JP2015222003A - 衛生洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄水及びノズルまでの流路内を殺菌し得る衛生洗浄装置を提供することを目的とする。【解決手段】所定の洗浄位置に移動して洗浄水を噴出するノズル２０と、洗浄水をノズル２０に導く洗浄水流路と、ノズルから洗浄水を吐出させる容積型ポンプ９と、洗浄水を加熱する熱交換器７と、熱交換器７の上流側に配設し、洗浄水を殺菌する殺菌手段６と、容積型ポンプ９、熱交換器７、殺菌手段６を制御する制御部４とを備える。これにより、洗浄水や洗浄水流路内に存在する菌を殺菌手段によって殺菌することができ、きれいな洗浄水で局部を洗浄することが実現できる。【選択図】図２

Description

本発明は、人体を洗浄する衛生洗浄装置に関するものである。

従来、例えば、温水洗浄便座の一つの機能として、温水洗浄便座には、ノズル装置から温水を局部に向けて噴出する衛生洗浄装置が備えられている。従来のノズル装置は、洗浄の際にノズル部分が人体の局部に接近して洗浄水を噴射する構成としている。このような構成では、洗浄の際にノズル部分に汚物や汚水などを浴びやすいため、ノズル部分を洗浄する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

前記従来の衛生洗浄装置は、ノズル部分を洗浄する際に、洗浄水に液剤を注入して噴射し、洗浄水の跳ね返りを利用する、あるいは洗浄水に晒すことにより、薬効によって汚れを除去するようになっている。

特開平８−９３０３４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、ノズル部分の洗浄ができても、洗浄水やノズルまでの洗浄水流路内に繁殖した菌などは殺菌できず、菌を含んだ水で局部を洗浄することになり、衛生的に問題があるという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、洗浄水及びノズルまでの洗浄水流路内を殺菌し得る衛生洗浄装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の衛生洗浄装置は、所定の洗浄位置に移動して洗浄水を噴出するノズルと、洗浄水を前記ノズルに導く洗浄水流路と、前記ノズルから洗浄水を吐出させるポンプと、洗浄水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段の上流側に配設し、洗浄水を殺菌する殺菌手段と、前記ポンプ、前記加熱手段、前記殺菌手段を制御する制御部とを備えたものである。

この構成によれば、洗浄水や洗浄水流路内に存在する菌を殺菌手段によって殺菌することができ、きれいな洗浄水で局部を洗浄することが実現できる。

本発明によれば、洗浄水や洗浄水流路内に存在する菌を殺菌手段によって殺菌することができ、きれいな洗浄水で局部を洗浄することが実現できる。

本発明の実施の形態１における衛生洗浄装置を適用したトイレ装置の斜視図 同実施の形態における衛生洗浄装置の本体部の構成を示す模式図 同実施の形態における衛生洗浄装置の殺菌手段の構成を示す断面図 同実施の形態における殺菌手段の水温とオゾン濃度の関係を示すグラフ 本発明の実施の形態２における衛生洗浄装置の本体部の構成を示す模式図 本発明の実施の形態３における衛生洗浄装置の本体部の構成を示す模式図 本発明の実施の形態４における衛生洗浄装置の本体部の構成を示す模式図 (ａ)本発明の実施の形態４におけるスケール粉砕手段の断面図、(ｂ)本発明の実施の形態４における他のスケール粉砕手段の断面図 本発明の実施の形態５における衛生洗浄装置の本体部の構成を示す模式図

第１の発明は、所定の洗浄位置に移動して洗浄水を噴出するノズルと、洗浄水を前記ノズルに導く洗浄水流路と、ノズルから洗浄水を吐出させるポンプと、洗浄水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段の上流側に配設し、洗浄水を殺菌する殺菌手段と、ポンプ、加熱手段、殺菌手段を制御する制御部とを備えたものである。

この構成によれば、洗浄水や洗浄水流路内に存在する菌を殺菌手段によって殺菌することができ、きれいな洗浄水で局部を洗浄することが実現できる。殺菌手段は、加熱手段の上流側に配設することにより、殺菌手段で生成されたオゾンなどの活性種の洗浄水への溶解性を向上することができ、殺菌能力を向上することができる。また、オゾンなどの活性種の溶存性を高めた洗浄水を加熱手段によって加熱することで、活性種の反応性を向上し、さらに殺菌性を向上することができる。

第２の発明は、第１の発明において、洗浄水の水温を検知する水温検知手段を備え、制御部は、水温検知手段の検知した水温に基づいて殺菌手段を制御することにより、水温に影響することなく常に一定の殺菌能力を確保することが可能となる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、殺菌手段は、洗浄水を電気分解することにより電解水を生成するものである。

第４の発明は、第３の発明において、殺菌手段で生成される電解水はオゾン水である。

第５の発明は、第３の発明において、殺菌手段は、少なくとも２つの電極から構成され、電極は金属基材の表面に電極触媒を備えており、少なくとも１つの電極の電極触媒は、タンタル酸化物もしくはタンタル酸化物と白金で形成したものである。

