(57)【要約】【課題】  空調冷却水系、浴槽・プールなどの循環系水槽に容易に設置でき、銅イオン又は銀イオンを効率的に発生させることを可能とすると共に、電極の利用効率が高い、殺菌等用電解装置及びそれに用いる電極を提供すること。また、長期に渡り安定して殺菌及び殺藻並びにスケール発生防止が可能な殺菌等用電解装置を提供すること。【解決手段】  循環系水槽に用いられる殺菌等用電解装置の電極において、該電極１は、中空管２で形成されることを特徴とする。好ましくは、該管の上端部は、プレス成形による平板部を形成し、該平板部にリード線を装着した圧着端子を係止具で固定した後、該上端部を防水性樹脂で被覆することを特徴とする。また、殺菌等用電解装置を、シリカ、アルミナを含む粒状セラミックスを用いた活水器と組み合わせて用いることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環系水槽に用いられる殺菌等用電解装置の電極において、該電極は、中空管で形成されることを特徴とする電極。
【請求項２】
請求項１に記載の電極において、該管の上端部にリード線を装着すると共に、該リード線の装着部を含む該管の上端部を防水性樹脂で被覆することを特徴とする電極。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電極において、該管の上端部は、プレス成形による平板部を形成し、該平板部にリード線を装着した圧着端子を係止具で固定することを特徴とする電極。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の電極において、該管の下端部は、防水性樹脂で封止又は弾性樹脂で被覆されていることを特徴とする電極。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の電極において、該電極は、陽電極の場合は銅又は銀、陰電極の場合は鉄、ステンレス、ハステロイ、チタン合金又は炭素で形成されていることを特徴とする電極。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の電極を陽電極として用いた殺菌等用電解装置において、陰電極と、電源手段と、該電源手段の一部の電気を蓄積するための蓄電手段と、該電源手段と該蓄電手段との電力を利用し、該陽電極及び該陰電極への通電状態を制御するための通電制御手段とを有することを特徴とする殺菌等用電解装置。
【請求項７】
請求項６に記載の殺菌等用電解装置において、該電源手段は、太陽光発電装置、風力発電装置、又は商用電源を用いることを特徴とする殺菌等用電解装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の殺菌等用電解装置において、該通電制御手段は、該陽電極及び該陰電極の各電極表面を洗浄するため、各電極に対する通電極性を切換える通電状態を含むことを特徴とする殺菌等用電解装置。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれかに記載の殺菌等用電解装置において、該通電制御手段は、銅イオン又は銀イオンの濃度が０．８ｐｐｍ以下となるように通電状態を制御することを特徴とする殺菌等用電解装置。
【請求項１０】
循環系水槽に用いられる殺菌等用電解装置において、シリカ、アルミナを含む粒状セラミックスを用いた活水器を循環系水槽の一部に配置していることを特徴とする殺菌等用電解装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の殺菌等用電解装置において、該活水器を、殺菌等用電解装置に流入する水の上流側に、該殺菌等用電解装置に近接して配置することを特徴とする殺菌等用電解装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の殺菌等用電解装置において、殺菌等用電解装置の電極は、中空管又は棒状の電極で形成されることを特徴とする殺菌等用電解装置。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のいずれかに記載の殺菌等用電解装置において、殺菌等用電解装置の電極は、陽電極の場合は銅又は銀、陰電極の場合は鉄、ステンレス、ハステロイ、チタン合金又は炭素で形成されていることを特徴とする殺菌等用電解装置。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３のいずれかに記載の殺菌等用電解装置において、陰電極と、電源手段と、該電源手段の一部の電気を蓄積するための蓄電手段と、該電源手段と該蓄電手段との電力を利用し、該陽電極及び該陰電極への通電状態を制御するための通電制御手段とを有することを特徴とする殺菌等用電解装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の殺菌等用電解装置において、該電源手段は、太陽光発電装置、風力発電装置、又は商用電源を用いることを特徴とする殺菌等用電解装置。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の殺菌等用電解装置において、該通電制御手段は、該陽電極及び該陰電極の各電極表面を洗浄するため、各電極に対する通電極性を切換える通電状態を含むことを特徴とする殺菌等用電解装置。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６のいずれかに記載の殺菌等用電解装置において、該通電制御手段は、銅イオン又は銀イオンの濃度が０．