JPH0724445A

JPH0724445A - 浄水殺菌装置

Info

Publication number: JPH0724445A
Application number: JP16901993A
Authority: JP
Inventors: Motoharu Sato; 元春佐藤; Isao Kato; 功加藤; Kazushige Watanabe; 一重渡辺; Takaaki Suga; 隆明須賀
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1993-07-08
Filing date: 1993-07-08
Publication date: 1995-01-27
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JP2604964B2

Abstract

(57)【要約】【目的】吸着剤の再生を効率良く行える浄水殺菌装置
を提供すること。【構成】原水導入用の給水管１２及び浄水導出用の浄
水管２５を有する水槽１０と、水槽１０内に配置された
導電性の吸着部２０と、吸着部に電圧を印加するための
電極２８，２９と、水槽１０内の水を排出するための排
水管１４とを備えた浄水殺菌装置に、水槽１０内に外気
を導入するための分岐管２５Ｂと、排出力を水槽１０内
に作用させる吸気器１６とを設けてあるので、吸着部２
０を再生する際に吸気器１６を作動させれば、該吸気器
１６による排出力で分岐管２５Ｂを通じて水槽１０内に
外気を導入しつつ、吸着部２０から脱離した物質を水或
いは空気と共に排水管１４を通じて強制的に排出でき
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
水を浄化殺菌して一般家庭用及び業務用の飲料水として
供給する浄水殺菌装置に関し、更に詳しくは、低下した
吸着剤の吸着能力を自動制御で再生できるようにした再
生機能付きの浄水殺菌装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種浄水殺菌装置において原水の殺菌
に関する最近の技術動向としては、中空糸膜モジュール
（市販製品）を用いて細菌等の微生物を濾過し、除菌す
る装置が知られている。

【０００３】一般に、水処理装置としての浄水装置の場
合、水道水や地下水等の原水に含まれる次亜塩素酸（Ｃ
ｌＯ^-）などの残留塩素成分や、かび臭、トリハロメタ
ンなどの有機塩素系化合物、或いは一般雑菌や色素は、
吸着剤や殺菌装置を通過させて除去される。経時使用に
よって、活性炭及びその収納槽壁面にはこうして吸着さ
れた吸着物質によって、藻類、細菌や微生物が繁殖する
ため、フィルタの負荷が増したり、装置寿命を低下させ
たりする。吸着剤は吸着物質によってその機能が低下す
るため、吸着物質を脱離して吸着剤の再生を図り、また
種々の殺菌手段を装置に組み込むことで、浄水効率の向
上、装置のメンテナンスや保全に対応している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、先の中空糸
膜モジュールによる殺菌装置の場合、長期使用によって
原水中の不純物で中空糸膜モジュールに目詰まりが生じ
易く、総じて処理能力が低い。電解による殺菌装置では
電力消費等の経済性の面で問題がある。また、塩素を使
用した殺菌装置の場合、安全性を配慮して好適な塩素濃
度にコントロールするための制御や管理が困難である。
このように、従来から知られてきた殺菌方法ではそれぞ
れに解決すべき問題を残している。

【０００５】本発明者らは、かかる数々の問題解決に取
り組み、過去さまざまな提案を行ってきた。それによる
と、安全性の確保はとりもなおさず、電解効率を向上さ
せ、なおかつ経済的にも有利な装置の実現をみてきた
が、吸着剤である活性炭の耐久性向上という問題の十分
な解消には至っていない。特に、トリハロメタン等の有
機塩素化合物の吸着に対する活性炭の寿命は、残留塩素
の吸着能力の１／１０〜１／２０以下というように、極
端な短寿命である。

【０００６】したがって、本発明の目的は、吸着剤の再
生を有効に行って特定吸着物質に対する吸着寿命を高
め、同時に有効な再生によって飲料水としての安全性を
確保したうえで原水の処理能力も高められる浄水殺菌装
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、本発明による浄水殺菌装置は、原水を給水管によっ
て水槽に導入口から導入し、原水を導電性活性炭による
吸着部に接触させて浄化殺菌して、その浄水を水槽の出
口側に設けた浄水管から取り出して使用に供するもの
で、電圧の印加で吸着部を加熱する電極を有し、給水管
に設けた給水弁と水槽導入口との間の管路から分岐した
排水管を有し、排水管には排水弁を設けて、吸着能力が
低下した吸着部を再生する際、給水弁を閉じかつ排水弁
を開けて水槽内全域に貯留した原水を排水管から排水
し、電圧印加による加熱で吸着部に付着した吸着成分を
脱離して再生する浄水殺菌装置において、浄水管に分岐
させて分岐管を設け、分岐部から下流側の浄水管に管内
の負圧化で閉じる水逆止弁を設けると共に、分岐管には
浄水管内の負圧化で開いて外気を水槽内に導入する外気
導入弁を設けて、排水管には排水弁の入口側に吸気器を
接続し、吸気器をバイパス管で給水弁の入口側に接続し
て連通させ、吸着部から吸着成分を脱離させた後、給水
弁を閉じて原水を給水管からバイパス管を経由して吸気
器に通して排水し、このときの水流で水槽内及び浄水管
内を負圧化して空気の流れを形成し、脱離ガス等を排水
管から大気放出する構成となっている。

