(57)【要約】【課題】  水になじみの良い親水性物質および疎水性物質のいずれも効率よく脱離・排出させ、再生効率が高く結果的に浄水性能が高く、かつ再生動作時の熱効率の良い浄水器を提供することである。  【解決手段】  水道水を導入する入水口と、浄化された水を吐水する吐水口と、前記水道水の入り口および出口を備え内部に吸着材を収容した吸着材容器と、該吸着材容器を加熱する加熱手段とを備え、水道水の浄化を行なうとともに加熱による再生が可能な浄水器であって、吸着材容器内温度計測手段と前記吸着材容器の入り口側および出口側に吸着材容器を密閉可能な弁を備えるとともに、加熱再生中における沸騰前に前記弁により密閉および開放を行ない、前記弁の開閉後も加熱を継続することを特徴とする。【選択図】  図１
2005279561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道水を導入する入水口と、浄化された水を吐水する吐水口と、前記水道水の入り口および出口を備え内部に吸着材を収容した吸着材容器と、該吸着材容器を加熱する加熱手段とを備え、水道水の浄化を行なうとともに加熱による再生が可能な浄水器であって、吸着材容器内温度計測手段と前記吸着材容器の入り口側および出口側に吸着材容器を密閉可能な弁を備えるとともに、加熱再生中における沸騰前に前記弁により密閉および開放を行ない、前記弁の開閉後も加熱を継続することを特徴とする浄水器。
【請求項２】
加熱再生中における前記温度計測手段により得られた計測値により前記吸着材容器の密閉タイミングを決定し、密閉を開始してからの時間により開放タイミングを決定することを特徴とする請求項１記載の浄水器。
【請求項３】
加熱再生中における前記温度計測手段により得られた計測値により前記吸着材容器の密閉タイミングおよび、開放タイミングを決定することを特徴とする請求項１記載の浄水器。
【請求項４】
タイマーを有し、該タイマーにより加熱再生の開始を決定することを特徴とする請求項１記載の浄水器。
【請求項５】
通水量検知手段を備え、通水量検知手段から推定される前回再生からの通水量により加熱再生の開始を決定することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の浄水器。
【請求項６】
前記加熱再生中の密閉および開放動作を複数回行うことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の浄水器。
【請求項７】
前記吸着材容器の出口側から排水を行なう排水流路を備え、前記吸着材容器出口側に前記吐水口への流路と前記排水流路へとを切り替える三方弁を備え、該三方弁により前記吸着材容器からの水を排水流路へ排水可能としたことを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の浄水器。
【請求項８】
前記加熱再生中において、前記吸着材容器の出口側弁は閉止し、入り口側弁を開閉することを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載の浄水器。
【請求項９】
前記吸着材容器入り口側から排水を行なう排水流路と、前記吸着材容器入り口側に前記入水口への流路と前記排水流路へとを切り替える三方弁を備え、加熱再生中は、前記吸着材容器の出口側弁は閉止し、入り口側弁を開閉するとともに前記三方弁を排水流路側へ切り替えることを特徴とする請求項８に記載の浄水器。
【請求項１０】
加熱再生中における前記吸着材容器の密閉タイミングおよび、開放タイミングを、加熱再生中の前記温度計測手段により得られた、互いに異なる時間に計測された複数の計測値により決定することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の浄水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱により再生が可能な吸着材を有する浄水器に関する。 
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば有機物を吸着した吸着材を非通水状態で加熱し、有機物を脱離させ、さらに加熱再生終了後に弁操作または加熱条件を変化させ、脱離のすすんだ水を排水させる方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００３】
