JP2001334268A - 水浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気分解により金属水和物を生成し、この金
属水和物のもつ凝集作用により懸濁物質の凝集フロック
を形成して浄化する水浄化装置において、電極表面のス
ケール付着を防止することを課題とする。 【解決手段】 循環手段により浴槽水を循環する循環路
と、循環路中に設けられた陽極と陰極から構成される電
極と、循環路中に設けられ任意の時に水道水を電極部分
に通水する水路切替手段とを有し、また電極部分におい
ては、陽極と陰極の間隙部分が通水路となるように構成
されており、水道からの給水を直接電極間内部に放水す
ることで、その勢いにより電極に付着したスケール成分
を剥離し、洗い流すものであり、長期にわたり電極部分
へのスケール付着が抑制され良好な浄化性能を持続でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入浴水などの被浄
化水に含まれる懸濁物質を除去浄化する水浄化装置に関
し、特に電気分解により金属水和物を生成し、この金属
水和物のもつ凝集作用により懸濁物質の凝集フロックを
形成して浄化する水浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の水浄化装置としては、微生物担持
体に微生物を繁殖させ、この微生物の酵素活性作用によ
り有機物を分解し浄化するものがある（例えば特開平５
−２９３４８５号公報）。

【０００３】しかしながら上記微生物方式の水浄化装置
では以下の課題があった。

【０００４】（１）微生物の酵素活性作用により浄化す
るので浄化速度が遅い。このため入浴により浴水が一旦
汚濁すると浄化するのに３時間以上必要となる。したが
って入浴者が続けて（例えば３０分間隔）入浴した場合
汚濁した状態の浴水に入浴しなければならず、心理的な
抵抗感がある。

【０００５】（２）濾過槽内の殺菌は、浄化に寄与する
微生物を滅殺することになるので浄化能が得られなくな
る。したがって病原菌などの温床となる濾過槽内を殺菌
することができない。このためレジオネラ属菌などの浴
水細菌汚染の可能性がある。

【０００６】（３）入浴剤を使用した場合微生物が死滅
するので、入浴剤を使用することができない。

【０００７】これらの課題を解決するものとして図８お
よび図９に示したように電気分解により金属水和物を生
成し、この金属水和物の凝集作用により懸濁物質を大径
化し物理的に濾過する水浄化装置が提案されている（例
えば特開平８−１３２０５１号公報）。

【０００８】同図において１は浴槽、２は循環ポンプ、
３は凝集手段、４は凝集手段の下流側に設けられた濾過
層、５は循環路である。ここで凝集手段３は図９に示し
たように例えばアルミニウムからなる陽極６とステンレ
スからなる陰極７から構成されている。

【０００９】上記構成において陽極６と陰極７に通電す
ると電気分解により陽極６からアルミニウムイオンが溶
出する。このアルミニウムイオンは、水の水酸化物イオ
ンＯＨ^-と反応して水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）₃の
コロイドが形成される。ここで皮脂・垢及び細菌群など
の懸濁物質は、側鎖にカルボキシル基を持っているので
負に帯電している。一方水酸化アルミニウムは正電荷の
ため、水酸化アルミニウムが結着媒体となり、架橋作用
によって微細な懸濁物質を吸着して大径化させ、いわゆ
る凝集フロックが生成される。この結果、下流に設けら
れた濾過層４で凝集フロックが効果的に濾過され、短時
間での浄化が可能となる。また微生物を用いないので細
菌群の温床となる濾過層４内を例えば高温殺菌などによ
り殺菌可能となるとともに、入浴剤を使用することが可
能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように凝集
濾過方式では微生物方式では得られない特長を有してい
るが、電気分解により金属イオン（アルミニウムイオ
ン）を溶出して金属水和物（水酸化アルミニウム）を生
成する過程で徐々に陽極表面に水酸化アルミニウムが残
存して陽極、陰極間に堆積し、凝集に寄与するアルミニ
ウムの有効利用率が低下するという課題が見出された。

