JP2013202539A - 酸性水生成装置およびトイレ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望のｐＨを有する酸性水をより確実に得ることができる、あるいは長寿命化を図ることができる酸性水生成装置およびトイレ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】酸性水を生成する酸性水生成装置であって、電気分解により酸性水を生成する電気分解システムと、前記電気分解システムよりも下流側において前記電気分解システムと直列して配置され、陽イオン交換樹脂により酸性水を生成する陽イオン交換樹脂システムと、を備えたことを特徴とする酸性水生成装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明の態様は、一般的に、酸性水生成装置およびトイレ装置に関する。

例えば水回りの装置や機器などにおいて、殺菌が必要な場合がある。あるいは、水垢の除去が必要な場合がある。
例えば大便器あるいは小便器のボウル面を洗浄水で洗浄した後にボウル面に残った残水が蒸発してボウル面が乾燥すると、水垢がボウル面に付着することがある。水垢がボウル面に付着すると、ボウル面が汚れてしまう。また、水垢はボウル面に強固に付着しているため、水垢を取り除くことは難しい。そのため、水垢の生成を抑制する技術、あるいは、水垢がボウル面に付着した場合でもその水垢を容易に除去できる技術が求められている。さらに、ケイ酸成分の水垢は、カルシウム成分やマグネシウム成分などの水垢よりも強固に便器の釉薬表面に固着する。そのため、ケイ酸成分の水垢を容易に除去できる技術が切望されている。

これに対して、本発明者の検討結果、便器洗浄後に便器のボウルの表面に残った残水中の溶性ケイ酸の重合を抑制する金属イオンを、殺菌作用を有する酸性水に含ませ、残水中に添加することで、便器表面に強固に付着する水垢の生成を抑制可能なことが分かってきている。金属イオンを含む酸性水を生成するためには、まず、酸性水を生成する必要がある。酸性水を生成する装置としては、例えば電解槽における水の電気分解により極室に酸性水を生成するものがある（特許文献１）。

しかし、特許文献１に記載されたような電解槽において酸性水を生成すると、酸性水のｐＨ（potential Hydrogen）が、例えば水道水などの水の成分に大きく起因するという問題がある。具体的には、陽イオン（ミネラル成分）濃度が比較的低い水道水を電解槽により電気分解すると、所望の十分なｐＨを得ることができない場合がある。

これに対して、水道水の成分にあまり起因することなく、所望のｐＨを有する酸性水を生成する方法の１つのとして、陽イオン交換樹脂が挙げられる。しかし、陽イオン交換樹脂については、装置の長寿命化を図ることを考慮すると装置が大型化するおそれがある。一方、装置の小型化を図ると装置の寿命が短くなるため、陽イオン交換樹脂の交換頻度がより高くなる。そのため、使用者にとって使い勝手が悪くなるという問題がある。

特開平９−７８６５８号公報

本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、所望のｐＨを有する酸性水をより確実に得ることができる、あるいは長寿命化を図ることができる酸性水生成装置およびトイレ装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、酸性水を生成する酸性水生成装置であって、電気分解により酸性水を生成する電気分解システムと、前記電気分解システムよりも下流側において前記電気分解システムと直列して配置され、陽イオン交換樹脂により酸性水を生成する陽イオン交換樹脂システムと、を備えたことを特徴とする酸性水生成装置である。

この酸性水生成装置によれば、陽イオン交換樹脂システムは、電気分解システムよりも下流側において前記電気分解システムと直列して配置されている。陽イオン交換樹脂システムの水質に対する依存性は、電気分解システムの水質に対する依存性よりも低い。そのため、供給される水が、電気分解システムにおける電気分解では所望の低いｐＨの酸性水を生成することができないような水質を有する場合でも、陽イオン交換樹脂システムにより、所望の低いｐＨの酸性水すなわちより高い殺菌作用を有する酸性水を生成することができる。

すなわち、陽イオン交換樹脂システムよりも上流側に設けられた電気分解システムは、陽イオンを排出し、陰イオンを集めて陽イオン交換樹脂システムへ供給する。そのため、陽イオン交換樹脂システムへ供給される水においては、相対的に、陰イオン濃度が高まる。すると、陽イオンに対するカウンターイオンとしての陰イオンの濃度が高まることで、イオン交換樹脂における陽イオンの交換可能な量が増加する。これにより、電気分解システムおよび陽イオン交換樹脂システムのいずれか一方のみでは得られない程度の低いｐＨの酸性水を生成することができる。

また、電気分解システムおよび陽イオン交換樹脂システムを用いて酸性水を生成するため、陽イオン交換樹脂システムにかかる負荷を低減させることができる。これにより、陽イオン交換樹脂システムの長寿命化を図りつつ、陽イオン交換樹脂システムの大型化を抑えることができる。また、例えばイオン交換樹脂だけを取り替えるなどのメンテナンスの頻度を低減することができる。

さらに、電気分解システムにより生成された酸性水を陽イオン交換樹脂システムの下流側へバイパスさせる場合には、所望のｐＨの酸性水を生成することができつつ、陽イオン交換樹脂システムのさらなる長寿命化を図ることができる。

また、第２の発明は、酸性水を生成する酸性水生成装置であって、電気分解により酸性水を生成する電気分解システムと、前記電気分解システムと並列して配置され、陽イオン交換樹脂により酸性水を生成する陽イオン交換樹脂システムと、を備え、前記電気分解システムにより生成された酸性水と、前記陽イオン交換樹脂システムにより生成された酸性水と、は、前記電気分解システムおよび前記陽イオン交換樹脂システムの下流側において合流することを特徴とする酸性水生成装置である。

この酸性水生成装置によれば、陽イオン交換樹脂システムは、電気分解システムと並列して配置されている。そのため、陽イオン交換樹脂システムのみを用いて酸性水を生成する場合と比較して、陽イオン交換樹脂システムの長寿命化を図ることができ、メンテナンスの頻度を低減することができる。また、供給される水が、電気分解システムにおける電気分解では所望の低いｐＨの酸性水を生成することができないような水質を有する場合でも、電気分解システムのみを用いて酸性水を生成する場合と比較して、所望の低いｐＨの酸性水を生成することができる。

