JPH11342386A - 浄水殺菌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蛇口等の端末に給送される水に十分な有効塩素
を含ませることができ、また、塩素発生効率の低下を防
止できる浄水殺菌装置を提供する。 【解決手段】制菌モードで第２電極２４に付着堆積した
スケールを除去するため、塩素発生モードでは、極性切
り換え手段により第２電極２４及び第３電極２５に逆極
性（第２電極２４を陽極、第３電極２５を陰極）の電圧
を高い電圧値で印加する。これにより、水が電解して塩
素が発生するとともに第２電極２４に付着したスケール
が除去される。ここで、第２電極２４と第３電極２５と
の間に通水されるときは、この水は下部の導入口２６か
ら入って上部の導出口２８に向かって流れ、その通水距
離が長くなっているため、塩素発生モードで生成された
塩素が確実に付加され、適切な塩素濃度の水として供給
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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或いは業務用の飲料水
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除菌し繁殖を
抑制する装置、原水を電気分解して殺菌する装置、そし
て適量に発生させた塩素で殺菌を行う装置などが知られ
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（Ｈ
ＣｌＯ）などの残留塩素成分、かび臭、トリハロメタ
ン、有機塩素系化合物或いは色素は、活性炭の吸着部に
通過させて吸着除去される。このような浄水モードにお
いて停水中に吸着部の細菌等の繁殖を抑制するため、微
弱な直流電圧を印加する制菌モードを有する一方、長期
間の使用によって、吸着部に付着した、かび臭、トリハ
ロメタン、有機塩素系化合物等或いは細菌類を除去する
ため、浄水モードの後に、吸着部に交流電圧を印加して
細菌類等を殺菌する再生モードを有する。

【０００４】このように従来の浄水殺菌装置では、活性
炭の吸着部に水道水を通水してこれを浄化しているが、
この浄化と同時にこの水道水に含まれている有効塩素成
分も吸着部で除去されるため、この浄水殺菌装置の下流
側の配管で細菌類等が繁殖し易く、これにより、この浄
水に細菌類等が混入するおそれがあった。

【０００５】そこで、このような課題を解決するため、
この浄水殺菌装置の下流側に塩素発生器を設置し、塩素
濃度の低下した分、この塩素発生器で塩素を生成しこれ
を補充するようにしている。

【０００６】しかしながら、このように塩素発生器を別
個に設置するときは、その設置スペースの確保はもとよ
り、塩素発生器の設置分、コストが高くなるという問題
点を有していた。

【０００７】また、前記従来の浄水殺菌装置において、
一対の電極に高い直流電圧を印加して水を電気分解し塩
素を発生させるという方法も考えられるが、各電極間に
活性炭等の吸着部が介在されているため、その塩素発生
効率が低くいし、また、発生した有効塩素が活性炭によ
り再分解するため、活性炭自体の劣化が起こるという問
題点を有している。

【０００８】以上の問題点を解決するため、出願人は浄
水殺菌装置として特願平９ー３０３０２４号に係る浄水
殺菌装置を出願した。この浄水殺菌装置の構造を図９を
参照して説明する。

【０００９】この浄水殺菌装置は、原水を貯留する筒状
の水槽１０を有しており、水道水等の原水を給水弁１１
ａ、プレフィルタ１１ｂ、逆止弁１１ｃを通じて水槽１
０の下部から水槽１０の内部に導入している。この水槽
１０内には導電性活性炭等を厚幅筒状に形成した導電性
吸着部２０と、この導電性吸着部２０の下面に固定され
た平板状の第１電極２１と、導電性吸着部２０の内側に
配置された円筒状の第２電極２２と、この導電性吸着部
２０と第２電極２２との間に配置された第３電極２３と
を有し、また、第２電極２２及び第３電極２３には多数
の通水孔２２ａ，２３ａが穿設されている。

