JP3870547B2

JP3870547B2 - 水浄化装置

Info

Publication number: JP3870547B2
Application number: JP11195798A
Authority: JP
Inventors: 朋秀松本; 祐河合; 岳見桶田; 優子藤井; 啓次郎国本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2018-04-22
Also published as: JPH11300362A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入浴水などの被浄化水に含まれる懸濁物質を除去浄化する水浄化装置に関し、特に電気分解により金属水和物を生成し、この金属水和物のもつ凝集作用により懸濁物質の凝集フロックを形成して浄化する水浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の水浄化装置としては、微生物担持体に微生物を繁殖させ、この微生物の酵素活性作用により有機物を分解し浄化するものがある（例えば特開平５−２９３４８５号公報）。
【０００３】
しかしながら上記微生物方式の水浄化装置では以下の課題があった。
（１）微生物の酵素活性作用により浄化するので浄化速度が遅い。このため入浴により浴水が一旦汚濁すると浄化するのに３時間以上必要となる。したがって入浴者が続けて（例えば３０分間隔）入浴した場合汚濁した状態の浴水に入浴しなければならず、心理的な抵抗感がある。
【０００４】
（２）濾過槽内の殺菌は、浄化に寄与する微生物を滅殺することになるので浄化能が得られなくなる。したがって病原菌などの温床となる濾過槽内を殺菌することができない。このためレジオネラ属菌などの浴水細菌汚染の可能性がある。
【０００５】
（３）入浴剤を使用した場合微生物が死滅するので、入浴剤を使用することができない。
【０００６】
これらの課題を解決するものとして図７および図８に示したように電気分解により金属水和物を生成し、この金属水和物の凝集作用により懸濁物質を大径化し物理的に濾過する水浄化装置が提案されている（例えば特開平８−１３２０５１号公報）。
【０００７】
同図において１は浴槽、２は循環ポンプ、３は凝集手段、４は凝集手段の下流側に設けられた濾過槽、５は循環路である。ここで凝集手段３は図８に示したように例えばアルミニウムからなる陽極６とステンレスからなる陰極７（ここではケーシングを兼ねている）から構成されている。
【０００８】
上記構成において陽極６と陰極７に通電すると電気分解により陽極６からアルミニウムイオンが溶出する。このアルミニウムイオンは、水の水酸化物イオンＯＨ^-と反応して水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）₃のコロイドが形成される。ここで皮脂・垢及び細菌群などの懸濁物質は、側鎖にカルボキシル基を持っているので負に帯電している。一方水酸化アルミニウムは正電荷のため、水酸化アルミニウムが結着媒体となり、架橋作用によって微細な懸濁物質を吸着して大径化させ、いわゆる凝集フロックが生成される。この結果、下流に設けられた濾過槽４で凝集フロックが効果的に濾過され、短時間での浄化が可能となる。また微生物を用いないので細菌群の温床となる濾過槽４内を例えば高温殺菌などにより殺菌可能となるとともに、入浴剤を使用することが可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように凝集濾過方式では微生物方式では得られない特長を有しているが、電気分解により金属イオン（アルミニウムイオン）を溶出して金属水和物（水酸化アルミニウム）を生成する過程で徐々に陽極表面に水酸化アルミニウムが残存して陽極、陰極間に堆積し、凝集に寄与するアルミニウムの有効利用率が低下するという課題が見出された。
【００１０】
すなわち理論的にはファラデーの法則に基づいて供給した電気量に応じてイオン化傾向の高いアルミニウムイオンが溶融し、水酸基と反応して水酸化アルミニウムとなって凝集に寄与するはずであるが、実際には陽極表面で浴水に含まれるＣａ、Ｍｇ、Ｓｉなどのスケール成分と結合して残存し、凝集に寄与すべきアルミニウムが減少していることがわかった。
