(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に浸漬されたアノードとカソード間に電流を流し、電解によって前記被処理水中に次亜塩素酸を発生させる次亜塩素酸発生装置において、
前記被処理水中に気泡を発生するための気泡発生手段を前記カソードの下方に設け、
該気泡発生手段が発生した気泡を前記カソードの表面に沿って上昇させることを特徴とする次亜塩素酸発生装置。
【請求項２】
前記気泡発生手段を制御する制御装置を備え、
該制御装置は、前記気泡発生手段が発生した気泡によって前記被処理水の撹拌を行うための撹拌モードと、
該撹拌モードよりも多量の気泡を発生させて前記カソード表面を洗浄するための洗浄モードを実行することを特徴とする請求項１の次亜塩素酸発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理水に浸漬されたアノードとカソード間に電流を流し、電解によって被処理水中に次亜塩素酸を発生させる次亜塩素酸発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特にプールなどにおいて使用される被処理水は、貯留された水道水中に、消毒剤として例えば塩素系の薬剤を投入し、被処理水の衛生を保っている。しかし、係る薬剤投入による消毒方法では、常時、被処理水中における薬剤の濃度を測定し、所定の値以下の場合には、更に、薬剤を投入しなければ成らず、メンテナンス作業が煩雑であるという問題があった。
【０００３】
一方、通常、被処理水の消毒又は、殺菌方法としては、電解により被処理水中に次亜塩素酸を発生させ、係る次亜塩素酸によって被処理水の殺菌を行っていた。この場合、例えば、被処理水が貯留されたプールなどの近傍には、電解槽が設けられ、係る電解槽にて処理された被処理水をプールに添加する。この電解槽には、例えば一対の電極が処理水中に浸漬され、係る電極に電圧を印加することにより、被処理水の電解を行う。
【０００４】
これにより、電解槽内の被処理水中に含まれる塩化物イオンが電解に供され、電極表面から、次亜塩素酸が発生される。そして、この次亜塩素酸により、被処理水中に含有されるカビや細菌などの微生物の殺菌を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通常、被処理水として用いられる水は、水道水であるため、電解した場合に、カソード近傍がアルカリ性となるため、カソードの表面には水酸化マグネシウムなどが溶解度の関係で固形化し付着する問題があった。これにより、カソードの使用可能面積が減縮され、導電率の低下及び次亜塩素酸発生効率の低下を招く問題があった。
【０００６】
そのため、上記導電率の低下及び次亜塩素酸発生効率の低下を回避するため、カソードに付着した水酸化マグネシウムなどを取り除くため、カソードを被処理水から取り出し水酸化マグネシウム等の付着物を削り落とす等のメンテナンス作業を行わなければ成らず、利便性が悪いという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は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、煩雑なメンテナンス作業を行うことなく、カソードに付着する付着物を取り除くことにより、導電率の向上及び次亜塩素酸発生効率の向上を図ることができる次亜塩素酸発生装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の次亜塩素酸発生装置は、被処理水に浸漬されたアノードとカソード間に電流を流し、電解によって被処理水中に次亜塩素酸を発生させるものであって、被処理水中に気泡を発生するための気泡発生手段をカソードの下方に設け、この気泡発生手段が発生した気泡をカソードの表面に沿って上昇させることを特徴とする。
【０００９】
本発明の次亜塩素酸発生装置によれば、被処理水に浸漬されたアノードとカソード間に電流を流し、電解によって被処理水中に次亜塩素酸を発生させるものであって、被処理水中に気泡を発生させるための気泡発生手段をカソードの下方に設け、この気泡発生手段が発生した気泡をカソードの表面に沿って上昇させるので、被処理水の電解によりカソードの表面に付着した水酸化マグネシウムなどの付着物をカソードの表面に沿って上昇する気泡により剥離させることができるようになる。
