JPH10244257A

JPH10244257A - 温水殺菌装置及び常時循環式の風呂ユニット装置

Info

Publication number: JPH10244257A
Application number: JP9049052A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Inoue; 昭浩井上
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】放電ランプの発生する紫外線がレジオネラ菌
を殺菌するのに十分な紫外線照射量になるようにするこ
と。【解決手段】高圧放電ランプ３１は２５０Ｗのランプ
電力を有し、ジャケット３２の半径を１．２５ｃｍと
し、殺菌流水管３３の内半径を２．５ｃｍ、ジャケット
３２の紫外線透過率を０．７２とすると、殺菌流水管３
３の内表面で、紫外線強度が３５ｍＷ秒／ｃｍ^２程あ
り、流速１０ｃｍ／秒で、１回温水が殺菌流水管３３内
を通過するだけで、温水中のレジオネラ菌の９９．９％
が死滅する。又、高圧放電ランプ３１から照射される３
６５ｎｍ、４３５ｎｍの紫外線はジャケット３２の外表
面及び殺菌流水管３３の内表面に塗布されている酸化チ
タンなどの光触媒に当たって、活性電子を発生し、この
活性電子による温水の殺菌も行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温水を紫外線によ
り殺菌する温水殺菌装置及びこの温水殺菌装置を用いた
常時循環式の風呂ユニット装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の常時循環式の所謂２４時間風呂な
どにおいては、大腸菌はじめ種々の細菌の繁殖があり、
これを殺菌するために、数Ｗの紫外線殺菌ランプを装備
した温水殺菌装置を用いたり、塩素等の薬剤を投入した
り、オゾン添加により殺菌をしたり、或いは加熱殺菌す
るなどの各種方法が採られていた。

【０００３】図１１は２４時間風呂などと称される従来
の常時循環式の風呂ユニット装置の構成例を示した概略
図である。図示されない浴槽からの湯水（温水）は、ま
ずフィルタ１に入水して毛髪などの大きな異物を取り除
き、次いで麦飯石などの多孔質物質を収容した有機物分
解槽２に入水し、ここで、前記多孔質物質で増殖したバ
クテリアなどの微生物により温水中の垢などの有機物を
分解する。有機物が分解された温水は、次に６Ｗ程度の
フィラメント電極を有した蛍光ランプ型の紫外線ランプ
を備えた温水殺菌装置３に入り、ここで、温水は紫外線
ランプにより紫外線を照射されて殺菌される。その後、
温水は加熱槽４に入り、適温に加熱されて浴槽に戻る。

【０００４】ここで、温水殺菌装置３の部分が、塩素注
入装置になったり、オゾン発生装置になったりして、殺
菌方法が異なる構成のものもある。しかしながら、紫外
線殺菌以外の殺菌方法を採るものでは、例えば、塩素等
薬物添加では、金属やプラスチックなどの温水を保持す
る容器構成材料が腐食される欠点を有し、またオゾンは
濃水中で早期に消滅したり、水中浮遊物により分解され
て殺菌に役立たない等の欠点があった。

【０００５】そこで、２４時間風呂の上記した温水殺菌
装置３では、紫外線による殺菌方法が採られる。数Ｗの
殺菌ランプから照射される紫外線は、１度の照射で１ｍ
Ｗ秒／ｃｍ^２程度の紫外線照射量であるが、これでは殺
菌に必要な十分の照射量が得られない。このため、温水
を循環させ同一温水に数回紫外線を照射することによ
り、殺菌に必要な紫外線量を確保して殺菌効果を得てい
る。しかしながら、レジオネラ菌など肺炎を起こすとさ
れる菌を殺菌するには３５ｍＷ秒／ｃｍ^２程度以上の紫
外線量が必要であり、従来の１ｍＷ秒／ｃｍ^２程度の紫
外線では、レジオネラ菌に対してほとんど無力であり、
しかも温水中の有機物を分解するために用いられている
有機物分解槽２でアメーバが繁殖し、その体内でレジオ
ネラ菌が増殖し、この新たに増殖したレジオネラ菌が温
水中に放出されて、レジオネラ菌が減少しないなどの根
本的な欠点が最近指摘されてきた。

【０００６】この欠点を回避するには、紫外線照射量が
レジオネラ菌を殺菌するに十分な出力を有する紫外線放
電ランプを用いればよいが、このような紫外線放電ラン
プを用いた場合、ランプから大量の熱が出るため、この
熱の処理如何によっては装置の熱効率が悪化するという
問題点が出てくる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の紫外線による温
水殺菌装置３では、レジオネラ菌の殺菌に必要十分な紫
外線照射量が得られず、２４時間風呂の浴槽からレジオ
ネラ菌が減少しないという課題があった。そこで、紫外
線照射量がレジオネラ菌を殺菌するに十分な出力を有す
る大出力の紫外線放電ランプを用いればよいが、このよ
うな紫外線放電ランプからでる大量の熱の処理如何によ
っては装置の熱効率が悪化するという課題があった。

【０００８】そこで本発明は上記のような課題を解決す
るためになされたもので、レジオネラ菌を殺菌するのに
十分な紫外線照射量を有する温水殺菌装置及びこの温水
殺菌装置を用いた熱効率のよい常時循環式の風呂ユニッ
ト装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、温水
が流入し、流出する容器と；この容器内に配置され、且
つ温水に満たされている容器内の最低紫外線強度が３５
ｍＷ秒／ｃｍ^２以上になる出力を有する紫外線放射用の
高圧放電ランプと；を具備している。

