水洗トイレ用殺菌・洗浄装置
【課題】トイレを殺菌すると共に水洗トイレの貯水タンクを殺菌・洗浄し、給排水時に電気分解により生成された酸性水及びアルカリ性水の流出及び水道水の流入を防止する。また装置を小型化し、組立が容易な水洗トイレ用殺菌・洗浄装置を提供する。
【解決手段】貯水タンクに内蔵される有隔膜電解法により酸性水とアルカリ水とを生成する。電解質溶液から酸性水を生成する酸電解槽Ｅ１とアルカリ性水を生成するアルカリ電解槽Ｅ２とが板状の垂直隔壁３２を介して併設され、その垂直隔壁３２の下端部に設けられた隔膜２とからなる電解槽Ｅと、その上に飽和電解質溶液を一時貯蔵する補助槽Ａと、該電解槽Eと該補助槽Ａとの間に板状の水平隔壁３１とが設けられる。前記酸電解槽Ｅ１内には酸給排水パイプと、前記アルカリ電解槽内にはアルカリ給排水パイプ４２が備えられ、その下方に貯水タンクと連通する酸及びアルカリ給排水孔４を設ける。
【解決手段】貯水タンクに内蔵される有隔膜電解法により酸性水とアルカリ水とを生成する。電解質溶液から酸性水を生成する酸電解槽Ｅ１とアルカリ性水を生成するアルカリ電解槽Ｅ２とが板状の垂直隔壁３２を介して併設され、その垂直隔壁３２の下端部に設けられた隔膜２とからなる電解槽Ｅと、その上に飽和電解質溶液を一時貯蔵する補助槽Ａと、該電解槽Eと該補助槽Ａとの間に板状の水平隔壁３１とが設けられる。前記酸電解槽Ｅ１内には酸給排水パイプと、前記アルカリ電解槽内にはアルカリ給排水パイプ４２が備えられ、その下方に貯水タンクと連通する酸及びアルカリ給排水孔４を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、殺菌水でトイレを殺菌すると共に、洗浄水で水洗トイレに配設された貯水タンクを殺菌・洗浄する水洗トイレ用殺菌・洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、塩素イオン含有水を電気分解して得られる殺菌性のある処理水で、トイレの使用後あるいは定期的にトイレを殺菌洗浄して、臭気や尿石等の固形分付着を防止する洗浄装置としては以下のものが知られている。
ビル等に取り付けられる殺菌水供給機能付便器ユニットは、塩素イオン含有水を電気分解する電気分解槽と、該電気分解槽で生成された殺菌水を貯留する殺菌水貯留槽と、その下流側に殺菌水をトイレに送り出す送出ポンプと、殺菌水の流出の開閉を行う電磁バルブとが備えられており、殺菌水制御装置により送出ポンプと電磁バルブ等を制御して、貯水タンクに貯留された殺菌水を適宜なタイミングでトイレに供給することにより、トイレを洗浄するものである（特許文献１参照）。
【０００３】
また、家庭で一般的に使用されている貯水タンクを備えたトイレであって、そのトイレに設置された衛生洗浄機は、電解質が水に溶けた電解質溶液が貯留されている電解質貯留槽と、電解質溶液を電気分解する電解分解槽と、この電解分解槽で電気分解された処理液（次亜塩素酸イオン）をトイレ内に吐出する吐出口とこれらプロセスを制御する制御手段を備えており、トイレ内のトイレの壁面に設けられた前記吐出口から次亜塩素酸イオンを吐出することにより、トイレを洗浄するものである（特許文献２参照）。
さらに、殺菌水を得る電解装置では、電解質を含む水を電解すると、強酸性水陽極電極から発生する塩素ガスによって、人体や設備機器等へ悪影響が生ずるため、このような悪影響を極力防止するように、直流電源の陽極電極にて生成された塩素ガスをアルカリ性溶液と混合する混合手段を設けたものがある（特許文献３参照）。
【０００４】
ところが、特許文献２に示すような一般的な水洗トイレには貯水タンクが設けられており、該貯水タンクは、上面に手洗いを兼ねた蓋を載置して貯水タンクを密閉したもので、その内部にはフロートや配管があるため清掃し難いために、貯水タンク内が汚れてカビが発生して、悪臭成分やカビ胞子がトイレ室内に飛散するという問題があるが、上記した特許文献１及び特許文献２の各装置は、電気分解により生成した殺菌水を直接トイレに放出して殺菌するので、貯水タンクを必要としないものであるために、このような問題に対処できないものである。また、電気分解により酸性水とアルカリ水を分離して取り出すものではないため、アルカリ水の洗浄機能を有効に活用できないという問題もある。
さらに、電解により陽極電解槽から発生する塩素ガスをアルカリ水で処理するものでは、酸性水を殺菌水として取り出すことを目的とするもので、処理後のアルカリ水は廃棄しており、前述した従来技術と同様にアルカリ水を有効に活用できないという問題がある。
【０００５】
そこで、上記した問題を解決するために、本発明者は、特許文献４に示す水洗トイレ用殺菌・洗浄装置を開発した。この水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、該装置が水洗トイレの貯水タンクに内蔵され、電解質溶液から酸性水を生成する陽極電解槽及びアルカリ水を生成する陰極電解槽からなる電解槽と、隣接して飽和電解質溶液を一時貯蔵する付随槽とを備え、該電解槽及び付随槽の上に貯留槽が一体化して設けられており、前記電解槽と付随槽との間を下方に逆止弁が設けられた前後縦隔壁で分離し、前記陽極電解槽の側壁には流量の大きな酸性水用給排水パイプが、陰極電解槽の側壁に流量の異なるコの字状等の給排水パイプが設けられたものである。前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置が上記した構造、特に、流量の異なるコの字状等の給排水パイプを備えたことにより、酸性水がトイレへ排出されてトイレを殺菌し、一方、アルカリ水が貯水タンクＴへゆっくりと排出されて貯水タンクを殺菌・洗浄するので、酸性水の殺菌機能とアルカリ水の洗浄機能を有効に活用することができる（特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−１４４１０３号公報
【特許文献２】特開２０００−０２７２６３号公報
【特許文献３】特開平０７−２９００６０号公報
【特許文献４】特開２００７−３０９０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者は特許文献４に示す水洗トイレ用殺菌・洗浄装置を製品化に向けて試作品を作製して実用化テストを試みたところ、電気分解により生成された酸性水及びアルカリ性水が前記コの字状等の給排水パイプを通って電解槽から貯水タンクへ流出、又は、逆に水道水が貯水タンクから電解槽へ流入することがごく稀に発生し、貯水タンク内の酸性水及びアルカリ性水が希釈されてしまうことが判明した。
当初、前記コの字状給排水パイプの上方空間部に空気が溜まることで、水洗トイレ用殺菌・洗浄装置内の酸性水及びアルカリ性水が貯水タンクへ流出するのを防ぐものと考えていたが、前記貯水タンク内の酸性水及びアルカリ性水が希釈される原因は、水道水が貯水タンクから水洗トイレ用殺菌・洗浄装置内へ流入するときに、前記コの字状給排水パイプの上方空間部の空気が水道水と一緒になって流入するために、貯水タンクが満タンになった後に、電気分解により生成された酸性水及びアルカリ性水が、浸透圧作用により貯水タンクへ流出して水道水が水洗トイレ用殺菌・洗浄装置に流入するために生じるものと考えられる。
【０００８】
また、該装置はその両側壁からコの字状又はＵ字状等の給排水パイプが吊下されているために横幅が広く、また、電解槽に隣接して付随槽が設けられているために奥行きが広く、そして、該電解槽及び付随槽の上に貯留槽が載置されているために高さが高くなり、全体として大型化するという問題があり、更に、前記前後縦隔壁の下方に逆止弁を設置し、前記両側壁に給排水パイプを吊下して設置する必要があるために、組み立ての作業効率が悪いという問題もあった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、効率よくトイレを殺菌すると共に水洗トイレの貯水タンクを殺菌・洗浄することができ、給排水時に電気分解により生成された酸性水及びアルカリ性水の流出及び水道水の流入を防止する水洗トイレ用殺菌・洗浄装置を提供することを第一の目的とし、装置の大きさを小型化し、組立が容易な水洗トイレ用殺菌・洗浄装置を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的を達成するために、請求項１に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、有隔膜電解法により酸性水とアルカリ水とを生成する水洗トイレ用殺菌・洗浄装置であって、前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置が水洗トイレの貯水タンクに内蔵され、電解質溶液から酸性水を生成する酸電解槽とアルカリ性水を生成するアルカリ電解槽とが板状の垂直隔壁を介して併設され、その垂直隔壁の下端部に設けられた隔膜とからなる電解槽と、その上に飽和電解質溶液を一時貯蔵する補助槽と、該電解槽と該補助槽との間に板状の水平隔壁とが設けられ、前記酸電解槽内にはＨ型状の内部空間を形成する外壁を有する酸給排水パイプと、前記アルカリ電解槽内にはＨ型状の内部空間を形成する外壁を有するアルカリ給排水パイプが備えられ、その酸及びアルカリ給排水パイプの下方に前記貯水タンクと連通する酸及びアルカリ給排水孔が設けられていることを特徴とする。
同様に、請求項２に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記Ｈ型状の内部空間を形成する外壁が前記酸及びアルカリ給排水パイプの空間を垂直に２分割して両者を連通させる連通孔を有する中間板で形成されていることを特徴とする。
請求項３に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、水道水供給の停止後の前記給排水パイプの水位が前記連通孔より下にあることを特徴とする。
請求項４に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記給排水パイプの水位が前記連通孔の下端部から下中間板の高さの半分の位置から１０mmの範囲にあることを特徴とする。
請求項５に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記給排水パイプが前記外壁、前記連通孔を有する中間板、前記貯水タンクに通じる給排水孔及び前記酸及びアルカリ電解槽に通じる流出入孔からなることを特徴とする。
請求項６に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記酸給排水孔の面積が前記アルカリ給排水孔のそれより大きいことを特徴とする。
請求項７に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記酸給排水孔の形状が円形であることを特徴とする。
