JP2007160196A - 水槽の電解殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電極へのスケールの付着を防止してメンテナンスを容易にする。
【解決手段】 水槽に吸入管および送出管を接続し該吸入・送出管の他端に循環ポンプを接続して構成されたバイパス管路と、 前記吸入管または送出管の途中に配設された第１の電解槽７と、 該第１の電解槽７の電極に接続されて両電極に周期的に極性を反転させながら電流を供給する第１の電源回路と、 次亜塩素酸液を水道水等で希釈した溶液を貯留する次亜塩素酸タンク１１と、
該次亜塩素酸タンク１１と前記送出管の途中との間に配設され次亜塩素酸タンク１１の次亜塩素酸を送出管へ送り出す次亜塩素酸供給管路と、
該次亜塩素酸供給管路の途中に接続された次亜塩素酸供給ポンプ１２と、 前記次亜塩素酸供給管路の途中に配設された第２の電解槽１３と、
該第２の電解槽の電極に接続されて両電極に周期的に極性を反転させながら電流を供給する第２の電源回路とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プールや温泉、公衆浴場の水槽等の水（以下、水および湯を総称して用水と言い、プールおよび水槽等を総称して水槽と言う）を循環させながら電解殺菌する電解殺菌装置に関する。

現在、プールや温泉でのレジオネラ菌の集団感染が問題となっているが、この菌は、温泉水や水槽水だけでなく、自然界の土壌や淡水にも存在する自然生活菌であり、人の皮膚や粘膜に寄生したり、あるいは感染しなくても生存できるグラム陰性の桿菌である。更に、冷却設備の循環冷却水などにも存在することが知られており、この菌に対して、薬品を使用しない減菌処理が望まれているのが現状である。薬品を使用しない減菌処理として、従来から電解殺菌が知られている。

水槽から取り出した用水を電解殺菌する装置としては、例えば、特許文献１に記載の「温水の循環殺菌方法及び装置」が提案されている。しかしその内容は、温水を経路の一部に直接引き込んで電解する方式が示されているが、殺菌装置の組立、分解、清掃、メンテナンスなどが面倒である。また、陰極にカルシウムやマグネシウム等のスケールが付着するため定期的に除去しなければならないと言う問題があった。

また、特許文献２には、「電解イオン水処理装置」が提案されている。しかし、その内容は、対向配置した電極間を電解用隔膜で仕切り、極性切替スイッチと流路切替弁装置を設置してなるイオン水処理装置であるが、構造が繁雑なものである。

特開2001-232395 号公報 特開2000-185286 号公報

そこで本発明は、電極へのスケールの付着を防止してメンテナンスを容易にするとともに、電解槽への流路を切り換えることなく常時同一方向の循環で作動する構造の簡単な電解殺菌装置を提案することを目的とした。
同時に本発明は、原点に立ち返って次亜塩素酸の活用に着目して研究を重ねたところ、市販の次亜塩素酸溶液を水道水等で希釈すると、そこには、有効塩素（ＮａＣｌＯ）のほか、ナトリウム（Ｎａ）や塩化物（Ｃｌ）が含まれており、これを電解すると次亜塩素酸濃度が約２倍の高濃度となって有効利用できることが明らかとなり、斯かる事実を基に本発明を完成させたものである。

上記課題を解決するために、本発明は、水槽に吸入管および送出管を接続し該吸入・送出管の他端に循環ポンプを接続して構成されたバイパス管路と、前記吸入管または送出管の途中に配設された第１の電解槽と、該第１の電解槽の電極に接続されて両電極に周期的に極性を反転させながら電流を供給する第１の電源回路と、次亜塩素酸液を水道水等で希釈した溶液を貯留する次亜塩素酸タンクと、該次亜塩素酸タンクと前記送出管の途中との間に配設され次亜塩素酸タンクの次亜塩素酸を送出管へ送り出す次亜塩素酸供給管路と、該次亜塩素酸供給管路の途中に接続された次亜塩素酸供給ポンプと、前記次亜塩素酸供給管路の途中に配設された第２の電解槽と、該第２の電解槽の電極に接続されて両電極に周期的に極性を反転させながら電流を供給する第２の電源回路とを備えた水槽の電解殺菌装置を特徴とする。