８ｐｐｍ以下となるように通電状態を制御することを特徴とする殺菌等用電解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、殺菌等用電解装置及びそれに用いる電極に関し、特に、空調冷却水系、浴槽・プールなどの循環系水槽に設置して、銅イオン又は銀イオンを発生させることにより殺菌・殺藻等を行うための殺菌等用電解装置及びそれに用いる電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空調等の冷却水系（クーリングタワー）、浴槽・プールなどの循環系水槽には、長期間に渡り水が滞留・循環するため、バクテリア、細菌、藻などが発生しやすく、クーリングタワーにおいては、熱伝達効率の低下を引き起こし、プールなどでは衛生上の問題を生じていた。これらの菌等の発生を抑制するため、銅イオン又は銀イオンなどの金属イオンを水中に分散させることが行われている。
【０００３】
特許文献１には、プールなどの水槽内に配置した給水ダクト若しくは排水ダクトの各内部に、銅板、銀板等のイオン用金属部材を備え、水槽内の水をこれらの部材に接触乃至近接して流すことにより、イオン用金属部材の金属イオンを水中に放出し、該金属イオンの殺菌等の作用で殺菌等の処理を行い、水槽内の水の浄化方法が開示されている。
【特許文献１】特許第３２３８８８３号公報
【０００４】
しかしながら、特許文献１においては、各ダクトに対応した電極を形成し、個別に設置する必要があり、手間が掛かる上、コストが高くなる。しかも、電極自体の構造は、板状電極であるため、金属イオン放出で腐食した電極の一部が脱落し易い。脱落した金属片が給水ダクトから水槽内に入り込む場合には、一般に、脱落した金属の表面は鋭利な突起部を多く有しているため、例えば、プール内の遊泳者を傷つける原因となる。また、脱落した金属片が排水ダクトから排出される場合には、循環ポンプ内に入り込み、ポンプを傷つける原因ともなる。
【０００５】
また、特許文献２においては、Ａｇ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ及びＺｎからなる金属イオンの内の少なくとも１種を含む無機系抗菌剤を含有した比重が、１．００未満であり、かつ空隙率が２０％以上である浄水材を、貯水槽、クーリングタワーなどに浮かべることで、浄水作用を施す方法も提案されている。
【特許文献２】特開２００３−２００１７３号公報
【０００６】
しかしながら、特許文献２が殺菌作用を発生させるためには、塩素イオン濃度を０．２〜１０００ｐｐｍに調整する必要があり、金属イオンを積極的に放出するものではないため、浄水材に接触する菌等に対してしか、効果的な殺菌作用を及ぼすことができない。このため、循環系配管内などに繁殖する菌の殺菌などには、効果が期待できない。
【０００７】
また、特許文献３においては、水を主成分とした冷却液体の循環路である、導管、ポンプ、熱交換器などの管内の一部に、金属酸化物を有する部分を形成し、冷却液体を酸性に保持することにより、金属酸化物からの金属イオンの放出を促すものが開示されている。
【特許文献３】特開２００２−６２０８７号公報
【０００８】
しかしながら、金属酸化物の放出により、例えば、配管内の腐食が進み、結果として配管自体の交換が必要となるなど、コスト的には極めて高い設備となる。また、金属イオンの放出は、冷却液体の酸性のｐＨに依存するため、金属イオン濃度を適正に調整することが難しいという問題もある。
【０００９】
他方、金属イオンを発生させるために電極を用いる場合には、冷却水中に溶解している成分が電極表面に付着し石化する現象、所謂、スケール現象が発生する。これにより、電極の利用効率が低下する問題も生じている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した問題を解決し、空調冷却水系、浴槽・プールなどの循環系水槽に容易に設置でき、銅イオン又は銀イオンを効率的に発生させることを可能とすると共に、電極の利用効率が高い、殺菌等用電解装置及びそれに用いる電極を提供する。また、長期に渡り安定して殺菌及び殺藻並びにスケール発生防止が可能な殺菌等用電解装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明では、循環系水槽に用いられる殺菌等用電解装置の電極において、該電極は、中空管で形成されることを特徴とする。本発明において、循環系水槽とは、水槽部分のみを意味するものではなく、循環系を構成する配管等も包含するものである。
【００１２】
請求項２に係る発明では、請求項１に記載の電極において、該管の上端部にリード線を装着すると共に、該リード線の装着部を含む該管の上端部を防水性樹脂で被覆することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明では、請求項１又は２に記載の電極において、該管の上端部は、プレス成形による平板部を形成し、該平板部にリード線を装着した圧着端子を係止具で固定することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明では、請求項２又は３に記載の電極において、該管の下端部は、防水性樹脂で封止又は弾性樹脂で被覆されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に係る発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載の電極において、該電極は、陽電極の場合は銅又は銀、陰電極の場合は鉄、ステンレス、ハステロイ、チタン合金又は炭素で形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る発明では、請求項１乃至５のいずれかに記載の電極を陽電極として用いた殺菌等用電解装置において、陰電極と、電源手段と、該電源手段の一部の電気を蓄積するための蓄電手段と、該電源手段と該蓄電手段との電力を利用し、該陽電極及び該陰電極への通電状態を制御するための通電制御手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項７に係る発明では、請求項６に記載の殺菌等用電解装置において、該電源手段は、太陽光発電装置、風力発電装置、又は商用電源を用いることを特徴とする。
