JP5597855B2 - Apparatus and method for preparing toilet flush water - Google Patents
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Description
本発明は、便器の洗浄水の調製装置および調製方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for preparing toilet flush water.
水洗便器の洗浄装置であって、水の電気分解によって生成されたアルカリ水と酸性水とを用いて便器を洗浄する装置が提案されている(特許文献1)。この装置の電気分解装置は、隔膜を隔てて配置されたアルカリ水生成室および酸性水生成室を備える。アルカリ水生成室には陰極が配置され、酸性水生成室には陽極が配置される。陰極と陽極との間に電圧を印加することによって、アルカリ水と酸性水とが同時に生成する。 There has been proposed a cleaning apparatus for flush toilets, which cleans toilets using alkaline water and acidic water generated by electrolysis of water (Patent Document 1). The electrolyzer of this apparatus includes an alkaline water generation chamber and an acidic water generation chamber arranged with a diaphragm therebetween. A cathode is disposed in the alkaline water generation chamber, and an anode is disposed in the acidic water generation chamber. By applying a voltage between the cathode and the anode, alkaline water and acidic water are generated simultaneously.
しかし、隔膜を用いる上記電気分解装置は、定期的に隔膜のメンテナンスが必要であり、メンテナンスが煩雑であった。また、隔膜を用いる上記電気分解装置には、比較的濃度が高い塩水を供給する必要があった。 However, the electrolyzer using a diaphragm requires maintenance of the diaphragm periodically, and the maintenance is complicated. In addition, it is necessary to supply salt water having a relatively high concentration to the electrolysis apparatus using a diaphragm.
このような状況において、本発明は、水洗便器を容易に洗浄・殺菌できる新規な洗浄水調製装置および方法を提供することを目的の1つとする。 Under such circumstances, it is an object of the present invention to provide a novel washing water preparation apparatus and method that can easily wash and sterilize a flush toilet.
上記目的を達成するため、本発明の装置は、タンクに貯留される便器用洗浄水を、水を処理することによって調製するための装置であって、イオンを可逆的に吸着可能な導電性物質を含むイオン吸着電極、対極、前記イオン吸着電極と前記対極との間に電圧を印加することによって前記水のpHを変化させるための電源、前記タンク内の前記洗浄水の排出を検出する検出手段、および前記検出手段の出力に基づいて前記電圧の印加方向を切り替える切り替え手段を備え、前記切り替え手段は、前記タンク内の前記洗浄水が排出されるたびに前記電圧の印加方向を変化させる。 In order to achieve the above object, an apparatus of the present invention is an apparatus for preparing toilet flushing water stored in a tank by treating water, which is a conductive substance capable of reversibly adsorbing ions. An ion adsorbing electrode, a counter electrode, a power source for changing the pH of the water by applying a voltage between the ion adsorbing electrode and the counter electrode, and detection means for detecting discharge of the washing water in the tank and e Bei switching means for switching the application direction of the voltage based on an output of said detecting means, said switching means, said washing water in said tank to change the application direction of the voltage each time it is discharged.
また、本発明の方法は、前タンクに貯留される便器用洗浄水を、水を処理することによって調製する方法であって、前記洗浄水となる水に、イオンを可逆的に吸着可能な導電性物質を含むイオン吸着電極と対極とを浸漬した状態で、前記イオン吸着電極と前記対極との間に電圧を印加することによって前記水のpHを変化させる工程を含み、前記タンク内の前記洗浄水が排出されるたびに前記電圧の印加方向を変化させる。 Further, the method of the present invention is a method for preparing toilet flushing water stored in a previous tank by treating water, which is a conductive material capable of reversibly adsorbing ions to the water to be the washing water. A step of changing the pH of the water by applying a voltage between the ion adsorption electrode and the counter electrode in a state where the ion adsorption electrode containing the active substance and the counter electrode are immersed, and the cleaning in the tank The application direction of the voltage is changed every time water is discharged .
本発明によれば、水洗便器を容易に洗浄・殺菌できる。 According to the present invention, the flush toilet can be easily washed and sterilized.
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。以下の説明において特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や他の材料を適用してもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In the following description, embodiments of the present invention will be described by way of examples, but the present invention is not limited to the examples described below. In the following description, specific numerical values and specific materials may be exemplified, but other numerical values and other materials may be applied as long as the effect of the present invention is obtained.
(洗浄水調製装置)
本発明の装置は、タンクに貯留される便器用洗浄水を、水を処理することによって調製するための装置である。この装置は、イオン吸着電極、対極、検出手段、および、電圧の印加方向を切り替える切り替え手段を備える。
(Washing water preparation device)
The apparatus of the present invention is an apparatus for preparing toilet flushing water stored in a tank by treating water. The apparatus includes an ion adsorption electrode, a counter electrode, a detection unit, and a switching unit that switches a voltage application direction.
イオン吸着電極は、イオンを可逆的に吸着可能な導電性物質(以下、「導電性物質(C)」という場合がある)を含む。イオン吸着電極は、導電性物質(C)を支持する集電体や、導電性物質(C)に貼り付けられた集電体を備えてもよい。 The ion adsorption electrode includes a conductive substance capable of reversibly adsorbing ions (hereinafter sometimes referred to as “conductive substance (C)”). The ion adsorption electrode may include a current collector that supports the conductive substance (C) or a current collector attached to the conductive substance (C).