請求項８に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記酸給排水孔の孔径が前記アルカリ給排水孔の孔径の２倍あることを特徴とする。
請求項９に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記酸給排水孔の面積が前記アルカリ給排水孔の面積の４倍であることを特徴とする。
請求項１０に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記板状の垂直隔壁に塩素ガスを集めてアルカリ電解槽に排出する塩素ガス排出部を設けたことを特徴とする。
請求項１１に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記塩素ガス排出部が塩素ガスを集める庇状の塩素ガス集気板と、その塩素ガスをアルカリ電解槽に排出する塩素ガス通気口からなることを特徴とする。
請求項１２に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記電解槽と、前記補助槽と、前記酸及びアルカリ給排水パイプの外壁とが一体成形されていることを特徴とする。
請求項１３に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置の形状が直方体であることを特徴とする。
請求項１４に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置が連通パイプを介して塩ユニットに連通していることを特徴とする。
請求項１５に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記塩ユニットが塩の飽和溶液を貯蔵しておく容器であり、その容器には制御回路タイマーと水中ポンプが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、酸電解槽内にＨ型状の内部空間を有する酸給排水パイプを備えることで、Ｈ型状の内部空間に存在する空気が、水道水の供給が停止した後に電解槽内の液体と貯水タンク内の液体が給排水パイプを通って流出入するのを確実に防ぐことができる。そして、水洗トイレ用殺菌・洗浄装置の内部空間を連通孔の有る中間板で垂直に２分割することで、簡単にＨ型状の内部空間を形成することができ、水道水を供給するのを停止した後の、前記給排水パイプの水位が前記連通孔より下にあるように設計することが容易である。
【００１２】
また、酸給排水孔の孔径がアルカリ給排水孔のそれより大きいことで、トイレ使用時に、殺菌成分を含む酸性水が貯水タンクに急速に排出されてトイレの殺菌を行うことができ、洗浄成分を含むアルカリ性水が貯水タンク内の水道水に徐々に排出されるので、貯水タンクの洗浄を行うことができる。そして、前記酸給排水孔の孔径が前記アルカリ給排水孔の孔径の２倍、あるいは、前記酸給排水孔の面積が前記アルカリ給排水孔の面積の４倍になるように設計すれば、確実に殺菌水でトイレを殺菌すると共に、洗浄水で貯水タンクを殺菌・洗浄することができる。
【００１３】
更に、水洗トイレ用殺菌・洗浄装置が水洗トイレの貯水タンク内に内蔵されているので、電解槽で生成した酸性水及びアルカリ水は、トイレ使用時に、殺菌成分が含まれた酸性水によりトイレの殺菌が行われると共に、貯水タンクＴに放出されたアルカリ水は、貯水タンクの洗浄作用とともに殺菌作用も行うことができ、水洗トイレの水回り部を常に清潔な状態に維持することができる。そして、前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置が電解槽及び補助槽からなり、給排水パイプが電解槽内に設置されているので、該水洗トイレ用殺菌・洗浄装置の大きさを小型化することができ、組立が容易にできる。
【００１４】
そして、前記電解槽で生成した酸性水及びアルカリ水の給排水を行うのに、電磁バルブやポンプ等の装置を用いることなく、流量の異なる給排水パイプだけでトイレの殺菌と貯水タンクの殺菌・洗浄ができるので、製造費が大幅に軽減できる。
本発明の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、電解槽と、補助槽と、酸給排水パイプの外壁とが一体成形され、そして、その形状が直方体なので、大幅に小型化することができると共に、組み立て作業が必要なくなり生産性の向上が計られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置につき、添付の図面を参照して最良の実施形態を詳細に説明する。
図１は、水洗トイレ用殺菌・洗浄装置ＥＱ（以下、「殺菌・洗浄装置ＥＱ」という。）を内蔵した貯水タンクＴの正面縦断面図である。
本発明の殺菌・洗浄装置ＥＱは、図１に示すように、直方体の構造で形成され、水洗トイレの貯水タンクＴに内蔵されるもので、貯水タンクＴに設けた支持部材Ｓにより保持されている。貯水タンクＴの底壁中央にはフロート弁Ｆが貯水タンクＴの水を放出しないように封止しており、貯水タンクＴの側壁に設けられた排水レバーＬの操作によりチェーンを介してフロート弁Ｆが上方に浮上して水をトイレに放出する。浮玉、ボールタップ等の部品の構造は、従来の水洗トイレと同じなので説明を省略する。
【００１６】
図２は水道水で希釈された飽和電解質溶液が電気分解されて生成された酸性水及びアルカリ水が、殺菌・洗浄装置ＥＱに貯留された状態を示す概念図であり、前壁を取り除いた正面縦断面図を示している。
前記殺菌・洗浄装置ＥＱは、耐酸性及び耐アルカリ性を有する樹脂を成形することで作製する。その殺菌・洗浄装置ＥＱの幅の略半分の位置に隔膜３の仕切りとその上端部に設けた垂直状の板からなる垂直隔壁３２が設けられ、その隔膜２の右側には電解質が陽極電極１１で電気分解された酸性水を貯蔵する酸補助槽Ｅ１と、左側には電解質が陰極電極１２で電気分解されたアルカリ水を貯蔵するアルカリ補助槽Ｅ２とからなる電解槽Ｅが設けられている。
この様に陽極電極１１と陰極電極１２の間に隔膜２で仕切を設けて酸性水とアルカリ水を生成する方式は、有隔膜電解法と呼ばれている。
【００１７】
飽和電解質溶液を一時貯蔵する補助槽Ａが前記電解槽Ｅの上に設けられ、電解槽Ｅと補助槽Ａの間に水平状の板からなる水平隔壁３１が、その水平隔壁３１に２個の連通孔が設けられており、該２個の連通孔は飽和電解質溶液及び水道水が電解槽Ｅと補助槽Ａ間を流出入する孔である。
図２に示すように断面がＨ型状の内部空間を有する給排水パイプＰは、その外壁ｐの形状が直方体であり、前記電解槽Ｅの左右の側壁板内に設置されているが、前方の壁板又は後方の壁板に設置しても良いし、左右の側壁板又は前後方の壁板に設置せずに独立した位置に設置しても良い。
なお、本発明の実施形態の一例として外壁ｐの形状が直方体のものを説明するが、本発明はそれに限定されるものではなく、立方体、円柱体等の形状のもでも良い。
【００１８】
前記殺菌・洗浄装置ＥＱの底壁に、前記給排水パイプＰと連通する形状が円形の酸性水用の酸給排水孔４１、アルカリ水用のアルカリ給排水孔４２がそれぞれ設けられており、酸給排水孔４１の孔径がアルカリ給排水孔４２のそれより大きく、孔径の大きさに差があることが重要である。前記給排水孔４は、殺菌・洗浄装置ＥＱの底壁に設けたものを例として示したが、殺菌・洗浄装置ＥＱの前後壁又は左右側壁の下方の位置に設けても良いが、その下方の位置は、前記底壁の上面の位置に設けることが最も好ましい。
そして、前記殺菌・洗浄装置ＥＱの上壁には、その中に貯留された水道水が排出された時、その内部の圧力を大気圧下に保つために少なくとも２個の吸気口が設けられている。
【００１９】
次に、図２に示すように、前記給排水パイプＰには、外壁ｐの横幅の中間に中間板Ｐ′が設けられており、該給排水パイプＰの内部空間は、該中間板Ｐ′により液体（水道水、酸性水又はアルカリ性水）が給排水孔４を通って流出入する部屋である給排水部屋ＰＡと、液体が該給排水部屋ＰＡと電解槽Ｅとの中間にあり、その両者へ液体を流出入する部屋である中間部屋ＰＢに分割されており、その下の位置には液体が流出入される流出入孔Ｐ４が設けられている。図２に示すように、前記給排水パイプＰの内部空間の断面構造は、Ｈ型状に形成されていることが分かる。
【００２０】
前記中間板Ｐ′は、縦方向の途中の垂直方向に長方形状の連通孔Ｐ３が設けられ、その連通孔Ｐ３の位置より上の中間板Ｐ′を上中間板Ｐ′１、それより下の中間板Ｐ′を下中間板Ｐ′２と呼び、そして、その連通孔Ｐ３の位置より上の空間部分を上方部屋ＰＣ、その位置より下の空間部分を下方部屋ＰＤと呼ぶ。即ち、前記上方部屋ＰＣは、前記給排水部屋ＰＡ及び中間部屋ＰＢの上方の空間部分を意味し、前記下方部屋ＰＤは、前記給排水部屋ＰＡ及び中間部屋ＰＢの下方の空間部分を意味している。
前記上中間板Ｐ′１が有する機能は、以下の（３）貯水タンクＴから殺菌・洗浄装置ＥＱへの水道水の流れ（段落〔００２１〕〜〔００２２〕参照）において説明する。
以上のように、給排水パイプＰは、外壁ｐ、中間板Ｐ′、連通孔Ｐ３、給排水孔４及び流出入孔Ｐ４から構成されている。
【００２１】
ところで、図２の概念図は、水道水で希釈された飽和電解質溶液が電気分解された状態を示しており、隔膜２で仕切られた酸補助槽Ｅ１側には、以下の電気分解反応により強力な除菌効果を示す次亜塩素酸ＨＣｌＯが生成される。
隔膜２で仕切られたアルカリ補助槽Ｅ２側には、以下の電気分解反応によりタンパク質系汚れに洗浄効果を示すアルカリ性水が生成される。
【００２２】
次に、図１に基づいて（１）貯水タンクＴからトイレへの水道水及び酸性水の流れ、図２に基づいて（２）前記殺菌・洗浄装置ＥＱから貯水タンクＴへの酸性水及びアルカリ性水の流れ、（３）貯水タンクＴから殺菌・洗浄装置ＥＱへの水道水の流れを以下に詳細に説明する。
【００２３】
（１）貯水タンクＴからトイレへの水道水及び酸性水の流れ
図１に示すように、使用者が排水レバーＬを操作すると、貯水タンクＴ底壁上のフロート弁Ｆが上方に持ち上げられて開き貯水タンクＴ内の水道水が排出され、その後、浮玉Ｕが下降して排出口を塞いで封鎖し、貯水タンクＴの上部の蛇口から水道水が貯水タンクＴ内に流入する。フロート弁が開いてから封鎖されるまでの排水時間が数秒、例えば３秒程度なのに対して、封鎖後に水位が上昇してボールタップ弁が閉じて貯水タンクＴへの給水を停止するまでの給水時間は、前記封鎖されるまでの排水時間の約１５倍の約４５秒程度と長い。排水時の水道水が排出される流量が多いので水位が急速に降下するのに対して、給水時の給水される水道水の流量が少ないので、水位がゆっくりと上昇していく。上記の排水レバーＬ、フロート弁Ｆ、浮玉Ｕの構造及び動作は、従来から用いられている貯水タンクＴの構造及び動作と同じである。
【００２４】
排水レバーＬの操作により、水道水の水位が殺菌・洗浄装置ＥＱの底部の位置まで下降すると、酸電解槽Ｅ１内の酸性水が孔径の大きい酸給排水孔４１から流出して水道水に混入することで酸性化し、僅かな時間で希釈化された酸性水がトイレへ排水される。その僅かな時間の間に、殺菌・洗浄装置ＥＱのアルカリ電解槽Ｅ２内のアルカリ性水は、孔径の小さいアルカリ給排水孔４２からごく僅かの量が流出するが、大部分のアルカリ性水はアルカリ電解槽Ｅ２内に残留した状態で残っている。
