(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩が含有される被処理水中に対向して設けられた少なくとも一対の電極に直流電圧を印加した際に前記被処理水に生じる電気化学反応を用いてこの被処理水中に次亜塩素酸を生成する水処理装置において、
前記被処理水中の塩素濃度を検出する残留塩素濃度センサと、
前記電極に直流電圧を印加する直流電源回路と、
前記直流電源回路から前記電極への直流電圧の印加時間を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記残留塩素濃度センサで検出した塩素濃度に応じて前記印加時間を設定し、
前記電極の陽極は、触媒作用で次亜塩素酸含有電解水を生成するためのパラジウム若しくはルテニウムを含有する被膜を被覆したチタンが板状に形成されることにより構成され、
前記電極の陰極は、チタンが板状に形成されることにより構成され、
更に、前記電極の陽極の被膜に、オゾンや活性酸素を発生させる白金及び酸化インジウムを含有させた
ことを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、次亜塩素酸を含有する電解水を生成するための水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、特に浴室などで発生するレジオネラ菌などの細菌による感染症の問題が注目されている。浴室の湿度、温度環境化では、カビの発生やレジオネラ菌などの細菌の繁殖が活発化され、これらカビやレジオネラ菌が体内に侵入し、感染症の原因とされる。通常、浴室などの高温多湿な環境下において繁殖されたカビやレジオネラ菌は、風呂釜やタイルなどに付着され、風呂釜に貯留される湯中に混入される。係る湯による湯気を吸い込むことにより、菌が体内に侵入する。
【０００３】
また、浴室以外にも、台所などの水回りでは、食品の小さなゴミや水などが腐敗することにより、細菌繁殖の原因となる。
【０００４】
更にまた、前記レジオネラ菌等の細菌は、空気調和機器や空気清浄機、換気扇などに付着し、これら機器の運転を行うことにより、吹出口からこれら細菌が室内に吐出され、空気中に細菌が浮遊する。これら浮遊する細菌により、感染症を引き起こす問題がある。
【０００５】
そこで、カビやレジオネラ菌等の細菌が付着された風呂釜やタイル、台所周り、更には、空調設備等の吹出口などには、一般に塩素系消毒剤を散布することにより、カビ等の細菌を死滅させ、また、更なる繁殖の予防を行っている。しかしながら、係る方法では消毒除菌の都度に塩素系消毒剤が消費されるため、消毒剤を購入するためのコストが高騰する問題がある。
【０００６】
そこで、他の除菌方法としては塩を含む水を電気分解して次亜塩素酸を生成し、この次亜塩素酸を含有する電解水を用いて風呂場や空調設備等に繁殖する細菌を除去する方法が考えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般家庭において係る電気化学反応による次亜塩素酸を含有した電解水を生成する場合通常水道水を使用するが、その場合に得られる次亜塩素酸の濃度は数十ｍｇ／Ｌ程が限度であったため、有機物成分を多く含有した水中などで十分な除菌能力を奏するには濃度が低すぎる。また、家庭に通常常備されている食塩を水道水に添加して電解しても、従来では添加した食塩の３０％程しか次亜塩素酸に変換できていなかったため、やはり十分な除菌能力が得られないと云う問題があった。
【０００８】
本発明は係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、家庭において充分な除菌能力のある次亜塩素酸含有の電解水を生成可能な水処理装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の水処理装置は、塩が含有される被処理水中に対向して設けられた少なくとも一対の電極に直流電圧を印加した際に前記被処理水に生じる電気化学反応を用いてこの被処理水中に次亜塩素酸を生成する水処理装置において、前記被処理水中の塩素濃度を検出する残留塩素濃度センサと、前記電極に直流電圧を印加する直流電源回路と、前記直流電源回路から前記電極への直流電圧の印加時間を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記残留塩素濃度センサで検出した塩素濃度に応じて前記印加時間を設定し、前記電極の陽極は、触媒作用で次亜塩素酸含有電解水を生成するためのパラジウム若しくはルテニウムを含有する被膜を被覆したチタンが板状に形成されることにより構成され、前記電極の陰極は、チタンが板状に形成されることにより構成され、更に、前記電極の陽極の被膜に、オゾンや活性酸素を発生させる白金及び酸化インジウムを含有させたことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、電極への直流電圧の印加時間は、被処理水の塩素濃度に基づいて設定されるので、次亜塩素酸を生成する対象となる被処理水の塩素濃度により、電極への電圧印加時間を調整して所望の高濃度の次亜塩素酸を生成することが可能となるものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の一実施形態を詳述する。