JP2005081201A - 浴水改質装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 絶縁トランス１５ｃに絶縁故障がある状態で漏電が生じた場合でも、漏電ブレーカ１５ｂの作動電流が入浴者Ａの人体を通る危険性のない浴水改質装置を提供する。
【解決手段】 改質用電解装置１０から浴槽３へ湯水を供給する給水路１８・１９・３ａ中に、接地された通水可能な導電体２０を設けた。
これにより、絶縁トランス１５ｃに絶縁故障がある状態で漏電が生じた場合でも、漏電ブレーカ１５ｂの作動電流は改質用電解装置１０から浴槽３までの給水路１８・１９・３ａ中に設けた通水可能な導電体２０から地中へ放電されるため、例え浴槽３内に入浴者Ａが居たとしても上記作動電流が入浴者Ａの人体を通る危険性のない浴水改質装置とすることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電極に電圧を印加して電気分解することで浴槽に供給する水を中性もしくはアルカリ性に改質する浴水改質装置に関するものであり、特に、電極が浴槽中の浴水と水で電気的に繋がる場合の入浴者の安全性確保に関するものである。

従来、電極に電圧を印加して電気分解することで浴槽に供給する水を中性もしくはアルカリ性に改質する浴水改質装置において、電極が浴槽中の浴水と水で電気的に繋がる場合、漏電ブレーカ＋絶縁トランスにて入浴者の安全性を確保している。

しかしながら、上記従来の浴水改質装置では、図６に示すように絶縁トランス１５ｃに絶縁故障がある状態で漏電が生じた場合、漏電ブレーカ１５ｂの作動電流が短絡電流として水を伝わって流れ、浴槽３内の入浴者Ａを通る危険性があるという問題点がある。ちなみに図６は、その従来の問題点を説明する浴水改質装置の模式図である。

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、絶縁トランスに絶縁故障がある状態で漏電が生じた場合でも、漏電ブレーカの作動電流が入浴者の人体を通る危険性のない浴水改質装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項６に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、浴槽（３）へ供給する湯水を改質する改質用電解手段（１０）を有し、改質用電解手段（１０）内に配置された電極手段（１２、１３）と浴槽（３）内の浴水とが水で電気的に繋がることより改質用電解手段（１０）の電源回路（１５）には少なくとも漏電遮断手段（１５ｂ）と絶縁変圧手段（１５ｃ）とを設けた浴水改質装置において、改質用電解手段（１０）から浴槽（３）へ湯水を供給する給水路（１８、１９、３ａ）中に、接地された通水可能な導電体（２０）を設けたことを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、絶縁変圧手段（１５ｃ）に絶縁故障がある状態で漏電が生じた場合でも、漏電遮断手段（１５ｂ）の作動電流は改質用電解手段（１０）から浴槽（３）までの給水路（１８、１９、３ａ）中に設けた通水可能な導電体（２０）から地中へ放電されるため、例え浴槽（３）内に入浴者（Ａ）が居たとしても上記作動電流が入浴者（Ａ）の人体を通る危険性のない浴水改質装置とすることができる。

また、請求項２に記載の発明では、改質用電解手段（１０）内に配置された電解槽（１１）の吐水部（１８）中に、接地された通水可能な導電体（２０）を設けたことを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、接地された通水可能な導電体（２０）は、このように改質用電解手段（１０）内に配置しても良い。

また、請求項３に記載の発明では、改質用電解手段（１０）から浴槽（３）へ湯水を供給する給水配管（１９）中に、接地された通水可能な導電体（２０）を設けたことを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、接地された通水可能な導電体（２０）は、このように給水配管（１９）中に配置しても良い。

また、請求項４に記載の発明では、改質用電解手段（１０）からの湯水が流入する浴槽（３）の給水部（３ａ）に、接地された通水可能な導電体（２０）を設けたことを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、接地された通水可能な導電体（２０）は、このように浴槽（３）側に配置しても良い。

また、請求項５に記載の発明では、通水可能な導電体（２０）として、導電性メッシュを用いたことを特徴としている。導電性メッシュの具体例としては、金属性の金網の他にハニカム状の金属やパンチ穴付き金属板などであっても良い。この請求項５に記載の発明によれば、このような導電性メッシュを用いることで通水抵抗を上げることなくシールド効果を発揮させることができる。

