JPH06238281A - 水槽用殺菌システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 雑菌繁殖抑止に有効な次亜塩素酸イオン濃度
の適正コントロールが可能な電解イオン水生成殺菌シス
テムを提供する。 【構成】 原水の水槽１０、電解槽２０、生成された電
解イオン水を再び水槽に戻すための戻し管２４、水槽と
電解槽との間の管路１２に設けられた循環ポンプ１５、
水槽内原水の温度を検出する水温センサ１６、水槽内原
水が設定量になったときこれを検出する水位センサ１
７、水槽内の原水量を所定量に規制した状態で水温セン
サ１６からの検出信号に基づき、制御装置３０では電解
槽及び循環ポンプのオンオフのインターバルを変更可能
に設定し、印加電圧を設定して次亜塩素酸イオン濃度及
び水素イオン濃度を制御する。バイパス管４０には流量
調整手段の電磁比例弁４１等を設けることもでき、また
水温センサ１６に代えて酸素センサ、導電率センサによ
り循環ポンプ及び電解槽の作動をオンオフ制御すること
もできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、家庭用及び業務用とし
て飲料水槽に貯水された水の電解イオン水の殺菌を目的
とした水槽用殺菌システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、水道水や地下水を原水としてこれ
を浄化殺菌してから飲料水等の使用に供する水処理装置
が普及している。この種の装置として例えば原水を電気
分解してアルカリイオン水及び酸性イオン水を生成する
電解イオン水生成装置が知られ、陽極及び陰極間に電圧
が印加されると、陰極にはカルシウム（Ｃａ）やマグネ
シウム（Ｍｇ）などのミネラル成分である陽イオンが集
められ、陽極には塩素（Ｃｌ）等の陰イオンが集められ
る。陽イオンは飲料水や料理に適したアルカリイオン水
として取り出され、陰イオンは洗顔や食器家具類の脱脂
洗浄等に効果的な酸性イオン水として取り出されてそれ
ぞれの使用目的に応じて供される。

【０００３】システムの一例として、水槽（シスター
ン）内にいったん貯水された原水を電解槽に導入し、こ
こで原水の電気分解により原水中に含まれる塩素イオン
との反応によって、任意の濃度の次亜塩素酸イオン（Ｃ
ｌ０_-）が生成される。次亜塩素酸イオンが大量に含ま
れると特有の臭気や腐食をすすめるなどの不具合がある
が、ある程度の量または濃度を含むことにより、雑菌を
殺菌する効果もある。即ち、次亜塩素酸イオンの濃度は
雑菌の殺菌効果に影響し、濃度が低減すると雑菌が増加
する。

【０００４】図１２は、水槽内に塩素発生電極を設けた
タンク式の従来例を示す。即ち、水フィルタ２を通して
原水が導入されるタンク式水槽１では、外部配置された
塩素発生装置３に電気的に接続された電極４が配置さ
れ、導入された原水の電解である程度量の塩素を発生さ
せる。電解処理水は水ポンプ５によってに水槽１から導
出される。

【０００５】この構造では、電極４の表面に原水の流れ
が生じないため、電解効率は良好であるが、反面水槽１
内の各種イオン濃度によって反応効率が異なり、次亜塩
素酸イオン濃度の影響を与えるなどの問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来より好適量の次亜
塩素酸イオンを生成させる場合、原水中の塩素イオンや
ミネラルイオンが塩素の発生量に影響を及ぼすことか
ら、同一条件でも地域や地方によっては次亜塩素酸イオ
ン濃度にバラツキが生じ、図１２の従来例構造と同様、
正確な濃度コントロールができないという不具合があ
る。

