JP2004008907A - 電解質供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】任意の濃度で、かつ一定濃度を保ちながら流路中に電解質を供給することのできる電解質供給装置を提供すること。
【解決手段】湯水に電解質を供給する電解質供給装置において、一部に開口部を有し湯水を供給する管路１と、内部に固体の電解質を保持する電解質保持部３と、開口部に設置された隔膜とを有し、管路１と電解質保持部３とを開口部及び隔膜を介して連通させた。
また、上記の電解質保持部３内の電解質を常時開口部側に押圧する押圧部４を設けた。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解水を生成するために、水に電解質を溶解させる電解質供給装置に関すものである。
【０００２】
【従来の技術】
電解水に殺菌効果をはじめ様々な効果があることはよく知られており、電解水を利用した製品も数多く提案されている。
【０００３】
図１１は特開２００１−１９８１７４号公報に記載された多機能水供給装置の構成図である。
図において、２１は水質切換弁２２を介して給水源に接続された湯水供給路、２４は湯水切換供給装置２３を介して湯水供給路２１に接続された塩供給部で、複数の塩徐放カートリッジ２５が着脱自在に設けられている。２６は塩供給部２４の下流側と湯水供給路２１との間に接続された電気分解槽で、隔膜を介して陽極室２７ａと陰極室２７ｂが設けられており、それぞれ電極２８ａ，２８ｂが設置されている。２９は電極２８ａ，２８ｂへの印加電圧の極性を切換える極性切換器である。３０は電気分解槽２６の下流側において湯水供給路２１に設けられた切換弁、３１は浴槽、３２はシャワー、３３は食器洗浄機である。
【０００４】
上記の塩供給部２４に着脱自在に設けた塩徐放カートリッジ２５は、一端に開口部を有し他端が閉塞された筒状の硬質材容器で構成されており、内部に水溶性の液状の塩、水溶性の塩又はこれら塩の飽和溶液の少なくとも１つが空気層を含まない状態で充填され、開口部を多孔質膜で被膜したものである。そして、この塩徐放カートリッジ２５は開口部を上流側に向けた状態で、塩供給部２４の流路内に流路壁との間に隙間を設けて設置される。
【０００５】
このような多機能水供給装置においては、塩供給部２４から供給される塩を含む湯水のうち、少なくとも一部を電気分解槽２６に供給して電気分解することにより、各種の機能水を浴槽３１、シャワー３２あるいは食器洗浄機３３に選択的に供給するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような多機能水供給装置においては、塩徐放カートリッジ２５は一端に開口部を有する筒体で構成されており、開口部は多孔質膜で被膜されている。このため、塩徐放カートリッジ２５内の塩の量や状態によって溶解濃度が変化し、各塩徐放カートリッジ２５の濃度を一定に保つことができず、電気分解槽２６に安定した濃度の塩を含む湯水を供給することができない。
【０００７】
また、各塩徐放カートリッジ２５内の残留塩量を知るためには、筒体及び塩供給部２４の流路を透明な硬質材で構成しなければならなず、コストアップになる。
さらに、塩徐放カートリッジ２５は完全に流路内に配設されているため、塩徐放カートリッジ２５内の塩がなくなった場合は、給水を中断して塩供給部２４内の水を全部排出してから塩徐放カートリッジ２５を取出さなければならず、その上塩徐放カートリッジ２５は複数設置されているため、塩の追加投入は非常に面倒で手間のかかる作業である。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、任意の濃度で、かつ一定濃度を保ちながら流路中に電解質を供給することのできる電解質供給装置を提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、湯水に電解質を供給する電解質供給装置において、一部に開口部を有し湯水を供給する管路と、内部に固体の電解質を保持する電解質保持部と、前記開口部に設置された隔膜とを有し、前記管路と電解質保持部とを前記開口部及び隔膜を介して連通させたものである。
【００１０】
（２）上記（１）の電解質保持部内の電解質を常時開口部側に押圧する押圧部を設けた。
（３）上記（１）又は（２）の管路のうち、開口部の流路断面積を他の流路断面積より大きく形成した。
【００１１】