【００１１】
この結果必要以上のアルミニウム量が必要となり、陽極が大型化する。また十分な水酸化アルミニウムが生成されないのでスケール成分の付着にしたがって徐々に凝集による架橋作用が低下し、浄化能力が低下する。さらに長期使用により陽極、陰極間が堆積物で埋まり、極間の電気抵抗が上昇し、所定の電解電流が確保できなくなるという課題があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、被浄化水を循環する循環手段と、陽極と陰極から構成される電極を有する凝集手段と、凝集フロックを物理的に濾過する濾過手段を有し、前記電極への通電による凝集動作時は前記循環手段を所定の周期で断続動作させる循環制御手段を設けたものである。
【００１３】
すなわち本発明者らはアルミニウム陽極表面の堆積物を低減させるために種々研究を重ねた結果、最も効果的な方法として電解凝集動作時に滞留電解することで陽極表面の水酸化アルミニウムを主成分とするスケール成分の付着を防止できることを見出した。このメカニズムとしては滞留電解することで、陽極表面では水酸化物イオンＯＨ^-が消費されて酸素ガス及び塩素ガスとなるので水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）₃への反応が進行せず、陽極表面への水酸化アルミニウムの析出が防止されることによるものである。これに対して従来の通水状態で電解した場合、陽極表面では同様に水酸化物イオンが消費されるが、通水により充分な水酸化物イオンが補給されて水和反応により水酸化アルミニウムが陽極表面で生成されることとなり、水に含まれるスケール成分と反応してスケールが堆積するものである。
【００１４】
一方、滞留状態で電気分解した場合、陽極反応として酸素ガス及び水中の塩素イオンと反応して塩素ガスが生成され、また陰極反応としては水素ガスが生成される。これらのガスは気泡となって浮上し、電極表面のスケール成分の剥離に寄与するとも考えられるが、上方に集積して蓄積されることとなる。特に水素ガスは起爆性ガスであり、また塩素ガスは腐食性ガスのため多量の蓄積は信頼性の面で課題となる。またガスの発生により電極間の電気的な等価抵抗が徐々に増大し、定電流制御した場合電圧が増加することとなり、高い電圧容量の電源が必要となる。
【００１５】
すなわち陽極表面のスケールを防止しつつ、これらの課題に対処するためには所定周期で滞留電解と通水を断続的に行うことで解決できることを見出したことで本発明に至ったものである。
【００１６】
この結果アルミニウムの有効利用率が向上するので陽極の容積あるいは重量の低減が図れるとともに、凝集効率が向上するので良好な浄化性能が得られる。また極間の電気抵抗が変化しないので長期にわたって安定した浄化性能を維持できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に係る水浄化装置は、被浄化水の循環手段と、循環路に設けられた陽極と陰極から構成される電極を有し、前記電極に通電することで電気分解により金属水和物を生成し、被浄化水に含まれる懸濁物質を電気的に凝集させる凝集手段と、前記凝集手段の下流に設けられ、前記凝集手段によって生成される凝集フロックを物理的に濾過する濾過手段を有し、前記電極への通電による凝集動作時は前記循環手段を所定の周期で断続動作させる循環制御手段を設けたものである。
【００１８】
そして、電極への通電による凝集動作には循環制御手段が動作して、所定の周期で循環手段が断続的に駆動され、滞留電解と通水電解が交互に行われることとなる。この結果滞留電解によって陽極表面の金属水物和物の付着が防止され、また通水によって溶解金属の金属水和物が下流の濾過手段に捕捉されて良好なケーク層（濾過膜）を形成するとともに電解によって蓄積されたガスが循環路を経て放出される。これにより陽極表面のスケール付着が防止され、電解金属の有効利用率が向上するので良好な浄化性能が得られるとともに陽極の小型化が図れる。また陽極、陰極間の電気抵抗が変化しないので長期にわたって良好な浄化性能を持続できる。
【００１９】
