JP3398103B2 - 水処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、プール、浴場の
浴槽といった大型の水槽から、ビルの屋上などに配置さ
れる給水槽、一般家庭用の浴槽といった小型の水槽ま
で、種々の水槽に貯留された被処理水を滅菌処理するこ
とができる、新規な水処理装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術と発明が解決しようとする課題】たとえば
屋内外に設置されたプール、あるいは旅館の浴場や公衆
浴場における浴槽などは、その水質を維持するために定
期的に、いわゆるカルキ（サラシ粉、高度サラシ粉）や
次亜塩素酸ソーダ（ＮａＣｌＯ）の水溶液を投入して滅
菌処理をする必要がある。しかし従来は、この作業を、
プールや浴場の従業者などが手作業で行っており、しか
もカルキや次亜塩素酸ソーダの水溶液は刺激性を有する
ため、とくに営業時間内に投入する際には十分に注意し
ながら作業を行わねばならないなど、処理をするのに大
変な労力を要するという問題があった。 【０００３】またとくにカルキは固形粉末であるため、
投入後、溶解して濃度が均一になるまでに長時間を要
し、その間、プールや浴槽を使用できないという問題も
あった。また、ビルの屋上などに配置される給水槽や、
あるいは一般家庭用の浴槽の場合は、水道水中に含まれ
る塩素イオンの滅菌力のみに頼っているのが現状であ
り、とくに給水槽の場合には、内部に藻が繁殖するなど
して水質が悪化することが１つの社会問題ともなってい
る。 【０００４】また、一般家庭用の浴槽の場合は通常、ほ
ぼ１〜２日ごとに水を入れ替えるため水質の点で問題は
ないように思われがちであるが、浴槽に接続されたボイ
ラー内は頻繁に清掃できないために雑菌やかびなどが繁
殖しやすく、やはり水質の悪化が懸念される。この発明
の目的は、上記のような種々の水槽に貯留された被処理
水を、簡単かつ効率的に滅菌処理することができる、新
規な水処理装置を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１記載の発明は、被処理水を貯留した水槽に接続され、
当該水槽から被処理水を導入して砂ろ過などの処理を行
ったのち、水槽に還流させる主循環経路と、上記主循環
経路に被処理水を循環させる循環ポンプ２３と、主循環
経路から分岐して、流量が調整され、複数枚の電極板か
らなる電極組を内蔵した電解槽を経たのち、前記分岐点
より下流側で再び主循環経路に合流する水処理経路と、
上記水処理経路の、電解槽の下流側に配置された、水処
理経路に被処理水を循環させるための循環ポンプＰ２と
を、備えたことを特徴とする水処理装置である。 【０００６】 【０００７】 【０００８】 【０００９】 【００１０】請求項１の構成によれば、まず水槽から、
水処理装置を通して電解槽内に導入した被処理水に、必
要に応じて塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カルシウ
ム（ＣａＣｌ２）、塩酸（ＨＣｌ）などを加えた状態
で、少なくとも２枚の電極板からなる電極組に通電す
る。 【００１１】そうすると下記の電気化学反応によって発
生した次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、次亜塩素酸イオン（Ｃ
ｌＯ^-）、塩素ガス（Ｃｌ₂）などの含塩素化合物、ある
いは反応過程でごく短時間、発生する活性酸素（Ｏ₂ ^-）
などによって被処理水が滅菌処理されたのち、再び水処
理経路を通して水槽に還流される。 （陽極側） ４Ｈ₂Ｏ−４ｅ^-→４Ｈ⁺＋Ｏ₂↑＋２Ｈ₂Ｏ ２Ｃｌ^-→Ｃｌ₂＋２ｅ^- Ｈ₂Ｏ＋Ｃｌ₂⇔ＨＣｌＯ＋Ｈ⁺＋Ｃｌ^- （陰極側） ４Ｈ₂Ｏ＋４ｅ^-→２Ｈ₂↑＋４ＯＨ^- （陽極側＋陰極側） Ｈ⁺＋ＯＨ^-→Ｈ₂Ｏ 上記一連の作業は、たとえば作業者が手動で、水処理経
路に水を流通させるポンプを作動し、かつ電極組に通電
するだけで、あとはほとんど人手を介さずに、また作業
者が直接、被処理水に手を触れることなしに行われる。
またタイマーや、あるいは後述する残留塩素センサーな
どを利用して、上記ポンプの作動、電極組への通電など
を自動化してやれば、水処理を完全に自動化することも
できる。 【００１２】このため請求項１の構成によれば、水槽に
貯留された被処理水を、簡単かつ効率的に滅菌処理する
ことが可能となる。しかも滅菌処理後の、水槽に還流さ
れる被処理水は、固体粉末であるカルキや、あるいは次
亜塩素酸ソーダの水溶液などの従来の処理剤に比べて著
しく低濃度のイオンしか含んでいないため、上記の処理
は、プールや浴場などの営業時間中であっても定期的
