JP2014042863A - 殺菌水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高濃度の次亜塩素酸を迅速に供給可能な殺菌水生成装置を提供すること。
【解決手段】この殺菌水生成装置ＷＤは、一対の濃縮用電極２ａ、４ａに電圧を印加することで水中の塩化物イオンを捕集する捕集モードと、捕集モードの実行によって捕集された塩化物イオンを陽極から脱離させる脱離モードと、脱離モードの実行によって陽極から脱離された塩化物イオンを含む水を電解槽１で電気分解する電解モードを実行可能に構成され、脱離モードにおいて、濃縮流路１７及びバイパス流路１８を流れる水を循環させることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、塩化物イオンを含む水を電気分解して陽極に塩素を発生させ、この塩素と水の反応により次亜塩素酸を含む殺菌水を生成する殺菌水生成装置に関する。

高効率で且つ高濃度の次亜塩素酸を発生させる装置として、下記特許文献１に記載のものが知られている。下記特許文献１に記載されている装置は、未処理の海水中の微生物を殺滅又は殺菌する塩素処理手段を備え、塩素処理手段は、未処理の海水中に含まれる塩化物イオンの濃度を高める濃縮手段と、濃縮手段の下流側に配置され、塩化物イオン濃度を高めた海水を電気分解して次亜塩素酸を発生させる電解装置とを有する。

特開２００９−２７４０２８号公報

上記特許文献１に記載の装置では、濃縮手段に用いる濃縮装置として、電気透析法を用いる濃縮装置が適用可能であることが記載されている。電気透析法は、イオン交換膜と一対の電極を用いて塩化物イオンを濃縮させるものであるから、使用に伴ってイオン交換膜の目詰りが進行するものであり、定期的にイオン交換膜のメンテナンスが必要である。

そこで本発明者らは、濃縮装置において、イオン交換膜を用いずに、陽極の表面に直接塩化物イオンを捕集し、その塩化物イオンを含む水を電解装置に供給し、電解装置で電気分解して陽極に塩素を発生させ、その塩素と水との反応により次亜塩素酸を含む殺菌水を生成する殺菌水生成装置が提供可能か検討した。このような殺菌水生成装置では、濃縮装置の陽極に捕集した塩化物イオンを適切なタイミングで脱離させることが必要である。しかし、濃縮装置の一対の電極への電圧印加が終了しても、電極に残存する電荷によって塩化物イオンの陽極からの脱離が短時間で行われないことから、電解装置に供給される水の塩化物イオン濃度が高まらず、電解装置において高濃度の次亜塩素酸を生成できないという新たな解決すべき課題を見出した。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高濃度の次亜塩素酸を含む殺菌水を迅速に供給可能な殺菌水生成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る殺菌水生成装置は、塩化物イオンを含む水を電気分解して陽極に塩素を発生させ、この塩素と水の反応により次亜塩素酸を含む殺菌水を生成する殺菌水生成装置において、給水源から供給される水が通る給水路と、前記給水路に設けられ、一対の濃縮用電極を有し、前記一対の濃縮用電極間に電圧を印加することで前記給水路を通る水に含まれる塩化物イオンを捕集する濃縮領域と、前記濃縮領域の下流側における前記給水路に設けられ、一対の電解用電極を有し、前記一対の電解用電極間に電圧を印加することで前記給水路を流れる水を電気分解する電解領域と、前記給水路における水の通り方と、前記一対の濃縮用電極間に印加する電圧と、前記一対の電解用電極間に印加する電圧とを制御する制御手段と、を備える。前記給水路は、前記濃縮領域が設けられた濃縮流路と、前記濃縮領域の上流側に設けられた分岐部において前記濃縮流路から分岐し前記濃縮領域の下流側に設けられた合流部において前記濃縮流路に合流するバイパス流路とを有する。前記制御手段は、前記給水源から供給された水を前記濃縮流路に通し、前記一対の濃縮用電極間に電圧を印加することで前記濃縮用電極に塩化物イオンを捕集する捕集モードと、前記捕集モードの実行によって捕集された塩化物イオンを前記濃縮用電極から脱離させる脱離モードと、前記脱離モードの実行によって前記濃縮用電極から脱離された塩化物イオンを含む水を前記電解領域に供給し、前記一対の電解用電極に電圧を印加することでその供給された水電気分解して次亜塩素酸を含む殺菌水を生成する電解モードと、を実行可能であって、前記脱離モードの実行時に、前記濃縮流路と前記バイパス流路とにおいて水を循環させる。