【０００８】

【作用】導入された原水は吸着部の活性炭に浸透して接
触する。吸着部への接触によって原水中の溶存物質、例
えば微量有機塩素化合物、微量有機化合物やかび臭等が
吸着除去される。浄化処理された浄水は浄水管を経て飲
料水などに使用される。

【０００９】再生開始の指令信号が出されると、排水工
程が開始され、これに同期して電極間に電圧が印加され
る。この再生時の第１工程として、排水工程では給水弁
が閉じられ、水槽内への原水導入を停止させる。排水弁
は開かれ、排水管から水槽内全域に貯留されている原水
全部を排出投棄する。

【００１０】排水中、水槽内の原水は吸気器を通過し、
この通過の折りに排水流圧を発生させて水槽内を吸引し
て減圧する。吸気器の吸引による減圧で水槽内を負圧化
し、浄水管の管内もまた負圧になる。浄水管では水逆止
弁が上流側の負圧によって閉じ、浄水が水槽内に逆流す
るのを止める。また、分岐管側では外気導入弁が負圧に
よって開き、外気を水槽内に通す。この空気の流れで吸
気器による吸引効果が高められ、水槽内の排水が能率的
に行われる。

【００１１】脱離工程では、電極間への電圧印加で、吸
着部の活性炭が電気抵抗体として加熱され、温度上昇し
てジュール熱を発生する。このジュール熱によって活性
炭に吸着した物質が脱離する。

【００１２】脱離工程の終了で、電圧がオフされると、
排水弁が開いて排水管を開放する。脱離工程で吸着部の
活性炭が加熱されたことにより、脱離した吸着成分や発
生ガスを水槽内から外部排出の必要があり、これを「排
気工程」とする。

【００１３】排気工程では、原水供給源から原水はバイ
パス管を通って吸気器を通過する。原水が吸気器を通過
するとここには吸引作用が生じる。これによって水槽は
内部全般にわたって負圧化され、浄水管には負圧による
空気流が生じる。負圧を受けて浄水管側の水逆止弁は閉
じ、外気導入弁が開くことによって、外部空気が水槽に
導入され、吸気器の吸引動作による空気流で水槽内に脱
離滞留した吸着成分や発生ガスを排気管から外部に排気
する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明による浄水殺菌装置の実施例を
図１〜図７の図面に基づいて説明する。

【００１５】図１は、実施例の浄水殺菌装置の断面図で
ある。装置は水槽１０を有し、例えば原水供給源から水
道水等が給水管１２により槽下部に設けられた導入口１
１から導入される。給水管１２には原水の導入を制限す
る電磁切換弁による給水弁１３が設けられている。ま
た、給水管１２の途中から給水弁１３の出口側で分岐し
て排水管１４が設けられ、この排水管１４にも同じく電
磁切換弁による排水弁１７が設けられている。従って、
弁の開閉制御によって管路を給水管１２または排水管１
４に切り換え、必要時には排水管１４から水槽１０内に
貯留した原水を排水投棄することができる。排水時は当
然のことながら給水弁１３は閉じられ、原水の供給を停
止するようになっている。

【００１６】詳しくは、給水弁１３の出口側で水槽導入
口１１との間の管路から排水管１４が分岐し、排水管１
４には上流側から順に逆止弁１５、吸気器１６、そして
排水弁１７が設けられている。吸気器１６とは、アスピ
レータとも呼ばれてその管路を流れる流体の水流で負圧
を発生させ、これを利用して空気や気体を吸引する器具
である。

【００１７】また、給水管１２の給水弁１３の入口側で
は、バイパス管１８を分岐して設けてあり、このバイパ
ス管１８を介してさきほどの吸気器１６に接続して連通
させている。したがって、供給源からの原水は給水弁１
３が開いているときも、閉じているときもバイパス管１
８から吸気器１６に導入されることになる。しかし、排
水弁１７が閉じられているときは、バイパス管１８から
吸気器１６への原水の流れは停滞していることになる。

【００１８】一方、水槽１０内においては、導電性と定
形性を備えた吸着剤として繊維状の活性炭を円筒形に成
形した吸着部２０が配置されている。円筒形の吸着部２
０と水槽１０との間は、吸着部２０を取り囲む環状の通
路２１となっていて、この外環通路２１にはリング形状
のプレフィルタ２２を通して前述の原水導入口１１が連
通している。そのため導入口１１から導入された原水は
外環通路２１に一度回り込み、吸着部２０に浸透して接
触するようになっている。

【００１９】円筒形の吸着部２０の中心貫通孔にはやは
り円筒形に成形された注出管２３が挿通しており、この
注出管２３の一部は材質を例えばステンレス鋼等による
導電管部２３Ａとしてあって、ここには吸着部２０を通
過した浄水が導入する多数の通水孔２４が設けられてい
る。導電管部２３Ａの上には絶縁体の樹脂管部２３Ｂを
接合した異種材接合管となっている。導電管部２３Ａの
下部は絶縁材により閉塞してある。尚、注出管２３の全
てが樹脂材料から成るものであってもよい。