【０００７】本発明の目的は、雑菌繁殖抑止に有効な次
亜塩素酸イオン濃度の適正コントロールが可能な電解イ
オン水生成殺菌システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明による電解イオン水生成殺菌システムは、請
求項１の場合、原水を貯留する水槽と、水槽から導入さ
れた原水を電解する電解槽と、電解槽で生成された電解
イオン水を再び水槽に戻すための戻し管と、水槽と電解
イオン水生成槽との間の管路に設けられた循環ポンプ
と、水槽内に設けられて原水の温度を検出する水温検出
手段と、水槽内の原水が設定量になったときこれを検出
する水位または流量の検出手段と、水位または流量の検
出手段からの検出信号に基づいて水槽内の原水量を所定
量に規制した状態で、水温検出手段からの検出信号に基
づいて電解槽及び循環ポンプの運転−停止インターバル
を変更可能に設定するとともに、電解槽への印加電圧を
設定して次亜塩素酸イオン濃度及び水素イオン濃度を制
御する制御装置と、を備えた構成である。

【０００９】また、請求項２でいう本発明では、電解槽
を迂回して電解イオン水の戻し管と循環ポンプの吐出側
とをバイパス管で接続し、バイパス管に流量調整手段を
設けたものとなっている。

【００１０】請求項３では、水槽内原水の溶存酸素の量
または濃度を検出する酸素検出手段を設け、制御装置で
溶存酸素検出信号と酸素設定値とを比較して循環ポンプ
及び電解槽の作動をオンオフ制御する構成となってい
る。

【００１１】請求項４では、水槽内原水の導電率を検出
する導電率検出手段を設け、任意の時刻でｎ回検出した
導電率信号の平均値を制御装置で演算し、この平均値と
導電率設定値とを比較して循環ポンプ及び電解槽の作動
をオンオフ制御する構成となっている。

【００１２】

【作用】請求項１にあっては、水槽内の原水が設定量に
なったとき、水温検出手段からの検出信号に基づいて電
解槽及び循環ポンプの運転−停止インターバルを変更可
能に設定し、電解槽への印加電圧を設定して次亜塩素酸
イオン濃度及び水素イオン濃度を制御する。

【００１３】請求項２にあっては、請求項１では一定量
の循環流量であったのに対して、バイパス管に設けられ
た流量調整手段によって循環流量を可変できる。

【００１４】請求項３にあっては、水槽内原水の溶存酸
素検出信号と酸素設定値とを比較して循環ポンプ及び電
解槽の作動をオンオフ制御する。

【００１５】請求項４にあっては、任意の時刻でｎ回検
出した導電率信号の平均値を制御装置で演算し、この平
均値と導電率設定値とを比較して循環ポンプ及び電解槽
の作動をオンオフ制御する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明による水槽用殺菌システムの実
施例を図面に基づいて説明する。

【００１７】図１は、本発明の第１実施例の水槽用殺菌
システムを示し、装置には水槽１０が備わっていて、こ
の水槽１０には原水として用いられる例えば水道水が浄
水槽（図示せず）で浄化されたのち導入管１１から導入
されるようになっている。導入管１１には電磁弁等によ
る原水導入弁１８が備わっていて、原水の水槽１０内導
入量を制限可能である。また、水槽１０内の原水を取り
込んで殺菌する電解槽２０が管路１２で接続され、この
管路１２に設けられた循環ポンプ１５によって水槽１０
内の原水を電解槽２０に導入するようになっている。水
槽１０は回路循環によって殺菌処理された水を導出して
使用に供するための導出口１３ａを有し、ここから導出
管１３が末端の蛇口等まで延びている。導出管１３には
電磁弁等による処理水導出弁１９が設けられている。

【００１８】電解槽２０では、槽本体２１内に一対の陰
極２２及び陽極２３からなる電極が配置され、両極間に
所要の電圧を印加して水槽１０から導入した原水を電気
分解する。槽本体２１には電解によって生成されたアル
カリイオン水及び酸性イオン水を供出するアルカリイオ
ン水戻し管２４と酸性イオン水導出管２５が設けられて
いる。アルカリイオン水戻し管２４はアルカリイオン水
を再び水槽１０に戻すために機能するものであり、水槽
１０の戻し口１４に接続され、前述の管路１２とともに
水槽１０と電解槽２０を結ぶ循環回路を形成している。

