(57)【要約】【課題】高い酸化力の実現し、それを持続させることができる衛生デバイスを提供すること。【解決手段】電解槽１内に配設された複数の電極（２、３、４）と、電極（２、３、４）に電力を印加する電力手段５と、を備え、電解槽１内に流入する水を電気分解することで、次亜塩素酸とオゾンとを生成する機能および／または次亜塩素酸と金属イオンとを生成する機能を有することを特徴とするもので、ラジカルが保有する非常に高い酸化力と即効性、オゾンが保有する高い酸化力、次亜塩素酸が保有する酸化力と持続性、金属イオンが保有する除菌力の持続性により、被処理水に皮脂や菌や有機物など多成分に対して酸化処理できる衛生デバイスを提供できるのである。【選択図】図１
2018118241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解槽内に配設された複数の電極と、前記電極に電力を印加する電力手段と、を備え、前記電解槽内に流入する水を電気分解することで、次亜塩素酸とオゾンとを生成する機能および／または次亜塩素酸と金属イオンとを生成する機能を有することを特徴とする衛生デバイス。
【請求項２】
前記次亜塩素酸と前記オゾンとを同時に生成する前記電極の金属基板の表面に形成されている電極触媒は、タンタル酸化物、もしくは、タンタル酸化物と白金であることを特徴とする請求項１に記載の衛生デバイス。
【請求項３】
前記電極の極性を反転させる転極手段を備え、所定の電極で前記次亜塩素酸と前記オゾンとを生成し、その他の電極で前記金属イオンと前記次亜塩素酸とを生成するように、前記転極手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の衛生デバイス。
【請求項４】
前記電極の極性を反転させる転極手段を備え、前記次亜塩素酸と前記オゾンとを生成する前に、前記次亜塩素酸を生成するように、前記転極手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の衛生デバイス。
【請求項５】
前記次亜塩素酸と前記オゾンに加え、金属イオンも生成する構成としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の衛生デバイス。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の衛生デバイスと、浴槽と、前記浴槽内の水を加熱する加熱手段と、前記浴槽内の水が前記浴槽内と前記加熱手段との間で循環する循環流路と、前記循環流路に配設されている循環手段と、を備え、前記衛生デバイスは、前記循環流路において、前記循環手段の流路下流側に配設されていることを特徴とする給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、菌や有機物などが含まれる被処理水を、酸化分解する衛生デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置では、電解槽内に銀電極を設置し、銀電極を正極にして電気分解することで銀イオンを被処理水に溶解し、銀イオンの殺菌作用を利用して被処理水の除菌を行うことについては知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、電解槽内の一対の電極間に電流を流して容器内の被処理水を電気分解することによって次亜塩素酸を生成し、次亜塩素酸の酸化力によって、被処理水の除菌を行う電解水生成装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４３２５８号公報
【特許文献２】特開平１１−１０１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の銀イオンを溶解させる構成では、次亜塩素酸やオゾンに比べて酸化力が低いため、除菌に時間を要すると共に、難分解成分を分解できないという課題を有している。また、大量な銀イオンは、紫外線などと反応し、例えば、衣類の洗浄などに適用した場合には、衣類の黒ずみの原因となり、また、浴槽水の除菌に適用した場合は、浴槽の黒ずみ原因になる可能性がある。
【０００６】
また、次亜塩素酸を用いた場合においては、酸化力に限界があるため、皮脂などの分解は困難であり、さらに、入浴剤が使われていると、浴槽水を浄化する効果が大幅に低下するという課題も有している。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高い酸化力の実現し、それを持続させることができる衛生デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の衛生デバイスは、電解槽内に配設された複数の電極と、前記電極に電力を印加する電力手段と、を備え、前記電解槽内に流入する水を電気分解することで、次亜塩素酸とオゾンとを生成する機能および／または次亜塩素酸と金属イオンとを生成する機能を有することを特徴とするものである。