第６の発明は、第５の発明において、少なくとも１つの電極は、金属基材の表面に金属基材の腐食を抑制するための金属層を設け、前記金属層の上に電極触媒を備えた構成としたものである。

第７の発明は、第６の発明において、金属基材の表面に金属基材の腐食を抑制するための金属層として、少なくとも白金、もしくはイリジウム、もしくはルテニウム、もしくはニオブのいずれかを含む構成としたものである。

第８の発明は、第３の発明において、殺菌手段の下流側に貯留部を設けることにより、洗浄水がノズルに到達するまでの時間が長くなり、洗浄水に含まれる菌や洗浄水流路内に存在する菌と殺菌手段で生成された活性種との接触時間を長くすることができ、より殺菌性を向上することができる。よって、ノズルから吐出される洗浄水に含まれる菌を低減でき、清潔で衛生的に優れた衛生洗浄装置を実現できる。

第９の発明は、第３の発明において、前記殺菌手段の下流側にオゾンなどの活性種除去手段を設けることにより、万が一高濃度の活性種が生成された場合や、局部を長時間洗浄した場合においても局部や皮膚等の人体への安全性を確保することができる。

第１０の発明は、第３の発明において、殺菌手段の下流側に、前記殺菌手段で生成されたスケールを粉砕するスケール粉砕手段を設けることにより、電解手段で生成されたスケールを微粒子化し、流路や熱交換器、容量ポンプなどに付着して閉塞や誤動作などの不具合を抑制することができる。
第１１の発明は、第３の発明において、殺菌手段の下流側に排水弁を設け、前記排水弁により前記殺菌手段で生成されたスケールを便器に排水することで、流路や熱交換器、容量ポンプなどに付着して閉塞や誤動作などの不具合を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態における衛生洗浄装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における衛生洗浄装置およびそれを備えたトイレ装置について、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における衛生洗浄装置を装着したトイレ装置の斜視図である。なお、トイレ装置１０００はトイレットルーム内に設置される。

図１に示すように、本実施の形態のトイレ装置１０００は、少なくとも便器６００と、便器６００上に装着される衛生洗浄装置１００などから構成されている。

衛生洗浄装置１００は、本体２００、操作装置３００、便座４００および蓋５００などにより構成される。本体２００は、制御部４で制御される洗浄水供給機構を内蔵し、便座４００および蓋５００が開閉自在に取り付けられる。

また、本体２００に内蔵された洗浄水供給機構は、水道配管から供給される洗浄水をノズル２０に供給する。そして、供給された洗浄水は、ノズルから使用者の局部に噴出される。

以下に、図２に基づいて、本実施の形態における衛生洗浄装置１００の本体２００における給水系および制御系の構成と作用について説明する。

図２は、同実施の形態に係る衛生洗浄装置の本体のノズル２０への洗浄水の供給系を示す模式図である。

図２に示すように、洗浄水の給水源である水道配管２０１に、分岐水栓１を介してノズル２０に到る洗浄水流路２０２が接続される。洗浄水流路２０２には、ストレーナ２、定流量弁３、電磁弁５、殺菌手段６、温度センサ８ａ、熱交換器７、温度センサ８ｂ、容積型ポンプ９が分岐水栓１ノズル２０に至るまでにから順に介挿されている。２０は、ノズルを駆動するためのモータである。

つぎに、衛生洗浄装置１００の本体２００における洗浄水の流れおよび制御部４による本体２００の各構成部の制御について説明する。

水道配管２０１を流れる水道水は、分岐水栓１により洗浄水としてストレーナ２に供給され、ストレーナ２により洗浄水に含まれるごみや不純物などが除去される。

制御部４は、電磁弁５を制御して、洗浄水の供給状態を切り替える。洗浄水流路２０２内を流れる洗浄水は、定流量弁３を通過して減圧される。本実施の形態では、定流量弁３は、作用水圧によってオリフィス径が変化するゴム製の可変オリフィスを用いている。

つぎに、洗浄水流路２０２内を流れる洗浄水の温度を温度センサ８ａにより検知し、制御部４は、温度センサ８ａで検知した温度によって殺菌手段６を制御し、洗浄水流路２０２内を流れる洗浄水からオゾン水を生成する。

殺菌手段６を通過した洗浄水は、殺菌手段６の下流で容積型ポンプ９の下流に設けられたヒータを有する熱交換器７に供給される。熱交換器７のヒータは、洗浄水流路２０２内の洗浄水を所定の温度、本実施の形態では、例えば３９℃に加熱する。熱交換器７に接続される容積型ポンプ９の駆動により、容積型ポンプ９の作動速度に応じた流量の洗浄水がノズル２０から吐出され、使用者の局部の洗浄を行うために用いられる。制御部４は、温度センサ８ａ、８ｂの計測温度値および容積型ポンプ９によりコントロールされる洗浄水の流量に基づいて、熱交換器７のヒータの加熱動作を制御される。なお、本実施の形態では、容積型ポンプ９として、脈動ポンプを用いている。