また、請求項６に記載の発明では、通水可能な導電体（２０）として、活性炭フィルタを用いたことを特徴としている。この請求項６に記載の発明によれば、活性炭は給水する水の塩素を除去する効果を有するうえ、フィルタ機能によって浄水効果を持たせることができる。尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る浴水改質装置の全体構成を示す模式図である。また、図２の（ａ）は本発明の第１実施形態における浴水改質装置の概要構成を説明する模式図であり、（ｂ）は各部位における電位を表すグラフである。

本実施形態は、給湯器１から浴槽３へ湯水を供給する給水配管（給水路）１９の途中に改質用電解装置（改質用電解手段）１０を配置して、改質した湯水を浴槽３に供給する例である。給水配管１９の途中に例えば三方弁２を設け、浴槽３への給水を改質する場合は給水路１９をバイパス水路１９ｂ側から改質用電解装置１０の吸水部１７側に切り換えると共に、制御回路１６から電解槽１１内の第１・第２電極（電極手段）１２・１３に電圧を印加して通過する給水を電気分解してアルカリ性に改質し、浴槽３やシャワー４へ供給するものである。

改質用電解装置１０は、商用電源から電力の供給を受けて直流電圧に変換して制御回路１６から電解槽１１に印加するように構成されている。そのために、商用電源に接続するためのコンセント１５ａと、その次に漏電を検出して電源を遮断するための漏電ブレーカ（漏電遮断手段）１５ｂと、その次に電流回路を分断しておくための絶縁トランス（絶縁変圧手段）１５ｃと、その次に絶縁トランス１５ｃで変圧された交流電源を整流して制御回路１６に流すための整流部１５ｄとをもって電源回路１５としている。

図３は、改質用電解装置１０の電解槽１１内での電気分解作用を説明する模式図である。電解槽１１は、アルカリに強いプラスチックなどの材料で形成された容器であり、給水を電解槽１１内に流通させるための吸水部１７と、反対側に開口し改質されたアルカリ水を吐出する吐水部（給水路）１８とが設けられた、電気分解を行うための容器である。尚、吐水部１８内には、本発明の要部であり本実施形態での特徴として、接地された導電性メッシュ（通水可能な導電体）２０を設けている。

具体的に導電性メッシュ２０は、銅・ステンレス・導電性樹脂などの材質で作られた網であり、メッシュの大きさは細かいほどシールド効果があるが給水の圧損に影響しない範囲で決められ、本実施形態では線径φ０．５で□３ｍｍのメッシュとしている。

電解槽１１内には、対向して配置される第１・第２電極１２・１３と、この第１・第２電極１２・１３との間に配置される複数の中間電極１４とが配置されている。尚、電解槽１１内に配置される第１・第２電極１２・１３は、導電性金属である。例えば、Ｔｉ材にＰｔメッキかＰｔを焼成したものかのいずれかで、板状に形成されている。また、複数の中間電極１４は、マグネシウムを多く含む材料で板状に形成され、電気絶縁性の図示しないスペーサを介して、各中間電極１４が互いに所定間隔を設けて略平行に配置されるように第１・第２電極１２・１３間に積層されている。

そして、浴水を改質する時には、電解槽１１の外部に配置した制御回路１６から第１・第２電極１２・１３間に直流電圧が印加される。これは例えば、一方の第１電極１２側に高電位電圧（例えば、ＤＣ２４Ｖ）を印加して、もう一方の第２電極１３側に低電位電圧（ＤＣ０Ｖ）を一定時間（例えば５分）印加させ、その後、第１電極１２側に低電位電圧（ＤＣ０Ｖ）を印加して、第２電極１３側に高電位電圧（例えば、ＤＣ２４Ｖ）を一定時間（例えば５分）印加させるように交互に極性を切り換えるように制御している。

尚、電解性能は給水の水質等の条件によって変動するため、性能を安定させるために、第１・第２電極１２・１３に印加する電圧を制御回路１６により制御させ、電解槽１１内を流れる電流が一定に保つ機構を設けても良い。また、制御回路１６は、図示しない操作パネルに接続され、操作パネルからの操作信号に基づいて制御を行う。

