(57)【要約】  【課題】  電解処理手段にかかわる種々の問題を生じることなしに、水を滅菌処理することができる、新規な水処理装置を提供する。  【解決手段】  電解槽１１１内に複数の電解室１１１ａ、１１１ｂを設けるとともに、各電解室１１１ａ、１１１ｂごとにそれぞれ電極対１１０を配設し、水Ｗを、各電解室１１１ａ、１１１ｂを順次、流通させながら段階的に電解処理する。  したがって、電解処理手段にかかわる種々の問題を生じることなしに、水を滅菌処理することができる。【選択図】    図１
2007181839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極対と、当該電極対を収容し、水を導入して電極対と接触させるための電解槽とを有し、電解槽に導入した水に、電極対を介して直流電流を流すことで電解処理するための電解処理手段を備え、
電解処理手段は、電解槽内に複数の電解室を有するとともに、各電解室ごとにそれぞれ電極対を配設してなり、水を、各電解室を順次、流通させながら段階的に電解処理する構成であり、さらに、
各電解室の電極対に直流電流を供給するために各電解室ごとに設けられた電源回路と、
最も上流側の電解室の電極対に直流電流を供給する電源回路に設けられ、当該電源回路から電極対に供給する直流電流の電流値を測定するための電流センサと、
塩素イオンを含む水を、電解促進剤として電解処理手段に供給するための促進剤供給手段と、
装置を制御するための制御手段とを備え、
制御手段は、各電源回路を個別に制御するための電解制御部と、電流センサによって測定した電流値に基づいて、促進剤供給手段からの電解促進剤の供給を制御するための供給制御部とを含むことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
電極対と、当該電極対を収容し、水を導入して電極対と接触させるための電解槽とを有し、電解槽に導入した水に、電極対を介して直流電流を流すことで電解処理するための電解処理手段を備え、
電解処理手段は、電解槽内に複数の電解室を有するとともに、各電解室ごとにそれぞれ電極対を配設してなり、水を、各電解室を順次、流通させながら段階的に電解処理する構成であり、さらに、
電極対に直流電流を供給するための電源回路と、
最も上流側の電解室の電極対に供給される直流電流の電流値を測定するための電流センサと、
塩素イオンを含む水を、電解促進剤として電解処理手段に供給するための促進剤供給手段と、
装置を制御するための制御手段とを備え、
制御手段は、電源回路を制御するための電解制御部と、電流センサによって測定した電流値に基づいて、促進剤供給手段からの電解促進剤の供給を制御するための供給制御部とを含むことを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水を電解処理して、滅菌作用を付与するための新規な水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば屋内外に設置された水泳プールや公衆浴場の浴槽などの大型の水槽は、その水質を維持するために定期的に、カルキ（サラシ粉、高度サラシ粉）や次亜塩素酸ソーダ（ＮａＣｌＯ）などを投入して滅菌処理をする必要がある。
【０００３】
しかし従来は、この作業を、施設の従業者などが営業時間外（早朝や深夜など）に手作業で行う必要があり、しかもカルキや次亜塩素酸ソーダは刺激性を有するため十分に注意しながら作業を行わなければならないという問題がある。
【０００４】
また、カルキは通常、粉末状やそれを固めたタブレット状であるため、水槽に投入後、溶解して濃度が均一になるまでに長時間を要し、その間、水槽を使用できないという問題もある。
【０００５】
また、ビルの屋上などに配置される給水槽や、あるいは一般家庭用の浴槽などの、小型の水槽の場合は、水道水中に含まれる塩素の滅菌力のみに頼っているのが現状であり、特に給水槽の場合には、内部に藻が繁殖するなどして水質が悪化することがある。
