JP4020787B2 - 水処理装置 - Google Patents

Description

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といった中型の水槽、一般家庭用の浴槽といった小型の水槽までの、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。
従来技術
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等は、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。
従来はこの作業を、プールや浴場の従業者等が手作業で行っていた。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、特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った問題があった。また、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時間を要する。そのため、溶解するまでの間は、プールや浴槽を使用できないという問題もあった。
一方、ビルの屋上等に配置される給水槽や、一般家庭用の浴槽の場合は、カルキや次亜塩素酸ソーダが投入されることはなく、水の滅菌処理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る。このため、給水槽の中には、内部に藻が繁殖するなどして水質が悪化しているものも見つけられている。
また、一般家庭用の浴槽の場合は、通常、ほぼ１〜２日毎に水を入れ換えるため、水質の点では問題が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、雑菌や黴等が繁殖しやすく、浴槽における水質の悪化が懸念される。
そこで本願出願人は、上述のような種々の水槽に貯留された被処理水を電解槽に導き、電気化学反応により滅菌処理する水処理装置を発明した（特願平１１−３５７９３８号参照）。
この発明した水処理装置は、電極を有する電解槽へ被処理水を供給し、被処理水に対して電気化学反応（いわゆる電気分解）を施す。施された電気化学反応により、塩素ガス、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、次亜塩素酸イオン等が発生し、それらが被処理水に溶けることによって、被処理水が滅菌される仕組みになっている。
ところで、発明した水処理装置では、電解槽に流れ込む前の被処理水の一部が取り出される分岐水路が設けられ、この分岐水路に残留塩素センサが備えられていて、被処理水の残留塩素濃度が測定できる構成となっていた。そして残留塩素センサを通った後の水は排水溝へ排出される構成となっていた。
このように分岐水路に残留塩素センサを設け、残留塩素濃度測定後の水は水路外の排水溝へ排出する構成とした理由は、残留塩素センサは許容水量が極めて小さいので、専用の分岐水路を設ける必要があったこと、および、分岐水路に流れる水流は微量であり、排水溝に排出される捨水の量も極めて少ない量であるためである。
しかし、その後、残留塩素濃度の測定は水処理装置の運転中は常に行われるため、運転中に常に捨水が発生することは不経済であるから、捨水が発生しない構成に変更すべきであるとの要望があった。
また、プール等に比べて保水量が少ない家庭用浴槽等では、残留塩素濃度測定後の捨水は無視できない水量となるものであった。
また、発明した水処理装置では、電解槽内の被処理水の水位を一定範囲に制御するために、フロートスイッチが備えられ、電解槽への被処理水の流入量が調整されている。
ところで、フロートスイッチは、水位の変動に伴って上下に摺動するフロートを有し、フロートに永久磁石が備えられていて、永久磁石の磁気に感応するセンサにて永久磁石（フロート）の上下方向の位置を検出する仕組みになっている。
このため、電気分解に伴い発生する微細気泡の水面への上昇、および水面での気泡の破裂によって、フロートの摺動部にまで被処理水が飛び散り、被処理水に含まれる油脂分や電解質溶液に含まれる塩素化合物がフロートの摺動部に付着してフロートの摺動を阻害し、摺動不良による水位の誤検知を引き起こす可能性が判明した。
フロートスイッチが誤動作すると、電解槽内の水位を一定範囲に制御できなくなり、被処理水が電解槽から溢れ出し、短絡や漏電の心配が生じる。特に、被処理水に高濃度の塩素化合物が含まれている場合は、溢れた被処理水による腐食の問題も懸念される。
さらに、フロートスイッチは、検知水位のオン点とオフ点とが同じ位置であったため、電解槽へ被処理水を流入させるポンプのオン・オフ間隔が短くなり、ポンプおよびポンプを駆動する電磁開閉器等の駆動機器の寿命が短くなる恐れもあった。
発明の概要
この発明は、上述の課題を解決し、安全かつ良好に滅菌処理をすることのできる新規な水処理装置を提供することを目的とする。