【００２０】絶縁部の樹脂管部２３Ｂからは、飲料水な
どとして使用する際に浄水が通る浄水管２５が延びてい
て、この浄水管２５の末端には使用者が開閉操作する注
水コック（図示せず）が設けてある。

【００２１】図３で拡大図示したように、浄水管２５は
途中でこの本管２５Ａから分岐管２５Ｂが分岐してお
り、本管２５Ａ側には一度水槽１０から出た浄水の逆流
を防止する水逆止弁２６が設けられ、分岐管２５Ｂ側に
は外気を水槽１０内に導入する外気導入弁２７が設けら
れている。これら水逆止弁２６と外気導入弁２７はダイ
アフラム形状の弁に成形されたもので、浄水管２５の管
内に働く負圧で、一方の水逆止弁２６は閉じ、他方の外
気導入弁２７は開くようになっている。

【００２２】また、吸着部２０の軸線方向の上下端面に
は、陰陽一対からなるドーナツ状円板形の第１、第２電
極２８、２９が接合されている。例えば陽極とした上部
の第１電極２８からは端子棒２８ａが、陰極とした下部
の第２電極２９からは端子棒２９ａがそれぞれ水槽１０
の外部に導出し、電源回路３０に接続されている。

【００２３】電源回路３０は、交流または直流のいずれ
でも可能であるが、実施例では直流電源３１を備えた回
路としてある。即ち、第１、第２電極２８、２９間に所
要の電圧が印加されると、吸着部２０の活性炭が電気抵
抗体として加熱され、温度上昇してジュール熱を発生す
る。このジュール熱によって活性炭に吸着した物質を脱
離させるようになっている。

【００２４】電源回路３０は、直流電源３１、回路の固
定抵抗Ｒ₁が備わり、導電性活性炭による吸着部２０は
電気抵抗体であるから、この吸着部２０による活性炭電
気抵抗Ｒ₂の値を常時検出が可能である。検出した活性
炭電気抵抗Ｒ₂は制御装置４０に送出されるようになっ
ている。但し、活性炭電気抵抗Ｒ₂に代えて、電源回路
３０に直列に設けた回路の固定抵抗Ｒ₁を検出してもよ
い。

【００２５】本発明の装置は、図４のブロック図に示す
マイクロコンピュータ等による制御装置４０を備えてい
て、装置を構成する各機器を自動制御することができ
る。制御装置４０には、中央演算装置（ＣＰＵ）４１、
制御プログラムを記憶しているメモリ４２、制御対象の
外部機器に入出力するＩ／Ｏポート４３等が含まれてい
る。また、制御装置４０に連動するタイマー回路４７が
設けられ、一連の制御の各工程において工程ごとのタイ
ムアップ信号を制御装置４０に送出するようになってい
る。その他、制御装置４０に向けて送出される検出信号
としては、前述の活性炭電気抵抗Ｒ₂と、図１に示すよ
うに、吸着部２０の加熱温度を検出するサーミスタ４８
からの信号がある。

【００２６】制御装置４０からは、タイマー回路４７の
タイムアップ信号に基づいた制御信号を給水弁１３、排
水弁１７、そして電源回路３０等の機器に動作信号とし
て送出するようになっている。

【００２７】なお、上下の第１、第２電極２８、２９の
各内側面には、それぞれ適当数のダボ状の突起２８ｂ、
２９ｂが設けてあり、これらを吸着部２０の上下端面か
ら突き入れることにより、第１、第２電極２８、２９の
吸着部２０に対する接触と通電性を高め、また組立の位
置決めを確実にしている。

【００２８】次に、以上の構成による実施例装置の動作
を、図５のフローチャート、図６以下の性能グラフを参
照して説明する。

【００２９】装置の作動は、大きく分けて通常時（１）
及び再生時（２）の各工程を一定のインターバルで繰り
返して制御される。即ち、通常時（１）とは、装置から
飲料水などの使用目的で浄水を注出中の原水通水時、ま
た使用を止めているときの原水の流れの停水を繰り返す
通常の使用工程をいっている。これに対して、再生時
（２）とは、通常時（１）を終了した段階で原水の供給
を止め、水槽１０内から原水を排水投棄したうえで吸着
部２０に吸着した吸着物質や細菌等を脱離し、吸着部２
０を再生する工程である。

【００３０】図５のフローチャートにおいて、まず通常
時（１）は、装置の起動により、制御装置４０からの制
御信号で排水弁１７がオフ動作して閉じ、給水弁１３は
オン動作により開いて原水である水道水が給水管１２か
ら水槽１０内に導入される。原水は導入口１１からプレ
フィルタ２２を通ってここでろ過され、水槽１０内の外
環通路２１に一度入り、水槽１０内にほぼ満杯になるま
で導入される（ステップＳ₁）。

【００３１】導入された原水は吸着部２０の活性炭に浸
透して接触する。吸着部２０への接触によって原水中の
溶存物質、例えば微量有機塩素化合物、微量有機化合物
やかび臭等が吸着除去される。浄化処理された浄水は中
心の注出管２３に多数の通水孔２４を通して入る。浄水
は注出管２３から浄水管２５を経て、飲料水などに使用
される。使用者は浄水管２５の末端の注水コックを開い
て飲料水などに使用する。

