JP2004277859A

JP2004277859A - 塩素発生装置

Info

Publication number: JP2004277859A
Application number: JP2003073716A
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: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】比較的単純な構成で、電極を清浄に保つことができ、それにより、原水の電気分解を安定して行えるとともに、電極の汚れに起因する塩素の発生効率の低下を防止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り、塩素を含む塩素含有水Ｗを生成する塩素発生装置１であって、原水が供給される電気分解槽１１と、この電気分解槽１１内に配置され、電気分解槽１１内の原水を電気分解することにより塩素含有水Ｗを生成するための一対の電極１２、１２と、この一対の電極１２、１２の表面に摺動自在に設けられ、一対の電極１２、１２の表面を清掃するためのワイパ１３と、このワイパ１３を駆動するワイパ駆動部２５と、を備えている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばカップ式自動販売機や飲料ディスペンサ、さらにはプールの浄水装置などに適用され、塩素イオンを含む原水を電気分解することにより、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】
この種の塩素発生装置は、上水道から供給され、塩化物イオン（本明細書において「塩素イオン」という）Ｃｌ⁻を含む水道水（本明細書において「原水」という）を電気分解することで塩素を発生させることにより、高い殺菌効果を有する塩素含有水を生成するものである。従来、このような塩素発生装置として、飲料ディスペンサに適用したものが、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
この塩素発生装置は、円筒状の電気分解槽と、その内部に配置され、電気分解槽内の原水を電気分解するための一対の電極などを備えている。電気分解槽の底部には、原水を流入させるための流入部、および塩素含有水を流出させるための流出部が設けられている。そして、流入部には、上水道からの原水を飲料ディスペンサの内部に取り込むための取水パイプが接続される一方、流出部には、生成された塩素含有水を飲料ノズルなどへ搬送するための搬送パイプが接続されている。また、一対の電極は、互いに同一の長方形の金属板からなり、それぞれの下端部が電気分解槽の底部に固定されることによって、互いに向かい合った状態で上方に平行に延びるように電気分解槽内に配置されている。なお、電気分解槽の上端部には、後述するように、電気分解によって発生する不要なガスを排出するためのガス抜き部が設けられている。
【０００４】
このように構成された塩素発生装置では、流入部を介して原水を電気分解槽に流入させるとともに、一対の電極間に所定時間、所定電圧を印加することによって、原水を電気分解する。この電気分解により、陽極では、原水中の塩素イオンが電子を放出することによって、塩素ガスが発生する。そして、その塩素ガスが原水に溶解することにより、塩素含有水が生成される。また、陽極では、塩素ガスに加えて、原水中の水酸化物イオンの酸化反応により、酸素ガスが発生する。一方、陰極では、原水自体あるいは水素イオンの還元反応により、水素ガスが発生する。なお、これらの酸化・還元反応によって発生した酸素ガスおよび水素ガスは不要であるため、電気分解槽に設けられたガス抜き部を介して、適宜、外部に排出される。
【０００５】
また、上記のように電気分解槽内で原水を電気分解すると、陽極となる電極では、酸化反応によって、電極自体が溶解する一方、陰極となる電極では、還元反応によって、原水中のカルシウムなどの溶解物が析出する。このような電極での析出が進むと、原水中に露出する電極の表面積が次第に小さくなることで、塩素ガスの発生効率が低下してしまう。そのため、上記塩素発生装置では、電極への総通電時間が所定時間に達するごとに、電極の極性を入れ替え、それにより、電極での析出を抑制し、塩素ガスの発生効率を維持するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３０１１５１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、上記塩素発生装置では、電気分解に伴う電極の溶解や析出に起因する電極の劣化に対して、電極の極性の入れ替えにより対処している。しかし、電気分解に起因しない電極の劣化、例えば原水中の微細なごみなどの不純物が電極の表面に付着することによる電極の汚れにより、上述した電極における析出と同様の理由から、塩素ガスの発生効率が低下してしまうことがある。このように、塩素ガスの発生効率が低下すると、電気分解を所定時間、行っただけでは、十分な殺菌効果を有する塩素含有水を生成できないことがある。
