(57)【要約】      （修正有）【課題】  循環加熱タイプの風呂に発生するレジオネラ菌に対する有効な殺菌方式の提供。【解決手段】  浴槽の循環加熱配管に直流の電気分解機器１７、殺菌エリア配管１８、およびカチオン化綿を材料として作った次亜塩素酸除去フィルター１９を設置する。電気分解機器１７により湯中の塩分を分解し、殺菌エリア配管１８で殺菌に足りる次亜塩素酸濃度を発生させレジオネラ菌を殺菌し、殺菌エリア配管１８の出口の次亜塩素酸除去フィルター１９で次亜塩素酸を除去する。次亜塩素酸濃度センサー２４で浴槽に戻る次亜塩素酸濃度をチェックし、電気分解機器１７による次亜塩素酸発生濃度を制御すると共に次亜塩素酸除去フィルター１９の劣化を検知しその取替えの必要性とその時期を知らせる。上記次亜塩素酸除去フィルター１９は綿を化学処理してカチオン化したカチオン化綿を材料として製造されたものである。【選択図】  図３
2006000840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然綿を化学処理などでカチオン化したカチオン化綿、このカチオン化綿で作る糸、およびこのカチオン化綿で作る不織布などをフィルターエレメント材料として使用し、次の方法で製造することを特徴とする風呂殺菌装置用のマイナスイオン除去フィルター。
●  液体用の糸巻きフィルターであり、当該糸を多孔の円筒であるフィルター用のコアへ    隙間無く多重に巻きつける方法。
●  不織布巻きと糸巻きを組み合わせる液体用フィルターであり、当該不織布を多孔の円    筒であるフィルター用のコアへ多重に巻きつけ、その上に当該糸を隙間なく一重もし    くは多重に巻きつけてできる不織布巻きつけと糸巻きつけの組み合わせを一層とし、    一層もしくは多層でフィルターを形成する方法。
●  円筒または箱型のフィルター容器内に、当該不織布の面の方向を液体の流れに対して    垂直とした多数の不織布を液体の流れ方向に対して隙間無く高密度に積層させた状態    で充填する方法。
●  円筒または箱型のフィルター容器内に、当該アニオン化綿を隙間無く高密度に充填す    る方法。
【請求項２】
天然綿を化学処理などでアニオン化したアニオン化綿、アニオン化綿で作る糸、およびアニオン化綿で作る不織布などをフィルターエレメント材料として使用し、次の方法で製造することを特徴とするプラスイオン除去フィルター。
●  液体用の糸巻きフィルターであり、当該糸を多孔の円筒であるフィルター用のコアへ    隙間無く多重に巻きつける方法。
●  不織布巻きと糸巻きを組み合わせる液体用フィルターであり、当該不織布を多孔の円    筒であるフィルター用のコアへ多重に巻きつけ、その上に当該糸を隙間なく一重もし    くは多重に巻きつけてできる不織布巻きつけと糸巻きつけの組み合わせを一層とし、    一層もしくは多層でフィルターを形成する方法。
●  円筒または箱型のフィルター容器内に、当該不織布の面の方向を液体の流れに対して    垂直とした多数の不織布を液体の流れ方向に対して隙間無く高密度に積層させた状態    で充填する方法。
●  円筒または箱型のフィルター容器内に、当該アニオン化綿を隙間無く高密度に充填す    る方法。
【請求項３】
請求項１のカチオン化綿、カチオン化綿で作る糸、カチオン化綿で作る不織布のカチオングループのフィルターエレメント材料、および請求項２のアニオン化綿、アニオン化綿で作る糸、アニオン化綿で作る不織布のアニオングループのフィルターエレメント材料の両グループのフィルターエレメント材料を使用し、次の方法で製造することを特徴とするプラスイオンとマイナスイオンの除去フィルター。
●  液体用の糸巻きフィルターであり、カチオン化綿で作る糸を多孔の円筒であるフィル    ター用のコアへ隙間無く多重に巻きつけ、その上にアニオン化綿で作る糸を隙間無く    多重に巻きつけてできる組み合わせを一層とし、一層もしくは多層でフィルターを形    成する方法。
●  液体用の糸巻きフィルターであり、アニオン化綿で作る糸を多孔の円筒であるフィル    ター用のコアへ隙間無く多重に巻きつけ、その上にカチオン化綿で作る糸を隙間無く    多重に巻きつけてできる二組の糸巻きの重ねの組み合わせを一層とし、一層もしくは    多層でフィルターを形成する方法。
●  不織布巻きと糸巻きを組み合わせる液体用フィルターであり、カチオン化綿で作る不    織布を多孔の円筒であるフィルターのコアに隙間無く多重に巻きつけ、その上にカチ    オン化綿で作る糸を一重もしくは多重に巻きつける。更にその上にアニオン化綿で作    る不織布を隙間無く多重に巻きつけ、その上にアニオン化綿で作る糸を隙間なく一重    もしくは多重に巻き付ける。これらのカチオン化綿材料の不織布巻き、カチオン化綿    材料の糸巻き、アニオン化綿材料の不織布巻き、アニオン化綿材料の糸巻きの組み合    わせを一層とし、一層もしくは多層でフィルターを形成する方法。
●  不織布巻きと糸巻きを組み合わせる液体用フィルターであり、アニオン化綿で作る不    織布を多孔の円筒であるフィルターのコアに隙間無く多重に巻きつけ、その上にアニ    オン化綿で作る糸を一重もしくは多重に巻きつける。更にその上にカチオン化綿で作    る不織布を隙間無く多重に巻きつけ、その上にカチオン化綿で作る糸を隙間なく一重    もしくは多重に巻き付ける。これらのアニオン化綿材料の不織布巻き、アニオン化綿    材料の糸巻き、カチオン化綿材料の不織布巻き、アニオン化綿材料の糸巻きの組み合    わせを一層とし、一層もしくは多層でフィルターを形成する方法。
