(57)【要約】【課題】  水処理装置において、電解によって生じた塩素ガスを、より高効率で、残留塩素の生成に利用できるようにする。【解決手段】  水処理装置１では、電解槽１０に収容された被処理水に対して電解処理がなされることにより、被処理水中の塩化物イオンが塩素ガスとされ、さらに、当該塩素ガスが水和して、次亜塩素酸が生じる。なお、電解槽１０内の蒸気は、ファン４０によってトラップ６０に送られる。これにより、電解槽１０内の塩素ガスを含む蒸気は、トラップ６０で結露する。したがって、蒸気中の塩素ガスは、トラップ６０において水和し、次亜塩素酸となる。なお、トラップ６０内の溶液は、配管５１を介して、電解槽１０へと導かれる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
残留塩素を発生させる水処理装置であって、
被処理水を収容する電解槽と、
前記電解槽に収容される電極対と、
前記電極対に電力を供給する電力供給手段と、
前記電解槽外に設けられ、前記電解槽内で発生した蒸気を結露させるトラップとを備える、水処理装置。
【請求項２】
前記トラップで結露した溶液を前記電解槽に戻すための回送手段をさらに備える、請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記トラップ内の溶液の残留塩素濃度を検出する残留塩素濃度検出手段と、
前記トラップ内の溶液に関する残留塩素濃度の閾値を記憶する記憶手段と、
前記電解槽内にアルカリ性の物質を供給する供給手段と、
前記残留塩素濃度検出手段の検出する残留塩素濃度が前記閾値を上回った場合に、前記電解槽に前記アルカリ性の物質を供給させるように前記供給手段を制御する制御手段とをさらに備える、請求項１または請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記電解槽内に収容された被処理水のｐＨ値を検出するｐＨ検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記ｐＨ検出手段の検出するｐＨ値が所定の値を下回った場合に、前記供給手段に、前記アルカリ性の物質を供給させる、請求項３に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記トラップは、不織布を含む、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項６】
前記トラップは、前記電解槽内で発生した蒸気を導入される導入口をさらに含み、
前記不織布は、前記トラップ内で、前記導入口より上方に設置される、請求項５に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記電解槽内の蒸気を前記トラップに送るファンをさらに備える、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置に関し、特に、被処理水中に電極対を浸し、当該電極対を用いた電解反応により、被処理水を所望の成分を含む電解水へと変換させる水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道水、プール水、および、公衆浴場等の浴槽の水の殺菌・脱臭に、以前から、残留塩素が使用されてきた。また淡水中に含まれる塩素イオンを電解によって残留塩素に変換できることも、以前から知られている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、水槽に貯留された被処理水を電解槽に導入し、当該被処理水に対して、電解処理を施すことにより、滅菌処理を施す技術が開示されている。なお、ここでは、被処理水に対して電解処理が施されることにより、被処理水中の塩化物イオンが酸化されて塩素ガスとされ、当該塩素ガスが水和することにより生じる残留塩素（次亜塩素酸および次亜塩素酸イオンを含めた種々の物質）によって滅菌処理がなされる。
【０００４】
また、特許文献２には、電解槽を、希釈用原水を通す通路を貫設した通水ブロックと一体に設け、電解槽内で電解により生じた塩素ガスを通水ブロックで希釈用原水と合流させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２３２３６４号公報
【特許文献２】特開平６−９９１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