【００１０】
これにより、カソードの表面に付着した水酸化マグネシウムなどの付着物による導電率の低下及び次亜塩素酸発生効率の低下を未然に回避することができるようになる。また、煩雑なメンテナンスを行うことなく、容易に付着物を除去することができるようになる。
【００１１】
請求項２の発明の次亜塩素酸発生装置は、請求項１の発明に加えて、気泡発生手段を制御する制御装置を備え、この制御装置は、気泡発生手段が発生した気泡によって被処理水の撹拌を行うための撹拌モードと、この撹拌モードよりも多量の気泡を発生させてカソード表面を洗浄するための洗浄モードを実行することを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明の次亜塩素酸発生装置によれば、請求項１の発明に加えて、気泡発生手段を制御する制御装置を備え、この制御装置は、気泡発生手段が発生した気泡によって被処理水の攪拌を行うための攪拌モードと、この攪拌モードよりも多量の気泡を発生させてカソード表面を洗浄するための洗浄モードを実行するので、攪拌モードにおいて、被処理水の攪拌を行いながら電解を行うことにより、効率的に次亜塩素酸を発生させることができるようになる。また、攪拌モードにおいて発生される気泡は、洗浄モードよりも少量であるため、電解効率の低下を生じることなく効率的に次亜塩素酸を発生させることができるようになる。
【００１３】
また、洗浄モードでは多量の気泡によりカソード表面を洗浄することができるため、カソードの表面に付着した水酸化マグネシウム等の付着物を剥離する洗浄を行うことができるようになる。これにより、水酸化マグネシウムによってカソードの使用可能面積が減縮される不都合を解消することができるため、導電率を向上させることができる。また、格別にカソードの表面に付着した水酸化マグネシウム等を除去するメンテナンスを行う必要がなくなるため、メンテナンス作業の簡素化を図ることができるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の次亜塩素酸発生装置１の概要を示す説明図である。本実施例における次亜塩素酸発生装置１は、例えばプールなどの図示しない貯留槽に貯留された被処理水としての水道水の殺菌を行うものであり、該貯留槽と連通して設けられる処理槽２に設置される。これら貯留槽と処理槽２に貯留される被処理水は、図示しないポンプなどにより、貯留槽及び処理槽２内を循環される。
【００１５】
この処理槽２は、矩形体を呈しており、内部には処理室５が形成される。この処理槽２の側壁を構成する一面の下部には、前記貯留槽から流出された被処理水を処理室５内に流入させるための流入口３が形成されている。また、前記流入口３が形成される処理槽２の側壁と対向する位置の側壁の上部には、処理室５内の被処理水を貯留槽内に流出させるための流出口４が形成されている。
【００１６】
そして、この処理室５内の被処理水中には、少なくとも一部が浸漬されるアノード６とカソード７が配設されている。これらアノード６及びカソード７には、これらアノード６及びカソード７に通電するための図示しない電源が設けられると共に、アノード６及びカソード７及びこれらに流れる電流値を制御する制御装置２２が設けられる。
【００１７】
前記アノード６は、貴金属又は金属酸化物、例えば白金、又は、イリジウム、若しくは、パラジウムのうち少なくとも一つを含有する導電性材料により構成される板状の電極である。尚、本実施例で用いるアノード６は、パラジウムにより構成される板状の電極であるものとする。
【００１８】
前記カソード７は、銅と亜鉛を含有する合金又は、銅とニッケルを含有する合金により構成される電極である。尚、本実施例で用いるカソード７は、銅と亜鉛の合金である真鍮により構成される板状の電極である。ここで、カソード７の板状電極は、少なくとも前記アノード６よりも表面積の大きいものとする。
【００１９】