に、あるいは入場者数や天候や気温などによって変化す
る被処理水の水質に応じて任意に行うことができる。 【００１３】したがってプールや浴場の浴槽などにおい
ては、カルキなどを投入して滅菌処理を行う作業を全く
省略したり、あるいはその回数を著しく減少させたりす
ることができ、作業者の負担を著しく軽減しつつ、良好
な水質を維持することができる。またビルの屋上などに
配置される給水槽などにおいては、たとえば一定の使用
水量ごとに、あるいは使用水量にかかわらず一定期間ご
とに、上記一連の作業を手動で、あるいは自動的に行う
ようにすると、問題となっている藻の繁殖などを抑制し
て、水質の悪化を防止することができる。 【００１４】さらに一般家庭用の浴槽などにおいては、
たとえば１日の入浴が終了した時点で、あるいは風呂水
を排水するに先だって、上記一連の作業を手動で、ある
いは自動的に行うようにすると、浴槽に接続されたボイ
ラー内での雑菌やかびなどの繁殖を抑制して、水質の悪
化を防止することができる。しかも請求項１の構成にお
いては、上記水処理経路に被処理水を循環させるための
循環ポンプを、当該水処理経路の、電解槽の下流側に、
少なくとも配置しており、当該下流側の循環ポンプの働
きによって、電解槽内の水圧を下げることができるた
め、たとえば電極板に通電するための配線を電解槽外へ
引き出す部分などでの水密性を向上して、水漏れしにく
い水処理装置とすることができる。 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【００１８】 【００１９】主としてプールや浴場などの大型の水槽に
適用されるもの、 【００２０】すなわち上記大型の水槽では常時、多量の
被処理水を砂ろ過しつづける必要があり、また温水プー
ルや浴槽は一定の水温に保つために、多量の被処理水を
常時、熱交換器などを使用して加熱しつづける必要があ
って、そのための主循環経路が設置されており、この発
明の水処理装置を、上記の主循環経路に組みこんだ場合
には、多量の被処理水を一度に処理するために、電極組
などの設備を、それに見合うように大型化する必要が生
じる。 【００２１】しかしこの発明の水処理装置による被処理
水の滅菌処理は、上記砂ろ過や加熱などのように常時、
多量の被処理水に対して行う必要がないため、請求項１
のように水処理経路を主循環路から分岐させて配置すれ
ば、水処理装置を大型化することなく、しかも効率的
に、被処理水の滅菌処理を行うことが可能となる。 【００２２】 【００２３】 【発明の実施の形態】以下には、図面を参照して、この
発明の実施形態について具体的に説明する。図１は、こ
の発明の一実施形態にかかる水処理装置１を、プールや
浴場の浴槽などの大型の水槽２に組みこんだ構造を簡略
化して示す図である。図に見るように水槽２には、砂ろ
過のためのフィルター２１、および被処理水加熱のため
の熱交換器２２を組みこんだ、循環ポンプ２３によって
多量の被処理水Ｗを常時、図中に一点鎖線の矢印で示す
方向に循環させるための主循環経路２０が設置されてお
り、水処理装置１の水処理経路１０は、上記主循環経路
２０の、フィルター２１より下流側の分岐点Ｊ１から分
岐して、複数枚の電極板１１０…からなる電極組１１を
内蔵した電解槽１２を経たのち、熱交換器２２の下流側
の合流点Ｊ２で、再び上記主循環経路２０に合流するよ
うに接続されている。 【００２４】上記水処理経路１０の、分岐点Ｊ１から電
解槽１２に至る途上には順に、止弁Ｂ１、減圧のための
減圧弁Ｂ２、被処理水循環のための循環ポンプＰ１、流
量調整のための調整弁Ｂ７、被処理水中のイオンの総濃
度を測定するための導電率センサーＳ１、被処理水ろ過
のためのフィルター１３、イオン交換樹脂１４、および
止弁Ｂ３が配置されている。また、上記のうち調整弁Ｂ
７と導電率センサーＳ１との間の位置には、流量調整の
ための調整弁Ｂ４と、残留塩素濃度を測定するための残
留塩素センサーＳ２とを介してドレン口１０ａに至る分
岐経路１０ｂが接続されている。 【００２５】残留塩素センサーＳ２は、その構造上、水
処理経路１０を流れる水量よりも少ない、ごく少量の被
処理水を常時、流しつづける必要があるため、上記のよ
うな配置とされる。水処理経路１０の、電解槽１２から
合流点Ｊ２に至る途上には順に、止弁Ｂ５、被処理水循
環のための循環ポンプＰ２、および逆流防止のための逆
止弁Ｂ６が配置されており、また電解槽１２と止弁Ｂ５
との間には被処理水の水圧を測定するための圧力計Ｓ３
が接続されている。 【００２６】このように水処理経路１０の、電解槽１２
の上流側と下流側の両方に、被処理水循環のための循環
ポンプＰ１、Ｐ２を配置した場合には、前記のようにと
くに下流側の循環ポンプＰ２の働きによって電解槽１２
