(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔を有し、該流通孔の隔壁が連通孔を有する多孔質であり、所定の流通孔については一方の端部を封じ、残余の流通孔については他方の端部を封じてなるハニカム構造体を基体とし、該隔壁の一方の表面に微細活性炭で構成される濾過膜が形成されていると共に該濾過膜の形成と同一側の流通孔に粗粒活性炭が荷電された状態で充填された構造であるセラミックフィルターと、該セラミックフィルターを装填する容器と、該粗粒活性炭に印加する直流電源とからなり、該直流電源と電気接続した正極が該粗粒活性炭と接触していると共に負極が該粗粒活性炭が充填されていない側のハニカム構造体の端部に近接して設けられている浄水殺菌濾過装置。
【請求項２】
該正極および該負極が、ステンレスメッシュ板又はカーボン電極である請求項１に記載の浄水殺菌濾過装置。
【請求項３】
該粗粒活性炭が充填されている側のハニカム構造体の端部と該容器端面との間に該粗粒活性炭層を設け、ステンレスメッシュ製の該正極板が該粗粒活性炭層と押圧状態で接触している請求項１又は２に記載の浄水殺菌濾過装置。
【請求項４】
該濾過膜を構成する該微細活性炭が、平均粒径０．６〜１０μｍの範囲にある請求項１〜３のいずれか１項に記載の浄水殺菌濾過装置。
【請求項５】
該濾過膜の厚みが、３μｍ〜２５μｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の浄水殺菌濾過装置。
【請求項６】
該粗粒活性炭の平均粒径が、５０〜８００μｍの範囲にある請求項１〜５のいずれか１項に記載の浄水殺菌濾過装置。
【請求項７】
該粗粒活性炭を荷電する印加電圧が、０．６Ｖ〜１．０Ｖである請求項１〜６のいずれか１項に記載の浄水殺菌濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水殺菌濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、活性炭により水道水中のカルキ臭、トリハロメタンを除去する浄水器フィルターが市販されている。この浄水器フィルターは活性炭層によってカルキ臭、トリハロメタンを除去すると共に水道を使用しない夜間に繁殖した細菌類を活性炭層の後に設けた中空糸によって濾過して、朝一番の水道使用開始時に細菌の繁殖した水道水が流水しない様にした構成の浄水器フィルターである。
【０００３】
中空糸は細菌類を濾過する必要からその孔径は極めて小さい。このため水道水中の濁度分によって短期間で目詰まりが起きるとの問題がある。約４ヶ月程度で浄水器のフィルターを交換する必要があり、煩雑であり、又、コスト高との問題を抱えている。又、特開平１−９９６８４号公報には、活性炭に電位を印加して活性炭に付着した菌を殺菌するように構成した電気化学的殺菌装置も提案されているが、水道水中の濁度分の濾過及びコンパクト化の点で不充分である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐用期間がながく、水道水などに含まれているカルキ臭、トリハロメタンを除去すると共に細菌類の繁殖を抑制し、且つ濁度分も所定値まで除去する、空間当たりの濾過面積の大きいコンパクト化された浄水殺菌濾過装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔を有し、該流通孔の隔壁が連通孔を有する多孔質であり、所定の流通孔については一方の端部を封じ、残余の流通孔については他方の端部を封じてなるハニカム構造体を基体とし、該隔壁の一方の表面に微細活性炭で構成される濾過膜が形成されていると共に該濾過膜の形成と同一側の流通孔に粗粒活性炭が荷電された状態で充填された構造であるセラミックフィルターと、該セラミックフィルターを装填する容器と、該粗粒活性炭に印加する直流電源とからなり、該直流電源と電気接続した正極が該粗粒活性炭と接触していると共に負極が該粗粒活性炭が充填されていない側のハニカム構造体の端部に近接して設けられている浄水殺菌濾過装置が提供される。
