JP2004275886A

JP2004275886A - 塩素発生装置

Info

Publication number: JP2004275886A
Application number: JP2003070607A
Authority: JP
Inventors: Hajime Erikawa; 肇江利川
Original assignee: Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: JP4036120B2

Abstract

【課題】外部からの雑菌や異物の侵入を防止しながら、メンテナンス作業を必要とすることなく、密閉容器内に水素ガスと酸素ガスとの混合ガスが滞留した状態を、容易かつ確実に解消でき、それにより、塩素発生能力を維持することができる塩素発生装置を提供する。
【解決手段】塩素イオンを含む原水を電気分解することによって、塩素を含む塩素含有水を生成する塩素発生装置であって、原水が供給される密閉容器と、密閉容器内に上下方向に延び、原水を電気分解することによって塩素含有水を生成するための一対の電極と、密閉容器内の上部に設けられ、一対の電極が原水を電気分解することによって発生する水素ガスおよび酸素ガスを着火し、化学反応させることによって水を生成するための着火部と、を備える。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カップ式自動販売機、飲料ディスペンサや一般の衛生維持装置などに用いられ、塩素イオンを含む原水を電気分解することによって、塩素を含む塩素含有水を生成する塩素発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水道水を飲料用の水として利用する飲料ディスペンサには一般に、水道水を殺菌するために、塩素発生装置が内蔵されている。従来、この種の塩素発生装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。図４に示すように、この塩素発生装置５１は、上下方向に延びる円筒状の電気分解槽５２と、電気分解槽５２の底部５３から上方に延びる一対の電極５４、５４と、底部５３を上下方向に貫くように形成された流入部５５および流出部５６と、電気分解槽５２の上部に設けられたガスリリーフ部５７を備えている。ガスリリーフ部５７の上部には、ガスリリーフ管路５８が接続されている。ガスリリーフ管路５８には、ガスリリーフ弁５９が設けられており、ガスリリーフ管路５８の排出口は、冷却水６０を貯めた冷却水槽６１の上方に配置されている。また、流入部５５および流出部５６には、それぞれ流入管路６２および流出管路６３が接続されており、流入管路６２には流入弁６４が、流出管路６３にはポンプ６５、冷却管路６７および流出弁６６が、それぞれ設けられている。なお、冷却管路６７は冷却水６０中に設けられている。この冷却水６０は、塩素含有水がコイル状の冷却管路６７を通過する際に、上記塩素含有水を冷却するためのものである。
【０００３】
以上の構成の塩素発生装置５１では、流入弁６４および流出弁６６を開くとともにポンプ６５を駆動することにより、塩素イオンを含む水道水（以下「原水」という）が、流入管路６２から流入部５５を介して電気分解槽５２内に供給される。電気分解槽５２内に供給された原水は、通電された電極５４、５４によって電気分解され、それにより原水中の塩素イオンは塩素分子になり、塩素が発生する。発生した塩素は原水中に溶解し、塩素を含んだ水（以下「塩素含有水」という）になり、流出部５６から供給管路６３や冷却管路６７を介して、供給口（図示せず）に送られる。
【０００４】
また、上述した原水の電気分解に伴い、水素ガスおよび酸素ガス（以下「混合ガス」という）が発生し、それらは電気分解槽５２内の上部に滞留する。また、原水の電気分解が進むにつれて、電気分解槽５２内の上部の混合ガスが次第に増え、それに伴い電気分解槽５２内の塩素含有水の液面が低下する。そして、この塩素含有水の液面の低下が進み、電極５４、５４の上部が混合ガス中に露出するようになると、電気分解の効率が下がり、それに伴い塩素の発生率が低下することで、殺菌力が弱まってしまう。さらに、塩素含有水の供給の際、混合ガスが気泡として、塩素含有水とともに流出部５６から流出しやすくなるため、塩素含有水の供給量にばらつきが生じるという問題もある。