次に、上記構成による改質用電解装置１０の作動について説明する。まず、アルカリ水に改質したい時には、図示しない操作パネルのアルカリ化スイッチを操作することで、制御回路１６より電解槽１１に給電される。これにより、第１・第２電極１２・１３に電圧が印加され、第１・第２電極１２・１３間の浴水が以下に示すように電気分解される。ちなみに、第１・第２電極１２・１３間に印加される電圧の極性は所定時間（例えば、５分）毎に切り換えられるが、説明の便宜上、一方の第１電極１２が陽極、もう一方の第２電極１３が陰極の状態を例に、電気分解による電解水生成の化学反応について説明する。

図３に示すように、第１・第２電極１２・１３に電圧が印加されると高電位側の電極からＭｇ２＋イオンが溶解し、下記化学反応式（１）によって示されるように、Ｍｇ２＋イオンがＯＨ−イオンと反応してＭｇ(ＯＨ)２が生成し、電解槽１１内の水がアルカリ性に改質される。

（化１） Ｍｇ２＋＋２ＯＨ−→Ｍｇ（ＯＨ）２
また、一方の低電位側の電極では、水素イオン２Ｈ＋が電子を受け取って水素ガスＨ２になる反応が起きている。この水素ガスＨ２は量が僅かであるため安全上問題なく、図示しない排気口から排出されるように構成している。尚、第１・第２電極１２・１３の極性が反転した時には、反応が逆転するが説明は省略する。また、高電位側の電極からＭｇ２＋イオンが溶解することにより、中間電極１４の材料であるマグネシウムが消耗してしまう。

本実施形態では、高電位側と低電位側とを交互に切り換えて通電を行うことにより、中間電極１４の両面が交互に溶解するため均等に消耗するように構成されている。そして、アルカリ水に改質された浴水が電解槽１１の吐水部１８から吐出されて給水路１９に供給される。そして、アルカリ水の生成を停止させたい時には、図示しないアルカリ化スイッチを停止操作する。これにより、三方弁２が改質用電解装置１０の吸水部１７側からバイパス水路１９ｂ側へと切り換えられると共に、制御回路１６は第１・第２電極１２・１３間への電圧印加を停止させる。

尚、上述の実施形態では、電解槽１１内に配置した電極を、導電性金属からなる第１・第２電極１２・１３と複数枚のマグネシウムからなる中間電極１４とで構成しているが、第１・第２電極１２・１３をマグネシウムの材料で形成して中間電極１４を省略しても良いし、１枚以上の中間電極１４を用いて両端の第１・第２電極１２・１３をＰｔ／Ｔｉのような導電性金属としても良い。また、中間電極１４は配線されていても良いし、されていなくても良い。また、電極の形状は板状に限定されるものではなく、例えば丸棒状であっても良い。

次に本実施形態における特徴について述べる。まず、改質用電解装置１０から浴槽３へ湯水を供給する給水路１９中に、接地された通水可能な導電体２０を設けている。これによる効果を、図２（ｂ）の各部位における電位を表すグラフで説明する。通常は絶縁トランス１５ｃによって１次側は商用電源の１００Ｖ電位であるが、２次側は絶縁されており、０Ｖとなって入浴者Ａの安全が確保されている。しかながら、絶縁トランス１５ｃの１次側と２次側とに絶縁故障がある状態で漏電が生じた場合、漏電ブレーカ１５ｂの作動電流が短絡電流として水を伝わって流れ、浴槽３内の入浴者Ａの人体に１００Ｖを印加してしまうという危険性があった。

しかしながら、改質用電解装置１０から浴槽３へ湯水を供給する給水路１９中に、接地された通水可能な導電体２０を設けることにより、第１・第２電極１２・１３までの１００Ｖ電位を、接地された通水可能な導電体２０部分で約１Ｖにまで低減することができ、給水配管１９内の水を伝わって浴槽３内の入浴者Ａの人体に印加してしまう電位も約１Ｖにまで低減することができる。これにより、入浴者Ａが感ずることなく漏電ブレーカ１５ｂは作動に至る。

このように、絶縁トランス１５ｃに絶縁故障がある状態で漏電が生じた場合でも、漏電ブレーカ１５ｂの作動電流は改質用電解装置１０から浴槽３までの給水路１９中に設けた通水可能な導電体２０から地中へ放電されるため、例え浴槽３内に入浴者Ａが居たとしても上記作動電流が入浴者Ａの人体を通る危険性のない浴水改質装置とすることができる。