【００１０】ここで、給水弁１１ａが開放し水槽１０内
に入った水は、導電性吸着部２０の外側からその内部に
流れて浄水生成され、この浄水が第３電極２３の通水孔
２３ａを通じて第２電極２２と第３電極２３との間に入
り、更に第２電極２２の通水孔２２ａを通じて第２電極
２２の内側に流れ、一般家庭用の蛇口や、飲料ディスペ
ンサ等の末端に給送される。

【００１１】一方、給水弁１１ａが閉となっているとき
に、制菌モード及び塩素発生モードを行う。この制菌モ
ードでは第１電極２１を陽極とし、該第２電極２２を陰
極として直流電圧を印加する。これにより、導電性吸着
部２０に細菌等が補足されかつ付着した細菌等の繁殖を
抑制することとなる。他方、塩素発生モードでは第３電
極２３を陰極とし、該第２電極２２を陽極として高い直
流電圧を印加する。これにより、第２電極２２と第３電
極２３との間で水が電解され塩素が発生する。

【００１２】従って、給水弁１１ａを開として水槽１０
内の水を供給するとき、導電性活性炭で低下した有効塩
素濃度を塩素発生モードで生成された有効塩素により補
充されるし、また、正逆電圧印加により各電極２１〜２
３へのスケールの付着も防止できる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、後者の浄水
殺菌装置では、図９に示すように、第２電極２２の通水
孔２２ａと第３電極２３の通水孔２３ａとは対向しない
よう互い違いに配置し、通水孔２３ａを通過し各電極２
２，２３間に入った水が第２電極２２の内側に直ぐに抜
けないようし、これにより、この通水に有効塩素を十分
に混入するようにしている。

【００１４】しかしながら、この浄水殺菌装置において
も、各通水孔２２ａ，２３ａの隣接する部位が互いに近
接しているため、有効塩素の混入が不十分となっていた
し、また、各通水孔２２ａ，２３ｂを加算した全開口面
積が大きくなっている分、各電極２２，２３の対向面積
が小さく、これにより、塩素発生効率が低下するという
問題点を有していた。

【００１５】本発明の目的は前記従来の課題に鑑み、蛇
口等の端末に給送される水に十分な有効塩素を含ませる
ことができ、また、塩素発生効率の低下を防止できる浄
水殺菌装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、導電性活性炭等で形成された筒状の導電性吸
着部の下面には第１電極を配置し、導電性吸着部の内側
にはこれと間隔をおいて対向する筒状の第２電極を配置
し、導電性吸着部と第２電極との間には第１電極と同極
性の筒状の第３電極を配置し、水道水等の原水を導電性
吸着部の外面から導入して第２電極と第３電極との間に
通し更に第２電極の内側から蛇口等の端末部に給水する
とともに、第１電極を陽極とし、第２電極を陰極として
直流電圧を印加し、導電性吸着部に細菌等を捕捉させか
つ付着した細菌等の繁殖を抑制する制菌モードと、各電
極の極性切り換え手段を有し、第２電極及び第３電極に
制菌モードより高い直流電圧を各電極に印加し塩素を発
生させる塩素発生モードとを有する浄水殺菌装置であっ
て、第２電極の下端を閉塞して第２電極の下端側と第３
電極の下端側との間に、第２電極と第３電極との間に水
を導く導入口を設け、第２電極の上端側には第２電極と
第３電極との間を通った水を第２電極の内側に導く導出
口を設けた構造となっている。

【００１７】この発明によれば、制菌モードでは、陽極
の第１電極を通じて導電性吸着部には弱陰イオンの細菌
類が捕捉され、制菌作用を発揮する一方、陰極の第２電
極にはスケール（カルシウム、マグネシウム等の酸化
物）が付着する。他方、塩素発生モードでは、極性切り
換え手段により第２電極及び第３電極に逆極性（第２電
極を陽極、第３電極を陰極）の電圧を高い電圧値で印加
する。これにより、水が電解して塩素が発生するととも
に第２電極に付着したスケールが除去される。

