(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環流路に水を循環する循環手段と、水の懸濁物質をろ過するろ過手段と、電気分解により金属水和物を生成することで水中の懸濁物質を凝集する凝集手段と、水中にアンモニウムを投入するアンモニウム供給手段と、前記アンモニウム供給手段によって供給されたアンモニウムと塩素化合物を反応させて殺菌効果の持続時間が長い残留塩素を生成するための塩素化合物供給手段と、水の塩素臭を検知する臭いセンサと、水を加熱する加熱手段とを備え、塩素臭がある規定値以上の場合は、塩素化合物供給手段によって殺菌された水を、塩素臭がある規定値以下になるまで加熱して余剰な塩素を揮発し、塩素臭を除去する水浄化装置。
【請求項２】
水中のアンモニウムイオン濃度を検出するアンモニウム検出手段と、アンモニウム検出手段からの検出信号が所定値未満の場合にはアンモニウムイオンを所定値以上投入するようアンモニウム供給手段を制御する制御手段とを備えた請求項１記載の水浄化装置。
【請求項３】
塩素化合物供給手段は、水と化学反応して次亜塩素酸及び次亜塩素酸イオンを生成する物質あるいは溶液を供給する請求項１または２記載の水浄化装置。
【請求項４】
塩素化合物供給手段は、水を電気分解し、水中の塩素イオンから水中に塩素化合物を生成する請求項１ないし３のいずれか１項記載の水浄化装置。
【請求項５】
塩素化合物濃度を少なくとも３ppm以上とした請求項１ないし４のいずれか１項記載の水浄化装置。
【請求項６】
塩素化合物を入浴後に投入するよう制御する塩素投入制御手段を設けた請求項１ないし５のいずれか１項記載の水浄化装置。
【請求項７】
塩素投入制御手段は、１日の全投入量が３ppm以上になるよう塩素化合物供給手段を複数回駆動制御する請求項１ないし６のいずれか１項記載の水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は浴槽内の入浴水を浄化殺菌することで入浴水の長期使用を可能とする水浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の水浄化装置は特開平８−２８１２８０号公報に記載されているようなものがあった。図７に従来の水浄化装置の構成図を示した。この装置は、循環路１にポンプ２とヒーター３と内部に微生物を繁殖させた浄化手段４を備え、浄化手段４の上流と下流を結ぶバイパス路５を備え、このバイパス路５に残留塩素を発生させる殺菌手段６を備えていた。ポンプ２の働きにより、水７を循環路１からヒーター３を通して浄化手段４及びバイパス路５の殺菌手段６に水を送り込み、浄化手段５内に繁殖した微生物の働きにより水中の懸濁態及び溶存態有機物質の除去を行っていた。また、浄化手段４内に繁殖した微生物を死滅させないためにバイパス路５をもうけ、バイパス路５上に殺菌手段６をもうけ、ここで残留塩素を発生させ、浄化手段４の下流側で循環流路の水に混合することで、浄化手段４内に存在する微生物を死滅させることなく水の浄化及び殺菌を行っていた。そして、殺菌手段６で生成する残留塩素の水中の濃度を０．５〜１．０ppmにしていた。
【０００３】
また、ここで使用する殺菌手段６としては特開昭５６−３１４８９号公報に記されるような電気分解器が用いられており、さらに、殺菌用電気分解器としては無隔膜タイプ（特開昭６１−２８３３９１号公報に記載された様なもの）がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示した従来の水浄化装置では以下の課題があった。
【０００５】
つまり、浄化手段内で微生物を繁殖させることで、水の浄化を行っているので、殺菌手段によって発生させる残留塩素濃度を浄化手段内の微生物に影響のない０．５ppm〜１．０ppm以下の濃度にする必要があり、水中の細菌の殺菌能力に限りがあった。
【０００６】