図３は、同実施の形態における衛生洗浄装置の殺菌手段６の一例を示す模式図である。

図３に示すように、殺菌手段６は、電解槽６ａにアノード電極６ｂ及びカソード電極６ｃを、電解槽６ａの軸方向に配置している。アノード電極６ｂを電解槽６ａの中央部に配置し、カソード電極６ｃを電解槽６ａ両側内面に配置し、アノード電極６ｂとカソード電極６ｃの間に洗浄水の電解流路が形成される。洗浄水は、電解槽６ａの流入口６ｄから流入し、電解槽６ａの流出口６ｅから流出する構成となっている。電解流路で洗浄水を電気分解することでオゾン水を効率良く生成できる。電解流路内を菌が通過する際に、電気分解によって生成されたオゾン水と接触することで、菌を殺菌することが可能となる。

本実施の形態で用いたアノード電極６ｂ、カソード電極６ｃの構成は次の通りである。

アノード電極６ｂ及びカソード電極６ｃは、金属基板の表面に電極触媒を形成した。金属基板としては、厚いほど反りや、電解槽設置時に生じる撓みの影響を抑制することができる。本実施の形態では、金属基板は、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのチタン（Ｔｉ）電極触媒を用いた。アノード電極６ｂの電極触媒は、金属基板表面に約１０００ｎｍの酸化タンタル（ＴａＯｘ）層を形成した。カソード電極６ｃの電極触媒は、金属基板表面に１０００ｎｍの白金（Ｐｔ）層、または白金とイリジウムの合金（Ｐｔ+Ｉｒ）層を形成した。

電極触媒は、貴金属、または貴金属酸化物を含むものであっても良いものである。例えば、貴金属として白金を用いる場合には、例えばイソプロピルアルコールとエチレングリコールモノエチルエーテルの混合比がそれぞれ４：１となるように調整した溶媒に六塩化白金酸六水和物と前記タンタルエトキシドとを、白金及びタンタルの濃度の合計が１．４５ｍｏｌ／ｌとなるように溶解させる。また、この白金及びタンタルの混合比は、後述するが、電極触媒内部における酸化タンタルと白金との構成比のうち、タンタルの含有率が７５ｍｏｌ％以上、残り部分は白金となるようにすることがオゾン発生用電極としては望ましい。

また、アノード電極６ｂの電極触媒は、１ｎｍ〜数１００ｎｍの酸化タンタルを金属基板表面に複数回塗布焼成した。アノード電極６ｂの電極触媒は、５００ｎｍ以上にすることにより、電極触媒の膜性能や膜と膜の密着強度が向上し、電極寿命やオゾンの生成効率を向上することが可能となる。

本実施の形態においては、アノード電極６ｂの電極触媒は、３０ｎｍの酸化タンタルを金属基板表面に２５回塗布焼成することで形成した。なお、焼成は３００〜７００℃で行うのが望ましい。(金属基板と電極触媒の密着性が向上されるとともに緻密な電極触媒を
構成することができるため)さらに、５５０〜６５０℃で焼成することがより望ましい。５５０〜６５０℃で焼成することにより、オゾン生成効率を向上することができ、電極寿命を向上することができる。本実施の形態においては６００℃で焼成し、酸化タンタルの電極触媒を形成している。

金属基板と電極触媒との密着性をさらに向上させ、電極寿命とオゾン生成を向上させるため、金属基板は、ブラスト処理やエッチング処理を施し、表面を荒らすことが有効である。金属基板の表面を荒らすことにより、アンカー効果を得ることができる。金属基板をブラスト処理やエッチング処理を施して金属基板の表面を荒らすことによって、電極触媒が基板表面の凹凸部に入り込む。これにより、金属基板表面と電極触媒の接触面積が増加し、アンカー効果を得ることが可能となる。金属基板の表面粗さは、表面粗さＲａを１．５以上にすることが望ましい。特に、金属基板の表面粗さＲａを３にすると、表面粗さＲａ１．５に比べて金属基板と電極触媒との密着性が向上する。実験の結果、電極触媒が金属基板から剥離するまでの時間を約１．５倍に向上することが可能となった。本実施の形態において、金属基板は、１００℃の熱シュウ酸の中に３時間浸漬して表面の処理を施した。

さらに、金属基材の腐食を抑制し、電極寿命を向上させるために、金属基材は、チタン（Ｔｉ）を用い、熱シュウ酸処理により表面を荒らした後、金属基板の上に金属層を形成することも有効である。本実施の形態において、金属層は、白金を用いた。金属基板が完全に金属層（白金）に覆われる構成にするために、白金を数回に分けて金属基板表面に塗布焼成し、金属層を形成した。金属層の上に電極触媒として酸化タンタルを形成することによって、金属基板の孔食発生までの時間を約４０％延長することが可能となった。なお、本実施の形態において、金属層として白金を使用したが、金属層は、イリジウム、ルテニウム、ニオブのいずれかで構成しても同様の効果が得られた。

なお、本実施の形態のアノード電極６ｂの構成は、チタンを用いた金属基板の表面に酸化タンタルの電極触媒を形成することによって構成している。本構成のアノード電極６ｂは、他の構成の電極に比較して、１／２の表面積でほぼ同量のオゾンを生成することができ、電極や電解槽を小型化できるとともに低コスト化を実現することが可能となる。