図１は本発明を適用した実施例の水処理装置１の斜視図、図２は水処理装置１の上蓋２を開いた状態の平面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面に相当する水処理装置１の縦断側面図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面に相当する水処理装置１の縦断側面図である。
【００２３】
実施例の水処理装置１は一般家庭の台所などに設置可能な卓上型の寸法を有した装置であり、本体ケース３の前部に前面から凹陥したかたちで抽出部４が構成され、本体ケース３の上面中央に開閉自在の上蓋２が取り付けられている。また、抽出部４に対応する本体ケース３の上面には吐出ボタン５が配置されると共に、抽出部４の上面には後述する抽出パイプ６の吐出部６Ａが臨んでおり、抽出部４の下側の本体ケース３前面には図９に拡大して示す操作パネル７が構成されている。
【００２４】
本体ケース３内は、仕切壁８、９により前後三室に区画されており、中央の室は更に仕切壁１１により左右に区画されている。これにより、本体ケース３内には最も奥に電装室１２、中央向かって右に塩水室１３、中央向かって左に電解室１４、最も手前に抽出部４の周囲を囲繞する抽出室１６が構成されている。前記上蓋２は中央の塩水室１３と電解室１４の上面開口を開閉自在に閉塞するかたちとなる。
【００２５】
そして、電装室１２内には後述する制御装置Ｃを構成する回路基板１７が収納される。塩水室１３内には底部に塩水ポンプ１８が設けられ、この塩水ポンプ１８からは塩水供給パイプ１９が上昇し、その先端は仕切壁１１を乗り越えて電解室１４内に開口している。尚、塩水ポンプ１３のモータ１３Ｍは電装室１２内に設けられている。また、塩水供給パイプ１９の上端部には内部を流れる塩水の流量を検出する流量センサ２４が取り付けられている。
【００２６】
一方、電解室１４内には電解用の電極２１、２２、２３が所定の間隔を存し、相互に対を成すように対向して設けられている。電極２１、２２、２３のうち陽極となる電極は、パラジウム若しくはルテニウムを含有する被膜を被覆したチタン電極を板状に形成することで構成し、陰極となる電極はチタン電極を板状に構成している。更に陽極となる電極は被膜に白金及び酸化イリジウムを含有させても良い。電極の組み合わせとしては、電極２１、２３を陽極、電極２２を陰極とする構成、又は電極２２を陽極、電極２１、２３を陰極とする構成のいずれでも良い。尚、実施例では三枚の電極を配置したが、二枚一対でもよく、或いは、四枚、若しくは、五枚以上対向して配置してもよい。この場合、電極の陽極／陰極の組み合わせは任意に考えられる組み合わせのいずれでも可能である。
【００２７】
電解室１４内には上部の所定の位置にフロートスイッチから成る水位センサ２６が設けられると共に、底部の所定の位置にも同様の水位センサ２７が設けられている。また、電解室１４内には水道水導入パイプ２８が外部から挿入されて開口しており、この水道水導入パイプ２８には後述する電磁弁２９が介設されている。また、電解室１４内には残留塩素濃度センサ３１が臨んで取り付けられている。
【００２８】
他方、抽出室１６内の底部には電解水ポンプ３２とモータ３２Ｍが収納されており、電解水ポンプ３２の吸込パイプ３３は電解室１４内に連通している。そして、前記抽出パイプ６はこの電解水ポンプ３２の吐出側に接続され、抽出室１６内を通って上昇し、抽出部４上面にその吐出部６Ａを臨ませている。
【００２９】
図６〜図８は上記本体ケース３内における液体の流れを示している。図６において、水道水導入パイプ２８は図示しない水道配管（市水配管）に接続され、電磁弁２９が開放されると水道水（被処理水）を電解室１４内に導入する。この電解室１４内の水位は前記水位センサ２６、２７により検出される。次に図７において、塩水室１３内に後述するように注入された塩水は塩水ポンプ１８の作動により吸入され、塩水供給パイプ１９内を上昇する。塩水供給パイプ１９内を上昇した塩水は電解室１４内に供給されるが、その供給量は流量センサ２４により検出される。次に図８において、後述する如く電解室１４内で生成された次亜塩素酸を含む電解水は電解水ポンプ３２の作動により吸込パイプ３３から吸い込まれ、抽出パイプ６に吐出される。抽出パイプ６に吐出された電解水は内部を上昇し、最終的に抽出部４上面の吐出部６Ａから吐出される。