【０００６】
また、一般家庭用の浴槽の場合は通常、ほぼ１〜２日ごとに水を入れ替えるため水質の点で問題はないように思われがちであるが、浴槽に接続されたボイラー内は頻繁に清掃できないために雑菌やかびなどが繁殖しやすく、やはり水質の悪化が懸念される。
【０００７】
そこで近時、電解処理手段において、塩素イオンを含む水を、塩素イオンから次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ-）、塩素（Ｃｌ2）などの有効塩素成分を生成させる機能を有する、白金−イリジウム電極などの電極（以下「ＤＳＡ電極」とする）を少なくともアノード側に用いた電極対に直流電流を流して電解処理することで、上記有効塩素成分を含む、滅菌作用を有する状態として、上記水槽に供給して滅菌処理する装置が開発された（例えば特開２００１−１７０６３８号号公報等）。
【０００８】
すなわち上記装置においては、例えば水道水などのあらかじめ塩素イオンを含む水や、あるいは必要に応じて食塩（塩化ナトリウム、ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）、塩酸（ＨＣｌ）などを加えた水などに、電極対を通して直流電流を流す。
【０００９】
そうすると水は、アノード側のＤＳＡ電極の表面の、白金−イリジウムなどの触媒作用によって下記の電気化学反応をして、上述した各種の有効塩素成分を含む、滅菌作用を有する状態となる。
【００１０】
そこでこの状態の水を水槽に供給すると、水槽内の水が滅菌される。
【００１１】
（アノード側）
４Ｈ2Ｏ−４ｅ-→４Ｈ+＋Ｏ2↑＋２Ｈ2Ｏ      (1)
２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ-      (2)
Ｈ2Ｏ＋Ｃｌ2⇔ＨＣｌＯ＋Ｈ+＋Ｃｌ-      (3)
（カソード側）
４Ｈ2Ｏ＋４ｅ-→２Ｈ2↑＋４ＯＨ-      (4)
（アノード側＋カソード側）
Ｈ+＋ＯＨ-→Ｈ2Ｏ      (5)
【特許文献１】特開２００１−１７０６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし上記水処理装置においては、電解処理手段の１つの電解槽内で、１組の電極対によって、水を電解処理するのが一般的であり、その場合に、例えば電解促進剤としての塩素イオンを含む水（食塩水等）と、それを希釈するための水とを電解槽に供給しながら電解反応を行った場合には、有効塩素成分の生成効率が不十分になる傾向がある。
【００１３】
すなわち、電解槽に次々に新たな水を供給し、かつ処理後の水を次々に電解槽から送出しながら電解処理を行うことになるため、１段階の電解処理では水を十分に処理しきれず、電解処理手段から送出される水の有効塩素濃度が低下して、滅菌作用が低下するおそれがある。
【００１４】
しかし、有効塩素成分の生成効率を高めようとして、電解槽内に一旦、水を貯めた状態で電解処理を行っていたのでは、単位時間あたりに処理できる水の量が少なくなるため、却って有効塩素成分の生成効率が低下してしまう。
【００１５】
この発明は、上述したような電解処理手段にかかわる問題を生じることなしに水を滅菌処理することができる、新規な水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１記載の発明は、電極対と、当該電極対を収容し、水を導入して電極対と接触させるための電解槽とを有し、電解槽に導入した水に、電極対を介して直流電流を流すことで電解処理するための電解処理手段を備え、
電解処理手段は、電解槽内に複数の電解室を有するとともに、各電解室ごとにそれぞれ電極対を配設してなり、水を、各電解室を順次、流通させながら段階的に電解処理する構成であり、さらに、
各電解室の電極対に直流電流を供給するために各電解室ごとに設けられた電源回路と、
最も上流側の電解室の電極対に直流電流を供給する電源回路に設けられ、当該電源回路から電極対に供給する直流電流の電流値を測定するための電流センサと、