アノード電極６ｂの電極触媒に用いた酸化タンタルによるオゾン水生成のメカニズムは、次のように考えられる。即ち、酸化タンタル表面と洗浄水との界面に薄い空乏層ができ、アノード電極６ｂの反応で生成された電子が酸化タンタル表面の空乏層をトンネルする。これにより、電子の授受が行われる電位がオゾンの酸化還元電位以上になり、オゾンの生成反応がより効率的に行われ、オゾン水が生成可能になると考えられる。

従来、オゾン水生成用の電極触媒として、二酸化鉛、ダイヤモンド、白金などが用いられていた。鉛を用いた場合は、環境や人体への影響がある。また、ダイヤモンドや白金などを用いた場合は、コスト高、生成効率などの問題がある。これらの理由により、幅広い用途への適用は難しかった。タンタル酸化物は白金に比べ、低電流密度でオゾン生成が可能であり、電流密度が低いほどオゾンの生成効率は高まるという特長を有している。また、酸素過電圧が高いため、低い電圧で酸素が発生せずに、１．５Ｖ程度を超える程度の電圧でオゾンを発生させることが可能であり、白金と比べ１／４程度の電力でオゾンを生成することが可能である。そのため、家電製品などに適用することにより省エネ性を向上することができる。

除菌性能の一つの指標として、ＣＴ値が一般的に用いられる。Ｃは濃度（ｐｐｍ）、Ｔは時間（分）であり、殺菌あるいは除菌するために必要な活性種の濃度Ｃと菌との接触時間Ｔの積である。

オゾン水の除菌性能は、次亜塩素酸水に比べてＣＴ値が約一桁以上小さく、反応性に優れる。このため、オゾン水は、次亜塩素酸水では困難であった低濃度での瞬時除菌、つまり菌が存在する洗浄水が殺菌手段６としての電解槽６ａに流入してノズル２０から吐出するまでの間に殺菌することが可能になる。また、洗浄水流路２０２を清浄に維持することが可能となる。

高濃度の次亜塩素酸水を生成する際には、電気分解のために高い電流や電圧を印加する必要がある。そのため、電極の耐久性が確保できないとともに省エネ性に劣るという課題が発生する。本発明の電極は、オゾン水を生成する際に、次亜塩素酸水を生成する際の課題は発生しない。

さらに、次亜塩素酸水を電気分解によって生成するためには、洗浄水が塩素イオンを含有する必要があり、含有するイオン量によって次亜塩素の生成量が異なってくる。そのため、地域によって殺菌性能が異なり、洗浄水の含有する塩素イオンが極端に少ない場合には、塩素イオンを供給する必要がある。本実施の形態では、アノード電極６ｂ表面にタンタル酸化物からなる電極触媒を形成している。タンタル酸化物からなる電極触媒によるオゾン生成では、上記のメカニズムによってオゾン水が生成されるため、水質影響を受けることなく、常に安定した殺菌性能を得ることが可能となる。

また、本実施の形態においては、電解槽６ａは熱交換器７の上流側に設置する構成にしている。これは、洗浄水の水温によってオゾン水の生成効率が異なるためである。

図４は、本実施の形態で生成した溶存オゾン濃度と洗浄水の水温との関係を示すグラフである。

図４に示すように、洗浄水の水温が高くなると、洗浄水中の溶存オゾン濃度が低下することが解る。

特に、熱交換器７で温められた約３９℃の温水を電気分解すると、電気分解で生成したオゾンガスの多くが水に溶解することなく、オゾンガスとして出る。このため、洗浄水のオゾン濃度が低下し、除菌性能が低下する。また、洗浄水の除菌に作用しないオゾンガスがトイレット空間に拡散されることも懸念される。

本実施の形態では、熱交換器７で加熱する前の低温の水を電気分解することで、効率良くオゾン水を生成可能となり、優れた除菌性能を有することができる。また、生成されたオゾン水を熱交換器７で加熱することによって、オゾンの活性や反応性を上げることができ、除菌性能を大幅に向上することが可能となる。

例えば、１００００ＣＦＵ／ｍｌの大腸菌を含む２０℃の水を電解槽６ａに流入し、電解槽６ａで約０．１ｐｐｍのオゾン水を生成させ、熱交換器７のヒータの電源をＯＦＦした状態でノズルから吐出された水の除菌率を評価した。その結果、除菌率は、９９％であった。

また、熱交換器７のヒータの電源をＯＮし、電解槽６ａから出た水を３９℃まで上昇させてノズルから吐出された水の除菌率を評価した。その結果、除菌率は、９９．９９％以上であった。

以上から、熱交換器７のヒータの上流側に電解槽６ａを設け、電気分解によって生成したオゾン水を熱交換器７で加熱することにより、オゾンの反応性を向上させることができ
、除菌性能を２ケタ以上も向上することが可能となる。