請求項１記載の発明の水処理装置は、被処理水を貯留する水槽と、少なくとも２枚の電極板からなる電極組を内蔵し、塩素イオンを含みかつ電気化学反応を促進する作用を有する電解質溶液を満たした状態で、前記電極組に通電して電解質溶液を電気化学分解処理することで、滅菌作用を有する滅菌液を製造する電解槽と、前記電解槽内に満ち前記電解槽から溢れた滅菌液を蓄える貯留タンクと、前記貯留タンク内の滅菌液を前記水槽に供給する供給経路と、 前記貯留タンク内の滅菌液の水位を検出する水位センサと、前記水位センサからの水位データを基に前記電解槽への電解質溶液の流入量を調整し、前記電解槽から溢れた滅菌液を蓄える前記貯留タンク内における滅菌液の水位を所定水位に保つ水位制御手段と、を備え、前記水位センサは互いに間隔を介して対向配置された少なくとも２つの電極を有し、これら電極相互間に流れる電流の有無により水位を検出する構成としたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の水処理装置において、被処理水の残留塩素濃度を測定する残留塩素センサと、前記残留塩素センサで測定された被処理水の残留塩素濃度に基づき、前記貯留タンクから前記供給経路を介して前記水槽に供給する滅菌液の流入 量を制御する流入量制御手段と、前記水槽に接続され、前記水槽の被処理水を前記残留塩素センサに導いて被処理水の残留塩素濃度を測定させ、測定後の被処理水を再び水槽に還流させる分岐経路と、を備えたことを特徴とするものである。
請求項１の構成によれば、電極間の通電の有無によって水位が検出される。従って、従来のフロートスイッチのように可動する部分が存在しないので、水位の誤検出が起こりにくくなる。また、水位センサの電極の数を３極以上に増やす事により、水位検出位置を多段階とすることができるので、よりきめ細かい水位制御を行うことができる。
また、電気分解用の電極組に流れる電流が水位センサの電極に悪影響を与えたり、誤作動を起こすことを防止でき、水位の正確な測定が可能となる。
請求項２の構成によれば、残留塩素濃度を測定後の水が水槽に戻されるので、従来のように捨水が発生せず節水できる。特に、プール等に比べて保水量の少ない家庭用浴槽等では有効である。
発明の実施の形態
図１は、この発明の第１の実施形態に係る水処理装置１を、プールや浴場の浴槽等の大型の水槽２に組み込んだ構造を簡略化して示す図である。
図１を参照して、水槽２には、主循環経路２０が備えられている。主循環経路２０には循環ポンプ２２が設けられ、この循環ポンプ２２によって水槽２内の水が汲み出され、二重実線の矢印で示す方向に主循環経路２０内を循環されて水槽２へと戻される。主循環経路２０には、循環ポンプ２２の下流側に、有機物を砂濾過するためのフィルタ２１および循環される水の加熱や冷却を行うための熱交換器２３が備えられている。
主循環経路２０のフィルタ２１の下流側で熱交換器２３の上流側に位置する分岐点Ｊ１から水処理経路１０が分岐されており、この水処理経路１０は熱交換器２３の下流側に位置する合流点Ｊ２で主循環経路２０に合流するように接続されている。
水処理経路１０には気液分離槽１３が挿入されるとともに、以下の装置が挿入されている。すなわち、分岐点Ｊ１から気液分離槽１３に至る経路には、順に、開閉弁Ｂ１、流量調整のための調整弁Ｂ２，Ｂ３、流量計Ｓ１および電磁弁Ｂ４が配置されている。
また、気液分離槽１３の下流側の水処理経路１０には、合流点Ｊ２に向かって順に、水処理経路１０内を被処理水を循環させるための送出用ポンプＰ１、流量計Ｓ４、調整弁Ｂ７、逆流防止のための逆止弁Ｂ８および流量調整のための調整弁Ｂ９が順に配置されている。
さらに、調整弁Ｂ２とＢ３との間に位置する水処理経路１０には分岐経路１１が設けられていて、水処理経路１０内を実線矢印方向に流れる被処理水の一部は分岐経路１１へ流れ込むことができるようになっている。分岐経路１１には流量調整のための調整弁Ｂ１２および残留塩素濃度を測定するための残留塩素センサ２６が順に配置されている。そして残留塩素センサ２６の下流側に延びる分岐経路１１の端部１１ａは、ドレン口として、気液分離槽１３の水面より上の空間に接続されている。これによりドレン口１１ａから排出される被処理水は、大気開放された後、気液分離槽１３内へ排水される。
次に、図２および図３を参照して、気液分離槽１３の構成について説明をする。
箱状の気液分離槽１３は、気液分離槽１３の上部開口１３ｃを塞ぐ蓋１３ｅを有している。気液分離槽１３内には微細気泡除去用のフィルタ１２が配置されていて、気液分離槽１３内は領域１３ａと領域１３ｂとに区画されている。上流側の領域１３ａ内には、複数枚の電極板からなる電極組Ｅ１が配置されていて、電極組Ｅ１が配置された領域１３ａは、電気化学反応のための電解槽として機能するようにされている。
さらに、領域１３ａ内には水位センサＷ１が備えられている。電極組Ｅ１と水位センサＷ１との間は隔壁３０によって仕切られている。隔壁３０は、塩化ビニルやポリプロピレン等の樹脂製の板からなり、電極組Ｅ１と水位センサＷ１との間を一端側に水路を残して２つの領域に分けるように配置された隔壁３０ａと、この隔壁３０ａに直交して電極組Ｅ１が配置された領域において、この領域を互い違いに仕切る平行な複数の隔壁３０ｂとを有している。この隔壁３０（３０ａおよび３０ｂ）により、電極組Ｅ１は上流側に、水位センサＷ１は下流側に位置しているため、電極組Ｅ１に流れる電流が水位センサＷ１の電極棒に流れて、水位センサＷ１が誤動作を起こすことが防止されている。
さらに領域１３ａ内には、蓋１３ｅに配置された導電率センサ２４およびＰＨセンサ２５が位置している。これら導電率センサ２４およびＰＨセンサ２５と電極組Ｅ１とは、隔壁３０ｂで仕切られている。よって、電極組Ｅ１に流れる電流が導電率センサ２４またはＰＨセンサ２５に流れ込んで、これらセンサの検知性能に悪影響を与えることが防止されている。