しかしこの方法では、加熱終了後に弁操作で排水していたため、再生中は水が多量に残存していた。吸着材表面に吸着していた同一物質が、液相に脱離した場合と気相に脱離した場合では、液相中では拡散速度が大幅に遅い。したがって脱離した物質の拡散速度を速めるためには水が少ない方が良く、水が多量に残存している状態では、特に疎水性物質の脱離・排出効率が低くなり再生が不十分または再生に長時間を要する傾向があった。
【０００４】
また、吸着材中に残留している水を吸引し強制排水した後、加熱し有機物の脱離・再生操作を行なう方法も開示されている（例えば、特許文献３参照。）。さらに別の方法として、吸着材を回転した際の遠心力により吸着材中に残留した水を排水した後、加熱を行なう方法も開示されている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００５】
しかしこれらの方法においては、加熱前に水を抜いているため、親水性物質の脱離性が悪いという問題があった。また、水道水中に含まれる一部の親水性高分子では、もともとは親水性でも水が抜けた後空気と接触することにより、内部にあった疎水基が表面に出ることで、次第に水になじみの悪い物質に形態が変化する変性を起こすことがある。このように表面が疎水性になった高分子有機物は、加熱再生しても容易には脱離せず、このような水がある状態で加熱した方が良い吸着物質については水の存在下で加熱再生することが重要である。さらに、加熱前に水を抜いてしまうことから、空気層が多く形成され断熱材の役割を果たし、ヒータから吸着材内部への伝熱性が低下するとともに外部への放熱比率が高まり、熱効率が低下してしまう、等の欠点があった。
【０００６】
このように従来技術では、水になじみの良い親水性物質を変性を起こすこともなく脱離・排出させかつ、疎水性物質についても早い拡散速度で再生を行ない、さらにこれらの再生動作を熱効率よく行なうことは不可能であった。
【特許文献１】特開平１−５１１８９
【特許文献２】特開平１−２６２９８４
【特許文献３】特開平９−１１３０
【特許文献４】特開平６−１８２３３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、水になじみの良い親水性物質および疎水性物質のいずれも効率よく脱離・排出させ、再生効率が高く結果的に浄水性能が高く、かつ再生動作時の熱効率の良い浄水器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、水道水を導入する入水口と、浄化された水を吐水する吐水口と、前記水道水の入り口および出口を備え内部に吸着材を収容した吸着材容器と、該吸着材容器を加熱する加熱手段とを備え、水道水の浄化を行なうとともに加熱による再生が可能な浄水器であって、吸着材容器内温度計測手段と前記吸着材容器の入り口側および出口側に吸着材容器を密閉可能な弁を備えるとともに、加熱再生中における沸騰前に前記弁により密閉および開放を行ない、前記弁の開閉後も加熱を継続することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、水になじみの良い親水性物質を水中にて脱離させた後、沸騰前に水を弁の開閉動作により排出させることで、親水性物質を熱変性させることなく外部に排出でき、また、水の排出後も加熱を継続することで、疎水性物質についても早い拡散速度で脱離・排出することができ、結果的に高い再生効率を実現することが可能となる。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、加熱再生中における前記温度計測手段により得られた計測値により前記吸着材容器の密閉タイミングを決定し、密閉を開始してからの時間により開放タイミングを決定することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、温度計測地に基づいて制御するため、水道水温度の季節や日による変動に影響されず、安全かつ簡単な機構でに吸着材容器内で親水性物質の脱離がすすんだ残水の排水および加熱再生を行なうことができる。
【００１２】
また、請求項３記載の発明は、加熱再生中における前記温度計測手段により得られた計測値により前記吸着材容器の密閉タイミングおよび、開放タイミングを決定することを特徴とする
【００１３】
本発明によれば、浄水器の長期使用などによる熱効率の変化の影響を受けずに、より正確に排水のコントロールが可能となる。
【００１４】
また、請求項４記載の発明は、タイマーを有し、該タイマーにより加熱再生の開始を決定することを特徴とする請求項1記載の浄水器
【００１５】
本発明によれば、毎日または一週間に一回など定期的に確実にかつ、使用者の望む時間帯に加熱再生動作を行なうことが可能となる。
【００１６】