塩素イオンを含む水を、電解促進剤として電解処理手段に供給するための促進剤供給手段と、
装置を制御するための制御手段とを備え、
制御手段は、各電源回路を個別に制御するための電解制御部と、電流センサによって測定した電流値に基づいて、促進剤供給手段からの電解促進剤の供給を制御するための供給制御部とを含むことを特徴とする水処理装置である。
【００１７】
請求項２記載の発明は、電極対と、当該電極対を収容し、水を導入して電極対と接触させるための電解槽とを有し、電解槽に導入した水に、電極対を介して直流電流を流すことで電解処理するための電解処理手段を備え、
電解処理手段は、電解槽内に複数の電解室を有するとともに、各電解室ごとにそれぞれ電極対を配設してなり、水を、各電解室を順次、流通させながら段階的に電解処理する構成であり、さらに、
電極対に直流電流を供給するための電源回路と、
最も上流側の電解室の電極対に供給される直流電流の電流値を測定するための電流センサと、
塩素イオンを含む水を、電解促進剤として電解処理手段に供給するための促進剤供給手段と、
装置を制御するための制御手段とを備え、
制御手段は、電源回路を制御するための電解制御部と、電流センサによって測定した電流値に基づいて、促進剤供給手段からの電解促進剤の供給を制御するための供給制御部とを含むことを特徴とする水処理装置である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の構成では、電解処理手段の電解槽内に複数の電解室を設けるとともに、各電解室ごとにそれぞれ電極対を配設して、水を、各電解室を順次、流通させながら段階的に電解処理することができる。したがって、それぞれの電解室の電極対個々には過大な負担をかけることなしに、複数の電極対によって段階的に、しかも効率よく連続的に、水を電解処理することが可能となる。
【００１９】
また、例えば各電解室を通過するごとに変化する水の塩素イオン濃度、温度、導電率等に応じて、それぞれの電極対に接続した電源回路を制御して、その水に対してできるだけ適した条件で電解処理できるため、水処理の効率をより一層、向上することができる。
【００２０】
また、上流側の電解室での電解処理によって水温が上昇した水に、下流側の電解室で電解処理を行う際に電流が流れすぎるのを防止して、安全性を向上することもできる。
【００２１】
また、促進剤供給手段による電解促進剤の供給を、かかる供給による塩素イオン濃度の変化が最も早く現れる最も上流側の電解室の、電源回路から電極対に供給する直流電流の電流値の変化に基づいて制御している。このため、電解促進剤の供給からのタイムラグをできるだけ短くし、電解促進剤の供給過剰などによる塩素イオン濃度の大きな振れをなくして、水の塩素イオン濃度を安定させた状態で電解処理できる。したがって、水処理の効率をより一層、向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
【００２３】
図１は、この発明の一実施形態にかかる水処理装置の要部である、電解処理手段１１の構造を簡略化して示す断面図である。
【００２４】
図に見るように電解処理手段１１は、
給水手段１２を通して連続的に供給される水Ｗを段階的に電解処理するための、第１および第２の２つの電解室１１１ａ、１１１ｂを備えた電解槽１１１と、
両電解室１１１ａ、１１１ｂ内にそれぞれ配設した電極対１１０、１１０と、
電解槽１１１で電解処理した水Ｗを貯えるための貯水槽１１２と、
を備える。
【００２５】
このうち第１の電解室１１１ａと第２の電解室１１１ｂは、図に見るように前者の水面が後者の水面より高くなるように設置してあるとともに、両電解室１１１ａ、１１１ｂ間を仕切る仕切り板１１１ｃの上縁の高さを、第１の電解室１１１ａの水面より低く、かつ第２の電解室１１１ｂの水面より高くすることで、第１の電解室１１１ａから水Ｗを溢れ出させる水の溢出口１１１ｄを形成してある。
【００２６】