【００３２】ここで、注出使用の際は水槽１０内で原水
の流れが生じているが、給水栓を閉じた不使用時とか、
長期短期の留守中は当然原水の流れは停滞している。こ
のように装置は通水と停水とを反復し、この間は吸着機
能を働かせる日常の使用期間とされる。この吸着による
使用期間を所定の期間として設定する。つまり、これは
過去のデータや経験値から通水時間かまたは通水量の単
位でもって設定される。実施例では、所定の使用期間を
通水時間Ｔ₁で設定し、この通水時間Ｔ₁は予め制御装置
４０のメモリ４２に記憶されている。

【００３３】タイマー回路４７では、吸着による使用期
間中の通水時間ｔ₁を計数し（ステップＳ₂）、タイムア
ップするとその信号がタイマー回路４７から制御装置４
０に入力される。ＣＰＵ４１内の比較部４４ではそのタ
イムアップ信号とメモリ４２に記憶された設定の通水時
間Ｔ₁と比較し、一致しておればこれを再生時（２）の
開始とみなして、再生を開始すべく指令信号をＩ／Ｏポ
ート４３から制御対象の給水弁１３と排水弁１７等の機
器に向けて送出する。

【００３４】再生開始の指令信号が出されると、排水工
程が開始され、これに同期して第１電極２８及び第２電
極２９間に電圧が印加される（ステップＳ₅）。

【００３５】再生時（２）の第１工程として、「排水工
程」では、制御装置４０からの動作信号によって給水弁
１３が閉じられ（ステップＳ₃）、水槽１０内への原水
導入を停止させる。これに同期して排水弁１７は開かれ
（ステップＳ₄）、排水管１４から水槽１０内全域に貯
留されている原水全部を排出投棄する。この排水工程の
際、吸気器１６を流れる原水はバイパス管１８を通って
給水弁１３の入口側に逆流しようとするが、原水供給源
側の水圧で押し戻されるので支障はない。また、通水時
間が設定時間を越えたときは（図５におけるステップＳ
₂）、警報表示なとでその旨を警告すると同時に給水弁
１３を閉じ、再生工程へ移行する（ステップＳ₃）。
尚、この場合、警報の有無に拘らず、つまり設定時間に
達する前に、手動にて再生工程への切換えを行えるよう
にしておくことで、原水の汚れた状態に応じた効率的な
再生が行えるようにしてもよい。

【００３６】排水中、水槽１０内の原水は吸気器１６を
通過し、この通過の折りに排水流圧を発生させて水槽１
０内を吸引して減圧する。排水を吸気器１６を通す意味
は、排水流圧による吸引負圧で水槽１０内に貯留されて
いる原水、吸着部２０に付着している原水を効率的に引
っ張って排出させるためである。

【００３７】吸気器１６の吸引による減圧で水槽１０内
を負圧化し、注出管２３を介して浄水管２５の管内もま
た負圧になる。浄水管２５では本管２５Ａ側の水逆止弁
２６が上流側の負圧によって閉じ、本管２５Ａ側の浄水
が水槽１０内に逆流するのを止める。また、分岐管２５
Ｂ側では外気導入弁２７が負圧によって開き、外気を水
槽１０内に通す。この空気の流れで吸気器１６による吸
引効果が高められ、水槽１０内の排水が能率的に行われ
る。

【００３８】また、排水工程では排水開始と同時に、第
１、第２電極２８、２９間に所定電圧が印加される。図
６は、電源回路３０における吸着部２０の活性炭電気抵
抗Ｒ₂の変化による検出電圧と時間との相関を示す特性
を示している。

【００３９】図７に示すように、排水の進行と共に活性
炭電気抵抗Ｒ₂は変化し、これを検出して吸着部２０の
時間経過に伴う電圧変化を求めることができる。単位時
間における電圧変化率をδ₁に設定し、この電圧変化率
δ₁が予め設定した電圧変化率δａに達した段階で、こ
れを排水工程の終了とする。つまり、排水工程における
設定電圧変化率δａを制御装置４０のメモリ４２に記憶
させておく。排水の進行にしたがって、電圧変化率δ₁
はＣＰＵ４１の演算部４５で刻々と求めることができ
る。検出された電圧変化率δ₁が設定電圧変化率δａに
達したとき、この信号は制御部４６、Ｉ／Ｏポート４３
から電源回路３０に送出され、排水弁１７をオフにして
排水管１４を閉塞し（ステップＳ₇）、第１電源２８及
び第２電源２９間の印加電圧を調整して「脱離工程」に
移行する（ステップＳ₈）。