導電性物質(C)は、可逆的にイオンを吸着できる物質である。すなわち、導電性物質(C)は、吸着したイオンを放出できる。導電性物質(C)には、比表面積が大きい物質を用いることができる。好ましい一例では、導電性物質(C)は、活性炭や黒鉛などの炭素材料を含む。導電性物質(C)は、粒状活性炭を凝集させることによって形成された導電性シートであってもよい。また、導電性物質(C)は、粒状活性炭と導電性カーボンとを凝集させることによって形成された導電性シートであってもよい。また、導電性物質(C)は、活性炭粒子を固めて形成された活性炭ブロックであってもよい。また、導電性物質(C)は、活性炭繊維クロス、すなわち、活性炭繊維を用いて形成されたクロス(cloth)であってもよい。活性炭繊維クロスとしては、たとえば、日本カイノール株式会社製のACC5092−10、ACC5092−15、ACC5092−20、ACC5092−25を用いてもよい。 The conductive substance (C) is a substance that can adsorb ions reversibly. That is, the conductive substance (C) can release the adsorbed ions. As the conductive material (C), a material having a large specific surface area can be used. In a preferred example, the conductive substance (C) includes a carbon material such as activated carbon or graphite. The conductive material (C) may be a conductive sheet formed by agglomerating granular activated carbon. Further, the conductive substance (C) may be a conductive sheet formed by aggregating granular activated carbon and conductive carbon. The conductive substance (C) may be an activated carbon block formed by solidifying activated carbon particles. Further, the conductive substance (C) may be an activated carbon fiber cloth, that is, a cloth formed using the activated carbon fiber. As the activated carbon fiber cloth, for example, ACC5092-10, ACC5092-15, ACC5092-20, and ACC5092-25 manufactured by Nihon Kynol Co., Ltd. may be used.
導電性物質(C)の比表面積は、たとえば300m2/g以上であり、好ましくは900m2/g以上である。比表面積の上限に特に限定はないが、たとえば3000m2/g以下や2500m2/g以下であってもよい。導電性物質(C)の「比表面積」は、通常、窒素ガスを用いたBET法で測定できる。 The specific surface area of the conductive substance (C) is, for example, 300 m 2 / g or more, and preferably 900 m 2 / g or more. The upper limit of the specific surface area is not particularly limited, but may be, for example, 3000 m 2 / g or less or 2500 m 2 / g or less. The “specific surface area” of the conductive substance (C) can be usually measured by a BET method using nitrogen gas.
対極の一例は、金属電極である。対極の好ましい一例は、水の電気分解が生じやすい金属(たとえば白金)が表面に存在する電極である。たとえば、対極として、チタンからなる電極や、白金からなる電極や、白金でコートされた金属(たとえばチタン、ニオブ、タンタルなどの任意の金属)からなる電極を用いることができる。対極として、金属シートを用いてもよいし、金属ワイヤを用いてもよいし、接続された複数の金属ワイヤを用いてもよい。対極の好ましい一例は、金属ワイヤを平板状に配置することによって形成された電極である。 An example of the counter electrode is a metal electrode. A preferred example of the counter electrode is an electrode on the surface of which a metal (for example, platinum) that easily causes electrolysis of water is present. For example, as the counter electrode, an electrode made of titanium, an electrode made of platinum, or an electrode made of a metal coated with platinum (for example, any metal such as titanium, niobium, or tantalum) can be used. As the counter electrode, a metal sheet may be used, a metal wire may be used, or a plurality of connected metal wires may be used. A preferred example of the counter electrode is an electrode formed by arranging metal wires in a flat plate shape.
導電性物質(C)と異なり、対極の表面積は大きくなくてもよい。一例の対極の1グラム当たりの表面積は、100m2以下であってもよく、5×10-5〜50m2の範囲にあってもよい。 Unlike the conductive substance (C), the surface area of the counter electrode may not be large. Surface area per gram of an example of the counter electrode may also be 100 m 2 or less, may be in the range of 5 × 10 -5 ~50m 2.
典型的な一例では、イオン吸着電極および対極がそれぞれ平板状であり、互いに平行に配置される。イオン吸着電極と対極とは、1つの電極群を構成していてもよい。1つの電極群は、複数のイオン吸着電極および/または複数の対極を含んでもよい。好ましい一例では、複数の平板状のイオン吸着電極と複数の平板状の対極が、平行且つ交互に配置される。また、1つの電極群は、異なる方向に配置された複数の電極ペアを含んでもよい。それぞれの電極ペアは、平行に配置された、平板状のイオン吸着電極および平板状の対極を含む。たとえば、1つの電極群は、互いに直交する方向に配置された複数の電極ペアを含んでもよい。好ましい一例において、平板状の電極(イオン吸着電極および対極)は、その面方向が鉛直方向に平行になるように配置される。 In a typical example, the ion adsorption electrode and the counter electrode are each flat and are arranged in parallel to each other. The ion adsorption electrode and the counter electrode may constitute one electrode group. One electrode group may include a plurality of ion adsorption electrodes and / or a plurality of counter electrodes. In a preferred example, a plurality of plate-like ion adsorption electrodes and a plurality of plate-like counter electrodes are arranged in parallel and alternately. One electrode group may include a plurality of electrode pairs arranged in different directions. Each electrode pair includes a plate-like ion adsorption electrode and a plate-like counter electrode arranged in parallel. For example, one electrode group may include a plurality of electrode pairs arranged in directions orthogonal to each other. In a preferred example, the plate-like electrodes (ion adsorption electrode and counter electrode) are arranged so that their surface directions are parallel to the vertical direction.
