JP3530452B2 - 水処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プール、浴場の
浴槽といった大型の水槽から、ビルの屋上等に配置され
る給水槽、一般家庭用の浴槽といった小型の水槽まで、
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ものである。

【０００２】

【従来の技術】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（さらし
粉、高度さらし粉）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。

【０００３】しかし従来は、この作業を、プールや浴場
の従業者等が手作業で行っており、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十分に注意
しながら作業を行わなければならないなど、処理をする
のに大変な労力を要するという問題があった。また特に
カルキは固形粉末であるため、投入後、溶解して濃度が
均一になるまでに長時間を要し、その間、プールや浴槽
を使用できないという問題もあった。

【０００４】また、ビルの屋上等に配置される給水槽
や、あるいは一般家庭用の浴槽の場合は、滅菌処理を水
道水中に含まれる塩素に頼っているのが現状であり、特
に給水槽の場合には、内部に藻が繁殖するなどして水質
が悪化することがある。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
では問題は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掃除できないために雑菌やか
び等が繁殖しやすく、やはり水質の悪化が懸念される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本願出願人は、
上述のような各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。この発明した水処理装置では、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、次亜塩素酸イオン、塩素ガス、ＨＣｌＯ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
が滅菌されるというものである。

【０００６】このように電解槽を用い、電気化学反応に
より滅菌をする水処理装置においては、（１）電解槽に
おける電気化学反応が良好に行われるよう、電極に付着
するスケールの付着具合や、電極寿命を正確に把握する
必要がある、（２）電気化学反応により処理された水の
残留塩素濃度が、所望の濃度になるように制御する必要
がある、（３）電解槽における電気化学反応が安全に行
われるようにしなければならない、等の課題があり、こ
れら課題を解決するような構成の水処理装置にする必要
があった。

【０００７】この発明は、上述のような課題を解決し、
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。より具体的には上
記（１）〜（３）のような課題を解決した、電気化学反
応を利用した新規な水処理装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【課題を解決するための手段および発明の効果】 請求
項１記載の発明は、電極を有し、電極に通電することに
より供給される被処理水を電気化学反応によって滅菌す
る電解槽と、電解槽における電気化学反応時に生じる気
体を水から分離する気体液体分離槽とを有する水処理装
置において、気体液体分離槽に設けられた水素濃度検知
手段と、水素濃度検知手段の信号に基づいて、電極への
通電を制御する通電量制御手段と、を有することを特徴
とする水処理装置。

【００１４】請求項２記載の発明は、電極を有し、電極
に通電することにより供給される被処理水を電気化学反
応によって滅菌する電解槽と、電解槽における電気化学
反応時に生じる気体を水から分離する気体液体分離槽と
を有する水処理装置において、気体液体分離槽で分離さ
れた気体を強制排気する排気手段と、排気手段の排気状
態を検知する手段と、検知手段の検知信号に基づいて、
電極への通電量を制御する手段と、を有することを特徴
とする水処理装置。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】請求項１よび２の構成では、電解槽に気体
液体分離槽が併設された装置において、気体液体分離槽
で分離される電気化学反応時に生じる気体を安全に処理
できる。

【００２３】特に、請求項１の構成では、気体液体分離
槽において、分離された気体の中の水素濃度が何らかの
異常で高くなった場合には、電極への通電を抑制するか
停止することによって、水素ガスの発火等のおそれがな
い。また請求項２の構成では、気体液体分離槽の強制排
気手段が故障した場合等においては、電極への通電を停
止する。

【００２４】なお、請求項１および２における気体液体
分離槽は、電解槽と別の槽として構成されてもよいし、
電解槽の一部に組み込まれていてもよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下には、図面を参照して、この
発明の実施形態について具体的に説明をする。図１は、
この発明の一実施形態にかかる水処理装置１を、プール
という大型の水槽２に組み込んだ構造を簡略化して示す
図である。