【００４０】脱離工程では、第１、第２電極２８、２９
間への電圧印加で、吸着部２０の活性炭が電気抵抗体と
して加熱され、温度上昇してジュール熱を発生する。こ
のジュール熱によって活性炭に吸着した物質が脱離する
（ステップＳ₉）。脱離工程においても、先の排水工程
と同様に、続けて活性炭電気抵抗Ｒ₂を検出することに
より、吸着部２０の電圧変化が求められる。単位時間に
おける電圧変化率をδ₂に設定し、この電圧変化率δ₂が
予め設定した電圧変化率δｂに達した段階で、これを脱
離工程の終了とする。つまり、脱離工程における設定電
圧変化率δｂも制御装置４０のメモリ４２に記憶させて
おくことができる。電圧印加により吸着部２０では脱離
が進み、図７に示すように、活性炭抵抗Ｒ₂の検出によ
り吸着部２０の電圧変化率δ₂をＣＰＵ４１の演算部４
５で刻々と求めることができる。検出された電圧変化率
δ₂が設定電圧変化率δｂに達したとき（ステップ
Ｓ₁₀）、この信号は脱離工程の終了を示すものとして、
制御部４６、Ｉ／Ｏポート４３から電源回路３０に送出
され、第１電源２８及び第２電源２９間への電圧印加を
オフにより停止（または電圧を下げる）する。ステップ
Ｓ₁₀では、併せてサーミスタ４８による吸着部２０の温
度が所定温度Ｃを越えた場合、これを検出して第１電源
２８及び第２電源２９間への電圧印加をオフにすること
もできる（ステップＳ₁₁）。

【００４１】脱離工程の終了で、第１電源２８及び第２
電源２９間への電圧がオフされると、これに同期して制
御装置４０から動作信号が排水弁１７に送られ、オン動
作により開いて排水管１４を開放する。脱離工程で吸着
部２０の活性炭が加熱されたことにより、脱離した吸着
成分や発生ガスを水槽１０内から外部排出の必要があ
り、これを「排気工程」とする（ステップＳ₁₄）。

【００４２】排気工程では、オフ信号によって給水管１
２の給水弁１３を閉められたままであり、排水弁１７を
開けて排水管１４を開放する。即ち、原水供給源から原
水はバイパス管１８を通って吸気器１６を通過する。原
水が吸気器１６を通過するとここには吸引作用が生じ
る。これによって水槽１０は内部全般にわたって負圧化
され、注出管２３及び浄水管２５には負圧による空気流
が生じる。負圧を受けて浄水管２５側の水逆止弁２６は
閉じ、外気導入弁２７が開くことによって、外部空気が
注出管２３を含む水槽１０内に導入され、吸気器１６の
吸引動作による空気流で水槽１０内に脱離滞留した吸着
成分や発生ガスを排気管１４から外部に排気する。

【００４３】以上から明らかなように、再生時（２）の
サイクルは「排水工程」、「脱離工程」及び「排気工
程」の各工程からなっていて、これら各工程に通常時
（１）の吸着工程を加えた１サイクルが形成され、この
サイクルが吸着部２０がもはや使用に不適で寿命と判断
されるまで時間の経過と共に繰り返される。

【００４４】即ち、サイクルの繰り返しによって、再生
時（２）の排水工程、脱離工程における電圧変化率
δ₁、電圧変化率δ₂が毎回検出されているから、活性炭
電気抵抗Ｒ₂による活性炭電圧が設定値Ｖｓに達したと
き、吸着部２０の活性炭の寿命が限界であるとの判定が
なされる（ステップＳ₁₂、Ｓ₁₃）。

【００４５】

【発明の効果】本発明による浄水殺菌装置は、吸着能力
の低下した活性炭による吸着部の再生を図る段階で、水
槽内に貯留された原水の排水後、電圧印加により吸着部
に付着した吸着物質を脱離してから、原水供給源の原水
はバイパス管を通って吸気器に通すことで、吸気器の吸
引動作に生じた空気流で水槽内に脱離滞留した脱離成分
や発生ガスを排気管から外部に排気することができる。
再生工程を含む一連のサイクルを繰り返すことで、吸着
剤の再生が有効に行われて耐久性を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例の浄水殺菌装置の断面図

【図２】実施例の浄水殺菌装置の水槽内における吸着部
の平面断面図

【図３】実施例の浄水殺菌装置の水槽出口側浄水管にお
ける弁構造の断面図

【図４】実施例の浄水殺菌装置の制御装置のブロック図

【図５】実施例の浄水殺菌装置の動作フローチャート

【図６】実施例の活性炭電気抵抗に基づいて変化する検
出電圧と１サイクルの各工程との相関を示す電圧特性図

【図７】実施例の活性炭電気抵抗値の各工程における変
化を示すグラフ

【符号の説明】

１０…水槽、１１…原水導入口、１２…給水管、１３…
給水弁、１４…排水管、１７…排水弁、１６…アスピレ
ータ（吸気器）、１８…バイパス管、２０…活性炭によ
る吸着部、２２…プレフィルタ、２３…注出管、２５…
浄水管、２６…水逆止弁、２７…外気導入弁、２８…第
１電極（陽極）、２９…第２電極（陰極）、３０…電源
回路、４０…制御装置、４７…タイマー回路、４８…サ
ーミスタ。

【手続補正書】

【提出日】平成５年１０月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】浄水殺菌装置

【特許請求の範囲】

【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
水を浄化殺菌して一般家庭用及び業務用の飲料水として
供給する浄水殺菌装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の浄水殺菌装置は、一般に装置内
に配置された活性炭等の吸着剤によって、水道水や地下
水等の原水に含まれる次亜塩素酸（ＣｌＯ^- ）等の残留
塩素分やトリハロメタン等の有機塩素系化合物や一般雑
菌，臭気及び色素等を吸着除去している。