●  容器内にカチオングループとアニオングループのフィルターエレメント材料を充填す    る液体用フィルターであり、カチオン化綿で作った不織布とアニオン化綿で作った不    織布を組み合わせ、不織布の面の方向を液体の流れに対して垂直としフィルター容器    に隙間無く高密度に積層させた状態で充填する方法。
●  容器内にカチオングループとアニオングループのフィルターエレメント材料を充填す    る液体用フィルターであり、容器内を、液体を流す方向に対して２分割、もしくは偶    数の多分割とし、分割の境目に多孔の板を入れ、分割された空間内にカチオン化綿、    もしくはアニオン化綿を隙間無く高密度に充填し、隣接する分割空間内には他方の当    該綿を充填させて、分割された空間ごとにカチオン化綿とアニオン化綿を交互に充填    させることにより全分割空間を充填させる方法。
【請求項４】
湯を循環加熱するための循環配管を持つタイプの風呂において、当該循環配管の一部に殺菌エリアを設け、殺菌エリアの入り口に直流の電気分解機器、殺菌エリアの出口に請求項１の当該マイナスイオン除去フィルターを設置することを特徴とした風呂殺菌装置。
【請求項５】
請求項４の殺菌エリア出口もしくは循環配管の出口に次亜塩素酸濃度を計測するセンサーを設置し、この次亜塩素酸濃度計測センサーの信号を電気分解機器の制御部に送り、当該制御部によりレジオネラ菌など有害細菌を殺菌可能な濃度以上の次亜塩素酸を発生させつつ、同時に殺菌エリア出口もしくは循環配管出口の次亜塩素酸の濃度が目標設定値以下になるよう電気分解機器の電極に流す電流、および殺菌エリアを通過させる湯の循環量を制御できる構造と機能を持つことを特徴とする風呂殺菌装置。
【請求項６】
請求項５の次亜塩素酸濃度を計測するセンサーにおいて、殺菌エリア出口もしくは循環配管出口の次亜塩素酸濃度を計測し、そのデータを請求項５の電気分解機器の制御部に送り当該制御部で演算または基準値との比較によりマイナスイオン除去フィルターの次亜塩素酸除去能力の劣化状況を判定し、マイナスイオン除去フィルターの取替えの必要性や取替えの時期を知らせることを特徴とする風呂殺菌装置。
【請求項７】
請求項１のマイナスイオン除去フィルター、請求項２のプラスイオン除去フィルター、請求項３のプラスマイナスイオン除去フィルターにおいて使用する糸、不織布、綿のフィルターエレメント材料に対して、液体中のごみが液体とともに通過しやすいような１ミクロンメートルから３０ミクロンメートルの空孔を多数持ちかつ空孔がつぶれにくいような形状安定性の強い、ひも状、シート状、ブロック状のいずれかの材料を適切に選択し、混合させてフィルター形成して製造することを特徴とするイオン除去フィルター。
【請求項８】
請求項１、請求項２、請求項３の各イオン除去フィルターと電気伝導度センサーなどのイオン濃度計測センサーを組み合わせ、当該イオン除去フィルター通過後のイオン濃度を計測し、通過イオンの増加により当該イオン除去フィルターの劣化を検知し、イオン除去フィルターの取替えの必要性や取替え時期を通知する機能を持つことを特徴とする、液中のイオン除去のシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、綿を化学処理して得られるカチオン化綿とアニオン化綿を材料として製造するイオン除去フィルター、およびこのイオン除去フィルターと電気分解機器の組み合わせによる風呂殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、次亜塩素酸などの液中のイオンを除去する方法としては  イオン交換樹脂が用いられていた。イオン交換樹脂にはカチオン樹脂とアニオン樹脂があり、対象となる液体をこれらカチオン樹脂が充填された容器とアニオン樹脂が充填された容器を通過させ、マイナスイオンとプラスイオンが除去されていた。これらのイオン交換樹脂は使用に伴い、イオン吸収機能が劣化するので、機能劣化時には薬品の溶液を二つのイオン交換樹脂の容器に通し、イオン交換樹脂が吸収したイオンを除去し、使用した薬品溶液を廃棄することにより、再生していた。
また、従来の風呂の湯を殺菌する方式は化学物質を使う化学的な方法と物理的な方法が有った。化学物質を使用する方法では塩素やオゾンを水中に混入させ、あるいは溶存させる方法があった。塩素は水中に溶存して次亜塩素酸となり強い殺菌力を発揮する。次亜塩素酸は塩素を湯に混入させる方法と湯の中の塩分を電気分解して次亜塩素酸を発生させる方法があった。オゾンは放電などによって発生させ、淡水中に混入させる方法と溶存させる方法があった。風呂殺菌用の物理的な方法は、紫外線ランプを水中に照射する方法、光触媒に水を通すか接触させながら紫外線などを照射させて酸化力の強いヒドロキシラジカルを発生させ、殺菌する方法があった。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  次亜塩素酸などの有害イオンを除去する方法として、従来のイオン交換樹脂を用いる方法では主材料が樹脂のため、石油などを原料とし、資源の枯渇化や地球の炭酸ガス増加という課題が有った。そのほかに、イオン交換樹脂は体積当たりの表面積が小さく、設備が大掛かりになるという課題が有った。イオン交換樹脂の体積あたり表面積を大きくするとごみが付着しやすく、ごみは薬剤などの逆洗浄では落ちにくく不都合となる。また、イオン交換樹脂のイオン交換機能が劣化するとそれぞれの樹脂に専用の薬品を通し、吸収したイオンを除去して機能を回復させていた。このため、イオン交換樹脂はそれぞれ専用の容器に入れており、薬品の貯蔵や排水の処理設備が必要であり、設備を管理する者の専門知識と技能を要し、危険性を伴い、全体として設備が大掛かりになっていた。また、機能回復中のイオン交換設備はイオン交換に使用できないため、機能回復中はイオン交換を中止するか、同じ設備を二つ設置して系統切り替えにより常時使用としていた。