内の水圧を下げることができるので、当該電解槽１２の
上流側のみに循環ポンプＰ１を配置する場合に比べて、
上記電解槽１２の、とくに配線の引き出し部分などから
の水漏れを確実に防止できるとともに、上記引き出し部
分のシール構造を簡略化することが可能となる。 【００２７】なおこの発明では、電解槽１２に内蔵され
る、複数枚の電極板１１０…をいずれも、図２に示した
ように電解槽１２内の、被処理水の流入口１２ａから流
出口１２ｂに至る水流（実線の矢印で示す）と平行方向
に配置するのが好ましい。このように配置すると、電極
板１１０…による、水流に対する抵抗を最小限に抑える
ことができ、電解槽１２内の水圧をさらに下げて、水漏
れ防止の効果をより一層、向上することができる。 【００２８】電極板１１０としては、たとえばチタニウ
ム（Ｔｉ）製の基板の表面全面に金（Ａｕ）、白金（Ｐ
ｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金−イリジウム（Ｐｔ−
Ｉｒ）などの貴金属の薄膜を、めっき法や焼成処理によ
ってコーティングしたものなどが使用される。また図３
に示したように、電解槽１２の下側に受け皿１ｆを配置
すると、万が一、電解槽１２で水漏れが発生したとして
も、漏れた被処理水による短絡や漏電などのおそれを、
最小限に抑えることができる。 【００２９】なお図中符号１ｇは、受け皿１ｆで受けた
漏れた被処理水を、装置外の排水部（排水溝など）へ排
出するための排出口である。電解槽１２、および水処理
経路１０を構成する配管１０ｃの、少なくとも、被処理
水と接触する内面は、電気化学反応によって発生する次
亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、次亜塩素酸イオン（Ｃｌ
Ｏ^-）、塩素ガス（Ｃｌ₂）などの含塩素化合物や、ある
いは活性酸素（Ｏ₂ ^-）などによるこれらの部材の腐食を
抑制して、水漏れを防止するために、上記含塩素化合物
などに対して耐食性を有する材料にて形成される。 【００３０】その具体的構成としては、上記配管１０ｃ
や電解槽１２の全体を、上記含塩素化合物などに対して
耐食性を有する、たとえばポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、テフロンなどの樹脂や、あるいは
チタニウムなどの金属にて形成してもよい。しかし、水
圧による水漏れをも防止して、水漏れ防止の効果をより
一層、向上するためには、配管１０ｃや電解槽１２自体
はそれぞれ耐圧性を有する金属材料にて形成し、その被
処理水と接触する内面に、電気化学反応によって発生す
る含塩素化合物などに対して耐食性を有する、上記材料
からなる層（図３円内の符号Ｆ）を形成するのが好まし
い。 【００３１】たとえば電解槽１２の場合は、圧力容器用
炭素鋼板などで全体を形成するとともに、その内壁面
を、上記樹脂で塗装、あるいはライニングするか、また
はチタニウムの箔や蒸着膜、溶射膜などで被覆すればよ
い。また配管１０ｃとしては、たとえばその内面に樹脂
をライニングした鋼管などを使用すればよい。上記各部
を備えた水処理装置１を用いて、水槽２内の被処理水Ｗ
を滅菌処理するには、まず通常どおり循環ポンプ２３を
作動させて、主循環経路２０内を、図１に一点鎖線の矢
印で示すように多量の被処理水Ｗを常時、循環させなが
ら、循環ポンプＰ１、Ｐ２を作動させて、一部の被処理
水Ｗを、水処理経路１０内に導入する。 【００３２】そうすると水処理経路１０内に導入された
被処理水は、まず減圧弁Ｂ２と調整弁Ｂ７とを通って水
圧と流量とが調整され、ついで導電率センサーＳ１でイ
オンの総濃度が、また残留塩素センサーＳ２で残留塩素
濃度が、それぞれ測定されたのち、フィルター１３に送
られて有機物などが除去される。上記減圧弁Ｂ２による
減圧量は、圧力計Ｓ３の測定水圧に応じて調整される。
フィルター１３としては、たとえばポリプロピレン繊維
の不織布などが使用される。 【００３３】つぎに被処理水はイオン交換樹脂１４に送
られて、カルシウム、マグネシウムなどの、スケールの
原因となるイオンが除去されたのち電解槽１２に送ら
れ、当該電解槽１２内で、残留塩素センサーＳ２によっ
て測定された残留塩素濃度の測定結果に基づいて電極組
１１に通電することで、電気化学反応によって滅菌処理
されたのち、逆流防止のための逆止弁Ｂ６を通して、熱
交換器２２の下流側に設けられた合流点Ｊ２で主循環経
路２０に戻され、水槽２に還流される。 【００３４】なお、導電率センサーＳ１で測定したイオ
ンの総濃度が低い場合には、効率的な電気分解反応を行
うことができないおそれがある。そこでその場合には、
前述したように塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カル