また、電気分解システムへ導く水の流量と、陽イオン交換樹脂システムへ導く水の流量と、の通水割合を設定変更すれば、所望のｐＨの酸性水を生成することができつつ、陽イオン交換樹脂システムのさらなる長寿命化を図ることができる。そして、設置場所の水質状況に応じた最適な酸性水生成装置を提供することができる。

また、第３の発明は、第１および第２のいずれかの発明の酸性水生成装置と、前記酸性水生成装置により生成された酸性水を、少なくとも便器のボウルの表面に噴霧する噴霧手段と、を備え、前記電気分解システムにより生成されたアルカリ水は、前記便器の排水管に直接排出されることを特徴とするトイレ装置である。

このトイレ装置によれば、アルカリ水が便器のボウルの表面に接触することがない。そのため、アルカリ水が酸性水の殺菌作用を低減させることを抑制することができる。

また、第４の発明は、第１および第２のいずれかの発明の酸性水生成装置と、前記酸性水生成装置により生成された酸性水を、少なくとも便器のボウルの表面に噴霧する噴霧手段と、を備え、前記噴霧手段は、前記便器の洗浄後に前記酸性水を噴霧し、前記電気分解システムにより生成されたアルカリ水は、前記便器の洗浄時または前記便器の洗浄前に前記ボウルの表面に排出されることを特徴とするトイレ装置である。

このトイレ装置によれば、アルカリ水が便器のボウルの表面に排出されるため、例えば便器の排水管に排出するなどの複雑な構造ではなく、より簡単な構造によりアルカリ水を排出することができる。また、ボウルの表面に排出されたアルカリ水は、中性の水道水による便器洗浄で便器の排水管に排出される。そのため、酸性水が便器のボウルの表面に噴霧されたときに、酸性水の殺菌作用が低減することを抑制することができる。

また、第５の発明は、第３または第４の発明において、前記酸性水生成装置により生成された酸性水を用いて金属を徐溶させる金属イオン水添加システムをさらに備え、前記噴霧手段は、前記金属イオンを含む酸性水を噴霧することを特徴とするトイレ装置である。

このトイレ装置によれば、ｐＨが比較的低い酸性水を酸性水生成装置により生成することができる。そのため、金属を徐溶することができる。これにより、電気分解システムにおける電気分解では所望の低いｐＨの酸性水を生成することができないような水質を有する場合でも、金属イオン濃度が比較的高い酸性水を生成することができる。そのため、簡単なシステムにより、ケイ酸の重合を抑制し水垢の生成を抑制することができる。また、生成した水垢を容易に除去することができる。

本発明の態様によれば、所望のｐＨを有する酸性水をより確実に得ることができる、あるいは長寿命化を図ることができる酸性水生成装置およびトイレ装置が提供される。

本発明の実施の形態にかかる酸性水生成装置の要部構成を表すブロック図である。 本実施形態の電解槽および流路切替弁を例示する模式的断面図である。 本実施形態にかかる陽イオン交換樹脂システムを例示する模式的断面図である。 本実施形態に酸性水生成装置の変形例の要部構成を表すブロック図である。 本実施形態に酸性水生成装置の他の変形例の要部構成を表すブロック図である。 本実施形態の電解槽および陽イオン交換樹脂システムを通過した水の陽イオン濃度の遷移の一例を例示するグラフ図である。 本実施形態の電解槽および陽イオン交換樹脂システムを通過した水のｐＨの遷移の一例を例示するグラフ図である。 電解槽と陽イオン交換樹脂システムとの相乗効果の一例を説明するグラフ図である。 本発明の実施の形態にかかるトイレ装置を表す模式図である。 本実施形態にかかるトイレ装置の要部構成を表すブロック図である。 本実施形態にかかるトイレ装置の変形例の要部構成を表すブロック図である。 本実施形態にかかるトイレ装置の他の変形例の要部構成を表すブロック図である。 本実施形態の金属イオン水添加システムを例示する断面模式図である。 本実施形態にかかるトイレ装置の動作の具体例を例示するタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる酸性水生成装置の要部構成を表すブロック図である。

本実施形態にかかる酸性水生成装置４０５は、流路２１と、電解槽（電気分解システム）４２０と、流路切替弁４３１と、陽イオン交換樹脂システム４６０と、を備える。流路２１は、給水源３０から供給された水を導くことができる。電解槽４２０は、流路２１の上流側に設けられ、水の電気分解により酸性水およびアルカリ水を生成することができる。陽イオン交換樹脂システム４６０は、電解槽４２０よりも下流側において電解槽４２０と直列して配置されている。陽イオン交換樹脂システム４６０は、水を通水することにより陽イオンを水素イオンと交換し、水素イオンを放出して酸性水を生成することができる。

流路切替弁４３１は、電解槽４２０よりも下流側かつ陽イオン交換樹脂システム４６０よりも上流側に設けられている。流路切替弁４３１は、陽イオン交換樹脂システム４６０や排水側への給水の開閉や切替を行う。流路２１は、流路切替弁４３１により、陽イオン交換樹脂システム４６０へ水や溶液などを導く第１の流路２１ａと、排水側へ水や溶液などを導く第２の流路２１ｂと、に分岐される。

図２は、本実施形態の電解槽および流路切替弁を例示する模式的断面図である。
図２に表したように、本実施形態の電解槽４２０は、その内部に陽極板４２４および陰極板４２５を有し、例えば図示しない制御部からの通電の制御によって、陽極板４２４と、陰極板４２５と、の間の空間（流路）を流れる水道水を電気分解できる。この際、陰極板４２５においては酸（Ｈ^＋）が消費され、陰極板４２５の近傍ではｐＨが上昇する。すなわち、陰極板４２５の近傍では、アルカリ水が生成される。一方、陽極板４２４においてはアルカリ（ＯＨ⁻）が消費され、陽極板４２４の近傍ではｐＨが下降する。すなわち、陽極板４２４の近傍では、酸性水が生成される。