【００１１】すなわち理論的にはファラデーの法則に基
づいて供給した電気量に応じてイオン化傾向の高いアル
ミニウムイオンＡｌ³⁺が溶融し、水酸化物イオンと反応
して水酸化アルミニウムとなって凝集に寄与するはずで
あるが、実際には陽極表面及び陰極表面で浴水に含まれ
るＣａ、Ｍｇ、Ｓｉなどのスケール成分と水酸化アルミ
ニウムが結合して残存し、凝集に寄与すべきアルミニウ
ムが減少していることがわかった。

【００１２】この結果、前記したように電気分解により
生成されるアルミニウムイオンが１００％凝集濾過に使
用されるわけではなく、また長期使用により陽極、陰極
間が堆積物で埋まり、極間の電気抵抗が上昇し、所定の
電解電流が確保できなくなるという問題が起きるという
課題を有している。

【００１３】

【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、循環手段により浴槽水を循環する循環路
と、循環路中に設けられた陽極と陰極から構成される電
極と、循環路中に設けられ任意の時に水道水を電極部分
に通水する水路切替手段とを有し、また電極部分におい
ては、陽極と陰極の間隙部分が通水路となるように構成
されており、非濾過時に水道からの給水を直接電極間内
部に放水することで、その勢いにより電極に付着したス
ケール成分を剥離し、洗い流すものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に係わる水浄化
装置は、循環手段により浴槽水を循環する循環路と、陽
極と陰極から構成される電極と、水道水を電極に通水で
きるようにした水路切替手段とを有し、電極に通電する
ことで電気分解により金属水和物を生成し、浴槽水に含
まれる懸濁物質を電気的に凝集させる凝集手段と、凝集
手段によって生成される凝集フロックを物理的に濾過す
る濾過手段を有するとともに、陽極と陰極の間隙部分が
通水路となるように構成され、水道に直結された配管路
から電極間に放水し、電極間内部を洗浄し、電解により
発生するスケールを剥離し除去するものである。

【００１５】本発明の請求項２に係わる水浄化装置は、
陽極及び陰極間隙で構成される通水路における上流側の
流入部分の形状が下流側に向かって通水路の通過面積が
減少するように構成されているため、電極部分を通過す
る水の流速が増し、電解により発生するスケールを剥離
する力が増加し、より効率よく剥離し除去するものであ
り洗浄効果が上がる。

【００１６】本発明の請求項３に係わる水浄化装置は、
陰極部材に設けられた複数の細孔より水を陽極側に噴出
し、陽極表面にたたきつけて通過させることで、電解に
より発生し陽極表面に付着する水酸化アルミのスケール
剥離、除去を行うものである。

【００１７】本発明の請求項４に係わる水浄化装置は、
濾過手段に濾過運転時とは逆方向に通水して濾過手段を
洗浄する逆洗手段を有することで洗浄により剥離し濾過
手段上に堆積したスケールを逆洗により濾過槽外に排出
することが可能となりスケールの剥離物が濾過槽内に残
らないように構成可能である。

【００１８】本発明の請求項５に係わる水浄化装置は、
浴水の排水を検知する検知手段を有しており、浴槽の残
り湯が排水されたことを検知して、自動的にスケール除
去の洗浄作業を行うことが可能となる。

【００１９】本発明の請求項６に係わる水浄化装置は、
陰極と凝集手段を内包する濾過槽ケーシングとの間隙部
分に逆洗時のみ下方から上方に通水可能なように逆止手
段を構成した流水経路を有するため、逆洗時は通水路の
面積を増やせ、逆洗のために大流量を流しつつ電極部分
では流速の増加を抑える事が可能になる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００２１】（実施例１）図１は本発明の実施例におけ
る水浄化装置のシステム構成図を示す。浴槽８には、水
浄化装置９に接続された吐出口および吸い込み口を有す
るアダプタ１０が設けられている。

【００２２】水浄化装置９は、浴槽の吸い込み口に連通
する戻り管１１およひ吐出口に連通する往き管１２から
なる循環路１３と、浴槽水を循環させるための循環手段
１４を持ち、濾過槽１５内に浴槽水を循環させる。

