JP2002081121A - 便器の殺菌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】再処理水のような塩素イオンを多量に含む水に
おいても、電解に伴う電極表面への塩化銀の析出を抑
え、殺菌力を有する濃度の銀イオンを持続的に溶出する
ことで、便器表面の水あか、ぬめりの付着を抑え、さら
に臭気の発生を低減する便器の殺菌装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】小便器に給水される水の電気伝導度を検出
し、一定範囲の銀イオン濃度を溶出するに最適な電気伝
導度と電流値の相関式にもとずいて電流値を算出して、
銀電極に印可する。電極間の抵抗値が、電解スタート時
よりも一定範囲を超えて増加した場合は、上記算出電流
値よりも２〜１０倍大きい電流値を印可する。銀イオン
を生成する電解吐水の前に、水だけ流すプレ洗浄を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水洗便器の殺菌方
法及び水洗便器への便器洗浄水給水路に設ける殺菌装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】便器使用後に単に水を流すのみでは、徐
々に便器に水あかやぬめりが付着したり臭気が発生する
ことを防止できない。また、小便器においては尿石が配
管内に付着して汚水の通過路を狭くしたり、便器の表面
に付着して外観を損ね、細菌繁殖の温床となって臭気を
放つようになる。このように一旦付着してしまった尿石
は通常の清掃では除去することは難しく、ブラシで強く
擦らないと取れない。このため、尿石除去は専門の業者
に依頼する必要があり、大きな負担となっていた。

【０００３】この問題に対し、便器洗浄水に殺菌力を有
する成分を生成し供給させることによって対処する方法
もいくつか開示されている。

【０００４】従来から銀イオンには殺菌作用があること
は知られており、水洗便器の殺菌のため、水洗便器に対
する便器洗浄水給水路と、この便器洗浄水給水路内に銀
イオンを混入させる銀極板を有するイオン発生器と、前
記便器洗浄水給水路に設けた開閉弁の開閉動作に連動し
て開閉し銀極板に給電する電源装置とを備えた便器洗浄
水の殺菌浄化装置が知られている。（実開平７−１７３
９１）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような銀イオンを含んだ便器洗浄水を便器に供給する場
合、洗浄に使用される水にイオンや不純物が多く含まれ
ると、電解によって電極表面に析出物ができ、銀イオン
の溶出を阻害することがある。たとえば、硬度の高い水
では、電解によって炭酸カルシウムが電極表面に形成さ
れ、電極間の電気抵抗増大と、通水抵抗の増大がおこり
問題となる。また、洗浄に使用される水が塩素イオンを
多量に含むと、電極表面で銀イオンが塩素イオンと反応
し、電極表面に塩化銀の層が形成され、殺菌力を有する
銀イオンが電極から供給されない問題があった。電極表
面にできる析出物の除去方法としては、電解のたびに正
極と負極を反転する方法が知られている。この方法は、
反転しない場合に比べて明らかに効果はあるが、電解回
数が多くなると除去しきれない析出物が次第に電極表面
に蓄積してくる。特に塩素イオンを多量に含む水におい
て析出する塩化銀に対しては効果が低い。

【０００６】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、再処理水のような塩素イオンを多
量に含む水においても、一定濃度の銀イオンを溶出し、
便器表面の水あか、ぬめりの付着を抑え、さらに臭気の
発生を低減する便器の殺菌装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目
的を達成するため、本発明は、便器と、便器洗浄水給水
路に設けられた銀イオンを電解溶出する電解槽と、電解
を制御する制御部からなる便器の殺菌装置において、電
解によって電極表面にできる析出物を、電極に印可する
電流値を大きくすることで除去することを特徴とする。