そして、例えば図示しない制御部からの制御により、流路切替弁４３１は、主として酸性水を陽イオン交換樹脂システム４６０へ導く流路の開閉を行ったり、主としてアルカリ水を排水側へ導く流路の開閉を行う。すなわち、流路切替弁４３１は、酸性水のみではなく、陽イオン交換樹脂システム４６０へ導く酸性水の量よりも少ない量のアルカリ水も陽イオン交換樹脂システム４６０へ導く。一方、流路切替弁４３１は、アルカリ水のみではなく、排水側へ導くアルカリ水の量よりも少ない量の酸性水も排水側へ導く。

図３は、本実施形態にかかる陽イオン交換樹脂システムを例示する模式的断面図である。
図３に表したように、本実施形態の陽イオン交換樹脂システム４６０は、筐体４６１と、筐体４６１の内部に設けられた陽イオン交換樹脂４６３と、を有する。陽イオン交換樹脂４６３は、流路切替弁４３１を介して電解槽４２０から供給された水や溶液などに含まれる陽イオンを自身が有する水素イオンと交換し、水素イオンを放出する。このようにして、陽イオン交換樹脂システム４６０は、電解槽４２０から導かれた陽イオンを水素イオンと交換し、酸性水を生成して下流側へ放出する。

図１に戻って説明すると、本実施形態にかかる酸性水生成装置４０５では、給水源３０から電解槽４２０へ供給された水は、電解槽４２０へ導かれる。電解槽４２０においては、水の電気分解により酸性水およびアルカリ水が生成される。電解槽４２０において生成された酸性水およびアルカリ水は、電解槽４２０の下流側に設けられた流路切替弁４３１へ互いに異なる流路でそれぞれ導かれる。流路切替弁４３１は、電解槽４２０から供給された酸性水を、流路切替弁４３１の下流側に設けられた陽イオン交換樹脂システム４６０へ導く。一方、流路切替弁４３１は、電解槽４２０から供給されたアルカリ水を排水として下水へ流す。

なお、電解槽４２０において炭酸カルシウムなどのスケールが生成されることを抑制するため、陽極板４２４および陰極板４２５を切り替える極性反転（ポールチェンジ（ＰＣ））が行われることがある。すると、流路切替弁４３１が設けられていない場合には、酸性水およびアルカリ水をそれぞれ導く流路が互いに入れ替わり、アルカリ水が陽イオン交換樹脂システム４６０へ導かれてしまう。そのため、流路切替弁４３１は、電解槽４２０において極性反転が行われた場合に、流路を切り替えて酸性水を陽イオン交換樹脂システム４６０へ導く機能を有する。

ここで、電解槽４２０により生成される酸性水のｐＨは、例えば水道水などの水の成分に大きく起因する。具体的には、陽イオン（ミネラル成分）濃度が相対的に低い水道水の抵抗値は、陽イオン濃度が相対的に高い水道水の抵抗値よりも高い。そのため、陽イオン濃度が相対的に低い水道水に流れる電流値は、陽イオン濃度が相対的に高い水道水に流れる電流値よりも低い。これによれば、陽イオン濃度が相対的に低い水道水を電解槽４２０により電気分解すると、所望の十分なｐＨを得ることができない場合がある。

これに対して、本実施形態によれば、電解槽４２０よりも下流側に陽イオン交換樹脂システム４６０が設けられている。陽イオン交換樹脂システム４６０の水質に対する依存性は、電解槽４２０の水質に対する依存性よりも低い。そのため、給水源３０から供給される水が、電解槽４２０における電気分解では所望の低いｐＨの酸性水を生成することができないような水質を有する場合でも、陽イオン交換樹脂システム４６０により、所望の低いｐＨの酸性水すなわちより高い殺菌作用を有する酸性水を生成することができる。

これについてさらに説明すると、陽イオン交換樹脂システム４６０よりも上流側に設けられた電解槽４２０は、アルカリ水に含まれる陽イオンを排出し、酸性水に含まれる陰イオンを集めて陽イオン交換樹脂システム４６０へ供給する。そのため、陽イオン交換樹脂システム４６０へ供給される水においては、相対的に、陰イオン濃度が高まる。すると、陽イオンに対するカウンターイオンとしての陰イオンの濃度が高まることで、イオン交換樹脂における陽イオンの交換可能な量が増加する。これにより、電解槽４２０および陽イオン交換樹脂システム４６０のいずれか一方のみでは得られない程度の低いｐＨの酸性水を生成することができる。

また、電解槽４２０および陽イオン交換樹脂システム４６０を用いて酸性水を生成するため、陽イオン交換樹脂システム４６０にかかる負荷を低減させることができる。すなわち、電解槽４２０においてｐＨがある程度低下した状態の水が陽イオン交換樹脂システム４６０に通水されるため、陽イオン交換樹脂システム４６０にかかる負荷を低減させることができる。言い換えれば、アルカリ水に含まれる陽イオンが電解槽４２０により排出されるため、陽イオン交換樹脂システム４６０において陽イオンと交換される水素イオンの量を抑えることができる。これにより、陽イオン交換樹脂システム４６０の長寿命化を図りつつ、陽イオン交換樹脂システム４６０の大型化を抑えることができる。また、例えばイオン交換樹脂だけを取り替えるなどのメンテナンスの頻度を低減することができる。

次に、本実施形態にかかる酸性水生成装置の変形例について、図面を参照しつつ説明する。
図４は、本実施形態に酸性水生成装置の変形例の要部構成を表すブロック図である。

本変形例の酸性水生成装置４０６では、流路２１は、流路切替弁４３２により、陽イオン交換樹脂システム４６０へ水や溶液などを導く第１の流路２１ａと、排水側へ水や溶液などを導く第２の流路２１ｂと、陽イオン交換樹脂システム４６０へ水や溶液などを導くことなく陽イオン交換樹脂システム４６０の下流側へ水や溶液などを導くバイパス流路２１ｃと、に分岐される。つまり、本変形例の流路切替弁４３２は、陽イオン交換樹脂システム４６０や排水側や陽イオン交換樹脂システム４６０の下流側への給水の開閉や切替を行う。
その他の要部構成については、図１〜図３に関して前述した酸性水生成装置４０５の要部構成と同様である。

