JP2711382B2 - 水の電解消毒方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、消毒対象水を電解して
消毒と良水化とを行う水の電解消毒方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】飲料水等を消毒する場合、従来は消毒液
を消毒対象水に直接注入して消毒する方法が一般に採ら
れている。しかし、これは常に消毒液の補充が必要であ
ると共に、注入装置の操作、メンテナンス上の問題があ
る。また過剰消毒による発癌性の問題、或いは無注入に
よる消毒不良の問題、更にはランニングコストが嵩む等
の問題がある。

【０００３】そこで、本発明者は、水中に含まれる塩化
物を電解して消毒対象水を消毒する電解消毒装置に関す
る技術を既に開発し提案した。この電解消毒装置は、密
閉容器に電極を備え、これを消毒対象水の水中に浸漬
し、消毒対象水中に含まれる塩化物を電解して含有塩素
イオンから次亜塩素酸ソーダを生成し、この次亜塩素酸
ソーダにより消毒対象水を消毒するようにしたものであ
る。

【０００４】従って、この電解消毒装置は、水道水等に
含有する塩化物を直接利用できるため、従来のような消
毒液の注入・添加を要せず、過剰消毒、その他の問題を
解消できる利点があり、しかも電源の供給だけで良いの
で、省力化と併せランニングコストを低減できる等の利
点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この電解消毒技術は、
単に貯水槽内の消毒対象水中の任意箇所に消毒装置を投
入浸漬させておき、消毒対象水中の含有塩化物を電解し
て次亜塩素酸ソーダを発生させるので、消毒対象水中に
一定濃度以上の含有塩化物がある場合は、消毒対象水の
消毒が可能である。

【０００６】しかし、消毒対象水中の含有塩化物を電解
して次亜塩素酸ソーダを発生させるため、この次亜塩素
酸ソーダによる消毒効果を得ることができるが、水自体
の性質を良水化することはできない。本発明は、かかる
従来の電解消毒が有する課題に鑑み、消毒対象水の電解
時に発生する酸素を利用して、消毒対象水の酸化消毒と
良水化とを行うことができる水の電解消毒方法を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る水の電解消毒方法は、貯水槽１に貯水された水６
を消毒するに際し、貯水槽１内の水６を、該貯水槽１上
に配置された電解式消毒器５に取り出し管８を介して消
毒対象水として取り出し、この消毒対象水を電解式消毒
器５と貯水槽１との間で取り出し管８と戻し管１１とを
介して循環させながら、消毒対象水を電解式消毒器５内
の電極２２，２３間に通して無隔膜法により電解し、こ
の電解時に発生する酸素により電解式消毒器５内を通過
する消毒対象水の消毒と良水化とを行うと共に、電極２
２，２３間での電解時に発生したガスを、電極２２，２
３間を通過した後に電解式消毒器５の上部側のガス排気
部４８から外部に抜き、その排気後の消毒対象水を、取
り出し管８による水６の取り出し位置から離れた位置で
貯水槽１内の水６の水中に戻し管１１を介して戻すもの
である。

【０００８】

【作用】貯水槽１に貯水された水６を消毒するに際して
は、貯水槽１内の水を消毒対象水として外部の密閉流路
１２側に取り出し、貯水槽１と密閉流路１２との間で消
毒対象水を循環させながら、密閉流路１２側に取り出し
た消毒対象水を電極２２，２３間に通して無隔膜法によ
り電解し、この電解時に発生する酸素により消毒対象水
の消毒と良水化とを行う。そして、電極２２，２３間で
の電解時に発生したガスを電極２２，２３間を通過後に
密閉流路１２から外部に抜き、その後の消毒対象水を貯
水槽１に貯水された水６中に戻す。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。図１乃至図６は、本発明を水道水の補完消毒用と
して利用した場合の実施例を示す。図１において、１は
ビルの屋上等に設置された有蓋式の高置貯水槽で、下部
に入口管２と出口管３が接続され、また出口管３には蛇
口４が接続されている。

【００１０】５は飲料水用の流水形水電解式消毒器で、
貯水槽１の蓋の上に設置されている。この消毒器５は、
貯水槽１内に貯水中の水６の一部を消毒対象水として揚
水ポンプ７により汲み上げた後、取り出し管８、流入管
９を経て流入させ、その消毒対象水中の含有塩化物の濃
度が所定レベル以上の時には、消毒対象水中の塩化物を
無隔膜法により電解して次亜塩素酸ソーダを生成し、ま
た含有塩化物の濃度が低下して次亜塩素酸ソーダの生成
が不能になった後は、消毒対象水を無隔膜法により電解
して酸素を発生させるようになっている。