【０００８】電極表面の析出物は、電極表面に電荷を帯
びた原子や分子が引きつけられ、高濃度になることによ
って反応がおき、反応の結果生じた溶解度の低い物質に
よって構成される。前記炭酸カルシウムや塩化銀は、溶
解度が低いため、電解の度に漸次電極表面に堆積してい
く。塩化銀の場合は、毎回正極と負極を反転することに
加えて、高電流を印可することで、塩化銀が電極に付着
する力を低減できる。作用としては、塩化銀の付着面の
銀が溶け出すことで、塩化銀の電極との結合力が落ちる
ことと、電極表面と塩化銀の電気的反発が考えられる。
以上の作用で、電極表面における塩化銀の剥離が生じ、
常に電極表面が再生されることで一定濃度の銀イオンが
溶出できる。

【０００９】本発明は、電極間の抵抗を測定すること
で、電極表面の析出物を検知することを特徴とする。

【００１０】析出物は炭酸カルシウムなど非導電性の物
質が主であるため、電極間の抵抗を高くする作用をも
つ。よって電極間の抵抗変化を検出することで、析出物
の状況が推察される。抵抗がある一定以上になれば、高
電流をかけて析出物を剥離させる制御が可能となる。

【００１１】本発明は、電解する水の電気伝導度に応じ
て電流を可変させて電解することで、電極表面にできる
析出物を剥離させ、高電気伝導度水においても一定の銀
イオンを生成することを特徴とする。

【００１２】電極間の抵抗を測定することで、電極間に
流れる水の水質が把握できる。水の電気伝導度は電極間
の抵抗の逆数に相当する。塩素イオンなどの溶存イオン
を多く含む高電気伝導度水は、析出物ができやすい。よ
って高電気伝導度水においては、電解に要する電流値を
高めに設定して、例えば析出物の一つ塩化銀ができて
も、高い電流値に設定されることで剥離作用が生じ、電
極表面が電解のたびに再生されやすくなる。高い電流値
をかけることで、塩化銀もできやすくなるが、剥離作用
も共に生じるため、塩化銀による銀イオン生成阻害、つ
まり生成効率の低下を補う作用が生まれ、銀イオン濃度
の低下を防ぐことができる。

【００１３】本発明は、高電流で電解する前に、水だけ
流す前洗浄を行うことで、電極表面の析出物を剥離しや
すくすることを特徴とする。

【００１４】析出物の剥離は、電極と析出物の結合の不
安定化から生じるものであり、これに水の洗浄が有効で
あることが分かった。作用としては、析出物が若干なが
らも溶解度をもち、水に接触することで多少溶け出すこ
と、また洗浄水流によって電極表面の析出物に結合を弱
める剪断力が加わり、次の電解を伴う洗浄と組合わさる
ことで、より剥離しやすくなることが考えられる。

【００１５】本発明は、所定回の電解が行われると、通
常電解が行われる電流の２〜１０倍の電流値をかけて、
電極表面を再生することを特徴とする。

【００１６】通常電解においては、水の電気伝導度に応
じて電流値を増加させ、かつ電解のたびに正負極を反転
するため、電極表面では析出物の生成と剥離反応が相互
に生じて、析出物による電極表面の完全被覆が防止され
る。所定回電解が行われた状態は、電極表面が部分的に
析出物で覆われた状態であり、ここで通常電解の２〜３
倍の電流値をかけることで、析出物が完全に剥離し、電
極表面が完全に再生される。

【００１７】本発明は、塩化銀が生成されやすい高塩素
イオン濃度の水においては、電極面積を小さくして電極
にかかる電流密度を大きくした電解槽を用いることを特
徴とする。

【００１８】前記した電流値を大きくして電解する効果
は、電流値を変化させずに、電極面積を小さくして電流
密度をあげた場合も得られる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以上説明した本発明の作用・効果
を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施の
形態について説明する。

【００２０】図１は本発明に係る便器の殺菌装置の実施
例である。図１において、電解槽５が、便器洗浄用給水
管４のフラッシュバルブ等からなる給水弁３よりも下流
に設けられている。給水弁３は公知の便器自動洗浄シス
テム２に電気的に接続され、便器洗浄用給水管４は小便
器１に接続されている。制御装置６が電源部７、電解槽
５の電極８ａ、８ｂ及び便器自動洗浄システム２とに電
気的に接続されている。