本実施例における次亜塩素酸発生装置１では、カソード７は、前記流入口３及び流出口４が形成された側壁に対し、面積の広い面、即ち平行部７Ａが垂直に成るように所定間隔を存して複数設置される。そして、これらカソード７の平行部７Ａ間にそれぞれアノード６が配置される。このとき、カソード７とアノード６との間隔は、０．５ｃｍ以上２．０ｃｍ以下となるように配置されるものとする。これにより、アノード８の面積の広い面、即ち、平行部は、カソード７の平行部７Ａにより囲繞されるかたちとなる。
【００２０】
更に、カソード７は、図２及び図３に示す如く連結部材８、８により各カソード７の連結を行ってもよい。この連結部材８、８は、各カソード７の側面、即ち前記処理槽２に形成される流入口３及び流出口４と対向する面を連結するものであり、導電性材料にて構成される。また、この連結部材８、８は、前記導電性材料にて格子状に形成され、カソード７の平行部７Ａ以外の部分の通水性を確保することができる構成とされている。
【００２１】
尚、本発明におけるカソード７は、上記実施例以外に、アノード６と所定間隔を存してアノード６の側面周囲を板状のカソード７により、例えば、３６０度にわたって囲繞する円筒状又は、略円筒状を呈するものであってもよいものとする。
【００２２】
一方、処理室５の下部であって、前記カソード７の下方には、処理室５内の被処理水中に気泡を発生させるための気泡発生手段としての気泡発生装置９が配設される。この気泡発生装置９は、前記制御装置２２に接続されており、制御装置２２により運転が制御される。即ち、制御装置２２は、気泡発生装置９から発生させる気泡により被処理水の攪拌を行う攪拌モードと、該攪拌モードよりも多量の気泡を発生させてカソード７表面の洗浄を行う洗浄モードとを実行するものである。
【００２３】
一方、カソード７とアノード６との間には、図１に示す如く、被処理水の導電率を検出する導電率検出手段として導電率センサ２０が設けられており、この導電率センサ２０は、制御装置２２に接続されているものとする。尚、この導電率センサ２０に替わってアノード６とカソード７間の電流値を検出する電流値検出手段としての電流値検出装置２１を制御装置２２に接続しても良いものとする。
【００２４】
一方、この制御装置２２には、ポンプ２３が接続されている。このポンプ２３は、飽和塩化ナトリウム水溶液、又は飽和塩化カリウム水溶液、若しくは、飽和塩化カルシウム水溶液のいずれか又はこれらの混合物を受容した調整液タンク２４に接続されている。また、このポンプ２３は、運転されることにより、調整液タンク２４内の水溶液を前記処理槽２内に搬送するものである。
【００２５】
そして、制御装置２２が、前記アノード６及びカソード７に低電圧、例えば１０Ｖを印加した状態で、前記導電率センサ２０により、被処理水の導電率が所定の値より大きくなった場合には、前記ポンプ２３を作動し、調整液タンク２４内の水溶液を処理槽２内に搬送する。そして、導電率センサ２０により、被処理水の導電率が所定の値より小さくなった場合には、制御装置２２は、前記ポンプ２３の作動を停止する。
【００２６】
これにより、被処理水の導電率に基づいて被処理水の塩化物イオン濃度を判別し、所定の塩化物イオン濃度、本実施例では、１０００ｍｇ／ｌ以下の塩化物イオン濃度に調整することができる。また、本実施例では、制御装置２２は、ポンプ２３の運転制御により調整液タンク２４内の飽和塩化ナトリウム水溶液、又は飽和塩化カリウム水溶液、若しくは、飽和塩化カルシウム水溶液のいずれか又はこれらの混合物の処理槽内への投入量を制御することができ、処理水を１０００ｍｇ／ｌ以下の塩化物イオン濃度に自動的に調整することができる。
【００２７】
尚、塩化物イオン濃度の調整は、前記導電率センサ２０の出力に基づいて行う以外に、上記アノード６とカソード７との間の電流値を検出する前記電流値検出装置２１の出力に基づいて行っても良いものとする。即ち、制御装置２２が、前記アノード６及びカソード７に低電圧、例えば１０Ｖを印加した状態で、電流値検出装置２１により、アノード６とカソード７間の通電電流値が所定の値より大きくなった場合には、前記ポンプ２３を作動し、調整液タンク２４内の水溶液を処理槽２内に搬送する。
【００２８】