さらに、殺菌能力が不十分となる要因の一つに、入浴水の状態によって要求塩素量が異なる点があげられる。つまり、残留塩素濃度を０．５ppm〜１．０ppm以下の濃度にするには、入浴水の状態によって数ppm〜数十ppmもの塩素が必要ととなり、殺菌に必要な塩素量が異なっていた。さらに、塩素の持続時間も入浴水の状態によって大きく異なり、残留塩素濃度を一定に保ことが困難であった。このため、入浴水の状態によっては塩素によって殺菌された後に再度菌が増殖してしまう場合があった。つまり、殺菌性能が入浴日数に大きく左右され、十分な殺菌がなされていなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために循環流路に水を循環する循環手段と、水の懸濁物質をろ過するろ過手段と、電気分解により金属水和物を生成することで水中の懸濁物質を凝集する凝集手段と、水中にアンモニウムを投入するアンモニウム供給手段と、水中に塩素または塩素化合物を供給する塩素化合物供給手段とを備えている。
【０００８】
上記発明によれば、水中の懸濁物質等の汚れを凝集手段で生成した金属水和物で凝集し、粒子径を増大させ、この凝集塊を濾過手段でろ過除去することで、水の浄化を行う。さらに、アンモニウムを供給し、塩素化合物供給手段で生成された塩素化合物と反応させ、持続時間の長い殺菌効果のあるＮＨ2Ｃl（以下クロラミンという）を生成させる。この結果、殺菌持続時間を長時間に渡って保持し、殺菌効果を持続する。また、還元性物質による塩素の消費を抑制することができるので要求塩素量も入浴水の状態にかかわらずほぼ一定値に抑えることができる。さらに、残留塩素は浴槽及び循環流路などに存在するバイオフィルムの形成を抑制する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、循環流路に水を循環する循環手段と、水の懸濁物質をろ過するろ過手段と、電気分解により金属水和物を生成することで水中の懸濁物質を凝集する凝集手段と、水中
にアンモニウムを投入するアンモニウム供給手段と、水中に塩素または塩素化合物を供給する塩素化合物供給手段と、塩素殺菌された水を臭いセンサで検出しある一定値以上を示すと、加熱することによって塩素を除去する構成としたものである。
【００１０】
そして、循環手段で凝集手段に送り込まれた水は、電気分解で生成した金属水和物と混合され、水中の懸濁物質が凝集し、粒子経が増大する。この粒子を濾材でろ過除去すると同時に、アンモニウム供給手段によってアンモニウムイオンを投入し、この水を循環手段によって塩素化合物供給手段に送り込むことで、塩素化合物を水に溶解し、持続時間の長い残留塩素を生成させて循環流路、ろ過手段及び浴槽に供給する。この結果、これらの壁面に繁殖した細菌を効果的に死滅させることができ、加熱することで過剰な塩素を揮発させ、塩素を除去することにより塩素臭を抑制し人体への影響も抑制できる。
【００１１】
また、水中のアンモニウムイオン濃度を検出するアンモニウム検出手段を設け、アンモニウムイオン濃度が１ppm未満の場合には、アンモニウム供給手段によって、水中に１ppm以上供給するよう制御する制御手段を備えている。
【００１２】
そして、アンモニウムイオンが１ppm以上存在することで、ＦｅやＭｎ等の還元性物質による塩素消費を防止するとともに、殺菌効果を有し、反応速度が緩やかなクロラミンを生成して殺菌の持続時間を長時間にわたって保持する。このため、塩素投入間隔を長くできるとともに、要求塩素量を一定にたもつことができるため、過剰な塩素を投入する必要がない。
【００１３】
また、塩素化合物供給手段は、水と化学反応して次亜塩素酸及び次亜塩素酸イオンを生成する物質あるいは溶液を供給する手段とした。
【００１４】
そして、水と化学反応して次亜塩素酸及び次亜塩素酸イオンを生成する溶液、例えば次亜塩素酸ナトリウム溶液などを塩素化合物供給手段によって供給するという簡単な構成で殺菌効果を得ることができる。