【０００９】
これにより、次亜塩素酸とオゾンとの発生によって生じるラジカルが保有する非常に高い酸化力により、被処理水に含まれている皮脂や菌や有機物などを浄化処理できる衛生デバイスを提供できる。
【００１０】
また、次亜塩素酸と金属イオンとを発生させることにより、次亜塩素酸が保有する酸化力と金属イオンとの除菌持続力により、被処理水に含まれている皮脂や菌や有機物などを浄化処理できる衛生デバイスを提供できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い酸化力の実現し、それを持続させることができる衛生デバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における衛生デバイスの構成図
【図２】同衛生デバイスへの印加電流とオゾン濃度及び次亜塩素酸の濃度との相関図
【図３】転極後の同衛生デバイスへの印加電流と次亜塩素酸の濃度との相関図
【図４】同衛生デバイスにより生成した次亜塩素酸と銀イオンの濃度と除菌率との相関図
【図５】本発明の実施の形態２の給湯機の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、電解槽内に配設された複数の電極と、前記電極に電力を印加する電力手段と、を備え、前記電解槽内に流入する水を電気分解することで、次亜塩素酸とオゾンとを生成する機能および／または次亜塩素酸と金属イオンとを生成する機能を有することを特徴とする衛生デバイスである。
【００１４】
これにより、次亜塩素酸とオゾンとを生成して、さらに次亜塩素酸とオゾンとを反応させて、ラジカルを生成させることで、オゾン単独よりも高いラジカルの酸化力を活用でき、難分解成分である、例えば、皮脂や脂肪酸やノネナールなどを分解することができる。
【００１５】
すなわち、ラジカルは、オゾン単独よりも酸化力が高く、例えば、除菌に使用する際には、瞬時に除菌する即効性も兼ね備えているため、同濃度で比較した場合、オゾンの約１／１０００以上の短時間で除菌することができ、これに加え、次亜塩素酸は、３０分以上も酸化力を維持できる酸化持続性を有しているため、被処理水に皮脂や菌や有機物など多成分が含まれていても、全ての成分に対して酸化処理、すなわち、多成分処理することができるので、長期的に除菌効果を維持する効果も付加できるためである。
【００１６】
また、これにより、次亜塩素酸と金属イオンとを発生させることにより、次亜塩素酸が保有する酸化力と金属イオンとの除菌持続力により、被処理水に含まれている皮脂や菌や有機物などを浄化処理できる衛生デバイスを提供できる。
【００１７】
すなわち、次亜塩素酸は、３０分以上も酸化力を維持できる酸化持続性を有しているため、被処理水に皮脂や菌や有機物など多成分が含まれていても、全ての成分に対して酸化処理、すなわち、多成分処理することができ、これに加え、銀や銅や亜鉛などの金属イオンを生成することにより、銀や銅や亜鉛などの金属イオンは、次亜塩素酸のように水中に消失せず残存するので、長期的に除菌効果を維持する効果も付加できるためである。
【００１８】
第２の発明は、特に、第１の発明の衛生デバイスにおいて、前記次亜塩素酸と前記オゾンとを同時に生成する前記電極の金属基板の表面に形成されている電極触媒は、タンタル酸化物、もしくは、タンタル酸化物と白金であることを特徴とするものである。
【００１９】
これによって、低い電流密度で高効率にオゾンを生成することが可能なため、省電力で酸化処理を実現できるとともに電力手段を小型化することができる。
【００２０】
電極触媒に、タンタル酸化物、もしくは、タンタル酸化物と白金とで形成することで、一つの電極から、次亜塩素酸とオゾンの両方を同時に生成することができるため、高効率にラジカルを生成することができる。
【００２１】
さらに、一つの本電極から、次亜塩素酸とオゾン、ラジカルを生成できるので、陰極として使用する第２の電極は、特殊な電極を使用する必要が無くなり、低コスト化が実現できる。
【００２２】
なお、陰極を銀等の金属を用いて形成することにより、２つの電極で、次亜塩素酸、オゾンと金属イオン等の３種の活性種を生成できる。
【００２３】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の衛生デバイスにおいて、前記電極の極性を反転させる転極手段を備え、所定の電極で前記次亜塩素酸と前記オゾンとを生成し、その他の電極で前記金属イオンと前記次亜塩素酸とを生成するように、前記転極手段を制御することを特徴とするものである。
【００２４】
これにより、オゾン生成用の電極と次亜塩素酸生成用の電極とで構成し、転極手段による制御することで、各々の活性種を高効率に生成することができる。
【００２５】
さらに、転極制御時間を可変させることで、各々の活性種量を制御することができるため、高効率に酸化処理を行うことができ、その結果、酸化処理時間の短縮や省エネ性の向上を実現できる。