【０００４】  循環風呂に発生するレジオネラ菌の殺菌方法として従来の次亜塩素酸やオゾンなどの化学物質を使用する殺菌装置では、これら化学物質の濃度を上げることによりレジオネラ菌などの殺菌が可能となるものの、残留する次亜塩素酸やオゾンなどが悪影響を及ぼし、人体に害を与えたり、目や皮膚への刺激感などの不快感があったり、髪や衣服などを漂白するという問題があった。このため、殺菌を優先すると人体への悪影響や入浴の不快感などを伴い、他方、不快感や人体への影響などを減らすため化学物質濃度を減らすと殺菌ができないというジレンマが有った。
また、紫外線ランプや光触媒を利用する方法では水中に含まれる有機物質やごみのため、殺菌を妨害されあるいは殺菌能力の劣化が著しく、これらの物理的な方法では実用上の殺菌効果が発揮できないなどの課題が有った。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  以上の課題を解決するために請求項１の発明では、天然綿を化学処理などでカチオン化したカチオン化綿、このカチオン化綿で作る糸、およびこのカチオン化綿で作る不織布などをフィルターエレメント材料として使用し、次の方法で製造することを特徴とする風呂殺菌装置用のマイナスイオン除去フィルターとする。
●  液体用の糸巻きフィルターであり、当該糸を多孔の円筒であるフィルター用のコアへ    隙間無く多重に巻きつける方法。
●  不織布巻きと糸巻きを組み合わせる液体用フィルターであり、当該不織布を多孔の円    筒であるフィルター用のコアへ多重に巻きつけ、その上に当該糸を隙間なく一重もし    くは多重に巻きつけてできる不織布巻きつけと糸巻きつけの組み合わせを一層とし、    一層もしくは多層でフィルターを形成する方法。
●  円筒または箱型のフィルター容器内に、当該不織布の面の方向を液体の流れに対して    垂直とし、多数の不織布を液体の流れ方向に対して隙間無く高密度に積層させた状態    で充填する方法。
●  円筒または箱型のフィルター容器内に、当該アニオン化綿を隙間無く高密度に充填す    る方法。
【０００６】  請求項２の発明では、天然綿を化学処理などでアニオン化したアニオン化綿、アニオン化綿で作る糸、およびアニオン化綿で作る不織布などをフィルターエレメント材料として使用し、次の方法で製造することを特徴とするプラスイオン除去フィルターとする。
●  液体用の糸巻きフィルターであり、当該糸を多孔の円筒であるフィルター用のコアへ    隙間無く多重に巻きつける方法。
●  不織布巻きと糸巻きを組み合わせる液体用フィルターであり、当該不織布を多孔の円    筒であるフィルター用のコアへ多重に巻きつけ、その上に当該糸を隙間なく一重もし    くは多重に巻きつけてできる不織布巻きつけと糸巻きつけの組み合わせを一層とし、    一層もしくは多層でフィルターを形成する方法。
●  円筒または箱型のフィルター容器内に、当該不織布の面の方向を液体の流れに対して    垂直とし、多数の不織布を液体の流れ方向に対して隙間無く高密度に積層させた状態    で充填する方法。
●  円筒または箱型のフィルター容器内に、当該アニオン化綿を隙間無く高密度に充填す    る方法。
【０００７】  請求項３の発明では、請求項１のカチオン化綿、カチオン化綿で作る糸、カチオン化綿で作る不織布のカチオングループのフィルターエレメント材料、および請求項２のアニオン化綿、アニオン化綿で作る糸、アニオン化綿で作る不織布のアニオングループ材料の両グループのフィルターエレメント材料を使用し、次の方法で製造するプラスイオンとマイナスイオンの除去フィルターとする。
●  液体用の糸巻きフィルターであり、カチオン化綿で作る糸を多孔の円筒であるフィル    ター用のコアへ隙間無く多重に巻きつけ、その上にアニオン化綿で作る糸を隙間無く    多重に巻きつけてできる組み合わせを一層とし、一層もしくは多層でフィルターを形    成する方法。
●  液体用の糸巻きフィルターであり、アニオン化綿で作る糸を多孔の円筒であるフィル    ター用のコアへ隙間無く多重に巻きつけ、その上にカチオン化綿で作る糸を隙間無く    多重に巻きつけてできる二組の糸巻きの重ねの組み合わせを一層とし、一層もしくは    多層でフィルターを形成する方法。
●  不織布巻きと糸巻きを組み合わせる液体用フィルターであり、カチオン化綿で作る不    織布を多孔の円筒であるフィルターのコアに隙間無く多重に巻きつけ、その上にカチ    オン化綿で作る糸を一重もしくは多重に巻きつける。更にその上にアニオン化綿で作    る不織布を隙間無く多重に巻きつけ、その上にアニオン化綿で作る糸を隙間なく一重    もしくは多重に巻き付ける。これらのカチオン化綿材料の不織布巻き、カチオン化綿    材料の糸巻き、アニオン化綿材料の不織布巻き、アニオン化綿材料の糸巻きの組み合    わせを一層とし、一層もしくは多層でフィルターを形成する方法。
●  不織布巻きと糸巻きを組み合わせる液体用フィルターであり、アニオン化綿で作る不    織布を多孔の円筒であるフィルターのコアに隙間無く多重に巻きつけ、その上にアニ    オン化綿で作る糸を一重もしくは多重に巻きつける。更にその上にカチオン化綿で作    る不織布を隙間無く多重に巻きつけ、その上にカチオン化綿で作る糸を隙間なく一重    もしくは多重に巻き付ける。これらのアニオン化綿材料の不織布巻き、アニオン化綿    材料の糸巻き、カチオン化綿材料の不織布巻き、アニオン化綿の糸巻きの組み合わせ    を一層とし、一層もしくは多層でフィルターを形成する方法。