【０００３】上記の吸着剤は経時的にその能力が低下し
易いため、従来では該吸着剤を熱により再生する方法が
取られている。具体的には、原水導入を停止した状態で
温水またはヒータにより吸着剤に熱を与え、該熱によっ
て吸着剤から吸着物質を脱離させて該物質を装置内の貯
留水と共に排水管から排出している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
脱離物質を含有した水を装置内から自然排出しているだ
けなので、排水に時間がかかると共に該排水過程で脱離
物質が再び吸着剤に吸着してしまう難点がある。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、吸着剤の再生を効率良く
行える浄水殺菌装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、原水導入用の給水管及び浄水導出用の
浄水管を有する水槽と、水槽内に配置された導電性の吸
着剤と、吸着剤に電圧を印加するための電極と、水槽内
の水を排出するための排水管とを備え、浄水時には給水
管から水槽内に導入された原水を吸着剤で浄化殺菌して
浄水管から取り出す一方、再生時には原水導入を停止し
た状態で吸着剤に電圧を印加しその熱により吸着物質を
脱離するようにした浄水殺菌装置に、水槽内に外気を導
入するための外気導入管と、排出力を水槽内に作用させ
る強制排出手段とを設けている。

【０００７】

【作用】本発明に係る浄水殺菌装置によれば、給水管か
ら水槽内に原水を導入することにより、該原水を吸着剤
で浄化殺菌して浄水管から取り出し飲用等に使用するこ
とができる。

【０００８】また、原水導入を停止した状態で吸着剤に
電圧を印加して熱を発生させることにより、該熱によっ
て吸着剤から吸着物質を脱離させることができる。この
時に強制排出手段を作動させれば、該手段による排出力
で外気導入管を通じて水槽内に外気を導入しつつ、脱離
した物質を水或いは空気と共に排水管を通じて強制的に
排出することができる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を図１〜図７を参
照して説明する。図１には浄水殺菌装置の全体構成を示
してある。水槽１０の下面に設けられた導入口１１には
水道等の原水源に通じる給水管１２が接続され、該給水
管１２には電磁式給水弁１３が介装されている。給水管
１２の給水弁出口側からは排水管１４が分岐され、該排
水管１４にはその上流側から順に逆止弁１５，吸気器１
６及び電磁式排水弁１７が介装されている。また、給水
管１２の給水弁入口側からはバイパス管１８が分岐さ
れ、その端部が吸気器１６に接続されている。

【００１０】上記の吸気器１６はアスピレータと称され
るもので、バイパス管１８から排水管１４の吸気器下流
部分に向かって原水を流す際に内部管路内の水流で負圧
を発生させ、該負圧により排水管１４の吸気器上流部分
を通じて水槽１０内に排水力（排気力）を作用させるこ
とができる。

【００１１】一方、水槽１０内には、導電性を有する繊
維状活性炭を円筒形に成形した吸着部２０が配置されて
いる。図２にも示すように吸着部２０と水槽１０との間
は該吸着部２０を取り囲む環状の通路２１となってお
り、該外環通路２１はリング形状のプレフィルタ２２を
介して導入口１１と連通している。つまり、導入口１１
から水槽１０内に導入された原水はプレフィルタ２２を
通じて外環通路２１に一旦回り込み、ここから吸着部２
０をその中心孔に向かって通過する。

【００１２】吸着部２０の中心孔には円筒形状の注出管
２３が挿着され、その上部を水槽１０の上面から突出し
ている。この注出管２３はステンレス鋼等から成る導電
管部２３Ａと絶縁性の樹脂管部２３Ｂとを接合して構成
され、多数の通水孔２４を有する導電管部２３Ａを吸着
部２０内に位置している。勿論、この抽出管２３は全体
が樹脂材料から成るものであってもよい。また、抽出管
２３の上端には浄水導出用の浄水管２５が延設され、該
浄水管２５の本管２５Ａ末端には使用者が開閉操作する
注水コック（図示省略）が設けられている。

【００１３】図３に拡大図示したように、浄水管２５の
本管２５Ａからは外気導入用の管２５Ｂが分岐され、該
本管２５Ａ内には浄水の逆流を防止する水逆止弁２６
が、また分岐管２５Ｂ内には水槽１０内への外気導入の
みを許容する外気導入弁２７が夫々設けられている。水
逆止弁２６と外気導入弁２７は共にダイアフラム形状の
弁から成り、管内に働く圧力変化によって夫々作動す
る。

【００１４】また、吸着部２０の上下端面には、陰陽一
対からなるドーナツ状円板形の第１，第２電極２８，２
９が接合されている。陽極とした上側の第１電極２８か
らは端子棒２８ａが、陰極とした下側の第２電極２９か
らは端子棒２９ａが夫々水槽１０の外部に引き出され後
述する電源回路３０に接続されている。尚、第１，第２
電極２８，２９の各内側面には、夫々適当数のダボ状の
突起２８ｂ，２９ｂが設けてあり、これらを吸着部２０
の上下端面から突き入れることにより、第１，第２電極
２８，２９の吸着部２０に対する接触と通電性を高め、
また組立時の位置決めを確実にしている。