【００２６】水槽２には、その中に貯留された被処理水
Ｗを循環させるための主循環経路２０が備えられてい
る。主循環経路２０には、循環ポンプ２１、砂濾過のた
めのフィルタ２２および被処理水を加熱するための熱交
換器２３が配置されている。水槽２の被処理水Ｗは、１
点鎖線で示すように、主循環経路２０を循環される。こ
の実施形態にかかる水処理装置１は、フィルタ２２の下
流側の分岐点Ｊ１から分岐して水を取り込み、処理した
後の水を熱交換器２３の下流側の分岐点Ｊ２に合流させ
る水路１０を有する。分岐点Ｊ１から分岐された水路１
０には、流量調整のための調整弁Ｂ１、濾過用のフィル
タ１１、イオン交換樹脂１２、導電率センサ１３、電磁
弁Ｂ２、電解槽１４、電磁弁Ｂ３、流量計１５、調整弁
Ｂ４、循環ポンプ１６、流量計１７、逆止弁Ｂ５、調整
弁Ｂ６，Ｂ７が介在されていて、分岐点Ｊ２に合流して
いる。

【００２７】さらに、調整弁Ｂ１とフィルタ１１との間
の水路１０には分岐点Ｊ３が設けられ、分岐点Ｊ３から
分水路３０が延びている。分水路３０には調整弁Ｂ８お
よび残留塩素濃度センサ３１が介在されている。残留塩
素濃度センサ３１を通った水は排水溝へ導かれる。電解
槽１４にはプラス側電極組４１およびマイナス側電極組
４２が備えられている。各電極組４１，４２には、それ
ぞれ、複数枚の電極板が設けられている。各電極板は、
たとえばチタニウム（Ｔｉ）製の基板の表面全面に金
（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金−
イリジウム（Ｐｔ−Ｉｒ）等の貴金属の薄膜を、めっき
法や焼成処理によってコーティングしたものが好まし
い。

【００２８】プラス側電極組４１は電源電圧４３のプラ
ス側電位に接続されており、マイナス側電極組４２は電
源電圧４３のマイナス側電位に接続されている。電源電
圧４３とプラス側電極組４１との接続経路には電流計４
４が挿入されている。よって電源電圧４３から電極組４
１，４２へ流れる電流を、電流計４４によって測定する
ことができる。

【００２９】電解槽１４にはメンテナンス用の薬剤等を
投入するための投入口４５と、電解槽１４内の溶液を排
出するためのドレン口４６とが備えられている。投入口
４５には供給路４７の一端が接続されており、供給路４
７の他端は酢酸溶液槽４８内に浸っている。また、供給
路４７には定流量ポンプ４９および電磁弁Ｂ９が介在さ
れている。一方、ドレン口４６には電磁弁Ｂ１０が備え
られたドレン管５０が連結されている。

【００３０】電解槽１４には、また、槽の温度を検知す
るための温度検知手段としてのサーミスタ４０が備えら
れている。電解槽１４の出口側水路１０には電解槽１４
から流出される水の圧力を測定するための圧力計５１が
備えられている。さらに、循環ポンプ１６と流量計１７
との間の水路１０には分岐点Ｊ４が備えられていて、分
岐点Ｊ４には供給路５２がつながれている。供給路５２
の先端はＮａＣｌＯ槽５３内に連結されていて、ＮａＣ
ｌＯ槽５３内のＮａＣｌＯは定流量ポンプ５４により汲
み出されて、供給路５２を通って分岐点Ｊ４から水路１
０へ流入し、分岐点Ｊ２側へと流れるようになってい
る。

【００３１】上記構成の水処理装置１の作用は次のとお
りである。水槽２の水は循環ポンプ２１で汲み出され、
フィルタ２２で砂濾過により有機物が除去される。そし
て分岐点Ｊ１で、熱交換器２３を通って水槽２に還流さ
れる水と、水処理装置１に流入される水とに分かれる。
水処理装置１に流入される水は、調整弁Ｂ１によってそ
の流量が調整され、フィルタ１１で有機物が除去され、
イオン交換樹脂１２でカルシウム、マグネシウム等のイ
オンが除去された後、導電率センサ１３および電磁弁Ｂ
２を通って電解槽１４へ与えられる。導電率センサ１３
では電解槽１４へ与えられる被処理水の電気伝導度であ
る導電率が測定される。

【００３２】また、水路１０に流れ込む水の一部は、分
岐点Ｊ３から分水路３０へと流れて、調整弁Ｂ８でその
流量が調整されながら残留塩素濃度センサ３１へ与えら
れる。残留塩素濃度センサ３１では被処理水の残留塩素
濃度が測定される。残留塩素濃度センサ３１を通った後
の水は排水溝へと排出される。残留塩素濃度センサ３１
の水路をこのように分水路とした理由は、残留塩素濃度
センサ３１は許容流量が極めて小さいからである。従っ
て排水溝へ排水される水の量も極めて少ない量である。