【００２６】
また、生成したオゾンと次亜塩素酸とを、例えば、被処理水内で反応させることで、被処理水内でラジカルを生成し、被処理水を酸化処理することができる。加えて、金属イオンを生成すれば、金属イオンが一定の濃度でも持続的に除菌できる。
【００２７】
第４の発明は、特に、第１または第２の発明の衛生デバイスにおいて、前記電極の極性を反転させる転極手段を備え、前記次亜塩素酸と前記オゾンとを生成する前に、前記次亜塩素酸を生成するように、前記転極手段を制御することを特徴とするものである。
【００２８】
これによって、被処理水の処理目的に応じて、酸化即効性および酸化持続性を実現できる活性種を効率良く生成することができる。
【００２９】
すなわち、酸化即効性が必要な場合は、次亜塩素酸を先に生成し、次亜塩素酸で除菌や分解可能な成分などを予め酸化処理し、その後、次亜塩素酸と反応する以上のオゾンを生成させることで、ラジカルとオゾンを生成し、効率良く被処理水を酸化処理することができる。
【００３０】
一方、酸化持続性が必要な場合は、先にオゾンの酸化即効性を活かして、オゾンで被処理水を前処理し、その後、次亜塩素酸を生成させてラジカルを生成させ、かつ、オゾンと反応する以上に次亜塩素酸を生成して、次亜塩素酸を被処理水に存在させることができる。そのようにすることで、次亜塩素酸が被処理水に一定期間残存するので、酸化力を有した被処理水を生成することができる。
【００３１】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの衛生デバイスに前記次亜塩素酸と前記オゾンに加え、金属イオンも生成する構成としたことを特徴とするものである。
【００３２】
これにより、次亜塩素酸とオゾンと金属イオンとを生成する場合には、ラジカルが保有する非常に高い酸化力と即効性、オゾンが保有する高い酸化力、次亜塩素酸が保有する酸化力と持続性、金属イオンが保有する除菌力の持続性により、被処理水に皮脂や菌や有機物など多成分が含まれていても、全ての成分に対して酸化処理できる衛生デバイスを提供できるのである。
【００３３】
さらに、オゾン及び次亜塩素酸が水の中から消失しても、金属イオンは活性を下げることがないので、効率よく除菌することが可能となる。
【００３４】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれかの発明の衛生デバイスと、浴槽と、前記浴槽内の水を加熱する加熱手段と、前記浴槽内の水が前記浴槽内と前記加熱手段との間で循環する循環流路と、前記循環流路に配設されている循環手段と、を備え、前記衛生デバイスは、前記循環流路において、前記循環手段の流路下流側に配設されていることを特徴とする給湯機である。
【００３５】
これによって、浴槽の水に含まれる皮脂成分や、菌などを酸化処理することができ、浴槽水を清潔にすることができる。そのため、浴槽水を、洗濯や翌日の入浴などに利用することもできる。
【００３６】
さらに、浴槽に付着する菌や皮脂などの付着を抑制でき、その結果、浴槽のぬめりを無くすことができるため、浴槽の水を抜いた後に、浴槽をシャワーの洗浄などで、浴槽を簡単に清掃することができる。
【００３７】
さらに、酸化処理された浴槽内の水を循環流路内で循環させることによって、循環流路内の除菌や皮脂成分の付着などを抑制することができ、その結果、浴槽内の水の循環流路内の清潔性を向上することができる。
【００３８】
また、特に、銀イオンと次亜塩素酸とにより、低い濃度で除菌効果を果たし、黒ずみの発生には繋がらない。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における衛生デバイスを示すものである。
【００４１】
図１に示すように、衛生デバイス１０は、電解槽１と、第１の電極２および第２の電極３と、第１の電極２と第２の電極３と、第３の電極４に電力を印加する電力手段５から構成される。
【００４２】
そして、第１の電極２でオゾンと次亜塩素酸とを同時に生成し、第２の電極３で次亜塩素酸、第３の電極４で金属イオンである銀イオンを生成している。さらに、第１の電極２と第２の電極３の極性を反転させる転極手段６を備えている。
【００４３】
ここで、第１の電極２でオゾンと次亜塩素酸とを同時に生成し、また、それと同時に第３の電極４で銀イオンを生成する場合には、第１の電極２、第３の電極４が陽極、第２の電極３が陰極となるように、転極手段６が制御し、電力手段５が電力を印加する第１の運転モードを備えている。
【００４４】
また、第２の電極３で次亜塩素酸を生成し、また、それと同時に第３の電極４で銀イオン生成する場合には、第２の電極３、第３の電極４が陽極、第１の電極２が陰極となるように、転極手段６を制御し、電力手段５が電力を印加する第２の運転モードを備えている。
【００４５】
