(57)【要約】【課題】低コストな構成で簡単に水の有効塩素濃度を安定させることができる、水消毒装置を提供する。【解決手段】水消毒装置１０は、消毒すべき水を収容するタンク１２、タンク１２内の水位を検知する水位センサ１４、タンク１２内に設けられる電解ユニット１６、電解ユニット１６の動作を制御するコントローラ１８、およびタンク１２に接続されるポンプ２０を含む。水位センサ１４が下限水位を検知すれば、ポンプ２０の駆動が停止し、タイマ２４が所定時間のカウントを開始する。これに伴って、コントローラ１８は電解ユニット１６の動作を開始させる。タイマ２４が所定時間をカウントすれば、コントローラ１８は電解ユニット１６の動作を停止させる。その後、水位センサ１４が上限水位を検知すれば、ポンプ２０が駆動を開始し、タンク１２内の水位が低下する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から消毒すべき水が供給されるタンク、
前記タンク内の水位を検知する検知手段、
前記検知手段の検知結果に基づいて前記タンク内の水位が第１水位から第２水位に低下するまで前記タンクから水を流出させる流出手段、
前記タンク内の水に含まれる塩素イオンを電気分解するために前記タンク内に設けられる電解手段、および
前記タンク内の水位が前記第２水位に低下したことを前記検知手段が検知してから所定時間が経過するまで前記電解手段を動作させる制御手段を備える、水消毒装置。
【請求項２】
前記所定時間は、前記検知手段が前記第２水位に低下したことを検知してから前記第１水位に上昇したことを検知するまでの時間以下に設定される、請求項１に記載の水消毒装置。
【請求項３】
前記電解手段は、前記タンク内で前記第２水位よりも下側に設けられる、請求項１または２に記載の水消毒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は水消毒装置に関し、より特定的には水に含まれる塩素イオンを電気分解する水消毒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水に含まれる塩素イオンを電解装置によって電気分解して次亜塩素酸イオンおよび次亜塩素酸を生成する技術が知られている。
【０００３】
特許文献１には、『タイマ制御』、『流動制御』または『残塩濃度制御』等によって電解装置の動作を制御することが開示されている。『タイマ制御』では所定間隔で電解装置をオン／オフし、『流動制御』では流動センサの検知結果に基づいて電解装置をオン／オフし、『残塩濃度制御』では濃度センサの検知結果に基づいて水の有効塩素濃度を所定範囲に保つように電解装置をオン／オフする。
【０００４】
また、非特許文献１には、消毒すべき水を収容するタンクに別のタンクで製造された次亜塩素酸ナトリウム水溶液（以下、単に水溶液という）を注入ポンプや注入機等によって注入することが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２５４６４８号公報
【非特許文献１】"無隔膜式次亜塩素酸ナトリウム生成装置  クロライザCMS型"の製品情報、[online]、水道機工株式会社、[平成２０年６月１２日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.suiki.co.jp/products/1d-04.htm＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、『タイマ制御』では、タンク内の水量にかかわらず電解装置をオン／オフするためにタンク内の水の有効塩素濃度が不安定になるおそれがあった。また、『流動制御』や『残塩濃度制御』では、高価な流動センサや濃度センサが必要であり、装置のコストが上昇するとともに装置の構成が複雑になってしまう。
【０００６】
いわゆる『バッチ方式』を採用する非特許文献１の技術では、別のタンクおよび注入ポンプ等が必要であるので、装置のコストが上昇するとともに装置の構成が複雑になってしまう。また、消毒すべき水に対して消毒に必要な水溶液は少量であることから、水溶液の注入量を水量の変化に応じて適切に設定することは困難であり、消毒すべき水の有効塩素濃度を安定させることは困難であった。消毒すべき水を収容するタンクが小型の場合は、注入すべき水溶液が極少量になるので、この問題が顕著であった。さらに、少量の水溶液を注入するための注入ポンプ等は精密機器であることから、分解・洗浄等のメンテナンスが定期的に必要であり、装置の維持・管理が困難であった。
【０００７】