【００２５】
（２）前記殺菌・洗浄装置ＥＱから貯水タンクＴへのアルカリ水の流れ
上記浮玉Ｕの封鎖により給水された水位が殺菌・洗浄装置ＥＱの底部の位置まで上昇する間の、殺菌・洗浄装置ＥＱから貯水タンクＴへのアルカリ性水の流れの状態を以下に説明する。
上記希釈化された酸性水がトイレへ排出されながらフロート弁Ｆが下降して排出口を塞ぎ、貯水タンクＴの上部の蛇口から水道水が貯水タンクＴ内に流入する。しかし、開いたフロート弁Ｆが僅かな時間で閉じた後、貯水タンクＴの水位が水道水の流入によりゆっくりと上昇し続ける。水位がゆっくりと上昇し続ける間、アルカリ性水が孔径の小さいアルカリ給排水孔４２から流出し続けており、貯水タンクＴ内に流入してくる水道水に混入して希釈化されるので、この希釈化されたアルカリ性水が汚れた貯水タンクＴ内を洗浄する。水位が殺菌・洗浄装置ＥＱの底部の位置まで達するまでに、アルカリ電解槽Ｅ２内のアルカリ性水は流出し終わっている。
【００２６】
（３）貯水タンクＴから殺菌・洗浄装置ＥＱへの水道水の流れ
水道水の水位が殺菌・洗浄装置ＥＱの底部の位置から上昇して、水道水を停止する水位１５に到達して、飽和電解水溶液が連通パイプを通って補助槽Ａに流入する間の、貯水タンクＴから給排水パイプＰへの水道水の流れの状態を以下に説明する。
図３は、水位が前記底部の位置から僅かに上昇した時から、貯水タンクＴが水位１５に到達して電気分解を開始するまでの、給排水パイプＰへの水道水の流れの状態を示す説明図である。
【００２７】
図３（ａ）は、水道水の水位が前記連通孔Ｐ３の下端部の位置より僅かに上まで上昇した時の、水道水の流れの状態を示す図である。
水位が殺菌・洗浄装置ＥＱの底部の位置から上昇すると、その水位の上昇に伴って、水道水が給排水孔４から給排水部屋ＰＡの下方部屋ＰＤへ流入して、前記連通孔Ｐ３の下端部の位置（下中間板Ｐ′２の上端部の位置と同じ）に達し、その位置を超えると水道水が中間部屋ＰＢの下方部屋ＰＤへ流入して下方向へ流れて、流出入孔Ｐ４から電解槽Ｅ側へ流出する。そして、前記電解槽Ｅの水位が流出入孔Ｐ４の上端部の位置まで上昇すると、図３（ａ）に示すように、前記Ｈ型状の内部空間に存在する空気、即ち、給排水部屋ＰＡの上方部屋ＰＣ及び中間部屋ＰＢの内部空間に存在する空気が閉じこめられた状態で、電解槽Ｅの水位が上昇する。
【００２８】
図３（ｂ）は、前記水道水が停止する水位１５の位置に上昇している、その流れの状態を示す図である。
前記中間部屋ＰＢの水位は、貯水タンクＴの水位の上昇につれて、前記給排水部屋ＰＡの上方部屋ＰＣ及び中間部屋ＰＢの内部空間に存在する空気が水圧により圧縮されるため、図３（ａ）の水位の位置より徐々に上昇するが、該中間部屋ＰＢの水位は該給排水部屋ＰＡの水位より低い位置の状態で水道水が流れ続ける。水道水の流れは、前記水道水を停止する水位１５の位置にまで到達すると停止する。
【００２９】
図３（ｃ）は、水道水の供給が停止した後の前記中間部屋ＰＢの水位と前記給排水部屋ＰＡの水位の変化を示す図である。
水道水の供給の停止によって、給排水部屋ＰＡ及び中間部屋ＰＢ内の水道水がその位置のエネルギーを平衡に保つために、電解槽Ｅ内から水道水が流出入孔Ｐ４を通って中間部屋ＰＢの下方部屋ＰＤに流入して水位を押し上げ、一方、給排水部屋ＰＡの下方部屋ＰＤの水道水が給排水孔４を通って貯水タンクＴへ流出して水位を押し下げ、前記水道水の位置エネルギーが平衡に保たれる位置で両者の水位が決まる。その位置は前記連通孔Ｐ３の下端の位置より下にあり、前記Ｈ型状の内部空間に存在する空気が電解槽Ｅ内の液体と貯水タンクＴ内の液体が給排水パイプＰを通って流出入することを防いでいる。
【００３０】
もし、前記上中間板Ｐ′１が給排水パイプＰの上壁に設けられていなかったならば、特許文献４で説明したように、給排水パイプＰの上方空間部の空気が水道水と一緒になって電解槽Ｅ内に流出することで、液体（酸性水、アルカリ性水及び水道水）が流出入することを防ぐ空気が存在しなくなり、水道水の供給が停止した後に、浸透圧作用により、電気分解された酸性水及びアルカリ性水が給排水孔を通って流出し、水道水が流入することが起こり、電解槽内で適切な濃度に保っている酸性水及びアルカリ性水が水道水により希釈され、また、貯水タンクＴ内に流出してしまい、強力な除菌効果を示す酸性水及び洗浄効果を示すアルカリ性水が得られない。
【００３１】
このように、前記上中間板Ｐ′１が給排水パイプＰの上壁に設けられたことで、空気が前記Ｈ型状の内部空間に残存するが、前記水道水の位置エネルギーが平衡に保たれる位置の決定の仕方について以下に説明する。
最初に、図３（ａ）で示すように、中間部屋ＰＢ及び給排水部屋ＰＡの上方部屋ＰＣの内部空間の体積を計算し、次に、その得られた体積を給排水パイプＰに対して中間板Ｐを水平にカットして得られた面積で割った値（Ｈ′）を求める。そして、前記連通孔Ｐ３の下端部の位置（下中間板Ｐ′２の上端部の位置）から上壁までの高さ（ｈ）が、前記Ｈ′の値より小さくなるように前記給排水パイプＰの連通孔の下端部を設ける位置を設計する。
【００３２】
上記のように設計する連通孔の下端部の位置（ｈ）が図３（ｃ）に示されているが、水位の位置から前記給排水パイプＰの上壁までの高さ（Ｈ）は、上記したＨ′の値より僅かながら小さい値で、前記Ｈ型状の内部空間に残存する空気が水圧により圧縮されることにより、小さい値となっている。そのために、当然のことながら、通孔の下端部の位置（ｈ）は、前記ＨがＨ′の値より僅かながら小さい値であることを考慮して決める必要がある。
【００３３】
次に、貯水タンクＴ内の水道水が排出された時、酸性水及びアルカリ性水が電解槽Ｅから貯水タンクＴへ排出される流れを以下に説明する。
最初に、塩の飽和水溶液が電解槽Ｅで電気分解により酸性水及びアルカリ性水に生成されるまでの工程を説明する。図示されていないが、貯水タンクＴの外側又は離れた位置に塩の飽和水溶液を貯留する塩ユニットが備えられており、塩の飽和水溶液は水中ポンプにより連結パイプ５を通って補助槽Ａに供給される。補助槽Ａに供給された飽和水溶液は、図２に示すように、水平状の板からなる水平隔壁３１の連通孔を通って酸及びアルカリ電解槽Ｅ１、Ｅ２に流入する。飽和水溶液は流入する間に水道水により希釈され、その希釈された飽和水溶液は、電解槽Ｅで電気分解により酸性水及びアルカリ性水を生成する。
【００３４】
上述したように、使用者が排水レバーＬを操作すると、貯水タンクＴ内の水道水がトイレへ排出され、水道水の水位１５が下降して殺菌・洗浄装置ＥＱの底部の位置に達する。水位が前記底部の位置に達すると、図３（ｃ）に示すように、給排水部屋ＰＡの下方部屋ＰＤの水道水が給排水孔４を通って貯水タンクＴへ流下して、続いて中間部屋ＰＢの下方部屋ＰＤの電解水（酸性水及びアルカリ性水）の水位が上昇して、電解水が連通孔Ｐ３を通って貯水タンクＴへ流下していく。
ところで、前記酸給排水孔４１の孔径は、アルカリ給排水孔４２の孔径より大きいので、酸性水の排出流量はアルカリ性水よりはるかに多く、そのために、排水レバーＬの操作と同時に酸性水は殺菌・洗浄装置ＥＱから排出され、アルカリ性水は殺菌・洗浄装置ＥＱに残留していることは上述したとおりである。
なお、給排水孔の形状を円形として説明したが円形に限定する必要はなく、形状が四角形、三角形、楕円形等の形状でも良い。但し、円形でない場合には、酸給排水孔の面積がアルカリ給排水孔の面積より大きいことが重要である。
【００３５】
図４は、一つの実施形態である殺菌・洗浄装置の正面の側壁を取り払った正面縦断面図である。
図４の構造と上記した図３の構造との違いは、図４の構造は酸及びアルカリ補助槽Ａ１、Ａ２、フロートスイッチ７、塩素ガス排出部６及びクランク隔壁３１を備えているが、図３の構造はそれらのものを備えていない点で相違し、他の構造は全て一致しているので、図３の構造で用いた符号を図４の同一部材に付与して示してある。
【００３６】
殺菌作用を奏する酸性水はトイレに排出する時に大量に必要であるのに対して、洗浄作用を奏するアルカリ性水はトイレに排出する必要がないので、酸電解槽Ｅ１の容積はアルカリ電解槽Ｅ２のそれより大きく設計されている。そのために、隔膜２は中央の位置より左側に寄った位置に配置され、給排水パイプＰは酸給排水パイプＰ１の横幅がアルカリ給排水パイプＰ２のそれより大きく設計されている。
前記隔膜２の上辺に沿って塩素ガス排出部６が設けられている。この塩素ガス排出部６は、酸電解槽Ｅ１で電気分解により発生した塩素ガスを集める庇状の塩素ガス集気板６１と、その塩素ガスをアルカリ電解槽Ｅ２に排出する塩素ガス通気口６２から構成されている。
【００３７】
アルカリ電解槽Ｅ２に塩素ガスを排出することで、
となり、塩素ガスはアルカリ側で次亜塩素酸イオンと無害の塩化物イオンに変化する。
アルカリ電解槽Ｅ２で電気分解により生成された強アルカリ性水は、前記塩素ガス通気口６２より逆流することを若干許し、酸電解槽Ｅ１のｐＨ値が極端に酸性側によらないようにすることで、次亜塩素酸の濃度を高く保つことができる。
【００３８】
図５は図４のＡ−Ａ線から横断面に切断した横断面平面図である。
隔膜２の右側にある酸給排水パイプＰ1の中間の位置に中間板Ｐ′が設けられ、その右側に円形の酸給排水孔が設けられて、同様に、隔膜２の左側にあるアルカリ給排水パイプＰ２の中間の位置に中間板Ｐ′が設けられ、その左側に円形のアルカリ給排水孔が設けられ、酸及びアルカリ給排水パイプＰ１、Ｐ２の後方に陽極電極及び陰極電極が設けられている。
【００３９】
ここで、図４に基づいて塩の飽和水溶液が電解槽Ｅで電気分解により酸性水及びアルカリ性水を生成するまでの工程を説明する。
最初に、水道水の水位が上昇して水位１５に到達すると、フロートスイッチ７がその水位の感知により稼働して水道水を停止すると共に、水中ポンプ８２が駆動して塩の飽和水溶液が連結パイプ５を通って酸補助槽Ａ１に供給され、該酸補助槽Ａ１に供給された飽和水溶液は、図４に示すように、クランク状の板からなるクランク隔壁３１及び垂直隔壁３２の連通孔を通って酸及びアルカリ電解槽Ｅ１、Ｅ２に流入する。飽和水溶液は流入する間に水道水により希釈され、その希釈された飽和水溶液は、酸及びアルカリ電解槽Ｅ１、Ｅ２で電気分解により酸性水及びアルカリ性水を生成する。
【００４０】
図６は、塩の飽和溶液が貯留されている塩ユニット８から殺菌・洗浄装置ＥＱへの飽和溶液の流れを示す説明図である。
前記塩ユニット８は塩の飽和溶液を貯蔵しておく容器であり、その容器には制御回路タイマー８１と水中ポンプ８２が設けられており、貯水タンクＴの外側又は離れた位置に設けても良く、フロートスイッチ１５の稼働により水中ポンプ８２が駆動して適量の塩の飽和水溶液が連結パイプ５を通って酸補助槽Ａ１に供給される。そのために塩ユニット８の水位が下がるが、サイホンの原理により殺菌・洗浄装置ＥＱの液体が連通パイプ５を通って水位を一定に保つ。