●  容器内にフィルター用エレメントを充填する液体用フィルターであり、カチオン化綿    で作った不織布とアニオン化綿で作った不織布を組み合わせ、不織布の面の方向を液    体の流れに対して垂直としフィルター容器の中に隙間無く高密度に積層させた状態で    充填する方法。
●  容器内にフィルター用エレメントを充填する液体用フィルターであり、容器内を、液    体を流す方向に対して２分割、もしくは偶数の多分割とし、分割の境目に多孔の板を    入れ、分割された空間内にカチオン化綿、もしくはアニオン化綿を隙間無く高密度に    充填し、隣接する分割空間内には他方の当該綿を充填させて、カチオン化綿とアニオ    ン化綿を交互に充填させることにより全分割空間を充填させる方法。
【０００８】  請求項４の発明では、風呂の加熱循環系の一部に、配管もしくは専用の容器で出来ている殺菌エリアを設け、殺菌エリアの入り口部分に直流の電気分解機器を取り付け、殺菌エリア出口部分にマイナスイオン除去フィルターを取り付ける。直流の電気分解機器では循環する湯の塩分を電気分解して殺菌可能な濃度の次亜塩素酸濃度を発生させ、殺菌エリア出口に設置したマイナスイオン除去フィルターによりマイナスイオンである次亜塩素酸を除去し、体に影響が無くあるいは不快感がなくなるレベルまで次亜塩素酸濃度を下げ、浴槽に戻すものである。
【０００９】  請求項５の発明は、殺菌エリア出口もしくは循環配管出口の湯の次亜塩素酸濃度を計測し、殺菌エリアの殺菌が確実に出来る濃度を保ちつつ、同時にマイナスイオン除去フィルターを通過し浴槽へ戻る湯の次亜塩素酸濃度を目標設定値以下になるよう電気分解機器の電流値、および殺菌エリア配管を通過する湯量を制御する構造を持たせて、浴槽の次亜塩素酸濃度を無害な水準にするものである。すなわち、殺菌と浴槽に戻る湯中の次亜塩素酸除去を同時に満たすよう、水質やマイナスイオン除去フィルターの性能に応じて次亜塩素酸発生量と通過湯量を単独あるいは同時に制御する。
【００１０】  請求項６の発明は、請求項５において次亜塩素酸除去フィルターを通過した淡水の次亜塩素酸残留濃度を計測し、殺菌エリアをレジオネラ菌殺菌可能な次亜塩素酸濃度の淡水の次亜塩素酸除去能力を演算するか、もしくは基準値との比較を実施し、次亜塩素酸除去能力の劣化を検知しつつ、殺菌エリア出口もしくは循環配管出口において当該次亜塩素酸吸収能力の低下から次亜塩素酸フィルターの取替え時期を早めに知らせる機能をもたせたものである。この発明により、次亜塩素酸フィルターの性能を最大に発揮させ長持ちできると同時に適切なタイミングの取替えを容易にするのである。
【００１１】  請求項７の発明は、請求項１、請求項２、請求項３のように不織布、綿などのフィルターエレメントを単独で使用するのでなく、液体中のごみが液と共に流れやすいような１ミクロンメーターから３０ミクロンメーターの空孔を多く持ち、かつこれらの空孔がつぶれないよう剛性が大きくて形状安定性が高く、形状はひも状、シート状、ブロック状の材料である空孔材料を当該フィルターエレメント材料と均一な分布になるよう混合させてフィルター形成し、イオン除去フィルターを製造することを特徴とするものである。
【００１２】  請求項８の発明は請求項１、請求項２、請求項３の各イオン除去フィルターと電気伝導度センサーなどのイオン濃度計測センサーを組み合わせ、当該イオン除去フィルター通過後のイオン濃度を計測し、通過イオンの増加により当該イオン除去フィルターの劣化を検知し、かつイオン除去フィルターの取替えの必要性や取替えの時期を通知する機能を持つことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】  この発明の一実施形態を図１、図２、図３に示す。図１は風呂殺菌装置に用いるマイナスイオン除去用のフィルターユニットの断面図を示す。外側のケースが２のハウジング、中に５のイオン除去フィルターがあり、これらによりフィルターユニット１が構成されている。イオン除去フィルターは多孔の円筒コア８に６、７のカチオン化もしくはアニオン化した綿を材料とした糸もしくは不織布が巻きつけられている。ハウジングの上部入り口３から入った液はイオン除去フィルター５の外側から順番に、６，７の糸もしくは不織布の層を抜け、８の円筒コアを抜け、中心部に入り、上に上がってハウジングの上部出口４より出てゆく。
図２はカチオン化綿とアニオン化綿で作った不織布を充填したプラスとマイナスの両方のイオンを除去するイオン除去フィルターである。上部の円形はフィルター容器の平面図、下部の長方形はフィルター容器の断面図である。この例では、９のフィルター容器、１０の入り口の多孔の板、出口の多孔の板である１２、およびブロック分活用の多孔の仕切り板１１で２ブロック化された二つのブロックのそれぞれのブロックにフィルターエレメントを充填する。ここでは例えば１３がカチオン化綿を材料とした不織布を積層で充填させたブロックであり、１４がアニオン化綿を材料とした不織布を積層で充墳させたブロックとなっている。不織布の面は液体の流れに対して垂直方向であり、不織布の端は隙間無くフィルター容器の壁に接着されており、液体が不織布を通らずに抜けてゆくことが無いようにしてある。液体の流れは、例えば容器９の上部の多孔の板１０、１３のカチオン化綿を材料とした不織布を積層で充填させたブロック、１１のブロック分活用の多孔の仕切り板、１４のアニオン化綿を材料とした不織布を積層で充填させたブロック、１２の出口の多孔の板の順番となる。