【００２３】図２に濾過槽の詳細図を示す。浴槽水に含
まれる懸濁物質を凝集させて大径化させる凝集手段１６
およびその下流に設けられ、例えばアルミナなどの無機
系材料からなる粒状の濾材１７を濾床１８を介して充填
し、凝集手段１６で大径化した凝集フロックを濾過する
濾過手段１９を持ち、凝集手段１６は、ステンレスから
構成される陰極２０の内部にアルミニウムから構成され
る陽極２１を陰極２０に対向配置するとともに陽極２１
と陰極２０間に電圧を印可する定電流電源２２を有して
いる。また凝集手段１６と濾過手段１９は濾過槽１５の
中に一体に構成されている。循環路中の凝集手段１６上
流側部分に流路が切り替えられる分岐管２４を持ち、分
岐管２４は水道配管に直結されている。図１に示す定電
流電源２２を介して凝集手段１６を制御する凝集制御手
段２３と、２方弁２５，２６を制御する洗浄制御手段２
７を有している。

【００２４】以上の構成において、次に本実施例の動
作、作用について説明する。凝集制御手段２３によって
設定された時間の間は凝集手段１６の定電流電源２２が
動作して陰極と陽極間に電圧が印可され、アルミニウム
から構成される陽極からアルミニウムイオンＡｌ³⁺が溶
出される。溶出したアルミニウムイオンは陰極と陽極の
間隙において水の水酸化物イオンＯＨ^-と反応して水酸
化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）₃のコロイドとなり浮遊す
る。

【００２５】ここで浴槽水に含まれる皮脂・垢及び細菌
群などの懸濁物質は、側鎖にカルボキシル基を持ってい
るので負に帯電している。一方水酸化アルミニウムは正
電荷のため、水酸化アルミニウムが結着媒体となり、架
橋作用によって微細な懸濁物質を吸着して大径化させて
いわゆる凝集フロックが生成される。この結果、濾材の
表層部に凝集フロックが堆積して緻密な細孔を有するケ
ーク層（凝集膜）が形成され、循環手段を動作させるこ
とによって図１の実線矢印で示した経路を浴槽水が循環
し、短時間で効果的な水浄化が可能となる。

【００２６】上記したように電気分解により生成される
金属水和物（水酸化アルミニウム）の大部分は凝集フロ
ックを生成するが、極少量の水酸化アルミニウムは徐々
に陽極表面に残存して陽極、陰極間にスケールとなって
堆積し、長期使用により陽極、陰極間が堆積物で埋ま
り、極間の電気抵抗が上昇し、所定の電解電流が確保で
きなくなる。

【００２７】次にスケール除去手段の動作について説明
する。本発明において、入浴終了後浴槽の排水栓（図示
せず）が抜かれ、浴槽水が排水された後、装置の洗浄ス
イッチ（図示せず）を押すと、洗浄制御手段により弁２
６が閉じ、また弁２５が開かれて水道配管より、図に示
す破線矢印の経路で水道水が濾過槽に流入する。

【００２８】図２に実線矢印で示すように、濾過槽内の
水の通過する経路は凝集部分においては、陽極と陰極の
対向間のみを水が流れるように構成されている。

【００２９】本装置では、濾過時においてはポンプ手段
により浴槽水を循環させるがその時の循環流量は６Ｌ／
min〜１０Ｌ／minである。上記した水道配管直結時は２
０Ｌ／min以上の流量になる。水の持つ運動エネルギー
は速度の２乗に比例するので通常濾過時の水の運動エネ
ルギーに比較し、水道直結の場合は４倍以上の力を持
ち、電極表面に付着したスケールについても流水の勢い
で洗い流すことが可能となる。

【００３０】なお図３に示すように電極上部の給水流入
部分１６ａを下流側に向けて噴出口を絞ることにより、
流速をさらに増すことができ、水によるスケール剥離力
がアップするので、よりスケールの洗浄能力をあげるこ
とができる。

【００３１】なお図４に示すように、陽極２１と対向す
る陰極２０に多数の細孔を設け、濾過槽内の流水経路
を、陰極外面より、陽極側に細孔より噴出するように構
成することにより、陽極２０の面に対して全体均一に、
かつ垂直方向に噴流を吹き付けることができ、陽極面の
洗浄効果が上がり、スケールの洗浄能力を上げることが
できる。