イオン吸着電極と対極とは、トイレのタンク内に配置されてもよい。この場合、タンク内の水が排出されたときにタンク内に残存する水に浸漬されるように、イオン吸着電極と対極とを配置してもよい。この構成によれば、電極が水の外に露出することを防止できる。タンクに投入可能な電極群を用いることによって、任意のトイレに本発明を適用することが可能となる。 The ion adsorption electrode and the counter electrode may be disposed in a toilet tank. In this case, the ion adsorption electrode and the counter electrode may be arranged so as to be immersed in the water remaining in the tank when the water in the tank is discharged. According to this configuration, the electrode can be prevented from being exposed to the outside of the water. By using an electrode group that can be put into a tank, the present invention can be applied to any toilet.
本発明の装置は、トイレのタンクに接続された槽(以下、「処理槽」という場合がある)をさらに含んでもよい。そして、処理槽内にイオン吸着電極と対極とが配置されていてもよい。処理槽において水を処理することによって、アルカリ水および酸性水が調製される。得られたアルカリ水および酸性水は、タンクに導入される。この場合、タンクに導入されるすべての水が処理槽を通過してもよい。あるいは、処理槽を通過した水と、処理槽を通過しない水とがタンクで混合されてもよい。処理槽は、アルカリ水および酸性水を安定に保持できるものである限り、特に限定はない。たとえば、樹脂製の槽や陶器製の槽を処理槽として用いることができる。 The apparatus of the present invention may further include a tank connected to a toilet tank (hereinafter, also referred to as “treatment tank”). And the ion adsorption electrode and the counter electrode may be arrange | positioned in the processing tank. Alkaline water and acidic water are prepared by treating water in the treatment tank. The obtained alkaline water and acidic water are introduced into the tank. In this case, all the water introduced into the tank may pass through the treatment tank. Alternatively, water that has passed through the treatment tank and water that has not passed through the treatment tank may be mixed in the tank. The treatment tank is not particularly limited as long as it can stably hold alkaline water and acidic water. For example, a resin tank or a pottery tank can be used as the processing tank.
検出手段は、タンク内の洗浄水の排出を検出する。検出手段の一例は、洗浄水の排出のための物理的移動(たとえばレバーの移動)を検出する手段(センサやスイッチなど)である。検出手段の他の一例は、タンク内の水量を検知するセンサ(水センサ、圧力センサ、光センサなど)である。検出手段のその他の一例は、洗浄水の排出を開始させる信号を発するための電気的手段(光センサやスイッチなど)である。その電気的手段は、洗浄水の排出を開始させる信号を発するための手段、および、タンク内の洗浄水の排出を検出する検出手段を兼ねる。 The detection means detects discharge of the cleaning water in the tank. An example of the detection means is a means (a sensor, a switch, or the like) that detects a physical movement (for example, movement of a lever) for discharging the cleaning water. Another example of the detection means is a sensor (such as a water sensor, a pressure sensor, or an optical sensor) that detects the amount of water in the tank. Another example of the detecting means is an electric means (such as an optical sensor or a switch) for issuing a signal for starting the discharge of the washing water. The electrical means also serves as a means for issuing a signal for starting the discharge of the wash water and a detection means for detecting the discharge of the wash water in the tank.
電源は、イオン吸着電極と対極との間に電圧(直流電圧)を印加するための電源(直流電源)である。電源は、コンセントからの交流電圧を直流電圧に変換するAC−DCコンバータであってもよい。また、電源は、太陽電池や燃料電池などの発電装置や二次電池であってもよい。発電装置や二次電池を電源として用いることによって、電力が供給されていない地域や状況において本発明の装置を用いることが可能となる。 The power supply is a power supply (DC power supply) for applying a voltage (DC voltage) between the ion adsorption electrode and the counter electrode. The power source may be an AC-DC converter that converts an AC voltage from an outlet into a DC voltage. The power source may be a power generation device such as a solar cell or a fuel cell, or a secondary battery. By using a power generation device or a secondary battery as a power source, the device of the present invention can be used in regions and situations where power is not supplied.
洗浄水は、イオン吸着電極と対極とを水に浸漬した状態でそれら電極の間に電圧を印加することによって調製される。このとき、対極の表面で水が電気分解されるように電圧を印加する。この電圧印加によって水のpHが変化し、アルカリ水および酸性水が調製される。そのアルカリ水および/または酸性水が、洗浄水として利用される。 Washing water is prepared by applying a voltage between the ion-adsorbing electrode and the counter electrode in a state where the electrode is immersed in water. At this time, a voltage is applied so that water is electrolyzed on the surface of the counter electrode. By applying this voltage, the pH of the water changes, and alkaline water and acidic water are prepared. The alkaline water and / or acidic water is used as washing water.
切り替え手段は、検出手段の出力に基づいて電圧の印加方向を切り替える。切り替え手段の一例は、電圧の印加方向を切り替えるためのスイッチ(リレーなど)である。切り替え手段の他の一例は、電圧の印加方向を切り替えるためのスイッチ(リレーなど)と、検出手段の出力に基づいてスイッチを制御するコントローラとを含む。なお、電圧の印加方向を切り替えるためのスイッチは電源に付属していてもよい。 The switching unit switches the voltage application direction based on the output of the detection unit. An example of the switching means is a switch (such as a relay) for switching the voltage application direction. Another example of the switching unit includes a switch (such as a relay) for switching a voltage application direction and a controller that controls the switch based on the output of the detection unit. Note that a switch for switching the voltage application direction may be attached to the power supply.