【実施例】
【００４１】
図７は殺菌・洗浄装置ＥＱの給排水パイプＰの一つの実施例を示す縦及び横断面図である。図７には、各部材に対して符号が示されていないが、図２、図４及び図５で示した符号と同じものを示しているものとして、以下の実施例を説明する。
前記殺菌・洗浄装置ＥＱの横幅、高さ、奥行きの大きさは、８２mm、１４５mm、３４mmと非常に小型であり、図１に示すように水道水を供給するのを停止した後の水位の位置であれば、貯水タンクＴの何れの場所にでも簡便に設置することができる。
図７は、酸給排水パイプＰ１とアルカリ給排水パイプＰ２の大きさを示す図である。
前記給排水パイプＰは、外壁ｐ、連通孔Ｐ３を有する中間板Ｐ′、貯水タンクＴに通じる給排水孔４及び酸及びアルカリ電解槽Ｅ１、Ｅ２に通じる流出入孔Ｐ４からなることは既述したとおりである。前記外壁ｐ及び中間板Ｐ′の厚さは３mmで、その外壁ｐと中間板Ｐ′で形成される前記酸給排水パイプのＨ型状の内部空間の大きさは、横幅、高さ、奥行きが２６mm、５０mm、１７．５mmで、前記連通孔Ｐ３の高さは１０mmで、前記給排水孔４の孔径及び流出入孔Ｐ４の高さは６mm及び５mmである。同様に、前記アルカリ給排水パイプのＨ型状の内部空間の大きさは、横幅、高さ、奥行きが２１mm、５０mm、１５mmで、前記連通孔Ｐ３の高さは１０mmで、前記給排水孔４の孔径及び流出入孔Ｐ４の高さは３mm及び５mmである。
【００４２】
次に、水道水を供給するのを停止した後の給排水パイプ内の水位を上記した実施例に示したＨ型状の内部空間の大きさから求めてみる。
最初に、酸給排水パイプＰ１内の水位の求め方を説明する。図３（ａ）の酸給排水パイプＰ１のＨ型状の内部空間が示すように、空気は前記Ｈ型状の内部空間のうち水道水が占めている以外の空間を占めているから、その空気の占めている空間の大きさを求める。
そのために、最初に、（１）連通孔Ｐ３の下端部から上の給排水部屋ＰＡの上方部屋ＰＣを求め、次に、（２）流出入孔Ｐ４の上端部から上の中間部屋ＰＢを求めて、これら求めた値を合計すれば前記空気が占める空間の大きさが算出できる。なお、前記空気が占める空間に対して、連通孔Ｐ３の空間の占める割合は非常に小さいので求めないこととする。その後に、（３）給排水パイプＰの断面積のうち空気が占める空間の面積を求めて、上記算出された空気が占める空間の大きさを該空間の面積で割れば、給排水パイプＰの上壁から水位までの距離が得られるので、給排水パイプＰの上壁までの距離からその上壁から水位までの距離を引けば、前記水道水を供給するのを停止した後の給排水パイプ内の水位が得られる。
【００４３】
上記（１）の値は３３０６．２５mm３であり、（２）の値は５９５１．２５mm３なので、前記空気が占める空間の大きさは５９５１．２５mm３である。上記（３）の値は２６４．５mm２であるから、前記給排水パイプＰの上壁までの距離は３５mmである。従って、給排水パイプＰの上壁までの距離、５０mmから上壁から水位までの距離、３５mmを引けば、前記給排水パイプ内の水位は１５mmである。
同様に、アルカリ給排水パイプＰ２内の水位を求めてみる。
上記（１）の値は２０２５mm３であり、（２）の値は４０５０mm３なので、前記空気が占める空間の大きさは６０７５mm３である。上記（３）の値は１６２mm２であるから、前記給排水パイプＰの上壁までの距離は３７．５mmである。従って、給排水パイプＰの上壁までの距離、５０mmから上壁から水位までの距離、３７．５mmを引けば、前記給排水パイプ内の水位は１２．５mmである。
【００４４】
以上のように、水道水を供給するのを停止した後の、酸給排水パイプＰ１内の水位１５mm、アルカリ給排水パイプＰ２内の水位１２．５mmから、酸給排水パイプＰ１の連通孔Ｐ３の下端部２５mmより１０mm下にあり、アルカリ給排水パイプＰ２の連通孔Ｐ３の下端部の位置２５mmより１２．２５mm下、即ち、下中間板Ｐ′２の高さの半分の位置にあることが分かる。このことから、給排水パイプＰ内の水位は、連通孔Ｐ３の下端部より下中間板Ｐ′２の高さの半分の位置から１０mmの範囲に設計すれば良い。
【００４５】
上記実施例の給排水孔４の形状は円形であり、酸給排水孔４１の孔径は６mmであるのに対して、アルカリ給排水孔４２の孔径は３mmであるから、酸給排水孔４１の孔径が２倍大きいことが分かる。しかしながら、給排水孔４の形状は、上記したように四角形、三角形、楕円形等の形状でも良いが、円形でない場合には、給排水孔の面積が重要であるが、給排水孔４の孔径がアルカリ給排水孔の孔径の２倍大きいことは、面積でいえば４倍大きいことを意味している。従って、円形以外の四角形、三角形、楕円形等の形状の給排水孔４を用いる場合には、酸給排水孔の面積がアルカリ給排水孔の面積の４倍に設計することが重要である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】殺菌・洗浄装置を内蔵した貯水タンクの正面縦断面図である。
【図２】水道水で希釈された飽和電解質溶液が電気分解されて生成された酸性水及びアルカリ水が、殺菌・洗浄装置ＥＱに貯留された状態を示す概念図である。
【図３】水位が前記底部の位置から僅かに上昇した時から、貯水タンクＴが水位１５に到達して電気分解を開始するまでの、給排水パイプＰへの水道水の流れの状態を示す説明図である。
【図４】殺菌・洗浄装置の正面の側壁を取り払った正面縦断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線から横断面に切断した横断面平面図である。
【図６】塩ユニット８から殺菌・洗浄装置ＥＱへ塩の飽和溶液の流れを示す説明図である。
【図７】殺菌・洗浄装置ＥＱの給排水パイプＰの一つの実施例を示す縦及び横断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
ＥＱ …殺菌・洗浄装置
Ｔ …貯水タンク
Ｅ …電解槽
Ｅ１ …酸電解槽
Ｅ２ …アルカリ電解槽
Ａ …補助槽
Ａ１ …酸補助槽
Ａ２ …アルカリ補助槽
Ｐ …給排水パイプ
Ｐ１ …酸給排水パイプ
Ｐ２ …アルカリ給排水パイプ
ｐ …外壁
ＰＡ …給排水部屋
ＰＢ …中間部屋
ＰＣ …上方部屋
ＰＤ …下方部屋
Ｐ′ …中間板
Ｐ′１…上中間板
Ｐ′２…下中間板
Ｐ３ …連通孔
Ｐ４ …流出入孔
１ …電極
１１ …陽極電極
１２ …陰極電極
１５ …水位線
２ …隔膜
３ …隔壁
３１ …水平隔壁（クランク隔壁）
３２ …垂直隔壁
４ …給排水孔
４１ …酸給排水孔
４２ …アルカリ給排水孔
５ …連通パイプ
６ …塩素ガス排出部
６１ …塩素ガス集気板
６２ …塩素ガス通気口
７ …フロートスイッチ
８ …塩ユニット
８１ …制御回路タイマー
８２ …水中ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、殺菌水でトイレを殺菌すると共に、洗浄水で水洗トイレに配設された貯水タンクを殺菌・洗浄する水洗トイレ用殺菌・洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、塩素イオン含有水を電気分解して得られる殺菌性のある処理水で、トイレの使用後あるいは定期的にトイレを殺菌洗浄して、臭気や尿石等の固形分付着を防止する洗浄装置としては以下のものが知られている。
ビル等に取り付けられる殺菌水供給機能付便器ユニットは、塩素イオン含有水を電気分解する電気分解槽と、該電気分解槽で生成された殺菌水を貯留する殺菌水貯留槽と、その下流側に殺菌水をトイレに送り出す送出ポンプと、殺菌水の流出の開閉を行う電磁バルブとが備えられており、殺菌水制御装置により送出ポンプと電磁バルブ等を制御して、貯水タンクに貯留された殺菌水を適宜なタイミングでトイレに供給することにより、トイレを洗浄するものである（特許文献１参照）。
【０００３】
また、家庭で一般的に使用されている貯水タンクを備えたトイレであって、そのトイレに設置された衛生洗浄機は、電解質が水に溶けた電解質溶液が貯留されている電解質貯留槽と、電解質溶液を電気分解する電解分解槽と、この電解分解槽で電気分解された処理液（次亜塩素酸イオン）をトイレ内に吐出する吐出口とこれらプロセスを制御する制御手段を備えており、トイレ内のトイレの壁面に設けられた前記吐出口から次亜塩素酸イオンを吐出することにより、トイレを洗浄するものである（特許文献２参照）。
さらに、殺菌水を得る電解装置では、電解質を含む水を電解すると、強酸性水陽極電極から発生する塩素ガスによって、人体や設備機器等へ悪影響が生ずるため、このような悪影響を極力防止するように、直流電源の陽極電極にて生成された塩素ガスをアルカリ性溶液と混合する混合手段を設けたものがある（特許文献３参照）。
【０００４】
ところが、特許文献２に示すような一般的な水洗トイレには貯水タンクが設けられており、該貯水タンクは、上面に手洗いを兼ねた蓋を載置して貯水タンクを密閉したもので、その内部にはフロートや配管があるため清掃し難いために、貯水タンク内が汚れてカビが発生して、悪臭成分やカビ胞子がトイレ室内に飛散するという問題があるが、上記した特許文献１及び特許文献２の各装置は、電気分解により生成した殺菌水を直接トイレに放出して殺菌するので、貯水タンクを必要としないものであるために、このような問題に対処できないものである。また、電気分解により酸性水とアルカリ水を分離して取り出すものではないため、アルカリ水の洗浄機能を有効に活用できないという問題もある。
さらに、電解により陽極電解槽から発生する塩素ガスをアルカリ水で処理するものでは、酸性水を殺菌水として取り出すことを目的とするもので、処理後のアルカリ水は廃棄しており、前述した従来技術と同様にアルカリ水を有効に活用できないという問題がある。
【０００５】
そこで、上記した問題を解決するために、本発明者は、特許文献４に示す水洗トイレ用殺菌・洗浄装置を開発した。この水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、該装置が水洗トイレの貯水タンクに内蔵され、電解質溶液から酸性水を生成する陽極電解槽及びアルカリ水を生成する陰極電解槽からなる電解槽と、隣接して飽和電解質溶液を一時貯蔵する付随槽とを備え、該電解槽及び付随槽の上に貯留槽が一体化して設けられており、前記電解槽と付随槽との間を下方に逆止弁が設けられた前後縦隔壁で分離し、前記陽極電解槽の側壁には流量の大きな酸性水用給排水パイプが、陰極電解槽の側壁に流量の異なるコの字状等の給排水パイプが設けられたものである。前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置が上記した構造、特に、流量の異なるコの字状等の給排水パイプを備えたことにより、酸性水がトイレへ排出されてトイレを殺菌し、一方、アルカリ水が貯水タンクＴへゆっくりと排出されて貯水タンクを殺菌・洗浄するので、酸性水の殺菌機能とアルカリ水の洗浄機能を有効に活用することができる（特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−１４４１０３号公報