また第２の電解室１１１ｂと貯水槽１１２とは、やはり図に見るように前者の水面が後者の水面より高くなるように設置してあるとともに、両者の間を仕切る仕切り板１１１ｅの上縁の高さを、第２の電解室１１１ｂの水面より低く、かつ貯水槽１１２の水面より高くすることで、第２の電解室１１１ｂから水Ｗを溢れ出させる水の溢出口１１１ｆを形成してある。
【００２７】
そして、給水手段１２を通して第１の電解室１１１ａに連続的に水Ｗを供給すると、当該水Ｗが、溢出口１１１ｄを通して第１の電解室１１１ａから溢れ出して、第２の電解室１１１ｂに連続的に供給され、ついで溢出口１１１ｆを通して第２の電解室１１１ｂから溢れ出して、貯水槽１１２に連続的に供給される。
【００２８】
したがって水Ｗの、第２の電解室１１１ｂから第１の電解室１１１ａへの逆流、および貯水槽１２から第２の電解室１１１ｂへの逆流をともに防止しつつ、両電解室１１１ａ、１１１ｂでの２段階の電解処理によって、水Ｗを効率よく処理することが可能となる。
【００２９】
貯水槽１１２に供給された電解処理済の水Ｗは、あらかじめ設定した水位の上限値に達した時点で、図示しない送水手段によって送出されて、水泳プールなどに供給される。またこの時点で、電解処理手段１１による水の電解処理を一時的に停止し、送出手段による水の送出が進んで、貯水槽１１２の水Ｗが、これもあらかじめ設定した水位の下限値まで減少した時点で、電解処理手段１１による水の電解処理を再開するようにしてもよい。水位は、図示しない水位センサによって測定する。
【００３０】
両電解室１１１ａ、１１１ｂ内に配設した電極対１１０は、それぞれ一定間隔をあけて配設した板状の電極１１０ａ、１１０ｂを備える。
【００３１】
なお図では、電極対１１０を構成する電極１１０ａ、１１０ｂを、わかりやすいように２枚だけ記載しており、この２枚でも電解反応は十分に可能である。ただし、電解反応の効率などを考慮すると、実際には例えば図３(a)に示すように３枚以上の板状の電極１１０ａ、１１０ｂを交互に、かつ互いに平行に配列して電極対１１０を構成するのが好ましい。
【００３２】
電極１１０ａ、１１０ｂはそれぞれ、配線１３ａ、１３ｂを介して、電解槽１１１ａ、１１１ｂごとの個別の電源回路１３、１３の正極（＋）および負極（−）に接続してあり、それによって電極１１０ａはアノード側、電極１１０ｂはカソード側の電極とされる。なお、前述したように電極１１０ａ、１１０ｂの極性を定期的に入れ替えて電解処理をするようにしてもよい。
【００３３】
また第１の電解室１１１ａ側の電極対１１０と電源回路１３とを繋ぐアノード側の配線１３ａには、電源回路１３から電極対１１０に供給する直流電流の出力電流値を測定するための電流センサＳ１を設けている。
【００３４】
電極１１０ａ、１１０ｂとしては、前述したように白金−パラジウム電極などを使用する。具体的には例えば、チタニウム（Ｔｉ）製の基板の表面全面に金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金−イリジウム（Ｐｔ−Ｉｒ）などの、電解反応の際に触媒として機能する貴金属の薄膜を、めっき法や焼成処理によってコーティングしたものを使用することができる。
【００３５】
給水手段１２は、図示しない水源から、定量ポンプＰ１を介して第１の電解室１１１ａに至る、水を給水するための配管１２１ａを備える。
【００３６】
また給水手段１２は、図示しない電解促進剤の貯水槽などから、定量ポンプＰ２を介して上記配管１２１ａに合流する、食塩水等の電解促進剤の配管１２２ａを備えた促進剤供給手段１２２を有する。
【００３７】
図において符号３０は制御手段である。制御手段３０内には、各種動作のタイミングを規定するためのタイマ３１と、各種の初期値などを登録したメモリ３２とを設けている。
【００３８】
図中二点鎖線の矢印で示すように、電流センサＳ１によって測定した電流値は、制御手段３０に入力される。
【００３９】