【００１５】電源回路３０は直流電源３１に２つの抵抗
器Ｒ₁ ，Ｒ₂ を直列に接続して構成されている。この電
源回路３０からは上記の第１，第２電極２８，２９を通
じて吸着部２０に所定の電圧が印加することが可能で、
電圧印加時には吸着部２０が電気抵抗体となってジュー
ル熱を発生する。実施例では電源回路３０として直流電
源３１を備えたものを例示したが該電源は交流式のもの
であってもよい。

【００１６】また、一方の抵抗器Ｒ₂ の両端電圧値は、
吸着部２０の抵抗値（活性炭抵抗）を検知するため後述
する制御装置４０にて常に監視されている。吸着部２０
は２つの抵抗器Ｒ₁ ，Ｒ₂ と共に直流電源３１に直列接
続され、しかも直流電源３１の電圧値と抵抗器Ｒ₁ ，Ｒ
₂ の抵抗値が分かっているので、上記の活性炭抵抗は抵
抗器Ｒ₂ の両端電圧値から簡単に演算できる。勿論、監
視対象となる抵抗器は他方の抵抗器Ｒ₁ であってもよ
い。

【００１７】制御装置４０はマイクロコンピュータ構成
のもので、図４に示すように中央演算装置（ＣＰＵ）４
１と、制御プログラムを記憶したメモリ４２と、制御対
象の外部機器に入出力するＩ／Ｏポート４３等を備えて
いる。また、制御装置４０にはこれと連動するタイマー
回路４７が接続され、後述する浄水モードから再生モー
ドへの切り換え信号を制御装置４０に送出する。この制
御装置４０には上記の抵抗器Ｒ₂ と吸着部２０の加熱温
度を検出するサーミスタ４８からの信号が入力され、ま
た該制御装置４０からは制御プログラムに従って給水弁
１３，排水弁１７及び電源回路３０等に制御信号が出力
される。

【００１８】次に、実施例装置の動作を図５のフローチ
ャートと図６及び図７のグラフを参照して説明する。

【００１９】装置の作動は、原水を浄化殺菌して浄水を
得る浄水モードと、吸着部２０から吸着物質を脱離して
再生する再生モードとに大別され、これらを一定のイン
ターバルで繰り返すことで制御される。

【００２０】浄水モードでは制御装置４０からの制御信
号に基づいて排水弁１７が閉じられ且つ給水弁１３が開
かれる（図５のステップＳ１）。同状態で浄水管２５末
端の注水コックを開くと、原水が給水管１２から水槽１
０内に導入され、プレフィルタ２２及び吸着部２０を通
過して注出管２３から浄水管２５に導出される。原水は
プレフィルタ２２によってろ過され、また吸着部２０へ
の接触によって溶存物質、例えば残留塩素分や有機塩素
系化合物や臭気等が吸着除去される。つまり、浄水モー
ドでは浄水管２５末端の注水コックの開閉に応じて通水
と停水が繰り返され、通水の際は注水コックから浄水が
供給される。

【００２１】浄水モードにおける上記の通水時間は通水
の度にタイマー回路４７で加算される。通水の開始及び
停止は浄水管２５途中に設けた流量センサ等によって適
宜検知される。そして、通水時間の加算値ｔ１が設定通
水時間Ｔ１に達すると警報表示等によりその旨が報知さ
れ、後述する再生が開始される（図５のステップＳ２，
Ｓ３）。尚、設定通水時間Ｔ１は過去のデータや経験値
から適宜設定されるものであり、通水時間の代わりに通
水量を目標値として利用してもよい。

【００２２】再生モードではまず排水工程が実施され
る。この排水工程では制御装置４０からの制御信号に基
づいて給水弁１３が閉じられ且つ排水弁１７が開かれ、
これと同時に第１，第２電極２８，２９を通じて吸着部
２０に所定の電圧が印加される（図５のステップＳ４〜
Ｓ６）。これにより、電圧を印加された吸着部２０が電
気抵抗体となってジュール熱を発生し、該熱によって吸
着部２０に吸着された物質が水槽１０内の水中に脱離す
る。これと共に、原水がバイパス管１８から排水管１４
の吸気器下流部分に向かって流れて吸気器１６の内部管
路に負圧が発生し、該負圧により水槽１０内に排出力が
作用し脱離分含有水が吸気器１６内に吸い込まれて原水
と共に強制的に排出され、該排出分に見合う外気が分岐
管２５Ｂを通じて水槽１０内に導入される。この排水の
際は本管２５Ａ内の水逆止弁２６が圧力変化によって閉
じるので、浄水管２５内の水が水槽１０内に逆流するこ
とはない。

【００２３】同工程では排水の進行に伴って変化する活
性炭抵抗（図７参照）に基づいて該吸着部２０の単位時
間当たりの電圧変化率をδ₁ （図６参照）が求められ、
該電圧変化率δ₁ が予め設定した設定電圧変化率δａに
達したところで排水工程が終了し、制御装置４０からの
制御信号に基づいて排水弁１７が閉じられる（図５のス
テップＳ７，Ｓ８）。