本発明の請求項２に係る水浄化装置は、循環制御手段として循環手段を停止させる時間Ｔａを設定する第１の時限手段と、循環手段を動作させる時間Ｔｂを設定する第２の時限手段から構成し、Ｔａ≧Ｔｂなる条件を満足する構成としたものである。
【００２０】
そして、循環手段を停止させて電解を行う時間Ｔａよりも通水電解する時間Ｔｂが大きくなると、通水電解によって陽極表面に付着した金属水和物が滞留電解によって充分に脱離することができずに徐々に堆積することとなる。すなわち、Ｔａ≧Ｔｂなる条件を満足することで通水電解によって生成付着する金属水和物を滞留電解によって完全に脱離することが可能となる。
【００２１】
本発明の請求項３に係る水浄化装置は、上記請求項２における時間Ｔａを１分〜１０分の範囲内としたものである。
【００２２】
そして、陽極表面の金属水和物を主成分とするスケール成分の付着を防止するために、種々研究を重ねた結果、Ｔａ≧Ｔｂなる条件を満足しつつ、循環手段を停止させて電解を行う時間Ｔａを１分〜１０分の範囲内とすることで、実用上効果的にスケール成分付着が防止できることがわかった。すなわち、陽極表面の金属水物和物の付着を防止しつつ通水によって蓄積したガスが制御及び安全上問題なく放出されることとなる。
【００２３】
本発明の請求項４に係る水浄化装置は、凝集動作開始時に循環手段を停止させる第１の時限手段を優先する構成としたものである。
【００２４】
そして、凝集動作開始時に通水電解すなわち第２の時限手段が優先された場合、断続周期の条件によっては通水電解によって陽極表面に生成された金属水和物が滞留電解によって完全に脱離できない場合がある。凝集開始時に第１の時限手段を優先させることで、この課題を回避することが可能となる。
【００２５】
本発明の請求項５に係る水浄化装置は、凝集動作終了時に循環手段を停止させて所定時間電気分解を行い、その後電極への通電を停止して所定時間循環手段を動作させる凝集終了モードを実行する構成としたものである。
【００２６】
そして、凝集動作終了時に凝集終了モードを実行することで、終了時に通水電解することがなく、陽極表面に金属水和物が残存することがない。すなわち、終了時は滞留電解が実行されて金属水和物の脱離が行われるので長期にわたってスケール付着が防止できる。また、その後循環通水のみが実行されるので溶出した金属イオンは金属水和物となって濾過手段に捕捉され、有効に水浄化に寄与することとなる。
【００２７】
本発明の請求項６に係る水浄化装置は、陽極をアルミニウムから構成するとともに、陰極はステンレスから構成するものである。
【００２８】
そして、凝集作用を有する金属水和物を生成する溶融電極材としてアルミニウム、鉄などがあるが、アルミニウムはイオン化傾向が高く低電圧で溶融する。また水酸化アルミニウムは架橋作用に優れており、凝集効果が高い。さらに溶融した後に錆などが発生することがなく、水が濁ることがない。また水中使用の陰極材としては、ステンレス、チタン、アルミニウム、白金などがあるが、ステンレスは安価であるとともに自然溶出が少なく水中使用に適している。この組み合わせは特に入浴水浄化装置として好適である。
【００２９】
本発明の請求項７に係る水浄化装置は、陽極、陰極ともにアルミニウムから構成するとともに、通電時には所定間隔で極性の逆電切換を行うリバース手段を設けたものである。
【００３０】
そして、両極をアルミニウムとし、リバース手段によって所定間隔で極性を切り換えることで陽極、陰極が交互に切り換えられることとなる。この結果、両電極表面の金属水和物を主成分とするスケール成分の付着堆積がより効果的に防止され、長期にわたって良好な浄化性能が維持できる。
【００３１】
本発明の請求項８に係る水浄化装置は、凝集動作前に濾過手段の逆流洗浄を行う構成としたものである。
【００３２】
そして、凝集動作により濾過手段内に凝集フロックのケーク層を形成して浄化を行うと、懸濁物質がケーク層表面に捕捉され、この結果通過圧力損失が増加して循環流量が低下してくる。凝集動作前に濾過手段の逆流洗浄を行うことで、捕捉した懸濁物質を含む凝集フロックが外部に廃棄されて清浄化され、その後に凝集動作を行うことで新たな凝集フロックのケーク層が形成されて浄化が行われることとなり、濾過手段の圧力損失を所定値以上上昇させることなく長期にわたって安定した浄化性能を得ることができる。
【００３３】