【０００８】
もちろん、定期的に塩素ガスの発生効率をチェックし、低下している場合には、電気分解の実施時間を長くしたり、印加電圧を高くしたりすることなどによって、塩素ガスの発生効率を維持することが考えられる。しかしこの場合には、定期的な塩素ガスの発生効率のチェック、および電気分解の実施時間や印加電圧の設定変更を行わなければならず、装置の構成が複雑になってしまう。
【０００９】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、比較的単純な構成で、電極を清浄に保つことができ、それにより、原水の電気分解を安定して行えるとともに、電極の汚れに起因する塩素の発生効率の低下を防止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】
本発明の請求項１に係る塩素発生装置は、塩素イオンを含む原水を電気分解することにより、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、原水が供給される容器と、この容器内に配置され、容器内の原水を電気分解することにより塩素含有水を生成するための一対の電極と、この一対の電極の表面に摺動自在に設けられ、一対の電極の表面を清掃するためのワイパと、このワイパを駆動するワイパ駆動部と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、容器に供給された原水に微細なゴミなどの不純物が混入していて、その不純物が電極の表面に付着した場合であっても、ワイパを駆動し、一対の電極の表面で摺動させることにより、電極の表面を掃除し、清浄に保つことができる。それにより、一対の電極による原水の電気分解を安定して行えるとともに、電極の汚れに起因する塩素の発生効率の低下を防止することができる。
【００１２】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の塩素発生装置において、一対の電極は、互いに間隔を隔てて対向するように配置されており、ワイパは、一対の電極間の互いに対向する方向に延びる軸線を中心として回転自在に設けられ、軸線から外方に延びるとともに、電極の表面に摺接する複数の羽根部を有し、ワイパ駆動部は、容器に供給される原水を複数の羽根部に案内することにより、複数の羽根部を回転させる原水案内流路を有していることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、原水案内流路により、原水を複数の羽根部に案内しながら容器に供給する。これらの羽根部は、電極の互いに対向する方向に延びる軸線を中心として回転自在であり、電極の表面に摺接しているので、原水案内流路を介して原水を容器に供給することにより、複数の羽根部を、電極の表面に摺接させた状態で、回転させることができる。このように、原水案内流路を介して容器内に供給される原水のエネルギを利用して、つまり羽根部を駆動するための専用の動力源を必要とすることなく、羽根部を回転させることができ、したがって、比較的単純な構成で、電極の表面を確実に清浄に保つことができる。
【００１４】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項２の塩素発生装置において、複数の羽根部には、電極の表面に摺接する側面に、表面を掃くためのブラシが設けられていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、羽根部の電極の表面に摺接する側面にブラシが設けられているので、そのブラシで電極の表面を掃きながら、羽根部が回転することにより、電極の表面に付着した不純物をより確実に除去することができる。また、ブラシを介して羽根部を電極に接触させるので、羽根部と電極との間に生じる摩擦抵抗を低減でき、羽根部を円滑に回転させることができる。
【００１６】