また、請求項５記載の発明は、通水量検知手段を備え、通水量検知手段から推定される前回再生からの通水量により加熱再生の開始を決定することを特徴とする
【００１７】
本発明によれば、使用頻度に関わらずより正確なタイミングで再生を行なうことが可能となる。
【００１８】
また、請求項６記載の発明は、前記加熱再生中の密閉および開放動作を複数回行うことを特徴とする
【００１９】
本発明によれば、脱離物質の液中濃度を低減させ脱離をより促進する効果が得られ、結果的に再生効率の向上が図れるとともに、残水量をより低減することが可能となり、その後の熱効率を向上させることが可能となる。
【００２０】
また、請求項７記載の発明は、前記吸着材容器の出口側から排水を行なう排水流路を備え、前記吸着材容器出口側に前記吐水口への流路と前記排水流路へとを切り替える三方弁を備え、該三方弁により前記吸着材容器からの水を排水流路へ排水可能としたことを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、前記吸着材容器出口側から加熱再生中の水を排水流路へ排水することで、吐水口から温度の高い水が排水されることがないため安全性の高い浄水器の提供が可能となる。
【００２２】
また、請求項８記載の発明は、前記加熱再生中において、前記吸着材容器の出口側弁は閉止し、入り口側弁を開閉することを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、加熱再生中の水および蒸気の排出方向を吸着材の上流側へとすることで、上流側のより高濃度の吸着物質を下流側へ拡散させることなく再生することが可能となり、吸着材の再生率を向上させることが可能となる。
【００２４】
また、請求項９記載の発明は、前記吸着材容器入り口側から排水を行なう排水流路と、前記吸着材容器入り口側に前記入水口への流路と前記排水流路へとを切り替える三方弁を備え、加熱再生中は、前記吸着材容器の出口側弁は閉止し、入り口側弁を開閉するとともに前記三方弁を排水流路側へ切り替えることを特徴とする
【００２５】
本発明によれば、加熱再生中の水および蒸気の排出方向を吸着材の上流側へとするとともに、排出される水および蒸気を排水流路から排水することで、高温の水や蒸気が排水流路へ排水され、安全性の高い浄水器の提供が可能となる。
【００２６】
また、請求項１０記載の発明は、加熱再生中における前記吸着材容器の密閉タイミングおよび、開放タイミングを、加熱再生中の前記温度計測手段の複数の時間における計測値により決定することを特徴とする
【００２７】
本発明によれば、過去の複数の温度データにより現状のより正しい温度を推定することができ、加熱再生中の吸着材容器内の蒸気や水の熱対流さらには結露等による値のぶれに左右されずに、より正確な弁の開閉制御が可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、水になじみの良い親水性物質を水中に極力脱離させた後、沸騰前に水を弁の開閉動作により排出させることで、水になじみの良い親水性物質および疎水性物質のいずれも効率よく脱離・排出させ、再生効率が高く結果的に浄水性能の高い浄水器を提供し、かつ再生動作を熱効率よく行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に本発明の第一の実施の形態を、添付図面により詳細に説明する。
図１は本発明の浄水器の構成図である。図１において１は浄水器、２は吸着材としての活性炭を収納する活性炭容器、３は水道水の浄水器への通水はされるが逆流を防止する逆止弁であり、４は電源やマイコン等からなる制御部、５は水道水が流入する入水口、６は活性炭再生中および再生後の初期の水を排水する排水口、７は浄化された水を吐水するための吐水口、８は活性炭再生中に活性炭内部を密閉または開放するための開閉弁、９は活性炭再生中に出る排水を温度により切り替える温度切り替え弁、１１は吐水の開始、停止の入力をするスイッチ、１２は温度切り替え弁９からの排水流路である。また２１は活性炭容器２への流入部であり、２２は流出部、２３は活性炭、２４は活性炭および活性炭が含水する水等を加熱する加熱手段としてのヒータ、２５は活性炭容器２内の温度を計測するための温度センサである。
【００３０】