本発明では、上流側の分岐部から濃縮流路とバイパス流路とが分岐し、合流部において合流するように構成されている。脱離モードの実行時には、濃縮流路とバイパス流路において水を循環させるので、濃縮用電極において捕集された塩化物イオンが水勢によって濃縮用電極から引き離され、濃縮流路からバイパス流路を経由して再び濃縮流路に流入する水に蓄積される。このように濃縮用電極からの塩化物イオンの脱離と水の循環とを組み合わせることで、水勢によって塩化物イオンの脱離を促進させると共に循環する水中に塩化物イオンを蓄積することができ、塩化物イオンの濃度を確実に上昇させることができる。本発明では、脱離モードの後に電解モードを実行するので、塩化物イオン濃度が上昇した水を電気分解することになり、高濃度の次亜塩素酸を含む殺菌水を迅速に生成することができる。

また、本発明に係る殺菌水生成装置では、前記電解領域は、前記合流部よりも下流側に設けることも好ましい。

電解領域は濃縮領域よりも下流側に設けることが好ましいものであるが、濃縮領域と合流部との間に電解領域を配置するよりも、合流部よりも更に下流側に電解領域を配置することが殺菌水の生成効率及び装置保全の観点から好ましいものである。電解領域を濃縮流路又はバイパス流路に設けると、電解モードにおいても塩化物イオンを含んだ水を濃縮流路及びバイパス流路に循環させ、その循環している水を電気分解することになる。電気分解した水は順次次亜塩素酸を含んだ酸性の殺菌水となるため、濃縮用電極の腐食を引き起こしてしまうことになる。一方、この腐食の問題を回避するため、循環させずに電解モードを実行すると、電解領域よりも下流側の水が電気分解に供されないことになり、捕集モードにおける水の循環によって塩化物イオン濃度を上げた効果が十分に発揮されず、殺菌水の生成効率が上がらなくなってしまう。そこでこの好ましい態様によれば、電解領域を合流部よりも下流側に設けるといった配置上の工夫により、電気分解により生成した殺菌水を濃縮領域に循環させることなく、濃縮流路及びバイパス流路に存在する塩化物イオンを確実に電解領域に供給して電気分解に利用し、高濃度の次亜塩素酸を含む殺菌水を生成することができる。

また、本発明に係る殺菌水生成装置では、前記給水源から供給された水を前記分岐部から前記濃縮流路又は前記バイパス流路に流入させる分流手段を設け、前記制御手段は、前記電解モードの実行にあたって、前記給水源から供給された水を前記分岐部から前記濃縮流路を通し、前記合流部から前記電解領域へと流出させるように前記分流手段を制御することも好ましい。

本発明においては上述したように、脱離モードの実行によって濃縮電極に捕集されている塩化物イオンを脱離させ、濃縮流路及びバイパス流路内の水を循環させることで塩化物イオンの脱離を更に促進させその濃度を高めている。しかしながら、脱離モードの実行においても塩化物イオンが完全に濃縮電極から脱離されることはないため、分流手段によって電解モードの実行時に濃縮流路に水を通すことで、既に脱離した塩化物イオンを含む水を電解領域に供給すると共に、濃縮電極に残留している塩化物イオンの更なる脱離を促進し、塩化物イオンをより確実に電解領域に供給することができる。

また、本発明に係る殺菌水生成装置では、前記濃縮流路の容積が前記バイパス流路の容積よりも大きくなるように構成されていることも好ましい。

この好ましい態様では、脱離モードの実行によって塩化物イオンを含むことになった水の多くを濃縮流路に存在させることができる。電解モードでは分流手段によって濃縮流路に水が供給されるので、塩化物イオン濃度が高まった水をより多く電解領域に供給することができる。

また、本発明に係る殺菌水生成装置では、水を加圧して送り出すポンプを前記バイパス流路に設け、前記制御手段は、前記捕集モードにおいては前記ポンプを駆動せず、前記脱離モードにおいて前記ポンプを駆動することも好ましい。

この好ましい態様では、バイパス流路にポンプを設け、捕集モードにおいてはそのポンプを駆動させない。これにより、駆動しないポンプはバイパス流路を流れようとする水にとって抵抗となることから、ポンプが分流手段としての機能を果たし、給水源から供給された水を濃縮流路に流入させることができる。従って、捕集モードにおいて、大きな容積の濃縮流路に多くの水を供給することができ、塩化物イオンを確実に捕集することができる。一方、脱離モードではポンプを駆動するので、バイパス流路及び濃縮流路に存在する水を確実に循環させ、濃縮電極から塩化物イオンを脱離させることができる。

また、本発明に係る殺菌水生成装置では、前記ポンプは、その駆動によって前記バイパス流路において前記分岐部から前記合流部に向けて水の流れが形成されるように配置されており、前記制御手段は、前記脱離モードから前記電解モードの初期にかけて前記ポンプを駆動することも好ましい。

この好ましい態様では、脱離モードによって塩化物イオン濃度が高まっているバイパス流路の水を、ポンプの駆動によって下流側の電解領域に供給することができ、バイパス流路における塩化物イオンの残存を抑制して高濃度の次亜塩素酸を生成することができる。