なお、従来から、このような水処理装置は、電解処理に基づいて生じた次亜塩素酸等の滅菌用の物質を、高効率で発生させることを求められてきた。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、電解によって生じた塩素ガスが、気体として、被処理水に吸収されることなく、電解槽外に放出される場合がある。そして、このようなことから、特許文献１に記載の技術は、次亜塩素酸等の、電解によって生じた塩素ガスから生成される物質の発生効率の向上という観点に関しては、今一つ、考慮が必要であると考えられる。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術では、電解処理の際の蒸気に含まれる塩素ガスを、十分に残留塩素の生成に利用できるが、電解処理を施された被処理水中に留まり、上記した通水ブロックに到達することができない塩素ガスおよび当該塩素ガスに基づいて生じた残留塩素を十分に活用するという観点では、今一つ、考慮が必要であると考えられる。
【０００８】
本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、水処理装置において、電解によって生じた塩素ガスを、より高効率で、残留塩素の生成に利用できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従った水処理装置は、残留塩素を発生させる水処理装置であって、被処理水を収容する電解槽と、前記電解槽に収容される電極対と、前記電極対に電力を供給する電力供給手段と、前記電解槽外に設けられ、前記電解槽内で発生した蒸気を結露させるトラップとを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に従った水処理装置は、前記トラップで結露した溶液を前記電解槽に戻すための回送手段をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に従った水処理装置は、前記トラップ内の溶液の残留塩素濃度を検出する残留塩素濃度検出手段と、前記トラップ内の溶液に関する残留塩素濃度の閾値を記憶する記憶手段と、前記電解槽内にアルカリ性の物質を供給する供給手段と、前記残留塩素濃度検出手段の検出する残留塩素濃度が前記閾値を上回った場合に、前記電解槽に前記アルカリ性の物質を供給させるように前記供給手段を制御する制御手段とをさらに備えることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に従った水処理装置は、前記電解槽内に収容された被処理水のｐＨ値を検出するｐＨ検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記ｐＨ検出手段の検出するｐＨ値が所定の値を下回った場合に、前記供給手段に、前記アルカリ性の物質を供給させることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に従った水処理装置では、前記トラップは、不織布を含むことが好ましい。
【００１４】
また、本発明に従った水処理装置では、前記トラップは、前記電解槽内で発生した蒸気を導入される導入口をさらに含み、前記不織布は、前記トラップ内で、前記導入口より上方に設置されることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に従った水処理装置は、前記電解槽内の蒸気を前記トラップに送るファンをさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に従うと、電解槽内の被処理水が電極対を利用されて電解処理を施されることにより塩素ガスが生じ、当該塩素ガスが被処理水に水和することにより、被処理水内で、次亜塩素酸等の残留塩素が発生する。なお、生じた塩素ガスが電解槽において蒸気となった場合でも、当該蒸気が、トラップにおいて結露する。これにより、蒸気中に含まれる塩素ガスも、トラップにおいて、溶液中に水和させて、捕えることができる。
【００１７】
したがって、本発明に従うと、電気によって生じた塩素ガスを、高効率で、残留塩素の生成に利用できる。
【００１８】
また、本発明に従うと、トラップで結露した溶液を、電解槽内の被処理水とまとめて、取り扱うことができる。
【００１９】
また、本発明に従うと、トラップで結露した溶液の残留塩素濃度から、当該溶液に含まれる塩素ガスの量を予測することができ、これにより、電解槽内の蒸気および被処理水のｐＨ値を考慮できるため、当該ｐＨ値について考慮した結果に基づいて、電解槽内の被処理水のｐＨ値を調整できる。つまり、電解槽において、電解が行なわれ、当該電解槽内に設置されたｐＨメータによる被処理水のｐＨ値の検出が困難であるかもしれない場合にも、確実に、被処理水のｐＨ値を調整できる。