浄水器１の動作を図２により説明する。電源が供給されると浄水器は再生タイミングの設定を行い、再生タイマーをスタートさせる。この再生タイミングの設定は例えば電源を入れた後例えば５時間後に毎日加熱再生を開始するというものであり、再生タイマーをスタートし、再生タイマーが前記設定値を越えている場合に再生を行うようにする。このようにタイマーにより再生の開始を決定することで、毎日または一週間に一回など定期的に確実にかつ、使用者の望む時間帯に加熱再生動作を行なうことが可能となる。またこの設定値は、使用者に入力させるようにすることも可能である。次に、使用者吐水スイッチ１１の入力待ちの待機状態になり、スイッチ１１を押されると再生動作中かどうかの判断を行ない、再生中の場合には吐水動作を行なわずに、吐水スイッチの入力待ちに戻る。再生動作中でなければ、制御部４は開閉弁８を開き、水道水が入水口５から活性炭容器２、開閉弁８を通り吐水口７から清浄な浄水が吐水される。温度作動弁９は加熱再生中の温度の高い水を排水するとともに、浄水器に給湯された温度の高い水が排水されるように作動温度を調整しており、本実施の形態では４０℃以上の温度で排水側につながるよう構成されている。
【００３１】
次に、活性炭再生タイミングの判定動作について図３のフローチャートを用いて説明を行なう。浄水器は図２のように吐水スイッチ１１がＯＮされるまで待機状態にあるが、定期的にタイマーによる図３の割り込み動作を行なう。割り込み動作では、再生タイマー値が設定値を超えているか判断を行ない、超えている場合には再生フラグをたてておく。次に再生タイマーが２４時間を越えているか判定し、超えている場合には再生タイマーをリセットしておく。本実施例では毎日所定の時間に再生を開始する例のため、２４時間でリセットしているが、これを１６８時間に設定すれば１週間に一回所定の時間に再生させることができる。次に再生フラグの状態を判定し、再生フラグが立っておりかつ吐水状態にない場合には、再生サブルーチンにとび再生動作を開始する。再生フラグが立ってない場合や、再生フラグが立っていても吐水中の場合にはそのままメインルーチンへもどる。
【００３２】
再生サブルーチンについて説明を行なう。図４は再生サブルーチンのシーケンスを表している。まず開閉弁８を開け、ヒータ２４に通電を開始し、再生フラグをリセットしておく。活性炭容器内の温度が４０℃になったところで出口側の三方弁としての温度作動弁９が排水側に開く。このように出口側に三方弁を設け加熱再生中の温水や蒸気を排水側へ排出するようにすることで加熱再生動作の安全性を高めることができる。温度センサがＴ０になったところで開閉弁閉めサブルーチンを行ない、開閉弁８をｔｓ０秒間閉止後、ｔｋ０秒間開く。開閉弁を閉止し活性炭容器２を密閉し発生する蒸気により内部圧力を高め、その後開放することにより内部の水および蒸気を一気に放出する。それにより活性炭表面から液相へ脱離・溶出した吸着物質を水とともに排出する。この際、活性炭容器2内の残水は、活性炭容器の入り口側および出口側の両方へ排水される。次に活性炭容器内の温度がさらに上昇し、温度センサ値がＴ１になったところで、開閉弁閉めサブルーチンを行ない、開閉弁８を時間ｔｓ１閉止、時間ｔｋ１開放し、再び活性炭容器内の残水および脱離物質の排出を行なう。その後さらに温度が上昇し、温度がＴｆに達した所で、加熱を停止し、再生動作を終了する。この加熱再生中の弁の開閉による排水動作については、1回でなるべく高い温度で極力多くの残水を排水させるようにしても構わないが、複数回行なうことにより脱離物質の液中濃度を低減させ脱離をより促進する効果が得られる。また、複数回排水を行なうことで、残水量をより低減することが可能となり、その後の熱効率を向上させる効果も得られる。したがって2回以上の排水動作を行なうことがより好ましい。また、温度の上昇が早すぎる場合には排水動作間近でヒータの電力を下げ、温度上昇を抑えることも可能である。このように、排水回数については、加熱電力や容器のサイズ、容器内水量、再生時間等を考慮し適宜選定を行なう。また、出口側に設けられた三方弁としての温度作動弁９であるが、所定温度で形状の変化する金属等を用い、温度により自動的に流路を切り替えるものとすることで、電気的な制御が不要な構成とすることができる。また、本実施例では吸着材容器入り口側の弁として逆止弁を用いたが、任意に開閉可能な開閉弁を用いても構わない。
【００３３】
本実施の形態においては、吸着材容器の密閉のタイミングを温度により、開放のタイミングは密閉からの時間で決定している。水道水の温度は季節や日により変動するが、水温が決まれば温度上昇速度やその際の水蒸気の蒸発量、圧力の上昇速度は決まる。本実施の形態のように吸着材容器内の温度により密閉タイミングを決定し、密閉開始からの時間により開放タイミングを決定することにより、簡単にかつ安全に吸着材容器内で親水性物質の脱離のすすんだ残水の排水が可能となる。
【００３４】
