JPH11192487A - 循環水浄化殺菌装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常の濾過装置では除去困難なコロイドが形
成され易く、殺菌効果が阻害される不都合もあり、これ
を回避するには、度々大量の循環水を交換する以外には
なかった。 【解決手段】 内部に不活性電極からなる陽電極板１２
及び陰電極１３が配置され、無機電解質が投入可能な電
解槽９と、陽電極板１２及び陰電極板１３に通電する電
源１４と、電解槽９内に浴槽１内の水を吸引して送出す
るポンプ５と、電解槽９内で得られた電解酸性水を浴槽
１内に戻し入れる管路１６と、オゾンを発生するオゾン
発生器２１と、このオゾン発生器２１からのオゾンを循
環水に注入するアスピレータ７とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば病院施設、
厨房施設、冷却塔施設、貯水槽、浴施設あるいはプール
その他に付設される水の循環システムにおいて、使用さ
れる水を好適に浄化及び殺菌することができる循環水浄
化殺菌装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、病院施設、厨房施設、冷却塔
施設、貯水槽、浴施設あるいはプールその他において
は、それに使用する温水あるいは常温水を度々交換せ
ず、これを循環させて繰り返し使用する場合がある。こ
の場合、経時使用、あるいは使用条件、使用環境等に伴
い、当然水に汚れが生じるから、適宜これを浄化・殺菌
することが行われる。

【０００３】例えば、浴施設やプールでは、特に人体の
皮膚面から出る脂肪類や蛋白質等の有機物による汚れが
多く、このような施設においては、水を循環させる循環
流水システムに濾過装置やオゾン発生器を具備させてい
る。そして、この濾過装置により有機物を除去したり、
オゾン発生器のオゾンにより有機物を分解させるととも
に、オゾンから発生する酸素により雑菌類の殺菌を行う
ようにしている。

【０００４】また、これとは別に、ラジウム系あるいは
トリウム系の自然石による微弱放射性物質を用い、この
微弱放射性物質の作用により水分子を励起させてヒドロ
キシラジカル等のフリーラジカルを発生させ、これによ
り殺菌消毒を行うことも知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の循環水の浄化・殺菌にあっては、例えば以下に述べ
るような不都合が生じていた。すなわち、循環水の交換
期間が長いときは、比較的除去し難い窒素系化合物（例
えばアンモニア等）が蓄積する傾向があり、これに伴い
水素イオン濃度の上昇現象が引き起こされる。これによ
り、循環水内では、上述した脂肪類や蛋白質等がより増
加し、さらにこれが超微粒子の乳化したコロイドを形成
し、通常の濾過装置では除去困難な状況に至る。その結
果、循環水が白濁したり、槽内にヌメリが発生し、大腸
菌や一般細菌も繁殖し易くなるとともに、悪臭が漂うこ
とがあった。

【０００６】このような現象は、特に循環水の水素イオ
ン濃度が７以上（アルカリ性）の場合に多く見られる。
つまり、窒素系、特にアンモニア等のように、水素とア
ルキル基やフェニル基が置換した第三級アミン類が発生
すると、通常の濾過石や活性炭等を濾材とした濾過装置
では除去し難く、これが蓄積されていくと、水素イオン
濃度が７以上になり易い。そして、これがために、脂肪
類や水溶性蛋白質の一部が超微粒子の乳化したコロイド
を形成し、前記濾過装置を容易に通過してしまうのであ
る。

【０００７】また、殺菌消毒を行うに際しても、乳化し
た可溶性物質等の脂肪類や蛋白質により殺菌等の有効成
分が消去されてしまい、殺菌効果が阻害される不都合も
あった。そして、これらの不都合は、循環水に関する水
素イオン濃度を的確に調整できないことに起因している
が、現在のところ、これを好適に実行する方法ないしは
装置が提供されていないため、上記不都合を回避するに
は、度々大量の循環水を交換する以外にはなかった。し
たがって、多大な手間と不経済性が助長されているのが
実情である。