【００２０】
また、本発明に従うと、電解槽内に設置されたｐＨ検出手段の検出する値に基づいても、当該電解槽内の被処理水のｐＨ値の調整が可能となる。したがって、より確実に、電解槽内の被処理水のｐＨ値の調整が可能となる。
【００２１】
また、本発明に従うと、トラップにおいて、不織布によって、効率良く、蒸気を結露させることができる。
【００２２】
また、本発明に従うと、電解槽内で発生した蒸気を、効率良く、トラップに送ることができ、これにより、当該蒸気を、効率良く、結露させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の水処理装置の実施の形態を説明する。各図を通して同じ符号を付したものは、特記する場合を除き、同じ作用を奏するものとし、説明を繰り返さない。
【００２４】
図１は、本発明の一実施の形態である水処理装置の構成を模式的に示す図であり、図２は、当該水処理装置の制御ブロック図である。
【００２５】
図１および図２を参照して、水処理装置１は、主に、被処理水を収容する電解槽１０と、当該水処理装置１の動作を全体的に制御するための制御部２０とを含む。
【００２６】
電解槽１０は、給水ポンプ１０１および給水バルブ１０２の接続された配管に接続され、また、排水ポンプ１１１および排水バルブ１１２の接続された配管に接続されている。水処理装置１では、給水バルブ１０２が開かれ、給水ポンプ１０１がＯＮされることにより、電解槽１０に被処理水が導入され、また、排水バルブ１１２が開かれ、排水ポンプ１１１がＯＮされることにより、電解槽１０内の被処理水が、適した場所へと排出される。
【００２７】
電解槽１０の上端には、吸気孔１０Ａが形成され、さらに、配管５０および配管５１の一端が接続されている。配管５０の他端は、トラップ６０に接続されている。なお、配管５０には、ファン４０が取付けられている。電解槽１０内の蒸気は、ファン４０に送られ、配管５０を介して、トラップ６０へと導入される。なお、トラップ６０には、導入口６０Ａとオーバーフロー口６０Ｂと排気孔６０Ｃとが形成されており、配管５０内の蒸気は、導入口６０Ａを介して、トラップ６０内に導入される。
【００２８】
トラップ６０内の、導入口６０Ａよりも上方に、蒸気をトラップするための不織布７０が設置されている。また、トラップ６０内には、残留塩素濃度センサ８０が設置されている。また、トラップ６０のオーバーフロー口６０Ｂには、配管５１の一端が接続されている。配管５１の他端は、電解槽１０の上部に接続されている。トラップ６０内の溶液は、オーバーフロー口６０Ｂを越え、配管５１を介して、電解槽１０へと回送される。さらに、トラップ６０内の圧力が上昇した場合には、排気孔６０Ｃを介して、適宜、気体が排出される。
【００２９】
電解槽１０内には、さらに、当該電解槽１０内に導入された被処理水のｐＨ値を検出するｐＨメータ９０と、アノード電極とカソード電極からなる電極対１１と、当該電解槽１０内の被処理水の水位が電解処理に適した水位（以下、「所定の水位」という）に達したか否かを検出するための水位センサ１２とが設置されている。なお、電解槽１０内に設置される電極対１１は、１対であっても良いし、複数対であっても良い。
【００３０】
また、水処理装置１は、電解槽１０に供給する、被処理水のｐＨを調整するための物質（ｐＨ調整剤）を貯蔵するｐＨ調整剤タンク３０と、当該ｐＨ調整剤タンク３０に取付けられ、ｐＨ調整剤タンク３０の貯蔵するｐＨ調整剤を電解槽１０に送るためのｐＨ調整剤用ポンプ３１と、電極対１１に電力を供給するための電源回路２１とを備えている。電極対１１は、電力を供給されることにより、被処理水中において、アノード電極とカソード電極との間に電流を流れさせる。電源回路２１は、外部の電源から供給される電力を、どのように電極対１１に供給するかを制御するためのものである。
【００３１】
制御部２０は、水処理装置１の動作を全体的に制御するものである。具体的には、制御部２０は、水位センサ１２、残留塩素濃度センサ８０、および、ｐＨメータ９０から、検出出力を入力される。そして、制御部２０は、電源回路２１、ファン４０、給水用ポンプ１０１、給水用バルブ１０２、排水用ポンプ１１１、排水用バルブ１１２、および、ｐＨ調整剤用ポンプ３１の動作を制御する。また、制御部２０は、種々のデータを記憶するメモリ２０Ａを備えている。
【００３２】
ここで、電解槽１０で、電極対１１のアノード電極とカソード電極との間に電流が流されることによって予測される化学反応の一例について説明する。
【００３３】
電解槽１０内の被処理水中では、アノード電極近傍において、式（１）に示すように、水の電気分解により酸素ガスが発生する。