本発明の請求項９に係る水浄化装置は、入浴時間帯設定手段を設け、入浴時間帯の前後少なくともいずれかに凝集動作を行う構成としたものである。
【００３４】
そして、入浴時間帯は人が入浴するため特に浴水の清澄度が要求される。入浴時間帯前に凝集動作を実施して濾過手段内に良質の凝集フロックの膜（ケーク層）を形成し、浄化を行うことで入浴前には常に清澄度の高い浴水が得られる。一方、入浴時間帯中は入浴により人体由来の垢、皮脂、細菌群などが浴水に持ち込まれるので濾過手段に対する負荷が最も高くなり、濾過手段の目詰まりも発生する。したがって入浴時間帯後にも逆流洗浄を実施し、凝集動作を行うことで濾過手段の浄化能力が再生され、次回の入浴時間帯までの安定した浄化性能が効果的に発揮される。すなわち入浴時間帯の前後少なくともいずれかに凝集動作を行うことで、濾過手段を浄化に好適な状態に維持することができ、長期にわたって良好な浄化性能が得られる。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００３６】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１における水浄化装置の構成図を示す。同図において、８は被浄化水である浴槽９の水を浄化する水浄化装置であり、１０は水浄化装置８を制御する制御手段、１１は入浴時間帯を設定する入浴時間帯設定手段である。
【００３７】
浴槽９には、水浄化装置８に接続された吐出口１２および吸い込み口１３を有する風呂アダプタ１４が設けられている。
【００３８】
水浄化装置８は、浴槽９の吸い込み口１３に連通する戻り管１５および吐出口１２に連通する往き管１６からなる循環路１７と、浴槽水を循環させるための循環手段１８と、浴槽水に含まれる懸濁物質を凝集させて大径化させる凝集手段１９およびその下流に設けられ、例えばアルミナなどの無機系材料からなる粒状の濾材２０を濾床２１を介して充填し、凝集手段１９で大径化した凝集フロックを濾過する濾過手段２２、浴槽水を保温するための加熱手段２３、凝集手段１９の上流側および濾過手段２２の下流側に設けられた三方弁２４ａ、２４ｂおよび濾過手段２２に堆積した懸濁物質を通常濾過時とは逆方向に通水して洗浄するためのバイパス路２５と排出路２６からなる逆洗手段２７から構成されている。
【００３９】
凝集手段１９は、ステンレスから構成される筐体２８の内部にアルミニウムから構成される陽極２９を筐体２８に対向配置するとともに陽極２９と陰極（ここでは筐体２８を兼用する）間に電圧を印可する定電流電源３０を有している。
【００４０】
制御手段１０は、入浴時間帯設定手段１１で設定された入浴時間帯を基準として凝集手段１９を制御する凝集制御手段３１と三方弁２４ａ、２４ｂを制御し濾過手段２２の逆流洗浄を制御する逆洗制御手段３２および凝集制御手段３１と逆洗制御手段３２と関連して循環手段１８を制御する循環制御手段３３を有している。
【００４１】
ここで循環制御手段３３には図２の動作タイムチャートに示したように、凝集動作時すなわち凝集制御手段３１が動作して陰極（筐体）２８と陽極２９間に通電されている状態において、循環手段１８を停止させる時間Ｔａを設定する第１の時限手段３４と、循環手段１８を動作させる時間Ｔｂを設定する第２の時限手段３５が設けられており、Ｔａ≧Ｔｂなる条件を満足するように制御される。また時間Ｔａは１分〜１０分の範囲内で設定可能に構成されるとともに凝集動作開始時には、循環手段１８を停止させる動作を行う第１の時限手段３４を優先実行するように制御される。さらに凝集動作終了時には、循環手段１８を停止させて所定時間Ｔｆだけ電気分解を行い、その後電極２８、２９への通電を停止して電気分解することなく循環手段１８を動作させる凝集終了モードを実行する終了モード制御手段３６が設けられている。
【００４２】
以上の構成において、次に本実施例の動作、作用について図１および図２を用いて説明する。
【００４３】
入浴時間帯設定手段１１によって設定された入浴時間帯以外では循環量は弱モード循環（例えば５ｌ／min）されており、この間は加熱手段２３による入浴適温（例えば４０℃）の保温動作も停止もしくは保温温度を低下させて（例えば３５℃）消費電力が抑制される。
【００４４】