【００３２】（実施例２）本発明の第２の実施例につい
て図５をもとにして説明する。

【００３３】本実施例において、濾過の構成は実施例１
と同様であるのでその説明は省略する。

【００３４】本実施例において実施例１と異なる点は、
濾過手段１９を逆流洗浄するため、凝集手段１６の上流
側に設けられた三方弁２８および濾過手段１９の下流側
に設けられた三方弁２９により、濾過手段１９に堆積し
た懸濁物質を通常濾過時とは逆方向に通水して洗浄する
ためのバイパス路３０と二方弁３１を有する排出路３２
及び逆洗動作を制御する逆洗制御手段３２を有するもの
である。

【００３５】逆洗動作について説明する。

【００３６】逆洗制御手段３２が動作して三方弁２８，
２９及び二方弁３１を図５の破線矢印で示した方向に流
れるように制御する。

【００３７】濾過手段１９の下流から通常濾過方向に対
して逆方向から流入し、濾材１７の表面に堆積した凝集
フロックを含んだ懸濁物質が逆流洗浄され、排出路３２
を経て排出される。

【００３８】実施例１において説明した洗浄動作により
剥離されたスケールは濾過手段の表面に堆積する。堆積
物は時間とともに増加するので、予めスケール堆積物が
増えても大丈夫なように余裕を持って濾過槽を大きめに
設計する必要がある。本発明の実施例では逆先動作を行
い、凝集フロックとともにスケール剥離物も同時に濾過
槽外に洗い流してしまうことで、必要以上に濾過槽を大
きくする必要がなくなる。

【００３９】なお図５に示すように循環路中に水位セン
サ３３を有することで、浴槽水が抜かれると水位センサ
３３により、水位が下がったことで浴槽排水を自動的に
検知でき、この信号をもとに制御回路（図示せず）が作
動し、自動的に上記した洗浄・逆先を行うことが可能と
なる。

【００４０】また図６、７に示すように、陰極２０と濾
過槽１５の間隙部分上流側端部には逆洗時のみ水が流れ
るように逆止弁３４を設ける。逆止弁３４はゴム製の２
枚のフィンからなり濾過時・洗浄時は逆止弁３４のフィ
ン同士が押圧される方向に取り付けられているので、水
は通過できず、逆洗時は逆に水の流れで開放されて水を
通過させる。すなわち濾過時又は洗浄時においては、水
は陽極２１と陰極２０間の隙間のみを流れるが、図７の
破線で示すように逆洗時は、さらに陰極２０の外側も水
が流れるようになり、水路の容積が大きくなり、同じ流
量を流しても流速は減る。

【００４１】逆洗においては、大量の水で濾材を洗浄し
た方が効果は高いが、水の量を増やすと濾過手段上部の
電極間での流速が大きくなり、濾材が舞い上がりそのま
ま濾過槽外に流出してしまうおそれがある。上記逆止機
構を設けることで、逆洗時は電極部での流速を落とせる
ので、逆洗流量を多くしても濾材流出の心配がなくな
る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
係わる水浄化装置によれば、循環手段により浴槽水を循
環する循環路と、陽極と陰極から構成される電極と、水
道水を電極に通水できるようにした水路切替手段とを有
し、電極に通電することで電気分解により金属水和物を
生成し、浴槽水に含まれる懸濁物質を電気的に凝集させ
る凝集手段と、凝集手段によって生成される凝集フロッ
クを物理的に濾過する濾過手段を有するとともに、陽極
と陰極の間隙部分が通水路となるように構成され、水道
に直結された配管路から電極間に放水し、電極間内部を
洗浄し、電解により発生するスケールを剥離し除去する
ものであり、スケール付着が防止され、長期にわたり凝
集電極部分の保守を必要とせず電極間の電圧上昇も低く
なり、良好な浄化性能を持続できる。

【００４３】また本発明の請求項２に係わる水浄化装置
によれば、陽極及び陰極間隙で構成される通水路の上流
側給水部分の形状が下流側に向かって通水路の通過面積
が絞られているため、電極部分を通過する水の流速が増
し、電解により発生するスケールをより勢いのよい流水
で効率よく剥離し除去するものであり洗浄効果が上が
る。