水位センサＷ１は、たとえば５本の長さの異なる電極棒ＳＷ１〜ＳＷ５を有する。電極棒ＳＷ５は気液分離槽１３の最下点に位置するように設定された共通電極棒、電極棒ＳＷ４は異常渇水を警報するための水位を検知する電極棒、電極棒ＳＷ３は異常渇水の警報を解除するための水位であってかつ下限水位を検知する電極棒、電極棒ＳＷ２は上限水位を検知するための電極棒、電極棒ＳＷ１は異常満水を警報するための水位を検知する電極棒である。
電極棒ＳＷ１は気液分離槽１３の水位が機器の何らかの異常で上限水位を超えたことを検知するために、上限水位を検知する電極棒ＳＷ２よりも上方位置に設けられている。また、電極棒ＳＷ４は機器の異常により水位が下限水位よりも低下したことを検知するために、下限水位を検知する電極棒ＳＷ３よりも下方位置に設けられている。
水位センサＷ１の各電極棒ＳＷ１〜ＳＷ５は、電気分解された被処理水に含まれる次亜塩素酸や次亜塩素酸イオンに対して耐蝕性を有する材料、たとえばチタン（Ｔｉ）やチタン合金等を使用するのが好ましい。
水位センサＷ１は、蓋１３ｅのほぼ中央部に取り付けられていて、上記５本の電極棒ＳＷ１〜ＳＷ５が気液分離槽１３内に延びるようにされている。
共通電極棒ＳＷ５には、図示しない電源部から一定電圧または一定電流が供給されており、電極棒ＳＷ１〜ＳＷ４には図示しない検出部が接続されている。たとえば、電極棒ＳＷ４が水中に入ると、電極棒ＳＷ５と電極棒ＳＷ４とが水の電気抵抗を介して導通する。その結果、検出部によって、電極棒ＳＷ４の検出電流または検出電圧が基準値以上となることに基づいて、水位到達の検出が行えるようになっている。
水位センサＷ１により検知された領域１３ａ内の被処理水の水位に基づいて、開閉弁Ｂ１の開閉や、調整弁Ｂ２による流量の調整が行われ、気液分離槽１３への被処理水の流入量が制御される。また、送出用ポンプＰ１により送られる被処理水の流量が調整され、領域１３ａの被処理水の水位が所定水位に保たれる。
水処理経路１０を流れる被処理水は、電磁弁Ｂ４を通過した後、蓋１３ｅを通って電極組Ｅ１が配置された領域１３ａに流入される。
また、分岐経路１１を通り、残留塩素センサ２６を通った被処理水も、蓋１３ｅを通って電極組Ｅ１が配置された領域１３ａへ流入される。領域１３ａにおいては、水処理経路１０の開口も、分岐経路１１の端部開口１１ａも、領域１３ａ内の通常時の水面よりも上方に設けられていて、被処理水は大気開放された後、領域１３ａ内へ流入するようになっている。
フィルタ１２で区画された下流側の領域１３ｂを構成する気液分離槽１３の底部には出口１３ｄが形成されていて、出口は水処理経路１０につながれている。
一方、蓋１３ｅの領域１３ｂを塞ぐ部分には、排気管３４が接続されている。そして排気管３４には吸い込み型のブロワＦ１が配置されている。ブロワＦ１が駆動されることにより、フィルタ１２で被処理水から分離された微細気泡に起因するガスは排気管３４を通って強制的に排出される。
なお、気液分離槽１３の外へ排出されるガスと交代に、気液分離槽１３内へ空気を導入するために、図示していないが、領域１３ａの上方を覆う蓋１３ｅ部分に、空気導入口が形成されている。
図４は、図１に示す水処理装置の電気的な構成を示すブロック図である。水処理装置には、マイクロコンピュータ等で構成された制御部４０が備えられている。残留塩素センサ２６、導電率センサ２４、ＰＨセンサ２５および水位センサＷ１の出力ならびに流量計Ｓ１，Ｓ２の出力は制御部４０へ与えられる。制御部内にはメモリおよびタイマが備えられている。
制御部４０では、各種センサや流量計から与えられる検知信号に応じ、予め定める動作プログラムに従って、水処理装置の動作を制御する。具体的には、制御信号をドライバ４３へ与える。ドライバ４３は、与えられる信号に基づいて、電極組Ｅ１への通電電流や通電時間等の制御を行う。また、各弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ７，Ｂ８，Ｂ９，Ｂ１２の開閉および調整、循環ポンプ２２および送出用ポンプＰ１の駆動制御、ブロワＦ１の駆動制御等を行う。
図２を再び参照して、水槽２内の被処理水を水処理装置１で滅菌処理するには、まず、循環ポンプ２２を作動させて、主循環経路２０内を、二重実線の矢印で示すように多量の被処理水を常時循環させる。それとともに、送出用ポンプＰ１を作動させ、すべての弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ７，Ｂ８，Ｂ９，Ｂ１２を開く。そうすると、主循環経路２０内を循環している被処理水の一部が、水処理経路１０内に流入する。そしてまず調整弁Ｂ２，Ｂ３を通って流量が調整され、流量計Ｓ１でその流量が測定される。また、調整弁Ｂ２，Ｂ１２で流量が調整された被処理水は残留塩素センサ２６へ与えられて残留塩素濃度が測定される。調整弁Ｂ２，Ｂ３は、流量計Ｓ１の測定流量に応じて流量調整される。
電磁弁Ｂ４を通った被処理水は、気液分離槽１３の上流側の領域１３ａへと流入され、当該領域１３ａ内で、電極組Ｅ１により電気分解れさる。電極組Ｅ１への通電は、残留塩素センサ２６によって測定された残留塩素濃度などに基づいて制御される。電気化学反応によって滅菌処理された被処理水は、フィルタ１２を透過して下流側の領域１３ｂに送られる。その際、フィルタ１２によって微細気泡が除去され、見た目もきれいな澄んだ状態となる。
フィルタ１２を透過する際に被処理水から除去された微細気泡に起因するガスは、ブロワＦ１の駆動により排気管３４を通って室外へ排出される。