一方、入浴時間帯の所定時間前にまず逆洗制御手段が動作して三方弁２４ａ、２４ｂを図１の破線矢印で示した方向に流れるように制御し、循環水はバイパス路２５を経て濾過手段２２の下流から流入し、濾材２０の表面に堆積した凝集フロックを含んだ懸濁物質が逆流洗浄され、排出路２６から外部に廃棄される。なお逆洗時間Ｔｒおよび逆洗流量は、懸濁物質の量、濾過手段２２の仕様に応じた好適な条件が設定される。このように凝集動作前に濾過手段の逆流洗浄を行うことで、捕捉した懸濁物質を含む凝集フロックが外部に廃棄されて清浄化され、その後に凝集動作を行うことで新たな凝集フロックのケーク層が形成されて浄化が行われることとなり、濾過手段２２の圧力損失を所定値以上上昇させることなく長期にわたって安定した浄化性能を得ることができる。
【００４５】
所定時間Ｔｒの間逆流洗浄した後に凝集制御手段３１が動作し、凝集手段１９の定電流電源３０が動作して陽極２９と陰極２８間に電圧が印可される。この結果、電気分解により陽極２９からアルミニウムイオンが溶出する。このアルミニウムイオンは、水の水酸化物イオンと反応して水酸化アルミニウムのコロイドが形成される。ここで皮脂・垢及び細菌群などの懸濁物質は、側鎖にカルボキシル基を持っているので負に帯電している。一方水酸化アルミニウムは正電荷のため、水酸化アルミニウムが結着媒体となり、架橋作用によって微細な懸濁物質を吸着して大径化させていわゆる凝集フロックが生成される。この結果、濾材２０の表層部に凝集フロックが堆積して緻密な細孔を有するケーク層（濾過膜）が形成され、短時間で効果的な水浄化が可能となる。実験によれば、濁度２度の被浄化水を電極間に３００ｍＡ通電しながら濾過した場合、２０分経過後０．５度以下が得られた。微生物の酵素活性作用によるものでは同様の実験で２〜３時間必要であり、本実施例では使用者が続けて（例えば３０分間隔）入浴した場合でも清澄な浴槽水に入浴できることとなる。
【００４６】
この凝集動作時には循環制御手段３３が動作して循環手段１８を制御し、図２に示したように循環流量が断続的に制御される。これにより電気分解時の陽極２９表面に析出する水酸化アルミニウムを主成分とするスケール付着を防止できる。
【００４７】
このメカニズムとしては滞留状態で電解することで、陽極２９表面では水酸化物イオンＯＨ^-が消費されて酸素ガス及び塩素ガスとなるので水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）₃への反応が進行せず、陽極表面への水酸化アルミニウムの析出が防止されることによるものである。これに対して従来の通水状態で電解した場合、陽極２９表面では同様に水酸化物イオンが消費されるが、通水により水和反応に充分な水酸化物イオンが補給されて水酸化アルミニウムが陽極２９表面で生成されることとなり、水に含まれるＣａ、Ｓｉ、Ｍｇなどのスケール成分と反応してスケールが堆積するものである。
【００４８】
一方、滞留状態で電気分解した場合、陽極反応として酸素ガス及び水中の塩素イオンと反応して塩素ガスが生成され、また陰極反応としては水素ガスが生成される。これらのガスは気泡となって浮上し、陽極２９表面のスケール成分の剥離に寄与するとも考えられるが、上方に集積して蓄積されることとなる。特に水素ガスは起爆性ガスであり、また塩素ガスは腐食性ガスのため多量の蓄積は信頼性の面で課題となる。またガスの発生により電極間の電気的な等価抵抗が徐々に増大し、定電流制御した場合電圧値が増加することとなり、高い電圧容量の定電流電源３０が必要となる。すなわち所定周期で滞留電解と通水を断続的に行うことで陽極２９表面のスケールを防止しつつ、これらの課題に対処することができる。
この結果アルミニウムを凝集作用に有効に利用することができるので陽極２９の容積あるいは重量の低減が図れるとともに、凝集効率が向上するので良好な浄化性能が得られる。また極間の電気抵抗が変化しないので長期にわたって安定した浄化性能を維持できる。
【００４９】
図３は滞留電解時間Ｔａを３分とした時の循環電解時間Ｔｂと陽極２９表面へのスケール付着率ψａの関係を示し、図４は循環電解時間Ｔｂを１０分とした場合の滞留電解時間Ｔａとスケール付着率ψａの関係を示す。さらに図５は、循環電解時間Ｔｂを１０分とした場合の滞留電解時間Ｔａと電解によって生成される水素ガス、酸素ガス、塩素ガスの生成量Ｖｇの関係を示したものである。なお実験条件は、滞留電解時間Ｔａと循環電解時間Ｔｂを設定して０．４５Ａ・ｈｒの電気量で電気分解操作を行い、その後の陽極２９表面のスケール成分を乾燥後剥離させて重量を計測し、さらに水酸化アルミニウムとアルミニウムのモル比換算によりスケール成分中の金属アルミニウム量を定量した。