【００１５】
また、塩素化合物供給手段は、水を電気分解し、水中の塩素イオンから残留塩素を生成可能な電気分解手段とした。
【００１６】
そして、水中の塩素イオンから電気分解により、残留塩素を生成するので塩素化合物供給手段への塩素化合物の補給が必要なくなり、長期間メンテナンスの手間がいらなくなる。この結果、塩素化合物の補給忘れなどによる人為的な性能低下をなくすことができる。
【００１７】
また、塩素化合物濃度を３ppm以上、望ましくは３ppm〜５ppmとした。
【００１８】
そして、凝集・ろ過方式を用いているため塩素の濃度を抑制する因子がなく、殺菌に必要な３ppm以上の塩素化合物を供給することが可能となる。さらに人体への影響や塩素臭の発生を考慮した場合、３ppm〜５ppmの濃度範囲で殺菌効果を得ることができる。
【００１９】
また、塩素化合物供給手段から得られる塩素化合物を入浴時間後に投入するよう制御する塩素供給制御手段を備えたものである。
【００２０】
そして、入浴後に塩素を投入することで、塩素とアンモニアが反応して生成されたクロラミンが殺菌効果を長時間持続し、翌日の入浴時間までに入浴水中の菌を１００ＣＦＵ／ml未満に抑制する。さらにクロラミンは反応が終了すると窒素となって揮発するため、翌日の入浴水は塩素臭がなく、快適な入浴が可能となる。
【００２１】
また、塩素供給制御手段は塩素化合物を数回投入し、１日の全投入量を３ppm以上、望ましくは３ppm〜５ppmになるよう塩素化合物供給手段を制御する構成とした。
【００２２】
そして、少量の塩素を複数回投入することで、各々投入時に塩素が即座に消費されるため余剰な塩素が存在することなく、人体への影響を少なくできるとともに塩素臭を低減できる。また、少量の塩素では持続時間が短いという課題が生じるが複数回投入することによって、塩素殺菌の持続時間を長くすることができる。
【００２３】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２４】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の水浄化装置の構成図である。
【００２５】
８は浴槽、９は吸い込み口１０から吐き出し口１１に到る循環流路で、浴槽水を循環流路に循環する循環手段となるポンプ１２が設けられている。１３は凝集手段で、金属水和物を水に溶出可能なアルミニウム製の電極及びステンレス製の本体で構成され、電極を陽極、本体を陰極として電気分解により水中にアルミニウムイオンを溶出させる。そして溶出したアルミニウムイオンは水中で直ちに金属水和物の水酸化アルミニウムとなり、この水酸化アルミニウムと水中の懸濁物質が化学反応し、凝集塊を生成するため、懸濁物質の粒子径を増大することができる。つまり、浴槽８内には入浴により人体由来の角質などの垢や、水中に溶存する有機物質を栄養として増殖した細菌が存在する。この粒子径は１μm前後から１００μm程度であるので、生成した水酸化アルミニウムと反応し、粒子径を増大させて、懸濁物質を除去する濾材と濾材の流出を抑える濾床を内部に備えたろ過手段１４により浴槽水を浄化する。そして、この浄化された浴槽水のアンモニウムイオンをアンモニウム検出手段１５により検出し、制御手段１６により、アンモニウム検出手段１５の検出結果が規定値以下の場合にはアンモニウムを供給するアンモニウム供給手段１７を動作させて、アンモニウムが規定値になるよう投入する。さらに、塩素化合物供給手段１８は水と反応して次亜塩素酸を生じる次亜塩素酸ナトリウム溶液を備え、塩素供給制御手段１９によって投入量及び投入間隔を制御され、浴槽水中に残留塩素を生成する事ができる。また、循環流路９の塩素化合物供給手段１８下流方向には浴槽８内の水の保温を行う加熱手段となるヒーター２０を設けている。
【００２６】