【００３０】
図５は塩水室１３に注入するための塩水を生成する容器３４を示している。この容器３４は上面に開口したカップ状を呈し、その側面には食塩目盛線Ｌ１と水目盛線Ｌ２が刻印されている。この食塩目盛線Ｌ１まで家庭に通常常備されている食塩を投入し（実施例では１０ｇ）、更に水目盛線Ｌ２まで水道水を抽出してかき混ぜることで、極めて濃い濃度の食塩水が容器３４内にて生成できる。そして、このように生成した一定濃度の食塩水を塩水室１３内に注入することになる。
【００３１】
次に、図９は操作パネル７の正面図を示している。この操作パネル７には右から電源スイッチ３６、生成中ＬＥＤ３７、利用可ＬＥＤ３８及び塩水不足ＬＥＤ３９が並設されている。上記生成中ＬＥＤ３７は後述する如く電解室１４内において電解を行っている間点灯される。また、利用可ＬＥＤ３８は電解室１４における電解で高濃度の次亜塩素酸を含む電解水の生成が完了した場合に点灯される。更に、塩水不足ＬＥＤ３９は塩水室１３内の塩水が足りない場合に点灯される。
【００３２】
次に、図１０〜図１２本発明の水処理装置１の電気回路を示している。図１０において、４１は商用電源（商用交流１００Ｖ）であり、この商用電源４１には前記電源スイッチ３６を介して、トランス４２（一次側）と、電磁弁２９及びリレースイッチ４３の直列回路と、電解水ポンプ３２のモータ３２Ｍ及びリレースイッチ４４の直列回路と、塩水ポンプ１８のモータ１８Ｍ及びリレースイッチ４６の直列回路が並列接続されている。
【００３３】
前記トランス４２の二次側にはダイオードブリッジから成る全波整流回路４７とコイル及びコンデンサから成る平滑回路４８が接続され、この平滑回路４８の後段に直流３５Ｖ（ＤＣ＋３５Ｖ）の電圧（３５Ｖを中心としてその上下に調整可）を生成する直流電源回路４９が接続されている。また、直流電源回路４９の出力には更に直流１２Ｖと５Ｖの電圧を生成する電源回路５１が接続されている。
【００３４】
前記商用電源４１は水処理装置１の図示しないコンセントから供給される。商用電源４１の商用交流１００Ｖはトランス４２で降圧された後、全波整流回路４７により全波整流され、更に平滑回路４８により平滑される。そして、直流電源回路４９に供給されて直流３５Ｖ（ＤＣ＋３５Ｖ）が生成され、電源回路５１により更に直流１２Ｖ（ＤＣ＋１２Ｖ）と５Ｖ（ＤＣ＋５Ｖ）が生成される。直流３５Ｖは後述する如く電極２１〜２３に供給される。また、直流１２Ｖは各リレーの電源となり、直流５Ｖは後述するマイクロコンピュータ５２他の電子回路や水位センサ２６、２７の電源となる。
【００３５】
次に図１１において、制御装置Ｃは汎用のマイクロコンピュータ５２から構成されており、このマイクロコンピュータ５２にはそれぞれ抵抗とトランジスタの駆動回路を介して前記リレースイッチ４３、４４、４６の各コイル４３Ｃ、４４Ｃ、４６Ｃと電極２１〜２２用の二連リレースイッチ５６、５６のコイル５６Ｃが接続される。また、マイクロコンピュータ５２には前記水位センサ２６、２７の接点出力が接続されると共に、残留塩素濃度センサ３１と流量センサ２４の出力も接続されている。更に、マイクロコンピュータ５２には前記操作パネル７の各ＬＥＤ３７〜３９を点灯する表示マトリックス回路５７が接続される。更にまた、マイクロコンピュータ５２には前記吐出ボタン５の出力も接続される。
【００３６】
次に図１２において、前記三枚の電極２１〜２３のうち、真ん中に挟まれた電極２２はリレー接片５６を介して直流３５Ｖに接続される。また、左右の電極２１、２３はリレー接片５６を介して接地されている。これにより、電極２１と２２間、及び、電極２３と２２間に直流３５Ｖの電圧が印加され、更にリレー接片５６、５６によりそれらへの電圧の印加が同時にＯＮ−ＯＦＦされるかたちとなる。
【００３７】
以上の構成で次に図１３のフローチャートを参照しながら本発明の水処理装置１の動作を説明する。先ず、前述の如く容器３４にて濃い濃度の塩水を作り、上蓋２を開けて塩水室１３に注入する。そして、電源スイッチ３６を投入すると制御装置Ｃのマイクロコンピュータ５２はステップＳ１で水位センサ２７がＯＦＦしているか否か判断する。電解室１４内の水位が水位センサ２７の高さまで無く、水位センサ２７がＯＦＦしている場合には、マイクロコンピュータ５２はステップＳ２に進んで電磁弁２９を開き、水道水導入パイプ２８により電解室１４内に水道水を導入する（給水）。
【００３８】
次に、マイクロコンピュータ５２はステップＳ３で水位センサ２６がＯＮしたか否か判断し、電解室１４内の水位が水位センサ２６の高さまで満たないでＯＦＦしている場合にはステップＳ２に戻って給水を継続する。そして、電解室１４の水位が水位センサ２６の高さまで達して水位センサ２６がＯＮすると、マイクロコンピュータ５２はステップＳ４に進む。