滅菌処理が完了し、微細気泡が除去された被処理水は、送出用ポンプＰ１の働きによって、出口１３ｄから水処理経路１０へと流出され、流量計Ｓ４、調整弁Ｂ７、逆止弁Ｂ８および調整弁Ｂ９を通って合流点Ｊ２で主循環経路２０に戻され、水槽２に還流される。
次に、残留塩素センサ２６の構成について説明をする。
図５は、図１の水処理装置に使用されている残留塩素センサ２６の構成を簡略化して示す図である。残留塩素センサ２６は、オーバーフロー槽６０と電極装置６１とを有している。水処理経路１０から分岐した分岐経路１１は、調整弁１２を介してオーバーフロー槽６０に接続されている。オーバーフロー槽６０には、供給配管６０ａが接続されていて、オーバーフロー槽６０に供給された被処理水は供給配管６０ａを通じて電極装置６１へ供給されるようになっている。また、オーバーフロー槽６０にはドレン配管６０ｂが接続されていて、供給配管６０ｂに流入しなかったオーバーフロー槽６０の被処理水は、ドレン配管６０ｂに流入する。すなわち、オーバーフロー槽６０でオーバーフローした被処理水は、ドレン配管６０ｂを介してオーバーフロー槽６０から流れ出し、分岐経路１１を通って下方に設けられた気液分離槽１３に流入する。
電極装置６１は、ハウジング６１ａと、ハウジング６１ａ内に設置された電極６１ｂを有している。ハウジング６１ａ内には、オーバーフロー槽６０に接続された供給配管６０ａが進入しており、その最下方の吐出口６０ｃはハウジング６１ａの底部であって、電極６１ｂの先端近傍に配置されている。さらにハウジング６１ｂの側壁には排出管６１ｂが接続されている。排出管６１ｂはドレン配管６０ｂに接続され、分岐経路１１につながっている。
供給配管６０ａによってオーバーフロー槽６０から供給される被処理水は、ハウジング６１ａ内に溜まり、電極６１ｂの先端を浸した後、排出管６１ｂを通って重力により分岐経路１１を落下し、気液分離槽１３へと流入する。その際、電極６１ｂにて被処理水の残留塩素濃度が測定される。
電極６１ｂでは、ポーラログラフ法によって残留塩素濃度が測定される。ポーラログラフ法による測定方法の概要は、被処理水中に図示しない検出電極（金電極）と対極（銀−塩化銀電極）とを対向配置し、両電極間に外部から電圧を加え、この電圧に応じて検出電極−対極間に流れる電流が、残留塩素濃度に比例するのを利用する方法である。この方法により、両電極間の電流値に基づき、被処理水中の残留塩素濃度が計測される。
なお、この実施例では、長期間にわたる継続的な測定に適したポーラログラフ法に基づく残留塩素センサ２６の構成を説明したが、これに限らず、たとえば、ガルバニ電極法や、吸光光度法などの連続測定用残留塩素計を用いてもよい。
図６は、この発明の第２の実施形態に係る水処理装置の構成を示す図である。この第２の実施形態に係る水処理装置が第１の実施形態に係る水処理装置と異なる点は、気液分離槽１３に代えて、バッチ処理用電解槽１４が備えられている点である。
バッチ処理用電解槽１４には、複数枚の電極板からなる電極組Ｅ２が内蔵されている。バッチ処理用電解槽１４内に食塩等の塩素イオンを含みかつ電気化学反応を促進する作用を有する電解質の水溶液を満たした状態で、電極組Ｅ２に通電して一定時間電解質水溶液を電解処理することで、滅菌作用を有する滅菌液を製造することができる。製造した滅菌液は貯留タンク１４ｄに貯留され、貯留タンク１４ｄ内の滅菌液は供給経路３５によって随時主循環経路２０へ供給される。
より具体的に構成を説明する。水槽２の被処理水を循環する主循環経路２０の分岐点Ｊ１から供給経路３５が分岐され、この供給経路は主循環経路２０の熱交換器２３の下流側の合流点Ｊ２に合流するようになっている。供給経路３５には、被処理水の流通方向に順に、開閉弁Ｂ１、調整弁Ｂ５、電磁弁Ｂ６、バッチ処理用電解槽１４、送出用ポンプＰ２、逆止弁Ｂ８および調整弁Ｂ９が挿入されている。
さらに、供給経路３５の電磁弁Ｂ６とバッチ処理用電解槽１４との間には、飽和食塩水等の電解質溶液が貯留された塩水タンク３１が、定量ポンプＰ３を介して接続されている。塩水タンク３１には、開閉弁Ｂ１と調整弁Ｂ５との間の位置で供給経路３５から分岐した給水経路２９が接続されている。給水経路２９には、調整弁Ｂ１０および電磁弁Ｂ１１が挿入されている。また、塩水タンク３１内にはフロートスイッチ３２が設けられている。フロートスイッチ３２の切り換えに基づき電磁弁Ｂ１１が開閉されることにより、塩水タンク３１に常に一定水位の食塩水が溜まるように、給水経路２９を介して被処理水が供給される。
また、主循環経路２０のフィルタ２１と熱交換器２３との間からは分岐経路４１が分岐されており、この分岐経路４１は合流点Ｊ２の下流側で主循環経路２０と接続されている。分岐経路４１には定流量弁Ｂ１１、残留塩素センサ２６およびフロースイッチ２７が、被処理水の流れる方向に順に挿入されている。定流量弁Ｂ１１は残留塩素センサ２６に供給される被処理水を一定量に制御するためのものである。フロースイッチ２７は、分岐経路４１内を被処理水が流れているか否かを検出するためのものである。
図７は、バッチ処理用電解槽１４の構成を説明するための概略断面図である。図８はバッチ処理用電解槽１４の構成を説明するための概略上面図である。バッチ処理用電解槽１４は、箱状のケース本体１４ａと、ケース本体１４ａの上部開口を塞ぐ蓋１４ｂとを有している。ケース本体１４ａ内には、電解槽１４ｃとして方形状の樹脂製箱が別区画で設けられている。ケース本体１４ａ内の電解槽１４ｃ以外の空間は、電解槽１４ｃで生成された滅菌液を貯留するための貯留タンク１４ｄとして機能する。