また、電解槽６ａの前に入る洗浄水を温度センサ８ａで検知し、制御部４によって電気分解時の電圧あるいは電流を制御する構成としている。この構成とすることで、電解槽６ａに入る洗浄水の水温によるオゾン濃度変化を抑制させることができる。よって、水温の影響を受けることなく、安定したオゾン濃度の洗浄水を生成することが可能となる。例えば、温度センサ８ａにより検出した洗浄水の水温が５℃であれば、制御部４は、電気分解の電圧を下げ、温度が３５℃であれば、電気分解の電圧を上げるよう制御にする。これにより、水温に依存することなく、常に安定したオゾン濃度を確保することができ、安定した除菌性能を得ることが可能となる。

常に安定したオゾン濃度生成や除菌性能を有するためには、アノード電極６ｂ及びカソード電極６ｃの電極寿命向上が重要である。

本発明のアノード電極６ｂおよびカソード電極６ｃの更なる寿命向上対策として、アノード電極６ｂおよびカソード電極６ｃの端部がむき出しにならないように構成している。本実施の形態では、アノード電極６ｂおよびカソード電極６ｃの端部にコート処理を施している。これにより、電解時の端部への電流集中を抑制できるとともに、電極触媒が金属基板から剥離するのを抑制することができる。特に、電気分解の場合は、電極端部に電流集中が発生し、電極端部から金属基板の孔食が発生し、電極寿命が低下する。さらに、電極触媒は、電極を打ち抜いた際の衝撃や電解時の水流影響などの物理的作用により電極の端部において剥離しやすい。そのため、電極端部をシール等で保護することにより、金属基板がむき出しにならない効果と、電極触媒の剥離影響を抑制することができる。

本実施の形態では、アノード電極６ｂおよびカソード電極６ｃの端部をＵＶコートしている。電極の端部にＵＶコートを施すことによって、金属基板の孔食発生までの時間を約３０％延長することが可能となった。

本実施の形態においては端部をＵＶコートで処理したが、金属基板がむき出しにならなければ、ガラス塗布やテープ、樹脂などでコートしても良い。

電極寿命をさらに向上させる手段として、アノード電極６ｂとカソード電極６ｃ間に印加する電流値の制御が挙げられる。通常、電極の初期から定電流をアノード電極６ｂとカソード電極６ｃ間に印加する方法が一般的である。しかし、本実施の形態のアノード電極６ｂを酸化タンタルで形成した電極は、初期の電極の活性が高いため、初期のオゾン濃度が１００時間通電後のオゾン濃度に比べて高い。そのため、本実施の形態では、初期の印加電流を規定値よりも低下させ、電解時間とともに増加させるように電流を制御する構成としている。これによって、電極への電流ダメージを抑制することが出来るとともに、初期に対するオゾン濃度低下を抑制することが可能となる。

本実施の形態では、初期から１００ｈまでを１０ｍＡ／ｃｍ２とし、１００ｈ以降の印加電流を１５ｍＡ／ｃｍ２とした。このように、電解時間とともに印加電流を段階的に上昇させるように制御することによって、生成するオゾン濃度を一定に保持することができる。また、初期の印加電流を低減することにより、電極寿命を約２０％向上することが可能になった。

本実施の形態では、印加電流を段階的に上昇させるよう制御したが、時間とともに徐々に増加させていくように制御しても同様の効果を得ることができる。

さらに、電解槽６ａよりも上流側に、有機物などを除去する有機物除去手段を設けてい
る。これにより、除菌性能を向上させることができる。例えば、有機物除去手段として、活性炭フィルタなどを設けている。活性炭フィルタによって水から有機物を吸着する。有機物を取り除いた水を電解槽６ａで電気分解することにより、有機物によるオゾンの消費を抑制することが可能となる。

なお、本実施の形態１において、活性種としてオゾンを用いたが、塩素や他の活性種においても同様の効果を得ることができるため、活性主をオゾンに限るものではない。

通常、電解槽６ａで水を電気分解すると、水中に含まれるカルシウムやマグネシウムなどのスケール成分がカソード電極６ｃ表面に付着する。スケール成分は、電極表面に付着すると、アノード電極６ｂとカソード電極６ｃ間の水の流れを悪化させるとともに、カソード電極６ｃの通電効率を低下させる虞がある。

本実施の形態では、アノード電極６ｂとカソード電極６ｃに印加する電流の極性を反転させて電解することで、カソード電極６ｃにスケール成分が付着するのを抑制する構成としている。

具体的には、カソード電極６ｃは、カルシウムやマグネシウムなどの陽イオンを電気的に引き寄せる。カソード電極６ｃの表面は、アルカリ性になるため、水中のカルシウムやマグネシウムを水酸化カルシウムや水酸化カルシウムとして析出する。もしくは炭酸イオンとの反応で、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムになって電極表面に付着する。

このようなスケールの付着を抑制するために、電流の極性を反転して電解する。この構成により、カソード電極６ｃ表面で生成される水酸化カルシウムや水酸化カルシウム、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムなどのスケール生成を抑制できる。また、カソード電極６ｃ表面に付着したスケールを除去することができる。