それゆえにこの発明の主たる目的は、低コストな構成で簡単に水の有効塩素濃度を安定させることができる、水消毒装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の水消毒装置は、外部から消毒すべき水が供給されるタンク、前記タンク内の水位を検知する検知手段、前記検知手段の検知結果に基づいて前記タンク内の水位が第１水位から第２水位に低下するまで前記タンクから水を流出させる流出手段、前記タンク内の水に含まれる塩素イオンを電気分解するために前記タンク内に設けられる電解手段、および前記タンク内の水位が前記第２水位に低下したことを前記検知手段が検知してから所定時間が経過するまで前記電解手段を動作させる制御手段を備える。
【０００９】
請求項２に記載の水消毒装置は、請求項１に記載の水消毒装置において、前記所定時間は、前記検知手段が前記第２水位に低下したことを検知してから前記第１水位に上昇したことを検知するまでの時間以下に設定されることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の水消毒装置は、請求項１または２に記載の水消毒装置において、前記電解手段は、前記タンク内で前記第２水位よりも下側に設けられることを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の水消毒装置では、外部からの水の供給に伴ってタンク内の水位が第１水位に上昇したことを検知手段が検知すれば、流出手段によるタンクからの水の流出が開始される。そして、タンク内の水位が第２水位に低下したことを検知手段が検知すれば、流出手段による水の流出が停止されるとともに制御手段が電解手段の動作を開始させる。その後、所定時間が経過すれば制御手段が電解手段の動作を停止させ、タンク内の水位が第１水位に上昇すれば流出手段による水の流出が再開される。このようにタンク内の水位が第２水位に低下すれば電解手段を所定時間動作させることによって、仮にタンクへの水の供給が停止されても、少なくとも第２水位分の水に対して所定時間の電解処理を施すことができる。これによって、必要最低限以上の次亜塩素酸イオンおよび次亜塩素酸を生成でき、タンク内の水を必要最低限の有効塩素濃度以上に保つことができる。また、所定時間の電解処理によって生成される次亜塩素酸イオンおよび次亜塩素酸の最大の量は略一定であるので、タンク内の水の有効塩素濃度が大きくなり過ぎることもない。つまり、高価な流動センサや濃度センサ、または別のタンクおよび注水ポンプ等を用いずとも、低コストな構成で簡単に水の有効塩素濃度を安定させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の水消毒装置では、所定時間が、タンク内の水位が第２水位に低下してから次に第１水位に上昇するまでに通常要する時間以下でタンク内の水を必要最低限の有効塩素濃度以上に保つことができるように設定される。これによって、流出手段による水の流出開始までに電解手段の動作を停止させることができ、流出手段によって一定の有効塩素濃度の水を流出させることができる。つまり、一定の有効塩素濃度の水を外部に供給できる。また、このように所定時間を短く設定することによって、有効塩素濃度が大きくなり過ぎることをより確実に防止できる。
【００１３】
請求項３に記載の水消毒装置では、電解手段が第２水位よりも下側に設けられることによって、電解手段を常に水中で動作させることができ、いわゆる空運転による電解手段の故障を防止できる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、低コストな構成で簡単に水の有効塩素濃度を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
図１を参照して、この発明の一実施形態の水消毒装置１０は、消毒すべき水を収容するタンク１２、タンク１２内の水位（水面の高さ）を検知する水位センサ１４、タンク１２内に設けられる電解ユニット１６、電解ユニット１６の動作を制御するコントローラ１８、およびタンク１２に接続されるポンプ２０を含む。
【００１６】
タンク１２には、水を導入するためのパイプ２２が取り付けられ、パイプ２２を介して外部のろ過装置等から所定流量｛たとえば５．６Ｌ（リットル）／ｍｉｎ｝以下で塩素イオンを含む水が供給される。通常、タンク１２には略所定流量を保つように水が供給される。つまり、通常、タンク１２には略一定の流量で水が供給される。
【００１７】
水位センサ１４は、タンク１２内の水位が上限水位（第１水位：一点鎖線で示す）に達したことを検知する上限水位検知部１４ａ、およびタンク１２内の水位が下限水位（第２水位：二点鎖線で示す）に達したことを検知する下限水位検知部１４ｂを含む。
【００１８】