また、本発明に係る殺菌水生成装置では、前記ポンプは、前記分岐部よりも前記合流部の近くに配置されていることも好ましい。

上述したようにポンプは分岐部から合流部に向けて水の流れを形成するものであるから、ポンプを合流部側に配置することで、ポンプによって水勢が高められ乱れの大きい水を、極力その状態を保ったまま濃縮流路の濃縮領域に供給することができる。従って、濃縮電極からの塩化物イオンの脱離をより促進することができる。

本発明によれば、高濃度の次亜塩素酸を含む殺菌水を迅速に供給可能な殺菌水生成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である殺菌水生成装置が設置された水洗大便器を示す斜視図である。 図１に示す殺菌水生成装置の殺菌洗浄時の流路系統図である。 図２に示す殺菌水生成装置に用いられる電解槽を説明するための模式図である。 第１電圧を決定する手順を示すフローチャートである。 電気伝導度と第１電圧との関係を示す図である。 図２に示す殺菌水生成装置の動作を示すフローチャートである。 図２に示す殺菌水生成装置の動作を示すタイミングチャートである。 捕集モードにおける流路系統図である。 脱離モードにおける流路系統図である。 電解モードにおける流路系統図である。 電解モードにおける流路系統図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態である殺菌水生成装置を含む衛生洗浄装置が設置されてなる水洗大便器を示す斜視図である。同図に示すように、衛生洗浄装置１００は、水洗式の洋式大便器１１０の便器１２０上に設置されて用いられる。そして、コントローラにより操作することにより、洗浄ノズル１４が便器１２０内に進出し、洗浄水を洗浄ノズル１４の先端から人体局所（おしりなど）に向けて噴出することにより、人体局所を洗浄することができる。

図２は、本発明の一実施形態である殺菌水生成装置ＷＤの殺菌洗浄時の流路系統図である。なお、同図には、殺菌洗浄に関連しない要素については図示を省略しているが、本実施形態の衛生洗浄装置は、周知の人体局部を洗浄するために必要な構成を備えている。

図２に示すように、本実施形態による殺菌洗浄時における殺菌水生成装置ＷＤの流路系統１０は、水道管といった給水源１２と洗浄ノズル１４とを繋ぐ給水路を構成する上流流路１６、濃縮流路１７、バイパス流路１８、及び下流流路１９を備えている。上流流路１６は、給水源１２と濃縮流路１７及びバイパス流路１８とを繋ぐ流路である。下流流路１６は、濃縮流路１７及びバイパス流路１８と洗浄ノズル１４とを繋ぐ流路である。

濃縮流路１７には、濃縮領域である濃縮槽６が設けられている。濃縮流路１７においては、濃縮槽６よりも上流側に分岐部２０が設けられ、濃縮槽６よりも下流側に合流部２１が設けられている。バイパス流路１８は、分岐部２０において濃縮流路１７から分岐し、合流部２１において濃縮流路１７に合流するように設けられている。本実施形態の場合、濃縮流路１７の容積が、バイパス流路１８の容積よりも大きくなるように構成されている。

上流流路１６には、電磁弁８（第１電磁弁）が設けられている。バイパス流路１８には、水を加圧して送り出すポンプ７が設けられている。ポンプ７は、バイパス流路１８において、分岐部２０よりも合流部２１側に配置されている。ポンプ７は、分岐部２０から合流部２１に向けて水の流れを形成するように配置されている。

下流流路１９には、上流側から順に、電磁弁９（第２電磁弁）と、電解領域である電解槽１と、洗浄バルブ２８とが設けられている。下流流路１９の電解槽１の下流側であって洗浄バルブ２８の上流側には分岐部２１が設けられている。分岐部２１において下流流路１９から分岐し、下方に向かって延びる排水流路２０が設けられている。排出流路２３には、排出バルブ３０が設けられている。

電磁弁８、電磁弁９、洗浄バルブ２８、及び排出バルブ３０は、制御部２４と通信可能なように接続されている。濃縮槽６、ポンプ７、及び電解槽１も、制御部２４と通信可能なように接続されている。電磁弁８は、制御部２４の指令に基づいて開閉し、給水源１２から供給された水が、下流の濃縮流路１７及びバイパス流路１８に流入することを制御する。また、電磁弁９は、制御部２４の指令に基づいて開閉し、合流部２１から流出する水が、下流の下流流路１９に流入することを制御する。電磁弁８、９は、例えば濃縮槽６における捕集モード（詳細は後述する）の実行時や、電解槽１における電解モード（詳細は後述する）の実行時に開くように制御される。

下流流路１９は、洗浄ノズル１４の吐水口における断面積（すなわち、下流流路１９の最小流路断面積）が、排出流路２３の最小流路断面積に比べて小さくなるように構成されている。これにより、下流流路１９に比べて、排出流路２３の圧力損失が小さくなっている。洗浄ノズル１４のノズル孔からは、給水源１２からの一次圧により、洗浄バルブ２８を開くことで水が吐出する。洗浄ノズル１４には、人体局部に向けて水を吐出する複数のノズル孔が設けられている他、そのノズル孔に水を供給する流路が内部に設けられている。洗浄ノズルは、ノズル孔から吐出する水により、洗浄ノズル自身の外表面を洗浄することも可能である。