【００３３】電解槽１４内ではプラス側電極組４１およ
びマイナス側電極組４２間に直流電流が通電されること
により電気分解が行われる。電気分解では、電極間に次
のような電気化学反応が生じ、この反応により発生する
次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ^-）、塩素ガス、ＨＣｌＯあ
るいは反応過程でごく短時間発生する活性酸素
（Ｏ₂ ^- ）等によって被処理水が滅菌処理される。

【００３４】（陽極側） ４Ｈ₂ Ｏ−４ｅ^- →４Ｈ⁺ ＋Ｏ₂ ↑＋２Ｈ₂ Ｏ ２Ｃｌ^- →Ｃｌ₂ ＋２ｅ^- Ｈ₂ Ｏ＋Ｃｌ₂ ⇔ＨＣｌＯ＋Ｈ⁺ ＋Ｃｌ^- （陰極側） ４Ｈ₂ Ｏ＋４ｅ^- →２Ｈ₂ ↑＋４ＯＨ^- （陽極側＋陰極側） Ｈ⁺ ＋ＯＨ^- →Ｈ₂ Ｏ 電解槽１４で滅菌処理された水は循環ポンプ１６により
汲み出される。すなわち、電解槽１４で滅菌処理された
水は、電磁弁Ｂ３、流量計１５、調整弁Ｂ４および循環
ポンプ１６を経由して水路１０を流れ、さらに、流量計
１７、逆止弁Ｂ５、調整弁Ｂ６，Ｂ７を経由して分岐点
Ｊ２から主循環経路２２へと流れ込んで、水槽２内へ流
入する。これにより、水槽２内の水が滅菌処理される。

【００３５】さらにこの実施形態では、電解槽１４の電
気分解による滅菌処理では滅菌に時間を要するような場
合には、ＮａＣｌＯ槽５３のＮａＣｌＯが定流量ポンプ
５４で汲み出されて、水路１０内へ流入されるようにな
っている。この実施形態の特徴は、上記構成の水処理装
置１に対して以下に説明するマイクロコンピュータ等で
構成された制御部による制御を施すことによって、良好
な滅菌処理が行えるようにされている点である。

【００３６】図２は、図１に示す水処理装置１の電気的
な構成を示すブロック図である。図１では図示を省略し
たが、水処理装置１には、マイクロコンピュータ等で構
成された制御部６０が備えられている。制御部６０に
は、図１で説明した水処理装置１に備えられた種々のセ
ンサ類からの検知信号が与えられる。すなわち、導電率
センサ１３、残留塩素濃度センサ３１、サーミスタ４
０、電流計４４、流量計１５，１７、および圧力計５１
の検知信号は制御部６０へ与えられる。制御部６０で
は、これ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１の動作を制御する。具
体的には、電磁弁Ｂ２，Ｂ３，Ｂ９，Ｂ１０、定流量ポ
ンプ４９，５４、循環ポンプ１６および電源電圧４３の
制御を行う。なおこの実施形態では、水処理装置１に備
えられた電磁弁は４つである例を説明したが、調整弁Ｂ
１，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ７，Ｂ８を適宜電磁弁と置換しても
よい。また、必要に応じて水路１０や供給路５２に弁を
挿入してもよい。

【００３７】さらに、制御部６０には設定部６１からの
信号が与えられる。設定部６１は、水処理装置１の管理
人等が操作できる操作パネルを有しており、操作パネル
によって所望の動作状態を設定できる。たとえば水槽２
の残留塩素濃度の目標値を設定することができる。ま
た、後述する図６に示すような気体液体分離型の水処理
装置１００の場合には、１点鎖線で示すように、制御部
６０に対してフロートスイッチ７１、水素ガスセンサ７
３および換気扇電流計７４ａの検知信号が与えられる。
また、制御部６０は循環ポンプ７６および換気扇７４の
動作を制御する。

【００３８】図３は、制御部６０によって行われる制御
動作のうちの電解槽１４のメンテナンス制御を示すフロ
ーチャートである。図３の制御により、電解槽１４に備
えられた電極組４１，４２に対するスケールの付着具合
や電極組４１，４２の寿命が判定され、付着したスケー
ルが自動的に洗浄される。具体的に図３のフローチャー
トに従って説明する。制御部６０にはメモリエリアが備
えられていて、予め３つの比例定数Ｋ₀ 、ＫｘおよびＫ
を設定できるようになっている。ここにＫ₀ は電極組４
１，４２の初期比例定数で、電極組４１，４２の最大能
力を示す値である。Ｋｘは電極組４１，４２を酢酸洗浄
するか否かの判断に利用する比例定数である。Ｋは電極
組４１，４２に流れている現在の電流値および導電率に
より算出される比例定数である。