【特許文献２】特開２０００−０２７２６３号公報
【特許文献３】特開平０７−２９００６０号公報
【特許文献４】特開２００７−３０９０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者は特許文献４に示す水洗トイレ用殺菌・洗浄装置を製品化に向けて試作品を作製して実用化テストを試みたところ、電気分解により生成された酸性水及びアルカリ性水が前記コの字状等の給排水パイプを通って電解槽から貯水タンクへ流出、又は、逆に水道水が貯水タンクから電解槽へ流入することがごく稀に発生し、貯水タンク内の酸性水及びアルカリ性水が希釈されてしまうことが判明した。
当初、前記コの字状給排水パイプの上方空間部に空気が溜まることで、水洗トイレ用殺菌・洗浄装置内の酸性水及びアルカリ性水が貯水タンクへ流出するのを防ぐものと考えていたが、前記貯水タンク内の酸性水及びアルカリ性水が希釈される原因は、水道水が貯水タンクから水洗トイレ用殺菌・洗浄装置内へ流入するときに、前記コの字状給排水パイプの上方空間部の空気が水道水と一緒になって流入するために、貯水タンクが満タンになった後に、電気分解により生成された酸性水及びアルカリ性水が、浸透圧作用により貯水タンクへ流出して水道水が水洗トイレ用殺菌・洗浄装置に流入するために生じるものと考えられる。
【０００８】
また、該装置はその両側壁からコの字状又はＵ字状等の給排水パイプが吊下されているために横幅が広く、また、電解槽に隣接して付随槽が設けられているために奥行きが広く、そして、該電解槽及び付随槽の上に貯留槽が載置されているために高さが高くなり、全体として大型化するという問題があり、更に、前記前後縦隔壁の下方に逆止弁を設置し、前記両側壁に給排水パイプを吊下して設置する必要があるために、組み立ての作業効率が悪いという問題もあった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、効率よくトイレを殺菌すると共に水洗トイレの貯水タンクを殺菌・洗浄することができ、給排水時に電気分解により生成された酸性水及びアルカリ性水の流出及び水道水の流入を防止する水洗トイレ用殺菌・洗浄装置を提供することを第一の目的とし、装置の大きさを小型化し、組立が容易な水洗トイレ用殺菌・洗浄装置を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的を達成するために、請求項１に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、有隔膜電解法により酸性水とアルカリ水とを生成する水洗トイレ用殺菌・洗浄装置であって、前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置が水洗トイレの貯水タンクに内蔵され、電解質溶液から酸性水を生成する酸電解槽とアルカリ性水を生成するアルカリ電解槽とが板状の垂直隔壁を介して併設され、その垂直隔壁の下端部に設けられた隔膜とからなる電解槽と、その上に飽和電解質溶液を一時貯蔵する補助槽と、該電解槽と該補助槽との間に板状の水平隔壁とが設けられ、前記酸電解槽内にはＨ型状の内部空間を形成する外壁を有する酸給排水パイプと、前記アルカリ電解槽内にはＨ型状の内部空間を形成する外壁を有するアルカリ給排水パイプが備えられ、その酸及びアルカリ給排水パイプの下方に前記貯水タンクと連通する酸及びアルカリ給排水孔が設けられていることを特徴とする。
同様に、請求項２に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記Ｈ型状の内部空間を形成する外壁が前記酸及びアルカリ給排水パイプの空間を垂直に２分割して両者を連通させる連通孔を有する中間板で形成されていることを特徴とする。
請求項３に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、水道水供給の停止後の前記給排水パイプの水位が前記連通孔より下にあることを特徴とする。
請求項４に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記給排水パイプの水位が前記連通孔の下端部から下中間板の高さの半分の位置から１０mmの範囲にあることを特徴とする。
請求項５に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記給排水パイプが前記外壁、前記連通孔を有する中間板、前記貯水タンクに通じる給排水孔及び前記酸及びアルカリ電解槽に通じる流出入孔からなることを特徴とする。
請求項６に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記酸給排水孔の面積が前記アルカリ給排水孔のそれより大きいことを特徴とする。
請求項７に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記酸給排水孔の形状が円形であることを特徴とする。
請求項８に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記酸給排水孔の孔径が前記アルカリ給排水孔の孔径の２倍あることを特徴とする。
請求項９に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記酸給排水孔の面積が前記アルカリ給排水孔の面積の４倍であることを特徴とする。
請求項１０に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記板状の垂直隔壁に塩素ガスを集めてアルカリ電解槽に排出する塩素ガス排出部を設けたことを特徴とする。
請求項１１に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記塩素ガス排出部が塩素ガスを集める庇状の塩素ガス集気板と、その塩素ガスをアルカリ電解槽に排出する塩素ガス通気口からなることを特徴とする。
請求項１２に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記電解槽と、前記補助槽と、前記酸及びアルカリ給排水パイプの外壁とが一体成形されていることを特徴とする。
請求項１３に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置の形状が直方体であることを特徴とする。
請求項１４に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置が連通パイプを介して塩ユニットに連通していることを特徴とする。
請求項１５に係る水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、前記塩ユニットが塩の飽和溶液を貯蔵しておく容器であり、その容器には制御回路タイマーと水中ポンプが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、酸電解槽内にＨ型状の内部空間を有する酸給排水パイプを備えることで、Ｈ型状の内部空間に存在する空気が、水道水の供給が停止した後に電解槽内の液体と貯水タンク内の液体が給排水パイプを通って流出入するのを確実に防ぐことができる。そして、水洗トイレ用殺菌・洗浄装置の内部空間を連通孔の有る中間板で垂直に２分割することで、簡単にＨ型状の内部空間を形成することができ、水道水を供給するのを停止した後の、前記給排水パイプの水位が前記連通孔より下にあるように設計することが容易である。
【００１２】
また、酸給排水孔の孔径がアルカリ給排水孔のそれより大きいことで、トイレ使用時に、殺菌成分を含む酸性水が貯水タンクに急速に排出されてトイレの殺菌を行うことができ、洗浄成分を含むアルカリ性水が貯水タンク内の水道水に徐々に排出されるので、貯水タンクの洗浄を行うことができる。そして、前記酸給排水孔の孔径が前記アルカリ給排水孔の孔径の２倍、あるいは、前記酸給排水孔の面積が前記アルカリ給排水孔の面積の４倍になるように設計すれば、確実に殺菌水でトイレを殺菌すると共に、洗浄水で貯水タンクを殺菌・洗浄することができる。
【００１３】
更に、水洗トイレ用殺菌・洗浄装置が水洗トイレの貯水タンク内に内蔵されているので、電解槽で生成した酸性水及びアルカリ水は、トイレ使用時に、殺菌成分が含まれた酸性水によりトイレの殺菌が行われると共に、貯水タンクＴに放出されたアルカリ水は、貯水タンクの洗浄作用とともに殺菌作用も行うことができ、水洗トイレの水回り部を常に清潔な状態に維持することができる。そして、前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置が電解槽及び補助槽からなり、給排水パイプが電解槽内に設置されているので、該水洗トイレ用殺菌・洗浄装置の大きさを小型化することができ、組立が容易にできる。
【００１４】
そして、前記電解槽で生成した酸性水及びアルカリ水の給排水を行うのに、電磁バルブやポンプ等の装置を用いることなく、流量の異なる給排水パイプだけでトイレの殺菌と貯水タンクの殺菌・洗浄ができるので、製造費が大幅に軽減できる。
本発明の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置は、電解槽と、補助槽と、酸給排水パイプの外壁とが一体成形され、そして、その形状が直方体なので、大幅に小型化することができると共に、組み立て作業が必要なくなり生産性の向上が計られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置につき、添付の図面を参照して最良の実施形態を詳細に説明する。
図１は、水洗トイレ用殺菌・洗浄装置ＥＱ（以下、「殺菌・洗浄装置ＥＱ」という。）を内蔵した貯水タンクＴの正面縦断面図である。
本発明の殺菌・洗浄装置ＥＱは、図１に示すように、直方体の構造で形成され、水洗トイレの貯水タンクＴに内蔵されるもので、貯水タンクＴに設けた支持部材Ｓにより保持されている。貯水タンクＴの底壁中央にはフロート弁Ｆが貯水タンクＴの水を放出しないように封止しており、貯水タンクＴの側壁に設けられた排水レバーＬの操作によりチェーンを介してフロート弁Ｆが上方に浮上して水をトイレに放出する。浮玉、ボールタップ等の部品の構造は、従来の水洗トイレと同じなので説明を省略する。
【００１６】
図２は水道水で希釈された飽和電解質溶液が電気分解されて生成された酸性水及びアルカリ水が、殺菌・洗浄装置ＥＱに貯留された状態を示す概念図であり、前壁を取り除いた正面縦断面図を示している。
前記殺菌・洗浄装置ＥＱは、耐酸性及び耐アルカリ性を有する樹脂を成形することで作製する。その殺菌・洗浄装置ＥＱの幅の略半分の位置に隔膜３の仕切りとその上端部に設けた垂直状の板からなる垂直隔壁３２が設けられ、その隔膜２の右側には電解質が陽極電極１１で電気分解された酸性水を貯蔵する酸補助槽Ｅ１と、左側には電解質が陰極電極１２で電気分解されたアルカリ水を貯蔵するアルカリ補助槽Ｅ２とからなる電解槽Ｅが設けられている。