吸着材容器を加熱すると、初期は吸着材容器内に残水が多いため親水性物質の脱離・溶出が進む。水道水中に含まれ吸着材に吸着されている物質は多様であり、親水性の程度も様々であるが、水中での加熱により脱離がすすむ物質として、例えば、モノクロラミン、ジクロラミン等の結合塩素やフェノール類、低級脂肪酸類、フミン質、等が考えられる。高分子などの一部では、もともとは親水性でも水が抜けた後空気と接触することにより、次第に内部にあった疎水基が表面に出ることで、次第に水になじみの悪い物質に付着形態が変化する変性を起こすと思われる。このように表面が疎水性になった高分子有機物は、加熱再生しても容易には脱離しないと思われる。このように、水がある状態で加熱した方が良いものについては水の存在下で十分脱離させるとともに、脱離した物質を水とともに排出し、その後沸騰状態で気相中に脱離しやすい物質を脱離させ、早い拡散速度で外部へ排出を行なうことで、効率的に吸着材の再生を行なうことができる。排水を行なうために弁を開閉する吸着材容器内温度についてであるが、脱離温度が高いほど脱離の速度は速い。しかし、水の沸騰温度である１００℃に達すると水の蒸発が激しくなり気相部分が多くなることから、親水性高分子の変性が急速にすすむ。脱離している物質も、実際には吸着材表面で吸着と脱離の平衡にあると考えられ、高温で気相との接触が増加し、次第に変性し再吸着する可能性がある。また、沸騰により気相圧力の上昇速度も急激になる。吸着材容器毎に温度上昇特性は若干異なるため、どの個体についても圧力が上がりすぎることなく安全に、かつ所定の圧力に到達させて確実に水抜きを行うためには、沸点付近での水抜きは避け、１００℃付近未満で弁を開閉・水抜きすると良い。また、脱離速度に影響を与える因子として、温度と、対象物質の吸着材表面濃度と水中での濃度の差があるが、加熱により吸着物質の脱離がすすむと水中の脱離物質濃度が高くなり脱離の速度が低下すると思われる。したがって、前記のように排水動作を頻繁に行ない、脱離物質濃度を低減することで全体の再生速度を向上させることができる。
【００３５】
このように水になじみの良い親水性物質を水中に極力脱離させた後、沸騰前に水を弁の開閉動作により排出させることで、親水性物質を熱変性させることなく外部に排出し、また疎水性物質については水量が減り気相が増加したところで早い拡散速度で脱離・排出させ、さらに以上の再生動作を安全にかつ熱効率も良く行なうことが可能となる。また、吸着材についてであるが、除去対象物質により種々のものを選択可能である。例えば、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、二酸化チタン、ゼオライト、骨炭、さらにはセラミック粒子など様々なものが利用できるが、活性炭は比表面積が大きく吸着容量も大きく熱的にも安定なため、特に適している。これらの中から単独または組み合わせて使うことにより、水道水中の様々な物質を除去することができる。
【００３６】
ここで温度Ｔ０、Ｔ１、閉止時間ｔｓ０、ｔｓ１、開放時間ｔｋ０、ｔｋ１、について説明を行なう。前述のようにＴ０，Ｔ１はいずれも１００℃未満である必要があるが、脱離を促進するためなるべく温度が高いほうが望ましい。温度Ｔ０、Ｔ１、閉止時間ｔｓ０、ｔｓ１、開放時間ｔｋ０、ｔｋ１、の設定値についてはヒータの消費電力と、吸着材容器内の残水量、吸着材容器の入り口部、出口部形状、吸着材容器の耐圧等にもよるが、例えばヒータの消費電力が２０ｗ、吸着材として活性炭を用い、活性炭容器内初期残水量が４００ｃｃ程度、入り口部および出口部の断面積が１０ｃｍ２程度以下の場合には、Ｔ０を９２℃、Ｔ１を９５℃、ｔｓ０、ｔｓ１を１分程度、ｔｋ０、ｔｋ１も１分程度とすると良い。また、活性炭容器２の加熱初期においては、早く昇温したいため初期のヒータ出力を１００ｗ程度と大きくとり、水抜き温度に近づくにつれて徐々に出力を下げることができる。このような条件は吸着材容器、ヒータ消費電力等に合わせて実験を行い、最も効率よく水抜きができるよう適宜選定する。また、加熱再生の終了温度Ｔｆは、加熱再生が十分された温度として、例えば１２０℃〜１６０℃程度に設定することができる。この温度は吸着材容器中位置やヒータ位置等により測定部位で異なるが、構成や加熱再生の回数等に応じて適宜選定することができる。
【００３７】
次に本発明の第二の実施の形態について詳細に説明を行なう。