【００３９】
このステップＳ４でマイクロコンピュータ５２は塩水ポンプ１８（モータ１８Ｍ）を駆動する。この駆動により流量センサ２４が塩水供給パイプ１９内を通る塩水を検出できれば塩水室１３内には塩水があるものと判断してステップＳ７に進む。ここで、塩水室１３内に前述の如く塩水を注入しなかった場合には、流量センサ２４は塩水の流通を検出できないので、マイクロコンピュータ５２は塩水量不足と判断し、ステップＳ４からステップＳ５に進んで塩水不足ＬＥＤ３９を点滅させ、ステップＳ６で動作を停止する。
【００４０】
一方、ステップＳ７でマイクロコンピュータ５２は流量センサ２４の出力に基づき、塩水ポンプ１８により所定量（例えば１ｃｃ）の食塩水を電解室１４に供給し、水道水中に添加する。次に、ステップＳ８でマイクロコンピュータ５２は電解時間（電極２１〜２３への電圧の印加時間）の算出を行う。この電解時間の算出にあたってマイクロコンピュータ５２は、残留塩素濃度センサ３１が検出する電解室１４内の水道水の塩素濃度に基づき、電解室１４内の塩素の３０％以上９０％以下を電気化学反応で次亜塩素酸に変換でき、且つ、生成される次亜塩素酸の濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上となるように電解時間を設定する。
【００４１】
例えば、残留塩素濃度センサ３１が検出する塩素濃度に対し、生成される次亜塩素酸の濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上となるに必要な電極２１、２２、２３への直流電圧の印加時間を示すテーブルを予め実験、計算に基づいて求め記憶部（ＲＡＭ、ＲＯＭなど）に格納して電解時間（印加時間）の算出に用いる。この際、被処理水の体積は電解室１４の水位センサ２６が作動する水位までの体積に食塩水１ｃｃを加えた体積であり、食塩水１ｃｃの計量誤差、水位センサ２６の作動誤差、被処理水の温度（水道水の温度）、残留塩素濃度センサ３１の測定誤差等を考慮して電解室１４内の塩の３０％以上９０％以下を電気化学反応で次亜塩素酸に変換できる電解時間（印加時間）が設定されている。これにより添加した食塩水の大多数を次亜塩素酸に変換することができ、食塩を有効に用いることができる共にできあがった電解水の塩素濃度を低く抑えることができ、電解水使用の際の塩による被対象物の反応を抑制できるものです。
【００４２】
また、電気化学反応による塩の次亜塩素酸への変換率は電極２１、２２、２３への印加時間（通電時間）と共に上昇（上昇率は温度、電極の電流密度等により変換する）するがある程度変換されると飽和状態に至り変換率の上昇が鈍るので、本実施例では電解室１４内の塩の９０％が次亜塩素酸に変換される時間を上限の電解時間（最大印加時間）としている。すなわち電解時間の算出に用いるテーブルに設定される時間は電解室１４内の塩の９０％が次亜塩素酸に変換されるに要する時間を超えないものである。また、このテーブルに設定される時間は電解室１４内の塩の３０％以上が次亜塩素酸に変換される時間が設定されるものであり、添加した食塩の有効利用が図れるようになっている。
【００４３】
さらに、添加する食塩の有効利用と電解水の生成に要する時間とを経済的に考慮すると、電解時間の算出に用いるテーブルに設定される時間は、電解室１４内の塩の５０％以上かつ８０％以下が次亜塩素酸に変換される時間であり、一般家庭用として、対家庭用電源（直流２０Ｖ〜５０Ｖ程度を用いた際）、生成時間の面などで次亜塩素酸の生成に適したものとなる。
【００４４】
このように電解時間を設定した後、マイクロコンピュータ５２はステップＳ９で電極２１〜２３に通電を行い、直流電圧の印加を開始して生成中ＬＥＤ３７を点灯する。そして、ステップＳ１０で上述の如く設定した電解時間が終了したか否かを判断し、終了していなければステップＳ９に戻って電極２１〜２３への通電を継続する。
【００４５】
電極２２にはパラジウム若しくはルテニウムを含有する被膜が設けられているので、係る通電により陽極側となる電極２２にて電解室１４内の水道水中には次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）および次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ-）が活発に発生する。以下に、係る電気化学反応の式を（１）〜（４）で示す。
【００４６】
陽極側となる電極２２における化学反応：
２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ2↑＋４ｅ-                    ・・・（１）
２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ-                           ・・・（２）