この様に陽極電極１１と陰極電極１２の間に隔膜２で仕切を設けて酸性水とアルカリ水を生成する方式は、有隔膜電解法と呼ばれている。
【００１７】
飽和電解質溶液を一時貯蔵する補助槽Ａが前記電解槽Ｅの上に設けられ、電解槽Ｅと補助槽Ａの間に水平状の板からなる水平隔壁３１が、その水平隔壁３１に２個の連通孔が設けられており、該２個の連通孔は飽和電解質溶液及び水道水が電解槽Ｅと補助槽Ａ間を流出入する孔である。
図２に示すように断面がＨ型状の内部空間を有する給排水パイプＰは、その外壁ｐの形状が直方体であり、前記電解槽Ｅの左右の側壁板内に設置されているが、前方の壁板又は後方の壁板に設置しても良いし、左右の側壁板又は前後方の壁板に設置せずに独立した位置に設置しても良い。
なお、本発明の実施形態の一例として外壁ｐの形状が直方体のものを説明するが、本発明はそれに限定されるものではなく、立方体、円柱体等の形状のもでも良い。
【００１８】
前記殺菌・洗浄装置ＥＱの底壁に、前記給排水パイプＰと連通する形状が円形の酸性水用の酸給排水孔４１、アルカリ水用のアルカリ給排水孔４２がそれぞれ設けられており、酸給排水孔４１の孔径がアルカリ給排水孔４２のそれより大きく、孔径の大きさに差があることが重要である。前記給排水孔４は、殺菌・洗浄装置ＥＱの底壁に設けたものを例として示したが、殺菌・洗浄装置ＥＱの前後壁又は左右側壁の下方の位置に設けても良いが、その下方の位置は、前記底壁の上面の位置に設けることが最も好ましい。
そして、前記殺菌・洗浄装置ＥＱの上壁には、その中に貯留された水道水が排出された時、その内部の圧力を大気圧下に保つために少なくとも２個の吸気口が設けられている。
【００１９】
次に、図２に示すように、前記給排水パイプＰには、外壁ｐの横幅の中間に中間板Ｐ′が設けられており、該給排水パイプＰの内部空間は、該中間板Ｐ′により液体（水道水、酸性水又はアルカリ性水）が給排水孔４を通って流出入する部屋である給排水部屋ＰＡと、液体が該給排水部屋ＰＡと電解槽Ｅとの中間にあり、その両者へ液体を流出入する部屋である中間部屋ＰＢに分割されており、その下の位置には液体が流出入される流出入孔Ｐ４が設けられている。図２に示すように、前記給排水パイプＰの内部空間の断面構造は、Ｈ型状に形成されていることが分かる。
【００２０】
前記中間板Ｐ′は、縦方向の途中の垂直方向に長方形状の連通孔Ｐ３が設けられ、その連通孔Ｐ３の位置より上の中間板Ｐ′を上中間板Ｐ′１、それより下の中間板Ｐ′を下中間板Ｐ′２と呼び、そして、その連通孔Ｐ３の位置より上の空間部分を上方部屋ＰＣ、その位置より下の空間部分を下方部屋ＰＤと呼ぶ。即ち、前記上方部屋ＰＣは、前記給排水部屋ＰＡ及び中間部屋ＰＢの上方の空間部分を意味し、前記下方部屋ＰＤは、前記給排水部屋ＰＡ及び中間部屋ＰＢの下方の空間部分を意味している。
前記上中間板Ｐ′１が有する機能は、以下の（３）貯水タンクＴから殺菌・洗浄装置ＥＱへの水道水の流れ（段落〔００２１〕〜〔００２２〕参照）において説明する。
以上のように、給排水パイプＰは、外壁ｐ、中間板Ｐ′、連通孔Ｐ３、給排水孔４及び流出入孔Ｐ４から構成されている。
【００２１】
ところで、図２の概念図は、水道水で希釈された飽和電解質溶液が電気分解された状態を示しており、隔膜２で仕切られた酸補助槽Ｅ１側には、以下の電気分解反応により強力な除菌効果を示す次亜塩素酸ＨＣｌＯが生成される。
隔膜２で仕切られたアルカリ補助槽Ｅ２側には、以下の電気分解反応によりタンパク質系汚れに洗浄効果を示すアルカリ性水が生成される。
【００２２】
次に、図１に基づいて（１）貯水タンクＴからトイレへの水道水及び酸性水の流れ、図２に基づいて（２）前記殺菌・洗浄装置ＥＱから貯水タンクＴへの酸性水及びアルカリ性水の流れ、（３）貯水タンクＴから殺菌・洗浄装置ＥＱへの水道水の流れを以下に詳細に説明する。
【００２３】
（１）貯水タンクＴからトイレへの水道水及び酸性水の流れ
図１に示すように、使用者が排水レバーＬを操作すると、貯水タンクＴ底壁上のフロート弁Ｆが上方に持ち上げられて開き貯水タンクＴ内の水道水が排出され、その後、浮玉Ｕが下降して排出口を塞いで封鎖し、貯水タンクＴの上部の蛇口から水道水が貯水タンクＴ内に流入する。フロート弁が開いてから封鎖されるまでの排水時間が数秒、例えば３秒程度なのに対して、封鎖後に水位が上昇してボールタップ弁が閉じて貯水タンクＴへの給水を停止するまでの給水時間は、前記封鎖されるまでの排水時間の約１５倍の約４５秒程度と長い。排水時の水道水が排出される流量が多いので水位が急速に降下するのに対して、給水時の給水される水道水の流量が少ないので、水位がゆっくりと上昇していく。上記の排水レバーＬ、フロート弁Ｆ、浮玉Ｕの構造及び動作は、従来から用いられている貯水タンクＴの構造及び動作と同じである。
【００２４】
排水レバーＬの操作により、水道水の水位が殺菌・洗浄装置ＥＱの底部の位置まで下降すると、酸電解槽Ｅ１内の酸性水が孔径の大きい酸給排水孔４１から流出して水道水に混入することで酸性化し、僅かな時間で希釈化された酸性水がトイレへ排水される。その僅かな時間の間に、殺菌・洗浄装置ＥＱのアルカリ電解槽Ｅ２内のアルカリ性水は、孔径の小さいアルカリ給排水孔４２からごく僅かの量が流出するが、大部分のアルカリ性水はアルカリ電解槽Ｅ２内に残留した状態で残っている。
【００２５】
（２）前記殺菌・洗浄装置ＥＱから貯水タンクＴへのアルカリ水の流れ
上記浮玉Ｕの封鎖により給水された水位が殺菌・洗浄装置ＥＱの底部の位置まで上昇する間の、殺菌・洗浄装置ＥＱから貯水タンクＴへのアルカリ性水の流れの状態を以下に説明する。
上記希釈化された酸性水がトイレへ排出されながらフロート弁Ｆが下降して排出口を塞ぎ、貯水タンクＴの上部の蛇口から水道水が貯水タンクＴ内に流入する。しかし、開いたフロート弁Ｆが僅かな時間で閉じた後、貯水タンクＴの水位が水道水の流入によりゆっくりと上昇し続ける。水位がゆっくりと上昇し続ける間、アルカリ性水が孔径の小さいアルカリ給排水孔４２から流出し続けており、貯水タンクＴ内に流入してくる水道水に混入して希釈化されるので、この希釈化されたアルカリ性水が汚れた貯水タンクＴ内を洗浄する。水位が殺菌・洗浄装置ＥＱの底部の位置まで達するまでに、アルカリ電解槽Ｅ２内のアルカリ性水は流出し終わっている。
【００２６】
（３）貯水タンクＴから殺菌・洗浄装置ＥＱへの水道水の流れ
水道水の水位が殺菌・洗浄装置ＥＱの底部の位置から上昇して、水道水を停止する水位１５に到達して、飽和電解水溶液が連通パイプを通って補助槽Ａに流入する間の、貯水タンクＴから給排水パイプＰへの水道水の流れの状態を以下に説明する。
図３は、水位が前記底部の位置から僅かに上昇した時から、貯水タンクＴが水位１５に到達して電気分解を開始するまでの、給排水パイプＰへの水道水の流れの状態を示す説明図である。
【００２７】
図３（ａ）は、水道水の水位が前記連通孔Ｐ３の下端部の位置より僅かに上まで上昇した時の、水道水の流れの状態を示す図である。
水位が殺菌・洗浄装置ＥＱの底部の位置から上昇すると、その水位の上昇に伴って、水道水が給排水孔４から給排水部屋ＰＡの下方部屋ＰＤへ流入して、前記連通孔Ｐ３の下端部の位置（下中間板Ｐ′２の上端部の位置と同じ）に達し、その位置を超えると水道水が中間部屋ＰＢの下方部屋ＰＤへ流入して下方向へ流れて、流出入孔Ｐ４から電解槽Ｅ側へ流出する。そして、前記電解槽Ｅの水位が流出入孔Ｐ４の上端部の位置まで上昇すると、図３（ａ）に示すように、前記Ｈ型状の内部空間に存在する空気、即ち、給排水部屋ＰＡの上方部屋ＰＣ及び中間部屋ＰＢの内部空間に存在する空気が閉じこめられた状態で、電解槽Ｅの水位が上昇する。
【００２８】
図３（ｂ）は、前記水道水が停止する水位１５の位置に上昇している、その流れの状態を示す図である。
前記中間部屋ＰＢの水位は、貯水タンクＴの水位の上昇につれて、前記給排水部屋ＰＡの上方部屋ＰＣ及び中間部屋ＰＢの内部空間に存在する空気が水圧により圧縮されるため、図３（ａ）の水位の位置より徐々に上昇するが、該中間部屋ＰＢの水位は該給排水部屋ＰＡの水位より低い位置の状態で水道水が流れ続ける。水道水の流れは、前記水道水を停止する水位１５の位置にまで到達すると停止する。
【００２９】
図３（ｃ）は、水道水の供給が停止した後の前記中間部屋ＰＢの水位と前記給排水部屋ＰＡの水位の変化を示す図である。
水道水の供給の停止によって、給排水部屋ＰＡ及び中間部屋ＰＢ内の水道水がその位置のエネルギーを平衡に保つために、電解槽Ｅ内から水道水が流出入孔Ｐ４を通って中間部屋ＰＢの下方部屋ＰＤに流入して水位を押し上げ、一方、給排水部屋ＰＡの下方部屋ＰＤの水道水が給排水孔４を通って貯水タンクＴへ流出して水位を押し下げ、前記水道水の位置エネルギーが平衡に保たれる位置で両者の水位が決まる。その位置は前記連通孔Ｐ３の下端の位置より下にあり、前記Ｈ型状の内部空間に存在する空気が電解槽Ｅ内の液体と貯水タンクＴ内の液体が給排水パイプＰを通って流出入することを防いでいる。
【００３０】
もし、前記上中間板Ｐ′１が給排水パイプＰの上壁に設けられていなかったならば、特許文献４で説明したように、給排水パイプＰの上方空間部の空気が水道水と一緒になって電解槽Ｅ内に流出することで、液体（酸性水、アルカリ性水及び水道水）が流出入することを防ぐ空気が存在しなくなり、水道水の供給が停止した後に、浸透圧作用により、電気分解された酸性水及びアルカリ性水が給排水孔を通って流出し、水道水が流入することが起こり、電解槽内で適切な濃度に保っている酸性水及びアルカリ性水が水道水により希釈され、また、貯水タンクＴ内に流出してしまい、強力な除菌効果を示す酸性水及び洗浄効果を示すアルカリ性水が得られない。
【００３１】
このように、前記上中間板Ｐ′１が給排水パイプＰの上壁に設けられたことで、空気が前記Ｈ型状の内部空間に残存するが、前記水道水の位置エネルギーが平衡に保たれる位置の決定の仕方について以下に説明する。
最初に、図３（ａ）で示すように、中間部屋ＰＢ及び給排水部屋ＰＡの上方部屋ＰＣの内部空間の体積を計算し、次に、その得られた体積を給排水パイプＰに対して中間板Ｐを水平にカットして得られた面積で割った値（Ｈ′）を求める。そして、前記連通孔Ｐ３の下端部の位置（下中間板Ｐ′２の上端部の位置）から上壁までの高さ（ｈ）が、前記Ｈ′の値より小さくなるように前記給排水パイプＰの連通孔の下端部を設ける位置を設計する。
【００３２】
上記のように設計する連通孔の下端部の位置（ｈ）が図３（ｃ）に示されているが、水位の位置から前記給排水パイプＰの上壁までの高さ（Ｈ）は、上記したＨ′の値より僅かながら小さい値で、前記Ｈ型状の内部空間に残存する空気が水圧により圧縮されることにより、小さい値となっている。そのために、当然のことながら、通孔の下端部の位置（ｈ）は、前記ＨがＨ′の値より僅かながら小さい値であることを考慮して決める必要がある。
【００３３】