図３は浴槽の湯の循環加熱系統に取り付ける風呂殺菌装置を示す。浴槽の循環加熱系統は湯の流れる順番から、例えば、ポンプ、砂濾過装置、ボイラーとなっており、本発明の風呂殺菌装置は砂濾過装置とボイラーの間に取り付ける。１４の循環配管は砂濾過装置から来ており、風呂殺菌装置の各機器、ボイラーとつないでいる。図３の風呂殺菌装置では１５のプレフィルター、１６の電動三方弁、１７の直流の電気分解機器、１８の殺菌エリア配管、１９のマイナスイオン除去フィルター（以下では分かりやすいため次亜塩素酸除去フィルターとする）、２４の次亜塩素酸濃度計測センサーが取り付けられている。２０はバルブ駆動用のモーター、２２は次亜塩素酸濃度制御装置、２１はブラブ駆動用モーターと次亜塩素酸濃度制御装置を結ぶリード線、２３は次亜塩素酸濃度計測センサー２４の信号を２２の次亜塩素酸濃度制御装置に送るリード線、２６は循環加熱用の湯を流し機器を結ぶ配管、２５は１６の３方弁からのバイパス配管である。１８の殺菌エリア配管は通過時間を長くするため２６の機器を結ぶ配管よりに比べて太めにしてある。１７の電気分解機器は１８の殺菌エリア配管内の入り口にあっても良いし、２４の次亜塩素酸濃度計測センサーは１８の殺菌エリア配管出口にあっても良い。風呂の湯はポンプで浴槽から循環加熱系統に入り、砂濾過装置で大きなごみが除去され、有機物質などが分解され、図３の風呂殺菌装置に入ってくる。１５のプレフィルターは砂濾過で取りきれなかった小さなごみを除去する。図３では１６の３方弁と殺菌エリア配管などをバイパスする２５のバイパス配管を設けているが３方弁とバイパス配管が無いものもある。３方弁とバイパス配管を持たない場合の２２の次亜塩素酸濃度制御部の制御は１７の電気分解装置の電流制御のみとなる。すなわち、通常、２２の次亜塩素酸濃度制御部は１８の殺菌エリア配管内でレジオネラ菌を殺菌できる最低レベルで、かつ１９の次亜塩素酸除去フィルターの出口で次亜塩素酸濃度が設定一以下、通常は検出限界以下、になるよう電気分解機器の電極に流れる電流を制御している。しかし、１９の次亜塩素酸除去フィルターが劣化し２４の次亜塩素酸濃度計測センサーで設定値以上の次亜塩素酸濃度を検出し、しかも殺菌エリア配管ないレジオネラ菌の殺菌可能な次亜塩素酸濃度を保てない場合は次第に電極に流れる電流を抑制し、次亜塩素酸濃度計測センサーの値が設定値になるよう制御する。次亜塩素酸除去フィルターの劣化に伴い、制御部が電流を下げ次亜塩素酸の発生量を抑制すると殺菌エリア配管内でレジオネラ菌の殺菌が十分出来ないという事態が起きる。これに対して、１６の３方弁と２５のバイパス配管を設けたケースでは、１９の次亜塩素酸除去フィルターが劣化し、２４の次亜塩素酸濃度センサーで設定値以上の次亜塩素酸濃度を検出した場合は、３方弁の制御で殺菌エリア配管に流れる流量と電気分解機器の電極に流れる電流を比例させる形で、当該流量と当該電流を抑制する。本来は流量計を１５のプレフィルターと１６の３方弁の間、および２５のバイパス配管に設置してそれぞれに流れる流量を計測し２２の次亜塩素酸濃度制御部に信号を送るのが理想であるが、メーカーの能力特性データや現場での計測試験により流量はポンプ電流から、バイパスに流れる流量は１６の３方弁の開度からある程度の精度で推定できる。２７は次亜塩素酸除去フィルターの取替え時期を知らせるための信号線であり、警報機などに接続するが図面では線の先を省略してある。
「実施形態の効果」
この実施形態によれば、請求項１、請求項２、請求項３の共通の効果として、イオン除去フィルターの原材料を天然綿とすることで次の効果を生む。第一に従来の樹脂が石油などを原材料とし、廃棄処理工程などで二酸化炭素を大量に排出し炭酸ガス増加の原因になっていたのに対して、天然素材であり生分解性の綿を利用するところから炭酸ガスの増加を大幅に軽減する。第二に単位重量や単位体積に対する表面積が大きいので従来の樹脂に比べて、フィルター関連の機器容量や設置スペースを小さく出来る。第三にプラスイオンやマイナスイオンの除去フィルターと微粒子などの物理的な除去フィルターを兼用することが出来るのでイオン除去と微粒子除去の二つの目的を持つケースでは全体システムを省スペース化、および簡易化できる。第四に従来のイオン交換樹脂が薬品処理で劣化したイオン交換の機能を回復させるため、薬品貯蔵が必要であり、廃水処理設備を要し、設備全体が大型になり、管理者や取扱者が専門知識を要し、薬品管理上の危険性などの問題が有ったのが、当発明によりフィルターカートリッジの交換で機能を回復できるためこれらの問題を解決できることになった。すなわち、機能回復の薬品、貯蔵設備、廃水処理設備、専門知識を持つ管理者や取扱者、処理プロセスが不要となり、安全性が保たれることとなった。
更に請求項３に関しては、上記の請求項１と請求項２の効果に加えて、一つのフィルターで、プラスイオンとマイナスイオンの両方のイオンを除去することが可能になり、仕組みや設備が簡素化するだけでなく、両方のイオンを除去する目的では請求項１、請求項２の発明に比較して更に省スペース化を実現できる。これは、原材料が綿であり、消耗品として使えるため、化学薬品を使用して再生する必要が無い。この請求項３の発明により、消耗品として、小さなスペースでプラスとマイナスの両イオンを除去できるフィルターをセットできるので、従来のように別々の容器にカチオン樹脂とアニオン樹脂を入れて再生処理していた場合に比較して、液体や水を扱う広範囲なプラスマイナスの両イオンを除去するニーズに対応できるようになる。例えば、スペースの少ない場所において、水質の悪い水を使う飲料や洗濯用水のイオン除去、そのほかの目的の水浄化などへの応用などにも適用できる。【００１３】  請求項１、請求項２、請求項３のカチオン化やアニオン化した綿を原材料とした糸、不織布、高密度綿を使ってイオン除去フィルターを製造する場合、液体が均一に、流れ抵抗が少なく、漏れなく流れるような構造や製造方法とする必要がある。