【００１０】このような構成により、高圧水銀ランプや
メタルハライドランプ等のような前記高圧放電ランプは
前記容器内の温水中に、紫外線を放射する。この場合、
前記容器内の温水中の２５３ｎｍの紫外線強度が最低で
も３５ｍＷ秒／ｃｍ^２以上あるため、温水中のレジオネ
ラ菌は少なくともその９９．９％が死滅し、レジオネラ
菌が殺菌された温水が前記容器から流出する。ここで、
前記高圧放電ランプは絶縁上の理由とランプ保護のた
め、ジャケットと呼ばれる紫外線を透過する管内に収容
されているものとし、その半径を１．２５ｃｍ、前記容
器を円筒状としてその半径を２．５ｃｍとし、ジャケッ
トを容器の中心部に収容するものとし、ジャケットの紫
外線透過率を０．７２、温水中の紫外線の減衰率を７０
％／ｃｍとする。このような場合、前記容器の内表面で
３５ｍＷ秒／ｃｍ^２以上の紫外線強度を得るには、前記
高圧放電ランプの表面で、２６３ｍＷ／ｃｍ^２以上の２
５３ｎｍの紫外線放射を必要とし、これを得るには前記
高圧放電ランプのランプ電力を２４７Ｗ以上にすればよ
い。

【００１１】請求項２の発明は、前記高圧放電ランプを
紫外線を透過するジャケットと呼ばれる管内に収容し、
且つこのジャケットの外表面に光触媒を塗布し、或いは
前記容器の内表面に光触媒を塗布している。

【００１２】このような構成により、前記高圧放電ラン
プは２５３ｎｍの紫外線を放射するばかりでなく、殺菌
効果の低い３６５ｎｍ、４３５ｎｍの紫外線も放射す
る。ジャケットの外表面の酸化チタンなどの光触媒、又
は前記容器の内表面の酸化チタン等の光触媒は３６５ｎ
ｍ、４３５ｎｍの紫外線が当たると、活性電子を放出す
る。この活性電子は温水を殺菌するばかりでなく、温水
中の有機物を分解する。従って、殺菌効果の低い３６５
ｎｍ、４３５ｎｍの紫外線も殺菌に利用され、前記高圧
放電ランプによる殺菌効率が向上する。又、温水中の有
機物が分解されると共に、前記容器の内表面及びジャケ
ットの外表面に付着した有機物も分解されるため、ジャ
ケットの外表面が汚れず、この部分の紫外線透過率が落
ちず、又前記容器の内表面も汚れない。

【００１３】請求項３の発明の前記光触媒は超微粒子状
の酸化金属である。

【００１４】このような構成により、酸化チタンのよう
な超微粒子状の酸化金属は撥水性があるため、ジャケッ
トの外表面に滞留付着せず、この面からもジャケットの
外表面が汚れず、この部分の紫外線透過率が落ちない。
又、前記容器の内表面の酸化チタン等の光触媒は鏡面状
となり、ここに到達して、光触媒に作用しなかった紫外
線を散乱して、再度温水中に戻し、再度温水を殺菌し
て、殺菌効率を向上させる。又、前記容器の内表面も、
酸化チタンから放出される活性電子により有機物が分解
されるため、汚れず、前記紫外線を散乱性能が落ちな
い。

【００１５】請求項４の発明は、温水中の有機物を分解
する有機物分解槽と；この有機物分解槽により有機物を
分解された温水を殺菌する請求項１乃至３いずれか１記
載の温水殺菌装置と；この温水殺菌装置により殺菌され
た温水を加熱する加熱槽と；この加熱槽により加熱され
た温水を溜める浴槽と；この浴槽の温水を汲み出して前
記有機物分解槽、温水殺菌装置及び加熱槽に順次配水す
るポンプと；を具備している。

【００１６】このような構成により、前記温水殺菌装置
により温水中のレジオネラ菌を９９．９％死滅させて、
温水を殺菌するため、その後、前記加熱槽を通って、浴
槽に戻される温水中には生きたレジオネラ菌が殆どいな
いため、浴槽内の温水がレジオネラ菌に汚染されること
がなくなる。しかも、前記ポンプにより、前記浴槽内の
温水は何度も前記温水殺菌装置を通るため、たまたま生
き残ったレジオネラ菌も死滅する。又、前記温水殺菌装
置は温水中の有機物をも分解するため、前記有機物分解
槽により分解されなかった有機物もこの温水殺菌装置に
て分解され、前記浴槽内の温水は極めて清潔に保持され
る。更に、前記温水殺菌装置は有機物を分解するため、
装置内部が汚れず、殺菌装置としての初期性能を長らく
維持するため、この分、殺菌装置の性能劣化により浴槽
内の温水が細菌に汚染されたり、不潔になることが長期
にわたって防止される。