そして、電流値検出装置２１によりアノード６とカソード７間の通電電流値が、所定の値より小さくなった場合には、制御装置２２は、前記ポンプ２３の作動を停止する。これにより、被処理水を所定の塩化物イオン濃度、本実施例では１０００ｍｇ／ｌ以下の塩化物イオン濃度に調整しても良い。
【００２９】
これにより、アノード６とカソード７間の通電電流値に基づいて被処理水の塩化物イオン濃度を判別し、１０００ｍｇ／ｌ以下の塩化物イオン濃度に調整することができる。また、本実施例では、制御装置２２は、ポンプ２３の運転制御により調整液タンク２４内の飽和塩化ナトリウム水溶液、又は飽和塩化カリウム水溶液、若しくは、飽和塩化カルシウム水溶液のいずれか又はこれらの混合物の処理槽内への投入量を制御することができ、処理水を所定の塩化物イオン濃度に自動的に調整することができる。
【００３０】
以上の構成により、処理槽２内の処理室５にプールなどの貯留槽から被処理水を流入させ、処理槽２に形成された流出口４の位置まで、貯留槽を貯留し、制御装置２２により電源をＯＮとし、各アノード６及びカソード７に通電する。
【００３１】
このとき、気泡発生装置９は、制御装置２２により攪拌モードが実行され、処理室５内に洗浄モードよりも少量の気泡を発生させ、被処理水の攪拌が行われる。尚、貯留槽から流入する被処理水は、常時、貯留槽から流入され、処理室５内を循環したのに流出口４を介して貯留槽に帰還するものとする。
【００３２】
尚、攪拌モードにおいて、気泡発生装置により発生される気泡の量は、後述する洗浄モードにおける気泡発生量よりも少ないため、該気泡による電解効率の低下を生じることなく、効率的に次亜塩素酸を発生させることができるようになる。
【００３３】
これにより、被処理水中に含まれる微生物は一般的に負電位に帯電していることから正電位とされたアノード６に引き寄せられるようになる。また、アノード６では、被処理水中に所定量含まれる塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成する。その後、この塩素は、水に溶解し次亜塩素酸を生成する。これにより、アノード６の近傍ではこの塩素又は次亜塩素酸によって被処理水中の微生物が殺菌されるようになる。
【００３４】
また、アノード６は、上述の如く白金、又は、イリジウム、若しくは、パラジウムのうち少なくとも一つを含有する導電性材料により構成されていると共に、カソード７は、銅と亜鉛を含有する合金又は、銅とニッケルを含有する合金により構成されているため、アノード６及びカソード７の導電率を向上させることができ、塩素及び次亜塩素酸の発生効率を向上させることができるようになる。
【００３５】
ここで、被処理水の塩化物イオンの濃度に対する塩素発生効率について、図４を参照して説明する。図４は、アノード６に白金イリジウムを使用しており、カソード７にチタンを使用している。
【００３６】
これによると、被処理水である水道水をそのままの塩化物イオン濃度でアノード６及びカソード７に通電し、電解を行った場合、通常の水道水の塩化物イオン濃度は、約２０ｍｇ／ｌであるため、塩素発生効率は約３０％であることが分かる。
【００３７】
これに対し、被処理水に含まれる塩化物イオン濃度を１００ｍｇ／ｌに調整し、電解を行うと塩素発生効率は約４３％であった。また、被処理水に含まれる塩化物イオン濃度を２００ｍｇ／ｌに調整し、電解を行うと塩素発生効率は約５０％であった。更に、被処理水に含まれる塩化物イオン濃度を４００ｍｇ／ｌに調整し、電解を行うと塩素発生効率は約５８％であり、塩化物イオン濃度を６００ｍｇ／ｌに調整し、電解を行った場合であっても塩素発生効率は約６０％であった。
【００３８】
これにより、被処理水の塩化物イオン濃度は、塩素発生効率が実用に適さないほど低い水道水に対して、塩化物イオン濃度が１００ｍｇ／ｌ以上６００ｍｇ／ｌ以下である場合に、塩素発生効率が高いことが分かる。そのため、塩化物イオン濃度が１００ｍｇ／ｌ以上６００ｍｇ／ｌ以下である被処理水では、効率的に塩素を発生することができ、これに伴い、塩素が水に溶解することにより生成される次亜塩素酸を効率的に発生させることができるようになる。
【００３９】
また、次亜塩素酸は、酸化還元反応により塩素に戻るため、一旦、被処理水の塩化物イオン濃度が調整された後は、新たに塩化物イオン濃度を調整する必要が無く、メンテナンス作業性を向上させることができるようになる。