【００２１】次に動作について説明する。使用者が小便
器１を使用した後、便器自動洗浄システム２の作動によ
り給水弁３が開き、便器洗浄用給水管４を通り電解槽５
の順に流れる。この銀イオンを含まない便器洗浄水がそ
のまま小便器１に供給されるのが一般の小便器の吐水形
態である。これに対し、本発明の実施形態となる銀イオ
ン吐水時は、電源部７の電気エネルギーが制御装置６を
介して電解槽５内の一対の電極８ａ、８ｂに給電され、
電極８ａ、８ｂのいずれか正極側から銀イオンが溶出
し、銀イオンを含んだ便器洗浄水が便器洗浄用給水管４
を通って小便器１に供給される。

【００２２】本発明の第一の実施例である電解槽５の電
極８ａ、８ｂ間の抵抗値を測定することで電極表面の析
出物の影響を検出することを示す。図２には、電極間の
抵抗値が一定値をこえると通常電解よりも大きな電流値
を印可して、電極表面の析出物を除去し、もとの抵抗値
に復帰させることを示した。電解スタート時の抵抗値Ｒ
ｓが制御装置６に記憶され、電解のたびに抵抗値Ｒを計
算し、抵抗値の増加（Ｒ−Ｒｓ）がある値Ｒａを越えた
場合（Ｒｂ−Ｒｓ＞Ｒａ）に、制御装置６から、通常電
解に用いられる電流値Ｉの２〜１０倍の高電流値Ｉａが
電極に加えられる。これにより、電極表面に蓄積してき
た析出物が完全に剥離し、もとの電極状態に再生され
る。

【００２３】本発明の第二の実施例である電解槽５で検
出される水の電気伝導度に応じて電流値を可変すること
を以下に示す。電解槽５を通過する水に対し、電極８
ａ、８ｂにおいて電流、電圧特性が計測される。計測の
方法は、電極８ａ、８ｂにある電流を印可した際の電圧
値を読み込むか、またはある電圧を印可した際の電流値
を読み込むかの二つの方法があり、前記電流値を電圧値
で割った値が水の電気伝導度となる。

【００２４】水は電気伝導度が高くなるほど、塩素イオ
ンを多く含むため、電解によって塩化銀が生成しやす
く、銀イオンの生成が阻害される。銀イオンの生成濃度
はファラデーの法則に従う。溶出する銀イオン濃度Ａ(p
pb)、電極間に流れる電流I(mA)、ファラデー定数Ｚ、銀
原子量M、電極間を流れる水の流量Ｑ(L/min)とすると、 A=I×M×60×1000／Z／Ｑ……… 実際の状況では、小便器の流量は、定流量弁の影響で、
定数であるので、は A=Ｃ×η×I……… Ｃ：定数、η(0＜η＜1)：水質によって変化する効率 となる。別の見方をすれば、ある水を電流Ｉ(mA)で電解
したときに生成された銀濃度Ａ（実測）と、ファラデー
の法則から計算される銀濃度Ａ（理論）との比を表すの
が効率ηである。この効率ηが、水の塩素イオン濃度に
影響されることを今回発見した。全国の水道水、再処理
水を電解して、効率ηと塩素イオン濃度の相関をとった
のが図３である。電解流量は14L/minで、銀濃度が5〜10
ppbになる電流値での効率を計算した。図から塩素イオ
ン濃度に効率が大きく影響されることが分かる。効率が
低下する要因として、正極近傍で、溶出した銀イオンと
塩素イオンが反応してＡｇＣｌが生成されてしまい、銀
イオン単独で存在しなくなることが第一に考えられる。
本発明は効率の低下を、印可する電流値を上げることで
補うのが特徴である。塩素イオン濃度を直接検出しても
よいが、塩素イオン濃度とよい相関にある電気伝導度を
測定するのが簡便なため本発明は採用した。

