(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素イオンを含む水道水を電気分解して塩素を発生させる電解槽と、貯水槽に貯留された水道水を前記電解槽を通して循環させる循環ポンプ及び循環管路と、前記貯水槽又は循環管路内の水道水の水温を検出する水温センサと、この水温センサにより検出される前記水温に応じて定めた遊離残留塩素濃度の目標上昇値、原水の塩素イオン濃度、この塩素イオン濃度及び前記水温と単位時間当りの塩素発生量との関係、前記貯水槽の容量並びに前記電解槽及び循環ポンプの一日の運転回数を設定入力する手段と、前記電解槽及び循環ポンプを運転し、前記貯水槽内の水道水を循環させながら電気分解する制御手段とを備え、この制御手段は前記水温センサで検出された前記水道水の水温、前記遊離残留塩素濃度の目標上昇値、前記塩素イオン濃度、前記単位時間当りの塩素発生量、前記貯水槽の容量及び前記運転回数に基づいて前記電解槽及び循環ポンプの１回当りの運転時間を算出し、予め設定された所定の運転時刻になると、前記電解槽及び循環ポンプを前記運転時間だけ運転し、前記貯水槽に貯留された水道水の遊離残留塩素濃度を一定範囲に維持することを特徴とする水質維持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビルやマンションなどの貯水槽に貯留される水道水の遊離残留塩素濃度を維持するための水質維持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にビルやマンションなどでは、地上の受水槽で受水した水道水を屋上の貯水槽（高置水槽）にポンプアップし、この貯水槽から各蛇口に水を供給するようにしている。一方、水道法では、水道の蛇口での遊離残留塩素濃度は0.1ｍｇ／ｌ以上と定められているが、安全な水質を維持するためには0.3〜0.5ｍｇ／ｌの遊離残留塩素濃度が必要であるとされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、高置水槽は開放型のタンクであり、水道水の滞留時間が長くなると塩素が抜け、雑菌が繁殖しやすくなる。特に、夏場のように高温で紫外線をたくさん浴びる状況下や、帰省などで居住者が減り、使用水量が極端に落ちて水の滞留時間が長くなる場合には、遊離残留塩素濃度が著しく低下する。この遊離残留塩素濃度の低下は、水質悪化に直結する重要な問題である。
そこで、この発明の課題は、貯水槽内の水道水の遊離残留塩素濃度の低下を補い、有効な遊離残留塩素濃度を常に一定範囲に維持することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、塩素イオンを含む水道水を電気分解して塩素を発生させる電解槽と、貯水槽に貯留された水道水を前記電解槽を通して循環させる循環ポンプ及び循環管路と、前記貯水槽又は循環管路内の水道水の水温を検出する水温センサと、この水温センサにより検出される前記水温に応じて定めた遊離残留塩素濃度の目標上昇値、原水の塩素イオン濃度、この塩素イオン濃度及び前記水温と単位時間当りの塩素発生量との関係、前記貯水槽の容量並びに前記電解槽及び循環ポンプの一日の運転回数を設定入力する手段と、前記電解槽及び循環ポンプを運転し、前記貯水槽内の水道水を循環させながら電気分解する制御手段とを備え、この制御手段は前記水温センサで検出された前記水道水の水温、前記遊離残留塩素濃度の目標上昇値、前記塩素イオン濃度、前記単位時間当りの塩素発生量、前記貯水槽の容量及び前記運転回数に基づいて前記電解槽及び循環ポンプの１回当りの運転時間を算出し、予め設定された所定の運転時刻になると、前記電解槽及び循環ポンプを前記運転時間だけ運転し、前記貯水槽に貯留された水道水の遊離残留塩素濃度を一定範囲に維持するものとである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施の形態を示す水質維持装置のシステム構成図、図２は図１の装置の制御ブロック図である。また、図３は図１における電解槽を示し、（Ａ）は一部分を破断した平面図、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線に沿う断面図である。まず、図１において、１はビルの屋上などに設置される貯水槽で、地上に設置された図示しない受水槽から図示しないポンプにより押し上げられた水道水が貯留されている。貯水槽１内の水道水は、水出口２から各蛇口に給水されて、水位が下限レベルまで下がると図示しない水位センサの信号により上記ポンプが起動され、受水槽の水道水が水入口３から上限レベルまで補給される。この貯水槽１内の水道水は塩素で殺菌されているが、すでに述べたように滞留時間の経過とともに次第に塩素が抜け、雑菌が繁殖しやすくなる。