【００３４】
２Ｈ２Ｏ  ⇔  Ｏ２↑＋４Ｈ＋＋４ｅ−  （１）
また、電解槽１０内の被処理水に含まれる塩化物イオンは、アノード電極近傍において、式（２）に示すように、塩素ガスとなり、そして、生じた塩素ガスの一部は、式（３）に示すように水和して次亜塩素酸となる。
【００３５】
２Ｃｌ−  ⇔  Ｃｌ２↑＋２ｅ−  （２）
Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ  ⇔  Ｈ＋＋Ｃｌ−＋ＨＣｌＯ  （３）
次に、水処理装置１の電解槽１０内に導入された被処理水が電解処理をされる際の、水処理装置１の動作について、当該電解処理の際に制御部２０の実行する電解制御処理のフローチャートである図３をさらに参照して、より具体的に詳細に説明する。
【００３６】
電解制御処理では、制御部２０は、まずステップＳ１（以下、「ステップ」を省略して単にＳ１と呼ぶ）で、給水用バルブ１０２を開け、給水用ポンプ１０１をＯＮ（駆動）させる。これにより、電解槽１０に、被処理水が導入される。
【００３７】
次に、Ｓ２で、制御部２０は、水位センサ１２が、電解槽１０内で上記した所定の水位まで被処理水が導入されたことを検出したか否かを判断する。そして、水位センサ１２が上記した所定の水位に達したことを検出したと判断すると、制御部２０は、Ｓ３に処理を進める。
【００３８】
Ｓ３では、制御部２０は、給水用ポンプ１０１を停止させ、そして、給水用バルブ１０２を閉じる。
【００３９】
次に、Ｓ４で、制御部２０は、電源回路２１に、電極対１１のアノード電極とカソード電極の間に電流を流させることにより、電解槽１０における電解を開始させる。アノード電極とカソード電極との間に流す電流値は、電解槽１０に導入される被処理水の量や水質に応じて、適宜、決定される。
【００４０】
次に、制御部２０は、Ｓ５で、ファン４０をＯＮさせる。これにより、電解槽１０内の蒸気が、効率良く、トラップ６０へと導入される。
【００４１】
次に、制御部２０は、Ｓ６で、所定の電解時間が経過したか否かを判断する。制御部２０は、図示せぬタイマを備えており、Ｓ６では、当該タイマの計測する時間を参照することにより、判断を行なう。所定の電解時間とは、電解槽１０内に導入された被処理水中の塩化物イオンを次亜塩素酸や次亜塩素酸イオン等の残留塩素に変換するために必要と考えられる時間であり、上記の所定の量や、電解槽１０内に導入される被処理水の水質等に基づいて、適宜、決定される時間である。そして、制御部２０は、上記の所定の電解時間がまだ経過していないと判断すると、Ｓ７に処理を進め、経過したと判断すると、Ｓ９に処理を進める。
【００４２】
Ｓ７では、制御部２０は、トラップ６０内の残留塩素濃度センサ８０の検出出力が、予め定められた閾値を越えているか否かを判断する。そして、制御部２０は、越えていると判断すると、Ｓ８で、ｐＨ調整剤用ポンプ３１を駆動させることにより、ｐＨ調整剤タンク３０内のｐＨ調整剤を電解槽１０に導入させて、Ｓ６に処理を戻す。
【００４３】
Ｓ７〜Ｓ８の処理により、本実施の形態では、トラップ６０内の溶液の残留塩素濃度がある程度高くなると、電解槽１０に、ｐＨ調整剤が供給される。本実施の形態において、ｐＨ調整剤とは、電解槽１０内の被処理水をアルカリ性にするための物質である。
【００４４】
なお、トラップ６０内の溶液の残留塩素濃度が高いほど、電解槽１０内の被処理水のｐＨは低いと考えられる。電解槽１０内の被処理水の酸性が強くなるほど、当該電解槽１０内の蒸気に含まれる塩素ガスが多くなると考えられるからである。
【００４５】
また、上記した式（３）から、電解槽１０において被処理水のｐＨが低くなると、次亜塩素酸を生成する反応の逆反応である、次亜塩素酸から塩素ガスが生成する反応の方が起こりやすくなる。式（３）の左辺に「Ｈ＋」があるからである。
【００４６】
このことから、本実施の形態では、トラップ６０における残留塩素濃度に基づいて、電解槽１０に適宜ｐＨ調整剤を供給することにより、次亜塩素酸等の残留塩素が生成しやすいように、制御が行なわれていることになる。なお、上記した閾値は、被処理水の組成等に基づいて、残留塩素が生成しやすい電解槽１０内の被処理水のｐＨ値に対応するトラップ６０内の溶液の残留塩素濃度の値として予め求められている値であり、たとえば、メモリ２０Ａに記憶されている。
【００４７】
一方、Ｓ９では、制御部２０は、電源回路２１に対して、電極対１１のアノード電極とカソード電極との間の通電を停止させる。
【００４８】
次に、制御部２０は、Ｓ１０において、ファン４０をＯＦＦして、当該ファン４０の動作を停止させる。
【００４９】