【００１８】ここで、第２電極と第３電極との間に通水
されるときは、この水は下部の導入口から入って上部の
導出口に向かって流れ、その通水距離が長くなっている
ため、この水（導電性吸着部で塩素濃度が低くなった
水）が上方に向かって流れている間に塩素発生モードで
生成された塩素が確実に付加され、適切な塩素濃度の水
として供給される。

【００１９】請求項２の発明では、導入口を第２電極と
第３電極の上部に有し、これらの電極の下部に導出路を
有している。この請求項２の発明では、前記請求項１と
は逆に第２電極と第３電極の上部から下部に向かって通
水されるが、適切な塩素濃度の水を供給する。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１乃至図６は本発明に係る浄水
殺菌装置の第１実施形態を示すもので、図１は浄水殺菌
装置の断面図、図２は浄水殺菌装置の各電極の組み付け
状態を示す斜視図、図３は浄水殺菌装置の制御回路を示
すブロック図、図４は塩素イオン濃度が異なる水道水の
塩素発生濃度を示すグラフ、図５は浄水殺菌装置の制御
フローチャート、図６は浄水モードにおける極性切り換
えを示すタイムチャートである。なお、従来例と同一構
成部分は同一符号をもって表す。即ち、１０は原水を貯
留する水槽、１１は給水管、１１ａは給水弁、１１ｂは
プレフィルタ、１１ｃは逆止弁であり、この給水管１１
を通じて水槽１０内に原水を導入する。２０は導電性活
性炭等で構成さた筒状の導電性吸着部（以下、吸着部と
いう）、２１はこの吸着部２０の下面に設置された第１
電極である。

【００２１】本発明に係る浄水殺菌装置の特徴とすると
ころは、第２電極及び第３電極の構造にある。即ち、本
実施形態に係る第２電極２４は図２にも示すように吸着
部２０の内面と間隔をおいて有底筒状に形成している。
また、第３電極２５は吸着部２０の上面から下方に延設
されたもので、第２電極２４と吸着部２０の内面との間
に筒状に配置され、この第２電極２４及び吸着部２０と
の間に所定間隙を有している。

【００２２】また、この第２電極２４と第３電極２５の
間の下端間隙は水槽１０の底側に開口しており、この開
口（導入口）２６を通じて各電極２４，２５間に形成さ
れた通水路２７に導水されるようになっている。また、
第２電極２４の上部には図２にも示すように、周方向に
複数の導出口２８が穿設されている。この導入口２６、
通水路２７及び導出口２８により、吸着部２０を通過し
た水が一旦下方に向かって流れ、更に導入口２６を通じ
て通水路２７に流れ込み、この水が導出口２８を通じて
第２電極２４の内側に流れるようになっている。この第
２電極２４の内側に流れ込んだ水は導出管１２を通じて
図示しない台所の蛇口（家庭用）や、図示しない飲料販
売機のディスペンシングバルブに供給される。

【００２３】なお、各電極２１，２４，２５は導電性材
料、例えば、チタン材料をベースに白金、白金とイリジ
ューム、カーボン、或いは、カーボンが混合した樹脂を
被覆してなり、塩素過電圧の小さい材質となっている。

【００２４】以上のように本実施形態に係る浄水殺菌装
置は第１電極２１、第２電極２４、第３電極２５を有し
ており、後述する浄水モード時の制菌モードでは吸着部
（原水が含浸された状態の吸着部）２０に第１電極２１
と第２電極２４を通じて直流電圧を印加して細菌等の繁
殖を抑制し、他方、再生モード時は、第１電極２１と第
３電極２５を通じて吸着部２０に交流電圧を印加してト
リハロメタンや有機物の脱離、細菌類の殺菌等を行うよ
うになっており、この浄水モードと再生モードを所定の
インターバルで行う。

【００２５】次に、本実施形態に係る浄水殺菌装置の駆
動制御回路を図３のブロック図を参照して説明するが、
この駆動制御回路では本発明の特徴的構成である浄水モ
ードに係る制菌モード及び塩素発生モードを説明する。