洗浄バルブ２８は、制御部２４の指令に基づいて開閉し、洗浄ノズル１４への水の流入を制御する。洗浄バルブ２８は、下流流路１９の開閉のみならず、開度の調整も可能なように構成されている。洗浄バルブ２８の開度が大きいほど、流量及び流速も大きなものとなる。洗浄バルブ２８の開度を調整することで、上流側に配置されている電解槽１における流速を調整することができる。

排出流路２３の分岐部２２の下流側には、制御部２４と通信可能に接続された排出バルブ３０が設けられている。排出バルブ３０は、制御部２４の指令に基づいて開閉し、排出流路２３への水の流入を制御する。これら排出流路２３及び排出バルブ３０により排出機構３２が構成される。なお、本実施形態では、下流流路１９を分岐して排出流路２３を設けているが、これに限らずに、下流流路１９の下面に開口を設けるのみでもよい。また、本実施形態では、排出流路２３に排出バルブ３０を設けて、これにより排出流路２３を流れる水流を制御しているが、これに限らず、ポンプ等を用いて、排出流路２３を流れる水流を制御することもできる。

排出バルブ３０は、電解槽１における電解モード（詳細は後述する）の実行時や、水の電気伝導度の測定時に開かれる。排出バルブ３０から排出される水は便器１２０のボウル部に排出される。

制御部２４（制御手段）は、給水源１２に設けられている給水バルブ（図示しない）を制御し、上流流路１６に流れる水量を調整することができる。制御部２４は、濃縮槽６に配置される一対の濃縮用電極に電圧を印加するタイミングを制御し、その電圧も可変可能なように構成されている。制御部２４は同様に、電解槽１に配置される一対の電解槽電極に電圧を印加するタイミングを制御し、その電圧も可変可能なように構成されている。

制御部２４は、塩化物イオンが濃縮用電極の陽極に引き寄せられるように、濃縮槽６の一対の濃縮用電極間に印加する電圧を第１電圧となるように制御する（捕集モード）。制御部２４は、電解槽１の一対の電解用電極間に印加する電圧が、準備用電圧や測定用電圧となるように制御する。制御部２４は、濃縮用電極に捕集された塩化物イオンを脱離させるように制御する（脱離モード）。制御部２４は、電解槽１の一対の電解用電極間に印加する電圧が、次亜塩素酸又は次亜塩素酸イオンを生成する電圧となるように制御する（電解モード）。

図３は、電解槽１及び濃縮槽６を説明するための模式図である。同図に示すように、濃縮槽６は、一対の濃縮用電極２ａ，４ａを有し、これら濃縮用電極２ａ，４ａの間に電圧を印加することができるように構成されている。濃縮槽６では、塩化物イオンの捕集のみを行なっている。また、電解槽１は、一対の電解用電極２ｂ，４ｂを有し、これら電解用電極２ｂ，４ｂの間に電圧を印加することにより、水を電気分解する。

水道水を電気分解すると、式（１）及び式（２）の反応が起き、陽極からは酸素が、陰極からは水素が発生する。
陽極：２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^- （１）
陰極：４Ｈ₂Ｏ＋４ｅ^-→２Ｈ₂＋４ＯＨ^- （２）

ここで、電極触媒として、白金・イリジウム（Ｐｔ・ＩｒＯ₂）を塗布した電極を用いることにより、式（３）に示すように、陽極で塩素が生成する。
陽極：２Ｃｌ^-→Ｃｌ₂＋２ｅ^- （３）

塩素はｐＨにより、塩素、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ^-）となる（式４、式５参照）。次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ^-）は、殺菌力を有するものである。
陽極：Ｃｌ₂＋Ｈ₂Ｏ→ＨＣｌＯ＋Ｈ₂＋Ｃｌ^- （４）
陽極：ＨＣｌＯ→ＣｌＯ^-＋Ｈ⁺ （５）

式（３）の反応に至る前に、水道水中の塩化物イオンが陽極に引き寄せられることから、式（３）の反応が起こらないような電圧を印加することで、陽極表面に塩化物イオンを未反応のまま捕集することができる。

続いて、図４を参照しながら、制御部２４による第１電圧の決定手順を説明する。図４は、第１電圧を決定する手順を示すフローチャートである。図４に示すフローは、装置設置後の初回通電時に行ったり、定期的に行ったりするものである。

ステップＳ１１では、電磁弁８、電磁弁９、及び排出バルブ３０を開いて、上流流路１６から濃縮流路１７を通り、下流流路１９から電解槽１を通って排出流路２３に至る流れを形成する。ステップＳ１２では、電解槽１に設けられた一対の電解用電極２ｂ，４ｂを利用して、水の電気伝導率を測定する。