カートリッジフィルターの場合はコアに当該糸を巻き付けるか、当該不織布を巻きつけてその後当該糸を巻き付ける方法がある。糸の場合はコアに隙間無く多重に巻き付けることになる。例えばコアに巻き付ける厚みは５ｍｍ程度から最大１５ｃｍ程度となる。不織布の場合は、コアに不織布を多層に巻きつけた後、不織布をしっかり固定すること、および不織布のほころびや液体の漏れを防ぐために糸を一重もしくは多重に隙間無く巻き付ける必要がある。その上に不織布を多重に巻き、更に糸を巻く方法もありえる。いずれにしても不織布を多重に巻いた後、糸を隙間無く巻き、固定する必要がある。
フィルター容器に当該フィルターエレメント材料を充填する方法では不織布もしくは高密度綿を利用する。フィルター容器は円筒や箱型となっており、容器の外側の、液体が流れ液体の流れに対して垂直な２面は、穴がたくさん開いているかメッシュ状になっており、液体を通しやすくかつフィルターエレメントを内部に閉じ込める役割を果たし、その他の面は穴の無い板でできており、フィルターエレメントをフィルター容器内に閉じ込める。フィルター容器で不織布を使う場合は不織布は液体の流れる方向に対して垂直な方向とし、液体の流れる軸方向から見た形状が容器の内壁の形状と同一とし、不織布を通過しないような液体の漏れが無いように不織布の端をすべて容器の壁に接着させ、このような方法で不織布を液体の流れ方向に対して積層させ、フィルター容器を隙間無く充填させる。フィルター容器の中にメッシュ状もしくは多孔の仕切り板がある場合にも外側の液体が流れる面と仕切り板、もしくは仕切り板と仕切り板の間を同じように不織布を充填させる。【００１４】  請求項４に関しては、風呂の湯の加熱循環系統において直流の電気分解機器を利用し、電気分解により風呂の湯に含まれる塩分を分解し次亜塩素酸を発生させ、レジオネラ菌などの有害細菌を殺菌した上で、次亜塩素酸除去フィルターを利用して次亜塩素酸を除去し、浴槽は一定レベル以下の次亜塩素酸濃度とする。これにより浴槽の循環する湯を殺菌しつつ、人体への悪影響が無く入浴の快適性を損失しない湯を保つという効果を生む。すなわち、従来の殺菌方式ではレジオネラ菌などの有害細菌を殺菌し、同時に浴槽を人体に無害で快適に保つという二つの条件を満たせなかったので、次亜塩素酸を利用した殺菌では入浴者に害を与えあるいは不快感を与えていたが、請求項４の発明は殺菌と入浴者の不快感を与えないという従来は不可能だった課題を解決する効果を生む。【００１５】  請求項５の発明に関しては、殺菌エリア出口もしくは循環配管出口に次亜塩素酸濃度計測センサーを取り付け、電気分解機器の制御部に計測信号をフィードバックさせる。これにより殺菌エリアの次亜塩素酸濃度を殺菌可能なレベルに保ち、かつ次亜塩素酸除去フィルターの出口の次亜塩素酸濃度を人体に無害であり不快感を感じないレベルになるよう次亜塩素酸発生量や通過湯量を制御する。次亜塩素酸の発生量は電気分解機器の電極の電流に比例するところから計算でき、次亜塩素酸計測センサーにより次亜塩素酸除去フィルターを通過した次亜塩素酸濃度を検知できる。請求項４の発明では殺菌エリア出口もしくは循環配管出口の次亜塩素酸濃度が分からないのでオルソトリジン法などで手分析する必要があり、また、手分析では連続的な次亜塩素酸濃度を簡易に計測することは出来なかった。請求項５の発明ではこれらの課題を解決した。更に、次亜塩素酸計測センサーの信号を電気分解機器の制御部にフィードバックさせて、次亜塩素酸の発生を抑制し浴槽に戻る湯中の次亜塩素酸の濃度を目標値以下に下げることも出来るし、浴槽の湯中に次亜塩素酸が目標値以下になるよう、この制御は次亜塩素酸発生量と通過湯量を単独でも制御するが同時に制御することでより目的にあった条件を作ることもできる。例えば、次亜塩素酸除去フィル��ーが新しく、次亜塩素酸除去能力が高い時には通過湯量一定で殺菌エリアでの次亜塩素酸濃度を高めるか殺菌レベルの最低以上に保ちつつ通過湯量を増やすという制御を実施する。逆に次亜塩素酸除去フィルターの性能が劣化した場合には次亜塩素酸の発生量を抑制し、あるいは同時に通過湯量を抑制するなどの制御を実施する。このようにして、レジオネラ菌の殺菌と入浴の快適性を自動で制御できる、あるいは次亜塩素酸の発生量を必要最低限に抑制するのでイオン除去フィルターを長持ちさせるという効果を生む。【００１６】  請求項６の発明に関しては、請求項５の次亜塩素酸濃度計測センサーを利用して、電気分解機器の次亜塩素酸発生量とマイナスイオン除去フィルターの次亜塩素酸通過量との関係から演算や基準値との比較などでマイナスイオン除去フィルターの劣化状況を検知できる。演算や基準値との比較は電気分解機器の制御部などにある電子回路やパソコンなどで実施する。殺菌エリア配管出口もしくは循環配管出口の次亜塩素酸濃度を目標以下に保つために、殺菌エリア配管内の次亜塩素酸濃度を殺菌レベル未満に下げなければならなくなった時がマイナスイオン除去フィルター取替え時期であり、この取替え時期より手前のところでマイナスイオン除去フィルターの取替え信号を出し、取替えの必要性を知らせる。この取替え時期はあらかじめ値を与えておいても良いし計算しても良い。通常の風呂殺菌装置の運用では、殺菌エリア配管内の次亜塩素酸濃度を殺菌可能な最低レベルより高めに設定している。マイナスイオン除去フィルターが劣化してくると、次亜塩素酸発生量を下げなければ、次亜塩素酸フィルター通過後の次亜塩素酸濃度を設定値以下に出来なくなる。通常は次亜塩素酸計測センサーの検出限界以下とする設定値を保ちながら次亜塩素酸発生量を制御するとき、この次亜塩素酸発生量の低下がそのままマイナスイオン除去フィルターの劣化を示すことになる。