【０００８】本発明は、上記の不都合を解決するために
なされたもので、電解槽で所定水素イオン濃度の電解酸
性水を生成させることにより、循環水の浄化及び殺菌を
好適に行うことができる循環水浄化殺菌装置及びその方
法を提供することを目的とする。

【０００９】また、循環水にオゾンを注入することによ
り、殺菌の相乗効率を著しく向上させることができる循
環水浄化殺菌装置及びその方法を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の循環水浄化殺菌
装置及びその方法のうち、請求項１に記載の発明は、槽
内の水を循環させるシステムに具備される循環水浄化殺
菌装置であって、内部に不活性電極からなる陽電極及び
陰電極を有し、無機電解質が投入可能な電解槽と、前記
陽電極及び陰電極に通電する通電手段と、前記電解槽内
に前記槽内の水を導入する導入手段と、前記電解槽内で
得られた電解酸性水を前記槽内に戻し入れる戻し入れ手
段と、を備えたことを特徴としている。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記水にオゾンを注入する手段を具備
していることを特徴としている。

【００１２】請求項３に記載の発明は、槽内の水を循環
させるシステムの循環水浄化殺菌方法であって、前記シ
ステムに不活性電極からなる陽電極及び陰電極を有する
電解槽を配設し、この電解槽内に前記槽内の水を導入す
るとともに無機電解質を添加し、さらに前記陽電極及び
陰電極に通電することにより、前記電解槽内で所定水素
イオン濃度の電解酸性水を生成し、この電解酸性水を前
記槽内に戻し入れることを特徴としている。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記水素イオン濃度を２〜５に調節す
ることを特徴としている。

【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記システムにオゾン発生器を配設
し、このオゾン発生器により発生されたオゾンを前記水
に注入し、この水の水素イオン濃度を２〜５に調節する
ことを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形
態を示す図であって、この形態では特に循環温浴器につ
いて示している。図１において符号１は浴槽水が満たさ
れた浴槽であり、この浴槽１の内部には吸水ユニット２
が設けられている。吸水ユニット２は、その下端に浴槽
水を導入する吸水口２ａが形成されるとともに、フィル
タを備えた濾過装置３が一体的に設けられている。

【００１６】この吸水ユニット２は、管路４を介してポ
ンプ５に接続されている。このポンプ５は、管路６を介
してアスピレータ７に接続され、さらにこのアスピレー
タ７は、管路８を介して電解槽９に接続されている。な
お、特に管路６には、その中途において流量センサ１０
が組み込まれて、管路８には、その中途においてヒータ
１１が組み込まれている。また、電解槽９は、特に食塩
等の無機電解質に対しても腐食等の不具合が生じない材
質から形成されている。

【００１７】電解槽９は、その内面から離れて内側に、
不活性電極からなる一対の対向した陽電極板１２が配置
されるとともに、この陽電極板１２より内側で当該陽電
極板１２から離れて平行に、不活性電極からなる一対の
対向した陰電極板１３が配置され、各電極板１２、１３
のそれぞれは、下端では一対同士が連結されている。ま
た、これら電極板１２、１３は、電源１４に接続される
一方、各電極板１２、１３間には隔膜板１５が介装され
ることにより、電気的には絶縁された状態となってい
る。

【００１８】そして、特に電解槽９内面と陽電極板１２
との間の空間を陽極室１２Ａ、陰電極板１３の内側の空
間を陰極室１３Ａとしているが、両電極板１２、１３の
左右端は、電解槽９内面からは離れているため、これら
室１２Ａ、１３Ａは、相互に完全に区画された状態には
なく、単に仕切られているだけである。

【００１９】さらに、この電解槽９からは、二つの管路
１６、１７が個別に延出し、一方の管路１６はその端部
が浴槽１内に臨み、他方の管路１７はその端部が浴槽１
の外部に位置し、排水口となっている。特に、管路１６
は、その中途において攪拌槽１８が組み込まれている。

【００２０】一方、アスピレータ７には、前記管路６、
８とは別に管路１９が接続され、この管路１９には、ア
スピレータ７から近い順に電磁弁２０、オゾン発生器２
１及びエアフィルタ２２が組み込まれている。