なお、生成した水酸化アルミニウムによる凝集を用いた浄化は、水中の水素イオン濃度に影響を受け、中性領域（約PH６〜約PH８）で最適な条件である。塩素化合物供給手段１８によって水中に残留塩素を生成した場合、PHは変化するが、残留塩素濃度が５ppm以下であれば浄化性能に影響はない程度の変化に抑えることができる。
【００２７】
図２に上記の水浄化装置を用いた時の塩素化合物供給手段１８により供給された次亜塩素酸ナトリウムと水との接触時間とその時の細菌数を示す。横軸は接触時間（分）、縦軸は１ml中に存在する一般細菌数（ＣＦＵ）を対数で示した。（Ｌｏｇ  ＣＦＵ／ml）また、塩素供給制御手段１９によって次亜塩素酸ナトリウムの投入量を浴槽８の水１７０Ｌに対してそれぞれ１、３、５ppmになるよう制御した。
【００２８】
この結果から、殺菌の指標としている１００ＣＦＵ／ml未満にするためには塩素が約３ppmで約３０分の接触時間が必要であることが解る。
【００２９】
また、５ppmの塩素を投入すれば約１５分程度で１００ＣＦＵ／ml以下となり、高度の殺菌効果を確認できた。しかし、１ppmの低濃度の塩素では１５分経過後からは若干の変化しかなく、接触時間を６０分にしても細菌数は３００ＣＦＵ／mlもあり殺菌効果に課題がある事が判明した。つまり、従来の微生物を用いた水浄化装置では残留塩素を０．５pp
m〜１．０ppm以内に抑える必要があったため、十分な殺菌が行われていなかったが、本発明では塩素量を抑制する因子がないため、図２に示した３ppm〜５ppmもしくはそれ以上の塩素を投入することができることから十分な殺菌効果が得られ、殺菌性能を向上させることができた。
【００３０】
さらに、本発明においてはアンモニウム検出手段１５により検出した結果を制御手段１６により規定値以下である場合には、アンモニウム供給手段１７によりアンモニウムイオンを供給する。これは図２に示したように殺菌効果が得られる有効塩素濃度を塩素化合物供給手段１８によって供給しても浴槽８内の水の状態によって、塩素要求量が異なるためである。
【００３１】
その一例として図３及び図４に約４ppmの塩素と水を接触させたときの残留塩素（遊離残留塩素・全残留塩素）と接触時間の関係を示した。
【００３２】
横軸には接触時間（分）を対数で表示した。縦軸には殺菌の指標となる残留塩素濃度を示した。また図３と図４の違いは入浴日数にあり、図３は入浴２日後の水、図４は入浴直後の水であり、入浴者及び入浴日数、入浴時間は同じである。
【００３３】
図３の結果から遊離残留塩素は１．２ppmから時間経過とともに減少しているが全残留塩素濃度は投入後、約２時間は４ppmを保持しており、その後は、０．３ppm／hの割合で減少していく。この時の一般細菌数については図２に示したように約１５分で４５０００／mlあったものが死滅し、さらに殺菌性能は持続しつづけ１８時間経過後も細菌数は検出限界以下であった。
【００３４】
しかし、図４に示した１日入浴後の場合においては全残留塩素まで接触時間とともに急激に減少しており、塩素接触後の１５分では一般細菌は死滅したものの、５時間経過後には約１００ＣＦＵ／ml、６時間後には１２００／ml、１８時間後の翌日には２０００ＣＦＵ／mlにまで増殖した。つまり、全残留塩素の減少にともない、殺菌の持続時間が減少する事が解る。このため、同じ塩素量を添加しても水の状態によって殺菌性能は異なる結果となる。つまり２４時間風呂などに応用する場合において殺菌は入浴日数及び入浴人数などによって、投入する塩素量を変化させる必要があり、残留塩素を一定に保ことが非常に困難であった。そのため、十分な殺菌効果が得られないという課題が生じる。しかし、この課題を解決するため本発明では、アンモニウムイオンを供給した。
【００３５】
図５に同じ水にアンモニウムイオンを投入し各々０．５５（アンモニウムイオン投入せず）、１、１．５、２、４ppmの濃度になるよう５種類のサンプルを用意し、各々に約４ppmの次亜塩素酸ナトリウムを投入し、約６０分接触させた後の全残留塩素を示した。横軸にアンモニウムイオン濃度（ppm）、縦軸には全残留塩素濃度（ppm）を示す。