また、本発明は、前記構成の水槽の電解殺菌装置において、前記吸入管の途中に設置された残留塩素計と、該残留塩素計の測定値が所定値以下になった場合に前記次亜塩素酸供給ポンプまたは／および第２の電源回路を作動させる制御回路とを備えたことを特徴とする。

なお、前記第１および第２の電解槽は、吸入口と吐出口を備えた密閉槽内に、白金族金属酸化物をコーティングしたチタン板を櫛歯状に配設した電極を互いに対向して組み込んで構成することが好ましい。

以上述べたように本発明によれば、第１の電解槽において、用水に元々含まれている塩素分を用いて次亜塩素酸を発生して水槽に戻すとともに、通電殺菌により用水を殺菌することができる。また、第１の電解槽だけで、用水中の残留塩素濃度を所定の値に保てない場合は、次亜塩素酸を用いた第２の電解槽で高濃度の次亜塩素酸水を発生して水槽に供給することで、水槽の残留塩素濃度を所定値に保つことが可能となる。また、第１および第２の電解槽の電極に白金族金属酸化物をコーティングしたことで、効率よく電解が行われる。さらに、極性を周期的に反転しながら電極に電流を供給することで、電極へのスケールの付着が阻止され、メンテナンスが容易になる。
水道水等で希釈された次亜塩素酸を電気分解することで、有効塩素濃度を約２倍に増加させることができ、又、電気分解によって生成される複合塩素で殺菌力が向上し、更に次亜塩素酸ソーダ特有の臭気を低減させることができる。

以下、図に基づいて本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明を水槽の水を殺菌する電解殺菌装置に適用した場合の配管系統図を示す。図示されるように、水槽１からは吸入管路が引き出され、ポンプ２により圧送されて濾過器４、昇温機５を通過して水槽１に戻されるバイパス管路が形成されている。さらに、このバイパス管路には、ポンプ２の出口で分岐されて、ポンプ６、第１の電解槽７を経て、濾過器４へ戻る殺菌用のバイパス管路が形成されている。電解槽７では、商用電源が整流器８で整流され、それを極性変換調整装置９により、一定周期で極性を反転しながら、電極に供給される。電解槽７は、通過する水槽１の用水中に含まれる塩素分から次亜塩素酸を発生して送り出すとともに、用水を通電殺菌することで用水中の有害菌が殺菌される。

このようにして、電解槽７で発生した次亜塩素酸を水槽１に送ることで、用水の残留塩素濃度を所定範囲（０．２〜０．４ｍｇ／ｌ）に保つことが可能であり、残留塩素濃度が所定範囲を超える場合は、ポンプ６、整流器８等の運転を停止することで残留塩素濃度を低下させることができる。しかし、電解槽７は用水中に元々含まれる塩素分を用いて次亜塩素酸を発生しているため、電解槽７の電解を連続運転していても、水槽等の使用人数が多い場合は、用水中の次亜塩素酸が多く消費されて残留塩素濃度が所定範囲を下回る場合がある。そこで、本発明は、市販の次亜塩素酸を水道水等で希釈した次亜塩素酸溶液を電解する第２の電解槽を備えることにより、不足の次亜塩素酸を供給するようにした。すなわち、０．２〜０．６ｖｏｌ％濃度の次亜塩素酸を次亜塩素酸タンク１１に蓄えておき、この次亜塩素酸を薬注ポンプ１２により第２の電解槽１３を介して水槽１に送るようにした。

電解槽１３では、商用電源が整流器１４で整流され、それを極性変換調整装置１５により、一定周期で極性を反転しながら電極に供給される。電解槽１３は、通過する次亜塩素酸の希釈液中に含まれる塩素分から次亜塩素酸を発生して送り出す。この電解槽１３では、水道水等で希釈した次亜塩素酸溶液から新たな次亜塩素酸を発生するため、高濃度の次亜塩素酸水を水槽１に送ることができる。しかし、常時、電解槽１３で高濃度の次亜塩素酸水を発生して水槽１へ送り続けると、残留塩素濃度が所定範囲を超える場合がある。
当該電解槽の電極には、チタン金属板を用いることができ、該チタン金属板を複数配置し、その電極板間に次亜塩素酸ナトリウムの希釈液を通し、電極に直流電気を通電して希釈溶液を電解する。