【００２４】排水工程終了後は続いて脱離・排気工程が
実施される。この脱離・排気工程では、まず制御装置４
０からの制御信号に基づいて第１，第２電極２８，２９
を通じて上記とは異なる電圧が吸着部２０に印加される
（図５のステップＳ９）。これにより、電圧を印加され
た吸着部２０が電気抵抗体となってジュール熱を発生
し、該熱によって吸着部２０に吸着された物質が水槽１
０内の空気中に更に脱離する。

【００２５】この電圧印加により吸着部２０の温度が所
定温度Ｃを越えると、制御装置４０からの制御信号に基
づいて吸着部２０への電圧印加が停止され、これと同時
に排水弁１７が開けられる（図５のステップＳ１２，Ｓ
１３）。これにより、再び原水がバイパス管１８から排
水管１４の吸気器下流部分に向かって流れて吸気器１６
の内部管路に負圧が発生し、該負圧により水槽１０内に
排出力が作用し脱離分含有空気が吸気器１６内に吸い込
まれて原水と共に排出され、該排出分に見合う外気が分
岐管２５Ｂを通じて水槽１０内に導入される。この排気
の際も本管２５Ａ内の水逆止弁２６が圧力変化によって
閉じるので、浄水管２５内の水が水槽１０内に逆流する
ことはない。

【００２６】同工程では脱離の進行に伴って変化する活
性炭抵抗（図７参照）に基づいて該吸着部２０の単位時
間当たりの電圧変化率がδ₂ （図６参照）が求められ、
該電圧変化率δ₂ が予め設定した設定電圧変化率δｂに
達したところで脱離・排気工程が終了し、制御装置４０
からの制御信号に基づいて吸着部２０への電圧印加が停
止され、これと同時に排水弁１７が所定時間開けられる
（図５のステップＳ１０，Ｓ１４，Ｓ１５）。

【００２７】この後は上記の電圧変化率δ₁ ，δ₂ に基
づいて吸着部２０の寿命が判断され、吸着部２０の電圧
が設定値Ｖｓに達しているときは吸着部２０が寿命限界
であるとの判定がなされる（図５のステップＳ１６，Ｓ
１７）。達していないときはステップ１に戻り、吸着部
２０が使用に適さないと判断されるまで上記の浄水モー
ドと再生モードが繰り返される。

【００２８】尚、浄水モードから再生モードへの切り換
えは手動にて行うようにしてもよい。また、排出力を水
槽内に作用させる手段として負圧生成用の吸気器を例示
したが、該手段は外気導入管に接続した正圧生成用のコ
ンプレッサ等であってもよい。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る浄水殺菌装置によれば、強
制排出手段による排出力で外気導入管を通じて水槽内に
外気を導入しつつ、脱離した物質を水或いは空気と共に
排水管を通じて強制的に排出することができるので、脱
離物質を含有した水等を水槽内から迅速に排出でき、ま
た脱離物質が再び吸着剤に吸着することを防止して吸着
剤の再生を効率良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】浄水殺菌装置の全体構成図

【図２】浄水殺菌装置の横断面図

【図３】浄水管の要部断面図

【図４】制御装置のブロック図

【図５】浄水制御のフローチャート

【図６】吸着部の電圧値変化を示す図

【図７】吸着部の抵抗値（活性炭抵抗）変化を示す図

【符号の説明】１０…水槽、１２…給水管、１４…排水管、１６…吸気
器、２０…吸着部、２５…浄水管、２５Ｂ…分岐管、２
６…水逆止弁、２７…外気導入弁、２８…第１電極、２
９…第２電極。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者須賀隆明群馬県伊勢崎市寿町20番地サンデン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原水を給水管によって水槽に導入口から
導入し、原水を導電性活性炭による吸着部に接触させて
浄化殺菌して、その浄水を水槽の出口側に設けた浄水管
から取り出して使用に供するもので、電圧の印加で吸着
部を加熱する電極を有し、給水管に設けた給水弁と水槽
導入口との間の管路から分岐した排水管を有し、排水管
には排水弁を設けて、吸着能力が低下した吸着部を再生
する際、給水弁を閉じかつ排水弁を開けて水槽内全域に
貯留した原水を排水管から排水し、電圧印加による加熱
で吸着部に付着した吸着成分を脱離して再生する浄水殺
菌装置において、浄水管に三方弁を介して外気導入管を設け、排水管には排水弁の入口側に吸気器を接続し、吸気器をバイパス管で給水弁の入口側に接続して連通さ
せ、吸着部から吸着成分を脱離させた後、給水弁を閉じて原
水を給水管からバイパス管を経由して吸気器に通して排
水し、このときの水流で水槽内及び浄水管内を負圧化し
て空気の流れを形成し、脱離ガス等を排水管から大気放
出することを特徴とする浄水殺菌装置。
【請求項２】三方弁から下流側の浄水管に管内の負圧
化で閉じる水逆止弁を設けると共に、外気導入管には浄
水管内の負圧化で開いて外気を水槽内に導入する外気導
入弁を設けた請求項１記載の浄水殺菌装置。