【００１７】請求項５の発明は、前記温水が所定値以上
上昇すると、前記ポンプの動作を停止すると共に、前記
温水殺菌装置の高圧放電ランプを消灯する制御を行う。

【００１８】このような構成により、前記温水殺菌装置
はその容器内に高ランプ電力の高圧放電ランプが収容さ
れているため、高圧放電ランプからの発熱は容器内の温
水を加熱する。このため、前記加熱槽内の電気ヒータの
出力が大きいと、温水はこのヒータと高圧放電ランプに
より加熱され、通常の前記ヒータによる温水の温度制御
では、温水が適温以上に上昇し過ぎでしまう場合が出で
くる。このような場合、前記ポンプの動作を停止すると
共に、前記温水殺菌装置の高圧放電ランプを消灯する制
御を行うため、高圧放電ランプによる温水の加熱が停止
され、上昇し過ぎた温水の温度を通常範囲内に戻して、
温水を常に適温に保持する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の温水殺菌装置の一
実施の形態を示した構成図である。３１は紫外線を照射
するＵ字状の高圧放電ランプ、３２は高圧放電ランプ３
１を収容している石英製のジャケット、３３は前記ジャ
ケット３２を中央部に収容し、温水が流入し、温水が流
出する殺菌流水管、３４はジャケット３２内に高圧水銀
ランプ等の高圧放電ランプ３１を封入するもので、ジャ
ケット３２の一端を塞ぐジャケットキャップ、３５はジ
ャケットキャップ３４を貫通して外部に取り出される高
圧放電ランプ３１の電源線、３６は電源線３５を図示さ
れない電源系に接続するコネクター、３７はジャケット
キャップ３４が中央部に貫通して装着され、殺菌流水管
３３の開放端を密閉する流水キャップ、３８は流水キャ
ップ３７を殺菌流水管３３の開放端に装着する際に水漏
れを防止するパッキング、３９は殺菌流水管３３の上部
に配置されて殺菌流水管３３内部の水垢を落とす水垢除
去ブラシ、４０は温水が殺菌流水管３３へ流入する流入
口、４１は温水が殺菌流水管３３から流出する排水口、
４２はジャケット３２の外表面及び殺菌流水管３３の内
表面に塗布された酸化チタンなどの光触媒である。尚、
ジャケット３２は高圧放電ランプ３１を収容して保護す
る容器のことである。

【００２０】次に本実施の形態の動作について説明す
る。ジャケット３２は、例えば、２５０Ｗの石英製の高
圧放電ランプ３１を収容している。発光管が石英製の高
圧放電ランプ３１は２５３ｎｍの水銀共鳴線を放射する
と共に、３６５ｎｍ、４３５ｎｍなどの他のスペクトル
も図２に示すように放射する。又、ジャケット３２の流
水と接する外表面は、紫外線透過率が８０％前後の酸化
チタンの光触媒４２で覆われている。このようなジャケ
ット３２の直径は２．５ｃｍ、長さは１０ｃｍ程度であ
る。

【００２１】さて、水中における紫外線透過率は水に溶
け込んでいる種々の物質の量によって異なるが、概ね１
ｃｍ当たり７０％程度と見でおけば、風呂の湯水などで
は十分である。ジャケット３２の紫外線透過率は石英製
であれば、９０％程度、光触媒４２によって更に８０％
程度に低下するから、ジャケット３２を出てくる紫外線
量は、ジャケット３２の内表面の値に比較して７２％程
度に低下すると見積もればよい。

【００２２】ところで４２０リットル程度の浴槽の温水
は、１時間程度で浴槽内の温水全量が循環する程度の循
環水量を設定すればよく、毎分７リットル程度の流水を
循環させれはよいことになる。この時、図１に示した温
水殺菌装置では、１２０ｃｃ／秒程度の温水を殺菌処理
すればよいことになる。内直径５ｃｍの殺菌流水管３３
を用いた装置であれば、殺菌装置内での流速は１０ｃｍ
／秒程度となる。又、殺菌用の紫外線を放射するジャケ
ット３２の全長も１０ｃｍ程度であり、温水はジャケッ
ト３２の長手方向を１秒で通過することになる。

【００２３】ここで、殺菌流水管３３の内表面において
もレジオネラ菌を殺菌するためには３５ｍＷ秒／ｃｍ^２
程度の紫外線強度があれば良い。Ｉは殺菌流水管３３の
内表面の紫外線強度、Ｉ０は高圧放電ランプ３１の表面
における紫外線放射強度、Ｉ１はジャケット３２の内表
面における紫外線強度、ｒ０は高圧放電ランプ３１の半
径、ｒ１はジャケット３２の内半径、Ｒは殺菌流水管３
３の内半径、ｃはジャケット３２の酸化チタンも含めた
紫外線透過率で、０．７２程度とする。ジャケット３２
と殺菌流水管３３の間を流れる流水の厚みは１．２５ｃ
ｍであり、１ｃｍ当たり７０％に減衰し、しかも、同心
円筒状に紫外線が拡散するからその減衰分も考慮する
と、次式より高圧放電ランプ３１の発生する表面紫外線
量と殺菌流水管３３の内表面の必要紫外線量との関係が
計算できる。

【００２４】Ｉ１＝Ｉ０・（ｒ０／ｒ１）…（１）Ｉ＝Ｉ１・（ｒ１/ Ｒ）・ｃ・ｅｘｐ［−０．３５７
（Ｒ−ｒ１）］…（２）上記（１）、（２）式にｒ０
＝０．７５ｒ1 ＝1 ．１５ｃｍＲ＝２．５ｃｍｃ
＝０．７２を代入すると、Ｉ／Ｉ０＝０．１３３４…
（３）となる。Ｉ＝３５ｍＷ秒／ｃｍ^２を（３）式に代
入すると、Ｉ０＝２６３ｍＷ／ｃｍ^２…（４）なる値を
得て、高圧放電ランプ３１の表面では、２６３ｍＷ／ｃ
ｍ^２以上の２５３ｎｍの紫外線放射を必要とする。この
ような強い紫外線放射は高圧放電ランプ３１によって得
られる訳であり、本例としては、高圧水銀ランプ等の高
圧放電ランプ３１を使用している。