第二の実施の形態の構成を図６に示す。第一の実施の形態では、再生時に吸着材容器内の残水が入り口側と出口側の両方へ排出された。本実施例では、加熱再生中は入り口側開閉弁のみ開閉を行ない、出口側については常に閉止とし、入り口側へ排水するとともに、加熱再生の開始タイミングを通水量により決定する例について説明を行なう。構成については、ほぼ第一の実施の形態と同様であるが、１０は流量センサであり、浄水器使用時には常に流量センサ１０の値を制御部４で積算し、前回再生終了後からの通水量を求め保持している。また、３０は三方弁であり、通水方向を活性炭容器から吐水口７方向へと、排水口６方向へと任意に切り替え可能である。排水流路につながった三方弁３０を任意に開放可能とすることにより、加熱再生中の水を排水できるだけでなく、再生後初めて使用する際にも所定の量排水することで、再生後初期の脱離物質が含有されている可能性のある水を排水することができ、衛生性をより高めることが可能となる。３１は開閉弁、３２は三方弁、３３は活性炭容器の加熱再生中に水を排出する水抜き口であり、通常の浄水時には三方弁３２は水道水入水口５から活性炭容器２へ水道水を通水し、加熱再生中の水抜き時には活性炭容器内の残水を水抜き口３３へ抜くように動作する。また、１３は三方弁３２からの排水流路である。
【００３８】
次に、活吸着材再生タイミングの判定動作について図７のフローチャートを用いて説明を行なう。第一の実施の形態と同様に定期的に割り込み動作により判定を行なう。割り込み動作では、前回再生終了後の通水量を読み出し、通水量が所定の量を超えておりかつ吐水スイッチがＯＦＦの場合、再生サブルーチンに飛び再生動作を開始する。通水量が所定量に達していない場合や吐水スイッチがＯＮの場合は、そのままメインルーチンに戻る。吸着材表面への吸着物質の量は水道水質によるものの基本的には通水量による。したがって、このように前回再生終了後からの通水量により加熱再生のタイミングを決定することで、使用頻度に関わらずより正確なタイミングで再生を行なうことが可能となる。
【００３９】
加熱再生動作について図８により説明を行なう。第一の実施の形態では加熱再生開始時は吸着材容器入り口側と出口側の両方の開閉弁を開放していたが、本実施例では出口側は閉止し、入り口側の開閉弁を開放するとともに、入り口側の三方弁を水抜き口３３側へ開いておく。また、排水を行なうための開閉弁の開閉動作についても、第一の実施の形態では入り口側と出口側両方の開閉弁８を開放したのに対し、本実施例では出口側の開閉弁２２は常に閉止し、入り口側の開閉弁３１のみ開閉を行う。したがって、開閉弁閉めサブルーチンにおいても、入り口側開閉弁３１のみ開閉を行なっている。
【００４０】
次に、弁の開閉時に出口側開閉弁２２は常に閉止し入り口側開閉弁３１のみ開閉を行なう理由について説明を行なう。活性炭２３は水道水中の有機物等の吸着除去を行うが、活性炭の上流側から吸着していくため、入り口側の吸着濃度が高く、出口側では吸着物質の濃度は低いまたは初期では全く吸着していない傾向にある。上流側により多く吸着している活性炭を加熱した場合、吸着物質は熱により脱離・拡散すると考えられる、活性炭の下流側へも拡散することが予想される。活性炭の上流側の吸着物質が加熱により下流側へ拡散した場合、より広い空間へ拡散することにより吸着物質の濃度が拡散するため濃度が低下し、加熱しても脱離がしにくくなるとともに、吸着と脱離を繰り返しながら拡散するため活性炭容器外へ排出するのに長時間を要する。したがって、加熱再生中の水および蒸気の排出方向を上流側へとすることで、吸着物質の吸着材全体への拡散を防止することが可能となり、吸着材の再生率を向上させることが可能となる。またこれまでと同程度の再生レベルを達成するのであれば再生時間をより短かくすることが可能となる。
【００４１】
次に本発明の第三の実施の形態について詳細に説明を行なう。
第一および第二の実施の形態では、加熱再生中の開閉弁の開閉タイミングは、まず温度により閉止タイミングを決定し、予め決められた閉止時間閉止した後、開放し所定時間開放を行なっていた。本実施例においては、閉止タイミングと開放タイミングの両方を温度により決定する例について説明を行なう。構成については、第二の実施の形態と同様で図６の構成であり、加熱再生中の排水は、開閉動作の排水だけでなく、その後の蒸気の排出もすべて活性炭容器２の入り口側から水抜き口３３へ行なう。
【００４２】