【００２５】図４に本発明の実施例となるフローチャー
ト、図５に本発明の第二の実施例である電気伝導度と電
流値の相関を示す。検出した電気伝導度の値を元に、３
つの制御方法に分かれる。上水で電気伝導度が非常に低
い水に相当するb値(1/kΩ)以下、電気伝導度がb値(1/k
Ω)〜a値(1/kΩ)、電気伝導度がa値(1/kΩ)以上の３つ
である。a値は上水と中水の電気伝導度の境にほぼ相当
する。検出した電気伝導度に応じて制御モード１、制御
モード２、制御モード３が適用される。制御モード１〜
３は定電流もしくは定電圧制御であり、小便器の給水流
路の電磁弁が閉まるまで、銀の電極に決まった電流もし
くは電圧が印可される。本発明では、電気伝導度がb値
より低い水では、定電圧制御を採用した。ｂ値以下の水
は、水中の溶存イオンが非常に少ない上水が対応する
が、b値を低く設定するため、b値以下の水はほとんどな
いのが実状である。b値以下の水に対しては、20〜30Vの
定電圧制御を行う。電気伝導度がｂ値以上a値以下の場
合は、電気伝導度に関わらず一定の電流値で定電流制御
を行う。この区間の水も上水に相当し、水質があまり変
化しないため、同じ電流値で、ほぼ一定範囲の銀イオン
濃度が溶出できる。電気伝導度がa値以上の場合、電気
伝導度に比例して電流値も大きくなる。電気伝導度をｋ
(1/kΩ)、電流値をI(mA)とすると I=ｓ×k＋ｔ ｓ、ｔは定数……… の一次式で電流値は決定される。更に、電気伝導度ｋ
が、電解スタート時の電気伝導度1/Rbよりも低くなった
場合には、上記電流値Ｉの前に、Ｉの２〜１０倍の電流
値をかけ、電極を再生してから通常の電流値を印可す
る。上記決定された電流値で、小便器の吐水中、定電流
制御を行う。この際印可電流値は式の電極反応効率も
含んだ上で、１０ppb以下の銀イオン濃度となるように
決定された電流値であるため、定電流の電解の間は、ほ
ぼ一定の銀イオン濃度となる。

【００２６】電気伝導度がａ値以上で、特に銀イオンの
生成効率が５％未満となる水は、電解によってできる塩
化銀の電極への析出が顕著になる。ただし印可する電流
値が I=ｓ×k＋ｔ ｓ、ｔは定数……… であれば、塩化銀の生成に加えて、電極からの剥離減少
も起きてくるため、電極が完全に塩化銀で覆われること
はないため、銀イオンが全く溶出しないという問題はお
きず、所定の濃度が得られる。

【００２７】本発明の第三の実施例は、水の電気伝導度
に応じた電流で電解する前に、水だけ流す前洗浄を行う
ことに関する。図５は、便器１に殺菌水を流す際の、給
水弁３と電解槽５の作動を表す。便器の使用が一定時間
空いたときや、大勢の使用があったとき、便器自動洗浄
システム２が判別し、まず給水弁３が作動し、水を流
す。このとき、水の電気伝導度を計測するための電流電
圧が印可される。その他に、この洗浄は便器トラップ部
に残留している小便由来の汚れを、排出する効果もあ
る。また、電極表面に一部付着している析出物を溶解さ
せ、水流による破断力と相まって、析出物の付着力を弱
める効果も持つ。この後、便器自動洗浄システム２で、
前記電流電圧から電気伝導度が計算され、さらに I=ｓ×k＋ｔ ｓ、ｔは定数……… から電流値Ｉが算出される。続く給水弁３の開ととも
に、電流値Ｉが印可される。これにより、電極表面の析
出物が剥離し易くなり、殺菌効果を有するに十分な濃度
の銀イオンが吐水され、便器表面、トラップ部、排水管
内の汚れ抑制、臭い低減効果が得られる。