電解槽１４ｃには複数枚の電極板からなる電極組Ｅ２が配置されている。供給経路３５から供給される被処理水に塩水タンク３１から汲み出される飽和食塩水が混合された電解質溶液は電解槽１４ｃ内に供給されるように、供給経路３５の先端は、蓋１４ｂを貫通して電解槽１４ｃ内に挿入されている。
電解槽１４ｃ内に供給される電解質溶液の濃度は、電極組Ｅ２に流れる電流値を基に決定される。飽和食塩水を汲み出す定量ポンプＰ３の流量および希釈用の被処理水を供給する電磁弁Ｂ６の開閉を調整することで、電解質溶液の濃度が最適値となるように調整される。それによって、電極組Ｅ２による電気分解が最も効率的に行われるように制御される。
貯留タンク１４ｄとして機能するケース本体１４ａ内には、供給経路３５の後半部分の配管の先端が、その吸い込み口３５ａを貯留タンク１４ｄの底部に位置させて配置されている。この供給経路３５には、送出用ポンプＰ２がその途中に備えられている。
蓋１４ｂのほぼ中央位置には、貯留タンク１４ｄ内の滅菌液の水位を一定範囲に制御するのに必要な水位センサＷ２が取り付けられている。水位センサＷ２は、蓋１４ｂからの下方へ延びる複数の電極棒ＳＷ１〜ＳＷ５を有している。水位センサＷの構成は、第１の実施形態において説明した気液分離槽１３に備えられた水位センサＷ１と同様であるから、同一箇所の同一部材に同一符号を付してその説明は省略する。
蓋１４ｂには、また、電解槽１４ｃ内の電気分解により発生したガスを、ケース本体１４ａ外へ強制的に排出するための排気管３３が備えられている。排気管３３にはブロワＦ２が挿入されており、このブロワＦ２が駆動されることにより、排気管３３からガスが吸い込まれて排出される。
電解槽１４ｃ内では、供給された電解質溶液が電気分解されて、次亜塩素酸や次亜塩素酸イオンが溶けた滅菌液が製造される。製造された滅菌液は電解槽１４ｃ内に満ち、電解槽１４ｃ上部より溢れて、貯留タンク１４ｄに蓄えられる。
水位センサＷ２で貯留タンク１４ｄの滅菌液の水位が検知されると、その検知出力に基づいて、定量ポンプＰ３の駆動および電磁弁Ｂ６の開閉が制御される。これにより、電解槽１４ｃに流入する電解質溶液の流入量が調整される。そして電解槽１４ｃから溢れ出す滅菌液の量が間接的に制御され、貯留タンク１４ｄ内の滅菌液の水位が所定水位に制御される。
バッチ処理用電解槽１４を備えた水処理装置の動作は次の通りである。
図６を主として参照して、水槽２内の水は循環ポンプ２２で汲み出され、フィルタ２１で有機物が除去された後、分岐点Ｊ１で熱交換器２３を通って水槽２に還流される水と、供給経路３５へ流入する水とに分かれる。
また、主循環経路２０内を循環している被処理水の一部は、分岐経路４１内に流入して、まず定流量弁Ｂ１１によりほぼ一定の流量に調整される。次に残留塩素センサ２６により残留塩素濃度が測定される。その後、フロースイッチ２７を通過して再び主循環経路２０に戻る。
一方、供給経路３５に流入した水は、その一部は調整弁Ｂ５によって流量が調整されてバッチ処理用電解槽１４の電解槽１４ｃへ送られる。また被処理水の一部は、調整弁Ｂ１０、電磁弁Ｂ１１を通って塩水タンク３１へ送られる。塩水タンク３１には予めＮａＣｌが投入されており、塩水タンク３１へ流入する被処理水は、このＮａＣｌを溶解して飽和食塩水となる。塩水タンク３１内の飽和食塩水は、定量ポンプＰ３の働きによって汲み出され、電解槽１４ｃへと送られる。この時、供給経路３５を流れる被処理水と混ざり、電解質溶液となる。
電解槽１４ｃに流入した電解質溶液は、電極組Ｅ２への通電に伴って電気分解され、高濃度の滅菌液となる。そしてその滅菌液は電解槽１４ｃから溢れ出し、貯留タンク１４ｄに溜められる。貯留タンク１４ｄにおける滅菌液の量は、水位センサＷ２で検知され、所定水位になったら循環経路３５からの電解質溶液の供給が停止されて待機状態となる。
貯留タンク１４ｄ内に貯留された滅菌液は、残留塩素センサ２６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、必要に応じて供給される。すなわち、必要に応じて送出用ポンプＰ２が駆動され、随時、供給経路３５を通って合流点Ｊ２で主循環経路２０へ流入され、水槽２に還流される。
次に、この実施形態における水処理装置で使用されている残留塩素センサ２６の構成を、図９を参照して説明する。この実施形態では、インライン型のポーラログラフ法を用いた残留塩素センサ２６が使用されている。ポーラログラフ法の測定方法については、第１の実施形態と同じであるから、その説明は省略する。
残留塩素センサ２６は、ハウジング３７と、ハウジング３７内に配置された電極３８と、ハウジング３７の上部開口を閉塞する蓋３９とを有する。
分岐経路４１の流入側の後端配管５０は、蓋３９を貫通してハウジング３７内へ進入しており、その吐出口５０ａはハウジング３７のほぼ底部に臨んでいる。蓋２９には、さらに流出側の分岐経路４１がつながっており、分岐経路４１にはフロースイッチ２７が介在されている。
フロースイッチ２７は、分岐経路４１内を被処理水が流通しているか否かを検出するものである。たとえば、フロースイッチ２７がオフし、分岐経路４１に被処理水が流通していないと判定された場合は、残留塩素センサ２６に被処理水が供給されておらず、正確な残留塩素濃度の測定が困難となる。そこで図示しない制御部は、報知手段で管理者に報知するとともに、水処理装置の動作を停止する。フロースイッチ２７を残留塩素センサ２６の直後に設けることで、分岐経路４１の水漏れや詰まり等で、残留塩素センサ２６に被処理水が供給されていないことを確実に検出できるようになる。