【０００６】
一方、貯水槽１と並んで水質維持装置４が設置され、貯水槽１の水道水は水質維持装置４を通して循環することにより、遊離残留塩素濃度の維持が図られている。水質維持装置４は、箱状の本体内に、水道水を電気分解して塩素イオンから塩素を発生させる電解槽５と、貯水槽１に貯留された水道水を電解槽５を通して循環させる循環ポンプ６及び循環管路７と、予め設定された時刻に電解槽１及び循環ポンプ６を起動する制御部８とが設置されている。循環管路７中には、循環ポンプ６の手前に漏水発生時に管路を遮断する漏水検知バルブ９が挿入され、また電解槽５の手前には水道水の水温を検出する水温センサ３３が挿入されている。更に、本体内には、凍結防止ヒータ１０、この凍結防止ヒータ１０を通して機内に空気を循環させる循環ファン１１、機内の空気温度を検出する空気温センサ１２、機内の空気を排出する排気ファン１３、機内床面の水溜まりから漏水を検出する漏水検知器１４などが設置されている。電解槽５は電解能力調節のために同一のものが４台設置され、それらは２台ずつが直列接続され、更にそれらが並列接続されている。
【０００７】
図３により、電解槽５の構造を説明する。なお、図３（Ａ）の破断部は、図３（Ｂ）におけるケース１５及び上部電極７の陽極１９を除いた状態を示している。図３において、電解槽５はケース１５とカバー１６とに分割されたモールド樹脂からなる容器内に、２組の電極１７が仕切板１８の両側に配置されている。各電極１７は正負２枚の電極板１９及び２０からなり、これらの電極板１９，２０は薄い樹脂フィルムからなる額縁状のスペーサ２１を挟んで対向配置され、各々の電極板１９，２０にはそれぞれ端子２２が接合されている。電解槽容器の図３の左端には、２組の電極１７に跨るように一端が閉じられた1本の入水路２３が設けられている。また、右端には、電極別の２本の出水路２４が設けられ、その一端は入水路２３と反対の側が閉じられている。図３（Ａ）に示すように、入水路２３の開口端には管継手２５が装着され、出水路２４の開口端には、２本の出水路に跨る管継手２６が装着されている。
【０００８】
このような電解槽５において、端子２２を介して２組の電極１７の各々の電極板１９，２０に図示極性の直流電圧を印加し、入水路２３から水道水を給水すると、この水道水は電極通過中に電気分解を受け、陽極で２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ-の反応により水道水中の塩素イオンが塩素に変換される。この塩素を含む水道水は、各電極別に図示矢印で示すように出水路２４に集められ、更に管継手２６で混合されて、循環管路を構成する図示しないホースに導かれる。
【０００９】
ここで、制御部８の制御動作について次に述べる。まず、貯水槽1内の貯留水の塩素濃度の低下は水温D（℃）の影響を受け、水温Dが低いと低下は少なく、水温Dが高いと低下が大きい。そこで、水温Dをいくつかの段階に分け、各段階別に貯留水の電気分解による遊離残留塩素濃度の目標上昇値を定めておく。表１はその一例を示すものである。
【００１０】
【表１】
0003642410.tif 000002
【００１１】
次に、水道水の電気分解による単位時間当りの塩素発生量L（ｍｇ／分）は、原水の塩素イオン濃度B（ｍｇ／ｌ）に略比例する。従って、原水の水質により発生塩素量が異なるが、発明者らの実験によれば、この比例関係は塩素イオン濃度Bが約10（ｍｇ／ｌ）で変化し、それ以上の領域では塩素発生量が減少することが判明した。塩素イオン濃度Ｂによる塩素発生量Ｌの近似式を例示すると、Ｋ0，Ｋ1，Ｋ2を比例定数として下記のようになる。
０＜Ｂ＜１０      塩素発生量Ｌ（ｍｇ／分）＝Ｋ1×Ｂ
１０≦Ｂ            塩素発生量Ｌ（ｍｇ／分）＝Ｋ2×Ｂ＋Ｋ0
