JP3518779B2

JP3518779B2 - 水槽水の消毒装置

Info

Publication number: JP3518779B2
Application number: JP08903295A
Authority: JP
Inventors: 孝之島宗; 保夫中島; 善則錦; 正志田中
Original assignee: Permelec Electrode Ltd
Current assignee: De Nora Permelec Ltd
Priority date: 1995-04-14
Filing date: 1995-04-14
Publication date: 2004-04-12
Anticipated expiration: 2019-04-12
Also published as: JPH08281076A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は貯水槽内の水の消毒装置
に関し、とくに集合住宅やビルディングの上水用貯水槽
に設置して貯水構内の水を薬剤を加えることなく消毒す
るための消毒装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ビルディングや集合住宅への上水の供給
は外部からの水道管を直接接続するのではなく、一度貯
槽に取り入れてからポンプあるいは上部に設けた貯槽か
ら供給先へ供給するようになっている。これにより一度
に多量に消費する時にも水の供給に滞りのないように、
また高さの上下に関係なくほぼ一定の水圧を保持するよ
うになっている。しかし貯水槽を有するために上水は一
時的にではあるが貯水槽内に滞留することになる。上水
は浄水の後に、供給先の給水せんで残留塩素濃度が一定
の水準に保たれるように塩素、次亜塩素酸ナトリウム等
を注入し、雑菌の繁殖等を防ぐようにしている。

【０００３】しかし、上水を貯水槽内に貯水する場合
は、貯水槽内で空気に接触すること、またときとしては
長期に渡り滞留することがあり、その間に有効塩素の作
用がなくなることがあった。また貯槽内へ雑物が混入し
たり藻が発生するといったことがあり、水質の劣化が生
じることがあった。このため貯水槽の気密性を向上、貯
水槽の保全作業の回数の増加、また次亜塩素酸等の塩素
系の薬剤の添加が行われていた。保全作業の増加によっ
て完全には問題を解決するわけではなく、上水中への薬
剤量の添加は、ときとしては有効塩素分が過剰になって
しまうという問題があり、大量の薬剤の添加は水質上も
好ましいものではない。

【０００４】これらを防ぐ方法として特開平６−３３２
８０号公報では電解による飲料水の消毒方法が示されて
いる。この方法は、隣り合う電極同士が異極となるよう
に白金とチタン、タンタル、ジルコニウム、ニオブ及び
すずから選ばれた一種以上の被覆を有する電極を配置し
て装置を、水中に設置して定時的に極性を逆転しながら
電解を行い、発生した物質によって消毒を行うものであ
る。しかしながら、水道水等を直接に電気分解を行う方
法であるので、水の電気伝導度の低さから十分な電流密
度で通電することはできない。その結果、大型の電解装
置を用いても電気分解によって発生する気泡量はわずか
であり、発生気泡によって液撹拌が行えないため、貯槽
内の水の消毒には水の循環機構を別に必要とする等の問
題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上水の貯水
槽内に設置して、上水の消毒を行う装置に関し、とくに
貯水槽内の水の循環を行いながら消毒を行う電解消毒装
置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、飲料用の水道
水等を貯蔵した水槽水の消毒装置において、陽イオン交
換膜に密着して多孔性の陽極と多孔性の陰極を設け、通
電装置と両電極との導電接続装置を有する電解ユニット
を上方に出口、下方に入口を有する筒状体に取り付けて
水槽内に設置し、電解生成気泡によって水槽水を攪拌す
るとともに、電解生成物質によって消毒する水槽水の消
毒装置である。また、通電装置が電流の反転装置を有す
る前記の水槽水の消毒装置である。陽イオン交換膜がパ
ーフルオルスルホン酸膜からなる前記の水槽水の消毒装
置である。陽極および陰極が白金あるいは白金、酸化イ
リジウム含有被覆を導電性基体上に形成したものである
前記の水槽水の消毒装置である。

【０００７】以下に、図面を参照しつつ本発明を説明す
る。図１は本発明の水槽水の消毒装置を説明する図であ
る。電解ユニット１は、陽イオン交換膜２の両面に陽極
３と陰極４を密着して設けており、陽極および陰極に
は、エキスパンデッドメタル等の多孔性で可撓性のある
集電体５を積層し、固着手段６によって陽イオン交換
膜、電極および集電体が密着するように枠体７に取り付
けられている。集電体には、導電接続装置８が結合され
ており、通電装置（図示していない）に接続されてい
る。電解ユニット１は、上部に出口９、下部に入口１０
を有しており、電解ユニット１は、上部に流出口１１、
下部に流入口１２を有する筒状体１３に取り付けられて
いる。