本変形例によれば、流路切替弁４３２は、例えば電解槽４２０に流れる電流値に基づいて、第１の流路２１ａへ導く水の流量と、バイパス流路２１ｃへ導く水の流量と、の比率（通水割合）を設定変更することができる。例えば、電解槽４２０に流れる電流値が相対的に高い場合には、流路切替弁４３２は、第１の流路２１ａ（陽イオン交換樹脂システム４６０）へ導く水の流量を相対的に少ない流量に設定する。一方、電解槽４２０に流れる電流値が相対的に低い場合には、流路切替弁４３２は、第１の流路２１ａ（陽イオン交換樹脂システム４６０）へ導く水の流量を相対的に多い流量に設定する。なお、流路切替弁４３２の動作は、例えば図示しない制御部などにより制御される。
これによれば、所望のｐＨの酸性水を生成することができつつ、陽イオン交換樹脂システム４６０のさらなる長寿命化を図ることができる。

図５は、本実施形態に酸性水生成装置の他の変形例の要部構成を表すブロック図である。
図１〜図４に関して前述した酸性水生成装置４０５、４０６では、電解槽４２０と陽イオン交換樹脂システム４６０とが互いに直列に配置されているのに対し、本変形例の酸性水生成装置４０７では、図５に表したように、電解槽４２０と陽イオン交換樹脂システム４６０とが互いに並列して配置されている。

また、給水源３０よりも下流側かつ電解槽４２０および陽イオン交換樹脂システム４６０よりも上流側には、第１の流路切替弁４３３が設けられている。電解槽４２０の下流側には、第２の流路切替弁４３４が設けられている。
第１の流路切替弁４３３は、電解槽４２０や陽イオン交換樹脂システム４６０への給水の開閉や切替を行う。
第２の流路切替弁４３４は、図１〜図３に関して前述した流路切替弁４３１に相当し、電解槽４２０から供給された酸性水を下流側へ導く。一方、第２の流路切替弁４３４は、電解槽４２０から供給されたアルカリ水を排水として下水へ流す。

第１の流路切替弁４３３により陽イオン交換樹脂システム４６０へ導かれた水は、陽イオン交換樹脂システム４６０を通過し酸性水とされた後、第２の流路切替弁４３４から下流側へ導かれた酸性水と合流する。
その他の要部構成や水の流れについては、図１〜図３に関して前述した酸性水生成装置４０５の要部構成や水の流れと同様である。

本変形例によれば、第１の流路切替弁４３３は、例えば電解槽４２０に流れる電流値に基づいて、電解槽４２０へ導く水の流量と、陽イオン交換樹脂システム４６０へ導く水の流量と、の比率を設定変更することができる。例えば、電解槽４２０に流れる電流値が相対的に高い場合には、第１の流路切替弁４３３は、陽イオン交換樹脂システム４６０へ導く水の流量を相対的に少ない流量に設定する。一方、電解槽４２０に流れる電流値が相対的に低い場合には、第１の流路切替弁４３３は、陽イオン交換樹脂システム４６０へ導く水の流量を相対的に多い流量に設定する。なお、第１の流路切替弁４３３の動作は、例えば図示しない制御部などにより制御される。

これによれば、陽イオン交換樹脂システム４６０のみを用いて酸性水を生成する場合と比較して、陽イオン交換樹脂システム４６０の長寿命化を図ることができ、メンテナンスの頻度を低減することができる。また、給水源３０から供給される水が、電解槽４２０における電気分解では所望の低いｐＨの酸性水を生成することができないような水質を有する場合でも、電解槽４２０のみを用いて酸性水を生成する場合と比較して、所望の低いｐＨの酸性水を生成することができる。

また、電解槽４２０へ導く水の流量と、陽イオン交換樹脂システム４６０へ導く水の流量と、の比率を設定変更することで、所望のｐＨの酸性水を生成することができつつ、陽イオン交換樹脂システム４６０のさらなる長寿命化を図ることができる。そして、設置場所の水質状況に応じた最適な酸性水生成装置４０７を提供することができる。

次に、本発明者が実施した検討の結果の例について、図面を参照しつつ説明する。
図６は、本実施形態の電解槽および陽イオン交換樹脂システムを通過した水の陽イオン濃度の遷移の一例を例示するグラフ図である。
本発明者は、図１〜図３に関して前述した酸性水生成装置４０５を用いて、電解槽４２０および陽イオン交換樹脂システム４６０を通過した水の陽イオン濃度の遷移を検討した。その検討結果の一例は、図６に表した如くである。

すなわち、まず、給水源３０から供給された水の陽イオンは、カルシウムイオン（Ｃａ^２＋）、マグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）、ナトリウムイオン（Ｎａ^＋）、カリウムイオン（Ｋ^＋）を含んでいる。それらの陽イオン濃度は、２０ｐｐｍ（parts per million）である。
続いて、電解槽４２０に供給された水は、電気分解される。電解槽４２０における電気分解により生成されたアルカリ水は、排水として下水へ流されるため、アルカリ水に含まれている陽イオンは、酸性水生成装置４０５から排出される。そのため、電解槽４２０により電気分解された水の陽イオン濃度は、２０ｐｐｍから９．５ｐｐｍへ低減する。つまり、このときの陽イオン濃度の低減量は、陽イオンの酸性水生成装置４０５からの排出量と略同一である。

続いて、陽イオン交換樹脂システム４６０に供給された水に含まれている陽イオンは、水素イオンと交換される。そのため、陽イオン交換樹脂システム４６０を通過した水の陽イオン濃度は、９．５ｐｐｍから０．３ｐｐｍへ低減する。つまり、このときの陽イオン濃度の低減量は、陽イオン交換樹脂システム４６０における陽イオンと水素イオンとの交換量と略同一である。