【００１８】
請求項８に係る発明では、請求項６又は７に記載の殺菌等用電解装置において、該通電制御手段は、該陽電極及び該陰電極の各電極表面を洗浄するため、各電極に対する通電極性を切換える通電状態を含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項９に係る発明では、請求項６乃至８のいずれかに記載の殺菌等用電解装置において、該通電制御手段は、銅イオン又は銀イオンの濃度が０．８ｐｐｍ以下となるように通電状態を制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０に係る発明では、循環系水槽に用いられる殺菌等用電解装置において、シリカ、アルミナを含む粒状セラミックスを用いた活水器を循環系水槽の一部に配置していることを特徴とする。
【００２１】
請求項１１に係る発明では、請求項１０に記載の殺菌等用電解装置において、該活水器を、殺菌等用電解装置に流入する水の上流側に、該殺菌等用電解装置に近接して配置することを特徴とする。
【００２２】
請求項１２に係る発明では、請求項１０又は１１に記載の殺菌等用電解装置において、殺菌等用電解装置の電極は、中空管又は棒状の電極で形成されることを特徴とする。
【００２３】
請求項１３に係る発明では、請求項１０乃至１２のいずれかに記載の殺菌等用電解装置において、殺菌等用電解装置の電極は、陽電極の場合は銅又は銀、陰電極の場合は鉄、ステンレス、ハステロイ、チタン合金又は炭素で形成されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１４に係る発明では、請求項１０乃至１３のいずれかに記載の殺菌等用電解装置において、陰電極と、電源手段と、該電源手段の一部の電気を蓄積するための蓄電手段と、該電源手段と該蓄電手段との電力を利用し、該陽電極及び該陰電極への通電状態を制御するための通電制御手段とを有することを特徴とする。
【００２５】
請求項１５に係る発明では、請求項１４に記載の殺菌等用電解装置において、該電源手段は、太陽光発電装置、風力発電装置、又は商用電源を用いることを特徴とする。
【００２６】
請求項１６に係る発明では、請求項１４又は１５に記載の殺菌等用電解装置において、該通電制御手段は、該陽電極及び該陰電極の各電極表面を洗浄するため、各電極に対する通電極性を切換える通電状態を含むことを特徴とする。
【００２７】
請求項１７に係る発明では、請求項１４乃至１６のいずれかに記載の殺菌等用電解装置において、該通電制御手段は、銅イオン又は銀イオンの濃度が０．８ｐｐｍ以下となるように通電状態を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に係る発明により、電極を中空管で形成するため、電極全体に渡り均質に腐食が進行し、電極の利用効率が格段に向上する。しかも、使用途中で腐食により電極の一部が脱落し、水槽や循環系配管、循環ポンプなどの内部に電極の破片が入り込み、人体や機器を損傷する危険性を抑制し、安全性にも優れた殺菌等用電解装置の電極を提供することができる。
【００２９】
請求項２に係る発明により、電極に対するリード線の装着部を含むように、電極の上端部を防水性樹脂で被覆することで、該装着部への浸水を防止し、電極を保持する上で不可欠な上記装着部での電極の腐食の進行を抑制することが可能となる。
【００３０】
請求項３に係る発明により、電極を形成する管の上端部をプレス成形により平板部とするため、該平板部にリード線を装着した圧着端子を、係止具により簡単かつ強固に固定でき、しかも、平板部が管を密閉構造とするのを補助するため、請求項２に係る発明の防水性樹脂の防水効果をより一層向上させることが可能となる。
【００３１】
請求項４に係る発明により、電極を形成する管の下端部を防水性樹脂で封止又は弾性樹脂で被覆している。これにより、防水性樹脂による封止の場合には、請求項２の構造と相まって管を密閉構造とし、管内への浸水を防止するため、管内の空気により電極自体に浮力を与え、電極の保持に係る負担を軽減することが可能となる。しかも、電極の腐食の進行は、初期には管の外側のみから進行し、より長期に渡り電極の形状を保持することが可能となる。
また、管の下端部を弾性樹脂で被覆することにより、水流などで電極が移動し、水槽の内壁や循環系配管等の内壁に、電極の下端部が衝突した場合でも、内壁の破損を抑制することが可能となる。
【００３２】
請求項５に係る発明により、電極は、陽電極の場合は銅又は銀、陰電極の場合は鉄、ステンレス、ハステロイ、チタン合金又は炭素で形成されているため、殺菌等の効果を長期的に安定して提供することが可能となる。特に、銅金属に無酸素銅を用いる場合には、無酸素銅が電気伝導性に優れ、耐食性等にも優れているため、専ら電気分解による銅イオンの放出のみにより腐食が進み、電極として長期間に渡り、水中で使用することが可能となる。しかも、請求項１に記載の電極の形状と相まって、極めて長期に渡り使用することができる。さらに、陰電極にハステロイを用いる場合には、特に、電極表面での菌の繁殖等を抑制する効果が高く、より長期的に安定な電極を提供することが可能となる。