【０００５】
このような不具合を防ぐため、この塩素発生装置５１では、ガスリリーフ弁５９を所定時間ごとに開放することによって、混合ガスがガスリリーフ管路５８を介して冷却水槽６１に向かって排出される。その後、ガスリリーフ弁５９が閉じられ、電気分解槽５２内は塩素含有水が満たされた状態に戻る。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３０１１５１号公報（第３頁、第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の塩素発生装置５１によれば、電気分解槽５２内が、ガスリリーフ管路５８を介して外部と連通しているため、混合ガスを排出するためにガスリリーフ弁５９を開放したときに、電気分解槽５２の密閉状態が損なわれてしまい、ガスリリーフ管路５８を通じて外部から雑菌や異物が電気分解槽５２内に侵入し、塩素含有水に混入するおそれがある。
【０００８】
また、所定時間に電気分解槽５１内の上部に溜まる混合ガスの量および圧力が必ずしも一定でないとともに、ガスリリーフ部５７、ガスリリーフ管５８およびガスリリーフ弁５９を含む混合ガスの排出系に圧力損失のばらつきがあることにより、所定時間ごとにガスリリーフ弁５９を開放しても、混合ガスを過不足なく排出できないおそれがある。このため、混合ガスの排出量が不足した場合には、電極５４、５４が水面上に露出してしまうため、電気分解を十分に行うことができなくなる。このような不具合を防止するために、例えば流入弁６４をさらに開放することによって、混合ガスを塩素含有水とともに冷却水槽６１に排出することが考えられる。しかし、その場合には、冷却水槽６１があふれないよう、冷却水６０を定期的に排水するなどの余分なメンテナンス作業が必要になる。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、外部からの雑菌や異物の侵入を防止しながら、メンテナンス作業を必要とすることなく、密閉容器内に水素ガスと酸素ガスとの混合ガスが滞留した状態を、容易かつ確実に解消でき、それにより、塩素発生能力を維持することができる塩素発生装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、塩素イオンを含む原水を電気分解することによって、塩素を含む塩素含有水を生成する塩素発生装置であって、原水が供給される密閉容器と、密閉容器内に上下方向に延び、原水を電気分解することによって塩素含有水を生成するための一対の電極と、密閉容器内の上部に設けられ、一対の電極が原水を電気分解することによって発生する水素ガスおよび酸素ガスを着火し、化学反応させることによって水を生成するための着火部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、密閉容器内に供給された塩素イオンを含む原水を、一対の電極により電気分解することによって、塩素含有水が生成されるとともに、水素ガスおよび酸素ガス（混合ガス）が発生し、密閉容器内の上部に溜まる。この混合ガスを密閉容器内の上部に設けられた着火部で着火することにより、水素ガスと酸素ガスが化学反応を起こし、水が生成されることで、混合ガスが滞留した状態が解消される。その結果、一対の電極が水面上に露出することがなくなり、電気分解を十分に行うことができ、それにより塩素発生能力を維持することができる。また、混合ガスを外部に排出する必要がなくなり、密閉容器内を完全な密閉状態にすることができる。したがって、密閉容器内で生成された塩素含有水に、外部から雑菌や異物が混入する可能性がなくなり、衛生状態を良好に保つことができる。また、混合ガスを外部に排出する必要がなくなるので、従来と異なり、密閉容器内の塩素含有水を混合ガスとともに、冷却水槽などに排出する必要もなくなり、冷却水を排出するなどのメンテナンス作業が不要になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による塩素発生装置を内蔵した飲料ディスペンサを示している。このディスペンサ１では、上水道から供給された水道水である原水を塩素発生装置３で殺菌することによって塩素含有水Ｗ（図２参照）を生成し、殺菌された塩素含有水Ｗを、供給口９からカップ２に供給する。この飲料ディスペンサ１は、原水を電気分解することにより塩素含有水Ｗを生成するための塩素発生装置３と、塩素含有水Ｗを下流に送るためのポンプ４と、塩素含有水Ｗを冷却するための冷却器５と、原水および塩素含有水Ｗの供給をそれぞれ制御するための流入弁６ａおよび流出弁６ｂを備えている。また、飲料ディスペンサ１の外部には浄水器７が設けられている。
