻又はパルプと紙力増強剤とを用いてもよ
い。なお、上記材料を用いる場合、活性炭素繊維
は成形吸着材全重量の50〜95％、表面にひだを有
するように処理した麻又はパルプのうち少なくと
も一方のチツプは２〜６重量％、紙力増強剤は前
記麻又はパルプに対して１〜３重量％の割合で用
いてもよい。

なお、活性炭素繊維と熱溶融性合成樹脂とで形
成された成形吸着体の強度を高めるため、補強材
としての非熱溶融性繊維を含有するのが好まし
い。

非熱溶融性繊維としては、成形吸着体の製造時
の温度で溶融又は変質しない繊維であれば特に制
限されないが、例えば、パルプ；木綿、麻等の天
然繊維；芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエス
テル繊維、高融点のポリエチレン繊維、高融点の
ポリプロピレン繊維等の合成繊維、高融点のポリ
アクリロニトリル繊維；レーヨン等の半合成繊
維；ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、金属
繊維等の無機繊維が例示される。繊維は一種また
は二種以上使用できる。このような非熱溶融性繊
維としては、繊維径２〜10μm、繊維長0.5〜10mm
程度のものが使用できる。

活性炭素繊維と非熱溶融性繊維との好ましい割
合は、通常活性炭素繊維／非熱溶融性繊維＝100/
５〜80重量部程度である。非熱溶融性繊維の割合
が上記範囲未満であると補強性が低下し、上記範
囲を越えると活性炭素繊維の含有量が相対的に減
少し、吸着能が低下する。

なお、成形吸着体は、吸着能及び強度に悪影響
を及ぼさない範囲で、分散剤、安定剤、粘度調整
剤、充填剤等の添加剤を含有していてもよい。

成形吸着体は、活性炭素繊維と熱溶融性合成樹
脂等とを含有する水性スラリーを調製し、吸引成
形型を用いて吸引成形することにより製造でき
る。

なお、スラリーの調製に際しては、叩解するの
が好ましい。また吸引成形による歩留りを高める
ため、凝集作用を有する界面活性剤、特に高分子
凝集剤や歩留り向上剤を添加してもよい。スラリ
ー中の固形分濃度は、通常0.1〜２重量％程度で
ある。

成形吸着材が中空筒状である場合、吸引成形
は、多数の孔が周面に形成された中空筒状の吸引
成形型に吸引ポンプを接続し、吸引成形型の内部
より吸引し、スラリー中の活性炭素繊維等を吸引
成形型の表面に堆積させることにより行なうこと
ができる。また吸引成形後の湿潤状態の成形吸着
材を加熱乾燥し、活性炭素繊維と熱溶融性合成樹
脂等とを接合させることにより、中空筒状成形吸
着材が得られる。加熱乾燥は100〜200℃程度の温
度で行なうことができる。

吸引成形によると、吸引成形型の形状を変える
ことにより、種々の形状の成形吸着材を得ること
ができる。また吸引成形に際して、吸引力や吸引
時間等を調整することにより、成形吸着材の密
度、厚みや通水性を容易に制御できる。さらに
は、吸引成形するので、成形吸着材は均一性に優
れる。

なお、上記抄紙構造の成形吸着材で形成された
電極の厚みは、通常0.5〜50mm、好ましくは１〜
25mm程度である。厚みが0.5mm未満では機械的強
度が低下し、50mmを越えると一般に経済的でな
い。

また上記一対の電極のうち少なくとも一方の電
極が、活性炭素繊維を含む抄紙構造の通水性吸着
材で形成されていればよい。例えば、第４図に示
されるように、内筒として非通水性の中実円筒状
電極１１ａを用い、外筒として前記と同様の活性
炭素繊維を含む通水性成形吸着材で形成された中
空筒状電極１１ｂを用い、非接触状態で、各電極
１１ａ，１１ｂを同心円状に配設してもよい。こ
の例では、中実円筒状電極１１ａの外周面と中空
筒状電極１１ｂの内周面との間が処理水の流路と
なるように、一方の開口端部を有孔シール部材１
３で閉塞し、他方の開口端部を全面に亘りシール
部材１４で閉塞している。なお、上記中実円筒状
電極１１ａは、前記活性炭素繊維を含む抄紙構造
の形成吸着材に限らず、導電性材料、例えば、黒
鉛、金属等で形成できる。

第４図に示されるような殺菌装置を用いると、
水道水等に含まれる臭気成分や微生物等を中空筒
状電極１１ｂを通過する過程で吸着できると共
に、電極１１ａ，１１ｂに電圧を印加することに
より、吸着した微生物を殺菌することができる。

なお、殺菌装置は、複数対の中空筒状電極が同
心円状に配設されていてもよい。この場合、複数
対の電極で、多量の臭気成分や微生物等を吸着除
去できると共に、多量の微生物を殺菌できる。ま
た前記電極は、円筒状に限らず、断面中空多角形
状や平板状等であつてもよい。例えば、第５図に
示すように、活性炭素繊維を含む抄紙構造の通水
性形成吸着材で形成された複数の電極２１ａ，２
１ｂ，２１ｃ，２１ｄが、電源２２に接続されて
いるとともに、流入口２５ａ及び流出口２５ｂを
有するケース２５内に非接触状態で装着されてい
てもよい。