シウム（ＣａＣｌ₂）、塩酸（ＨＣｌ）などを、必要に
応じて水溶液の状態で、水処理経路１０内に補給してや
るのが好ましい。上記各部を備えた水処理装置１は、実
際には、たとえば図５(a)(b)に示すようにユニット化し
た状態で、プールなどの設備内に設置される。 【００３５】すなわちキャビネット１ａ内に、フィルタ
ー１３とイオン交換樹脂１４とを内蔵したろ過器１ｂ、
電解槽１２、および循環ポンプＰ２などの各部材と、電
解槽１２内の電極組１１（図示せず）に通電するととも
に、循環ポンプＰ２や、後述する定流量ポンプＰ３を駆
動するための電源装置１ｃと、これらの部材を所定の手
順にしたがって動作させるための制御装置（シーケンサ
ー）１ｄとを配置するとともに、キャビネット１ａに隣
接してその外側に、前述した塩化ナトリウムなどの水溶
液を貯留する槽１ｅと、当該槽１ｅから、水溶液を水処
理経路１０内に供給するための定流量ポンプＰ３とを配
置し、かつこれらの部材を、水処理経路１０を構成する
配管１０ｃでつなぐことで、水処理装置１が構成され
る。 【００３６】また電解槽１２の下側には、前述した受け
皿１ｆが配置されており、この受け皿１ｆで受けられた
漏れた被処理水は、排出口１ｇを通して、キャビネット
１ａ外へ排出される。つぎに図５は、この発明の一実施
形態にかかる水処理装置１を、ビルの屋上などに配置さ
れる給水槽、一般家庭用の浴槽といった小型の水槽３に
組み込んだ構造を簡略化して示す図である。 【００３７】図に見るようにこの例では、先に述べた主
循環経路２０が本来的に設けられていないので、水処理
装置１の水処理経路１０を、上記水槽３に直接に接続し
て、全体の構成を簡略化している。水処理経路１０の、
水槽３から電解槽１２に至る途上には順に、止弁Ｂ１、
被処理水循環のための循環ポンプＰ１、流量調整のため
の調整弁Ｂ７、被処理水中のイオンの総濃度を測定する
ための導電率センサーＳ１、被処理水ろ過のためのフィ
ルター１３、イオン交換樹脂１４、および止弁Ｂ３が配
置されている。減圧のための減圧弁Ｂ２は、必要ないの
で省略されている。 【００３８】また、上記のうち調整弁Ｂ７と導電率セン
サーＳ１との間の位置には、流量調整のための調整弁Ｂ
４と、残留塩素濃度を測定するための残留塩素センサー
Ｓ２とを介してドレン口１０ａに至る分岐経路１０ｂが
接続されている。電極板１１０…は、先の例と同様に電
解槽１２内の、被処理水の水流と平行方向に配置するの
が好ましい。水処理経路１０の、電解槽１２から水槽３
に至る途上には順に、被処理水循環のための循環ポンプ
Ｐ２と、逆流防止のための逆止弁Ｂ６とが配置されてお
り、また電解槽１２と循環ポンプＰ２との間には被処理
水の水圧を測定するための圧力計Ｓ３が接続されてい
る。そしてこの循環ポンプＰ２の働きによって、電解槽
１２内の水圧を下げることができる。 【００３９】逆止弁Ｂ６は、図の例において、水処理経
路１０の終端を、水槽３の、被処理水Ｗの通常の水面よ
り下に接続しており、当該水処理経路１０内への、被処
理水Ｗの逆流を防止する必要があることから、この位置
に設けられている。たとえば水処理経路１０の終端を、
水槽３の、被処理水Ｗの通常の水面より上に接続して大
気に開放する場合は、逆止弁Ｂ６を省略することができ
る。また上記各部のうち水処理経路１０を構成する配管
１０ｃ、および電解槽１２は、少なくとも、被処理水と
接触するその内面が、電気化学反応によって発生する含
塩素化合物などに対して耐食性を有する材料にて形成さ
れる。その具体的な構成は先に説明した通りである。 【００４０】上記各部を備えた水処理装置１を用いて、
水槽３内の被処理水Ｗを滅菌処理する手順は、先の例と
同様である。すなわちまず、循環ポンプＰ１、Ｐ２を作
動させて、水槽３内の被処理水Ｗを、水処理経路１０内
に導入すると、導入された被処理水は、まず調整弁Ｂ７
を通って流量が調整され、ついで導電率センサーＳ１で
イオンの総濃度が、また残留塩素センサーＳ２で残留塩
素濃度が、それぞれ測定されたのち、フィルター１３に
送られて、有機物などが除去される。 【００４１】つぎに被処理水はイオン交換樹脂１４に送
られて、カルシウム、マグネシウムなどのイオンが除去
されたのち電解槽１２に送られ、当該電解槽１２内で、
残留塩素センサーＳ２によって測定された残留塩素濃度
の測定結果に基づいて、電極組１１に通電することで、
電気化学反応によって滅菌処理されたのち、逆流防止の
ための逆止弁Ｂ６を通して、水槽３に還流される。この
発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものでは
なく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の一実施形態にかかる水処理装置を、
プールや浴場の浴槽などの大型の水槽に組み込んだ構造
を簡略化して示す図である。 【図２】上記水処理装置に組み込まれた電解槽の、横方
向断面図である。 【図３】上記電解槽とその下に配置された受け皿の、縦
方向断面図である。 【図４】図(a)(b)はそれぞれ、この発明の水処理装置を
キャビネット内に配置したユニットの正面図および側面
図であり、いずれも内部構造がわかるように、キャビネ
ットの前面および側面のパネルを取り除いた状態の図で
ある。 【図５】この発明の一実施形態にかかる水処理装置を、
ビルの屋上などに配置される給水槽、一般家庭用の浴槽
といった小型の水槽に組み込んだ構造を簡略化して示す
図である。 【符号の説明】 Ｐ１、Ｐ２ 循環ポンプ Ｆ 耐食性の層 １ 水処理装置 １０ 水処理経路 １０ｃ 配管 １１ 電極組 １１０ 電極板 １２ 電解槽 ２、３ 水槽 Ｗ 被処理水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 1/50 Ｃ０２Ｆ 1/50 ５５０Ｈ ５６０ ５６０Ａ ５６０Ｄ ５６０Ｚ 1/76 1/76 Ａ 9/00 ５０２ 9/00 ５０２Ａ ５０２Ｄ ５０２Ｊ ５０２Ｍ ５０３ ５０３Ａ ５０３Ｆ ５０４ ５０４Ｂ (72)発明者 河村 要藏 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 岸 稔 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 中西 稔 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−104645（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−272472（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−314748（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−227524（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−39071（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−192（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−108273（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−319832（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−115870（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−132560（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−15276（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−33532（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−115878（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−57270（ＪＰ，Ａ) 特開2000−93971（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−108794（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/46 C02F 1/42 C02F 1/50 C02F 1/76 C02F 9/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】被処理水を貯留した水槽に接続され、当該
   水槽から被処理水を導入して砂ろ過などの処理を行った
   のち、水槽に還流させる主循環経路と、 上記主循環経路に被処理水を循環させる循環ポンプ２３
   と、 主循環経路から分岐して、流量が調整され、複数枚の電
   極板からなる電極組を内蔵した電解槽を経たのち、前記
   分岐点より下流側で再び主循環経路に合流する水処理経
   路と、 上記水処理経路の、電解槽の下流側に配置された、水処
   理経路に被処理水を循環させるための循環ポンプＰ２と
   を、備えたことを 特徴とする水処理装置。