【００３６】
この結果から、アンモニウムイオンが所定値、すなわち１．０ppm以上存在する事によって、残留塩素の持続時間が長時間継続されることが解る。
【００３７】
これは、アンモニウムイオンが水中に存在することによって、塩素がＦｅやＭｎやＨ2Ｓ等の還元性物質と反応して消費される前に、殺菌効果のあるアンモニアと塩素の化合物クロラミンを生成するためである。さらにクロラミンは反応速度が緩やかであるため、殺菌効果が長持ちする。このため、塩素投入間隔を長くできるとともに、還元性物質との反応を抑制することができるため、要求塩素量を一定にたもつことができ過剰な塩素を投入する必要がなく、十分な殺菌性能を得ることができた。
【００３８】
（実施例２）
この実施例２では、塩素化合物供給手段１８を、電気分解により、水中の塩素イオンから残留塩素を生成可能な電気分解槽とし、電極に直流電流を流し、水中の塩素イオンから電気分解により、次亜塩素酸や次亜塩素酸イオンなどの残留塩素を生成させる構成とした。このため、残留塩素濃度を維持するために塩素化合物供給手段へ塩素化合物の補給する必要がなくなる。さらに、アンモニウム供給手段１７でアンモニウムイオンを投入しているため、入浴水の状態に応じて残留塩素の発生量を変更させる必要がないので、直流電流値や電圧を変化させるという手間も省け、殺菌性能も入浴日数に左右されることなく安定した実施例１と同様の効果が得られた。
【００３９】
（実施例３）
この実施例３では、塩素供給制御手段１９へ入浴終了時間を設定してあり、これにより、塩素供給制御手段１９は入浴終了後に自動的に塩素化合物供給手段１８から入浴水が３ppm〜５ppmになるよう塩素化合物を毎日１回投入するよう制御する。
【００４０】
実施例１で述べたように、アンモニウムイオンの存在により殺菌効果が長持ちするため、１日経過後も細菌数は１００ＣＦＵ／ml未満を満たし殺菌効果が認められる。さらに入浴後に投入するため、塩素投入による塩素臭も消え、さらに、残留塩素濃度も５ppm投入した場合では翌日には約１ppmに減少しているため肌への害も生じない。つまり、入浴後に塩素を投入する事により殺菌され、塩素臭及び肌に害のない浴槽水を実現できた。
【００４１】
さらに、過剰な塩素投入は殺菌性能には効果的だが、塩素臭や人体への影響を考慮すると、塩素投入は実施例１で述べた３ppm〜５ppmが望ましいことが解る。
【００４２】
また、入浴後に３ppm以上の塩素を１度に投入せずとも、塩素を数回投入し、全投入量が３ppm以上になるよう塩素供給制御手段１９で制御しても、同様の結果が得られた。また、少量の塩素を数回投入することにより、塩素を投入した時点で全ての塩素が即座に殺菌に用いられ、殺菌に必要以上の過剰な塩素による塩素臭の発生を抑制する事ができた。さらに、数回投入する事で殺菌の持続時間も長くできる。
【００４３】
（実施例４）
図６に実施例４の水浄化装置の構成図を示す。
【００４４】
これは、実施例１で述べた水浄化装置の塩素化合物供給手段１８の下流側に臭いセンサ２１を設け、この塩素化合物供給手段１８により塩素を供給された水の塩素臭を検出して、人間が塩素臭と検知できる値以上を検出した場合はヒータ２０で加熱して過剰の塩素を揮発させる構成とした。その他は図１の実施例と同じであり、同一番号を付して説明を省略する。この構成にすることで塩素供給手段１８により塩素殺菌された浴槽水は、臭いセンサ２１により塩素臭を検出され、ヒータ２０により保温されて、吐き出し口１１から浴槽８に送り込まれる。この時、臭いセンサ２１は殺菌に必要以上の余剰な塩素の有無を検出し、過剰な塩素が検出された場合にはヒータ２０に検出信号を送信する。ヒータ２０は、この検出信号がある規定値以下になるまで加熱し塩素を揮発させる。加熱することによって過剰な塩素が除去された入浴水は吐き出し口１１により浴槽に送り込まれる。この結果、過剰な塩素の存在により発生する塩素臭の不快感を取り除き、さらに肌への害を抑制することが可能となった。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の水浄化装置によれば、次の効果が得られる。