コントローラは、演算処理装置(内部メモリを含んでもよい)を備え、必要に応じてさらに外部メモリを含む。メモリには、処理(たとえば後述するステップ)を実行するためのプログラムが記録される。コントローラの一例には集積回路(ICやLSI)が含まれる。コントローラは、各種機器(電源、ポンプ、バルブ、スイッチなど)および計測器(pHセンサ、光センサ、水位センサ、伝導度センサなど)に接続される。コントローラは、計測器からの出力に基づき、各種機器を制御して処理を実行する。 The controller includes an arithmetic processing unit (which may include an internal memory), and further includes an external memory as necessary. A program for executing processing (for example, a step described later) is recorded in the memory. An example of the controller includes an integrated circuit (IC or LSI). The controller is connected to various devices (power supply, pump, valve, switch, etc.) and measuring instruments (pH sensor, light sensor, water level sensor, conductivity sensor, etc.). The controller executes various processes by controlling various devices based on the output from the measuring instrument.
一般的なトイレでは、洗浄水の排出のタイミングは使用者やセンサの出力に基づいて決められる。また、公共のトイレなどでは、定期的に洗浄水が排出される場合もある。いずれの場合でも、本発明を適用できる。 In a general toilet, the discharge timing of cleaning water is determined based on the output of the user or sensor. In addition, cleaning water may be discharged periodically in public toilets. In either case, the present invention can be applied.
印加電圧の切り替えは、洗浄水の排出が行われるごとに行ってもよい。また、切り替えは、洗浄水の排出が所定の回数だけ行われるごとに行ってもよい。また、切り替えは、タンク内の水の量が所定の量以下になったときに行ってもよい。なお、切り替えは、洗浄水の排出のとき、または排出の指示がなされたときに行ってもよい。また、切り替えは、洗浄水の排出のときから一定の時間が経過してから行ってもよいし、排出の指示がなされたときから一定の時間が経過してから行ってもよい。イオン吸着電極および対極をタンク内に配置する場合、新しい水がタンク内にある程度貯まってから電圧印加を開始してもよい。 The applied voltage may be switched every time the cleaning water is discharged. Further, the switching may be performed every time the cleaning water is discharged a predetermined number of times. Further, the switching may be performed when the amount of water in the tank becomes a predetermined amount or less. The switching may be performed when the washing water is discharged or when an instruction to discharge is given. Further, the switching may be performed after a certain time has elapsed since the discharge of the washing water, or may be performed after a certain time has elapsed since the instruction to discharge was made. When the ion adsorption electrode and the counter electrode are arranged in the tank, the voltage application may be started after new water is accumulated in the tank to some extent.
なお、印加電圧の切り替えは、一定の時間ごとにおこなってもよい。 Note that the switching of the applied voltage may be performed at regular intervals.
本発明の装置は、処理される水に塩を添加する装置をさらに含んでもよい。添加される塩の例には、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、有機酸塩、および、それらの混合物などが含まれる。塩素を含む塩を添加することによって、殺菌作用の効果が高い次亜塩素酸を多く含む洗浄水を調製できる。塩が添加された水の塩濃度に特に限定はなく、0.01重量%〜1.0重量%の範囲(たとえば0.05重量%〜0.1重量%の範囲)としてもよい。 The apparatus of the present invention may further include an apparatus for adding salt to the water to be treated. Examples of the salt added include potassium chloride, sodium chloride, magnesium chloride, potassium sulfate, sodium sulfate, magnesium sulfate, organic acid salts, and mixtures thereof. By adding a salt containing chlorine, it is possible to prepare washing water containing a large amount of hypochlorous acid having a high bactericidal effect. The salt concentration of the water to which the salt is added is not particularly limited, and may be in the range of 0.01% by weight to 1.0% by weight (for example, in the range of 0.05% by weight to 0.1% by weight).
イオン交換膜などの隔膜を用いる従来の電解装置では、処理前の水の塩濃度を比較的高くする必要があった。それに比べて、イオン吸着電極と対極とを用いる本発明の装置では、水道水でも充分にpHを変えることができる。具体的には、伝導度が50μS/cm〜500μS/cmの範囲(たとえば200μS/cm以下)にある水を処理して充分にpHを変化させることが可能である。たとえば伝導度が180μS/cmの水道水を処理することによって、pHが2.6〜5の酸性水やpHが9〜11.7のアルカリ水を調製することが可能である。しかし、処理される水に塩を加えた方が、pHの変化速度を高めることができる。そのため、処理される水に塩を加えてもよい。塩を加える装置は、一定の速度で水に塩を添加してもよい。また、塩を含む固形物を水の経路やタンクに投入することによって塩を添加してもよい。 In a conventional electrolysis apparatus using a diaphragm such as an ion exchange membrane, the salt concentration of water before treatment needs to be relatively high. In contrast, the apparatus of the present invention using an ion adsorption electrode and a counter electrode can sufficiently change the pH even with tap water. Specifically, it is possible to sufficiently change the pH by treating water having a conductivity in the range of 50 μS / cm to 500 μS / cm (for example, 200 μS / cm or less). For example, by treating tap water having a conductivity of 180 μS / cm, acidic water having a pH of 2.6 to 5 or alkaline water having a pH of 9 to 11.7 can be prepared. However, the rate of change in pH can be increased by adding salt to the water to be treated. Therefore, salt may be added to the water to be treated. The apparatus for adding salt may add salt to water at a constant rate. Moreover, you may add salt by throwing the solid substance containing salt into the path | route or tank of water.