本検討結果の一例によれば、陽イオン交換樹脂システム４６０を通過させる前に、電解槽４２０がアルカリ水に含まれる陽イオンを排出することで、陽イオン濃度が約半減している。つまり、陽イオン交換樹脂システム４６０における陽イオン交換量が約半減している。そのため、陽イオン交換樹脂システム４６０の寿命を約倍増させることができる。

図７は、本実施形態の電解槽および陽イオン交換樹脂システムを通過した水のｐＨの遷移の一例を例示するグラフ図である。
本発明者は、図１〜図３に関して前述した酸性水生成装置４０５を用いて、電解槽４２０および陽イオン交換樹脂システム４６０を通過した水のｐＨの遷移を検討した。その検討結果の一例は、図７に表した如くである。

すなわち、まず、給水源３０から供給された水のｐＨは、地域ＡにおいてｐＨ７．９、地域ＢにおいてｐＨ７．０、地域ＣにおいてｐＨ６．９である。なお、地域Ａ、地域Ｂ、および地域Ｃは、日本全国のうちの任意の地域を表している。
続いて、電解槽４２０に供給された水は、電気分解される。電解槽４２０における電気分解により生成された酸性水のｐＨは、地域ＡにおいてｐＨ７．９からｐＨ６．０へ、地域ＢにおいてｐＨ７．０からｐＨ５．５へ、地域ＣにおいてｐＨ６．９からｐＨ３．４へ低減する。ここで、図７に表したように、本発明者の本検討におけるｐＨの目標値の１つは、「ｐＨ４以下」である。すると、地域Ａおよび地域ＢにおけるｐＨは、目標値「ｐＨ４以下」をまだ達成できていない。

続いて、陽イオン交換樹脂システム４６０に供給された水に含まれている陽イオンが水素イオンと交換される。陽イオン交換樹脂システム４６０を通過した酸性水のｐＨは、地域ＡにおいてｐＨ６．０からｐＨ３．０へ、地域ＢにおいてｐＨ５．５からｐＨ３．４へ、地域ＣにおいてｐＨ３．４からｐＨ３．０へ低減する。

本検討結果の一例によれば、電解槽４２０において水の電気分解を行った後に、陽イオン交換樹脂システム４６０に通水させることで、給水源３０から供給される水が、電解槽４２０における電気分解では所望の低いｐＨ（本検討ではｐＨ４以下）の酸性水を生成することができないような水質を有する場合でも、陽イオン交換樹脂システム４６０により、所望の低いｐＨの酸性水を生成することができる。

図８は、電解槽と陽イオン交換樹脂システムとの相乗効果の一例を説明するグラフ図である。
本発明者は、図１〜図３に関して前述した酸性水生成装置４０５を用いて、電解槽４２０と陽イオン交換樹脂システム４６０との相乗効果を検討した。その検討結果の一例は、図８に表した如くである。

すなわち、まず、給水源３０から供給された水の陽イオン濃度および陰イオン濃度は、それぞれ約２０ｐｐｍ程度である。また、給水源３０から供給された水のｐＨは、ｐＨ６．９である。
次に、陽イオン交換樹脂システム４６０のみを通過させた水の陽イオン濃度は、約０ｐｐｍ近傍にまで低減する。一方、陰イオンは、陽イオン交換樹脂システム４６０において交換されることはないため、陰イオン濃度は、約２０ｐｐｍ程度に保持される。また、陽イオン交換樹脂システム４６０のみを通過させた水のｐＨは、ｐＨ３．４である。

次に、電解槽４２０により電気分解された水の陽イオン濃度は、アルカリ水が排水されるため、約２０ｐｐｍ程度から約１０ｐｐｍ程度へ低減する。一方、電解槽４２０により電解分解された水の陰イオン濃度は、陽イオンが排出され陰イオンが集まるため、相対的に高まり、約２０ｐｐｍ程度から約４０ｐｐｍ程度へ増加する。電解槽４２０により電気分解された水のｐＨは、ｐＨ３．４である。

次に、電解槽４２０において水の電気分解を行った後に、陽イオン交換樹脂システム４６０に通水させた水の陽イオン濃度は、図６に関して前述したように、約０ｐｐｍ近傍にまで低減する。一方、陰イオン濃度は、陽イオンが排出されるため、相対的に高まる。すると、陽イオンに対するカウンターイオンとしての陰イオンの濃度が高まることで、イオン交換樹脂における陽イオンの交換可能な量が増加する。言い換えれば、陰イオン濃度が高まると、陽イオンの存在できる割合（キャパシティ）が増加する。すると、水素イオンの放出が促進される。これにより、電解槽４２０および陽イオン交換樹脂システム４６０のいずれか一方のみでは得られない程度の低いｐＨの酸性水を生成することができる。本検討結果の一例によれば、電解槽４２０において水の電気分解を行った後に、陽イオン交換樹脂システム４６０に通水させた水のｐＨは、ｐＨ３．０である。

次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
図９は、本発明の実施の形態にかかるトイレ装置を表す模式図である。
なお、図９においては、説明の便宜上、衛生洗浄装置を表す模式図は模式的平面図であり、洋式腰掛便器を表す模式図は模式的断面図である。

図９に表したトイレ装置１０は、洋式腰掛便器（以下説明の便宜上、単に「便器」と称する）８００の上に設けられた衛生洗浄装置１００を備える。便器８００は、ボウル８０１を有する。衛生洗浄装置１００は、ケーシング４００と、便座２００と、便蓋３００と、を有する。便座２００と便蓋３００とは、ケーシング４００に対して開閉自在にそれぞれ軸支されている。なお、便蓋３００は、必ずしも設けられていなくともよい。

例えばケーシング４００の下部には、便器８００のボウル８０１の表面に水や殺菌水を噴霧する噴霧ノズル（噴霧手段）４８１が設けられている。噴霧ノズル４８１は、ケーシング４００の内部に設けられていてもよいし、ケーシング４００の外部に付設されていてもよい。ケーシング４００の内部には、図１〜図３に関して前述した酸性水生成装置４０５が設けられている。なお、ケーシング４００の内部に設けられる酸性水生成装置は、図４に関して前述した酸性水生成装置４０６および図５に関して前述した酸性水生成装置４０７のいずれかであってもよい。