制御手段３０は、電流センサＳ１からの入力、タイマ３１によって規定したタイミング、並びにメモリ３２に登録した初期値に基づいて種々の演算を行い、それに基づいて、図中一点鎖線の矢印で示すように電源回路１３、１３、および定量ポンプＰ１、Ｐ２の駆動を、それぞれ個別に制御する。
【００４０】
制御手段３０による制御のうち、電流センサＳ１によって測定した電流値に基づいて、促進剤供給手段１２２から供給する電解促進剤の供給量を調整する工程を図２に示す。
【００４１】
まずステップＳＰ１で装置の運転が開始されると、制御手段３０は、ステップＳＰ２で定量ポンプＰ１を駆動して水の供給を開始するとともに、ステップＳＰ３で電源回路１３、１３を駆動して、それぞれの電源回路１３、１３から、あらかじめ設定した電流値の直流電流を、それぞれの電極対１１０、１１０に供給して、第１および第２の電解室１１１ａ、１１１ｂ内の水Ｗの電解を開始する。またステップＳＰ４で、電流センサＳ１による、第１の電解室１１１ａ側の電源回路１３から電極対１１０に供給する直流電流の電流値の測定を開始する。
【００４２】
次にステップＳＰ５で、電流センサＳ１の測定値Ｉが、ポンプＰ２の運転を開始して、促進剤供給手段１２２からの電解促進剤の供給を開始しなければならない下限側のしきい値Ｉ1以下であるか否かを確認する。
【００４３】
そして電流値Ｉがしきい値Ｉ1以下（Ｉ≦Ｉ1）である場合はステップＳＰ６に進み、定量ポンプＰ２を駆動させて、促進剤供給手段１２２からの電解促進剤の供給を開始したのち、ステップＳＰ７に進む。
【００４４】
一方、ステップＳＰ５で塩素イオン濃度Ｉがしきい値Ｉ1を超える（Ｉ＞Ｉ1）場合は、ステップＳＰ６をスキップして、定量ポンプＰ２を駆動させずにステップＳＰ７に進み、今度は電流センサＳ１の測定値Ｉが、ポンプＰ２の駆動を停止して、促進剤供給手段１２２からの電解促進剤の供給を停止しなければならない上限側のしきい値Ｉ2以上であるか否かを確認する。
【００４５】
そして電流値Ｉがしきい値Ｉ2以上（Ｉ≧Ｉ2）である場合はステップＳＰ８に進んで定量ポンプＰ２の駆動を停止したのち、また電流値Ｉがしきい値Ｉ2未満（Ｉ＜Ｉ2）である場合はステップＳＰ８をスキップして、それぞれステップＳＰ９に進む。
【００４６】
ステップＳＰ９で、制御手段３０は、装置の運転停止が選択されたか否かを判定し、選択されない場合はステップＳＰ５に戻って、ステップＳＰ５〜ＳＰ９の操作を、ステップＳＰ９で装置の運転停止が選択されるまで繰り返し行う。またこの間、前述したように貯水槽１１２の水位等に応じて、電解処理手段１１による上記の操作を断続させても良い。
【００４７】
そしてステップＳＰ９で装置の運転終了が選択された時点で、ステップＳＰ１０に進んで、電源回路１３、１３、定量ポンプＰ１、Ｐ２の駆動を停止し、一連の操作を終了する。
【００４８】
上記の構成によれば、促進剤供給手段１２２による電解促進剤の供給を、かかる供給による塩素イオン濃度の変化が最も早く表れる第１の電解室１１１ａの、電源回路１３から電極対１１０に至る配線１３ａ上に設置した電流センサＳ１によって測定した直流電流の電流値の変化に基づいて制御している。このため、電解促進剤の供給からのタイムラグをできるだけ短くし、電解促進剤の供給過剰などによる塩素イオン濃度の大きな振れをなくして、水の塩素イオン濃度を安定させた状態で電解処理することができ、水処理の効率をより一層、向上することができる。
【００４９】
上記のうち電解槽１１１の第１の電解室１１１ａには、例えば図３(a)に示すように、当該第１の電解室１１１ａで電解処理した水Ｗを、第２の電解室１１１ｂをも通過させてさらに電解処理した、貯水槽１１２内の水Ｗとは別個に、独立して取り出すことのできる取水口１１１ｇを設けてもよい。なお図において符号Ｖ１は、上記取水口１１１ｇを手動で開閉するための開閉弁を示している。
【００５０】
また電解槽１１１は、上流側の第１の電解室１１１ａと下流側の第２の電解室１１１ｂとで水の流路の断面積を違えたり、あるいは上流側と下流側とで電極対１１０のセル定数Ｋを違えたりしてもよい。セル定数Ｋは、電極対１１０を構成する電極１１０ａ、１１０ｂの、水に対する露出面積Ｓと、隣り合う互いに極性の異なる電極１１０ａ、１１０ｂ間の間隔Ｌとの比Ｌ／Ｓで表される。