【００３９】制御動作では、まず、Ｋ₀ ，ＫｘおよびＫ
の３つの比例定数がすべて「０」に初期化される（ステ
ップＳ１）。次いで比例定数Ｋが演算により算出される
（ステップＳ２）。電極間に一定直流電圧をかけた場
合、その電極間に流れる電流値は、一般にその間に存在
する溶液の導電率σに比例することが知られている。従
って、導電率σと電極間に流れる電流Ｉとの間には、Ｉ
＝Ｋσが成り立つ。それゆえ制御部６０では、電流計４
４から得られる電流値Ｉおよび導電率センサ１３から得
られる導電率σに基づいて、比例定数Ｋを算出する。

【００４０】次いでＫ₀ が「０」か否かの判別がされる
（ステップＳ３）。制御が開始された直後は、Ｋ₀ は初
期化されて「０」であるから、処理はステップＳ４へ進
み、比例定数Ｋ₀ としてステップＳ２で算出されたＫが
設定される。次いで比例定数Ｋｘが「０」か否かの判別
がされる（ステップＳ５）。制御開始直後は、Ｋｘは初
期化されて「０」であるから、処理はステップＳ６へ進
み、Ｋｘ＝Ｋに設定される。

【００４１】次いでステップＳ７でＫと０．２Ｋ₀ の大
小が比較される。制御の開始直後は、Ｋ₀ は、ステップ
Ｓ４で設定されたようにＫ₀ ＝Ｋであるから、ステップ
Ｓ７の判断は否定されてステップＳ８の処理はスキップ
されて、ステップＳ９へと進む。ステップＳ９では、Ｋ
と０．８Ｋｘの大小が比較される。制御開始間もなくの
間は、Ｋｘの間は、ステップＳ６で設定したようにＫｘ
＝Ｋであるから、ステップＳ９の判断は否定されてステ
ップＳ１０，Ｓ１１の処理はスキップされて、ステップ
Ｓ２からの処理が繰返される。

【００４２】電解槽１４における電気分解時間が経過す
るに従い、電極に徐々にスケール等が付着する。このた
め、電極組４１，４２に流れる電流値が次第に変化す
る。この電流値の変化に基づいて、ステップＳ２では、
現在の比例定数ＫをＩ＝Ｋσの関係から演算により算出
する。算出されるＫは徐々に低下する。処理開始後は、
ステップＳ３およびＳ５の判断はいずれも否定されるか
ら、ステップＳ４，Ｓ６の処理はスキップされてステッ
プＳ７，Ｓ９の判断がされる。比例定数Ｋは徐々に低下
し、やがてはステップＳ９におけるＫ＜０．８Ｋｘの判
断が肯定される。すなわち現在の比例定数Ｋがステップ
Ｓ６で設定されたＫｘ＝Ｋの値の８０％未満になる。こ
の場合は、電極へのスケールの付着が多くなったと判定
され、ステップＳ１０，Ｓ１１のスケール洗浄制御に進
む。

【００４３】この制御では、まず、洗浄比例定数Ｋｘを
「０」にクリアして（ステップＳ１０）、洗浄後にＫｘ
を更新できるようにする。そして電源電圧４３から電極
組４１，４２への通電を一時停止し、かつ電磁弁Ｂ２，
Ｂ３を閉じる。そして、電磁弁Ｂ１０を開いて、電解槽
１４内の水をドレン口４６から排水する。その後、電磁
弁Ｂ１０を閉じ、電磁弁Ｂ９を開いて、定流量ポンプ４
９を動作させる。これにより酢酸溶液槽４８に溜められ
た酢酸が供給路４７を通って電解槽１４へ供給される。
そして電解槽１４内が酢酸で満たされると、定流量ポン
プ４９を停止し、電磁弁Ｂ９を閉じる。そして約１０分
間電解槽１４内に酢酸が満たされることによって電極組
４１，４２に付着したスケールが洗浄される。その後、
電磁弁Ｂ１０が開かれて洗浄に使用された酢酸が排水さ
れる。そして電磁弁Ｂ１０が閉じられ、電磁弁Ｂ２，Ｂ
３が開かれてスケール洗浄制御を終える（ステップＳ１
１）。そして処理はステップＳ２に戻る。