本発明の装置は、必要に応じて他の要素を含んでもよく、たとえば、安全装置、ポンプ、バルブ、pHセンサ、伝導度センサなどを含んでもよい。 The device of the present invention may include other elements as required, and may include, for example, a safety device, a pump, a valve, a pH sensor, a conductivity sensor, and the like.
(洗浄水調製方法)
本発明の方法は、タンクに貯留される便器用洗浄水を、水を処理することによって調製する方法である。この方法は、上記本発明の装置を用いて容易に実施できる。本発明の装置について説明した事項は本発明の方法に適用できるため、重複する説明を省略する場合がある。また、本発明の方法について説明した事項は、本発明の装置に適用できる。
(Washing water preparation method)
The method of the present invention is a method of preparing toilet flushing water stored in a tank by treating water. This method can be easily implemented using the apparatus of the present invention. Since the matters described for the apparatus of the present invention can be applied to the method of the present invention, redundant description may be omitted. Further, the matters described for the method of the present invention can be applied to the apparatus of the present invention.
本発明の方法は、洗浄水となる水に、イオンを可逆的に吸着可能な導電性物質(C)を含むイオン吸着電極と対極とを浸漬した状態で、イオン吸着電極と対極との間に電圧(直流電圧)を印加することによって水のpHを変化させる工程(ステップ)を含む。この工程では、対極で水の電気分解が生じるように電圧を印加する。本発明の方法では、タンク内の洗浄水の排出に関連づけて電圧の印加方向を変化させる。 In the method of the present invention, an ion-adsorbing electrode containing a conductive substance (C) capable of reversibly adsorbing ions and a counter electrode are immersed in water serving as a cleaning water, and the ion-adsorbing electrode and the counter electrode are interposed. A step (step) of changing the pH of water by applying a voltage (DC voltage) is included. In this step, a voltage is applied so that water is electrolyzed at the counter electrode. In the method of the present invention, the voltage application direction is changed in relation to the discharge of the cleaning water in the tank.
イオン吸着電極がアノード(陽極)となるように電圧を印加すると、水の中の陰イオン(たとえば水酸化物イオン以外の陰イオン)がイオン吸着電極の導電性物質(C)に吸着される。一方、対極では水が電気分解され、水素ガスと水酸化物イオン(OH-)とが発生する。その結果、水のpHが上昇し、アルカリ水が調製される。 When a voltage is applied so that the ion adsorption electrode becomes an anode (anode), anions in water (for example, anions other than hydroxide ions) are adsorbed on the conductive substance (C) of the ion adsorption electrode. On the other hand, water is electrolyzed at the counter electrode, and hydrogen gas and hydroxide ions (OH − ) are generated. As a result, the pH of the water rises and alkaline water is prepared.
イオン吸着電極がカソード(陰極)となるように電圧を印加すると、水の中の陽イオン(たとえば水素イオン以外の陽イオン)がイオン吸着電極の導電性物質(C)に吸着される。一方、対極では水が電気分解され、酸素ガスと水素イオン(H+)とが発生する。その結果、水のpHが低下し、酸性水が調製される。 When a voltage is applied so that the ion adsorption electrode becomes a cathode (cathode), cations in water (for example, cations other than hydrogen ions) are adsorbed on the conductive substance (C) of the ion adsorption electrode. On the other hand, water is electrolyzed at the counter electrode, and oxygen gas and hydrogen ions (H + ) are generated. As a result, the pH of the water decreases and acidic water is prepared.
なお、イオン吸着電極に陰イオンが吸着されている状態で、イオン吸着電極がカソードとなるように電圧を印加すると、吸着されている陰イオンが水中に放出される反応も生じる。また、イオン吸着電極に陽イオンが吸着されている状態で、イオン吸着電極がアノードとなるように電圧を印加すると、吸着されている陽イオンが水中に放出される反応も生じる。いずれにしても、イオン吸着電極がアノードとなるように電圧を印加すると水のpHが上昇し、イオン吸着電極がカソードとなるように電圧を印加すると水のpHが低下する。 In addition, when a voltage is applied so that the ion adsorption electrode becomes a cathode while the anion adsorption electrode is adsorbed, a reaction in which the adsorbed anion is released into water also occurs. In addition, when a voltage is applied so that the ion adsorption electrode serves as an anode in a state where cations are adsorbed on the ion adsorption electrode, a reaction in which the adsorbed cations are released into water also occurs. In any case, when a voltage is applied so that the ion-adsorbing electrode becomes an anode, the pH of water increases, and when a voltage is applied so that the ion-adsorbing electrode becomes a cathode, the pH of water decreases.