【００２５】中圧・高圧放電ランプ３１において、その
２５３ｎｍ放射効率は凡そ５〜７％程度である。発光管
寸法を直径１．５ｃｍ、長さ１０ｃｍとすると、その側
面の表面積は４７ｃｍ^２であり、この表面積から０．２
６３Ｗ／ｃｍ^２の紫外線を放射するためには１２．４Ｗ
の２５３ｎｍの紫外線を放射する必要がある。放射効率
を５％とすると、２４７Ｗの発光管入力、即ち２５０Ｗ
の高圧放電ランプ３１を用いればよいことになる。

【００２６】尚、上記の例では、発光管の大きさを直径
１．５ｃｍ、長さ１０ｃｍとしたが、長さを２倍の２０
ｃｍすると、ジャケットの長さも２０ｃｍとなり、温水
の紫外線照射時間が２秒になることから、紫外線強度は
半分でよい。しかしながら紫外線強度が半分でも、発光
管の長さは２倍になったので、放射効率が殆ど同じなら
ばやはり２５０Ｗの放電ランプを使用する必要がある。
放電ランプの水銀蒸気圧を少し下げた中圧ならばその放
射効率は７％程度に改善され、放電ランプの電力は２０
０Ｗ程度に下げることが可能である。

【００２７】高圧放電ランプ３１を収容しているジャケ
ット３２の流水と接する面に光触媒４２、例えば酸化チ
タンを塗布している。ところで、高圧放電ランプ３１か
ら放射される紫外線は図２に示すように２５３ｎｍの紫
外線みならず、３６５ｎｍ、４３５ｎｍの紫外線、或い
は可視光などがあり、このままでは、３６５ｎｍ、４３
５ｎｍの紫外線、或いは可視光は温水の殺菌に寄与しな
くなる。尚、図３は従来の紫外線放射用の低圧放電ラン
プのスペクトルで、比較のために掲載してある。しか
し、本例では、上記したようにジャケット３２の外表面
に塗布してある酸化チタンの光触媒４２に３６５ｎｍ、
４３５ｎｍの紫外線、或いは可視光が照射されると、こ
の光触媒４２から活性電子が発生し、この活性電子によ
り温水が殺菌され、結果的に３６５ｎｍ、４３５ｎｍの
紫外線、或いは可視光が殺菌に寄与することになる。
又、この光触媒効果によって、万一、温水中の有機物が
ジャケット３２の表面に付着しても、これら有機物は分
解されてしまう。しかも、本例の光触媒３２は超微粒子
からできていて、撥水性を有しているため、有機物が酸
化チタン表面に付着滞留しない。

【００２８】また、殺菌流水管３３の内面に酸化チタン
の光触媒を塗布しているので、同様の理由で、この光触
媒効果によって活性電子が放出され、この面に接触する
水中の菌類は２５３ｎｍの紫外線だけでなく、この活性
電子で殺菌されると共に、水中の有機物も分解される。
この光触媒４２も超微粒子で出来ていて撥水性を有して
いるので、有機物が酸化チタン表面に付着滞留しない。

【００２９】ここで、本実施の形態の温水殺菌装置に使
用する紫外線放電ランプとして、低圧放電ランプより放
射効率が悪い放射効率が５％程度の高圧放電ランプ３１
を用いた理由について説明する。まず、放電ランプが放
射する紫外線の殺菌効果について説明する。細菌は紫外
線照射により、その遣伝子（ＤＮＡ）が破壊されて死滅
する。その殺菌効果の紫外線波長特性は図４に示すとお
りである。図４に示すように一番殺菌効果がある波長は
２６０ｎｍ前後であるため、２５３ｎｍの紫外線を放射
する殺菌ランプが殺菌効果に優れていることになる。但
し、レジオネラ菌や大腸菌は次の量の紫外線を照射する
と９９．９％と死滅すると言われている。レジオネラ菌
は３５．２（ｍＷ秒／ｃｍ^２）、大腸菌は６．５（ｍＷ
秒／ｃｍ^２）である。

【００３０】次に上記のことを考慮して温水殺菌装置３
の構成について述べる。紫外線による殺菌のためには、
水の紫外線吸収係数、殺菌ランプ収納ジャケットの透過
率、汚れによる吸収などを考慮する必要がある。水中の
紫外線吸収係数をａとし、殺菌流水管３３の中心からラ
ンプ収納ジャケット３２の表面までの距離をｒ０(cm)、
殺菌流水管３３の内表面までの距離をＲ(cm)、ジャケッ
ト３２の表面の紫外線強度をＩ０（mW/ cm2)、殺菌槽流
水管３３表面の紫外線強度をＩＲ（mW/cm2）とすると、
以下の式が成り立つ。ＩＲ＝Ｉ０（ｒ０／Ｒ）ｅｘｐ［ｌｎ（ａ）・（Ｒ−ｒ０）］…（９）