【００２６】本実施形態に係る浄水殺菌装置はマイクロ
コンピュータ等による制御装置３０にて自動化されてい
る。この制御装置３０は中央演算装置（ＣＰＵ）３１、
制御プログラムを記憶しているメモリ３２、信号を入出
力するＩ／Ｏポート３３，３４を有している。このＩ／
Ｏポート３３は給水信号出力手段３５及びタイマ３６の
信号を入出力し、Ｉ／Ｏポート３４は電圧設定回路３８
及び極性切換回路３９との間の信号を入出力する。

【００２７】ここで、タイマ３６は浄水モード（制菌モ
ード及び塩素発生モードを含む）及び再生モードのイン
ターバル時間と、極性切換回路３９及び直流電源４０を
通じて第２電極２４の極性切り換えの時間（正極性電圧
印加時間及び逆極性電圧印加時間）と、更に塩素発生モ
ードのインターバル時間Ｔｓとを設定している。また、
電圧設定回路３８は電圧ＥＡ１，ＥＡ２，ＥＡ３を設定
するもので、この電圧ＥＡ１は細菌類を捕捉等すれば足
りる電圧値で微小な値となっており、例えば３Ｖに設定
されている。また、電圧ＥＡ２，ＥＡ３は電解により塩
素を発生し得る電圧値で多少高い値となっており、例え
ば１２Ｖに設定されている。更に、給水信号出力手段３
５は給水弁１１ａの開閉信号を制御装置３０に出力する
ようになっている。なお、ＣＰＵ３１は正極性の塩素発
生モード及び逆極性の塩素発生モードの回数をカウント
しており、それぞれ所定回数となったとき、次回の塩素
発生モードを正逆を逆転して電圧を印加するようになっ
ている。

【００２８】続いて、この駆動制御回路に基づく制菌モ
ードの制御を図５のフローチャート及び図６のタイムチ
ャートを参照して説明する。即ち、浄水殺菌装置が浄水
モードにおいて給水弁１１ａが閉となっているときは、
塩素発生モードのインターバル時間がＴｓとなっている
か否かを判定し、ここで、未だインターバル時間Ｔｓと
なっていないときは、正極性電圧ＥＡ１を第１電極２１
及び第２電極２４に印加する（Ｓ１〜Ｓ３）。ここで、
正極性とは第１電極２１を陽極とし、第２電極２４を陰
極とすることをいい、これにより、吸着部２０に弱陰イ
オンの細菌類が捕捉されかつ吸着部２０での細菌類の繁
殖が抑制される（制菌モード）。

【００２９】一方、塩素発生モードのインターバル時間
Ｔｓに達したときは、逆極性電圧印加時間Ｔｒをタイマ
セットし、この時間Ｔｒに亘って逆極性電圧ＥＡ２を印
加する（Ｓ５，Ｓ６）。ここで、逆極性とは第３電極２
５を陰極とし、第２電極２４を陽極とすることをいい、
これにより、第２電極２４側で塩素イオンから塩素（次
亜塩素酸）が生成され、塩素濃度が高くなる（塩素発生
モード）。

【００３０】この塩素濃度の変化を図４を参照して説明
するに、塩素イオン濃度１５ｐｐｍの水に例えば３０秒
通電するときは、約１．０ｐｐｍの塩素発生濃度を得る
ことができ、勿論、塩素イオン濃度３０ｐｐｍとその濃
度が高い水のときは、その通電時間が僅かで１．０ｐｐ
ｍの塩素発生濃度を得ることができ、また、塩素イオン
濃度１０ｐｐｍとその濃度が低い水のときは、通電時間
が多少長くなる。従って、この逆極性電圧印加時間Ｔｒ
はその水質（塩素イオン濃度）に合わせて設定される。

【００３１】このような逆極性の塩素発生モードが例え
ば１０回行われたときは、陰極である第３電極２２側に
スケールが堆積する。そこで、次回に給水弁１１ａが閉
となり、塩素発生モードのインターバル時間Ｔｓとなっ
たときは、正極性設定電圧値ＥＡ３で所定時間Ｔｒに亘
って電圧を印加する（Ｓ９〜Ｓ１３）。このような電圧
印加を例えば５回に亘って行い、第３電極２５側のスケ
ールを除去する（Ｓ１４，Ｓ１５）。