【００４０】
次に、図５を参照して、カソード７に用いられる導電性材料の違いに対する塩素発生効率について説明する。図５は各カソード７に対する塩素発生効率を示した表である。図５では各カソード７に対し、アノード６は、パラジウムにより構成されていると共に、気泡発生装置９は、制御装置２２により攪拌モードが実行されており、被処理水の攪拌を行いながら電解を行っているものとする。
【００４１】
これにより、従来の次亜塩素酸発生装置において使用された白金とイリジウムの合金を用いたカソードでは、塩素発生効率は７６％であった。また、チタンをカソードに用いた場合の塩素発生効率は７９％であった。これに対し、カソード７に銅と亜鉛の合金である真鍮を用いた場合の塩素発生効率は、９１％であり、銅とニッケルの合金をカソード７に用いた場合の塩素発生効率は８６％であった。
【００４２】
これにより、カソード７を構成する導電性材料を銅と亜鉛の合金又は銅とニッケルの合金とすることにより、より一層塩素発生効率を向上させることができるようになる。これに伴い、次亜塩素酸の発生効率を向上させることができ、効率的に被処理水の殺菌を行うことができるようになる。
【００４３】
次に、図６を参照して、被処理水の各攪拌条件に対する塩素発生効率について説明する。アノード６にパラジウムを用い、カソード７に銅と亜鉛の合金である真鍮を用いた場合の次亜塩素酸発生装置であって、被処理水の攪拌を行わない場合の塩素発生効率が最適であると考えられるカソード７の電流密度を０．８Ａ／（ｄｍ）2とした場合の塩素発生効率は約６０％であった。
【００４４】
これに対し、本発明における次亜塩素酸発生装置１において、アノード６にパラジウムを用い、カソード７に銅と亜鉛の合金である真鍮を用い、処理槽２の下部に、所謂プロペラの回転により被処理水の攪拌を行う攪拌装置により、被処理水の攪拌を行いながら、電解を行った場合の塩素発生効率は約８０％であった。尚、この場合におけるカソード７の電流密度は０．８Ａ／（ｄｍ）2であったものとする。
【００４５】
これに対し、他の条件は、上記と同様に、即ちアノード６にパラジウムを用い、カソード７に銅と亜鉛の合金である真鍮を用い、気泡発生装置９は制御装置２２により攪拌モードを実行しながら電解を行った場合の塩素発生効率は約９０％であった。尚、この場合におけるカソード７の電流密度は０．８Ａ／（ｄｍ）2であったものとする。
【００４６】
これにより、制御装置２２により攪拌モードを実行し、気泡発生装置９から洗浄モードよりも少量の気泡によって被処理水の攪拌を行いながら電解を行った場合は、明らかに気泡により被処理水の攪拌を行った場合の方が塩素発生効率が高いことが分かる。
【００４７】
そのため、被処理水の攪拌を少量の気泡により行いながら電解を行うことにより、高効率にて塩素を発生させることができるようになり、これに伴って、塩素が水に溶解することにより、より一層、次亜塩素酸を高効率で得ることができるようになる。これにより、高効率で発生する次亜塩素酸により、効率的に被処理水の除菌を行うことができるようになる。
【００４８】
一方、被処理水である水道水を電解することにより、カソード近傍がアルカリ性となり、カソード７の表面には、水酸化マグネシウム等が溶解度の関係で固形化し、付着する。電解を継続して行うことにより、係る水酸化マグネシウム等の付着物がカソード７の表面に堆積して形成される。
【００４９】
本発明では、制御装置２２により、所定期間毎に一度、本実施例では一日に一度、前記洗浄モードが実行される。係る洗浄モードでは、前記攪拌モードにおける気泡発生装置９からの気泡発生よりも著しく多い、多量の気泡が発生される。気泡発生装置９は、上述の如くカソード７の下方に配設されているため、気泡発生装置９から発生された気泡は、カソード７の表面に沿って上昇される。
【００５０】
そのため、係る気泡発生装置９からカソード７の表面に沿って上昇される多量の気泡は、カソード７に堆積された水酸化マグネシウム等の付着物に勢いよく吹き付けられ、カソード７表面の水酸化マグネシウム等の付着物を剥離し、洗浄することができる。
【００５１】