【００３１】ジャケット３２自身の紫外線透過率をｂ、
ジャケット３２の表面の汚れにより透過率が低下する
が、その透過率をｃとする。また、高圧放電ランプ３１
の殺菌紫外線放射量をφ１（Ｗ）、放電ランプ３１の長
さをｌ（ｃｍ）、直径をｄ（ｃｍ）とすると、ジャケッ
ト３２の表面における紫外線強度Ｉ０（Ｗ／ｃｍ）は大
体以下のように表せる。Ｉ０＝φ１・ｂ・ｃ・［ｄ／（２ｒ０）］／（π・ｄ・１）＝φ１・ｂ・ｃ／（２π・ｒ０・１）…（１０）

【００３２】この（１０）式から、ＩＲ＝［φ１・ｂ・ｃ／（２π・１・Ｒ）］・ｅｘｐ［（Ｒ−ｒ０）・ｌｎ（ａ）］…（１１）そこで、１時間当たりの湯水の流量をｘ（ｌ／時）とす
ると、殺菌流水管３３の断面積はπ（Ｒ^２−ｒ０^２）で
あるから、流速ｖ（ｃｍ／秒）は、ｖ＝ｘ・１０００／
［３６００π（Ｒ^２−ｒ０^２）］となる。従って、紫外
線で照射される時間τ（秒）は１回の通過でτ＝ｌ／ｖ
＝３．６・ｌ・π（Ｒ^２−ｒ０^２）／ｘとなる。

【００３３】それ故、殺菌流水管３３の内表面における
流水が受ける紫外線照射量Ｅ（ｍＷ・秒／ｃｍ^２）は流
水がｎ回通過するものとすると以下のようになる。Ｅ＝１０００×ＩＲ・τ・ｎ＝３６００・φ１・ｂ・ｃ・ｎ・［（Ｒ^２−ｒ０^２）／（２・Ｒ・ｘ）］・ｅｘｐ［（Ｒ−ｒ０）・ｌｎ（ａ）］…（１２）

【００３４】次にレジオネラ菌を殺菌対象にした温水殺
菌装置の設計例を幾つか説明する。レジオネラ菌の場合
にはＥ＝３５．２以上が必要なので、ｂ＝０．９、Ｒ＝
２．５ｃｍ、ｒ０＝１．２５ｃｍ、流量ｘとして、３０
０リットルの浴槽の湯を１時間で１巡させるものとし
て、ｘ＝３００とする。

【００３５】ｃ・ｎ・ａ^１．２５＝６．９５３／φ１…（１３）この式（１３）の関係を、ａを横軸に、ｃ・ｎを縦軸に
示すと、図５のようになる。つまり温水の透過率を仮に
０．７とすると、温水殺菌装置を温水が１０回巡回する
ことでレジオネラ菌を殺菌するためには、ジャケット３
２の汚れがない場合に、紫外線出力が１Ｗ程度でよいこ
とになる。しかしながら、汚れに因る透過率が例えば
０．５の場合には紫外線出力は２Ｗ必要となる。また、
１回の温水の通過で殺菌するためには、紫外線出力２０
Ｗのランプが必要となる。

【００３６】上記のように２Ｗ程度の殺菌ランプでも、
温水を１０回程度巡回させることでレジオネラ菌を殺菌
することができる。しかしながら、レジオネラ菌は、有
機物分解槽（バクテリア処理槽）の内部で増殖している
との指摘もあり、これには１回の照射で殺菌する方が有
利である。このためには図５から紫外線出力２０Ｗ程度
のランプが必要になることが分かる。

【００３７】ここで、紫外線出力２０Ｗ程度のランプと
して、低圧放電ランプを用いた場合、その殺菌紫外線の
放射効率は凡そ３０〜４０％であるから、ランプ電力５
０〜６０Ｗの殺菌ランプが必要となる。しかしながらこ
のような殺菌ランプのサイズは管の長さが１ｍ近くにな
り、装置の小型化という要請に反するもので、実用的で
ない。そこで、本実施の形態では、ランプ電力が２００
〜４００Ｗでランプの長さが低圧ランプの１／１０程度
の高圧放電ランプ３１を使用している。

【００３８】次に温水殺菌装置における被殺菌水（温
水）の最適流量について述べる。上記した（１２）式か
ら、ｘについて整理すると、３５．２×２ｘ／３６００
φ１・ｂ・ｃ・ｎ＝｛１−（ｒ０／Ｒ）^２｝・ｅｘｐ
［Ｒ（１−ｒ０／Ｒ）・ｌｎ（ａ）］…（１４）とな
る。ここで、ｒ０は温水殺菌装置の中心からジャケット
３２の内表面までの距離で，Ｒは殺菌流水管３３の内表
面までの距離である。

【００３９】そこで、例えばＲ＝１ｃｍ、ｒ₀／Ｒ＝ｙ
とおいて、（１４）式に代入すると、Ｚ＝｛１−ｙ^２｝
ｅｘｐ［Ｒ（１−ｙ）ｌｎ（ａ）］…（１５）となり、
この（１５）式をａ＝０．７として、グラフ化したもの
が、図６（Ａ）である。又、Ｒ＝２ｃｍの時は図６
（Ｂ）になる。これらグラフで流量Ｚが最大になるｙの
値が最適流量となる。従って、Ｒ＝１ｃｍの時はｒ₀／
Ｒ＝０．２程度で、Ｒ＝２ｃｍの時はｒ₀／Ｒ＝０．３
３程度で、殺菌流水管３３の温水流量が最適となる。

