(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道水中の有機物，重金属イオン，細菌の除去を目的とした浄水器用フィルタであって，表面に突起を形成するための破砕炭と，ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を主成分とする粘土粒子とから成る造粒炭を焼成し、バインダを付加して固体成形し，１×１０−３〜１０μｍ間に広範，かつ，平滑化された分布を有する細孔を備えたことを特徴とする圧縮活性炭ブロック。
【請求項２】
１０〜１００μｍの粒度範囲をもつ破砕炭と，ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を主成分とする粘土により加湿条件下で造粒し，焼成した後，ふるい分け操作を行うことで５０〜２００μｍ付近に主要粒度分布をもつ造粒炭を生成し，前記造粒炭をポリエチレンをバインダとして，中空円柱状に加熱，加圧成形することを特徴とする請求項１記載の圧縮活性炭ブロックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，水道水の浄化に適用する浄水器用フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧縮活性炭ブロックの構造を図２に示す。この従来ブロック１０はふる
い分級により粒径を２５０μｍ程度に均一化した破砕炭１１を用い，ポリエチレ
ン１２をバインダとして完全混合した後，２００℃程度で中空円柱状に加圧成形
していた。
【０００３】
このようにして成形されたブロック１０は，直径１０μｍ程度の細孔１３を有
する浄水用フィルタとして使用される。この圧縮活性炭ブロックでは，前記細孔
径を上回る大きさの微粒子，例えば，浮遊有機成分，微生物，鉄サビ，砂利など
の水道水に混入した異物をふるい効果によって物理的に捕捉できる。
さらに，活性炭の吸着性能を利用し，次亜塩素酸などの遊離塩素成分や溶解性の
有機物，例えば，発ガン性を有するトリハロメタン類をはじめとする有機塩素化
合物，２−メチルイソボルネオール等のカビ臭成分，農薬成分などを除去する。
また，近年は，微量の溶解性鉛が含まれたことを想定して，活性炭に２０〜３０％
の陽イオン交換樹脂を配合して使用されることも多い。
【０００４】
前記活性炭ブロックに使用される破砕炭は，木炭，ヤシ殻炭，石炭などの炭素
質原料を用い，水蒸気，二酸化炭素，空気などのガス混合下において７００〜１
０００℃で焼成した後，破砕され，洗浄・乾燥処理を経て製造される。また，前
記過程を経て製造された破砕炭は，粒度分布の均一化を図るためにふるい分け操
作が行われる。
前記活性炭ブロックに使用される破砕炭の粒度は１０〜６０メッシュであり，
最も細かな６０メッシュの破砕炭を採用した場合，粒径は０．２５ｍｍ以下とな
る。図３に破砕炭の拡大図を示す。破砕炭の平坦な破砕面１４上に前記遊離塩素
成分や溶解性の有機物を吸着するための無数の細孔１５が形成されている。
また，図４に前記圧縮活性炭ブロックの細孔分布図を示す。圧縮活性炭ブロッ
クは１×１０−２〜１×１０２μｍの範囲の幅広い細孔径を有しているが，１０μ
ｍ付近に大きな占有率をもつ分布となっている。
【０００５】
なお，特許文献１には，３５〜２００μｍの基材活性炭に粒径が３０μｍ以下
の超微粉活性炭を配合した活性炭をセラミックス系バインダを用いて加圧成形，
焼成することで１０−１〜８μｍ間に主要細孔分布を有する焼成活性炭ブロック
フィルタを製造し，前記細菌およびウイルスを捕捉する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−５５０５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
なお，前記従来の圧縮活性炭ブロックは次の問題を有していた。
（１）体形が１０μｍ以上である原生動物や節足動物などの微小動物は完全に除
去できるが，１μｍ以下の細菌類，例えば，体径が０．５〜１μｍの大腸菌や０．
５〜０．８μｍの緑膿菌および０．０１〜０．２μｍのウイルスを捕捉すること
は不可能であった。
（２）１０μｍ以下の細孔径を有しているものの，細孔分布は１０μｍの近傍に
偏りを生じていること，原料とする破砕炭の表面が極めて平坦であることから，
本圧縮活性炭ブロックのろ過性能は表面近傍の細孔による１０μｍのふるい効果
のみに依存しているため，異物の捕捉容量が乏しく，短期間で閉塞を生じる欠点
をもっていた。
【０００７】
また，前述の特許文献１に記載の微小な細孔径を有する焼成活性炭ブロックフ
ィルタを用いた場合は，前記超微粉活性炭の配合量に対し，バインダの添加量が
少なくなると超微粉活性炭の脱落やブロックフィルタの欠け等が生じるため，実
用面を加味した焼成活性炭ブロックフィルタの強度を確保するためにバインダの