上限水位検知部１４ａおよび下限水位検知部１４ｂはそれぞれ、上下に延びる棒状に形成される。上限水位検知部１４ａは、その下端の高さが上限水位と等しくなるようにタンク１２内に設けられ、タンク１２内の水位がその下端に達することによって上限水位に達したことを検知する。また、下限水位検知部１４ｂは、その下端の高さが下限水位と等しくなるようにタンク１２内に設けられ、タンク１２内の水位がその下端に達することによって下限水位に達したことを検知する。
【００１９】
この実施形態では、タンク１２の容量が５００Ｌ程度に設定され、上限水位検知部１４ａの下端の高さ（上限水位）がタンク１２内の水量が４８０Ｌであるときの水位に設定され、下限水位検知部１４ｂの下端の高さ（下限水位）がタンク１２内の水量が２００Ｌであるときの水位に設定される。タンク１２には、所定流量（ここでは５．６Ｌ／ｍｉｎ）以下で水が供給されるので、タンク１２内の水位が下限水位から上限水位に上昇するまでには（４８０−２００）÷５．６＝５０分以上の時間が必要である。通常は、略一定の流量（略５．６Ｌ／ｍｉｎ）でタンク１２に水が供給されるので、下限水位検知部１４ｂが下限水位を検知してから上限水位検知部１４ａが上限水位を検知するまでの時間（以下、上昇時間という）は５０分程度である。
【００２０】
電解ユニット１６は、一対の電極（陽極および陰極）が内部に設けられる電極部１６ａを有し、タンク１２内で下限水位検知部１４ｂの下端（下限水位）よりも下側に設けられる。電解ユニット１６の電極部１６ａ内にはタンク１２内の水が上下に流通可能であり、電極部１６ａの一対の電極にはコントローラ１８から直流電圧が印加される。一対の電極に直流電圧が印加されることによって、電極部１６ａ内を流通する水に含まれる塩素イオンが電気分解され、タンク１２内の水を消毒する次亜塩素酸イオンおよび次亜塩素酸が生成される。
【００２１】
コントローラ１８は、外部電源（商用電源）からの交流電圧を直流電圧に変換して電解ユニット１６に与える。コントローラ１８は、電解ユニット１６への電力供給のオン／オフを切り替えることによって、電解ユニット１６の動作を制御する。このようなコントローラ１８は、電解ユニット１６の動作を継続させるべき所定時間をカウント（計測）するタイマ２４を含む。
【００２２】
図２をも参照して、計時手段であるタイマ２４は、コントローラ１８に内蔵され、水位センサ１４の上限水位検知部１４ａと下限水位検知部１４ｂとに接続される。タイマ２４には、下限水位の検知に伴って下限水位検知部１４ｂからスタート信号が入力される。下限水位検知部１４ｂからスタート信号が入力されることによって、タイマ２４は所定時間（たとえば１５分）のカウントを開始する。また、タイマ２４には、上限水位の検知に伴って上限水位検知部１４ａからリセット信号が入力される。上限水位検知部１４ａからリセット信号が入力されることによって、タイマ２４はそのカウント結果を初期値に戻す。つまり、リセット信号が入力されることによって、タイマ２４がリセットされる。
【００２３】
このようなタイマ２４は、初期値に経過時間を加算していく加算タイマであってもよいし、初期値から経過時間を減算していく減算タイマであってもよい。加算タイマであれば初期値は０分に設定され、減算タイマであれば初期値は所定時間（ここでは１５分）に設定されることはいうまでもない。タイマ２４によってカウントされる所定時間は、通常の上昇時間（ここでは５０分）以下に設定され、たとえばコントローラ１８に設けられる入力部を介して任意に変更できる。
【００２４】
図１に示すように、ポンプ２０は、パイプ２６を介してタンク１２に接続される。また、図２に示すように、ポンプ２０は、水位センサ１４の上限水位検知部１４ａと下限水位検知部１４ｂとに接続される。ポンプ２０には、上限水位の検知に伴って上限水位検知部１４ａからオン信号が入力される。上限水位検知部１４ａからオン信号が入力されることによって、ポンプ２０は駆動を開始する。また、ポンプ２０には、下限水位の検知に伴って下限水位検知部１４ｂからオフ信号が入力される。下限水位検知部１４ｂからオフ信号が入力されることによって、ポンプ２０は駆動を停止する。
【００２５】
タンク１２内の水は、ポンプ２０の駆動によってタンク１２から流出し、パイプ２６およびポンプ２０を順に通って外部の別のタンク等に供給される。ポンプ２０の出力は所定流量（ここでは５．６Ｌ／ｍｉｎ）よりも大きく設定され、ポンプ２０の駆動に伴ってタンク１２内の水位が低下する。具体的には、ポンプ２０の出力は３３．６Ｌ／ｍｉｎに設定される。したがって、通常、ポンプ２０の駆動に伴って３３．６−５．６＝２８Ｌ／ｍｉｎ程度の速度でタンク１２内の水が減少し、タンク１２内の水位が上限水位から下限水位に低下するまでの時間は（４８０−２００）÷２８＝１０分程度になる。