【００１３】
図２に示すように、塩素発生装置３は、密閉容器としての電気分解槽１１を備えている。この電気分解槽１１の上部にはスパークプラグ１２が設けられ、下部には底部１３が設けられており、電気分解槽１１と底部１３によって内部が密閉状態に保たれる。また、底部１３からは一対の電極１４、１４が上方に延びている。
【００１４】
電気分解槽１１は上下方向に延びる円筒状のものであり、電気分解槽１１の上端部は円錐状に形成され、その先端部は円筒状のプラグ取付部１８になっている。底部１３には、上下方向に貫通する孔１９ａおよび孔１９ｂが並ぶように形成されている。孔１９ａには流入部１５が設けられ、この流入部１５に流入管路８ａが接続されている。孔１９ｂには、流出部１６が設けられ、この流出部１６に流出管路８ｂが接続されている。
【００１５】
電極１４、１４は、２枚の細長い長方形の金属板で構成されており、下端部が底部１３の孔１９ａと孔１９ｂの間に固定され、スパークプラグ１２の若干下側の位置まで上方に延びている。スパークプラグ１２は、２つの電極（図示せず）を有しており、電気分解槽１１のプラグ取付部１８に取り付けられている。また、電極の先端にはスパーク部１７が設けられており、電気分解槽１１内に臨んでいる。そして、スパークプラグ１２の一方の電極に高電圧が印加されることによって、スパーク部１７から火花が発生する。
【００１６】
ポンプ４は、流出管路８ｂの途中に設けられており、電気分解槽１１内で生成された塩素含有水Ｗを下流に送るものである。冷却器５は冷却水２１を満たした冷却水槽２０と、冷却水２１中に設けられたコイル状の冷却管路８ｃで構成されている。冷却管路８ｃの上流側の端部は流水管路８ｂに接続され、下流側の端部は、供給口９（図１参照）まで延びる供給管路８ｄに接続されている。塩素含有水Ｗは、冷却管路８ｃを通過する際に、冷却水２１との熱交換によって冷却される。流入弁６ａは流入管路８ａの途中に設けられ、流出弁６ｂは供給管路８ｄの途中に設けられている。浄水器７（図１参照）は、流入管路８ａの流入弁６ａよりも上流側に設けられており、内蔵した活性炭によって原水中の不純物などを吸着し、除去するものである。
【００１７】
また、ポンプ４、流入弁６ａおよび流出弁６ｂは直接、電極１４、１４およびスパークプラグ１２は電源部３１を介して、制御部３０にそれぞれ接続されており、それらの動作は、制御部３０からの制御信号によって制御される。
【００１８】
次に、以上のように構成された塩素発生装置３を含む飲料ディスペンサ１の動作を、図１および図２を参照しながら説明する。電気分解槽１１内に供給された原水は、一対の電極１４、１４が通電されることにより電気分解され、原水中の塩素イオンが陽極側で電子を放出することで、塩素が発生する。発生した塩素は水に容易に溶解するため、それにより、殺菌作用をもつ塩素含有水Ｗが生成される。この塩素の発生と同時に、陰極側では水素が、陽極側では酸素がそれぞれ発生する。水素と酸素は水に溶けにくいため、発生した水素と酸素はそれぞれ水素ガスと酸素ガスとなり、両者が混合した混合ガスＧとなって、電気分解槽１１内の上部に滞留する。
【００１９】
飲料ディスペンサ１による飲料の販売時には、制御部３０による制御によって、流入弁６ａおよび流出弁６ｂが開かれるとともに、ポンプ４が駆動される。これにより、電気分解槽１１から１杯分の飲料に対する使用量に相当する所定量（例えば、２００ｃｃ）の塩素含有水Ｗが、流出部１６および流出管路８ｂを介して流出し、これに伴い、所定量の塩素含有水Ｗが供給管路８ｄを介して供給口９からカップ２に供給される。塩素含有水Ｗは、冷却器５を通過する際に冷却水２１によって冷却される。また、流入弁６ａが開かれることによって、塩素含有水Ｗの流出と同時に、流入管路８ａおよび流入部１５を介して原水が電気分解槽１１に流入する。その際、原水中の不純物などは、浄水器７であらかじめ除去される。電気分解槽１１に流入した原水は、上述したように電気分解され、塩素含有水Ｗが生成される。そして、この状態で待機状態になる。