（４）上記（２）又は（３）の押圧部の移動距離を検出する検出手段を設けた。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかの開口部と隔膜の面を水平面に対して下流側を上方にして傾斜して設置した。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかの電解質保持部に蓋を設けた。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１０は電解水生成装置の概略図で、一般的に電解水を得るための電気分解を行う場合、水源より得られた水（温水を含む）は、そのまま使用すると非常に電気が導通しにくい性質を持っているため、大きな電圧が必要となる。このため、水に例えば塩化ナトリウムなどの小量の電解質を供給し、導電性をよくした上で電気分解を行う方式がとられている。本発明は、このような場合の電解質供給装置に関するもので、以下、実施の形態について説明する。
【００１３】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る電解質供給装置の斜視図、図２は図１の分解斜視図、図３は図１の開口部近傍の断面図である。
図において、１は一端が水源（湯を含む）に接続され、他端が電気分解槽に接続された管路である湯水供給管、２は湯水供給管１の管壁に突設された開口部で、円筒状に形成されて内壁にはめねじ２ａが設けられており、その湯水供給管１側はフランジ１ａにより縮径され、段部１ｂが形成されている。３は上下が開口された円筒状の電解質保持部で、下部は縮径されてその周壁には開口部２のめねじ２ａに螺入されるおねじ３ａが設けられており、上端面には複数のねじ穴３ｂが設けられている。
【００１４】
４は上下が閉塞された円筒状の押圧部で、電解質保持部３内に軸方向に摺動可能に保持されており、上面中心部には棒状の突出部４ａが設けられている。５は隔膜、６は多数の小孔６ａを有し隔膜５のたわみを防止し、かつ平坦に保持するための支持部材で、この隔膜５と支持部材６は、支持部材６を湯水供給管１側にして開口部２の段部１ｂと電解質保持部３の先端部との間に挟持されている。７は中心部に押圧部４の突出部４ａが摺動自在に挿通される穴７ａを有する押圧部保持板、８は押圧部４の上面と押圧部保持板７との間に介装された付勢手段である圧縮ばねである。
【００１５】
上記の隔膜５の目の粗さは、電解質保持部３内に供給する固体の電解質９の粒径より小さく、水に溶け出した電解質イオンよりも大きいものとし、この目の粗さを変えることにより濃度を変えることができる。
また、支持部材６は剛性を有する板状のものであって、その小孔６ａは隔膜５の目よりも大きく、その開口率によって湯水供給管１から電解質保持部３に流入する水の量を変えることができるため、これによって濃度を変化させることができる。なお、この支持部材６は、電解質保持部３や湯水供給管１の一部に隔膜保持部として一体に設けてもよい。
【００１６】
上記のような各部からなる電解質供給装置を組立てるには、先ず、湯水供給管１の開口部２内に支持部材６と隔膜５を挿入して段部１ｂ上に位置させ、開口部２のめねじ２ａに電解質保持部３のおねじ３ａを螺入してその下端部と段部１ｂとの間に支持部材６と隔膜５を挟持し、固定する。
この状態で電解質保持部３内に電解質９を挿入し、その上から押圧部４を挿入する。そして、圧縮ばね８が介装された押圧部４の突出部４ａに押圧部保持板７の穴７ａを嵌合し、圧縮ばね８を圧下して押圧部保持板７を電解質保持部３の上端面にねじ止めする。このとき、押圧部４は圧縮ばね８により下方に付勢されており、このため、電解質９は常に隔膜５に圧着されている。
【００１７】
次に、本実施の形態の作用について説明する。図３において、矢印で示すように、上流側から湯水供給管１内を流れる水の一部は、支持部材６の小孔６ａから隔膜５に流入する。隔膜５は水及び溶液を通すため、流れ込んだ水は隔膜５を通過して電解質９が封入された電解質保持部３に流れ込む。ここで、流入した水に電解質９が溶け出し、飽和状態に近い高濃度の電解質溶液が生成される。
生成された電解質溶液は、押圧部４の付勢力により供給管１内に押出され、湯水供給管１内を流れる水と合流して電解槽へ送られる。
【００１８】
本実施の形態においては、押圧部４に設けた突出部４ａは、電解質保持部３に電解質９が封入されていない場合でも押圧部保持板７から突出した状態になっており、封入されている電解質９の残量が多いほどその突出量が大きくなる。そのため、突出部４ａの突出量を計測する計測手段を設けることにより、電解質９の残量を確実に検知することができる。ここで、計測手段としては、例えば、突出部４ａに目盛を設けたり、レーザ変位計等を用いたりする方法がある。
【００１９】
電解質９の供給は、電解質保持部３の押圧部保持体７側より押圧部４と圧縮ばね８を取外すことにより行うことができる。このため、電解質９を供給するために、予め湯水供給管１内の水を排除する必要がなく、湯水供給管１内に水が残留したままで電解質９を供給することができる。さらに、湯水供給管１内の水圧を大気圧とほぼ等しくしておくことで、電解質保持部３から押圧部４及び押圧部保持板７を取外しても、湯水供給管１内の水が溢れ出ることがないため、湯水供給管１の流れを止めずに電解質９を供給することができる。