ハウジング３７内の底部に配置された電極３８に接触するように、ハウジング３７内には多数のビーズ５２が収容されている。吐出口５０ａからハウジング３７の底部に流入される被処理水は、ビーズ５２を撹拌し、撹拌されたビーズ５２は電極３８に接触することで、電極３８が洗浄され、常に正確な残留塩素濃度の測定が可能となる。
図示しない制御部は、残留塩素センサ２６の電極３８で測定された被処理水中の残留塩素濃度と、メモリに記憶された基準濃度とを比較し、被処理水中の残留塩素濃度が基準濃度に満たない場合は、制御信号をドライバへ与える。そして送出用ポンプＰ２を所定時間駆動し、滅菌液を水槽２に供給する。これによって水槽２内の残留塩素濃度が調整され、水槽２内の水が清潔な状態に保たれることになる。
この実施形態では、分岐経路４１に供給される被処理水は、主循環経路２０に備えられた循環ポンプ２２を利用して供給される構成とした。しかし、分岐経路４１に被処理水を供給する専用のポンプを設けた構成としても構わない。
またこの実施形態では、分岐経路４１を、主循環経路２０のフィルタ２１の下流側で分岐した後、主循環経路２０の熱交換器２３の下流側で合流する構成としたが、たとえば、分岐経路はフィルタ２１の下流側から分岐させ、循環ポンプ２２の上流側で合流させる構成としてもよい。
図１０は、この発明の第３の実施形態に係る水処理装置を大型の水槽２に組み込んだ構造を簡略化して示す図である。
図１０に示す水処理装置の構成は、第１の実施形態として説明した気液分離槽１３を有する水処理経路１０に対し、第２の実施形態として説明したバッチ処理用電解槽１４を有する供給経路３５が並列接続されていることが特徴である。
なお、図１０に示す水処理装置では、第２の実施形態と同様に、主循環経路２０から分岐された分岐経路４１を設け、そこに残留塩素センサ２０を配置した構成が採用されている。このため、第１の実施形態において備えられていた水処理経路１０における分岐経路１１および残留塩素センサ２６は設けられていない。
しかし、第１の実施形態と同様に、水処理経路１０に分岐経路１１を設けて、そこに残留塩素センサ２６を配置した構成を採用し、主循環経路２０における分岐経路４１および残留塩素センサ２６を除去した構成としてもよい。
その他の構成は、第１の実施形態および第２の実施形態を並列に接続した構成であるから、同一の部材には同一の番号を付して説明については省略する。
図１１は、図１０に示すこの発明の第３の実施形態に係る水処理装置の電気的な構成を示すブロック図である。水処理装置には制御部４０およびドライバ４３が備えられている。残留塩素センサ２６、導電率センサ２４、流量計Ｓ１，Ｓ２、フロースイッチ２７、ＰＨセンサ２５、水位センサＷ１，Ｗ２の検知信号は制御部４０へ与えられる。制御部４０ではこれら各センサ等からの検知信号に基づき予め定める動作プログラムに従って水処理装置の動作を制御する。具体的には、制御信号をドライバ４３へ与え、ドライバ４３によって各種の弁Ｂ１〜Ｂ１２、電極組Ｅ１，Ｅ２、送出用ポンプＰ１，Ｐ２、定量ポンプＰ３、循環ポンプ２２およびブロワＦ１，Ｆ２の駆動が制御される。
図１２は、図１１における制御部４０によって行われる制御のうち、気液分離槽１３における水位センサＷ１を用いた水位検知の流れを示すフローチャートである。
水処理装置の電源が投入され、水処理経路１０を構成する各部が作動して気液分離槽１３の上流側の領域１３ａに被処理水が流れ込むと、制御部４０は、電極棒ＳＷ４が導通しているか否かを確認する（ステップＳ１）。
ステップＳ１では異常渇水のチェックが行われる。運転初期には水位レベルは電極棒ＳＷ４に達していないので、電磁弁Ｂ４を開放し送出用ポンプＰ１は停止したままで気液分離槽１３への給水が継続される（ステップＳ１７，Ｓ１８）。図示しない表示部には渇水表示を行い、電極組Ｅ１へは非導通の状態が保たれて、ステップＳ１２へ進む（ステップＳ１９，Ｓ２０）。
ステップＳ１２では異常満水のチェックが行われる。正常な状態では、異常満水検知用の電極棒ＳＷ１が導通することはないので表示は行わずにステップＳ１に戻る。その後、気液分離槽１３への給水が進み、電極棒ＳＷ４が導通する水位レベルを経た後（ステップＳ１でＹＥＳ）、電極棒ＳＷ３が導通する水位になったか否かが確認される（ステップＳ２）。
ステップＳ２では水位が下限水位になったか否かが確認される。電極棒ＳＷ３が未導通で下限水位になっていない場合は（ステップＳ３でＮＯ）、タイマをリセットして、電磁弁Ｂ４は開放状態のままステップＳ１２へ移行して、異常満水のチェックを行い、ステップＳ１に戻り、上記異常満水のチェックおよび異常渇水のチェックを行いつつ給水が継続して行われる。
この後、ステップＳ２で電極棒ＳＷ３が導通し下限水位に至ると、タイマをスタートさせ、送出用ポンプＰ１を駆動し、渇水表示を停止するとともに電極組Ｅ１へ直流電圧が加えられて、被処理水の電解が開始される（ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）。なお、ステップＳ４の送出用ポンプＰ１の送出流量は、気液分離槽１３に供給される給水流量よりも少なくなるように設定されている。
次に、ステップＳ７では水位が上限水位に達したか否かが確認される。電極棒ＳＷ２が未導通で上限水位に達するまでの間は（ステップＳ７でＮＯ）、ステップＳ１２へ進み、異常満水のチェックを行い、かつステップＳ１で異常渇水のチェックを行いながらステップＳ１〜Ｓ６、Ｓ１２、Ｓ２３が繰り返し行われる。