なお、本願明細書において「水」という場合には、冷水のみならず、加熱されたお湯も含むものとする。また、本願明細書において「殺菌水」とは、例えば次亜塩素酸などの殺菌成分を水道水（単に「水」ともいう）よりも多く含む液をいうものとする。

ここで、便器洗浄の動作が終了した後にボウル８０１に残った残水が蒸発してボウル８０１の表面が乾燥すると、水垢がボウル８０１に付着することがある。通常、残水中の水分が蒸発する過程でケイ酸濃度が増加すると、ケイ酸の重合が促進される。これにより、コーヒーステイン現象（液滴中の溶媒の蒸発によって溶質が液滴の外郭へ流動しリング状に堆積する現象）が起き、強固な水垢が形成される。水垢がボウル８０１に付着すると、ボウル８０１が汚れてしまう。また、水垢はボウル８０１に強固に付着しているため、水垢を取り除くことは難しい。

これに対して、本実施形態にかかるトイレ装置１０は、ボウル８０１に残った残水にｐＨの高い水溶液又は金属イオンを含むｐＨの高い水溶液を添加する。言い換えれば、本実施形態にかかるトイレ装置１０は、ボウル８０１に残った残水を、金属イオンを含むｐＨの高い水溶液に置き換える。これによれば、ケイ酸の重合を抑制し水垢の生成を抑制することができる。また、生成した水垢を容易に除去することができる。

これらの効果が得られる理由は、以下の如くである。但し、これは、本発明者が得た知見に基づく仮定あるいは仮説であり、本実施形態においてはこれに限定されるわけではない。
残水のｐＨを高くすると、残水中のケイ酸の重合の進行を抑制することができる。すると、水分が蒸発する過程で溶質濃度が増加してもコーヒーステイン現象が起こらず、溶媒が中央方向に流動する現象が観察された。そして、生成した水垢と基材との密着力は小さく、水垢を剥離し易いことが確認された。また、水垢の生成が抑制され、さらに生成した水垢を容易に除去できるという効果は、ケイ酸成分の水垢だけではなく、カルシウムイオン成分またはマグネシウムイオン成分の水垢に対しても得られる。

酸性水のｐＨは、例えば約ｐＨ４以下である。この範囲のｐＨを有する酸性水であれば、水を電解する電解槽４２０により酸性水の生成が可能である。そのため、例えば薬剤の補充等のメンテナンスが不要となる。
また、酸性水に金属イオンを添加する場合において、酸性水に含まれる金属イオンは、例えば、アルミニウムイオン（Ａｌ^３＋）や銅イオン（Ｃｕ^２＋）などである。このような金属イオンは、酸性水に添加されると、生成した水垢においてケイ酸（ＳｉＯ_２）分子の間に介在する。そして、洗浄等により水が供給されると金属イオンが溶出する。すると、ケイ酸凝集体をより脆弱化させ、水垢を容易に除去できるようになると考えられる。金属イオンの濃度は、約３ｐｐｍ以上である。

次に、本実施形態にかかるトイレ装置１０について、図面を参照しつつさらに説明する。
図１０は、本実施形態にかかるトイレ装置の要部構成を表すブロック図である。
また、図１１は、本実施形態にかかるトイレ装置の変形例の要部構成を表すブロック図である。
また、図１２は、本実施形態にかかるトイレ装置の他の変形例の要部構成を表すブロック図である。
また、図１３は、本実施形態の金属イオン水添加システムを例示する断面模式図である。
なお、図１０〜図１２は、水路系と電気系の要部構成を併せて表している。

図１０に表したように、本実施形態にかかるトイレ装置１０が備える衛生洗浄装置１００は、給水手段４０１から供給された水をおしり洗浄ノズル４３９や噴霧ノズル４８１に導く主流路２３を有する。主流路２３の上流側には、バルブ４１３および熱交換器ユニット４１５が設けられている。バルブ４１３は、開閉可能な電磁バルブであり、ケーシング４００の内部に設けられた制御部４１１からの指令に基づいて水の供給を制御する。熱交換器ユニット４１５は、図示しない温水ヒータを有し、供給された水を加熱して所定の温水にする。

バルブ４１３および熱交換器ユニット４１５の下流には、第１の流路切替弁４１７が設けられている。第１の流路切替弁４１７は、おしり洗浄ノズル４３９や噴霧ノズル４８１への給水の開閉や切替を行う。主流路２３は、第１の流路切替弁４１７により、おしり洗浄ノズル４３９へ洗浄水などを導く第１の流路２５と、噴霧ノズル４８１へ洗浄水や酸性水などを導く第２の流路２７と、に分岐される。

第２の流路２７の上流側には、図１〜図３に関して前述した酸性水生成装置４０５が設けられている。但し、本実施形態の酸性水生成装置は、図１〜図３に関して前述した酸性水生成装置４０５だけに限定されず、図１１に表したように図４に関して前述した酸性水生成装置４０６であってもよいし、図１２に表したように図５に関して前述した酸性水生成装置４０７であってもよい。

本実施形態では、第２の流路切替弁４３１は、電解槽４２０から供給されたアルカリ水を便器８００の排水管８０７に直接排出する。これによれば、アルカリ水が便器８００のボウル８０１の表面に接触することがない。そのため、アルカリ水が酸性水の殺菌作用を低減させることを抑制することができる。
あるいは、第２の流路切替弁４３１は、本実施形態の水垢抑制効果を阻害しない範囲内において電解槽４２０から供給されたアルカリ水を便器８００へ流してもよい。
陽イオン交換樹脂システム４６０から放出された酸性水は、陽イオン交換樹脂システム４６０の下流側に設けられた金属イオン水添加システム４４０へ導かれる。
ここで、金属イオン水添加システム４４０について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、金属イオン水添加システム４４０において溶解する金属イオンがアルミニウムイオン（Ａｌ^３＋）である場合を例に挙げて説明する。