また、第１の電極２でオゾンと次亜塩素酸とを同時に生成し、また、それと同時に第２の電極３で次亜塩素酸を生成する場合には、第１の電極２、第２の電極３が陽極、第３の電極４が陰極となるように、転極手段６を制御し、電力手段５が電力を印加する第３の運転モードを備えている。
【００４６】
すなわち、第１〜第３の運転モードを、転極手段６を制御することで、発生時期を異ならせて１つの衛生デバイス１０で実現できるのである。
【００４７】
なお、第１〜第３の運転モードの運転モードを、転極手段６を制御することで、発生時期を異ならせて一つの衛生デバイス１０で実現できるが、第２の運転モードと第３の運転モードだけを実行させるように、転極手段６を制御して、次亜塩素酸と銀イオン、または、オゾンと次亜塩素酸とを、同時に生成するようにしても、浄化及び除菌効果を達成することはできる。
【００４８】
第１の電極２、第２の電極３および第３の電極４は、電解槽１の軸方向に配置される。このとき被処理水は電解槽１の下部から流入し、上部から排出する構成となっている。
【００４９】
これは、第１の電極２と第２の電極３と第３の電極４によって被処理水を電気分解した際に発生するオゾンガスや塩素ガスが、電解槽１内に溜まるのを抑制するためである。本衛生デバイス１０は、電解槽１内で被処理水を電気分解して、オゾン、次亜塩素酸、金属イオンを同時に効率よく生成する。
【００５０】
以下に、衛生デバイス１０の電解槽１を構成する第１の電極２、第２の電極３および第３の電極４について、具体的に説明する。
【００５１】
第１の電極２、第２の電極３および第３の電極４は、金属基板２ａおよび３ａ、４ａの表面に電極触媒２ｂ、３ｂ、４ｂを付着して形成される。なお、金属基板２ａおよび３ａ、４ａは、厚いほど、反りや電解槽１への設置時に生じる撓みの影響を抑制できる。
【００５２】
そこで、本実施の形態１では、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのチタン（Ｔｉ）を金属基板２ａ、３ａ、４ａとして用いている。そして、第１の電極２は、金属基板２ａ表面に、約１０００ｎｍの酸化タンタル（ＴａＯｘ）層からなる電極触媒２ｂを付着して形成している。
【００５３】
一方、第２の電極３は、金属基板３ａの表面に、例えば１０００ｎｍの白金（Ｐｔ）層、または白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）の合金層からなる電極触媒３ｂを付着して形成している。上記以外に、電極触媒３ｂとして、例えば、貴金属または貴金属酸化物を含んでもよい。
【００５４】
また、第３の電極４は、金属基板４ａの表面に電極触媒４ｂを銀が付着して形成している。上記以外に、金属基板４ａと電極触媒４ｂを一枚の金属板からなり、例えば０．４ｍｍの銀板を用いて形成することでもよい。
【００５５】
以下に、本実施の形態１の第１の電極２において、電極触媒に用いた酸化タンタルによるオゾン生成のメカニズムについて説明する。
【００５６】
まず、電極触媒２ｂである酸化タンタルの表面と洗浄水との界面に、薄い空乏層ができる。つぎに、第１の電極２の反応で生成された電子は、酸化タンタル表面に形成された空乏層をトンネル効果により通過する。
【００５７】
これにより、電子の授受が行われる電位が、オゾンの酸化還元電位以上となる。その結果、オゾンの生成反応が、より効率的に行われ、オゾンが生成可能になると考えている。
【００５８】
なお、従来、オゾン生成用の電極触媒２ｂとして、例えば、二酸化鉛、ダイヤモンド、白金などを用いていた。
【００５９】
しかし、鉛の場合、環境や人体への影響が懸念される。また、ダイヤモンドや白金などの場合、コスト高や、オゾンの生成効率が低いなどの問題がある。
【００６０】
そこで、本実施の形態１では、電極触媒２ｂとして、タンタル酸化物を用いている。タンタル酸化物は、従来の白金に比べて、低電流密度でのオゾン生成が可能である。また、タンタル酸化物は、電流密度が低いほどオゾンの生成効率は高まるという特長を有している。
【００６１】
さらに、タンタル酸化物は、高い酸素過電圧を有する。そのため、低い電圧で酸素を発生させることなく、例えば、１．５Ｖ程度を超える程度の電圧で、オゾンや次亜塩素酸を発生させることができる。特に、従来の白金と比べ、タンタル酸化物は、１／４程度の電力でオゾンを生成することができる。その結果、家電製品などに適用した場合、より省エネ性を向上できる。
【００６２】
以上に説明したように、電極触媒２ｂにタンタル酸化物を用いることにより、オゾンと次亜塩素酸とを、下記の反応で、同時に効率よく生成できる。
【００６３】
そのため、オゾンと次亜塩素酸が反応することによって、例えば、（化１）、（化２）、（化３）に示すように次亜塩素酸ラジカルなど生成することができる。また、（化３）以外の反応によって、ヒドロキシラジカルや酸素ラジカルの生成も可能である。
【００６４】
【化１】
2018118241.tif 000003
【００６５】
【化２】
2018118241.tif 000004
【００６６】
【化３】