そこで、水槽１の用水の残留塩素濃度を測定する残留塩素計１６を設置して、残留塩素濃度の測定値が所定範囲を超えた場合は薬注ポンプ１２を停止し、残留塩素濃度の測定値が所定範囲を下回った場合は薬注ポンプ１２を起動するようにして、常に残留塩素濃度が所定範囲内に保たれるように制御するようにした。なお、残留塩素計１６の測定値により制御するのは、薬注ポンプ１２のみでなく整流器１４への電源もオンオフ制御することも可能である。また、水槽１の容量が少ない等の場合には、残留塩素計１６を設置することなく、用水の残留塩素濃度を人間が定期的に測定して、タイマーの設定により薬注ポンプ１２等を間欠的に作動するように制御することも可能である。

図２は、本発明をプールの複数の水槽の水を殺菌する電解殺菌装置に適用した場合の配管系統図を示す。図示されるように、３個の水槽である小プール２１、中プール２２、大プール２３には、それぞれポンプ２４〜２６およびフィルタ２７〜２９を有するバイパス管路が形成されている。さらに、ポンプ２４〜２６の吐出側から分岐して、第１の電解槽３１へ送られている。電解槽３１は送られてきた用水中に含まれる塩素分から次亜塩素酸を発生させて、前記吐出側分岐点の直後の位置に注入している。

また、第１の電解槽３１の隣には、第２の電解槽３２が設置されている。さらに、各バイパス管路から電解槽３１への引き込み管路には、それぞれ残留塩素計３３〜３５が設置されており、残留塩素濃度の測定値が所定範囲を下回った場合は、薬注ポンプ３６を起動して次亜塩素酸タンク３７の次亜塩素酸を第２の電解槽３２へ送り、高濃度の次亜塩素酸水を発生して、タンク３７に溜める。次いで、残留塩素濃度の測定値が所定範囲を下回った系統のポンプ３８〜４０を起動して、電解槽３１からの吐出管が各系統に分岐された管路に注入する。

この実施形態では、３個の水槽すなわちプール２１〜２３全体への次亜塩素酸水の供給を第１の電解槽３１により行い、使用客が多くて残留塩素濃度が低下したプール２１〜２３へは、第２の電解槽３２で発生した高濃度の次亜塩素酸水を個々に供給することで、各プール２１〜２３における残留塩素濃度を平均化しかつ所定範囲内に納めるようにしたものである。

このとき第２の電解槽では、市販の次亜塩素酸溶液に経済的に安価な水道水等で希釈するため、有効塩素（ＮａＣｌＯ）のほか、ナトリウム（Ｎａ）や塩化物（Ｃｌ）が含まれ、このＮａＣｌを電気分解することにより、すでに生成されているＮａＣｌＯに加え更に有効塩素が生成される。
その反応は、下記の如くである。
ＮａＣｌ→陰極側での反応 ２Ｎａ＋ ＋ Ｈ_２Ｏ→２ＮａＯＨ ＋ Ｈ_２
陽極側での反応 ２Ｃｌ− → Ｃｌ_２ ＋ ２ｅ
液中において Ｃｌ_２ ＋２ＮａＯＨ → ＮａＣｌＯ ＋ＮａＣｌ＋Ｈ_２Ｏ
つまりＮａＣｌ＋Ｈ_２Ｏ →ＮａＣｌＯ ＋Ｈ_２
となって次亜塩素酸が生成される。
この次亜塩素酸の生成で次亜塩素酸濃度は当初より約２倍に上昇するが、その詳細は後述の実験例で述べる。
このとき、市販の次亜塩素酸溶液に対する水道水等で希釈の割合は、次亜塩素酸濃度を０．２〜０．６ｖｏｌ％とする割合とすることが望ましい。０．２ｖｏｌ％以下では、用水の残留塩素濃度を所定範囲（０．２〜０．４ｍｇ／ｌ）に保つには希薄にすぎて補給が頻繁となり、０．６ｖｏｌ％以上では若干の臭気のおそれがある為である。