【００４４】スケール洗浄処理が１回行われると、比例
定数Ｋｘは「０」にクリアされているから、スケール洗
浄後にステップＳ２で算出された比例定数Ｋが酢酸洗浄
比例定数として設定し直される（ステップＳ５，Ｓ
６）。すなわち酢酸洗浄が終了する都度、比例定数Ｋｘ
が更新設定される。従ってＫｘが更新設定された直後に
は、ステップＳ９の判断は否定されるから、ステップＳ
１０，Ｓ１１はスキップされてステップＳ２からの処理
が繰返される。電解槽１４における電気分解がさらに継
続されると、やがてステップＳ９の判断が肯定されるこ
とになり、そのときには再び酢酸洗浄が行われる。

【００４５】以上のようにして酢酸洗浄が一定の周期毎
に実行されるから、電極組に付着したスケールが自動的
に洗浄され、電解槽１４の電気分解が長時間良好に行え
る。やがて、ステップＳ４で設定された初期比例定数Ｋ
₀ が現在の比例定数Ｋの２０％以下まで低下することに
なる。この場合は電極の表面触媒が消耗し、電極が腐食
したものと判断して、電極寿命が尽きた旨のランプを点
灯させる（ステップＳ８）。水処理装置１の管理人は、
このランプが点灯したことに基づき、電解槽１４の電極
組４１，４２を交換することになる。

【００４６】図４は水処理装置１の電解槽１４における
電気分解制御の一例を示すフローチャートである。図４
のフローチャートでは、被処理水の残留塩素濃度が、設
定部６１（図２参照）で設定された濃度になる制御が示
されている。図２および図４を参照して、制御部６０で
は、設定部６１により設定された残留塩素濃度Ｘ₀ が読
み込まれる（ステップＳ２１）。また残留塩素濃度セン
サ３１により検知される検知信号Ｘ、すなわち現在の残
留塩素濃度Ｘが読み込まれる（ステップＳ２２）。そし
てＸとＸ₀ の大小が比較される（ステップＳ２３）。

【００４７】検知された現在の残留塩素濃度Ｘが設定さ
れた残留塩素濃度Ｘ₀ 以下であれば、被処理水の残留塩
素濃度を設定された残留塩素濃度にするために必要な電
解量を計算により求め、その電解量を得るために電極組
４１，４２に供給すべき仮の電力供給量Ｗ₀ および電解
槽１４へ流入させる水の仮の流量Ｑ₀ が設定される（ス
テップＳ２４）。この後、安全サブルーチンステップＳ
２６にて仮の電力供給量Ｗ₀ および仮の流量Ｑ₀ が調整
され、実際に、電極組４１，４２に供給する電力量と電
解槽１４に流入する水の流量が決定されて、出力制御さ
れる（ステップＳ２７）。出力制御とは、電源電圧４
３、電磁バルブＢ２，Ｂ３、循環ポンプ１６等の制御と
いうことである。

【００４８】ステップＳ２３において、検知された残留
塩素濃度Ｘが設定された残留塩素濃度Ｘ₀ よりも高い場
合には、電解槽１４における電気分解は不要であるか
ら、電源電圧４３から電極組４１，４２への電源供給量
Ｗ₀ を「０％」とする。また、このときは、残留塩素濃
度センサ３１への安定した水圧と流量とを確保するため
に、分岐点Ｊ１から水路１０への被処理水の取り込み量
を、水処理装置１に流入可能な最大流量の約２０％の流
量、この実施例ではたとえば１０リットル／分に設定す
る（ステップＳ２５）。

【００４９】以上の制御により、水槽２の残留塩素濃度
を設定部６１で設定された所望の濃度にできるととも
に、そのために必要な電解槽１４での電気分解を安全に
実行することができる。次に、ステップＳ２６における
安全サブルーチンの具体的な内容について説明をする。