ステップＳ１３では、測定された電気伝導率に基づいて、第１電圧を決定する。図５に、電気伝導率と第１電圧との関係の一例を示す。このような対応関係は、予め設定され、制御部２４のメモリに格納されている。図５に例示するように、水の電気伝導率が低いほど、給水される水が含有する塩化物イオン濃度は低いものと想定される。

ステップＳ１４では、ステップＳ１３にて決定された第１電圧Ｖ１をメモリに格納する。ステップＳ１５では、排出バルブ３０を閉じる。

続いて、図６、図７、図８、図９、図１０、及び図１１を参照しながら、殺菌洗浄する際の制御部２４の動作について説明する。図６は、図２に示す殺菌水生成装置ＷＤの動作を示すフローチャートである。図７は、図６に示すフローチャートで殺菌水生成装置ＷＤを動作させた場合の、各バルブの動きや塩化物イオン濃度等を示すグラフである。図７の（Ａ）は排出バルブ３０、洗浄バルブ２８、電磁弁８（第１電磁弁）、及び電磁弁９（第２電磁弁）の開閉状況を示している。図７の（Ｂ）は濃縮電極に印加する電圧を示し、図７の（Ｃ）は電解槽１の電解用電極２ｂ，４ｂに印加する電圧を示し、図７の（Ｄ）はポンプ７のＯＮ、ＯＦＦ状況を示し、図７の（Ｅ）は電解用電極における電気伝導率の変化を示し、図７の（Ｆ）は濃縮槽６の濃縮用電極２ａ，４ａにおける電気伝導率の変化を示している。図８は、捕集モードにおける流路系統図である。図９は、脱離モードにおける流路系統図である。図１０及び図１１は、電解モードにおける流路系統図である。

ステップＳ２１では、電磁弁８、９を開く。ステップＳ２２では、排出バルブ３０を開いて、上流流路１６に流れを形成する（時刻ｔ０）。ステップＳ２３では、濃縮槽６の一対の濃縮用電極２ａ，４ａに第１電圧Ｖ１を印加する（時刻ｔ１）。同じタイミングで、ステップＳ２４では、電解槽１の一対の電解用電極２ｂ，４ｂに測定用電圧Ｖｍ１を印加する。ステップＳ２５では、第１電圧Ｖ１の印加開始から時間Ｔ１が経過したか否かを判断する。ステップＳ２５の判断の結果、時間Ｔ１が経過するとステップＳ２６の処理に進み、時間Ｔ１が経過しなければステップＳ２５の判断を繰り返す。

ステップＳ２６では、電解槽１での検知結果に基づいて、電気伝導率σａが閾値σａ１を上回っているか判断する。流れる水の電気伝導率σａが閾値σａ１を上回っていればステップＳ２８の処理に進み、上回っていなければステップＳ２７の処理に進む。この段階では、図８に示すように、塩化物イオンの捕集が進行している。電解槽１における電気伝導率σａを検知することで、塩化物イオンの捕集の進行度合いを判断することができる。

ステップＳ２７では、第１電圧Ｖ１の印加開始から時間Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）が経過しているか判断する。第１電圧Ｖ１の印加から時間Ｔ２が経過していなければステップＳ２６の処理に戻り、第１電圧Ｖ１の印加から時間Ｔ２が経過していればステップＳ２８の処理に進む。

ステップＳ２８では、排出バルブ３０を閉じる（時刻ｔ２）。ステップＳ２９では、電磁弁８、９を閉じる。ステップＳ３０では、濃縮槽６の一対の濃縮用電極２ａ，４ａへの測定用電圧Ｖｍ２の印加を開始する。ステップＳ３１では、電解槽１の一対の電解用電極２ａ，４ａへの測定用電圧Ｖｍ１の印加を停止する。Ｓ３２では、ポンプの駆動を開始する。この段階では、図９に示すように、ポンプの駆動により濃縮槽６に向けて水を送り出すことで、濃縮用電極４ａに捕集された塩化物イオンの脱離を促進させることができる。また、濃縮用電極２ａ，４ａの電圧を、捕集モードでの電圧Ｖ１の印加の方向とは反対となる測定用電圧Ｖｍ２に変更することで、塩化物イオンの脱離を促進させることができる。

ステップＳ３３では、濃縮槽６での検知結果に基づいてΔσb／Δｔが閾値Ｘを下回っているか否か判断する。Δσb／Δｔが閾値Ｘを下回っている場合には、ステップＳ３４の処理に進む。なお、この段階では、濃縮流路１７及びバイパス流路１８に塩化物イオンを含む水が循環しているので、下流側の電解槽１では、塩化物イオンの脱離の進行度合いを確認できないが、濃縮用電極の電気伝導率σｂを監視することで、塩化物イオンの脱離の進行度合いを確認することができる。