【００３３】
請求項６に係る発明により、請求項１乃至５のいずれかに記載の電極を陽電極として用いるため、上述した請求項１乃至５に係る発明の効果を実現する殺菌等用電解装置を提供することが可能となる。また、蓄電手段を有するため、電源手段による電力の供給が停止した場合でも、安定的に電解装置を動作させることが可能となる。
【００３４】
請求項７に係る発明により、電源手段に太陽光発電装置、風力発電装置、又は商用電源を用いるため、ビルの屋上や屋外に殺菌等用電解装置を設置した場合でも、電解装置に近接して電源手段を確保することが可能であり、大掛かりな給電システムが不要となる。しかも、太陽光発電や風力発電は自然エネルギーを利用するため、電気使用に係るコストを削減することが可能となる。
【００３５】
請求項８に係る発明により、通電制御手段は、陽電極及び陰電極の各電極表面を洗浄するため、各電極に対する通電極性を切換える通電状態を含むため、長期間に渡り安定して電極を動作させることが可能となる。
【００３６】
請求項９に係る発明により、通電制御手段は、銅イオン又は銀イオンの濃度が０．８ｐｐｍ以下となるように通電状態を制御するため、水中での菌や藻の繁殖等を効果的に抑制することが可能となる。
【００３７】
請求項１０に係る発明により、シリカ、アルミナを含む粒状セラミックスを用いた活水器を循環系水槽の一部に配置していため、冷却水中に溶解している成分が電極表面に付着し石化するスケール現象を防止することが可能となり、電気分解の効率を低下させることなく、長期間に渡り安定して電極を動作させることが可能となる。
【００３８】
請求項１１に係る発明により、活水器を、殺菌等用電解装置に流入する水の上流側で、殺菌等用電解装置に近接して配置するため、活水器のスケール防止効果を効果的に電解装置の電極に及ぼすことが可能となる。
【００３９】
請求項１２に係る発明では、殺菌等用電解装置の電極は、中空管又は棒状の電極で形成するため、電極形状が長い場合には中空管を利用し、電極全体の軽量化を図り、電極の保持部に掛る負荷を軽減すると共に、電極の利用効率を格段に向上することも可能となる。また、電極形状が数十ｃｍ程度と短い場合には、棒状の電極を利用し、より長期に渡り電極を動作させることも可能となる。
【００４０】
請求項１３に係る発明により、殺菌等用電解装置の電極は、陽電極の場合は銅又は銀、陰電極の場合は鉄、ステンレス、ハステロイ、チタン合金又は炭素で形成されているため、請求項５に記載の効果と同様に、殺菌等の効果を長期的に安定して提供することが可能となる。
【００４１】
請求項１４に係る発明により、上述した請求項１０乃至１３に係る発明の効果を実現する殺菌等用電解装置を提供することが可能となると共に、蓄電手段を有するため、電源手段による電力の供給が停止した場合でも、安定的に電解装置を動作させることが可能となる。
【００４２】
請求項１５に係る発明により、殺菌等用電解装置の電源手段は、太陽光発電装置、風力発電装置、又は商用電源を用いるため、上述した請求項７に係る発明の効果と同様に、大掛かりな給電システムが不要となり、電気使用に係るコストを削減することも可能となる。
【００４３】
請求項１６に係る発明により、通電制御手段は、陽電極及び陰電極の各電極表面を洗浄するため、各電極に対する通電極性を切換える通電状態を含むため、長期間に渡り安定して電極を動作させることが可能となる。しかも、活水器のスケール防止効果とも相まって、長期渡りメンテナンスフリーで電解装置を動作させることも可能となる。
【００４４】
請求項１７に係る発明により、通電制御手段は、銅イオン又は銀イオンの濃度が０．８ｐｐｍ以下となるように通電状態を制御するため、水中での菌や藻の繁殖等を効果的に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明に係る殺菌等用電解装置及びそれに用いる電極について、以下に詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る電極１の構造を示す断面図である。電極では、電極の重量を軽減させると共に、電極の表面積を十分確保するため、金属製の中空管２を利用する。中空管の断面形状は、円形が市販の材料を活用でき、コスト的にも安価に構成できるため好ましいが、これに限らず四角形状などの多角形の管を利用することも可能である。
【００４６】
電極１を陽電極として用いる場合には、市販の銅管を用いるが、電極の材料は、電気伝導性に優れ、耐食性や機械的強度にも優れている無酸素銅を利用する。銅の純度は、９９％以上が好ましく、純度９９．９％以上であればより好ましい。銅管の径は、入手が容易な外径２５ｍｍ〜３０ｍｍ程度、肉厚は３ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。また、銀イオンについても殺菌、殺藻の効果があることが知られており、陽電極として銀管を上記銅管と同様に利用することも可能である。以下では、銅管を中心に説明する。
【００４７】
陽電極をこのような管状にすることで、電極が減量しても、電極面積の変化率が小さいため、電圧印加時には一定の電流密度となり、付加する電圧が安定する。しかも、電解による銅イオン等の溶出が均一に進行するため、従来の棒状電極では、不均一に銅イオン等の溶出が進行し、電極銅全重量の３０〜４０％程度しか利用できなかったが、本発明による電極では、電極重量の９０％以上の利用が可能になる。
【００４８】