吸着材再生タイミングの判定動作については、定期的に割り込み動作により前回再生からの通水量によって判定を行なっているが、もちろん第一の実施の形態のようにタイマーを用いて定期的に行なうようにしても良い。再生動作について図９の再生サブルーチンのフローチャートを用いて説明を行なう。第二の実施の形態と同様に出口側は閉止し、入り口側の開閉弁を開放するとともに、入り口側の三方弁を水抜き口３３側へ開いておく。加熱再生を開始し、温度が所定値Ｔ０に達したところで、開放温度Ｔｋ０を規定し開閉弁閉めサブルーチンに飛び、弁の開閉による排水動作を行なう。この際吸着材容器内のより正しい推定現状温度Ｔｘは割り込み動作により定期的に計算するものとしており、この推定法については後述する。開閉弁閉めサブルーチンについて図１０により説明を行なう。まず開閉弁８を閉じ、吸着材容器内の推定現状温度Ｔｘが第一回目の開放温度であるＴｋ０を超えた場合に開閉弁８を開き再生サブルーチンへ戻る。再生サブルーチンに戻り、推定現状温度Ｔｘが２回目の閉止温度Ｔ１を超えたかを判定し、超えた場合には開閉弁閉めサブルーチンへ再度飛ぶ。２回目の開閉終了後、吸着材容器内の温度が加熱終了温度を超えたところで加熱を止め、加熱再生を終了する。
【００４３】
吸着材容器を加熱する際の温度上昇特性は、水温とともに、投入電力のうち実際に吸着材容器内の温度上昇に使われる熱効率により影響を受ける。この熱効率は、浄水器を長期間使用することによりヒータ近傍に付着する無機物等の影響により次第に低下する。また、使用期間だけでなく無機物の量など水道水の水質によっても変わる。したがって、加熱再生からの温度特性や水蒸気の蒸発量等を制御する際には、吸着材容器内の温度により制御を行なうことが望ましい。本実施の形態では、活性炭容器の密閉および開放のタイミングを何れも活性炭容器内温度により制御しており、浄水器の使用期間や水道水の水質、水温等の温度を受けずに、より正確に排水のコントロールが可能となる。また本実施の形態では、吸着材容器内の温度により排水弁の開閉制御を行なったが、第一の実施の形態の予定閉止時間と組み合わせることにより、温度上昇が極端に早いまたは遅い場合に吸着材の密閉を解除する、警告を出すなどより細かな制御が可能となり、より好ましい。
【００４４】
加熱再生中は吸着材容器内は水の蒸発と結露、また熱や蒸気等による流れが生じていると思われ、温度センサ付近の状態により値のぶれが非常に大きい。開閉弁の動作温度は、再生の程度を左右する非常に大きな因子であるが、温度データをそのまま用いると非常に誤差が大きくなる可能性がある。過去の複数の温度データにより現状のより正しい温度を推定することにより、弁の開閉のタイミングが遅すぎたりまた逆に早すぎることを防止することができる。現状温度Ｔｘの推定法については、過去１０点程度の温度センサ値を読みだし温度上昇直線を推定し、この温度上昇直線に基づき現状温度Ｔｘを推定することができる。この際温度データのサンプリングスピードについては１０秒程度で十分であり、これらの値を直接用いても良いし、過去のデータを線形に足し合わせたデジタルフィルタリングを行ない、新たに温度データとし、その値からＴｘを求めても良い。さらに、ハードウエアによりローパスフィルタを構成し、温度データのぶれを除去する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第一の実施の形態における、構成を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態における、メインルーチンを示す図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態における、再生タイミング判定の割り込み動作を示す図である。
【図４】本発明の第一の実施の形態における、再生動作を示す図である。
【図５】本発明の第一の実施の形態における、弁の開閉動作を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態における、構成を示す図である。
【図７】本発明の第二の実施の形態における、再生タイミング判定の割り込み動作を示す図である。
【図８】本発明の第二の実施の形態における、再生動作を示す図である。
【図９】本発明の第三の実施の形態における、再生動作を示す図である。
【図１０】本発明の第三の実施の形態における、弁の開閉動作を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…浄水器
２…活性炭容器
３…逆止弁
４…制御部
５…入水口
６…排水口
７…吐水口
８…開閉弁
９…温度切り替え弁
１０…流量センサ
１１…スイッチ
１２…排水流路
１３…排水流路
２１…流入部
２２…流出部
２３…活性炭
２４…ヒータ
２５…温度センサ
３０…三方弁
３１…開閉弁
３２…三方弁
３３…水抜き口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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