（実施の形態２）
図５は、本実施の形態における衛生洗浄装置の本体部の構成を示す模式図である。

以下、図５を用いて本発明の実施の形態２における衛生洗浄装置について、説明する。

本実施の形態２は、電解槽６ａの下流側に貯留部１１を設けた点で実施の形態１と相違し、その他の構成については同様である。実施の形態１と同一部品は、同一符号を付して説明を省略する。

貯留部１１は、電解槽６ａで生成したオゾン水などの活性種と菌との接触時間を確保するために設けている。

除菌性能の一つの指標として、前述したＣＴ値が一般的に用いられる。Ｃは濃度（ｐｐｍ）、Ｔは時間（分）である。ＣＴ値は、殺菌あるいは除菌するために必要な活性種の濃度Ｃと菌との接触時間Ｔの積である。例えば、オゾン水の大腸菌に対するＣＴ値が０．０２であるとすると、オゾン水の濃度が０．０２ｐｐｍであれば、大腸菌を殺菌するのに要する時間は１分ということになる。活性種濃度が０．２ｐｐｍであれば、菌との接触時間Ｔは、１／１０分となる。つまり、菌と０．２ｐｐｍの活性種とを６秒の間接触させることにより殺菌が可能となる。

低い濃度のオゾン水を用いる場合には、菌と活性種との接触時間を延長することによって、殺菌性能を確保することが可能となる。本実施の形態２においては、電解槽６ａの下流側に貯留部１１を設けている。貯留部１１を設けることにより、活性種と菌との接触時
間を長くすることができ、殺菌性能をより向上することが可能となる。また、活性種と菌との接触時間を長くすることができるので、生成するオゾン水濃度を低下させることができ、電極の寿命や電気分解に印加する電圧、あるいは電流を低減させることが可能となり、省エネ性を向上することが可能となる。

また、貯留部１１は、電解槽６ａの下流側であれば殺菌性能を向上できるが、特に、熱交換器７より下流側に設けることにより、殺菌性能をさらに向上させることが可能となる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における衛生洗浄装置の本体部の構成を示す模式図である。

以下、図６を用いて本実施の形態３における衛生洗浄装置について説明する。

本実施の形態３は、電解槽６ａの下流側に活性種除去手段１２を設けた点で実施の形態１と相違し、その他の構成については実施の形態１と同様であるので、実施の形態１と同一部品は同一符号を付して説明を省略する。

活性種除去手段１２は、電解槽６ａで生成したオゾン水などの活性種を除去あるいは分解するために設けている。

制御部４は、オゾンなどの活性種の生成量を電流や電圧で制御し、生成した活性種の濃度が人体に影響を及ぼさない数ｐｐｍ以下の活性種濃度になるようにしている。しかし、万が一、制御部４の故障等によって、電極に過剰な電流や電圧の印加される、あるいは所定流量の水が電解槽６ａに流入されないなどのトラブルが発生した場合、規定値以上の濃度の活性種が生成される虞がある。規定値以上の濃度の活性種が生成された場合、予期しない不都合が生じる可能性があるため、電解槽６ａより下流側、かつノズル２０の上流側に活性種を除去あるいは分解するための活性種除去手段１２を設けている。

本実施の形態３において、活性種除去手段１２として活性炭フィルタを用いた。活性炭フィルタを用いることでノズル２０から吐出された活性種濃度は、電解槽６ａから出た直後に比べ約１／１０以下に低減することが可能となった。

なお、洗浄水は、活性種除去手段１２に到達する前に、電解槽６ａで除菌されるので、電極への印加が正常な状態に活性種除去手段１２によって活性種の濃度が低下しても問題が生じることはない。活性種除去手段１２は、容積型ポンプ９とノズル２０との間に設けてもよい。

さらに、洗浄水内に溶存している活性種は、ノズルから吐出される際に気相にも拡散されるが、活性種除去手段１２を設けることによって、気相での活性種濃度を低減することが可能となる。つまり、活性種としてオゾンを用いた場合には、トイレットルーム内にわずかにオゾンが拡散されるが、活性種除去手段１２を設けることでトイレットルーム内の気相のオゾン濃度を低減することが可能となり、安全性をより向上した衛生洗浄装置を提供することができる。

本実施の形態３において、活性炭フィルタを用いたが、活性種が除去あるいは分解できればよいので、これに限るものではない。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における衛生洗浄装置の本体部の構成を示す模式図である。

以下、図７を用いて本実施の形態４における衛生洗浄装置について説明する。

本実施の形態４は、電解槽６ａの下流側にスケール粉砕手段１３を配設している。スケール粉砕手段１３は、殺菌手段６として電解槽６ａで電気分解する際に生成されたスケール成分が電解槽６ａより後段の流路に流れて流路を閉塞するのを抑制するためのものである。電解槽６ａの下流側にスケール粉砕手段１３を設置した点で実施の形態１と相違し、その他の構成については実施の形態１と同様であるので、実施の形態１と同一部品は同一符号を付して説明を省略する。