【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を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による塩素発生装置を適用した飲料ディスペンサを示している。この飲料ディスペンサ１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２によって、殺菌効果を有する塩素含有水Ｗとし、その塩素含有水Ｗをそのまま、あるいは他の飲料の原料とともに、カップＣに供給するものである。
【００１７】
この飲料ディスペンサ１は、塩素発生装置２と、この塩素発生装置２によって生成された塩素含有水Ｗを、給水管３を介して下流に送り出すためのポンプ４と、塩素含有水Ｗを冷却するための冷却器５と、原水を飲料ディスペンサ１内に取り込むための取水弁６と、塩素含有水ＷをカップＣに供給するための給水弁７と、これらを制御する図示しないマイクロコンピュータを有する制御装置などを備えている。なお、上水道からの原水を飲料ディスペンサ１に取り込むための取水管８の途中には、活性炭を内蔵した浄水器９が設けられている。この浄水器９により、原水中の微細なゴミなどの不純物が、活性炭に吸着されることで、ある程度、除去される。
【００１８】
図２は、塩素発生装置２を拡大して示している。この塩素発生装置２は、電気分解槽１１（容器）と、その内部に設けられた一対の電極１２、１２と、これらの電極１２、１２間に摺動自在に設けられ、電極１２の表面を清掃するためのワイパ１３とを有している。電気分解槽１１は、平面形状がほぼ円形のベース部２１と、このベース部２１上に設けられ、ほぼ円筒状の電気分解槽本体２２と、この電気分解槽本体２２の上端部に設けられ、原水の電気分解により電気分解槽本体２２内で発生した不要な酸素ガスおよび水素ガスを処理するためのガス処理部２３とを有している。
【００１９】
ベース部２１上の電気分解槽本体２２内には、電極支持プレート２４が設けられており、この電極支持プレート２４上に、上記一対の電極１２、１２が互いに所定の間隔を隔てて対向するように取り付けられている。各電極１２は、ほぼ正方形の金属板からなり、外部に設けられた図示しない電源に接続されている。また、ベース部２１には、電気分解槽本体２２内に原水を流入させるための流入部２５（ワイパ駆動部）、および電気分解槽本体２２内で生成した塩素含有水Ｗを流出させるための流出部２６が設けられている。流入部２５には、取水管８の取水弁６よりも下流側の部位が接続される一方、流出部２６には、供給管３のポンプ４よりも上流側の部位が接続されている。
【００２０】
流入部２５は、ベース部２１および電極支持プレート２４を上下方向に貫通し、両電極１２、１２間でかつ左右方向の一端部寄り（図１、２では左端部寄り）に設けられた流入孔２５ａ（原水案内流路）を有している。この流入孔２５ａを介して、原水が電気分解槽本体２２内に流入する。一方、流出部２６は、流入孔２５ａと同様に形成されるとともに、その流入孔２５ａの反対側の位置、すなわち両電極１２、１２間でかつ左右方向の他端部寄り（図１、２では右端部寄り）に設けられた流出孔２６ａを有しており、この流出孔２６ａを介して、塩素含有水Ｗが電気分解槽本体２２から流出する。
【００２１】
ワイパ１３は、両電極１２、１２間の互いに対向する方向に延び、プラスチックなどの絶縁材料からなる支軸３１と、この支軸３１に回転自在に支持されるとともに、互いに支軸３１を中心に所定角度ごとに配置され、支軸３１から外方に延びる複数枚（本実施形態では１２枚）の羽根部３２とを有している。支軸３１は、電極１２、１２の中央部に位置しており、これらの電極１２、１２により、あるいは図示しない支持部材により、両端部がそれぞれ固定されている。一方、羽根部３２は、支軸３１と同じ材料からなり、各々が長方形状のプレートで構成されている。より具体的には、各羽根部３２は、縦寸法が電極１２のそれのほぼ１／２、横寸法が両電極１２、１２間の距離と同じ長さを有している。
【００２２】
このように構成されたワイパ１３は、図３（ａ）に示すように、各羽根部３２の両側面が、両電極１２、１２の互いに対向する内面１２ａにそれぞれ接触している。したがって、ワイパ１３が支軸３１を中心に回転することにより、羽根部３２が、両電極１２、１２の内面１２ａ、１２ａ上を摺動する。
【００２３】