殺菌エリア配管内の殺菌可能な次亜塩素酸発生量を下限次亜塩素酸発生量とするとき、下限次亜塩素酸発生量より少し高い値をマイナスイオン除去フィルター取替え通知レベルとし、風呂殺菌装置を運転し、電気分解機器の制御により次亜塩素酸発生量が当初の設定値以下になったとき、マイナスイオン除去フィルターの取替え時期の信号を出す。次亜塩素酸発生量がマイナスイオン除去フィルター取替え通知レベルに達した後、下限次亜塩素酸発生量に至る時間もしくは通過湯量は次亜塩素酸発生量の低下トレンドを直線もしくは２次曲線で近似することにより予測できる。【００１７】  請求項７の発明は、イオン除去フィルターの表面にごみなどが付着して目詰まりし、液体がフィルターを通過しなくなり、フィルター本来のイオン除去機能を失わないよう、フィルター表面での目詰まりを防止する目的の対策である。イオン除去フィルターの前段にはプレフィルターを設置するので数ミクロン以上のごみは除去できる。しかし、小さなごみが組み合わさって大きくなる場合も有り、フィルターの表面の液体通過抵抗を上昇させる。このため、硬化綿、樹脂、セラミックなど物理的な圧力に対して変形の少ない材料を選び、液体中のごみが通りやすいような１ミクロンメーターから３０ミクロンメーターの空孔を多数持���、ひも状、シート状、ブロック状の成形を行った目詰まり対策材料をイオン除去フィルターのエレメントである糸、不織布、綿に混合させて使用し、液体の一部はこれらの目詰まり対策材料にも流れるようにすることで、イオン除去フィルターのエレメントへの目詰まりを防止する。硬化綿とは綿を樹脂やバインダーなどで硬化させたもので、通常の綿で空孔を作れば圧力で簡単につぶれるが、硬化綿ではつぶれにくい。例えば糸巻き方式のイオン除去フィルターを製造する場合には、カチオン化した糸やアニオン化した糸だけをフィルターコアに巻き付けると液体の通過抵抗が高まる。このため、フィルターエレメントに使用する糸と同じ程度の太さのひも状の目詰まり防止用の空孔材料をフィルターエレメントの糸に対して１対１から、１対１０の割合で混ぜ、液体抵抗を下げ、内部に到達した液体が内部のエレメントに接触できるようにする。不織布の場合はごみがつまらないよう製造時の材料の密度を使用条件に合わせて調整する。これとは別に製造した密度が低く、ごみを通すシート状の目詰まり防止用の空孔材料を不織布と重ねて使うことにより、液体の流れを分散させてごみのつまりを防止する。綿を充填するフィルターでは、フィルター容器に対して十分小さい球や多面体などのブロック状、あるいはシート状などの液体通過抵抗の少ない材料を当該綿に均一に混合させて通過抵抗を調整する。一方で、液体抵抗を下げるため、エレメントの糸、不織布の巻きつけテンションを下げ、あるいは綿の密度を下げる方法も考えられるがこの方法ではエレメントのフィルターコアなどへの取り付け形状が安定せず、フィルターの機能を十分発揮できない。むしろ、この発明のように目詰まり防止材料を適切に混ぜて、エレメントは強く取り付けることにより、フィルターの安定性を確保できる。本発明に関して特別な図は用意しないが、本発明は請求項１、請求項２、請求項３の応用であり図１，２により推定することが出来る。【００１８】  請求項８の発明は、イオン除去フィルターの劣化を、当該イオン除去フィルターを通過した液体中のイオン濃度で検知し、当該イオン除去フィルターの取替え時期を設備管理者に通知しようとするものである。この発明は請求項６の発明と方式が似ている。請求項６の発明との違いは請求項６の発明が次亜塩素酸除去用のカチオン化フィルターを通過した湯の中に含まれる次亜塩素酸濃度を計測し分析によりカチオン化フィルターの劣化を検知するのに対して、本発明はカチオン化フィルターに限定せず、アニオン化フィルター、およびカチオン化フィルターとアニオン化フィルターの組み合わせを含み、これらのフィルターを通過したイオンの濃度を計測することによりイオン除去フィルターの劣化を検知するところである。イオン除去フィルターとして使用する場合は、カチオン化フィルター、アニオン化フィルターの片方より、カチオン化とアニオン化の両方のフィルターを併用するほうが一般的である。イオン除去フィルターが機能している場合はイオン除去フィルターを通過した液体からイオンは検出されないか極めて濃度が薄い。しかし、イオン除去フィルターの機能が劣化してくると、イオン除去フィルターを通過した液体中のイオンが増加し始める。この増加��傾向を劣化に対して直線と見るか、２次曲線と見るか、あるいはそれ以上の高次曲線と見るかによって、フィルター機能の劣化予測は異なるが、実用的には直線、もしくは２次曲線と見て差し支えない。殺菌装置の現場での設備管理者に対してフィルター取り合えを連絡するのは、機能が完全に失われる前のタイミングで、連絡する情報は連絡時点の劣化の程度と、予測される取替え時期の両方か、あるいは片方である。フィルター取替えの必要性を通知するタイミングは完全にフィルターの機能が失われるまでに数日など多少の余裕を持った時点とし、フィルター管理者にはどの程度の劣化状態でこの通知が出るかが分かるようにしてあり、どの時点で完全に使用不能となるかも分かるようにする必要がある。
イオンの濃度を計測する方法としては液体の電気伝導度を計測する方法が最も簡単である。本発明に関して特別な図は用意しないが、請求項６の発明と方式が似ており、図３により推定することが出来る。【００１９】「他の実施形態」
請求項１、請求項２、請求項３のイオン除去フィルターは風呂の循環湯を対象としているが、湯に限定せず一般の淡水など液体全般に適用できる。また、ここでは、殺菌化学物質として次亜塩素酸を選んだが、これはオゾンや水への溶解オゾン、あるいはそのほかの化学物質であっても良い。例えば、オゾンや溶解オゾンとするときは本発明の電気分解機器をオゾン発生機器とする。