【００５１】
例えば図３(b)の例の場合は、上流側の第１の電解室１１１ａよりも、下流側の第２の電解室１１１ｂの、水の流路の断面積を大きくしているとともに、上流側の電極対１１０よりも下流側の電極対１１０を構成する電極１１０ａ、１１０ｂの間隔Ｌを大きくして、電極対１１０のセル定数Ｋを大きくしている。
【００５２】
そしてこの２つの構成の組み合わせによって図の例では、それぞれの電極対１１０を構成する電極１１０ａ、１１０ｂの寿命を、ほぼ同程度に揃えることができる。
【００５３】
すなわち水は、電解されることによって有効塩素成分を生成するとともに、温度上昇する結果、電解前よりも電流が流れやすい状態となる傾向がある。このため通常は、上流側の電極対１１０を介してよりも、下流側の電極対１１０を介しての方が電流が流れやすくなり、結果として下流側の電極対１１０の方が電極１１０ａ、１１０ｂの寿命が短くなる傾向がある。
【００５４】
ところが図の例では、上流側よりも下流側の電極対１１０を構成する電極１１０ａ、１１０ｂの間隔Ｌを大きくして、下流側の電極対１１０のセル定数Ｋを大きくしているため、例えば定電圧制御をすると、上流側の電極対１１０によって電解されて電流が流れやすくなった水に対して、下流側の電極対１１０を介して電流が流れすぎるのを防止することができる。しかも第２の電解室１１１ｂの水の流路の断面積を、第１の電解室１１１ａよりも大きくして、その水量を多くしているため、電解による水の温度上昇それ自体を抑えることもできる。
【００５５】
したがってこの両方の効果によって図の例では、上流側よりも下流側の電極対１１０の電極１１０ａ、１１０ｂが早期に消耗するのを防止して、電極１１０ａ、１１０ｂの寿命を、両者間でほぼ同程度に揃えることができ、電極交換のメンテナンスなどを容易化することが可能となる。また、下流側の電極対１１０を介して電流が流れすぎるのを防止して、装置の安全性を向上することもできる。
【００５６】
ただし図の例と反対に、上流側の第１の電解室１１１ａよりも、下流側の第２の電解室１１１ｂの、水の流路の断面積を小さくしたり、あるいは上流側の電極対１１０よりも下流側の電極対１１０を構成する電極１１０ａ、１１０ｂの間隔Ｌを小さくして、電極対１１０のセル定数Ｋを小さくしてもよい。
【００５７】
このように構成すると、上流側よりも下流側の電極対１１０を構成する電極１１０ａ、１１０ｂの寿命が短くなるため、それによって電極対１１０ごとに電極１１０ａ、１１０ｂの寿命に意図的に大きな差をつけて、それぞれの電極対１１０において電極１１０ａ、１１０ｂを交換する時期が重ならないようにずらすことができるため、やはり電極交換のメンテナンスなどを容易化することが可能となる。
【００５８】
この発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものでなく、各請求項記載の範囲内において、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の一実施形態にかかる水処理装置の要部である、電解処理手段の構造を簡略化して示す断面図である。
【図２】図１の水処理装置を用いて、電流センサによって測定した電流値に基づいて、促進剤供給手段から供給する電解促進剤の供給量を調整する制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】同図(a)(b)はそれぞれ、電解処理手段の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１１  電解処理手段
１１０  電極対
１１０ａ、１１０ｂ  電極
１１１  電解槽
１１１ａ、１１１ｂ  電解室
１３  電源回路
３０  制御手段
【図１】
2007181839.tif 000003
【図２】
2007181839.tif 000004
【図３】
2007181839.tif 000005