2018118241.tif 000005
【００６７】
以上の構成によって、被処理水が電解槽１内を通過する際に生成されたオゾンや次亜塩素酸や銀イオンと接触することで、菌や有機物、皮脂成分などを酸化処理することができる。また、電解槽１内で生成したオゾンや次亜塩素酸は電解槽１を通過後も酸化力を有するので、被処理水に混合させることによって、電解槽１内を通過しなくても酸化処理ができる被処理水を浄化することができる。
【００６８】
特に、第１の電極２でオゾンと次亜塩素酸とを同時に生成し、また、それと同時に第３の電極４で銀イオンを生成する場合には、第１の電極２、第３の電極４が陽極、第２の電極３が陰極となるように、転極手段６が制御する第１の運転モードにおいては、オゾンと次亜塩素酸と金属イオンである銀イオンの３種類を同時に生成することが可能である。特に、オゾンは、高い酸化力と即効性を有するため、例えば、酸化分解が困難な皮脂成分を酸化分解することが可能である。
【００６９】
また、オゾンは反応性が高いため、菌も混在している被処理水などを処理する場合は皮脂分解に優先的に作用してしまい、除菌は困難である。一方、次亜塩素酸は反応の選択性が低く酸化持続力を有しているので、皮脂などが混在している被処理水においても除菌は可能である。
【００７０】
しかしながら酸化力は低いので、皮脂の分解は困難である。よって、オゾンと次亜塩素酸の両方を生成することで、持続性と即効性を兼ね備え、かつ皮脂や菌などが混在した被処理水においても酸化処理することができる。
【００７１】
さらに、次亜塩素酸とオゾンが反応して酸化力の高い次亜塩素酸ラジカルの生成も可能となり、難分解成分である例えば皮脂や脂肪酸やノネナールなどを分解することができる。
【００７２】
また、図１に記載の衛生デバイスは、第１の電極２と第２の電極３と第３の電極４の３つの電極から構成されているが、どれか１つの電極を配置せず、任意の２つの電極だけとして、オゾン、次亜塩素酸と銀イオン等の活性種を少なくとも２種類以上生成して、コストを抑えて浄化及び除菌効果を達成することもできる。
【００７３】
例えば、第３の電極４を設けず、第１の電極２と第２の電極３のみの構成とし、電極の極性を反転させる転極手段６を設けて、第１の電極２を陽極、第２の電極３を陰極、あるいは、第１の電極２を陰極、第２の電極３を陽極として、電力手段５が電力を印加し、銀イオンは発生させず、次亜塩素酸とオゾンとの同時の生成と、次亜塩素酸の生成との発生時期を異ならせて２枚の電極で生成させるようにしても、除菌や浄化は可能で、小型化および低コスト化を実現した衛生デバイスを提供できる。なお、転極手段６を設けず、第２の電極３を導電体として、次亜塩素酸とオゾンとを同時に生成させるだけの構成としても良い。
【００７４】
また、第１の電極２を設けず、第２の電極３と第３の電極４のみの構成とし、電極の極性を反転させる転極手段６を設けて、第１の電極２を陽極、第２の電極３を陰極、あるいは、第１の電極２を陰極、第２の電極３を陽極として、電力手段５が電力を印加し、オゾンは発生させず、次亜塩素酸の生成と銀イオンの生成との発生時期を異ならせて２枚の電極で生成させるようにしても、除菌や浄化は可能で、小型化および低コスト化を実現した衛生デバイスを提供できる。
【００７５】
また、第２の電極３を設けず、第１の電極２と第３の電極４のみの構成とし、電極の極性を反転させる転極手段６を設けて、第１の電極２を陽極、第３の電極４を陰極、あるいは、第１の電極２を陰極、第３の電極４を陽極として、電力手段５が電力を印加し、次亜塩素酸、オゾン、ラジカルの生成と、銀イオンの生成との発生時期を異ならせて２枚の電極で生成させるようにしても、小型化および低コスト化を実現した衛生デバイスを提供できる。この場合には、オゾンと次亜塩素酸と金属イオンである銀イオンの３種類を生成することが可能である。
【００７６】
また、図１の衛生デバイスでは、第１の電極２と第２の電極３に印加する電流の極性を反転させて、オゾンと次亜塩素酸と銀イオンを生成したが、転極制御によって、第１の電極２や第２の電極３あるいは第３の電極４にスケール成分が付着することを抑制することも可能である。
【００７７】
第１の電極２、第３の電極４を陽極、第２の電極３を陰極に接続して電力を印加して電気分解した際に、被処理水中に含まれるカルシウムやマグネシウムなどの陽イオンを、電気的に引き寄せることとなる。
【００７８】
つまり、電気分解することによって第２の電極３の表面は、アルカリ性になり、被処理水中のカルシウムやマグネシウムは、水酸化カルシウムや水酸化カルシウムとして、第２の電極３の表面に析出する。あるいは、炭酸イオンとの反応により、カルシウムやマグネシウムは、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムとして、第２の電極３の表面に付着する。
【００７９】