殺菌等用電解装置に用いる陰電極には、鉄、ステンレス鋼、ハステロイ、チタン合金又は炭素を材料として利用する。特に、陰電極にハステロイを用いる場合には、ハステロイ自体が電極表面での菌の繁殖等を抑制する効果が高く、より長期的に安定な電極を提供することが可能となる。電極の形状については、陽電極のように急激な腐食が進行しないため、従来のような棒状又は板状、あるいは球状や多面体などの電極を利用することも可能であるが、陽電極と同様に管状にすることで、電極重量の軽減や電極表面積の増大が期待でき、かつ後述のように電極の浮力を得ることで、電極保持に必要な力を軽減することが可能となる。
【００４９】
電極１の長さについては、水槽の深さや、循環系配管等の電極を設置する空間の大きさに合わせて、適宜設定することが可能である。銅イオンなどの金属イオンを発生させ易くするため、電極の表面積を大きくすることが好ましく、電極の長さは、一般的に長い方が良い。しかしながら、長くなり過ぎると、水流により電極が移動し、水槽や循環系配管の内壁と電極とが、あるいは電極同士が衝突しやすくなり、これらの内壁又は電極が損傷する不具合も生じる。なお、必要に応じて、電極を水槽や配管内部の所定の位置に、絶縁性を確保しながら、支持体などを利用して固定配置することも可能である。
【００５０】
次に、管状電極２とリード線５との接続構造について説明する。
管状電極の上端部をプレス成形により、図１（ａ）に示すように一定の長さの平板部３とする。リード線５には圧着端子４が接続されており、平板部３と圧着端子４とを重ね合わせ、各部材に形成された開口を貫通するようにボルトなどの締結手段により、両者を密着接合する。リード線は、水中で長期間に渡り電極に電気を供給する必要があることから、水の多様な流れによりリード線が捩れても、容易に切断しないよう構成することが必要であり、例えば、複数の細線を利用した撚り線を利用することが好ましい。
【００５１】
電極に対するリード線の装着部においては、図１（ａ）に示すように、ポリオレフィン樹脂などの熱収縮性のある防水性樹脂を用いて、該装着部を密着状態で被覆し、水等の浸入を防止するよう構成されている。
【００５２】
他方、管状電極の下端部においては、図１（ａ）のように弾性樹脂で管を被覆し、電極の先端部が水中に露出しないよう構成する。この構成により、弾性樹脂が衝撃緩和材として機能するため、水流などで電極が移動し、水槽の内壁や循環系配管等の内壁に、電極の下端部が衝突した場合でも、内壁の破損を抑制することが可能となる。
【００５３】
また、図１（ｂ）に示すように、電極の下端部を防水性樹脂で封止栓を形成し、水中に下垂した際に管内部に水が侵入しないよう構成することも可能である。このように、管内部に空気を保持することにより、電極自体に浮力を発生させ、電極保持部に掛る負担を軽減することができ、より長尺の電極を使用することも可能となる。
【００５４】
次に、上述した電極を利用する殺菌等用電解装置について説明する。
図２は、殺菌等用電解装置の構成を示すブロック図である。電解装置では、陽電極及び陰電極に所定の電圧を印加することにより、陽電極を構成する銅材料から銅イオンを水中に溶出するよう構成されている。本発明においては、図１に示す電極を少なくとも陽電極１７に用いている。
【００５５】
電源手段としては、ビルの屋上又は屋外などに配置される水槽や循環系配管等に電解装置を設置することを考慮し、容易に電力を得る手段として、商用電源２１以外にも、符号１０で示すソーラーパネルなどの太陽光発電装置や風力発電装置を利用する。また、電源手段から供給される電力の一部を蓄積し、曇りや夜間又は無風状態の時でも、電解装置を稼働させることが可能なように、バッテリー１１である蓄電手段が設けられている。電源制御回路１２は、通電制御ユニット１３に常に一定の電圧を供給可能なように、電源手段（１０又は２１）と蓄電手段１１、及び通電制御ユニットとの間で電気的な接続を自動的に切り換えるよう構成されている。
【００５６】
通電制御ユニット１３には、タイマー１４、電流値設定手段１５、及び電流（Ａ）や電圧（Ｖ）を測定する計器１６などが適宜接続されている。
タイマー１４は、後述するように、所定時刻又は所定時間の通電を制御するために利用される。電流値設定手段１５は、電極１７，１８間に流れる流量を設定するものであり、陽電極や陰電極が複数存在する場合には、各電極対毎に流れる電流量を設定可能なように構成することもできる。また、計器１６は、電極１７，１８間の電圧や電流状態をモニターする電圧計や電流計である。計器１６は、これに限らず、必要に応じて、電源手段１０の発電状態、蓄電手段１１の蓄電状態、更には、電源制御回路１２からの給電状態をモニターするよう構成することも可能であり、このために、複数の電流計・電圧計を設置したり、各計器を切り換えて利用するなど、各種構成を付加しても良い。
【００５７】
また、電極の交換時期又はメンテナンス時期を使用者に示すため、通電制御ユニット１３に接続される不図示の表示灯を設けることも可能である。交換時期の設定方法としては、電極に通電した電流の時間積分値は、電極の消耗量に比例しているため、電流の積分値を集計する回路を通電制御ユニット１３内に組み込み、該積分値が所定量になった場合に、表示灯を点灯し、電極の交換時期を使用者に報知する制御回路を構成することも可能である。さらに、電極に通電される電流値を観測し、特定の電圧に対して電流量が所定値を下回った場合には、電極表面が汚れている可能性が高いため、そのような状態を検知した場合には、表示灯を点灯させ、使用者に電極のメンテナンス時期を報知するよう構成することも可能である。
【００５８】