【００２８】本発明の第四の実施例は、電解槽の構造に
関する。電解にともなう電極表面への析出物が顕著とな
る水においては、電極面積を小さくして、電流密度を高
くすることにより、析出物の剥離現象が促進される。フ
ァラデーの法則から、生成する銀イオン濃度は、電流値
に比例するため、電流値が同じ場合は、銀イオン濃度は
変わらないため、析出物である塩化銀の生成は同じ程度
となる。しかし、電流密度を高くすることで、析出物の
剥離効率が高まるため、電極表面での塩化銀の生成と除
去反応の平衡が、除去反応側に移り、銀イオン生成によ
い結果となる。ただし同じ電流値で、電極面積を小さく
して電流密度を上げる場合は、電圧が高くなるため、消
費エネルギーが大きくなる。よって、塩素イオンが少な
い水道水において使用する電解槽と、塩素イオンが高い
中水において使用する電解槽では、電極面積や電極間隔
を変えて準備することが好ましい。

【００２９】

【発明の効果】本発明は以上の構成よりなり、小便器に
給水される水に、塩素イオンが高濃度に含まれる場合で
も、塩化銀による銀イオンの生成妨害に対応できる。そ
の結果、殺菌力を有する銀イオン濃度を持続的に生成す
ることで、便器表面や排水配管内の尿石や菌、かびに由
来する汚れ、悪臭を防止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示す便器の殺菌装置
図。

【図２】 本発明における第一の実施例を示す電極間の
電気電導度と電極間に印可する電流値の関係。

【図３】 本発明における第二の実施例に関わる銀イオ
ン生成効率と塩素イオン濃度の相関。

【図４】 本発明における第二の実施例を示す電解のフ
ローチャート。

【図５】 本発明における第二の実施例を示す電気伝導
度と電流値の関係。

【図６】 本発明における第三の実施例を示す殺菌水の
吐水モード。

【符号の説明】

１ … 小便器 ２ … 便器自動洗浄システム ３ … 給水弁 ４ … 給水管 ５ … 電解槽 ６ … 制御装置 ７ … 電源部 ８a、8ｂ … 銀電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/50 ５２０ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５２０Ｚ ５３１ ５３１Ｅ ５４０ ５４０Ｂ ５５０ ５５０Ｈ ５６０ ５６０Ｆ // Ａ６１Ｌ 2/02 Ａ６１Ｌ 2/02 Ｚ 2/16 2/16 Ａ Ｆターム(参考） 2D038 AA02 4C058 AA07 BB02 BB07 CC02 DD01 DD03 DD13 EE26 JJ05 JJ07 4D061 DA10 DB01 EA02 EB02 EB14 EB17 EB19 EB31 EB37 EB39 GA30 GC12

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 便器と、便器洗浄水給水路に設けられた
   銀イオンを電解溶出する電解槽と、電解を制御する制御
   部からなる便器の殺菌装置において、電解によって電極
   表面にできる析出物を、電極に印可する電流値を大きく
   することで除去することを特徴とする便器の殺菌装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の便器の殺菌装置におい
   て、電極間の抵抗を測定することで、電極表面の析出物
   を検知することを特徴とする便器の殺菌装置。
3. 【請求項３】 請求項１〜２記載の便器の殺菌装置にお
   いて、電解する水の電気伝導度に応じて電流を可変させ
   て電解することで、電極表面にできる析出物を剥離さ
   せ、高電気伝導度水においても一定の銀イオンを生成す
   ることを特徴とする便器の殺菌装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３記載の便器の殺菌装置にお
   いて、高電流で電解する前に、水だけ流す前洗浄を行う
   ことで、電極表面の析出物を剥離しやすくすることを特
   徴とする便器の殺菌装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４記載の便器の殺菌装置にお
   いて、所定回の電解が行われると、通常電解が行われる
   電流の２〜１０倍の電流値をかけて、電極表面を再生す
   ることを特徴とする便器の殺菌装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５記載の便器の殺菌装置にお
   いて、塩化銀が生成されやすい高塩素イオン濃度の水に
   おいては、電極面積を小さくして電極にかかる電流密度
   を大きくした電解槽を用いることを特徴とする便器の殺
   菌装置。