図１３に表したように、本実施形態の金属イオン水添加システム４４０は、タンク４４１と、タンク４４１内に設置されたアルミニウム４４３と、を有する。電解槽４２０から第２の流路切替弁４３１および陽イオン交換樹脂システム４６０を介して供給された酸性水は、タンク４４１内に貯留される。そして、タンク４４１内に設置されたアルミニウム４４３は、タンク４４１内に貯留された酸性水により浸漬された状態となっている。

すると、酸性水に浸漬されたアルミニウム４４３は、例えば約３０秒〜３０分かけて溶解（徐溶）する。これにより、タンク４４１内の酸性水は、アルミニウムイオンを含む酸性水となる。つまり、金属イオン水添加システム４４０において、金属イオン（本実施形態ではＡｌ^３＋）を含むｐＨの高い水溶液が生成される。

図１０に戻って説明すると、金属イオン水添加システム４４０において生成されたアルミニウムイオンを含む酸性水は、下流側から流れてくる酸性水に押されることで流量調整弁４３７へ導かれる。流量調整弁４３７は、水勢（流量）の調整を行うとともに酸性水の供給先を噴霧ノズル４８１に設定し、その酸性水を噴霧ノズル４８１へ導く。噴霧ノズル４８１は、流量調整弁４３７から供給された酸性水をボウル８０１へ噴霧する。

一方、第１の流路切替弁４１７において第１の流路２５へ導かれた洗浄水は、電磁ポンプ４３５および流量調整弁４３７を介しておしり洗浄ノズル４３９へ導かれる。そして、洗浄水は、おしり洗浄ノズル４３９に設けられた図示しない吐水口から便座２００に着座した使用者の「おしり」などへ向かって噴射される。

また、図１０に表したように、本実施形態の衛生洗浄装置１００は、入室検知センサ（人体検知センサＡ）４５１と、人体検知センサ（人体検知センサＢ）４５３と、着座検知センサ４５５と、を有する。

入室検知センサ４５１は、トイレ室のドアを開けて入室した直後の使用者や、トイレ室に入室しようとしてドアの前に存在する使用者を検知することができる。つまり、入室検知センサ４５１は、トイレ室に入室した使用者だけではなく、トイレ室に入室する前の使用者、すなわちトイレ室の外側のドアの前に存在する使用者を検知することができる。このような入室検知センサ４５１としては、焦電センサや、ドップラーセンサなどのマイクロ波センサなどを用いることができる。マイクロ波のドップラー効果を利用したセンサや、マイクロ波を送信し反射したマイクロ波の振幅（強度）に基づいて被検知体を検出するセンサなどを用いた場合、トイレ室のドア越しに使用者の存在を検知することが可能となる。つまり、トイレ室に入室する前の使用者を検知することができる。

人体検知センサ４５３は、便器８００の前方にいる使用者、すなわち便座２００から前方へ離間した位置に存在する使用者を検知することができる。つまり、人体検知センサ４５３は、トイレ室に入室して便座２００に近づいてきた使用者を検知することができる。このような人体検知センサ４５３としては、例えば、赤外線投受光式の測距センサなどを用いることができる。

着座検知センサ４５５は、使用者が便座２００に着座する直前において便座２００の上方に存在する人体や、便座２００に着座した使用者を検知することができる。すなわち、着座検知センサ４５５は、便座２００に着座した使用者だけではなく、便座２００の上方に存在する使用者を検知することができる。このような着座検知センサ４５５としては、例えば、赤外線投受光式の測距センサなどを用いることができる。

本実施形態によれば、ｐＨが比較的低い酸性水を酸性水生成装置４０５により生成することができる。そのため、金属を徐溶することができる。これにより、電解槽４２０における電気分解では所望の低いｐＨの酸性水を生成することができないような水質を有する場合でも、金属イオン濃度が比較的高い酸性水を生成することができる。そのため、簡単なシステムにより、ケイ酸の重合を抑制し水垢の生成を抑制することができる。また、生成した水垢を容易に除去することができる。

次に、本実施形態にかかるトイレ装置１０の動作の具体例について、図面を参照しつつ説明する。
図１４は、本実施形態にかかるトイレ装置の動作の具体例を例示するタイミングチャートである。

まず、入室検知センサ（人体検知センサＡ）４５１がトイレ室に入室した使用者を検知すると、便蓋３００が開き、バルブ４１３が開き、第１の流路切替弁４１７が第２の流路２７の側に切り替えられ、第２の流路切替弁４３１が金属イオン水添加システム４４０の側に切り替えられる（タイミングｔ１）。これにより、上水がボウル８０１の表面に噴霧される。このように、使用者が便器８００を使用する前に、ボウル８０１の表面を濡らすことで、ボウル８０１の表面に付着する汚物を軽減させることができる。

なお、図１４に表した「電解槽」の欄の破線のように、入室検知センサ４５１がトイレ室に入室した使用者を検出したときに、電解槽４２０への通電が開始され、酸性水が生成されてもよい（タイミングｔ１）。この場合には、酸性水（あるいは金属イオンを含む酸性水）がボウル８０１の表面に噴霧される。これによれば、ボウル８０１の表面に付着する汚物や水垢をさらに軽減させることができる。

続いて、人体検知センサ（人体検知センサＢ）４５３が便器８００の前方にいる使用者を検知すると、バルブ４１３が閉じ、第１の流路切替弁４１７が第１の流路２５の側に切り替えられ、第２の流路切替弁４３１が排水側に切り替えられる（タイミングｔ２）。続いて、着座検知センサ４５５が使用者の便座２００への着座を検知し（タイミングｔ３）、便座２００からの離座を検知する（タイミングｔ４）。

続いて、人体検知センサ４５３が便器８００の前方にいる使用者を検知しなくなって（タイミングｔ５）から所定時間が経過すると、バルブ４１３が開き、第１の流路切替弁４１７が第２の流路２７の側に切り替えられる（タイミングｔ６）。また、電解槽４２０への通電が開始される（タイミングｔ６）。これにより、電解槽４２０において生成されたアルカリ水は、便器洗浄時（タイミングｔ８〜ｔ９）よりも前にボウル８０１の表面に排出される。