また、上記ワイパ１３に加えて、図３（ｂ）に示すように、同軸で回転するワイパ１４、１４を、両電極１２、１２の外側にそれぞれ設けてもよい。この場合には、ワイパ１３、１４、１４の各羽根部３２を支軸３１に固定するとともに、外側のワイパ１４の各羽根部３２を、電極１２の外面１２ｂに接触させる。したがって、ワイパ１３の回転に伴い、外側のワイパ１４、１４も回転し、これにより、外側のワイパ１４の羽根部３２が、両電極１２、１２の外面１２ｂ、１２ｂ上を摺動する。
【００２４】
さらに、ワイパ１３、１４、１４の電極１２に接触する側の羽根部３２の側面に、図４に示すように、ブラシ３３を設けてもよい。具体的には、ワイパ１３では、同図（ａ）に示すように、羽根部３２の左右の両側面にブラシ３３を設ける一方、外側のワイパ１４では、同図（ｂ）に示すように、電極１２側の側面にブラシ３３を設ける。このようなブラシ３３を羽根部３２に設けることにより、ブラシ３３によって、両電極１２、１２の内面１２ａ、１２ａや外面１２ｂ、１２ｂを掃きながら、羽根部３２を回転させることができる。なお、このようなブラシ３３は、ワイパ１３、１４、１４の羽根部３２のすべてに、あるいは数枚の羽根部３２にのみに設けるようにしてもよい。
【００２５】
なお、電気分解槽本体２２の上端部に設けられたガス処理部２３は、所定のタイミングで、電気分解槽本体２２の内外を連通することにより、不要な酸素ガスおよび水素ガスを外部に排出したり、それらの酸素ガスおよび水素ガスを着火し、化学反応を生じさせることによって、ガスを水に変換したりするようになっている。
【００２６】
次に、以上のように構成された塩素発生装置２を有する飲料ディスペンサ１の動作について説明する。飲料ディスペンサ１による飲料の提供時には、取水弁６および給水弁７が開かれるとともに、ポンプ４が駆動される。これにより、１杯分の飲料に使用する所定量（例えば２００ｃｃ）の塩素含有水Ｗが、電気分解槽１１から流出部２６を介して流出する。そして、この流出した塩素含有水Ｗは、給水管３によって搬送されるとともに、その途中に設けられた冷却器５で冷却され、飲料ノズル３ａを介してカップＣに注がれる。また、取水弁６が開かれることによって、塩素含有水Ｗの流出と同時に、取水管８および流入部２５を介して、原水が電気分解槽１１に供給される。この場合、電気分解槽１１に供給される原水は、流入部２５の流入孔２５ａにより、上方に向かって案内され、ワイパ１３の羽根部３２の先端部に当たる。これにより、ワイパ１３が図１の時計方向に回転し、各羽根部３２が両電極１２、１２の内面１２ａ、１２ａ上を摺動する。
【００２７】
電気分解槽１１に供給された原水は、両電極１２、１２が通電されることによって電気分解され、原水中の塩素イオンが陽極側で電子を放出することにより、塩素が発生する。発生した塩素は水に溶解し、殺菌効果を有する塩素含有水Ｗが生成される。なお、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し、電気分解槽１１内の上部に滞留するものの、前述したように、ガス処理部２３により、外部への放出あるいは水への変換によって、電気分解槽１１でのガスの滞留状態が解消される。
【００２８】
以上詳述したように、本実施形態の塩素発生装置２によれば、電気分解槽１１に供給された原水に微細なゴミなどの不純物が混入していて、その不純物が電極１２の表面に付着した場合であっても、ワイパ１３、１４が回転し、羽根部３２が電極１２の表面１２ａ、１２ｂ上で摺動することにより、電極１２の表面を掃除し、清浄に保つことができる。それにより、両電極１２、１２による原水の電気分解を安定して行えるとともに、電極１２、１２の汚れに起因する塩素の発生効率の低下を防止することができる。また、電気分解槽１１への原水の供給の際に、流入部２５の流入孔２５ａによって、原水をワイパ１３の羽根部３２に向かって案内し、原水のエネルギを利用してワイパ１３、１４を回転させるので、ワイパ１３、１４を駆動するための専用の動力源を必要とすることがない。したがって、塩素発生装置２を、比較的単純でかつ安価に構成することができる。
【００２９】
図５は、本発明をカップ式自動販売機に適用した塩素発生装置を示している。この塩素発生装置４０は、上記塩素発生装置２の電極１２、１２、電極支持プレート２４およびワイパ１３にそれぞれ相当する電極４２、４２、電極支持プレート４４およびワイパ４３を、逆さにした状態で、ボックス状の電気分解槽４１の天井部４１ａに取り付けたものである。この塩素発生装置４０では、電極支持プレート４４から上方に突出した流入部４５を介して、電気分解槽４１に原水が供給される。したがって、流入部４５を介して電気分解槽４１内に流入する原水は、下方のワイパ４３に向かって案内され、これにより、ワイパ４３が図５の反時計方向に回転する。