【０００６】
本発明においては、正極および負極がステンレスメッシュ板又はカーボン電極であることが好ましい。
【０００７】
又、本発明においては、粗粒活性炭が充填されている側のハニカム構造体の端部と容器端面との間に粗粒活性炭層を設け、ステンレスメッシュ製の正極板が粗粒活性炭層と押圧状態で接触していることが好ましい。
【０００８】
尚、本発明においては、該濾過膜を構成する該微細活性炭が平均粒径０．６〜１０μｍの範囲にあることが好ましい。更に、濾過膜の厚みが３μｍ〜２５μｍであることが好ましい。
【０００９】
又、本発明においては、粗粒活性炭の平均粒径が５０〜８００μｍの範囲にあることが好ましい。
【００１０】
更に、本発明においては、粗粒活性炭を荷電する印加電圧が０．６Ｖ〜１．０Ｖであることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものでないことはいうまでもない。
本発明のセラミックフィルター及びそれを用いた浄水殺菌濾過装置を本発明の実施態様の１例である図１に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、セラミックフィルター１１を容器１２内に装填した浄水殺菌濾過装置１の断面を示す模式図である。セラミックフィルター１１は、隔壁５により仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔３（３ａ，３ｂ）を有し、流通孔３の隔壁５が連通孔を有する多孔質であり、所定の流通孔３ａについては一方の端部４ａを封じ、残余の流通孔３ｂについては他方の端部４ｂを封じてなるハニカム構造体を基体としている。
多孔質の隔壁５の一方の表面には、微細活性炭７で構成される濾過膜８が形成されており、また濾過膜８と同一側の流通孔３ａには粗粒活性炭９が荷電された状態で充填されてセラミックフィルター１１を構成している。
【００１４】
図３は基体となるセラミックハニカム２の断面図を、図４はセラミックハニカム２の斜視図を示す。
【００１５】
図２は微細活性炭７で構成される濾過膜８の局部拡大図を示す。連通孔６を有する多孔質隔壁５の一方の表面に微細活性炭７で構成される濾過膜８が形成され、更に、濾過膜８に粗粒活性炭９で構成される粗粒活性炭層１０が積層し、多層構造を形成している。
【００１６】
本発明の浄水殺菌濾過装置は、上述の通り構成されたセラミックフィルター１１を容器１２内にシール絶縁材１３と共に装填し、粗粒活性炭９を充填する側のハニカム構造体の端部２０と容器底面２３とで形成される空間１７に粗粒活性炭９を充填し、直流電源１４と電気接続した正極板１５を粗粒活性炭９と押圧状態で接触させ、粗粒活性炭９をプラスに印加する。
【００１７】
粗粒活性炭９及び微細活性炭７は全て接触・接続状態にあるから、粗粒活性炭９及び微細活性炭７は全てプラスに印加された状態にある。出口１９側の容器蓋２４とハニカム構造体の端部２１とで形成される空間には直流電源１４と電気接続した負極板１６がハニカム端部２１と近接状態で設けられている。近接位置は水が存在する時点で陽極側と微小電流が流れる程度の位置である。
【００１８】
この様に構成された本発明の浄水殺菌濾過装置を用いた場合、容器１２の入口１８より流入した水道水などの原水は、空間１７に充填された粗粒活性炭９で構成される粗粒活性炭層１０ｂ、更にはハニカム構造体の流通孔３ａに充填された粗粒活性炭９で構成される粗粒活性炭層１０ａを通過し、微粒活性炭７で構成される濾過膜８で濾過されて、ハニカム構造体の多孔質隔壁５を通過して、隣り合う流通孔３ｂを経て、容器の出口１９に流出する。