【００４０】図７は上記をまとめて示した図であり、パ
ラメータは水の透過率ａを示し、横軸は殺菌流水管３３
の半径Ｒ（ｃｍ）、縦軸は最適水流を与えるジャケット
３２の半径ｒ₀と殺菌流水管３３の半径Ｒとの比ｒ₀／
Ｒを示す。許される範囲は図６などからｒ₀に対してｒ
₀±１ｃｍ程度の範囲に設計すればよい。図７より、例
えば、殺菌流水管３３の半径Ｒが５．５ｃｍで、ａ＝
０．７であった場合、最適流量を与える半径比は０．６
になる。これはφ１、ｂ、ｃ、ｎがいかなる値であれ成
り立つもので、流量ｘの適性値に近いものを与えること
になる。この図７で、ジャケット３２の半径ｒ₀を縦軸
にとったのが、図８である。前述のようにジャケット３
２の半径はこの曲線の±１ｃｍの間に採ればよい。

【００４１】本実施の形態によれば、ランプ電力が２５
０Ｗの高圧放電ランプ３１を用いて、殺菌流水管３３の
内表面でも３５ｍＷ秒／ｃｍ^２の紫外線照射量を得てい
るため、温水が殺菌流水管３３内を１回通過するだけ
で、レジオネラ菌などの紫外線に強い菌も９９．９％殺
菌でき、これを常時循環式の風呂の湯水の殺菌に用いれ
ば、浴槽内を清潔に保持でき、肺炎などに感染する心配
をなくすことができる。

【００４２】又、ジャケット３２の外表面、殺菌流水管
３３の内表面に酸化チタンの光触媒４２を塗布している
ため、放電ランプ３１から出る３６５ｎｍ、４３５ｎｍ
など直接殺菌に役立たない紫外線も、温水の殺菌に寄与
でき、２５３ｎｍの紫外線と共に相乗的な殺菌効果を得
て、殺菌効率を向上させることができる。しかも、この
光触媒４２によりジャケット３２の外表面に付着する有
機物を分解するため、ジャケット３２の表面を常に綺麗
に保持でき、紫外線透過率の低下を防止して、初期性能
を長らく保持することができる。又、光触媒４２により
温水中の有機物も分解されるため、塩素殺菌、オゾン殺
菌などを用いた時のように、図示されない有機物分解槽
内のバクテリアを殺すことなく、前記有機物を分解でき
るので、浴槽内を清潔に保持することができる。

【００４３】更に、本例では、Ｕ字形状の高圧放電ラン
プ３１を用いているため、従来の蛍光ランプ型紫外線殺
菌ランプに比較して、寿命が長く、紫外線密度も高いの
で、装置を長寿命且つ小型にすることができる。又、ジ
ャケット３２の外表面、殺菌流水管３３の内表面に塗布
している酸化チタンの光触媒４２を超微粒子で構成し
て、撥水性を持たしているので、これら光触媒４２の表
面に有機物が長く留まることがないため、ジャケット３
２の外表面、殺菌流水管３３の内表面が汚れることがな
く、紫外線の透過特性や散乱特性を初期状態に長く維持
することができる。更に、殺菌流水管３３の内表面に塗
布された光触媒４２は、この光触媒４２によって有効に
活用されなかった紫外線を散乱又は鏡面的に反射して、
再度、温水中に戻すため、紫外線による殺菌効率を向上
させることができる。

【００４４】又、（１５）式で、Ｚの最大値を与えるよ
うに、ジャケット３２の半径ｒ₀と殺菌流水管３３の半
径Ｒとの比ｒ₀／Ｒを決定すれば、温水殺菌装置３の殺
菌流水管３３を流れる温水の量を最適値にすることがで
き、ロスのない円滑な殺菌を行うことができる。

【００４５】更に、殺菌に有効な紫外線を放射する高圧
放電ランプ３１は高圧水銀ランプの他、メタルハライド
ランプ、特に紫外領域に強いスペクトルを放射する沃化
水銀、あるいは沃化鉄などのメタルハライドランプでも
よい。また、ジャケット３２を用いることなく、直接流
水中に高圧放電ランプ３１を浸潤させでも同様の効果が
あるが、この場合、高電圧が直接水中部分に接するの
で、絶縁を十分取ることが必要である。又、高圧放電ラ
ンプ３１のランプ電力は２５０Ｗに限定されるものでは
なく、要は菌の受光量が３５ｍＷ秒／ｃｍ^２程度以上の
２６０ｎｍ近傍の紫外線放射量があれば、どのようなラ
ンプ電力の放電ランプを用いても良い。更に、光触媒４
２は酸化金属であれば酸化チタン以外でも同様の効果が
ある。また、撥水性ある超微粒子が望ましいが、必ずし
も撥水性なくても光触媒効果は充分作用する。