【００２６】
この実施形態では、水位センサ１４が検知手段に相当し、電解ユニット１６が電解手段に相当し、コントローラ１８が制御手段に相当する。また、流出手段は、ポンプ２０およびパイプ２６を含む。
【００２７】
ついで、図３を参照して、このような水消毒装置１０の主な動作の一例について説明する。ここでは、ポンプ２０の駆動が停止されている状態から説明を始める。
まず、外部からの水の供給に伴ってタンク１２内の水位が上限水位に上昇するまで待機する（ステップＳ１）。上限水位に達したことを上限水位検知部１４ａが検知すれば、上限水位検知部１４ａからポンプ２０にオン信号が入力されるとともにタイマ２４にリセット信号が入力される。これによって、ポンプ２０が駆動を開始し、タイマ２４がリセットされる（ステップＳ３）。
【００２８】
ステップＳ３の後、ポンプ２０の駆動に伴ってタンク１２内の水位が下限水位に低下するまで待機する（ステップＳ５）。下限水位に達したことを下限水位検知部１４ｂが検知すれば、下限水位検知部１４ｂからポンプ２０にオフ信号が入力されるとともにタイマ２４にスタート信号が入力される。これによって、ポンプ２０が駆動を停止し、タイマ２４が所定時間（ここでは１５分）のカウントを開始する（ステップＳ７）。
【００２９】
ステップＳ７でタイマ２４による所定時間のカウントが開始されれば、コントローラ１８は、電解ユニット１６への電力供給を開始し、電解ユニット１６に塩素イオンの電気分解を開始させる。つまり、電解ユニット１６の動作を開始させる（ステップＳ９）。これによって、タンク１２内の水を消毒するための次亜塩素酸イオンおよび次亜塩素酸の生成が開始される。
【００３０】
ステップＳ９の後、タイマ２４が所定時間をカウントするまで待機する（ステップＳ１１）。そして、タイマ２４による所定時間のカウントが終了すれば、コントローラ１８は、電解ユニット１６への電力供給を停止し、電解ユニット１６の動作を停止させる（ステップＳ１３）。これによって、次亜塩素酸イオンおよび次亜塩素酸の生成が停止される。所定時間（ここでは１５分）は、通常の上昇時間（ここでは５０分）よりも短く、ステップＳ１３の後も水位は上昇する。ステップＳ１３の後、ステップＳ１に戻ってタンク１２内の水位が上限水位に上昇するまで待機し、同様の処理を繰り返す。
【００３１】
このような水消毒装置１０によれば、タンク１２内の水位が下限水位に低下すれば電解ユニット１６を所定時間（ここでは１５分）動作させることによって、仮にタンク１２への水の供給が停止されても、少なくとも下限水位分（ここでは２００Ｌ）の水に対して所定時間の電解処理を施すことができる。これによって必要最低限以上の次亜塩素酸イオンおよび次亜塩素酸を生成でき、タンク１２内の水を必要最低限の有効塩素濃度以上に保つことができる。また、所定時間の電解処理によって生成される次亜塩素酸イオンおよび次亜塩素酸の最大の量は、タンク１２に供給される水の水質（塩素イオンの含有量）が大きく変化しない限り略一定であるので、タンク１２内の水の有効塩素濃度が大きくなり過ぎることもない。つまり、高価な流動センサや濃度センサ、または別のタンクおよび注水ポンプ等を用いずとも、低コストな構成で簡単に水の有効塩素濃度を安定させることができる。
【００３２】
所定時間（ここでは１５分）を通常の上昇時間（ここでは５０分）以下に設定することによって、ポンプ２０の駆動開始までに電解ユニット１６の動作を停止させることができ、ポンプ２０の駆動に伴って一定の有効塩素濃度の水を流出させることができる。つまり、一定の有効塩素濃度の水を外部に供給できる。また、このように所定時間を短く設定することによって、有効塩素濃度が大きくなり過ぎることをより確実に防止できる。
【００３３】
電解ユニット１６が下限水位検知部１４ｂの下端よりも下側に設けられることによって、電解ユニット１６を常に水中で動作させることができ、いわゆる空運転による電解ユニット１６の故障を防止できる。
【００３４】
タンク１２に供給される水の水質が変化した場合は、タイマ２４がカウントすべき所定時間を変更することで、タンク１２内の水の有効塩素濃度を適切な範囲に保つことができる。
【００３５】
ついで、図４および図５を参照して、水消毒装置１０における水量の推移と有効塩素濃度の推移との関係について説明する。
図４には、タンク１２に一定の流量で水を供給した場合の水量の推移と有効塩素濃度の推移とが示されている。つまり、図４には、通常の場合の水量の推移と有効塩素濃度の推移とが示されている。また、図５には、外部のろ過装置のメンテナンス等のために、一定の流量での水の供給を一時的に停止した場合の水量の推移と有効塩素濃度の推移とが示されている。具体的には、タンク１２内の水位が下限水位に低下したときから３０分間、タンク１２への水の供給を停止した場合の推移が示されている。つまり、図５には、電解ユニット１６の動作中にタンク１２への水の供給を停止した場合の推移が示されている。