【００４６】
（１）アンモニウムイオンを投入することで、入浴水の状態にかかわらず塩素要求量が一定値となり、塩素化合物供給手段の供給量を変化させる必要がない。
【００４７】
さらに、アンモニウムイオンと塩素が反応して殺菌効果のあるクロラミンを生成するので、殺菌効果が持続し過剰の塩素を投入する必要なく殺菌可能となり、臭いセンサを設けることにより、ある規定値を越えると過剰な塩素投入とみなし、加熱することで塩素を揮発させる。この結果、塩素臭および、人体への塩素による害を抑制することが可能となった。
【００４８】
（２）アンモニウム検出手段により、アンモニウムイオンが所定値以下の場合には制御手段により、アンモニウム供給手段で少なくとも所定値になるようアンモニウムイオンを投入することで、塩素要求量を一定に保ちかつ長時間の殺菌効果を持続させることができる。つまり、所定値以上のアンモニウムイオンの存在により、アンモニウムが殺菌に関係のない還元性物質との反応を抑制するので、入浴水の状態にかかわらず少ない塩素量で殺菌可能となる。
【００４９】
（３）塩素化合物供給手段を例えば次亜塩素酸ナトリウムのような水と反応して次亜塩素酸を生成するような溶液又は物体を供給することによって、容易に水中に塩素を投入する事が可能となり、簡単な構成で殺菌することができる。
【００５０】
（４）塩素化合物供給手段を水中の塩素イオンから電気分解により生成可能な電気分解手段とすることにより、水中の塩素イオンから残留塩素を生成するので塩素化合物供給手段への塩素化合物の補給が必要なくなり、よって長期間メンテナンスの手間がいらなくなるので、塩素化合物の補給忘れなどによる人為的な性能低下をなくすことができる。
【００５１】
（５）塩素化合物を３ppm以上投入することが可能となって必要な殺菌効果が得られた。さらに、３ppm〜５ppmの塩素濃度を投入することで、浴槽や入浴者に害をあたえることなく水を殺菌浄化することが可能となった。
【００５２】
（６）塩素供給制御手段により、入浴終了後に塩素を投入する事で、翌日入浴時には殺菌されかつ、塩素臭や残留塩素による肌へ害がない水を提供することができる。
【００５３】
（７）塩素供給制御手段により全投入量が３ppm以上、望ましくは塩素臭や残留塩素による肌への影響を考慮した３〜５ppmになるよう、複数回投入することで余剰の塩素を抑制し、塩素臭の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１における水浄化装置の構成図
【図２】  同実施例１における塩素の接触時間と一般細菌数の関係を示す特性図
【図３】  同実施例１における入浴１日後の塩素の接触時間と残留塩素濃度の関係を示す特性図
【図４】  同実施例１における入浴２日後の塩素の接触時間と残留塩素濃度の関係を示す特性図
【図５】  同実施例１におけるアンモニウムイオン濃度と残留塩素濃度の関係を示す特性図
【図６】  本発明の実施例４における水浄化装置の構成図
【図７】  従来の水浄化装置の構成図
【符号の説明】
８  浴槽
１０  吸い込み口
１１  吐き出し口
１２  ポンプ（循環手段）
１３  凝集手段
１４  ろ過手段
１５  アンモニウム検出手段
１６  制御手段
１７  塩素化合物供給手段
１８  塩素供給制御手段
１９  ヒータ
２０  臭いセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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