【００４４】また本発明の請求項３に係わる水浄化装置
によれば、陰極部材に設けられた複数の細孔より水を陽
極側に噴出し、陽極表面にたたきつけながら通過させる
ことで、電解により発生し陽極表面に付着するスケール
剥離の力が強くなり、スケール除去能力の更なる向上が
図れるものである。

【００４５】また本発明の請求項４に係わる水浄化装置
によれば、濾過手段に濾過運転時とは逆方向に通水して
濾過手段を洗浄する逆洗手段を有することで洗浄により
剥離し濾過手段上に堆積したスケールを逆洗により濾過
槽外に排出することが可能となり、剥離スケールによる
濾過槽容積の増量を考慮することが必要なくなるととも
に、濾材中にスケールが混入することもないので、濾過
性能がより長期間にわたり安定して維持できる。

【００４６】また本発明の請求項５に係わる水浄化装置
によれば、浴水の排水を検知する検知手段を有してお
り、浴槽の残り湯が排水されたことを検知して、自動的
にスケール除去の洗浄作業を行うことが可能になる。

【００４７】また本発明の請求項６に係わる水浄化装置
によれば、陰極と凝集手段を内包する濾過槽ケーシング
との間隙において逆洗時のみ下方から上方に通水可能な
ように逆止手段を構成された流水経路を有するため、逆
洗時は通水路の断面積を増やせ、逆洗のために大流量を
流しても濾過手段上部の凝集手段部での流速は抑えられ
るので流速が大きくなり、濾材が舞い上がりそのまま濾
過槽外に流出してしまうおそれがなくなり、安定した逆
洗を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す水浄化装置のシステム
構成図

【図２】同濾過槽の詳細図

【図３】同濾過槽の構成詳細図

【図４】同濾過槽の構成詳細図

【図５】本発明の第２の実施例のシステム構成図

【図６】同濾過槽の構成図

【図７】同濾過槽の構成図

【図８】本発明の従来例を示す水浄化装置の構成図

【図９】同凝集手段の断面図

【符号の説明】

９ 水浄化装置 １０ アダプタ １３ 循環路 １４ 循環手段 １６ 凝集手段 １７ 濾過手段 ２０ 陰極 ２２ 陽極 ２３ 凝集制御手段 ２７ 洗浄制御手段 ３２ 逆先制御手段 ３４ 逆止弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河合 祐 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D061 DA07 DB15 EA06 EB01 EB14 EB17 EB27 EB28 EB34 FA13 4D064 AA11 BF32 BF36 BF40

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 循環手段と、前記循環手段により浴槽水
   を循環する循環路と、前記循環路中に設けられた陽極と
   陰極から構成される電極と、前記循環路中に設けられ任
   意の時に水道水を前記電極に通水する水路切替手段を有
   し、前記電極に通電することで電気分解により金属水和
   物を生成し、浴槽水に含まれる懸濁物質を電気的に凝集
   させる凝集手段と、前記凝集手段の下流に設けられ、前
   記凝集手段によって生成される凝集フロックを物理的に
   濾過する濾過手段を有するとともに、前記電極部分にお
   いて、陽極と陰極の間隙部分を通水路とした水浄化装
   置。
2. 【請求項２】 陽極及び陰極間隙で構成される通水路の
   上流側流入部分の形状が下流側に向かって通水路の通過
   面積が絞られている請求項１記載の水浄化装置。
3. 【請求項３】 陰極部材に設けられた複数の細孔より水
   を陽極側に噴出し、通過させる請求項１記載の水浄化装
   置。
4. 【請求項４】 濾過手段に濾過運転時とは逆方向に通水
   して濾過手段を洗浄する逆洗手段を有する請求項１記載
   の水浄化装置。
5. 【請求項５】 浴水の排水を検知する検知手段を有する
   請求項１ないし４記載の水浄化装置。
6. 【請求項６】 陰極と凝集手段を内包する濾過槽ケーシ
   ングとの間隙部分に逆洗時のみ下方から上方に通水可能
   なように逆止手段が構成された通水経路を有する請求項
   ４記載の水浄化装置