そこで、第２の電極３に印加する電流の極性を転極手段６によって反転して、洗浄水を電気分解する。これにより、第２の電極３の表面に生成される水酸化カルシウムや水酸化カルシウム、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムなどのスケール成分の生成および付着などを抑制できる。また、第２の電極３の表面に付着したスケール成分を除去できる。
【００８０】
具体的には、電極の転極により、電極近傍のｐＨが強酸性になる。そのため、電極表面に析出したスケールの溶解、もしくは電極界面から剥離させてスケールを電極表面から除去することができる。よって、スケールの電極付着を抑制できるため、スケール付着による閉塞を防ぐことや、スケール付着による電極性能の劣化を抑制可能となり、安定した性能と耐久性を確保することができる。
【００８１】
なお、図１に記載の衛生デバイスにおいて、第２の電極３の電極触媒３ｂとして、白金（Ｐｔ）層、または白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）の合金層を用いたが、その他の貴金属または貴金属酸化物を含んでも同様の効果を得ることができる。
【００８２】
以下に、第１の電極２および第２の電極３の製造方法について、具体的に説明する。
【００８３】
第１の電極２は、例えば貴金属として白金を用いる場合、まず、例えばイソプロピルアルコールとエチレングリコールモノエチルエーテルの混合比がそれぞれ４：１となるように調整した溶媒を作製する。
【００８４】
そして、作製した溶媒に、六塩化白金酸六水和物とタンタルエトキシドとを、白金およ
びタンタルの濃度の合計が１．４５ｍｏｌ／ｌ（モル／リットル）となるように溶解させる。
【００８５】
この場合、後述するように、白金およびタンタルの混合比は、電極触媒２ｂ内部における酸化タンタルと白金との構成比のうち、タンタルの含有率が７５ｍｏｌ％以上、残り部分が白金となるようにする。これにより、好ましいオゾン発生用の電極が形成できる。
【００８６】
第１の電極２は、１ｎｍ〜数１００ｎｍの酸化タンタルの電極触媒２ｂを、金属基板２ａの表面に複数回塗布して、焼成することにより作製する。この場合、第１の電極２の電極触媒２ｂの厚みを、例えば５００ｎｍ以上にすることが好ましい。これにより、電極触媒２ｂの膜性能や、膜と膜の密着強度が向上する。さらに、第１の電極２の電極寿命やオゾンの生成効率が向上する。
【００８７】
そこで、本実施の形態１では、第１の電極２は、３０ｎｍの酸化タンタルからなる電極触媒２ｂを、金属基板２ａの表面に２５回塗布し、焼成して形成した。なお、焼成温度は、３００〜７００℃で行うのが望ましい。これにより、金属基板２ａと電極触媒２ｂとの密着性が向上するとともに、緻密な電極触媒２ｂを形成できる。
【００８８】
さらに、５５０〜６５０℃の温度で、電極触媒２ｂを焼成することが、より望ましい。これにより、オゾン生成効率が向上するとともに、電極寿命を向上できる。なお、本実施の形態１では、焼成温度６００℃で焼成し、金属基板２ａに酸化タンタルの電極触媒２ｂを形成して第１の電極２を作製している。
【００８９】
また、金属基板２ａと電極触媒２ｂとの密着性をさらに向上させ、電極寿命とオゾン生成を向上させるには、金属基板２ａの表面を荒らして、粗面にすることが好ましい。
【００９０】
具体的には、金属基板２ａの表面に、例えばブラスト処理やエッチング処理を施して、表面を荒らして粗面にする。これにより、電極触媒２ｂが、金属基板２ａの表面に形成された粗面である凹凸部に入り込む。
【００９１】
その結果、金属基板２ａの表面と電極触媒２ｂの接触面積が増加し、高いアンカー効果が得られる。このとき、金属基板２ａは、表面粗さＲａを１．５以上にすることが好ましい。特に、金属基板２ａの表面粗さＲａを３にすると、表面粗さＲａ１．５に比べて、金属基板と電極触媒との密着性が、さらに向上する。
【００９２】
検討の結果、電極触媒２ｂが金属基板２ａから剥離するまでの時間を、約１．５倍に向上できることが判った。そこで、本実施の形態１では、金属基板２ａを、例えば１００℃の熱シュウ酸の中に３時間浸漬して、表面をエッチング処理した。
【００９３】
なお、金属基板２ａの腐食を抑制し、電極寿命を向上させるためには、金属基板２ａの上に金属層を形成することが、さらに好ましい。そこで、本実施の形態１で、金属層として、白金を用いた第１の電極２の作製方法について、以下で説明する。
【００９４】
まず、金属基板としてチタン（Ｔｉ）を用い、熱シュウ酸によるエッチング処理で表面を荒らして粗面を形成する。
【００９５】
つぎに、金属層となる白金を数回に分けて金属基板２ａの表面に塗布し、焼成して金属層を形成した。
【００９６】
つぎに、白金からなる金属層の上（表面）に、同様に、電極触媒２ｂとして酸化タンタルを数回に分けて塗布し、焼成して電極触媒２ｂの膜を形成した。上記方法により、第１の電極２を作製した。
【００９７】