【００１９】また、水槽１０内では、原水の温度を検出
する手段である水温センサ１６が設けられ、さらに導入
管１１から導入される原水が設定量になったとき、これ
を検出する水位または流量の検出手段であるこの場合水
位センサ１７も備わっている。

【００２０】また、装置には例えばマイクロコンピュー
タ等による制御装置３０が装備され、制御装置３０に向
けて水温センサ１６及び水位センサ１７からの各検出信
号を送出するようになっている。制御装置３０は、図２
のブロック図に示すように、主に中央演算装置（ＣＰ
Ｕ）３１、制御プログラムを記憶しているメモリ３２、
そして入出力（Ｉ／Ｏ）ポート３３から構成されてい
る。ＣＰＵ３１は、水位センサ１５及び水温センサ１６
からの検出信号をデータとして予めメモリ３２に記憶さ
れている設定値との比較を行う比較部３４を有し、この
比較部３４から出される信号に基づいて演算を行う演算
部３５と、演算部３５からの信号に基づいて制御信号を
送出する制御部３６等からなっている。こうした構成に
おいて、水槽１０内の原水量を所定量に規制した状態
で、水温センサ１６からの検出信号に基づいて電解槽２
０及び循環ポンプ１５の運転−停止インターバルを変更
可能に設定し、かつ電解槽２０への印加電圧を設定して
次亜塩素酸イオン濃度及び水素イオン濃度を制御するよ
うになっている。

【００２１】以上の構成による第１実施例の動作態様及
び作用を、図３の動作フローチャートと、図４〜図７の
特性グラフを併用して説明する。

【００２２】処理水導出弁１９を閉じ、原水導入弁１８
が開いて導入管１１から原水が水槽１０に導入される
（ステップＳ₁）、制御装置３０の比較部３４では、水
位センサ１５によって検出された水位Ｈの検出信号に基
づいて、所定水位（所定水量に等価の）Ｈｓに達したか
否かを比較する（ステップＳ₂）。制御装置３０からは
原水導入弁１８及び処理水導出弁１９にオフ信号を送っ
て管を閉じ、ほぼ同期して循環ポンプ１５にはオン信号
が送られて運転を開始させる。循環ポンプ１５の運転か
ら停止までの時間が設定インターバルＩｐに基づいて計
数開始する。循環ポンプ１３の運転で水槽１０内の原水
が管路１２から電解槽２０に導入される。槽本体２１に
所要量の原水が取り込まれるとタイムチャートに基づい
た時間管理の下に陰極２２及び陽極２３間に所要の電圧
Ｅが設定インターバルＩｅの下で印加開始される（ステ
ップＳ₃、Ｓ₄）。

【００２３】原水の電気分解によって、陰極２２では水
道水の還元反応が進行し、陰極２２の表面にカルシウム
（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）及びナトリウム（Ｎ
ａ）などのミネラル成分である陽イオンが集められる。
また、陽極２２では酸化反応が進行し、陽極２２の表面
に塩素（Ｃｌ）等の陰イオンが集められる。

【００２４】陰極２２に集められたアルカリイオン水は
戻し管２４から再び水槽１０内に戻される。この循環が
所要回数ｎ繰り返される。循環回数ｎは水槽１０の原水
容量が計算されるので容易に設定することができ、予め
制御装置３０のメモリ３２に記憶させてある。また、１
回分の原水の循環流量Ｑ₀も計算できるから、循環回数
ｎと合わせてメモリ３２に比較制御の基準データとして
入力してある。