【０００８】また、図２は、本発明の消毒装置を水槽内
に取り付けた消毒方法を説明する図である。電解ユニッ
ト１を取り付けた筒状体１３は水槽１４内の上水１５中
に設けられている。導電接続装置８によって通電装置１
６に接続されて電解電流が供給されている。電解ユニッ
ト１は通電装置によて電流を反転するように運転するこ
とによって電極へのスケールの析出を防止している。そ
して、電気分解によって発生する気泡１７の上昇に伴っ
て筒状体内部に生じる上昇流によって筒状体内部に下部
より流入し、上部から水槽内に流出する。この結果、水
槽水は、上昇流によって筒状体内を循環しながら生成す
る次亜塩素酸塩、オゾン等によって処理を受けるととも
に水槽水全体の攪拌が行われる。

【０００９】本発明の電解ユニットは、陽イオン交換膜
の両面に陽極および陰極を密着して設けているので、電
極へ通電すると陽イオン交換膜が固体電解質として作用
する。その結果、導電率が低い上水を用いた場合であっ
ても通電が可能となる。例えば陽イオン交換膜としてデ
ュポン社製ナフィオン１１５または１１７を使用すると
その抵抗は１ｃｍ² 当たり、２Ω以下である。１０Ａ／
ｄｍ²の電流密度で通電すると電解質によるオーム損
は、０．２Ｖ程度であり通常の水道水の水電解における
１０Ａ／ｄｍ²でのオーム損、１０〜２０Ｖに比較して
極めて小さい。

【００１０】しかも、本発明の電解ユニットにおいて
は、陽イオン交換膜を用いないで水道水を電解した場合
に比較して電極物質の消耗が極めて小さく、長寿命の装
置が得られ、また電流密度を大きくすることが可能であ
るので、装置を小型化することが可能となる。

【００１１】陽極および陰極には、従来から水電解に使
用されている白金、酸化イリジウムを含有する電極触媒
を用いることができる。また、陽極および陰極を、陽イ
オン交換膜に密着するには、微細なチタンの多孔体の表
面に電極触媒を熱分解法で焼成した電極を作製し、陽イ
オン交換膜の表面に接触する方法。あるいは、陽イオン
交換膜面上に直接に白金を無電解的に析出したもの、炭
素上に白金や他の電極物質を担持したものを炭素と共に
フッ素樹脂を結合剤としてホットプレス等によって接合
したものでも良い。電極触媒として、白金を使用する
と、上水中に含まれる塩素イオンの酸化による次亜塩素
酸の生成の他にオゾンの生成がみられる。これは電流密
度が高くなるほど顕著である。また酸化イリジウムでは
次亜塩素酸の生成効率が高くなりオゾンの生成が少なく
なる。発生効率は液中の塩素イオン濃度、電解電流密度
によっても変化する。

【００１２】オゾンも次亜塩素酸も水槽水の消毒に有効
であり、水槽水の性質等に応じて電極触媒、電流密度を
変えて使用することが好ましい。また、本発明の消毒装
置においては、次亜塩素酸塩等の生成物質による消毒効
果とともに、含有物質の直接的な電解による酸化分解を
併せて期待することができる。

【００１３】本発明に使用する電解槽ユニットに使用可
能なイオン交換膜は、パーフルオロスルホン酸膜のよう
な、フッ素樹脂系の陽イオン交換膜が好ましい。本発明
の電解ユニットは、１〜５０Ａ／ｄｍ²の電流密度で通
電することができる。水槽水で有効塩素濃度がゼロとな
っているものについて電気分解を行うと、定常状態で、
次亜塩素酸塩の電流効率は０．１〜３％で、残分は酸素
発生又は時としてこれに若干のオゾンが加わったものと
なる。また含有する塩素イオン濃度が低いので有効塩素
濃度が数ｐｐｍより大きくなることはない。またオゾン
の発生も同様であり、３０Ａ／ｄｍ²以下の電流密度で
あれば電流効率は１％以下である。

【００１４】本発明の装置では、発生する気泡によって
生じる上昇流による効果を利用しているので、水槽内に
攪拌装置を設けなくても水槽内の液循環が可能である。
例えば、５０Ａ／ｄｍ² で運転した場合、発生気泡は、
数ｃｍ／秒で上昇し電極面では０．５ｃｍ／秒の上昇速
度を得ることができる。さらに、本発明の消毒装置は、
水道水のような導電率の小さな水であっても、大きな電
流密度で電気分解をすることができるので、電極面積の
小さな装置でも大きな効果を得ることができる。

【００１５】また、本発明の消毒装置では、電解ユニッ
トに供給する電流を反転することによって電極にスケー
ルが析出し、電解が不能となることを防止することがで
きる。本発明の消毒装置は、水槽内の水中に電解ユニ
ットを設置して電気分解を行うので、電解ユニットから
発生する水素、酸素の混合気体が水槽の上部に蓄積する
可能性がある。そこで、このような水槽の場合には、水
槽内に通気したり、あるいは水素と酸素の燃焼触媒を設
けて爆発性の気体の水槽上部への蓄積を防止することが
好ましい。本発明の消毒装置は、集合住宅やビルディン
グの水槽水の消毒に適しているが、水泳用プールをはじ
めとした上水と同様の高品質の水を使用する場合に適用
することも可能である。