【００１１】消毒器５に接続された流出管１０は、戻し
管１１を経て貯水槽１内の水６中に開口しており、消毒
器５内で電解した後の次亜塩素酸ソーダ又は酸素を含有
する消毒対象水を、流出管１０、戻し管１１を経て貯水
槽１内の水６中に戻し、貯水槽１内の水６の全体を消毒
し良水化するようになっている。

【００１２】この消毒器５は、図２乃至図５に示すよう
に構成されている。即ち、図２乃至図５において、１２
は直方体型に形成された密閉容器で、この密閉容器１２
は取り出し管８から戻し管１１に至る流路の途中に介装
されている。この密閉容器１２内には、その長手方向の
一端側から他端側に向かって整流部１３、フィルター部
１４、電解室１５、電源ターミナル部１６が直列状に設
けられている。なお、密閉容器１２によって密閉通路が
構成されている。

【００１３】整流部１３は、縦及び横方向に多数に区画
された格子状の整流板１７を有し、流入口１８から密閉
容器１２内に流入する消毒対象水を整流するように構成
されている。なお、整流板１７の各格子目内には、整流
兼用の前置フィルターを夫々介装しても良い。

【００１４】流入口１８は、整流板１７に対向して密閉
容器１２の長手方向の一端側の側壁１９に形成されてお
り、この流入口１８に流入管９が固着されている。そし
て、流入管９に取り出し管８が着脱自在に接続されてい
る。フィルター部１４には、フィルター保持枠２０が設
けられており、このフィルター保持枠２０に濾過用のフ
ィルターエレメント２１が必要に応じて挿入できる構造
になっている。

【００１５】電解室１５は密閉容器１２内のフィルター
部１４と電源ターミナル部１６との間に形成されてお
り、この電解室１５内には多数組の電極２２，２３が組
み込まれている。電極２２，２３は、例えばチタン板の
表面の片面又は両面に白金層を形成したものと、チタン
板とを取り混ぜて構成され、長手方向の両端部で上下一
対のスペーサ２４，２５により略等間隔に保持されてい
る。なお、スペーサ２４，２５は、長手方向の両端部に
限らず、その途中に所要の間隔で設けても良い。

【００１６】各電極２２，２３の一端にはターミナル２
６，２７が一体に突出形成され、その各ターミナル２
６，２７に、電源ターミナル部１６内で電源ケーブル２
８の各線２９，３０が接続されている。電源ターミナル
部１６は、絶縁性の充填材３１を充填して完全防水状に
密閉され、また電源ケーブル２８はブッシュ３２を介し
て密閉容器１２の他方の側板３３から外部に引き出され
ている。

【００１７】上下一対のスペーサ２４，２５は絶縁材か
ら成り、電極嵌合凹部３４，３５が等間隔おきに多数形
成されると共に、密閉容器１２の上壁３６及び底壁３７
の間にガス通路３８，３９を形成すべく切欠部４０，４
１が形成されている。そして、各スペーサ２４，２５は
密閉容器１２内の上下に嵌合され、その各電極嵌合凹部
３４，３５に電極２２，２３が嵌合されている。なお、
電極２２，２３が０．８ｍｍの場合、各電極嵌合凹部３
４，３５は幅１ｍｍ、深さ３ｍｍ程度であり、また各電
極嵌合凹部３４，３５間の間隔は２〜３ｍｍである。

【００１８】密閉容器１２の上壁３６には、整流部１３
に対応して残塩計、ＰＨ計、伝導率計等の計測子挿入用
の穴４２が形成されると共に、内部を目視により点検す
るためのハッチ式の点検窓４３，４４がフィルター部１
４及び電解室１５に対応して形成され、更に電解室１５
の電源ターミナル部１６側の近傍に流出口４５が形成さ
れている。そして、流出口４５には流出管１０が固着さ
れている。

【００１９】流出管１０は水出口部４７とガス排気部４
８とを有し、水出口部４７に戻し管１１が接続されてい
る。ガス排気部４８は電解時に発生したガスを密閉容器
１２の外部に抜くためのものであって、自動的に連続し
て開閉するようになっている。なお、４９はサンプリン
グ部で、密閉容器１２の側面に開閉自在に設けられてい
る。