図３は、図１および図２に示された第１の電解槽および第２の電解槽回りの設置例を示す外観図である。水槽からのバイパス管路から引き込まれた用水は、バルブ５１、チャッキバルブ５２を介してポンプ５３へ吸入される。次いで、用水はポンプ５３から吐出されて、第１の電解槽５４へ送られる。電解槽５４では、用水が電解殺菌されるとともに用水中に含まれる塩素分から次亜塩素酸が生成される。電解槽５４から吐出された用水は、流量計５５、バルブ５６を経てバイパス管路へ送り込まれる。

電解槽５４は、架台５７の上に設置された第２の電解槽５８に上に二段重ねに設置されている。第２の電解槽５８は、第１の電解槽５４で生成された次亜塩素酸だけでは、用水中の残留塩素濃度が所定範囲に満たない場合に、次亜塩素酸から高濃度の次亜塩素酸を生成して補充するためのものである。すなわち、次亜塩素酸タンク５９に０．２〜０．６ｖｏｌ％濃度の次亜塩素酸を蓄えておき、用水の残留塩素濃度が所定値を下回った場合に、撹拌機６０により次亜塩素酸を掻き回しながら、薬注ポンプ６１により、次亜塩素酸を電解槽５８へ送り込む。電解槽５８は、送られた次亜塩素酸を電解して、高濃度の次亜塩素酸水を生成して、ポンプ５３の吐出側の管路へ注入する。ここで、注入された高濃度の次亜塩素酸水は用水と混合されてから、さらに第１の電解槽５４に送られて電解されて再度次亜塩素酸が生成される。

架台５７のポンプ５３の上方には、第１の電解槽５４に電源を供給する電源装置６２と、第２の電解槽５８に電源を供給する電源装置６３が設置されている。電源装置６２，６３には、それぞれ商用電源を整流する整流器が内蔵されており、得られた直流の極性を１５分から６０分位の間隔で反転しながら、電解槽５４，５８の電極に供給する。このように、電極の極性が周期的に反転されることで、電極のスケール付着が防止される。なお、２段に重ねて設置された電解槽５４，５８は、注入口と吐出口の位置が互いに異なる以外は、上下対称の同一の構造である。また、電解槽５４，５８は、いずれも吐出口を上部に配置することで、電解中に発生したガスが内部に滞留することなく排出されるようにしている。

図４は、図３の電解槽５４の縦断面図である。電解槽５４は、筒状をして両端にフランジが形成された硬質塩化ビニール製の胴体７１と、同じく硬質塩化ビニール製の鏡板７２，７３により構成されて、フランジ部分で互いにボルトにより締結されている。鏡板７２には、吐出管７４が接続されるとともに、１対のチタン棒からなる電極棒７５，７６が貫通されている。電極棒７５，７６の下端には、それぞれの電極棒７５，７６ごとに、チタン板からなる電極板７７，７８等が互いに対向する櫛歯状に連結されて配置されている。これら電極棒７５，７６および電極板７７，７８等は、白金族金属酸化物によりコーティングされており、電解を促進して効率よく次亜塩素酸を発生することができる。

実験１

市販の次亜塩素酸を希釈して電解槽に入れた場合の次亜塩素酸の濃度の増加を確認する為の実験を行った。
電解槽容量３０リットルに電極板２５０ｍｍ×２５０ｍｍのチタン板１６枚を用いた。次亜塩素酸ソーダとして市販の「ツルクロン」（鶴見曹達（株）社製）有効塩素１２％を水道水（上三川町供給飲料水）で約３３倍に希釈し、それを流量１０００ｍL／ｍｉｎで流した。
その結果、下表の如き結果を得た。

斯くして本発明では、市販の次亜塩素酸溶液を水道水等で希釈することで、そこに有効塩素（ＮａＣｌＯ）のほか、ナトリウム（Ｎａ）や塩化物（Ｃｌ）が含まれることから、これを電気分解することで新たな次亜塩素酸の発生を促し、次亜塩素酸濃度を当初より約２倍の高濃度としてこれを有効利用できる。
又、電解による次亜塩素酸は、市販の次亜塩素酸溶液と比較して、殺菌力が５倍程度強いものとなる。これは、電解によって、過酸化水素やオゾン等が副生され、これらの複合電解塩による作用で強い殺菌力が発揮されるものと考えられる。
又、臭気に関しても、電解による次亜塩素酸は市販の次亜塩素酸溶液と比べて、その発生が極めて少ないものに抑制される。