これにより、金属基板２ａに孔食が発生までの時間を、約４０％延長することが可能となった。なお、金属層としては、白金以外に、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ニオブ（Ｎｂ）でもよく、同様の効果が得られる。
【００９８】
また、本実施の形態１では、上述したように、第１の電極２は、チタンを用いた金属基板２ａの表面に、電極触媒２ｂとして酸化タンタルを形成して構成している。これにより、第１の電極２は、他の構成の電極（例えば、白金電極など）に比較して、例えば１／４の面積で、ほぼ同量のオゾンを生成することができる。その結果、電極や電解槽の小型化および低コスト化ができる。
【００９９】
衛生デバイスの電力手段５によって、第１の電極２を陽極、第２の電極３を陰極として、電力を印加し、被処理水の処理流量を０．５Ｌ／ｍｉｎで行った際の電解槽１から排出される被処理水のオゾン濃度と次亜塩素酸濃度を、図２に示す。
【０１００】
図２に示すように、本衛生デバイスはオゾンと次亜塩素酸の両方を同時に第１の電極２で生成することが可能であり、次亜塩素酸が有する酸化持続性とオゾンが有する高い酸化力と即効性を有することができる。
【０１０１】
電力手段５によって、第１の電極２に１０ｍＡ／ｃｍ２の電流を印加し、生成した電解水を大腸菌１０００００ＣＦＵ／ｍｌが混在した被処理水１０ｍｌに添加し、１０秒間接触させて除菌率を評価した。本除菌試験の結果、本衛生デバイスは９９．９９％の除菌率を確保することが出来た。
【０１０２】
一方、１０ｍＡ／ｃｍ２で生成される濃度の次亜塩素酸およびオゾンを用いて、同条件での除菌試験を実施した結果、次亜塩素酸での除菌率は９０％、オゾンは９９％であり、同時に生成した方が１００〜１０００倍の除菌性能を確保することが確認できた。これは次亜塩素酸とオゾンが反応して、酸化力の高いラジカルが生成されたため、短時間で高効率に菌を除菌できたと考えられる。
【０１０３】
酸化力と即効性を数値化する指標としてＣＴ値がある。ＣＴ値は９９％除菌するために必要な濃度（ｐｐｍ）と接触時間（秒）の積で表わされる。一般的な腸内細菌のＣＴ値として、オゾンは０．０１、次亜塩素酸は０．２、ＯＨラジカルは２×１０−６であり、本結果とＣＴ値はほぼ相関があることからも、ラジカル生成が除菌率に影響を及ぼしていると考えられる。
【０１０４】
さらに、次亜塩素酸やオゾンの酸化処理が終わった後に、第３の電極４から生成した銀イオンが湯水の中に消失せず、持続的に除菌効果をより一層向上できる。
【０１０５】
なお、本実施の形態１においては、第３の電極４にて銀イオンを生成しているが、第３の電極４に銀以外の銅や亜鉛の板を用い、銅イオンや亜鉛イオンを生成しても、同じ効果は有する。
【０１０６】
以下に、第３の電極４にて銀イオンを生成した場合を一例として、その構成や効果について説明する。
【０１０７】
図３は、転極手段６によって、第１の電極２と第２の電極３の極性を反転させ、第２の電極３を陽極、第１の電極２を陰極として、電力手段５によって電力を印加し、被処理水の処理流量を０．５Ｌ／ｍｉｎで行った際に電解槽１から排出される被処理水の次亜塩素酸濃度を示す。
【０１０８】
図３に示すように、本実施の衛生デバイスは、電極の極性を反転させる前のように、第１の電極２を陽極にした場合と比較すると、次亜塩素酸の生成濃度は約４倍程度向上させることが可能である。
【０１０９】
これは、第２の電極３は次亜塩素酸のみ生成するので、第１の電極２のように印加電力がオゾンやオゾンと次亜塩素酸との反応に使用されないためである。
【０１１０】
さらに、転極手段６によって、第１の電極２を陽極、第２の電極３を陰極として、電力手段５によって電力を印加することで、図２に示すようにオゾンと次亜塩素酸を生成することができる。
【０１１１】
なお、オゾンのみを生成する場合、第２の電極３に白金（Ｐｔ）合金層を付着した金属基板のまま、第１の電極２の電極触媒を、ダイヤモンド電極などを使用しても良い。
【０１１２】
また、転極手段６によって、転極する時間を可変させることで、各々の活性種量を制御することができる。その後、被処理水内で存在するオゾンと次亜塩素酸が反応することで、酸化力の高いラジカルを生成することができる。
【０１１３】
さらに、転極手段６によって、被処理水の処理目的に応じて、酸化即効性および酸化持続性を効率よく実現することができる。酸化即効性が必要な場合は、第２の電極３を陽極とし、第１の電極２を陰極とすることによって、次亜塩素酸を先に生成し、その後次亜塩素酸と反応する以上のオゾンを生成させる。
【０１１４】
本制御を行うことで、予め、次亜塩素酸で除菌や分解可能な成分などを酸化処理し、その後、次亜塩素酸と反応する以上のオゾンを生成させることで、ラジカルとオゾンを生成し、効率良く被処理水を酸化処理することができる。
【０１１５】
一方、酸化持続性が必要な場合は、先にオゾンの酸化即効性を活かして、オゾンで被処理水を前処理し、その後、次亜塩素酸を生成させてラジカルを生成させるとともに、オゾンと反応する以上に次亜塩素酸を生成し、次亜塩素酸を被処理水に存在させる。本制御を行うことで次亜塩素酸が被処理水に一定期間残存するので、酸化力を有した被処理水を生成することができる。