次に、貯水タンクＴ内の水道水が排出された時、酸性水及びアルカリ性水が電解槽Ｅから貯水タンクＴへ排出される流れを以下に説明する。
最初に、塩の飽和水溶液が電解槽Ｅで電気分解により酸性水及びアルカリ性水に生成されるまでの工程を説明する。図示されていないが、貯水タンクＴの外側又は離れた位置に塩の飽和水溶液を貯留する塩ユニットが備えられており、塩の飽和水溶液は水中ポンプにより連結パイプ５を通って補助槽Ａに供給される。補助槽Ａに供給された飽和水溶液は、図２に示すように、水平状の板からなる水平隔壁３１の連通孔を通って酸及びアルカリ電解槽Ｅ１、Ｅ２に流入する。飽和水溶液は流入する間に水道水により希釈され、その希釈された飽和水溶液は、電解槽Ｅで電気分解により酸性水及びアルカリ性水を生成する。
【００３４】
上述したように、使用者が排水レバーＬを操作すると、貯水タンクＴ内の水道水がトイレへ排出され、水道水の水位１５が下降して殺菌・洗浄装置ＥＱの底部の位置に達する。水位が前記底部の位置に達すると、図３（ｃ）に示すように、給排水部屋ＰＡの下方部屋ＰＤの水道水が給排水孔４を通って貯水タンクＴへ流下して、続いて中間部屋ＰＢの下方部屋ＰＤの電解水（酸性水及びアルカリ性水）の水位が上昇して、電解水が連通孔Ｐ３を通って貯水タンクＴへ流下していく。
ところで、前記酸給排水孔４１の孔径は、アルカリ給排水孔４２の孔径より大きいので、酸性水の排出流量はアルカリ性水よりはるかに多く、そのために、排水レバーＬの操作と同時に酸性水は殺菌・洗浄装置ＥＱから排出され、アルカリ性水は殺菌・洗浄装置ＥＱに残留していることは上述したとおりである。
なお、給排水孔の形状を円形として説明したが円形に限定する必要はなく、形状が四角形、三角形、楕円形等の形状でも良い。但し、円形でない場合には、酸給排水孔の面積がアルカリ給排水孔の面積より大きいことが重要である。
【００３５】
図４は、一つの実施形態である殺菌・洗浄装置の正面の側壁を取り払った正面縦断面図である。
図４の構造と上記した図３の構造との違いは、図４の構造は酸及びアルカリ補助槽Ａ１、Ａ２、フロートスイッチ７、塩素ガス排出部６及びクランク隔壁３１を備えているが、図３の構造はそれらのものを備えていない点で相違し、他の構造は全て一致しているので、図３の構造で用いた符号を図４の同一部材に付与して示してある。
【００３６】
殺菌作用を奏する酸性水はトイレに排出する時に大量に必要であるのに対して、洗浄作用を奏するアルカリ性水はトイレに排出する必要がないので、酸電解槽Ｅ１の容積はアルカリ電解槽Ｅ２のそれより大きく設計されている。そのために、隔膜２は中央の位置より左側に寄った位置に配置され、給排水パイプＰは酸給排水パイプＰ１の横幅がアルカリ給排水パイプＰ２のそれより大きく設計されている。
前記隔膜２の上辺に沿って塩素ガス排出部６が設けられている。この塩素ガス排出部６は、酸電解槽Ｅ１で電気分解により発生した塩素ガスを集める庇状の塩素ガス集気板６１と、その塩素ガスをアルカリ電解槽Ｅ２に排出する塩素ガス通気口６２から構成されている。
【００３７】
アルカリ電解槽Ｅ２に塩素ガスを排出することで、
となり、塩素ガスはアルカリ側で次亜塩素酸イオンと無害の塩化物イオンに変化する。
アルカリ電解槽Ｅ２で電気分解により生成された強アルカリ性水は、前記塩素ガス通気口６２より逆流することを若干許し、酸電解槽Ｅ１のｐＨ値が極端に酸性側によらないようにすることで、次亜塩素酸の濃度を高く保つことができる。
【００３８】
図５は図４のＡ−Ａ線から横断面に切断した横断面平面図である。
隔膜２の右側にある酸給排水パイプＰ1の中間の位置に中間板Ｐ′が設けられ、その右側に円形の酸給排水孔が設けられて、同様に、隔膜２の左側にあるアルカリ給排水パイプＰ２の中間の位置に中間板Ｐ′が設けられ、その左側に円形のアルカリ給排水孔が設けられ、酸及びアルカリ給排水パイプＰ１、Ｐ２の後方に陽極電極及び陰極電極が設けられている。
【００３９】
ここで、図４に基づいて塩の飽和水溶液が電解槽Ｅで電気分解により酸性水及びアルカリ性水を生成するまでの工程を説明する。
最初に、水道水の水位が上昇して水位１５に到達すると、フロートスイッチ７がその水位の感知により稼働して水道水を停止すると共に、水中ポンプ８２が駆動して塩の飽和水溶液が連結パイプ５を通って酸補助槽Ａ１に供給され、該酸補助槽Ａ１に供給された飽和水溶液は、図４に示すように、クランク状の板からなるクランク隔壁３１及び垂直隔壁３２の連通孔を通って酸及びアルカリ電解槽Ｅ１、Ｅ２に流入する。飽和水溶液は流入する間に水道水により希釈され、その希釈された飽和水溶液は、酸及びアルカリ電解槽Ｅ１、Ｅ２で電気分解により酸性水及びアルカリ性水を生成する。
【００４０】
図６は、塩の飽和溶液が貯留されている塩ユニット８から殺菌・洗浄装置ＥＱへの飽和溶液の流れを示す説明図である。
前記塩ユニット８は塩の飽和溶液を貯蔵しておく容器であり、その容器には制御回路タイマー８１と水中ポンプ８２が設けられており、貯水タンクＴの外側又は離れた位置に設けても良く、フロートスイッチ１５の稼働により水中ポンプ８２が駆動して適量の塩の飽和水溶液が連結パイプ５を通って酸補助槽Ａ１に供給される。そのために塩ユニット８の水位が下がるが、サイホンの原理により殺菌・洗浄装置ＥＱの液体が連通パイプ５を通って水位を一定に保つ。
【実施例】
【００４１】
図７は殺菌・洗浄装置ＥＱの給排水パイプＰの一つの実施例を示す縦及び横断面図である。図７には、各部材に対して符号が示されていないが、図２、図４及び図５で示した符号と同じものを示しているものとして、以下の実施例を説明する。
前記殺菌・洗浄装置ＥＱの横幅、高さ、奥行きの大きさは、８２mm、１４５mm、３４mmと非常に小型であり、図１に示すように水道水を供給するのを停止した後の水位の位置であれば、貯水タンクＴの何れの場所にでも簡便に設置することができる。
図７は、酸給排水パイプＰ１とアルカリ給排水パイプＰ２の大きさを示す図である。
前記給排水パイプＰは、外壁ｐ、連通孔Ｐ３を有する中間板Ｐ′、貯水タンクＴに通じる給排水孔４及び酸及びアルカリ電解槽Ｅ１、Ｅ２に通じる流出入孔Ｐ４からなることは既述したとおりである。前記外壁ｐ及び中間板Ｐ′の厚さは３mmで、その外壁ｐと中間板Ｐ′で形成される前記酸給排水パイプのＨ型状の内部空間の大きさは、横幅、高さ、奥行きが２６mm、５０mm、１７．５mmで、前記連通孔Ｐ３の高さは１０mmで、前記給排水孔４の孔径及び流出入孔Ｐ４の高さは６mm及び５mmである。同様に、前記アルカリ給排水パイプのＨ型状の内部空間の大きさは、横幅、高さ、奥行きが２１mm、５０mm、１５mmで、前記連通孔Ｐ３の高さは１０mmで、前記給排水孔４の孔径及び流出入孔Ｐ４の高さは３mm及び５mmである。
【００４２】
次に、水道水を供給するのを停止した後の給排水パイプ内の水位を上記した実施例に示したＨ型状の内部空間の大きさから求めてみる。
最初に、酸給排水パイプＰ１内の水位の求め方を説明する。図３（ａ）の酸給排水パイプＰ１のＨ型状の内部空間が示すように、空気は前記Ｈ型状の内部空間のうち水道水が占めている以外の空間を占めているから、その空気の占めている空間の大きさを求める。
そのために、最初に、（１）連通孔Ｐ３の下端部から上の給排水部屋ＰＡの上方部屋ＰＣを求め、次に、（２）流出入孔Ｐ４の上端部から上の中間部屋ＰＢを求めて、これら求めた値を合計すれば前記空気が占める空間の大きさが算出できる。なお、前記空気が占める空間に対して、連通孔Ｐ３の空間の占める割合は非常に小さいので求めないこととする。その後に、（３）給排水パイプＰの断面積のうち空気が占める空間の面積を求めて、上記算出された空気が占める空間の大きさを該空間の面積で割れば、給排水パイプＰの上壁から水位までの距離が得られるので、給排水パイプＰの上壁までの距離からその上壁から水位までの距離を引けば、前記水道水を供給するのを停止した後の給排水パイプ内の水位が得られる。
【００４３】
上記（１）の値は３３０６．２５mm３であり、（２）の値は５９５１．２５mm３なので、前記空気が占める空間の大きさは５９５１．２５mm３である。上記（３）の値は２６４．５mm２であるから、前記給排水パイプＰの上壁までの距離は３５mmである。従って、給排水パイプＰの上壁までの距離、５０mmから上壁から水位までの距離、３５mmを引けば、前記給排水パイプ内の水位は１５mmである。
同様に、アルカリ給排水パイプＰ２内の水位を求めてみる。
上記（１）の値は２０２５mm３であり、（２）の値は４０５０mm３なので、前記空気が占める空間の大きさは６０７５mm３である。上記（３）の値は１６２mm２であるから、前記給排水パイプＰの上壁までの距離は３７．５mmである。従って、給排水パイプＰの上壁までの距離、５０mmから上壁から水位までの距離、３７．５mmを引けば、前記給排水パイプ内の水位は１２．５mmである。
【００４４】
以上のように、水道水を供給するのを停止した後の、酸給排水パイプＰ１内の水位１５mm、アルカリ給排水パイプＰ２内の水位１２．５mmから、酸給排水パイプＰ１の連通孔Ｐ３の下端部２５mmより１０mm下にあり、アルカリ給排水パイプＰ２の連通孔Ｐ３の下端部の位置２５mmより１２．２５mm下、即ち、下中間板Ｐ′２の高さの半分の位置にあることが分かる。このことから、給排水パイプＰ内の水位は、連通孔Ｐ３の下端部より下中間板Ｐ′２の高さの半分の位置から１０mmの範囲に設計すれば良い。
【００４５】
上記実施例の給排水孔４の形状は円形であり、酸給排水孔４１の孔径は６mmであるのに対して、アルカリ給排水孔４２の孔径は３mmであるから、酸給排水孔４１の孔径が２倍大きいことが分かる。しかしながら、給排水孔４の形状は、上記したように四角形、三角形、楕円形等の形状でも良いが、円形でない場合には、給排水孔の面積が重要であるが、給排水孔４の孔径がアルカリ給排水孔の孔径の２倍大きいことは、面積でいえば４倍大きいことを意味している。従って、円形以外の四角形、三角形、楕円形等の形状の給排水孔４を用いる場合には、酸給排水孔の面積がアルカリ給排水孔の面積の４倍に設計することが重要である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】殺菌・洗浄装置を内蔵した貯水タンクの正面縦断面図である。
【図２】水道水で希釈された飽和電解質溶液が電気分解されて生成された酸性水及びアルカリ水が、殺菌・洗浄装置ＥＱに貯留された状態を示す概念図である。
【図３】水位が前記底部の位置から僅かに上昇した時から、貯水タンクＴが水位１５に到達して電気分解を開始するまでの、給排水パイプＰへの水道水の流れの状態を示す説明図である。
【図４】殺菌・洗浄装置の正面の側壁を取り払った正面縦断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線から横断面に切断した横断面平面図である。
【図６】塩ユニット８から殺菌・洗浄装置ＥＱへ塩の飽和溶液の流れを示す説明図である。