【００５０】
ここでスケール付着率ψａはファラデーの法則に基づくアルミニウムの理論溶出量をＶｅ、陽極２９表面に付着した上記金属アルミニウム量をＶａとする時、数式１により算出した。
【００５１】
【数１】

【００５２】
また循環電解時の循環流量は、１０l/minとし、循環水温は４１℃で実施した。
【００５３】
図３から滞留電解時間Ｔａを一定とした場合、循環電解時間Ｔｂの増加に比例してスケール付着率が増加するのがわかる。ここで図示したＴａ＝Ｔｂの条件を基準とすると、滞留電解時間Ｔａに対して循環電解時間Ｔｂが大きくなるとスケール付着量が増加こととなり、スケール付着量を低減するためにはＴａ≧Ｔｂなる条件を満足することが必要である。
【００５４】
また図４は、循環電解時間Ｔｂが一定の場合、滞留電解時間Ｔａが増加するほどスケール付着量が低減できることを示しており、比較対照として測定した従来の連続循環電解でのスケール付着率ψａ１２％以下を実現できる滞留電解時間Ｔａの条件は、１分以上好ましくは５分以上が好適である。
【００５５】
さらに図５に示した単位時間当たりのガス生成量Ｖｇは滞留電解時間Ｔａに比例して増加することを示している。この生成ガスは、循環電解時に被浄化水とともに浴槽９に排出されるが、循環路１７に滞留蓄積される場合があるので少なくすることが望ましく、またガス生成量が増加することは、電気量が有効にアルミニウムの溶解に機能しないことにつながる。したがって、滞留電解時間Ｔａは１０分以下望ましくは１分が好適である。
【００５６】
以上の検討から滞留電解時間Ｔａは１分以上１０分以内の範囲とすることで実用上効果的にスケール成分付着が防止できる。すなわち、陽極２９表面のスケール付着を防止しつつ通水によって蓄積したガスが制御及び安全上問題なく放出されることとなる。なお本実施例では、循環電解時間Ｔｂの間には陽極２９、陰極２８に通電する構成を説明したが、循環手段１８が動作している間は陽極２９、陰極２８間への通電を停止するようにしてもよく（図示せず）、同様にスケール付着防止効果が得られる。
【００５７】
また凝集動作開始時には循環手段１８を停止させた状態で滞留電解する第１の時限手段３４の動作が優先される。凝集動作開始時に循環電解が優先された場合、ＴａとＴｂの断続周期の条件によっては循環電解時間Ｔｂに陽極２９表面に生成されたスケールが滞留電解操作を行っても完全に脱離できない場合があり、凝集開始時に第１の時限手段３４を優先させることでこの課題を回避することが可能となる。
【００５８】
さらに凝集動作終了時には終了モード制御手段３６が動作し、循環手段１８を停止させて所定時間Ｔｆの間滞留電解を行い、その後電極への通電を停止して所定時間循環手段１８を動作させる。この結果、凝集動作終了時にスケールが付着しやすい循環電解することがなく、陽極２９表面にスケールが残存することがなくなるので長期にわたってスケール付着が防止できる。
【００５９】
これらの凝集動作を実行することで濾過手段２２の濾材２０の表面、深層部に効果的に水酸化アルミニウムの凝集膜が形成され、循環浄化することで入浴時間帯での入浴による浴水の汚濁が防止される。なお入浴人数あるいは入浴負荷（汚れ具合）によっては充分な清澄性を確保できない場合もありうる。これに対応するためには入浴時間帯内に凝集動作を行うようにしてもよい（図示せず）。
【００６０】
次に入浴時間帯終了後には制御手段１０により再度入浴時間帯前と同様に逆流洗浄、凝集動作が行われ、入浴行為により濾過手段２２内に堆積した懸濁物質が逆洗動作により外部に廃棄された後、再度凝集フロックのケーク層が形成され、浴水を清澄化する。このように入浴時間帯後にも逆流洗浄、凝集動作を順次行うことで入浴行為による濾過手段２２の性能低下が再生され、次回の入浴時間帯までの安定した浄化性能が得られる。すなわち入浴時間帯の前後に逆流洗浄、凝集動作を順次行うことで、濾過手段２２を浄化に好適な状態に維持することができ、長期にわたって良好な浄化性能を持続させることができる。