【００３６】
なお、図４および図５のいずれの場合であっても、タンク１２に供給される水の流量は５．６Ｌ／ｍｉｎである。また、タンク１２に供給される水の塩素イオン濃度は７ｍｇ／Ｌ程度であり、タンク１２に供給される水の温度が１４℃程度である。
【００３７】
図４から、一定流量で継続して水を供給した場合、水量が一定周期で推移し、タンク１２内の水の有効塩素濃度も一定周期で推移することがわかる。この場合、タンク１２内の水の有効塩素濃度は、０．４ｍｇ／Ｌ〜０．７ｍｇ／Ｌ程度の範囲で変化し、必要最低限の有効塩素濃度（一般的には０．１ｍｇ／Ｌ）を上回りつつ大きくなり過ぎていないことがわかる。また、所定時間が通常の上昇時間である５０分よりも短い１５分に設定されることによって、ポンプ２０の駆動開始時には電解ユニット１６の動作が停止しており、ポンプ２０の駆動に伴って０．４ｍｇ／Ｌ程度の一定の有効塩素濃度の水を外部に供給できることがわかる。
【００３８】
また、図５から、水の供給が一時的に停止された場合、タンク１２内の水の有効塩素濃度は一時的に大きくなるものの、水の供給が再開されて上限水位に達したときには、有効塩素濃度が通常の場合と同様に０．４ｍｇ／Ｌ程度になることがわかる。この場合もポンプ２０の駆動に伴って外部に供給される水の有効塩素濃度は０．４ｍｇ／Ｌ程度になる。
【００３９】
このように図４および図５から、水消毒装置１０ではタンク１２内の水の有効塩素濃度がタンク１２内の水量の推移にかかわらず安定し、一定の有効塩素濃度の水を外部に供給できることがわかる。
【００４０】
なお、所定時間は、上述の実施形態に限定されず、通常の上昇時間以下であればタンク１２内の水を必要最低限の有効塩素濃度以上に保つことができる範囲で任意に設定できる。
【００４１】
また、タンク１２の容量、上限水位（第１水位）および下限水位（第２水位）は上述の実施形態に限定されず、任意に設定できる。下限水位は、その水位に対応する量の水に所定時間の電解処理を施すことによって、タンク１２内の水位が上限水位に達したときにタンク１２内の水を必要最低限の有効塩素濃度以上にできる範囲で任意に設定できる。
【００４２】
容量が大きなタンクを用いる場合は、必要最低限の有効塩素濃度以上に保つことができるように、所定時間を長く設定し、電解ユニット１６の動作時間（電解処理の時間）を長くすればよい。また、この場合は、必要最低限の有効塩素濃度以上に保つことができるように、たとえば電解ユニット１６の電極部に用いる電極の数や大きさを変更し、発生させる次亜塩素酸イオンおよび次亜塩素酸の量を多くしてもよい。
【００４３】
また、上述の実施形態では、検知手段として上限水位検知部１４ａと下限水位検知部１４ｂとを有する水位センサ１４を用いる場合について説明したが、検知手段はこれに限定されない。たとえば、フロートの位置によって水位を検知するフロートセンサを検知手段として用いてもよい。
【００４４】
さらに、上述の実施形態では、流出手段がポンプ２０を含む場合について説明したが、流出手段はこれに限定されない。たとえば、その開閉によってタンク１２から水を流出させるバルブを用いて流出手段を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の一実施形態の水消毒装置を示す図解図である。
【図２】この発明の一実施形態の水消毒装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の一実施形態の水消毒装置の主な動作の一例を示すフロー図である。
【図４】通常の場合の水量の推移と有効塩素濃度の推移との関係を示すグラフである。
【図５】タンクへの水の供給を一時的に停止した場合の水量の推移と有効塩素濃度の推移との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１０      水消毒装置
１２      タンク
１４      水位センサ
１４ａ      上限水位検知部
１４ｂ      下限水位検知部
１６      電解ユニット
１８      コントローラ
２０      ポンプ
２２，２６      パイプ
２４      タイマ
【図１】
2009297648.tif 000003
【図２】
2009297648.tif 000004
【図３】
2009297648.tif 000005
【図４】
2009297648.tif 000006
【図５】
2009297648.tif 000007