ステップＳ３４では、電解槽１の一対の電解用電極２ａ，４ａへ電圧Ｖｅの印加を開始する。ステップＳ３５では、洗浄バルブ２８を開き、洗浄ノズル１４から殺菌水を吐出する（時刻ｔ３）。ステップＳ３６では、電磁弁８、９を開く。ステップＳ３７では、電磁弁８、９を開いてから時間Ｔ３が経過しているか判断し、時間Ｔ３が経過するとステップＳ３８の処理に進む。この段階では、図１０に示すように、濃縮流路１７及びバイパス流路１８に循環していた塩化物イオンを含む水が、下流側に設けられた電解槽１に流入していく。なお、濃縮流路１７及びバイパス流路１８から塩化物イオンが減少するので、図７の（Ｆ）に示すように、濃縮用電極における電気伝導率σｂは減少していく。

ステップＳ３８では、ポンプ７の駆動を停止する。ステップＳ３９では、濃縮槽６での検知結果に基づいて、電気伝導率σｂが閾値σｂ１を下回っているか判断する。流れる水の電気伝導率σｂが閾値σｂ１を下回っていればステップＳ４１の処理に進み、下回っていなければステップＳ４０の処理に進む。この段階では、図１１に示すように、ポンプ７を駆動させない場合は、バイパス流路１８を通過する水に対して抵抗となるので、給水源１２から供給される水は、バイパス流路１８よりも濃縮流路１７に多く流入し、下流側の電解槽１で電気分解され、次亜塩素酸を含む殺菌水が生成される。

ステップＳ４０では、測定用電圧Ｖｍ２の印加開始から時間Ｔ４が経過しているか判断する。測定用電圧Ｖｍ２の印加から時間Ｔ４が経過していなければステップＳ３９の処理に戻り、測定用電圧Ｖｍ２の印加から時間Ｔ４が経過していればステップＳ４１の処理に進む。

ステップＳ４１では、濃縮槽６の一対の濃縮用電極２ａ，４ａへの測定用電圧Ｖｍ２の印加を停止する。この段階では、循環流路１７に塩化物イオンが残存しているので、時間Ｔ５が経過するまでは、電解槽１で電気分解される。ステップＳ４２では、測定用電圧Ｖｍ２の印加を停止してから、時間Ｔ５が経過しているか判断し、時間Ｔ５が経過するとステップＳ４３の処理に進む。

ステップＳ４３では、洗浄バルブ２８を閉じる。ステップＳ４４では、電磁弁８、９を閉じる。ステップＳ４５では、電解槽１の一対の電解用電極２ｂ，４ｂへの電圧の印加を停止する。

上述したように本実施形態における殺菌水生成装置ＷＤは、塩化物イオンを含む水を電気分解して陽極に塩素を発生させ、この塩素と水の反応により次亜塩素酸を含む殺菌水を生成するものであって、給水源１２から供給される水が通る給水路と、給水路を構成する濃縮流路１７に設けられ、一対の濃縮用電極２ａ，４ａを有し、一対の濃縮用電極２ａ，４ａ間に電圧を印加することで濃縮流路１７を通る水に含まれる塩化物イオンを引き寄せる濃縮領域としての濃縮槽６と、濃縮槽６の下流側における給水路を構成する下流流路１９に設けられ、一対の電解用電極２ｂ，４ｂを有し、一対の電解用電極２ｂ，４ｂ間に電圧を印加することで下流流路１９を流れる水を電気分解する電解領域としての電解槽１と、給水路における水の通り方と、一対の濃縮用電極２ａ，４ａ間に印加する電圧と、一対の電解用電極２ｂ，４ｂ間に印加する電圧とを制御する制御手段としての制御部２４と、を備える。

本実施形態の場合、給水路は、濃縮領域である濃縮槽６が設けられた濃縮流路１７と、濃縮槽６の上流側に設けられた分岐部２０において濃縮流路１７から分岐し濃縮槽６の下流側に設けられた合流部２１において濃縮流路１７に合流するバイパス流路１８と、を有する。

制御部２４は、捕集モードと、脱離モードと、電解モードとを実行可能なように構成されている。捕集モードでは、給水源１２から供給された水を濃縮流路１７に通し、一対の濃縮用電極２ａ，４ａに電圧を印加することで水中の塩化物イオンを捕集する（図６のステップＳ２１〜Ｓ２９）。脱離モードでは、捕集モードの実行によって捕集された塩化物イオンを濃縮用電極２ａ，４ａの陽極から脱離させる（図６のステップＳ３０〜Ｓ３３）。電解モードでは、脱離モードの実行によって濃縮用電極２ａ，４ａの陽極から脱離された塩化物イオンを含む水を電解槽１に供給し、一対の電解用電極２ｂ，４ｂに電圧Ｖｅを印加することで塩化物イオンを含む水を電解処理し次亜塩素酸を生成する（ステップＳ３４〜Ｓ４５）。制御部２４は、脱離モードの実行時に、濃縮流路１７とバイパス流路１８とにおいて水を循環させている。