【００２０】
図４は実施の形態１の他の例を示す縦断面図である。図１〜図３の例では、電解質９を押圧する付勢手段として、押圧部４を圧縮ばね８で付勢する場合を示したが、本例においては、付勢手段として圧縮ばね８に代えて、押圧部４の突出部４ａの上部に錘１０を設け、その自重により押圧力を生じさせるようにしたものである。なお、錘１０に代えて押圧部４を密度の高い材料で構成し、その自重により電解質９を押圧するようにしてもよい。
本例においても、図１〜図３の場合と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
図５は本実施の形態のさらに他の例を示す斜視図である。本例は、電解質９を押圧する押圧部４の突出部４ａの摺動可能範囲に対応した空間部を有し、電解質保持部３の上面を覆う蓋１３を設けたものである。
これにより、湯水供給管１の上流側を水道蛇口に接続した場合など、なんらかの理由で湯水供給管１内の水圧が高くなったり、水撃が発生した場合などにおいても、電解質保持部３からの水漏れを防止することができる。本例は、以下に説明する実施の形態においても実施することができる。
【００２２】
［実施の形態２］
図６は本発明の実施の形態２に係る電解水供給装置の斜視図、図７は図６の湯水供給管近傍の斜視図、図８は図７の管路内の水の流れを示す説明図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
実施の形態１においては、湯水供給管１の出口より流出する電解質溶液の濃度は、湯水供給管１内を流れる水の流速によって変化するが、開口部２の面積は一定（湯水供給管１の断面積とほぼ等しい）であるため、多くの流量で、かつ高濃度の電解質溶液を湯水供給管１から流出させることは困難であった。
【００２３】
本実施の形態は、湯水供給管１の開口部１２の内径を湯水供給管１の内径より大きくしてその流路断面積を拡大したものである。
すなわち、本実施の形態においては、上部が開口され下部が閉塞されて、内壁に電解質保持部３のおねじ３ａが螺入されるめねじ１１ａが設けられた湯水供給管１より大径の開口部１２を形成する円筒体１１の下部両側に、湯水供給管１を接続したものである。そして、湯水供給管１の接続部の上部側において円筒体１１内に隔膜５及び支持部材６を配設し、めねじ１１ａに螺入した電解質保持部３の先端部で固定したものである。なお、図示してないが、円筒体１１の内壁には隔壁５及び支持部材６を保持するフランジが設けられている。
【００２４】
このように、湯水供給管１１の内径に比べて開口部１２（円筒体１１）の内径を大きく形成したので、図７に示すように、水と電解質９の接触面積が増加するばかりでなく、隔膜５の表面を通過する水の流速も遅くなるため、大きな流量であっても多くの電解質９を溶解することができ、高濃度の電解質溶液を得ることができる。
【００２５】
［実施の形態３］
図９は本発明の実施の形態３に係る電解質供給装置の断面図である。なお、実施の形態１，２と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
実施の形態１又は２において、電解質供給装置を隔膜５及び支持部材６の表面がほぼ水平になるように設置した場合、サイフォン効果などの影響によって湯水供給管１の内部の圧力が大気圧より低くなったり、供給水や湯水供給管１内に気泡が混入していた場合などにおいては、支持部材６の流路側に気泡が溜ることがある。これは、支持部材６の流路側表面の管内摩擦が湯水供給管１の内壁の管内摩擦より大きいためにこの部分に気泡が溜ってしまうもので、気泡が溜ることにより支持部材６の開口部６ａ及び隔膜５への水の流入が阻止されることになり、安定した濃度を得ることができないことがある。
【００２６】
本実施の形態はこのような気泡の溜りを防止するために、図８（図８には実施の形態２に係る電解質供給装置を示してあるが、隔膜５及び支持部材６は円筒体１１内に設けた支持体１３で支持する場合を示してある）に示すように、電解質供給装置を、湯水供給管１の下流側が上流側より高くなるように、ある角度αをもって傾斜して設置したものである。
気泡は水より密度が小さく、水中では上方に昇る性質があるため、このように下流側を上にして傾斜して設置することにより、隔膜５及び支持部材６の流路側表面に溜ることはなく下流側に流出し、常に安定した水量が支持部材６の開口部６ａを通過することができる。
【００２７】
上記の説明では、電解質供給装置を、湯水供給管１の下流側を上方にして傾斜して設置する場合を示したが、隔膜５及び支持部材６を、下流側を上流側より若干高くして傾斜して取付ければ、電解質供給装置を湯水供給管１をほぼ水平にして設置してもほぼ同様の効果を得ることができる。