本発明に係る電解装置の電極の設置位置は、循環式水槽に設置する場合には、水槽自体に設置することも可能であるが、水槽の水を循環浄化させるための循環系配管の途中や、循環系水路の途中に設置される貯水タンクなどに設置することも可能である。また、クーリングタワーなどの冷却水の場合には、熱交換器などを経由する循環系水路の途中に設置される貯水タンク内に設置する。
【００５９】
図３は、クーリングタワー内の貯水タンク３０内に電解装置の電極３２を設置した様子を示す概略図である。貯水タンク３０内の冷却水３１は、導出管３６によりクーラーの熱交換器（不図示）へ導出される。その後、複数の熱交換器を経て、導入管３５の途中に設置される循環ポンプ３４により、再び貯水タンク３０内に戻される。なお、循環ポンプ３４は、導入管３５に限らず、導出管３６側に設置することも可能である。
貯水タンク３０内に設置される電極３２には、図２に示すような通電制御ユニット３３が接続され、電極３２の通電状態が制御されている。
【００６０】
電極のサイズ及び電極間の間隔は、設置される貯水タンク３０のサイズ及び形状、並びに、浄化する水の総量などに応じて適宜設定できるが、通常、保有水量が０．１〜７ｋｌである場合には、電極の外径３０ｍｍ、内径２０ｍｍの無酸素銅のパイプを用いると、電極長は５００ｍｍ程度であり、電極間隔は、５０ｍｍ程度が好ましい。保有水量が大きくなる場合には通電電流を大きく又は通電時間を長くすることにより、水中の金属イオン濃度を調整することができる。
【００６１】
電極間に印加する電流は、水の電気伝導度に応じて変化し、例えば、水のみの場合には、電極間隔が５０ｍｍの際に、０．４Ａ程度が好適である。本発明においては、従来の塩素剤などの薬剤を併用する必要は無いが、仮にこのような薬剤を使用する場合には、薬剤の投入量に応じて水中の抵抗値が変化するため、電流を調整する必要がある。また、配管や水槽などを形成する材質により、例えば、鉄分などが水中に溶出している場合には、電気伝導度が高くなるため、電極間に印加する電流を制御する際に、電極間の電流量が所定値になるように、電極間の電流値及び通電時間を調整し、銅イオンを一定量発生させることが好ましい。さらに、水中の銅イオン濃度をセンサで測定し、該センサの数値が所定値を維持するように、通電制御することも可能である。
【００６２】
次に電極の浄化方法について説明する。
長期間に渡り電極を使用する場合には、電極自体、特に陰電極に雑菌やスケールが発生・付着する場合があり、このようなスケール等は、金属イオンの発生効率を低下させる原因となる。このため、電極表面を浄化するため、電極に印加する電圧の極性を反転させ、通電極性を切換える通電状態を通電制御手段に組み込むことが好ましい。
また、このような電極浄化は、通常の金属イオンを発生させる工程の途中に、断続的に組み込むことにより、長期間に渡り安定して電極を動作させることが可能となる。
さらに、ハステロイなどのような、電極表面での菌の繁殖等を抑制する効果が高い材料を電極に用い、上記電極の浄化方法を併用することで、電極表面のスケール等の発生を、より効果的に防止することができる。
【００６３】
水中の銅イオンや銀イオンの濃度は、基本的には、濃度が高い方が、殺菌や殺藻効果が高くなるが、プールなどに利用する水の場合には、高濃度の金属イオンが水中に混入することは、人体に与える弊害が多くなり好ましくない。また、クーリングタワーなどにおいても、金属イオン濃度が高い場合には、溶出した金属イオンが循環系配管等の内壁に付着利用する現象も発生する。このため、金属イオンの濃度を０．８ｐｐｍ以下とすることにより、上記弊害の発生を抑え、長期的かつ安定的に殺菌や殺藻作用を発揮させることが可能となる。殺菌や殺藻効果は、０．２ｐｐｍ以下でも効果を発揮するが、より金属イオンの濃度が高い方が、より効果が高い。ただし、イオン濃度を０．８ｐｐｍより高い濃度にすると、配管や機器の内部に緑藻が付着する虞がある。
【００６４】
次に、シリカ、アルミナを含む粒状セラミックスを用いた活水器を組合わせた殺菌等用電解装置について説明する。
活水器としては、以下の特許文献４にも開示されているように、シリカ、アルミナを含む粒状セラミックスを水流を利用して、互いに衝突させ、その衝突の際におけるペルチェ効果等を含む電磁気作用により水を改質するものである。この活水器を利用することにより、冷却水中に溶解している成分が電極表面に付着し石化するスケール現象を防止することが可能となり、電気分解の効率を低下させることなく、長期間に渡り安定して電極を動作させることが可能となる。
【特許文献４】特開２００４−１８２５７４号公報
【００６５】
活水器４０と電解装置４１との配置図を図４に示す。図４（ａ）は、配管４２の途中に、水流の上流側に活水器４０を配置し、それに隣接して電解装置４１を直列に配置したものである。また、図４（ｂ）は、配管４３の途中に流量調整バルブ４４を設け、配管４３かえら分岐する分岐管４５に活水器４０及び電解装置４１を直列に接続し、電解装置４１から排出される水を分岐管４６により再度、配管４３に繋がる配管４７に戻すよう構成されている。基本的には、図４（ａ）のように、配管を通過する全ての水に対し、活水器及び電解装置を経由するよう構成することが好ましいが、クーリングタワーのように全ての水が循環して使用されているため、図４（ｂ）のように、バルブ４４を調整し、一定量の水流のみを活水器４０及び電解装置４１に導入するよう構成することも可能である。さらに、配管４５及び４６に別途、開閉バルブを設置し、該開閉バルブを閉じることにより、クーリングタワー内の水流を停止することなく、活水器及び電解装置のメンテナンスを行うことも可能となる。
【００６６】