【００２１】次に、上記の構成に基づく浴槽水の浄化殺
菌方法について説明する。長期にわたり浴槽水を循環さ
せて使用すると、循環水の水素イオン濃度の上昇現象が
起こり、人体の皮膚面から出た脂肪類や蛋白質等が超微
粒子の乳化したコロイドを形成し、浴槽水に分散溶解す
る。そこで、浴槽水を電解酸性水とし、水素イオン濃度
を下げることで、特に水素イオンがコロイド粒子の陰イ
オン性位置に吸着する性質を利用して、これの綿状凝集
の形成を促すようにするとともに、オゾンを注入するこ
とにより一層の殺菌効果を得るようにする。

【００２２】すなわち、ポンプ５を稼働させることによ
り、浴槽１内の浴槽水が、吸水ユニット２の吸水口２ａ
から吸引され、管路４、６及び８内を流れて電解槽９内
に一旦貯水された後、管路１６内を流れて再び浴槽１に
戻る流路を循環する。この際、特に電解槽９内の陰極室
１３Ａには、例えば人手等により、食塩等の無機電解質
が投入されている。

【００２３】この間、浴槽水は、流量センサ１０を経た
時点で流量（すなわちポンプ５による流速）が測定さ
れ、アスピレータ７を経た時点でオゾン発生器２１によ
るオゾンが注入され、さらにヒータ１１を経た時点で加
温されている。また、攪拌槽１８では攪拌が施される。

【００２４】浴槽水は、アスピレータ７を経た時点で、
オゾン発生器２１により発生されたオゾンが注入され、
電解槽９の陽極室１３Ａに導入される。電解槽９におい
ては、この浴槽水と投入された無機電解質とが混合さ
れ、さらに電源１４からの陽極及び陰電極板１２、１３
への通電により、電解酸性水が生成される。

【００２５】さらに詳しくは、電解槽９内に導入された
浴槽水は、無機電解質と混合することにより、その電気
伝導度が著しく高められている。これによって、電解電
圧が下がり、電源１４からの通電に対して電解効率の良
い電気分解が実現される。そして、この電解により、電
解酸性水が生じるとともに次亜塩素酸が生成され、さら
にこの次亜塩素酸が溶存酸素と反応して、ヒドロキシラ
ジカルが生成される。この一連の反応式を化１に示す。

【化１】

【００２６】また、この浴槽水には、オゾン発生器２１
により発生されたオゾンが注入されているから、これに
よっても以下の化２に示す反応が起こる。

【化２】

【００２７】ここで、オゾンは、水素イオン濃度が酸性
になれば、水中での溶存が安定となるため、化学反応が
進み、オゾンと上記化２に基づく他の生成物質とにより
殺菌作用を持続することができる。このため、浴槽水の
水素イオン濃度は酸性であることが望ましく、しかもそ
の値は２〜５であるのが最良である。

【００２８】したがって、浴槽水の水素イオン濃度を制
御するため、例えば以下のようにする。すなわち、陽電
極板１２と陰電極板１３との間に流れる電流Ｉと水素イ
オン濃度ｐＨとは、次式

【数１】 の関係（なお、ａはｂが既知の場合に、電流Ｉ＝０のと
きの水素イオン濃度ｐＨの値によって決定されるパラメ
ータである）にあり、これによると、ポンプ５による流
速を一定とすれば、所定時間に浴槽１内の浴槽水の水素
イオン濃度を所望の値（２〜５）にすることができる。
それゆえ、流量センサ１０の測定値に基づいて、ポンプ
５の流速を一定に制御し、水素イオン濃度を２〜５の範
囲に調整するようにする。

【００２９】その上、上記のように浴槽水の水素イオン
濃度を２〜５に調整することで、可溶性物質が綿状凝集
し易くなり、濾過効率を高めることができる。つまり、
極めて微粒子であるコロイド粒子（数マイクロメーター
から数ナノメーター）を集合させた綿状凝集を起こり易
くすることができ、よって通常の濾過装置３におけるフ
ィルタに補足されやすくなる。特に、電解槽９にて通電
されることで、コロイド粒子表面のランダムな電荷状態
が整えられることも兼ね合わされ、凝集がより一層促進
される。