【００３２】なお、塩素発生モードにおける逆極性の電
圧印加回数を１０回とし、また、正極性の電圧印加回数
を５回として、逆極性の電圧印加回数を多くしている。
これは、制菌モードにおいても第２電極２４にスケール
が付着堆積するので、その分逆極性の回数を増やし、第
２電極２４のスケールを除去するようにしたものであ
る。また、塩素を発生する手段として、上記のような電
圧値を変える方法の他に、電流値を例えば、０．４Ａで
一定に制御する方法もある。

【００３３】以上のように本実施形態によれば、逆極性
及び正極性の何れでも塩素を発生させることができるか
ら、第２電極２４及び第３電極２５のスケールを確実に
除去でき、長期間に亘って安定した制菌作用及び塩素発
生作用を確保できる。

【００３４】また、この第３電極２５が吸着部２０の内
側に位置し、この第３電極２５と第２電極２４との間で
塩素が発生するため、この発生塩素が活性炭の吸着部２
０に直接に悪影響を与えることがなく、吸着部２０の劣
化を防止できる。

【００３５】更に、吸着部２０を通過した水が一旦下方
に向かって流れ、更に導入口２６を通じて通水路２７に
流れ込み、この水が導出口２８を通じて第２電極２４の
内側に流れ、通水距離が長くなっているため、この水
（吸着部２０で塩素濃度が低くなった水）が上方に向か
って流れている間に塩素発生モードで生成された塩素が
確実に付加され、適切な塩素濃度の水として供給され
る。

【００３６】図７及び図８は本発明に係る浄水殺菌装置
の第２実施形態を示すものである。前記第１実施形態で
は吸着部２０の下面に第１電極２１を設置し、第３電極
２５を吸着部２０の上面から下方に延設しているが、本
実施形態ではこれとは逆に、吸着部２０の上面に第１電
極４１を設置し、第３電極４５を吸着部２０の下面から
上方に延設している。また、中央に配置された第２電極
４４を筒状（底面なし）に形成し、第２電極４４の下端
を下方に向かって開口している。

【００３７】これにより、第２電極４４の上端と第３電
極４５の上端との間に導入口４６を形成し、各電極４
４，４５の下端側に第２電極４４と第３電極４５との間
（通水路４７）を通った水を第２電極４４の内側に導く
導出路４８を設けている。

【００３８】本実施形態によれば、吸着部２０を通過し
た水が導入口４６から通水路４７を通じて下方に向かっ
て流れ、導出路４８を通じて第２電極４４の内側に流れ
込む。このように、この第２実施形態においても通水路
４７全体に水が流れ、適切な有効塩素濃度の水を給水す
ることができる。なお、その他の構成、作用は前記第１
実施形態と同様である。

【００３９】なお、前記各実施形態では給水信号出力手
段として、給水弁１１ａの開閉信号を取るようにしてい
るが、端末（蛇口）に設置された図示しない開閉弁の開
閉信号を取るようにしても良いし、また、この浄水殺菌
装置を自動販売機に設置するときは、この自動販売機の
飲料販売スイッチの飲料販売信号で制御するようにして
も良い。更に、この浄水殺菌装置の下流側に浄水の流通
を検知する流量センサを設置し、この流量センサの検知
信号を取るようにしても良いし、或いは、同じく浄水殺
菌装置の下流側に浄水の流通圧力を検知する圧力センサ
を設置し、この圧力センサの検知信号を取るようにして
も良い。また、前記第２電極２４を一体に円筒状に形成
しているが、半円筒状の電極を２枚対向させて形成して
も良い。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
塩素発生装置を別個に設ける必要がないため、コストが
割安になることはもとより、逆極性及び正極性の何れで
も塩素を発生させることができるから、第２電極及び第
３電極のスケールを確実に除去でき、長期間に亘って安
定した制菌作用及び塩素発生作用を確保できる。