【図７】殺菌・洗浄装置ＥＱの給排水パイプＰの一つの実施例を示す縦及び横断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
ＥＱ …殺菌・洗浄装置
Ｔ …貯水タンク
Ｅ …電解槽
Ｅ１ …酸電解槽
Ｅ２ …アルカリ電解槽
Ａ …補助槽
Ａ１ …酸補助槽
Ａ２ …アルカリ補助槽
Ｐ …給排水パイプ
Ｐ１ …酸給排水パイプ
Ｐ２ …アルカリ給排水パイプ
ｐ …外壁
ＰＡ …給排水部屋
ＰＢ …中間部屋
ＰＣ …上方部屋
ＰＤ …下方部屋
Ｐ′ …中間板
Ｐ′１…上中間板
Ｐ′２…下中間板
Ｐ３ …連通孔
Ｐ４ …流出入孔
１ …電極
１１ …陽極電極
１２ …陰極電極
１５ …水位線
２ …隔膜
３ …隔壁
３１ …水平隔壁（クランク隔壁）
３２ …垂直隔壁
４ …給排水孔
４１ …酸給排水孔
４２ …アルカリ給排水孔
５ …連通パイプ
６ …塩素ガス排出部
６１ …塩素ガス集気板
６２ …塩素ガス通気口
７ …フロートスイッチ
８ …塩ユニット
８１ …制御回路タイマー
８２ …水中ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有隔膜電解法により酸性水とアルカリ水とを生成する水洗トイレ用殺菌・洗浄装置であって、
前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置が水洗トイレの貯水タンクに内蔵され、電解質溶液から酸性水を生成する酸電解槽とアルカリ性水を生成するアルカリ電解槽とが板状の垂直隔壁を介して併設され、その垂直隔壁の下端部に設けられた隔膜とからなる電解槽と、その上に飽和電解質溶液を一時貯蔵する補助槽と、該電解槽と該補助槽との間に板状の水平隔壁とが設けられ、前記酸電解槽内にはＨ型状の内部空間を形成する外壁を有する酸給排水パイプと、前記アルカリ電解槽内にはＨ型状の内部空間を形成する外壁を有するアルカリ給排水パイプが備えられ、その酸及びアルカリ給排水パイプの下方に前記貯水タンクと連通する酸及びアルカリ給排水孔が設けられていることを特徴とする水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項２】
前記Ｈ型状の内部空間を形成する外壁が前記酸及びアルカリ給排水パイプの空間を垂直に２分割して両者を連通させる連通孔を有する中間板で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項３】
水道水供給の停止後の前記給排水パイプの水位が前記連通孔より下にあることを特徴とする請求項２に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項４】
前記給排水パイプの水位が前記連通孔の下端部から下中間板の高さの半分の位置から１０mmの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項５】
前記給排水パイプが前記外壁、前記連通孔を有する中間板、前記貯水タンクに通じる給排水孔及び前記酸及びアルカリ電解槽に通じる流出入孔からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項６】
前記酸給排水孔の面積が前記アルカリ給排水孔のそれより大きいことを特徴とする請求項１に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項７】
前記酸給排水孔の形状が円形であることを特徴とする請求項６に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項８】
前記酸給排水孔の孔径が前記アルカリ給排水孔の孔径の２倍あることを特徴とする請求項７に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項９】
前記酸給排水孔の面積が前記アルカリ給排水孔の面積の４倍であることを特徴とする請求項６に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項１０】
前記板状の垂直隔壁に塩素ガスを集めてアルカリ電解槽に排出する塩素ガス排出部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項１１】
前記塩素ガス排出部が塩素ガスを集める庇状の塩素ガス集気板と、その塩素ガスをアルカリ電解槽に排出する塩素ガス通気口からなることを特徴とする請求項１０に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項１２】
前記電解槽と、前記補助槽と、前記酸及びアルカリ給排水パイプの外壁とが一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項１３】
前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置の形状が直方体であることを特徴とする請求項１２に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項１４】
前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置が連通パイプを介して塩ユニットに連通していることを特徴とする請求項１に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項１５】
前記塩ユニットが塩の飽和溶液を貯蔵しておく容器であり、その容器には制御回路タイマーと水中ポンプが設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項１】
有隔膜電解法により酸性水とアルカリ水とを生成する水洗トイレ用殺菌・洗浄装置であって、
前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置が水洗トイレの貯水タンクに内蔵され、電解質溶液から酸性水を生成する酸電解槽とアルカリ性水を生成するアルカリ電解槽とが板状の垂直隔壁を介して併設され、その垂直隔壁の下端部に設けられた隔膜とからなる電解槽と、その上に飽和電解質溶液を一時貯蔵する補助槽と、該電解槽と該補助槽との間に板状の水平隔壁とが設けられ、前記酸電解槽内にはＨ型状の内部空間を形成する外壁を有する酸給排水パイプと、前記アルカリ電解槽内にはＨ型状の内部空間を形成する外壁を有するアルカリ給排水パイプが備えられ、その酸及びアルカリ給排水パイプの下方に前記貯水タンクと連通する酸及びアルカリ給排水孔が設けられていることを特徴とする水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項２】
前記Ｈ型状の内部空間を形成する外壁が前記酸及びアルカリ給排水パイプの空間を垂直に２分割して両者を連通させる連通孔を有する中間板で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項３】
水道水供給の停止後の前記給排水パイプの水位が前記連通孔より下にあることを特徴とする請求項２に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項４】
前記給排水パイプの水位が前記連通孔の下端部から下中間板の高さの半分の位置から１０mmの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項５】
前記給排水パイプが前記外壁、前記連通孔を有する中間板、前記貯水タンクに通じる給排水孔及び前記酸及びアルカリ電解槽に通じる流出入孔からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項６】
前記酸給排水孔の面積が前記アルカリ給排水孔のそれより大きいことを特徴とする請求項１に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項７】
前記酸給排水孔の形状が円形であることを特徴とする請求項６に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項８】
前記酸給排水孔の孔径が前記アルカリ給排水孔の孔径の２倍あることを特徴とする請求項７に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項９】
前記酸給排水孔の面積が前記アルカリ給排水孔の面積の４倍であることを特徴とする請求項６に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項１０】
前記板状の垂直隔壁に塩素ガスを集めてアルカリ電解槽に排出する塩素ガス排出部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項１１】
前記塩素ガス排出部が塩素ガスを集める庇状の塩素ガス集気板と、その塩素ガスをアルカリ電解槽に排出する塩素ガス通気口からなることを特徴とする請求項１０に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項１２】
前記電解槽と、前記補助槽と、前記酸及びアルカリ給排水パイプの外壁とが一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項１３】
前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置の形状が直方体であることを特徴とする請求項１２に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項１４】
前記水洗トイレ用殺菌・洗浄装置が連通パイプを介して塩ユニットに連通していることを特徴とする請求項１に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【請求項１５】
前記塩ユニットが塩の飽和溶液を貯蔵しておく容器であり、その容器には制御回路タイマーと水中ポンプが設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の水洗トイレ用殺菌・洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−７２８１（Ｐ２０１０−７２８１Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６５４００（Ｐ２００８−１６５４００）
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（５０４１８２３０３）株式会社アインテスラ (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（５０４１８２３０３）株式会社アインテスラ (14)
【Ｆターム（参考）】
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