本実施の形態では、アノード電極６ｂとカソード電極６ｃに印加する電流の極性を反転させて電解することで、カソード電極６ｃへの付着を回避する構成としている。

本構成にすることで、カソード電極６ｃ表面へのスケールの付着を抑制することが可能である。しかしながら、生成したスケールや、カソード電極６ｃから除去されたスケールが、電解槽６ａから流出し、電解槽６ａの下流側に設置している熱交換器７や容積型ポンプ９などに付着し、流路が閉塞される、あるいは容積型ポンプ９などの動作不具合を生じるなどの可能性がある。

この問題を解決するため、本実施の形態４では、電解槽６ａの下流側にスケール粉砕手段１３を配設している。生成されたスケールもしくはカソード電極６ｃから除去されたスケールをスケール粉砕手段１３により粉砕し、微粒子にする。これにより、電解槽６ａ下流側に設置している熱交換器７や容積型ポンプ９などの閉塞や不具合を抑制することが可能となる。

図８(ａ)は、本発明の実施の形態４におけるスケール粉砕手段１３の断面図である。図８(ｂ)は、本発明の実施の形態４における他のスケール粉砕手段１３の断面図である。

図８(ａ)を用いて、スケール粉砕手段１３について説明する。本実施の形態４において、スケール粉砕手段１３は、粉砕部１３ａとストレーナ１３ｂとで構成している。

粉砕部１３ａは、スケール粉砕手段１３内の水中に含まれるスケールを粉砕するものであり、スケールを粉砕できる形状であれば、どのような形状であってもよい。

本実施の形態においては、図８(ａ)に示すように、粉砕部１３ａは、プロペラ形状に形成している。粉砕部１３ａは、スケール粉砕手段１３内の水流によって回転し、スケールを粉砕し、微粒子化する。

また、粉砕部１３ａは、図８(ｂ)に示すように、配管の内径より大径のボール形状であってもよい。粉砕部１３ａは、スケール粉砕手段１３内の水流によってスケール粉砕手段１３内を移動し、スケールを粉砕し、微粒子化する。

粉砕されたスケールは、ストレーナ１３ｂを介してスケール粉砕手段１３から排出される。粉砕部１３ａで粉砕されなかったスケールは、ストレーナ１３ｂで捕捉され、スケール粉砕手段１３から排出されることはない。ストレーナ１３ｂで捕捉されたスケールは、スケール粉砕手段１３内に生じる乱流によって拡散し、粉砕部１３ａと接触して粉砕され、微粒子化される。

本実施の形態４において、ストレーナ１３ｂは１０〜２００メッシュのステンレスなどの金属、もしくは合成樹脂で形成されたものを使用した。ストレーナ１３ｂの材質としては、フッ素樹脂やテフロン（登録商標）、ポリスチレンなどの表面自由エネルギーの小さいものの方がスケールが付着しにくい。そのため、スケールは、スケール粉砕手段１３内で拡散されやすいため、粉砕部１３ａは、プロペラ形状に形成した構成が適切である。粉砕部１３ａをボール形状などの構成にした際は、ストレーナ１３ｂは、ボールの衝撃に耐える強度の材料を選択する必要がある。粉砕部１３ａとスケールとの接触確率をより向上させるために、ストレーナ１３ｂは、あえてメッシュの材質の表面自由エネルギーを大きくし、ストレーナ１３ｂにスケールを付着させる構成とする。ストレーナ１３ｂに付着したスケールに粉砕部１３ａを接触させてスケールを粉砕する。ストレーナ１３ｂにスケールを付着させることで、粉砕部１３ａとスケールとの接触確率を向上させることも有効である。なお、ボール形状の粉砕部１３ａを使用する際は、粉砕部１３ａは流路を閉塞しないように流路より径大に形成する。また、粉砕部１３ａは、水流によってボールが自由に動けるように、比較的比重の低い材料、例えば、合成樹脂により構成することが好ましい。粉砕部１３ａは、中部を中空状に形成して比重を低くしてもよい。

本実施の形態４の構成では、スケール粉砕手段１３を設けることによって、電解槽６ａから排出されたスケールを微粒子化することが可能となり、電解槽６ａの下流側に設置している熱交換器７や容積型ポンプ９などの流路の閉塞や不具合を回避することが可能となる。

また、本実施の形態のスケール粉砕手段１３は、粉砕部１３ａとストレーナ１３ｂで構成したが、スケールが粉砕される構成であればこれに限るものではない。例えば、スケール粉砕手段１３として超音波素子など設けることでも同様の効果を得ることが可能となる。

（実施の形態５）
図９は、本発明の実施の形態５における衛生洗浄装置の本体部の構成を示す模式図である。

以下、図９を用いて、本発明の実施の形態５における衛生洗浄装置について、説明する。

本実施の形態５は、電解槽６ａの下流側に排水弁を設けている。転極制御によってカソード電極６ｃに付着したスケールを除去した際に、排水弁を開放し、スケールを含む水を便器に排水する。この構成により、スケールを含む水が熱交換器７やノズル２０などに流れないようにすることができる。本実施の形態５は、電解槽６ａ内に生成されたスケール成分が電解槽６ａより下流側の流路に流れて閉塞するのを抑制することができる。