添加率を高くする必要があった。
なお，バインダ添加率の増加は活性炭量の低下を意味し，これによって，有機塩
素化合物，カビ臭成分，農薬等に対する吸着容量の低下を招き，浄水器用フィル
タとしての期待寿命が減少する課題が生じた。
さらに，焼成活性炭ブロックフィルタは，加圧成形後，バインダと活性炭が数１
０ｗｔ％の水分を含有しており，この水分を焼成前に加湿および加熱乾燥して焼
き固めるため，バインダに大きな容積変化（収縮）が生じ，前述の細孔分布に大
きなばらつきを与える要因となる。
【０００８】
本発明の主要な目的は，上記課題を解決し，微生物や有機物による汚染のない
水道水を安定供給する圧縮活性炭ブロックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために，本発明の圧縮活性炭ブロックは，１０〜１００
μｍの粒度範囲をもつ破砕炭をＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を主成分とする粘土によ
り加湿条件下で造粒し，焼成して，５０〜２００μｍ付近に主要粒度分布をもつ
造粒炭を生成し，前記造粒炭にポリエチレンをバインダとして混合し，中空円柱
状に加熱，加圧成形する。
【００１０】
本発明の圧縮活性炭ブロックでは，原料の破砕炭について１００μｍ以上と１
０μｍ以下の２工程のふるい分け操作を行うことで均一な粒径をもつ破砕炭とし，
この破砕炭を粘土によって造粒する。また，この粒子を焼成後，再度，ふるい分
け操作を行うことで５０〜２００μｍ付近を中心とした極めてばらつきの少ない
均一な粒度分布をもつ造粒炭を生成できる。
なお，前記造粒炭は球状で平坦な粘土の表面に前記破砕炭がランダムに散りばめ
られたもので，造粒炭の表面には破砕炭による多数の突起が形成された構造をと
り，この造粒炭とポリエチレンバインダを完全混合した後，中空円柱状に加温条
件下で加圧成形する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る圧縮活性炭ブロックでは，焼成後に初期の粒度分布をもった造粒
炭を使用でき，かつ，バインダが完全溶融し，浸透して接合するポリエチレンを
使用しているため，バインダの粒径が成形後の細孔分布に影響を及ぼすことはな
い。さらに，バインダの添加率も低く抑えることができ，造粒炭の配合率を高め
た長寿命の浄水フィルタを提供できる。
【００１２】
また，細孔内部の至る所に破砕炭の突起がせり出しているため，細孔径が１×
１０−３〜１０μｍの広範，かつ，平滑な細孔分布を与えることができ，０．１μ
ｍ以下の微小細孔を数多く備えることができる。
よって，本発明の圧縮活性炭ブロックによれば，１０μｍを超過する原生動物や
節足動物などの微小動物は無論のこと，体径が０．５〜１μｍの大腸菌や０．５
〜０．８μｍの緑膿菌などの細菌類および０．０１〜０．２μｍのウイルスに対
しても高い捕捉性能を発揮することが可能となる。
【００１３】
さらに，前記圧縮活性炭ブロックの細孔分布は，１×１０−３〜１０μｍの範囲
内で際だった偏りを持たず，１×１０−３〜１×１０−１μｍの微小領域の占有率
を大きくすることで，各種サイズの異物の捕捉に対して細孔利用率を高めること
ができるため，異物の捕捉容量が高く，ろ過寿命の長い圧縮活性炭ブロックを実
現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下，本発明で具体化した一実施形態を図に基づいて説明する。図１に示すよ
うに，本発明の圧縮活性炭ブロック１は，造粒炭２がバインダのポリエチレン４
によって接合された形態をとり，前記造粒炭２の間隙で構成される細孔５の内部
には造粒炭２の表面に散りばめられた破砕炭３が至る所に突出している。
前記破砕炭３は，前述の従来技術と同様に木炭，ヤシ殻炭，石炭などの炭素質
を原料として焼成，破砕，洗浄，乾燥の過程を経て製造するが，ふるい分け操作
を１００μｍ以上と１０μｍ以下の２工程とすることで粒径の均一化を図る。
また，次工程で行う混粘作業を効率化し，かつ，均質なものとするため，前述の
粒径が整えられた破砕炭３に水分を加え，湿潤させる。このとき，過剰な水分を
与えた場合，破砕炭３が凝集して均質な混粘が行われないため，含水率を３０〜
５０ｗｔ％程度に調湿することが望ましい。
【００１５】
さらに，ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を主成分とする粘土粉をふるい分け操作を行い，
２００μｍ以下の粒径に調整する。なお，５０μｍ以下の極めて微細な粘土粉が
混在しても後述の造粒過程で大きな粒子に吸収されるため，問題ではない。
【００１６】
前記，調湿後の破砕炭３と粘土粉とを２：１〜４：１の配合でミキシングして混
合粉を作製し，造粒機に投入する。造粒機は，上部に前記混合粉と造粒のための