本発明は、プールや浴場の水の殺菌や、比較的長時間滞留される自家用上水道の大型受水槽における殺菌処理および残留塩素濃度の維持管理にも利用可能である。

本発明を水槽の湯を殺菌する電解殺菌装置に適用した場合の配管系統図である。 本発明を複数の水槽の湯を殺菌する電解殺菌装置に適用した場合の配管系統図である。 図１および図２に示された第１の電解槽および第２の電解槽回りの設置例を示す外観図である。 図３の電解槽の縦断面図である。

符号の説明

１ 水槽

２ ポンプ

３ 集毛器

４ 濾過器

５ 昇温機

６ ポンプ

７ 第１の電解槽

８ 整流器

９ 極性変換調整装置

１１ 次亜塩素酸タンク

１２ 薬注ポンプ

１３ 第２の電解槽

１４ 整流器

１５ 極性変換調整装置

１６ 残留塩素計

２１ 小プール

２２ 中プール

２３ 大プール

２４〜２６ ポンプ

２７〜２９ フィルタ

３１ 第１の電解槽

３２ 第２の電解槽

３３〜３５ 残留塩素計

３６ 薬注ポンプ

３７ 次亜塩素酸タンク

３８〜４０ ポンプ

５１ バルブ

５２ チャッキバルブ

５３ ポンプ

５４ 第１の電解槽

５５ 流量計

５６ バルブ

５７ 架台

５８ 第２の電解槽

５９ 次亜塩素酸タンク

６０ 撹拌機

６１ 薬注ポンプ

６２ 電源装置

６３ 電源装置

７１ 胴体

７２，７３ 鏡板

７４ 吐出管

７５，７６ 電極棒

７７，７８ 電極板

Claims (4)

1. 水槽に吸入管および送出管を接続し該吸入・送出管の他端に循環ポンプを接続して構成されたバイパス管路と、
   
   前記吸入管または送出管の途中に配設された第１の電解槽と、
   
   該第１の電解槽の電極に接続されて両電極に周期的に極性を反転させながら電流を供給する第１の電源回路と、
   
   次亜塩素酸液を水道水等で希釈した溶液を貯留する次亜塩素酸タンクと、
   
   該次亜塩素酸タンクと前記送出管の途中との間に配設され次亜塩素酸タンクの次亜塩素酸を送出管へ送り出す次亜塩素酸供給管路と、
   
   該次亜塩素酸供給管路の途中に接続された次亜塩素酸供給ポンプと、
   
   前記次亜塩素酸供給管路の途中に配設された第２の電解槽と、
   
   該第２の電解槽の電極に接続されて両電極に周期的に極性を反転させながら電流を供給する第２の電源回路と、
   
   を備えたことを特徴とする水槽の電解殺菌装置。
2. 請求項１に記載の水槽の電解殺菌装置において、
   
   前記吸入管の途中に設置された残留塩素計と、
   
   該残留塩素計の測定値が所定値以下になった場合に前記次亜塩素酸供給ポンプまたは／および第２の電源回路を作動させる制御回路と、
   
   を備えたことを特徴とする水槽の電解殺菌装置。
3. 請求項１または２に記載の水槽の電解殺菌装置において、
   
   前記第１および第２の電解槽は、吸入口と吐出口を備えた密閉槽内に、白金族金属酸化物をコーティングしたチタン板を櫛歯状に配設した電極を互いに対向して組み込んで構成したことを特徴とする水槽の電解殺菌装置。
4. 請求項１〜３記載のいずれかに記載の水槽の電解殺菌装置において、次亜塩素酸溶液の濃度市販の次亜塩素酸溶液に対する水道水等での希釈を、次亜塩素酸濃度０．２〜０．６ｖｏｌ％としたことを特徴とする水槽の電解殺菌装置。