次に、制御部２０は、Ｓ１１において、排水用バルブ１１２を開け、排水用ポンプ１１１をＯＮ（駆動）させる。これにより、電解槽１０から、被処理水が排出される。
【００５０】
次に、制御部２０は、Ｓ１２において、排水バルブ１１２を開けてから所定の排水時間が経過したか否かを判断する。所定の排水時間とは、電解槽１０内に導入された被処理水のすべてが、排水口を介して電解槽１０外へ流出するために必要な時間であり、電解槽１０の容量や排水口の径等に基づいて、適宜、決定される時間である。そして、制御部２０は、上記の所定の排水時間が経過したと判断すると、Ｓ１３で、排水ポンプ１１１を停止させ、排水バルブ１１２を閉じて、Ｓ１に処理を戻す。
【００５１】
以上説明した本実施の形態では、電解槽１０に収容された被処理水に対して電解処理がなされることにより、被処理水中の塩化物イオンが塩素ガスとされ、さらに、当該塩素ガスが水和して、次亜塩素酸が生じる。なお、電解槽１０内の蒸気は、ファン４０によってトラップ６０に送られる。これにより、電解槽１０内の塩素ガスを含む蒸気は、トラップ６０で結露する。したがって、蒸気中の塩素ガスは、トラップ６０において水和し、次亜塩素酸となる。なお、トラップ６０内の溶液は、配管５１を介して、電解槽１０へと導かれる。
【００５２】
以上説明した本実施の形態では、電解槽１０には、所定の量の被処理水が導入され、当該電解槽１０内の所定の量の被処理水に対して電解処理が施された後、電解槽１０内の被処理水が入れ替えられて、次の電解処理が施される。つまり、本実施の形態では、電解槽１０において、いわゆるバッチ処理の方式で、電解処理が実行される。
【００５３】
ただし、本発明は、このようなバッチ処理の方式で被処理水に対する電解処理が実行されるものに限らず、被処理水に対する電解処理自体が実行される水処理装置であれば、すべての場合において、適用することができる。
【００５４】
また、以上説明した本実施の形態では、電解槽１０内の被処理水のｐＨ値を、トラップ６０内の溶液の残留塩素濃度から予測し、当該予測結果に基づいて、電解槽１０にｐＨ調整剤を供給するかどうかが決定されていた。
【００５５】
なお、本発明は、このような供給態様に限定されるものではない。つまり、たとえば、電解槽１０内に設置されたｐＨメータ９０の検出出力を直接利用し、当該検出出力に基づいて、電解槽１０にｐＨ調整剤を供給するか否かが決定されても良い。つまり、制御部２０は、ｐＨメータ９０の検出するｐＨ値が所定の値未満である場合に、電解槽１０にｐＨ調整剤を供給するように構成されても良い。なお、このような場合の「所定の値」も、たとえば、メモリ２０Ａに記憶されているとすることができる。
【００５６】
また、電解槽１０にｐＨ調整剤を供給するか否かは、残留塩素濃度センサ８０の検出出力とｐＨメータ９０の検出出力の双方に基づいて決定されても良い。つまり、制御部２０は、残留塩素濃度が上記した閾値を越え、かつ、電解槽１０内の被処理水のｐＨ値が上記した所定の値未満である場合に、電解槽１０にｐＨ調整剤を供給するように構成されても良い。
【００５７】
また、１回のＳ８における処理によって電解槽１０に供給されるｐＨ調整剤の量は、予め定められた量とすることもできるし、残留塩素濃度センサ８０の検出した残留塩素濃度と上記した閾値との差に応じて変更されるものであっても良い。
【００５８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施の形態である水処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１の水処理装置の制御ブロック図である。
【図３】図１の水処理装置の電解槽内に導入された被処理水に対する電解処理の際に制御部が実行する電解制御処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１  水処理装置、１０  電解槽、１０Ａ  吸気孔、１１  電極対、１２  水位センサ、２０  制御部、２０Ａ  メモリ、２１  電源回路、３０  ｐＨ調整剤タンク、３１  ｐＨ調整用ポンプ、４０  ファン、５０，５１  配管、６０  トラップ、６０Ａ  導入口、６０Ｂ  オーバーフロー口、６０Ｃ  排気孔、７０  不織布、８０  残留塩素濃度センサ、９０  ｐＨメータ、１０１  給水用ポンプ、１０２  給水用バルブ、１１１  排水用ポンプ、１１２  排水用バルブ。
【図１】
2006015238.tif 000003
【図２】
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【図３】
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