【００４６】図９は本発明の常時循環式の風呂ユニット
装置の一実施の形態を示したブロック図である。１は温
水（湯水）１００中の毛髪などのゴミを除去するフィル
タ、２は麦飯石などの多孔質物質を収容し、バクテリア
などにより温水中の有機物を分解する有機物分解槽、４
は温水１００を図示しない電気ヒータで加熱する加熱
槽、５は温水１００を循環させるポンプ、６はポンプ５
の起動、停止を行うポンプ制御回路、７は高圧放電ラン
プ３１を点灯させる電源を発生する電源部、８は電源部
７からの電源を高圧放電ランプ３１へ投入するか、遮断
する動作を行うスイッチ回路、９は加熱槽４内の前記電
気ヒータを加熱するための電源を発生する電源部、１０
は前記電気ヒータへの電流を増減又はオンオフする電流
制御回路、１１はポンプ制御回路６、スイッチ回路８及
び電流制御回路１０を制御して、適温の温度の温水１０
０を循環させる制御などを行う制御装置、１２は浴槽１
３内の温水１００の温度を検出するセンサ、１３は温水
１００を溜めて、人間が入浴する浴槽、１４は温水１０
０が流れる配管、１５は温水１００を紫外線で殺菌する
図１に示した温水殺菌装置で、ランプ電力２５０Ｗの高
圧放電ランプ３１を有している。

【００４７】次に本実施の形態の動作について説明す
る。電源がオンされると、制御装置１１はボンプ制御回
路６によりポンプ５を起動し、スイッチ回路８をオンし
て、温水殺菌装置１５内の高圧放電ランプ３１を点灯す
ると共に、電流制御回路１０を通して加熱槽４内の電気
ヒータに電源部９の電流を供給する。これにより、浴槽
１３内の温水１００は汲み出され、ポンプ５を通ってフ
ィルタ１に入る。このフィルタ１により毛髪などのゴミ
が取り除かれた温水１００は有機物分解槽２に入り、こ
こで温水中の垢などの有機物が分解され、温水殺菌装置
１５内に入る。温水殺菌装置１５内では温水１００が紫
外線により殺菌され、殺菌済みの温水１００が加熱槽４
内の電気ヒータにより加熱された後、配管１４を通って
浴槽１３に戻される。ところで、本例の高圧放電ランプ
３１はその出力が大きく、その出力は最終的には皆熱に
なってしまうため、温水殺菌装置１５にても温水１００
の加熱（２５０Ｗの電気ヒータがあるのと同等）が行わ
れることになり、ランプ電力の大きな高圧放電ランプ３
１を用いても装置の熱効率を良好に保持することができ
る。

【００４８】この時、浴槽１３内の温水１００はセンサ
１２により温度検出されるが、この検出温度は制御装置
１１により図１０に示したステップ４０１にて取り込ま
れる。制御装置１１はステップ４０２にて浴槽１３内の
温水１００が温度上限値Ｔ１であるかどうかを判定し、
そうでない場合はステップ４０６に進み、ポンプ５を起
動し、電気ヒータへの電流供給を行って、ステップ４０
７に進む。但し、ポンプ５及び電気ヒータが既に動作し
ている時は、ステップ４０６を通過して、ステップ４０
７に進む。制御装置１１はステップ４０７にて、浴槽１
３内の温水１００が所定範囲内（例えば４２℃程度付
近）になるように、電流制御回路１０を制御する通常の
ヒータ制御を行う。即ち、浴槽１３内の温水１００が高
いようだと、電気ヒータへの供給電流を減少させ、温水
１００が低いようだと電気ヒータへの供給電流を増大さ
せる制御を行う。尚、前記所定範囲の上限は、温度上限
値Ｔ１より若干低めに設定してある。

【００４９】一方、ステップ４０２にて、浴槽１３内の
温水１００が温度上限値Ｔ１以上になった場合、制御装
置１１はステップ４０３に進み、電流制御回路１０を制
御して加熱槽４の電気ヒータへの電流の供給を停止す
る。その後、制御装置１１はステップ４０４にて、浴槽
１３内の温水１００が温度上限値Ｔ２以上になったかど
うかを判定し、ならない場合はステップ４０１に戻り、
温度上限値Ｔ２以上になった場合はステップ４０５に進
む。但し、Ｔ２＞Ｔ１である。

【００５０】制御装置１１はステップ４０５にて、ポン
プ制御回路６によりポンプ５を停止すると共に、スイッ
チ回路８をオフして、高圧放電ランプ３１を消灯した
後、ステップ４０１に戻る。これにより、殺菌槽３の高
圧放電ランプ３１が消灯し、加熱槽４の電気ヒータも停
止しているため、浴槽１３の温水１００の温度はこれ以
上上昇することなく、温度降下に転じる。従って、その
内、ステップ４０２にてセンサ１２の検出温度が温度上
限値Ｔ１以下になり、制御装置１１の制御はステップ４
０６に進む。制御装置１１はステップ４０６にてポンプ
制御回路６によりポンプを起動して、温水１００の循環
を開始し、同時に電流制御回路１０から加熱槽４内の電
気ヒータに電流を供給して、温水１００の加熱を始め、
ステップ４０７にて通常の電気ヒータの発熱制御によ
り、温水１００を所定範囲の温度に保持する制御を行
う。