【００２５】図４及び図５は、原水の１回分の循環流量
Ｑ₀（リットル／分）を一定に設定した場合（ステップ
Ｓ₅）、電解槽２０における印加電圧Ｅと次亜塩素酸イ
オン濃度（ＣｌＯ^-；ｐｐｍ）との相関を示す特性グラ
フ、及び印加電圧Ｅと水素イオン指数または濃度（Ｐ
Ｈ）との相関を示す特性グラフである。両特性グラフに
おいて、次亜塩素酸イオン濃度及び水素イオン濃度が適
正濃度範囲となるように制御される。即ち、次亜塩素酸
イオン濃度の場合、図中において上下限Ｃ₁、Ｃ₂間のエ
リアが最適濃度である。水素イオン濃度の場合はＰＨ
_max以下に抑えられ、この双方の条件を満足するように
循環流量Ｑ₀と電圧Ｅがコントロールされる。戻し管２
４から水槽１０に戻されるアルカリイオン水の水素イオ
ン濃度はＰＨ_max以下となるように制御される。一定の
循環流量Ｑ₀の下で、図４の特性から得られるＰＨ_maxを
生じる印加電圧をＥ_maxとすると、この印加電圧Ｅ_maxは
次亜塩素酸イオン濃度の適正値の下限値Ｃ₂を得る印加
電圧Ｅ₂よりも大きく、上限値Ｃ₁を得る印加電圧Ｅ₁よ
りも小さいこと、つまりＥ₂＜Ｅ_max＜Ｅ₁となる条件に
合致するよう電圧が制御される（ステップＳ₆）。

【００２６】また、図６及び図７に示すように、水槽１
０内の原水温度が水温センサ１６で検出され、検出信号
が制御装置３０に送られる。制御装置３０では、水温Ｔ
℃の変化によって次亜塩素酸イオンの濃度が前述の図５
で示された適正下限濃度Ｃ₂に達するまでの時間ｔを制
御する。この時間ｔを水温Ｔの関数でみた場合、例えば
次式、 ｔ＝ｆ（Ｔ）＝ａ・ｅｘｐ・Ｔ^-b で表すことができる（図７；ステップＳ₇）。

【００２７】一方、戻し管２４から水槽１０内に戻され
るアルカリイオン水は適正濃度にコントロールされ、水
槽１０内の原水全量が適正濃度のアルカリイオン水に入
れ替わるまで所定回数ｎ循環させる。所定回数ｎの循環
が終了すると（ステップＳ₉）、制御装置３０からは設
定インターバルＩｐ、Ｉｅのタイムアップによりオフ信
号を循環ポンプ１５と電解槽２０に送って、循環ポンプ
１５の運転を停止し、陰極２２及び陽極２３間への電圧
印加を停止する（ステップＳ₁₀）。次いで、導出管１３
の処理水導出弁１９にオン信号が送られ、導出管１３を
開いて末端の蛇口から使用に際して注出することができ
る（ステップＳ₁₁）。但し、導出管１３の処理水導出弁
１９としては、実施例のように制御信号で開閉されるも
のに代えて、開閉弁１９をそのまま蛇口に置き換えてあ
ってもよく、この場合は手動にて必要時に開栓して水槽
１０内の処理水を注出することができる。

【００２８】次に、図８は、本発明による第２実施例を
示している。この第２実施例の場合、図１で示された第
１実施例のシステムにおいて、電解槽２０を迂回させて
循環ポンプ１５の吐出側の管路１２とアルカリイオン水
戻し管２４とをバイパス管路４０で接続し、このバイパ
ス管路４０に流量調整手段である手動切換弁または電磁
比例弁４１を設けた構成である。

【００２９】第１実施例で示された図４及び図５におい
て、電磁比例弁４１を設けたことにより原水の１回分の
循環流量Ｑ₀の調整がＱ₁、Ｑ₂、Ｑ₃・・・と可能であ
る。第１実施例と同様に、次亜塩素酸イオン濃度は上下
限Ｃ₁、Ｃ₂間のエリアが最適濃度であり、水素イオン濃
度の場合はＰＨ_max以下に抑えられる。この双方の条件
を満足するように循環流量Ｑ₀と電圧Ｅがコントロール
される。戻し管２４から水槽１０に戻されるアルカリイ
オン水の水素イオン濃度はＰＨ_max以下となるように制
御される。循環流量Ｑ₀の下で、図４の特性から得られ
るＰＨ_maxを生じる印加電圧をＥ_maxとすると、この印加
電圧Ｅ_maxは次亜塩素酸イオン濃度の適正値の下限値Ｃ₂
を得る印加電圧Ｅ₂よりも大きく、上限値Ｃ₁を得る印加
電圧Ｅ₁よりも小さいこと、つまりＥ₂＜Ｅ_max＜Ｅ₁とな
る条件に合致するよう電圧が制御され、電磁比例弁４１
を調整して変化する循環流量Ｑ₁、Ｑ₂、Ｑ₃・・・が循
環流量Ｑ₀となるように制御される。