対極において水の電気分解が生じる電圧である限り、印加する電圧に特に限定はない。一例では、印加する電圧は、2ボルト〜50ボルトの範囲にある。電圧印加の際には、一定の電圧を印加してもよいし、電極間に一定の電流が流れるように電圧を印加してもよい。また、洗浄水のpHが酸性になりすぎたりアルカリ性になりすぎたりすることを防ぐために、電圧印加の開始から一定時間経過後に電圧印加を停止してもよい。また、電圧印加の開始から流れた電流値をモニタし、その電流値が一定の値に到達したときに電圧印加を停止してもよい。また、電圧が所定の値になったときに電圧印加を停止してもよい。また、調製された洗浄水のpHをモニタして、そのpHが一定値に到達したときに電圧印加を停止してもよい。 The voltage to be applied is not particularly limited as long as the voltage causes water electrolysis at the counter electrode. In one example, the applied voltage is in the range of 2 volts to 50 volts. When applying a voltage, a constant voltage may be applied, or a voltage may be applied so that a constant current flows between the electrodes. Moreover, in order to prevent the pH of the washing water from becoming too acidic or alkaline, the voltage application may be stopped after a certain time has elapsed from the start of voltage application. Alternatively, the current value that flows from the start of voltage application may be monitored, and the voltage application may be stopped when the current value reaches a certain value. Further, the voltage application may be stopped when the voltage reaches a predetermined value. Alternatively, the pH of the prepared cleaning water may be monitored, and voltage application may be stopped when the pH reaches a certain value.
本発明の方法では、装置の説明において説明したように、タンク内の洗浄水の排出に基づいて電圧の印加方向を変化させる。たとえば、タンク内の洗浄水が排出されるたびに電圧の印加方向を変化させてもよい。 In the method of the present invention, as described in the description of the apparatus, the voltage application direction is changed based on the discharge of the cleaning water in the tank. For example, the voltage application direction may be changed every time the cleaning water in the tank is discharged.
また、本発明の方法では、上記工程の前に、上記工程で処理される水に塩を添加する工程をさらに含んでもよい。 Moreover, in the method of this invention, you may further include the process of adding a salt to the water processed at the said process before the said process.
本発明の装置および方法によれば、pHが2.6〜5の範囲にある酸性水やpHが9〜11.7の範囲にあるアルカリ水を、水道水のような通常の水から調製することが可能である。また、塩水を処理することによって、pHが2.6以下の酸性水やpHが11.7以上のアルカリ水を調製することも可能である。 According to the apparatus and method of the present invention, acidic water having a pH in the range of 2.6 to 5 and alkaline water having a pH in the range of 9 to 11.7 are prepared from normal water such as tap water. It is possible. It is also possible to prepare acidic water having a pH of 2.6 or less and alkaline water having a pH of 11.7 or more by treating salt water.
なお、別の観点では、本発明は、本発明の洗浄水調製装置を備える水洗トイレを提供する。また、別の観点では、本発明は、本発明の洗浄水調製装置を備えるトイレの洗浄装置を提供する。また、別の観点では、本発明は、本発明の洗浄水調製方法を含むトイレの洗浄方法を提供する。 In another aspect, the present invention provides a flush toilet equipped with the flush water preparation apparatus of the present invention. In another aspect, the present invention provides a toilet cleaning apparatus including the cleaning water preparation apparatus of the present invention. In another aspect, the present invention provides a toilet cleaning method including the cleaning water preparation method of the present invention.
本発明の装置および方法の一例について、図面を参照しながら以下に説明する。なお、以下の図では、水素イオン(H+)以外の陽イオンを、価数にかかわらず「L+」と表示する場合がある。また、水酸化物イオン(OH-)以外の陰イオンを、価数にかかわらず「L-」と表示する場合がある。また、以下の説明では、同様の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。 An example of the apparatus and method of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following figure, cations other than hydrogen ions (H + ) may be displayed as “L + ” regardless of the valence. Further, anions other than hydroxide ions (OH − ) may be displayed as “L − ” regardless of the valence. Moreover, in the following description, the same code | symbol may be attached | subjected to the same part and the overlapping description may be abbreviate | omitted.
(実施形態1)
実施形態1の装置の構成を、図1に模式的に示す。図1の洗浄水調製装置100は、電源11、スイッチ12、検出手段13、コントローラ14、および電極群20を含む。スイッチ12は、リレー12aおよび12bを含む。コントローラ14は、電源11、スイッチ12、および検出手段13に接続されている。スイッチ12およびコントローラ14は、切り替え手段として機能する。電極群20は、平板状のイオン吸着電極21と平板状の対極22とを含む。イオン吸着電極21と対極22とは平行に配置されている。イオン吸着電極21は、イオンを可逆的に吸着可能な導電性物質21aと、配線21bとを含む。
(Embodiment 1)
The configuration of the apparatus according to the first embodiment is schematically shown in FIG. The washing
装置100の動作の一例について、図2〜図4を参照しながら説明する。以下の例では、最初の電圧印加の際にイオン吸着電極がアノードとなる場合について説明している。しかし、最初の電圧印加の際にイオン吸着電極をカソードとしてもよい。