今回の発明では、イオン除去フィルターのエレメント材料として綿を対象としたが、綿以外にもアクリル繊維をはじめとした各種の化学合成繊維、あるいは綿と化学合成繊維の組み合わせによる繊維も考えられる。
従来のカートリッジフィルターのコアはステンレスや樹脂で出来ていたが、従来方式では廃棄時にステンレスや樹脂のコアとフィルターエレメントを分離する必要があり、廃棄に手間がかかるだけでなく、リサイクルを妨げていた。これに対して、コアの材料として生分解型の樹脂やバインダーなどを用いて硬化させた綿の成形品を使うことにより、劣化したカートリッジフィルター全体を消耗品として取替え、自然に優しい形で廃棄処分できる。廃棄に伴う手間も大幅に低減されることになる。【００２０】  請求項４、請求項５、請求項６の発明では次亜塩素酸濃度センサーを殺菌エリア出口あるいは循環配管出口に設置するとしたが、この他に次亜塩素酸濃度計測センサーを浴槽内に設置して浴槽内の次亜塩素酸濃度を計測し、浴槽内の次亜塩素酸を残留させないためのより安全な制御とする、あるいは浴槽にある程度の次亜塩素酸を入れて実質的に人体への影響与えず、かつ入浴者に不快感を与えないレベルに次亜塩素酸濃度を保つという制御にする、などの方法もある。この他に、次亜塩素酸濃度計測センサーは循環配管内に複数設置してより細かい制御としたり、トラブル時のバックアップセンサーとして利用する方法もある。【００２１】  請求項４の殺菌エリアは殺菌エリアを通過する時間を長くして次亜塩素酸を利用した殺菌効果を上げるために配管を長くする方法もあるが、配管が長くなると設置スペースの制約が有る場合には採用できないので、できるだけ直径を大きくした容器を利用する方法が有利である。【００２２】  請求項６、請求項８のフィルター劣化に伴うフィルター取替えの必要性の通知は制御盤に対して信号を送り、アラームを出すような方式に加えて、携帯電話への連絡、インターネットを通じた連絡も考えられる。また、フィルターを併行に複数個設置するため複数の併行配管とし、フィルターおよびフィルターを含む配管のの選択は電動バルブで切り替えられような仕組みとし、フィルター劣化に伴い制御盤に信号を送り制御盤からの制御信号により、新しいフィルター配管への切り替えを行う方式も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１、請求項２のイオン除去フィルターはハウジング内に収納する。ハウジングとイオン除去フィルターを合わせてフィルターユニットを形成する。イオン除去フィルターは外から、カチオン化綿もしくはアニオン化綿を材料とした糸もしくは不織布を隙間無く巻いた層、円筒コアとなっている。湯などの液はケース上部の入り口から入り、イオン除去フィルターの外側から中心部に向かって抜け、中心部に達した液は上に上がってハウジング上部の出口から出る。
【図２】請求項３のイオン除去フィルターは一つの容器内にマイナスイオンとプラスイオンの両方のイオンを除去する２種類のエレメントを充填したものであり、液体を流す方向を複数ブロックに分け、カチオン化綿とアニオン化綿、あるいはカチオン化綿で作った不織布とアニオン化綿で作った不織布の組み合わせで各ブロックを充填したものである。容器外側の液体の流れる面や各ブロックを仕切る板は多孔質もしくはメッシュであり、液体を通過させると共に充填するフィルターエレメントを容器内に保持する役割を持つ。
【図３】本発明の風呂殺菌装置は循環加熱方式の風呂の循環加熱配管の一部に取り付ける。循環配管の一部に殺菌エリアを設ける。殺菌エリアの前にごみ除去用のプレフィルターを設置する。次亜塩素酸で殺菌するには有害菌が次亜塩素酸のある環境でできるだけ長い時間を必要とするので殺菌エリアを通過する時間を長くするため、殺菌エリアは循環配管より太目の配管もしくは容器とする。浴槽から湯を汲み上げ、砂濾過の上部に湯を供給する。砂濾過装置では大きなごみの除去と微生物により有機物質などの分解を行う。砂濾過の後のポンプは湯を汲み上げ循環配管内を循環させる駆動力となる。ポンプを特にこの場所にする必要は無いが、ごみの噛みこみを避けるため、砂濾過の後とし、熱の影響を避けるためボイラーの前とする。殺菌エリアはここでは太目の配管とし、殺菌エリア入り口付近に電気分解機器とその制御部、殺菌エリア出口前にマイナスイオン除去フィルター、殺菌エリア出口に次亜塩素酸計測センサーを設置する。
【符号の説明】
１．フィルターユニット
２．ハウジング
３．ハウジングの液入り口
４．ハウジングの液出口
５．イオン除去フィルター本体
６．カチオン綿で作った不織布の層
７．カチオン綿で作った糸の層
８．フィルター用の円筒コア
９．プラスマイナスイオン除去フィルターの容器
１０．液流入口の多孔質、もしくはメッシュの板
１１．ブロック分活用の多孔質、もしくはメッシュの板
１２．液排出口の多孔質、もしくはメッシュの板
１３．カチオン化綿の不織布の層
１４．アニオン化綿の不織布の層
１５．プレフィルター
１６．３方弁
１７．電気分解機器
１８．殺菌エリア配管
１９．次亜塩素酸除去フィルター（マイナスイオン除去フィルター）
２０．次亜塩素酸計測センサー
２１．３方弁駆動モーター
２２．次亜塩素酸濃度制御部
２３．リード線
２４．次亜塩素酸濃度センサー
２５．バイパス配管
２６．配管
２７．次亜塩素酸除去フィルターの劣化伝達信号線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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