また、上記の説明では、実施の形態２に係る電解質供給装置に本実施の形態を実施した場合を示したが、実施の形態１に係る電解質供給装置も同様にして本実施の形態を実施することができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に係る電解質供給装置は、一部に開口部を有し湯水を供給する管路と、内部に固体の電解質を保持する電解質保持部と、開口部に設置された隔膜とを有し、管路と電解質保持部とを開口部及び隔膜を介して連通させるようにしたので、湯水は電解質の中を通らず、電解質の表面を撫ぜるように通過して順次溶解させるため、電解質の保持量に関係なく常に一定濃度の電解質を流路中に供給することができる。
また、電解質保持部が流路の外側にあるため、流路中の湯水の流れを止めることなく電解質を追加投入することができる。
【００２９】
請求項２に係る電解質供給装置は、請求項１の電解質保持部内の電解質を常時開口部側に押圧する押圧部を設けたので、溶解した電解質を隔膜を介して確実に流路に押出すことができ、常に安定した濃度の電解質を供給することができる。
【００３０】
請求項３に係る電解質供給装置は、請求項１又は２の管路のうち、開口部の流路断面積を他の流路断面積より大きく形成し、流路内の流速を減少させると共に、水と電解質との接触面積を大きくしたので、開口部の流路断面積の大きさを変えることにより電解質の濃度を変化させることができる。
【００３１】
請求項４に係る電解質供給装置は、請求項２又は３の押圧部の移動距離を検出する検出手段を設け、電解質の再供給時期を押圧部の移動距離により検知するようにしたので、濃度センサなどの高価なセンサを用いる必要がない。
【００３２】
請求項５に係る電解質供給装置は、請求項１〜４のいずれかの開口部と隔膜の面を水平面に対して下流側を上方にして傾斜して設置し、流路内に発生した気泡が隔膜面に溜らないようにしたので、より安定した濃度を得ることができる。
【００３３】
請求項６に係る電解質供給装置は、請求項１〜５のいずれかの電解質保持部に蓋を設けたので、なんらかの理由により流路内の圧力が高くなったり、水撃が発生した場合などにおいても、電解質保持部からの水漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電解質供給装置の斜視図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】図１の開口部近傍の断面図である。
【図４】実施の形態１の他の例の断面図である。
【図５】実施の形態１のさらに他の例の斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る電荷質供給装置の斜視図である。
【図７】図５の開口部近傍の斜視図である。
【図８】実施の形態２の作用説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る電解質供給装置の断面図である。
【図１０】電解水生成装置の概念図である。
【図１１】従来の多機能水供給装置の一例の説明図である。
【符号の説明】
１　湯水供給管、２　開口部、３　電解質保持部、４　押圧部、４ａ　突出部、５　隔膜、６　支持部材、６ａ　小孔、７　押圧部保持板、８　圧縮ばね、９
電解質、１０　錘、１１　円筒体、１３　蓋。

Claims (6)

1. 湯水に電解質を供給する電解質供給装置において、
   一部に開口部を有し湯水を供給する管路と、内部に固体の電解質を保持する電解質保持部と、前記開口部に設置された隔膜とを有し、
   前記管路と電解質保持部とを前記開口部及び隔膜を介して連通させたことを特徴とする電解質供給装置。
2. 電解質保持部内の電解質を常時開口部側に押圧する押圧部を設けたことを特徴とする請求項１記載の電解質供給装置。
3. 管路のうち、開口部の流路断面積を他の流路断面積より大きく形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の電解質供給装置。
4. 押圧部の移動距離を検出する検出手段を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の電解質供給装置。
5. 開口部と隔膜の面を水平面に対して下流側を上方にして傾斜して設置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電解質供給装置。
6. 電解質保持部に蓋を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電解質供給装置。

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