【００３０】また、本発明による第３実施例として、先
の第１及び第２実施例における水温センサ１６に代え
て、水槽１０内原水の溶存酸素量（または濃度）を検出
する酸素センサを設けることもできる。

【００３１】この場合の制御は、酸素を好む雑菌等の繁
殖を抑止する殺菌効果を狙ったものであり、次亜塩素酸
イオン濃度が低下すると雑菌類が増殖するという不都合
を解消することにある。酸素センサは水槽１０内の原水
に溶存する酸素量が設定量よりも多いか少ないかを監視
するためのものであり、制御装置３０ではメモリ３２に
記憶されている設定酸素量と検出溶存酸素量とを比較部
３４で比較して、溶存酸素量が設定量よりも少ないとき
は、循環ポンプ１５及び電解槽２０をオン作動させるべ
く制御される。一連の制御形態は第１実施例の図３のフ
ローチャートに準ずる。

【００３２】また、本発明による第４実施例として、先
の第１及び第２実施例における水温センサ１６に代え
て、水槽１０内の原水導電率を検出する導電率センサを
設けることもできる。

【００３３】この場合の制御は、原水として水道水を用
いる場合、地域や地方によっては次亜塩素酸イオン濃度
にバラツキが生じ、正確な濃度コントロールができない
という不具合の解消を狙ったものである。水槽１０内で
は、所定水量導入された原水に対して導電率センサによ
って地域または時間の経過とともに変化する導電率が検
出され、この検出信号は制御装置３０に向けて送出され
る。図１０の導電率δ（μｓ／ｃｍ）と時間（ｔ）との
相関を示す特性グラフ、図１１の導電率δ（μｓ／ｃ
ｍ）と次亜塩素酸イオン濃度（ｐｐｍ）との相関を示す
特性グラフにおいて、制御装置３０の演算部３５では、
導電率センサによって任意の時刻にｎ回検出されたデー
タの導電率信号の平均値δ^a _tnと、そして任意の時刻か
らさらにｔｎ＋１だけ経過した時刻において再びｎ回検
出されたデータの導電率信号の平均値δ^a _tn+1との差δ^a
_tn−δ^a _tn+1の絶対値を演算する。比較部３４では、こ
の絶対値による差と、メモリ３２に記憶されている導電
率の設定値δとを比較する。

【００３４】即ち、導電率の設定値δよりも平均値の差
δ^a _tn−δ^a _tn+1が小さいとき、制御部３６から制御信号
としてＩ／Ｏポート３３より循環ポンプ１５と電解槽２
０にそれぞれ作動オンの信号が送出される。逆に、設定
値δよりも平均値の差δ^a _tn−δ^a _tn+1が大きくなったと
きは、制御部３６から制御信号としてＩ／Ｏポート３３
より循環ポンプ１５と電解槽２０にそれぞれ作動停止の
オフ信号が送出される。

【００３５】こうした導電率δの制御によって、図１０
の特性グラフに基づいた次亜塩素酸イオン濃度を適正コ
ントロールするものである。また、導電率δを管理する
ことにより、システムを必要時に殺菌運転ができるた
め、安全かつ省電力の面でも有効である。