【００１２】
また、塩素発生量Lは原水の水温D（℃）によっても左右される。発明者らの実験によれば、塩素発生量Lは水温Dが低くても高くても少なく、中間領域で多いことが判明した。従って、塩素発生量Ｌは水温Dにより補正する必要があり、その補正はＭ1，Ｍ2を比例定数として次の式で近似される。
Ｄ＜１０      塩素発生量Ｌ＝Ｌ×Ｍ1
１０≦Ｄ≦２５      塩素発生量Ｌ＝Ｌ
２５＜Ｄ            塩素発生量Ｌ＝Ｌ×Ｍ2
【００１３】
上記Ｌは電解槽１個当りの塩素発生量であり、電解槽５を４個含む図示実施の形態の水質維持装置では、稼動させる電解槽５の個数により、塩素発生量Ｌは次の通り補正される。
電解槽  ２個    塩素発生量Ｌ＝Ｌ×２
電解槽  ４個    塩素発生量Ｌ＝Ｌ×４
【００１４】
以上より、貯水槽１の容量をＡ（ｔ）として、１日の運転時間Ｔ（分）を算出すると、
Ｄ＜１０  １日の運転時間Ｔ（分）＝Ａ×1000×0.05÷Ｌ＝50×Ａ÷Ｌ
１０≦Ｄ＜２０  １日の運転時間Ｔ（分）＝Ａ×1000×0.1÷Ｌ＝100×Ａ÷Ｌ
２０≦Ｄ＜３０  １日の運転時間Ｔ（分）＝Ａ×1000×0.2÷Ｌ＝200×Ａ÷Ｌ
３０≦Ｄ        １日の運転時間Ｔ（分）＝Ａ×1000×0.3÷Ｌ＝300×Ａ÷Ｌ
となる。そこで、１日当りの運転回数をＣ（回／日）とすると、1回当りの運転時間Ｔ１（分／回）はＴ／Ｃとなる。表２に図示実施の形態における運転時間例を示す。
【００１５】
【表２】
0003642410.tif 000003
【００１６】
図２において、上記した貯水槽容量Ａ、塩素イオン濃度Ｂ、運転回数Ｃ、運転時刻、電解槽数等は、キーボード２７から制御部８内に予め設定入力される。そこで、制御部８は水温センサ３３から水温データを取り込み、１回当りの運転時間Ｔ１を算出する。そして、所定の運転時刻、例えば１日の運転回数が６回であれば０時、４時、８時、１２時、１６時、２０時に、電源２８から極性切換リレー２９を介して電解槽５に直流電圧を印加するとともに、循環ポンプ６を起動し、貯水槽１の水道水を電解槽５を通して循環させる。これにより、電解槽５を通過する水道水中の塩素イオンは塩素に変換され、塩素リッチとなった水道水は貯水槽１に還流されて、滞留により失われた貯水槽１内の水道水の塩素の補充が行われる。所定時間が経過すると、電解槽５及び循環ポンプ６の運転が停止される。この繰り返しにより、貯水槽１内の水道水の遊離残留塩素濃度は適正範囲、例えば0.5ｍｇ／ｌ前後に維持される。
【００１７】
制御部８はまた、空気温センサ１２により機内の空気温を監視し、この空気温が一定値まで低下すると、凍結防止ヒータ１０に通電するとともに循環ファン１１を起動し、暖気を循環させて機内各部の凍結を防止する一方、空気温が一定値まで上昇すると排気ファン１３を起動して機内空気を排出するとともに機外空気を導入し、機内の冷却を図る。更に、漏水検知器１４により漏水を検知すると、漏水検知バルブ９を閉止して機内への水の漏出を停止させる。
【００１８】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、貯水槽内の貯留水の遊離残留塩素を消毒効果に必要な濃度に自動的に維持し、雑菌の発生を抑えて常に安心できる水を提供することができる。また、水道水中に含まれる塩素イオンを利用し、薬剤は一切使用しないので維持・管理も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態を示す水質維持装置のシステム構成図である。
【図２】  図１の装置の制御ブロック図である。
【図３】  図１における電解槽を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１    貯水槽
４    水質維持装置
５    電解槽
６    循環ポンプ
７    循環管路
１７    電極
１８    仕切板
１９    電極板
２０    電極板
２１    スペーサ
２２    端子
２３    入水路
２４    出水路
２８    電源
３３    水温センサ
【図１】
0003642410.tif 000004
【図２】
0003642410.tif 000005
【図３】
0003642410.tif 000006