ステップＳ２で電極棒ＳＷ３が導通し、下限水位が確認されてからしばらくして水位が上限水位まで上昇し、電極棒ＳＷ２が導通したら（ステップＳ７でＹＥＳ）、電磁弁Ｂ４を閉じて給水を停止し、タイマがストップされ、ステップＳ１０へ進む（ステップＳ８，Ｓ９）。
ステップＳ１０では、タイマのカウントが基準時間より短いか否かが判断される。タイマのカウントが基準時間より短い場合は、気液分離フィルタ１２の目詰まりが生じていると判定し、図示しない表示手段やブザー等で使用者に報知する（ステップＳ１１）。
一方、ステップＳ１１で、タイマのカウントが基準時間より長く、フィルタ１２の目詰まりが生じていないと判断された場合は、ステップＳ１２へ進み、異常満水のチェックを行い、ステップＳ１に戻って異常渇水のチェックを行いながら、水位が下限水位に戻るのを待つ（ステップＳ１〜Ｓ１２，Ｓ２３）。
ステップＳ８で、電磁弁Ｂ４を閉じることにより給水を停止させたので、水位は次第に下がり、水位が下限水位まで低下し、電極棒ＳＷ３が導通から非導通になったら（ステップＳ２でＮＯ）、タイマをスタートさせ、再び電磁弁Ｂ４を開放させることにより（ステップＳ２１，Ｓ２２）、気液分離槽１３の水位が常に上限水位と下限水位との間のレベルになるように制御される。
機器の何らかの異常で気液分離槽１３の水位が上限水位を超えた場合は、電極棒ＳＷ１が導通し（ステップＳ１２でＹＥＳ）、図示しない表示部やブザーなどで異常満水の報知が行われ、直ちに電磁弁Ｂ４、送出用ポンプＰ１の停止および電極組Ｅ１への通電が停止される（ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６）。この異常満水水位の確認は、水位検知制御が行われている間は常時行われている。
一方、機器の異常により、水位が下限水位よりも低下した場合は、電極棒ＳＷ４が導通状態から非導通状態となり（ステップＳ１でＮＯ）、ステップＳ１７へ進む。電磁弁Ｂ４が開放されていない場合は電磁弁Ｂ４を開放して給水を行い、送出用ポンプＰ１を停止させる（ステップＳ１７，Ｓ１８）。図示しない表示部やブザーで異常渇水となったことを使用者へ報知するとともに、電極組Ｅ１への通電を停止する（ステップＳ１９，Ｓ２０）。異常渇水の検出は、上記異常満水水位の確認と同様に水位検知制御が行われている間は常時行われている。
図１３は、制御部４０で行われる制御のうち、バッチ処理用電解槽１４における水位センサＷ２を用いた水位検知の流れを示すフローチャートである。
バッチ処理用電解槽１４内で生成された滅菌液は、水槽２内の被処理水の残留塩素濃度が規定値より低下している場合のみ、送出用ポンプＰ２の作動により、水処理経路１０を通じて水槽２内に一定量供給される。残留塩素濃度が規定値を満たしている場合は、送出用ポンプＰ２は停止状態のまま待機するように制御される。
水処理装置の電源が投入され、供給経路３５を構成する各部が作動されてバッチ処理用電解槽１４の電解槽１４ｃ内に電解質溶液の供給が開始されると、制御部４０はまず電極棒ＳＷ４が導通しているか否かを確認する（ステップＳ３１）。
ステップＳ３１では異常渇水の検出が行われる。通常、運転初期には水位レベルは電極棒ＳＷ４に達していないので、ステップＳ４５に進み、希釈用の被処理水の量を調整する電磁弁Ｂ６および飽和食塩水を吸い上げる定量ポンプＰ３を駆動して電解槽へ給水を行い、電極組Ｅ２へ通電して電気分解が開始される（ステップＳ４６）。送出用ポンプＰ２は停止させたままにして、図示しない表示部にて異常渇水表示を行い、ステップＳ４０へ進む（ステップＳ４７，Ｓ４８）。
ステップＳ４０では、異常満水の検出が行われる。正常な状態では異常満水検知用野電極棒ＳＷ１が導通することはないので、異常満水表示は行わずステップＳ３１に戻る（ステップＳ４０，Ｓ５２）。
しばらくの間給水を続けつつ電気分解が行われると、電解槽１４ｃ内の滅菌液の水位が上昇し、電解槽１４ｃから滅菌液が溢れて徐々に貯留タンク１４ｄに溜まり出し、貯留タンク１４ｄの滅菌液の水位が電極棒ＳＷ４まで至り、電極棒ＳＷ４が導通する（ステップＳ３１でＹＥＳ）。電極棒ＳＷ４が導通したら、送出用ポンプＰ２の駆動禁止を解除し、異常渇水表示をオフし、ステップＳ３４へ進む（ステップＳ３２，Ｓ３３）。
ステップＳ３４では、水位が下限水位にあって電極棒ＳＷ３が導通したか否かが確認される。電極棒ＳＷ３が未導通で未だ下限水位に至っていない場合は（ステップＳ３４でＮＯ）、ステップＳ４９へ進み、電解質溶液の給水、電極組Ｅ２への通電をそのまま継続させた状態とし（ステップＳ４９，Ｓ５０）、ステップＳ３８へ進む。
一方、水位が下限水位に到達して電極棒ＳＷ３の導通が確認された場合は（ステップＳ３４でＹＥＳ）、ステップＳ３５へ進み、水位が上限水位に到達して電極棒ＳＷ２が導通したか否かが確認され、電極棒ＳＷ２が未導通で未だ上限水位に至っていない場合は（ステップＳ３５でＮＯ）、ステップＳ３８へ進む。
ステップＳ３８では送出用ポンプＰ２の駆動信号の有無が判断される。水槽２内の被処理水の残留塩素濃度が規定値を満たしている場合は、送出用ポンプＰ２の駆動信号は出力されず、送出用ポンプＰ２はオフの状態が維持される（ステップＳ５１）。一方、被処理水の残留塩素濃度が規定値より低下している場合は、制御部により送出用ポンプＰ２の駆動信号が出力され、一定時間の間送出用ポンプＰ２が駆動されることにより、供給経路３５を通じて滅菌液が水槽２内に供給された後、ステップＳ４０に進む（ステップＳ３８，Ｓ３９）。