【００１９】
水道水中のカルキ、トリハロメタンは粗粒活性炭層１０ｂ、１０ａの粗粒活性炭９に吸着され、水道水中の濁度分は濾過膜８で濾過された美味で清澄な水が流出する。夜間など水道が数時間以上使用されない期間においては、活性炭で殺菌用に加えられている塩素分が吸着除去された水が浄水装置内に滞留し、細菌類の増殖が進行するが、本発明のセラミックフィルター及び装置は粗粒活性炭９をプラスに荷電しているため、マイナスに帯電している細菌類は粗粒活性炭９に電気的引力で吸着され、数時間後には死滅する。即ち、電子殺菌される。
【００２０】
粗粒活性炭９に吸着されなかった細菌類は同じくプラスに荷電された状態の微粒活性炭７に吸着し殺菌、除去される。従って、朝一番に浄水殺菌濾過装置から流出する水として従来に較べて著しく細菌類の少ない水が流出する。
【００２１】
本発明のセラミックフィルター及び浄水殺菌濾過装置の特徴は、上述の通り、細菌類は粗粒活性炭９及び微粒活性炭７により吸着され、電子殺菌されるため、細菌類の増殖が著しく抑制されている点にある。更に、濾過膜８によって水道水中の濁度分も従来の基準値を充分に満たす程度に濾別するものであり、透水速度及び透水量が従来の中空糸タイプのフィルターに比較して著しく大きい点である。
【００２２】
従来の方式では、活性炭でカルキ、トリハロメタンを吸着濾過するが、細菌類は除去できないため、中空糸を活性炭層の後に設けて中空糸によって細菌類を濾別除去する方式である。このため、中空糸の孔径は極めて小さく、その結果、日常使用する水道水中の濁度分によって短期間で目詰まりが発生し、中空糸フィルターの交換を数ヶ月（通常約４ヶ月）ごとに行わなければならなかった。
【００２３】
本発明のセラミックフィルターは細菌類の増殖抑制と濁度分の濾別を切り離し、別々の箇所で、別々の手段を用いて行っている点を特徴とする方式である。細菌類の大部分は粗粒活性炭９で電子殺菌され、粗粒活性炭層１０を通過した極少量の細菌類も微細活性炭７によって電気的引力で吸着され、電子殺菌される。
【００２４】
従って、微粒活性炭７で構成される濾過膜８の孔径は、細菌を濾別するものではなく、濁度分を基準値以下に濾別するものであるから、中空糸に較べて孔径を大きくでき、その結果、透水速度が大きく、且つ、目詰まりの発生が抑制され、長期間透水できる（即ち透水量が大きい）。
【００２５】
本発明の濾過膜厚さ２．５μｍおよび５μｍのセラミックフィルターと従来の中空糸フィルターとについて、透水速度と透水量の関係を図５に示す。中空糸フィルターでは透水量が１０ｍ3程度で透水速度は２Ｌ／分と著しく低くなるが、本発明のセラミックフィルターは３０ｍ3程度まで高い透水速度を維持できる。
【００２６】
３０ｍ3の水道は、一般家庭の１年分の使用量にほぼ相当する。
即ち、本発明のセラミックフィルターの交換は約１年単位でよい。又、本発明のセラミックフィルター方式と従来の中空糸フィルター方式とについて１２時間滞留させた後に流出させた水の中に残存する細菌数について測定した結果を図６に示す。
【００２７】
従来の中空糸フィルター方式では１ｍｌ中の菌の残存数が２２０個程度であるのに対し、本発明のセラミックフィルターを用いた浄水殺菌濾過装置では５０個程度と極めて少なくすることができる。所定量の水を捨てた後での水に対しては、中空糸フィルターの場合も水中の細菌類は著しく減少する。
【００２８】
本発明のセラミックフィルター１１における濾過膜８について、その形成方法について説明する。孔径が約３μｍ程度の連通孔６を有する多孔質隔壁５と多数の流通孔３ａ，３ｂとから構成されるセラミックハニカム構造体２を基体として、平均粒径３μｍ程度の微粒活性炭７の希釈された懸濁液を流通孔３ａ側より注入し、多孔質隔壁５で吸引濾過すれば、多孔質隔壁５表面に微粒活性炭７で構成される濾過膜８が形成される。用いる微粒活性炭７の平均粒径、微粒活性炭７の懸濁液の濃度、透水量によって濾過膜８の膜厚などの制御は容易にできる。