Ｈ2Ｏ＋Ｃｌ2←→ＨＣｌＯ＋Ｈ+＋Ｃｌ-            ・・・（３）
（このうち、Ｏ2とＣｌ2の一部は大気へ）
陰極側となる電極２１、２３における化学反応：
２Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→Ｈ2↑＋２ＯＨ-                  ・・・（４）
（このうち、Ｈ2は大気へ）
【００４７】
また、この通電の際マイクロコンピュータ５２は残留塩素濃度センサ３１が検出する電解室１４内の次亜塩素酸の濃度に基づき、電解時間終了時に目標とする上述した濃度となるように電極２１〜２３に印加する電圧を調整する。更に、電極２２の被膜は白金及びイリジウムが含有されているので、係る通電により電極２２にて電解室１４内の水道水中にはオゾンや活性酸素も発生する。
【００４８】
そして、設定された電解時間が終了すると、マイクロコンピュータ５２は生成中ＬＥＤ３７を消灯し、利用可ＬＥＤ３８を点灯してステップＳ１０からステップＳ１１に進む。この時点で電解室１４内には水道水中の塩素の３０％以上９０％以下（又は５０％以上８０％以下）が電気化学反応で次亜塩素酸に変換され、且つ、生成された次亜塩素酸の濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上とされた電解水が生成されている。
【００４９】
ステップＳ１１ではマイクロコンピュータ５２は吐出ボタン５が押されたか否か判断し、押されていなければスタートに戻る。使用者がコップなどを抽出部４内に挿入し、抽出パイプ６の吐出部６Ａ下側に宛って吐出ボタン５を押す（接点を閉じる）と、マイクロコンピュータ５２はステップＳ１２に進み、電解水ポンプ３２を作動させ、電解室１４内に生成された電解水を吐出部６Ａから吐出する。
【００５０】
このように吐出された電解水を風呂場や空調設備（エアコン）等の除菌消毒に使用すれば、塩素系消毒剤を購入すること無く除菌消毒が行えるようになる。特に、５０００ｍｇ／Ｌ以上の濃度の次亜塩素酸を生成しているので、細菌内部まで次亜塩素酸を影響させ、効果的な除菌能力を発揮させることができるようになる。また、電解水にはオゾンや活性酸素も含まれるので、除菌効果は一層向上する。
【００５１】
尚、実施例では電解室１４において５０００ｍｇ／Ｌ以上の濃度の次亜塩素酸を生成したが、それに限らず、１０００ｍｇ／Ｌ以上であれば一般的な家庭の風呂場や空調設備などにおいて十分なる除菌消毒能力が得られるものである。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明の水処理装置によれば、電極への電圧の印加時間が被処理水の塩素濃度に基づいて設定されるので、次亜塩素酸を生成する対象となる被処理水の塩素濃度により、電極への電圧印加時間を調整して所望の高濃度の次亜塩素酸を生成することが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の水処理装置の斜視図である。
【図２】図１の水処理装置の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明で使用する塩水生成用の容器の斜視図である。
【図６】図１の水処理装置の本体ケース内における液体の流れを示す図である。
【図７】同じく図１の水処理装置の本体ケース内における液体の流れを示す図である。
【図８】同じく図１の水処理装置の本体ケース内における液体の流れを示す図である。
【図９】図１の水処理装置の操作パネルの正面図である。
【図１０】図１の水処理装置の電源に関する電気回路図である。
【図１１】図１の水処理装置の制御装置の電気回路図である。
【図１２】図１の水処理装置の電極に関する電気回路図である。
【図１３】図１の水処理装置の制御装置を構成するマイクロコンピュータの動作フローチャートである。
【符号の説明】
１  水処理装置
３  本体ケース
１３  塩水室
１４  電解室
１８  塩水ポンプ
２１〜２３  電極
３１  残留塩素濃度センサ
３２  電解水ポンプ
５２  マイクロコンピュータ
Ｃ  制御装置
【図１】
0003768160.tif 000002
【図２】
0003768160.tif 000003
【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】
0003768160.tif 000008
【図８】
0003768160.tif 000009
【図９】
0003768160.tif 000010
【図１０】
0003768160.tif 000011
【図１１】
0003768160.tif 000012
【図１２】
0003768160.tif 000013
【図１３】
0003768160.tif 000014