【０１１６】
また、浴槽に湯水と入浴剤を併用するとき、入浴剤と次亜塩素酸の反応により除菌能力の低下分を克服するために、銀イオンを発生させることにより、抑制されることなく除菌効果を発揮する。
【０１１７】
なお、第３の電極４は転極せず、陽極だけとして機能し、銀イオンを発生し続ける。
【０１１８】
浴槽水に入浴剤を添加してから、菌液を入れた後に次亜塩素酸と銀イオンにより、浴槽水を処理する。所定時間後に浴槽水を回収し、菌数を測定する結果は、図４に示すように、銀イオンが存在すれば、入浴剤の影響を受けずに除菌効果を保つことができる。
【０１１９】
（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態における給湯装置の構成図を示すものである。
【０１２０】
図５において、衛生デバイス１０と、浴槽１１と、浴槽１１内の水を加熱する加熱手段１２と、浴槽１１内の水が浴槽１１内と加熱手段１２（例えば、ガスや石油等の熱源や、お湯と熱交換する機能を備えた熱交換器）との間で循環する循環流路１３と、循環流路１３に配設されているポンプ等の循環手段１４とを備えている。本実施の形態２において、衛生デバイス１０は、加熱手段１２および循環手段１４の流路下流側に配設されていることを特徴としている。
【０１２１】
本実施の形態２において、衛生デバイス１０を配設する目的は、入浴後の浴槽１１内の水（以下浴槽水という）を酸化処理し、浴槽水を浄化することである。
【０１２２】
つまり、入浴後の浴槽水は、人の汗や皮脂、垢などの皮脂やタンパク質などの有機物成分と人に付着している菌が存在している。この浴槽水を１日放置していると、菌がタンパク質や皮脂など有機物成分を餌として増殖し、浴槽水の臭いの原因になるとともに、菌や皮脂や有機物が浴槽１１に付着し、浴槽１１のぬめりの原因となる。
【０１２３】
そのため、入浴後の浴槽水を衛生デバイス１０によって酸化処理することで、浴槽水を酸化処理し、浴槽水のニオイや浴槽１１のぬめりを抑制することができる。
【０１２４】
次に、給湯機の具体的な動作について説明する。
【０１２５】
入浴終了後の浴槽１１内の浴槽水は、循環手段１４によって循環流路１３を介して衛生デバイス１０に導入される。実施の形態１に記載の衛生デバイス１０により、浴槽水を電気分解することで、次亜塩素酸と金属イオンとを生成し、循環流路１３内や浴槽１１内に混入する。
【０１２６】
特に、加熱手段１２や循環手段１４の流路下流側に衛生デバイス１０を配設することによって、加熱手段１２や循環手段１４の構成部材に付着によって、次亜塩素酸や金属イオンが消費されるのを抑制するためである。
【０１２７】
次亜塩素酸は、皮脂やタンパク質、菌などを酸化処理することが可能である。特に次亜塩素酸は持続力を有するため、衛生デバイス１０内で消費されることなく、浴槽１１内の浴槽水に混入されることとなる。
【０１２８】
これに加え、銀や銅や亜鉛などの金属イオンを生成することにより、銀や銅や亜鉛などの金属イオンは、次亜塩素酸のように水中に消失せず残存するので、長期的に除菌効果を維持する効果も付加できる。
【０１２９】
すなわち、浴槽に湯水と入浴剤を併用するとき、入浴剤と次亜塩素酸の反応により除菌能力の低下分を克服するために、次亜塩素酸に加え、銀イオンを発生させることにより、抑制されることなく除菌効果を発揮する。
【０１３０】
よって、翌日の浴槽１１内の水も清潔にすることができ、安心して浴槽水を洗濯や加熱手段１２による追い炊きなどで翌日の入浴などに利用することができる。さらに浴槽水も清潔にすることで、浴槽１１に付着する菌や皮脂などの付着を抑制することで浴槽１１のぬめりを抑制することができるため、例えば浴槽の水を抜いた後に、浴槽１１をシャワーなどで濯ぐことで浴槽を簡単に清掃することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
以上のように、本発明にかかる衛生デバイスは、高い酸化力の実現し、それを持続させることができるので、除菌機能を備えた機器に適用できる。
【符号の説明】
【０１３２】
１  電解槽
２  第１の電極
２ａ  第１の電極の金属基板
２ｂ  第１の電極の電極触媒
３  第２の電極
３ａ  第２の電極の金属基板
３ｂ  第２の電極の電極触媒
４  第３の電極
４ａ  第３の電極の金属基板
４ｂ  第３の電極の金属基板
５  電力手段
６  転極手段
１０  衛生デバイス
１１  浴槽
１２  加熱手段
１３  循環流路
１４  循環手段
【図１】
2018118241.tif 000006
【図２】
2018118241.tif 000007
【図３】
2018118241.tif 000008
【図４】
2018118241.tif 000009
【図５】
2018118241.tif 000010