調湿に必要な水分の供給口を備え，下部に回転平板を備える。
前記混合粉は，回転平板上を転がりつつ，突起に衝突を繰り返すことで球状粒子
を形成し，粒径の小さな破砕炭３が粒子の表面に捕集されて造粒炭が生成される。
なお，造粒過程では形成された粒子の粉砕を防止し，かつ，破砕炭３の捕集促進
や脱落防止の目的で水分の添加が必要となり，前記混合粉に対し，１０〜２０ｗ
ｔ％程度の水分を供給することが望ましい。
【００１７】
また，この造粒炭を１０００℃程度の高温で焼成を行った後，再度，ふるい分け
操作を行うことで，５０〜２００μｍ付近に主要粒度分布をもつ極めてばらつき
の少ない均一な粒径の造粒炭２を生成する。
【００１８】
図５に焼成後の造粒炭２の拡大図を示す。前述したように造粒炭２の表面には前
記破砕炭３がランダムに散りばめられた形状を構成する。
なお，造粒に使用する粘土６は，焼成後の減容による粒度分布のばらつきを抑え，
かつ，浄水器への適用を加味して，有機物含有量および鉄分が少なく，さらに，
鉛，砒素などの有害物質を含まない原料を選定することが望ましい。
【００１９】
上記造粒炭２を７０〜８０ｗｔ％，バインダとするポリエチレン４を３０〜２
０ｗｔ％の配合として，充分に混合した後，ポリエチレン４の溶融温度である約
２００℃以上に加熱し，加圧して，中空円筒状に成形する。このようにして製造
された圧縮活性炭ブロック１に形成された細孔５は前記破砕炭３の突起部３ａの
存在で外表面から内部に向かって，開孔部の形状，大きさが著しく変化している。
この細孔径の変化を細孔分布図（図６）に基づいて説明する。１×１０−３〜１０
μｍの広範な細孔径を有し，かつ，１×１０−１μｍ以上の比較的大きな細孔につ
いては平滑化した分布をもたせ，１×１０−１μｍ未満の微小細孔については，前
者に比較して減少傾向をとるものの，幅広く，かつ高い占有率を確保している。
【００２０】
従って，この実施形態の圧縮活性炭ブロックによれば，次のような作用効果を
期待することができる。
（１）粒度分布の均一な焼成後の造粒炭を使用し，かつ，バインダが完全溶融し，
浸透して接合するポリエチレンを使用しているため，バインダの粒径が成形後の
細孔分布に影響を及ぼすことはなく，１×１０−３〜１０μｍ間の広範，かつ，平
滑化された細孔分布を有する圧縮活性炭ブロックを提供できる。
さらに，バインダの添加率も低く抑えることができ，造粒炭の配合率を高められ
るため，遊離塩素や有機塩素化合物，カビ臭成分，農薬成分等の有機物に対して
長寿命の浄水性能を確保できる。
（２）１×１０−３〜１０μｍの広範，かつ，平滑化された細孔分布を有するとと
もに，１×１０−１μｍ未満の微小細孔の占有率も高いことから，体径が１０μｍ
を超過する微小動物をはじめ，１×１０−１μｍオーダーの細菌類や１×１０−２
μｍオーダーのウイルスに対しても高い捕捉性能を発揮できる。
（３）異物のサイズに応じて，ろ過機能を発揮する細孔が異なるため，細孔利用
率が向上し，異物の捕捉容量が高められることで，ろ過寿命の長い圧縮活性炭ブ
ロックを実現することができる。
【００２１】
また，本圧縮活性炭ブロックでは破砕炭の造粒材にＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を豊
富に含んだ粘土を使用している。ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３は陽イオン交換剤として
利用されるゼオライトの原料となり，水中の鉛，クロム等の有害な重金属イオン
を除去する特性をもっていることから，陽イオン交換樹脂を配合しなくとも鉛イ
オンの除去性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る圧縮活性炭ブロックの一実施形態を示す概略図である。
【図２】従来の圧縮活性炭ブロックを示す概略図である。
【図３】破砕炭の拡大図である。
【図４】従来の圧縮活性炭ブロックにおける細孔分布の一例を示す図である。
【図５】本発明に係る圧縮活性炭ブロックの造粒炭の拡大図である。
【図６】本発明に係る圧縮活性炭ブロックの細孔分布の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    圧縮活性炭ブロック
２    造粒炭
３    破砕炭
３ａ  突起
４    ポリエチレン
５    細孔
６    粘土
【図１】
0004666452.tif 000002
【図２】
0004666452.tif 000003
【図３】
0004666452.tif 000004
【図４】
0004666452.tif 000005
【図５】
0004666452.tif 000006
【図６】
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