図５は、活水器の例を示しており、図５（ａ）は、横方向の配管の途中に導入される活水器であり、図５（ｂ）は縦方向の配管に導入される活水器を示している。
図５（ａ）では、導入管５０に接続される内管５２と、該内管５２を取り囲む外管５４、及び該内管５２と該外管５４との間に挟まれる空間に対し外管５４の下方で連結した導出管５５から構成される流路に従い、矢印のように水が流れるよう構成されている。そして、内管５２の上下には、水流を妨げず、中に配置された粒状セラミックス５６が流出しないように、網又は多数の細孔を有するプレート５１，５３が配置されている。
【００６７】
図５（ｂ）では、導入管６０、円筒管６３及び導出管６５から構成される流路に従い、矢印のように水が流れるよう構成されている。そして、円筒管６３の上下部には、水流を妨げず、中に配置された粒状セラミックス６４が流出しないように、網又は多数の細孔を有するプレート６１，６２が配置されている。
【００６８】
図６には、活水器に接続される電解装置の構成を示す概略断面図である。図６（ａ）及び（ｂ）は、共に、図４（ｂ）の装置配置図に適用される電解装置を示しているが、各電解装置の導入口７０又は８０の位置を装置の横方向に調整することにより、図４（ａ）の横方向の配管にも利用することが可能であることは言うまでもない。
【００６９】
図６（ａ）では、導入口７０から入った水流は、装置内部の仕切り７１内を上昇し、仕切り７１の上部から容器壁７５に沿って下降し、導出口７７から容器外に排出される。仕切り７１の内側には、金属イオンを発生する陽電極７３及び陰電極７２が、容器壁７５に設置固定されて、配置されている。水流が激しい場合には、各電極７２，７３が水流により振動するため、電極固定部付近の金属疲労を生じ易くなる。このため、電極の振動を抑制すると共に、水流の流れを妨げないように、電極保持手段７４を電極の先端付近に配置することも可能である。さらに、７６は、電気分解等により発生するガスを排出するためのエアー抜き弁を示している。
【００７０】
図６（ｂ）は、電極８２，８３の固定場所付近から電極の先端に向けて水流を流すよう構成したものである。具体的には、導入口８０から流入した水流は、仕切り８１と容器壁８４との間を上昇し、電極８２，８３の固定場所付近から仕切り８１の内側に沿って流れ、導出口８６から容器外に排出される。この場合には、電極の先端部の振動は、図６（ａ）より少ないため、電極保持手段を設ける必要はない。また、エアー抜き弁８５も同様に配置している。
【００７１】
活水器と組合わせる電解装置は、配管の途中に配置する関係からコンパクトな構成が要求され、例えば、電極の長さで３００ｍｍ程度のものが利用される。このため、電極の形状としては、上述の中空管を採用し、保持部の負担を軽減することも可能であるが、図６に示すように、水を収容する容器７５，８４の壁面に電極を取り付ける必要があることから、水が中空管の内部を通過して容器外に流出することを防ぐためにも、棒状の電極を利用することが好ましい。また、棒状の電極とすることにより、より長期に渡り電極を動作させることも可能となる。
【００７２】
図６に利用される電極の種類としては、上述したように、陽電極の場合は銅又は銀、陰電極の場合は鉄、ステンレス、ハステロイ、チタン合金又は炭素で形成することが可能である。
また、電解装置の電源手段として、上述のように、太陽光発電装置、風力発電装置、又は商用電源が利用でき、必要に応じて、蓄電手段を組合わせることも可能である。
【００７３】
さらに、活水器と組合わせる電解装置には、上述した通電制御手段を利用することが可能であり、特に、陽電極及び陰電極の各電極表面を洗浄するため、各電極に対する通電極性を切換える通電状態を制御手段に組み込むことにより、活水器のスケール防止効果とも相まって、長期渡りメンテナンスフリーで電解装置を動作させることも可能となる。
【００７４】
活水器と電解装置を組合わせる場合においても、銅イオン又は銀イオンの濃度が０．８ｐｐｍ以下となるように、電解装置の通電状態を制御することにより、水中での菌や藻の繁殖等を効果的に抑制することが可能となる。
【００７５】
（実験例）
次に、本発明に係る殺菌等用電解装置を、実際のクーリングタワーに利用した場合の実験例について説明する。
陽電極として、無酸素銅（純度９９．９％，製品名：脱酸銅，住友金属工業（株）製）を外径３０ｍｍ、肉厚５ｍｍ、長さ５００ｍｍに加工し、端部から５０ｍｍをプレス成形し平板部を形成すると共に、リード線を接続した圧着端子を固定した。さらに、平板部及び圧着端子を含むリード線の装着部を、ポリオレフィン樹脂で被覆した。
【００７６】
陰極については、外径１０ｍｍ、長さ５００ｍｍのステンレス棒（製品名：ＳＵＳ３０４，住友金属工業（株）製）を利用し、各々の先端部にリード線を接続した。
【００７７】
クーリングタワーは、２．０８ｋｌ（宮崎県綾町内に設置。以下、「クーリングタワーＡ」という。）と、３．６ｋｌ（宮崎県綾町内に設置。以下、「クーリングタワーＢ」という。）の２種類に対して、各実験を行った。
各クーリングタワーの貯水タンクに上記陽電極と陰電極とを電極間隔５０ｍｍで配置し、電源にＡＣ１００Ｖの商用電源を使用し、電極間の印加電圧は、２４Ｖ、初期通電時の電流は０．４Ａとした。
【００７８】
クーリングタワーＡでは、通電時間１８０分、休止時間６０分を交互に繰り返し、他方、クーリングタワーＢでは、通電時間３６０分、休止時間６０分を交互に繰り返した。
クーリングタワーＡにおいては、実験開始から３０日まで、クーリングタワーＢにおいては２０日まで、水中に菌や藻の発生は確認されなかった。ただし、クーリングタワーＡにおいては６０日経過後、クーリングタワーＢにおいては３０日経過後、電極表面にスケールが生じているの確認された。この時点における電流量は、０．２〜０．２５Ａに減少していた。