【００２９】
又、約１年使用して透水速度が減少し、交換されたセラミックフィルター１１は水洗すれば微粒活性炭７で構成される濾過膜８は多孔質隔壁５から容易に剥離するので、セラミックハニカム構造体２はセラミックフィルター１１を作製する際に用いる基体として再生利用することができる。又、微粒活性炭７及び粗粒活性炭９も水洗してセラミックフィルター１１に再生利用することができる。このためコストを低減できる。
【００３０】
更に、本発明のセラミックフィルター１１はセラミックハニカム構造体２を基体とするものであり、単位空間当たりの濾過面積は極めて大きく、コンパクト化できる。
【００３１】
図１に示した本発明の浄水殺菌濾過装置の実施態様において、正極板１５及び負極板１６をステンレスメッシュとして水の流路とすることが好ましい。又、容器１２も正極側容器１１ａと負極側容器１１ｂとに分割し、絶縁材１３によって絶縁することが好ましい。又、正極板１５をばね材２２で押圧して粗粒活性炭層１０ｂとの接触を確実にすることが好ましい。更に、原水入口１８と浄水出口１９を容器１２の同一の端面、例えば容器の蓋２４に取り付け、原水をセラミックフィルター１１の周縁面から容器底部の粗粒活性炭層１０ｂに流入させる構造とすることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のセラミックフィルター及びそれを用いた浄水殺菌濾過装置は、透水速度が速くかつ透水量が大きいので、耐用期間が極めて長く、又、水道水などに含まれているカルキ臭、トリハロメタンを効果的に除去すると共に細菌類の繁殖を著しく抑制し、且つ濁度分も除去し、美味で清澄な水が提供できる。更に、空間当たりの濾過面積が大きく、コンパクト化ができる。更に又、セラミックフィルターは再生利用が可能でありコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のセラミックフィルターとそれを用いた浄水殺菌濾過装置の実施態様の１例を示す模式的断面図を示す。
【図２】  本発明のセラミックフィルターにおける微細活性炭で構成される濾過膜の局部的拡大図を示す。
【図３】  本発明のセラミックフィルターに用いるセラミックハニカム構造体の断面図を示す。
【図４】  本発明のセラミックフィルターに用いるセラミックハニカム構造体の斜視図を示す。
【図５】  本発明のセラミックフィルターと従来の中空糸フィルターとにおける透水速度と透水量の関係を示す。
【図６】  本発明のセラミックフィルターと従来の中空糸フィルターとについて、１２時間水道水を滞留させた後に最初に透水する水に含まれる細菌の数について測定した結果を示す。
【符号の説明】
１…浄水殺菌濾過装置、２…セラミックハニカム構造体、３…流通孔、３ａ…原水側の流通孔、３ｂ…浄水側の流通孔、４ａ，４ｂ…流通孔の端部、５…多孔質隔壁、６…連通孔、７…微細活性炭、８…微細活性炭で構成される濾過膜、９…粗粒活性炭、１０…粗粒活性炭層、１０ａ…流通孔に充填された粗粒活性炭層、１０ｂ…ハニカム端部と容器底面との空間に充填された粗粒活性炭層、１１…セラミックフィルター、１２…容器、１２ａ…正極側の容器、１２ｂ…負極側の容器、１３…シール絶縁材、１４…直流電源、１５…正極板、１６…負極板、１７…ハニカム端部と容器底面との空間、１８…原水入、１９…浄水出口、２０…ハニカム構造体の原水側端面（粗粒活性炭を充填した側のハニカム端部）、２１…ハニカム構造体の浄水側の端部、２２…ばね材、２３…容器底面、２４…容器蓋。
【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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