【００５０】図５は、安全サブルーチンの具体的な内容
を示すフローチャートである。安全サブルーチンでは、
まず、電解槽１４に備えられたサーミスタ４０で検知さ
れる温度Ｔが制御部６０によって読み込まれる（ステッ
プＰ１）。そしてその温度Ｔが５０℃以上か否かの判別
がされる（ステップＰ２）。電解槽１４で電気分解が行
われると、電解槽１４内の溶液温度が上昇するが、この
温度が５０℃以上に高くなった場合には、温度異常表示
および温度異常報知が行われる（ステップＰ３）。そし
て図４のステップＳ２４で設定された仮の電源供給量Ｗ
₀ を０％に設定変更する。また、仮設定されていた電解
槽１４への水の流量Ｑ₀ を、電解槽１４を冷却するため
に、水路１０への導入最大流量、たとえばこの実施例で
は５０リットル／分に設定する（ステップＰ３）。

【００５１】一方、サーミスタ４０による検知温度Ｔが
４０℃＜Ｔ＜５０℃の範囲では（ステップＰ２の判断が
否定され、ステップＰ４の判断が肯定された場合）、そ
の温度Ｔに応じて、仮設定された電源供給量を減らし、
かつ、仮設定された流量を増やす。具体的には、電源供
給量Ｗ₀ を、Ｗ₀ ＝１０×（５０−Ｔ）％とし、流量Ｑ
₀ をＱ₀ ＝５０＋５（５０−Ｔ）％とする（ステップＰ
５）。

【００５２】なおこの検知温度Ｔに応じて電源供給量Ｗ
₀ および流量Ｑ₀ を変更する上記式は一例にすぎず、他
の式に基づいて電源供給量Ｗ₀ および流量Ｑ₀ を調整す
るようにしてもよい。次に電解槽１４の流出側水路に連
結された圧力計５１（図１参照）により電解槽１４内の
水圧が検知される（ステップＰ６）。その結果、水圧Ｐ
がＰ≧１ｋｇｆ／ｃｍ² か否かが判別され（ステップ
７）、この判断が肯定されれば水圧異常表示および水圧
異常報知がなされる（ステップ８）。つまり電解槽１４
への流入水圧の異常上昇や、水路１０の詰まり等の問題
発生と考えられるから、それを水処理装置１の管理人等
に知らせるわけである。また、この場合は、安全のため
に電極組４１への電源供給量Ｗ₀ を０％に設定するとと
もに、電磁弁Ｂ２を閉じて電解槽１４への水の流入をし
ゃ断する。なお、この場合において、必要があれば、電
磁弁Ｂ３を閉じ、循環ポンプ１６を停止して、電磁弁Ｂ
１０を開いて電解槽１４の水を排水するようにしてもよ
い（ステップＰ１２）。

【００５３】ステップＰ７の水圧Ｐの判断が否定されて
水圧Ｐが正常な範囲の場合には、流量計１５によって電
解槽１４の流出側流量Ｑが検知され、その流量Ｑが予め
定める流量、すなわち５リットル／分未満か否かの判別
がされる（ステップＰ１０）。流出側流量Ｑが設定され
た流量よりも少ない場合は、電解槽１４の出口側が詰ま
る等の異常があると推測できるから、流量異常表示およ
び流量異常報知がされる（ステップＰ１１）。そしてこ
の場合もステップＰ１２に進んで電解槽１４における電
気分解が中止されるとともに電磁弁Ｂ２が閉じられて電
解槽１４への水の流入がしゃ断される。

【００５４】以上のような制御により、水処理装置１、
特に電解槽１４が外乱や故障等で問題を生じても、安全
に最適な運転ができるようになる。図６は、この発明の
他の実施形態にかかる水処理装置１００がプールという
大型の水槽２に組み込まれた構造を簡略化して示す図で
ある。この水処理装置１００が図１に示す水処理装置１
と異なる点は、電解槽１４に加えて、電解槽１４におけ
る電気分解時に生じる気体を水から分離するための気体
液体分離槽としてのガス除去槽７０が備えられているこ
とである。電解槽１４の流出側は調整弁Ｂ１０および流
量計１５が介在された水路１０によってガス除去槽７０
につながれている。

【００５５】ガス除去槽７０はフロートスイッチ７１を
備え、一定量の水を溜めながらその水に含まれている気
体を分離する。そして分離された気体は排気管７２を経
由して外気へ排出される。排気管７２には水素ガスセン
サ７３が設けられるとともに、発生する水素ガスおよび
酸素ガス等を排気管７２を経由して排気するための換気
扇７４が設置されている。

【００５６】ガス除去槽７０内の水は先端にフィルタ７
５が備えられた水路１０によって汲み出される。さらに
この実施形態では、分岐点Ｊ３から分岐する分水路３０
はガス除去槽７０につなげられていて、残留塩素濃度セ
ンサ３１を通過した水は排水溝ではなくガス除去槽７０
に戻される構成になっている。