An example of the operation of the
処理が開始されると、まず、水中において、イオン吸着電極21と対極22との間に電圧を印加する(ステップS201)。このとき、対極22の表面で水の電気分解が生じるように電圧を印加する。イオン吸着電極21がアノードとなるように電圧を印加すると、図3に示すように、イオン吸着電極21の導電性物質21aに陰イオン(L-)が吸着される。一方、対極22の表面では、水が電気分解されて水素ガスと水酸化物イオン(OH-)とが生じる。その結果、電極群20の周囲の水のpHが上昇してアルカリ水となる。このアルカリ水は、トイレの洗浄水として排出される。
When the process is started, first, a voltage is applied between the
電圧印加は、タンクの中の水の排出に基づいて電圧の印加方向を反転させる条件が成立するまで続けられる(ステップS202)。タンクの中のアルカリ水が排出されると、それが検出手段13によって検出されてコントローラ14に出力される。アルカリ水が排出されたタンクには、新たな水が補給される。その水の補給に伴って、電極群20の周りには新たな水(水道水など)が補給される。
The voltage application is continued until a condition for reversing the voltage application direction is established based on the discharge of water in the tank (step S202). When the alkaline water in the tank is discharged, it is detected by the detection means 13 and output to the
電圧の印加方向を反転させる条件が成立すると、スイッチ12によって電圧の印加方向が切り替えられる。そして、イオン吸着電極21と対極22との間に、前回とは逆方向に電圧が印加される(ステップS203)。その結果、図4に示すように、導電性物質21aに吸着されている陰イオン(L-)が水中に放出される。また、水中の陽イオン(L+)が導電性物質21aに吸着される。一方、対極22の表面では、水が電気分解されて酸素ガスと水素イオンとが生じる。その結果、電極群20の周囲の水のpHが低下して残っていた液のアルカリが中和され、その後、酸性水となる。酸性水は、トイレの洗浄水として排出される。
When the condition for reversing the voltage application direction is established, the voltage application direction is switched by the
その後は、処理を継続するかどうかの判定を行い(ステップS204)、処理を終了する場合には電圧印加が停止される(ステップS205)。処理を継続する場合には上記のステップS202とS203とが繰り返される。これによって、アルカリ水と酸性水とが交互にタンクから排出される。アルカリ水および酸性水を流すことによって、便器の洗浄や除菌が容易になる。特に、アルカリ水を流すことによって洗浄効果が高まる。また、酸性水を流すことによって、尿石やスケールを除去できる。 Thereafter, it is determined whether or not to continue the process (step S204). When the process is terminated, the voltage application is stopped (step S205). When the process is continued, the above steps S202 and S203 are repeated. Thereby, alkaline water and acidic water are alternately discharged from the tank. By flushing with alkaline water and acidic water, toilet bowls can be easily washed and sterilized. In particular, the cleaning effect is enhanced by flowing alkaline water. Moreover, urine stones and scales can be removed by flowing acidic water.
装置100の電極群20がトイレのタンク内に配置されている一例の断面図を、図5に示す。なお、図5に示すトイレのタンクは一例であり、本発明はこれに制限されない。
FIG. 5 shows a cross-sectional view of an example in which the
電極群20は、トイレのタンク51内に配置されている。電極群20は、配線56によってスイッチ12に接続される。タンク51には、タンク51内の洗浄水59を排出するための弁52と、弁52を作動させるためのレバー53とが配置されている。レバー53を操作すると、弁52が上昇して排水口51hから洗浄水59が排出される。洗浄水59によって便器が洗浄される。タンク51には、給水管54から水(たとえば水道水)が導入される。タンク51内の洗浄水59が所定の量に到達すると、フロート55によって止水栓が作動して給水が停止される。レバー53が操作されてタンク51内の洗浄水59が排出されると、給水管54から再び水が導入される。レバー53には、レバー53が操作されたことを検知するセンサ(図示せず)が取り付けられている。そのセンサは検知手段として機能する。電極群20に電圧を印加することによって、タンク51に給水された水から、アルカリ水/酸性水が調製される。
The
電極群が、タンク以外の槽内に配置されている一例の模式図を、図6に示す。図6の例では、本発明の装置はタンクに接続された槽60を含む。槽60の中に、イオン吸着電極21および対極22が配置されている。槽60の給水口60aには、給水管(たとえば水道管)が接続されている。槽60の排水口60bは、トイレのタンクの給水管に接続されている。トイレのタンク内の水が排出されると、トイレのタンクの給水管に設けられた止水栓が開放されるのに伴って、槽60内の水が移動する。その結果、槽60内において調製されたアルカリ水/酸性水が、トイレのタンクに供給される。電圧の印加方向は、タンク内の洗浄水の排出に関連して切り替えられる。
FIG. 6 shows a schematic diagram of an example in which the electrode group is arranged in a tank other than the tank. In the example of FIG. 6, the apparatus of the present invention includes a
塩を供給する方法(手段)の一例を、図7に模式的に示す。図7の例は、トイレのタンクへの給水が、タンクの上部にあいた穴を通して行われる場合の一例である。この場合には、タンク内に電極群20が配置される。
An example of a method (means) for supplying salt is schematically shown in FIG. The example of FIG. 7 is an example in the case where water supply to the toilet tank is performed through a hole in the upper part of the tank. In this case, the
タンクの蓋71には、貫通孔71hが形成されている。給水管72は蓋71の上方に配置されている。給水管72の下方であって蓋71の上には、塩を供給する供給手段73が配置されている。供給手段73は、上方が開口している容器73aと、容器73aの下方に配置された固形物73bを含む。固形物73bは、塩を含む固形物である。給水管72から供給された水は、容器73a内からあふれ出てタンクに導入される。給水管72からの水の供給が停止すると、容器73a内の水74の移動も停止する。水74の塩の濃度は塩の溶解度によって規定されるため、水74の移動が停止している限り、固形物73bの溶解は制限される。供給手段73によれば、処理される水の塩濃度を容易に高めることができる。
A through-
(本発明の原理の利用)
なお、本発明の原理を、トイレ以外に利用することも可能である。たとえば、本発明の構成の一部を、清掃用のアルカリ水および酸性水を調製する装置および方法に利用できる。その装置は、水を処理することによってアルカリ水および/または酸性水を調製するための装置である。その装置は、イオンを可逆的に吸着可能な導電性物質を含むイオン吸着電極、対極、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加するための電源、および、調製されたアルカリ水および酸性水の少なくとも一方を選択的に収納する収納手段とを備える。また、その方法は、水を処理することによってアルカリ水および/または酸性水を調製する方法であって、イオンを可逆的に吸着可能な導電性物質を含むイオン吸着電極と対極とを水に浸漬した状態で、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって水のpHを変化させる工程と、その工程で調製された水がアルカリ性および酸性水の少なくとも一方を選択的に収納する工程とを含む。本発明の装置および方法で説明した事項は、この装置および方法に適用できる。