【００２０】電源ケーブル２８は制御函５０内の電源制
御部５１に接続されている。電源制御部５１は、図６に
示すように、位相反転部５２、大容量電源部５３、小容
量電源部５４、制御部５５、及び安全器付きの主スイッ
チ５６等により構成されている。位相反転部５２は、電
極２２，２３間に印加する電源の位相（プラス・マイナ
ス）を間欠的に逆転させるためのもので、この位相反転
部５２の逆転の持続時間及びその時の印加電圧は制御部
５５により制御される。

【００２１】大容量電源部５３は、位相反転部５２を介
して電極２２，２３間に大電圧を印加するためのもので
あり、小容量電源部５４は、大容量電源部５３のオフ時
に電極２２，２３間に小電圧を印加するためのものであ
る。この大容量電源部５３と小容量電源部５４は、制御
部５５のタイマー機能等により交互にオン・オフ制御さ
れ、制御部５５からオン信号があった時に、大容量電源
部５３から電極２２，２３間に大電圧を印加し、また制
御部５５からオフ信号があった時に、小容量電源部５４
から電極２２，２３間に小電圧を印加するようになって
いる。

【００２２】制御部５５は、大容量電源部５３及び小容
量電源部５４をオン・オフ制御するタイマー機能等の他
に、流水計５７、残塩計５８等からの外部信号により、
位相反転部５２及び各電源部５３，５４を制御するもの
である。主スイッチ５６は電源コード５９等を介してＡ
Ｃ１００（Ｖ）の商用交流電源に接続されている。な
お、６０は電流計、６２はモニターランプである。

【００２３】上記構成において、次のようにすれば、消
毒器５により貯水槽１内の水６を追加消毒することがで
きる。即ち、流水計５７が貯水槽１内へ流入水の停止を
検出するか、又は残塩計５８が貯水槽１内の水６の残留
塩素値不足を検出すると、その検出信号により制御部５
５が働いて、揚水ポンプ７が作動し貯水槽１内の水６の
一部を消毒対象水として揚水ポンプ７で汲み上げ、その
消毒対象水を取り出し管８を経て密閉容器１２内に流入
させる。

【００２４】そして、制御部５５により大容量電源部５
３又は小容量電源部５４から各電極２２，２３間に電圧
を印加し、消毒対象水の含有塩化物を各電極２２，２３
間で電解する。この時、消毒対象水が水道水であれば、
その消毒対象水中に塩分が残留しているので、各電極２
２，２３の内、陽極ではＣｌ_２が、陰極ではＮａＯＨが
夫々生成されると同時に、その両者が反応して次亜塩素
酸ソーダＮａＣｌＯが生成して消毒対象水中に溶存し、
この電解後の消毒対象水を貯水槽１内の水６の中に戻し
て行く。このため、水６中の塩分を利用して消毒対象水
の残留塩素値を増大させることができる。

【００２５】従って、水道水であっても、貯水槽１内で
滞留する間に残留塩素値が０．１ｐｐｍ以下となって消
毒力が低下すれば、空気中の病原菌等が雨水と共に入っ
た場合には、それが繁殖して水質が低下するが、その水
６中に残留する含有塩化物を直接利用して、消毒対象水
の電解時に生成する次亜塩素酸ソーダによって、貯水槽
１内の水６の残塩素値を常に例えば０．１５ｐｐｍ以上
等に保つことができる。

【００２６】また貯水槽１内への流入水が停止した時の
流水計５７からの検出信号、貯水槽１内の水６の残留塩
素値が低下した時の残塩計５８からの検出信号、又は制
御部５５のタイマー機能によるオン・オフ制御等によっ
て、貯水槽１内の水６を揚水ポンプ７で自動的に汲み上
げて、その消毒対象水中の含有塩化物を直接電解するの
で、塩化物の補給、添加等が不要であると共に、運転、
管理が非常に容易である。

【００２７】しかも、貯水槽１内の水６を揚水ポンプ７
で汲み上げ、それを消毒対象水とするため、選択的に水
６を消毒することができ、溜まり水の浄化が可能であ
る。特に、水６の揚水箇所と戻し箇所とを選択すること
により、貯水槽１内の水６を効率的に処理することがで
きる。流入水が停止して貯水槽１内に水６が溜まったま
まの状態の場合、長時間に亘って電解を継続して行け
ば、水６の中の残留塩分を消費し尽くしてその濃度が次
第に低下し、終には次亜塩素酸ソーダの生成が不能にな
る。