【００５７】また、電解槽１４の流入側水路１０には循
環ポンプ７６が挿入されている。なお、図示されていな
いが、換気扇７４に流れる電流は制御部６０によりモニ
タされており、正常状態では換気扇７４に流れる電流範
囲は、０．１〜１［Ａ］の範囲内になるようになってい
る。水処理装置１００では、ガス除去槽７０の前後の水
路１０に流量計１５，１７が備えられていて、ガス除去
槽７０を流れる水の流量が検知できるようになってい
る。また、ガス除去槽７０に流れる水の流量制御は循環
ポンプ１６および循環ポンプ７６により行われる。これ
ら２つの循環ポンプ１６，７６はインバータ制御により
その送水能力が無段階に調整できることが好ましい。な
お、循環ポンプ７６の流量は循環ポンプ１６の流量より
も約１［リットル／分］程度多くなるように制御する
が、フロートスイッチ７１が働くと循環ポンプ７６を停
止するので、ガス除去槽７０から水が溢れることはな
い。ガス除去槽７０のフロートスイッチ７１としては、
たとえばヒステリシスタイプを用いることができる。

【００５８】その他の構成は、図１に示す水処理装置１
と全く同じであり、同一または対応部分には同一の参照
番号を付し、それら構成要素の説明については省略をす
る。図６に示す水処理装置１００の基本的な動作は図４
に示すフローチャートの制御と同じである。図６の水処
理装置１００の特徴となる制御動作は、安全サブルーチ
ンの内容である。次にこの特徴となる安全サブルーチン
の制御内容について、図７を参照して説明をする。

【００５９】図７に示す安全サブルーチンでは、図４の
ステップＳ２４で設定された仮の電源供給量Ｗ₀ および
仮の流量Ｑ₀ が、安全性確保のために調整される。すな
わち、サーミスタ４０の検知温度が読み込まれて（ステ
ップＱ１）、その温度に応じて電源供給量および流量の
仮設定値が調整される。具体的には、サーミスタ４０で
検知された電解槽１４の温度Ｔが５０℃以上の場合は、
温度異常表示および温度異常報知がされる（ステップＱ
３）。そして仮電源供給量Ｗ₀ を０％にして通電を停止
する一方、電解槽１４を冷却するために、電解槽１４へ
の流入流量Ｑ₀ を、水路１０への導入可能な最大流量
（この実施例では５０リットル／分）に設定する。この
設定流量の水を流す動作は循環ポンプ１６および循環ポ
ンプ７６によって実現されるが、流入側である循環ポン
プ７６の流量はＱ₀ ＋αとし、循環ポンプ１６の流量を
Ｑ₀ とすることにより、電解槽１４内に水が満たされた
状態で良好に冷却が可能になる。

【００６０】また温度Ｔが４０℃＜Ｔ＜５０℃の範囲で
は、その温度に応じて仮電源供給量Ｗ₀ の設定値を減ら
し、それと共に仮流量設定値Ｑ₀ を増やす。具体的に
は、Ｗ ₀ ×（５０−Ｔ）％、Ｑ₀ ＝５０＋５（５０−
Ｔ）％によって、それぞれＷ₀ およびＱ₀ の値を設定す
る。以上の制御動作は、図５で説明した動作と実質的に
同じである。

【００６１】次いで、水素ガスセンサ７３によりガス除
去槽７０から発生する水素ガス濃度Ｈが検知される（ス
テップＱ６）。そしてその検知された濃度Ｈが、燃焼限
界下限値である４％を超えた場合は、水素濃度異常表示
および水素濃度異常報知が行われる（ステップＱ８）。
そしてこの場合は仮電源供給量Ｗ₀ を０％に設定する。

【００６２】また、検知された水素濃度が２％≦Ｈ＜４
％の範囲では、その濃度に応じて電源供給量Ｗｘが計算
される（ステップＱ１０）。この計算は、たとえばＷｘ
＝５０×（４−Ｈ）％によって算出される。そして算出
された電源供給量Ｗｘが仮電源供給量Ｗ₀ と比較され
（ステップＱ１１）、Ｗｘが少ない場合にはそれが電源
供給量となる（ステップＱ１２）。