ステップＳ４０で異常満水の検出が行われた後、ステップＳ３１に戻り、水位が上限水位となって電極棒ＳＷ２が導通するまで、上述のように異常渇水の検出および異常満水の検出を行いつつ、電解槽１４ｃへの電解質溶液の給水が継続して行われ、電解槽１４から溢れた滅菌液が貯留タンク１４ｄに溜められる。
その後、給水の継続により貯留タンク１４ｄの水位が上昇し、上限水位に達して電極棒ＳＷ２の導通が確認されると（ステップＳ３５でＹＥＳ）、電磁弁Ｂ６および定量ポンプＰ３の駆動を停止して電解槽１４ｃへの電解質溶液の供給が停止され、電極組Ｅ２への通電を止めて電気分解を停止した後（ステップＳ３６、Ｓ３７）、ステップＳ４０に進み異常満水の検出およびステップＳ３１の異常渇水の検出を行いつつ待機する。
この後必要に応じて、送出用ポンプＰ２の駆動信号が出力されて貯留タンク１４ｄ内の滅菌液が水槽２内に供給される。送出用ポンプＰ２が駆動される毎に次第に貯留タンク１４ｄ内の滅菌液の水位が低下し、電極棒ＳＷ２の非導通の状態を経て（ステップＳ３５でＮＯ）、電極棒ＳＷ３が導通から非導通になったら、再び電磁弁Ｂ６および定量ポンプＰ３を駆動して、電極組Ｅ２への通電を行い電気分解を再開する（ステップＳ３４，Ｓ４９，Ｓ５０）。以後、上記の制御動作が繰り返し行われる。
機器の何らかの異常により貯留タンク１４ｄ内の水位が上限水位を超えたことの検出は、ステップＳ４０の電極棒ＳＷ１の導通の有無で確認される。異常満水が検出された場合の処理は、ステップＳ４１〜Ｓ４４で行われる。この制御内容は先の例と同じであるので説明を省略する。
なお、この実施形態では、バッチ処理用電解槽１４と貯留タンク１４ｄは兼用するものとしたが、それぞれ別体としてもよく、その場合、電解槽１４ｃおよび貯留タンク１４ｄのそれぞれに水位センサを設ける構成とすることによっても、上記と同様の効果を得ることができる。
この発明は、以上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。
この出願は、２００１年４月２７日に日本国特許庁に提出された特願２００１−１３１７７０号および特願２００１−１５１５３７号に基づき、条約による優先権を主張しており、これら出願の全開示はこの出願に組み込まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明の第１の実施形態に係る水処理装置を簡略化して示す図である。
図２は、この発明の第１の実施形態に係る水処理装置の要部である気液分離槽の概略断面図である。
図３は、この発明の第１の実施形態に係る水処理装置の要部である気液分離槽の概略上面図である。
図４は、この発明の第１の実施形態に係る水処理装置の電気的な構成を示すブロック図である。
図５は、この発明の第１の実施形態に係る水処理装置に使用されている残留塩素センサの概略断面図である。
図６は、この発明の第２の実施形態に係る水処理装置を簡略化して示す図である。
図７は、この発明の第２の実施形態に係る水処理装置の要部であるバッチ処理用電解槽の概略断面図である。
図８は、この発明の第２の実施形態に係る水処理装置の要部であるバッチ処理用電解槽の概略上面図である。
図９は、この発明の第２の実施形態に係る水処理装置に使用されている残留塩素センサの概略断面図である。
図１０は、この発明の第３の実施形態に係る水処理装置を簡略化して示す図である。
図１１は、この発明の第３の実施形態に係る水処理装置の電気的な構成を示すブロック図である。
図１２は、図１１に示す制御部で行われる制御内容のうち、気液分離槽における水位センサを用いた水位検知の流れを示すフローチャートである。
図１３は、図１１に示す制御部で行われる制御内容のうち、バッチ処理用電解槽における水位センサを用いた水位検知の流れを示すフローチャートである。

Claims (2)

1. 被処理水を貯留する水槽と、
   少なくとも２枚の電極板からなる電極組を内蔵し、塩素イオンを含みかつ電気化学反応を促進する作用を有する電解質溶液を満たした状態で、前記電極組に通電して電解質溶液を電気化学分解処理することで、滅菌作用を有する滅菌液を製造する電解槽と、
   前記電解槽内に満ち前記電解槽から溢れた滅菌液を蓄える貯留タンクと、
   前記貯留タンク内の滅菌液を前記水槽に供給する供給経路と、
   前記貯留タンク内の滅菌液の水位を検出する水位センサと、
   前記水位センサからの水位データを基に前記電解槽への電解質溶液の流入量を調整し、前記電解槽から溢れた滅菌液を蓄える前記貯留タンク内における滅菌液の水位を所定水位に保つ水位制御手段と、を備え、
   前記水位センサは互いに間隔を介して対向配置された少なくとも２つの電極を有し、これら電極相互間に流れる電流の有無により水位を検出する構成としたことを特徴とする水処理装置。
2. 請求項１に記載の水処理装置において、
   被処理水の残留塩素濃度を測定する残留塩素センサと、
   前記残留塩素センサで測定された被処理水の残留塩素濃度に基づき、前記貯留タンクから前記供給経路を介して前記水槽に供給する滅菌液の流入量を制御する流入量制御手段と、
   前記水槽に接続され、前記水槽の被処理水を前記残留塩素センサに導いて被処理水の残留塩素濃度を測定させ、測定後の被処理水を再び水槽に還流させる分岐経路と、を備えたことを特徴とする水処理装置。

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