【００３０】
電気分解槽４１に供給された原水は、電極支持プレート４４から上方に突出した端子４２ａ、４２ａを介して、両電極４２、４２が通電されることによって電気分解され、電気分解槽４１内で塩素含有水Ｗが生成される。そして、生成された塩素含有水Ｗは、電気分解槽４１の底部に設けられた流出部４６を介して、下流側に送られる。
【００３１】
この塩素発生装置４０も、前述した飲料ディスペンサ１の塩素発生装置２と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
なお、本発明は、説明した上記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。上記実施形態では、本発明の塩素発生装置を飲料ディスペンサおよびカップ式自動販売機に適用した場合について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、プールの浄水装置などにも適用することができる。また、実施形態では、ワイパ１３、１４、４３を回転させるために、原水が電気分解槽１１、４１に流入する際の水流を利用したが、これとともに、あるいはこれに代えて、電気分解槽１１、４１から塩素含有水Ｗが外部に流出する際の水流を利用することも可能である。また、ワイパ１３、１４、４３をモータなどの駆動源で直接回転させるようにしてもよい。
【００３３】
また、ワイパ１３、１４、４３の羽根部３２の形状や数などは、実施形態に限定されるものではなく、ワイパ１３、１４、４３が円滑に回転し、電極１２、４２の表面で摺動自在であればよい。
【００３４】
また、実施形態で示した塩素発生装置２の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の塩素発生装置は、比較的単純な構成で、電極を清浄に保つことができ、それにより、原水の電気分解を安定して行えるとともに、電極の汚れに起因する塩素の発生効率の低下を防止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】本発明の一実施形態による塩素発生装置を適用した飲料ディスペンサの構成を模式的に示す図である。
【図２】図１の塩素発生装置を拡大して示す斜視図である。
【図３】ワイパおよび電極を示す正面図であり、（ａ）は図２の塩素発生装置に対応するものであり、（ｂ）は電極の外側にもワイパを設けた変形例を示す。
【図４】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、図３（ａ）および（ｂ）に対応し、ワイパの羽根部と電極の付近を切断して示す図である。
【図５】カップ式自動販売機の塩素発生装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１飲料ディスペンサ
２、４０塩素発生装置
１１、４１電気分解槽（容器）
１２、４２電極
１３、１４、４３ワイパ
２２電気分解槽本体
２５、４５流入部（ワイパ駆動部）
２５ａ流入孔（原水案内流路）
３１支軸
３２羽根部
３３ブラシ
Ｃカップ
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り、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容器と、
この容器内に配置され、当該容器内の原水を電気分解することにより塩素含有水を生成するための一対の電極と、
この一対の電極の表面に摺動自在に設けられ、当該一対の電極の表面を清掃するためのワイパと、
このワイパを駆動するワイパ駆動部と、
を備えていることを特徴とする塩素発生装置。
前記一対の電極は、互いに間隔を隔てて対向するように配置されており、
前記ワイパは、前記一対の電極間の互いに対向する方向に延びる軸線を中心として回転自在に設けられ、当該軸線から外方に延びるとともに、前記電極の表面に摺接する複数の羽根部を有し、
前記ワイパ駆動部は、前記容器に供給される原水を前記複数の羽根部に案内することにより、当該複数の羽根部を回転させる原水案内流路を有していることを特徴とする請求項１に記載の塩素発生装置。
前記複数の羽根部には、前記電極の表面に摺接する側面に、当該表面を掃くためのブラシが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の塩素発生装置。