本実施形態では、上流側の分岐部２０から濃縮流路１７とバイパス流路１８とが分岐し、合流部２１において再合流するように構成されている。脱離モードの実行時には、濃縮流路１７とバイパス流路１８において水を循環させるので、濃縮用電極２ａ，４ａの陽極側において捕集された塩化物イオンが水勢によって濃縮用電極２ａ，４ａの陽極側から引き離され、濃縮流路１７からバイパス流路１８を経由して再び濃縮流路１７に流入する水に蓄積される。このように濃縮用電極２ａ，４ａからの塩化物イオンの脱離と水の循環とを組み合わせることで、水勢によって塩化物イオンの脱離を促進させると共に循環する水中に塩化物イオンを蓄積することができ、塩化物イオンの濃度を確実に上昇させることができる。本実施形態では、脱離モードの後に電解モードを実行するので、塩化物イオン濃度が上昇した水を電気分解することになり、高濃度の次亜塩素酸を含む殺菌水を迅速に生成することができる。

また、本実施形態では、電解槽１は、合流部２１よりも下流側に設けられている。

電解槽１は濃縮槽６よりも下流側に設けることが好ましいものであるが、濃縮槽６と合流部２１との間に電解槽１を配置するよりも、合流部２１よりも更に下流側に電解槽１を配置することが殺菌水の生成効率及び装置保全の観点から好ましいものである。仮に、電解槽１を濃縮流路１７又はバイパス流路１８に設けると、電解モードにおいても塩化物イオンを含んだ水を濃縮流路１７及びバイパス流路１８に循環させ、その循環している水を電気分解することになる。電気分解した水は順次次亜塩素酸を含んだ酸性の殺菌水となるため、濃縮用電極２ａ，４ａの腐食を引き起こしてしまうことになる。一方、この腐食の問題を回避するため、循環させずに電解モードを実行すると、電解槽１よりも下流側の水が電気分解に供されないことになり、捕集モードにおける水の循環によって塩化物イオン濃度を上げた効果が十分に発揮されず、殺菌水の生成効率が上がらなくなってしまう。そこで、電解槽１を合流部２１よりも下流側に設けるといった配置上の工夫により、電気分解により生成した殺菌水を濃縮槽６に循環させることなく、濃縮流路１７及びバイパス流路１８に存在する塩化物イオンを確実に電解槽１に供給して電気分解に利用し、高濃度の次亜塩素酸を含む殺菌水を生成することができる。

また、本実施形態では、給水源１２から供給された水を分岐部２０から濃縮流路１７又はバイパス流路１８に流入させる分流手段として機能するポンプ７を設け、制御部２４は、電解モードの実行にあたって、給水源１２から供給された水を分岐部２０から濃縮流路１７を通し、合流部２１から電解槽１へと流出させるようにポンプ７を制御する。

本実施形態においては上述したように、脱離モードの実行によって濃縮電極２ａ，４ａに捕集されている塩化物イオンを脱離させ、濃縮流路１７及びバイパス流路１８内の水を循環させることで塩化物イオンの脱離を更に促進させその濃度を高めている。しかしながら、脱離モードの実行においても塩化物イオンが完全に濃縮電極２ａ，４ａから脱離されることはないため、分流手段であるポンプ７を停止することによって電解モードの実行時に濃縮流路１７に水を通すことができ、既に脱離した塩化物イオンを含む水を電解槽１に供給すると共に、濃縮電極２ａ，４ａに残留している塩化物イオンの更なる脱離を促進し、塩化物イオンをより確実に電解槽１に供給することができる。

また、本実施形態では、濃縮流路１７の容積がバイパス流路１８の容積よりも大きくなるように構成されている。

このように流路容積を設定することで、脱離モードの実行によって塩化物イオンを含むことになった水の多くを濃縮流路１７に存在させることができる。電解モードでは分流手段であるポンプ７の停止によって濃縮流路１７に水が供給されるので、塩化物イオン濃度が高まった水をより多く電解槽１に供給することができる。

また、本実施形態では、水を加圧して送り出すポンプ７をバイパス流路１８に設け、制御部２４は、捕集モードにおいてはポンプ７を駆動せず、脱離モードにおいてポンプ７を駆動する。

このように、バイパス流路１８にポンプ７を設け、捕集モードにおいてはそのポンプ７を駆動させないので、ポンプ７が分流手段としての機能を果たし、給水源１２から供給された水を濃縮流路１７に流入させることができる。従って、大きな容積の濃縮流路１７に多くの水を供給することができ、塩化物イオンを確実に捕集することができる。一方、脱離モードではポンプ７を駆動するので、バイパス流路１８及び濃縮流路１７に存在する水を確実に循環させ、濃縮電極２ａ，４ａから塩化物イオンを脱離させることができる。