【００２０】
また、電気分解槽１１内の上部に滞留した水素ガスと酸素ガスとの混合ガスＧを解消するために、所定時間（例えば、２４時間）ごとに、または、所定販売量（例えば、１０００ｃｃ）ごとに、スパークプラグ１２に電源部３１から高電圧が印加され、スパーク部１７から火花が発生する。この火花により、混合ガスＧが着火し、水素ガスと酸素ガスが化学反応することによって、水が生成される。以上により、混合ガスＧが水に変換され、混合ガスＧの滞留状態が解消されることによって、電気分解槽１１内に塩素含有水Ｗが満たされた状態に戻すことができる。
【００２１】
以上のように、本実施形態の塩素発生装置３によれば、電気分解槽１１内の原水を電気分解することで発生する水素ガスおよび酸素ガス（混合ガスＧ）を着火することによって、水を生成するので、電極１４、１４が水面上に露出することがなくなり、電気分解を十分に行うことができる。その結果、塩素発生能力を維持することができる。また、混合ガスＧを外部に排出する必要がなくなり、電気分解槽１１内を完全な密閉状態することができるため、電気分解槽１１は外部から雑菌や異物が侵入する可能性がなくなり、衛生状態を良好に保つことができる。さらに、混合ガスＧを電気分解槽１１内で水に変換するので、従来と異なり、外部に排出しきれなかった混合ガスＧを、塩素含有水Ｗとともに冷却水槽２０などに排出する必要がなくなるため、冷却水２１を排出するなどのメンテナンス作業が不要になる。以上により、塩素発生能力を維持することができ、メンテナンス作業が不要になるとともに、良好な衛生状態を確保することができる。
【００２２】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態は、本発明の塩素発生装置３を飲料ディスペンサ１に適用した例であるが、本発明は、これに限定されることなく、カップ式自動販売機の他、プール、洗濯機や一般の衛生維持装置、さらには集合住宅の貯水槽などに広く適用することができる。また、着火部としてスパークプラグ１２を用いているが、混合ガスＧに着火可能な他の着火手段、例えばフィラメントを採用してもよい。なお、電気分解槽１１、スパークプラグ１２および電極１４、１４の構成や形状は、本発明の趣旨の範囲内において任意に変更できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の塩素発生装置によれば、外部からの雑菌や異物の侵入を防止しながら、メンテナンス作業を必要とすることなく、密閉容器内に水素ガスと酸素ガスとの混合ガスが滞留した状態を、容易かつ確実に解消でき、それにより、塩素発生能力を維持することができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】塩素発生装置を含む飲料ディスペンサの構成を示す図である。
【図２】図１のディスペンサの内部を拡大した図である。
【図３】図２でスパークプラグにより混合ガスが着火した状態を示す図である。
【図４】従来の塩素発生装置を含む飲料ディスペンサの構成を示す図である。
【符号の説明】
３塩素発生装置
１１電気分解槽（密閉容器）
１２スパークプラグ（着火部）
１４電極
Ｇ混合ガス（水素ガスおよび酸素ガス）
Ｗ塩素含有水

Claims

塩素イオンを含む原水を電気分解することによって、塩素を含む塩素含有水を生成する塩素発生装置であって、
前記原水が供給される密閉容器と、
当該密閉容器内に上下方向に延び、前記原水を電気分解することによって塩素含有水を生成するための一対の電極と、
前記密閉容器内の上部に設けられ、前記一対の電極が前記原水を電気分解することによって発生する水素ガスおよび酸素ガスを着火し、化学反応させることによって水を生成するための着火部と、
を備えることを特徴とする塩素発生装置。