【００３０】また、上記した電解酸性水による綿状凝集
によって、浴槽水から脂肪類や蛋白質を濾過装置３にて
濾過し易くすることで細菌の栄養を取り除くとともに、
オゾン殺菌との相乗効果でより強力な殺菌を達成でき
る。なお、オゾンは、攪拌槽１８を経ることによって、
その溶存が高められる。

【００３１】ここで、本発明に係る浄化殺菌方法を適用
した場合と、これを適用しなかった場合との、循環水内
のヒドロキシラジカルの生成値の比較結果をそれぞれ図
２及び図３に示す。この測定は、電子スピン共鳴装置
（ＥＳＲ）にて測定したものである。

【００３２】本発明に係る図２の結果において、グラフ
ａは電解酸性水の生成とオゾンの注入の双方を行った場
合、グラフｂは電解酸性水の生成のみを行った場合、グ
ラフｃはオゾンの注入のみを行った場合を示すが、いず
れの場合もヒドロキシラジカルの生成が確認される。一
方、図３の結果では、ヒドロキシラジカルが生成したと
してもそれは非常に微量であることがわかる。これは、
次式

【化３】 に示す反応により、オゾンの殆どが次亜塩素酸の消去に
消費されるためと考えられる。

【００３３】さらに詳しくは、次亜塩素酸とオゾンとの
反応で、次亜塩素酸の生成中に溶存塩素ガスも生成さ
れ、次亜塩素酸が消費されると化３において平衡は右に
傾き、さらに次亜塩素酸が生成される。循環水が循環さ
れる際、余剰の次亜塩素酸がオゾンにより消去され、こ
のとき溶存塩素ガスが次亜塩素酸になる。したがって、
浴槽１中の溶存塩素ガスが常に減少する方向に化３の反
応が進行し、これが一定濃度以下になることにより、殆
ど塩素臭がしないことになる。

【００３４】さらに、本発明に係る浄化殺菌方法と、従
来の電気分解をせずオゾン殺菌のみを行っていた場合の
比較を述べる。これは、人が入浴した後の浴槽水におい
て、それに含有される大腸菌と一般細菌の時間経過に伴
う存在量を測定したものである。

【表１】

【表２】

【表３】

【００３５】上の表において、電気分解を行わずオゾン
殺菌のみを施していた従来の方法によるデータが表１、
本発明に係る方法で特に浴槽水の水素イオン濃度を３．
８〜４．４８に調整した場合のデータが表２である。こ
れらの表から明らかなように、大腸菌に対しては従来の
方法でも殺菌効果があるが、一般細菌は殺菌効果があま
り得られていないのに対し、本発明の方法によれば、大
腸菌ならびに一般細菌のいずれも完全に殺菌しているの
がわかる。さらに、表３は、本発明の方法で浄化・殺菌
を１５時間連続施してから終了した後、経日に伴う大腸
菌ならびに一般細菌の状況を示しており、良好な殺菌効
果の維持を達成しているのがわかる。

【００３６】さらに、本発明の方法において、水素イオ
ン濃度の調整による殺菌効果を確認するために、対象を
一般細菌とし、本発明の方法による水素イオン濃度の調
整と、酢酸（ｐＨ＝５．０８〜３．５８）の添加による
水素イオン濃度の調整との比較をそれぞれ表４、表５に
示す。

【表４】

【表５】

【００３７】これらの表から明らかなように、本発明に
係る方法と他の方法とでは、殺菌効果に著しい差が出て
いるのがわかる。他の方法では、制菌することはできる
が、本発明に係る方法のように完全に殺菌することはで
きていない。

【００３８】

【表６】 加えて、本発明により浄化した浴槽水を化学的に考察し
た結果が表６である。この場合は、水素イオン濃度、酸
化還元電位、溶存酸素の値は本発明の特質であり、溶存
酸素の増加により浴槽水を新鮮に保つことができてい
る。また、色度、濁度の値は原水の値を維持し、浴槽水
の鮮度を十分に確保している。さらに、浴槽のヌメリが
ないことは、上述した殺菌のデータが示すように、細菌
類が存在しないことを裏付けている。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の循環水浄化殺菌装置及びその方法によれば、以下の効
果を得ることができる。循環水を電解酸性水とすること
で、次亜塩素酸を生成させ、この次亜塩素酸とヒドロキ
シラジカルとにより極めて良好な殺菌効果を実現するこ
とができ、大腸菌や一般細菌の繁殖を抑制することがで
きる。