【００５１】本実施の形態によれば、高圧放電ランプ３
１は電力消費量が大きく、紫外線放射効率も５％程度と
低いため、発熱量が膨大となるが、この発熱を温水１０
０の加熱に利用しているため、高圧放電ランプ３１の発
熱が無駄にならず、装置の熱効率を良好にすることがで
きる。このような場合、加熱槽４の電気ヒータ（１５０
Ｗ程度）は補足的な機能を有するだけで十分となる。し
かし、既存の設備にレジオネラ菌にも有効な本例の温水
殺菌装置１５を取り付けた場合、加熱槽４の加熱ヒータ
もそれなりの出力（４００Ｗ）があり、これでは、温水
加熱出力が２５０＋４００＝６５０Ｗと非常に大きくな
ってしまって、温水１００の加熱が過剰になって、温度
が高くなり過ぎる不具合が発生する恐れがある。そこ
で、本例では、温度が高くなり過ぎると、電気ヒータを
停止した後、更に、温水１００の循環を止めると共に高
圧放電ランプ３１を消灯して、温水１００の加熱を全く
行なわないような制御をしているため、大ランプ電力の
高圧放電ランプ３１を用いても、温水１００の温度をほ
ぼ適温に保持することができる。尚、前記温水１００の
温度が高くなり過ぎた時、高圧放電ランプ３１の出力を
低下させる制御を行ってもよい。

【００５２】

【発明の効果】以上記述した如く請求項１の発明によれ
ば、ランプ電力の大きな紫外線放射用の高圧放電ランプ
を用いているため、温水中のレジオネラ菌を９９．９％
死滅させることができる。

【００５３】請求項２の発明によれば、ジャケットの外
表面及び殺菌流水管の内表面に金属酸化物の光触媒を塗
布しているため、高圧放電ランプから放射される殺菌効
果の低い波長の紫外線を殺菌に有効利用でき、紫外線に
よる殺菌効率を向上させることができると共に、前記光
触媒作用により温水中の有機物を分解して、装置内の汚
れを防止できるため、装置の初期性能を長らく保持する
ことができる。

【００５４】請求項３の発明によれば、ジャケットの外
表面及び殺菌流水管の内表面に塗布された光触媒が撥水
性を有するため、ジャケットの外表面及び殺菌流水管の
内表面に有機物が滞留付着せず、この面からもこれらの
表面が汚れず、装置の初期性能を長らく維持することが
できる。

【００５５】請求項４の発明によれば、温水殺菌装置に
より温水中のレジオネラ菌を９９．９％殺菌できるた
め、浴槽内の温水がレジオネラ菌に汚染されることを無
くすことができると共に、前記温水殺菌装置により有機
物が分解されるため、浴槽を清潔に保持することができ
る。

【００５６】請求項５の発明によれば、大出力の高圧放
電ランプを用いることによる温水の加熱し過ぎを防止で
き、浴槽の温水を常に適温に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の温水殺菌装置の一実施の形態を示した
構成図。

【図２】高圧放電ランプのスペクトルを示した図。

【図３】低圧放電ランプのスペクトルを示した図。

【図４】紫外線の波長と殺菌効果の関係を示した図。

【図５】水の透過率と、汚れと照射回数との関係を示し
た図。

【図６】殺菌流水管の半径とジャケットの半径比と温水
の流量の関係を示した図。

【図７】水の透過率と最適流量の関係を示した図。

【図８】殺菌流水管半径と最適ジャケッ半径の関係を示
した図。

【図９】本発明の常時循環式の風呂ユニット装置の一実
施の形態を示したブロック図。

【図１０】図１に示した制御装置の制御例を示したフロ
ーチャート。

【図１１】従来の常時循環式の風呂ユニット装置の構成
例を示した概略図。

【符号の説明】

１フィルタ２有機物分解槽４加熱槽５ポンプ６ポンプ制御回路７、９電源部８スイッチ回路１０電流制御回路１１制御装置１２センサ１３浴槽１４配管１５温水殺菌装置３１高圧放電ランプ３２ジャケット３３殺菌流水管３４ジャケットキャップ３５電源線３６コネクター３７流水キャップ３８パッキング３９水垢除去ブラシ４０流入口４１排出口４２光触媒

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｊ 35/02 Ｂ０１Ｊ 35/02 ＪＣ０２Ｆ 3/06 ＺＡＢＣ０２Ｆ 3/06 ＺＡＢＦ２４Ｈ 9/00 Ｆ２４Ｈ 9/00 Ｗ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】温水が流入し、流出する容器と；この容
器内に配置され、且つ温水に満たされている容器内の最
低紫外線強度が３５ｍＷ秒／ｃｍ^２以上になる出力を有
する紫外線放射用の高圧放電ランプと；を具備したこと
を特徴とする温水殺菌装置。
【請求項２】前記高圧放電ランプを紫外線を透過する
ジャケットと呼ばれる管内に収容し、且つこのジャケッ
トの外表面に光触媒を塗布し、或いは前記容器の内表面
に光触媒を塗布したことを特徴とする請求項１記載の温
水殺菌装置。
【請求項３】前記光触媒は超微粒子状の酸化金属であ
ることを特徴とする請求項２記載の温水殺菌装置。
【請求項４】温水中の有機物を分解する有機物分解槽
と；この有機物分解槽により有機物を分解された温水を
殺菌する請求項１乃至３いずれか１記載の温水殺菌装置
と；この温水殺菌装置により殺菌された温水を加熱する
加熱槽と；この加熱槽により加熱された温水を溜める浴
槽と；この浴槽の温水を汲み出して前記有機物分解槽、
温水殺菌装置及び加熱槽に順次配水するポンプと；を具
備したことを特徴とする常時循環式の風呂ユニット装
置。
【請求項５】前記温水が所定値以上上昇すると、前記
ポンプの動作を停止すると共に、前記温水殺菌装置の高
圧放電ランプを消灯する制御を行うことを特徴とする請
求項４記載の常時循環式の風呂ユニット装置。