【００２８】しかし、貯水槽１内の水６の塩分がなくな
って次亜塩素酸ソーダの生成が不能になった後も、各電
極２２，２３に対する電圧の印加を継続すれば、その水
６を電解して酸素と水素とを発生させる。そして、この
電解時に発生した酸素により消毒対象水を消毒（接触酸
化作用による酸化消毒）する。

【００２９】電解により発生した酸素は、大気に開放し
たままであれば、水の中をバブリングしながら大気中に
拡散し消滅するが、密閉容器１２内で消毒対象水を電解
しているので、消毒対象水の中でバブリングして消毒対
象水を消毒しながら密閉容器１２内の消毒対象水と共に
移動する。

【００３０】このため、酸素によって消毒対象水を十分
に消毒できると共に、消毒対象水に多量の酸素が溶け込
んで、消毒対象水の溶存酸素濃度が大になり、消毒対象
水を生命体に有効な良水に移行させることができる。し
かも、電解によって消毒対象水の水粒子が微細化して、
更に生命体に有効な水にすることができる。

【００３１】密閉容器１２内の電極２２，２３間での電
解時に発生したガスを、消毒対象水が電極２２，２３間
を通過後に流出管１０のガス排気部４８から外部に抜
き、その後の消毒対象水を貯水槽１内の水６の中に戻し
て行く。このため、電解時に発生した水素ガスが貯水槽
１内に多量に溜まることがなく、引火による火災、爆発
等の発生を未然に防止できる。そして、順次、貯水槽１
と消毒器５との間で循環させながら、揚水ポンプ７で汲
み上げた消毒対象水を電解して、貯水槽１内の水６の全
体に亘って消毒と良水化とを行う。

【００３２】電解時には各電極２２，２３間に直流電圧
を印加するが、制御部５５の信号によってオン・オフ制
御する。即ち、制御部５５からオン信号があれば、大容
量電源部５３から電極２２，２３間に大電圧を供給して
大電流を流し、またオフ信号があれば、小容量電源部５
４から電極２２，２３間に小電圧を供給して微小電流を
流す。このため、無駄な電力の消費を防止できると共
に、電極２２，２３自身の劣化、損耗を防止することが
できる。

【００３３】しかも、オン時には、制御部５５からの反
転信号により位相反転部５２が働き、電極２２，２３に
印加する電圧の位相を間欠的に反転させるので、陰極側
に付着した硬度成分のスケールを電気的に溶出させるこ
とができ、メンテナンスを少なくしつつ、初期の性能を
持続させることができる。

【００３４】消毒対象水の電解時に電解室１５内に水素
と酸素が発生し、特に酸素は水質改善に利用できるが、
この時の酸素のバブリングの様子や電極２２，２３の状
況は、点検窓４４を覗けば密閉容器１２の外側からでも
目視により点検できる。このような構成の消毒器５を利
用すれば、上水道では末端の貯水槽内の水の衛生管理が
容易であり、また自然水を飲料水とする場合は、原水を
消毒器５に通水することにより、水系病原菌による事故
を未然に防止できる。

【００３５】本発明は、実施例に示したものの他、二元
給水、雑用水、下水処理水、工業用水等の用途にも使用
可能であり、これによってそれらの追加消毒ができる。
つまり、ビルや地域での二元給水でも、飲料水はもとよ
り、雑用水へ活用した場合にも、消毒効果を有効に利用
することができ、電源さえあれば、無添加で常に良水を
確保することが可能である。

【００３６】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明に係る水の電解
消毒方法によれば、貯水槽１に貯水された水６を消毒す
るに際し、貯水槽１内の水６を、該貯水槽１上に配置さ
れた電解式消毒器５に取り出し管８を介して消毒対象水
として取り出し、この消毒対象水を電解式消毒器５と貯
水槽１との間で取り出し管８と戻し管１１とを介して循
環させながら、消毒対象水を電解式消毒器５内の電極２
２，２３間に通して無隔膜法により電解し、この電解時
に発生する酸素により電解式消毒器５内を通過する消毒
対象水の消毒と良水化とを行うと共に、電極２２，２３
間での電解時に発生したガスを、電極２２，２３間を通
過した後に電解式消毒器５の上部側のガス排気部４８か
ら外部に抜き、その排気後の消毒対象水を、取り出し管
８による水６の取り出し位置から離れた位置で貯水槽１
内の水６の水中に戻し管１１を介して戻すので、次のよ
うな顕著な効果を奏する。