本実施の形態５は、排水弁１４を設置した点で実施の形態１と相違し、その他の構成については実施の形態１と同様であるので、実施の形態１と同一部品は同一符号を付して説明を省略する。

本実施の形態５は、カソード電極６ｃへのスケール付着抑制として、実施の形態１と同様に、アノード電極６ｂとカソード電極６ｃにおいて極性の反転制御を行う。極性を反転させて電解した際には、オゾン等の活性種を生成するアノード電極６ｂは、マイナスの電位となるため、オゾン等の活性種は生成しない。極性を反転させて電解する際には、排水弁１４によって水の流路を切替え、熱交換器７やノズル２０には水が流れず、便器６００に排水する構成とする。極性を反転させて電解する際には、水は通水してもよいし、通水を止めても良い。通水を止めない場合、電解中は便器へ排水を行う制御にする必要がある
。また、電解終了後は、望ましくは数秒間通水するのが望ましい。数秒間通水することにより、電極表面に付着したスケール成分を洗い流すことができるためである。

また、通水を止めて電解を行う場合には、電解槽６ａ内に除去されたスケールを含む水を電解終了後に排水する制御とする。電解終了後に排水する制御の場合においても、排水を行った後に、さらに水を通水しながら排水することが望ましい。水を通水しながら排水することにより、電極表面に付着したスケール成分を洗い流すことができる。電極表面を洗い流した後は、排水弁１４を閉じて電解槽６ａ内に水を満たすことが望ましい。これにより、電解槽６ａを長期使用しなかった際に電極表面に付着した水が乾燥し、電極表面にスケール成分が付着するのを抑制することができる。

本実施の形態５の構成にすることによって、スケール成分を便器６００に排出することができるため、熱交換器７や容積型ポンプ９などへの閉塞や不具合を回避することが可能となる。

本発明は、供給される水を安定して殺菌供給できるので、温水洗浄便座のみならず、顔や頭、手、足などの衛生洗浄装置、あるいはペット、または生き物以外の洗浄などの洗浄装置の用途に有用である。

１ 分岐水栓
２ ストレーナ
３ 定流量弁
４ 制御部
５ 電磁弁
６ 殺菌手段
６ａ 電解槽
６ｂ アノード電極
６ｃ カソード電極
６ｄ 流入口
６ｅ 流出口
７ 熱交換器
８ａ、８ｂ 温度センサ
９ 容積型ポンプ
１１ 貯留部
１２ 活性種除去手段
１３ スケール粉砕手段
１３ａ 粉砕部
１３ｂ ストレーナ
１４ 排水弁
２０ ノズル
１００ 衛生洗浄装置
２００ 本体
２０１ 水道配管
２０２ 洗浄水流路
３００ 操作装置
４００ 便座
５００ 蓋
６００ 便器
１０００ トイレ装置

Claims (11)

1. 所定の洗浄位置に移動して洗浄水を噴出するノズルと、洗浄水を前記ノズルに導く洗浄水流路と、前記ノズルから洗浄水を吐出させるポンプと、洗浄水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段の上流側に配設し、洗浄水を殺菌する殺菌手段と、前記ポンプ、前記加熱手段、前記殺菌手段を制御する制御部とを備えたことを特徴とする衛生洗浄装置。
2. 洗浄水の水温を検知する水温検知手段を備え、前記制御部は、前記水温検知手段の検知した水温に基づいて前記殺菌手段を制御する請求項１に記載の衛生洗浄装置。
3. 前記殺菌手段は、洗浄水を電気分解することにより電解水を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の衛生洗浄装置。
4. 前記殺菌手段で生成される電解水はオゾン水であることを特徴とする請求項３に記載の衛生洗浄装置。
5. 前記殺菌手段は、少なくとも２つの電極から構成され、前記電極は金属基材の表面に電極触媒を備えており、少なくとも１つの電極の前記電極触媒は、タンタル酸化物もしくはタンタル酸化物と白金で形成されたことを特徴とする請求項３に記載の衛生洗浄装置。
6. 前記殺菌手段の少なくとも１つの電極は、金属基材の表面に金属基材の腐食を抑制するための金属層を設け、前記金属層の上に電極触媒を備えたことを特徴とする請求項３に記載の衛生洗浄装置。
7. 前記金属基材の表面に金属基材の腐食を抑制するための金属層として、少なくとも白金、もしくはイリジウム、もしくはルテニウム、もしくはニオブのいずれかを含む構成にしたことを特徴とする請求項３に記載の衛生洗浄装置。
8. 前記殺菌手段の下流側に貯留部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の衛生洗浄装置。
9. 前記殺菌手段の下流側に活性種除去手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の衛生洗浄装置。
10. 前記殺菌手段の下流側に、前記殺菌手段で生成されたスケールを粉砕するスケール粉砕手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の衛生洗浄装置。
11. 前記殺菌手段の下流側に排水弁を設け、前記排水弁により前記殺菌手段で生成されたスケールを便器に排水することを特徴とする請求項３に記載の衛生洗浄装置。

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