続いて、電解槽４２０において生成されたアルカリ水の排出が終了して（タイミングｔ７）から所定時間が経過すると、便器洗浄が開始される（タイミングｔ８）。
続いて、便器洗浄が終了して（タイミングｔ９）から所定時間Ｔが経過すると、バルブ４１３が開き、第１の流路切替弁４１７が第２の流路２７の側に切り替えられ、第２の流路切替弁４３１が金属イオン水添加システム４４０の側に切り替えられる（タイミングｔ１０）。また、電解槽４２０への通電が開始される（タイミングｔ１０）。これにより、金属イオンを含む酸性水がボウル８０１の表面に噴霧される。

便器洗浄が終了して（タイミングｔ９）から金属イオンを含む酸性水がボウル８０１の表面に噴霧される（タイミングｔ１０）までの所定時間Ｔは、ボウル８０１の表面が乾燥しない時間、具体的には、例えば約３０秒〜３０分程度である。本発明者が得た知見によれば、便器洗浄が終了してから約３０分程度の時間の一例は、表面に釉薬層が形成された便器のボウルの表面が乾燥し始める時間である。これによれば、ケイ酸の重合を抑制し水垢の生成を抑制することができる。また、生成した水垢を容易に除去することができる。

このように、本具体例では、噴霧ノズル４８１は、便器洗浄後に、少なくとも便器８００のボウル８０１の表面に金属イオンを含む酸性水を噴霧する。また、電解槽４２０において生成されたアルカリ水は、便器洗浄時よりも前にボウル８０１の表面に排出される。なお、電解槽４２０において生成されたアルカリ水は、便器洗浄時にボウル８０１の表面に排出されてもよい。

これによれば、アルカリ水が便器８００のボウル８０１の表面に排出されるため、例えば便器８００の排水管８０７に排出するなどの複雑な構造ではなく、より簡単な構造によりアルカリ水を排出することができる。また、ボウル８０１の表面に排出されたアルカリ水は、中性の水道水による便器洗浄で便器８００の排水管８０７に排出される。そのため、酸性水が便器８００のボウル８０１の表面に噴霧されたときに、酸性水の殺菌作用が低減することを抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、酸性水生成装置４０５、４０６、４０７およびトイレ装置１０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや電解槽４２０および陽イオン交換樹脂システム４６０の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、本実施形態では、酸性水生成装置４０５、４０６、４０７を備える水回り装置としてトイレ装置を例に挙げて説明した。但し、酸性水生成装置４０５、４０６、４０７を備える水回り装置は、これだけに限定されず、例えばキッチンや浴室や洗面化粧台などであってもよい。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０ トイレ装置、 ２１ 流路、 ２１ａ 第１の流路、 ２１ｂ 第２の流路、 ２１ｃ バイパス流路、 ２３ 主流路、 ２５ 第１の流路、 ２７ 第２の流路、 ３０ 給水源、 １００ 衛生洗浄装置、 ２００ 便座、 ３００ 便蓋、 ４００ ケーシング、 ４０１ 給水手段、 ４０５、４０６、４０７ 酸性水生成装置、 ４１１ 制御部、 ４１３ バルブ、 ４１５ 熱交換器ユニット、 ４１７ 第１の流路切替弁、 ４２０ 電解槽、 ４２４ 陽極板、 ４２５ 陰極板、 ４３１、４３２ 流路切替弁、 ４３３ 第１の流路切替弁、 ４３４ 第２の流路切替弁、 ４３５ 電磁ポンプ、 ４３７ 流量調整弁、 ４３９ 洗浄ノズル、 ４４０ 金属イオン水添加システム、 ４４１ タンク、 ４４３ アルミニウム、 ４５１ 入室検知センサ、 ４５３ 人体検知センサ、 ４５５ 着座検知センサ、 ４６０ 陽イオン交換樹脂システム、 ４６１ 筐体、 ４６３ 陽イオン交換樹脂、 ４８１ 噴霧ノズル、 ８００ 便器、 ８０１ ボウル、 ８０７ 排水管

Claims (5)

1. 酸性水を生成する酸性水生成装置であって、
   電気分解により酸性水を生成する電気分解システムと、
   前記電気分解システムよりも下流側において前記電気分解システムと直列して配置され、陽イオン交換樹脂により酸性水を生成する陽イオン交換樹脂システムと、
   を備えたことを特徴とする酸性水生成装置。
2. 酸性水を生成する酸性水生成装置であって、
   電気分解により酸性水を生成する電気分解システムと、
   前記電気分解システムと並列して配置され、陽イオン交換樹脂により酸性水を生成する陽イオン交換樹脂システムと、
   を備え、
   前記電気分解システムにより生成された酸性水と、前記陽イオン交換樹脂システムにより生成された酸性水と、は、前記電気分解システムおよび前記陽イオン交換樹脂システムの下流側において合流することを特徴とする酸性水生成装置。
3. 請求項１および２のいずれかに記載の酸性水生成装置と、
   前記酸性水生成装置により生成された酸性水を、少なくとも便器のボウルの表面に噴霧する噴霧手段と、
   を備え、
   前記電気分解システムにより生成されたアルカリ水は、前記便器の排水管に直接排出されることを特徴とするトイレ装置。
4. 請求項１および２のいずれかに記載の酸性水生成装置と、
   前記酸性水生成装置により生成された酸性水を、少なくとも便器のボウルの表面に噴霧する噴霧手段と、
   を備え、
   前記噴霧手段は、前記便器の洗浄後に前記酸性水を噴霧し、
   前記電気分解システムにより生成されたアルカリ水は、前記便器の洗浄時または前記便器の洗浄前に前記ボウルの表面に排出されることを特徴とするトイレ装置。
5. 前記酸性水生成装置により生成された酸性水を用いて金属を徐溶させる金属イオン水添加システムをさらに備え、
   前記噴霧手段は、前記金属イオンを含む酸性水を噴霧することを特徴とする請求項３または４に記載のトイレ装置。

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