【００３７】 貯水槽１内の水６を消毒対象水として
外部の電解式消毒器５側に取り出し、この消毒対象水を
電解式消毒器５と貯水槽１との間で取り出し管８と戻し
管１１とを介して循環させながら、消毒対象水を電解式
消毒器５内の電極２２，２３間に通して無隔膜法により
電解し、この電解時に発生する酸素により消毒対象水を
消毒するので、貯水槽１内の水６を電解式消毒器５との
間で順次循環させることにより消毒できる。 消毒対象水の電解時に発生する酸素を利用して消毒
対象水を消毒するので、循環消毒を継続することによっ
て貯水槽１内の水６の溶存酸素濃度が増大し、貯水槽１
内の水６を消毒できると同時に、貯水槽１内の水６を生
命体に有効な良水に良水化できる。 電極２２，２３間での電解時に発生したガスを、該
電極２２，２３間を通過した後に電解式消毒器５から外
部に抜き、その後の消毒対象水を貯水槽１に貯水された
水６の水中に戻し管１１を介して戻すので、電極２２，
２３間での電解時に水素が発生する電解消毒法を採用し
ているにも拘わらず、その電解後の消毒対象水を有蓋式
の貯水槽１に戻すような場合でも、貯水槽１内に多量の
水素が充満し滞留するようなこともなく、引火による火
災、爆発等の発生を未然に防止でき、長時間運転する場
合にも安全性が向上し、またその管理が容易である。 電極２２，２３間での電解時に発生したガスは、電
極２２，２３間を通過した後に電解式消毒器５の上部側
のガス排気部４８から外部に抜くので、電解式消毒器５
内に発生ガスが溜まって消毒対象水の水位が低下するよ
うなこともなく、電解式消毒器５内で消毒対象水を効率
的に電解できる。 貯水槽１上に配置された電解式消毒器５で消毒対象
水を電解する一方、その電解時に発生したガスを電解式
消毒器５の上部側のガス排気部４８から外部に抜くの
で、貯水槽１上のスペースを有効に利用して電解式消毒
器５を設置できると共に、貯水槽１内の水位よりも電解
式消毒器５側のガス排気部４８が上位に位置し、電解式
消毒器５内の発生ガスをガス排気部４８から外部へと容
易且つ確実に抜き取ることができ、ガス排気部４８から
の消毒対象水の吹き出し等を容易に防止できる。 排気後の消毒対象水を、取り出し管８による水６の
取り出し位置から離れた位置で貯水槽１内の水中に戻し
管１１を介して戻すので、戻し管１１から貯水槽１に戻
された消毒後の消毒対象水を取り出し管８により直ちに
外部へと取り出すことがなく、貯水槽１内の貯留水６を
消毒後の消毒対象水で攪拌して消毒後の消毒対象水と貯
留水６とを適当に混ぜながら、その貯留水６を満遍なく
効率的に消毒できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す追加消毒の場合の一
部破断正面図である。

【図２】本発明の第１実施例を示す消毒器の斜視図であ
る。

【図３】本発明の第１実施例を示す消毒器の断面図であ
る。

【図４】本発明の第１実施例を示す消毒器内部の斜視図
である。

【図５】図３のＡ−Ａ矢示拡大図である。

【図６】本発明の第１実施例を示す電源制御部のブロッ
ク図である。

【符合の説明】

１ 貯水槽 ７ 揚水ポンプ １２ 密閉容器 １８ 流入口 ２２ 電極 ２３ 電極

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯水槽（１）に貯水された水（６）を消
   毒するに際し、貯水槽（１）内の水（６）を、該貯水槽
   （１）上に配置された電解式消毒器（５）に取り出し管
   （８）を介して消毒対象水として取り出し、この消毒対
   象水を電解式消毒器（５）と貯水槽（１）との間で取り
   出し管（８）と戻し管（１１）とを介して循環させなが
   ら、消毒対象水を電解式消毒器（５）内の電極（２２）
   （２３）間に通して無隔膜法により電解し、この電解時
   に発生する酸素により電解式消毒器（５）内を通過する
   消毒対象水の消毒と良水化とを行うと共に、電極（２
   ２）（２３）間での電解時に発生したガスを、電極（２
   ２）（２３）間を通過した後に電解式消毒器（５）の上
   部側のガス排気部（４８）から外部に抜き、その排気後
   の消毒対象水を、取り出し管（８）による水（６）の取
   り出し位置から離れた位置で貯水槽（１）内の水（６）
   の水中に戻し管（１１）を介して戻すことを特徴とする
   水の電解消毒方法。