【００６３】次に水素ガスセンサ７３と同じ排気経路に
設けた換気扇７４に流れる電流量が換気扇電流計７４ａ
でモニタされる（ステップＱ１３）。その結果、換気扇
電流Ｉが１Ａ以上または０．１Ａ未満の場合は、換気扇
７４のロックや断線等の問題発生と考えられ、換気扇異
常表示および換気扇異常報知がなされる（ステップＱ１
５）。そしてその場合は仮電源供給量Ｗ₀ が０％に設定
される。

【００６４】さらに、流出側流量計１７によって流量Ｑ
が検知され（ステップＱ１６）、その流量Ｑが、５リッ
トル／分未満の場合には、循環ポンプ１６のエア噛み
や、循環ポンプ１６の故障等が原因として考えられるか
ら、流量異常表示および流量異常報知がされる（ステッ
プＱ１８）。そして仮電源供給量Ｗ₀ を０％にし、循環
ポンプ７６を停止し、電磁弁Ｂ２を閉じることにより、
電解槽１４への水の流入がしゃ断される（ステップＱ１
９）。

【００６５】最後に、フロートスイッチ７１がオンする
ことによりガス除去槽７０の満水が検知された場合には
（ステップＱ２０，Ｑ２１）、仮電源供給量Ｗ₀ を０％
に設定するとともに、循環ポンプ７６を停止して、電磁
弁Ｂ２を閉じ、電解槽１４への水の流入がしゃ断され
る。かかる安全サブルーチンを経由した後、図４に示す
メインルーチンに戻り、調整後の電源供給量Ｗ₀ および
流量Ｑ₀ に合うように制御が行われる。

【００６６】なお、上述の実施形態では説明しなかった
が、換気扇７４にインバータを設置して、水素ガスセン
サ７３で検知される水素ガス濃度に応じて換気扇７４の
回転数を制御し、換気量を調整するようにしてもよい。
以上のように安全サブルーチンを含む制御を行うことに
より、水処理装置を安全にかつ適切に制御することが可
能である。

【００６７】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る水処理装置を水槽
に組み込んだ構造を簡略化して示す図である。

【図２】水処理装置の電気的な構成を示すブロック図で
ある。

【図３】電解槽のメンテナンス制御を示すフローチャー
トである。

【図４】水処理装置の電解槽における電気分解制御の一
例を示すフローチャートである。

【図５】密閉型電解槽を用いた安全サブルーチンの具体
的な内容を示すフローチャートである。

【図６】この発明の他の実施形態に係る水処理装置が水
槽に組み込まれた構造を簡略化して示す図である。

【図７】気体液体分離型電解槽を用いた場合の安全サブ
ルーチンの具体的な内容を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１，１００ 水処理装置 １０ 水路 １３ 導電率センサ １４ 電解槽 １５，１７ 流量計 １６，２１，７６ 循環ポンプ ３１ 残留塩素濃度センサ ４０ サーミスタ ４１ プラス側電極組 ４２ マイナス側電極組 ４３ 電源電圧 ４４ 電流計 ４８ 酢酸溶液槽 ５１ 圧力計 ６０ 制御部 ６１ 設定部 ７０ ガス除去槽 ７３ 水素ガスセンサ ７４ 換気扇 Ｂ２，Ｂ３，Ｂ９，Ｂ１０ 電磁弁

フロントページの続き (72)発明者 河村 要藏 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 廣田 達哉 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−335681（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−308909（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−206659（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−320162（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−1145（ＪＰ，Ａ) 特開2000−37689（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−293093（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−253650（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−246271（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−39071（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/46 C02F 1/76

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極を有し、電極に通電することにより供
   給される被処理水を電気化学反応によって滅菌する電解
   槽と、 電解槽における電気化学反応時に生じる気体を水から分
   離する気体液体分離槽とを有する水処理装置において、 気体液体分離槽に設けられた水素濃度検知手段と、 水素濃度検知手段の信号に基づいて、電極への通電を制
   御する通電量制御手段と、 を有することを特徴とする水処理装置。
2. 【請求項２】電極を有し、電極に通電することにより供
   給される被処理水を電気化学反応によって滅菌する電解
   槽と、 電解槽における電気化学反応時に生じる気体を水から分
   離する気体液体分離槽とを有する水処理装置において、 気体液体分離槽で分離された気体を強制排気する排気手
   段と、 排気手段の排気状態を検知する手段と、 検知手段の検知信号に基づいて、電極への通電量を制御
   する手段と、 を有することを特徴とする水処理装置。