(Use of the principle of the present invention)
It should be noted that the principle of the present invention can be used for other than toilets. For example, a part of the configuration of the present invention can be used in an apparatus and a method for preparing alkaline water and acidic water for cleaning. The apparatus is an apparatus for preparing alkaline water and / or acidic water by treating water. The apparatus includes an ion adsorption electrode containing a conductive substance capable of reversibly adsorbing ions, a counter electrode, a power source for applying a voltage between the ion adsorption electrode and the counter electrode, and prepared alkaline water and acidic water. Storage means for selectively storing at least one of these. Further, the method is a method of preparing alkaline water and / or acidic water by treating water, wherein an ion-adsorbing electrode containing a conductive substance capable of reversibly adsorbing ions and a counter electrode are immersed in water. A step of changing the pH of the water by applying a voltage between the ion-adsorbing electrode and the counter electrode, and a step of selectively storing at least one of alkaline and acidic water in the water prepared in the step Including. The matters described in the apparatus and method of the present invention can be applied to this apparatus and method.
この装置の一例を図8に示す。装置800は、電源11、スイッチ12、コントローラ14、電極群20、槽60、切り替えバルブ81、ならびに容器82および83を含む。切り替えバルブ81は、槽60で調製された水がアルカリ水か酸性水かに応じて水の経路を切り替える。具体的には、切り替えバルブ81は、イオン吸着電極21と対極22との間に印加される電圧の印加方向に応じて水の経路を切り替える。これによって、容器82にアルカリ水を貯め、容器83に酸性水を貯めることができる。容器82および83の大きさは用途に応じて決められる。家庭用で使用する場合、容器82および83の内容積は、0.1〜10リットルの範囲(たとえば0.2〜1リットルの範囲)にあってもよい。アルカリ水は、カビの除去や除菌などに使用できる。また、酸性水はスケールの除去や除菌などに使用できる。
An example of this apparatus is shown in FIG. The
以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用できる。 The embodiments of the present invention have been described above by way of examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to other embodiments based on the technical idea of the present invention.
本発明は、トイレの便器の洗浄水の調製装置および調製方法に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the preparation apparatus and preparation method of the wash water of the toilet bowl.
11 電源
12 スイッチ
12a、12b リレー
13 検出手段
14 コントローラ
20 電極群
21 イオン吸着電極
21a 導電性物質
21b 配線
22 対極
DESCRIPTION OF
Claims (6)
イオンを可逆的に吸着可能な導電性物質を含むイオン吸着電極、
対極、
前記イオン吸着電極と前記対極との間に電圧を印加することによって前記水のpHを変化させるための電源、
前記タンク内の前記洗浄水の排出を検出する検出手段、および
前記検出手段の出力に基づいて前記電圧の印加方向を切り替える切り替え手段を備え、
前記切り替え手段は、前記タンク内の前記洗浄水が排出されるたびに前記電圧の印加方向を変化させる、洗浄水調製装置。 An apparatus for preparing toilet flush water stored in a tank by treating water,
An ion-adsorbing electrode containing a conductive material capable of reversibly adsorbing ions,
Counter electrode,
A power source for changing the pH of the water by applying a voltage between the ion-adsorbing electrode and the counter electrode;
It said detecting means for detecting the discharge of the washing water, and Bei example a switching means for switching the application direction of the voltage based on an output of said detecting means in the tank,
The switching means is a cleaning water preparation device that changes an application direction of the voltage every time the cleaning water in the tank is discharged .
前記槽内に前記イオン吸着電極と前記対極とが配置されている、請求項1に記載の装置。 Further comprising a tank connected to the tank;
The apparatus according to claim 1, wherein the ion adsorption electrode and the counter electrode are disposed in the tank.
前記洗浄水となる水に、イオンを可逆的に吸着可能な導電性物質を含むイオン吸着電極と対極とを浸漬した状態で、前記イオン吸着電極と前記対極との間に電圧を印加することによって前記水のpHを変化させる工程を含み、
前記タンク内の前記洗浄水が排出されるたびに前記電圧の印加方向を変化させる、洗浄水の調製方法。 A method of preparing toilet flush water stored in a tank by treating water,
By applying a voltage between the ion-adsorbing electrode and the counter electrode in a state where the ion-adsorbing electrode containing a conductive substance capable of reversibly adsorbing ions and the counter electrode are immersed in the washing water Changing the pH of the water,
A method for preparing washing water , wherein the application direction of the voltage is changed each time the washing water in the tank is discharged .
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