また、本実施形態では、ポンプ７は、バイパス流路１８において分岐部２０から合流部２１に向けて水の流れが形成されるように配置されており、制御部２４は、脱離モードから電解モードの初期にかけてポンプ７を駆動する。

このように駆動することで、脱離モードによって塩化物イオン濃度が高まっているバイパス流路１８の水を、ポンプ７の駆動によって下流側の電解槽１に供給することができ、バイパス流路１８における塩化物イオンの残存を抑制して高濃度の次亜塩素酸を生成することができる。

また、本実施形態では、ポンプ７は、分岐部２０よりも合流部２１の近くに配置されている。

上述したようにポンプ７は分岐部２０から合流部２１に向けて水の流れを形成するものであるから、ポンプ７を合流部２１側に配置することで、ポンプ７によって水勢が高められ乱れの大きい水を、極力その状態を保ったまま濃縮流路１７の濃縮槽６に供給することができる。従って、濃縮電極２ａ，４ａからの塩化物イオンの脱離をより促進することができる。

１：電解槽
６：濃縮槽
７：ポンプ
１０：流路系統
１２：給水源
１４：洗浄ノズル
１６：上流流路
１７：濃縮流路
１８：バイパス流路
１９：下流流路
２０：分岐部
２１：合流部
２２：分岐部
２３：排出流路
２４：制御部
２８：洗浄バルブ
３０：排出バルブ
３２：排出機構
１００：衛生洗浄装置
１１０：洋式大便器
１２０：便器
ＷＤ：殺菌水生成装置

Claims (7)

1. 塩化物イオンを含む水を電気分解して陽極に塩素を発生させ、この塩素と水の反応により次亜塩素酸を含む殺菌水を生成する殺菌水生成装置において、
   給水源から供給される水が通る給水路と、
   前記給水路に設けられ、一対の濃縮用電極を有し、前記一対の濃縮用電極間に電圧を印加することで前記給水路を通る水に含まれる塩化物イオンを捕集する濃縮領域と、
   前記濃縮領域の下流側における前記給水路に設けられ、一対の電解用電極を有し、前記一対の電解用電極間に電圧を印加することで前記給水路を流れる水を電気分解する電解領域と、
   前記給水路における水の通り方と、前記一対の濃縮用電極間に印加する電圧と、前記一対の電解用電極間に印加する電圧とを制御する制御手段と、を備え、
   前記給水路は、前記濃縮領域が設けられた濃縮流路と、前記濃縮領域の上流側に設けられた分岐部において前記濃縮流路から分岐し前記濃縮領域の下流側に設けられた合流部において前記濃縮流路に合流するバイパス流路とを有し、
   前記制御手段は、
   前記給水源から供給された水を前記濃縮流路に通し、前記一対の濃縮用電極に電圧を印加することで前記濃縮用電極に塩化物イオンを捕集する捕集モードと、
   前記捕集モードの実行によって捕集された塩化物イオンを前記濃縮用電極から脱離させる脱離モードと、
   前記脱離モードの実行によって前記濃縮用電極から脱離された塩化物イオンを含む水を前記電界領域に供給し、前記一対の電解用電極に電圧を印加することでその供給された水を電気分解して次亜塩素酸を含む殺菌水を生成する電解モードと、を実行可能であって、
   前記脱離モードの実行時に、前記濃縮流路の水が前記バイパス流路を経由して再び前記濃縮流路に流入するよう循環させることを特徴とする殺菌水生成装置。
2. 前記電解領域は、前記合流部よりも下流側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の殺菌水生成装置。
3. 前記給水源から供給された水を前記分岐部から前記濃縮流路又は前記バイパス流路に流入させる分流手段を設け、
   前記制御手段は、前記電解モードの実行にあたって、前記給水源から供給された水を前記分岐部から前記濃縮流路を通し、前記合流部から前記電解領域へと流出させるように前記分流手段を制御することを特徴とする請求項２記載の殺菌水生成装置。
4. 前記濃縮流路の容積が前記バイパス流路の容積よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の殺菌水生成装置。
5. 水を加圧して送り出すポンプを前記バイパス流路に設け、
   前記制御手段は、前記捕集モードにおいては前記ポンプを駆動せず、前記脱離モードにおいて前記ポンプを駆動することを特徴とする請求項４に記載の殺菌水生成装置。
6. 前記ポンプは、その駆動によって前記バイパス流路において前記分岐部から前記合流部に向けて水の流れが形成されるように配置されており、
   前記制御手段は、前記脱離モードから前記電解モードの初期にかけて前記ポンプを駆動することを特徴とする請求項５に記載の殺菌水生成装置。
7. 前記ポンプは、前記分岐部よりも前記合流部の近くに配置されていることを特徴とする請求項６記載の殺菌水生成装置。

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