【００７９】
また、クーリングタワーＡ及びＢにおいて、本発明の殺菌等用電解装置を用いず、有機塩素剤（製品名：パラエース，矢切薬品（株）製）を１．０ｍｇ／ｌ投与した場合には、７日で水中に菌や藻が発生し始めており、本発明の電解装置により、効果的に殺菌及び殺藻が行われていることとが、確認された。
【００８０】
次に、陰電極をステンレス棒に替えて、炭素棒（製品名：ＣＺ−ＨＥ１，松下電器産業（株）製）、ハステロイ（製品名：Ｃ−２２，ヘインズ社製）、チタン合金（ＪＩＳ  Ｈ４６５７，住友金属工業（株）製）に変更した場合には、クーリングタワーＡにおいて、炭素棒は３０日経過後、ハステロイは９０日経過後、チタン合金は６０日経過後に、電極表面にスケールが発生しており、陰電極の材料としては、ハステロイ、チタン合金、ステンレス、炭素の順で使用が好まし材料であることが確認された。
【００８１】
また、陰電極に炭素棒を利用し、クーリングタワーＡにおいて、休止時間中の６０分間、電極に対して極性を逆向きとして２４Ｖの電圧を印加した。これを、各休止時間毎に行った。この結果、電極表面にスケールが発生するのが実験開始より９０日経過後となり、電極の浄化作用が有効に機能していることが確認された。
【００８２】
次に、クーリングタワーＡを利用し、図４（ｂ）に示すように、循環系配管の一部を分岐し、活水器（製品名：ノンケミカル，日本治水（株）製）と電解装置を直列に配置した。電解装置の電極には、陽電極として、無酸素銅（純度９９．９％，製品名：脱酸銅，住友金属工業（株）製）を外径２０ｍｍ、長さ３００ｍｍと、陰極として、外径５ｍｍ、長さ３００ｍｍのステンレス棒（製品名：ＳＵＳ３０４，住友金属工業（株）製）を利用し、各々の先端部にリード線を接続した。
【００８３】
陽電極と陰電極とを電極間隔５０ｍｍで配置し、電源にＡＣ１００Ｖの商用電源を使用し、電極間の印加電圧は、２４Ｖ、初期通電時の電流は０．４Ａとした。通電は、通電時間１８０分、休止時間６０分を交互に繰り返した。この結果、実験開始から６０日まで、水中に菌や藻の発生は確認されず、９０日経過後に電極表面にスケールが発生していた。さらに、休止時間中の６０分間、電極に対して極性を逆向きとして２４Ｖの電圧を印加し、これを各休止時間毎に行った。その結果、１２０日経過後でも電極表面にスケールの発生は確認されなかった。
これにより、活水器を組合わせた電解装置においては、極めて長期に渡り安定して殺菌及び殺藻並びにスケール発生防止が行われていることとが理解される。
【００８４】
本発明は、上述したものに限定されるものではなく、例えば、通電制御ユニットから電極に流す電流量を所定値に維持するため、通電制御ユニットに電流安定化回路を組み込む方法など、本発明に係る技術分野において公知の技術を、上述した本発明の電極や殺菌等用電解装置に適宜組み合わせることができることは言うまでもない。また、上記実験例に示した通電時間や休止時間は、各電極の特性等を評価するするために設定した時間であり、実際のクーリングタワー等に適用する際には、クーリングタワーの容量やイオン濃度の残存時間などを考慮し、適宜設定することが可能である。さらに、休止時間を利用して電極の極性を逆向きに接続する例を示したが、逆極性時の電極から微量に次亜塩素酸が発生し、殺菌作用が補助されるため、休止時間とは別に、電極の回復処理時間として、設けることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上、説明したように、本発明によれば、空調冷却水系、浴槽・プールなどの循環系水槽に容易に設置でき、銅イオン又は銀イオンを効率的に発生させることを可能とすると共に、電極の利用効率が高い、殺菌等用電解装置及びそれに利用する電極を提供することが可能となる。また、長期に渡り安定して殺菌及び殺藻並びにスケール発生防止が可能な殺菌等用電解装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る電極の断面図を示す。
【図２】本発明に係る殺菌等用電解装置のブロック図を示す。
【図３】本発明に係る殺菌等用電解装置を貯水タンクに設置した様子を示す概略図である。
【図４】本発明に係る殺菌等用電解装置と活水器との組合せを示す図である。
【図５】活水器の概略断面図を示す図である。
【図６】本発明に係る殺菌等用電解装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１    電極
２    中空管
３    平板部
４    圧着端子
５    リード線
６    係止具
７，９    防水性樹脂
８    弾性樹脂
１０    電源手段
１１    蓄電手段
１２    電源制御回路
１３    通電制御ユニット
１４    タイマー
１５    電流値設定手段
１６    計器
１７，７３，８３    陽電極
１８，７２，８２    陰電極
１９，３１    水
２０    水槽
２１    商用電源
３０    貯水タンク
３２    電極
３４    循環ポンプ
４０    活水器
４１    電解装置
５６，６４    粒状セラミックス
７６，８５    エアー抜き弁
【図１】
2006192404.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006192404.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006192404.tif 000007
【図６】
2006192404.tif 000008