【００６１】
なお本実施例では、陽極２９をアルミニウムから構成し、陰極２８はステンレスから構成している。
【００６２】
凝集作用を有する金属水和物を生成する溶融電極材としてはアルミニウム、鉄などがあるが、アルミニウムはイオン化傾向が高く低電圧で溶融する。また水酸化アルミニウムは架橋作用に優れており、凝集効果が高い。さらに溶融した後に錆などが発生することがなく、水が濁ることがない。また水中使用の陰極材としては、ステンレス、チタン、アルミニウム、白金などがあるが、ステンレスは安価であるとともに自然溶出が少なく水中使用に適している。この組み合わせは特に入浴水浄化装置として好適である。
【００６３】
（実施例２）
図６は本発明の実施例２における要部構成図であり、図１の実施例と異なる点は、陽極２９、陰極２９ａともにアルミニウムから構成するとともに、凝集動作を行う場合は所定間隔で極性の逆電切換を行うリバース手段３７を設けたものである。その他は図１の実施例と同一であり、同一番号を付して説明を省略する。
【００６４】
上記構成において、次に本実施例の作用・動作を説明する。凝集動作時には陽極２９および陰極２９ａ間に低電流電源３０から通電されて電気分解され、プラスの電位となる陽極２９からアルミニウムイオンが溶融し、水酸化物イオンと反応して水酸化アルミニウムが形成される。この時、循環制御手段３４が動作し、実施例１で説明したように断続的に滞留電解が行われて陽極２９表面のスケール付着が防止される。一方この時陰極２９ａの表面では陰極反応として水素ガスが生成されるとともに、反応過程で水酸化物イオンＯＨ^-が生成される。したがってこの水酸化物イオンが被浄化水に含まれるＣａ、Ｍｇ、Ｓｉなどのスケール成分と反応して徐々にスケールが付着するようになる。
【００６５】
所定時間後にリバース手段３７が動作して極性の反転が行われる。すなわち陽極２９がマイナス極、陰極２９ａがプラス極となる。したがって前述の反応が逆転して起こることとなり、前過程で陰極２９ａ表面に生成されたスケールは完全に除去される。すなわちこれらの動作を所定間隔で行うことにより、陽極２９、陰極２９ａともにスケール付着防止が図れることとなる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に係る水浄化装置によれば、凝集動作には循環制御手段が動作して、所定の周期で循環手段が断続的に駆動され、滞留電解と通水電解が交互に行われるので滞留電解によって陽極表面の金属水物和物の付着が防止され、また通水によって溶解金属の金属水和物が下流の濾過手段に捕捉されて良好なケーク層（濾過膜）を形成するとともに電解によって蓄積されたガスが循環路を経て放出される。したがって溶融電極の有効利用率が向上するので良好な浄化性能が得られるとともに陽極の小型化が図れる。また陽極、陰極間の電気抵抗が変化しないので長期にわたって良好な浄化性能を持続できる。
【００６７】
また本発明の請求項２に係る水浄化装置によれば、循環手段を停止させて電解を行う時間をＴａ、通水電解する時間をＴｂとし、Ｔａ≧Ｔｂなる条件を満足するので通水電解によって陽極表面に生成付着する金属水和物を滞留電解によって完全に脱離することが可能となる。この結果、より電極の耐久信頼性が向上する。
【００６８】
また本発明の請求項３に係る水浄化装置によれば、滞留電解時間Ｔａを１分〜１０分の範囲内としたので、陽極表面の金属水物和物の付着を防止しつつ通水によって蓄積したガスが制御及び安全上問題なく放出されることとなる。
【００６９】
また本発明の請求項４に係る水浄化装置によれば、凝集動作開始時に循環手段を停止させる第１の時限手段を優先する構成としたので凝集動作開始時には滞留電解が行われる。したがって断続周期条件によるスケール付着防止効果への影響を回避できる。すなわち通水電解が優先された場合、通水電解によって陽極表面に生成された金属水和物が滞留電解によって完全に脱離できない場合があるという課題を回避でき、電極信頼性をより高めることができる。
【００７０】
また本発明の請求項５に係る水浄化装置によれば、凝集動作終了時に凝集終了モードが実行されるので、終了時に通水電解することがなく、陽極表面に金属水和物が残存することがない。したがって長期にわたってスケール付着が防止できる。また、その後循環通水のみが実行されるので溶出した金属イオンは金属水和物となって濾過手段に捕捉され、有効に水浄化に寄与することとなる。