これにより、カソード７の表面に付着した水酸化マグネシウム等の付着物によってカソード７の使用可能面積が減縮される不都合を解消することができ、導電率の低下及び次亜塩素酸発生効率の低下を未然に回避することができるようになる。
【００５２】
また、格別にカソード７の表面に付着した水酸化マグネシウム等の付着物を除去するメンテナンスを行う必要がなくなるため、メンテナンス作業の簡素化を図ることができるようになる。
【００５３】
尚、本実施例では、複数のアノード６及びカソード７を用いて被処理水の塩素及び次亜塩素酸の発生を行い、殺菌処理を行っているが、一対のアノード６及びカソード７によっても実用に適した塩素発生効率及び次亜塩素酸発生効率を得ることができるようになる。
【００５４】
また、本実施例では、プールに貯留される被処理水における次亜塩素酸の発生方法又は装置について説明したが、これ以外に本発明の次亜塩素酸発生装置１は、例えば、生け簀や水槽、風呂などに貯留される被処理水であっても同様の効果を得ることができるものとする。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明の次亜塩素酸発生装置によれば、被処理水に浸漬されたアノードとカソード間に電流を流し、電解によって被処理水中に次亜塩素酸を発生させるものであって、被処理水中に気泡を発生させるための気泡発生手段をカソードの下方に設け、この気泡発生手段が発生した気泡をカソードの表面に沿って上昇させるので、被処理水の電解によりカソードの表面に付着した水酸化マグネシウムなどの付着物をカソードの表面に沿って上昇する気泡により剥離させることができるようになる。
【００５６】
これにより、カソードの表面に付着した水酸化マグネシウムなどの付着物による導電率の低下及び次亜塩素酸発生効率の低下を未然に回避することができるようになる。また、煩雑なメンテナンスを行うことなく、容易に付着物を除去することができるようになる。
【００５７】
請求項２の発明の次亜塩素酸発生装置によれば、請求項１の発明に加えて、気泡発生手段を制御する制御装置を備え、この制御装置は、気泡発生手段が発生した気泡によって被処理水の攪拌を行うための攪拌モードと、この攪拌モードよりも多量の気泡を発生させてカソード表面を洗浄するための洗浄モードを実行するので、攪拌モードにおいて、被処理水の攪拌を行いながら電解を行うことにより、効率的に次亜塩素酸を発生させることができるようになる。また、攪拌モードにおいて発生される気泡は、洗浄モードよりも少量であるため、電解効率の低下を生じることなく効率的に次亜塩素酸を発生させることができるようになる。
【００５８】
また、洗浄モードでは多量の気泡によりカソード表面を洗浄することができるため、カソードの表面に付着した水酸化マグネシウム等の付着物を剥離する洗浄を行うことができるようになる。これにより、水酸化マグネシウムによってカソードの使用可能面積が減縮される不都合を解消することができるため、導電率を向上させることができる。また、格別にカソードの表面に付着した水酸化マグネシウム等を除去するメンテナンスを行う必要がなくなるため、メンテナンス作業の簡素化を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の次亜塩素酸発生装置の概略説明図である。
【図２】  カソードの斜視図である。
【図３】  次亜塩素酸発生装置の概略図である。
【図４】  塩化物イオン濃度に対する塩素発生効率を示す図である。
【図５】  各種カソードに対する塩素発生効率を示した表である。
【図６】  各条件におけるカソードの電流密度に対する塩素発生効率を示す図である。
【符号の説明】
１  次亜塩素酸発生装置
２  処理槽
３  流入口
４  流出口
５  処理室
６  アノード
７  カソード
９  気泡発生装置
２２  制御装置
【図１】
0003806626.tif 000002
【図２】
0003806626.tif 000003
【図３】
0003806626.tif 000004
【図４】
0003806626.tif 000005
【図５】
0003806626.tif 000006
【図６】
0003806626.tif 000007