なお、図５に示される装置は、複数対の電極に
限らず、少なくとも一対の電極を備えていればよ
い。この場合にも、前記と同様の効果が生じる。

電極間の距離及び印加電圧は、所望する殺菌性
及び処理速度等に応じて設定できるが、通常、電
極間の距離１〜20mm、好ましくは５〜15mm程度で
あり、印加電圧は0.5〜10V程度で十分である。

なお、電源の正極、負極と各電極との接続状態
は特に限定されず、図示とは逆の状態に接続され
ていてもよい。

［考案の効果］ 以上のように、本考案の電気化学的殺菌装置に
よれば、電圧が印加される少なくとも一対の電極
が、互いに非接触状態で配設されているので、均
一な電場を形成できる。また上記一対の電極のう
ち少なくとも一方の電極が、活性炭素繊維を含
み、抄紙構造を有する通水性吸着材で形成されて
いるので、通水性吸着材を通過する過程で水道水
等に含まれる塩素等の臭気成分や微生物等を吸着
できる。従つて、臭気成分等を吸着除去できると
共に、電極に電圧を印加することにより、効率よ
く殺菌できる。また、電極間の流路を流れる過程
でも被処理液中の微生物を殺菌することができる
ので、殺菌効果を高めることができる。

［実験例］ 以下に、実験例に基づいて本考案をより詳細に
説明する。

ピツチ系繊維状活性炭（(株)アドール製、商品名
Ａ−15、比表面積1500m²／ｇ）70重量％、ピツチ
系汎用炭素繊維（(株)ドナツク製）25重量％、及び
熱溶融性合成樹脂繊維としてのアクリロニトリル
繊維５重量％の割合からなる固形分１重量％の均
一な水性スラリーを調製した。なお、水性スラリ
ーの調製に際しては、それぞれの繊維長が0.1〜
５mmとなるまで叩解した。

次いで、周面に多数の吸引用小孔を設けた円筒
状成形型を用い、成形型の内部から吸引しなが
ら、成形型の周面に水性スラリーを付着堆積させ
た後、形成された湿潤状態の中空円筒体を成形型
から取外し、140℃で２時間加熱乾燥した。得ら
れた抄紙構造の成形吸着体は、内径28mm、外径38
mm、長さ10mmであつた。

また上記と同様にして、内径10mm、外径20mm、
長さ10mmの抄紙構造の成形吸着体を得た。

得られた径大の成形吸着体に径小の成形吸着体
を同心円状に収容し、第１図に示すように、一方
の開口端部にシリコーンゴム製の有孔シール材を
エポキシ系接着剤で接着し、他方の開口端部にシ
ール材を上記と同様にして接着し、閉塞した。

次いで、上記径大の成形吸着体と径小の成形吸
着体とにカーボンクロスからなるリード線（東邦
レーヨン(株)製、高弾性ベストフアイトHM−40）
を差込み、0.8Vの直流電源に接続した。

また第２図に示されるように、上記殺菌装置
を、流入口及び流出口を有するケース内に装着
し、第３図に示されるようなフローを構成した。

そして、大腸菌濃度60cells／mlの試料水をポ
ンプにより流速１ml／分の速度で殺菌装置に供給
した。

なお、殺菌効果は、所定時間毎に、所定量の流
出水を採取し、温度50℃に保温した寒天培地上に
滴下し、平板状に固化させた後、温度37℃のイン
キユベータで３日間培養した後、コロニー数から
生菌数及び殺菌効率を求めることにより評価し
た。

比較例 上記殺菌装置に電圧を印加することなく、実験
例と同様にして、試料水を処理し、殺菌効果を評
価した。

結果を第６図に示す。第６図から明らかなよう
に、比較例では試料水を50時間供給した後、流出
水中の大腸菌量が55200CFU／mlに著しく増殖し
ていた。これに対して、実験例では、50時間経過
後でも比較例の６％程度に相当する3408CFU／
mlであり、大腸菌数が著しく減少することが判明
した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を示す概略断面斜視図、第２図
は本考案の他の実施例を示す概略断面図、第３図
は第２図に示す装置を用いた処理工程を示すフロ
ー図、第４図は本考案のさらに他の実施例を示す
概略断面斜視図、第５図は本考案の他の実施例を
示す概略断面図、第６図は実験例及び比較例にお
ける結果を示すグラフ、第７図は従来の電気化学
的殺菌装置を示す概略図である。 １ａ，１ｂ，１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１
ｂ，２１ｃ，２１ｄ……電極。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電圧が印加される少なくとも一対の電極が、非
   接触状態で配設されている殺菌装置であつて、上
   記一対の電極のうち少なくとも一方の電極が、活
   性炭素繊維を含み、抄紙構造を有する通水性吸着
   材で形成されていると共に、一対の電極間に、前
   記通水性吸着材を透過した処理液の流路が形成さ
   れていることを特徴とする電気化学的殺菌装置。