【００３６】なお、以上の各実施例において、電解槽２
０としてはこれに代えて図９に示す通水式電解槽４０を
用いることができる。この通水式の電解槽４０は、原水
導入口４２を有し、ここから槽本体４１内部の電解室４
３に導入された原水は、陽極４４及び陰極４５間に印加
される電圧によって電気分解される。陽極４４には陰イ
オンが、陰極４５には陽イオンがそれぞれ集められ、Ｐ
Ｈ値は陽極側が酸性、陰極側がアルカリ性となる。陽イ
オンはミネラル成分を含むアルカリイオン水として出口
４６から取り出され、陰イオンは酸性イオン水として出
口４７から取り出される。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による水槽
用殺菌システムは、雑菌繁殖抑止に有効な次亜塩素酸イ
オン濃度が過度過小とならず、特に原水として用いられ
水道水は地域地方によって成分が異なるので、こうした
制約なしに次亜塩素酸イオン濃度の適正コントロールが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による水槽用殺菌システムの第１実施例
の構成図

【図２】第１実施例の制御回路のブロック図

【図３】第１実施例の動作フローチャート

【図４】循環流量に係る印加電圧と水素イオン濃度との
相関を示す特性グラフ

【図５】循環流量に係る印加電圧と次亜塩素酸イオン濃
度との相関を示す特性グラフ

【図６】時間と次亜塩素酸イオン濃度との相関を示す特
性グラフ

【図７】原水水温と下限次亜塩素酸イオン適正濃度に達
する時間との相関を示す特性グラフ

【図８】第２実施例の水槽用殺菌システムの構成図

【図９】第１、第２実施例で用いられた電解槽に代えて
使用可能な通水式電解槽の断面図

【図１０】第４の実施例として導電率センサによる時間
と導電率との相関を示す特性グラフ

【図１１】同じく第４の実施例として次亜塩素酸イオン
濃度と導電率との相関を示す特性グラフ

【図１２】従来例として示された塩素発生電極を設けた
タンク式水槽のシステム図

【符号の説明】

１０…槽本体、１１…原水導入管、１２…管路、１３…
処理水導出管、１８…原水導入弁、１９…処理水導出
弁、２０…電解槽、２２、２３…電極、２４…アルカリ
イオン水戻し管、２５…酸性イオン水管、３０…制御装
置、４０…バイパス管路、４１…電磁比例弁（流量調整
手段）１３…処理水導出管、２０…電解槽、２１、２２
…電極、２４…アルカリイオン水戻し管、２５…酸性イ
オン水導出管、３０…制御装置、４０…バイパス管路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水を貯留する水槽と、 水槽から導入された原水を電解する電解槽と、 電解槽で生成された電解イオン水を再び水槽に戻すため
   の戻し管と、 水槽と電解イオン水生成槽との間の管路に設けられた循
   環ポンプと、 水槽内に設けられて原水の温度を検出する水温検出手段
   と、 水槽内の原水が設定量になったときこれを検出する水位
   または流量の検出手段と、 水位または流量の検出手段からの検出信号に基づいて水
   槽内の原水量を所定量に規制した状態で、水温検出手段
   からの検出信号に基づいて電解槽及び循環ポンプの運転
   −停止インターバルを変更可能に設定するとともに、電
   解槽への印加電圧を設定して次亜塩素酸イオン濃度及び
   水素イオン濃度を制御する制御装置と、を備えたことを
   特徴とする水槽用殺菌システム。
2. 【請求項２】 電解槽を迂回して電解イオン水の戻し管
   と循環ポンプの吐出側とをバイパス管で接続し、バイパ
   ス管に流量調整手段を設けた請求項１記載の水槽用殺菌
   システム。
3. 【請求項３】 水槽内原水の溶存酸素の量または濃度を
   検出する酸素検出手段を設け、制御装置で溶存酸素検出
   信号と酸素設定値とを比較して循環ポンプ及び電解槽の
   作動をオンオフ制御する請求項１記載の水槽用殺菌シス
   テム。
4. 【請求項４】 水槽内原水の導電率を検出する導電率検
   出手段を設け、任意の時刻でｎ回検出した導電率信号の
   平均値を制御装置で演算し、この平均値と導電率設定値
   とを比較して循環ポンプ及び電解槽の作動をオンオフ制
   御する請求項１記載の水槽用殺菌システム。