【００４１】また、第２電極と第３電極との間に通水さ
れるときは、この水は下部（又は上部）の導入口から入
って上部の導出口（又は下部の導出路）に向かって流
れ、その通水距離が長くなっているため、この水（導電
性吸着部で塩素濃度が低くなった水）が通水路を流れて
いる間に塩素発生モードで生成された塩素が確実に付加
され、適切な塩素濃度の水として供給される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る浄水殺菌装置の断面図

【図２】第１実施形態に係る浄水殺菌装置の各電極の組
み付け状態を示す斜視図

【図３】第１実施形態に係る浄水殺菌装置の制御回路を
示すブロック図

【図４】塩素イオン濃度が異なる水道水の塩素発生濃度
を示すグラフ

【図５】第１実施形態に係る浄水殺菌装置の制御フロー
チャート

【図６】第１実施形態に係る浄水モードにおける極性切
り換えを示すタイムチャート

【図７】第２実施形態に係る浄水殺菌装置の断面図

【図８】第２実施形態に係る浄水殺菌装置の各電極の組
み付け状態を示す斜視図

【図９】従来の浄水殺菌装置の断面図

【符号の説明】

２０…吸着部、２１，２４，２５…電極、３０…制御装
置、３６…タイマ、３８…電圧設定回路、３９…極性切
換回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５５０ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５５０Ｄ ５６０ ５６０Ｆ ５６０Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性活性炭等で形成された筒状の導電
   性吸着部の下面には第１電極を配置し、該導電性吸着部
   の内側にはこれと間隔をおいて対向する筒状の第２電極
   を配置し、該導電性吸着部と該第２電極との間には筒状
   の第３電極を配置し、水道水等の原水を該導電性吸着部
   の外面から導入して該第２電極と該第３電極との間に通
   し更に第２電極の内側から蛇口等の端末部に給水すると
   ともに、 前記第１電極を陽極とし、該第２電極を陰極として直流
   電圧を印加し、前記導電性吸着部に細菌等を捕捉させか
   つ付着した細菌等の繁殖を抑制する制菌モードと、 前記各電極の極性切り換え手段を有し、前記第２電極及
   び前記第３電極に前記制菌モードより高い直流電圧を印
   加し塩素を発生させる塩素発生モードとを有する浄水殺
   菌装置であって、 前記第２電極の下端を閉塞して該第２電極の下端側と該
   第３電極の下端側との間に、該第２電極と該第３電極と
   の間に水を導く導入口を設け、該第２電極の上端側には
   該第２電極と該第３電極との間を通った水を該第２電極
   の内側に導く導出口を設けたことを特徴とする浄水殺菌
   装置。
2. 【請求項２】 導電性活性炭等で形成された筒状の導電
   性吸着部の上面には第１電極を配置し、該導電性吸着部
   の内側にはこれと間隔をおいて対向する筒状の第２電極
   を配置し、該導電性吸着部と第２電極との間には筒状の
   第３電極を配置し、水道水等の原水を該導電性吸着部の
   外面から導入して該第２電極と該第３電極との間に通し
   更に第２電極の内側から蛇口等の端末部に給水するとと
   もに、 前記第１電極を陽極とし、該第２電極を陰極として直流
   電圧を印加し、前記導電性吸着部に細菌等を捕捉させか
   つ付着した細菌等の繁殖を抑制する制菌モードと、 前記各電極の極性切り換え手段を有し、前記第２電極及
   び前記第３電極に前記制菌モードより高い直流電圧を印
   加し塩素を発生させる塩素発生モードとを有する浄水殺
   菌装置であって、 前記第２電極の上端側と該第３電極の上端側との間に、
   該第２電極と該第３電極との間に水を導く導入口を設
   け、該第２電極の下端側には該第２電極と該第３電極と
   の間を通った水を該第２電極の内側に導く導出路を設け
   たことを特徴とする浄水殺菌装置。