【００４０】電解槽により、循環水に無機電解質を添加
することが可能となり、この無機電解質によって、循環
水を電解酸性水とする際の電解効率を容易に向上させる
ことができる。オゾンを注入することにより、このオゾ
ンにより発生する可溶性有機物が分解ないし塩素除去を
促進させ、これによっても電解効率が向上されて容易に
電解酸性水を得ることができ、オゾンからのヒドロキシ
ラジカルも生成される。そして、電解酸性水及びオゾン
の相乗効果にて殺菌効果をより高めることができるの
で、大腸菌や一般細菌の繁殖を制御することができる。

【００４１】循環水の水素イオン濃度を２〜５の規定範
囲内にすることによって、殺菌効果を高めることができ
る。また、電解酸性水にて、水素イオン濃度を下げるこ
とにより、通常の濾過装置でも良好な濾過を実現するこ
とができる。そして、窒素化合物を抑制し、悪臭を抑制
することができる。脂肪類や蛋白質の溶解性が減少し、
これらの有機成分の濾過効果を上昇させ、細菌類の繁殖
を制御することができ、したがって極めて清浄な循環流
水とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態で説明した浴槽水の循環
システムの概念図である。

【図２】本発明を適用した循環水におけるヒドロキシラ
ジカルの存在をＥＳＲ装置により測定した結果を示すグ
ラフ図である。

【図３】従来の方法を適用した循環水におけるヒドロキ
シラジカルの存在をＥＳＲ装置により測定した結果を示
すグラフ図である。

【符号の説明】

１ 浴槽 ２ 吸水ユニット ４、６、８、１６、１７、１９ 管路 ５ ポンプ ７ アスピレータ ９ 電解槽 １２ 陽電極板 １３ 陰電極板 １４ 電源 ２１ オゾン発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５４０ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５４０Ａ ５５０ ５５０Ｈ ５６０ ５６０Ｆ 1/78 1/78 (72)発明者 庄 田 一 郎 神奈川県厚木市恩名471−１ 株式会社ア ルテック内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 槽内の水を循環させるシステムに具備さ
   れる循環水浄化殺菌装置であって、内部に不活性電極か
   らなる陽電極及び陰電極を有し、無機電解質が投入可能
   な電解槽と、前記陽電極及び陰電極に通電する通電手段
   と、前記電解槽内に前記槽内の水を導入する導入手段
   と、前記電解槽内で得られた電解酸性水を前記槽内に戻
   し入れる戻し入れ手段と、を備えたことを特徴とする循
   環水浄化殺菌装置。
2. 【請求項２】 前記水にオゾンを注入する手段を具備し
   ていることを特徴とする請求項１に記載の循環水浄化殺
   菌装置。
3. 【請求項３】 槽内の水を循環させるシステムの循環水
   浄化殺菌方法であって、前記システムに不活性電極から
   なる陽電極及び陰電極を有する電解槽を配設し、この電
   解槽内に前記槽内の水を導入するとともに無機電解質を
   添加し、さらに前記陽電極及び陰電極に通電することに
   より、前記電解槽内で所定水素イオン濃度の電解酸性水
   を生成し、この電解酸性水を前記槽内に戻し入れること
   を特徴とする循環水浄化殺菌方法。
4. 【請求項４】 前記水素イオン濃度を２〜５に調節する
   ことを特徴とする請求項３に記載の循環水浄化殺菌方
   法。
5. 【請求項５】 前記システムにオゾン発生器を配設し、
   このオゾン発生器により発生されたオゾンを前記水に注
   入し、この水の水素イオン濃度を２〜５に調節すること
   を特徴とする請求項３に記載の循環水浄化殺菌方法。