【００７１】
また本発明の請求項６に係る水浄化装置によれば、陽極をアルミニウムから構成したので低電圧で溶融し、また生成される水酸化アルミニウムは架橋作用に優れており、凝集効果が高く、急速浄化が可能となる。また陰極をステンレスから構成したので安価であるとともに自然溶出が少なく水中使用に適している。特にこの組み合わせは入浴水浄化装置として好適である。
【００７２】
また本発明の請求項７に係る水浄化装置によれば、陽極、陰極をアルミニウムから構成するとともに、通電時には所定間隔で逆電切換を行うリバース手段を設けたので陽極、陰極が所定周期で交互に切り換えられ、両電極表面のスケール成分の付着をより効果的に防止し、長期にわたって良好な浄化性能が維持できる。
【００７３】
また本発明の請求項８に係る水浄化装置によれば、凝集動作前に濾過手段の逆流洗浄を行うので捕捉した懸濁物質を含む凝集フロックが外部に廃棄されて清浄化され、その後に凝集動作を行うことで新たな凝集フロックのケーク層が形成されて浄化が行われることとなり、濾過手段の圧力損失を所定値以上上昇させることなく長期にわたって安定した浄化性能を得ることができる。
【００７４】
また本発明の請求項９に係る水浄化装置によれば、入浴時間帯の前後少なくともいずれかに凝集動作を行う構成としたので入浴時間帯前後のいずれかに凝集動作が行われて濾過手段の浄化能力が再生され、次回の入浴時間帯までの安定した浄化性能が効果的に発揮される。したがって濾過手段を浄化に好適な状態に維持することができ、長期にわたって良好な浄化性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における水浄化装置の構成図
【図２】同装置の動作タイムチャート
【図３】同循環電解時間と陽極スケール付着率の関係を示す特性図
【図４】同滞留電解時間と陽極スケール付着率の関係を示す特性図
【図５】同滞留電解時間と電解ガス生成量の関係を示す特性図
【図６】本発明の実施例２における水浄化装置の要部構成図
【図７】従来例を示す水浄化装置の構成図
【図８】同凝集手段の断面図
【符号の説明】
８水浄化装置
１１入浴時間帯設定手段
１７循環路
１８循環手段
１９凝集手段
２２濾過手段
２８、２９ａ陰極（筐体）
２９陽極
３３循環制御手段
３４第１の時限手段
３５第２の時限手段
３６終了モード制御手段
３７リバース手段

Claims

被浄化水の循環手段と、循環路に設けられた陽極と陰極から構成される電極を有し、前記電極に通電することで電気分解により金属水和物を生成し、被浄化水に含まれる懸濁物質を電気的に凝集させる凝集手段と、前記凝集手段の下流に設けられ、前記凝集手段によって生成される凝集フロックを物理的に濾過する濾過手段とを有し、前記電極への通電による凝集動作時は前記循環手段を所定の周期で断続動作させる循環制御手段を設けた水浄化装置。
循環制御手段は、循環手段を停止させる時間Ｔａを設定する第１の時限手段と、循環手段を動作させる時間Ｔｂを設定する第２の時限手段を有し、Ｔａ≧Ｔｂなる条件を満足する請求項1記載の水浄化装置。
時間Ｔａを１分〜１０分の範囲内とした請求項２記載の水浄化装置。
凝集動作開始時は、循環手段を停止させる第１の時限手段を優先する構成とした請求項2ないし３のいずれか１項に記載の水浄化装置。
凝集動作終了時は、循環手段を停止させて所定時間電気分解を行い、その後電極への通電を停止して所定時間循環手段を動作させる凝集終了モードを実行する構成とした請求項1ないし４のいずれか１項に記載の水浄化装置。
陽極をアルミニウムから構成するとともに、陰極はステンレスから構成した請求項1ないし５のいずれか１項に記載の水浄化装置。
陽極、陰極ともにアルミニウムから構成するとともに、通電時には所定間隔で極性の逆電切換を行うリバース手段を設けた請求項１ないし５のいずれか１項に記載の水浄化装置。
凝集動作前に濾過手段の逆流洗浄を行う構成とした請求項1ないし７のいずれか１項に記載の水浄化装置。
入浴時間帯設定手段を設け、入浴時間帯の前後少なくともいずれかに凝集動作を行う構成とした請求項1ないし８のいずれか１項に記載の水浄化装置。