【００１６】

【作用】また、本発明の水槽水の消毒装置は、外部から
薬剤を加えることなく水槽水内部において直接に電気分
解をするので有害な物質が外部から混入するおそれは全
くなく、水中の塩素イオンを有効塩素に再活性すること
によって水の消毒が行われ、またわずかに生成するオゾ
ンも有効塩素と同様に、水槽水中に含まれる有機物を分
解したり、匂いの原因となる藻類等の分解をも併せて行
うことができるために、水槽中に取り入れた水道水以上
に品質の優れた水となって供給されるようになる。

【００１７】

【実施例】

実施例１電解ユニットとして、陽イオン交換膜（デュポン社製
ナフィオン１１７）を使用し、その両面に繊維状チタン
を焼結した厚さ２．６ｍｍの多孔性チタン（東京製綱製
タフミックファイバー）の基体上に白金を触媒を形成
した直径１１０ｍｍの電極を密着した。白金触媒は、多
孔性チタンの基体の表面を空気中で４５０℃で処理し表
面に酸化膜を形成した後に、濃度５０ｇ／ｌの塩化白金
酸溶液を塗布し、水素：アルゴン＝２：８の混合気体中
で３００℃１０分間熱分解する塗布、焼成の操作を１０
回繰り返し、白金の塗布量が５ｇ／ｍ² の電極を作製し
た。

【００１８】次いで、直径１１０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ
のチタンのエキスパンデッドメタルの表面にチタン：タ
ンタル＝９０：１０（モル比）の塗布液を塗布し、５５
０℃で焼き付けて表面を導電性酸化物とした集電体を作
製し、集電体を多孔性電極上に積層して、更にこれらを
固定するためのアルミナ板からなる枠体を使用して両側
から締め付けて電極と陽イオン交換膜が十分に接触する
ようにして電解ユニットとした。電解ユニットを上下に
開口を有する直径５０ｍｍ、長さ９５０ｍｍの筒状体の
下方に導電接続装置を取り付けて、深さ１ｍ、１ｍ³の
水槽に設けた。この水槽に残留有効塩素１ｐｐｍ、全塩
素イオン濃度５０ｐｐｍの水道水を０．５ｔｏｎ／時で
流した。電流５０Ａ（電流密度３０Ａ／ｄｍ²に相当）
で電解を行ったところ電解ユニットを取り付けた筒状体
を通過する液量は約４０ｍｌ／秒（約１５０ｌ／時）で
あり、水槽の出口での有効塩素濃度は３〜４ｐｐｍの間
で安定しており、有効塩素濃度が２〜３ｐｐｍ上昇し
た。

【００１９】実施例２１週間放置されたプール水を水槽に供給したことを除い
て実施例１と同様にして供給した。当初の水の有効塩素
は０ｐｐｍであったものが有効塩素１．５ｐｐｍとなっ
た。また、プール水はわずかに濁りがあったが、目視に
よる濁りは見かけ上少なくなっていた。なお電解ユニッ
トの電圧は３．５〜４Ｖで安定しており３時間毎に極性
を変えて運転することにより電極への沈澱物の生成は全
く見られなかった。

【００２０】

【発明の効果】本発明の水槽水中に設けた陽イオン交換
膜を有する電解ユニットによる消毒装置によって、水槽
中において電気分解することによって、電解ユニットに
おいて発生する気泡によって撹拌装置等を設けることな
く攪拌するとともに、供給水が含んでいる塩素イオンを
酸化して有効塩素を保持すると共に水槽水の浄化を行う
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水槽水の消毒装置を説明する図であ
る。

【図２】本発明の消毒装置を水槽内に取り付けた消毒方
法を説明する図である。

【符号の説明】１…電解ユニット、２…陽イオン交換膜、３…陽極、４
…陰極、５…集電体、６…固着手段、７…枠体、８…導
電接続装置、９…出口、１０…入口、１１…流出口、１
２…流入口、１３…筒状体、１４…水槽、１５…上水、
１６…気泡、１７…通電装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−33280（ＪＰ，Ａ) 特開平４−126587（ＪＰ，Ａ) 特開平６−57469（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 61/44 500

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水槽水の消毒装置において、陽イオン交
換膜に密着して多孔性の陽極と多孔性の陰極を設け、通
電装置と両電極との導電接続装置を有する電解ユニット
を上方に出口、下方に入口を有する筒状体に取り付けて
水槽内に設置し、電解生成気泡によって水槽水を攪拌す
るとともに、電解生成物質によって消毒することを特徴
とする水槽水の消毒装置。
【請求項２】通電装置が電流の反転装置を有すること
を特徴とする請求項１記載の水槽水の消毒装置。