また、本実施形態では、改質用電解装置１０内に配置された電解槽１１の吐水部１８中に、接地された通水可能な導電体メッシュ２０を設けている。このように、接地された通水可能な導電体メッシュ２０は改質用電解装置１０内に配置しても良い。また、通水可能な導電体２０として、導電性メッシュを用いている。導電性メッシュの具体例としては、金属性の金網の他にハニカム状の金属やパンチ穴付き金属板などであっても良い。これによれば、このような導電性メッシュ２０を用いることで通水抵抗を上げることなくシールド効果を発揮させることができる。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態における浴水改質装置の概要構成を説明する模式図である。上述の第１実施形態とは、改質用電解装置１０から浴槽３へ湯水を供給する給水配管１９中に接地された通水可能な導電体２０を設けている点が異なる。これによれば、接地された通水可能な導電体２０は、このように給水配管１９中に配置しても良い。また、本実施形態では、通水可能な導電体２０として、活性炭フィルタを用いている。これによれば、活性炭は給水する水の塩素を除去する効果を有するうえ、フィルタ機能によって浄水効果を持たせることができる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態における浴水改質装置の概要構成を説明する模式図である。上述の第１・第２実施形態とは、改質用電解装置１０からの湯水が流入する浴槽３の給水部（給水路）３ａに接地された通水可能な導電体２０を設けている点が異なる。これによれば、接地された通水可能な導電体２０は、このように浴槽３側に配置しても良い。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、給湯器１から浴槽３へ湯水を供給する給水配管１９の途中に改質用電解装置１０を配置して、改質した湯水を浴槽３に供給する例を示したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、例えば、浴槽３内の浴水を改質用電解装置１０との間で循環させながら改質を行うものであっても良い。

本発明の実施形態に係る浴水改質装置の全体構成を示す模式図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態における浴水改質装置の概要構成を説明する模式図であり、（ｂ）は各部位における電位を表すグラフである。 改質用電解装置１０の電解槽１１内での電気分解作用を説明する模式図である。 本発明の第２実施形態における浴水改質装置の概要構成を説明する模式図である。 本発明の第３実施形態における浴水改質装置の概要構成を説明する模式図である。 従来の問題点を説明する浴水改質装置の模式図である。

符号の説明

３…浴槽
３ａ…給水部（給水路）
１０…改質用電解装置（改質用電解手段）
１１…電解槽
１２…第１電極（電極手段）
１３…第２電極（電極手段）
１５…電源回路
１５ｂ…漏電ブレーカ（漏電遮断手段）
１５ｃ…絶縁トランス（絶縁変圧手段）
１８…吐水部（給水路）
１９…給水配管（給水路）
２０…導電性メッシュ、活性炭フィルタ（通水可能な導電体）

Claims (6)

1. 浴槽（３）へ供給する湯水を改質する改質用電解手段（１０）を有し、前記改質用電解手段（１０）内に配置された電極手段（１２、１３）と前記浴槽（３）内の浴水とが水で電気的に繋がることより前記改質用電解手段（１０）の電源回路（１５）には少なくとも漏電遮断手段（１５ｂ）と絶縁変圧手段（１５ｃ）とを設けた浴水改質装置において、
   前記改質用電解手段（１０）から前記浴槽（３）へ湯水を供給する給水路（１８、１９、３ａ）中に、接地された通水可能な導電体（２０）を設けたことを特徴とする浴水改質装置。
2. 前記改質用電解手段（１０）内に配置された電解槽（１１）の吐水部（１８）中に、前記接地された通水可能な導電体（２０）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の浴水改質装置。
3. 前記改質用電解手段（１０）から前記浴槽（３）へ湯水を供給する給水配管（１９）中に、前記接地された通水可能な導電体（２０）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の浴水改質装置。
4. 前記改質用電解手段（１０）からの湯水が流入する前記浴槽（３）の給水部（３ａ）に、前記接地された通水可能な導電体（２０）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の浴水改質装置。
5. 前記通水可能な導電体（２０）として、導電性メッシュを用いたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の浴水改質装置。
6. 前記通水可能な導電体（２０）として、活性炭フィルタを用いたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の浴水改質装置。

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